머신 비전의 시야: 계산, 시야각 및 흔한 실수
The FOV formula takes three inputs, and it fails for three reasons: nominal sensor names, distortion, and fisheye projection. This guide covers the formula, the angle-of-view relationship, and the checks that keep the numbers honest.
머신 비전에서 시야각(FOV)이란 주어진 작동 거리에서 카메라가 포착하는 장면의 물리적 크기를 의미합니다. 직선형 렌즈의 경우, 시야각은 FOV = (센서 폭 × 작동 거리) / 초점 거리로 계산되며, 여기서 센서 폭은 명목상의 포맷명이 아닌 밀리미터 단위의 유효 이미징 치수를 의미합니다.
The formula fails when engineers use nominal sensor dimensions, ignore lens distortion, or apply it to fisheye lenses. Verify final numbers with the field of view calculator before ordering hardware.
머신 비전에서 시야각이란 무엇인가요?
Field of view (FOV) in machine vision is the physical area of the scene the camera captures at a given working distance, expressed in linear units at the object plane. A 120mm horizontal field of view means the camera sees a 120mm-wide strip at the inspection distance.
FOV is not a property of the lens alone. It depends on three inputs:
- A longer focal length narrows the field of view.
- A larger active sensor widens the field of view.
- Moving farther from the object widens the field of view.
Change any one of these and the field of view changes, which makes FOV a system-level calculation, not a lens spec lookup. Working distance is a design variable early in a project and fixed once the mechanics are committed. The Commonlands working distance guide covers that tradeoff. Linear FOV at the object plane is what inspection tasks specify.
카메라의 시야각은 어떻게 계산하나요?
For a rectilinear lens, horizontal field of view equals active sensor width times working distance, divided by focal length. Use the active sensor dimensions from the camera datasheet, not the nominal format name. Measure working distance from the front of the lens to the object. That point stands in for the lens's front focal point, and the offset matters only at short working distances.
Horizontal and vertical coverage use the same relation with the corresponding sensor dimension, and the diagonal follows from Pythagoras. The relation is exact for rectilinear projection, not a thin-lens approximation (Hecht, Optics, 5th ed., §5.2).
Use the active imaging width from the camera datasheet, not the nominal format name. A sensor labeled 1/2" has an active width near 6.4mm. Entering 12.7mm (half of 25.4) produces a result nearly double the real field of view.
예제 해설
1/2.3인치 센서의 유효 폭은 약 6.17mm입니다. 6mm 렌즈를 사용하여 300mm의 작업 거리에서:
목표 시야각에 따른 초점 거리 선택
촬영할 장면의 크기를 알고 있을 때 초점 거리를 구하기 위해 식을 다시 정리하십시오:
Round to an available focal length and re-check the coverage: a 12mm lens gives 213mm and a 16mm lens gives 160mm at that distance. The Commonlands focal length selection guide walks through the tradeoff.
Ground sample distance (scene width per pixel) is FOV_H divided by the pixel column count, and it decides whether the system resolves the required feature sizes. The Commonlands spatial resolution guide covers how it interacts with lens MTF and pixel size.
화각과 시야각의 차이점은 무엇인가요?
Angle of view is an angular property of the lens and sensor, measured in degrees, and stays effectively constant at any working distance. Field of view is the physical scene coverage, in millimeters, that the angle produces at a specific working distance on a specific sensor. The two are related by FOV_H = 2 × WD × tan(AoV_H / 2).
| 속성 | 시야각 (AoV) | 시야각 (FOV) |
|---|---|---|
| 단위 | 학위 | 밀리미터, 미터, 또는 인치 |
| 작업 거리에 따라 달라지나요? | 사실상 아닙니다. 매우 가까운 초점 거리를 제외하고는 렌즈와 센서 조합에 따라 고정되어 있습니다. | 네, 작업 거리가 두 배가 되면 그 값도 두 배가 됩니다. |
| 다음에 유용합니다 | 렌즈 사양, 센서 포맷 비교 | 알려진 검사 거리에서의 장면 커버리지 |
Because sensors are rectangular, the angle differs by axis: HFOV uses the active width, VFOV the active height, and DFOV the diagonal. On a 6.3mm × 4.7mm active area, a 4mm lens gives roughly 76° HFOV, 61° VFOV, and 89° DFOV. Datasheets do not always state which axis a quoted angle uses, so check before comparing lenses.
To convert a target scene width to the required angle, use the Commonlands angle of view calculator to confirm a lens and sensor combination hits it.
초점 거리와 센서 크기는 시야각에 어떤 영향을 미치나요?
Field of view scales directly with active sensor width and inversely with focal length: doubling the sensor width doubles the FOV, and halving the focal length doubles it. Angle of view responds nonlinearly, so short focal lengths need tighter specification. The same scaling lets pairings match: an 8mm lens on a 2/3" sensor and a 6mm lens on a 1/1.8" sensor give similar horizontal coverage at the same distance.
활성 영역 대 명목상 형식명
명목상 센서 형식 명칭은 튜브 카메라의 외경에서 유래한 역사적 명칭입니다. 이는 이미징 영역의 물리적 크기를 나타내는 것이 아니며, 이를 치수로 사용하면 시야각(FOV) 계산에 오류가 발생합니다:
| 명목 형식 | 일반적인 유효 폭 (mm) | 일반적인 작동 높이 (mm) | 분수 형식을 너비로 사용할 경우 오류가 발생합니다. |
|---|---|---|---|
| 1/4인치 | ~3.6 | ~2.7 | 6.35mm를 사용하면 약 76%의 오차가 발생합니다. |
| 1/3인치 | ~4.8 | ~3.6 | 8.47mm를 사용하면 약 76%의 오차가 발생합니다. |
| 1/2.3인치 | ~6.17 | ~4.55 | 11.04mm를 사용하면 약 79%의 오차가 발생합니다. |
| 1/2인치 | ~6.4 | ~4.8 | 12.7mm를 사용하면 약 98%의 오차가 발생합니다. |
| 1/1.8인치 | ~7.18 | ~5.32 | 14.11mm를 사용하면 약 97%의 오차가 발생합니다. |
| 2/3인치 | ~8.8 | ~6.6 | 16.93mm를 사용하면 약 92%의 오차가 발생합니다. |
Active dimensions vary by manufacturer and pixel count within a nominal format, so check the specific camera model. The CMOS sensor size guide explains the naming convention, and the Commonlands image sensor reference lists active dimensions for common sensors.
왜 왜곡, 어안 투영, 이미지 서클이 실제 답을 바꾸게 되는 것일까요?
The rectilinear FOV formula assumes straight lines map to straight lines on the sensor. Barrel distortion, fisheye projection, and an image circle mismatched to the sensor each break that assumption, so the formula can misstate usable coverage.
Barrel Distortion Splits Coverage Into Raw and Usable
Barrel distortion makes the formula answer two questions with one number, so read its result against the quantity you care about:
| 수량 | What barrel distortion does | Formula error |
|---|---|---|
| Total angular field | Local magnification falls with field height, so the lens sees more scene than a rectilinear lens of the same focal length | Understates the true angular coverage |
| Usable low-distortion region | Geometry stays accurate only over a smaller central radius | Overstates the coverage you can measure on |
| Edge pixel scale | Each edge pixel covers more scene, so a rectified image must stretch the edges back out | Understates the scene width each edge pixel spans |
Many standard machine vision lenses approximate rectilinear projection closely enough that the gap is small. Below about 4mm focal length on smaller sensors, barrel distortion becomes visible: treat the formula result as the raw angular field, then derate for the low-distortion region the task needs. For measurement or alignment, specify low-distortion lenses. The Commonlands low distortion lens guide covers how they are specified.
피쉬아이 렌즈는 완전히 다른 계산 방식이 필요합니다
Fisheye lenses do not follow the rectilinear model. They use alternative projections such as equidistant, equisolid, stereographic, or orthographic mapping. Neither the arctan formula nor the tan conversion applies:
A 180° fisheye images a 90° half-angle cone, and converting that to a scene width needs the projection function, not the tan formula. Use the manufacturer's mapping data, which the Commonlands fisheye and wide-angle distortion guide treats in depth.
이미지 서클과 센서 크롭
Lenses project a circular image. If the sensor diagonal exceeds the lens image circle, the corners vignette and the usable field is smaller than the formula result. If the image circle is larger than the sensor, the sensor crops the projection: a lens rated for 2/3" sensors on a 1/2" sensor sees a narrower angle than its datasheet states.
Verify the image circle covers the sensor diagonal, and calculate with your sensor's active dimensions. The Commonlands sensor size and lens compatibility guide covers both failure modes.
어떤 렌즈들이 광각, 표준, 협각 시야를 모두 커버하나요?
Focal lengths from 2.6mm to 25mm produce horizontal fields of view from roughly 712mm down to 74mm at 300mm working distance.
시야각 대역별 최고 렌즈 순위
These five Commonlands lenses span the range at a fixed working distance, ranked widest to narrowest, from the CIL227 190° fisheye to the CIL250 25mm telephoto.
| FOV 대역 | 렌즈 | 마운트 / EFL | 보도된 기사 | 최적의 적용 사례 |
|---|---|---|---|---|
| 초광각 어안 렌즈 | CIL227 2.7mm 어안 렌즈 | M12, 2.7mm | 8.0mm 이미지 서클에서 190° 시야각 (등거리 투영법) | 보안, 드론 및 존재 감지를 위한 반구형 커버리지 |
| 넓은 | CIL059 6mm 저왜곡 | M12, 6mm | 8.8mm 이미지 서클에서 76° 시야각 | 1/1.7인치 센서 측정을 위한 저왜곡 광각 커버리지 |
| 넓은 | CIL062 6mm 왜곡 없음 | M12, 6mm | 1/1.8인치 센서에서 초점 거리 300mm, 초점 거리 300mm일 때 약 359mm | 저렴한 가격으로 측정 및 정렬에 적합한 깔끔한 형상 |
| 중간 | CIL531 8mm C-마운트 | C-마운트, 8mm | 2/3인치 센서에서 초점 거리 300mm 시 약 330mm (~58° 수평 화각) | 12MP 2/3인치 센서의 가변 조리개 심도 제어 |
| 협각 망원 | CIL250 25mm 망원 렌즈 | M12, 25mm | 1/2.3인치 센서에서 초점 거리 300mm, 후면 거리(WD) 약 74mm (~14° 수평 시야각) | 더 긴 작업 거리에서의 미세 특징 검사 |
Coverage figures come from the 300mm scene-coverage table later in this section or the lens product-page datasheet. The fisheye value is equidistant-projection coverage, not a rectilinear formula result.
300mm 작업 거리에서 초점 거리가 장면의 촬영 범위에 미치는 영향
This Commonlands reference table shows approximate horizontal field of view for rectilinear lenses at 300mm working distance on common sensor formats. All values use active sensor widths.
| 초점 거리 | 센서 형식 | 유효 폭 (mm) | 300mm WD에서의 FOV_H (mm) | 보장 범주 |
|---|---|---|---|---|
| 2.6mm | 1/2.3인치 | 6.17 | ~712 | 매우 넓음 |
| 6mm | 1/2.3인치 | 6.17 | ~309 | 표준 |
| 6mm | 1/1.8인치 | 7.18 | ~359 | 표준 (더 큰 센서) |
| 8mm | 2/3인치 | 8.8 | ~330 | 표준 (C-마운트) |
| 25mm | 1/2.3인치 | 6.17 | ~74 | 망원 / 좁은 |
The C-mount row adds an adjustable iris, so stopping down extends depth of field when a target field of view also carries a depth requirement.
자주 묻는 질문
머신 비전에서 시야각이란 무엇인가요?
머신 비전에서 시야각(FOV)이란, 주어진 작동 거리에서 카메라가 포착하는 장면의 물리적 영역을 말하며, 물체 평면에서 밀리미터 단위로 측정됩니다. 수평 시야각이 120mm라는 것은 카메라가 해당 거리에서 폭 120mm의 띠 모양 영역을 인식한다는 의미입니다. 시야각은 초점 거리, 유효 센서 크기, 작동 거리의 조합에 따라 결정됩니다.
머신 비전의 시야각은 어떻게 계산하나요?
직선형 렌즈의 경우: FOV_H = (센서 폭 × 작동 거리) / 초점 거리이며, 모든 단위는 밀리미터(mm)입니다. 명목상 포맷 이름이 아닌 실제 유효 센서 치수를 사용하십시오. 1/2" 센서의 유효 너비는 12.7mm가 아니라 약 6.4mm입니다. 목표 시야각(FOV)에 대한 초점 거리를 구하려면 다음 식을 재배열하십시오: f = (센서 너비 × 작동 거리) / 목표 시야각(FOV). 어안 렌즈와 왜곡이 심한 렌즈의 경우 투영 보정된 계산을 적용해야 합니다.
광각 렌즈와 어안 렌즈는 왜 단순한 시야각(FOV) 계산식을 깨뜨리는가?
표준 공식은 직선 투영을 가정하며, 이 경우 장면 내의 직선이 센서상의 직선으로 매핑됩니다. 배럴 왜곡이 있는 광각 렌즈는 이미지 가장자리를 압축하기 때문에, 왜곡이 없는 유효 촬영 범위는 공식으로 예측된 값과 다릅니다. 피쉬아이 렌즈는 완전히 다른 투영 모델(등거리 또는 등체적)을 사용하기 때문에, arctan 및 tan 공식은 전혀 적용되지 않습니다.
수평 화각, 수직 화각, 대각선 화각의 차이점은 무엇인가요?
Horizontal AoV (HFOV) uses the active sensor width, vertical AoV (VFOV) uses the active sensor height, and diagonal AoV (DFOV) uses the sensor diagonal. For a rectangular sensor, DFOV is the largest of the three. Lens datasheets may quote any axis without saying which, so check before comparing lenses. DFOV can exceed VFOV by more than 30 degrees on a 16:9 sensor.
목표 시야각에 따라 초점 거리는 어떻게 선택해야 하나요?
시야각(FOV) 공식을 다음과 같이 재배열하십시오: f = (센서 폭 × 작동 거리) / 대상 시야각 (단위: 밀리미터). 카메라 데이터시트에 명시된 유효 센서 폭, 시스템 구조에 따라 결정된 작동 거리, 그리고 필요한 장면 커버리지부터 시작하십시오. 가장 가까운 초점 거리로 반올림한 다음, 하드웨어를 주문하기 전에 Commonlands 시야각 계산기를 사용하여 산출된 시야각을 확인하십시오.
목표 시야 범위를 맞추는 데 도움이 필요하신가요?
Commonlands US-based optical engineers can review your sensor, working distance, and inspection geometry and recommend a specific lens. ISO 9001:2015 certified. Orders placed before 12 PM PST ship the same day from San Diego.