Sichtfeld (FOV)

Das Sichtfeld (FOV) eines Messinstruments beschreibt den Winkel, unter dem das Gerät das Zielobjekt erfassen kann. Bei Pyrometern wird das FOV häufig als Messfleckgröße des Thermometers angegeben. In der Thermografie bestimmt das FOV einer Kamera den beobachtbaren Bereich einer Szene, der von der Kamera erfasst werden kann.

Das Kamera-FOV wird in der Regel in Grad angegeben und hängt von der Konfiguration der Optik und der Detektorgröße der Wärmebildkamera ab. Es wird definiert durch das Verhältnis der Sensorgröße zur Brennweite f der Kameraoptik:

FOV = 2 · arctan(sensor size / 2f) ≈ sensor size / f

In Abhängigkeit vom Sensorformat kann das FOV als horizontales Sichtfeld (HFOV) und vertikales Sichtfeld (VFOV) angegeben werden. Diese beiden Werte ergeben zusammen das diagonale Sichtfeld (DFOV).

Die Wahl des FOV hängt oft von der Distanz zum Messobjekt ab. Für Langstreckenanwendungen kann ein schmales FOV (Teleoptik) gewählt werden, das die Erfassung kleiner Objekte auch über große Entfernungen ermöglicht. Ein schmales FOV kann jedoch auch bei kurzen Distanzen eingesetzt werden und führt dann zu einer hohen Vergrößerung des Ziels. Für spezielle Anwendungen werden Mikroskopoptiken eingesetzt, um kleinste Objekte auch im Wellenlängenbereich von 8 µm bis 14 µm zu erfassen.

Ein weites FOV ermöglicht es der Wärmebildkamera, einen größeren Bereich zu erfassen. Dies ist besonders vorteilhaft für allgemeine Überwachungsaufgaben und zur schnellen Beurteilung von Temperaturverteilungen über große Flächen. Bei der Inspektion elektrischer Anlagen oder in der großflächigen Umweltüberwachung bietet ein weites FOV deutliche Vorteile.

Zusätzlich zum FOV muss für präzise Temperaturmessungen kleiner Objekte die räumliche Auflösung, also das momentane Sichtfeld (IFOV), berücksichtigt werden. Das IFOV entspricht einem einzelnen Pixel des Sensorarrays und bestimmt die kleinste auflösbare Objektgröße. Damit eine Temperaturmessung genau ist, muss das Zielobjekt größer als das IFOV sein. In der Regel sollte die Objektgröße mindestens 3×3 Pixel betragen – dies definiert das Messsichtfeld (MFOV).

Ein FOV-Rechner ermöglicht es, die verwendete Kamera und Optik einzugeben und liefert alle relevanten FOV-Daten wie HFOV, VFOV, IFOV und MFOV. Die Auswahl des FOV bei Wärmebildkameras steht in engem Zusammenhang mit der optischen Auflösung der Kamera, also ihrer Fähigkeit, kleine Details zu unterscheiden. Eine Kamera mit hoher optischer Auflösung kann feinere Details auflösen, was besonders bei der Untersuchung kleiner oder weit entfernter Objekte entscheidend ist. Diese optische Auflösung ist bei Kameras mit engerem Sichtfeld typischerweise höher. Daher stellt das Verhältnis zwischen FOV und optischer Auflösung einen wichtigen Faktor in der Thermografie dar, der sowohl die Bildqualität als auch die Anwendbarkeit der Wärmebilddaten beeinflusst.