Стереоскопия

Стереоскопия, видение предметов телесными, рельефными. Видение предметов близких заставляет глаз аккомодировать сильнее, чем это необходимо при фиксации точек, более удаленных. На основании различия в напряжении аккомодации глаза (смотрите) можно видеть и оценивать удаленность различных объектов и при помощи монокулярного зрения. Однако оценка расстояния при монокулярном зрении очень несовершенна и ограниченна. Для точек, удаленных более чем на 6—8 м, глаз уже не аккомодирует вовсе. Поэтому возможность видеть и тонко оценивать большую или меньшую удаленность отдельных предметов и их частей основывается по преимуществу на зрении бинокулярном (зрении двумя глазами). При бинокулярном зрении кроме аккомодации видению рельефа способствуют конвергенционные движения и несоответствие изображений на обеих сетчатках. Под конвергенционными движениями понимаются движения сведения зрительных осей обоих глаз на фиксируемом объекте. Несоответствие сетчаточных изображений обусловливается тем, что один глаз отстоит от другого на некотором расстоянии (ок. 63 миллиметров) и потому видит объект с несколько другой точки зрения. Конвергенция, как и аккомодация, в стереоскопическом видении решающей роли не играет. Последнее доказывается известным опытом Геринга с оценкой удаленности падающего шарика. Через трубу, закрывающую от нас всю окружающую обстановку, мы фиксируем обоими глазами нек-рую точку (например подвешенный на нити меловой шарик); в это время лицо, производящее опыт, бросает другой белый шарик впереди или позади фиксируемой точки. Поскольку мы смотрим бинокулярно, нам не представляет труда правильно оценить, упал ли шарик впереди или позади фиксируемой точки. Между тем время ,_ападения шарика меньше, чем ^ Фигура 1. то, к-рое требуется на произве- дение аккомодаци- д J _с _а„ _ь»

онных или конвер- " ^щ

генционных движений. Следовательно наша оценка удален

ности может осуществляться хорошо и без их участия. Однако не всякое несоответствие изображений, возникающих на сетчатках, влечет за собою впечатление стереоскопичности объекта. Если это несоответствие слишком велико или если точка предмета, дающая в одном глазу изображение на лцвой половине сетчатки, в другом глазу дает изображение на правой ее половине, мы получаем впечатление двойственности, видим эту точку двойной. Возьмем две спицы и поставим их одну за другой на расстоянии ~ 15 сантиметров друг от друга. Будем при этом фиксировать ближнюю спицу, находящуюся в точке с (фигура 1), тогда дальняя (находящаяся в точке а) увидится нами уже двойной в точках а и а". При фиксировании же более удаленной спицы (в точке с) раздвоится более близкая (помещенная в точку b) и даст в свою очередь два изображения в b и δ". Как можно видеть из фигура 1, в обоих случаях изображение нефиксируемой спицы падает на разноименные половины сетчаток. Если же несоответствие не слишком велико или же оно односторонне (то есть раздраженные несоответствующие точки сетчатки в обоих глазах лежат в правых половинах сетчаток или в обоих глазах—в левых половинах), двоения не получается, но возникает впечатление третьего измерения, близости или отдаленности предмета сравнительно с фиксируемой точкой. Степень и направление видимой удаленности предмета зависят при этом от т. н. относительного бинокулярного параллакса. Под бинокулярным параллаксом η какой-либо видимой точки Р понимается разность углов, составляемых для правого и для левого глаз сагитальным направлением зрительных линий AS и BS (фигура 2) и проекцией этой точки на горизонтальную плоскость, проходящую через оба глаза, то есть η=/JSAP — SBP, что равняется углу APB. Если .глаза фиксируют точку Р,

Фигура 2.

то видимое положение другой точки Р определится ее относительным бинокулярным параллаксом, равным разности бинокулярных параллаксов для точки Р и для точки Р. Считая углы η и η, равно как и линейные протяжения ВМ и ΔΙ за весьма малые, мы можем рассуждать следующим образом. D=£ tg??, от-

куда η=у ; D=(Ϊ + ΔΙ) tg η, откуда η=АаГ Относительный же бинокулярный параллакс β равен

η —η=1) ^ J=Ό Щ7ГХ1»

поскольку Δ£ мало, можно считать β=η—ΐί--

Определяя отсюда величину ΔΖ, при которой точка P впервые покажется нам более далекой, чем точка Р, получаем: ΔΖ =. Эта формула пока зывает, что порожная разница в удаленности растет пропорционально квадрату абсолютной удаленности фиксируемой точки и обратно пропорционально величине межзрачкового расстояния D. Если разность углов, составленных в обоих глазах линией фиксации и напра-

4 _ β

Фиг. влением, идущим от данной (не фиксируе-мой)точки через узловую точку глаза, дает угол, лежащий на височной половине сетчатки, мы видим данную точку расположенной ближе, чем фиксируемая. Если же эта разность дает угол, лежащий в но- b совой половине сетчатки, точка кажется дальше фиксируемой. Опыты показывают, что оценка рельефа вследствие раздражения несоответственных мест-сетчатки м. б. чрезвычайно тонка. Величина порожного β может равняться всего 5 и даже менее углоцым секундам. Когда угол η настолько мал, что можно считать г=0, то β=η=у. Подставляя в это равенство значения D и β, можно определить £, как т. н. радиус стереоскопия, видения, за которым глаз уже не в состоянии различать отличий рельефа. Эта предельная для стереоскопия. зрения удаленность равняется обычно ок. 1 000—1 500 метров (варьируя индивидуально). Предъявляя одному глазу одно плоское само по себе изображение, а другому глазу другое, несколько отличающееся от первого, можно в результате получить впечатление телесного видения того, что изображено. Это и достигается посредством специальных приборов—с тереоскопов.

Первый стереоскоп изобретен Уитстоном в 1833 г. Он представляет собою (фигура 3) два зеркала SS<% и $2$!, стоящие под углом друг к другу. Перед одним из них (SS₂) ставится изображение предмета аb в той проекции, как он видится только левым глазом; перед другим ставится изображение а_гb₁₉ соответствующее тому, как этот же предмет виден правому глазу. Первое изображение, отражаясь от зеркала, попадает в левый глаз смотрящего, второе— в его правый глаз. Путем нек-рых передвижек изображений перед зеркалами добиваются того, чтобы центральные места изображений упали бы в обоих глазах на соответственные точки сетчаток. В таком случае одностороннее несоответствие изображений прочих частей предмета вызовете нас впечатление рельефа. В АВ мы и увидим одно, стереоскопическое, изображение предмета, представленного в аЬ и Весьма распространен стереоскоп Брьюстера (фигура 4). Две карточки, соответствующие проекции предмета для левого и для правого глаза, помещаются в аb и αβ, рассматриваются обоими глазами через линзы

_f _ Р и Р и дают сте-

; , реоскопическое изо-

! g бражение в АВ. Ес-

; ли расстояние меж-

_а; V αβ ду пунктами, с ко-

торых фотографировался или зарисовывался предмет для последующего рассматривания в стереоскопе, не соответствует расстоянию между глазами лица, смотрящего в спектроскоп, впечатление рельефности оказывается извращенным—преувеличенным или преуменьшенным. Если наконец правому глазу предъявляется изображение, соответствующее проекции предмета для левого^- глаза и, наоборот, соответствующее точке зрения правого глаза изображение дается глазу левому,—возникает эффект перевернутого, обратного, рельефа (псевдоскопия). Для наблюдения подобного явления существуют различные системы псевдоскопов. Увеличить радиус нашего стереоскопии. зрения и вообще повысить остроту различения нами рельефа мы могли бы путем увеличения относительного бинокулярного параллакса, соответствующего данным точкам предмета, которые мы хотим стереоскопически различать. По приведенной выше формуле β=~ ·

Следовательно, увеличив как-либо межзрачковое расстояние D, мы увеличили бы и β. Это и достигается в т. н. телестереоскопе Гельмгольца (фигура 5).

К зеркальцам стереоскопа Уитстона и 5а добавлены еще два па“ раллельных им зеркала 8_г. и $₂. Идущие от рассматриваемого предмета лучи, отражаясь от зеркал и Н₂ и от 5_Х и 5₂, попадают в глаза I и г лица,

смотрящего в телесте- ^. V’* ^sy у реоскоп. Попадающие ^ ^

в левый и правый глаз ¹изображения являются при этом несоответственными, т. к. левое дает картину того, как предмет видится из &L R О

точки зрения S_l9 правое—так, как он видится из точки $₂. Расстояние между этими точками, равное LR, больше естественного расстояния между глазами 1г. Значит в телестереоскопе искусственно увеличивается величина D, а тем самым увеличивается и параллакс β.

С. используется в ряде измерительных приборов. Стереодальномеры представляют собою бинокулярные зрительные трубы, имеющие в фокальных плоскостях обоих объектов особые метки (подвижные в одних и неподвижные в других системах дальномеров). Для каждого расстояния рассматриваемого предмета только вполне определенная метка (или, в других дальномерах, вполне определенное положение меток) кажется лежащей в плоскости этого рассматриваемого объекта; все же прочие—в силу эффекта стереоскопичности—кажутся или ближе или дальше его. Стереокомпараторы служат для сравнения одинаковости двух изображений. Если, будучи помещены в установку стереоскопа, они дают одно совершенно плоское, не рельефное изображение, то сравниваемые объекты· одинаковы; если же возникает впечатление двоения или рельефа,—между ними имеется различие. Так можно определять подлинность марок, денежных знаков и тому подобное. Стереокомпараторы позволяют также из сравнения двух снимков, сделанных с разных точек зрения, определять рельеф снятого объекта. Стереоустановки применяются ныне также в частности и для рассматривания рентгенограмм. Пульфрихом предложен особый метод фотометрирования, основывающийся на стереоскопия, эффекте, Нозни-кающем, если смотреть на движущуюся в плоскости экрана иглу двумя глазами, держа перед каждым глазом какую-либо поглощающую свет среду (стекло, раствор) и фиксируя какую-либо одну точку экрана. Если поглощение света средой, стоящей перед одним глазом, не одинаково с поглощением, имеющим место в другой среде, стоящей перед другим глазом, то возникает иллюзорное стереоскопическое впечатление движения иглы вокруг фиксируемой точки то к нам то от нас. Если же яркость света (для обоих глаз) одинакова, такого стереоскопия. эффекта не наблюдается. На законах стереоскопия. зрения основывается наконец и иллюзорная телесность двойных цветных силуэтов двух дополнительных цветов, если рассматривать их двумя глазами, поместив перед одним. глазом светофильтр, делающий невидимыми силуэты одного цвета, а перед другим светофильтр, дрлающий невидимыми силуэты другого цвета. Тогда в силу попадания изображений силуэтов рдного и того же предмета на несоответственные места сетчаток может возникать впечатление различной удаленности от нас изображенных этими силуэтами предметов.

Лит.: Helmholtz Н., Handbuch der physiolo-

gischen Optik, 3 Aufl., Hamburg u. Lpz., 1911, B. 3; Rohr M., Die binokularen Instrumente, 2 Aufl., B., 1920,°· Wheatstone u. andere, Abhandlungen zuf Geschichte des Stereoscops, Ostwalds Klassiker, Lpz.,. 190$, 168; Hofmann F., Die Lehre vom Raumsinn des Auges, T. 2, B., 1925. С. Кравков,