視角 と 立体角
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2021.08.05____
(1) 視角 ( 視野角、画角 )
平面上の円を 1 本の直線で2分すると、 弧が2つできます。 そのうちの 1 つを捨てます。 残った弧の形状を表すために、 分断された円の中心に存在する観察者から見た円を分断する範囲を示す角度を用いることにします。
観察者から見た円を分断する範囲を示す角度が一定のとき、 分断された円の半径が異なっても、 分断によって生じる弧は相似であり、 その弧の長さは弧の半径に比例します。 そこで、 半径 1 の弧の弧長をもって角度としたのが ラジアン です。
観察者から見た円を分断する範囲を示す角度を 「 視角 」 と言います。 視角は、 半径 1 の円の分断によって得られた弧の長さにラジアンの単位を付けて表します。 視角の最大は 2πラジアンです。
(2) 立体角 ( 視角の3次元への拡張 )
球を 1 つの平面で2分すると、 球冠が2つできます。 そのうちの 1 つを捨てます。 残った球冠の形状を表すために、 分断された球の中心に存在する観察者から見た球を分断する範囲を示す3次元的角度を用いることにします。
観察者から見た球を分断する範囲を示す3次元的角度が一定のとき、 分断された球の半径が異なっても、 分断によって生じる球冠コーンは相似であり、 その球冠コーンの底裏面積は球冠コーンの半径の2乗に比例します。 そこで、 半径 1 の球冠コーンの底裏面積をもって3次元的角度としたのが ステラジアン です。
観察者から見た球を分断する範囲を示す3次元的角度を 「 立体角 」 と言います。 立体角は、 半径 1 の球の分断によって得られた球冠コーンの底裏面積にステラジアンの単位を付けて表します。 立体角の最大は 4πステラジアンです。
視角 ( 視野角、画角 ) は2次元的観察角度で、立体角は3次元的観察角度です。
視角は、それが切り取る半径 1 の弧の弧長にラジアンという単位を付けて表します。
立体角は、それが切り取る半径 1 の球冠コーンの底裏面積の大きさにステラジアンという単位を付けて表します。
視角 ( ラジアン ) = θ とすると、立体角への換算式は次のようになります。
立体角 ( ステラジアン ) = 2π{ 1− cos ( θ / 2 ) }
視角 θ = 2π のとき、立体角は 4π です。 同時性全周性観察とは 視角2πラジアンの観察 または 立体角4πステラジアンの観察 のことです。