视场角（FOV）与物距之间的关系

视场角（FOV）与物距之间的关系

视场角（FOV）是摄影和光学领域中的一个重要概念，它决定了相机能够观测到的空间范围大小。本文将深入探讨FOV与物距之间的关系，帮助读者更好地理解这一概念在实际应用中的意义。

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。

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°。

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：

$$
\frac{1}{f} = \frac{1}{u} + \frac{1}{v}
$$

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。

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：

$$
\tan\left(\frac{FOV}{2}\right) = \frac{sensor_size}{2} / image_distance
$$

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：

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。