22/02/25Bir sensörün Kuantum Verimliliği (QE), sensöre çarpan fotonların % olarak algılanma olasılığını ifade eder. Yüksek QE, daha düşük ışık koşullarında çalışabilen daha hassas bir kamera sağlar. QE aynı zamanda dalga boyuna da bağlıdır ve QE, genellikle tepe değerini ifade eden tek bir sayı olarak ifade edilir.
Fotonlar bir kamera pikseline çarptığında, çoğu ışığa duyarlı alana ulaşır ve silikon sensörde bir elektron salınmasıyla tespit edilir. Ancak, bazı fotonlar tespit gerçekleşmeden önce kamera sensörünün malzemeleri tarafından emilir, yansıtılır veya saçılır. Fotonlar ve kamera sensörünün malzemeleri arasındaki etkileşim foton dalga boyuna bağlıdır, bu nedenle tespit olasılığı dalga boyuna bağlıdır. Bu bağımlılık, kameranın Kuantum Verimlilik Eğrisi'nde gösterilmektedir.
Kuantum Verimlilik eğrisi örneği. Kırmızı: Arkadan aydınlatmalı CMOS. Mavi: Gelişmiş Önden aydınlatmalı CMOS
Farklı kamera sensörleri, tasarımlarına ve malzemelerine bağlı olarak çok farklı QE'lere sahip olabilir. QE üzerindeki en büyük etki, kamera sensörünün arkadan mı yoksa ön taraftan mı aydınlatıldığıdır. Önden aydınlatmalı kameralarda, özneden gelen fotonlar algılanmadan önce bir kablolama ızgarasından geçmelidir. Başlangıçta, bu kameralar yaklaşık %30-40'lık kuantum verimlilikleriyle sınırlıydı. Işığı tellerin üzerinden ışığa duyarlı silikona odaklamak için mikro merceklerin piyasaya sürülmesiyle bu oran yaklaşık %70'e çıktı. Modern önden aydınlatmalı kameralar yaklaşık %84'lük tepe QE'lere ulaşabilir. Arkadan aydınlatmalı kameralar bu sensör tasarımını tersine çevirir ve fotonlar kablolamadan doğrudan inceltilmiş bir ışık algılayan silikon katmanına çarpar. Bu kamera sensörleri, daha yoğun ve pahalı bir üretim süreci pahasına yaklaşık %95'lik daha yüksek kuantum verimlilikleri sunar.
Kuantum Verimliliği, görüntüleme uygulamanızda her zaman hayati bir özellik olmayacaktır. Yüksek ışık seviyelerine sahip uygulamalar için, artırılmış QE ve hassasiyet çok az avantaj sunar. Ancak, düşük ışıklı görüntülemede, yüksek QE, sinyal-gürültü oranını ve görüntü kalitesini iyileştirebilir veya daha hızlı görüntüleme için pozlama sürelerini kısaltabilir. Ancak, daha yüksek kuantum verimliliğinin avantajları, arkadan aydınlatmalı sensörlerin fiyatındaki %30-40'lık artışla da karşılaştırılmalıdır.
