Японская компания Panasonic разработала технологию, призванную принципиально повысить цветовую и световую чувствительность современных цифровых фотокамер, в том числе тех, что сегодня используются в веб-камерах, смартфонах и планшетах.
Полупроводниковые фотодиоды примерно одинаково чувствительны ко всем цветам видимого спектра, поэтому для формирования цветного изображения используются особые светофильтры. Сегодня подавляющее большинство фотокамер используют двумерные массивы цветных фильтров, которыми накрыты светочувствительные кремниевые элементы матриц. Наиболее известен так называемый фильтр Байера, состоящий из 25% красных, 25% синих и 50% зелёных элементов, расположенных в порядке, показанном на приведённом рисунке:
Массив цветных фильтров Байера
Проблема использования светофильтров состоит в том, что каждый светочувствительный элемент воспринимает только 30—50% цветовой (и световой) информации участка изображения, а 50—70% пропадает даром. Это не только очень сильно понижает чувствительность матрицы, но и заставляет прибегать к различным алгоритмам интерполяции (вроде demosaicing) для восстановления информации о цвете с соседних участков.
Есть и другие типы матриц. Пример — многослойные Foveon X3, используемые в фотоаппаратах Sigma. Они позволяют увеличить точность цветопередачи, избежав интерполяции и установки размывающего фильтра перед сенсором, но выигрыш чувствительности оказывается минимальным из-за особенностей поглощения светового потока верхними слоями и трудностей в сокращении размера светочувствительных элементов для повышения разрешения матрицы.
Конструкция и особенности в сравнении с обычными способами регистрации цветного изображения (слева — обычный метод; справа — метод Panasonic с применением цветовых микроразделителей)
Похоже, всё же сделан давно ожидаемый прорыв в области производства фотосенсоров, который позволит эффективнее регистрировать поступающую на матрицу информацию светового потока. Panasonic разработала технологию, позволяющую избавиться от привычных цветных фильтров с помощью использования миниатюрных элементов типа призмы, разделяющих световой поток и эффективнее направляющих его на светочувствительные элементы.
Компания говорит, что новый метод может удвоить чувствительность фотосенсоров, позволяя получать изображения сопоставимого качества при одинаковых установках и вдвое более тусклом освещении (или при одинаковом же освещении и выдержке — удвоенное качество). «Цветовые микроразделители» компании используют сверхтонкий материал с высоким показателем преломления света, благодаря которому световой поток по принципу призмы разделяется на белую, зелёную и синюю составляющие практически без потерь света. Три составляющие потока направляются на три различных светочувствительных элемента, а затем преобразовываются математически в единое изображение.
Сравнение изображений, полученных при помощи одинаковых по чувствительности CCD (слева — обычный метод; справа — метод Panasonic с применением цветовых микроразделителей)
Важнее тот факт, что цветовые микроразделители могут производиться с использованием неорганических материалов и применением существующих техпроцессов, причём применяться они могут взамен цветных фильтров в любых современных фотосенсорах (будь то CCD или CMOS).
В пресс-релизе Panasonic отдельно сообщила, что в этой технологии применён 21 японский и 16 зарубежных патентов компании, включая находящиеся на рассмотрении заявки. К сожалению, представители Panasonic говорят, что компания пока не может рассказать о планах по коммерциализации новой технологии. Хотелось бы, чтобы это произошло скорее.
Источник: 3dnews.ru
|
