2022년 2월 25일센서의 양자 효율(QE)은 센서에 도달한 광자가 검출될 확률을 백분율로 나타낸 것입니다. QE가 높을수록 카메라의 감도가 높아져 저조도 환경에서도 작동할 수 있습니다. QE는 파장에 따라 달라지며, 일반적으로 최대값을 나타내는 단일 수치로 표현됩니다.
광자가 카메라 픽셀에 부딪히면 대부분은 빛에 민감한 영역에 도달하여 실리콘 센서에서 전자를 방출함으로써 검출됩니다. 그러나 일부 광자는 검출되기 전에 카메라 센서 재질에 흡수, 반사 또는 산란됩니다. 광자와 카메라 센서 재질 간의 상호작용은 광자의 파장에 따라 달라지므로 검출 가능성도 파장에 따라 결정됩니다. 이러한 의존성은 카메라의 양자 효율 곡선에 나타나 있습니다.
양자 효율 곡선의 예. 빨간색: 후면 발광 CMOS. 파란색: 고급 전면 발광 CMOS
카메라 센서는 설계와 재료에 따라 양자 효율(QE)이 매우 다를 수 있습니다. QE에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 카메라 센서가 후면 조사형인지 전면 조사형인지 여부입니다. 전면 조사형 카메라에서는 피사체에서 나오는 광자가 검출되기 전에 먼저 배선망을 통과해야 합니다. 초기 전면 조사형 카메라의 양자 효율은 약 30~40%에 불과했습니다. 마이크로렌즈를 도입하여 빛을 배선망을 통과시켜 감광성 실리콘에 직접 초점을 맞추는 방식이 도입되면서 양자 효율이 약 70%까지 향상되었습니다. 최신 전면 조사형 카메라는 최대 약 84%의 양자 효율을 달성할 수 있습니다. 후면 조사형 카메라는 이와 반대로 광자가 배선망을 거치지 않고 얇게 가공된 실리콘 검출층에 직접 도달하는 방식입니다. 이러한 카메라 센서는 최대 약 95%의 높은 양자 효율을 제공하지만, 제조 공정이 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다.
양자 효율(QE)은 모든 이미징 애플리케이션에서 필수적인 특성은 아닙니다. 높은 조도 환경에서는 QE와 감도 향상이 큰 이점을 제공하지 못합니다. 하지만 저조도 이미징에서는 높은 QE가 신호 대 잡음비(SNR)와 이미지 품질을 개선하거나 노출 시간을 단축하여 더 빠른 이미징을 가능하게 합니다. 그러나 높은 양자 효율의 이점은 후면 발광 센서의 30~40%에 달하는 가격 상승이라는 단점도 고려해야 합니다.
