Стереоскопическое зрение. Что такое стереоскопическое зрение. Метод с чтением

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.

Стереоскопическое зрение – бесценный дар, которым природа наградила человека. Благодаря этому механизму, мы воспринимаем окружающий мир во всей его глубине и многогранности. Объёмное изображение формирует мозг, когда человек рассматривает видимые объекты обоими глазами.

Стереоскопическое зрение дало возможность современному человеку создавать имитации стереоэффекта: 3D-фильмы, стереокартинки и стереофотографии. Всё это делает мир вокруг нас ещё более восхитительным и загадочным.

Что такое стереоскопическое зрение и как оно работает?

Определение стереоскопического зрения

Стереоскопическое зрение – это уникальное свойство органов зрения, которое позволяет увидеть не только размеры объекта в одной плоскости, но и его форму, а также размеры объекта в разных плоскостях. Такое объёмное зрение присуще каждому здоровому человеку: к примеру, если мы видим дом вдалеке, мы можем приблизительно определить, какого он размера и на каком расстоянии от нас находится.

Стереоскопическое зрение – важная функция, которую выполняет человеческий глаз.

Механизм

На сетчатке наших глаз формируется двумерное изображение, тем не менее, человек воспринимает глубину пространства, то есть обладает трёхмерным стереоскопическим зрением.

Мы способны оценивать глубину благодаря разным механизмам. Владея данными о величине предмета, человек способен рассчитать расстояние к нему или понять, какой из объектов находится более близко, путём сравнения угловой величины объекта. Если один предмет находится перед другим и частично его заслоняет, то передний объект воспринимается на более близком расстоянии.

Удалённость предмета можно также определить по такому признаку, как «параллакс» движения. Это кажущееся смещение более далёких и близких предметов при движении головой в разных направлениях. Примером может служить «железнодорожный эффект»: когда мы смотрим из окна движущегося поезда, нам кажется, что скорость близко расположенных предметов больше скорости удалённых объектов. Узнайте также, как развить периферическое зрение в .

Одной из важных функций стереоскопического зрения является ориентация в пространстве. Благодаря возможности видеть предметы объёмно, мы лучше ориентируемся в пространстве.

Если человек утратит восприятие глубины пространства, жизнь его станет опасной.

Стереоскопическое зрение помогает нам во многом, например, в спортивной деятельности. Без оценки себя и окружающих объектов в пространстве станут невозможными выступления гимнастов на брусьях и бревне, прыгуны с шестом не смогут правильно оценивать расстояние до планки, а биатлонисты не способны будут поразить мишень.

Без стереоскопического зрения человек не сможет работать в профессиях, требующих моментальной оценки расстояния, или связанных с быстро движущимися объектами (лётчик, машинист поездов, охотник, стоматолог).

Отклонения

Человек обладает несколькими механизмами оценки глубины. Если какой-либо из механизмов не работает, то это – отклонение от нормы, ведущее к различным ограничениям оценки удалённости предметов и ориентации в пространстве. Наиболее важный механизм восприятия глубины – стереопсис.

Стереопсис

Стереопсис зависит от совместного использования обоих глаз. При рассматривании любой трёхмерной сцены оба глаза формируют различные изображения на сетчатке. В этом можно убедиться, если смотреть прямо вперёд и быстро перемещать голову из стороны в сторону или быстро закрывать поочередно то один, то другой глаз. Если перед вами плоский объект, то особой разницы вы не заметите. Однако если предметы находятся на разном расстоянии от вас, то вы заметите значительные изменения в картине. В процессе стереопсиса мозг сравнивает изображения одной и той же сцены на двух сетчатках и с относительной точностью оценивает их глубину.

Проявление стереопсиса

Диспарантность

Так называют отклонение от положения корреспондирующих точек на сетчатках правого и левого глаза, в которых фиксируется одно и то же изображение. Если отклонение не превышает в горизонтальном направлении 2°, а по вертикали – не более нескольких угловых минут, то человек будет визуально воспринимать одиночную точку в пространстве как расположенную ближе, чем сама точка фиксации. Если же расстояние между проекциями точки меньше, чем между корреспондирующими точками, то человеку будет казаться, что она расположена дальше точки фиксации.

Третий вариант предполагает отклонение более 2°. Если вертикальное направление превышает несколько угловых минут, то мы сможем увидеть 2 отдельные точки, которые будут казаться расположенными ближе или дальше от точки фиксации. Данный эксперимент лежит в основе созданий серии стереоскопических приборов (стереоскоп Уитстона, стереотелевидение, стереодальномеры и пр.).

Проявление диспарантности

Выделяют конвергентную диспаратность (у точек, расположенных ближе точки фиксации) и дивергентную (у точек, расположенных дальше точки фиксации). Распределение диспаратностей по изображению называют картой диспаратностей.

Проверка стереопсиса

Некоторые люди не могут воспринимать глубину объектов с помощью стереоскопа. Свой стереопсис можно проверить с помощью такого рисунка. Таблицы для проверки зрения собраны в .

Если есть стереоскоп, можно сделать копии стереопар, которые на нём изображены, и вставить их в прибор. Второй вариант – перпендикулярно расположить между двумя изображениями одной стереопары тонкий лист картона. Установив их параллельно, можно попытаться смотреть на своё изображение каждым глазом.

Применение стереоскопа

В 1960 году учёный из США Бела Юлеш предложил использовать уникальный способ демонстрации стереоэффекта, исключающий . Этот принцип можно использовать для тренировки стереопсиса. Посмотрите на рисунки-автостереограммы.

Если вы посмотрите вдаль, сквозь рисунок, то увидите стереоскопическую картину.

На базе этого метода создано устройство, позволяющее исследовать порог стереоскопического зрения, – автостереограмма. Существует и модифицированное устройство, которое позволяет очень точно определить порог стереоскопического зрения.

Каждому глазу предлагаются тест-объекты, которые имеют одинаковые области точек и представляют собой фигуру произвольной формы. В том случае, когда значения параллактических углов нулевые, то наблюдатель может увидеть в обобщённом изображении точки, расположенные в произвольном порядке. Он будет не способен выделить на рандомизированном фоне определённую фигуру. Таким образом, монокулярное видение фигуры исключается.

Проведение теста

Переместив один из тест-объектов перпендикулярно оптической оси системы, мы увидим, как изменяется параллактический угол между фигурами. Когда он достигнет определённого значения, наблюдатель сможет увидеть фигуру, как бы отрывающуюся от фона; фигура может также удаляться или приближаться к нему.

Параллактический угол измеряется посредством оптического компенсатора, который введён в одну из ветвей прибора. Когда фигура появляется в поле зрения, её фиксирует наблюдатель, а на индикаторе появляется соответствующий показатель порога стереоскопического зрения.

Нейрофизиология стереоскопического зрения

Исследования в области нейрофизиологии стереоскопического зрения позволили выявить в первичной зрительной коре головного мозга специфические клетки, настроенные на диспаратность. Они могут быть 2 типов:

Кроме того, существуют клетки, реагирующие в том случае, когда стимул находится ближе точки фиксации.

Все типы клеток обладают свойством ориентационной избирательности. Они обладают хорошей реакцией на движущиеся стимулы и концы линий.

Также существует борьба полей зрения. В том случае, когда на сетчатках обоих глаз создаются изображения, сильно различающиеся между собой, то зачастую одно из них вообще перестаёт восприниматься. Это явление означает следующее: если зрительная система не может объединить изображения на обеих сетчатках, то она частично или полностью отвергает один из образов.

Условия для стереоскопического зрения

Для нормального стереоскопического зрения необходимы следующие условия:

Нормальная работа ;
Хорошая ;
Взаимосвязь между аккомодацией, фузией и конвергенцией;
Незначительное различие в масштабах изображений обоих глаз.

Если на сетчатке обоих глаз при рассматривании одного и того же предмета изображение имеет разные размеры или неодинаковый масштаб, то это называется анизейконией.

Это отклонение является самой частой причиной того, что стереоскопическое зрение становится неустойчивым или теряется. Как восстановить зрение в домашних условиях можно узнать .

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

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.

Бинокулярное зрение обеспечивает объемное восприятие окружающего мира в трехмерном пространстве. С помощью данной зрительной функции человек может охватывать вниманием не только находящиеся перед ним объекты, но и расположенные по бокам. Бинокулярное зрение называют еще стереоскопическим. Чем чревато нарушение стереоскопического восприятия мира, и как наладить зрительную функцию? Рассмотрим вопросы в статье.

Что такое бинокулярное зрение? В его функцию входит обеспечение монолитной зрительной картины в результате соединения изображений обоих глаз в единый образ. Особенностью бинокулярного восприятия является формирование объемной картины мира с определением расположения предметов в перспективе и расстояния между ними.

Монокулярное зрение способно определить высоту и объем объекта, но не дает представления о взаимоположении предметов на плоскости. Бинокулярность — это пространственное восприятие мира, дающее полную 3D картину окружающей действительности.

Обратите внимание! Бинокулярность повышает остроту зрения, обеспечивая четкое восприятие зрительных образов.

Объемность восприятия начинает формироваться в возрасте двух лет: ребенок способен воспринимать мир в трехмерном изображении. Сразу после рождения данная способность отсутствует из-за несогласованности движения глазных яблок — глаза «плавают». К двум месяцам жизни грудничок уже может фиксировать глазами объект. В три месяца грудничок отслеживает предметы в движении, расположенные в непосредственной близости от глаз — висящие яркие игрушки. То есть, формируется бинокулярная фиксация и фузионный рефлекс.

В шестимесячном возрасте малыши уже способны видеть объекты на различном расстоянии. К 12-16 годам глазное дно полностью стабилизируется, что свидетельствует о завершении процесса формирования бинокулярности.

Почему нарушается бинокулярное зрение? Для совершенного развития стереоскопического изображения необходимы определенные условия:

отсутствие косоглазия;
согласованная работа мышц глаза;
согласованные движения глазных яблок;
острота зрения от 0,4;
одинаковая острота зрения обоих глаз;
правильное функционирование периферической и ЦН системы;
отсутствие патологии строения хрусталика, сетчатки и роговицы.

Так же для нормальной работы зрительных центров необходима симметричность расположения глазных яблок, отсутствие патологии глазных нервов, совпадение степени рефракции роговиц обоих глаз и одинаковое зрение обоих глаз. При отсутствии перечисленных параметров бинокулярное зрение нарушается. Так же стереоскопическое зрение невозможно при отсутствии одного глаза.

Стереоскопическое зрение зависит от правильной работы зрительных центров головного мозга, который координирует фузионный рефлекс слияния двух изображений в одно целое.

Нарушение стереоскопического зрения

Для получения четкого объемного изображения необходима скоординированная работа обоих глаз. Если функционирование глаз не скоординировано, речь идет о патологии зрительной функции.

Нарушение бинокулярного зрения может возникнуть по следующим причинам:

патология мышечной координации — расстройство моторики;
патология механизма синхронизации изображений в одно целое — сенсорное расстройство;
комбинация сенсорного и моторного расстройства.

Определение бинокулярного зрения осуществляют с помощью ортоптических приборов. Первая проверка проводится в три года: малышей тестируют на предмет работы сенсорной и моторной составляющих зрительной функции. При косоглазии проводят дополнительный тест сенсорной составляющей бинокулярного зрения. Специализируется на проблемах стереоскопического зрения врач офтальмолог.

Своевременная проверка ребенка у офтальмолога предотвращает развитие косоглазия и серьезные проблемы со зрением в будущем.

Какие причины провоцируют нарушение стереоскопического зрения? К ним относятся:

несогласованная рефракция глаз;
дефекты мышц глаз;
деформация черепных костей;
патологические процессы тканей глазницы;
патологии головного мозга;
токсические отравления;
новообразования в головном мозге;
опухоли зрительных органов.

Следствием нарушения бинокулярности является косоглазие — наиболее распространенная патология зрительной системы.

Косоглазие

Косоглазие — это всегда отсутствие бинокулярного зрения, так как зрительные оси обоих глазных яблок не сходятся. Существует несколько форм патологии:

действительная;
ложная;
скрытая.

При ложной форме косоглазия стереоскопическое восприятие мира присутствует — это позволяет отличить его от настоящего косоглазия. Ложное косоглазие не требует лечения.

Гетерофория (скрытое косоглазие) обнаруживается следующим методом. Если пациенту закрыть один глаз листом бумаги, то он отклоняется в бок. Если лист бумаги убрать, глазное яблоко занимает правильное положение. Данная особенность не является дефектом и не требует лечения.

Нарушение зрительной функции при косоглазии выражается в следующих симптомах:

раздвоение получаемой картины мира;
частое головокружение с тошнотой;
наклон головы в сторону пораженной глазной мышцы;
блокировка подвижности глазной мышцы.

Причины развития косоглазия бывают следующими:

наследственный фактор;
травмирование головы;
тяжелые инфекции;
расстройство психики;
патологии центральной нервной системы.

Косоглазие поддается коррекции, особенно, в раннем возрасте. Для лечения недуга применяют разные методы:

применение физиотерапии;
лечебная гимнастика;
глазные линзы и очки;
лазерная коррекция.

При гетерофории возможна быстрая утомляемость глаз, двоение. В данном случае применяются призматические стекла для постоянного ношения. При тяжелой степени гетерофории проводят хирургическую коррекцию, как и при явном косоглазии.

При паралитическом косоглазии сначала убирают причину, вызвавшую дефект зрения. Врожденное паралитическое косоглазие у детей необходимо лечить как можно раньше. Приобретенное паралитическое косоглазие характерно для взрослых пациентов, перенесших тяжелые инфекции или недуги внутренних органов. Лечение по устранению причины косоглазия, как правило, длительное.

Постравматическое косоглазие исправляют не сразу: должно пройти 6 месяцев с момента получения травмы. В данном случае показано оперативное вмешательство.

Как диагностировать бинокулярное зрение

Бинокулярность зрения определяется с помощью следующих приборов:

авфторефрактометр;
офтальмоскоп;
щелевая лампа;
монобиноскоп.

Как определить бинокулярное зрение самостоятельно? Для этого разработаны несложные методики. Рассмотрим их.

Методика Соколова

Поднесите к одному глазу полый предмет, напоминающий бинокль, например, скрученную трубочкой бумагу. Сфокусируйте взгляд через трубу на одном дальнем предмете. Теперь поднесите ко открытому глазу свою ладошку: она располагается рядом с концом трубы. Если бинокулярность не разбалансирована, вы обнаружите в своей ладошке дыру, через которую можно наблюдать дальний предмет.

Методика Кальфа

Возьмите пару фломастеров/карандашей: один держите в горизонтальном положении, другой — в вертикальном. Теперь постарайтесь прицелиться и соединить вертикальный карандаш с горизонтальным. Если бинокулярность не нарушена, вы без труда сможете это сделать, потому что ориентация в пространстве хорошо развита.

Метод с чтением

Держите ручку или карандаш перед кончиком носа (2-3 см) и постарайтесь прочесть печатный текст. Если вы сможете полностью охватить зрением текст и прочитать, значит, моторная и сенсорная функции не нарушены. Посторонний предмет (ручка перед носом) не должен помешать восприятию текста.

Профилактика дефектов бинокулярности

Бинокулярное зрение у взрослых может нарушиться по нескольким причинам. Коррекция состоит в упражнениях на укрепление глазных мышц. При этом, здоровый глаз закрывают, а больной нагружают.

Упражнение

Данное упражнение для развития стереоскопического зрения можно выполнять дома. Алгоритм действий следующий:

Прикрепите зрительный объект к стене.
Отойдите от стены на расстояние двух метров.
Вытяните вперед руку с поднятым вверх указательным пальцем.
Переведите фокус внимания на зрительный объект и смотрите на него через кончик пальца — кончик пальца должен раздвоиться.
Переведите фокус внимания с пальца на зрительный объект — теперь он должен раздвоиться.

Цель данного упражнения состоит в попеременном переключении фокуса внимания с пальца на объект. Важным показателем правильности развития стереоскопического зрения является четкость воспринимаемой картинки. Если изображение размыто, это свидетельствует о наличии монокулярного зрения.

Важно! Любые упражнения для глаз необходимо заранее обговорить с офтальмологом.

Профилактика нарушений зрительной функции у детей и взрослых:

нельзя читать книги лежа;
рабочее место должно быть хорошо освещено;
регулярно принимать витамин С для профилактики старческого снижения зрения;
регулярно пополняйте организм комплексом необходимых минералов;
следует регулярно разгружать глазные мышцы от напряжения — смотреть вдаль, закрывать и открывать глаза, вращать глазными яблоками.

Так же следует регулярно обследоваться у офтальмолога, придерживаться здорового образа жизни, разгружать глаза и не позволять им уставать, выполнять гимнастику для глаз, своевременно лечить глазные заболевания.

Итог

Бинокулярное зрение — это способность воспринимать картину мира обоими глазами, определять форму и параметры объектов, ориентироваться в пространстве и определять местоположение объектов относительно друг друга. Отсутствие бинокулярности — это всегда снижение качества жизни из-за ограниченного восприятия картины мира, а так же нарушение здоровья. Косоглазие — одно из последствий нарушения бинокулярного зрения, которое может быть врожденным и приобретенным. Современная медицина легко справляется с восстановлением зрительных функций. Чем раньше начать коррекцию зрения, тем успешней будет результат.