22. 2. 2025Kvantová účinnosť (QE) senzora sa vzťahuje na pravdepodobnosť detekcie fotónov dopadajúcich na senzor v %. Vysoká QE vedie k citlivejšej kamere, ktorá je schopná pracovať v podmienkach s nižším osvetlením. QE tiež závisí od vlnovej dĺžky, pričom QE vyjadrená ako jedno číslo sa zvyčajne vzťahuje na maximálnu hodnotu.
Keď fotóny dopadnú na pixel kamery, väčšina z nich dosiahne svetlocitlivú oblasť a bude detekovaná uvoľnením elektrónu v kremíkovom senzore. Niektoré fotóny však budú absorbované, odrazené alebo rozptýlené materiálmi senzora kamery predtým, ako dôjde k detekcii. Interakcia medzi fotónmi a materiálmi senzora kamery závisí od vlnovej dĺžky fotónu, takže pravdepodobnosť detekcie závisí od vlnovej dĺžky. Táto závislosť je znázornená na krivke kvantovej účinnosti kamery.
Príklad krivky kvantovej účinnosti. Červená: CMOS s podsvietením zozadu. Modrá: Pokročilý CMOS s podsvietením spredu.
Rôzne kamerové senzory môžu mať veľmi odlišné kvantové účinnosti (QE) v závislosti od ich dizajnu a materiálov. Najväčší vplyv na QE má to, či je senzor fotoaparátu osvetlený zozadu alebo spredu. V kamerách s predným osvetlením musia fotóny prichádzajúce z objektu najprv prejsť cez mriežku vodičov, kým sú detekované. Pôvodne boli tieto kamery obmedzené na kvantovú účinnosť okolo 30 – 40 %. Zavedenie mikrošošoviek na zaostrenie svetla za vodiče do svetlocitlivého kremíka zvýšilo túto účinnosť na približne 70 %. Moderné kamery s predným osvetlením môžu dosiahnuť maximálne kvantové účinnosti okolo 84 %. Kamery so zadným osvetlením tento dizajn snímača obracajú, pričom fotóny priamo dopadajú na tenšiu vrstvu kremíka detekujúcu svetlo bez toho, aby prechádzali cez vodiče. Tieto kamerové senzory ponúkajú vyššiu kvantovú účinnosť okolo 95 % vrcholu, ale za cenu intenzívnejšieho a drahšieho výrobného procesu.
Kvantová účinnosť nebude vždy kľúčovou charakteristikou vo vašej zobrazovacej aplikácii. Pre aplikácie s vysokou úrovňou osvetlenia ponúka zvýšená kvantová účinnosť (QE) a citlivosť len malú výhodu. Pri zobrazovaní pri slabom osvetlení však môže vysoká kvantová účinnosť priniesť lepší pomer signálu k šumu a kvalitu obrazu alebo skrátené expozičné časy pre rýchlejšie zobrazovanie. Výhody vyššej kvantovej účinnosti však treba zvážiť aj oproti 30 – 40 % nárastu ceny senzorov so zadným osvetlením.
