Институт информационных технологий Кафедра информационных и коммуникационных технологий Курсовая работа по теме: "Фотосенсоры цифровых фотокамер и видеокамер"
| Вид материала | Курсовая |
- Институт информационных технологий Кафедра информационных и коммуникационных технологий., 195.33kb.
- Институт информационных технологий Кафедра информационных и коммуникационных технологий, 421.13kb.
- Модель повышения информационно-коммуникационной компетентности педагогических работников, 373.94kb.
- Основные направления внедрения средств информационных и коммуникационных технологий, 49.28kb.
- М. В. Моу аннинская сош №6. Всовременное время всё чаще поднимается вопрос о применении, 33.29kb.
- Методика поверки мп. Мн 1204-2002 разработано нач отдела метрологии зао «Институт информационных, 552.53kb.
- Развитие информационных технологий, 88.9kb.
- Белорусский государственный университет выпускная работа по «Основам информационных, 233.67kb.
- Эффективное использование информационных и коммуникационных технологий на занятиях, 31.97kb.
- Разработка и использование учебно-методического комплекса обеспечения межпредметных, 901.62kb.
Российский государственный педагогический университет
им. А. И. Герцена
Институт информационных технологий
Кафедра информационных и коммуникационных технологий
Курсовая работа по теме: “Фотосенсоры цифровых фотокамер и видеокамер”.
Работу выполнил: студент 3-го курса
факультета ИИТ Гаврилов Андрей Сергеевич,
Научный руководитель: Гасанов Олег Кебирович
Санкт-Петербург, 2005
Содержание
Введение 3
Краткая историческая справка 3
Принцип работы ПЗС-матрицы 4
Матрица с буферизацией столбцов 6
Регистрация цвета твердотельными фотосенсорами 8
Основные характеристики фотосенсоров 9
Основные принципы работы CMOS "Active-Pixel Sensor" 12
Краткая характеристика Foveon X3 14
Использованные информационные ресурсы 16
Введение
Для регистрации и сохранения изображений неподвижных и движущихся объектов, а также для передачи этих изображений по коммуникационным каналам с использованием современных цифровых устройств необходимо осуществлять преобразование световых сигналов в электрические сигналы. Эта задача решается с помощью специализированных электронных устройств, которые получили название преобразователи «свет-сигнал». Традиционной областью применения устройств такого типа является телевидение, где они используются для преобразования изображений и формирования видеосигнала в телевизионных камерах. До сравнительно недавнего времени основным видом преобразователей «свет-сигнал» были электронно-лучевые приборы – телевизионные передающие трубки типа видикон, суперортикон и другие. В настоящее время в качестве преобразователей «свет-сигнал» преимущественно используются миниатюрные устройства на основе полупроводниковых фотосенсоров. Их применение позволило значительно уменьшить габариты и улучшить технические характеристики телевизионных камер, камкордеров, фотокамер и других устройств, использующих данный тип преобразователей.
Целью настоящей работы является рассмотрение современных типов фотосенсоров, используемых в видеокамерах (камкордерах) и в цифровых фотокамерах, принципов их работы и основных характеристик.
Изложенный в настоящей работе материал может быть использован в процессе изучении основных компонентов мультимедийных устройств в дистанционном образовании и при самостоятельной работе студентов, специализирущихся в области информационных и коммуникационных технологий.
Краткая историческая справка
В современных устройствах регистрации оптических изображений используются два основных типа преобразователей «свет-сигнал»: фотосенсоры Charge Coupled Device (CCD) - прибор с зарядовой связью (ПЗС) и CMOS "Active-Pixel Sensor"- (КМОП- комплементарная структура «металл-оксид-полупроводник»).
Фотосенсоры этих двух типов относятся к классу твердотельных полупроводниковых приемников излучения. Первыми приемниками такого типа были фотодиоды. Они позволили сделать гигантский скачок в области регистрации световых потоков и изображений.
ПЗС, созданные в 1970 году, применялись вначале как более эффективные многоканальные заменители фотодиодов, матриц фотодиодов. С наибольшим успехом ПЗС-матрицы регистрировали слабые световые потоки в различных отраслях физики.
С 1975 года ПЗС начали активно внедряться в качестве телевизионных светоприёмников (преобразователей свет-сигнал). А в 1989 году ПЗС-детекторы применялись уже почти в 97% всех телевизионных камер. Сегодня телекамеры и видеокамеры (камкордеры) на основе ПЗС-матриц можно встретить в самых разных областях производства, в сфере образования, в различных сферах услуг, сервиса, в системах охраны, в быту. Появление миниатюрных телекамер с применением ПЗС-матриц с размерами пиксела в несколько микрон дали возможность применять их в микрохирургии, микробиологии, микровидеооптике, что привело к созданию специальной микровидеотехники. С 90-х годов ХХ века преобразователи свет-сигнал на основе ПЗС-матриц используются в цифровых фотокамерах и видеокамерах. Серийное производство ПЗС-матриц осуществляется многими фирмами: Texas Instruments, Thompson, Loral Fairchild, Ford Aerospace, SONY, Panasonic, Samsung, Philips, Hitachi Kodak.
Технология КМОП является широко распространенной стандартной технологией, применяемой для производства очень многих типов микроэлектронных компонентов современных приборов и устройств. До сравнительно недавнего времени КМОП-матрицы практически не использовались в качестве фотосенсоров видеокамер и цифровых фотокамер, так как они значительно уступали ПЗС-матрицам по ряду параметров (по уровню шумов, чувствительности и др.).
Однако быстрое развитие КМОП-технологии и усовершенствование КМОП-сенсоров позволило им приблизиться по основным параметрам к ПЗС-фотосенсорам. Около пяти лет назад развитие КМОП -технологии стало принимать лавинообразный характер. Были изобретены и внедрены в производство новые технологии, предназначенные для борьбы с шумами. Это, в свою очередь, позволило создавать более сложные элементы, а в недалёкой перспективе — начать размещение внутри пикселов индивидуальных аналого-цифровых преобразователей. Результаты не заставили себя ждать: лучшие на сегодняшний день по качеству картинки сенсоры в зеркальных фотокамерах компании Canon выполнены именно на технологии КМОП. Специалисты считают, что будущее цифровой фотографии — именно за КМОП-технологией.
Принцип работы ПЗС-матрицы
Любой твердотельный сенсор изображения состоит из массива элементарных ячеек - пикселов. Для пояснения принципа работы датчика на основе простейшего CCD на рис.1 схематически показан фрагмент сенсора в режиме накопления. Структура состоит из кремниевой подложки p-типа, изолирующего слоя двуокиси кремния и располагающихся на нём электродов. Основными носителями заряда в такой подложке являются положительно заряженные дырки. Если подать на один из электродов небольшое положительное напряжение (+V), то основные носители заряда (дырки) оттесняются вглубь кристалла кремния, и под электродом образуется локальная область, обедненная носителями заряда. Эта область, называемая «потенциальной ямой», является ловушкой для неосновных носителей зарядов – электронов.
 |
| www.cec-mc.ru/read/art17.shtm |
l
В основу работы фотосенсоров положено явление внутреннего фотоэффекта. Когда фотоны проникают в кремний, происходит генерация пар носителей заряда - электронов и дырок. Под действием положительного потенциала (+V) дырки оттесняются вглубь кристалла, а под соответствующим электродом в потенциальной яме за счёт сил электростатического поля скапливаются неосновные носители заряда - электроны. Если к соседнему электроду приложить больший потенциал, то в ячейке под этим электродом образуется более глубокая потенциальная яма, в которую «перетекут» электроны. При соответствующей последовательности тактовых импульсов напряжения на электродах ячеек матрицы заряды, накопленные в потенциальных ямах, можно переносить последовательно между соседними ячейками и выводить из матрицы в виде электрических сигналов для необходимой обработки.
В случае если элементы организованы в виде двумерного массива, перенос зарядов производится сразу целыми строками. По завершении накопления зарядов в ячейках происходит их перенос в специальную область хранения путём последовательной подачи напряжения на следующие друг за другом электроды. Из области хранения заряды последовательно поступают в выходной усилитель, осуществляющий также преобразование заряда в напряжение. При этом формируется последовательность электрических сигналов, несущих информацию о количестве световой энергии, зарегистрированной каждым датчиком матрицы.
Существует несколько типов архитектуры матриц, в которых используются различные технологии считывания зарядов: полнокадровая ПЗС-матрица (full-frame CCD), матрица с буферизацией кадра (frame-transfer CCD), матрица с буферизацией столбцов (interline CCD). Полнокадровые сенсоры применяются в основном в студийной технике, а матрицы с буферизацией столбцов — в любительской. В профессиональных камерах встречаются сенсоры обоих типов.
Матрица с буферизацией столбцов
В компактных цифровых фотокамерах и в многих моделях видеокамер наиболее распространены матрицы, которые по применяемому в них принципу переноса зарядов получили название матрицы с буферизацией столбцов. В этих матрицах используется буферный параллельный регистр сдвига, ПЗС-элементы которого скрыты под непрозрачным покрытием для исключения влияния света. Буферный столбец находится рядом с каждым столбцом основного регистра с фотодатчиками, и сразу же после экспонирования накопленные в ячейках заряды перемещаются не «сверху вниз», а «слева направо» (или «справа налево») и всего за один рабочий цикл попадают в буферный регистр, целиком и полностью освобождая потенциальные ямы для следующего экспонирования.
 |
| Матрица с буферизацией столбцов. www.3dnews.ru/digital/matrix |
Под действием управляющих импульсов попавшие в буферные регистры заряды построчно смещаются вниз и выводятся с матрицы через последовательный регистр сдвига, состоящий из таких же ПЗС-ячеек. В выходном усилителе заряды превращаются в импульсы напряжения, усиливаются и поступают в аналого-цифровой преобразователь для преобразования в цифровую форму.
Для обеспечения видеосигнала необходимо, чтобы сенсор не требовал перекрытия светового потока между экспозициями, так как механический затвор в таких условиях работы (около 30 срабатываний в секунду) может быстро выйти из строя. Благодаря наличию буферных строк есть возможность реализовать электронный затвор, регулирующий время накопления зарядов в ячейках с помощью управляющих электрических импульсов. Электронный затвор позволяет при необходимости обойтись без механического затвора и обеспечивает сверхмалые (до 1/10000секунды) значения выдержки, особенно критичные для съемки быстротекущих процессов (спорт, природа и т.д.)
Буферные регистры сдвига «съедают» значительную часть площади матрицы, в результате каждому пикселу достаётся лишь 30% светочувствительной области от его общей поверхности, в то время как у пиксела полнокадровой матрицы эта область составляет 70%. Именно поэтому в большинстве современных ПЗС-матриц поверх каждого пиксела располагается микролинза. Такое простейшее оптическое устройство покрывает большую часть площади ПЗС-элемента и собирает всю падающую на эту часть долю фотонов в концентрированный световой поток, который, в свою очередь, направлен на довольно компактную светочувствительную область пиксела.
Микролинзы
www.3dnews.ru/digital/matrix
Являясь оптическим устройством, микролинзы в той или иной мере искажают регистрируемое изображение. Чаще всего это выражается в потере чёткости у мельчайших деталей кадра— их края становятся слегка размытыми. С другой стороны, такое нерезкое изображение отнюдь не всегда нежелательно — в ряде случаев изображение, формируемое объективом, содержит линии, размер и частота размещения которых близки к габаритам ПЗС-элемента и межпиксельному расстоянию матрицы. В этом случае в кадре зачастую наблюдается ступенчатость (aliasing)— назначение пикселу определённого цвета, вне зависимости от того, закрыт ли он деталью изображения целиком или только его часть. В итоге линии объекта на снимке получаются рваными, с зубчатыми краями. Для решения этой проблемы в камерах с матрицами без микролинз используется дорогостоящий фильтр защиты от наложения спектров (anti -aliasing filter), а сенсор с микролинзами в таком фильтре не нуждается. Впрочем, в любом случае за это приходится расплачиваться некоторым снижением разрешающей способности сенсора.
Если объект съёмки освещён недостаточно хорошо, рекомендуется максимально открыть диафрагму. Однако при этом резко возрастает процент лучей, падающих на поверхность матрицы под крутым углом. Микролинзы же отсекают значительную долю таких лучей, поэтому эффективность поглощения света матрицей (то, ради чего и открывали диафрагму) сильно сокращается. Хотя надо отметить, что падающие под крутым углом лучи тоже являются источником проблем— входя в кремний одного пиксела, фотон с большой длиной волны, обладающий высокой проникающей способностью, может поглотиться материалом другого элемента матрицы, что в итоге приведёт к искажению изображения. Для решения этой проблемы поверхность матрицы покрывается непрозрачной (например, металлической) «решёткой», в вырезах которой остаются только светочувствительные зоны пикселов.
Регистрация цвета твердотельными фотосенсорами
Поскольку каждая светочувствительная ячейка матрицы измеряет только уровень освещённости, она обладает только «черно-белым зрением» и не способна различать цвет. Для создания цветных изображений с помощью твердотельных фотосенсоров используются принципы разделения цветов, основанные на особенностях цветового зрения человека. В большинстве технических устройств производится разделение световых пучков на три цветовые составляющие – так называемые базовые или основные цвета: красный, зеленый и синий (RGB – Red, Green, Blue).
В компактных цифровых камерах как правило используют массив цветных светофильтров, в котором каждая ячейка матрицы имеет свой микрофильтр, пропускающий на нее свет только одного из трех основных цветов. Наиболее часто применяется массив светофильтров Байера (Bayer Pattern), в котором светофильтры расположены в шахматном порядке и сенсоры матрицы образуют группы по четыре ячейки. В каждой группе на два зеленых фильтра приходится по одному красному и синему фильтру.
www.photoscape.ru/handbook/camera
Увеличенное число зеленых фильтров выбрано потому, что человеческий глаз имеет максимальную чувствительность в зеленой области спектра и, соответственно, наиболее важная информация получается именно с этих ячеек.
В более дорогих камерах профессионального уровня используют трехматричную систему, в которой прошедший через объектив световой поток разделяется на три пучка светоделительной призмой. Каждый световой пучок проходит через соответствующий светофильтр (красный, зеленый или синий) и направляется на свой фотосенсор. Таким образом, в этой системе используются три отдельные матрицы для составляющих изображения красного, зеленого и синего цветов.
Основные характеристики фотосенсоров
Количество пикселов матрицы (Array Format)
Количеством пикселов матрицы, создающих изображение, определяется ее разрешение. Разрешение характеризуют как общим количеством эффективных пикселов, так и произведением числа пикселов, формирующих изображение по горизонтали и по вертикали. Например, для двухмегапиксельной матрицы стандартным является разрешение 1600х1200 пикселов. Этот параметр важен для матриц цифровых фотокамер. Чем больше пикселов имеет матрица, тем выше ее разрешение и качество получаемых фотоснимков, тем большего формата фотографии можно получать.
Для матрицы цифровой видеокамеры этот критерий неприменим, так как разрешение видеокамеры ограничено телевизионным стандартом: для PAL – 720x576 пикселов, для NTSC – 720x480. Из этого следует, что для записи кадра в стандарте PAL достаточно 414720 пикселов, а в стандарте NTSC – 345600 пикселов. Значительно большее количество пикселов для матрицы видеокамеры является избыточным. Практически избыточность матрицы используется в видеокамерах с электронным стабилизатором изображения и при работе видеокамеры в фоторежиме.
Оптический формат (Optical format)
Оптический формат - это размер диагонали активной области матрицы фотоэлементов в дюймах. В современных датчиках проявляется тенденция к его уменьшению, что способствует созданию все более миниатюрных фотокамер и видеокамер. Компактные цифровые фотокамеры и видеокамеры оснащаются малогабаритными фотосенсорами с размерами 1/3, 1/4, 2/3 дюйма по диагонали.
С габаритами регистрирующей области матрицы связана ее чувствительность. Чем обширнее светочувствительная площадь каждого элемента, тем больше света попадает на него и тем чаще происходит внутренний фотоэффект, таким образом, возрастает чувствительность всего сенсора. Кроме того, пиксел больших габаритов позволяет создать потенциальную яму «повышенной вместимости», что положительно сказывается на широте динамического диапазона. Наглядный тому пример— матрицы цифровых «зеркалок», сравнимые по габаритам с кадром 35-миллиметровой плёнки. Эти сенсоры традиционно отличаются чувствительностью порядка ISO 6400, а динамический диапазон требует АЦП с разрядностью 10-12-бит.
Чувствительность (Sensitivity)
Под чувствительностью понимается отношение величины электрического сигнала, вырабатываемого датчиком, к уровню его освещённости в данный момент. Величина электрического сигнала часто представляется в вольтах, а освещенность в лк.
Для отдельного ПЗС-элемента под реакцией на свет следует понимать генерацию заряда. Очевидно, что чувствительность ПЗС-матрицы складывается из чувствительности всех её пикселов и в целом зависит от двух параметров. Первый параметр — интегральная чувствительность, представляющий собой отношение величины фототока (в миллиамперах) к световому потоку (в люменах) от источника излучения, спектральный состав которого соответствует вольфрамовой лампе накаливания. Этот параметр позволяет оценить чувствительность сенсора в целом. Второй параметр — монохроматическая чувствительность, то есть отношение величины фототока (в миллиамперах) к величине световой энергии излучения (в миллиэлектронвольтах), соответствующей определённой длине волны. Набор всех значений монохроматической чувствительности для интересующей части спектра составляет спектральную чувствительность — зависимость чувствительности от длины волны света. Таким образом, спектральная чувствительность показывает возможности сенсора по регистрации оттенков определённого цвета.
Квантовая эффективность (Quantum Efficiency)
Отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы датчика, называется квантовой эффективностью. Этот параметр имеет очень высокое значение для CCD-датчиков - у лучших образцов он достигает 95%. Для сравнения, квантовая эффективность человеческого глаза составляет около 1%, а высококачественных фотоэмульсий не более 3%.
На квантовую эффективность влияет ряд параметров. Во-первых, коэффициент отражения — величина, отображающая долю тех фотонов, которые отразятся от поверхности сенсора. При возрастании коэффициента отражения доля фотонов, участвующих во внутреннем фотоэффекте, уменьшается. Не отражённые от поверхности сенсора фотоны поглотятся, образуя носители заряда, однако часть из них «застрянет» у поверхности, а часть проникнет слишком глубоко в материал ПЗС-элемента. Очевидно, что в обоих случаях они не примут никакого участия в процессе формирования фототока. «Проникающая способность» фотонов в полупроводник, именуемая коэффициентом поглощения, зависит как от материала полупроводника, так и от длины волны падающего света — «длинноволновые» частицы проникают гораздо глубже «коротковолновых». Разрабатывая ПЗС-элемент, необходимо для фотонов с длиной волны, соответствующей видимому излучению, добиться такого коэффициента поглощения, чтобы внутренний фотоэффект происходил вблизи потенциальной ямы, повышая тем самым шанс для электрона попасть в неё.
Нередко вместо квантовой эффективности используют термин «квантовый выход» (quantum yield), но в действительности данный параметр отображает количество носителей заряда, высвобождаемых при поглощении одного фотона. Разумеется, при внутреннем фотоэффекте основная масса носителей заряда всё же попадает в потенциальную яму ПЗС-элемента, однако определённая часть электронов (или дырок) избегает «ловушки». В числителе формулы, описывающей квантовую эффективность, оказывается именно то количество носителей заряда, которое попало в потенциальную яму.
Динамический диапазон (Dynamic Range)
Динамический диапазон - это отношение максимального выходного сигнала датчика к его собственному уровню шума. Этот параметр указывается, как правило, в дБ. Человеческий глаз имеет очень большой динамический диапазон - около 200 дБ. Ни один искусственный прибор не обладает столь высоким значением этого параметра.
Динамический диапазон зависит напрямую от размера сенсора: чем больше отдельный пиксел, тем больше света он может на себя принять и тем больше градаций серого он может дать на выходе. Динамический диапозон зависит от глубины потенциальной ямы (well depth) - характеристики, описывающей способность ПЗС-элемента накопить заряд определённой величины. При съёмке в условиях слабого освещения на динамический диапазон влияет также порог чувствительности, который, в свою очередь, определяется величиной темнового тока.
Отношение сигнал/шум (S/N ratio)
Источники возникновения шума несколько различаются для CCD-датчиков и CMOS-датчиков. В общем случае под отношением сигнал/шум понимается величина, равная отношению полезного видеосигнала к уровню шума, выраженная в дБ. Приемлемым отношением сигнал/шум считается величина не менее 50 дБ. Источниками шума матрицы являются: 1) Тепловые токи (тепловой шум), которые существуют в любом полупроводнике и растут с повышением температуры “лечатся” охлаждением матрицы.
2) Паразитные токи между пикселами. Каждый пиксел представляет собой полупроводниковый элемент, выполненный на общей кремниевой подложке с остальными пикселами в одной плоскости. В идеале все элементарные транзисторы должны быть изолированы друг от друга, но реально между ними протекают паразитные токи, которые тем больше, чем выше плотность пикселов на единицу площади. Вывод - чем больше площадь матрицы и чем меньше пикселов на ней, тем шумов меньше.
Основные принципы работы CMOS "Active-Pixel Sensor".
Принципиальной особенностью CMOS "Active-Pixel Sensor" архитектуры является наличие в каждом пикселе помимо фоточувствительного элемента (фотодиода или фотозатвора ) активной транзисторной схемы усиления сигнала с фотодатчика, выполненной по CMOS технологии.
www.cec-mc.ru/read/art17.shtml
Структура типичного цветного CMOS-датчика показана на рисунке. Она представляет собой кремниевую подложку, на которой расположены фотодиоды, светофильтр и микролинзы. Поток света, проникая через микролинзы, разделяется светофильтрами на синюю, зелёную и красную составляющие, а затем поступает на фотодиоды. Наличие микролинз обусловлено стремлением повысить чувствительность датчика, путем фокусировки большего числа фотонов на фотоэлементе.
www.cec-mc.ru/read/art17.shtml
В CMOS-датчиках используют светофильтр (CFA - color filter array), построенный на основе модели Байера, изобретенной фирмой Kodak. Такая модель определяет следующее пространственное расположение цветных элементов фильтра, закрывающих фотодиоды:
GRGRGRGRGR
BGBGBGBGBG
GRGRGRGRGR
BGBGBGBGBG
Здесь G - зелёный фильтр, R - красный и B - синий.
Чувствительность цветных датчиков почти в три раза меньше, чем черно-белых. Поэтому в условиях малой освещенности лучше использовать черно-белые датчики изображения (например, в видеокамерах охранных систем).
Изготовление датчиков изображения по CMOS-технологии позволяет использовать стандартное промышленное оборудование, которое применяется при производстве более 90% всех существующих микросхем - от процессоров до модулей памяти. Поскольку современная CMOS-технология позволяет обеспечить высокий уровень интеграции, имеется реальная возможность выпускать однокристальные датчики изображения, обладающие всеми необходимыми функциями для создания видеокамеры на кристалле. Такое решение приводит к значительному снижению стоимости готовой системы, поскольку исключает необходимость применения дополнительных микросхем.
"Active-pixel sensor" (APS) архитектура обеспечивает очень малое энергопотребление - почти в 100 раз меньше, чем устройства на CCD-матрицах. Это достоинство особенно ощутимо в устройствах с автономным питанием - ноутбуках, сотовых телефонах, цифровых фотоаппаратах и пр. По своей сути CCD-матрицы - ёмкостные устройства, требующие высоких тактовых частот для достижения приемлемой эффективности переноса заряда, что приводит к значительным энергозатратам (до 2-5 Вт) при необходимости использовать несколько источников напряжения (от 5 до 15В). В отличие от них системы "active-pixel" работают от одного источника напряжения (5В, 3,3В или 2,8В), потребляя от 20 до 150 мВт мощности. Датчики, изготовленные по APS-архитектуре, обладают высоким быстродействием, что позволяет успешно использовать их в системах машинного зрения и для анализа быстродвижущихся объектов.
Различия способов переноса зарядов в матрицах ССD и CMOS.
В CCD - матрице заряды пиксел за пикселом построчно считываются в специальную считывающую строку, из которой они поступают на дальнейшую обработку.
В CMOS - матрице каждый пиксел может быть подключен к координатной сетке считывающих проводников, что обеспечивает индивидуальный доступ к любому пикселу.
CMOS-датчики имеют в сравнении с CCD-устройствами довольно высокий уровень шума. Это вызвано двумя основными причинами:
- незначительный разброс характеристик транзисторных схем усиления, имеющихся в каждом пикселе матрицы, приводит к различной реакции пикселей;
- наличие темнового тока утечки.
Другим недостатком CMOS-технологии является низкая чувствительность. Это вызвано наличием в каждом пикселе помимо светочувствительного элемента схем усиления, шумопонижения и пр. Отношение площади фоточувствительного элемента ко всей площади пиксела в процентах называется "fill factor" (коэффициент заполнения). Большинство CMOS-датчиков имеют "fill factor" не превышающий 75%. В отличие от них, у ССD-датчиков его величина достигает 100%.
Краткая характеристика Foveon X3.
www.ferra.ru/online/digiphoto/25788
В 2002-м году компания Foveon, дочерняя структура National Semiconductor, объявила о создании новой технологии производства сенсоров на базе технологии CMOS. Foveon обещала отказаться от цветовых массивов вообще, а вместо этого разбить сенсор на три слоя, каждый из который отвечал бы за свой цвет. Утверждалось, что подобного эффекта можно добиться за счёт известной способности световых волн разной длины проникать на разную глубину внутрь полупроводника. Технология обзавелась приставкой X3, означавшей, что число мегапикселов надо умножать на три.
Многие говорили о несостоятельности этой технологии: шум у этой матрицы будет больше, чем у основанных на цветовом массиве Байера аналогов конкурентов. Сегодня выпускаются камеры на основе нового сенсора Foveon, с разрешением 10,2 Мп, и предлагающего такие функции, как прямой доступ к фрагментам изображения, группировка пикселов (переменный размер пикселов) и FillLight (осветление изображения без потери фотошироты). В ближайшем будущем Foveon сможет составить серьёзную конкуренцию традиционным сенсорам.
Использованные информационные ресурсы (Internet-ресурсы):
3dnews.ru/digital/matrix
fujifilm.ru/fugifilm_world/technology/super_ccd/index.htm
cec-mc.ru/read/art17.shtml
st.ess.ru/publications/articles/niculin2/niculin.htm
ferra.ru/online/digiphoto/25788
elpifoto.ru/k_stat_1
ixbt.com/digimage/senc.shtml
www.photoscape.ru/handbook/camera
