22/02/25Kvanteeffektiviteten (QE) til en sensor refererer til sannsynligheten for at fotoner treffer sensoren og blir oppdaget i %. Høy QE fører til et mer følsomt kamera, som er i stand til å fungere under dårligere lysforhold. QE er også bølgelengdeavhengig, der QE uttrykkes som et enkelt tall som vanligvis refererer til toppverdien.
Når fotoner treffer en kamerapiksel, vil de fleste nå det lysfølsomme området og bli oppdaget ved å frigjøre et elektron i silisiumsensoren. Noen fotoner vil imidlertid bli absorbert, reflektert eller spredt av materialene i kamerasensoren før deteksjon kan finne sted. Samspillet mellom fotonene og materialene i kamerasensoren avhenger av fotonets bølgelengde, så sannsynligheten for deteksjon er bølgelengdeavhengig. Denne avhengigheten vises i kameraets kvanteeffektivitetskurve.
Eksempel på en kvanteeffektivitetskurve. Rød: Baksidebelyst CMOS. Blå: Avansert frontsidebelyst CMOS
Ulike kamerasensorer kan ha svært forskjellige kvanteeffektiviteter (QE) avhengig av design og materialer. Den største innflytelsen på QE er om kameraets sensor er belyst bakfra eller forfra. I kameraer med frontbelysning må fotoner som kommer fra motivet først passere gjennom et rutenett av ledninger før de detekteres. Opprinnelig var disse kameraene begrenset til kvanteeffektiviteter på rundt 30–40 %. Innføringen av mikrolinser for å fokusere lys forbi ledningene og inn i det lysfølsomme silisiumet økte dette til rundt 70 %. Moderne frontbelyste kameraer kan nå topp-QE-er på rundt 84 %. Bakbelyste kameraer reverserer denne sensordesignen, med fotoner som treffer direkte et tynnet lysdetekterende lag av silisium, uten å passere gjennom ledningene. Disse kamerasensorene tilbyr høyere kvanteeffektivitet på rundt 95 % av toppverdien, på bekostning av en mer intensiv og dyr produksjonsprosess.
Kvanteeffektivitet vil ikke alltid være en viktig egenskap i bildebehandlingsapplikasjonen din. For applikasjoner med høye lysnivåer gir økt QE og følsomhet liten fordel. Ved bildebehandling i svakt lys kan imidlertid høy QE gi forbedret signal-til-støy-forhold og bildekvalitet, eller reduserte eksponeringstider for raskere bildebehandling. Men fordelene med høyere kvanteeffektivitet må også veies mot 30–40 % prisøkning på bakbelyste sensorer.
