图像传感器的规格与镜头焦距转换系数

路长伟

【摘 要】图像传感器是数码相机的核心部件之一，图像传感器的尺寸与面积不仅仅关系到像素的多少，还与成像的视角等相关联，本文将从图像传感器、像素与画面清晰度的关系、传感器面积与焦距转换系数的关系和焦距转换系数的计算进行简要的论述，以期对这一概念有一个清晰的理解。

【关键词】数码相机；图像传感器；焦距转换系数；等效焦距

众所周知，数码相机图像传感器的尺寸各不相同，同样焦距的镜头在不同尺寸的传感器上，所形成的成像视角亦不相同。那么，为什么同样焦距的镜头安装在不同传感器数码相机上会却产生不同的视角范围？人们常说的转换系数是什么意思？转换系数又是怎么计算出来的等等问题。要回答这些问题，请了解一下下面这张图表，图表中列举了不同数码相机的图像传感器的（CCD＼CMOS）规格、长宽尺寸、对角线长度、面积和焦距转化系数。

表1

数码相机的图像传感器的面积如果与传统的135相机胶片面积相同的话，无论镜头焦距是多少，无论是安在传统胶片相机上，还是安在数码相机上，它们所得到的视角与画幅是完全相同了。但遗憾的是数码相机图像传感器的面积和画幅有大有小，就像图表中显示的那样。1 图像传感器、像素与画面清晰度的关系

对图像传感器面积与画面质量的认识，应从多方面因素来考虑。通常来看，图像传感器的面积越大，所能容纳的像素就越多，获得的灵敏度、动态范围和信噪比就越高，对图像细节表现、色彩层次、曝光宽容度等越能产生良性的影响。而图像传感器的面积和像素以及画面清晰度的关系又如何呢？事实上，并非图像传感器面积大的就一定要比图像传感器面积小的要好，原因是图像传感器本身的质量也有优劣之分，我们在考量的时候，应该把图像传感器面积与图像传感器像素结合起来，然后再具体分析对画面质量的影响。一般的认为，在图像传感器工艺技术都相同的情况下，图像传感器面积相同时，像素多的则画面清晰度高；如果图像传感器面积不相同，仍然以像素多的画面清晰度高；而当像素相同，影像分辨率相同，但图像传感器面积不相同时，通常是以图像传感器面积大的画面清晰度要高一些。

2 传感器面积与焦距转换系数的关系

我们知道，传统135胶片相机使用的感光材料是胶片，而数码相机使用的感光元件则是图像传感器（CCD/CMOS）。由于大多数数码相机的图像传感器（CCD/CMOS）面积要小于135相机的胶片面积，因而，配用同样焦距的镜头，数码相机的视角比135胶片照相机的视角要小，视角小的程度因图像传感器（CCD/CMOS）面积不同而不同。而要想使图像传感器（CCD/CMOS）面积不同的数码相机在镜头焦距上等效于135胶片相机镜头的焦距，便要乘以焦距转换系数。

3 焦距转换系数的计算

一般而言，焦距转换系数主要是针对单反数码相机与135胶片照相机在使用同等焦距镜头时所产生的视角差异而采用的计算方式。比如，一只50mm的镜头，在图像传感器规格为APS-C的单反数码相机上，与135胶片照相机的等效焦距为75mm。50mm为何变为了75mm，从上面的表格中我们可以看到50mm的镜头需要乘以一个1.5的系数，即：50mm×1.5=75mm。而这个“1.5”就是所谓的“焦距转换系数”。如果还是这只50mm镜头，用在图像传感器规格为4/3英寸的数码相机上，与135胶片照相机的等效焦距变成了100mm。因为该数码相机的转换系数为2，50mm×2=100mm，那么与135胶片照相机的等效焦距就是100mm了。

上述提到的焦距转换系数为“1.5”和“2”系数，是怎么得来的呢？需要我们进一步的了解。焦距转换系数既然是针对单反数码相机与135胶片照相机在使用同等焦距鏡头时所产生的视角差异而采用的计算方式，那么，必然与135胶片的尺寸相关联。135胶片的长宽尺寸是36mm×24mm，是一个长方体，其对角线尺寸通过计算得出为43.27mm。因此，43.27mm便是数码相机焦距转换系数的基数，即：焦距转换系数C=43.27mm。将数码相机的实际焦距乘以镜头焦距转换系数C，即得出等效的135胶片照相机的焦距。

例如，一台数码相机的实际镜头焦距为24mm-70mm，图像传感器（CCD/CMOS）的有效成像范围的对角线尺寸为28.3mm，（15.6mm×23.6mm）。则：焦距转换系数C=43.27mm÷28.3mm≈1.5。再用1.5分别乘以24mm和70mm，得出该镜头等效于135胶片照相机的焦距为36mm-105mm。

所谓“等效焦距”是把面积不同的图像传感器所得到的成像视角，转化为135胶片相机上同样的成像视角所对应的镜头焦距，就是等效焦距。等效焦距同样是针对数码相机与135胶片相机而言的。

最后让我们了解一下当下市场上出售的主要品牌和型号单反数码相机的转换系数各是多少。尼康 DX 画幅的数码单反相机（D60、 D70 、D3200、D5200、D7100、D300S）的焦距转换系数是1.5，尼康D600、D800、D4等，焦距转换系是1（全画幅）；佳能的EOS三位数、二位数（如650D、60D）等系列均为1.6，1D是1.3， 5D系列、6D、1DS和1DX焦距转换系是都是1（全画幅）；松下、奥林巴斯的4/3系统，转换系数是2；索尼NEX系列的焦距转换系是1.5。

对于数码单反相机来说，焦距转换系数可以在一定程度上反映出相机的档次。目前，焦距转换系数在1.5、1.6的数码单反相机为中低端产品，焦距转换系数在1.3或1的数码单反相机为中高端产品。

[责任编辑：田吉捷]