InGaAsリニアイメージセンサ G9211~G9214シリーズ G9205~G9208シリーズ 近赤外イメージセンサ (0.9 ~ 1.67 μm/2.55 μm) G9211~G9214/G9205~G9208シリーズは、近赤外マルチチャンネル分光測光用に設計されたInGaAsリニアイメージセン サです。これらのリニアイメージセンサは、InGaAsフォトダイオードアレイとCMOSチップ上に形成されたチャージアン プ、オフセット補償回路、シフトレジスタ、およびタイミング発生回路で構成されています。チャージアンプはCMOSトラ ンジスターアレイで構成され、InGaAsフォトダイオードアレイの各画素に接続されています。各画素からの信号は電荷蓄 積モードで読み出されるため,近赤外域で高い感度と安定した動作が得られます。パッケージは気密封止されており信頼性 に優れています。 CMOSチップ上の信号処理回路は、外部電圧によって2種類の変換効率 (CE: conversion efficiency)から選択できます。イメージ センサをCE=16 nV/e-で動作させたときは広いダイナミックレンジが得られ、CE=320 nV/e-のときは高いゲインが得られます。 特長 用途 広いダイナミックレンジ 近赤外マルチチャンネル分光測光 低ノイズ、低暗電流 放射温度計 2種類の変換効率から選択可能 非破壊検査装置 飽和対策回路を内蔵 関連製品 CDS回路 *1を内蔵 オフセット補償回路を内蔵 簡単動作 (タイミング発生回路を内蔵 *2) InGaAsマルチチャンネル検出ヘッド C8061-01, C8062-01 高分解能: 25 μmピッチ (512画素の場合) マルチチャンネル検出器ヘッド用コントローラ C7557-01 低クロストーク 256画素: 1ビデオライン 512画素: 2ビデオライン *1: チャージアンプでは積分容量をリセットする際に発生するリセットノイズが支配的になります。しかし、リセット直後の信号を ホールドして差をとるCDS回路により、大幅に低減しています。 *2: シフトレジスタを動作させる際に、従来はイメージセンサの外部からPLD (programmable logic device)などにより、複数のタイミ ングを入力していました。本イメージセンサは、タイミング発生用のCMOS回路を内蔵しています。CLKとRESETを入力するだけ で、すべてのタイミングをイメージセンサ内部で発生します。 浜松ホトニクス株式会社 1 InGaAs リニアイメージセンサ G9211~G9214/G9205~G9208シリーズ セレクションガイド 型 名 イメージサイズ (mm) 冷却 G9211-256S G9212-512S G9213-256S G9214-512S G9205-256W G9205-512W G9206-02 G9206-256W G9206-512W G9207-256W G9208-256W G9208-512W 総画素数 有効画素数 256 512 256 512 256 512 256 256 512 256 256 512 256 512 256 512 256 512 256 256 512 256 256 512 12.8 × 0.25 1段電子冷却 12.8 × 0.50 2段電子冷却 12.8 × 0.25 適合マルチチャンネル 検出器ヘッド C8061-01 C8062-01 形状仕様 画素サイズ [μm (H) × μm (V)] 50 × 250 25 × 250 50 × 500 25 × 500 50 × 250 25 × 250 50 × 250 50 × 250 25 × 250 50 × 250 50 × 250 25 × 250 型 名 G9211-256S G9212-512S G9213-256S G9214-512S G9205-256W G9205-512W G9206-02 G9206-256W G9206-512W G9207-256W G9208-256W G9208-512W 受光部拡大図 画素間ピッチ (μm) 50 25 50 25 50 25 50 50 25 50 50 25 パッケージ 窓材 28ピンメタル (外形寸法図を参照) 反射防止コーティング サファイア ブロック図 CLK RESET V ΗͼηϋΈอٝႹ Vdd Vss INP Vref Cf SELECT ΨͼͺΑอٝႹ AD-TRIG ΏέΠτΐΑΗ ͺΡτΑΑͼΛΙ උ͙̱ٝႹ ΙλȜΐͺϋί + ϋίσ&γȜσΡٝႹ CMOS IC VIDEO x H InGaAsέΠΘͼȜΡͺτͼ ْளତ 256 512 x 30 10 H 50 25 V 250 ഩঊ႖ݕளঊ+ 500 ഩঊ႖ݕளঊ- أഽκΣΗ KMIRC0033JC 250 500 KMIRC0040JA 2 InGaAs リニアイメージセンサ G9211~G9214/G9205~G9208シリーズ 絶対最大定格 項目 記号 動作温度 保存温度 供給電圧 クロックパルス電圧 リセットパルス電圧 ゲイン選択端子電圧 条件 チップ温度 Topr 結露なきこと チップ温度 Tstg 結露なきこと Vdd, INP, Vref Ta=25 °C Ta=25 °C Vφ V(RES) Ta=25 °C Vcsel Ta=25 °C Min. Typ. Max. 単位 -40 - +70 °C -40 - +85 °C -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 - +6 +6 +6 +6 V V V V 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。 推奨端子電圧 項目 記号 Vdd Vref INP Vss 電源電圧 素子バイアス グランド クロック パルス電圧 リセット パルス電圧 High Low High Low Vφ V(RES) Min. 4.9 1.0 3.5 Vdd - 0.5 0 Vdd - 0.5 0 Typ. 5.0 1.26 4.5 0 Vdd 0 Vdd 0 Max. 5.1 1.3 4.6 Vdd + 0.5 0.4 Vdd + 0.5 0.4 単位 V V V V Min. 0.1 0.0125 Vref - Typ. 45 90 f/8 4.5 1.26 Vref Vdd GND Max. 50 100 1 1 4 0.5 INP - 単位 V V 電気的特性 (Ta=25 °C) 項目 消費電流 クロック周波数 ビデオデータレート ビデオ出力 High 電圧 Low 出力オフセット電圧 High A/Dトリガ電圧 Low 記号 256画素 I(Vdd) 512画素 I(Vref) I(INP) f fV VH VL Vos VtrigH VtrigL mA mA mA MHz MHz V V V V V 3 InGaAs リニアイメージセンサ G9211~G9214/G9205~G9208シリーズ 電気的および光学的特性 (Ta=25 °C, Vdd=5 V, INP=4.5 V, Vref=1.26 V, Vf=5 V, CE=16 nV/e-, f=250 kHz) 項目 記号 G9211~G9214 シリーズ*3 Min. Typ. Max. 感度波長範囲 λ - 0.9 ~ 1.7 - 最大感度波長 λp - 1.55 - 受光感度 (λ=λp) S 0.85 0.95 - CE PRNU Vsat Qsat N D - 3 10000 - 16 ±3 3.2 187.5 180 16666 - ±5 - 変換効率 感度不均一性*6 飽和出力電圧 飽和電荷量 読み出しノイズ*7 ダイナミックレンジ 不良画素*8 - 300 - 1 G9205~G9208 シリーズ*4 型名 Min. Typ. Max. 0.9 ~ 1.85 G9205 G9206 0.9 ~ 2.05*5 0.9 ~ 2.25 G9207 0.9 ~ 2.55 G9208 G9205 1.75 G9206 1.95 G9207 2.05 G9208 2.3 G9205 0.9 1.1 G9206 1.0 1.2 G9207 1.0 1.2 G9208 0.9 1.3 16 ±5 ±10 3 3.2 187.5 180 300 10000 16666 5 単位 μm μm A/W nV/e% V MeμV rms % *3: Td=25 °C *4: Td=-20 °C *5: G9206-02, G9206-512W=2.15 *6: 飽和の50%, ダーク出力を減算後に測定, 先頭画素と最終画素は除く G9211~G9214シリーズ: 積分時間 10 ms, G9205~G9208シリーズ: 積分時間 3 ms *7: G9211~G9214シリーズ: 積分時間 10 ms, G9205~G9208-256W, G9206-02: 積分時間 0.8 ms, G9205~G9208-512W: 積分時間 0.5 ms *8: 感度不均一性・読み出しノイズ・暗電流が規格外の画素 暗出力特性 (CE=16 nV/e-, G9211~G9214シリーズ: Td=25 °C, G9205~G9208シリーズ: Td=-20 °C) 項目 暗出力 (暗出力不均一性) 暗電流 記号 G9211-256S G9212-512S G9213-256S G9214-512S G9205-256W G9205-512W G9206-02 G9206-256W G9206-512W G9207-256W G9208-256W G9208-512W G9211-256S G9212-512S G9213-256S G9214-512S G9205-256W G9205-512W G9206-02 G9206-256W G9206-512W G9207-256W G9208-256W G9208-512W VD ID Min. -1 -0.5 -2 -0.5 -6 -6 -7 -12 -12 -80 -200 -200 -10 -5 -20 -5 -60 -60 -70 -120 -120 -800 -2000 -2000 Typ. 0.2 0.1 0.4 0.1 1.5 1.5 3 3 3 20 50 50 2 1 4 1 15 15 30 30 30 200 500 500 Max. 1 0.5 2 0.5 6 6 7 12 12 80 200 200 10 5 20 5 60 60 70 120 120 800 2000 2000 単位 V/s pA 4 InGaAs リニアイメージセンサ G9211~G9214/G9205~G9208シリーズ 等価回路 ൝ثٝႹ 1 ْள LowΊͼϋ HighΊͼϋ ΏέΠτΐΑΗ έΓΛΠ ༞ੲٝႹ CDS VIDEO έΠΘͼȜΡ AD-TRIG ΗͼηϋΈอٝႹ Vdd INP Vss CLK RESET Vref ٸ໐වႁ KMIRC0010JC 5 InGaAs リニアイメージセンサ G9211~G9214/G9205~G9208シリーズ タイミングチャート CLK (වႁ) Reset (වႁ) 8 × N ·υΛ· (උ̱শ)ۼ 2 ·υΛ· ୟॳশۼ 8 ·υΛ· 8 ·υΛ· 1 ch 2 ch 10 ·υΛ·ոષ AD_trig Video (ႁ) tr (clk) (n-1) ch n ch tf (clk) CLK t1 tr (RES) Reset t2 ήρϋ·ۼܢ (10·υΛ·ոષ) tf (RES) ୭ಇୟশۼ ष͈ಇୟশۼ AD_trig ςΓΛΠ ႁ t3 Video 1 ch උ͙̱শۼ 2 ch උ͙̱শۼ डਞch උ͙̱শۼ KMIRC0066JB 項目 クロックパルス周波数 クロックパルス幅 クロックパルス上昇/下降時間 リセットパルス幅 リセットパルス上昇/下降時間 リセット (上昇)タイミング リセット (下降)タイミング 出力セトリング時間 記号 tpw(clk) tr(clk), tf(clk) tpw(RES) tr(RES), tf(RES) t1 t2 t3 Min. 0.1 100 0 6000 0 50 50 - Typ. 20 20 - Max. 4 100 100 600 単位 MHz ns ns ns ns ns ns ns 6 InGaAs リニアイメージセンサ G9211~G9214/G9205~G9208シリーズ 分光感度特性 (Typ.) 1.5 Td=25 °C Td=-10 °C Td=-20 °C G9206-02 G9206-512W G9207-256W G9208ΏςȜΒ G9206-256W ۜഽ (A/W) 1.0 G9211ȡ G9214ΏςȜΒ G9205ΏςȜΒ 0.5 0 0.5 2.5 2.0 1.5 1.0 3.0 ෨ಿ (µm) KMIRB0071JB 窓材の分光透過特性 (代表例) 直線性変動率 (G9213-256S) (Ta=25 °C) 100 20 10 ೄ་൲ၚ (%) 95 ൫ًၚ (%) 90 85 80 75 70 0.5 (Typ. Td=-10 °C, Vdd=5 V, INP=4.5 V, Vref=1.26 V, CE=16 nV/e-, f=250 kHz) 0 -10 -20 -30 -40 -50 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 1 10 100 1000 10000 ႁഩգ (mV) ෨ಿ (µm) KMIRB0070JA KMIRB0069JA 7 InGaAs リニアイメージセンサ G9211~G9214/G9205~G9208シリーズ ピン接続 (上面図) 256ْள 512ْள Cf SELECT RESET TE - TE + AD-TRIG Vdd Vss INP CLK THERM THERM CASE Cf SELECT RESET-ODD TE - RESET-EVEN TE + AD-TRIG-ODD Vdd Vss INP CLK-ODD AD-TRIG-EVEN THERM THERM CASE CLK-EVEN Vref Vref VIDEO VIDEO-ODD VIDEO-EVEN KMIRC0013JA 端子名 CLK 入力/出力 入力 (CMOSロジック) RESET 入力 (CMOSロジック) Vdd Vss INP 入力 入力 入力 Cf SELECT 入力 CASE THERM TE+, TEAD-TRIG VIDEO Vref 出力 入力 出力 出力 入力 機能と推奨接続 CMOSシフトレジスタを動作するためのクロックパルス CMOSチップ内のチャージアンプのフィードバック容量を初期化するた めのリセットパルス。パルス幅によって積分時間が決まります。 CMOSチップ内の信号処理回路を動作するための供給電圧 CMOSチップ内の信号処理回路用グランド CMOSチップ内のチャージアンプアレイ用のリセット電圧 CMOSチップ内の変換効率を決める電圧。0 VのときはLowゲイン (CE=16 nV/e-)、5 VのときはHighゲイン (CE=320 nV/e-)となります。 この端子はパッケージに接続されています。 パッケージ内の温度をモニタするためのサーミスタ用端子 フォトダイオードアレイを冷却するための電子冷却素子用電源端子 A/D変換用のデジタル信号。正極性 アナログビデオ信号。正極性 CMOSチップ内のオフセット補償回路用のリセット電圧 接続例 CLK Reset ΨΛέͺϋί Vref Video Vdd Cf_select INP AD_trig Vss ΨΛέͺϋί KMIRC0012JA 8 InGaAs リニアイメージセンサ G9211~G9214/G9205~G9208シリーズ 電子冷却素子の仕様 (Ta=25 °C, Vdd=5 V, INP=4.5 V) 項目 条件 電子冷却素子/許容電流 電子冷却素子/許容電圧 温度差*9 サーミスタ抵抗 サーミスタ許容損失 記号 Ic max. Vc max. ΔT Rth Pth *10 G9211~G9214シリーズ G9205~G9208シリーズ Min. Typ. Max. Min. Typ. Max. 1.8 2.8 5.0 4.0 40 50 4.85 5.00 5.15 4.85 5.00 5.15 0.2 0.2 単位 A V °C kΩ mW *9: 受光部とパッケージ放熱部分の温度差 *10: 1段電子冷却素子: Ic=1.4 A, 2段電子冷却素子: Ic=2.6 A 電子冷却素子の温度特性 (Ta=25 °C, Vdd=5 V, INP=4.5 V) (Typ. ༶ ܕ0.5 °C/W) 4.0 ഩգ أഽओ 70 60 3.0 50 2.5 40 2.0 30 1.5 20 1.0 10 0.5 0 0 1 (Typ. ༶ ܕ0.4 °C/W) 7 ഩգ أഽओ 6 60 50 40 4 30 3 20 2 10 0 1 0 -10 0 2 ഩգ (V) 5 أഽओ (°C) 3.5 -10 0 ഩၠ (A) 1 2 3 ഩၠ (A) KMIRB0031JC KMIRB0032JC サーミスタの温度特性 5 10 ȜηΑΗࢯġĩΩĪ ഩգ (V) G9205~G9208シリーズ أഽओ (°C) G9211~G9214シリーズ 104 サーミスタ抵抗と絶対温度には以下の 関係があります。 R1=R2 × exp B (1/T1-1/T2) 103 240 R1: T1 (K)における抵抗値 R2: T2 (K)における抵抗値 B : B定数 (B=3200 K ± 2%) サーミスタ抵抗 = 5 kΩ ± 3% (298 K) 250 260 270 280 290 300 ୲చأഽ (K) KMIRB0041JB 9 InGaAs リニアイメージセンサ G9211~G9214/G9205~G9208シリーズ 外形寸法図 (単位: mm) 63.5 ± 0.15 53.3 ± 0.15 38.1 ± 0.15 2.54 ± 0.15 35.6 ± 0.15 R 1.59 27.2 ± 0.15 15 20.3 ± 0.15 3.0 ± 0.15 10.2 ± 0.15 22.9 ± 0.15 25.4 ± 0.15 28 14 ໐ ऒ௰: 1 ch B 1 2 6.4 ± 1 1.0 ± 0.2 C A ͼϋΟΛ·ΑζȜ· 2.54 ± 0.15 0.45 ± 0.05 ࿂ B C 5.8 ± 0.2 3.4 ± 0.3 G9205ȡG9208ΏςȜΒ 7.25 ± 0.2 6.85 ± 0.2 4.3 ± 0.3 ߿ྴ A G9211ȡG9214ΏςȜΒ 6.15 ± 0.2 ໐ಎୈഽ: ±0.3 mmոئġ(ΩΛΉȜΐಎͬܖ) ໐ٝഢୈഽ: ±2°ոئġ(ΩΛΉȜΐಎͬܖ) ΙΛίऺৗ: InGaAs ΩΛΉȜΐऺৗ: FeNiࣣ߄ ςȜΡੜၑ: Ni/AuιΛ΅ ςȜΡऺৗ: FeNiCoࣣ߄ ௗऺऺৗ: έͼͺ ௗऺߠ୬ၚ: n=1.76 ௗऺ࢚̯: 0.66 mm ARȜΠ: ̜ͤ (1.55 µmάȜ·) ௗऺ໑গ༹: ̠ͧັ̫ ΅λΛί໑গ: ဣ୪ KMIRA0011JC マルチチャンネル検出ヘッド C8061-01, C8062-01 (別売) C8061/C8062-01は、従来のイメージセンサでは測定困難だった近赤外光領域での分光測光用として開発された高感度マルチチャン ネル検出器ヘッドです。受光部にはInGaAsフォトダイオードアレイとCMOS信号処理回路を1パッケージに内蔵したInGaAsリニア イメージセンサを使用しています。 1 段電子冷却型 InGaAs イメージセンサに対応する C8061-01 、および 2 段電子冷却型に対応する C8062-01の2タイプを用意しています。いずれも低ノイズ駆動回路を内蔵しており、外部から簡単な信号を入力するだけで動作させる ことができます。 C8061/C8062-01には高安定温度制御回路が内蔵されており、電源を入力すると同時にセンサはあらかじめ設定された温度 (C8061-01: Ts= -10 °C, C8062-01: Ts= -20 °C)まで冷却されます。なお、冷却器の故障により万一過熱した場合でも保護回路により自動的に電源 をオフする安全設計が施されています。 本体は、コンパクトな外形でありながら優れた放熱効果をもった構造となっており、本体正面には分光器やそのほかの装置の取り付け 用の止め穴が付いています。なお、マルチチャンネル検出器ヘッド用コントローラ C7557-01を別途用意しています。専用ソフトウェ アを用いることによって、パソコンからマルチチャンネル検出器ヘッドの制御とデータ収集を行うことができます。 特長 InGaAsリニアイメージセンサを使用するためのヘッド C8061-01: 1段電子冷却型 C8062-01: 2段電子冷却型 専用駆動回路を内蔵 高感度制御方式を採用 制御温度 C8061-01: Ts= -10 ± 0.1 °C固定 (Ta=10~30 °C) C8062-01: Ts= -20 ± 0.1 °C固定 (Ta=10~30 °C) 簡単な信号入力で動作 コンパクトな外形 10 InGaAs リニアイメージセンサ G9211~G9214/G9205~G9208シリーズ 関連製品との接続図 ΏλΛΗ* ΗͼηϋΈΩσΑ ACΉȜήσ (100ȡ240 V, C7557-01 ͅັ௺) Trig. őŐŘņœ ဥΉȜήσ (C7557-01ͅັ௺) ŔŊňŏłōġŊİ Ő USB ΉȜήσ (C7557-01ͅັ௺) ŕņġńŐŏŕœŐōġŊİ Ő C7557-01 ͼιȜΐΓϋ + ζσΙΙλϋΥσ ܕΰΛΡ PC (USB 2.0/3.0) [Windows 7 (32-bit, 64-bit)/ Windows 8 (64-bit)/ Windows 8.1 (64-bit)] *ġΏλΛΗ͉̈́̓ဥփ̵̱̞̀ͭ͘ȃ KACCC0402JD 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。 関連情報 www.hamamatsu.com/sp/ssd/doc_ja.html 注意事項 ・ 製品に関する注意事項とお願い ・ 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27年7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. KMIR1011J15 Jul. 2015 DN 11