[الكفاءة الكمية] إنه عامل رئيسي في التصوير في ظروف الإضاءة المنخفضة

مثال على منحنى الكفاءة الكمية. الأحمر: CMOS بإضاءة خلفية. الأزرق: CMOS متطور بإضاءة أمامية

تختلف كفاءة الكم (QE) لمستشعرات الكاميرات اختلافًا كبيرًا تبعًا لتصميمها وموادها. ويُعدّ اتجاه إضاءة مستشعر الكاميرا، سواءً من الأمام أو من الخلف، العاملَ الأهمّ في تحديد كفاءة الكم. في الكاميرات ذات الإضاءة الأمامية، يجب أن تمرّ الفوتونات القادمة من الجسم المراد تصويره عبر شبكة من الأسلاك قبل أن يتمّ رصدها. في البداية، كانت كفاءة الكم لهذه الكاميرات محدودة بنحو 30-40%. ومع إدخال العدسات المجهرية لتركيز الضوء عبر الأسلاك إلى السيليكون الحساس للضوء، ارتفعت هذه النسبة إلى حوالي 70%. أما الكاميرات الحديثة ذات الإضاءة الأمامية، فيمكنها الوصول إلى ذروة كفاءة كم تبلغ حوالي 84%. في المقابل، تعكس الكاميرات ذات الإضاءة الخلفية تصميم المستشعر، حيث تصطدم الفوتونات مباشرةً بطبقة رقيقة من السيليكون الحساس للضوء، دون المرور عبر الأسلاك. توفر هذه المستشعرات كفاءة كم أعلى تصل إلى حوالي 95%، ولكن على حساب عملية تصنيع أكثر تعقيدًا وتكلفة.

لن تكون الكفاءة الكمية دائمًا سمة أساسية في تطبيقات التصوير. ففي التطبيقات ذات مستويات الإضاءة العالية، لا تُقدم زيادة الكفاءة الكمية والحساسية فائدة تُذكر. أما في التصوير في ظروف الإضاءة المنخفضة، فيمكن للكفاءة الكمية العالية أن تُحسّن نسبة الإشارة إلى الضوضاء وجودة الصورة، أو تُقلل أوقات التعريض لتصوير أسرع. ولكن يجب أيضًا موازنة مزايا الكفاءة الكمية العالية مع الزيادة في سعر المستشعرات ذات الإضاءة الخلفية بنسبة تتراوح بين 30 و40%.