Главная Энцефалопатия Радиус стереоскопического зрения. Стереоскопическое зрение: что это, как работает, как измеряется? Причины нарушения бинокулярного зрения

Радиус стереоскопического зрения. Стереоскопическое зрение: что это, как работает, как измеряется? Причины нарушения бинокулярного зрения

ОБЪЕМНОЕ ЗРЕНИЕ

ОБЪЕМНОЕ ЗРЕНИЕ , способность глаз определять положение предметов в трехмерном пространстве. СЕТЧАТКА создает двумерное изображение, а информация о глубине пространства создается в мозгу. Для этого служат такие «показатели глубины», как линейная перспектива, ПАРАЛЛАКС, относительный размер предметов. Учитывается также и то, что каждый глаз видит предмет несколько иначе.

Научно-технический энциклопедический словарь .

Смотреть что такое "ОБЪЕМНОЕ ЗРЕНИЕ" в других словарях:

I Зрение (visio, visus) физиологический процесс восприятия величины, формы и цвета предметов, а также их взаимного расположения и расстояния между ними; источником зрительного восприятия является свет, излучаемый или отражаемый от предметов… … Медицинская энциклопедия

Я; ср. Одно из пяти внешних чувств, органом которого является глаз; способность видеть. Орган зрения. Лишиться зрения. Испортить, проверять з. З. улучшилось, ухудшилось, восстановилось. Острое, хорошее, плохое, слабое з. ◊ Поле зрения. 1.… … Энциклопедический словарь

зрение - ▲ восприятие внешний вид, посредством, поглощение, электромагнитные волны зрение восприятие организмом внешнего вида объектов посредством улавливания исходящих от них световых колебаний. простым глазом. анаглифия. стереорентгенография.… …

ЗРЕНИЕ - процесс восприятия внеш. мира, обусловливающий представление о величине, форме, цвете предметов, их взаимном расположении и расстоянии между ними Орган 3. глаз Глаз человека наделен способностью воспринимать световые волны в диапазоне от 360 до… … Российская педагогическая энциклопедия

объемное изображение - ▲ изображение объемный голография. ↓ зрение, скульптура … Идеографический словарь русского языка

Бинокулярное зрение - (от лат. bini пара, два, oculus глаз) зрение, в котором принимают участие оба глаза, а получаемые ими изображения сливаются в одно, соответствующее рассматриваемому предмету. Б.з. обеспечивает объемное (стереоскопическое) восприятие наблюдаемых… … Коррекционная педагогика и специальная психология. Словарь

Приматы - (отряд Primates) обширная группа видов млекопитающих (отряд), к которой в систематическом отношении относится современный человек и его эволюционные предшественники. В просторечии обезьяны (что не очень верно). Наиболее важные отличительные… … Физическая Антропология. Иллюстрированный толковый словарь.

Проводящие пути зрительного анализатора 1 Левая половина зрительного поля, 2 Правая половина зрительного поля, 3 Глаз, 4 Сетчатка, 5 Зрительные нервы, 6 Глазодвигательный нерв, 7 Хиазма, 8 Зрительный тракт, 9 Латеральное коленчатое тело, 10… … Википедия

Стереоскопическое зрение служит самым надежным и чувствительным показателем способности к анализу пространственных соотношений . По мнению Е.М. Белостоцкого (1959), способность зрительного анализатора к правильной оценке третьего пространственного измерения, т.е. глубинного зрения, является одним из компонентов сложного процесса бинокулярного восприятия пространства .

Благодаря способности к слиянию изображений, падающих на идентичные или слегка диспаратные участки сетчаток обоих глаз (в пределах зоны Панума), человек получает возможность свободно ориентироваться в окружающем пространстве и оценивать его в трех измерениях.

Вследствие того, что оба глаза расположены во фронтальной плоскости и на некотором расстоянии друг от друга, на сетчатки обоих глаз ложатся не вполне одинаковые, несколько смещенные изображения объекта фиксации.

Указанное смещение, или так называемая поперечная диспарация, является основным условием для стереоскопического (глубинного) восприятие объектов внешнего мира или первичным фактором восприятия глубины. При этом между стереоскопическим и глубинным зрением имеются различия. Стереоскопическое зрение может быть воспроизведено только в искусственных условиях на стереоскопических приборах. Оно осуществляется лишь при двух открытых глазах, тогда как глубинное зрение, т.е. способность к оценке третьего пространственного измерения в естественных условиях, может иметь место как при бинокулярном, так и при монокулярном зрении .

Наименьшая воспринимаемая разница в относительной удаленности двух объектов друг от друга называется остротой, или порогом глубинного зрения. Определение остроты или порога глубинного зрения дает возможность судить о наличии или отсутствии у данного испытуемого способности к восприятию глубины и дать ей количественную оценку (в углах диспарации или в углах бинокулярного параллакса).

Стереовосприятию способствуют и вторичные факторы оценки глубины, которые действуют и при монолатеральном зрении: распределение светотеней, относительные размеры предметов, линейная перспектива и др. факторы, которые помогают в оценке третьего пространственного измерения. Имеются данные о том, что стереоскопический эффект сохраняется на дистанции 0,1-100 м . Для нормального глубинного зрения необходимы: высокая острота зрения каждого глаза, правильное строение обоих глаз, отсутствие грубых нарушений в функции глазодвигательного аппарата.

В клинической практике используются специальные методы исследования стереоскопического зрения. Одни из методов основаны на использовании реальной глубинной разности с различным расположением тест-объектов по глубине: например, глубинно-глазомерный аппарат Литинского (1940), трехпалочковые устройства различных конструкций . Другие методы основаны на создании искусственной поперечной (горизонтальной) диспарации, которую обеспечивают смещением левого и правого изображения тест-объекта при предъявлении парных картинок (например, в линзовом стереоскопе), или демонстрацией на экране дисплея диспаратных изображений, которые рассматривают через цветовые, поляроидные или жидкокристаллические очки, позволяющие разделять поля зрения правого и левого глаза.

Frubise и Jeansch установили, что с увеличением расстояния, с которого ведется нaблюдение, поперечная диспарция определяется лучше. Они выявили, что у одного и того же исследуемого при наблюдении с расстояния 26 м порог глубины составляет 3,2", а при наблюдении с расстояния 6 м — 5,5" (цит. по: Заксенвегер Р., 1963) .

Adams W.E. с соавт. проводил исследование стереозрения с помощью теста FD2 у детей в возрасте от 3 до 6 лет и установил, что при расположении тест-объекта на расстоянии 3 м порог стереозрения составил 92", а на расстоянии 6 м — 29,6". Таким образом, они утверждают, что острота стереозрения вдаль намного лучше, чем вблизи .

Garnham L. и Sloper J.J. исследовали остроту стереозрения с использованием четырех тестов — TNO, Titmus, Frisby (для близи), Frisby-Davis (для дали) — у 60 здоровых субъектов в возрасте 17-83 лет .

В TNO-тесте используются случайные точки, разделение полей зрения двух глаз осуществляется с помощью красно-зеленых очков, в Titmus-тесте — черные круги и поляроидные очки, в Frisby-тесте — реальные предметы. Исследование стереоскопического и глубинного зрения с помощью данных тестов проводится вблизи. Для дали используют Frisby-Davis-тест с реальными предметами, угловые размеры которых соответствуют угловым величинам предметов для близи.

На рисунке представлены величины остроты стереозрения при использовании различных тестов по Garnham L. и Sloper J.J. . На рисунке видно, что имеются существенные отличия в остроте стереозрения у лиц разного возраста, а также при применении разных тестов. Так, при обследовании лиц 17-29 лет острота стереозрения по гистограмме А составляла 15-240", по гистограмме В — 40-60" и по гистограмме С — 20-55". Для дали острота стереозрения у них составила 4-20", т.е. наиболее высокая острота стереозрения выявляется при использовании реальных предметов, и при зрении вдаль она выше, чем при зрении вблизи. Аналогичная тенденция отмечена и в других возрастных группах.

Колосова С.А. определяла остроту глубинного зрения у лиц, отобранных в отряд космонавтов, и установила, что средние пороги глубинного зрения при освещенности фона 700 лк на расстоянии 30 см равны 10,8", на расстоянии 5 м — 4,4", на расстоянии 10 м — 2,1", а у некоторых испытуемых порог различения глубины был ниже 1". По мере накопления профессионального опыта острота глубинного зрения увеличивается, а при повышении интенсивности фонового освещения до максимальных величин — снижается .

Таким образом, острота стереозрения в значительной степени зависит от используемых тестов и расстояния до них, интенсивности фонового освещения, возраста пациентов, степени их тренированности, состояния их зрительных функций, способа обработки полученных данных и других факторов .

Мнения исследователей о возрастной норме порогов стереозрения у детей разделились: одни считают, что дети достигают уровня «взрослой» нормы к 7 годам, а другие отмечают улучшение показателей к 11-12 годам .

Высокую точность измерения стереоскопического зрения до 1" обеспечивает компьютерная программа «Стереопсис» . В качестве тест-объектов в ней используются стереопары, состоящие из расположенных одна над другой вертикальных синусоидальных решеток с одинаковой пространственной частотой (ПЧ) и различной диспаратностью, демонстрируемые на экране монитора.

При этом измерение порогов стереоскопического зрения можно осуществлять в широком диапазоне пространственной частоты от 0,35 до 32 цикл/град. При измерении порога стереозрения разделение полей зрения осуществляется с помощью очков с цветными (красно-зелеными) фильтрами. Для каждой из исследуемых частот порог стереозрения определяют как минимальную разницу диспаратностей верхней и нижней половины стереопары, при которой пациент еще различает их взаимное расположение по глубине.

Васильева Н.Н., Рожкова Г.И., Белозеров А.Е. исследовали остроту стереозрения по программе «Стереопсис» у 178 школьников в возрасте от 7 до 17 лет с расстояния 2,27 м. Во всех возрастных группах наименьшие пороги были зарегистрированы на частотах 1,0-2,0 цикл/град. В возрастной группе 7-10 лет оказалось 12% детей с порогами от 4 до 8"; в возрастной группе 11-14 лет — 42% с порогами 1-8"; в возрастной группе 15-17 лет — 49% с порогами 3-8" .

По мнению Рожковой Г.И. (1992) в восприятие и анализ стимулов могут вносить вклад, как минимум, две подсистемы бинокулярного зрения — чисто бинокулярная и постмонокулярная. При использовании случайно-точечного изображения работает только бинокулярная подсистема зрения, при использовании пространственно-частотной стереовизометрии — бинокулярная и постмонокулярная подсистемы .

В нашей работе для исследования стереоскопического зрения использовалась компьютерная программа «Стереопсис» . Исследование остроты стереозрения на расстояниях 5; 2,5; 1; 0,5; 0,33 м от объекта проводили при низких пространственных частотах наблюдаемой решетки (0,7-1,0 цикл/град). Исходная величина диспарации для 2,25 м составляла 1,8", при применении геометрических расчетов становится ясным, что для расстояния 5 м заданная диспаратность будет соответствовать 0,8", при приближении на расстояние 1 м — она составит 4", на расстоянии 0,5 м — 8", а на 0,33 м — 12,2". Если пациент видит на разных дистанциях минимальную заданную диспаратность, то по мере приближения к экрану показатели остроты стереозрения будут снижаться.

При сравнении полученных нами данных для расстояния 2,5 м (при эмметропии — 2,1±0,1", при гиперметропии — 1,6±0,2", при миопии — 5,3±0,3") мы не нашли большого разногласия с данными, полученными Васильевой Н.Н. с соавт. , которые использовали программу «Стереопсис»: чуть менее чем в половине случаев пороги стереозрения для расстояния 2,27 м у детей 11-14 лет составляли 1-8". При этом необходимо учитывать то обстоятельство, что они обследовали детей с очками, которые у них были, а не с полной коррекцией, устраняющей аметропию, а некоторые дети, как отмечают сами авторы, вовсе не пользовались коррекцией, стесняясь носить очки. В нашем случае мы отбирали детей только со слабой и средней степенью аметропии, без астигматизма, и при исследовании стереозрения полностью корригировали аметропию. Поэтому определенные различия в результатах могут наблюдаться. Сравнивать полученные пороги стереозрения с результатами других методов, основанных на использовании принципиально отличающихся от применяемых нами тестов, было бы некорректно. Оценка влияния расстояния на остроту стереоскопического зрения, несомненно, зависит от чувствительности используемой методики.

Заключение

Анализ литературных данных подтверждает известный факт зависимости бинокулярного, стереоскопического и глубинного зрения от применяемых методов, условий исследования, характера и степени гаплоскопического эффекта использованных тест-объектов.

Полученные нами данные, опубликованные в журнале «Офтальмохирургия» (2012, № 1, с. 13-19) в статье «Состояние стереоскопического зрения у детей с различными видами рефракции», мы не представляем критериями порогов стереозрения у детей; их следует расценивать как пороги стереоскопического зрения, определенные с помощью компьютерной программы «Стереопсис», адаптированной для различных дистанций исследования, при одинаковой угловой величине объектов, соответствующих пространственной частоте 0,7-1,0 цикл/град, у детей 10-15 лет с эмметропией и корригированными аметропиями слабой и средней степени.

Мы выражаем глубокую благодарность профессору А.А. Шпаку, проявившему интерес к нашей работе, что лишний раз указывает на актуальность данной проблемы и необходимость дальнейшего изучения и разработки методов исследования такой сложной функции, как стереоскопическое зрение.

Зрение человека – удивительная способность организма воспринимать окружающий мир во всех его красках.

Благодаря особому строению зрительной системы, каждый человек способен оценивать окружающую среду с точки зрения объема, расстояния, формы, ширины и высоты.

Также, глаза способны воспринимать все имеющиеся цвета и оттенки, ощущать цвет во всех его градациях.

Но бывает, что в системе происходит сбой и тот, кого это коснулось, не сможет оценить все глубины внешней среды.

Что такое бинокулярное и стереоскопическое зрение

Глаза - парный орган, который работает слажено между собой и с головным мозгом. Когда человек смотрит на один предмет – он видит один предмет, а не два предмета. Кроме того, глядя на предмет человек автоматически и моментально способен определить его размер, объем, форму и прочие параметры и особенности. Это и есть бинокулярное зрение.

Стереоскопическое зрение – способность видеть объемно – это качество бинокулярного зрения, благодаря которому человек видит рельеф, глубину, то есть, воспринимает мир трехмерно.

Именно стереоскопическое зрение легло в основу некогда новации – 3Д технологии, которая завоевала мир. При бинокулярном зрении поле зрение расширяется, и острота зрения увеличивается.

Как определить бинокулярность зрения?

Для этого применяется множество методик. Самая популярная методика – это тест Соколовой.

Для проведения теста понадобиться: взять любую тетрадь, которую нужно будет свернуть в трубку и приставить к правому глазу. В это время, левую руку вытянуть вперед, мысленно упираясь ладонью вдаль. Расстояние от ладони до левого глаза должно быть при этом около 15 см.

Таким образом получаются две «картинки» - ладонь и «тоннель». Смотря на них одновременно, эти картинки накладываются друг на друга. В результате образуется «дыра в ладони». Это свидетельствует о том, что зрение бинокулярное.

Что необходимо для формирования бинокулярного зрения?

Бинокулярное зрение возможно тогда, когда:

Острота зрения не менее 0,4Дпт при которой обеспечивается четкое отпечатывание предметов на сетчатке.
Имеется свободная подвижность обоих глазных яблок. Это говорит о том, что все мышцы в тонусе. А это обязательное условие бинокулярного зрения.

Именно мышцы обеспечивают нужную параллельную установку зрительных осей, что гарантирует преломление световых лучей именно на сетчатке глаза.

Причины нарушения бинокулярного зрения

Стереоскопическое зрение (бинокулярное) - это норма для человека. Но есть ряд причин способных нарушить заложенный ход жизнедеятельности органа зрения.

Такими причинами являются:

Отметим, что нарушение бинокулярного зрения требует скорейшей диагностики у офтальмолога, так как несет угрозу ее обладателю. Имея минимальное нарушение бинокулярности, человек становится не профпридатным и деятельность его становится ограниченной.

Из-за чего возникает монокулярное зрение

Монокулярное зрение – это зрение одним глазом. То есть, при монокулярном зрении окружающая среда воспринимается косвенно. То есть, все воспринимается на основе размера и формы предметов, объектов. При монокулярном зрении не возможно объемное зрение. Например, человек, видящий одним глазом, с огромным трудом сможет налить воду в стакан и тем более вдеть нитку в ушко.

Это значительно ограничивает возможности человека, как в социальной, так и в профессиональной сфере.

Причинами возникновения монокулярного зрения являются причины, которые нарушают бинокулярное зрение. Об этих причинах мы писали ранее.

Чтобы проверить нарушено ли бинокулярное зрение, то есть, имеет ли место монокулярное зрение можно так:

Возьмите в обе руки по одному остро наточенному карандашу.
Теперь вытяните немного руки, закройте один глаз и соединяйте руки с карандашами, пытаясь состыковать острые грифели карандашей.
Чем сложнее это сделать, тем больше признаков монокулярного зрения.

Цветовое зрение: что это и какие нарушения бывают

Цветовое зрение обеспечивают колбочки – цветовые рецепторы, которые образовались в результате мутации. Сегодня, данная мутация определяет полноценность зрения, коим считается зрение, способное воспринимать, различать и ощущать цвета всех спектров.

Цветовое зрение – это преимущество высшего примата – человека, которое отличает его сетчатку от сетчатки других представителей этого отряда.

Как «работает» цветовое зрение?

В норме радужка глаз помимо других рецепторов содержит колбочки трех разных видов. Каждая колбочка поглощает лучи разной длины. Лучи разной длины составляют характеристику цвета.

Цвет характеризуется: оттенком, насыщенностью цвета и его яркостью. Насыщенность, в свою очередь, отражает глубину, чистоту и яркость цвета и его оттенка. И яркость цвета зависит от интенсивности светового потока.

Нарушения цветового зрения

Нарушения цветовосприятия могут быть врожденными и приобретенными. Как правило, врожденное цветовосприятие больше характерно для мужчин.

Главной причиной потери способности воспринимать цвет, является потеря колбочек. В зависимости от того, какая колбочка отсутствует, глаз теряет способность воспринимать тот цветовой спектр, который «читает» эта колбочка.

Потеря способности воспринимать цвета, в народе известна как дальтонизм. Названа эта патология в честь Дальтона, который сам страдал от нарушения цветового зрения и занимался исследованием этого нарушения и цветового зрения в целом.

Ныне различают нормальную и аномальную трихромазию. Напомним, что все, кто различает все три цветовых спектра, имеются трихроматами. Соответственно те, кто различает только два цветовых спектра – дихроматы. О том, что свойственно каждой группе и какие еще бывают нарушения цветовосприятия, мы писали ране.

Таким образом, стоит очередной раз обратить внимание насколько уникальна зрительная система человека, как важно ее беречь и постоянно заботиться. В результате патологии разного рода вам будут просто не страшны.

Видео

Зрение жизненно важно для большинства живых организмов. Оно помогает правильно ориентироваться и реагировать на окружающую обстановку. Именно глаза передают в мозг около 90 процентов информации. Но вот строение и размещение глаз у различных представителей живого мира отличается.

Какое зрение бывает

Выделяют следующие типы зрения:

панорамное (монокулярное);
стереоскопическое (бинокулярное).

При окружающий мир воспринимается, как правило, одним глазом. Такой характерен в основном для птиц и травоядных животных. Данная особенность позволяет вовремя заметить и отреагировать на надвигающуюся опасность.

Стереоскопическое зрение уступает панорамному меньшей обзорностью. Но оно имеет и ряд преимуществ, одним из которых является трехмерное изображение.

стереоскопического зрения

Стереоскопическое зрение - способность видеть окружающий мир двумя глазами. Другими словами, общая картина складывается из слияния картинок, поступающих в головной мозг от каждого глаза одновременно.

При помощи такого типа зрения можно правильно оценить не только расстояние до видимого объекта, но и его приблизительные размеры и форму.

Помимо этого, стереоскопическое зрение имеет еще одно значительное преимущество - способность видеть сквозь предметы. Так, если перед глазами поместить, например, авторучку в вертикальном положении и попеременно смотреть каждым глазом, то определенная область и в первом, и во втором случае будет закрыта. Но если смотреть двумя глазами одновременно, то ручка прекращает быть помехой. Но такая способность «смотреть сквозь предметы» утрачивает свою силу при условии, когда ширина такого предмета больше, чем расстояние между глазами.

Особенность данного типа зрения у различных представителей земного шара представлена ниже.

Особенности у насекомых

Их зрение имеет уникальную насекомых внешне напоминают мозаику (например, глаза осы). Причем количество этих мозаик (фасеток) у разных представителей данного представителя живого мира отличается и колеблется от 6 до 30 000. Каждая фасетка воспринимает лишь часть информации, но суммарно они предоставляют полную картину окружающего мира.

И цветовую гамму насекомые воспринимают не так, как люди. К примеру, красный цветок, который видит человек, глаза осы воспринимают как черный.

Птицы

Стереоскопическое зрение у птиц - это, скорее, исключение, чем правило. Дело в том, что у большинства птиц глаза расположены по бокам, что обеспечивает более широкий угол обзора.

Данный тип зрения присущ в основном хищным птицам. Это помогает им правильно рассчитать расстояние до движущейся добычи.

Но вот обзорность у птиц значительно меньше, чем, например, у людей. Если человек способен видеть на 150°, то птицы лишь от 10° (воробьи и снегири) до 60° (совы и козодои).

Но не стоит торопиться, утверждая, что пернатые представители живого мира обделены способностью полноценно видеть. Вовсе нет. Дело в том, что у них есть другие уникальные возможности.

Например, у сов глаза расположены ближе к клюву. При этом, как уже отмечалось, их угол обзора составляет лишь 60°. Поэтому совы способны видеть только то, что находится непосредственно перед ними, а не обстановку сбоку и сзади. У этих птиц есть еще одна отличительная особенность - их глаза неподвижны. Но при этом они наделены другой уникальной способностью. Благодаря строению своего способны вертеть головой на 270°.

Рыбы

Как известно, у абсолютного большинства видов рыб глаза расположены по обе стороны головы. Им свойственно монокулярное зрение. Исключением являются хищные рыбы, особенно молотоголовые акулы. В течение многих столетий людей интересовал вопрос о том, зачем этой рыбе такая форма головы. Возможную разгадку нашли американские ученые. Они выдвинули версию, что рыба-молот видит трехмерное изображение, т.е. она наделена стереоскопическим зрением.

Для подтверждения своей теории ученые провели эксперимент. Для этого на головах нескольких видов акул были размещены датчики, при помощи которых измерялась активность деятельности при воздействии яркого света. Затем испытуемых поместили в аквариум. В результате этого опыта и стало известно, что рыба-молот наделена стереоскопическим зрением. Причем точность определения расстояния до объекта тем точнее, чем больше расстояние между глазами этого вида акулы.

Помимо этого, стало известно, что глаза рыбы-молота вращаются, что позволяет ей в полном объеме видеть окружающую обстановку. Это дает ей значительное преимущество перед другими хищниками.

Животные

Животные в зависимости от вида и места обитания наделены как монокулярным, так и стереоскопическим зрением. Например, травоядные, которые живут на открытых пространствах, для сохранности своей жизни и быстрого реагирования на надвигающуюся опасность должны видеть как можно большее пространство вокруг себя. Поэтому они наделены монокулярным зрением.

Стереоскопическое зрение у животных характерно для хищников и обитателей лесов и джунглей. Первым оно помогает правильно рассчитать расстояние до своей жертвы. Вторым такое зрение позволяет лучше фокусировать взгляд среди множества препятствий.

Так, например, волкам такой тип зрения помогает при длительном преследовании добычи. Кошкам - при молниеносной атаке. Кстати, именно у кошек благодаря параллельно расположенным зрительным осям угол обзора достигает 120°. А вот у некоторых пород собак развито и монокулярное, и стереоскопическое зрение. Их глаза расположены по бокам. Поэтому, чтобы рассмотреть предмет на большом расстоянии, они используют фронтальное стереоскопическое зрение. А для обзора близкорасположенных объектов собаки вынуждены поворачивать голову.

Обитателям верхушек деревьев (приматы, белки и др.) стереоскопическое зрение помогает в поисках еды и при расчете траектории прыжка.

Люди

Стереоскопическое зрение у человека развито не с самого появления на свет. При рождении младенцы не могут фокусировать взгляд на определенном предмете. у них начинает формироваться лишь на 2 месяце жизни. Однако в полном объеме дети начинают правильно ориентироваться в пространстве лишь тогда, когда начинают ползать и ходить.

Несмотря на кажущуюся идентичность, глаза человека отличаются. Один из них ведущий, другой - ведомый. Для распознания достаточно провести эксперимент. Расположить лист с небольшим отверстием на расстоянии около 30 см и посмотреть сквозь него на отдаленный предмет. Затем попеременно проделать то же самое, прикрывая то левый, то правый глаз. Положение головы при этом должно оставаться постоянным. Тот глаз, для которого изображение не поменяет положение, и будет ведущим. Такое определение важно для фотографов, видеооператоров, охотников и некоторых других профессий.

Роль бинокулярного зрения для человека

Данный тип зрения возник у человека, как и у некоторых других представителей живого мира, в результате эволюции.

Конечно же, современным людям не нужно охотиться на добычу. Но при этом стереоскопическое зрение играет значительную роль в их жизни. Особенно важно оно для спортсменов. Так, без точного расчета расстояния биатлонисты не попадут в цель, а гимнасты не смогут выступать на бревне.

Данный тип зрения очень важен для профессий, требующих моментальной реакции (водители, охотники, летчики).

И в обыденной жизни без стереоскопического зрения не обойтись. Например, достаточно сложно, видя одним глазом, просунуть нитку в ушко иголки. Частичная потеря зрения очень опасна для человека. Видя лишь одним глазом он не сможет правильно ориентироваться в пространстве. И многогранный мир превратится в плоское изображение.

Очевидно, что стереоскопическое зрение - результат эволюции. И наделены им только избранные.

Изображение предметов на сетчатках глаз двумерны, а между тем человек видит мир трехмерным, т.е. он обладает способностью к восприятию глубины пространства, или стереоскопическим (стерео – от греч. stereos –твердый, пространственный) зрением.

Человек обладает многими механизмами оценки глубины. Некоторые из них совершенно очевидны. Например, если приблизительно известна величина объекта (человек, дерево и др.), то можно оценить расстояние до него или понять, какой из объектов ближе, сравнивая угловую величину объекта. Если один предмет расположен впереди другого и частично его заслоняет, то человек воспринимает передний объект как расположенный ближе. Если взять проекцию параллельных линий, например железнодорожных рельсов, уходящих вдаль, то в проекции они будут сближаться. Это пример перспективы – весьма эффективного показателя глубины пространства.

Выпуклый участок стены кажется более светлым в верхней своей части, если источник света расположен выше, а углубление в ее поверхности кажется в верхней части более темным. Важным признаком удаленности служит параллакс движения – кажущееся относительное смещение близких и более далеких предметов, если наблюдатель будет двигать головой влево и вправо или вверх и вниз. Известен «железнодорожный эффект» при наблюдении из окна движущегося поезда: кажущаяся скорость перемещения близко расположенных объектов выше чем расположенных на большом расстоянии.

Оценивать удаленность предметов можно также по величине аккомодации глаза, т.е. по напряжению цилиарного тела и цинновых связок, управляющих хрусталиком. По усилению конвергенции или дивергенции можно также судить об удаленности объекта наблюдения. За исключением последнего все вышеперечисленные показатели удаленности являются монокулярными. Наиболее важный механизм восприятия глубины пространства – стереопсис – зависит от совместного использования двух глаз. При рассматривании любой трехмерной сцены два глаза формируют несколько различные изображения на сетчатках.

В процессе стереопсиса мозг сравнивает изображения одной и той же сцены на двух сетчатках и с большой точностью оценивает относительную глубину. Слияние двух монокулярных изображений, видимых раздельно правым и левым глазом при рассматривании предметов одновременно двумя глазами, в одно объемное изображение называют фузией .

Предположим, что наблюдатель фиксирует взором некоторую точку Р , (рис.1) при этом изображения точки оказываются в центральных ямках (фовеа) F обоих глаз. Пусть Q – это другая точка пространства, которая кажется наблюдателю расположенной на такой же глубине, что и точка Р , при этом Q L и Q R – изображения точки Q на сетчатках левого и правого глаз. В этом случае точки Q L и Q R называют корреспондирующими точками двух сетчаток.

Рис 1. Геометрическая схема объяснения стереоэффекта

Очевидно, что две точки, совпадающие с центральными ямками сетчаток, также являются корреспондирующими. Из геометрических соображений ясно, что точка Q′, оцениваемая наблюдателями как расположенная ближе, чем точка Q, будет давать на сетчатках два изображения – Q′ L и Q′ R – в некорреспондирующих (диспарантных) точках, расположенных дальше друг от друга, чем в том случае, если эти точки были корреспондирующими.

Точно так же, если рассматривать точку, расположенную дальше от наблюдателя, то окажется, что ее проекции на сетчатках будут расположены ближе друг к другу, чем корреспондирующие точки. Все точки, которые, подобно точкам Q и Р , воспринимаются как равноудаленные, лежат на гороптере – поверхности, проходящей через точки Р и Q, форма которой отличается от сферы и зависит от способности человека оценивать расстояние. Расстояния от фовеа F до проекций Q R и Q L для правого и левого глаз близки, но не равны, если бы они всегда были равны, то линия пересечения гороптера с горизонтальной плоскостью представляла бы собой круг.

Углы α и α′ в стереоскопии называют параллактическими углами. Величина их изменятся от нуля, когда точка фиксации лежит в бесконечности, и до 15°, когда точка фиксации находится на расстоянии 250 мм.

Предположим теперь, что мы фиксируем взглядом некоторую точку в пространстве и что в этом пространстве расположены два точечных источника света, один из которых проецируется только на сетчатку левого, а другой – правого глаза в виде световых точек, причем эти точки являются некорреспондирующими: расстояние между ними несколько больше, чем между корреспондирующими точками. Любое такое отклонение от положения корреспондирующих точек называют диспарантностью . Если это отклонение в горизонтальном направлении не превышает 2° (0,6 мм на сетчатке), а по вертикали – не более нескольких угловых минут, то мы будем зрительно воспринимать одиночную точку в пространстве, расположенную ближе, чем точка фиксации.

Если же расстояния между проекциями точки будут не больше, а меньше, чем между корреспондирующими точками, то данная точка будет казаться расположенной дальше точки фиксации. Наконец, в том случае, если вертикальное отклонение будет превышать несколько угловых минут или же горизонтальное будет больше 2°, то мы увидим две отдельные точки, которые, возможно, покажутся расположенными дальше или ближе точки фиксации. Такой эксперимент иллюстрирует основной принцип стереовосприятия, впервые сформулированный Ч.Уитстоном в 1838 г. и лежащий в основе создания целой серии стереоскопических приборов, начиная со стереоскопа Уитстона вплоть до стереодальномеров и стереотелевидения.

Не каждый человек обладает способностью воспринимать глубину с помощью стереоскопа. Вы можете сами легко проверить свой стереопсис, если воспользуетесь рис.2. Если у вас есть стереоскоп, вы можете сделать копии изображенных здесь стереопар и вставить их в стереоскоп. Вы можете также поместить тонкий лист картона перпендикулярно между двумя изображениями из одной стереопары и попытаться смотреть каждым глазом на свое изображение, установив глаза параллельно подобно тому, если бы вы смотрели вдаль.

Рис 2. Примеры стереопар

В 1960 г Бела Юлеш (фирма Bell Telephone Laboratories, США) предложил оригинальный способ демонстрации стереоэффекта, исключающий монокулярное наблюдение объекта.

Основываясь на этом принципе, кстати, издана целая серия развлекательных книг, которые вместе с тем могут быть использованы и для тренировки стереопсиса. На рис.3 в черно-белом варианте представлен один из рисунков из этой книги. Установив зрительные линии своих глаз параллельно (для этого надо смотреть вдаль, как бы сквозь рисунок), вы можете увидеть стереоскопическую картину. Такие рисунки получили название автостереограмм. Основываясь на методе Бела Юлеша, в Новосибирском государственном медицинском институте совместно с Новосибирским государственным техническим университетом создано устройство для исследования порога стереоскопического зрения, а нами предложена его модификация, позволяющая повысить точность определения порога стереоскопического зрения. В основу измерения порога стереоскопического зрения положено представление каждому глазу наблюдателя тест-объектов на, так называемом, рандомизированном фоне. Каждый из таких тест-объектов представляет собой совокупность точек на плоскости, расположенных по индивидуальному вероятностному закону. Причем на каждом тест-объекте имеются идентичные области точек, которые могут представлять собой фигуру произвольной формы.

Если идентичные точки фигур на тест-объекте имеют нулевые значения параллактических углов, то наблюдатель видит в обобщенном изображении суммарную картину в виде случайного распределения точек, иными словами, наблюдатель не в состоянии выделить фигуру на рандомизированном фоне. Таким образом, исключается монокулярное видение фигуры. Если же смещать один из тест-объектов перпендикулярно оптической оси системы, то будет изменяться параллактический угол между фигурами, и при некотором его значении наблюдатель увидит фигуру, которая как бы оторвется от фона и начнет приближаться или удаляться от него. Изменение параллактического угла производится при помощи оптического компенсатора, введенного в одну из ветвей прибора. Момент появления фигуры в поле зрения фиксируется наблюдателем, и соответствующее значение порога стереоскопического зрения появляется на индикаторе.

Рис 3. Автостереограмма

Исследования последних десятилетий в области нейрофизиологии стереоскопического зрения позволили выявить в первичной зрительной коре головного мозга специфические клетки, настроенные на диспарантность. Обнаружены клетки, реагирующие только в том случае, если стимулы попадают точно на корреспондирующие участки двух сетчаток. Клетки второго типа отвечают тогда и только тогда, когда объект расположен дальше точки фиксации. Имеются также клетки, отвечающие только тогда, когда стимул расположен ближе точки фиксации. По-видимому, в первичной зрительной коре могут быть специфические нейроны для разных степеней диспарантности. Все эти клетки обладают также свойством ориентационной избирательности, хорошо реагируют на движущиеся стимулы и на концы линий. По словам Д.Хьюбела, «хотя мы до сих пор не знаем, как именно мозг «реконструирует» сцену, включающую множество разноудаленных объектов, клетки, обладающие чувствительностью к диспарантности, участвуют в первых этапах этого процесса».

При изучении стереопсиса исследователи столкнулись с целым рядом проблем. Оказалось, что обработка некоторых бинокулярных стимулов происходит в зрительной системе совершенно непонятным образом. Например, если вновь обратится к стереопарам, представленным на рис. 37а и 37б, то мы получим ощущение, что в одном случае кружок расположен ближе, в другом – дальше плоскости рамки. Если же две стереопары объединить, т.е. в каждой рамке поместить по два кружка, расположенных друг около друга, то, казалось бы, мы должны видеть один кружок ближе, другой дальше. Однако на самом деле этого не получится: оба кружка видны на том же расстоянии, что и рамка.

Второй пример непредсказуемости бинокулярных эффектов – это так называемая борьба полей зрения. Если на сетчатках правого и левого глаз создаются очень сильно различающиеся изображения, то часто одно из них перестает восприниматься. Если вы будете смотреть левым глазом на решетку из вертикальных линий, а правым – на решетку из горизонтальных линий (например, через стереоскоп), то невозможно увидеть оба набора линий одновременно. Виден или тот, или другой, причем каждый из них – лишь в течении нескольких секунд; иногда можно увидеть мозаику этих изображений. Феномен борьбы полей зрения означает, что в тех случаях, когда зрительная система не может объединить изображения на двух сетчатках, она просто отвергает один из образов либо полностью, либо частично.

Итак, для нормального стереоскопического зрения необходимо следующие условия: нормальное функционирование глазодвигательной системы глаз; достаточная острота зрения и не очень большая разница в остроте правого и левого глаз; прочная связь между аккомодацией, конвергенцией и фузией; малое различие в масштабах изображений в левом и правом глазах.

Неравенство размеров или различный масштаб изображений, получаемых на сетчатках правого и левого глаз при рассматривании одного и того же объекта, называется анизейконией . Анизейкония является одной из причин неустойчивости или отсутствия стереоскопического зрения. В основе анизейконии чаще всего лежит различие в рефракции глаз, т.е. анизометрония . Если анизейкония не превышает 2 – 2,5%, то ее можно скоррегировать обычными стигматическими линзами, в противном случае используются анизейконические очки.

Нарушением связи между аккомодацией и конвергенцией – одна из причин появления различных видов косоглазия. Явное косоглазие помимо того, что является косметическим недостатком, как правило, приводит к снижению остроты зрения косящего глаза впоть до его выключения из процесса зрения. Скрытое косоглазие, или гетерофория , не создает косметического дефекта, но может препятствовать стереопсису. Так, лица с гетерофорией более 3° не могут работать с бинокулярными приборами.

Порог стереоскопического зрения характеризуют минимальной разностью параллактических углов Δα, которая еще воспринимается наблюдателем. Связь между Δα (в секундах) и минимальным расстоянием Δl между объектами, которые воспринимаются наблюдателем как разноудаленные, следующая:

где b – расстояние между зрачками глаз наблюдателя;
l – расстояние от глаза до ближайшего из рассматриваемых объектов.

Порог стереоскопического зрения зависит от разных факторов: от яркости фона (наибольшая острота наблюдается при яркости фона около 300 кд/м 2), контраста объектов (с увеличением контраста порог глубинного зрения уменьшается), продолжительности наблюдения (рис.4).

Рис 4. Зависимость порога стереоскопического зрения от продолжительности наблюдения

Порог восприятия глубины при оптимальных условиях наблюдения колеблется в пределах от 10 – 12 до 5″ (у отдельных наблюдателей достигает 2 – 5″).

Приняв за порог значение Δα =10″, можно рассчитать максимальное расстояние, на котором глаз еще воспринимает глубину. Это расстояние l = 1400 м (радиус стереоскопического зрения).

Существует несколько способов оценки, определения и исследования стереоскопического зрения:

1) с помощью стереоскопа по таблицам Пульфриха (минимальный порог стереоскопического восприятия, определяемый этим методом, – 15″);
2) с помощью различного вида стереоскопов с набором более точных таблиц с диапазоном измерения – 10 – 90″;
3) с помощью упомянутого выше устройства с использованием рандомизированого фона, исключающего монокулярное наблюдение объектов, погрешность измерения 1 – 2″.