A02.[提問]亥姆霍茲剪切現象
亥姆霍茲剪切現象
Helmholtz shear
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中文字幕影片連結
http://youtu.be/IPDBm7z0HO8
英文字幕影片連結
https://youtu.be/watch?v=8lzkxznz8v8
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在雙眼視覺的研究中..
雙眼同時視區(horopter)是空間中具有雙眼同時視覺的空間感知範圍..
https://imgur.com/KKSfHyC.jpeg

1826年德國人約翰內斯·穆勒..
提出正常視網膜對應(Normal retinal correspondence)的概念..
定義在正常視網膜對應情況..兩隻眼睛的中央凹是對應點..
中央凹左右或上下等距的視網膜區域也是對應點..
空間中刺激每個視網膜中相應點的軌跡稱為理論雙眼同時視區..
https://imgur.com/x8kt2mS.jpeg

根據正常視網膜對應理論..
我們將光束從兩眼視網膜正常對應點處反向追跡..
其交匯點可由下數理模型證明其必為正圓形..
我們把這個圓稱為維斯-穆勒圓(Vieth-Muller circle)..
https://imgur.com/ruaDuOg.jpeg

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如下圖所示..兩眼注視時兩視軸(兩紅線)夾角為θ ..
我們畫一圓通過雙眼和注視物..
此圓上任意一點和兩眼連線..其和兩眼視軸夾角分別為α和β ..
https://imgur.com/3xsA8mV.jpeg

我們如下從圓心到各點做輔助綠線..其夾角分別以x,y代入..
由幾何性質可知..
x+y=α,x+x=θ,β+γ=3x+y,β+x=y+γ
https://imgur.com/rbEEten.jpeg

解上述方程式..可得β=α..
也代表此圓即為傳統視光理論上的雙眼同時視區..
https://imgur.com/EXFaBrP.jpeg

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去掉二維平面的限制..
將這條弧延伸到三維空間就得到了圓柱體的部分..
對於位於雙眼同時視區上的點..兩隻眼睛的視網膜對應必須相符..
唯一滿足此要求的點..是水平面上的維斯-穆勒圓..
以及穿過距兩眼等距圓弧的垂直線..
這條線被稱為普雷沃斯特-布克哈特線(Prévost–Burckhardt line)
https://imgur.com/tQZAVRz.jpeg

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然而1838年惠斯通進行臨床實驗..
狠狠地打臉了傳統視光理論的預測..
臨床所量測到的雙眼同時視區..比傳統視光理論雙眼同時視區大得多..
彼得·路德維格·潘諾於1858 年對此進行了研究..嘗試提出一個修正..
視網膜上的任何點與以另一視網膜上相應點為中心的圓形區域..
都可能產生雙眼同時視覺..這區域被稱為潘諾融合區域(Panum's area)..
https://imgur.com/Ml9UlPv.jpeg

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但即使如此..也沒辦法解釋下述臨床實驗所觀察到的現象..
問題(1)
赫林和希勒布蘭德在同一時期進行臨床實驗..
他們發現臨床雙眼同時視區並不落在傳統幾何雙眼同時視區
在注視近距離處..
臨床雙眼同時視區是為魚比維斯穆勒圓更平坦的凹拋物線上..
在某個給定的距離(稱為阿巴斯克距離)處..
臨床雙眼同時視區變成一條直線..從而與頭顱前額平行平面相符..
對於阿巴斯克距離更遠的注視距離..
臨床雙眼同時視區的落點軌跡呈現凸拋物線形式..
他們將這種雙眼同時視區的二維分佈特徵..
稱為赫林-希勒布蘭德偏差(Hering-Hillebrand deviation)..
https://imgur.com/GrESyXL.jpeg

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問題(2)
亥姆霍茲於垂直雙眼同時視區量測也觀察到了這一點..
傳統視光理論所預測的垂直雙眼同時視區..
是穿過注視點並垂直於水平面的普雷沃斯特-布克哈特線..
然而臨床量測的垂直雙眼同時視區偏離了真正的垂直方向..
它的頂部向後傾斜了3~12度角..
他們將這種雙眼同時視區的三維分佈特徵..
稱為亥姆霍茲剪切(Helmholtz's shear)..
https://imgur.com/Wg8Zgg8.jpeg

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我們的目標是先找出一條人體規律..
建立雙眼在實體空間中..可以擁有同時視覺的空間函數..
在反轉雙眼視覺殘缺的茫茫大海中..找出一束可依循的光..
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