なぜセンサーは青色光に対する感度が低いのですか?


8

これは、ブルーチャンネルが最もうるさいのはなぜですか?。その質問に対する簡単な答えは、センサーは青に対する感度が低いため、より多くの増幅を必要とし、その結果、ノイズが増えるということです。(これは、太陽光や白熱灯などの典型的なシーンの照明が青に欠けているという事実によってさらに悪化します。)

では、なぜセンサーは青色光に対する感度が低いのですか?

これは、現在の多くのセンサーがそうである方法ですか、それとも、より根本的に写真の「法則」ですか?


1
それは私たちの現在のCMOSとCCD技術の偶発的な出来事ですか?使用されているカラーフィルターが原因ですか、それとも実際のフォトダイオードが原因ですか?裏面照射型センサーはどうですか?典型的なバイエルレイアウトでは、緑と赤の2倍の数の緑のセンサーがあります。これがなければ、青は緑よりも悪いのでしょうか?同じ数のフォトサイトがあるにもかかわらず、赤が青よりも明らかに優れているのはなぜですか?CCDセンサーとCMOSセンサーの反応は似ていますか?または、赤いチャンネルに問題があることがわかっているFoveonはどうですか?その母にとって、カラーフィルムの青はどうですか?
してください読むマイプロフィール

そして、連射問題の束をタイプするとき、「問題」を正しく綴ることができますか?少なくともその質問に対する答えは明らかです。:)
プロフィールを読んでください

前回センサーが青に対して感度が低い理由を説明しました。青色光の多くはフォトサイトに到達する前にゲート構造で吸収され、裏面照射型センサーに切り替えると問題が大幅に解決します。
コーンレイヤー2011

@coneslayer-ありがとう。私はあなたの最後の答えの下部セクションにあるリンクをどういうわけか見逃していた。さらに参考になるとしたら、それはすばらしいでしょう。裏面照射センサーで見たほとんどの非科学的文献では、色感度の違いについて触れていません。
プロフィールを読んでください

このページは興味深いかもしれません。波長の関数として、シリコンの平均吸収深度の表があります。青色光の場合は赤色よりも劇的に短いことがわかるので、フォトダイオードを青色光の入射面の近くに配置する必要があります。learn.hamamatsu.com/articles/quantumefficiency.html
coneslayer

回答:


7

Pearsonartphotoの回答に基づいて構築するには、コダックのこのアプリケーションノートを参照してください:
イメージセンサーの色補正-コダック

このグラフは、CMOSセンサーの自然なスペクトル応答を示しています(著作権Kodak)。
ここに画像の説明を入力してください
参考までに、波長と色の関係を表に示します(著作権Wikipedia)。
ここに画像の説明を入力してください

CMOSセンサーからのモノクロ信号は、ピクセルの前にベイヤーカラーフィルターアレイを配置することにより、RGB信号に変換されます。これにより、補間後、以下に示す色応答が生成されます(著作権Kodak)。460 nmの青のピークは、赤と緑のピーク応答よりも約50%低いことに注意してください。この信号に必要な増幅が大きいほど、ノイズが多くなります。
ここに画像の説明を入力してください

これを、以下の人間の目の分光感度と比較してください。(copyright E Schubert
人間の目の感度と測光量
ここに画像の説明を入力してください


5

最も安価なセンサータイプはCCDとCMOSです。それらはシリコンのバンドギャップ現象を利用して機能します。センサーは、バンドギャップよりも強力であるが、強力ではない波長に調整されている場合に最適化されます。シリコンのバッドギャップは1.1 umライトに対応します。そのため、通常カメラはIRを見ることができ、信号を遮断するにはIRフィルターが必要です。

信号がバンドギャップよりもはるかに強力になると、感度が低下します。蓄積された料金を増やす代わりに、システム全体を通過する傾向があります。

3つのチャネルの青は、波長が最も短いため、エネルギーが最も大きくなります。すでに感度が低下しているところです。UVなどのその他の波長は感度が低く、画像化されません(そのため、デジタルカメラにUVフィルターが不要な理由)


3
これは正しいとは思いません。バンドギャップよりも高いエネルギーを持つ光子(つまり、青色光)はシリコンによって容易に吸収されます。彼らは通過しません。問題は、前面照射型検出器では、青い光子がフォトサイトに到達する前に、ゲート構造内で吸収されすぎることです。
コーンレイヤー2011

@coneslayer:お電話ありがとうございます...半導体のコースを受講して久しぶりですが、細かい点をいくつか忘れてしまいました...
PearsonArtPhoto
弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.