視場角(FOV)

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視場角(FOV)

在攝影學(xué)中,視角(angle?of?view)是在一般環(huán)境中,相機(jī)可以接收影像的角度范圍,也可以常被稱為視野。 視角(angle?of?view)與成像范圍(angle?of?coverage)是不同的,他是描述鏡頭可以擷取的影像角度,一般來說鏡頭的成像圈都夠大到涵蓋底片或者感光元件(或許會有一點(diǎn)點(diǎn)的邊緣暗角)。假如鏡頭的成像范圍無法涵蓋整個感光元件,則成像圈會被看見,一般會伴隨嚴(yán)重的邊緣暗角,在這個狀態(tài)下,視角會被成像范圍所限制。

視場角?英文?field angle;?angle?of?view;?field?angle;?又稱:視場?在光學(xué)工程中,視場角又可用FOV表示,其與焦距的關(guān)系如下:?

h?=?f*tan\[Theta]?

像高?=?EFL*tan?(半FOV)?

EFL為焦距?

FOV為視場角

目錄

1定義:

2分類:?

3按視場角將鏡頭分類

4一臺相機(jī)的視角(FOV)

定義:

1.?在光學(xué)儀器中,以光學(xué)儀器的鏡頭為頂點(diǎn),以被測目標(biāo)的物像可通過鏡頭的最大范圍的兩條邊緣構(gòu)成的夾角,稱為視場角。如圖一。 視場角的大小決定了光學(xué)儀器的視野范圍,視場角越大,視野就越大,光學(xué)倍率就越小。通俗地說,目標(biāo)物體超過這個角就不會被收在鏡頭里。?

圖一

2.?在顯示系統(tǒng)中,視場角就是顯示器邊緣與觀察點(diǎn)(眼睛)連線的夾角。 例如在圖二中,AOB角就是水平視場角,BOC就是垂直視場角。

分類:?

視場角分物方視場角和像方視場角。一般光學(xué)設(shè)備的使用者關(guān)心的是物方視場角。對于大多數(shù)光學(xué)儀器,視場角的度量都是以成像物的直徑作為視場角計算的。如:望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等。而對于照相機(jī)、攝像機(jī)類的光學(xué)設(shè)備,由于其感光面是矩形的,因此常以矩形感光面對角線的成像物直徑計算視場角,如圖一左。也有以矩形的長邊尺寸計算視場角的,如圖一右。計算方法可參看圖一。 也可以使用度量的方法獲得視場角參數(shù)。度量一般使用廣角平行光管,因其形似漏斗,俗稱:漏斗儀。測量方法如圖二。在被測鏡頭的一端,查看廣角平行光管底部玻璃平面上的刻度,讀取其角度值,其最大刻度值即為該被測光學(xué)儀器的視場角。 被測鏡頭可能因焦距不同,導(dǎo)致肉眼不能觀測到刻度??杉尤胍黄咕噙m當(dāng)?shù)耐雇哥R作為輔助鏡片察看測量 結(jié)果。測量時應(yīng)沿光軸方向前后移動被測鏡頭,直至觀測的角度最大,即為該被測鏡頭的視場角。 相機(jī)的測量方法同上,相機(jī)測量時可察看取景窗,因數(shù)碼相機(jī)的液晶屏分辨率較低,可查看相機(jī)所拍之照片。 視場角與焦距的關(guān)系:一般情況下,視場角越大,焦距就越短。以下列舉幾個實(shí)例:長焦距鏡頭視場角窄于40°,例如:鏡頭焦距2.5?mm,視場角為?45°左右。鏡頭焦距5.0?mm,視場角為?23°左右。鏡頭焦距7.5?mm,視場角為?14°左右。鏡頭焦距10?mm,視場角為?12°左右。鏡頭焦距15?mm,視場角為?8°左右。

按視場角將鏡頭分類:

標(biāo)準(zhǔn)鏡頭:視角45度左右,使用范圍較廣。?

遠(yuǎn)攝鏡頭:視角40度以內(nèi),可在遠(yuǎn)距離情況下拍攝。?

廣角鏡頭:視角60度以上,觀察范圍較大,近處圖像有變形

一臺相機(jī)的視角(FOV)

FOV-5

針對直線投射鏡頭(無空間扭曲)產(chǎn)生的遙遠(yuǎn)物體影像,有效焦距與影像格式尺寸足以定義視角。?計算非線性影像相對復(fù)雜許多,而且在大部分的實(shí)際應(yīng)用上并不是非常有用。(在透鏡扭曲的的情況下,譬如魚眼鏡頭,有扭曲的長段鏡頭可以比較低扭曲的短鏡頭有較寬的視角)[1]?視角也許可以用水平(從影像的左端至右端),垂直(從影像頂端至底端)或者斜角(從影像一角至對角)等方式計算出來。 對于直線投射影像,視角?(α)可以由被選擇的大小(d),以及有效焦段(f)計算出來如下:

α=2arctan(d/2f)

d表示底片(或感光元件)的大小再一個方向的計算。譬如,對于36mm寬的底片, d=36 mm?可以被拿來取得水平視角。?由于這是三角函數(shù)方程式,視角不會與焦距呈線性關(guān)系。然而,除了寬角度鏡頭,他是合理的近似 α≈d/f 弧度或(180d/pi *f)角度.

有效焦距趨近等于標(biāo)示的鏡頭焦距(F),除了微距攝影鏡頭至拍攝物距離與焦距接近。在此案例中,放大倍率(m)?必須加以考慮

f=F*(1+m)

(在攝影學(xué)中m?通常被定義為正值,盡管是被顛倒的影像。)?舉例來說,?在放大倍率1:2的狀況下,?我們發(fā)現(xiàn)?f=1.5F?而與一個對遠(yuǎn)處的物體具有相同焦距相比視角減少了33%。

另一個影響因素在微距攝影中,是?lens?asymmetry?(鏡頭?asymmetric?是指鏡頭的光圈從前后看上去大小不一的情況)Lens?asymmetry?會造成節(jié)面(nodal?plane)與?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))

視角還可以用?視野表?(FOV?tables)或紙張,或鏡頭計算軟件來求出。

示例[編輯] 假設(shè)一個?35mm?相機(jī),安裝了一個焦距為?F?=?50?mm?的鏡頭。35mm?相機(jī)的影像規(guī)格是?24mm(垂直)×?36mm(水平),對角線距離約為?43.3mm. 在無限遠(yuǎn)對焦時,f?=?F,視角為:

FOV-4

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