Многослойные матрицы
В феврале 2002 года фирма Foveon объявила о создании сенсора принципиально
нового типа. Его появление должно стать таким же технологическим прорывом,
каким в свое время стала разра-Зотка ПЗС-матриц с маской Байера, так как
в новой КМОП-мат-эице Foveon X3 светофильтры не используются в принципе.
Разделение светового потока на составляющие оттенки происходит за счет
того, что свет с разной длиной волны проникает в слой кремния на разную
глубину. Например, «синие волны» обладают наименьшей проникающей способностью,
а «красные» -наибольшей. В сенсоре Foveon фотоэлемент каждого пиксела
состоит из трех слоев.
Рис. 3.16. Структура матрицы Foveon ХЗ
Толщина этих слоев рассчитана так, что они пропускают лучи : определенной
длиной волны. При этом к самому нижнему слою «пробиваются» фотоны с «красной»
длиной волны, в среднем «увязают» «зеленые» фотоны, а в самом верхнем
— «синие». Образующиеся при этом электроны и «дырки» накапливаются в трех
потенциальных ямах — по одной на каждый слой. Таким образом, для любого
из пикселов матрицы есть данные по каждому из цветовых диапазонов. Это
позволяет отказаться от схемы Байера и связанных с ней потерь данных о
цвете.
Но как у каждой новой технологии, у этой схемы есть ряд побочных эффектов.
Вот лишь некоторые из них.
Ранее было описано негативное влияние блюминга на качество кадра, а
также сложности, возникающие при нейтрализации этого эффекта. В многослойных
матрицах блюминг становится «трехмерным» — избыточный заряд может перетекать
не только в соседние пикселы, но и в «чужие» слои. При этом вертикальный
электронный дренаж практически невозможен, а реализовать боковой дренаж
крайне сложно.
При съемке с максимально открытой диафрагмой увеличивается процент лучей,
падающих на поверхность сенсора под большим углом. Для обычных матриц
это не проблема, просто лучи иногда не попадают на светочувствительную
поверхность сенсора. А вот в многослойных ЭОП преломление света на стыке
слоев матрицы может привести к проникновению фотонов в «Чужой» слой.
Следует помнить, что при распределении фотонов по слоям часть их неизбежно
будет поглощена при переходе из одного слоя в другой. В результате чувствительность
матрицы ослабляется.
Однако предположим, что разработчикам каким-то образом удалось разрешить
все вышеперечисленные проблемы. Означает ли это, что многослойные матрицы
при этом раз и навсегда заменят сенсоры «классической» конструкции? Вряд
ли.
При одинаковом разрешении и равных физических габаритах потенциальные
ямы пикселов матриц, построенных по Байеров-ской схеме, всегда будут «глубже»,
чем у «слоеных» сенсоров. Соответственно, шире будет и динамический диапазон.
Человеческий глаз устроен таким образом, что яркость для него важнее,
чем цвет. И если кадр идеален по цветопередаче, но все освещенные участки
представляют собой белые пятна, а тени — черные, то такое изображение
никто не назовет удачным снимком — ни профессионал, ни любитель.
|