Новые результаты в стереопсисе и законе Листинга

Оптические компоненты здоровых человеческих глаз смещены; фовея не находится на оптической оси глаза, а хрусталик наклонен от этой оси. Эта асимметрия была учтена в множестве клинических исследований, где она была разложена на временно-назальные и нижне-верхние оси, то есть на горизонтальные и вертикальные сегменты соответственно. Последствия горизонтального смещения оптических компонентов глаза для качества зрения хорошо известны - анатомическое смещение фовеи в сетчатке от заднего полюса способствует оптическим аберрациям, а наклон хрусталика частично компенсирует эти аберрации. Разумно ожидать, что горизонтальное смещение повлияет на фовеальную корреспонденцию. Для небольшой ретинальной области в одном глазу существует уникальная соответствующая область в другом глазу, так что обе области имеют одно субъективное зрительное направление. Эта горизонтальная корреспонденция между диспарными 2D ретинальными изображениями наших боковых глаз организует зрительное восприятие формы объектов и их местоположения в 3D пространстве, то есть стереопсис и пространственные отношения.

Вертикальное смещение оптических компонентов

В данном исследовании рассматривается вертикальное смещение фовеи и хрусталика, что позволяет получить более полную геометрическую конструкцию пространственных координат ретинальной диспаратной корреспонденции. 3D координаты представляют собой кажущиеся фронтальные линии как изодиспаратные конические сечения, где нулевая диспаратная кривая является продольным гороптером и кажущееся вертикальное направление в точке фиксации, которое должно быть отождествлено с вертикальным гороптером. Их преобразования визуализируются в симуляциях динамической геометрии GeoGebra между различными бинокулярными позитурами. Кроме того, для позитур глаз вычисляется торсионная диспаратность с использованием теоремы Эйлера о вращении в рамках вектора Родригеса (вращения) и визуализируется в симуляции GeoGebra.

Геометрические конструкции

Геометрические конструкции в бинокулярной системе с асимметричным глазом включают искодиспаратные конические сечения и вертикальный гороптер. Эти конструкции визуализируются в GeoGebra с использованием геометрических примитивов, конструкций и основных геометрических преобразований. Симуляции позволяют наглядно увидеть изменения в бинокулярной системе при перемещении точки фиксации.

Функциональная роль вертикального смещения

Результаты исследования показывают, что вертикальное смещение оптических компонентов глаза играет ключевую роль в бинокулярном восприятии. Вертикальное смещение определяет ориентацию визуальной плоскости и, более фундаментально, 3D наклон хрусталика заменяет классическую теорию сдвига Гельмгольца, которая объясняет наклон воспринимаемого вертикального гороптера вверх от истинной вертикали, но менее точна из-за глобальной асимметрии глазного яблока, вызванной смещением фовеи от заднего полюса на 5°. Критерий ретинальной вертикальной корреспонденции, обеспечиваемый 3D наклоном хрусталика и вытекающим из него наклоном воспринимаемого вертикального гороптера, согласуется с экспериментальными результатами. Таким образом, воспринимаемая вертикаль должна быть отождествлена с кажущимся вертикальным гороптером, что противоречит противоположному утверждению в других исследованиях.