CCDリニアイメージセンサ S11155-2048-02 S11156-2048-02 電子シャッタ機能を内蔵した裏面入射型CCD S11155-2048-02、S11156-2048-02は、分光器用に電子シャッタ機能を内蔵した裏面入射型CCDリニアイメージセンサです。 レジスティブゲート構造の採用により、高速転送が可能です。分光器などで求められる縦長の画素サイズにおいても、読み残し の少ない読み出しを行うことができます。本製品は、従来品 (S11155-2048-01, S11156-2048-01)よりも読み残しが約1桁減少し ています。なお本製品は、水平シフトレジスタを覆う不感部分における長波長光の透過を従来品よりも低減しました。 特長 用途 電子シャッタ内蔵 分光器 最小蓄積時間: 2 μs 各種イメージ読み取り 紫外域から高感度 (感度波長範囲: 200~1100 nm) 読み出し速度: 10 MHz max. 読み残し: 0.1% typ. 構成 S11155-2048-02 14 × 500 μm 項目 画素サイズ (H × V) 画素数 (H × V) 有効画素数 (H × V) イメージサイズ (H × V) 水平クロック 出力回路 パッケージ 窓材*1 冷却 S11156-2048-02 14 × 1000 μm 2128 × 1 2048 × 1 28.672 × 0.500 mm 28.672 × 1.000 mm 2相 2段MOSFETソースフォロア 24ピン セラミックDIP (外形寸法図を参照) 石英ガラス*2 非冷却 *1: 仮付け窓タイプ (例: S11155-2048N-02)も対応が可能です。 *2: 樹脂封止 レジスティブゲート構造 通常のCCDの場合、1画素内に複数の電極 があり、異なったクロックパルスを印加する ことで信号電荷を転送します ( 図1) 。レジ スティブゲート構造の場合、受光部に単一 の高抵抗電極があり、その両端に異なる電 圧を印加してポテンシャルスロープを形成 することで信号電荷を転送します (図2)。 CCDエリアイメージセンサをラインビニン グし1次元のセンサとして使用する場合に 比べると、1次元型CCDの受光部において レジスティブゲート構造を採用することに よって、高速転送が可能になり、画素高さ が大きい場合でも読み残しの少ない読み 出しを行うことができます。 [図1] 通常の2相CCDの概念図と電位 [図2] レジスティブゲート構造の概念図と電位 P1V P2V P1V REGL P2V REGH STG TG τΐΑΞͻήΊȜΠ N- N N- N- N N N- N P+ N- N N P P εΞϋΏλσ ΑυȜί KMPDC0320JA 浜松ホトニクス株式会社 KMPDC0321JB 1 CCDリニアイメージセンサ S11155-2048-02, S11156-2048-02 絶対最大定格 (Ta=25 °C) 項目 動作温度*3 *4 保存温度 出力トランジスタドレイン電圧 リセットドレイン電圧 アンプ出力帰還電圧 オールリセットドレイン電圧 水平入力ソース電圧 オールリセットゲート電圧 ストレージゲート電圧 水平入力ゲート電圧 サミングゲート電圧 出力ゲート電圧 リセッ ト ゲ ー ト 電 圧 トランスファーゲート電圧 記号 Topr Tstg VOD VRD Vret VARD VISH VARG VSTG VIG1H, VIG2H VSG VOG VRG VTG VREGH VREGL VP1H, VP2H Tsol High Low 水平シフトレジスタクロック電圧 はんだ付け条件*5 レジスティブゲート電圧 Min. -50 -50 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -12 -12 -12 -12 -12 -12 -12 Typ. - Max. +60 +70 +25 +18 +18 +18 +18 +15 +15 +15 +15 +15 +15 +15 単位 °C °C V V V V V V V V V V V V -12 - +15 V -12 +15 260 °C, 5秒以内, リード根元より2 mm以上離す V - *3: パッケージ温度 *4: 高速動作時にはセンサの温度が上昇する可能性があります。必要に応じて放熱対策を行うことを推奨します。詳細は技術資料 (電 子シャッタ機能付レジスティブゲート型CCDリニアイメージセンサ)を参照してください。 *5: はんだごてを使用してください。 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。 動作条件 (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 オールリセットドレイン電圧 オールリセットゲート電圧 High*6 Low*7 出力ゲート電圧 ストレージゲート電圧 基板電圧 レジスティブゲートHigh電圧 レジスティブゲートLow電圧 High Low High Low 出力アンプ帰還電圧*8 水平入力ソース テストポイント 水平入力ゲート High 水平シフトレジスタクロック電圧 Low High サミングゲート電圧 Low High リセットゲート電圧 Low High トランスファーゲート電圧 Low 外部負荷抵抗 記号 VOD VRD VARD VARGH VARGL VOG VSTG VSS VREGHH VREGHL VREGLH VREGLL Vret VISH VIG1H, VIG2H VP1HH, VP2HH VP1HL, VP2HL VSGH VSGL VRGH VRGL VTGH VTGL RL Min. 12 13 13 7 0.5 2.5 2.5 0.5 -10.5 -10.5 -10.5 5 -6 5 -6 7 -6 9.5 -6 2.0 Typ. 15 14 14 8 1 3.5 3.5 0 1 -9.5 VREGHH - 8.0 -9.5 1 VRD -9.5 6 -5 6 -5 8 -5 10.5 -5 2.2 Max. 18 15 15 9 2 4.5 4.5 1.5 -8.5 2 8 -4 8 -4 9 -4 11.5 -4 2.4 単位 V V V V V V V V V V V V V V V kΩ *6: オールリセットオン *7: オールリセットオフ *8: 出力アンプ帰還電圧は基板電圧に対して正電圧となりますが、電流はセンサから流れ出す方向に流れます。 2 S11155-2048-02, S11156-2048-02 CCDリニアイメージセンサ 電気的特性 [Ta=25 °C, fc=5 MHz, 動作条件: Typ.値 (P.2), タイミングチャート (P.6, 7)] 項目 出力信号周波数 ラインレート 水平シフトレジスタ容量 オールリセットゲート容量 レジスティブゲート容量 記号 fc LR CP1H, CP2H CARG S11155-2048-02 S11156-2048-02 サミングゲート容量 リセットゲート容量 トランスファーゲート容量 電荷転送効率*9 DC出力レベル 出力インピーダンス 出力アンプ帰還電流 S11155-2048-02 消費電力 S11156-2048-02 レジスティブゲート抵抗*12 S11155-2048-02 S11156-2048-02 CREG CSG CRG CTG CTE Vout Zo Iret PAMP*10 PREG*11 PAMP*10 PREG*11 RREG Min. 0.99995 9 50 30 0.4 0.7 Typ. 5 2 200 100 1000 2000 10 10 100 0.99999 10 300 0.4 75 100 75 60 0.7 1.1 Max. 10 4 11 160 90 1.4 2.2 単位 MHz kHz pF pF pF pF pF pF V Ω mA mW kΩ *9: 飽和出力の半分のときに測定したCCDシフトレジスタ1画素当たりの転送効率 *10: オンチップアンプと負荷抵抗を合わせた消費電力 *11: REGでの消費電力 *12: REGH - REGL間の抵抗値 電気的および光学的特性 [Ta=25 °C, fc=5 MHz, 動作条件: Typ.値 (P.2), タイミングチャート (P.6, 7)] 項目 記号 Vsat Fw LR Sv 飽和出力電圧 飽和電荷量*13 直線性誤差*14 CCD変換効率 暗電流*15 暗出力不均一性 Non-MPP動作 MPP動作 Non-MPP動作 MPP動作 DSNU Nr DR λ λp PRNU 読み出しノイズ ダイナミックレンジ*16 不良画素*17 感度波長範囲 最大感度波長 感度不均一性*18 *19 イメージラグ*18 *20 DS 全画素の平均値 全画素の最大値 L S11155-2048-02 Min. Typ. Max. Fw × Sv 150 200 ±3 ±10 9 10 11 100 300 10 40 300 30 45 6670 0 200 ~ 1100 600 ±3 ±10 0.1 1 1 3 S11156-2048-02 Min. Typ. Max. Fw × Sv 150 200 ±3 ±10 9 10 11 200 600 15 60 300 30 45 6670 0 200 ~ 1100 600 ±3 ±10 0.1 1 1 3 単位 V ke% μV/eke-/pixel/s % e- rms nm nm % % *13: 動作電圧 Typ.値 *14: 信号量=1 ke-~150 ke-。飽和電荷量の半分のときに直線性誤差が0%となるように定義。 *15: 暗電流は5~7 °Cの冷却で1/2になります。 *16: ダイナミックレンジ = 飽和電荷量/読み出しノイズ *17: DSNU、PRNUのMax.を超えた画素 *18: LED光 (ピーク波長: 660 nm)を用いて飽和出力の半分のときに測定 固定パターンノイズ (peak to peak) × 100 [%] 信号 *20: 飽和出力の半分となるようにワンショットのパルス光を照射した場合に読み残される信号量の割合。測定時の蓄積時間は、S11155-2048-02 では5 μs、S11156-2048-02では20 μsです。詳細は技術資料 (電子シャッタ機能付レジスティブゲート型CCDリニアイメージセンサ)を参照し てください。 *19: 感度不均一性 = 3 S11155-2048-02, S11156-2048-02 CCDリニアイメージセンサ 分光感度特性 (窓なし時)*21 (Typ. Ta=25 °C) 100 0.4 ۜഽ (A/W) 80 ၾঊ࢘ၚ (%) (Typ. Ta=25 °C) 0.5 60 40 0.3 0.2 0.1 20 0 200 400 600 800 1000 1200 0 200 400 600 800 1000 1200 ෨ಿ (nm) ෨ಿ (nm) KMPDB0316JA KMPDB0440JA *21: 石英ガラスの透過率特性により分光感度は低下します。 窓材の分光透過特性 (Typ. Ta=25 °C) 100 ൫ًၚ (%) 80 60 40 20 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 ෨ಿ (nm) KMPDB0303JA 4 S11155-2048-02, S11156-2048-02 CCDリニアイメージセンサ 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) ခْ࢘ள Thinning କ ΏέΠτΐΑΗ 22 19 18 17 16 ခْ࢘ள 23 CCDକΏέΠτΐΑΗ D77 D78 D79 D80 21 20 Ȇ Ȇ 24 7 Ȇ D1D2 Ȇ 2 τΐΑΞͻήΊȜΠ D65 D66 D67 D68 D69 D70 S1 S2 S3 S4 Ȇ Ȇ ȆȆ S2045 S2046 S2047 S2048 Thinning Ȇ Ȇ D63 D64 8 D71 D72 D73 D74 D75 D76 14 ಇୟ໐ 13 1 Ȇ Ȇ D63 D64 5 3 4 6 CCDକΏέΠτΐΑΗ 9 10 D77 D78 D79 D80 15 11 12 କ ΏέΠτΐΑΗ ಕ) වৣ༷̥࢜ͣࡉ̹ાࣣȂକΏέΠτΐΑΗ͉Si͈࢚̞໐ (ະۜ໐)́ໞ̞̳̦ͩͦ̀͘Ȃಿ෨ಿ͈͉ະۜ໐͈Siͬ൫ ً̱ȂକΏέΠτΐΑΉ̯ͦͥخෝ̦̜̳ͤ͘ȃຈါͅ؊̲̀৭͈̈́̓చॐ࣐̩̺̯̞ͬ̽̀ȃུ̤̈́ୋ͉Ȃକ ΏέΠτΐΑΗͬໞ̠ະۜ໐̤̫ͥͅಿ෨ಿ͈൫ًͬਲြͤ͢͜೩ࡘ̱̱̹͘ȃ ໐ْ͈ڎள́ഩ་̯̹۟ͦഩ͉كȂ֚໐ಎͬͅޏષ༷࢜ͅئ̫̀ഢ̯̳ͦ͘ȃ̷̱̀ȂକτΐΑΗͬ ଼̱ࣣ̯ٚ̀ͦȂͺϋί́උ͙̯̳ͦ͘ȃ KMPDC0543JB 5 S11155-2048-02, S11156-2048-02 CCDリニアイメージセンサ タイミングチャート Non-MPP動作 1ρͼϋႁۼܢ Tinteg (ഩঊΏλΛΗ: )ٳ Tpwar (ഩঊΏλΛΗ: ) ARG REGH, REGL (REGH=+1 V, REGL=-7.0 V) Tpwv Tovr TG Tpwh, Tpws 1 P1H 2 3..2127 2128 2129 2130... N* P2H SG Tpwr RG OS D1 D2 D79 D80 D3..D70, S1...S2048, D71..D78 ુ͈උ͙̱ۼܢ ߗඋ͙̱ۼܢ * ߗඋ͙̱ۼܢಎ͉ਫ਼͈ঊͅ·υΛ·ΩσΑ֣̞̯̺̩̱ͬ̀حȃ ಇୟশͅۼ؊̲̀Ȃ·υΛ·ΩσΑତ Nͬ୭̱̩̺̯̞̀ȃ KMPDC05 KMPDC0541JB ARG TG P1H, P2H*22 SG RG TG - P1H 蓄積時間 項目 パルス幅 上昇/下降時間 パルス幅 上昇/下降時間 パルス幅 上昇/下降時間 デューティ比 パルス幅 上昇/下降時間 デューティ比 パルス幅 上昇/下降時間 オーバーラップ時間 S11155-2048-02 S11156-2048-02 記号 Tpwar Tprar, Tpfar Tpwv Tprv, Tpfv Tpwh Tprh, Tpfh Tpws Tprs, Tpfs Tpwr Tprr, Tpfr Tovr Tinteg Min. 1 200 2 20 50 10 40 50 10 40 5 5 1 2 2 Typ. 100 50 100 50 15 2 5 20 Max. 60 60 - 単位 μs ns μs ns ns ns % ns ns % ns ns μs μs *22: 最大パルス振幅の50%のところに対称クロックパルスをオーバーラップさせてください。 6 S11155-2048-02, S11156-2048-02 CCDリニアイメージセンサ MPP動作 1ρͼϋႁۼܢ Tinteg (ഩঊΏλΛΗ: )ٳ Tpwar (ഩঊΏλΛΗ: ) ARG (REGH=+1 V, REGL=-7.0 V) Tpwreg (REGH, REGL=-9.5 V) REGH, REGL Tpwv Tovr Tregtr TG Tpwh, Tpws 1 P1H 2 3..2127 2128 2129 2130... N* P2H SG Tpwr RG OS D2 D79 D80 D1 D3..D70, S1...S2048, D71..D78 ુ͈උ͙̱ۼܢ ߗඋ͙̱ۼܢ * ߗඋ͙̱ۼܢಎ͉ਫ਼͈ঊͅ·υΛ·ΩσΑ֣̞̯̺̩̱ͬ̀حȃ ಇୟশͅۼ؊̲̀Ȃ·υΛ·ΩσΑତ Nͬ୭̱̩̺̯̞̀ȃ KMPDC0542JB ARG REGH, REGL TG P1H, P2H*24 SG RG TG - P1H 蓄積時間 項目 記号 パルス幅 Tpwar 上昇/下降時間 Tprar, Tpfar パルス幅 Tpwreg 上昇/下降時間 Tprreg, Tpfreg S11155-2048-02 転送時間 Tregtr S11156-2048-02 パルス幅 Tpwv 上昇/下降時間 Tprv, Tpfv パルス幅 Tpwh 上昇/下降時間 Tprh, Tpfh デューティ比 パルス幅 Tpws 上昇/下降時間 Tprs, Tpfs デューティ比 パルス幅 Tpwr 上昇/下降時間 Tprr, Tpfr オーバーラップ時間 Tovr S11155-2048-02 Tinteg S11156-2048-02 Min. *23 200 100 2 2 2 20 50 10 40 50 10 40 5 5 1 2 2 Typ. Tinteg - Tregtr 5 20 100 50 100 50 15 2 5 20 Max. 60 60 - 単位 μs ns μs ns μs μs ns ns ns % ns ns % ns ns μs μs *23: TpwarのMin.値は、通常の読み出し期間です。 *24: 最大パルス振幅の50%のところに対称クロックパルスをオーバーラップさせてください。 7 S11155-2048-02, S11156-2048-02 CCDリニアイメージセンサ 外形寸法図 (単位: mm) 3.3 ± 0.35 ໐ 28.672 ߄ιΛ΅, Alloy 42 0.6 ± 0.05* ͼϋΟΛ·ΑζȜ· 27.94 ± 0.3 +0.05 12 1 0.25-0.03 10.03 ± 0.3 A 10.41 ± 0.25 13 24 ࿂ 1.47 ͼϋΟΛ·ΑζȜ· S11155-2048-02: A=0.500 S11156-2048-02: A=1.000 0.46 ± 0.05 2.54 ± 0.13 1.27 ± 0.2 1.83 ± 0.17 3.0 ± 0.5 1.27 ± 0.25 38.10 ± 0.4 * ΄ρΑ͈࢚̯ (ߠ୬ၚʠ1.5) ৗၾ: 3.8 g typ. KMP KMPDA0320JA 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*25 21*25 22 23 24 記号 OS OD OG SG Vret RD REGL REGH P2H P1H IG2H IG1H ARG ARD ISH SS RD STG STG TG RG 機能 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 アンプ出力返還 リセットドレイン レジスティブゲート (Low) レジスティブゲート (High) CCD水平レジスタ クロック-2 CCD水平レジスタ クロック-1 テストポイント (水平入力ゲート-2) テストポイント (水平入力ゲート-1) オールリセットゲート オールリセットドレイン テストポイント (水平入力ソース) 備考 (標準動作) RL=2.2 kΩ +15 V +3.5 V P2Hと同タイミング +1 V +14 V -7 V (Non-MPP動作) +1 V (Non-MPP動作) +6 V/-5 V +6 V/-5 V -9.5 V -9.5 V +8 V/+1 V +14 V RDに接続 基板 リセットドレイン GND +14 V ストレージゲート ストレージゲート +3.5 V +3.5 V トランスファーゲート リセットゲート +10.5 V/-5 V +8 V/-5 V *25: 20ピンと21ピンは、パッケージ内で短絡されています。 8 S11155-2048-02, S11156-2048-02 CCDリニアイメージセンサ Ņńτασ ĩςΓΛΠτασĪ ςΓΛΠ έͻȜΡΑσȜ OS出力波形例 (fc=5 MHz, RL=2.2 kΩ, VOD=+15 V) τασ 高速信号処理回路例 (S11155/S11156-2048-02とアナログフロントエンドICを使用) +3.3 V +5 V FPGAͅ୪ 10 10 10 0.1 µF +VOD 10 µF 0.1 µF 0.1 µF 0.1 µF 10 µF 0.1 µF 0.1 µF 0.1 µF 1 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 RG TG NC STG STG NC RD SS NC ISH ARD ARG OS OD OG SG Vret RD REGL REGH P2H P1H IG2H IG1H 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0.1 µF 0.1 µF 0.1 µF 0.1 µF 2.2 k 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 SDATA SCLK SLOAD AVDD AVSS CAPB CAPT VINB CML VING OFFSET VINR AVSS AVDD AD9826KRS D0 (LSB) D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 (MSB) DR VSS DR VDD OEB ADCCLK CDSCLK2 CDSCLK1 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 10 10 10 10 10 10 10 10 330 330 330 330 FPGAͅ୪ 0.1 330 S11155/S11156-2048-02 KMPDC0561JA 9 CCDリニアイメージセンサ S11155-2048-02, S11156-2048-02 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 ・ イメージセンサ/使用上の注意 技術情報 ・ 電子シャッタ機能付レジスティブゲート型CCDリニアイメージセンサ/技術資料 CCDリニアイメージセンサ用駆動回路 C11165-02 (別売) C11165-02はS11155-2048-02、S11156-2048-02用の駆動回路です。CCDリニアイメージセンサと組み合わせて分光器などに使用できます。 特長 16ビットA/D変換器内蔵 PCとのインターフェース: USB 2.0 DC+5 V駆動 本資料の記載内容は、平成27年12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. KMPD1155J02 Dec. 2015 DN 10