Стереоскопическое зрение методы и средства. Что такое стереоскопическое зрение

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.

Что такое бинокулярное зрение? Бинокулярным зрением называют способность четко видеть изображение сразу двумя глазами. Две картинки, получаемые обоими глазами, формируются в одно объемное изображение в коре мозга головы.

Бинокулярное зрение или стереоскопическое зрение позволяет видеть объемные черты, проверять расстояние между объектами. Такой тип зрения является обязательным для многих профессий – водителей, летчиков, моряков, охотников.

Кроме бинокулярного зрения существует еще и монокулярное, это зрение только одним глазом, мозг головы выбирает только одну картинку для восприятия и блокирует вторую. Такой тип зрения позволяет определить параметры объекта – его форму, ширину и высоту, однако не дает сведений о расположении предметов в пространстве.

Хотя монокулярное зрение дает неплохие результаты в целом, бинокулярное имеет весомые преимущества – остроту зрения, объемные предметы, прекрасный глазомер.

Механизм и условия

Основным механизмом бинокулярного зрения является фузионный рефлекс, то есть способность к слиянию двух изображений в одну стереоскопическую картину в коре головного мозга. Для того чтобы картинки стали одним целым, изображения, полученные от обеих сетчаток, должны иметь равные форматы – форму и величину, кроме этого, они должны попадать на идентичные корреспондирующие точки сетчатки.

Каждая точка поверхности одной сетчатки располагает своей корреспондирующей точкой на сетчатке другого глаза. Неидентичные точки – это диспаратные или несимметрические участки. Когда изображение попадает на диспаратные точки, слияние не произойдет, напротив, возникнет двоение картины.

Какие нужны условия для нормального бинокулярного зрения:

• способность к фузии – бифовеальому слиянию;
• согласованность в работе глазодвигательных мышц, позволяющая обеспечить параллельное положение глазных яблок при взоре вдаль и соответствующее сведение зрительных осей при взоре вблизи, совместная работа помогает получить правильные движения глаз в направлении рассматриваемого предмета;
• расположение глазных яблок в одной горизонтальной и фронтальной плоскости;
• острота зрения обоих органов зрения не менее 0,3-0,4;
• получение изображений равных по величине на сетчатках обоих глаз;
• прозрачность роговой оболочки, стекловидного тела, хрусталика;
• отсутствие патологических изменений сетчатки глаза, зрительного нерва и других отделов органа зрения, а также подкорковых центров и коры головного мозга.

Как определить

Для определения наличия бинокулярного зрения воспользуйтесь одним или несколькими способами, которые приведены ниже:

• «Дыра в ладони» или метод Соколова – приставьте к глазу трубку (можно использовать свернутый лист бумаги) и посмотрите вдаль. Затем со стороны другого глаза приставьте ладонь. При нормальном бинокулярном зрении у человека создастся впечатление, что в центре ладони есть отверстие, которое и позволяет видеть, а на самом деле изображение просматривается через трубку.
• Способ Кальфа или проба с промахами – возьмите две спицы для вязания или 2 карандаша, их концы обязательно должны быть острыми. Держите одну спицу вертикально перед собой, а другую в горизонтальном положении. Затем соедините спицы (карандаши) концами. Если у вас бинокулярное зрение, вы легко справитесь с заданием, если зрение монокулярное, вы промахнетесь с соединением.
• Проба чтения с карандашом – читая книгу, поместите в нескольких сантиметрах от носа карандаш, который закроет часть текста. При бинокулярном зрении вы все равно сможете прочесть его, так как в мозге головы происходит наложение изображений от обоих глаз без смены положения головы;
• Четырехточечный цветотест – в основе подобного теста лежит разделение полей зрения двух глаз, достигнуть которое возможно, используя цветные очки – фильтры. Поставьте перед собой два зеленых, один красный и один белый предметы. Наденьте очки с зелеными и красными стеклами. При бинокулярном зрении вы увидите зеленые и красный объекты, а белый окрасится в зелено-красный цвет. При монокулярном зрении белый объект окрасится в цвет линзы ведущего глаза.

Бинокулярное зрение можно развить в любом возрасте. Однако такой тип зрения не возможен при косоглазии, так как в этом случае происходит отклонение одного глаза в сторону, что не дает сходиться зрительным осям.

Важные факты о развитии косоглазия у детей

Косоглазие – такое состояние глаз, при коем зрительные оси не сходятся на рассматриваемом предмете. Внешне это проявляется тем, что глаз отклоняется в ту или иную сторону (направо или влево, более редко наверх или вниз, встречаются и разные сочетанные варианты).

Если глаз приведен к носу, косоглазие называют сходящимся (встречается чаще), а если к виску – расходящимся. Косить может 1 глаз или оба. Чаще всего родители обращаются к детскому офтальмологу, заметив, что глаза ребенка глядят «неправильно».

Косоглазие – не только проблема внешнего вида. Эффект косоглазия – следствие нарушений восприятий и проведения зрительной информации по всей зрительной системе ребенка. При косоглазии понижается острота зрения, нарушаются связи м/у правым и левым глазом, и правильный баланс м/у мышцами, которые двигают глаза в различные стороны. За исключением этого, нарушается способность к объемному зрительному восприятию.

Косоглазие может оказаться врожденным, однако чаще оно появляется в раннем детстве. Если болезнь проявилась до 1 г., то ее называют рано приобретенной. Вероятно возникновение патологии и в 6 лет. Однако чаще косоглазие развивается в возрасте от 1 до 3 лет.

При рождении ребенок еще не может смотреть «2-мя глазами», способность к бинокулярному зрению формируется постепенно до 4 лет. При этом каждое отклонение зрительной оси от точки иммобилизации требуется квалифицировать как косоглазие и ни при каких обстоятельствах не рассматривать как вариант нормы. Это касается даже подобных, кажется, косметически мало выраженных случаев, как косоглазие с малым углом и непостоянное косоглазие.

Чаще всего косоглазие развивается у детей с дальнозоркостью – когда малыш плохо видит предметы, находящиеся близко. Косоглазие тоже может развиваться у детей с астигматизмом. При астигматизме отдельные участки изображения могут фокусироваться на сетчатке, иные – за или перед ней (бывают и более сложные случаи).

В итоге человек видит искаженное изображение. Представление об этом возможно получить, если поглядеть на свое отражение в овальной чайной ложке. Такое же искаженное изображение формируется при астигматизме на сетчатке глаза. Однако впрочем сама картинка при астигматизме может оказаться неотчетливой и размытой, человек как правило не осознает этого искажения, так как головной ЦНС «исправляет» его восприятие.

Косоглазие может встречаться и при близорукости — когда ребенок плохо видит предметы, размещенные вдалеке. При косоглазии на всегда косящем глазу постепенно случается понижение остроты зрения – амблиопия. Это осложнение связано с тем, что зрительная система, во избежание хаоса, блокирует передачу в ЦНС изображения предмета, который воспринимает косящий глаз. Такое положение приводит к еще большему отклонению этого глаза, т.е. косоглазие усиливается.

Процесс утраты зрения зависит от возраста появления болезни. Если это случилось в раннем детстве, в I г. жизни, то снижение остроты зрения бывает весьма и весьма быстрым.

Причинами появления косоглазия могут быть:

• наследственная склонность, когда заболевание есть у ближайших родственников (родители, дяди, тети и др.);
• наличие какого-либо оптического дефекта (расфокусировки) органа зрения ребенка, к примеру при дальнозоркости у детей;
• разные отравлении (отравления) плода в период беременности;
• тяжелые инфекционные заболевания ребенка (к примеру скарлатина, свинка и др.);
• неврологические патологии.

К тому же, толчком к возникновению косоглазия (на фоне предпосылок) могут послужить высокая температура (свыше 38°С), психическая или физическая повреждение.

Лечение косоглазия у детей

Есть более 20 разных типов косоглазия. Внешне все они проявляются отклонением зрительной оси от точки иммобилизации, однако по собственным причинным факторам и механизму развития, и по глубине нарушений весьма друг от друга отличаются.

Любой тип косоглазия требует индивидуального подхода. К несчастью, даже из медицинских работников распространено предположение, что до 6-летнего возраста ребенку с косоглазием ничего делать не требуется и все само пройдет.

Это величайшее заблуждение. Каждое отклонение глаза в любом возрасте нужно считать началом патологии. Если не предпринимать никаких мер, может случиться потеря остроты зрения, и тогда лечение потребует всерьез более сил и времени, а в некоторых ситуациях перемены становятся необратимыми.

Время от времени косоглазие бывает мнимым: из-за широкой переносицы младенца родители подозревают наличие этого дефекта зрения, а его в действительности нет — лишь только иллюзия. У новорожденных глаза посажены весьма близко, а переносица, в связи с особенностью их лицевого скелета, широкая.

По мере образования лицевого скелета расстояние м/у глазами растет, а ширина переносицы уменьшается. Именно тогда все на самом деле с возрастом проходит и исправлять ничего не требуется, однако определить, мнимое это косоглазие или настоящее, может лишь доктор.

Каждое подозрение на отклонение от нормы должно насторожить родителей и подвигнуть к скорейшему посещению детского офтальмолога. Сроки профилактического посещения офтальмолога на первом г. жизни ребенка.

I осмотр желателен тут же после родов. Нужно заявить, что в роддомах не проводится осмотр офтальмологом всех малышей без исключения. Неонатолог роддома или участковый педиатр могут отнести малыша в группу опасноти, тогда ему назначат консультацию окулиста уже в роддоме или немедленно после выписки.

К группе опасноти относятся дети с отягощенной наследственностью по заболеваниям глаз (если у родителей таковые есть), недоношенные новорожденные, дети, родившиеся при патологических родах, и дети, родители которых имеют вредные привычки (алкогольная зависимость, курение). Дальше осмотр офтальмолога необходим малышу в возрасте 2-х месяцев, в полгода и в возрасте одного г.

В эти сроки к окулисту направляют всех детей. Специалист обнаружит отсутствие или наличие у ребенка дальнозоркости (близорукости), остроту и характер зрения, угол косоглазия и при потребности направит на консультацию к иным экспертам, к примеру к невропатологу. Лишь после тщательного обследования может оказаться начато комплексное лечение косоглазия, включающее консервативную терапию и хирургическое лечение.

К консервативной части лечения относят методы, направленные на увеличение остроты зрения. При наличии дальнозоркости или близорукости, по показаниям, ребенку необходимы очки. Время от времени они целиком исправляют косоглазие. Хотя одного ношения очков недостаточно. Весьма важно научить ребенка объединять изображения с правого и левого глаза в 1 образ.

Достигается это при помощи комплекса лечебных мероприятий, проводимых курсами несколько раз в г.. Лечение консервативное и проходит в игровой форме. За исключением этого, используется способ окклюзии – закрытие повязкой здорового глаза на протяжении определенного времени ежедневно, для того чтоб ребенок приучался более полагаться на слабый глаз.

Нужно особенно подчеркнуть, что удача лечения косоглазия зависит от верно подобранной индивидуальной тактики лечения. Комплекс лечения нередко предполагает использование как консервативного, так и, в большей части случаев, хирургического пособия. При этом к процедуры не требуется относиться как к альтернативе консервативному лечению.

Хирургия – 1 из этапов лечения, место и время которого зависят от типа косоглазия и глубины поражения зрительной системы.

До хирургического лечения и после нужно проводить консервативные терапевтические мероприятия, направленные на увеличение остроты зрения, для восстановления связи м/у глазами и стереоскопического объемного зрительного восприятия – достигается при помощи специальных упражнений.

Используют методики, позволяющие увеличить функциональное положение зрительной части коры головного ЦНС, заставить зрительные клетки коры трудиться в нормальном режиме и этим обеспечивать четкое и правильное зрительное восприятие.

Эти методики носят стимулирующий характер. Занятия проводятся на специальных приборах в амбулаторных условиях курсами по 2-3 нед. несколько раз в г.. В процессе лечения на определенном этапе, при наличии высокой остроты зрения, восстановлении способности к слиянию 2-х образов с левого и правого глаза в единый зрительный образ, при наличии отклонения глаза, проводится хирургическое вмешательство на мышцах глаза. Процедура направлена на восстановление правильного баланса м/у мышцами, приводящими в движенье глазные яблоки (глазодвигательные мышцы).

Важно понимать, что процедура не заменяет терапевтические методики, а решает конкретную задачу, которую нереально решить консервативно. Для решения вопроса о сроках проведения хирургического вмешательства имеет значение наличие у больного достаточной остроты зрения. Чем ранее поставить глаза в симметричное состояние при прямом взоре, тем лучше. Специальных ограничений по возрасту нет.

При врожденном косоглазии важно закончить хирургический этап не потом 3 лет, при приобретенном – в зависимости от сроков достижения на консервативном этапе лечения хорошей остроты зрения и восстановления потенциальной способности к слиянию изображений с 2-х глаз в единый зрительный образ. Тактика хирургического лечения разрабатывается в зависимости от типа косоглазия.

С позиции хирургии лечение постоянной формы косоглазия с огромной величиной угла косоглазия, когда глаз отклонен серьезно, не представляет огромной трудности. Эффект этих операций очевиден для больного. А для хирургов с определенной квалификацией не будет составлять усилий. Тяжело оперировать косоглазие с непостоянными и малыми углами.

Сейчас разработаны технологии проведения разреза без использования режущего конструкции (ножницы, скальпель, лазерные лучи). Ткани не рассекаются, а как бы раздвигаются высокочастотным потоком радиоволн, обеспечивая бескровное обнажение операционного поля.

Техника операций при косоглазии микрохирургическая, применяется общее обезболивание со специфическим наркозом, позволяющим целиком расслабить глазодвигательные мышцы. В зависимости от объема операции длительность ее составляет от 20 мин. прежде 1,5 часов.

Ребенок выписывается домой на II день после операции. При отсутствии вертикального составляющая (когда глаз не смещен наверх или вниз), обычно, делается 1 или 2 операции на одном и II-м глазе, в зависимости от размеров глазного яблока и типа косоглазия.

Чем ранее достигают симметричного положения глаза, тем благоприятнее перспектива излечения. К школе ребенок с косоглазием должен быть в максимальной степени реабилитирован. Если заниматься проблемой косоглазия комплексно, то излечение случается в 97 процентов случаев.

Благодаря своевременно вылеченному заболеванию ребенок может нормально учиться, избавиться от психологических сложностей из-за дефектов зрения, заниматься впоследствии любимым делом.

-->

Полноценное двустороннее зрение необходимо хирургам, ювелирам, пилотам. Иногда нарушение бинокулярности становится причиной косоглазия. Отклонения в работе глаз можно выявить самостоятельно несколькими способами.

Механизм и условия для бинокулярного зрения

Монокулярное зрение – это видение предмета одним глазом. Оно оценивает такие параметры объекта, как форму, ширину и высоту. Однако получить представление о взаиморасположении предметов не удастся.

Рассматривание двумя глазами обеспечивает полноценное восприятие вещей. Стереоскопическое зрение определяет расстояние между объектами. Также оно расширяет поле видения и увеличивает остроту зрения.

В основе формирования бинокулярного зрения лежит фузионный рефлекс. Он представляет собой физиологическое явление – объединение двух отражений предмета от сетчаток в одну картинку в коре мозга. Таким способом складывается стереоскопическое изображение. Если слияния картинок не происходит, говорят, что бинокулярное зрение нарушено.

Для правильного формирования видения предметов необходимы такие условия:

• предметы на сетчатке совпадают по форме и размерам;
• картинка появляется на равнозначащих участках сетчатки, если изображения оказываются на несимметричных точках, то появляется двоение;
• хорошая степень прозрачности хрусталика, стекловидного тела и роговицы;
• синхронизированное движение зрительных мышц;
• положение глазных яблок в одной горизонтальной и фронтальной плоскости;
• острота видения в диапазоне 0,3–0,4.

Нарушение бинокулярного зрения приводит к искажению реального видения предметов. Это негативно сказывается на людях, которые связаны с точными профессиями.

Как проверить?

При любой патологии глаз необходимо посетить врача-офтальмолога. С помощью точной аппаратуры специалист проведет исследование бинокулярного зрения. Для самостоятельной проверки в домашних условиях существует несколько тестов.

Проба Кальфа

Бинокулярное зрение определяется с помощью двух длинных карандашей или спиц. Один карандаш располагают в горизонтальной плоскости, а другой держат вертикально. Нужно соединить их под углом 90 градусов или попасть в кончик карандаша.

Нормальное стереоскопическое зрение позволит легко выполнить задание. При монокулярном зрении человек не справится с ним и промахнется.

Опыт Соколова

Для проведения теста понадобится свернутый лист бумаги или втулка от бумажных полотенец. Человек смотрит прямо через круглое отверстие. Кисть руки помещается перед вторым глазом рядом с концом трубки. Если стереоскопическое зрение в порядке, видна дыра в ладони, а вдали просматривается объект.

Если дыка не в центре кисти, то говорят об одновременном зрении. В этом случае картинки в мозге не сливаются. При проведении теста на стереоскопическое зрение нужно учесть, что рассматриваемые объекты должны находиться в 4–5 метрах от глаз.

Чтение с карандашом

Читающий помещает между книгой и глазами предмет типа карандаша или ручки. Расстояние от носа должно быть 15 см. Если стереоскопическое зрение без отклонений, карандаш не мешает чтению. Мозг накладывает два изображения от обоих глаз и выдает общую картину.

При монокулярном зрении испытуемый не может прочесть закрытую часть газеты. Причина отклонения стереозрения состоит в том, что в мозг поступает информация только из одного глаза.

Четырехточечный цветовой тест

Лучше всего бинокулярное зрение определяется способом четырехточечного цветотеста. Диагностика проводится с помощью аппарата в офтальмологическом отделении. Действие прибора основано на разделении полей видения глаз с помощью цветных фильтров. В специальных очках перед левым зрачком устанавливают зеленое стекло, а перед правым – красное.

Отклонение устанавливается в зависимости от того, какой цвет воспринимается. При бинокулярном зрении виден красный и зеленый фильтр, а бесцветный приобретает смешанный оттенок. Одновременное зрение характеризуется видением пяти точек. При монокулярном зрении определяется цвет светофильтра каждого глаза.

Бинокулярное зрение и косоглазие

Проблема возникает при отклонении оси глаза от точки фиксации со вторым органом. При таком положении одного или двух глазных яблок в мозге не происходит слияние двух изображений. Одна из картинок исключается. Внешне расстройство проявляется неправильным положением глазного яблока в орбите.

Косоглазие, связанное с бинокулярностью, бывает нескольких видов:

• Явная вторичная форма . Возникает при помутнении хрусталика, заболеваниях сетчатки или зрительного нерва.
• Мнимое косоглазие . Развивается из-за аномалии строения тканей глаз. Исследование бинокулярного зрения не выявляет патологию. Пациент хорошо видит обоими глазами.
• Скрытое отклонение глазного яблока . Связано с нарушением симметрии глазных мышц. Проявляется, когда человек смотрит на предмет, не фиксируясь взглядом. Хотя орган иногда отклоняется, зрительная функция не нарушена.

Может быть периодическим. Провоцирующим фактором является нервное перенапряжение, испуг, чрезмерные физические усилия.

Лечение

Мнимая и скрытая форма не нуждаются в коррекции. Четкость видения отклоненного глаза при явной вторичной форме со временем снижается, поэтому лечение необходимо начинать как можно раньше.

Если исследование бинокулярного зрения подтвердило явное косоглазие, применяют несколько видов восстановления функций глаз:

• стимуляция бинокулярности;
• использование , ;
• аппаратное лечение (диплоптика и ортоптика) для повышения остроты видения;
• зарядка для глаз под контролем врача-методиста;
• хирургическое вмешательство.

Операцию делают, чтобы избавиться от косметического дефекта. В результате нее происходит ослабление одной из глазодвигательных мышц. Восстановление бинокулярности при этом невозможно.

Чтобы сохранить объемное восприятие мира при большой зрительной нагрузке, нужно делать упражнения для глаз. Важно правильно питаться, часто бывать на свежем воздухе. Если появились проблемы с органами зрения, не следует откладывать визит к офтальмологу.

Полезное видео про бинокулярное зрение

Глаз человека это сложное и совершенное оптическое устройство (рис. 46). Он имеет форму, приближающуюся к шару с радиусом около 12 мм; его поверхность состоит из трёх оболочек. Наружная защитная оболочка глаза (склера ) 1 в передней своей части переходит в тонкую и прозрачную роговицу 10. Под склерой находится сосудистая оболочка 2, переходящая в непрозрачную радужную оболочку 9. Она имеет красящие вещества (пигменты ), определяющие цвет глаз. Спереди радужной оболочки находится зрачок 11 (отверстие с изменяющимся в пределах 2-8 мм диаметром). Он играет роль диафрагмы и регулирует количество поступающих в глаз световых лучей. Третья (внутренняя) оболочка 3 называется сетчаткой и состоит из фоторецепторов - большого числа светочувствительных элементов (колбочек и палочек ), передающих своё раздражение через нервную систему в мозг наблюдателя. Палочки чувствительны к слабому сумеречному освещению, колбочки – к дневному, яркому свету и обладают цветочувствительностью. Место вхождения зрительного нерва в сетчатку носит название слепого пятна 7, так как оно не имеет колбочек и палочек, а, следовательно, и не реагирует на световое раздражение. В середине сетчатки напротив зрачка находится жёлтое пятно 4, являющееся наиболее чувствительной частью сетчатки. Центральное углубление жёлтого пятна 5 состоит из одних колбочек. Диаметр впадины жёлтого пятна составляет примерно 0,4 мм, диаметр колбочки приблизительно 2 мкм.

Спереди глаза за зрачком расположен хрусталик 12, представляющий собой двояковыпуклую линзу. Он строит на сетчатке действительное, уменьшенное и обратное изображение наблюдаемого объекта. Таким образом, его назначение аналогично объективу фотоаппарата. Сетчатка играет такую же роль, что и матрмица ПЗС.

Резкость изображения на сетчатке достигается посредством аккомодации хрусталика (изменение его кривизны, происходящее рефлекторно). Чем ближе находится рассматриваемый предмет, тем большей должна быть кривизна поверхности хрусталика. Осуществляют аккомодацию глазные мышцы 8. Они не напряжены, если рассматриваемый объект находится в бесконечности (более 10 м). При этом фокусное расстояние хрусталика равно приблизительно 16 мм. Но при наблюдении на таком расстоянии упускаются мелкие детали. Оптимально, когда и детали видны и мышцы не очень напряжены. Такие условия для нормального глаза выполняются на расстоянии наилучшего зрения (около 25 см).

Пространство между роговицей и хрусталиком наполнено «водянистой влагой », а между хрусталиком и сетчаткой – «стекловидной влагой » 13, Их коэффициенты преломления примерно равны между собой.

Луч, проходящий через центр впадины жёлтого пятна и заднюю узловую точку оптической системы глаза, называется зрительной осью глаза, а прямая, проходящая через центры кривизны поверхностей роговицы и хрусталика – его оптической осью. Угол между этими осями равен 5°.

Поле зрения неподвижного глаза составляет 150° по горизонтали и 120° по вертикали. В его разных частях изображение воспринимается с различной чёткостью. Лучше видны те предметы, которые попадают на центральную ямку сетчатки.

Угол, под которым виден диаметр центральной ямки жёлтого пятна из узловой точки хрусталика, называется углом отчётливого зрения . Он равен 1,5°.

Раздражение светом палочек и колбочек вызывает зрительное ощущение, если длина электромагнитных волн находится в пределах 360 – 760 нм. Максимальная чувствительность к желтой части спектра, примерно 555 нм.

Существует статистическая и динамическая теории зрения. В соответствии с динамической теорией большую роль при рассматривании предметов играют движения глаз. Они бывают произвольными (зависят от воли человека) и непроизвольными (физиологические нистагмы). Непроизвольные движения включают:

· Дрожь – колебание глаз со скоростью 20¢ в секунду с амплитудой 10-20²;

· Колебания – быстрые вращения со скоростью примерно 6000¢ в секунду с амплитудой 1 - 25¢. Происходят не регулярно с интервалами 0.05 – 5 сек.;

· Медленные движения со скоростью 1¢ в секунду с амплитудой до 5¢.

Непроизвольными движениями глаз сканирует изображение, построенное хрусталиком.

Различают два вида зрения: монокулярное и бинокулярное.

Зрение одним глазом называется монокулярным зрением . Наблюдатель обычно подсознательно поворачивает глаз так, чтобы изображение объекта оказалось на углублении жёлтого пятна. Пересечение зрительной оси глаза с рассматриваемым объектом называется точкой фиксации F монокулярного зрения.

Для оптических наблюдений и измерений важную роль играет острота зрения, т.е. способность невооружённого глаза воспринимать две расположенные рядом точки или линии как разные элементы. Минимальный угол, под которым наблюдатель ещё видит раздельно две светящиеся точки, называется остротой монокулярного зрения первого рода . Для нормального глаза этот угол равен примерно 45"". Но он зависит от многих факторов (дифракция, аберрации, освещение, тип тест объекта, длина волны и т.д.) и колеблется в пределах 0.5² - 10¢.

Остротой монокулярного зрения второго рода называется минимальный угол, под которым человеческий глаз видит раздельно две параллельные линии. Она выше, чем острота монокулярного зрения первого рода и примерно равна 20"". Это объясняется тем, что изображение линий воспринимается не одной, а целой группой колбочек.

Существует понятие стереоскопического (пространственного) восприятия объектов. Оно может быть монокулярным и бинокулярным.

При монокулярном зрении об удалённости наблюдаемых предметов можно судить только по косвенным признакам (относительный размер предметов, свет и тени, перекрытия, перспектива, визуальные контрасты, параллакс движений, детальность изображений и т.д.). Указанные признаки оценки пространственной глубины при монокулярном зрении дают приближённое, а иногда неверное представление о расстояниях.

Стереоскопическое зрение это пространственное восприятие, возникающее при рассматривании объекта двумя глазами. Такое наблюдение называется бинокулярным зрением . В этом случае наблюдатель устанавливает глаза таким образом, чтобы изображение объекта оказалось в центральных ямках f 1 и f 2 сетчаток обоих глаз (рис. 47). Поэтому зрительные оси глаз пересекаются в том месте объекта, которое наблюдатель желает отчётливо рассмотреть. Точка пересечения зрительных осей называется точкой фиксации F бинокулярного зрения.

Расстояние b между центрами хрусталиков левого и правого глаз это глазной базис. Он у людей разный и колеблется в пределах от 55 до 72 мм.

Угол F , под которым пересекаются зрительные оси, называется углом конвергенции (сходимости).

Величина угла конвергенции зависит от отстояния L точки F . Эта зависимость выражается приближённым уравнением:

,

(122)

Размеры жёлтого пятна позволяют увидеть при данном положении глаз и другие точки (рис. 47). Изображения а 1 и а 2 точки А объекта, полученные на сетчатках глаз, называются соответственными точками, а лучи О 1 а 1 и О 2 а 2 – соответственными лучами. Угол ., под которым пересекаются соответственные лучи, называется параллактическим углом.

Неравенство углов F и g A вызывает неравенство дуг и , полученных в пределах жёлтого пятна левого и правого глаз. Алгебраическая их разность называется физиологическим параллаксом и обозначается р , т.е.:

(123)

Дуга считается положительной, если она находится слева от центральной ямки. Наличие физиологического параллакса является причиной пространственного восприятия при стереоскопическом зрении.

Абсолютная величина угла конвергенции ощущается при этом с невысокой точностью, поэтому и отстояние наблюдаемой точки определяется приближённо. В то же время изменения величин параллактических углов относительно угла конвергенции воспринимаются с высокой точностью. Это обстоятельство позволяет определить изменения отстояний других точек относительно точки фиксации также с высокой точностью. Установлено, что разность отстояний воспринимается человеком, когда dg =ï F - ï£70¢. Если это условие не выполняется, то он меняет точку фиксации.

Для определения соотношения между изменениями расстояния и угла конвергенции в соответствии с (122) запишем:

(124)

Существует понятие гороптер. Это геометрическое место точек в пространстве, которые, при заданном положении точки фиксации, дают изображение на симметричных точках фиксации. Для всех остальных точек, в указанных выше пределах и возникает физиологический параллакс.

Наименьшее значение (или физиологического параллакса р ), при котором ещё ощущается разность расстояний DL , называют остротой или разрешающей способностью стереоскопического зрения.

Острота стереоскопического зрения первого рода – это минимальная разность параллактических углов двух точек, при которой ещё воспринимается

разность отстояний. Она примерно равна 30"".

Острота стереоскопического зрения второго рода – это минимальная разность параллактических углов для двух вертикальных прямых, при которой ещё замечается разность их отстояний. Она равна 10"". Эти характеристики меняются в зависимости от индивидуальных особенностей наблюдателя, а так же от условий наблюдения – освещённости, контрастности объектов, их формы и т.п.

Используя понятие остроты стереоскопического зрения, по формуле (122) можно определить радиус R невооруженного бинокулярного зрения . Так, приняв F =30² и b =65 мм, получим: R =(65 мм×200 000²)/30²=430 м. Если для наблюдения объектов использовать бинокли или стереотрубы, у которых искусственно увеличен глазной базис (обозначим его буквой B ), и использованы оптические системы увеличения, возрастает и радиус стереоскопического зрения в w =(BV )/b раз, Величину w называют коэффициентом пластичности прибора.

Глаз формируется двумерное изображение, но невзирая на это, человек воспринимает глубину пространства, то есть имеет трехмерное, стереоскопическое зрение. Люди оценивают глубину благодаря разным механизмам. При наличии данных о величине предмета расценить расстояние к нему или понять, какой из объектов находится более близко, можно путем сравнения угловой величины объекта. Когда один предмет находится впереди другого и его частично заслоняет, то человеком передний объект воспринимается на более близком расстоянии. Если взять, например, проекцию параллельных линий (железнодорожных рельсов), которые уходят вдаль, то в проекции эти линии будут сближаться. Это является примером перспективы - весьма эффективного показателя глубины пространства.

Механизмы стереоскопического зрения

Выпуклый участок стены выглядит в верхней своей части более светлым, когда источник света расположен выше, а вот углубление в ее поверхности выглядит в верхней части более темным.

Удаленность предмета можно определить по такому важному признаку, как параллакс движения. Это кажущееся относительное смещение более далеких и близких предметов при движении головой в разных направлениях (вверх и вниз или вправо и влево). Все имели возможность наблюдать «железнодорожный эффект»: если смотреть из окна движущегося поезда, кажется, что скорость предметов, которые расположены более близко, большая, чем тех, которые находятся на большом расстоянии.

Стереопсис

Критерием удаленности предметов является величина глаза (напряжение цилиарного тела и цинновых связок, которые управляют ). Об удаленности объекта наблюдения также можно судить по усилению дивергенции или конвергенции. Все вышеперечисленные показатели удаленности, за исключением предпоследнего, монокулярные. Наиболее важным механизмом восприятия глубины пространства является стереопсис. Он зависит от возможности совместного использования двух глаз. Дело в том, что, когда человек рассматривает любую трехмерную сцену, каждый его глаз формирует несколько неодинаковые изображения на сетчатках. В процессе стереопсиса в коре головного мозга происходит сравнение изображения одной и той же сцены на обеих сетчатках и оценка относительной глубины. Процесс слияния двух монокулярных изображений, которые видны раздельно левым и правым глазом при рассматривании объекта одновременно обоими глазами, в одно объемное изображение, называется фузией.

Диспарантность

Диспарантностью называют отклонение от положения корреспондирующих точек (точки на сетчатках правого и левого глаза, в которых позиционируется одно и то же изображение). Если это отклонение не превышает в горизонтальном направлении 2°, а по вертикали - не больше нескольких угловых минут, то человек будет визуально воспринимать одиночную точку в пространстве как расположенную ближе, чем сама точка фиксации. В том случае, когда расстояния между проекциями точки меньше, а не больше, чем между корреспондирующими точками, будет казаться, что она расположена дальше точки фиксации. Третий вариант: если горизонтальное отклонение будет больше 2°, вертикальное превышает несколько угловых минут, то мы сможем увидеть две отдельные точки. Они могут казаться расположенными ближе или дальше точки фиксации. Этот эксперимент лежит в основе созданий целой серии стереоскопических приборов - от стереоскопа Уитстона до стереотелевидения и стереодальномеров.

Проверка стереопсиса

Не все люди могут воспринимать глубину с помощью стереоскопа. Поверить свой стереопсис можно при помощи такого рисунка. При наличии стереоскопа можно сделать копии стереопар, которые на нем изображены, и вставить их в стереоскоп. Также можно между двумя изображениями одной стереопары расположить перпендикулярно тонкий лист картона и, установив глаза параллельно, попытаться смотреть на свое изображение каждым глазом.

В США в 1960 году Бела Юлеш предложил использовать оригинальный способ демонстрации стереоэффекта, который исключает монокулярное наблюдение объекта. Книги, основанные на этом принципе, можно использовать также для тренировки стереопсиса. Один из рисунков представлен на рис.3. Если смотреть вдаль, как бы сквозь рисунок, можно увидеть стереоскопическую картину. Эти рисунки называются автостереограммами.

На основании этого метода создано устройство, которое позволяет исследовать порог стереоскопического зрения. Существует его модификация, которая позволяет повысить точность определения порога стереоскопического зрения. Каждому глазу наблюдателя представляются тест-объекты на рандомизированном фоне. Каждый из них является совокупностью точек на плоскости, которые расположены по индивидуальному вероятностному закону. Каждый тест-объект имеет идентичные области точек, представляющие собой фигуру произвольной формы. В том случае, когда значения параллактических углов идентичные точки фигур, расположенных на тест-объекте, нулевые, то наблюдатель может увидеть в обобщенном изображении точки, которые расположены в произвольном порядке. Он не способен выделить на рандомизированном фоне определенную фигуру. Так исключается монокулярное видение фигуры.

При перемещении одного из тест-объектов перпендикулярно оптической оси системы изменяется параллактический угол между фигурами. Когда он достигнет некоторого значения, наблюдатель сможет увидеть фигуру, которая как бы отрывается от фона и начинает или удаляться, или же приближаться к нему. Параллактический угол измеряют при помощи оптического компенсатора, который введен в одну из ветвей прибора. Когда фигура появляется фигуры в поле зрения, ее фиксирует наблюдатель, и на индикаторе появляется соответствующее значение порога стереоскопического зрения.

Нейрофизиология стереоскопического зрения

Благодаря исследованиям в области нейрофизиологии стереоскопического зрения в первичной зрительной коре головного мозга удалось выявить специфические клетки, которые настроены на диспарантность. Они существуют двух типов:

• клетки первого типа реагируют только тогда, когда стимулы точно попадают на корреспондирующие участки обеих сетчаток;
• вторая разновидность клеток отвечает только в том случае, когда предмет расположен дальше точки фиксации;
• также имеются такие клетки, которые реагируют в том случае, когда стимул находится ближе точки фиксации.

Все эти клетки обладают свойством ориентационной избирательности. Они обладают хорошей реакцией на концы линий и движущиеся стимулы. Некоторые бинокулярные стимулы обрабатываются в коре головного мозга непонятно как. Также существует борьба полей зрения. В том случае, когда на сетчатках обоих глаз создаются изображения, которые сильно различаются между собой, то часто одно из них вообще перестает восприниматься. Этот феномен означает, что, если зрительная система не способна объединить изображения на двух сетчатках, она полностью или частично отвергает один из образов.

Для нормального стереоскопического зрения нужны следующие условия:

• адекватная работа глазодвигательной системы глазных яблок;
• достаточная острота зрения;
• минимальная разница в остроте зрения обоих глаз;
• прочная связь между аккомодацией, фузией и конвергенцией;
• небольшое различие в масштабах изображений в обоих глазах.

Если на сетчатке левого и правого глаза при рассматривании одного и того же предмета изображение имеет разные размеры или неодинаковый масштаб, это называется . Она является одной из многих причин того, что стереоскопическое зрение становится неустойчивым или вовсе отсутствует. Анизейкония чаще всего развивается при наличии (разной глаз). Если она не превышает 2 - 2,5%, то можно провести коррекцию обычными стигматическими линзами. При более высокой анизейконии приходится использовать анизейконические очки.

Одной из причин появления является нарушение связи между конвергенцией и аккомодацией. При явном косоглазии имеется не только косметический изъян, но и снижается острота остроты зрения косящего глаза. Он может вообще выключиться из процесса восприятия образов. В случае скрытого косоглазия, или гетерофории, косметический дефект отсутствует, но оно может препятствовать стереопсису. Лица с гетерофорией, превышающей 3°, не способны работать с бинокулярными приборами.

Порог стереоскопического зрения находится в зависимости от разных факторов:

• от яркости фона;
• контраста объектов;
• продолжительности наблюдения.

При оптимальных условиях наблюдении порог восприятия глубины находится в диапазоне от 10 - 12 до 5″.

Оценивать, определять и исследовать стереоскопическое зрение можно несколькими методами:

• с помощью стереоскопа по таблицам Пульфриха (в этом случае минимальный порог стереоскопического восприятия равен 15″);
• различного вида стереоскопами с набором более точных таблиц (диапазон измерения - от 10 до 90″);
• применяя устройство, использующее рандомизированный фон, который исключает монокулярное наблюдение объектов (допустимая погрешность измерения равна 1 - 2″).