g11097-0606s kmir1016j

InGaAsエリアイメージセンサ
G11097-0606S
64×64画素の近赤外2次元イメージセンサ
G11097-0606Sは、CMOS読み出し回路 (ROIC: readout integrated circuit)と裏面入射型InGaAsフォトダイオードのハイブ
リッド構造を採用しています。1画素は1つのInGaAsフォトダイオードと1つのROICによって構成され、Inバンプにより電
気的に接続されています。ROICにはタイミング発生器が内蔵されており、外部からマスタークロック (MCLK)とマスタース
タートパルス (MSP)を入力するだけで、アナログビデオ出力、AD-TRIG出力が得られます。
G11097-0606Sは64×64画素が50 μmピッチで配列され、1本のビデオラインから信号が読み出されます。入射光はInGaAs
フォトダイオードで光電変換された後、Inバンプを介してROICに入力されます。ROICではチャージアンプで電圧変換さ
れ、シフトレジスタにより順次ビデオラインから出力されます。なお、G11097-0606SはTO-8の1段電子冷却型ハーメチッ
ク構造であり、低価格・安定動作を実現しています。
特長
用途
感度波長範囲: 0.95～1.7 μm
熱画像モニタ
オフセット補償により優れた直線性を実現
レーザビームプロファイラ
高感度: 1600 nV/e-
近赤外画像検出
全画素同時蓄積 (グローバルシャッタモード)
異物検査
簡易動作 (タイミング発生器内蔵)
1段電子冷却型
低価格
ブロック図
‫ٳ‬ই
ΏέΠτΐΑΗ
読み出し回路の一連の動作について説明します。
フレームスキャン信号である、マスタースタートパルス（MSP）のLow
期間を蓄積時間として、全画素同時にチャージアンプ出力電圧をサン
プルホールドします。その後、画素の走査とビデオ出力を行います。
画素の走査は右図左上を起点に始まります。垂直方向のシフトレジス
タが右図上→下へと走査し、各行を順に選択します。
選択された行の各画素において、以下の動作を行います。
①サンプルホールドされた光信号情報を信号電圧として信号処理回
路へ転送します。
②信号電圧の転送後、各画素内のアンプをリセットし、リセット電圧
を信号処理回路へ転送します。
③信号処理回路において①信号電圧と②リセット電圧がサンプル
ホールドされます。
④水平方向のシフトレジスタが右図左→右へと走査され、オフセット
補償回路にて、①、②の電圧差分を計算します。これによって、各画
素内のアンプのオフセット電圧が除去されます。①、②の電圧差が
出力信号としてシリアルデータの形で出力されます。
続いて垂直方向のシフトレジスタが次の行を選択し、①～④の動作を
繰り返します。垂直方向のシフトレジスタが64行目まで進んだ後は、
フレームスキャン信号であるMSPは Low 状態です。その後、MSP が
High→Lowになると、全画素同時にリセットスイッチが開放され、次フ
レームの蓄積動作が始まります。
64 × 64ْள
ਞၭ
૞࣢ੜၑٝႹ
΂έΓΛΠ
༞ੲٝႹ
VIDEO
ΏέΠτΐΑΗ
浜松ホトニクス株式会社
KMIRC0043JA
1
InGaAs エリアイメージセンサ
G11097-0606S
素子構造
項目
定格値
3.2 × 3.2
1段電子冷却
4096 (64 × 64)
4096 (64 × 64)
50 × 50
50
TO-8 16ピンメタル (外形寸法図を参照)
反射防止コーティング硼硅酸ガラス
イメージサイズ
冷却
総画素数
有効画素数
画素サイズ
画素ピッチ
パッケージ
窓材
単位
mm
画素
画素
μm
μm
-
絶対最大定格
項目
電源電圧
クロックパルス電圧
スタートパルス電圧
動作温度
保存温度
電子冷却素子の許容電流
電子冷却素子の許容電圧
サーミスタ許容損失
記号
Vdd
定格値
-0.3 ～ +5.5
Vdd + 0.5
Vdd + 0.5
-10 ～ +60
-20 ～ +70
1.3
1.9
0.2
V(MCLK)
V(MSP)
Topr
Tstg
Ic
Vc
Pth
単位
V
V
V
°C
°C
A
V
mW
注) 絶対最大定格を一瞬でも超えると、製品の品質を損なう恐れがあります。必ず絶対最大定格の範囲内で使用してください。
電気的および光学的特性 (Ta=25 °C, Td=25 °C, Vdd=5 V, PD_bias=4.5 V)
項目
感度波長範囲
最大感度波長
受光感度
変換効率
飽和電荷量
飽和出力電圧
記号
λ
λp
S
CE
Qsat
Vsat
感度不均一性*1
PRNU
暗出力
暗電流
暗出力不均一性
暗出力の温度係数
読み出しノイズ
ダイナミックレンジ
不良画素*2
VD
ID
DSNU
∆TDS
Nr
DR
-
条件
λ=λp
暗出力減算後
積分時間 5 ms
積分時間 10 ms
Min.
0.7
1.6
Typ.
0.95 ～ 1.7
1.55
0.8
1600
1.25
2.0
Max.
-
単位
μm
μm
A/W
nV/eMeV
-
±10
±20
%
1.1
-
1.3
2
±0.02
1.1
600
3300
-
1.5
10
±0.15
1200
1
V
pA
V
倍 /°C
μV rms
%
*1: 飽和の50%。先頭画素と最終画素は除く。
*2: 感度不均一性 (積分時間5 ms)、読み出しノイズ、暗電流が規格外の画素。
4画素以上で連続する不良画素が1つ以下。
〈4画素連続する不良画素の例〉
ୃુْள
ະၻْள
KMIRC0060JB
2
G11097-0606S
InGaAs エリアイメージセンサ
推奨駆動条件
項目
記号
Vdd
Vss
PD_bias
電源電圧
グランド
素子バイアス
High
Low
High
Low
クロックパルス電圧
スタートパルス電圧
V(MCLK)
V(MSP)
Min.
4.9
4.4
Vdd - 0.5
0
Vdd - 0.5
0
Typ.
5
0
4.5
Vdd
0
Vdd
0
Max.
5.1
4.6
Vdd + 0.5
0.5
Vdd + 0.5
0.5
単位
V
V
V
Min.
3.1
1.1
8.2
Typ.
30
3.3
1.3
f/8
9
Max.
60
1
3.5
1.5
40
5
9.8
単位
mA
mA
V
V
電気的特性 (Ta=25 °C)
項目
消費電流
High
Low
ビデオ出力電圧
クロック周波数
ビデオデータレート
サーミスタ抵抗
記号
I(Vdd)
I(PD_bias)
VH
VL
f
fV
Rth
V
MHz
MHz
kΩ
等価回路
ͼιȜΐΓϋ΍஠ఘ
THERM
THERM
΍ȜηΑΗ
1 ْள
ςΓΛΠ
ΑͼΛΙ
ΏέΠ
τΐΑΗ
΍ϋίσγȜσΡ
ΑͼΛΙ
΂έΓΛΠ
༞ੲٝႹ
VIDEO
έ΁ΠΘͼ΂ȜΡ
Vb1
0.1 μF
1౲ഩঊ
႖‫ݕ‬ளঊ
PD_bias
Vdd
Vss
TE(+) TE(-)
ΗͼηϋΈ
อ୆ٝႹ
MCLK
AD_TRIG
MSP
‫ٸ‬໐වႁ
KMIRC0063JD
3
G11097-0606S
InGaAs エリアイメージセンサ
接続例
ΟΐΗσΨΛέ͹ဥ
ഩ࡙ġ(D)
ͺ΢υΈΨΛέ͹ဥ
ഩ࡙ (A)
Γϋ΍ߐ൲ဥ
ഩ࡙
GND +5 V
GND -15 V +15 V
GND +5 V
Vb1
+15 V (A)
VIDEO
(૞࣢੄ႁ)
‫أ‬ഽଷࢄٝႹ
C2
B1
-15 V (A)
+5 V (D)
AD_TRIG
(A/D་۟ဥ੄ႁ)
R1
PD_bias
VR1
C2
B2
C1
+5 V (D)
MCLK (වႁ)
G11097-0606S
TE(+)
TE(-)
THERM
THERM
B2
+5 V (D)
MSP (වႁ)
B2
௶೰‫ܖ‬โ
(४ࣉ) ΩριȜΗ౵
౵
ܱ࣢
(४ࣉ)ġΨΛέ͹
ܱ࣢
߿๔
R1
10 Ω
B1
AD847
VR1
10 kΩ
B2
TC74VHCT541
C1
330 pF
C2
0.1 μF
KMIRC0052JD
4
G11097-0606S
InGaAs エリアイメージセンサ
タイミングチャート
1画素のビデオ出力は MCLK8パルス分で出力されます。MSPは積分時間を決めるための信号で、Low (0 V)の期間を長くすることによっ
て積分時間を伸ばすことが可能です。また、MSPはフレームスキャンを行うために、各制御信号をスタートさせるための信号としても
働きます。MSPが Low (0 V)から High (5 V)となり、MCLKが立ち下がった時間から各制御信号が動き始めて、MSPが Highの期間にフレー
ムスキャンを行います。
ΗͼηϋΈΙλ
Π(
)
1έτȜθ௢औ [64 ࣐ġ× 64 Ⴅġĩήρϋ·‫͚܄‬Īġ× 8 MCLK]ġ
MCLK
(වႁ)
MSP
(වႁ)
AD_TRIG
(੄ႁ)
VIDEO
(੄ႁ)
(Video‫)ۼܢ‬
(ಇୟশ‫*)ۼ‬1 90 MCLK
8 MCLK
(ήρϋ·‫)ۼܢ‬
tf(MCLK)
t2
tf(MSP)
94 MCLK*2
8 MCLK
(2 ch) (ήρϋ·‫( )ۼܢ‬65 ch)
(1 ch)
tr(MCLK)
8 MCLK
8 MCLK
8 MCLK
(66 ch)
(4096 ch)
3
6 MCLK (ςΓΛΠ‫*)ۼܢ‬
(ήρϋ·‫)ۼܢ‬
tpw(MCLK)
t1
tr(MSP)
t3
tpw(MSP)
ಇୟশ‫ۼ‬
*1: ಇୟশ‫͈ۼ‬ड઀MCLKତ͉40 MCLḰ̳ȃ
*2: ‫ͅۼ͈࣐ڎ‬94 MCLK͈ήρϋ·̦̜̳ͤ͘ȃ
*3: ςΓΛΠ‫͈ۼܢ‬ड઀MCLKତ͉200 MCLḰ̳ȃ
KMIRC0044JB
KMIRC0044JB
項目
クロックパルス上昇／下降時間
クロックパルス幅
スタートパルス上昇／下降時間
スタートパルス幅*3
スタート (上昇)タイミング*4
スタート (下降)タイミング*4
出力セトリング時間
記号
tr(MCLK)
tf(MCLK)
tpw(MCLK)
tr(MSP)
tf(MSP)
tpw(MSP)
t1
t2
t3
Min.
Typ.
Max.
単位
0
10
12
ns
10
-
-
ns
0
10
12
ns
0.001
10
10
-
-
10
50
ms
ns
ns
ns
*3: 蓄積時間 max.=10 ms
*4: Min. 値よりも短く設定すると、動作が1 MCLK分遅延する恐れがあり、誤動作の原因となります。
5
G11097-0606S
InGaAs エリアイメージセンサ
分光感度特性
感度の温度特性
(Ta=25 °C)
1.0
(Typ.)
100
Td=60 °C
90
80
0.8
Td=40 °C
௖చۜഽ (%)
਋࢕ۜഽ (A/W)
70
0.6
0.4
60
Td=20 °C
50
40
30
Td=-10 °C
20
0.2
10
0
0.8
1.2
1.0
1.4
1.6
0
1.55
1.8
1.65
1.60
1.75
1.70
෨ಿ (μm)
෨ಿ (μm)
KMIRB0051JB
KMIRB0072JB
サーミスタの温度特性
電子冷却素子の冷却特性
(Typ.)
70
40
60
35
50
30
40
ளঊ‫أ‬ഽ (°C)
΍ȜηΑΗ೷ࢯ (kΩ)
45
25
20
15
30
20
10
10
0
5
-10
0
-20 -10
(Typ. Ta=25 °C, ༶෎‫͈ܕ‬෎೷ࢯ 0.5 °C/W)
0
10
20
30
40
50
60
70
‫أ‬ഽġ(°C)
-20
-0.4 -0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
ഩၠ (A)
KMIRB0067JA
KMIRB0054JD
サーミスタ抵抗と温度 (°C)の間には、以下の関係があります。
R1 = R2 × exp B {1/(T1 + 273.15) - 1/(T2 + 273.15)}
R1: T1 °Cにおける抵抗値
R2: T2 °Cにおける抵抗値
B: B 定数 (B=3410 K ± 2%)
サーミスタ抵抗=9 kΩ (25 °C時)
6
G11097-0606S
InGaAs エリアイメージセンサ
電子冷却素子の電流－電圧特性
(Typ. Ta=25 °C, ༶෎‫͈ܕ‬෎೷ࢯ 0.5 °C/W)
1.4
1.2
ഩၠ (A)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
ഩգ (V)
KMIRB0055JD
外形寸法図 (単位: mm)
1 ch
64 ch
4096 ch
਋࢕࿂
ϕ0.45
ςȜΡ஌
5.7 ± 0.2
10.0 ± 0.2
23 ± 1
ϕ14.0 ± 0.2
වৣௗ
ϕ10.0 ± 0.2
4.8 ± 0.3
ϕ15.3 ± 0.2
9.5 ± 0.2
਋࢕໐͈ಎ૤պ౾ୈഽ
΅λΛί͈ಎ૤ͬ‫ܖ‬੔̱͂̀
ĮıįĶɅřɅ+0.5
-0.5ɅŚɅĬıįĶ
ΩΛΉȜΐऺৗ: ΋ΨȜσ߄௺
ௗऺ: ៹៵ॸ΄ρΑ (AR΋ȜΠ)
ௗऺ໑গ༹: ΧȜιΙΛ·
1.9 ± 0.2
KMIRA0021JB
7
G11097-0606S
InGaAs エリアイメージセンサ
ピン接続
ピンno.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
名称
Vss
Vdd
MCLK
AD_TRIG
MSP
NC
NC
Vdd
PD_bias
Vb1
NC
VIDEO
TE (-)
THERM
THERM
TE (+)
入出力
入力
入力
入力
出力
入力
入力
入力
出力
出力
入力
出力
出力
入力
内容
0 Vグランド
+5 V 電源
タイミング発生器用制御パルス
A/Dサンプリング用信号
フレームスキャンスタート用パルス
+5 V 電源
フォトダイオードバイアス電圧
画素バイアス電圧
ビデオ出力
電子冷却素子用端子 (-)
サーミスタ用端子
サーミスタ用端子
電子冷却素子用端子 (+)
備考
0V
5V
立ち下り同期
立ち下り同期
5V
4.5 V
1.27 V
1.3～3.3 V
* NC 端子は無結線状態にて使用してください。
注) Vb1端子には、0.1 μFのバイパスコンデンサを接続してください。
8
InGaAs エリアイメージセンサ
G11097-0606S
使用上の注意
(1) 静電気対策
本製品は静電気に対する保護回路を内蔵していますが、静電気による破壊を未然に防ぐために、作業者・作業台・作業工具の接地など
の静電気対策を実施してください。
また、周辺機器からのサージ電圧を防ぐようにしてください。
(2) 入射窓
入射窓の表面にゴミや汚れが付着すると画像に黒キズとして現れます。ゴミや汚れを拭き取る場合、乾いた布や綿棒などでこすると
静電気発生の原因となります。アルコール類を少量含ませた柔らかい布・紙・綿棒などでゴミや汚れを拭き取り、シミが残らないよう
に圧搾気体を吹き付けてください。
(3) はんだ付け
はんだ付けによる損傷を避けるため、はんだ温度、はんだ付け時間に十分注意してください。
はんだ付け作業は、はんだ温度260 °C以下、5秒以内で行ってください。
(4) 動作／保存環境
絶対最大定格で定めた範囲内にて取り扱ってください。
過度の高温高湿条件下においては、特性に変化を生じることがあります。
関連情報
www.hamamatsu.com/sp/ssd/doc_ja.html
注意事項
・ 注意事項とお願い
・ 安全上の注意
・ イメージセンサ／使用上の注意
技術情報　・ イメージセンサ／用語の説明
本資料の記載内容は、平成26年6月現在のものです。
ୋ຦͈ॽအ͉Ȃ٨ၻ͈̹̈́̓͛ထ̩࣬̈́་ࢵ̳̭̦̜̳ͥ͂ͤ͘ȃུ঩ၳ͉ୃ‫̹̳͛ͥܢͬږ‬૥ਹͅै଼̯̹͈̳̦ͦ́͜Ȃͦ͘ͅࢋܱ̈́̓ͥ͢ͅࢋ̦ͤ
̜ͥાࣣ̦̜̳ͤ͘ȃུୋ຦ͬঀဥ̳ͥष͉ͅȂຈ̴ොවॽအ੥̮ͬဥྵ͈ષȂड૧͈ॽအ̮ͬ‫̞̯̺̩෇ږ‬ȃ
ොවॽအ੥̹͉͘΍ϋίσ೹‫̞̤̀ͅރ‬Ȃ߿ྴ͈ྎ๶ͅॻ೰ॽအͬփྙ̳ͥĩřĪȂ‫ٳ‬อॽအͬփྙ̳ͥĩśĪ̦ັ̩ાࣣ̦̜̳ͤ͘ȃ
ུୋ຦͈༗બ͉ȂොවࢃIJාոඤͅ᜺᝿̦อࡉ̯ͦḀ̑̾໺২ͅ೒౶̯̹ͦાࣣȂུୋ຦͈ਘၑ̹͉͘య຦͈ොවͬࡠഽ̱̳͂͘ȃ̹̺̱Ȃ༗બ‫ۼܢ‬ඤ̜́̽̀͜Ȃ
ഛब̤͍͢ະഐ୨̈́ঀဥ֦̳ܳͥͅఅ‫͉̞̀̾ͅٺ‬Ȃ໺২̷͉͈ୣͬ໅̵̞ͭ͘ȃ
ུ঩ၳ͈ܱशඤယ̞̾̀ͅȂ໺২͈‫ݺ‬ౄ̱̈́ͅഢश̹͉͘ໝୋ̳̭ͥ͂ͬ޺̲̳͘ȃ
ŸŸŸįũŢŮŢŮŢŵŴŶįŤŰŮ
୵ర‫ުא‬ਫ਼
ಆ෨‫ުא‬ਫ਼
൐‫ުאނ‬ਫ਼
ಎ໐‫ުא‬ਫ਼
ఱि‫ުא‬ਫ਼
ୌ඾ུ‫ުא‬ਫ਼
ɧĺĹıĮııIJIJ
ɧĴıĶĮıĹIJĸ
ɧIJıĶĮıııIJ
ɧĵĴıĮĹĶĹĸ
ɧĶĵIJĮııĶij
ɧĹIJijĮııIJĴ
୵రঌ୒ဩߊષ଩IJĮķĮIJIJġĩ඾ུ୆ྵ୵ర࢙൚రΫσij‫ٴ‬Ī
֟ઽࡇ̩̾͊ঌࡄ‫׬ڠݪ‬Ņķ‫ߊځ‬Ĺْ౷ġĩࡄ‫׬ڠݪ‬Α·;ͿͺΫσĸ‫ٴ‬Ī
൐‫ނ‬സࢽߊࡵΦ࿝ĴĮĹĮijIJġĩࡵΦ࿝ĴĴ૩ΫσĶ‫ٴ‬Ī
ຩઐঌಎߊग५಴ĴijĶĮķġĩ඾ུ୆ྵຩઐ‫פ‬ஜΫσĵ‫ٴ‬Ī
ఱिঌಎ؇ߊհാ಴ijĮĴĮIJĴġĩఱि࣭षΫσIJı‫ٴ‬Ī
໛‫ؖ‬ঌฎఉߊฎఉ‫פ‬൐IJĮIJĴĮķġĩಅ५ฎఉΫσĶ‫ٴ‬Ī
ŕņōġĩıijijĪġijķĸĮıIJijIJġġŇłřġĩıijijĪġijķĸĮıIJĴĶ
ŕņōġĩıijĺĪġĹĵĹĮĶıĹıġġŇłřġĩıijĺĪġĹĶĶĮIJIJĴĶ
ŕņōġĩıĴĪġĴĵĴķĮıĵĺIJġġŇłřġĩıĴĪġĴĵĴĴĮķĺĺĸ
ŕņōġĩıĶĴĪġĵĶĺĮIJIJIJijġġŇłřġĩıĶĴĪġĵĶĺĮIJIJIJĵ
ŕņōġĩıķĪġķijĸIJĮıĵĵIJġġŇłřġĩıķĪġķijĸIJĮıĵĶı
ŕņōġĩıĺijĪġĵĹijĮıĴĺıġġŇłřġĩıĺijĪġĵĹijĮıĶĶı
ࡥఘ‫ުא‬ଔૺ໐ȁɧĵĴĶĮĹĶĶĹȁຩઐঌ൐ߊঌ࿤಴IJIJijķĮIJȁŕņōġĩıĶĴĪġĵĴĵĮĴĴIJIJȁŇłřġĩıĶĴĪġĵĴĵĮĶIJĹĵ
Cat. No. KMIR1016J05 Jun. 2014 DN
9