Mengapa sensor kurang sensitif terhadap cahaya biru?

Ini adalah pertanyaan lanjutan untuk Mengapa saluran biru paling berisik? . Jawaban sederhana untuk pertanyaan itu adalah bahwa sensor kurang sensitif terhadap biru, dan karenanya membutuhkan lebih banyak amplifikasi, yang menghasilkan lebih banyak noise. (Ini diperparah oleh fakta bahwa iluminasi pemandangan khas seperti sinar matahari atau lampu pijar kurang berwarna biru.)

Jadi, mengapa sensor kurang sensitif terhadap cahaya biru?

Apakah ini persis seperti yang dilakukan banyak sensor pada saat ini, atau lebih tepatnya merupakan "hukum" fotografi?

— Silakan Baca Profil Saya
sumber

Apakah ini hanya kejadian kebetulan dari teknologi CMOS dan CCD kami saat ini? Apakah karena filter warna yang digunakan, atau karena dioda sebenarnya? Bagaimana dengan sensor back-illuminated? Dengan tata letak khas Bayer, ada sensor hijau dua kali lebih banyak daripada merah dan biru; tanpa ini, apakah biru masih lebih buruk dari hijau? Mengapa merah ternyata lebih baik daripada biru meskipun jumlah fotonya sama? Apakah sensor CCD dan CMOS memiliki respons yang serupa? Atau, bagaimana dengan Foveon, yang saya tahu memiliki beberapa masalah di saluran merah? Bagaimana dengan mater itu, film berwarna biru?

— Silakan Baca Profil Saya

Dan bisakah saya mengeja "materi" dengan benar ketika mengetik banyak pertanyaan cepat? Setidaknya untuk pertanyaan itu, jawabannya jelas. :)

— Silakan Baca Profil Saya

Saya menjelaskan terakhir kali mengapa sensor kurang sensitif terhadap biru: Sebagian besar cahaya biru diserap dalam struktur gerbang sebelum mencapai photosite, dan beralih ke sensor yang diterangi bagian belakang sebagian besar akan memecahkan masalah.

— pemain coneslayer

@coneslayer - terima kasih. Entah bagaimana saya melewatkan tautan di bagian bawah jawaban terakhir Anda. Jika Anda memiliki referensi lebih lanjut untuk itu, itu akan luar biasa - sebagian besar literatur non-ilmiah yang pernah saya lihat pada sensor backside-illuminated tidak menyebutkan perbedaan sensitivitas warna.

— Silakan Baca Profil Saya

Halaman ini mungkin menarik; ini memiliki tabel kedalaman penyerapan rata-rata dalam silikon, sebagai fungsi dari panjang gelombang. Anda dapat melihat bahwa secara dramatis lebih pendek untuk cahaya biru daripada merah, jadi Anda benar-benar ingin fotodioda dekat dengan permukaan pintu masuk untuk cahaya biru. learn.hamamatsu.com/articles/quantumefficiency.html

— coneslayer

Jawaban:

Untuk membangun berdasarkan jawaban Pearsonartphoto lihat catatan aplikasi ini oleh Kodak:
Koreksi Warna untuk Sensor Gambar - Kodak

Grafik ini menunjukkan respons spektral alami dari sensor CMOS (hak cipta Kodak):
masukkan deskripsi gambar di sini
Untuk referensi, berikut adalah tabel yang berkaitan dengan panjang gelombang terhadap warna (hak cipta Wikipedia):

Sinyal monchrome dari sensor CMOS dikonversi menjadi sinyal RGB dengan menempatkan Array Filter Warna Bayer sebelum piksel. Ini menghasilkan, setelah interpolasi, respons warna yang ditunjukkan di bawah ini (hak cipta Kodak). Perhatikan bahwa puncak untuk biru pada 460 nm kira-kira 50% lebih rendah daripada respons puncak untuk merah dan hijau. Semakin besar amplifikasi yang dibutuhkan oleh sinyal ini menghasilkan lebih banyak noise.
masukkan deskripsi gambar di sini

Bandingkan ini dengan sensitivitas spektral mata manusia, di bawah ini. ( Hak cipta E Schubert )
Kepekaan mata manusia dan jumlah fotometrik
masukkan deskripsi gambar di sini

— labnut
sumber

Jenis sensor termurah sejauh ini adalah CCD dan CMOS. Mereka bekerja dengan memanfaatkan fenomena celah pita silikon. Sensor dioptimalkan jika disetel untuk panjang gelombang yang lebih kuat daripada celah pita, tetapi tidak terlalu kuat. Badgap untuk silikon sesuai dengan lampu 1,1 um. Itu sebabnya kamera biasanya dapat melihat di IR, dan memerlukan filter IR untuk memblokir sinyal keluar.

Ketika sinyal menjadi jauh lebih kuat daripada celah pita, sensitivitas menurun. Alih-alih meningkatkan muatan bawaan, ia cenderung melewati sistem sepenuhnya.

Biru dari 3 saluran memiliki panjang gelombang terpendek, dan dengan demikian sebagian besar energi. Pada titik sensitivitas sudah menurun. Panjang gelombang lebih lanjut, seperti UV, bahkan kurang sensitif, dan karenanya bahkan tidak dicitrakan (Oleh karena itu mengapa kamera digital tidak memerlukan filter UV)

— PearsonArtPhoto
sumber

Saya pikir ini tidak benar. Foton dengan energi lebih tinggi dari celah pita (yaitu cahaya biru) mudah diserap oleh silikon; mereka tidak melewati. Masalahnya adalah, bahwa pada detektor penerangan sisi depan, foton biru diserap terlalu mudah, di dalam struktur gerbang, sebelum mencapai photosites.

— pemain coneslayer

@coneslayer: Panggilan bagus ... Sudah lama sejak saya mengambil kursus di semikonduktor, kira saya sudah lupa beberapa detail halus ...

— PearsonArtPhoto