2025.02.22.Egy érzékelő kvantumhatásfoka (QE) azt a valószínűséget adja meg százalékban, hogy a szenzorba becsapódó fotonok detektálásra kerülnek. A magas QE érzékenyebb kamerát eredményez, amely gyengébb fényviszonyok mellett is képes működni. A QE hullámhosszfüggő is, egyetlen számként kifejezve, amely jellemzően a csúcsértékre utal.
Amikor a fotonok egy kamera pixelébe ütköznek, a legtöbbjük eléri a fényérzékeny területet, és a szilícium érzékelőben felszabaduló elektronon keresztül detektálható. Azonban néhány fotont a kamera érzékelőjének anyagai elnyelnek, visszavernek vagy szétszórnak, mielőtt a detektálás megtörténhetne. A fotonok és a kamera érzékelőjének anyagai közötti kölcsönhatás a foton hullámhosszától függ, így a detektálás valószínűsége hullámhosszfüggő. Ezt a függőséget a kamera kvantumhatásfok-görbéje mutatja.
Példa a kvantumhatásfok görbére. Piros: Hátulról megvilágított CMOS. Kék: Fejlett elölről megvilágított CMOS
A különböző kameraérzékelők kvantumhatásfoka nagyon eltérő lehet a kialakításuktól és az anyagaiktól függően. A kvantumhatásfokra a legnagyobb hatást az befolyásolja, hogy a kamera érzékelője hátulról vagy elölről megvilágított. Az elölről megvilágított kamerákban a témából érkező fotonoknak először egy vezetékezési rácson kell áthaladniuk, mielőtt detektálnák őket. Eredetileg ezek a kamerák körülbelül 30-40%-os kvantumhatásfokon működtek. A mikrolencsék bevezetése, amelyek a fényt a vezetékeken túl a fényérzékeny szilíciumba fókuszálják, ezt az értéket körülbelül 70%-ra emelte. A modern elölről megvilágított kamerák körülbelül 84%-os csúcskvantumhatásfokot érhetnek el. A hátulról megvilágított kamerák megfordítják ezt az érzékelő-kialakítást, a fotonok közvetlenül egy elvékonyított szilíciumrétegre csapódnak be anélkül, hogy áthaladnának a vezetékeken. Ezek a kameraérzékelők magasabb, körülbelül 95%-os csúcskvantumhatásfokot kínálnak, intenzívebb és drágább gyártási folyamat árán.
A kvantumhatékonyság nem mindig lesz létfontosságú jellemző a képalkotási alkalmazásokban. Nagy fényerejű alkalmazásoknál a megnövelt kvantumhatékonyság és érzékenység kevés előnnyel jár. Gyenge fényviszonyok mellett azonban a magas kvantumhatékonyság jobb jel-zaj arányt és képminőséget eredményezhet, vagy csökkentheti az expozíciós időt a gyorsabb képalkotás érdekében. A nagyobb kvantumhatékonyság előnyeit azonban a hátsó megvilágítású érzékelők 30-40%-os áremelkedésével szemben is mérlegelni kell.
