在上篇文章《人眼视力极限是多少？》中，我向大家介绍了什么是视角，以及为什么我们看不清楚星星的轮廓。有了上篇文章的铺垫，想必大家已经大致猜到了视力表测视力的原理，可能其中的一些细节还不是很清晰，这篇文章我将向大家详细解答视力表测视力的原理。
在开始讲之前，我还是先向大家介绍一下什么是视角：
我们观察物体时，从物体两端(上、下或左、右)引出的光线在人眼光心处所成的夹角，称为视角。
上图中CDEF代表被观察的物体，A、B两点表示人眼观察物体的位置。角CAE表示A点处观察物体的视角，角CBE表示B点处观察物体的视角。从中我们可以看出，离物体越近，视角越大，离物体越远，视角越小。
一、人眼分辨物体轮廓的视角极限对于正常视力（也就是视力为1.0或者5.0）的人来说，人眼能分辨出物体的视角极限值为1′，也就是1/60°。换句话说，就是无论什么大小、什么轮廓的物体，只要观察者的视角小于1′，正常视力都不可能将它们分辨出来，在这种情况下，我们观察的任何物体都只是一个可以辨认的黑点，没有大小和形状。而这正是视力表测视力的原理，近视度数越大的人，人眼视角极限越大，视力越好的人，人眼视角极限越小。
下面我举几个例子来加深大家对视角极限与视力的理解：
1、视力是5.0的人，视角极限是1′，在离视力表5米远处能看清楚视力表5.0处的字母E。
2、视力是5.3的人，视角极限是0.5′，在离视力表10米远处依旧能看清楚视力表5.0处的字母E，也就是说视力值为5.3时，视力是视力值5.0的2倍。
3、视力是4.7的人，视角极限是2′，需要在离视力表2.5米处才能看清楚视力表5.0处的字母E，也就是说视力值为4.7时，视力只有视力值5.0的一半。
4、视力是4.4的人，视角极限是4′，需要在离视力表1.25米处才能看清楚视力表5.0处的字母E，也就是说视力值为4.4时，视力只有视力值5.0的四分之一。
5、视力是4.3的人，视角极限是5′，需要在离视力表1米处才能看清楚视力表5.0处的字母E，也就是说视力值为4.3时，视力只有视力值5.0的五分之一。
6、视力是4.0的人，视角极限是10′，需要在离视力表0.5米处才能看清楚视力表5.0处的字母E，也就是说视力值为4.0时，视力只有视力值5.0的十分之一。
是不是没想到，不同视力值，视力居然会相差这么大。看到这，想必大家都会好奇，视力值与视力之间为什么会有这样的对应关系，而要解答这个问题，我们就必须了解视力表。
二、视力表为什么能测视力？从上学时开始，我们就有过很多次测量视力的经历，每次测视力基本都是使用的E字表，视力表中视力值从4.0-5.3（或者从0.1-2.0），由14行大小不同开口方向各异的"E"字所组成。如下图所示：
2011年，中华人民共和国卫生部与中国***标准化管理委员会联合发布了编号为GB11533-2011的标准对数视力表，这也是我们今天用到的视力表的蓝本，里面对视力表中字母E大小以及其他参数都作了细致的规定。部分列示如下：
1、字母E的设计标准。（如下图所示）
视力表中，每个字母E都遵循上图中的标准：字母E是一个长宽相等的正方形，开口方向每一笔划或空隙的尺寸均为正方形边长的五分之一。
这样设计也是有原因的。当我们观察字母E开口方向的任意笔划或者空隙的角度小于眼睛的视角极限时，这时我们看到的每一笔划与空隙都只是一个小黑点，没有轮廓，字母E则变成一整块黑色的正方形，自然也就无法分辨出字母E的开口方向。
2、视力表视标参数及其原理。（如下图所示）
看到这个表，大家肯定对里面的数据有疑惑，下面我举几个例子进行解答：
1、上表中数据使用有个前提，那就是测视力时，被测试者需要距离视力表5米。
2、视标边长指视力表中字母E的边长。如视力值为5.0时，视标边长为7.27mm，表示5.0视力处的字母E边长为7.27mm，字母E开口方向的任意笔划或者空隙宽为1.454mm（7.27/5=1.454）。如下图所示：
3、视角指被测试者离视力表5米远观察字母E时，眼睛观察字母E开口方向的任意笔划或者空隙时的视角。如视力值为4.7时，视标边长为14.51mm，视角为1.995′。我们可以通过建模做个简单的测算，验算一下这时的视角是不是1.995′。
如上图所示，这时字母E开口方向的任意笔划或者空隙宽为2.902mm（14.51/5=2.902）。
下面我们建立一个模型。如下图所示，A点代表被测试者的眼睛，BC表示视力表中视力值为4.7时，字母E开口方向的任意笔划或者空隙宽，BC=2.902mm。因为测视力时，被测试者需要距离视力表5米，所以AB=5m。我们以A为圆心，AB、AC为半径画圆弧BDC。
因为角A很小，所以圆弧BDC与弦BC的长度就非常接近，即BCBD。
于是BCBD=角A/360*2Π*AB，又因为BC=0.002902m，AB=5m，所以角A=0.002902*36/Π=0.033254°=1.995′。
从中，我们可以看出，视角A与BC的长度成正比。
运用上面的方法，我们可以很快计算出其他视力值对应的视角：
视力值为5.0时，对应的视角为1.995′/14.51*7.27=1′。
视力值为4.3时，对应的视角为1.995′/14.51*36.45=5.012′。
视力值为5.3时，对应的视角为1.995′/14.51*3.64=0.501′。
通过上述验算，我们计算的视角与视力表中的视角参数完全一致，这也验证了视力表测视力的原理。
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