22/02/25センサーの量子効率（QE）は、センサーに入射した光子が何％で検出されるかを表します。QEが高いほど、カメラの感度が高くなり、低照度環境でも動作できるようになります。QEは波長にも依存し、通常はピーク値を示す単一の数値で表されます。
光子がカメラのピクセルに当たると、そのほとんどが光感知領域に到達し、シリコンセンサー内で電子を放出することで検出されます。しかし、一部の光子は検出される前に、カメラセンサーの材料によって吸収、反射、または散乱されます。光子とカメラセンサーの材料との相互作用は光子の波長に依存するため、検出される確率は波長に依存します。この依存性は、カメラの量子効率曲線に示されています。
量子効率曲線の例。赤：裏面照射型CMOS。青：先進的な表面照射型CMOS
カメラセンサーは、設計や材料に応じて、それぞれ大きく異なる量子効率を持つことができます。QE に最も影響を与えるのは、カメラセンサーが裏面照射型か表面照射型かです。表面照射型カメラでは、被写体から発せられる光子は、検出される前にまず配線グリッドを通過する必要があります。もともと、これらのカメラの量子効率は 30 ～ 40% 程度に制限されていました。配線を通過した光を光感度シリコンに焦点を合わせるマイクロレンズの導入により、この効率は約 70% に向上しました。最新の表面照射型カメラは、約 84% のピーク QE に到達できます。裏面照射型カメラはこのセンサー設計を逆転させ、光子は配線を通過せずに、薄くなったシリコンの光検出層に直接当たります。これらのカメラセンサーは、より集約的で高価な製造プロセスを犠牲にして、約 95% のピークの高い量子効率を提供します。
量子効率は、イメージングアプリケーションにおいて必ずしも重要な特性ではありません。高光量アプリケーションでは、量子効率と感度の向上はあまりメリットになりません。しかし、低光量イメージングでは、高い量子効率によってS/N比と画質が向上したり、露光時間を短縮してイメージング速度が向上したりする場合があります。しかし、量子効率の向上によるメリットは、裏面照射型センサーの価格が30～40%上昇することとのバランスも考慮する必要があります。
