Die Existenz der Panum-Areale erlaubt unserem Vergenz-system kleine Fehleinstellungen, so dass die Kreuzung der Gesichtslinien nicht exakt im Fixierpunkt liegen muss, sondern davor oder dahinter erfolgen kann (fixation disparity nach Ogle [136]). Mit geeigneten Apparaten lässt sich die Größe dieses „Fehlers“ subjektiv messen [82]. Das Prinzip der Messung der Fixationsdisparität (Kap. 2.2.6) besteht darin, beiden Augen gleichzeitig ein Fusionsbild und – haploskopisch getrennt – eine monokulare Prüfmarke (z. B. je eine nach dem Noniusprinzip angeordnete feine Linie) anzubieten. Meist wird die horizontale Vergenzabweichung der Gesichtslinien vom theoretischen Soll, ihrer Kreuzung in der Ebene des Fusionsbilds, untersucht. Wird das theoretische Soll erfüllt, liegen die subjektiv übereinanderstehenden Linien auch objektiv übereinander. Kreuzen sich die Gesichtslinien erst hinter der Testebene – besteht also ein Konvergenzdefizit –, spricht man nach Ogle von Exodisparität. Bei Esodisparität liegt die Gesichtslinienkreuzung vor der Testebene, die Noniuslinie des rechten Auges wird deshalb objektiv links von der des linken Auges eingestellt (▶Abb. 2.7a, b und ▼Abb. 2.8a–c).

Messung und Bedeutung der Fixationsdisparität sind ausführlich in Kap. 2.2.6 dargestellt. Die für das Verständnis der binokularen Sensorik interessante Untersuchung der Fixationsdisparität benutzt die sensorisch fixierte Identität der monokularen Hauptsehrichtungen zur Bestimmung eines motorischen Wertes. Die Verlagerung der retinalen Raumwerte beim Stereosehen (Allelotropie) zeigt aber, dass diese Werte prinzipiell unter binokularem Einfluss einer Änderung unterliegen können. Außerdem setzt die frontoparalIele Darbietung des peripheren Fusionsmusters eine gleichartige Ausrichtung der Horopterebene voraus, da anderenfalls eine fusionale Vergenz eine obligate Fixationsdisparität vortäuschen würde. Das Messergebnis hängt außerdem davon ab, wie die Fusionskonturen gewählt sind und ob ein zentrales oder nur ein peripheres Fusionsbild dargeboten wird [74]. Ein Vergleich der subjektiven Einstellung mit der objektiven Augenstellung ergab bei einer Untersuchung von Hebbard [65] eine gute Entsprechung. Simonsz et al. [170], vor allem aber Kertesz und Lee [103] fanden dagegen doch Diskrepanzen von teilweise mehreren Bogenminuten. Die Interpretation der Fixationsdisparität erscheint daher vor allem bei kleineren Abweichungen problematisch. Bei gesicherter oder möglicher Anomalie der Korrespondenz sind die Befunde nicht mehr eindeutig verwertbar (bezüglich der klinischen Aspekte siehe Kap. 2.2.6).

Unter Stereopsis versteht man die relative Tiefenwahrnehmung aufgrund querdisparater Netzhautbilder. Es werden also mindestens 2 Objekte in ihrem relativen Abstand vor den Augen lokalisiert.

Stereopsis gibt Auskunft über den relativen Abstand zweier oder mehrerer Objekte und nicht über den Tiefenabstand eines Objekts vom Beobachter (egozentrische Abstandslokalisation), und sie darf auch nicht mit den zahlreichen Kriterien der nichtdisparativen Entfernungswahrnehmung (Tiefenauslegung nach Tschermak) verwechselt werden.

Zu den sekundären Faktoren (oder „Schlüsseln“) der nichtdisparativen Entfernungswahrnehmung gehören vor allem die folgenden Parameter [81], [179]:

Will man Stereopsis prüfen, müssen solche sekundären Faktoren gezielt ausgeschlossen werden (siehe Kap. 3.3). Im Folgenden sollen einzelne grundsätzliche Aspekte der Stereopsis dargestellt werden.

Mit der Erfindung seines Stereoskops hat Charles Wheatstone 1838 als Erster in der Querdisparation den Schlüssel für die Stereopsis erkannt. Der geometrische Wert der Querdisparation (Winkel δ) lässt sich aus dem Knotenpunktabstand zwischen beiden Augen (in der Regel reicht für praktische Zwecke die Interpupillardistanz) und den objektiven Abständen der zu lokalisierenden Objekte vom Auge berechnen (▶ Abb. 1.72). Unter natürlichen Sehbedingungen werden mindestens 2 reale Objekte ( F₁ und F₂) in ihrem relativen Tiefenwert aus der Sicht des Beobachters miteinander verglichen (z. B. 3-Stäbchen-Apparat nach Helmholtz oder Frisby-Test [67], [104]).

Ein gleichartiger Stereoeffekt kann auf einer Ebene erzeugt werden, wenn die monokularen Bilder des Stereoobjekts (F) in ihrer Breitendistanz zum Fixationspunkt (F₁) für beide Augen getrennt in der Fixationsebene dargeboten werden (haploskopisch erzeugte Stereopsis oder Stereoskopie, z. B. beim Titmus-Test). Bei der haploskopischen oder (aus dem Englischen übertragen) dichoptischen Bilddarbietung wird der beidäugige visuelle Reiz durch unterschiedliche Trennverfahren (siehe Kap. 3.3) aus 2 monokularen Bildern zusammengesetzt. Stereoskopie ist somit Haploskopie mit querdisparat dargebotenen Bildelementen. Freiäugiges Haploskopieren oder Stereoskopieren ist durch willkürliche Divergenz- oder Konvergenzstellung der Augen möglich, indem 2 nebeneinander liegende Halbbilder auf korrespondierende Netzhautareale fallen und dann sensorisch vereinigt werden.

Die beiden unterschiedlichen Arten der Stereotests bedingen eine unterschiedliche Abhängigkeit des Augenabstands und der Fixationsdistanz vom Testergebnis: bei realen Stereotests wird die ermittelte Tiefenschärfe stark vom Augenabstand, bei haploskopischen Tests vor allem von der Fixationsdistanz beeinflusst. Das Stereointervall (d) haploskopischer Tests wird durch den Augenabstand bestimmt und entspricht der subjektiv empfundenen Tiefe [109]. Die Tiefensehschärfe ist aus dem subjektiven Tiefeneindruck jedoch nicht ablesbar.

Die Tiefensehschärfe oder Stereosehschärfe, also die geringste Querdisparation, die bei optimalen Abbildungsbedingungen noch stereoskopisch aufgelöst wird, beträgt bei Personen mit normalem beidäugigen Sehen 5–10 Bogensekunden im zentralen Gesichtsfeld [112] und entspricht der Noniussehschärfe (S.57) (vgl. Kap. Lokalisationssehschärfe).

In der Peripherie des binokularen Gesichtsfelds nimmt die Tiefensehschärfe, ähnlich wie die Sehschärfe, mit der Exzentrizität ab (▶Abb. 1.73). Eine einfache Korrelation zwischen Sehschärfe und Stereopsis besteht jedoch nicht, denn auch bei Visusherabsetzungen auf 0,3 oder 0,1 durch Sichtokklusive oder selbst durch eine Schielamblyopie bei Mikrotropie findet sich bei vielen Personen eine nur geringfügig reduzierte Stereosehschärfe [161].

Abb. 1.73 FTiefensehschärfe im peripheren binokularen Gesichtsfeld. Die Schwellen wurden durch die Einstellschwankungen (Mean Variation) bei der Bestimmung des Planhoropters ermittelt. Rote Punkte: Werte von H. M. Burian [27] für den Fixierpunktabstand von 40 cm; blaue und grüne Symbole: Werte von K. N. Ogle [135], Quadrate Fixierpunktabstand von 40 cm, Dreiecke: 76 cm.

Geometrisch lässt sich aus der zentralen Stereosehschärfe ermitteln, dass wir in einem Fixationsabstand von 30 cm Tiefenunterschiede von bis zu 0,06 mm noch erkennen können. Beim Blick in die Ferne muss das stereoskopische Intervall aber etwa im Quadrat der Fixationsdistanz zunehmen, damit es noch über die Querdisparation aufgelöst werden kann.

Für die distale Stereopsis lässt sich bei gegebener Stereosehschärfe und einem bestimmten Augenabstand die Fixationsdistanz errechnen, von der ab auch unendlich entfernte Objekte stereoskopisch nicht mehr in anderer Tiefe als der Fixierpunkt wahrgenommen werden. Diese Distanz wird stereoskopische Grenze (e) genannt. Für sie gilt:

Für einen Augenabstand b von 70 mm und eine Stereosehschärfe δ von 10 Bogensekunden beträgt sie z. B. 1444 m. ▶ Tab. 1.6 gibt die Verhältnisse für einzelne Distanzen wieder. Die errechneten Werte stimmen bei optimalen Darbietungsbedingungen recht gut mit empirisch gewonnenen Werten überein [182].