CN204293171U - 一种视觉心理学测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种视觉心理学测试装置，结构中包括测试平台，所述测试平台上竖直设置一块屏幕，此屏幕上粘贴有无义图案层，在测试平台上、屏幕的前方设置有导轨，此导轨上竖直设置有一只双面凸透镜，导轨的末端设置有一只腮托。本实用新型能够借助凸透镜的光学特性研究调节、辐辏线索对于深度视觉的效用强弱。

Description

一种视觉心理学测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种心理学试验装置，尤其是一种借助凸透镜的光学特性测定调节、辐辏线索在深度视觉中的效用的装置。

背景技术

目前，视知觉心理学研究的主要贡献之一就是对深度知觉的研究。现在已经确认了诸多可资利用的线索，使我们将二维视网膜图像转化为三维空间知觉^[1]。这些线索有些是单眼的，如透视(perspective)、遮挡(interposition)、纹理(texture)，阴影(shading)、熟知大小(familiar size)和运动视差(motionparallax)等；有些是双眼的，如双眼视差(binocular parallax)；另一类是动眼线索，包括调节(accommodation)和辐辏(convergence)，前者是指观察不同距离物体晶状体曲度的变化，后者指观察不同距离物体时双眼夹角的变化^[1,2]。

正常情况下，人们可以获得针对某一目标的数个深度线索，它们以一定的方式整合起来而形成深度知觉。Bruno和Cutting的研究显示各线索更可能是以一种加权累加(weighted additivity)的方式结合起来，共同为视系统提供输入^[3]。之后的相关研究基本支持这一观点^[4～5]，并指出各线索的权重可能与其可靠性有关^[6]。相对于只利用单一线索，这种“加权叠加”策略的优势在于它能排除偶然性错误线索的误导^[7]。

另一方面，不同的线索对于深度知觉有着大小不同的贡献，Julesz(1971)利用随机点立体图(random dot stereogram)证明了双眼视差是一条强有力的立体和深度视觉线索^[8]。而对于调节线索，一般认为它是一条十分弱的线索——或者至少是一个很不确定的线索^[1,9,10]，但也存在相反的意见^[10]，有实验表明错误的调节线索可以使知觉空间扭曲^[11]。对于辐辏线索的强度，存在着不同的意见。许多研究表明辐辏是一个重要和可靠的深度线索，但主要体现在近物观测上^[9,10,12]。荆其成在一个平面磨砂玻璃屏幕上呈现两个运动光点，通过偏振光片使被试每只眼观察其中一个光点，控制两光点的运动形式，可以引发被试产生多种运动深度视觉。这显示辐辏是一个强有力线索^[13]。然而，Brenner和van Damme认为辐辏不具备足够的精确度作为所有深度视觉的有效线索^[14]。Logvinenko等对于“墙纸错觉(wallpaper illusion)”的研究也证明辐辏难以单独提供足够的深度信息^[15,16]。

上述回顾了深度视觉的主要线索及其相互关系。除此之外，深度视觉与径向运动——即朝向和远离人体的物体运动——的识别紧密相关^[13]，物体的靠近或远离意味着其深度的减小或增大。当一个物体靠近(远离)我们时，晶状体凸度和辐辏角就会加大(减小)，从而引发了我们的径向运动知觉。除此之外，物体的靠近或远离造成物象的扩张(expansion)或收缩(contraction)，这些视网膜像的变化模式(视网膜像线索)对径向运动的感知起着更重要的作用^[1,17]。

正常况下，调节、辐辏和视网膜像的扩张收缩三者之间是相互协调的，即物体远离(靠近)时，晶状体凸度和辐辏角减小(增大)，同时物象收缩(扩张)。如果可以通过双面凸透镜的光学特性创造一种情境，使当晶状体凸度和辐辏角变小(增大)的同时，物象却是扩张(收缩)的，这样就创造了一种冲突线索，在这种冲突线索下测定被试对径向运动的识别结果，就可以探讨调节、辐辏在深度视觉中的效用强弱。目前尚没有相关研究的报道。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种视觉心理学测试装置，能够借助凸透镜的光学特性研究调节、辐辏线索对于深度视觉的效用强弱。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种视觉心理学测试装置，结构中包括测试平台，所述测试平台上竖直设置一块屏幕，此屏幕上粘贴有无义图案层，在测试平台上、屏幕的前方设置有导轨，此导轨上竖直设置有一只双面凸透镜，导轨的末端设置有一只腮托。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述导轨上设置标尺刻度。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述导轨上在距离屏幕2cm和10cm处分别设置一个限位卡头，所述双面凸透镜滑动设置在两限位卡头之间的导轨上。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述双面凸透镜的规格为：口径7-8cm，焦距12-18cm。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述双面凸透镜的规格为：口径7.5cm，焦距15cm。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述腮托到屏幕的距离为35-45cm。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述腮托到屏幕的距离为40cm。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述无义图案层上印制无义点图或随机数表。

作为本实用新型的一种优选技术方案，其结构中还包括一块当被试者进行单眼观看时用来遮挡其另外一只眼的挡板。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

在本实用新型的装置中，当凸透镜沿标尺导槽移动时，即可创造一种视觉心理学刺激，其中包含相互冲突的深度线索。具体的，被试头部距离屏幕40cm保持静止，凸透镜在距离屏幕15cm(一倍焦距)以内的范围内移动。这样的条件下，由几何光学知识可知，随机点图在凸透镜的同侧成正立放大的虚像。根据物象关系的“高斯公式”：(s':像距,s:物距,f:焦距)，可以推导出像到被试头部的总距离为：

$d=\frac{15s}{15-s}-s+40\left(\mathrm{cm}\right)$              ①

再由物和像的几何关系可得随机点图上1cm的长度对被试的视角为：

$\mathrm{\α}\≈\tan \mathrm{\α}=\frac{15}{375-10s}\left(\mathrm{rad}\right)$              ②

在0＜s＜15cm时，式①和式②的导函数的函数值皆为正，表明随着屏幕到放大镜距离s的增大，像到被试头部的总距离d和像对被试的视角α都会增大。

附图2为式①和式②的直角坐标图，可见在取1<s<13cm时，虚线表示像到被试头部的距离d，对应于左侧的纵坐标，实线表示像对被试的视角α，对应于右侧的纵坐标。可见d和α都随物距s的增大而增大。而d和α都随物距s的增大而增大，这意味着，像在远离被试的同时其视网膜像却是膨胀的。因而这样的刺激当中包含了相互冲突的径向运动识别线索。当物距s增大时，与d有关的调节和辐辏线索暗示我们图像远去了，而与α有关的视网膜像的变化却告诉我们它正在靠近我们。

在这个视觉刺激中，视标为二维平面图像，“调节”、“辐辏”与“视网膜像的大小变化”是三个主要的视觉线索，除此之外，图像的纹理变化模式也具有一些作用，比如当物距s增大时，随机点变大，同时变稀疏，从而提示它在靠近被试。但是，其它诸如“遮挡”、“阴影”、“运动视差”和“双眼视差”等线索对于径向运动方向的识别却是基本不起作用的。总而言之，“视标视网膜象的变化模式(视网膜象线索)”与“调节、辐辏”线索提供着相互冲突的视觉信息。这样的刺激有利于分析“调节”和“辐辏”在深度视觉中的效用强弱。

附图说明

图1是本实用新型一个具体实施方式的结构示意图。

图2是式①和式②的直角坐标图，可见在取1<s<13cm时，虚线表示像到被试头部的距离d，对应于左侧的纵坐标，实线表示像对被试的视角α，对应于右侧的纵坐标；可见d和α都随物距s的增大而增大，这样就造成了相互冲突的视觉心理学线索。

图中：1、测试平台；2、屏幕；3、无义图案层；4、导轨；5、标尺刻度；6、限位卡头；7、双面凸透镜；8、腮托；9、挡板。

具体实施方式

参看附图，本实用新型一个具体实施例的结构中包括测试平台1，此测试平台1上竖直设置一块屏幕2，此屏幕2上粘贴有无义图案层3，无义图案层3上印制无义点图；在测试平台1上、屏幕2的前方设置有导轨4，导轨4上设置标尺刻度5，导轨4上在距离屏幕2cm和10cm处分别设置一个限位卡头6，双面凸透镜7滑动设置在两限位卡头6之间的导轨4上，双面凸透镜7的规格为：口径7.5cm，焦距15cm；导轨4的末端设置有一只腮托8，腮托8到屏幕2的距离为40cm；除此之外还设置一块挡板9，当被试者进行单眼观看时用此挡板9来遮挡其另外一只眼，以便于观察。

参看附图，本实用新型的工作原理在于：首先屏幕2垂直树立在测试平台1上，屏幕2上面贴有由计算机程序产生的随机点图(有时是随机数表)，被试的头部固定在一个腮托8上，距离屏幕40cm；在被试与屏幕2之间，一个刻有标尺刻度5的导轨4固定在测试平台1上，一只双面凸透镜7(口径:7.5cm，焦距:15cm)竖立在导轨4上，且在距离屏幕2～10cm的范围内可以自由移动；双面凸透镜7在其可移动区间内移动时，被试透过双面凸透镜7观察屏幕2上的随机点；当被试进行单眼观看时用挡板9来遮挡其另一只眼。测试的程序是：首先，被试透过双面凸透镜7对随机点图进行双眼观察，要求既要看清图像(保证调节线索)又要保持双眼单视(保证辐辏线索)；主试缓慢前后移动双面凸透镜7；被试报告当透镜向前移动时所观察到的随机点图的运动情况；稍后，被试用挡板9遮住一只眼，同上进行观察；要求始终可以清晰的看到图像(保证调节线索)；最后报告观察结果。

上述描述仅作为本实用新型可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (9)

1.一种视觉心理学测试装置，结构中包括测试平台(1)，其特征在于：所述测试平台(1)上竖直设置一块屏幕(2)，此屏幕(2)上粘贴有无义图案层(3)，在测试平台(1)上、屏幕(2)的前方设置有导轨(4)，此导轨(4)上竖直设置有一只双面凸透镜(7)，导轨(4)的末端设置有一只腮托(8)。

2.根据权利要求1所述的视觉心理学测试装置，其特征在于：所述导轨(4)上设置标尺刻度(5)。

3.根据权利要求2所述的视觉心理学测试装置，其特征在于：所述导轨(4)上在距离屏幕(2)2cm和10cm处分别设置一个限位卡头(6)，所述双面凸透镜(7)滑动设置在两限位卡头(6)之间的导轨(4)上。

4.根据权利要求1所述的视觉心理学测试装置，其特征在于：所述双面凸透镜(7)的规格为：口径7-8cm，焦距12-18cm。

5.根据权利要求4所述的视觉心理学测试装置，其特征在于：所述双面凸透镜(7)的规格为：口径7.5cm，焦距15cm。

6.根据权利要求1所述的视觉心理学测试装置，其特征在于：所述腮托(8)到屏幕(2)的距离为35-45cm。

7.根据权利要求6所述的视觉心理学测试装置，其特征在于：所述腮托(8)到屏幕(2)的距离为40cm。

8.根据权利要求1所述的视觉心理学测试装置，其特征在于：所述无义图案层(3)上印制无义点图或随机数表。

9.根据权利要求1所述的视觉心理学测试装置，其特征在于：其结构中还包括一块当被试者进行单眼观看时用来遮挡其另外一只眼的挡板(9)。