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富士 一直走在图像传感器技术发展的革新路上


  来源: imaging-resource 时间:2020-04-22 编辑:仪器仪表WXF
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富士作为图像传感器设计的创新者,比其他任何公司都拥有悠久的历史。


一、富士的超级CCD技术引领未来发展


在2000年代初期,Fujifilm凭借其Super CCD技术走了自己的路,该技术首次出现在2000年3月发布的FinePix 4700中。


SuperCCD使用了一个不寻常的八角形感光网格,旋转了45度以使其峰值分辨率达到水平轴和垂直轴,这将在实际拍摄中发挥最大的作用。


2003年,FinePix F700中的Super CCD SR芯片在每个微透镜下方放置了两个光电二极管(一个大一个小),从而增加了动态范围。


2005年的FinePix S3 Pro的第二代SR II将较小的光电二极管置于较大的光电二极管之间的空隙中,并为其提供了自己的微透镜。


2009年,FinePix F200EXR首次推出了Super CCD EXR图像传感器,该传感器具有新设计的彩色滤光片阵列,可以更轻松地进行像素合并,并能够在传感器一半像素曝光期间将信息从时钟中移出。


结合起来,这些功能使它可以为任何给定的镜头按优先级排列分辨率,灵敏度或动态范围。


Fujifilm的Super CCD图像传感器产品线


Fujifilm的Super CCD图像传感器产品线在长达十年的使用寿命中经历了多次迭代。上图显示了该时期公司的营销材料,这些图像代表了原始Super CCD(2000,左上),Super CCD SR(2003,右上),Super CCD SR II(2005,下)使用的像素结构。左)和Super CCD EXR II(2010,右下)。


至于中间的Super CCD EXR(2009,下图),其结构类似于原始的Super CCD,但从左图改变了组成其滤色镜阵列的红色,绿色和蓝色像素的布局就像右图所示。


Super CCD EXR


最后,在2010年,FinePix F300EXR和Z800EXR中使用的Super CCD EXR II传感器增加了片上相位检测像素,以实现更快的自动对焦,成业界首创,最终被几乎所有相机制造商所采用,这使得无反光镜相机革命成为可能。


Super CCD EXR II还标志着独特的Super CCD传感器布局的最后一次迭代,图像传感器的分辨率随之飙升至水平和垂直分辨率提高所带来的差异减小的地步。


二、得益于Fujifilm X-Trans,图像更清晰,波纹更少


但是,尽管超级CCD从内存中消失了,但距离富士胶片图像传感器创新的终结还很遥远。


取而代之的是,第一款X-Trans图像传感器与Fuji X-Pro1一起于2012年问世。富士胶片的X-Trans传感器技术遵循了使用独特的彩色滤光片阵列的想法,但它在一个全新的方向上走得更远。


我已经两次提到滤色镜阵列,而没有描述它们是什么。图像传感器的核心就像是黑白胶片:它们只能看到一系列较亮或较暗的色调,而没有附加颜色信息。为了让他们检测颜色,芯片上基本上涂了一系列微小的红色,绿色和蓝色滤光片,因此每个传感器像素将只响应那些原色之一。好像您有三台相机,每个相机捕获单色的红色,绿色和蓝色图像,然后将它们组合在一起以产生全彩色结果。




上面的镜头和下面的100%裁剪显示了蓝色织物中颜色混叠的一个很好的例子,这是由模型衣服上的细线图案引起的。在这种特殊情况下,在Photoshop中解决问题可能不会太困难,也许使用色相笔来去除有害的颜色,但是仍然会保留亮度莫尔图案。具有不同色调或较大比例细节图案的主体可能会使去除色彩伪影非常困难或不可能。


这种方法有两个问题。首先,相机必须进行一些数字运算,才能将每个单独的红色,绿色和蓝色像素转换为全彩RGB像素。对于常规传感器而言,这并不是很难解决的问题,但是更大的问题是,当对象包含精细的重复图案时,彩色像素的规则重复图案会导致莫尔图案。(请考虑一下布料或诸如百叶窗之类的物体上的纹理。)如果您曾经将两块窗户的屏幕相互倾斜,那么您会看到冲突的图案所产生的明暗漩涡。当对象上的图案恰巧以错误的方式与传感器上的规则彩色像素阵列对齐时,在相机中可能会发生同样的事情。


解决此问题的经典方法是将所谓的光学低通滤波器放在传感器前面。这基本上会产生非常受控的图像模糊,因此对象中的锐利边缘和突变的色彩以及色调过渡不会通过与像素图案进行交互而引起问题。修整图像中的尖锐边缘可以消除波纹现象,但要以看起来更柔和的图像为代价。


关键词:富士 图像传感器 技术革新    浏览量:750

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