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光學模擬與應用案例

CMOS影像感測器

應用簡介
影像感測器受惠於現今手機鏡頭、輔助駕駛與人臉辨識等領域的蓬勃發展而需求日增,其中又屬 CMOS 影像感測器的討論度最高,因為有著低成本與低功耗等特性,並可採用系統單晶片(SoC)的概念,將感測器與其它 IC 電路整合於同一晶片上。綜合上述的機會與特色, CMOS 影像感測器的市場規模不容小覷。
 

而 CMOS 影像感測器仍然有許多值得研究與發展的重點,如:感光度、抗雜訊能力以及解析度等。設計者主要探討目標為:

  • 吸收效率(Absorption):記錄每組像素的光吸收量與頻譜分布
  • 雜訊串擾(Cross talk):像素之間的光吸收分布與不同入射角之吸收情形比較
模型概述

微陣列透鏡(Micro Lens Array)| RSoft 建立結構並設定材料特性
色彩濾波器(Color Filter Array)| RSoft 建立結構並設定對應濾波效果
光源|

  • RSoft 設定理想光源
  • 結合 CODE V 計算經過透鏡組的模擬光源,匯入 RSoft 視為輸入光源

金屬線| 使用 RSoft 建立或匯入光罩檔進行建模
材料設定| 定義折射率、消光係數、色散等特性
監視器| 根據需求設置,可記錄電場、磁場、能量與吸收等物理量

分析/結論
CMOS 影像感測器涉及陣列透鏡的聚焦設計、色彩濾波矩陣的濾波行為以及光電轉換的效率分析。Synopsys 旗下的 CODE V 與 RSoft 提供光學模擬完整解決方案。從結果圖中可見 CMOS 影像感測器剖面的吸收分布,以及不同入射角入射光源所對應的吸收量以及頻譜分布。並能結合 CODE V 進行模擬,得到比一般理想模型更貼近實際行為的結果,更準確地評估雜訊串擾等現象。
 
 

 



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2020.06-OPT001CMOS影像感測器.pdf

CMOS影像感測器
2020-11-17 10:03:00
2020-11-17 10:03:00
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