Le capteur d'image directe Foveon X3 des reflex numériques SIGMA enregistre, pour chaque pixel, les trois couleurs qui composent la lumière : le bleu, le vert et le rouge. Les autres capteurs utilisent un filtre qui ne permet à chaque pixel de ne voir qu'une seule couleur : soit bleu, soit vert, soit rouge. L'image capturée par les reflex SIGMA est donc une image vue intégralement en couleurs par le capteur, alors que les autres appareils photo numériques restituent une image calculée, reconstituée à partir d'informations partielles correspondant au tiers de l'information totale de l'image réelle. Il en résulte une qualité d'image inconnue jusqu'ici en photo numérique, et un rendu des détails plus riche qu celui d'un capteur conventionnel qui comporterait au moins le double de pixels "classiques" obtenus par interpolation. En effet, un capteur conventionnel de 10 millions de pixels n'enregistre que le tiers de l'image finale, avec 2,5 million d'informations en bleu, 5 millions en vert et 2,5 million en rouge et calcule donc les 2/3 de l'image qui lui manquent lors de la capture. L'image issue des reflex numériques SIGMA  est plus précise, avec en particulier plus de détails dans les couleurs, plus naturelle, et sans artefacts tels que le moirage.

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Les boîtiers reflex numériques SIGMA sont équipés de la baïonnette SA créée il y a maintenant 20 ans et qui est à couplage 100% électronique. Ceci permet à SIGMA d'être l'une des rares marques à proposer aujourd'hui un système reflex numérique, qui dispose d'une gamme complète de plus de 40 optiques, du 8mm fish eye au 300-800mm F5,6 APO HSM, avec la motorisation ultra-sonique HSM proposée sur ^plus de 20 objectifs. Cette baïonnette est aussi la seule à être pourvue sur ses boîtiers reflex numériques d'un filtre de protection contre la poussière qui évite l'intrusion et le dépôt d'impuretés sur le capteur.

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Le capteur Foveon X3 embarqué dans le réflex numérique SIGMA SD15 mesure 20,7mm x 13,8mm. L'angle de champ couvert correspond à celui d'une focale 1,7x plus grande qu'en format 24x36. Par exemple, le zoom 10-20mm F4-5,6 DC EX HSM  correspond à un 17-34mm F4-5,617-70mm F2,8-4 DC OS à un 29-119mm F2,8-4,5, le 17-50mm F2,8 DC EX OS à un 34-85mm F2,8,  le 70-300mm F4-5,6 DG APO Macro à un 119-510mm F4-5,6. et le 30mm F1,4 DC EX HSM à un 51mm F1,4.

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Le capteur Foveon X3 qui équipe le réflex numérique SIGMA SD1 Merrill mesure 23.5×15.7mm. L'angle de champ couvert correspond à celui d'une focale 1,5x plus grande qu'en format 24x36. Par exemple, le zoom 10-20mm F4-5,6 DC EX HSM  correspond à un 15-30mm F4-5,6 et le 30mm F1,4 DC EX HSM à un 45mm F1,4.