焦点距離計算ツールとは?
このツールは、特定の画角(FOV、 angle of view)を任意のカメラセンサーで捉えるために必要なレンズの焦点距離(ミリメートル単位)を求めます。純粋な幾何学にもとづく計算なので、フルサイズ、APS-C、マイクロフォーサーズ、マシンビジョン用、スマートフォンのセンサーまで、あらゆる撮像系で利用できます。特定の国やメーカーに依存する前提は一切ありません。
使い方
該当するセンサーの寸法をミリメートルで入力します。水平方向の画角を求めたい場合はセンサーの幅、垂直方向なら高さ、対角方向なら対角線の長さを使ってください。ポイントは、寸法と画角の方向を必ず一致させることです。続いて希望する画角を度(°)で入力すると、焦点距離が表示されます。
計算式の解説
センサー・レンズ・被写体は、レンズを頂点として2つの直角三角形を形づくります。センサー寸法の半分が画角の半分に対する対辺、焦点距離が隣辺にあたるため、次の式が導かれます。
$$f = \frac{\text{Sensor (mm)}}{2 \cdot \tan\left(\dfrac{\text{FOV}}{2} \cdot \dfrac{\pi}{180}\right)}$$
ここで d はセンサーの寸法、FOV は画角です。画角は半分にしたうえで、度からラジアンに変換してからタンジェントを計算します。
計算例
幅36mmのフルサイズセンサーで、水平画角を60°にしたい場合を考えます。画角の半分は30°、\(\tan(30°) \approx 0.5774\) です。したがって $$f = \frac{36}{2 \times 0.5774} \approx 31.18\,\text{mm}$$ となり、これは古くから「標準」とされる広角寄りのレンズに近い値です。
よくある質問
どのセンサー寸法を使えばよいですか? 知りたい画角に合わせて選びます。水平画角なら幅、垂直画角なら高さ、対角画角なら対角線の長さを使ってください。
レンズの歪曲は考慮されますか? いいえ。理想的な直線(ピンホール)モデルを前提としています。標準的なレンズでは高い精度が得られますが、極端な魚眼レンズには対応していません。
180°を超える画角は計算できますか? いいえ。タンジェント関数は180°で発散するため、この直線モデルの式は180°未満でのみ有効です。