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你知道视场角(FOV)是什么吗?

  • 分类:图像质量知识
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  • 发布时间:2021-06-14 10:30
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【概要描述】你知道视场角(FOV)是什么吗?

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你知道视场角(FOV)是什么吗?

在摄影学里,视场角(angle of view)是指在一般环境中相机可以接收影像的角度范围,也常称之为视野。 视场角(angle of view)与成像范围(angle of coverage)是不同的,它是描述镜头可以撷取的影像角度,一般来说镜头的成像圈都够大到涵盖底片或者感光元件(或许会有一点点的边缘暗角)。假如镜头的成像范围无法涵盖整个感光元件,则成像圈会被看见,一般会伴随严重的边缘暗角,在这个状态下,视角会被成像范围所限制。

视场角 (英文:field angle/angle of view)又称:视场。在光学工程中,视场角又可用FOV表示,其与焦距的关系如下: 

h = f*tan\[Theta] 

像高 = EFL*tan (半FOV) 

EFL为焦距 

FOV为视场角

目录

1. 定义

在光学仪器中,以光学仪器的镜头为顶点,以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角,称为视场角。如图一。 视场角的大小决定了光学仪器的视野范围,视场角越大,视野就越大,光学倍率就越小。通俗地说,目标物体超过这个角就不会被收在镜头里。 

图一

图一

在显示系统中,视场角就是显示器边缘与观察点(眼睛)连线的夹角。 例如在图二中,AOB角就是水平视场角,BOC就是垂直视场角。

2. 分类

视场角分物方视场角和像方视场角。一般光学设备的使用者关心的是物方视场角。对于大多数光学仪器,视场角的度量都是以成像物的直径作为视场角计算的。如:望远镜、显微镜等。而对于照相机、摄像机类的光学设备,由于其感光面是矩形的,因此常以矩形感光面对角线的成像物直径计算视场角,如图一左。也有以矩形的长边尺寸计算视场角的,如图一右。计算方法可参看图一。 也可以使用度量的方法获得视场角参数。度量一般使用广角平行光管,因其形似漏斗,俗称:漏斗仪。测量方法如图二。在被测镜头的一端,查看广角平行光管底部玻璃平面上的刻度,读取其角度值,其最大刻度值即为该被测光学仪器的视场角。 被测镜头可能因焦距不同,导致肉眼不能观测到刻度。可加入一片焦距适当的凸透镜作为辅助镜片察看测量 结果。测量时应沿光轴方向前后移动被测镜头,直至观测的角度最大,即为该被测镜头的视场角。 相机的测量方法同上,相机测量时可察看取景窗,因数码相机的液晶屏分辨率较低,可查看相机所拍之照片。 视场角与焦距的关系:一般情况下,视场角越大,焦距就越短。以下列举几个实例:长焦距镜头视场角窄于40°,例如:镜头焦距2.5 mm,视场角为 45°左右。镜头焦距5.0 mm,视场角为 23°左右。镜头焦距7.5 mm,视场角为 14°左右。镜头焦距10 mm,视场角为 12°左右。镜头焦距15 mm,视场角为 8°左右。

3. 按视场角将镜头分类

标准镜头:视角45度左右,使用范围较广。 

远摄镜头:视角40度以内,可在远距离情况下拍摄。 

广角镜头:视角60度以上,观察范围较大,近处图像有变形

4. 一台相机的视角(FOV)

FOV-5

FOV-5

 

针对直线投射镜头(无空间扭曲)产生的遥远物体影像,有效焦距与影像格式尺寸足以定义视角。 计算非线性影像相对复杂许多,而且在大部分的实际应用上并不是非常有用。(在透镜扭曲的的情况下,譬如鱼眼镜头,有扭曲的长段镜头可以比较低扭曲的短镜头有较宽的视角)[1] 视角也许可以用水平(从影像的左端至右端),垂直(从影像顶端至底端)或者斜角(从影像一角至对角)等方式计算出来。 对于直线投射影像,视角 (α)可以由被选择的大小(d),以及有效焦段(f)计算出来如下:

α=2arctan(d/2f)

d表示底片(或感光元件)的大小再一个方向的计算。譬如,对于36mm宽的底片, d=36 mm 可以被拿来取得水平视角。 由于这是三角函数方程式,视角不会与焦距呈线性关系。然而,除了宽角度镜头,他是合理的近似 α≈d/f 弧度或(180d/pi *f)角度.

有效焦距趋近等于标示的镜头焦距(F),除了微距摄影镜头至拍摄物距离与焦距接近。在此案例中,放大倍率(m) 必须加以考虑

f=F*(1+m)

(在摄影学中m 通常被定义为正值,尽管是被颠倒的影像。) 举例来说, 在放大倍率1:2的状况下, 我们发现 f=1.5F 而与一个对远处的物体具有相同焦距相比视角减少了33%。

另一个影响因素在微距摄影中,是 lens asymmetry (镜头 asymmetric 是指镜头的光圈从前后看上去大小不一的情况)Lens asymmetry 会造成节面(nodal plane)与 pupil positions。 The effect can be quantified using the ratio (P) between apparent exit pupil diameter and entrance pupil diameter. The full formula for angle of view now becomes

α=2arctan(d/(2f(1+m/p))

视角还可以用视野表(FOV tables)或纸张,或镜头计算软件来求出。

示例[编辑] 假设一个 35mm 相机,安装了一个焦距为 F = 50 mm 的镜头。35mm 相机的影像规格是 24mm(垂直)× 36mm(水平),对角线距离约为 43.3mm. 在无限远对焦时,f = F,视角为:

FOV-4

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