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通過使用更小的像素尺寸和更大的填充因子，基于CMOS圖像傳感器像素的數(shù)碼相機(jī)系統(tǒng)的成本正在降低。但是，只有在不犧牲圖像質(zhì)量的情況下，CMOS像素尺寸減小才是可以接受的。隨著CMOS像素尺寸的不斷減小，圖像信噪比降低，相鄰傳感器像素之間的串?dāng)_也隨之增加。這些效應(yīng)可以通過計算機(jī)仿真的仔細(xì)設(shè)計優(yōu)化來抵消，在當(dāng)前像素尺寸下，計算機(jī)仿真需要麥克斯韋方程組的全矢量解。 zB #_:(1qK LN@E\wRw{r 在本主題中，我們將討論CMOS圖像傳感器的趨勢，對仿真的影響，可以仿真的結(jié)果類型，并描述實現(xiàn)這些目標(biāo)的完整仿真方法。 C<[d }mKGuCoH> U8-Q'1IT& d98))G~W 波動光學(xué)和射線光學(xué) qhV, u;\. n9]IBIthe 當(dāng)我們接近波長尺度結(jié)構(gòu)時，我們對較大結(jié)構(gòu)提出的許多典型問題不再有意義。例如，如果我們在特定位置在Si中產(chǎn)生電子空穴，我們可能想知道光子在被吸收之前通過哪個微透鏡。在波動光學(xué)中，這個問題無法回答，因為光子是一種波，穿過所有微透鏡，它在特定位置被吸收的概率取決于它與自身產(chǎn)生的干涉圖案。如果我們阻擋其中一條路徑，例如通過覆蓋一個透鏡，我們將修改干涉圖案。實際上，光子采用所有可能的路徑，并且必須包含所有路徑才能獲得正確的結(jié)果。只有在更大的長度尺度上，我們才能忽略這些多路徑干擾效應(yīng)。 J 6(~>g hH <6E 我們可能想問光子在被吸收之前走的是哪條路。 L !bfh` /^++As0pY vnz[w=U Z"6 2#VM 在波長尺度上，每個光子都會產(chǎn)生復(fù)雜的干涉圖案，從而決定Si中吸收的概率。如果不修改干涉圖樣，就不可能確定一條特定路徑。 m0=cMVCA! @T<ad7g-2J u
iBl#J Q 8g <Q5( 我們想用模擬計算什么？ Z{Vxr*9oO EX[B/YH 我們想計算一些事情： ~hS3*\^~M Ho|o,XvLv · 量子效率（QE）：這是收集的電子與入射光子的比率。QE受照明條件、物鏡、圖像傳感器光學(xué)堆棧的光學(xué)效率（OE）和收集電子設(shè)備的效率的影響。QE的完整計算涉及光學(xué)和電氣建模。 = E&b= · 光學(xué)效率（OE）：這是硅中產(chǎn)生的電子與入射光子數(shù)量的比率，是QE計算的關(guān)鍵組成部分。與QE一樣，這取決于照明條件、物鏡和圖像傳感器的光學(xué)堆棧。通常，我們在OE中包含QE的某些方面，例如，僅計算在特定體積的硅中產(chǎn)生的光子，其中它們很有可能被收集電子設(shè)備收集。但是，我們?nèi)匀粚⑵浞Q為OE，并將術(shù)語QE保留用于涉及光學(xué)和電氣建模的計算。 F;IP3tD · 光學(xué)串?dāng)_、點擴(kuò)散函數(shù)（PSF）和調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）：相機(jī)解析空間特征的能力可以通過PSF及其傅里葉變換MTF來測量。這些數(shù)量取決于物鏡、光學(xué)堆棧和收集電子設(shè)備。在數(shù)碼相機(jī)中，這些量的定義更為復(fù)雜，因為圖像傳感器的像素會給問題帶來數(shù)字化的離散性。 =LlLE<X"%x · 光譜串?dāng)_和顏色矩陣系數(shù)：我們可以確定不同像素的響應(yīng)，例如紅光、綠光和藍(lán)光對任何波長的響應(yīng)，從而確定光譜串?dāng)_。此信息可用于確定可用于校正圖像顏色的顏色矩陣系數(shù)，但是，顏色矩陣中的大、負(fù)、非對角線項會導(dǎo)致信噪比 （S/N） 降低，理想情況下希望避免。 CTl (_g · 電串?dāng)_：當(dāng)一個像素下產(chǎn)生的電子被相鄰像素捕獲時，就會發(fā)生電串?dāng)_。這種類型的串?dāng)_將有助于點擴(kuò)散函數(shù)和頻譜串?dāng)_。對這種效應(yīng)進(jìn)行建模需要結(jié)合光學(xué)和電氣建模。 TRF]i/Bs S:/ {
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