Tại sao các cảm biến ít nhạy cảm hơn với ánh sáng xanh?

Đây là một câu hỏi tiếp theo tại sao kênh màu xanh là ồn ào nhất? . Câu trả lời đơn giản cho câu hỏi đó là các cảm biến ít nhạy cảm hơn với màu xanh và do đó đòi hỏi phải khuếch đại nhiều hơn, dẫn đến nhiễu nhiều hơn. (Điều này được kết hợp bởi thực tế là chiếu sáng cảnh điển hình như ánh sáng mặt trời hoặc đèn sợi đốt thiếu màu xanh lam.)

Vậy, tại sao các cảm biến ít nhạy cảm hơn với ánh sáng xanh?

Đây có phải là cách mà nhiều cảm biến hiện nay là, hay về cơ bản nó là một "luật" của nhiếp ảnh?

— Xin vui lòng đọc hồ sơ của tôi
nguồn

Có phải đó chỉ là một sự cố ngẫu nhiên của công nghệ CMOS và CCD hiện tại của chúng tôi? Có phải vì các bộ lọc màu được sử dụng, hoặc do các điốt quang thực tế? Những gì về cảm biến chiếu sáng trở lại? Với cách bố trí điển hình của Bayer, có gấp đôi số cảm biến xanh so với đỏ và xanh; nếu không có điều này, liệu màu xanh vẫn còn tệ hơn màu xanh lá cây? Tại sao màu đỏ rõ ràng tốt hơn màu xanh mặc dù có cùng số lượng ảnh? Các cảm biến CCD và CMOS có phản ứng tương tự không? Hoặc, những gì về Foveon, mà tôi biết có một số vấn đề trong kênh màu đỏ? Thế còn đối với mater, màu xanh trong phim màu thì sao?

— Vui lòng đọc hồ sơ của tôi

Và tôi có thể đánh vần "vấn đề" chính xác khi gõ một loạt các câu hỏi nhanh không? Đối với câu hỏi đó ít nhất, câu trả lời là rõ ràng. :)

— Vui lòng đọc hồ sơ của tôi

Tôi đã giải thích lần trước tại sao các cảm biến ít nhạy cảm hơn với màu xanh lam: Phần lớn ánh sáng xanh được hấp thụ trong cấu trúc cổng trước khi chạm tới photosite, và chuyển sang cảm biến chiếu sáng phía sau sẽ giải quyết được vấn đề.

— coneslayer

@coneslayer - cảm ơn. Tôi bằng cách nào đó đã bỏ lỡ liên kết trong phần dưới cùng của câu trả lời cuối cùng của bạn. Nếu bạn có thêm tài liệu tham khảo cho điều đó, điều đó thật tuyệt vời - hầu hết các tài liệu phi khoa học mà tôi đã thấy trên các cảm biến chiếu sáng mặt sau không đề cập đến sự khác biệt về độ nhạy màu.

— Vui lòng đọc hồ sơ của tôi

Trang này có thể được quan tâm; nó có một bảng độ sâu hấp thụ trung bình trong silicon, như là một hàm của bước sóng. Bạn có thể thấy rằng nó ngắn hơn đáng kể đối với ánh sáng xanh so với màu đỏ, vì vậy bạn thực sự muốn các photodiod gần với bề mặt lối vào cho ánh sáng xanh. learn.hamamatsu.com/articles/quantumeffic.html

— coneslayer

Câu trả lời:

Để xây dựng câu trả lời của Pearsonartphoto, hãy xem ghi chú ứng dụng này của Kodak:
Hiệu chỉnh màu cho cảm biến hình ảnh - Kodak

Biểu đồ này cho thấy phản ứng phổ tự nhiên của cảm biến CMOS (bản quyền Kodak):
nhập mô tả hình ảnh ở đây
Để tham khảo, đây là bảng liên quan đến bước sóng tới màu sắc (bản quyền Wikipedia):

Tín hiệu đơn sắc từ cảm biến CMOS được chuyển đổi thành tín hiệu RGB bằng cách đặt Mảng bộ lọc màu của Bayer trước các pixel. Điều này tạo ra, sau khi nội suy, phản hồi màu hiển thị bên dưới (bản quyền Kodak). Lưu ý rằng cực đại của màu xanh lam ở 460nm thấp hơn khoảng 50% so với các phản ứng cực đại đối với màu đỏ và màu lục. Sự khuếch đại lớn hơn theo yêu cầu của tín hiệu này tạo ra nhiều nhiễu hơn.
nhập mô tả hình ảnh ở đây

So sánh điều này với độ nhạy phổ của mắt người, bên dưới. ( Bản quyền E Schubert )
Độ nhạy của mắt người và đại lượng trắc quang
nhập mô tả hình ảnh ở đây

— hạt dẻ
nguồn

Các loại cảm biến rẻ nhất cho đến nay là CCD và CMOS. Chúng hoạt động bằng cách tận dụng các hiện tượng bandgap của silicon. Một cảm biến được tối ưu hóa nếu nó được điều chỉnh cho bước sóng mạnh hơn băng tần, nhưng không quá mạnh. Badgap cho silicon tương ứng với ánh sáng 1,1 um. Đó là lý do tại sao máy ảnh thường có thể nhìn thấy trong IR và yêu cầu bộ lọc IR để chặn tín hiệu.

Khi tín hiệu trở nên mạnh hơn nhiều so với băng tần, độ nhạy sẽ giảm. Thay vì tăng phí tích lũy, nó sẽ có xu hướng chỉ đi qua hệ thống hoàn toàn.

Màu xanh của 3 kênh có bước sóng ngắn nhất, và do đó nhiều năng lượng nhất. Đó là điểm nhạy cảm đã giảm. Các bước sóng xa hơn, như UV, thậm chí còn kém nhạy hơn, và do đó thậm chí không được chụp ảnh (Do đó tại sao máy ảnh kỹ thuật số không cần bộ lọc UV)

— PearsonArtPhoto
nguồn

Tôi không nghĩ rằng điều này là chính xác. Photon có năng lượng cao hơn khoảng cách dải (tức là ánh sáng xanh) được hấp thụ dễ dàng bởi silicon; họ không đi qua. Vấn đề là, trên một máy dò được chiếu sáng phía trước, các photon màu xanh bị hấp thụ quá dễ dàng, trong cấu trúc cổng, trước khi chạm tới các vật liệu quang điện.

— coneslayer

@coneslayer: Cuộc gọi tốt ... Đã một thời gian kể từ khi tôi tham gia các khóa học về chất bán dẫn, hãy đoán rằng tôi đã quên một vài chi tiết tinh tế ...

— PearsonArtPhoto