22.02.25Anturin kvanttihyötysuhde (QE) viittaa prosentuaaliseen todennäköisyyteen, että anturiin osuvat fotonit havaitaan. Korkea QE johtaa herkempään kameraan, joka pystyy toimimaan heikommissa valaistusolosuhteissa. QE on myös aallonpituudesta riippuvainen, ja QE ilmaistaan yhtenä numerona, joka tyypillisesti viittaa huippuarvoon.
Kun fotonit osuvat kameran pikseliin, suurin osa niistä saavuttaa valoherkän alueen ja havaitaan vapauttamalla elektroni piisensorissa. Osa fotoneista kuitenkin absorboituu, heijastuu tai siroaa kameran kennon materiaaleihin ennen kuin havaitseminen ehtii tapahtua. Fotonien ja kameran kennon materiaalien välinen vuorovaikutus riippuu fotonin aallonpituudesta, joten havaitsemisen todennäköisyys on aallonpituudesta riippuvainen. Tämä riippuvuus näkyy kameran kvanttitehokkuuskäyrässä.
Esimerkki kvanttihyötysuhdekäyrästä. Punainen: Takaa valaistu CMOS. Sininen: Edistynyt etupuolelta valaistu CMOS
Eri kamerakennoilla voi olla hyvin erilaiset kvanttihyödyt (QE) niiden suunnittelusta ja materiaaleista riippuen. Suurin vaikutus kvanttihyödynnöön on se, onko kameran kenno takaa vai edestä valaistu. Edestä valaistuissa kameroissa kohteesta tulevien fotonien on ensin kuljettava johdotusverkon läpi ennen kuin ne havaitaan. Alun perin näiden kameroiden kvanttihyötysuhteet rajoittuivat noin 30–40 prosenttiin. Mikrolinssien käyttöönotto valon fokusoimiseksi johtojen ohi valoherkkään piihin nosti tämän noin 70 prosenttiin. Nykyaikaiset edestä valaistut kamerat voivat saavuttaa noin 84 prosentin huippukvanttihyödyt. Taustavalaistut kamerat kääntävät tämän anturirakenteen päinvastaiseksi, sillä fotonit osuvat suoraan ohennettuun valoa havaitsevaan piikerrokseen kulkematta johdotuksen läpi. Nämä kamerakennoja tarjoavat korkeamman kvanttihyötysuhteen, noin 95 % huipputehokkuuden, mutta valmistusprosessi on intensiivisempi ja kalliimpi.
Kvanttitehokkuus ei aina ole olennainen ominaisuus kuvantamissovelluksessasi. Sovelluksissa, joissa on suuri valotus, lisääntynyt kvanttitehokkuus ja herkkyys tarjoavat vain vähän etua. Hämärässä kuvantamisessa korkea kvanttitehokkuus voi kuitenkin parantaa signaali-kohinasuhdetta ja kuvanlaatua tai lyhentää valotusaikoja nopeampaa kuvantamista varten. Mutta korkeamman kvanttitehokkuuden etuja on punnittava myös taustavalaistujen antureiden 30–40 prosentin hinnannousua vasten.
