Принцип работы цифрового фотоаппарата
Изображение, полученное при помощи матрицы, будет содержать информацию только о яркости объектов съемки, или, другими словами, оно получится монохромным (черно-белым).
Для регистрации цветного изображения в фотопленке используются три светочувствительных слоя, в глазу человека присутствует три типа светочувствительных рецепторов. И рецепторы, и слои фотопленки чувствительны только к лучам определенного цвета (с определенной длиной волны). Благодаря этому регистрируется как бы три монохромных изображения; одно для синего, другое для зеленого, третье для красного цветов. Этот процесс называется цветоделением.
Как осуществляется цветоделение при съемке цифровым фотоаппаратом? Существует несколько технологий:
трехкратное, последовательное экспонирование монохромной матрицы за тремя цветными светофильтрами;
одновременное экспонирование трех матриц, на каждую из которых проецируется уже цветоделенное при помощи дихроичных (способных отражать и пропускать лучи строго определенного цвета) зеркал изображение (Рис. 26).
однократное экспонирование матрицы, способной осуществлять цветоделение или, по-другому, интерполяция.
Рис. 26
Технология трех матриц (3CCD)
Первые два способа практически не нашли применения в современной цифровой фотографии и используются главным образом в видеокамерах и профессиональных студийных цифровых фотоаппаратах. Третий способ стоит рассмотреть более подробно, ведь он используется во всех современных цифровых фотоаппаратах.
Интерполяция цвета
Для того чтобы процесс цветоделения осуществлялся самой матрицей, необходимо научить ее каким-либо образом различать цвета. Самый простой и распространенный сегодня способ – нанесение на каждую светочувствительную ячейку цветного светофильтра. На половину всех ячеек наносится зеленый фильтр, оставшуюся половину поровну делят ячейки с синим и красным фильтрами.
Рис. 27
Матрица с мозаичным фильтром
Возможно и нанесение светофильтров дополнительных цветов - желтого, пурпурного и голубого. Ячейки, расположенные за зеленым фильтром, доминируют не случайно, Человеческий глаз наиболее чувствителен именно к зеленым лучам.
Рис. 28
Схема обмена цветовыми составляющими между ячейками
Кроме светофильтра, на каждую ячейку наносится положительная микролинза (Рис. 29) собирающая лучи и направляющая их на светочувствительный элемент, это способствует повышению светочувствительности матрицы (первой технологию нанесения микролинз на поверхность ПЗС предложила фирма Sony).
Рис. 29
Матрица с нанесенными на нее микролинзами (в разрезе)
Foveon
Достаточно революционное предложение было сделано компанией Foveon. Его сущность заключается в том, что для реализации цветоделения используются не нанесенные на ПЗС светофильтры, а физические свойства самой ПЗС матрицы.
Лучи с различными длинами волн создают заряд на различной, определенной для каждого типа волн, глубине слоя полупроводника. Это свойство известно давно, однако метода разделения зарядов, сформировавшихся на разной глубине, не было.
Рис. 30
Трехслойная матрица Foveon X3
Компании Foveon удалось решить эту проблему и тем самым существенно повысить разрешающую способность матриц. Технология получила название Foveon X3.
На рынке фотоаппараты с матрицами этого типа представлены продукцией фирм Sigma SD9, Sigma SD10, Polaroid x530, Hanvision HVDUO-5M, Hanvision HVDUO-10M.
Рис. 31
Сравнение пленки, матрицы с мозаичным фильтром и матрицы Foveon X3