視差

視差とは、2つの異なる視線に沿って見た物体の見かけの位置のずれまたは差であり、 2つの視線間の角度または傾斜の半角によって測定されます。 ^{[1] [2]}短縮により、近くの物体は遠くの物体よりも大きな視差を示すため、視差を使用して距離を測定できます。

地球から惑星や恒星までの距離など、大きな距離を測定するために、天文学者は視差の原理を使用します。ここで、視差とは、地球が軌道上で太陽の反対側にあるときに観測される、恒星に対する 2 つの視線間の傾斜角の半角です。^{[a]これらの距離は、「}宇宙距離のはしご」と呼ばれるものの最下段を形成します。これは、天文学者が天体までの距離を決定する一連の方法の最初のものであり、はしごのより高い段を形成する天文学における他の距離測定の基礎として機能します。

視差は、ライフルスコープ、双眼鏡、顕微鏡、二眼レフカメラなど、わずかに異なる角度から物体を見る光学機器にも影響します。人間だけでなく多くの動物は、視差を利用して奥行きを知覚する、視野が重なり合う2 つの目を持っています。このプロセスは立体視として知られています。コンピューター ビジョンでは、この効果はコンピューター ステレオ ビジョンに使用され、視差を利用して対象物までの距離や、いくつかのバリエーションでは高度も測定する 視差距離計と呼ばれる装置があります。

視差の単純な日常的な例は、針式の機械式スピードメーターを使用している自動車のダッシュボードに見ることができます。正面から見ると、速度はちょうど 60 を示していますが、助手席から見ると、見る角度と数字のダイヤルの平面からの針のずれにより、針がわずかに異なる速度を示しているように見えることがあります。

人間や他の動物の目は頭の異なる位置にあるため、同時に異なる視界を提示します。これが立体視の基礎であり、脳が目からの異なる視界による視差を利用して奥行き知覚を獲得し、物体までの距離を推定するプロセスです。^[3]

動物も運動視差を利用しており、動物（または頭だけ）が動いて異なる視点を得る。例えばハト（ハトの目は視野が重なっていないため立体視ができない）は頭を上下に動かして奥行きを知覚する。^[4] 運動視差はウィグル立体視でも利用されており、これは両眼視ではなく視点をシフトするアニメーションを通じて奥行きの手がかりを提供するコンピュータグラフィックスである。

視差は、観察者、観察対象、またはその両方の動きによって生じる視点の変化によって生じます。重要なのは相対的な動きです。視差を観察し、角度を測定し 、幾何学を使用することで、距離を決定することができます。

視差による距離測定は、三角測量の原理の特殊なケースです。三角測量では、三角形のネットワーク内のすべての辺と角度を求めるには、そのネットワーク内のすべての角度に加えて、少なくとも 1 辺の長さを測定します。したがって、1 つのベースラインの長さを注意深く測定することで、三角測量ネットワーク全体のスケールを決定できます。視差では、三角形は非常に長くて狭いため、その最も短い辺 (観測者の動き) と小さな上部の角度 (常に 1 秒角未満、^[5]他の 2 つは 90 度に近くなります) の両方を測定することで、長い辺の長さ (実際には等しいと見なされます) を決定できます。

天文学では、角度が小さいと仮定すると、恒星までの距離（パーセクで測定）は視差（秒角で測定）の逆数になります。たとえば、プロキシマ・ケンタウリまでの距離は1/0.7687 = 1.3009パーセク（4.243光年）です。^[6]${\displaystyle d(\mathrm {pc} )=1/p(\mathrm {arcsec} ).}$

地球上では、一致距離計または視差距離計を使用してターゲットまでの距離を測定できます。測量では、交差の問題により、既知の基準線からの角度測定が行われ、未知のポイントの座標が決定されます。

天文学における最も重要な基本的な距離の測定は、恒星視差法に適用される三角視差に基づいています。地球が太陽の周りを回ると、近くの恒星の位置は、より遠い背景に対してわずかにずれて見えます。これらのずれは二等辺三角形の角度であり、2 AU（太陽の周りの地球の軌道の両端間の距離）が三角形の底辺となり、恒星までの距離が長い等しい長さの辺になります。ずれの量は非常に小さく、最も近い恒星の場合でも、 1パーセク（3.26光年）の距離にある物体の場合は1秒角で、距離が長くなるにつれて角度の量は減少します。天文学者は通常、距離をパーセク（視差秒角）単位で表しますが、一般的なメディアでは光年が使用されています。

視差は星との距離が離れるほど小さくなるため、測定精度の数倍以上の視差を持つほど近い星についてのみ、有用な距離を測定できる。例えば、1990年代には、ヒッパルコス計画で10万個以上の星の視差を約1ミリ秒角の精度で測定し、^[7]数百パーセクまでの星の有用な距離を測定した。ハッブル宇宙望遠鏡の広視野カメラ3は、20～40マイクロ秒角の精度を提供できる可能性があり、少数の星について5,000パーセク（16,000光年）までの信頼性の高い距離測定を可能にする。^{[8] [9]}ガイア宇宙計画では、15等級より明るいほとんどの星について同様に正確な距離を測定した。^[10]

距離は、約 30,000 光年離れた銀河中心まで、10% 以内で測定できます。恒星は太陽に対して速度があり、固有運動(空を横切る方向) と視線速度(太陽に近づく方向または太陽から離れる方向の運動) を引き起こします。前者は、長年にわたる恒星の位置の変化をプロットすることで決定され、後者は視線に沿った運動によって引き起こされる恒星のスペクトルのドップラーシフトを測定することで得られます。同じスペクトルクラスと同様の等級範囲を持つ一群の恒星の場合、平均視差は、視線速度に対する固有運動の統計的分析から導き出すことができます。この統計的視差法は、50 パーセクを超える明るい恒星や、セファイド変光星やRR こと座変光星などの巨大変光星の距離を測定するのに役立ちます。^[11]

太陽が宇宙空間を移動すると、より長い基線ができて視差測定の精度が向上します。これを永年視差と呼びます。天の川銀河の円盤内の星の場合、これは平均基線 4 AU /年に対応し、ハロー星の場合、基線は 40 AU/年です。数十年後には、基線は従来の視差測定に使用される地球-太陽基線よりも桁違いに大きくなる可能性があります。ただし、永年視差は、観測される星の相対速度が追加の未知数となるため、より高いレベルの不確実性をもたらします。複数の星のサンプルに適用すると、不確実性を減らすことができます。不確実性はサンプルサイズの平方根に反比例します。 ^[14]

移動星団視差は、近くの星団内の個々の星の動きを利用して星団までの距離を求める技術です。この技術が役立つのは、散開星団までの距離だけです。特に、ヒアデス星団から得られる距離は、歴史的に距離測定の重要なステップとなっています。

その他の個々の物体については、特別な状況下で基本的な距離の推定値を得ることができます。超新星残骸や惑星状星雲などのガス雲の膨張を時間の経過とともに観測できる場合は、その雲までの膨張視差距離を推定することができます。しかし、これらの測定では、物体が球形からずれていることによる不確実性が伴います。視覚的および分光学的連星である連星も、同様の方法で距離を推定することができ、上記の幾何学的不確実性の影響を受けません。これらの方法に共通する特徴は、角運動の測定が絶対速度の測定（通常はドップラー効果により取得）と組み合わされていることです。距離の推定値は、観測された絶対速度が観測された角運動で現れるためには物体がどれだけ離れている必要があるかを計算することから得られます。

特に膨張視差は、超新星の噴出物が（恒星に比べて）膨張速度が大きく、サイズが大きいため、非常に遠くにある物体の基本的な距離の推定値を与えることができます。さらに、それらは非常に小さな角運動を測定できる電波干渉計で観測することができます。これらを組み合わせることで、他の銀河の超新星への基本的な距離の推定値が得られます。^[15]貴重ではあるものの、このようなケースは非常にまれであるため、それ自体が主要なステップというよりも、距離の階段の重要な一貫性チェックとして機能します。

測定対象物に対するマーカーの位置を観察することによって行われる測定は、マーカーが測定対象物からある程度離れており、正しい位置から観察されていない場合、視差エラーの影響を受けます。たとえば、定規の上面にマークを付けて線上の 2 つの目盛り間の距離を測定する場合、定規の厚さによって目盛りと目盛りが離れてしまいます。定規に対して正確に垂直でない位置から観察すると、見かけの位置がずれ、読み取り精度は定規の能力よりも低くなります。

アナログマルチメーターなどの計測器の目盛りに対するポインタの位置を読み取るときにも、同様のエラーが発生します。ユーザーがこの問題を回避できるように、目盛りが細い鏡の上に印刷されている場合があり、ポインタがその反射を隠すようにユーザーの目の位置を調整して、ユーザーの視線が鏡、つまり目盛りに対して垂直になるようにします。同じ効果により、車のスピードメーターで、車の前にいるドライバーと横にいる同乗者によって読み取られる速度、オシロスコープのディスプレイに実際に接触していない目盛りから読み取られた値などが変わります。

ステレオ ビューアーで見ると、航空写真のペアは風景と建物の顕著なステレオ効果を提供します。高い建物は、写真の中心から離れる方向に「倒れる」ように見えます。飛行高度とベースライン距離がわかっている場合、この視差の測定値を使用して建物の高さを推測します。これは、写真測量のプロセスの重要な要素です。

視差エラーは、二眼レフカメラやファインダー付きのカメラ（レンジファインダーカメラなど）など、多くの種類のカメラで写真を撮るときに見られます。このようなカメラでは、目は、写真を撮るのに使ったものとは異なる光学系（ファインダーまたは2つ目のレンズ）を通して被写体を見ます。ファインダーはカメラのレンズの上にあることが多いため、視差エラーのある写真は意図したよりもわずかに低くなることが多く、典型的な例は、人の頭が切り取られた画像です。この問題は一眼レフカメラで対処されており、ファインダーは、写真を撮るのに使ったのと同じレンズを通して見るため（可動ミラーの助けを借りて）、視差エラーを回避します。

視差は、パノラマなどの 画像合成でも問題になります。

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  マクロ撮影設定を備えたコンタックスIIIレンジファインダーカメラ。ファインダーがレンズ上部にあり被写体に近いため、レンジファインダーの前にゴーグルを装着し、視差を補正する専用ファインダーを装着します。
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  三脚の回転軸が焦点と同じではないため、視差によりパノラマ画像が失敗しました。

視差は、遠距離武器の照準装置にさまざまな形で影響を及ぼします。小火器や弓などに取り付けられた照準器では、照準器と武器の発射軸（銃の銃身軸など）との間の垂直距離（一般に「照準高」と呼ばれます）によって、近距離での射撃、特に小さな標的への射撃で大きな照準誤差が生じる可能性があります。^{[16]この視差誤差は、}弾丸の落下、風偏、標的が予想される距離などの他の変数も考慮した計算によって（必要な場合）補正されます。 ^[17]照準高は、野外での使用のためにライフルを「照準合わせ」するときに有利に使用できます。一般的な狩猟用ライフル（望遠照準器付き.222）を75mで照準合わせすると、それ以上の調整を必要とせずに50～200m（55～219ヤード）でも使用できます。^[要出典]

望遠鏡、顕微鏡、または小火器やセオドライトに使用される望遠照準器（「スコープ」）などの一部のレチクル付き 光学機器では、レチクルがターゲット画像の焦点面と一致していないときに視差が問題になることがあります。これは、レチクルとターゲットが同じ焦点にない場合、接眼レンズを通して投影される光学的に対応する距離も異なり、ユーザーの目は（目の位置が変わるたびに）レチクルとターゲットの視差の差を互いの相対的なずれとして認識するためです。視差シフトという用語は、ユーザーが照準器の後ろで頭や目を横（上下または左右）に動かしたときに、ターゲット画像上でレチクルが明らかに「浮いている」動きを指します。^{[18]つまり、レチクルがユーザーの}光軸と一致しないエラーです。

一部の銃器スコープには視差補正機構が装備されており、これは可動光学素子で構成され、光学システムがさまざまな距離にあるターゲット画像の焦点をレチクルの同じ光学面に移動できるようにします (またはその逆)。多くの低級望遠照準器には視差補正がありません。これは、実際には視差シフトを排除しなくても十分に機能するためです。この場合、スコープは多くの場合、意図された用途に最適な指定された視差のない距離に固定されています。狩猟用スコープの一般的な標準工場視差のない距離は 100 ヤード (または 90 メートル) で、300 ヤード/メートルを超えることがめったにない狩猟射撃に適しています。視差補正のない一部の競技用および軍用スタイルのスコープは、より長い距離での照準に適したように、300 ヤード/メートルまでの範囲で視差がないように調整される場合があります。^[要出典]エアガン、リムファイアーライフル、ショットガン、マスケット銃などの実用距離が短い銃のスコープには、より短い距離用の視差設定があり、リムファイアースコープの場合は通常 50 メートル (55 ヤード)、ショットガンとマスケット銃の場合は 100 メートル (110 ヤード) です。^[要出典]エアガンのスコープには視差調整機能が付いていることが多く、通常は調整可能な対物レンズ (略して「AO」) 設計の形で、3 メートル (3.3 ヤード) 近くまで調整できる場合があります。^[要出典]

非拡大反射式または「リフレックス」照準器は、理論的には「視差フリー」である。しかし、これらの照準器は平行なコリメート光を使用するため、これはターゲットが無限遠にある場合にのみ当てはまる。有限距離では、装置に対して垂直な目の動きにより、コリメート光学系によって作成された円筒形の光の柱内の目の位置と正確に関係するレチクル画像の視差が移動する。^{[19] [20]一部の}レッドドットサイトなどの銃器の照準器は、レチクルを無限遠に焦点を合わせるのではなく、視差によるレチクルの動きがほとんど見られないように設計された有限距離に焦点を合わせることで、これを補正しようとしている。^[19]一部のメーカーは、反射式照準器モデルを「視差フリー」と呼んで販売しているが、^[21]これは、軸外球面収差を補正する光学システムを指し、これは照準器に使用されている球面鏡によって引き起こされる光学誤差で、目の位置の変化によってレチクルの位置が照準器の光軸から外れてしまう可能性がある。^{[22] [23]}

野砲や艦砲の配置により、各砲は射撃管制システムの位置に対して標的に対してわずかに異なる視点を持ちます。標的に砲を向ける際、射撃管制システムは各砲からの射撃が標的に集中する ように視差を補正する必要があります。

マーク・レンの彫刻作品のいくつかは視差を利用しており、特定の角度から見ると抽象的であるように見える。そのような彫刻の一つが、イギリスのシュルーズベリーにあるダーウィン・ゲート（写真）である。ヒストリック・イングランドによると、この彫刻は特定の角度から見るとドーム状に見え、「ノルマン風の窓が付いたサクソン人のヘルメットの形をしており、チャールズ・ダーウィンが少年時代に通っていたセント・メアリー教会の特徴に触発された」とのことである。^[24]

哲学的/幾何学的な意味では、新しい視線を提供する観察位置の変化によって引き起こされる、物体の方向の見かけ上の変化。2つの異なる地点または視点から見た、物体の見かけ上の変位、または位置の違い。現代の著作では、視差は、1冊の本のほぼ同じタイムラインの同じ物語、または類似の物語が、別の本で異なる視点から語られることを指すこともあります。この言葉と概念は、ジェイムズ・ジョイスの1922年の小説『ユリシーズ』で顕著に登場します。オーソン・スコット・カードも、 『エンダーのゲーム』と比較して『エンダーの影』について言及する際にこの用語を使用しました。

この比喩は、スロベニアの哲学者スラヴォイ・ジジェクが2006年に著した『パララックス・ビュー』の中で、日本の哲学者で文芸評論家の柄谷行人から「パララックス・ビュー」という概念を借用したものである。ジジェクは次のように述べている。

もちろん、（視差に）加えられる哲学的なひねりは、観察される距離が単に「主観的」なものではないということだ。なぜなら、「そこに」存在する同じ対象が、2 つの異なる立場や視点から見られるからである。むしろ、ヘーゲルが言うように、主観と対象は本質的に「媒介」されており、主観の視点の「認識論的」変化は常に対象自体の「存在論的」変化を反映する。あるいは、ラカン語で言えば、主観の視線は常に、その「盲点」、つまり「対象自体よりも対象の中にある」もの、対象自体が視線を返す点という形で、知覚される対象自体に刻み込まれている。「確かに絵は私の目にあるが、私も絵の中にいる」... ^[25]

— スラヴォイ・ジジェク、「視差ビュー」

• 両眼視差
• ルッツ・ケルカーバイアス
• 視差マッピング、コンピュータグラフィックス
• コンピュータグラフィックスにおける視差スクロール
• 分光視差
• 三角測量、ある点が他の既知の点からの角度から計算される測量法
• 三角法
• 真の範囲マルチラテレーションでは、ある点が他の既知の点からの距離に基づいて計算されます。
• シャララップ

• ウェブページの背景画像に視差効果を使用する手順
• 月までの距離を2.3%以内で測定する実際の視差プロジェクト
• BBC の Sky at Night 番組: パトリック・ムーアが Cricket を使用して Parallax を実演します。( RealPlayerが必要です)
• バークレー宇宙物理学センター 視差
• 教育ウェブサイト上の視差。目と親指のみを使用して視差に基づいて距離を素早く推定する機能も含まれる。
• 「太陽の視差」 。コリアーの新百科事典。1921年。