¿Por qué los sensores son menos sensibles a la luz azul?

Esta es una pregunta de seguimiento a ¿Por qué el canal azul es el más ruidoso? . La respuesta simple a esa pregunta es que los sensores son menos sensibles al azul y, por lo tanto, requieren más amplificación, lo que resulta en más ruido. (Esto se ve agravado por el hecho de que la iluminación típica de la escena, como la luz solar o las lámparas incandescentes, carece de azul).

Entonces, ¿por qué los sensores son menos sensibles a la luz azul?

¿Es así como son muchos sensores en este momento, o es más fundamentalmente una "ley" de la fotografía?

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¿Es solo una casualidad de nuestra tecnología CMOS y CCD actual? ¿Es por los filtros de color utilizados o por los fotodiodos reales? ¿Qué pasa con los sensores retroiluminados? Con el diseño típico de Bayer, hay el doble de sensores verdes que el rojo y el azul; sin esto, ¿el azul seguiría siendo peor que el verde? ¿Por qué el rojo es aparentemente mejor que el azul aunque haya la misma cantidad de fotosites? ¿Los sensores CCD y CMOS tienen una respuesta similar? O bien, ¿qué pasa con Foveon, que sé que tiene algunos problemas en el canal rojo? ¿Qué tal, para esa materia, película de color azul?

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¿Y puedo deletrear "materia" correctamente al escribir un montón de preguntas rápidas? Al menos a esa pregunta, la respuesta es clara. :)

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La última vez expliqué por qué los sensores son menos sensibles al azul: gran parte de la luz azul se absorbe en la estructura de la puerta antes de llegar al fotosite, y cambiar a sensores iluminados en la parte trasera resolvería en gran medida el problema.

— coneslayer

@coneslayer - gracias. De alguna manera me había perdido el enlace en la sección inferior de su última respuesta. Si tiene más referencias para eso, sería increíble: la mayoría de la literatura no científica que he visto sobre sensores iluminados en la parte posterior no menciona las diferencias de sensibilidad del color.

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Esta página puede ser de interés; Tiene una tabla de profundidad de absorción media en silicio, en función de la longitud de onda. Puede ver que es dramáticamente más corto para la luz azul que la roja, por lo que realmente desea que los fotodiodos estén cerca de la superficie de entrada para la luz azul. learn.hamamatsu.com/articles/quantumefficiency.html

— coneslayer

Respuestas:

Para aprovechar la respuesta de Pearsonartphoto, consulte esta nota de aplicación de Kodak:
Corrección de color para sensor de imagen - Kodak

Este gráfico muestra la respuesta espectral natural de un sensor CMOS (copyright Kodak):
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para referencia, aquí hay una tabla que relaciona la longitud de onda con el color (copyright Wikipedia):

La señal monocromática del sensor CMOS se convierte en una señal RGB colocando una matriz de filtro de color Bayer antes de los píxeles. Esto produce, después de la interpolación, la respuesta de color que se muestra a continuación (copyright Kodak). Tenga en cuenta que el pico para el azul a 460 nm es aproximadamente un 50% más bajo que el pico de respuestas para el rojo y el verde. La mayor amplificación requerida por esta señal produce más ruido.
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Compare esto con la sensibilidad espectral del ojo humano, a continuación. ( Copyright E Schubert )
Sensibilidad del ojo humano y cantidades fotométricas
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— castaño
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Los tipos de sensores más baratos con diferencia son CCD y CMOS. Funcionan aprovechando los fenómenos de banda prohibida del silicio. Un sensor está optimizado si está sintonizado para una longitud de onda más potente que la banda prohibida, pero no demasiado potente. El badgap para silicio corresponde a una luz de 1.1 um. Es por eso que las cámaras normalmente pueden ver en el IR y requieren un filtro IR para bloquear la señal.

Cuando la señal se vuelve mucho más potente que la banda prohibida, la sensibilidad disminuye. En lugar de aumentar la carga acumulada, tenderá a pasar completamente por el sistema.

El azul de los 3 canales tiene la longitud de onda más corta y, por lo tanto, la mayor cantidad de energía. Es en el punto en que la sensibilidad ya está disminuyendo. Las longitudes de onda adicionales, como la UV, son incluso menos sensibles y, por lo tanto, ni siquiera se toman imágenes (de ahí que las cámaras digitales no necesiten un filtro UV)

— PearsonArtPhoto
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No creo que esto sea correcto. El silicio absorbe fácilmente los fotones con una energía superior a la banda prohibida (es decir, luz azul); No pasan. El problema es que, en un detector iluminado en el frente, los fotones azules se absorben demasiado fácilmente, dentro de la estructura de la puerta, antes de llegar a las fotositas.

— coneslayer

@coneslayer: Buena decisión ... Ha pasado un tiempo desde que tomé cursos en semiconductores, supongo que he olvidado algunos detalles sutiles ...

— PearsonArtPhoto