Poynting for Optics 解析事例：CMOSイメージセンサーのクロストーク解析

背景

• CMOSイメージセンサーにおけるクロストークは、空間分解能の劣化や感度の減少を生じ、結果として画像のノイズ要因となる
• イメージセンサーの小型化にともない、デバイス内部の回折効果や複雑な光学特性を考慮して光の挙動を把握する必要性が高まっている
• 本事例では、回折の影響が最も大きいと考えられる赤色の光に着目し、イメージセンサー内部の光のクロストーク解析結果を示す

解析モデル

CMOSイメージセンサー（外観）

解析結果

電界強度分布（定常状態）

• 赤色の光は、赤色カラーフィルターだけを通過している
• 赤色の光は、Si基板上のPhotosensitive領域に到達
• 赤色フィルターからの漏れ（クロストーク）が、緑色カラーフィルター下の領域に影響

まとめ

• マイクロレンズやカラーフィルター、シリコンなどの媒質特性を考慮し、CMOSイメージセンサー内部の光の挙動を解析
• Poyntingを用いたフルウェーブシミュレーションにより、CMOSイメージセンサーのクロストーク解析が可能

参考文献

• G. Agranov, V. Berezin, and R. H. Tsai, "Crosstalk and microlens study in a color CMOS image sensor", IEEE Trans. Electron Devices, vol. 50, pp. 4?11, Jan. 2003.
• C. C. Fesenmaier, P. B. Catrysse, "Mitigation of Pixel Scaling Effects in CMOS Image Sensors", Proc. SPIE, Vol. 6817 681706.