1、虛擬三維立體影像引起的眼動態屈光度變化遲蕙 謝培英 宮尾·克【摘要】 目的：觀察虛擬三維立體影像引起眼的動態屈光度變化。.設計：隨意選擇科室工作人員和學生16人、32只眼進行觀察。將電腦驗光儀與兩個平面反光鏡結合使被檢查者通過鏡面反射觀察到液晶電腦屏幕上的虛擬三維立體影像其主體為一個由遠及近再由近及遠的運動著的小球，電腦同時記錄受試者屈光度的動態變化。觀察：檢查單眼分別進行。1. 使受試者注視液晶電腦屏幕上經鏡面反射的虛擬三維立體影像并同時電腦記錄受試者屈光度的變化規律。影像中主體運動的距離相當于30500厘米，觀察時間為40秒。2. 利用實物（手機屏幕）代替電腦屏幕，使受試者注視眼

2、前30500厘米不同距離運動的實物，觀察時間為40秒，電腦記錄受試者屈光度的變化。使用Microsoft Excel軟件對檢查數據進行分析。結果1. 隨著虛擬三維立體影像中目標的周期性運動，受試者的屈光度呈周期性變化，其調節幅度依不同年齡而各有不同，年齡越小調節幅度越大，其中1030歲調節幅度為0.54.5D，3050歲調節幅度為0.53.5D，50歲以上調節幅度為0.52.0D。2。隨著實物（手機屏幕）的周期運動，受試者的屈光度也呈周期性變化。結論：虛擬三維立體影像可以引起眼的動態屈光度變化并與實際運動目標引起的眼的動態屈光度變化大致相同。【關鍵詞】 虛擬環境；三維深度感知；屈光度；Obse

3、rved on Dummy three-dimensional dynamic imaging caused eyes diopter changes CHI Hui, XIE Pei-ying, Peking University Optometry and ophthalmolegy center, Beijing 100083,ChinaCorresponding author: CHI hui , Email: chb-【Abstract】 Objective To investigate the three-dimensional dummy dynamic imaging caus

4、ed dynamic diopter changes of the eye. Methods Choose the department staff and students 32 eyes to be observed.Computer optometry apparatus and two plane mirror formed a new equipment.1.In front of the observer we put a computer screen with dummy 3D dynamic imaging. 3D dynamic imaging is a athletic

5、small ball.Enable observer to see a computer screen and record diopter change. The movement distance of dummy imagings on the computer screen was 30500cm ,observer observed 3040 seconds.2. In front of the observer put a cell phone screen, the cell phone screen movement distance was 30500cm, observer

6、 observed 3040 seconds. Results 1.With the cyclical movement of dummy three-dimensional imagings the diopter of observer was cyclical changes.The diopter change alone with age, which 10-30 age the diopter change was 0.54.5D，30-50 age the diopter change was 0.53.5D，50 + age the diopter change was 0.5

7、2.0D. 2. With cell phone screen cyclical movement, the diopter of observer was also cyclical changes. Conclusions dummy 3D dynamic imaging can cause eyes dynamic diopter changes as same as with cell phone screen.【Key words】Dummy environment；three-dimensional Dynamic Imaging；Diopter立體視覺是由多幅圖像獲取物體三維幾何

8、信息而產生的視覺。當動物用兩只眼睛同時觀察物體時雙眼所獲取的信息在視網膜對應點上形成視差，使產生深度和遠近的感覺從而獲得立體視覺。虛擬三維環境立體視覺技術是用雙攝像機從不同角度同時獲得周圍景物的兩幅數字圖像然后用計算機進行重建后獲得三維立體影像的技術【3】。 據報道【1】如同現實世界一樣，虛擬三維環境立體視覺技術可以讓視線聚焦于虛擬環境中的任意虛擬對象上，并在一定程度上因調節輻輳聯動而引起相應的晶體調節。為了證實虛擬三維環境立體影像可以引起晶狀體調節我們與日本名古屋大學宮尾 克教授合作，對虛擬三維立體影像引起的眼動態屈光度變化進行觀察，現報告如下。資料與方法一觀察對象隨意選擇除近視眼外無其他眼

9、疾的科室工作人員和學生16人32眼，其中男性5人、女性11人，平均年齡為28歲，正視眼8人，近視眼8人（球鏡-2.00DS，柱鏡-1.50DC）。有屈光不正的受試者要在框架眼鏡矯正下進行觀察。視遠矯正視力1.0。二觀察設備將電腦驗光儀與兩個平面反光鏡結合使被檢查者通過鏡面反射觀察到液晶電腦屏幕上的虛擬三維立體影像，電腦同時記錄受試者屈光度的動態變化。圖1 是觀察方法的示意圖，圖2 是實際檢查的情況。Target displaySmall mirrorDichroic mirrorEye 圖1 觀察方法示意圖 圖2 醫生用電腦驗光儀記錄屈光度變化虛擬三維立體影像選擇虛擬天空為背景，背景中的運動主

10、體為一個由遠及近再由近及遠的運動著的小球（圖3 ）。指導受試者的目光隨小球而運動。 圖3 虛擬三維立體影像三觀察方法：（檢查單眼分別進行）1. 使受試者注視液晶電腦屏幕上經鏡面反射的虛擬三維立體影像并同時電腦記錄受試者屈光度的變化規律。影像中主體往復運動的距離相當于30500厘米，觀察時間為40秒，約每10秒為一個往復運動。2. 為了與實際距離改變引起的屈光度變化相比較，我們利用實物（手機屏幕）代替電腦屏幕，使受試者注視眼前30200厘米不同距離運動的手機屏幕，觀察時間為40秒，電腦記錄受試者屈光度的變化。3為了使測試曲線更具真實性，我們對每一位受試者都進行反復多次的測試，盡量排除外界的干擾和

11、主觀誘導。四統計學方法將每一次觀察目標的運動距離、運動時間以及相對應的屈光度的變化值詳細記錄在Excel表格中，最后使用Microsoft Excel軟件對檢查數據進行分析并做出相應的觀察目標運動曲線和屈光度變化曲線。結果一隨著虛擬三維立體影像中運動目標的周期性運動，受試者的屈光度呈周期性變化，其調節幅度依不同年齡而各有不同，其中1030歲調節幅度為0.54.5D，3050歲調節幅度為0.53.5D，50歲以上調節幅度為1.02.0D。圖4 是一例20歲受試者在觀察影像背景中運動小球時的屈光度變化，隨著小球運動的周期性變化受試者的屈光度也呈周期性變化且與小球的運動頻率相一致。二用實物代替虛擬影

12、像時，隨著實物（手機屏幕）的周期運動，受試者的屈光度也呈周期性變化。圖5是同一個20歲的志愿者當注視運動著的手機屏幕時其屈光度也呈現相應的變化（約34.5D）。從圖中比較來看，虛擬場景引起的屈光度變化要小于實際目標引起的屈光度變化（差值約為1.4D）。 圖4 20歲觀察天空 圖5 20歲觀察手機屏幕討論 生物視覺系統的認知過程是一種復雜的與外界交互作用的主動性過程，感知憑借著光線的遮擋與消隱、透視、運動線索及視覺心理學等影響而產生，它是一種行動而不僅僅是一種波動性反應【3】。 人的雙眼具有輻輳和調節兩種功能。為看清物體而改變眼的屈光力的現象稱為調節，注視近處目標時, 雙眼同時內收的現象稱輻輳也

13、叫集合。正常情況下,調節和輻輳互相協同、聯合運動，調節隨輻輳的增加而增加, 亦隨輻輳的減小而減小。同時兩者又各自保持較微弱程度的獨立性,存在著相對調節和相對輻輳【2】。 現實世界是真正的三維立體世界，它具有三個特征：(1) 為雙眼提供了兩幅具有位差的圖象, 映入雙眼后即形成立體視覺所需的視差。(2) 視標所發出光線的散開度與眼物距以及雙眼所處的狀態相輔相成。(3) 三維世界中的非主視對象所發出的光線都分別以其各自不同的散開度射入眼睛, 并以其該有的清晰度或模糊度成像于視網膜上【1】。 虛擬三維環境立體視覺技術是采用雙攝像機或多攝像機從不同角度同時獲得周圍景物的兩幅或多幅數字圖像從而實現模擬現實

14、世界的方式獲得虛擬環境的立體影像。虛擬環境視覺影像給左右眼提供兩幅有位差的不完全一樣的平面圖像且能滿足視覺融像功能（Panum融像區）的規則，因此映射入雙眼視網膜的兩幅圖像在神經中樞融合后便產生了三維深度感知【1】。如同現實世界一樣，虛擬三維環境立體視覺技術可以讓視線聚焦于虛擬環境中的任意虛擬對象上，這樣在一定程度上因調節輻輳聯動而引起相應的晶體調節。 我們觀察結果顯示，虛擬影像可以引起眼動態屈光度的變化，且與虛擬場景中物體運動的遠近周期相一致，與實際目標運動時引起的眼動態屈光度的變化相比較也有相似的變化趨勢，這種屈光度的變化與調節輻輳的協同聯動相關。虛擬環境立體影像的成像特點是介于現實世界與

15、平面圖像之間，他為眼睛提供信息的是平面圖像，同時又是兩幅，實際上運動著的虛擬影像無論是遠還是近其焦平面是固定的，在視網膜上都形成清晰的像，這樣就改變了正常的視覺生理機能, 會導致調節和輻輳關系的不和諧, 甚至相互沖突。因此虛擬環境立體影像引起調節的機理還有待于進一步探討和證實。我們需要進一步比較實際目標與虛擬環境立體影像引起的調節，進一步證實虛擬環境立體影像焦點調節的存在，進一步研究輻輳角度的測量以及和調節的相關性，并需要想辦法證實虛擬環境立體影像是否改善調節近點等等。 虛擬環境立體影像引起的調節與實際目標引起的調節有著相似的趨勢，他符合現實世界中真正三維立體世界的特征。從我們的觀察結果中觀察到了虛擬場景可以引起晶體調節，那么怎樣才能將虛擬環境立體影像應用于臨床？比如是否可以利用虛擬環境立體影像的訓練緩解視疲勞、減緩老視的發生，做集合功能訓練、立體視訓練、弱視訓練