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为什么光学传感器会用像 1/4″ 尺寸这样的记录方式?

买相机或手机时,参数表里的「1/2.3 英寸」「1 英寸」看起来像在描述传感器的真实大小,其实不是。这篇文章讲清这套 1/n 英寸标注是怎么来的、1 英寸到底等于多少毫米,并给出常见规格在 4:3 与 16:9 两种画幅下的宽高和面积对照,方便你直接比较谁的底更大。

历史起源:真空摄像管时代

传感器尺寸用 1/n 英寸(比如 1/2.3 英寸、1 英寸、1/1.7 英寸等)这种形式来表示,主要是历史遗留的命名习惯,它并不代表传感器的真实物理尺寸。

这种表示法最早起源于 20 世纪 50 年代的真空摄像管(Video Camera Tubes)。当时,工程师用摄像管玻璃壳的外径来标记其大小。例如,一个标称「1 英寸」的摄像管,它的玻璃管外径大约是 1 英寸(25.4 mm)。

但问题是,管子内部并不是全部用来成像的,电子束扫描的有效区域(光敏区)只占中间一部分。以 1 英寸摄像管为例,它的有效成像区域对角线大约只有 16 mm。

数码时代的「光学格式」(Optical Format)

到了数码相机和手机时代,CMOS/CCD 传感器继承了这套命名体系,并把它标准化为「光学格式」(Optical Format)。

在这个标准里,行业约定俗成地将 16 mm 的对角线长度定义为「1 英寸」(注意:这不是 25.4 mm)。

所以,当你看到传感器标称尺寸为 1/n 英寸时,它的理论对角线长度大约是 16/n 毫米。

  • 1 英寸传感器 ≈ 16 mm 对角线(实际如 13.2 × 8.8 mm,对角线 15.86 mm)
  • 1/2 英寸传感器 ≈ 8 mm 对角线
  • 1/2.3 英寸传感器 ≈ 16 / 2.3 ≈ 6.95 mm 对角线(实际多为 6.17 × 4.55 mm,对角线约 7.66 mm)

关键点:你不能直接用 25.4 mm 乘以分数去算它的真实大小。比如 1/2.3 英寸如果按 25.4 算应该是 11 mm,但实际上它只有 7.66 mm 左右。

常见尺寸对照表(4:3 与 16:9)

下面按同一对角线的几何关系,列出常见 1/n 规格在 4:3 和 16:9 两种画幅下的宽、高与面积。

标称 对角线 (mm) 4:3 宽 × 高 (mm) 4:3 面积 (mm²) 16:9 宽 × 高 (mm) 16:9 面积 (mm²)
1/3″ 6.00 4.80 × 3.60 17.3 5.23 × 2.94 15.4
1/2.7″ 6.72 5.37 × 4.04 21.7 5.86 × 3.29 19.3
1/2.5″ 7.18 5.76 × 4.29 24.7 6.26 × 3.52 22.0
1/2.3″ 7.70 6.17 × 4.55 28.1 6.71 × 3.78 25.3
1/2″ 8.00 6.40 × 4.80 30.7 6.97 × 3.92 27.3
1/1.8″ 8.93 7.18 × 5.32 38.2 7.78 × 4.38 34.1
1/1.7″ 9.50 7.60 × 5.70 43.3 8.28 × 4.66 38.6
2/3″ 11.00 8.80 × 6.60 58.1 9.59 × 5.39 51.7
1″ 16.00 12.80 × 9.60 122.9 13.95 × 7.84 109.4
4/3″ 21.64 17.30 × 13.00 224.9 18.86 × 10.61 200.1

注:4:3 一列采用业界常用的实际标定尺寸;16:9 一列由同一对角线按 16:9 几何关系推算。实际传感器型号会有零点几毫米出入,属正常。

几个值得注意的点:

  • 同对角线下,4:3 的面积比 16:9 大。固定对角线时,越接近正方形的比例面积越大:4:3 的面积系数是 0.48,16:9 只有 0.427。例如 1″ 底,4:3 是 122.9 mm²,16:9 是 109.4 mm²。手机主摄常见 4:3 原生排列,拍 16:9 照片时会裁掉上下两边,实际用到的面积更小。
  • 手机说的「1 英寸」和相机的「1 英寸」不完全一样:相机 1 英寸底多是 3:2 的 13.2 × 8.8 mm(对角线 15.86 mm),而手机 IMX989、LYT-900 等是 1.02 型的 4:3 底,对角线约 16.38 mm,略大于相机 1 英寸。
  • 小尺寸换算有两套规则:1/2.5″ 及以下,业界有时按 1″ = 18 mm 估算(1/2.5″ → 7.2 mm 对角线),有时按 16 mm 规则(→ 6.4 mm),所以不同资料里的 1/2.5″、1/2.3″ 尺寸会有微小出入,属正常。

为什么一直沿用这种不直观的方式

  • 行业惯性:镜头设计、像圈、法兰距等整套光学工业体系都是基于这套标准建立的。如果突然改成公制,整个产业链的术语和模具都要重构。
  • 营销话术:不得不说,这也是一个很成功的「包装」。1/2.3 英寸听起来比 7.6 毫米要大得多,消费者心理上会觉得「我的手机传感器都快一英寸了,好厉害」,而实际上那个「一英寸」也远不到 25.4 mm。这种表示法无形中放大了数字,让小尺寸传感器看起来不那么「小」。

如何正确看待传感器尺寸

如果你真的想比较传感器大小,建议:

  1. 看实际毫米数:查传感器的具体长、宽(如 36 × 24 mm 是全画幅,13.2 × 8.8 mm 是 1 英寸底)。
  2. 看等效系数(Crop Factor):比如 1 英寸底的等效系数大约是 2.7x,全画幅是 1x,这样能直观地看出它裁切了多少视野。

更大的画幅参照

如果你要把 1/n 传感器和主流相机画幅放一起比,几个关键节点:

  • APS-C:约 23.5 × 15.6 mm,对角线 ≈ 28.3 mm,面积 ≈ 367 mm²
  • 全画幅:36 × 24 mm,对角线 43.3 mm,面积 864 mm²
  • 中画幅(44 × 33):对角线 55 mm,面积 1452 mm²

也就是说,一个 1 英寸底是全画幅面积的约 1/7,2/3 英寸底约为全画幅的 1/15——这就是「底大一级压死人」的量化含义。

总结一下:1/n 英寸只是一种继承自真空管时代的「行业黑话」或标签,它方便业内沟通,但会误导普通消费者以为那是真实的英寸尺寸。买相机或手机时,认准具体的 mm 数值或对比等效系数,才能知道谁的底更大。

💡 选购时别只盯着「1/n」这个数字,直接看 mm 尺寸和面积更实在;同对角线下,4:3 传感器在拍 4:3 照片时无裁切、面积利用率最高,而 16:9 视频通常要裁掉上下部分,等效于用了更小的面积。

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