Почему датчики менее чувствительны к синему свету?

Это дополнительный вопрос к Почему синий канал самый шумный? . Простой ответ на этот вопрос заключается в том, что датчики менее чувствительны к синему цвету и, следовательно, требуют большего усиления, что приводит к большему шуму. (Это усугубляется тем фактом, что типичное освещение сцены, такое как солнечный свет или лампы накаливания, не имеет синего цвета.)

Итак, почему датчики менее чувствительны к синему свету?

Является ли это именно тем, в котором сейчас работают многие датчики, или это более фундаментальный «закон» фотографии?

Является ли это просто случайным совпадением наших нынешних технологий CMOS и CCD? Это из-за используемых цветных фильтров или из-за самих фотодиодов? Как насчет датчиков с задней подсветкой? В типичной компоновке Bayer зеленых датчиков вдвое больше, чем красных и синих; без этого синий все равно был бы хуже зеленого? Почему красный явно лучше синего, хотя фотосайтов одинаковое количество? Имеют ли датчики CCD и CMOS одинаковый отклик? Или как насчет Foveon, у которого, как я знаю, есть проблемы с красным каналом? А как насчет синей цветной пленки?
И могу ли я правильно написать слово «материя», когда набираю кучу быстрых вопросов? По крайней мере, на этот вопрос ответ ясен. :)
В прошлый раз я объяснял, почему датчики менее чувствительны к синему: большая часть синего света поглощается структурой затвора, прежде чем достигнет фотосайта, и переход на датчики с задней подсветкой в ​​значительной степени решит проблему.
@coneslayer -- спасибо. Я как-то пропустил ссылку в нижней части вашего последнего ответа. Если у вас есть дополнительные ссылки на это, это было бы здорово — большая часть ненаучной литературы, которую я видел о датчиках с задней подсветкой, не упоминает различия в цветовой чувствительности.
Эта страница может представлять интерес; у него есть таблица средней глубины поглощения кремнием в зависимости от длины волны. Вы можете видеть, что он значительно короче для синего света, чем для красного, поэтому вам действительно нужно, чтобы фотодиоды были близко к входной поверхности для синего света. Learn.hamamatsu.com/articles/quantumefficiency.html

Ответы (2)

Чтобы опираться на ответ Pearsonartphoto, см. это примечание по применению от Kodak:
Цветовая коррекция для датчика изображения - Kodak

На этом графике показана естественная спектральная характеристика датчика CMOS (авторское право Kodak):
введите описание изображения здесь
Для справки, вот таблица зависимости длины волны от цвета (авторское право Wikipedia):
введите описание изображения здесь

Монохромный сигнал от датчика CMOS преобразуется в сигнал RGB путем размещения массива цветовых фильтров Байера перед пикселями. Это дает после интерполяции цветовую характеристику, показанную ниже (авторское право Kodak). Обратите внимание, что пик для синего при 460 нм примерно на 50% ниже, чем пик отклика для красного и зеленого. Большее усиление, требуемое для этого сигнала, производит больше шума.
введите описание изображения здесь

Сравните это со спектральной чувствительностью человеческого глаза ниже. ( авторское право Э. Шуберта )
Чувствительность человеческого глаза и фотометрические величины
введите описание изображения здесь

На сегодняшний день самыми дешевыми типами датчиков являются CCD и CMOS. Они работают, используя преимущества запрещенной зоны кремния. Датчик оптимизирован, если он настроен на длину волны, превышающую ширину запрещенной зоны, но не слишком большую. Badgap для кремния соответствует свету 1,1 мкм. Вот почему камеры обычно могут видеть в ИК-диапазоне и требуют ИК-фильтра для блокировки сигнала.

Когда сигнал становится намного мощнее ширины запрещенной зоны, чувствительность снижается. Вместо того, чтобы увеличивать накопленный заряд, он будет просто полностью проходить через систему.

Синий из трех каналов имеет самую короткую длину волны и, следовательно, наибольшую энергию. Это в тот момент, когда чувствительность уже снижается. Другие длины волн, такие как УФ, еще менее чувствительны и, следовательно, даже не отображаются (поэтому цифровым камерам не нужен УФ-фильтр).

Я не думаю, что это правильно. Фотоны с более высокой энергией, чем ширина запрещенной зоны (т.е. синий свет) легко поглощаются кремнием; они не проходят. Проблема в том, что в детекторе с фронтальным освещением синие фотоны слишком легко поглощаются внутри структуры затвора, прежде чем достичь фотосайтов.
@coneslayer: Хороший звонок... Прошло много времени с тех пор, как я посещал курсы по полупроводникам, думаю, я забыл несколько тонких деталей...
Почему датчики менее чувствительны к синему свету?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v