22/02/25Kvanteffektiviteten (QE) hos en sensor refererar till sannolikheten för att fotoner träffar sensorn och detekteras i %. Hög QE leder till en känsligare kamera som kan arbeta i svagare ljusförhållanden. QE är också våglängdsberoende, där QE uttrycks som ett enda tal som vanligtvis refererar till toppvärdet.
När fotoner träffar en kamerapixel når de flesta det ljuskänsliga området och detekteras genom att en elektron frigörs i kiselsensorn. Vissa fotoner absorberas, reflekteras eller sprids dock av materialen i kamerasensorn innan detektering kan ske. Samspelet mellan fotonerna och materialen i kamerasensorn beror på fotonens våglängd, så sannolikheten för detektering är våglängdsberoende. Detta beroende visas i kamerans kvanteffektivitetskurva.
Exempel på en kvanteffektivitetskurva. Röd: Baksidesbelyst CMOS. Blå: Avancerad framsidesbelyst CMOS
Olika kamerasensorer kan ha mycket olika kvantitetseffektivitet (QE) beroende på design och material. Den största inverkan på QE är om en kameras sensor är bak- eller frambelyst. I frambelysta kameror måste fotoner som kommer från motivet först passera genom ett ledningsnät innan de detekteras. Ursprungligen var dessa kameror begränsade till kvantitetseffektiviteter på cirka 30–40 %. Införandet av mikrolinser för att fokusera ljus förbi ledningarna in i det ljuskänsliga kislet höjde detta till cirka 70 %. Moderna frontbelysta kameror kan nå maximala QE på cirka 84 %. Bakbelysta kameror reverserar denna sensordesign, där fotoner träffar direkt ett tunt ljusdetekterande kisellager utan att passera genom kablarna. Dessa kamerasensorer erbjuder högre kvantitetseffektivitet på runt 95 % av toppvärdet, till bekostnad av en mer intensiv och dyr tillverkningsprocess.
Kvanteffektivitet är inte alltid en viktig egenskap i din bildapplikation. För applikationer med höga ljusnivåer erbjuder ökad QE och känslighet få fördelar. Vid bildtagning i svagt ljus kan dock hög QE ge förbättrat signal-brusförhållande och bildkvalitet, eller minskade exponeringstider för snabbare bildtagning. Men fördelarna med högre kvanteffektivitet måste också vägas mot den 30–40 % ökningen av priset på bakbelysta sensorer.
