s9979 kmpd1091j

IMAGE SENSOR
CCDエリアイメージセンサ
S9979
TDI動作／大面積CCD
S9979シリーズは、微弱光検出用に開発された表面入射型FFT-CCDエリアイメージセンサです。特に、分光測光や天体測光
などの極微弱光の検出に適しています。
MPPモードで動作することにより、暗電流を大幅に低減することができます。さらに、低雑音読み出しアンプと組み合わせ
れば、微弱光レベルでも信号蓄積時間を長くすることができ、広いダイナミックレンジを得ることができます。
S9979シリーズの有効画素サイズは48 × 48 µm、受光面サイズは73.728 (H) × 6.144 (V) mmです。
特長
用途
l TDI (Time Delay Integration)動作
l 有効画素数: 1536 (H) × 128 (V)
l 画素サイズ: 48 × 48 µｍ
l 開口率: 100 %
l 広いダイナミックレンジ: 20000
l 低暗電流: 2 ke-/pixel/s Typ. (MPPモード)
l 低読み出し雑音: 60 e-rms Typ.
l MPP動作
l 工業製品の検査
l 微弱光検出
■ 仕様
型名
冷却
全画素数
有効画素数
S9979
非冷却
1536 × 128
1536 × 128
受光面サイズ
[mm (H) × mm(V)]
73.728 × 6.144
■ 一般定格
項目
仕様
フルフレームトランスファーまたは TDI
100 %
1536 (H) × 128 (V)
48 (H) × 48 (V) µm
73.728 (H) × 6.144 (V) mm
2相
2相
2 段 MOSFET ソースフォロワ (負荷抵抗内蔵)
28 ピン セラミックパッケージ
石英ガラス (標準)
窓材 *1
仮付け窓も対応可能
*1: 仮付け窓タイプ (S9979N)、UV コートタイプ (S9979UV)にも対応が可能です。
仮付け窓タイプには、CCD チップとワイヤーを保護するためのテープが付いています。
CCD 構成
開口率
有効画素数
画素サイズ
受光面サイズ
垂直クロック
水平クロック
出力回路
パッケージ
TDI動作とは
● TDI動作による信号の積分
Time1
被写体移動
・
信号転送
TDI動作は、FFT型CCDにおいて、高速で移動する被写体と
同じ速度で信号転送を行い連続撮影を可能にする方法で
す。TDI動作によって、高S/Nで明るく、コマ (フレーム)に
よるとぎれがない連続画像が得られます。
列ごとにすべての画素の信号が蓄積されるため、2 次元動
作時よりも感度のバラツキが著しく改善されます。
Time2
Time3
1行目
・
・
・
・
・
M行目
電荷量
KMPDC0139JA
1
S9979
CCD エリアイメージセンサ
■ 絶対最大定格 (Ta=25 °C)
項目
記号
Topr
Tstg
VOD
VRD
VISV
VIGV
VIGH
VSG
VOG
VRG
VTG
VP1AV, VP2AV
VP1BV, VP2BV
VP1AH, VP2AH
VP1BH, VP2BH
動作温度
保存温度
OD 電圧
RD 電圧
ISV 電圧
IGV 電圧
IGH 電圧
SG 電圧
OG 電圧
RG 電圧
TG 電圧
垂直クロック電圧
水平クロック電圧
Min.
-30
-30
-0.5
-0.5
-0.5
-15
-15
-15
-15
-15
-15
Typ.
-
Max.
+30
+70
+20
+18
+18
+15
+15
+15
+15
+15
+15
単位
°C
°C
V
V
V
V
V
V
V
V
V
-15
-
+15
V
-15
-
+15
V
■ 動作条件 (MPPモード, Ta=25 °C)
項目
出力トランジスタドレイン電圧
リセットドレイン電圧
出力ゲート電圧
出力トランジスタグランド電圧
基板電圧
テストポイント (垂直入力ソース)
テストポイント (垂直入力ゲート)
テストポイント (水平入力ゲート)
High
垂直シフトレジスタクロック電圧
Low
High
水平シフトレジスタクロック電圧
Low
サミングゲート電圧
リセットゲート電圧
トランスファーゲート電圧
High
Low
High
Low
High
Low
記号
VOD
VRD
VOG
VSSA
VSSD
VISV
VIGV
VIGH
VP1AVH, VP2AVH
VP1BVH, VP2BVH
VP1AVL, VP2AVL
VP1BVL, VP2BVL
VP1AHH, VP2AHH
VP1BHH, VP2BHH
VP1AHL, VP2AHL
VP1BHL, VP2BHL
VSGH
VSGL
VRGH
VRGL
VTGH
VTGL
Min.
12
12
-0.5
-5
-8
-8
Typ.
15
13
2
0
0
VRD
0
0
Max.
14
5
-
単位
V
V
V
V
V
V
V
V
0
3
6
V
-9
-8
-7
V
0
3
6
-9
-8
-7
0
-9
0
-9
0
-9
3
-8
3
-8
3
-8
6
-7
6
-7
6
-7
V
V
V
V
■ 電気的特性 (Ta=25 °C)
項目
信号出力周波数
リセットクロック周波数
記号
fc
frg
CP1AV, CP2AV
垂直シフトレジスタ容量
CP1BV, CP2BV
CP1AH, CP2AH
水平シフトレジスタ容量
CP1BH, CP2BH
サミングゲート容量
CSG
リセットゲート容量
CRG
トランスファーゲート容量
CTG
電荷転送効率
CTE
DC出力レベル
Vout
出力インピーダンス
Zo
消費電力
P
*2: 飽和出力の半分のときに測定した、1画素当たりの転送効率。
*3: VOD=15 V
*4: オンチップアンプの消費電力。
2
備考
*2
*3
*3
*3, *4
Min.
-
Typ.
2
2
Max.
4
4
単位
MHz
MHz
-
15000
-
pF
-
500
-
pF
0.99995
5
-
15
10
500
0.99999
8
500
60
11
-
pF
pF
pF
V
Ω
mW
CCD エリアイメージセンサ
S9979
■ 電気的および光学的特性 (指定のない場合はTa=25 °C)
項目
記号
Vsat
飽和出力電圧
垂直
水平
サミング
飽和電荷量
CCD変換効率
暗電流 (MPPモード)
読み出し雑音
ダイナミックレンジ
感度不均一性
感度波長範囲
Fw
*5
*6
*7
*8
*9
Sv
DS
Nr
DR
PRNU
λ
画素欠陥 *10
キズ
備考
白キズ
黒キズ
-
11
クラスタ欠陥
*
コラム欠陥
*12
*5: VOD=15 V
*6: 暗電流は温度が5∼7 °C上昇すると約2倍になります。
*7: -40 °C, 動作周波数: 2 MHz
*8: ダイナミックレンジ DR = 飽和電荷量／読み出し雑音
*9: 飽和出力の半分のときに測定。
感度不均一性 (%) =
Min.
600
600
600
0.45
5000
-
Typ.
Fw × Sv
1200
1200
1200
0.6
2
60
20000
±3
400 ∼ 1100
-
Max.
8
120
±10
0
0
0
0
単位
V
keµV/eke-/pixel/s
e-rms
%
nm
-
固定パターン雑音 (peak to peak)
× 100
信号
*10: 白キズ: 暗電流が標準値 (8 ke-/pixel/s)の20倍以上の画素
黒キズ: 平均出力の画素に比べて感度が半分以下の画素 (測定条件: 飽和電荷量の1/2の出力になる均一光)
*11: 2∼9個の連続した画素欠陥
*12: 10個以上の連続した画素欠陥
■ 分光感度特性 (窓なし時)
(Typ. Ta=25 ˚C)
50
量子効率 (%)
40
30
20
UVコート
タイプ
10
0
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
波 長 (nm)
KMPDB0244JB
3
CCD エリアイメージセンサ
S9979
24
P2BV
25
P1AV
26
P2AV
27
TG
28
RG
1
RD
2
SSA
OS
OD
3
4
5
OG
6
SG
7
......
1531
1532
1533
1534
1535
1536
P1BV
......
S1531
S1532
S1533
S1534
S1535
S1536
15
23
1 2 3 4 ...... 125 126127 128
2
3
4
5
6
ISV
IGV
S1
S2
S3
S4
S5
S6
■ デバイス構造 (外形寸法図において上面からみたCCDチップ概念図)
8
P2AH
9
P1AH
11
SSD
12
13
14
P2BH P1BH IGH
S1, ... , S1536: 受光面
KMPDC0234JA
■ 画素フォーマット
ブランク
0
光学的黒
0
左
←
アイソレーション
0
水平方向
信号出力
1536
→
上
←
アイソレーション
0
垂直方向
信号出力
128
→
右
アイソレーション
0
光学的黒
0
下
アイソレーション
0
■ タイミングチャート (TDI動作)
Tpwv
P1AV, P1BV
P2AV, P2BV
TG
P1AH, P1BH
P2AH, P2BH
SG
RG
OS
拡大図
Tovr
Tpwh, Tpws
TG
P1AH, P1BH
P2AH, P2BH
SG
RG
Tpwr
OS
S1
S2
S3
S4
S5
S1535
S1536
KMPDC0142JB
4
ブランク
0
CCD エリアイメージセンサ
S9979
■ タイミングチャート (TDI動作、2 × 2ピクセルビニング)
Tpwv
P1AV, P1BV
P2AV, P2BV
TG
P1AH, P1BH
P2AH, P2BH
SG
RG
OS
拡大図
Tovr
Tpwh, Tpws
TG
P1AH, P1BH
P2AH, P2BH
Tpwr
SG
RG
OS
S1 + S2
S3 + S4
S1535 + S1536
KMPDC0111JC
項目
記号
備考
Min.
パルス幅
tpwv
30
13, 14
* *
上昇／下降時間
tprv, tpfv
200
パルス幅
tpwh
125
P1AH, P1BH,
上昇／下降時間
tprh, tpfh
*14
10
P2AH, P2BH
デューティ比
パルス幅
tpws
125
SG
上昇／下降時間
tprs, tpfs
10
デューティ比
パルス幅
tpwr
10
RG
上昇／下降時間
tprr, tpfr
5
TG-P1AH, P1BH
オーバーラップ時間
tovr
10
*13: TG端子はP2AVに短絡しても構いません。
*14: クロックパルスの振幅の50 %のところでクロックパルスをオーバーラップさせてください。
P1AV, P1BV,
P2AV, P2BV, TG
Typ.
60
250
50
250
50
50
20
Max.
-
単位
µs
ns
ns
ns
%
ns
ns
%
ns
ns
µs
5
CCD エリアイメージセンサ
■ 外形寸法図 (単位: mm)
S9979
0.5
石英窓
87.0
1.3
2.5
28 27
16 15
PIN No. 1 2
13 14
15.0
15.24
TDI方向
インデックスマーク
受光面
2.54
0.46
33.02
KMPDA0203JB
■ ピン接続
ピン No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16∼22
23
24
25
26
27
28
記号
RG
RD
SSA
OS
OD
OG
SG
P2AH
P1AH
NC
SSD
P2BH
P1BH
IGH
ISV
NC
IGV
P1BV
P2BV
P1AV
P2AV
TG
内容
リセットゲート
リセットドレイン
アナロググランド
出力トランジスタソース
出力トランジスタドレイン
出力ゲート
サミングゲート
CCD 水平レジスタクロック A-2
CCD 水平レジスタクロック A-1
デジタルグランド
CCD 水平レジスタクロック B-2
CCD 水平レジスタクロック B-1
テストポイント (水平入力ゲート)
テストポイント (垂直入力ゲート)
テストポイント(垂直入力ゲート)
CCD 垂直レジスタクロック B-1
CCD 垂直レジスタクロック B-2
CCD 垂直レジスタクロック A-1
CCD 垂直レジスタクロック A-2
トランスファーゲート
備考
P2AH と同じタイミング
P1AH と同じタイミング
RD に接続
P1AV と同じタイミング
P2AV と同じタイミング
■ 使用上の注意 (静電対策)
● センサは、素手あるいは綿の手袋をはめて扱うようにしてください。さらに、摩擦で生じる静電気によるダメージを避けるた
め、静電防止服やアース付きリストバンドを身に着けてセンサを取り扱ってください。
● 静電気を帯びる可能性のある作業台やフロアの上にセンサを直接置かないでください。
● 作業台や作業フロアには、静電気を放電させるためのアース線を接続してください。
● センサを取り扱うピンセットやはんだごてなどの道具にもアースをとるようにしてください。
上記の静電対策は必ずしもすべて行う必要はありません。発生する障害の程度に応じて対策を施してください。
■ 素子の冷却・昇温時の温度勾配速度
外付け冷却器で冷却する場合は、素子の冷却・昇温時の温度勾配速度を5 K/分以下になるように設定してください。
6
CCD エリアイメージセンサ
S9979
本資料の記載内容は、平成23年3月現在のものです。製品の仕様は、改良等のため予告なく変更することがあります。製品を使用する際には、仕様書をご用命の上、
最新の内容をご確認ください。
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TEL (03) 3436-0491
TEL (053) 459-1112
TEL (06) 6271-0441
FAX (022) 267-0135
FAX (029) 847-8654
FAX (03) 3433-6997
FAX (053) 459-1114
FAX (06) 6271-0450
固体営業推進部 〒435-8558 浜松市東区市野町1126-1 TEL (053) 434-3311 FAX (053) 434-5184
Cat. No. KMPD1091J03
jp.hamamatsu.com
Mar. 2011 DN
7