Угол обзора

Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . Пожалуйста, помогите улучшить его, чтобы он был понятен неспециалистам , не удаляя технических деталей. ( Март 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Диаграмма, показывающая угол обзора V.

Визуально угол представляет собой угол а рассматриваемый объект стягивает в глаза, как правило , указаны в градусах дуги . Его еще называют угловым размером объекта .

На диаграмме справа показан глаз наблюдателя, смотрящий на фронтальную часть (вертикальная стрелка), имеющую линейный размер и расположенный на расстоянии от точки .${\ displaystyle S}$${\ displaystyle D}$${\ displaystyle O}$

Для настоящих целей точка может представлять узловые точки глаза примерно в центре линзы, а также представлять центр входного зрачка глаза, который находится всего в нескольких миллиметрах перед линзой.${\ displaystyle O}$

Три линии от конечной точки объекта, идущие к глазу, указывают пучок световых лучей, которые проходят через роговицу, зрачок и хрусталик, чтобы сформировать оптическое изображение конечной точки на сетчатке в точке . Центральная линия пучка представляет главный луч .${\ displaystyle A}$${\ displaystyle A}$${\ displaystyle a}$

То же самое касается точки объекта и его изображения на сетчатке глаза .${\ displaystyle B}$${\ displaystyle b}$

Угол обзора - это угол между главными лучами и .${\ displaystyle V}$${\ displaystyle A}$${\ displaystyle B}$

Измерения и вычисления [ править ]

Угол обзора можно измерить непосредственно с помощью теодолита, помещенного в точку .${\ displaystyle V}$${\ displaystyle O}$

Или она может быть вычислена (в радианах) , используя формулу, . ^[1]${\displaystyle V=2\arctan \left({\frac {S}{2D}}\right)}$

Однако для углов обзора менее 10 градусов эта более простая формула дает очень близкие приближения:

${\displaystyle \tan \left(V\right)={\frac {S}{D}}.}$

Изображение сетчатки и угол обзора [ править ]

Как показано на рисунке выше, реальное изображение объекта формируется на сетчатке между точками и . (См. Зрительную систему ). Для малых углов размер этого изображения сетчатки составляет${\displaystyle a}$${\displaystyle b}$${\displaystyle R}$

${\displaystyle {\frac {R}{n}}=\tan V,}$

где - расстояние от узловых точек до сетчатки, около 17 мм.${\displaystyle n}$

Примеры [ править ]

Если смотреть на объект размером в один сантиметр на расстоянии одного метра и на объект размером два сантиметра на расстоянии двух метров, оба будут иметь одинаковый угол обзора около 0,01 рад или 0,57 °. Таким образом, они имеют одинаковый размер изображения на сетчатке глаза .${\displaystyle R\approx 0.17{\text{ mm}}}$

Это лишь немного больше , чем сетчатки размера изображений для Луны, которая составляет около , потому что, со средним диаметром Луны , и земли Луны среднего расстояния усреднение ( ), .${\displaystyle 0.15{\text{ mm}}}$${\displaystyle S=3474{\text{ kilometers}}}$ ${\displaystyle (2159{\text{ miles}})}$${\displaystyle D}$${\displaystyle 383,000{\text{ kilometers}}}$${\displaystyle 238,000{\text{ miles}}}$${\displaystyle V\approx 0.009{\text{ rad}}}$${\displaystyle \approx 0.52{\text{ deg}}}$

Кроме того, для некоторых простых наблюдений, если вы держите указательный палец на расстоянии вытянутой руки, ширина указательного ногтя составляет примерно один градус, а ширина большого пальца в первом суставе составляет примерно два градуса. ^[2]

Следовательно, если кто-то интересуется производительностью глаза или первыми шагами обработки в зрительной коре , не имеет смысла ссылаться на абсолютный размер наблюдаемого объекта (его линейный размер ). Важен угол зрения, который определяет размер изображения сетчатки.${\displaystyle S}$${\displaystyle V}$

Терминологическая путаница [ править ]

В астрономии термин кажущийся размер относится к физическому углу или угловому диаметру .${\displaystyle V}$

Но в психофизике и экспериментальной психологии прилагательное «кажущийся» относится к субъективному опыту человека. Итак, «кажущийся размер» относится к тому, насколько большим выглядит объект, также часто называемый его «воспринимаемым размером».

Дополнительная путаница возникла из-за того, что наблюдаемый объект имеет два качественно разных «размера». ^[3] Одним из них является воспринимаемый угол зрения (или видимый угол обзора), который является субъективным коррелятом , также называемым воспринимаемым или видимым угловым размером объекта. Воспринимаемый угол обзора лучше всего определить как разницу между воспринимаемыми направлениями конечных точек объекта от самого себя. ^[4]${\displaystyle V'}$${\displaystyle V}$

Другой «размерный» опыт - это воспринимаемый линейный размер объекта (или кажущийся линейный размер), который является субъективным коррелятом физической ширины, высоты или диаметра объекта.${\displaystyle S'}$${\displaystyle S}$

Широкое использование двусмысленных терминов «видимый размер» и «воспринимаемый размер» без указания единиц измерения вызвало путаницу.

Представление угла зрения в зрительной коре [ править ]

Мозгом первичной зрительной коры (область V1 или Бродманн область 17) содержит пространственно изоморфные представление сетчатки (см retinotopy ). Грубо говоря, это искаженная «карта» сетчатки. Соответственно, размер данного изображения сетчатки определяет степень паттерна нейронной активности, в конечном итоге генерируемого в области V1 связанным паттерном активности сетчатки. Мюррей, Боячи и Керстен (2006) недавно использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), чтобы показать, что увеличение угла зрения наблюдаемой цели, который увеличивается , также увеличивает степень соответствующего паттерна нейронной активности в области V1.${\displaystyle R}$${\displaystyle R}$

Наблюдатели в эксперименте Мюррея и др. Рассматривали плоское изображение с двумя дисками, которые имели одинаковый угол обзора и формировали изображения на сетчатке глаза одинакового размера , но воспринимаемый угловой размер одного был примерно на 17% больше, чем у другого. , из-за различий в фоновых рисунках дисков. Было показано, что области активности в V1, связанные с дисками, были неодинакового размера, несмотря на то, что изображения сетчатки были одинакового размера. Эта разница в размерах в области V1 коррелировала с 17% иллюзорной разницей между воспринимаемыми углами обзора. Это открытие имеет значение для пространственных иллюзий, таких как иллюзия угла обзора . ^[5]${\displaystyle V}$${\displaystyle R}$${\displaystyle V'}$

См. Также [ править ]

• Острота зрения
• Иллюзия угла обзора

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

• Бэрд, JC (1970). Психофизический анализ визуального пространства. Оксфорд, Лондон: Pergamon Press.
• Джойнсон, РБ (1949). Проблема размера и расстояния. Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии, 1 , 119–135.
• Маккриди, Д. (1965). Восприятие размера расстояния и микропсия конвергенции аккомодации: критика. Исследование зрения. 5, 189–206.
• Маккриди, Д. (1985). На восприятие размера, расстояния и угла обзора. Восприятие и психофизика, 37 , 323–334.
• Мюррей, С.О., Боячи, Х. и Керстен, Д. (2006) Представление воспринимаемого углового размера в первичной зрительной коре человека. Nature Neuroscience, 9, 429–434 (1 марта 2006 г.).
• Маккриди, Д. Объяснение лунной иллюзии .

Внешние ссылки [ править ]

• Интерактивная диаграмма остроты зрения Университета Буффало для отображения букв или символов для указанной линии Снеллена на мониторе вашего компьютера в точном соответствии с размером (примечание: вы должны следовать инструкциям по калибровке).