По вертикальной линии, проведённой через центр сетчатки (совпадающий с жёлтым пятном), площадь сетчатки каждого глаза делят на две части: височную (расположенную ближе к виску) и носовую (расположенную ближе к носу). При ясном видении предмета изображение какой-либо его точки, например точки а, в правом глазу будет находиться в височной, а в левом — в носовой части сетчатки. Но мы видим один, а не два предмета только в том случае, когда соответственные точки его изображения располагаются в правом и левом глазу в разноимённых частях сетчатки; если же эти точки будут отражаться в каждом глазу в одноимённых частях сетчаток, то будем видеть удвоение предмета.
Рассмотрим ход лучей при бинокулярном видении трёх предметов — а, б, в, находящихся на разном расстоянии от глаз. Лучи от предмета б, который мы видим ясно и отчётливо, в обоих глазах падают в область жёлтого пятна. Одновременно лучи от предметов а и в будут падать на одноимённые части сетчатки того и другого глаза: точки предмета а — в височных частях сетчаток обоих глаз, точки предмета в — в носовых частях.
Когда мы рассматриваем какой-нибудь предмет, его изображение будет попадать на соответственные точки в обоих глазах; при этом лучи, исходящие от ближе лежащих предметов, будут падать на одноимённые височные части сетчаток, и поэтому мы будем видеть эти предметы вдвойне. Лучи же от предметов, которые находятся дальше, будут падать в правом и в левом глазу на носовые части сетчаток, и мы будем видеть эти предметы тоже вдвойне. Для ясного видения предмета, находящегося в точке а, мы должны соответственно конвергировать глаза так, чтобы изображение этого предмета попало на одноимённые точки сетчаток обоих глаз.
Когда нам надо ясно увидеть предмет в, находящийся дальше, мы конвергируем глаза так, что их зрительные оси становятся почти параллельными. При рассматривании же ближе лежащего предмета б мы усиливаем конвергенцию глаз и их оси располагаются под большим углом. Мышечно-двигательные ощущения при этой конвергенции глаз и позволяют нам судить о том, какие предметы ближе, какие дальше от нас.
Восприятие глубин (удалённости предметов) с помощью бинокулярного зрения оказывается возможным лишь в определённых пределах, не превышающих 450 м. Установлено, что при восприятии предметов, находящихся на более далёком расстоянии, зрительные оси глаз занимают параллельное положение, конвергенция глаз для установки на ясное видение предмета отсутствует, а вместе с тем отсутствуют и соответствующие мышечно-двигательные ощущения, которые играют такую существенную роль при определении удалённости предметов на более близком расстоянии.
Всё же и при этих условиях мы правильно с помощью зрения воспринимаем расстояние до предметов, определяем, какие из них ближе, какие дальше. При этом мы руководствуемся рядом дополнительных факторов, позволяющих нам оценивать удалённость предметов.
Большую роль среди этих факторов играет воздушная перспектива. Дело в том, что свет, отражаемый предметами, в известной степени поглощается воздухом. Чем больше воздушное пространство до воспринимаемого нами предмета, тем большее количество отражаемых им лучей света поглощается воздухом, вследствие чего отдалённые предметы кажутся нам более тусклыми, расплывчатыми по сравнению с ближе лежащими.
Многократные подкрепления в процессе прошлого опыта, когда подобное видение предметов как бы в какой-то дымке совпадало на практике с их действительно большой удалённостью, содействовали образованию и очень прочному закреплению условно-рефлекторной связи, по которой неясно видимые предметы воспринимаются нами как более удалённые по сравнению с предметами, видимыми отчётливо.
Эта временная связь имеет такой прочный и постоянный характер, что приводит иногда и к неправильной оценке расстояний: при чистом, прозрачном воздухе, как это часто бывает после грозы или в горных местностях, отдалённые, но очень ясно видимые предметы воспринимаются как расположенные на значительно более близком расстоянии, чем в действительности.
Известное значение при восприятии расстояния до очень удалённых предметов имеет величина и расположение отбрасываемых ими теней. У близких предметов эти тени имеют более резкий и определённый характер, у отдалённых они почти незаметны. Наконец, важным фактором восприятия глубины пространства и удалённости предметов являются законы геометрической перспективы.