FOV計算ツール

HFOV 、 VFOV 、I FOV ― すべてのCCTVカメラの背後にある数学

カメラの視野は、イメージセンサーの有効寸法とレンズの焦点距離という、正確には 2 つの物理量によって決まります。メガピクセル、コーデック、ブランド、マウントタイプなど、その他のすべては視野角には関係ありません。水平視野 ( HFOV ) は、 HFOV = 2 × arctan(W / 2f) で表されます。ここで、W はセンサーの有効幅 (ミリメートル)、f はレンズの焦点距離 (ミリメートル) です。垂直視野 ( VFOV ) は、W の代わりにセンサーの高さ H を使用した同じ式です。対角FOV 、センサーの対角線を使用します。ほとんどの CCTV 仕様書にはHFOVを算出します。

アスペクト比が重要なのは、センサーの幅と高さが独立していないためです。ソニーIMX415のような最新の16:9 CMOSセンサーは、有効領域が5.6×3.1mm（1/2.8インチ光学フォーマット）です。4mmレンズを使用すると、水平視野角HFOVは約70°、垂直視野VFOV約42°になります。同等の対角を持つ4:3センサーでは、 HFOV約64°、 VFOV約50°になります。「広角」と指定しても、どの軸が広いのかを明記しないと曖昧です。同じレンズでも、16:9センサーと4:3センサーでは見え方が大きく異なります。

CCTVのセンサーサイズはビジコン管の命名規則を受け継いでおり、実際の分数と一致することはほとんどありません。「1/3インチ」センサーは約4.8mm幅、「1/2.7インチ」は5.0mm、「1/2.8インチ」は5.4mm、「1/2インチ」は6.4mm、「2/3インチ」は8.8mm、「1インチ」は12.8mmです。 FOV計算式でインチ単位の分数を使用すると、視野角が30～60%過大評価されます。必ずセンサーのデータシートから有効幅（mm）を確認するか、上記の計算ツールに用意されているプリセット値を使用してください。

FOV （瞬間視野、つまり単一ピクセルの角度サイズ）は、実際に顔を識別したりナンバープレートを読み取ったりできるかどうかを決定するものです。ミリラジアン単位のFOVは、およそ1000 × ピクセルピッチ / 焦点距離です。1/2.8インチ4メガピクセルセンサーのピクセルピッチは約2.0 µmです。4 mmレンズでは、0.5 mrad/pxとなり、4 mの距離で約1ピクセルが2 mmあたりになります。ターゲット上の必要なピクセル数（通常、識別のために顔に200ピクセル）を掛けると、完全なDORI計算を行わなくても最大識別範囲が得られます。

コリドーモードでは、センサーが 90° 回転して長軸が垂直になるようにします。これは、廊下、エスカレーター、狭い通路で役立ちます。ファームウェアではHFOVとVFOV位置が入れ替わり、カメラは縦向きのビデオ ストリームを生成します。正しく表示するには、VMS が 9:16 レイアウトをサポートしている必要があります。マルチセンサー カメラとパノラマ カメラは、2 組から 8 組のセンサーとレンズのペアから重なり合うフレームをステッチして、連続した広い視野を生成します。一般的な有効HFOVは 180° または 360° ですが、継ぎ目の解像度は著しく低下し、距離での 1 メートルあたりのピクセル密度は、同じ MP 数の単一センサーよりも優れているわけではありません。

完全に水平に向けられていないカメラでは、傾斜補正が重要になります。高さ4mのカメラが10m先の地上のターゲットを見下ろす場合、斜距離は10mではなく、√(4² + 10²) = 10.77mになります。垂直FOV近距離と遠距離の両方の地面を同時に捉えるため、投影された視野に沿ってピクセル密度が大きく変化します。ほとんどの計画ミスは、エンジニアがこれを無視し、均一なPPMを持つきれいな長方形の地面の視野を想定したことに起因します。

このFOV計算機の使い方

1. センサーのフォーマットを選択してください。 4つのプリセットは、現在出荷されているほぼすべての固定レンズカメラに対応しています。エントリーレベルのbulletカメラには1/3インチ、ミドルクラスのturretカメラとほとんどの4メガピクセルカメラには1/2インチ、プレミアムなボックス型カメラとPTZカメラには2/3インチ、低照度撮影に特化したセンサーには1インチが用意されています。レンズ幅（mm）は自動的に入力されます。
2. 焦点距離を設定してください。 スライダーをドラッグして1～50mmの間の任意の値を選択するか、よく使われるプリセット値（2.8、3.6、4、6、8、12、16、25、35、50）をクリックしてください。可変焦点レンズの場合は、ズーム範囲の両端で計算結果を評価してください。
3. 目標距離を設定します。 これは、カメラから対象平面（ゲート、棚列、駐車スペースの端など）までの水平距離です。単位はメートルまたはフィートで、お好みに合わせてご使用ください。この距離における撮影範囲は、下記にリアルタイムで表示されます。
4. 2枚の出力カードを読み取ってください。 最初の図は水平方向の視野FOV度）を示しており、メーカーの公表値と比較する際に役立ちます。2番目の図は、選択した距離でカバーできる直線的なシーン幅を示しており、監視する必要のある実際のエリアと比較する際に役立ちます。

実例：駐車場のナンバープレート自動認識システム（ANPR）

小売店が集まる商業施設の管理者は、車両用入口（片側1車線）に自動ナンバープレート認識（ANPR）システムを導入したいと考えています。車線幅は3.5mで、カメラは車線から12m離れたポールに4mの高さで設置されます。車両は識別可能な速度で走行している必要があり、時速10km以下を想定します。この場合、シャッタースピードは約1/250秒となります。

1/2.8インチセンサーに4メガピクセル（水平方向2560ピクセル）のカメラを搭載して始めます。ヨーロッパのナンバープレート（幅520mm）を確実に読み取るには、プレート面上に少なくとも250 PPMが必要です。これはプレート自体に約130ピクセルに相当します。4mmレンズを計算機に入力すると、 HFOV約68°、12mでのシーン幅は約16.2mになります。これにより、2560ピクセルが16.2mに広がり、わずか158 PPMしか得られず、必要な250 PPMには遠く及びません。

8 mm レンズにアップグレードします。HFOV HFOV 37.4° に低下し、12 m でのシーン幅は 8.1 m になり、ピクセル密度は 316 PPM に上昇します。これは、識別の最低基準値 250 PPM を十分に上回ります。8.1 m の水平方向のカバー範囲は、3.5 m の車線とマージンを容易に包含します。4 m の設置高さから 12 m の読み取りラインまでの傾斜範囲は √(4² + 12²) = 12.65 m なので、傾斜ターゲット面での実効 PPM は 300 に近くなり、それでも閾値を十分に上回ります。

12mmレンズでは474PPMとなり、1車線には過剰で、車両が少し横に停車するとナンバープレートを捉えるには狭すぎます。8mmレンズが適切な選択です。同じ計算で、「どんな4MPカメラでも」では不十分な理由も明らかになります。12mの距離で4mmレンズを使用しても、カメラの宣伝文句に関係なく、ナンバープレートに十分な画素数を記録できないのです。

よくあるFOV間違い

• センサー幅としてインチ単位の分数を使用します。 1/2.8インチセンサーの幅は1/2.8インチ（9mm）ではなく、5.4mmです。幅を間違えると、視野角FOVの値が30～60%広くなりすぎ、距離の推定値も楽観的になりすぎます。
• インストールでVFOVが必要な場合にHFOVを引用しています。 廊下や通路では、水平方向ではなく垂直方向の視野が重要になります。廊下モードに回転させるか、 VFOV明示的に計算してください。仕様書に記載されているHFOVデフォルト値は、垂直軸アプリケーションには関係ありません。
• 傾斜角と斜距離は無視する。 高さ4mのカメラが10m離れた地上のターゲットを撮影する場合、斜距離は10.77mとなり、床面の視野は長方形ではなく台形になります。単純な水平FOV計算は、光軸上でのみ正確です。
• 16:9と4:3を混在させる際に、アスペクト比を忘れてしまう。 16:9の1/2.8インチセンサーに4mmレンズを装着した場合、 HFOVは70°ですが、 VFOVわずか42°です。同じレンズを同等の対角線長の4:3センサーに装着した場合、 HFOVは64°、 VFOV 50°になります。異なるフォーマット間でハードウェアが混在すると、「レンズが同じ」であっても、視野角に一貫性がなくなります。
• パノラマFOV加算的に扱う。 4つのセンサーを搭載した360°カメラは、遠距離での画素数が4倍になるわけではありません。実際には、特定の距離における画素密度は単一センサーの1倍であり、それをより広い方位角で合成しているだけです。パノラマカメラは、状況認識のために使用すべきであり、遠距離での識別には適していません。

規格および準拠に関する参考文献

• EN 62676-4:2015 — ビデオ監視システムの適用ガイドライン。 FOV運用性能カテゴリに変換するDORIピクセル密度フレームワークを定義する。 EN 62676-4計算機 →
• IEC 62676-4:2025 (OODPCVS) — 2025年の国際版更新では、コリドーモードピクセル密度（PPM_v）とAI分析対応サブティアが導入されます。
• NATO STANAG 4347 / Johnson Criteria — 熱センサーの目標値到達サイクル数指標。検出/認識/識別にはそれぞれ1.5/6/12サイクルを使用します。ピクセル数ではなく角度指標を使用します。 ジョンソン基準計算ツール →
• NDAA Section 889 — 米国における、指定されたメーカーからの対象となるビデオ機器の調達制限。視野角FOVの計算とは直接関係ないが、通常は入札の前提条件となる。 NDAA準拠に関する参考資料 →
• IEC 61146-1 — ビデオカメラの測定方法：実験室レベルでの解像度、感度、および視野角範囲を測定するための正式な手順を定義します。

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