22/02/25Hiệu suất lượng tử (QE) của cảm biến đề cập đến khả năng các photon va chạm vào cảm biến được phát hiện (tính bằng %). QE cao giúp camera nhạy hơn, có khả năng hoạt động trong điều kiện ánh sáng yếu. QE cũng phụ thuộc vào bước sóng, với QE được biểu thị bằng một con số duy nhất, thường đề cập đến giá trị cực đại.
Khi photon chạm vào điểm ảnh của camera, hầu hết sẽ đến vùng nhạy sáng và được phát hiện thông qua việc giải phóng một electron trong cảm biến silicon. Tuy nhiên, một số photon sẽ bị hấp thụ, phản xạ hoặc tán xạ bởi vật liệu của cảm biến camera trước khi việc phát hiện có thể diễn ra. Tương tác giữa photon và vật liệu của cảm biến camera phụ thuộc vào bước sóng photon, do đó khả năng phát hiện phụ thuộc vào bước sóng. Sự phụ thuộc này được thể hiện trong Đường cong Hiệu suất Lượng tử của camera.
Ví dụ về đường cong Hiệu suất Lượng tử. Màu đỏ: CMOS chiếu sáng mặt sau. Màu xanh: CMOS chiếu sáng mặt trước nâng cao
Các cảm biến camera khác nhau có thể có QE rất khác nhau tùy thuộc vào thiết kế và vật liệu của chúng. Ảnh hưởng lớn nhất đến QE là cảm biến của camera được chiếu sáng từ phía sau hay phía trước. Ở camera chiếu sáng từ phía trước, các photon đến từ chủ thể trước tiên phải đi qua một lưới dây dẫn trước khi được phát hiện. Ban đầu, các camera này bị giới hạn ở hiệu suất lượng tử khoảng 30-40%. Sự ra đời của các thấu kính siêu nhỏ để hội tụ ánh sáng qua các dây dẫn vào silicon nhạy sáng đã nâng hiệu suất này lên khoảng 70%. Camera chiếu sáng từ phía trước hiện đại có thể đạt QE cực đại khoảng 84%. Camera chiếu sáng từ phía sau đảo ngược thiết kế cảm biến này, với các photon chiếu trực tiếp vào lớp silicon phát hiện ánh sáng mỏng mà không cần đi qua dây dẫn. Các cảm biến camera này mang lại hiệu suất lượng tử cao hơn khoảng 95%, với cái giá phải trả là quy trình sản xuất chuyên sâu và tốn kém hơn.
Hiệu suất lượng tử không phải lúc nào cũng là một đặc điểm thiết yếu trong ứng dụng hình ảnh của bạn. Đối với các ứng dụng có cường độ sáng cao, QE và độ nhạy sáng cao không mang lại nhiều lợi thế. Tuy nhiên, trong chụp ảnh thiếu sáng, QE cao có thể cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu và chất lượng hình ảnh, hoặc giảm thời gian phơi sáng để chụp ảnh nhanh hơn. Tuy nhiên, lợi thế của hiệu suất lượng tử cao hơn cũng cần được cân nhắc so với mức tăng giá 30-40% của cảm biến chiếu sáng ngược.
