Угол обзора

Угол зрения — это угол, под которым наблюдаемый объект находится в глазу, обычно указывается в угловых градусах . объекта Его еще называют угловым размером .

На диаграмме справа показан глаз наблюдателя, смотрящий на фронтальную протяженность (вертикальная стрелка), имеющую линейный размер. $S$ , расположенный вдалеке $D$ из точки $O$ .

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

Три строки от конечной точки объекта $A$ направляясь к глазу, обозначают пучок световых лучей, которые проходят через роговицу, зрачок и хрусталик, образуя оптическое изображение конечной точки. $A$ на сетчатке в точку $a$ .Центральная линия пучка представляет собой главный луч .

То же самое относится и к точке объекта $B$ и его изображение на сетчатке $b$ .

Угол обзора $V$ это угол между главными лучами $A$ и $B$ .

Измерения и вычисления

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

Или его можно рассчитать (в радианах) по формуле: $V=2\arctan \left({\frac {S}{2D}}\right)$ . ^[1]

Однако для углов обзора менее 10 градусов эта более простая формула обеспечивает очень близкое приближение:

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

Изображение на сетчатке и угол зрения

Как видно из приведенного выше эскиза, на сетчатке между точками формируется реальное изображение предмета. $a$ и $b$ . (См. зрительная система ). Для небольших углов размер этого изображения на сетчатке $R$ является

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

где $n$ расстояние от узловых точек до сетчатки около 17 мм.

Примеры

Если смотреть на объект размером один сантиметр на расстоянии одного метра и объект диаметром два сантиметра на расстоянии двух метров, оба они образуют один и тот же угол зрения, составляющий около 0,01 рад или 0,57 °. Таким образом, они имеют одинаковый размер изображения на сетчатке. $R\approx 0.17{\text{ mm}}$ .

Это лишь немного больше размера изображения Луны на сетчатке глаза, что составляет около $0.15{\text{ mm}}$ , потому что при среднем диаметре Луны $S=3474{\text{ kilometers}}$ $(2159{\text{ miles}})$ , а Земля до Луны означает расстояние $D$ усреднение $383,000{\text{ kilometers}}$ ( $238,000{\text{ miles}}$ ), $V\approx 0.009{\text{ rad}}$ $\approx 0.52{\text{ deg}}$ .

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

Поэтому, если интересуются работой глаза или первыми этапами обработки зрительной коры , нет смысла ссылаться на абсолютный размер рассматриваемого объекта (его линейный размер $S$ ). Главное — угол обзора $V$ который определяет размер сетчаточного изображения.

Терминологические путаницы

В астрономии термин видимый размер относится к физическому углу. $V$ или угловой диаметр .

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

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

Другой «размерный» опыт — это воспринимаемый линейный размер объекта. $S'$ (или видимый линейный размер), который является субъективным коррелятом $S$ , физическая ширина, высота или диаметр объекта.

Широкое использование неоднозначных терминов «кажущийся размер» и «воспринимаемый размер» без указания единиц измерения вызвало путаницу.

Представление угла зрения в зрительной коре

головного мозга Первичная зрительная кора (область V1 или область Бродмана 17) содержит пространственно изоморфное представительство сетчатки (см. ретинотопию ). Грубо говоря, это искаженная «карта» сетчатки. Соответственно, размер $R$ данного изображения на сетчатке определяет степень паттерна нейронной активности, который в конечном итоге генерируется в области V1 соответствующим паттерном активности сетчатки. Мюррей, Боячи и Керстен (2006) недавно использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), чтобы показать, что увеличение угла обзора наблюдаемой цели, что увеличивает $R$ , также увеличивает степень соответствующего паттерна нейронной активности в области V1.

Наблюдатели в эксперименте, проведенном Мюрреем и его коллегами, рассматривали плоское изображение с двумя дисками, расположенными под одним и тем же углом зрения. $V$ и формировали на сетчатке изображения одинакового размера $R$ , но воспринимаемый угловой размер $V'$ одного из них было примерно на 17% больше, чем другого, из-за различий в фоновых рисунках дисков. Было показано, что области активности в V1, относящиеся к дискам, имели неодинаковый размер, несмотря на то, что сетчаточные изображения были одинакового размера. Эта разница в размерах области V1 коррелировала с иллюзорной разницей в 17% между воспринимаемыми углами зрения. Это открытие имеет значение для пространственных иллюзий, таких как иллюзия угла зрения . ^[5]

См. также

Примечания

^ Кайзер, Питер К. «Расчет угла обзора» . Радость визуального восприятия: Интернет-книга . Йоркский университет .
^ О'Ши, Роберт П. (1991). «Проверено правило большого пальца: угол обзора ширины большого пальца составляет около 2 градусов» . Восприятие . 20 (3): 415–418. дои : 10.1068/p200415 . ПМИД 1762884 . S2CID 7362335 .
^ Джойнсон, 1949, Маккриди, 1965, 1985, Бэрд, 1970
^ Джойнсон, 1949, Маккриди, 1965, 1985
^ Маккриди, Дон (5 февраля 2007 г.). «Анализ эксперимента Мюррея С.О., Боячи Х. и Керстена Д. (2006). «Представление воспринимаемого углового размера в первичной зрительной коре человека » . Объяснение лунной иллюзии . Архивировано из оригинала 7 декабря 2011 года . Проверено 7 декабря 2011 г.

Ссылки

Бэрд, Дж. К. (1970). Психофизический анализ зрительного пространства. Оксфорд, Лондон: Пергамон Пресс.
Джойнсон, РБ (1949). Проблема размера и расстояния. Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии, 1 , 119–135.
Маккриди, Д. (1965). Восприятие размера-расстояния и микропсия аккомодации-конвергенции: критика. Исследование зрения. 5, 189–206.
Маккриди, Д. (1985). О размере, расстоянии и угле восприятия. 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

Интерактивная таблица остроты зрения Университета Буффало для отображения букв или символов указанной линии Снеллена на мониторе вашего компьютера точно в нужном размере (примечание: вы должны следовать инструкциям по калибровке).

[1] Кайзер, Питер К. «Расчет угла обзора» . Радость визуального восприятия: Интернет-книга . Йоркский университет .

[2] О'Ши, Роберт П. (1991). «Проверено правило большого пальца: угол обзора ширины большого пальца составляет около 2 градусов» . Восприятие . 20 (3): 415–418. дои : 10.1068/p200415 . ПМИД 1762884 . S2CID 7362335 .

[3] Джойнсон, 1949, Маккриди, 1965, 1985, Бэрд, 1970

[4] Джойнсон, 1949, Маккриди, 1965, 1985

[5] Маккриди, Дон (5 февраля 2007 г.). «Анализ эксперимента Мюррея С.О., Боячи Х. и Керстена Д. (2006). «Представление воспринимаемого углового размера в первичной зрительной коре человека » . Объяснение лунной иллюзии . Архивировано из оригинала 7 декабря 2011 года . Проверено 7 декабря 2011 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]