Angulo visual

Diagrama que muestra el ángulo visual ${\displaystyle V}$

Si un objeto está cerca del ojo, el ángulo visual es relativamente grande, por lo que el objeto se proyecta grande en la retina. Si el mismo objeto está más lejos, el área de la retina sobre la que se proyecta es menor.

El ángulo visual es el ángulo que forma un objeto visto a simple vista, generalmente expresado en grados de arco . También se denomina tamaño angular del objeto .

El diagrama de la derecha muestra el ojo de un observador que mira una extensión frontal (la flecha vertical) que tiene un tamaño lineal , ubicada en la distancia del punto . ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle D}$ ${\displaystyle O}$

Para los propósitos presentes, el punto puede representar los puntos nodales del ojo aproximadamente en el centro del lente, y también representar el centro de la pupila de entrada del ojo que está sólo unos pocos milímetros delante del lente. ${\displaystyle O}$

Las tres líneas que parten del punto final del objeto y se dirigen hacia el ojo indican el haz de rayos de luz que pasan a través de la córnea, la pupila y el cristalino para formar una imagen óptica del punto final en la retina en el punto . La línea central del haz representa el rayo principal . ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle a}$

Lo mismo se aplica al punto del objeto y su imagen retiniana en . ${\displaystyle B}$ ${\displaystyle b}$

El ángulo visual es el ángulo entre los rayos principales de y . ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle B}$

Medición y cálculo

El ángulo visual se puede medir directamente utilizando un teodolito colocado en el punto . ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle O}$

O bien, se puede calcular (en radianes) utilizando la fórmula, . ^[1] ${\displaystyle V=2\arctan \left({\frac {S}{2D}}\right)}$

Sin embargo, para ángulos visuales menores a unos 10 grados, esta fórmula más simple proporciona aproximaciones muy cercanas:

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

La imagen retiniana y el ángulo visual

Como muestra el esquema anterior, se forma una imagen real del objeto en la retina entre los puntos y (véase sistema visual ). Para ángulos pequeños, el tamaño de esta imagen retiniana es ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle b}$ ${\displaystyle R}$

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

¿Dónde está la distancia de los puntos nodales a la retina, aproximadamente 17 mm? ${\displaystyle n}$

Ejemplos

Si se observa un objeto de un centímetro a una distancia de un metro y un objeto de dos centímetros a una distancia de dos metros, ambos subtienden el mismo ángulo visual de aproximadamente 0,01 rad o 0,57°. Por lo tanto, tienen el mismo tamaño de imagen retiniana . ${\displaystyle R\approx 0.17{\text{ mm}}}$

Esto es apenas un poco más grande que el tamaño de la imagen retiniana de la luna, que es de aproximadamente , porque, con un diámetro medio de la luna de , y una distancia media de la Tierra a la luna de ( ), . ${\displaystyle 0.15{\text{ mm}}}$ ${\displaystyle S=3474{\text{ kilometers}}}$ ${\displaystyle (2159{\text{ miles}})}$ ${\displaystyle D}$ ${\displaystyle 383,000{\text{ kilometers}}}$ ${\displaystyle 238,000{\text{ miles}}}$ ${\displaystyle V\approx 0.009{\text{ rad}}}$ ${\displaystyle \approx 0.52{\text{ deg}}}$

Además, para algunas observaciones fáciles, si uno mantiene el dedo índice con el brazo extendido, el ancho de la uña del índice subtiende aproximadamente un grado, y el ancho del pulgar en la primera articulación subtiende aproximadamente dos grados. ^[2]

Por lo tanto, si uno está interesado en el rendimiento del ojo o en los primeros pasos de procesamiento en la corteza visual , no tiene sentido referirse al tamaño absoluto de un objeto observado (su tamaño lineal ). Lo que importa es el ángulo visual que determina el tamaño de la imagen retiniana. ${\displaystyle S}$ ${\displaystyle V}$

Confusiones terminológicas

En astronomía, el término tamaño aparente se refiere al ángulo físico o diámetro angular . ${\displaystyle V}$

Pero en psicofísica y psicología experimental, el adjetivo "aparente" se refiere a la experiencia subjetiva de una persona. Por lo tanto, "tamaño aparente" se refiere al tamaño que parece tener un objeto, también llamado a menudo "tamaño percibido".

Se ha producido una confusión adicional porque existen dos experiencias de "tamaño" cualitativamente diferentes para un objeto visto. ^[3] Una es el ángulo visual percibido (o ángulo visual aparente), que es el correlato subjetivo de , también llamado tamaño angular percibido o aparente del objeto. El ángulo visual percibido se define mejor como la diferencia entre las direcciones percibidas de los puntos finales del objeto desde uno mismo. ^[4] ${\displaystyle V'}$ ${\displaystyle V}$

La otra experiencia de "tamaño" es el tamaño lineal percibido del objeto (o tamaño lineal aparente), que es el correlato subjetivo del ancho, la altura o el diámetro físico del objeto. ${\displaystyle S'}$ ${\displaystyle S}$

El uso generalizado de los términos ambiguos "tamaño aparente" y "tamaño percibido" sin especificar las unidades de medida ha causado confusión.

Representación del ángulo visual en la corteza visual

La corteza visual primaria del cerebro (área V1 o área 17 de Brodmann) contiene una representación espacialmente isomórfica de la retina (véase retinotopía ). En términos generales, es un "mapa" distorsionado de la retina. En consecuencia, el tamaño de una imagen retiniana dada determina la extensión del patrón de actividad neuronal generado finalmente en el área V1 por el patrón de actividad retiniana asociado. Murray, Boyaci y Kersten (2006) utilizaron recientemente la resonancia magnética funcional (fMRI) para demostrar que un aumento en el ángulo visual de un objetivo visto, que aumenta , también aumenta la extensión del patrón de actividad neuronal correspondiente en el área V1. ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle R}$

Los observadores en el experimento llevado a cabo por Murray y sus colegas vieron una imagen plana con dos discos que subtendían el mismo ángulo visual y formaban imágenes retinianas del mismo tamaño , pero el tamaño angular percibido de uno era aproximadamente un 17% más grande que el del otro, debido a las diferencias en los patrones de fondo de los discos. Se demostró que las áreas de la actividad en V1 relacionadas con los discos eran de tamaño desigual, a pesar del hecho de que las imágenes retinianas eran del mismo tamaño. Esta diferencia de tamaño en el área V1 se correlacionó con la diferencia ilusoria del 17% entre los ángulos visuales percibidos. Este hallazgo tiene implicaciones para las ilusiones espaciales como la ilusión del ángulo visual . ^[5] ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle V'}$

Véase también

• Agudeza visual
• Ilusión de ángulo visual

Notas

1. Kaiser, Peter K. "Cálculo del ángulo visual". El placer de la percepción visual: un libro web . Universidad de York .
2. O'Shea, Robert P. (1991). "Regla del pulgar puesta a prueba: el ángulo visual del ancho del pulgar es de aproximadamente 2 grados". Percepción . 20 (3): 415–418. doi :10.1068/p200415. PMID  1762884. S2CID  7362335.
3. Joynson, 1949, McCready, 1965, 1985, Baird, 1970
4. Joynson, 1949, McCready, 1965, 1985
5. McCready, Don (5 de febrero de 2007). "An Analysis of the Experiment by Murray, SO, Boyaci, H., & Kersten, D. (2006). "The representation of perceived angular size in human primary visual cortex."". La ilusión de la luna explicada . Archivado desde el original el 7 de diciembre de 2011. Consultado el 7 de diciembre de 2011 .

Referencias

• Baird, JC (1970). Análisis psicofísico del espacio visual. Oxford, Londres: Pergamon Press.
• Joynson, RB (1949). El problema del tamaño y la distancia. Quarterly Journal of Experimental Psychology, 1 , 119–135.
• McCready, D. (1965). Percepción de tamaño-distancia y micropsia de convergencia-acomodación: una crítica. Vision Research. 5, 189–206.
• McCready, D. (1985). Sobre la percepción del tamaño, la distancia y el ángulo visual. Perception & Psychophysics, 37 , 323–334.
• Murray, SO, Boyaci, H, y Kersten, D. (2006) La representación del tamaño angular percibido en la corteza visual primaria humana. Nature Neuroscience, 9, 429–434 (1 de marzo de 2006).
• McCready, D. La ilusión de la luna explicada.

Enlaces externos

• Tabla de agudeza visual interactiva de la Universidad de Buffalo para mostrar letras o símbolos de una línea de Snellen específica en el monitor de su computadora exactamente en el tamaño correcto (nota: debe seguir las instrucciones para la calibración).