設計課題
レンズと画素を、同じ土俵で評価する
センサは理想的な平面ではなく、マイクロレンズとカラーフィルタと受光部の積層で、入射角に依存した応答を持ちます。設計値のMTFは出荷品の性能をほとんど語りません。公差と温度と機構が答えを動かし、届いてはならない光がゴーストとフレアとして像に乗ります。閉じるべきループは、レンズ設計と画素設計の間にあります。
要件 ｜ センサとの整合主光線角度と相対照度、結像性能を実際の画素構造に合わせること
要件 ｜ 量産後の性能公差、温度、機構荷重を含めた実機性能として予測すること
要件 ｜ 迷光の定量化ゴーストとフレアを、検出面での信号対雑音として数値化すること
設計・シミュレーションワークフロー
初期形状から、シーンでの画質まで
01
仕様と初期形状
F値、焦点距離、画角、センサ形式と結像性能の目標を決める。
02
最適化
評価関数を組み、製造可能性の制約を守りながら非球面係数を動かす。
03
結像性能の評価
MTF、相対照度、歪曲を確認し、像シミュレーションで見る。
04
迷光・ゴースト解析
発生面を特定し、機構を含めた系で迷光を評価する。
05
公差と熱・機構
感度解析とモンテカルロ、温度と構造の連成で実機性能を求める。
06
センサとの協調設計
入射角分布を画素側に渡し、量子効率とクロストークを求めて像に戻す。
工程はプロジェクトにより異なります。既存のレンズ処方やセンサ仕様から始めることもできます。
関連する解析技術
各工程を支える解析手法
手法そのものの原理と適用範囲は、解析技術のページで解説しています。
シーケンシャル光線追跡結像光路を順序どおりに追跡し、レンズ処方を決める（工程01-02）シーケンシャル光線追跡の解説 →光学最適化評価関数を組み、製造可能性の制約のもとで形状を動かす（工程02）光学最適化の解説 →MTF（変調伝達関数）空間周波数ごとのコントラスト再現を定量化する（工程03）MTFの解説 →迷光解析ゴーストとフレアの発生面を特定し、検出面での影響を求める（工程04）迷光解析の解説 →公差解析感度解析とモンテカルロで、量産後の性能分布を予測する（工程05）公差解析の解説 →FDTD（有限差分時間領域法）マイクロレンズとカラーフィルタを含む画素の入射角応答を解く（工程06）FDTDの解説 →CHARGE（ドリフト拡散解析）画素の量子効率とクロストークを、キャリア輸送から求める（工程06）CHARGEの解説 →
関連製品
各工程で使用する製品
製品ごとの機能と対応範囲は、それぞれの製品ページに記載しています。
Zemax OpticStudio
レンズ設計と最適化、公差・熱・機構、迷光とゴースト解析を担います。シーケンシャルとノンシーケンシャルの光線追跡、公差解析を扱います。
対応工程 ／ 01-05
関連技術情報
関連する資料とソリューション
対象のセンサと結像仕様から、ご相談ください
設計の現在地（初期形状の有無、センサ仕様、公差と迷光のどちらが課題か）をお知らせいただければ、適切な進め方をご提案します。