Foveon X3-матрица

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск

Foveon X3-матрица[править]

Рис.1,Pабота Foveon X3 пикселя

Foveon X3-матрица или основной элемент фотосенсора, разработанного в компании Foveon отличается цветоделением на аддитивные цвета RGB c использованием дисперсного свойства кремния поглощать «синие», «зелёные» и «красные» составляющие лучи света на разной глубине фотодиода (в зависимости от разной длины волны — разной интенсивности сигнала) в пределах одного пикселя (без применения фильтра Байера).

Название фотодатчика «Х3»[1] означает его «трёхмерность». Фотодетекторами в такой матрице могут служить элементы, созданные по технологиям КМОП, ПЗС, [[DX]. (Ипользование термина матрица связано с частым использованим его в русском СМИ. Хотя этот термин взят для раскрытия фотодатчика с точки зрения его строения, применения материалов, пикселей и др. в более детализированном освещении. Это позволяет также основной материал о Фосенсорах не расширять по объему).

Принцип работы[править]

Рис.2,Основной элемент Фотосенсоров Foveon, CCD матриц (фото) пиксел

В соответствии с трёхкомпонетной моделью человеческого цветовосприятия, составляющие цвета предметной точки можно определить, измеряя уровни яркости красного, зелёного и синего цвета. В светочувствительной матрице каждый элемент-фотодатчик генерирует электрический ток пропорциональный количеству фотонов, вызвавших фотоэффект, за время экспозиции.

Цифровая фотография аналогично фотоэмульсионной (на основе применения светочувствительных зерен галогенидов серебра) с использованием фотодатчиков , например, трехслойных - Foveon X3, равнозначна цветной пленочной фотографии в плане фиксации первичного аналогового сигнала. Т.е. аналоговый сигнал предметной точки, состоящий из составляющих света RGB,фиксируется друг под другом в одном фотодиоде в порядке: синий, зеленый,красный.(см. подробнее Foveon X3-матрица). Однако, в отличие от фотопленки для получения выходного одного сигнала на основе аддитивного синтеза цвета применятся сложное АЦП (Аналого-цифровой преобразователь). При этом Аналоговые составляющие сигналы каждого слоя преобразовывются в один выходной сигнал. Аналоговый сигнал предметной точки в фотодатчиках проходит путь преобразований перед выходом его в карту памяти фотоаппарата в виде готового файла или при съемке в системе RAW (с применением Photoshopa). Вначале на этапе фиксации его в фотодиоде мы получаем его истинное значение в виде аналогового сигнала черно-белого изображения. Далее, в результате АЦП или других систем преобразований происходит дискретизация сигналов, модуляция их и оцифровка. При этом используется система восстановления дискретного сигнала в аналоговый сигнал электронными системами квантования и дискретно-аналогового восстановления. Главным условием является присутствие истинных составляющих аналогового сигнала при дискретизации для восстановления. http://www.glossary.ru/cgi-bin/gl_sch2.cgi?RAtgruju-koxqwlyt:l!vwluhwgnuigto9, http://www.phys.nsu.ru/courses/text/05ProcessingOfSignalsAndImage1.doc, http://www.ddisoftware.com/sd14-5d/, [2]. Таким образом, трехуровневые фотодатчики RGB (пиксели) в отличие от однослойных фотодатчиков образуют ячейку RGB в одном фоточувствительном элементе вместо трех.

Это заметно при тестировании [3]. Изображения при фотографировании на эти фотодатчики дают больше мелких световых деталей и набор цветовых характеристик, близких к оригиналу. Также это позволяет улучшить соотношение сигнал/шум, так как в классических матрицах Байера до 2/3 светового потока теряется в силу конструктивных особенностей (однослойного расположения пикселей в виде ячеек типа RGB, фиксции аналогового сигнала предметной точки величиной в 1/3 его величины, получения выходного сигнала предметной точки после интерполяции 2/3 сигнала двух рядом расположенных предметных точек в каждой ячейке). Это не дает возможность получить изображение — копию по отношению к оригиналу.[4]

Матрицы фотосенсоров Foveon X3 с равным количество пикселей в изображениях, полученных однослойными матрицами, формируют его более чётким, так как в отличие от фильтра Байера его не нужно интерполировать.[5]

Устройстао трехслойного фотодиода матрицы Foveon X3[править]

Схема фотодиода — пикселя (трехпиксельного фотоприёмника) Foveon X3
  • 1 — Источник элекртонов «синего» луча света RGB (канал n-типа)
  • 2 — Источник элекртонов «зеленого» луча света RGB (канал n-типа)
  • 3 — Источник элекртонов «красного» луча света RGB (канал n-типа)
  • 4 — Потенциальная яма электронов «синего» луча света RGB
  • 5 — Потенциальная яма электронов «зеленого» луча света RGB
  • 6 — Потенциальная яма электронов «красного» луча света RGB
  • 7 — Подложка p-типа
  • 8 — Электрод
  • 9 — Синяя составляющая света
  • 10 — Зеленая составляющая света
  • 11 — Красная составляющая света
  • 12 — Микролинза

Немного истории[править]

В 1997 году Карвером Мидом (Carver Mead) создано совместное предприятие National Semiconductor и Synaptics — впоследствии компания Foveon. В основу её деятельности были заложены технологии полупроводниковых микросхем типа VLSI (Very-large-scale integration или СБИС — сверхбольшая интегральная схема). Откуда и появилась новая технология фотодатчика под названием Foveon X3.[6]

Достоинства[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Foveon X3-сенсор

Недостатки[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Foveon X3-сенсор

Продукты, использующие Foveon X3[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Foveon X3-сенсор

См. также[править]

Примечания[править]

  1. http://foveon.com
  2. Васильев В.П. Основы теории и расчета цифровых фильтров: учеб. пособие для высш. учеб. заведений / В.П. Васильев, Э.Л. Муро, С.М.Смольский; под ред. С.М.Смольского.. — 1-е изд.. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — С. 272 с.,ил. — ISBN 978-5 7695-2709-8
  3. http://www.ddisoftware.com/sd14-5d/
  4. http://www.ddisoftware.com/sd14-5d/
  5. http://www.ddisoftware.com/sd14-5d/
  6. http://citforum.univ.kiev.ua/hardware/articles/solid_sensor/

Ссылки[править]

Литература[править]

  • Васильев В.П. Основы теории и расчета цифровых фильтров: учеб. пособие для высш. учеб. заведений / В.П. Васильев, Э.Л. Муро, С.М.Смольский; под ред. С.М.Смольского.. — 1-е изд.. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — С. 272 с.,ил. — ISBN 978-5 7695-2709-8>
    Основы теории и расчета цифровых фильтров: учеб. пособие для высш. учеб. заведений / В.П. Васильев, Э.Л. Муро, С.М.Смольский; под ред. С.М.Смольского.” не может быть использован как заголовок статьи на данном сайте.

Примечания[править]