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

Esta es una pregunta de seguimiento de ¿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 genera más ruido. (Esto se ve agravado por el hecho de que la iluminación típica de la escena, como la luz del sol 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?

¿Es solo una casualidad incidental 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 rojos y azules; sin esto, ¿sería el azul peor que el verde? ¿Por qué el rojo aparentemente es mejor que el azul a pesar de que hay el mismo número de fotositos? ¿Los sensores CCD y CMOS tienen una respuesta similar? O, ¿qué pasa con Foveon, que sé que tiene algunos problemas en el canal rojo? ¿Qué tal, para ese asunto, película de color azul?
¿Y puedo deletrear "materia" correctamente cuando escribo un montón de preguntas rápidas? Al menos a esa pregunta, la respuesta es clara. :)
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 fotosito, y cambiar a sensores con iluminación posterior resolvería en gran medida el problema.
@coneslayer -- gracias. De alguna manera me perdí 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 de color.
Esta página puede ser de su interés; tiene una tabla de profundidad de absorción promedio en silicio, en función de la longitud de onda. Puede ver que es dramáticamente más corto para la luz azul que para 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

Respuestas (2)

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

Este gráfico muestra la respuesta espectral natural de un sensor CMOS (copyright Kodak):
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Como referencia, aquí hay una tabla que relaciona la longitud de onda con el color (copyright Wikipedia):
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La señal monocromática del sensor CMOS se convierte en una señal RGB colocando una matriz de filtros 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 del azul a 460 nm es aproximadamente un 50 % más bajo que las respuestas del pico del rojo y el verde. La mayor amplificación que requiere 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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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 el silicio corresponde a una luz de 1,1 um. Es por eso que las cámaras generalmente pueden ver en el IR y requieren un filtro IR para bloquear la señal.

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

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. Otras longitudes de onda, como la UV, son aún menos sensibles y, por lo tanto, ni siquiera se visualizan (por eso las cámaras digitales no necesitan un filtro UV)

No creo que esto sea correcto. Los fotones con mayor energía que la banda prohibida (es decir, la luz azul) son fácilmente absorbidos por el silicio; no pasan. El problema es que en un detector con iluminación frontal, los fotones azules se absorben con demasiada facilidad dentro de la estructura de la puerta antes de llegar a los fotositos.
@coneslayer: Buena decisión... Ha pasado un tiempo desde que tomé cursos de semiconductores, supongo que olvidé algunos detalles sutiles...
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