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视场角(FOV)与物距之间的关系

 taotao_2016 2024-06-26 发布于北京

光学变焦镜头

视场角(Field of View,简称FOV)在光学工程中又称为视场,是指光学仪器(如相机、望远镜等)能够观测到的空间范围的大小。它决定了光学仪器的视野范围,并以角度来表示。视场角越大,视野就越大,光学倍率就越小。下图表示了不同焦距和视场角大小的对应关系。

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以Sony全画幅 G大师 70-200 mm变焦镜头为例,当焦距70mm时,对应的FOV是34°,当焦距为200mm时,对应的FOV是12°。

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对于光学变焦镜头,焦距越小,拍摄的物距较近,FOV越大。

固定焦距镜头

先来了解焦距与物距之间的关系,焦距和拍摄物距之间的对应关系可以通过以下公式表示:

1/f = 1/u + 1/v

其中,f表示焦距,u表示物距(物体到透镜的距离),v表示像距(像到透镜的距离)。

由公式可知,当焦距f一定时,物距u越大,像距v越小。

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FOV和像距之间的对应关系可以通过几何光学的公式来描述。可以使用以下公式计算它们之间的关系: 

tan(FOV/2) = (sensor_size / 2) / image_distance      

其中,FOV是视场角(以弧度为单位),sensor_size是图像传感器的尺寸(以与像距相同的单位表示),image_distance是像距v。                

由公式可以分析出,像距v越小,FOV越大。

综合上一段落的信息可以得出:对于固定焦距镜头,物距越大,像距越小,FOV越大。

为了检验这个结论是否准确,用Lumix H-X09 9mm镜头进行了实际验证:

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当所拍摄的物体无穷远时,此时的FOV是最大的。

在计算摄影中,FOV的大小也会受到EIS(Electric Image Stabilization),LDC(Lens Distortion Correction)等影响。了解准确的FOV的大小,对于Shading校正,电子防抖,畸变校正等图像处理的精度具有重要意义。    

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