Аккомодация

Аккомодация

Аккомодация была описана нами в главе 3 (см. рис. 3.17) как механизм образования на сетчатке четкого изображения в результате фокусировки хрусталика ресничными мышцами, получающими соответствующий сигнал от окуломоторной,

или глазодвигательной, мышцы. Поскольку аккомодация при фокусировке взгляда на близлежащих объектах отличается от аккомодации при его фокусировке на удаленных объектах, окуломоторные сигналы (т. е. степень сокращения мышцы)

могут служить  источником информации о положении в пространстве того объекта, за которым ведется наблюдение. Поскольку «настройка» хрусталика определяется расстоянием, на котором находится объект наблюдения, аккомодация также может служить источником информации о глубине и удаленности. Следует, однако, помнить, что возможности аккомодации как источника пространственной информации весьма ограничены. Оценить с помощью аккомодации глубину и удаленность можно лишь в том случае, если расстояние, отделяющее наблюдателя от объекта, не превышает 2 метров.

Конвергенция

Конвергенцией называется тенденция глаз к сближению  при скоординированной фиксации на объектах, расположенных вблизи от наблюдателя (рис. 9.17).Объекты, расположенные далеко от наблюдателя, напротив, рассматриваются

им таким образом, что линии взглядов обоих глаз практически параллельны. Поскольку конвергенция контролируется глазодвигательными мышцами, степень их напряженности может служить признаком глубины или удаленности: чем ближе объект, тем более они напряжены. Однако, как и аккомодация, конвергентные движения глаза в качестве источника информации о глубине или удаленности полезны только в тех случаях, когда речь идет об объектах, расположенных вблизи от наблюдателя.

Бинокулярная  диспарантность

Как правило, животные с фронтально расположенными глазами, и в первую очередь хищники и приматы, обоими глазами видят относительно большую часть поля зрения (т. е. у них относительно большие области бинокулярного перекрывания. Однако в пределах области бинокулярного перекрывания два глаза получают несколько отличные друг от друга изображения одной и той же объемной композиции. На рис. 9.18 схематически представлено различие в восприятии одного и того же объекта двумя глазами. У человека это происходит потому, что его глаза удалены друг от друга примерно на 2-3 дюйма (около 5-8 см). В том, что два изображения немного отличаются

друг от друга, легко убедиться, если рассматривать какой-либо находящийся поблизости объект поочередно каждым глазом. В зависимости от местоположения точки фиксации взгляда поле зрения одного глаза несколько отличается от Поля зрения другого (рис. 9.19). Эта разница между двумя ретинальными изображениями называется бинокулярной диспарантностью (или иногда — бинокулярным параллаксом). Способность зрительной системы использовать информацию, являющуюся следствием бинокулярной диспаратности, для определения того, насколько один

объект более  удален от наблюдателя, чем другой, впечатляет. По данным (Yellot,1981), возможна идентификация такой разницы  в удаленности двух объектов» которая соответствует сетчаточной диспарантности, равной 1 мк (микрон — 0,001 мм).Иными словами, обнаруживается даже равная 1 мк разница в положении образа объекта на левой и правой сетчатках. Если учесть, что ширина колбочек центральной ямки колеблется от 0,003 до 0,008 мм, это означает, что зрительная система может надежно обнаруживать сетчаточные диспарантности, которые значительно меньше диаметра большинства фоторецепторов сетчатки!Описанный ниже эксперимент доказывает, что бинокулярная диспарантность придает бинокулярному зрению необыкновенную ценность.Экспериментальное подтверждение. Оценка глубины на основании бинокулярной диспарантности. Рассмотрим на практическом примере, с какой точностью можно оценить глубину на основании бинокулярной диспарантности. Если вы возьмете два каких-либо вертикальных предмета,

например два  карандаша, по одному в каждую руку и будете держать их на расстоянии вытянутой руки, причем один из них будет на 1 мм ближе к вам, чем другой, вы сможете определить даже такую незначительную разницу. Роль бинокулярной диспарантности станет очевидной, если, выполняя этот эксперимент, вы закроете один глаз. Вы сразу же поймете, что оставшихся в вашем распоряжении монокулярных признаков недостаточно для того, чтобы обнаружить разную удаленность от вас двух карандашей. Чтобы понять, насколько важна бинокулярная диспарантность, достаточно, прикрыв один глаз, попытаться вдеть нитку в иголку.В следующем подразделе мы продолжим рассмотрение роли бинокулярной диспарантности в восприятии пространства вообще и в восприятии глубины и удаленности в частности.

Корреспондирующие точки сетчаток и  гороптер

Более глубокий анализ диспарантности как источника  информации о глубине и расстоянии может быть сделан на основе некоторых фундаментальных принципов физиологической оптики. Когда взгляд зафиксирован на небольшом объекте, его изображение проецируется на центральные ямки обеих сетчаток. Однако будет виден только один объект, поскольку оба глаза конвергированы и проецируют объект на идентичные, или корреспондирующие\ участки обеих сетчаток. Это значит,что если можно было бы совместить две сетчатки со спроецированными на них изображениями так, чтобы совпали обе центральные ямки, то совпали бы и оба изображения объекта, на котором зафиксирован взгляд. Участки сетчаток, идентичные для обоих глаз, называются корреспондирующими точками сетчаток.Образы тех объектов, на которых взгляд не фиксируется, но которые находятся примерно на том же расстоянии от наблюдателя, что и объект, на котором зафиксирован его взгляд, тоже будут проецироваться на идентичные, или корреспондирующие, точки обеих сетчаток. Эти образы будут «слиты» друг с другом, и каждому объекту будет соответствовать сингулярное изображение. Для каждого 364 Глава 9. Восприятие пространства: монокулярное и бинокулярное зренирасстояния от наблюдателя до объекта и степени конвергенции существует определенный ряд пространственных точек, проецируемых на корреспондирующие места обеих сетчаток. Объект, лежащий в любой из этих пространственных точек,виден в единственном числе и воспринимается наблюдателем как лежащий на том же расстоянии от него, что и тот объект, на котором зафиксирован его взгляд.Если мы графически обозначим все точки пространства, соответствующие

объектам, видимым  при одинаковой высоте фиксации взгляда  и конвергенции, испроецируем их на соответствующие точки сетчатки, то получим поверхность, называемую гороптер (рис. 9.21).Гороптер — это воображаемая, или виртуальная, проходящая через точку фиксации взгляда искривленная поверхность, проекции всех точек которой попадают на корреспондирующие точки сетчаток обоих глаз и вызывают ощущение единичного объекта. Однако объекты, не лежащие на гороптере, соответствующем опре деленному положению глаз, вызывают диплопию, или двойное видение, поскольку они стимулируют диспарантные, или некорреспондирующие, точки сетчатки.

Иными словами, объекты, расположенные ближе или  дальше точки фиксаций взгляда, проецируются на не соответствующие друг другу участки двух сетчаток,что и приводит к диспарантности и двойному видению.Исключением из этого общего правила являются те некорреспондирующие точки сетчаток, которые представляют собой образы точек пространства, лежащих в пределах узкой горизонтальной полосы, окружающей гороптер. Этот участок, называется фузионной зоной Панума (ФЗП) (по имени датского физиолога, который первым указал на его важность).

Пространственные точки, стимулирующие несоответствующие точки сетчаток, но лежащие внутри ФЗП, тоже сливаются в сингулярное изображение. Иными словами, ФЗП представляет собой небольшую зону, окружающую гороптер, соответствующий совершенно определенному расстоянию между объектом и наблюдателем, ретинальные

изображения точек  которой сливаются, хотя им и присуща некоторая диспарантность. Пространственные стимулы, располагающиеся внутри ФЗП, воспринимаются как единичные объекты, которые кажутся наблюдателю лежащими на нет

сколько ином расстоянии от него, чем объект, на котором зафиксирован его взгляд.

Обобщая изложенное выше, можно сказать, что для данного расстояния от наблюдателя до объекта, на котором зафиксирован его взгляд, существует область

пространства, дающая слитные, сингулярные изображения  и окруженная участка-

ми двойного видения. На каком бы объекте ни был  бы зафиксирован наш взгляд,

образы других объектов, находящихся на одинаковом с ним расстоянии, проецируются на соответствующие точки обеих сетчаток, и каждый из этих образов создает впечатление сингулярного объекта; объекты, находящиеся на другом расстоянии от наблюдателя (и лежащие вне ФЗП), проецируются на некорреспондирующие

точки сетчаток, в результате чего возникает эффект двойного видения. Каждой

точке фиксации взгляда соответствует свой гороптер: только объекты, расположенные на одном и том же расстоянии от наблюдателя и требующие одинаковой конвергенции, дают сливающиеся образы и воспринимаются наблюдателем как сингулярные. Иными словами, для каждого расстояния от наблюдателя до объекта существует отдельный и определенный набор соответствующих точек сетчатки и свой собственный гороптер (наряду с примыкающей к нему ФЗП), и только объекты, изображения которых проецируются на эти корреспондирующие точки, дают

сингулярные изображения.Эффект двойного видения, которое является результатом стимулирования не-

корреспондирующих точек сетчаток, может быть продемонстрирован  следующим образом.Этот эксперимент обобщает некоторые рассмотренные выше положения. Если

взгляд зафиксирован на более близко расположенном предмете, его образ проецируется на центральные ямки обеих сетчаток. Что же касается более удаленных

предметов, на которых  взгляд не фиксируется, то их образы проецируются на некорреспондирующие точки двух сетчаток и наблюдается эффект двойного видения. Однако — это на рисунке не показано, — когда взгляд фиксируется на более удаленном предмете, более близко расположенный предмет будет воспринимать ся в двойном виде, причем двойственное изображение будет носить перекрестный характер. Дело в том, что характер двойственных изображений различен и зависит от того, где — за объектом, на котором зафиксирован взгляд, или перед ним — лежит объект, воспринимаемый в двойном виде. Двойственные изображения объектов, лежащих за точкой фиксации взгляда, — неперекрестные (неперекрестная диспарантность), а двойственные изображения объектов, лежащих ближе точки

фиксации взгляда, — перекрестные (перекрестная диспарантность). Следовательно, особенность двойственных изображений — перекрестные они или неперекрестные — может служить признаком относительной удаленности (хотя, скорее всего,мы используем его бессознательно).Итак, обобщая все вышесказанное, можно повторить, что до тех пор, пока взгляд

наблюдателя зафиксирован на какой-либо точке данного гороптера, все пространственные точки, расположенные на таком же расстоянии от наблюдателя, проецируются на корреспондирующие точки обеих сетчаток и поэтому воспринимаются как сингулярные. Объекты, расположенные ближе или дальше гороптера (объекты, лежащие вне ФЗП данного гороптера), проецируются на некорреспондирующие точки сетчаток. Поэтому их образы не сливаются и они воспринимаются в двойном виде. Двойственные изображения объектов, лежащих перед гороптером, — перекрестные, а двойственные изображения объектов, лежащих за гороптером, — неперекрестные.

Хотя паттерн  двойственных изображений непосредственно зависит от положения объектов относительно гороптера, двойственные изображения объектов, на которых взгляд не фиксируется, как правило, подавляются и остаются незамеченными, исключение составляют лишь некоторые особые ситуации. Описанный ни-

же эксперимент  с «фантомными образами» иллюстрирует эту мысль.

Экспериментальное подтверждение

Двойное видение и бинокулярная диспарантность

Возьмите в  руки два предмета и держите их так, как показано на рис. 9.22. Зафиксировав

взгляд на более  близко расположенном предмете, вы одновременно увидите его в одиночном виде и более удаленный предмет - в двойном. Это связано с тем, что образ более близко расположенного предмета проецируется на корреспондирующие точки центральных ямок (Я) обоих глаз, а образ более удаленного предмета – на

некорреспондирующие точки обеих сетчаток. На рис. 9.22 сплошными линиями обозначен свет, отражающийся от обоих

предметов, а  пунктирными - направления проецирования  изображений более удаленного предмета, свидетельствующие о том, что он дает два отдельных образа, в результате чего и воспринимается в двойном виде.

Бинокулярная  диспарантность и  фантомные образы

Бинокулярная  диспарантность и двойное видение  могут быть использованы для создания удивительных эффектов, в чем вы сами можете легко убедиться, если выполните следующие инструкции. Расположите указательные пальцы перед лицом на уровне глаз на расстоянии, равном примерно 12 дюймам (около 30 см), таким образом, чтобы пальцы «смотрели» друг на друга и чтобы расстояние между ними было равно примерно 1 дюйму B,54 см) (рис. 9.23, а).

Зафиксируйте  взгляд прямо перед собой наточке, расположенной за пальцами, на стене или

какой-либо иной удаленной поверхности (на рисунке  точка фиксации обозначена буквой Щ.Между  пальцами появится фантомный плавающий  предмет, по форме напоминающий сосиску (б). Стоит вам немного потренироваться, и вы, слегка смещая пальцы то вверх, то вниз,сможете наблюдать причудливые пространственные эффекты. Кроме того, немного приблизившись к поверхности, на которой зафиксирован ваш взгляд, вы увидите, что «сосиска» сморщивается.«Сосиска» - результат слияния левого и правого ретинальных изображений кончиков обоих пальцев. Это утверждение можно легко проверить. Для этого нужно попеременно моргнуть каждым глазом. При этом будет преобладать монокулярное зрение, и «сосиска» исчезнет. Но когда открыты оба глаза, два монокулярных образа сливаются, «сосиска» вскоре появляется