視場角(FOV)

2021.11.03

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; 視角FOV是指鏡頭所能覆蓋的范圍，(物體超過這個角就不會被收在鏡頭里),一個攝像機(jī)鏡頭能涵蓋多大范圍的景物，通常以角度來表示，這個角度就叫鏡頭的視角FOV。被攝對象透過鏡頭在焦點(diǎn)平面上結(jié)成可見影像所包括的面積，是鏡頭的視場。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

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。