CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ 電子シャッタ機能とゲイン切替機能を搭載 S11637/S12198シリーズは、電子シャッタ機能とゲイン切替機能を搭載したCMOSリニアイメージセンサです。S11637シ リーズは、従来品 (S10453シリーズ)に比べて画素ピッチを半分にしたタイプです。 特長 用途 電子シャッタ機能 分光測光 ゲイン切替機能 各種イメージ読み取り 画素サイズ: S11637シリーズ: 12.5 × 500 μm S12198シリーズ: 25 × 500 μm 読み出し速度: 10 MHz max. 電圧出力タイプ 5 V単一電源動作 全画素同時蓄積 タイミング発生回路を内蔵し、スタートパルスと クロック パルスだけで動作 感度波長範囲: 200 ～ 1000 nm 構成 項目 総画素数 有効画素数 開口率 画素ピッチ 画素高さ 受光面長 パッケージ 窓材*1 *2 S11637-1024Q 1024 1024 S11637-2048Q 2048 2048 S12198-512Q 512 512 S12198-1024Q 1024 1024 100 12.5 25 500 12.8 25.6 12.8 セラミック 石英 (ARコートなし) 25.6 単位 % μm μm mm - *1: 樹脂封止 *2: 屈折率=1.46 絶対最大定格 項目 電源電圧 ゲイン選択端子電圧 クロックパルス電圧 スタートパルス電圧 動作温度*3 保存温度*3 記号 Vdd Vg V(CLK) V(ST) Topr Tstg 条件 Ta=25 °C Ta=25 °C Ta=25 °C Ta=25 °C 定格値 -0.3 ～ +6 -0.3 ～ +6 -0.3 ～ +6 -0.3 ～ +6 -5 ～ +65 -10 ～ +85 単位 V V V V °C °C *3: 結露なきこと 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。 浜松ホトニクス株式会社 1 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ 推奨端子電圧 (Ta=25 °C) 項目 記号 Vdd 電源電圧 ゲイン選択端子電圧 クロックパルス電圧 スタートパルス電圧 Highゲイン Lowゲイン Highレベル Lowレベル Highレベル Lowレベル Min. 4.75 0 Vdd - 0.25 Vdd - 0.25 0 Vdd - 0.25 0 Typ. 5 Vdd Vdd Vdd - Max. 5.25 0.4 Vdd + 0.25 Vdd + 0.25 0.4 Vdd + 0.25 0.4 単位 V V V V V V V 記号 C(Vg) C(CLK) C(ST) Min. - Typ. 5 5 5 Max. - 単位 pF pF pF 記号 f(CLK) VR Min. 200 k - Typ. f(CLK) 80 55 95 32 46 Max. 10 M 9487 4812 18450 9487 70 125 40 61 単位 Hz Hz Vg V(CLK) V(ST) 入力端子容量 項目 ゲイン選択端子入力容量 クロックパルス入力端子容量 スタートパルス入力端子容量 電気的特性 項目 クロックパルス周波数 ビデオデータレート S11637-1024Q S11637-2048Q ラインレート S12198-512Q S12198-1024Q 出力インピーダンス S11637-1024Q S11637-2048Q 消費電流*4 S12198-512Q S12198-1024Q LR Zo I ライン/s Ω mA *4: Ta=25 °C, Vdd=V(ST)=5 V, f(CLK)=10 MHz, 暗状態 2 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ 電気的および光学的特性 [Ta=25 °C, Vdd=5 V, V(CLK)=V(ST)=5 V, f(CLK)=10 MHz] 項目 記号 λ λp 感度波長範囲 最大感度波長 受光感度*5 変換効率*6 Highゲイン Lowゲイン Highゲイン Lowゲイン 出力オフセット電圧 飽和電荷量 暗出力電圧*7 読み出しノイズ Qsat Vd DSNU ΔTd Vsat Highゲイン Lowゲイン Highゲイン Lowゲイン 感度不均一性*5 *9 ダイナミックレンジ*10 CE Vo Highゲイン Lowゲイン Highゲイン Lowゲイン 暗出力不均一性*7 *11 暗出力の温度係数 飽和出力電圧*8 飽和露光量 S Esat Nr PRNU Highゲイン Lowゲイン DR Min. 122 31 0.95 0.24 0.3 2.7 - S11637シリーズ Typ. Max. 200～1000 600 153 38 1.18 0.30 0.6 0.9 0.45 1.77 5 50 1.4 14 ±200 1.1 3.3 22 86 1.5 2.5 0.7 1.2 ±10 2200 4714 - Min. 152 34 0.45 0.10 0.3 2.7 - S12198シリーズ Typ. Max. 200～1000 750 189 42 0.56 0.13 0.6 0.9 0.94 4.19 2.6 26 0.6 6 ±200 1.1 3.3 17 78 1.1 2 0.6 1.1 ±10 3000 5500 - 単位 nm nm V/(lx∙s) μV/eV pC mV % 倍/°C V mlx∙s mV rms % - *5: 2856 K, タングステンランプ *6: 1電子当たりの出力電圧 *7: 蓄積時間=10 ms *8: Voとの電圧差 *9: 感度不均一性は、飽和の50%の露光量の均一光を受光部全体に入射した場合の出力不均一性で、両端を除いた画素で次のように定 義します。 PRNU= ∆X/X × 100 (%) X: 全画素の出力の平均, ∆X: 最大出力または最小出力とXとの差 *10: DR=Vsat/Nr *11: 暗出力不均一性は、暗出力電圧の出力不均一性で、両端を除いた画素で次のように定義します。 DSNU= ∆Y/Y × 100 (%) Y: 全画素の暗出力電圧の平均, ∆Y: 暗出力電圧の最大値または最小値とYとの差 3 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ 分光感度特性 (代表例) 窓材の分光透過特性 (Ta=25 °C) 100 (Typ. Ta=25 °C) 100 S12198ΏςȜΒ 80 ൫ًၚ (%) చۜഽ (%) 80 60 40 60 40 S11637ΏςȜΒ 20 20 0 200 400 600 800 1000 0 200 1200 400 600 800 1000 1200 ෨ಿ (nm) ෨ಿ (nm) KMPDB0365JB KMPDB0418JA ブロック図 ST CLK 2 3 Vdd 5 8 GND 21 4 11 ΗͼηϋΈ อٝႹ 7 Trig ΨͼͺΑอٝႹ ΏέΠτΐΑΗ 10 EOS γȜσΡٝႹ Vg 12 9 Video ΙλȜΐͺϋίͺτͼ 1 2 έΠΘͼȜΡͺτͼ N-1 N KMPDC0411JA 4 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ デバイス構造 受光部拡大図 Ŝષ࿂Ş ْள̯ࣞġC S11637シリーズ: A=12.5 μm, B=8.5 μm, C=500 μm S12198シリーズ: A=25 μm, B=20 μm, C=500 μm ْள໙ġB έΠΘͼȜΡ ْளάΛΙġA 1.0 μm ॸاΏςϋ N߿Ώςϋ 400 μm 1.0 μm Ŝ౯࿂Ş έΠΘͼȜΡ P߿Ώςϋ KMPDA0111JA 全体構造 ΏέΠτΐΑΗ ΏέΠτΐΑΗ ΏέΠτΐΑΗ Ίͼϋͺϋί ΨΛέͺϋί Video γȜσΡ ٝႹ set γȜσΡ ٝႹ set γȜσΡ ٝႹ set ΙλȜΐͺϋί (Ίͼϋ୨ఢܥෝັ̧) PD PD PD 1ْள KMPDC0521JA 5 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ 1画素の出力波形例 Videoの取り込みタイミングは、Trigの立ち上がりと同期します (赤色矢印を参照)。 CLK=10 MHz CLK Trig 5 V/div GND 5 V/div GND 3.9 V (გႁഩգ=3.3 V) 2.2 V (ಎۼႁഩգ=1.6 V) 1 V/div Video 20 ns/div 0.6 V (ႁέΓΛΠഩգ) GND CLK=200 kHz CLK Trig 5 V/div GND 5 V/div GND 3.9 V (გႁഩգ=3.3 V) 1 V/div 2.2 V (ಎۼႁഩգ=1.6 V) Video 1 μs/div 0.6 V (ႁέΓΛΠഩգ) GND 注) 中間出力電圧の波形は、画素ごとの出力が区別しやすいように、隣接する画素の出力が階段状となるように光入射を行ったものです。 6 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ タイミングチャート 1 2 3 4 28 29 CLK ಇୟশۼ ST thp(ST) tlp(ST) tpi(ST) 28 ·υΛ· 1 512/1024/2048 Video 1 2 3 29 30 Trig EOS tf(CLK) tr(CLK) CLK 1/f(CLK) ST tf(ST) tr(ST) tlp(ST) thp(ST) tpi(ST) KMPDC0395JC 項目 スタートパルス周期 スタートパルスHigh期間 スタートパルスLow期間 スタートパルス上昇／下降時間 クロックパルスデューティ比 クロックパルス上昇／下降時間 記号 tpi(ST) thp(ST) tlp(ST) tr(ST), tf(ST) tr(CLK), tf(CLK) Min. 37/f(CLK) 8/f(CLK) 29/f(CLK) 0 45 0 Typ. 10 50 10 Max. 30 55 30 単位 s s s ns % ns 注) スタートパルスHigh期間を長くすると、暗出力が増加します。 STがLowになった直後のCLKの立ち上がりで内蔵タイミング発生回路が動作を開始します。 蓄積時間はSTのHigh期間に相当します。 STがLowになってから最初のTrigを1個目とすると、30個目のTrigの立ち上がりで1画素目のVideoを取り込みます。 シフトレジスタ動作途中でSTをLowにした場合、シフトレジスタ動作はリセットされ、次のシフトレジスタ動作が開始します。 7 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ 動作例 S11637-1024Q, S12198-1024Q クロックパルス周波数を最大 (ビデオデータレートも最大)、1回のスキャン時間を最小、蓄積時間を最大とした場合。(1024 chのすべ てを出力させる場合) クロックパルス周波数=ビデオデータレート=10 MHz スタートパルス周期=1054/f(CLK)=1054/10 MHz=105.4 μs スタートパルスHigh期間=スタートパルス周期 - スタートパルスLow期間の最小期間 =1054/f(CLK) - 29/f(CLK) = 1054/10 MHz - 29/10 MHz = 102.5μs 蓄積時間は、スタートパルスのHigh期間に相当するため、102.5 μsとなります。 tlp(ST)=2.9 μs thp(ST)=102.5 μs ST tpi(ST)=105.4 μs KMPDC0396EA S11637-2048Q クロックパルス周波数を最大 (ビデオデータレートも最大)、1回のスキャン時間を最小、蓄積時間を最大とした場合。(2048 chのすべ てを出力させる場合) クロックパルス周波数=ビデオデータレート=10 MHz スタートパルス周期=2078/f(CLK)=2078/10 MHz=207.8 μs スタートパルスHigh期間=スタートパルス周期 - スタートパルスLow期間の最小期間 =2078/f(CLK) - 29/f(CLK) = 2078/10 MHz - 29/10 MHz = 204.9 μs 蓄積時間は、スタートパルスのHigh期間に相当するため、204.9 μsとなります。 tlp(ST)=2.9 μs thp(ST)=204.9 μs ST tpi(ST)=207.8 μs KMPDC0397EA S12198-512Q クロックパルス周波数を最大 (ビデオデータレートも最大)、1回のスキャン時間を最小、蓄積時間を最大とした場合。(512 chのすべて を出力させる場合) クロックパルス周波数=ビデオデータレート=10 MHz スタートパルス周期=542/f(CLK)=542/10 MHz=54.2 μs スタートパルスHigh期間=スタートパルス周期 - スタートパルスLow期間の最小期間 =542/f(CLK) - 29/f(CLK) = 542/10 MHz - 29/10 MHz = 51.3 μs 蓄積時間は、スタートパルスのHigh期間に相当するため、51.3 μsとなります。 tlp(ST)=2.9 μs thp(ST)=51.3 μs ST tpi(ST)=54.2 μs KMPDC0499JA 8 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ 外形寸法図 (単位: mm, 指示なき公差: ±0.2) S11637-1024Q 1.4 ± 0.2*2 1.35 ± 0.2*3 6.505 ± 0.3 (6.295) 0.5 ± 0.05*4 12 1 1 ch 11 औ༷࢜ ခْ࢘ள͈ڙഽୈഽĻ ±2° ςȜΡੜၑĻ Ni/AuιΛ΅ ςȜΡऺৗĻ FeNiࣣ߄ ৗၾ: 3 g *1: άϋಎ؇̥ͣ໐ಎ؇༹͈́͘ *2: ΩΛΉȜΐೲ࿂̥ͣ࿂༹͈́͘ *3: ΄ρΑນ࿂̥ͣ࿂༹͈́͘ *4: ΄ρΑ͈࢚̯ 5.0 ± 0.5 0.51 ± 0.05 2.54 ± 0.13 25.4 ± 0.13 ࿂ 0.25 10.05 ± 0.25 22 3.0 ± 0.3 ͼϋΟΛ·Α ζȜ· 31.75 ± 0.3 10.16 ± 0.25 4.0 ± 0.2*1 ໐ 12.8 × 0.5 KMPDA0289JB S11637-2048Q 1.4 ± 0.2*2 40.64 ± 0.41 (12.695) 1 ch 1 11 औ༷࢜ 3.0 ± 0.3 ͼϋΟΛ·Α ζȜ· ࿂ 12 10.03 ± 0.25 22 0.5 ± 0.05*4 10.16 ± 0.25 4.0 ± 0.2*1 12.905 ± 0.3 1.35 ± 0.2*3 0.25 ໐ 25.6 × 0.5 2.54 ± 0.13 25.4 ± 0.13 5.0 ± 0.5 0.51 ± 0.05 ခْ࢘ள͈ڙഽୈഽĻ ±2° ςȜΡੜၑĻ Ni/AuιΛ΅ ςȜΡऺৗĻ FeNiࣣ߄ ৗၾ: 3.6 g *1: άϋಎ؇̥ͣ໐ಎ؇༹͈́͘ *2: ΩΛΉȜΐೲ࿂̥ͣ࿂༹͈́͘ *3: ΄ρΑນ࿂̥ͣ࿂༹͈́͘ *4: ΄ρΑ͈࢚̯ KMPDA0290JA 9 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ S12198-512Q 1.4 ± 0.2*2 1.35 ± 0.2*3 6.85 ± 0.3 (5.95) 0.5 ± 0.05*4 12 1 1 ch 11 औ༷࢜ ခْ࢘ள͈ڙഽୈഽĻ ±2° ςȜΡੜၑĻ Ni/AuιΛ΅ ςȜΡऺৗĻ FeNiࣣ߄ ৗၾ: 3 g *1: άϋಎ؇̥ͣ໐ಎ؇༹͈́͘ *2: ΩΛΉȜΐೲ࿂̥ͣ࿂༹͈́͘ *3: ΄ρΑນ࿂̥ͣ࿂༹͈́͘ *4: ΄ρΑ͈࢚̯ 5.0 ± 0.5 0.51 ± 0.05 2.54 ± 0.13 25.4 ± 0.13 ࿂ 0.25 10.05 ± 0.25 22 3.0 ± 0.3 ͼϋΟΛ·Α ζȜ· 31.75 ± 0.30 10.16 ± 0.25 4.7 ± 0.2*1 ໐ 12.8 × 0.5 KMPDA0311JA S12198-1024Q 1.4 ± 0.2*2 1.35 ± 0.2*3 0.5 ± 0.05*4 (12.35) 22 12 1 11 ͼϋΟΛ·Α 1 ch ζȜ· औ༷࢜ 3.0 ± 0.3 10.05 ± 0.25 4.7 ± 0.2*1 13.25 ± 0.3 2.54 ± 0.13 25.4 ± 0.13 5.0 ± 0.5 0.51 ± 0.05 ࿂ 10.16 ± 0.25 40.64 ± 0.41 0.25 ໐ 25.6 × 0.5 ခْ࢘ள͈ڙഽୈഽĻ ±2° ςȜΡੜၑĻ Ni/AuιΛ΅ ςȜΡऺৗĻ FeNiࣣ߄ ৗၾ: 3.6 g *1: άϋಎ؇̥ͣ໐ಎ؇༹͈́͘ *2: ΩΛΉȜΐೲ࿂̥ͣ࿂༹͈́͘ *3: ΄ρΑນ࿂̥ͣ࿂༹͈́͘ *4: ΄ρΑ͈࢚̯ KMPDA0312JA 10 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ ピン接続 ピンNo. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 記号 NC ST CLK GND Vdd NC Trig Vdd Video EOS GND Vg NC NC NC NC NC NC NC NC Vdd NC 説明 I/O 無接続 スタートパルス クロックパルス グランド 電源電圧 無接続 ビデオ信号取り込み用トリガパルス 電源電圧 ビデオ出力 エンドオブスキャン グランド ゲイン選択端子電圧 無接続 無接続 無接続 無接続 無接続 無接続 無接続 無接続 電源電圧 無接続 I I I O I O O I I 注) 空き端子 (NC)はオープンとして、GNDには接続しないでください。 ビデオ出力端子にインピーダンス変換用のバッファアンプを接続して、できるだけ電流を流さないようにしてください。 応用回路例 +5 V 0.1 μF +22 μF /25 V + +5 V 0.1 μF + 22 μF /25 V NC NC ST Vdd CLK NC GND NC Vdd NC NC NC Trig NC Vdd NC Video NC EOS NC GND Vg 82 Ω ST CLK 82 Ω 74HC541 +5 V S11637/S12198 ΏςȜΒ 0.1 μF +6 V 0.1 μF +22 μF/25 V 100 Ω LT1818 + - Vg 51 Ω Video 22 pF 0.1 μF +22 μF /25 V + -6 V + 22 μF /25 V EOS Trig 74HC541 KMPD KMPDC0494JA 11 CMOSリニアイメージセンサ S11637/S12198シリーズ 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 入射窓ガラス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られた温度範囲で製品の動作・保存を行ってください。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。 (5) 紫外線照射 本製品は紫外線照射による特性劣化を抑えるように設計されていますが、不必要な照射は避けてください。また、ガラスの接着部 分には紫外線が当たらないようにしてください。 関連情報 www.hamamatsu.com/sp/ssd/doc_ja.html 注意事項 ・ 注意事項とお願い ・ 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27年6月現在のものです。 ୋ͈ॽအ͉Ȃ٨ၻ͈̹̈́̓͛ထ̩࣬̈́་ࢵ̳̭̦̜̳ͥ͂ͤ͘ȃུၳ͉ୃ̹̳͛ͥܢͬږਹͅै଼̯̹͈̳̦ͦ́͜Ȃͦ͘ͅࢋܱ̈́̓ͥ͢ͅࢋ̦ͤ ̜ͥાࣣ̦̜̳ͤ͘ȃུୋͬঀဥ̳ͥष͉ͅȂຈ̴ොවॽအ̮ͬဥྵ͈ષȂड૧͈ॽအ̮̞̯̺̩ͬږȃ ུୋ͈༗બ͉ȂොවࢃIJාոඤ̦ͅอࡉ̯ͦḀ̑̾২̯̹ͦͅાࣣȂུୋ͈ਘၑ̹͉͘య͈ොවͬࡠഽ̱̳͂͘ȃ̹̺̱Ȃ༗બۼܢඤ̜́̽̀͜Ȃ ഛब̤͍͢ະഐ୨̈́ঀဥ֦̳ܳͥͅఅ͉̞̀̾ͅٺȂ২̷͉͈ୣ̵̞ͬͭ͘ȃ ུၳ͈ܱशඤယ̞̾̀ͅȂ২͈ݺౄ̱̈́ͅഢश̹͉͘ໝୋ̳̭̲̳ͥ͂ͬ͘ȃ ŸŸŸįũŢŮŢŮŢŵŴŶįŤŰŮ ୵రުאਫ਼ ಆ෨ުאਫ਼ ުאނਫ਼ ಎ໐ުאਫ਼ ఱिުאਫ਼ ୌུުאਫ਼ ɧĺĹıĮııIJIJ ɧĴıĶĮıĹIJĸ ɧIJıĶĮıııIJ ɧĵĴıĮĹĶĹĸ ɧĶĵIJĮııĶij ɧĹIJijĮııIJĴ ୵రঌဩߊષIJĮķĮIJIJġĩུྵ୵ర࢙൚రΫσijٴĪ ֟ઽࡇ̩̾͊ঌࡄڠݪĶĮIJijĮIJıġĩࡄڠݪΑ·;ͿͺΫσĸٴĪ ނസࢽߊࡵΦĴĮĹĮijIJġĩࡵΦĴĴ૩ΫσĶٴĪ ຩઐঌಎߊग५ĴijĶĮķġĩུྵຩઐפஜΫσĵٴĪ ఱिঌಎ؇ߊհാijĮĴĮIJĴġĩఱि࣭षΫσIJıٴĪ ؖঌฎఉߊฎఉפIJĮIJĴĮķġĩಅ५ฎఉΫσĶٴĪ ŕņōġĩıijijĪġijķĸĮıIJijIJġġŇłřġĩıijijĪġijķĸĮıIJĴĶ ŕņōġĩıijĺĪġĹĵĹĮĶıĹıġġŇłřġĩıijĺĪġĹĶĶĮIJIJĴĶ ŕņōġĩıĴĪġĴĵĴķĮıĵĺIJġġŇłřġĩıĴĪġĴĵĴĴĮķĺĺĸ ŕņōġĩıĶĴĪġĵĶĺĮIJIJIJijġġŇłřġĩıĶĴĪġĵĶĺĮIJIJIJĵ ŕņōġĩıķĪġķijĸIJĮıĵĵIJġġŇłřġĩıķĪġķijĸIJĮıĵĶı ŕņōġĩıĺijĪġĵĹijĮıĴĺıġġŇłřġĩıĺijĪġĵĹijĮıĶĶı ࡥఘުאଔૺ໐ȁɧĵĴĶĮĹĶĶĹȁຩઐঌߊঌIJIJijķĮIJȁŕņōġĩıĶĴĪġĵĴĵĮĴĴIJIJȁŇłřġĩıĶĴĪġĵĴĵĮĶIJĹĵ Cat. No. KMPD1131J01 Jun. 2015 DN 12