如何正确评价DR的成像能力.docVIP

如何正确评价DR的成像能力现在数码相机是越来越普及了，几乎人手一个。大家都知道，数码相机也是采用CCD作为感光器件的设备。一个小小的卡片式相机像素就能达到数百万像素。那么其中的CCD和DR采用的CCD有不同吗？数码相机标称的像素指标又是怎么回事？ 事实上，DR和数码相机采用的CCD部件都是一回事。 我们先来说说CCD这个东西。CCD是电荷藕合器件（Charge Coupled Device）的简称，它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号。目前CCD已经广泛应用于各个领域，比如说手机、数码相机、数码摄像机、医学影像设备如DR。这些领域用到的CCD都是一样的。在数码相机中，CCD就相当于以前传统光学相机中的胶卷，是相机用来感光成像的部件。当然有些设备使用CMOS代替CCD，CMOS这里我就不提了。 衡量CCD好坏的一个非常重要的指标是CCD尺寸。 CCD尺寸（CCD size）其实就是CCD的面积大小。感光器件的面积越大，也即CCD尺寸越大，捕获的光子越多，感光性能越好，成像效果就越好。 不过人们在描述CCD尺寸时一般不用面积大小来描述，而用CCD对角线的数值来描述CCD的尺寸。例如，佳能某款单反数码相机产品EOS-1Ds的CCD的面积为36 x 24mm（其对角线长43.27mm），就习惯称该相机的CCD尺寸为43.27mm。 目前大尺寸CCD/CMOS加工制造比较困难，成本也非常高，故CCD尺寸一般都很小。大抵在几个毫米到几个厘米之间。 现在市面上的消费级数码相机主要有2/3英寸（11mm）、1/1.8英寸（8.93mm）、1/2英寸（8mm）、1/2.5英寸（6.4mm）、1/2.7英寸（6.59mm）等。请大家注意，这里“1英寸”的定义和我们普通的理解不同。在这一领域，业界通用的规范是 1英寸CCD Size = 长12.8mm × 宽9.6mm = 对角线为16mm 之对应面积。 前述佳能EOS-1Ds的CCD尺寸能到43mm左右，几乎就是目前业界最大尺寸的CCD了，所以该款相机的价格也较贵，全套相机的价格在三万元人民币以上。大家在电视上可能经常能看到许多的摄影记者都在使用此款顶级相机。一个非常重要的原因就是，此款产品CCD尺寸大，成像效果超出同类产品。 还有一个描述CCD的技术指标值得一提，即最高分辨率。CCD所能感光成像的最大图片的面积，就是此CCD的最高分辨率，它通常又习惯表示成每一个方向上的像素数量，比如640×480等，故常以像素作为单位。 一张分辨率为640×480像素的图片，那它的分辨率就达到了307，200像素，也就是我们常说的30万像素，而一张分辨率为1600×1200的图片，它的像素就是200万像素（2 MegaPixel）。 一般来说，像素量大、分辨率高的设备所成的图像清晰度高。但也不尽然。举例来说，前面提及的佳能EOS-1D的最高分辨率为3504×2336（800万像素），而另一款佳能G7相机最高分辨率能到1000万像素（3648×2736），但是G7的影像质量却大不如前者，这是因为G7的CCD尺寸为1/1.8英寸（8.93mm），前者EOS-1D的CCD尺寸（感光面积）约为后者G7的5倍。感应器尺寸越大，捕捉信号的能力就越强，成像品质当然更出色。所以像素多，并不一定成像质量就好，更关键的是CCD尺寸。佳能G7相机的市场价格约为EOS-1D的十分之一，可能也能说明并不一定以像素多取胜。但数码相机的厂商往往热衷于炒作高像素作为卖点，而对其它关键指标避而不谈，有点忽悠消费者的意思。 相同尺寸的CCD增加像素固然是件好事，但这也会导致单个像素的感光面积缩小，也就是说每个像素的感光性能越低，每一像素点的信噪比降低，导致曝光不足或者噪声增加，图像质量下降。这其中的道理，在我前面的文中已经阐述清楚。 如果在增加CCD像素的同时想维持现有的图像质量，就必须在至少维持单个像素面积不减小的基础上尽量增大CCD的总面积。由于制造工艺技术的限制，目前市场上最大的CCD尺寸也仅几十个毫米而已。 看到这里大家可能会问，既然DR和数码相机都使用CCD作为感光器件。X线摄影一般要求有效成像尺寸能达到14×17英寸或17×17英寸（431.8mm）。难道DR所用的CCD尺寸能有这么大吗？当然不可能！ 我们来看看CCD DR的成像原理和其CCD探测器的结构。 如图所示，CCD探测器主要由三部分组成： ????? 1.X线荧光转换层 2.光学传导系统 3.光电转换器件 X线荧光转换层：一般采用闪烁体CsI或荧光体GdSO，它的作用是将X射线转换为荧光（可见光），这是因为后面光电转换器件CCD镜头无法拍摄X射线的不可见光成像，所以这个过程必不可少。事实上，非晶硅平板也少不了这个过程。