Pourquoi les capteurs sont-ils moins sensibles à la lumière bleue?

Ceci est une question de suivi de Pourquoi le canal bleu est-il le plus bruyant? . La réponse simple à cette question est que les capteurs sont moins sensibles au bleu et nécessitent donc plus d'amplification, ce qui se traduit par plus de bruit. (Ceci est aggravé par le fait que l'éclairage de scène typique comme la lumière du soleil ou les lampes à incandescence manque de bleu.)

Alors, pourquoi les capteurs sont-ils moins sensibles à la lumière bleue?

Est-ce juste ainsi que de nombreux capteurs sont actuellement, ou est-ce plus fondamentalement une "loi" de la photographie?

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S'agit-il simplement d'un incident fortuit de notre technologie CMOS et CCD actuelle? Est-ce à cause des filtres de couleur utilisés ou à cause des photodiodes réelles? Qu'en est-il des capteurs rétro-éclairés? Avec la disposition typique de Bayer, il y a deux fois plus de capteurs verts que rouges et bleus; sans cela, le bleu serait-il encore pire que le vert? Pourquoi le rouge est-il apparemment meilleur que le bleu alors qu'il y a le même nombre de photosites? Les capteurs CCD et CMOS ont-ils une réponse similaire? Ou, qu'en est-il de Foveon, dont je sais qu'il a des problèmes dans le canal rouge? Qu'en est-il, pour ce film de couleur bleu mater?

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Et puis-je épeler «matière» correctement lorsque je tape un tas de questions à tir rapide? À cette question au moins, la réponse est claire. :)

— Veuillez lire mon profil

J'ai expliqué la dernière fois pourquoi les capteurs sont moins sensibles au bleu: une grande partie de la lumière bleue est absorbée dans la structure de la porte avant d'atteindre le photosite, et le passage à des capteurs éclairés à l'arrière résoudrait largement le problème.

— coneslayer

@coneslayer - merci. J'avais en quelque sorte raté le lien dans la partie inférieure de votre dernière réponse. Si vous avez d'autres références à ce sujet, ce serait génial - la plupart des publications non scientifiques que j'ai vues sur les capteurs éclairés à l'arrière ne mentionnent pas les différences de sensibilité des couleurs.

— Veuillez lire mon profil le

Cette page peut être intéressante; il a un tableau de la profondeur d'absorption moyenne dans le silicium, en fonction de la longueur d'onde. Vous pouvez voir qu'il est considérablement plus court pour la lumière bleue que rouge, donc vous voulez vraiment que les photodiodes soient proches de la surface d'entrée pour la lumière bleue. learn.hamamatsu.com/articles/quantumefficiency.html

— coneslayer

Réponses:

Pour s'appuyer sur la réponse de Pearsonartphoto, consultez cette note d'application de Kodak:
Correction des couleurs pour le capteur d'image - Kodak

Ce graphique montre la réponse spectrale naturelle d'un capteur CMOS (copyright Kodak):
entrez la description de l'image ici
Pour référence, voici un tableau reliant la longueur d'onde à la couleur (copyright Wikipedia):

Le signal monchrome du capteur CMOS est converti en signal RVB en plaçant un réseau de filtres couleur Bayer avant les pixels. Cela produit, après interpolation, la réponse chromatique indiquée ci-dessous (copyright Kodak). Notez que le pic pour le bleu à 460 nm est environ 50% inférieur aux réponses maximales pour le rouge et le vert. La plus grande amplification requise par ce signal produit plus de bruit.
entrez la description de l'image ici

Comparez cela avec la sensibilité spectrale de l'œil humain, ci-dessous. ( Copyright E Schubert )
Sensibilité de l'œil humain et quantités photométriques
entrez la description de l'image ici

— noisette
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Les types de capteurs les moins chers sont de loin les CCD et CMOS. Ils fonctionnent en profitant des phénomènes de bande interdite du silicium. Un capteur est optimisé s'il est réglé sur une longueur d'onde plus puissante que la bande interdite, mais pas trop puissante. L'écart pour le silicium correspond à une lumière de 1,1 um. C'est pourquoi les caméras peuvent généralement voir dans l'IR et nécessitent un filtre IR pour bloquer le signal.

Lorsque le signal devient beaucoup plus puissant que la bande interdite, la sensibilité diminue. Au lieu d'augmenter la charge accumulée, elle aura tendance à traverser entièrement le système.

Le bleu des 3 canaux a la longueur d'onde la plus courte et donc la plus d'énergie. C'est au point que la sensibilité diminue déjà. D'autres longueurs d'onde, comme les UV, sont encore moins sensibles et ne sont donc même pas imagées (d'où la raison pour laquelle les appareils photo numériques n'ont pas besoin de filtre UV)

— PearsonArtPhoto
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Je ne pense pas que ce soit correct. Les photons avec une énergie supérieure à la bande interdite (c'est-à-dire la lumière bleue) sont absorbés facilement par le silicium; ils ne passent pas. Le problème est que, sur un détecteur éclairé de face, les photons bleus sont absorbés trop facilement, à l'intérieur de la structure de la grille, avant d'atteindre les photosites.

— coneslayer

@coneslayer: Bon appel ... Cela fait un moment que je n'ai pas suivi de cours sur les semi-conducteurs, je suppose que j'ai oublié quelques détails subtils ...

— PearsonArtPhoto