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        視場角

        時間:2012-08-25 10:16來源:www.www.sztcdj.cn石鑫華視覺網 作者:石鑫華 點擊: 99999次
        視場角field angle; Angle of view; field angle 視場角定義 光學系統成像范圍的量度。在光學儀器中,以光

        視場角 field angle; Angle of view; field angle


        視場角定義

        光學系統成像范圍的量度。在光學儀器中,以光學儀器的鏡頭為頂點,以被測目標的物象可通過鏡頭的最大范圍的兩條邊緣構成的夾角,稱為視場角。如圖一。
        光學系統中的視場角
        圖一 光學系統中的視場角
        視場角的大小決定了光學儀器的視野范圍,視場角越大,視野就越大,光學倍率就越小。通俗地說,目標物體超過這個角就不會被收在鏡頭里。
        在顯示系統中,視場角就是顯示器邊緣與觀察點(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。
        顯示系統中的視場角
        圖二 顯示系統中的視場角

        視場角分類

          視場角分物方視場角和像方視場角。一般光學設備的使用者關心的是物方視場角。對于大多數光學儀器,視場角的度量都是以成像物的直徑作為視場角計算的。如:望遠鏡、顯微鏡等。而對于照相機、攝像機類的光學設備,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。度量一般使用廣角平行光管,因其形似漏斗,俗稱:漏斗儀。測量方法如圖三。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儀器的視場角。
          被測鏡頭可能因焦距不同,導致肉眼不能觀測到刻度?杉尤胍黄咕噙m當的凸透鏡作為輔助鏡片察看測量結果。測量時應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。
        廣角平行光管的視場角度量
        圖三 廣角平行光管的視場角度量
          相機的測量方法同上,相機測量時可察看取景窗,因數碼相機的液晶屏分辨率較低,可查看相機所拍之照片。
        視場角與焦距的關系:一般情況下,視場角越大,焦距就越短。以下列舉幾個實例:長焦距鏡頭視場角窄于40°,例如:鏡頭焦距25 mm,視場角為 45°左右。鏡頭焦距50 mm,視場角為 23°左右。鏡頭焦距75 mm,視場角為 14°左右。鏡頭焦距100 mm,視場角為 12°左右。鏡頭焦距150 mm,視場角為 8°左右。

        根據視場角對鏡頭分類

        標準鏡頭:視場角30度左右,使用范圍較廣。
        遠攝鏡頭:視場角20度以內,可在遠距離情況下拍攝。
        廣角鏡頭:視場角60~90度之間,觀察范圍較大,近處圖像有變形
        超廣角鏡頭:視場角大于90~120度之間,有較大變形
        魚眼鏡頭:視場角大于120度,有嚴重變形
        以上視場角范圍只是大概參考值。

        視場角對機器視覺方案的影響

        從上面可以了解到,視場角越大,焦距越短。
        如果要做到相同的視野,使用短焦距、大視場角的鏡頭可以有更低的工作距離,而使用長焦距、小視場的鏡頭,需要更大的工作距離;
        如果要做到相同的工作距離,使用短焦距、大視場角的鏡頭可以有更大的視野,使用同樣分辨率的相機時,系統的精度會下降;而使用長焦距、小視場角的鏡頭,可以有比較小的視野,系統的精度會提高;
        視場角越大,畸變越嚴重,那么對圖像處理時,需要考慮畸變,對于精密測量,需要進行標定;
        視場角大,意味著焦距短,短焦距的鏡頭的光學像差,如像散、色差、場曲等,都要大于長焦鏡頭,因此視場角大的鏡頭,成像質量上比視場角小的鏡頭差;
        (責任編輯:石鑫華)
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