Диспаритет фиксации
Fixationsdisparität
Существование зон Панума позволяет нашей системе вергенции допускать небольшие погрешности настройки, так что пересечение зрительных линий не обязательно должно находиться точно в точке фиксации, а может происходить перед ней или за ней (диспаритет фиксации по Оглу [136]). С помощью подходящих приборов величину этой «погрешности» можно измерить субъективно [82]. Принцип измерения диспаритета фиксации (гл. 2.2.6) заключается в том, чтобы одновременно предложить обоим глазам фузионный образ и — раздельно гаплоскопически — монокулярную контрольную метку (например, по одной тонкой линии, расположенной по принципу нониуса). Чаще всего исследуется горизонтальное отклонение вергенции зрительных линий от теоретического эталона, их пересечение в плоскости фузионного образа. Если теоретический эталон соблюден, субъективно совпадающие линии совпадают и объективно. Если зрительные линии пересекаются только за тестовой плоскостью — то есть имеется дефицит конвергенции — по Оглу говорят об экзодиспаритете. При эзодиспаритете пересечение зрительных линий находится перед тестовой плоскостью, поэтому нониусная линия правого глаза объективно устанавливается левее линии левого глаза (▶Рис. 2.7a, b и ▼Рис. 2.8a–c).
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).
Измерение и значение диспаритета фиксации подробно представлены в гл. 2.2.6. Исследование диспаритета фиксации, представляющее интерес для понимания бинокулярной сенсорики, использует сенсорно фиксированную идентичность монокулярных главных направлений зрения для определения моторного значения. Однако смещение ретинальных пространственных значений при стереоскопическом зрении (аллелотропия) показывает, что эти значения принципиально могут подвергаться изменениям под бинокулярным влиянием. Кроме того, фронтопараллельное предъявление периферического фузионного паттерна предполагает однотипную ориентацию плоскости гороптера, так как в противном случае фузионная вергенция имитировала бы облигаторный диспаритет фиксации. Результат измерения также зависит от того, как выбраны контуры фузии и предъявляется ли центральный или только периферический фузионный образ [74]. Сравнение субъективной настройки с объективным положением глаз в исследовании Хеббарда [65] показало хорошее соответствие. Саймонс и др. [170], а прежде всего Кертес и Ли [103], напротив, обнаружили расхождения, достигающие в некоторых случаях нескольких угловых минут. Интерпретация диспаритета фиксации представляется поэтому проблематичной, прежде всего при небольших отклонениях. При подтвержденной или возможной аномалии соответствия данные более не являются однозначно применимыми (относительно клинических аспектов см. гл. 2.2.6).
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).
Стереопсис
Stereopsis
Под стереопсисом понимают относительное восприятие глубины на основе поперечно диспаратных изображений на сетчатке. Таким образом, локализуются как минимум 2 объекта в их относительном расстоянии перед глазами.
Unter Stereopsis versteht man die relative Tiefenwahrnehmung aufgrund querdisparater Netzhautbilder. Es werden also mindestens 2 Objekte in ihrem relativen Abstand vor den Augen lokalisiert.
Запомните
Merke
Стереопсис дает информацию об относительном расстоянии между двумя или несколькими объектами, а не о глубине расстояния от объекта до наблюдателя (эгоцентрическая локализация расстояния), и его также нельзя путать с многочисленными критериями недиспаратного восприятия расстояния (определение глубины по Чермаку).
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.
К вторичным факторам (или «ключам») недиспаратного восприятия расстояния относятся прежде всего следующие параметры [81], [179]:
Zu den sekundären Faktoren (oder „Schlüsseln“) der nichtdisparativen Entfernungswahrnehmung gehören vor allem die folgenden Parameter [81], [179]:
размер ретинального изображения (линейная перспектива)
retinale Bildgröße (lineare Perspektive)
частичное перекрытие объектов (пересечение линий)
partielle Objektüberlappung (Linienüberschneidung)
параллакс движения (кажущееся изменение положения объекта при движении наблюдателя)
Bewegungsparallaxe (scheinbare Positionsänderung des Objekts bei Bewegung des Beobachters)
распределение теней и бликов на объектах
Schatten- und Glanzverteilung auf den Objekten
так называемая воздушная перспектива для дальних расстояний
sog. Luftperspektive für die Ferne
Если необходимо проверить стереопсис, такие вторичные факторы должны быть целенаправленно исключены (см. гл. 3.3). В дальнейшем будут представлены отдельные основные аспекты стереопсиса.
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.
Геометрия поперечно-диспаратного стереоскопического зрения
Geometrie des querdisparativen Tiefensehens
Изобретя стереоскоп в 1838 г., Чарльз Уитстон первым определил, что ключом к стереопсису является поперечная диспаратность. Геометрическое значение поперечной диспаратности (угол δ) можно рассчитать исходя из расстояния между узлами обоих глаз (для практических целей обычно достаточно межзрачкового расстояния) и объективного расстояния от глаза до локализуемых объектов (▶ Рис. 1.72). В условиях естественного зрения как минимум 2 реальных объекта (F1 и F2) сравниваются между собой по их относительному значению глубины с точки зрения наблюдателя (например, аппарат с 3 стержнями по Гельмгольцу или тест Фрисби [67], [104]).
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]).
Аналогичный стереоэффект может быть создан в одной плоскости, если монокулярные изображения стереообъекта (F) в их поперечном расстоянии от точки фиксации (F1) представляются раздельно для обоих глаз в плоскости фиксации (гаплоскопически созданный стереопсис или стереоскопия, например, при тесте Титмуса). При гаплоскопическом или (переведено с английского) диоптрическом представлении изображений бинокулярный зрительный стимул собирается из 2 монокулярных изображений с помощью различных методов разделения (см. разд. 3.3). Таким образом, стереоскопия представляет собой гаплоскопию с поперечно-диспаратными элементами изображения. Гаплоскопия или стереоскопия без специальных приборов возможна за счет произвольного установления глаз в положение дивергенции или конвергенции, при котором 2 расположенных рядом полуизображения попадают на соответствующие области сетчатки и затем объединяются сенсорно.
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.
Два различных типа стереотестов обуславливают разную зависимость результата теста от расстояния между глазами и дистанции фиксации: при реальных стереотестах определяемая глубина резкости сильно зависит от расстояния между глазами, а при гаплоскопических тестах — прежде всего от дистанции фиксации. Стереоинтервал (d) гаплоскопических тестов определяется расстоянием между глазами и соответствует субъективно воспринимаемой глубине [109]. Однако остроту стереоскопического зрения невозможно определить по субъективному ощущению глубины.
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.
Границы поперечно-диспаратного стереоскопического зрения
Grenzen des querdisparativen Tiefensehens
Острота стереоскопического зрения, то есть наименьшая поперечная диспаратность, которая при оптимальных условиях изображения все еще разрешается стереоскопически, у лиц с нормальным бинокулярным зрением составляет 5–10 угловых секунд в центральном поле зрения [112] и соответствует остроте зрения по нониусу (с. 57) (ср. разд. «Острота локализационного зрения»).
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).
Запомните
Merke
На периферии бинокулярного поля зрения острота стереоскопического зрения, подобно остроте зрения, снижается с увеличением эксцентриситета (▶ Рис. 1.73). Однако простой корреляции между остротой зрения и стереопсисом не существует, так как даже при снижении остроты зрения до 0,3 или 0,1 из-за окклюзии или даже при амблитропии при микротропии у многих лиц обнаруживается лишь незначительно сниженная острота стереоскопического зрения [161].
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].
Рис. 1.73 Острота стереоскопического зрения в периферическом бинокулярном поле зрения. Пороги были определены по колебаниям настройки (Mean Variation) при определении планового гороптера. Красные точки: значения H. M. Burian [27] для расстояния до точки фиксации 40 см; синие и зеленые символы: значения K. N. Ogle [135], квадраты — расстояние до точки фиксации 40 см, треугольники — 76 см.
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.
Геометрически из центральной остроты стереоскопического зрения можно определить, что при дистанции фиксации 30 см мы все еще можем различать разницу в глубине до 0,06 мм. Однако при взгляде вдаль стереоскопический интервал должен увеличиваться примерно пропорционально квадрату дистанции фиксации, чтобы он все еще мог быть разрешен за счет поперечной диспаратности.
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.
Для дистального стереопсиса при заданной остроте стереоскопического зрения и определенном расстоянии между глазами можно рассчитать дистанцию фиксации, начиная с которой даже бесконечно удаленные объекты больше не воспринимаются стереоскопически на иной глубине, чем точка фиксации. Эта дистанция называется стереоскопическим пределом (e). Для него справедливо:
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:
e=b:(2×tgδ/2).
Например, при расстоянии между глазами b = 70 мм и остроте стереоскопического зрения δ 10 угловых секунд этот предел составляет 1444 м. В ▶ Табл. 1.6 приведены соотношения для отдельных дистанций. Рассчитанные значения при оптимальных условиях представления достаточно хорошо согласуются с эмпирически полученными данными [182].
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].