22. 2. 2025Kvantová účinnost (QE) senzoru vyjadřuje pravděpodobnost detekce fotonů dopadajících na senzor v %. Vysoká QE vede k citlivější kameře, která je schopna pracovat i za horších světelných podmínek. QE je také závislá na vlnové délce, přičemž QE je vyjádřena jako jedno číslo, které obvykle odkazuje na maximální hodnotu.
Když fotony dopadnou na pixel kamery, většina z nich dosáhne světlocitlivé oblasti a bude detekována uvolněním elektronu v křemíkovém senzoru. Některé fotony však budou absorbovány, odraženy nebo rozptýleny materiály senzoru kamery, než k detekci dojde. Interakce mezi fotony a materiály senzoru kamery závisí na vlnové délce fotonu, takže pravděpodobnost detekce je závislá na vlnové délce. Tato závislost je znázorněna na křivce kvantové účinnosti kamery.
Příklad křivky kvantové účinnosti. Červená: CMOS s podsvícením zezadu. Modrá: Pokročilý CMOS s podsvícením zepředu.
Různé kamerové senzory mohou mít velmi odlišné kvantové účinky (QE) v závislosti na jejich konstrukci a materiálech. Největší vliv na QE má to, zda je senzor kamery osvětlen zezadu nebo zepředu. U kamer s předním osvětlením musí fotony přicházející z objektu nejprve projít mřížkou vodičů, než jsou detekovány. Původně byly tyto kamery omezeny na kvantovou účinnost kolem 30–40 %. Zavedení mikročoček pro zaostření světla za vodiče do světlocitlivého křemíku tuto účinnost zvýšilo na přibližně 70 %. Moderní kamery s předním osvětlením mohou dosáhnout maximální kvantové účinnosti kolem 84 %. Kamery se zadním osvětlením tento design senzoru obracejí, přičemž fotony přímo dopadají na ztenčenou vrstvu křemíku detekující světlo, aniž by procházely vodiči. Tyto kamerové senzory nabízejí vyšší kvantovou účinnost kolem 95 % vrcholu, na úkor intenzivnějšího a dražšího výrobního procesu.
Kvantová účinnost nebude vždy zásadní charakteristikou ve vaší zobrazovací aplikaci. Pro aplikace s vysokou úrovní osvětlení nabízí zvýšená kvantová účinnost (QE) a citlivost jen malou výhodu. Při zobrazování za slabého osvětlení však může vysoká kvantová účinnost vést k lepšímu poměru signálu k šumu a kvalitě obrazu nebo ke zkrácení expozičních časů pro rychlejší zobrazování. Výhody vyšší kvantové účinnosti je však třeba zvážit i oproti 30–40% nárůstu ceny senzorů s podsvícením.
