Foveon X3感光元件

由 Foveon，开发的 Foveon X3 感光元 CMOS 传感器使用三个堆叠的传感器元件而不是多个相邻像素来记录每个像素的颜色信息。

不同波长的光穿透硅的深度不同。 蓝光 (450-480 nm) 的平均穿透深度约为 1 至 1.8 µm，绿光 (520-560 nm) 约为 2.7 至 3.6 µm，红光 (600-640 nm) 约为 5 至 7 µm。 这些深度是统计平均值。 这种深度区分通过构建三层传感器允许一些颜色分离。 颜色敏感度与人眼明显不同，尤其是 550 nm 和 600 nm 之间的范围（绿色、黄色、橙色、红色）与 Foveon X3 传感器相比，人眼具有截然不同的特性。 吸收系数在此范围内变化约 30%。 这可以通过熟练的预过滤和信号处理得到充分纠正。

Foveon X3 传感器 Quattro 传感器提供 1:1:4 的红色、绿色和蓝色像素数量比例。 顶层捕获亮度和颜色信息，而底部两层仅捕获颜色信息。 这种结构避免了通常与高像素数相关的信噪比下降。 同时，它可以实现快速数据处理，这是忠实色彩再现所必需的。 他能够在保持图像质量的同时提高分辨率并改善噪声特性。

与拜耳传感器相比，由于空间叠加的颜色传感器，Foveon X3 传感器几乎不存在颜色波纹。 因此，您可以不用降低锐度的抗锯齿滤镜，而不必担心颜色摩尔纹。 这导致了这些传感器的两个主要客观优势：即使像素数量少，也没有颜色波纹和高图像清晰度。 其他部分主观的优势是更令人愉悦的橙色和红色调显示。

Foveon X3 传感器更好的色彩空间对比度分辨率无疑是好的。 然而，文献中偶尔由此得出的色彩保真度与色彩的对比度分辨率无关。 此处，这些传感器的缺点是不能应用合适的光学滤色器，而是取决于所用硅半导体材料的深度辨别能力。 这与人眼的视锥细胞不同且较弱。 这只能通过预过滤和后处理来部分补偿。 实践中发现，有些地方过分强调了色纯度，有些地方则降低了。 灰蓝色和紫色变成明亮的龙胆蓝色，而叶绿色则很难区分，有时会变成淡黄色的橄榄色。

色噪在 ISO 100 到 400 时较低，但特别是从 ISO 1600 开始显着增加。 它由大片绿色和紫色斑点组成，非常烦人。 这有两个原因：一方面，Foveon 传感器的读取噪声非常高，另一方面，分色度低，因此之后必须增加颜色对比度才能获得具有以下特征的图像：正常的色彩饱和度。

Sigma 指定 Foveon X3“直接图像传感器”的像素数，尽管像素中三种颜色的深度交错，但与拜耳传感器的像素数相比，像素数增加了三倍。 最后一个 44.25 兆像素传感器仍四舍五入为 46 MP。

但是，对于亮度信号，实际上并没有达到具有拜耳传感器和相同像素数的相机的分辨率。 不过，Foveon X3感光元件在色彩分辨率方面明显优于彩色马赛克图像传感器。 哦相机实际达到的光学分辨率通常不受图像分辨率的限制，而会受到其他影响，例如光学低通滤波器和降噪方法的使用，或者像差和聚焦误差。

目前，该芯片仅被适马用于 SD9、SD10（均为 2268×1512×3）、SD14、SD15（均为 2652×1768×3）数码单反相机以及传感器尺寸增大 30% 的新款适马 SD1 Merrill 14.7 × 3 百万像素 (4704 × 3136 × 3) 和 DP1、DP2 和 DP3 系列的紧凑型相机。

2014 年推出的 dp2 Quattro 采用新开发的 Foveon X3 Quattro 传感器。 它的大小几乎保持不变。 与 2712 × 1808 像素相比，蓝色层中的 5424 × 3616 像素仅为绿色和红色层的 25%，因此这些颜色的传感器仍在 SD1 以下的先前相机（例如 SD 15）的范围内。其他型号也属于 Quattro 系列，dp0、dp1 和 dp3 使用 Foveon X3 感光元件 Quattro 传感器，它由四倍多的蓝色二极管组成，在结构上与经典彩色胶片相似，每一层都可以捕获所有的光可用光的信息。 原始格式支持 14 位通道深度。