Foveon X3: три пиксела в одном


Нет ничего более тривиального в индустрии высоких технологий, чем появление новых фирмочек, гипнотизирующих инвесторов именами их основателей и революционными изобретениями, с которыми мир никогда больше не будет прежним. Но в отличие от многих собратьев, чьи громогласные обещания тихо канули в Лету, Foveon спустя пять лет после ее основания все-таки представила коммерческие продукты, способные изменить лик цифровой фотографии.


Бывшее подразделение National Semiconductor, возглавляемое Карвером Мидом (Carver Mead) — человеком, стоявшим у колыбели сверхбольших интегральных схем, наконец сняло гриф секретности со своих оптических сенсоров, которые считают наибольшим достижением в цифровой фотосъемке со времени изобретения ПЗС.

Как известно, в обычных камерах применяются мозаичные фильтры, снижающие разрешение и вносящие искажения в получаемый результат, либо сложные и дорогостоящие системы на базе трех матриц ПЗС. Напомним, что Foveon сначала также пошла по второму пути, два с половиной года назад выпустив профессиональную камеру, получавшую полноцветное изображение комбинируя данные с трех монохромных 16-мегапиксельных сенсоров. Кстати, в то время в Патентном Бюро США уже проходила экспертизу героиня последнего анонса Foveon — технология полноцветного оптического сенсора (12 октября 1999 г. она была защищена патентом # 5965875).

В основе технологии, представленной Foveon под названием X3, лежит физическое явление, заключающееся в том, что с увеличением длины волны световых волн растет и глубина их проникновения в кремний. Фотодиоды, созданные чередованием зон проводимости первого и второго типа, размещают один под другим на характерных глубинах для улавливания фотонов голубого, зеленого и красного цвета.

Таким образом, получается универсальный датчик, регистрирующий информацию о всех трех цветовых компонентах изображения в одной точке, точно соответствующей координатам формируемого пиксела.

Образец фотографии, полученной с помощью датчиков X3

Матрицы X3 при том же количестве эффективных пикселов получают втрое больше световой информации и генерируют картинки с вдвое большим разрешением, чем традиционные сенсоры с мозаичными фильтрами.

Еще одним достоинством X3 является изменяемый размер пиксела (Variable Pixel Size — VPS). Объединение группы пикселов в один "суперпиксел" увеличивает соотношение сигнал/шум, обеспечивая более качественную съемку в условиях плохого освещения, сокращает время получения кадра и ускоряет процесс автофокусировки.

VPS открывает путь для создания нового класса гибридных продуктов, в нормальном режиме пригодных для работы как цифровой фотоаппарат, а с увеличенной площадью пиксела — как видеокамера, а также для съемки быстродвижущихся объектов или слабоосвещенных сцен.

X3 устраняет артефакты, характерные для изображений, получаемых мозаичными сенсорами

В начале февраля Foveon анонсировала первые чипы на основе технологии X3. В отличие от ранее предлагавшихся этой фирмой решений для профессиональной съемки, стоивших от 10 тыс. долл., новые сенсоры рассчитаны на все категории цифровых фотокамер. Компания начала поставки OEM-производителям датчика, обеспечивающего получение изображений размерами 2304 x 1536 3. Первой камерой на его основе стала зеркальная SD9 стоимостью $2995, заказы на которую уже принимает корпорация Sigma. В третьем квартале начнется выпуск еще одного сенсора, предназначенного для малогабаритных камер.

Микросхемы производятся на мощностях National Semiconductor (по-прежнему являющейся крупнейшим держателем акций Foveon) с помощью стандартного 0,18-микронного КМОП-процесса, позволяющего дополнительно снизить себестоимость чипов.