CMOSイメージセンサカメラの高度な設計手法

CMOSイメージセンサは,今日のデジタルカメラや携帯電話に広く使われています。CMOSイメージセンサは,既存のCMOS製造プロセスを利用しており,低コストのイメージセン サを設計する手法として注目されています。

現在では,CMOSイメージセンサカメラを設計するための先進的な手法が登場しています。Ansys LumericalおよびSpeosの相互運用性を利用することで,マクロレンズやマイクロセンサを含むカメラシステムを設計し,CMOSセンサの効率を最適化することができます。このワークフローでは,実際の照明条件を考慮しながら,CMOSイメージセンサのデザインを最適化します。

Speosは,システムの照明性能や光学性能を予測することができます。Speosを使用することで,エンジニアは光と機械的形状の相互作用をマクロスケールで検討することができ,試作に要する時間とコストを削減することができます。また,Ansys Lumericalは,光,電子,および熱の効果を含む,波長スケールの光および幾何学的構造の相互作用をモデル化できるフォトニクス解析ツールを提供しています。

SpeosおよびLumericalは,ヘッドアップディスプレー(HUD),表面プラズモン,回折格子,発光構造,表面・体積散乱,および回折光学素子などの様々なアプリケーションのシミュレーション情報を共有することができます。アプリケーションのリストは増え続けていて,この中にはCMOSセンサカメラの新しいワークフローが加わっています。SpeosおよびLumericalのツールを組み合わせて,ANSYSは完全な光学系のシミュレーションソリューションを提供します。


ANSYS Lumerical FDTD(左)とLumerical CHARGE(右)でモデル化されたCMOSイメージセンサ

 

CMOSイメージセンサカメラ
Ansys Lumerical FDTDは,CMOSイメージセンサなどのナノフォトニックデバイスの光学特性のモデリングに使用することができます。主な特性としては,光子吸収の光学効率や,基板内での電子ホール対生成率などをシミュレーションできることが挙げられます。また,ANSYS LUMERICAL CHARGEと組み合わせることで,量子効率やクロストークな ど,電気的な挙動のシミュレーションが必要となる電荷輸入特性を調べることができます。

ANSYS LUMERICALのFDTDおよびCHARGEを使うことによって,裏面照射型センサ,光学的および電子的なクロストークの影響,マイクロレンズのオフセットや斜め入射を考慮した形状の最適化,複雑なセンサへのカラーフィルタの統合など,多くの設計上の課題を解決することができます。

Speosと組み合わせることで,エンジニアはカメラシステム全体をシミュレートし,CMOSイメージセンサカメラの設計を,新たなレベルに引き上げることができます。これにより,CMOSイメージセンサのミクロ的な効果,マクロ的なレンズ,および電子サブシステムの間の複雑な相互作用を探ることができます。

また,Speosは照明性能を予測することができるため,エンジニアはカメラで記録される最終的な画像品質の評価を行なうことができます。新世代の携帯電話用カメラや科学や国防用のイメージングシステムなどにおいて,SPEOS/Lumericalのワークフローは,より優れたCMOSイメージセンサカメラを,より速く,より低コストで開発することに貢献します。

SPEOS/Lumericalワークフローを使用したCMOSイメージセンサカメラの設計方法の詳細については,近日開催予定のウェビナー「CMOS開発・検証を革新するAnsysの光学・フォトニクス連携シミュレーション」において説明させていただく予定になっています。次のサイトから,是非ご登録ください。

CMOS開発・検証を革新するAnsysの光学・フォトニクス連携シミュレーション

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