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三.镜头知识之视场角

最近试了很多sensor, 每次在选镜头时都对其提到的FOV参数一头雾水。不同的sensor要配不同的镜头，而不同的镜头由于焦距的不同，FOV也不一样。这其中有什么联系呢？FOV又分为HFOV(水平）, VFOV( 垂直）， DFOV(对角）。大部分镜头规格书上只提供一个FOV数值，具体如何对应上呢？

要搞清上面的这些问题，首先需要把基本概念搞清楚。

3.0 FOV(Field Of View）视场角定义：

是指镜头能拍摄到的最大视场范围。

视场角可分为对角线视场角（FOV-D)、水平视场角（FOV-H)、以及垂直视场角（FOV-V）。对角线视场角最大，水平视场角次之，垂直视场角最小。通常我们所讲的视场角一般是指数码摄像模组的对角线视场角。

FOV-H=2tan（H/2D）

FOV-V=2tan（V/2D）

FOV-D=2tan[sqrt（H2+V2）/2D]

3.1 视场的计算方法

3.2 实际产品视场角

实际产品视场角 由镜头/sensor共同决定

让我们假设你的手抖动了一下，它们会引起轻微的角度偏移，如果我的图像是这么宽的，近距离的，那么少量的角度偏移不会移动我的像素。但是假设我的视角是，你知道的，很远的，一个度或者几个度，那么，我的手的小角度移动会使像素移动很多。这就是为什么焦距越长，你的图像就越稳定。这就是为什么你要有一个三脚架，这不仅仅是因为它们很重，也是因为你需要让图像保持完美的效果。

视场实际上取决于两件事。我们已经知道了，right？我们知道这取决于焦距（Focus Length），但它也将是一个函数，比如，感光的元件有多大？

所以 d 这里叫视网膜（Retina）的大小，okay？所以视网膜是你眼睛后部感觉到光的东西，把它想象成感光的介质。

d 是这条线的整个大小（如图1），这是 f 焦距（如图2），显然是d/2 / f，这个角是arctan（如图3），这是切线的角度，就是这个角（如图4），这是半个视场。所以基本上，底线是 焦距 f 越长，

视场越小。成像面越大，视场越大。

a.镜头焦距与视角成反比。焦距长，视角小，意味着能远距离摄取较大的景物;焦距短，视角大，意味着能近距离摄取范围较广的景物。

b.相同焦距的镜头在不同规格Sensor上，Sensor size 越大，视角越大，Sensor size越小，视角越小。

3.3 视场角

头中有一个参数是：视场角（DHV）如果使用1/2"芯片尺寸的相机的话，其为：51.9°42.5°32.4°

它为和视野大小不是一个概念，它的大小解决了视野大小，见下面的说明：

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

在下图中，AOB角就是水平视场角，BOC就是垂直视场角。

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。

视场角（DHV），其中的H, V上面已经说清楚了。

但是D也是什么呢？ 如下图左边的示例，它应该是对角线构成的直径视场角

视场角的其它特性如下：

视场角与焦距的关系：一般情况下，视场角越大，焦距就越短。
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。

HFOV︰ 水平视角
VFOV: 垂直的视野
DFOV: 显示字段的视图
以下是 HFOV、 VFOV 和 DFOV 公式。

3.4 M8镜头+SC4236 sensor 的视场角度计算DEMO

M8镜头焦距 f=2.3mm ,

3.4.1 sensor sc2336

h=2304*2.5 um

w=1536*2.5 um

$$tan(x/2)=(h/2)/f$$
h/2 /f = 2304*2.5 um /2 /2.3mm = 2.88/2.3=1.252

$$x=2\ast arctan(h/2/f)$$
x/2= arctan(1.252) x=2*51.38=102^。

这就是水平视场角

垂直视场角呢？同等道理

w/2 /f = 1536*2.5 um /2 /2.3mm =0.834

x/2= arctan(0.834) x=2*39.85=80^。

DFOV：D=2d ,d=2304/2²+1536/2²开根号 *2.5=3.45 mm

tan(DFOV/2)=d/f =3.45 /2.3=1.5

DFOV/2=56.3

DFOV=56.3*2 =112.6^。

3.5 线激光模组镜头FOV 与 根据焦距，cmos sensor(SC035) 靶面计算不一致

线激光模组镜头FOV 与 根据焦距，cmos sensor 靶面计算不一致。

线激光模组镜头FOV > 根据焦距，cmos sensor 靶面计算不一致。

水平视场角tan(FOV H/2)= H/2/f = 640/2*3.744um /0.92um=1.3

FOV H=53⁰ x2 =106 ⁰

手册FOV H =113.3

3.6 FOV总结

水平视场角tan(FOV H/2)= H/2/f = 640/2*3.744um /0.92um=1.3

FOV H=53⁰ x2 =106 ⁰

[外链图片转存中…(img-cxsdUn4a-1697080986421)]

手册FOV H =113.3

3.6 FOV总结

镜头FOV 以实际场景测试为准，根据f,sensor size 计算为辅助