CCDイメージセンサ S11850-1106 S11851-1106 エタロニング特性を改善、素子温度を一定に制御 S11850/S11851-1106 は分光器用に設計された裏面入射型 CCD イメージセンサです。エタロニング特性の改善を行い、 低ノイズタイプ (S11850-1106) と高速タイプ (S11851-1106) を用意しました。紫外から近赤外域において高い量子効率 とともに、フラットに近い分光感度特性を実現しています。また動作中、素子温度を一定 (約5 °C)に保つため、パッケージ 内に電子冷却素子を内蔵しています。 特長 用途 エタロニング特性を改善 分光器など 1段電子冷却型 (素子温度: 約5 °C) 広い波長範囲で高感度、フラットに近い分光感度特性 高いCCD変換効率: 6.5 μV/e- (S11850-1106) 8 μV/e- (S11851-1106) 高い飽和電荷量、広いダイナミックレンジ (アンチブルーミング機能付き) 画素サイズ: 14 × 14 μm エタロニング特性を改善 エタロニング特性 (代表例) (Ta=25 °C) 110 100 ΗυΣϋΈ٨ၻ 90 80 చۜഽ (%) エタロニングは、入射した光が CCD の表面と裏面で反射と減 衰を繰り返す間に、干渉により感度に強弱が現れる現象です。 裏面入射型CCDの場合、Si厚とSiの吸収長との関係から、入射 光が長波長の場合、エタロニングが発生します。当社では干渉 を起こしにくい独自の構造を採用することでエタロニングを大 幅に軽減した裏面入射型CCD (S11850/S11851-1106)を実現し ました。 70 ਲြ 60 50 40 30 20 10 0 900 910 920 930 940 950 960 970 980 990 1000 ෨ಿ (nm) KMPDB0284JB 浜松ホトニクス株式会社 1 S11850-1106, S11851-1106 CCDイメージセンサ 構成 S11850-1106 S11851-1106 28.672 × 0.896 mm 14 × 14 μm 2068 × 70 2048 × 64 2相 4相 1段MOSFETソースフォロア 2段MOSFETソースフォロア 28ピン セラミックDIP (外形寸法図を参照) 石英ガラス*1 項目 イメージサイズ (H × V) 画素サイズ (H × V) 総画素数 有効画素数 垂直クロック 水平クロック 出力回路 パッケージ 窓材 *1: 気密封止 絶対最大定格 (指定のない場合はTa=25 °C) 項目 動作温度*2 保存温度 出力トランジスタドレイン S11850-1106 電圧 S11851-1106 リセットドレイン電圧 出力アンプ帰還電圧 オーバーフロードレイン電圧 垂直入力ソース電圧 水平入力ソース電圧 オーバーフローゲート電圧 垂直入力ゲート電圧 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 垂直シフトレジスタクロック電圧 水平シフトレジスタクロック電圧 記号 Topr Tstg VOD VRD Vret VOFD VISV VISH VOFG VIG1V, VIG2V VIG1H, VIG2H VSG VOG VRG VTG VP1V, VP2V VP1H, VP2H VP3H, VP4H Min. -50 -50 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -0.5 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 -10 Typ. - Max. +50 +70 +30 +25 +18 +18 +18 +18 +18 +15 +15 +15 +15 +15 +15 +15 +15 単位 °C °C -10 - +15 V V V V V V V V V V V V V V V *2: チップ温度 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 (MPPモード, Ta=25 °C) 項目 記号 出力トランジスタドレイン電圧 リセットドレイン電圧 出力アンプ帰還電圧*3 オーバーフロードレイン電圧 入力ソース 垂直入力ゲート テストポイント 水平入力ゲート オーバーフローゲート電圧 サミングゲート電圧 High Low 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 垂直シフトレジスタクロック電圧 High Low High Low High Low High 水平シフトレジスタクロック電圧 Low 基板電圧 外部負荷抵抗 VOD VRD Vret VOFD VISV, VISH VIG1V, VIG2V VIG1H, VIG2H VOFG VSGH VSGL VOG VRGH VRGL VTGH VTGL VP1VH, VP2VH VP1VL, VP2VL VP1HH, VP2HH VP3HH, VP4HH VP1HL, VP2HL VP3HL, VP4HL VSS RL S11850-1106 Min. Typ. Max. 23 24 25 11 12 13 S11851-1106 Min. Typ. Max. 12 15 18 14 15 16 1 2 11 12 13 VRD -9 -8 -9 -8 0 13 14 4 6 8 -6 -5 -4 4 5 6 4 6 8 -6 -5 -4 4 6 8 -9 -8 -7 4 6 8 -9 -8 -7 11 -9 -9 0 4 -6 4 4 -6 4 -9 4 -9 12 VRD -8 -8 12 6 -5 5 6 -5 6 -8 6 -8 13 13 8 -4 6 8 -4 8 -7 8 -7 4 6 8 4 6 8 -6 -5 -4 -6 -5 -4 90 0 100 110 2.0 0 2.2 2.4 単位 V V V V V V V V V V V V V V V kΩ *3: 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 CCDイメージセンサ S11850-1106, S11851-1106 電気的特性 (Ta=25 °C) 項目 出力信号周波数*4 垂直シフトレジスタ容量 記号 Min. - S11850-1106 Typ. Max. 0.25 0.5 1200 - fc CP1V, CP2V CP1H, CP2H 160 CP3H, CP4H 10 CSG 10 CRG 60 CTG CTE 0.99995 0.99999 Vout 17 18 Zo 10 P 4 水平シフトレジスタ容量 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*5 DC出力レベル*4 出力インピーダンス*4 消費電力*4 *6 19 - Min. - S11851-1106 Typ. Max. 5 10 1200 160 10 10 60 0.99995 0.99999 7 8 0.3 75 単位 MHz pF - pF 9 - pF pF pF V kΩ mW *4: 負荷抵抗により変わります。(S11850-1106: VOD=24 V, RL=100 kΩ, S11851-1106: VOD=15 V, RL=2.2 kΩ) *5: 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 *6: オンチップアンプと負荷抵抗を合わせた消費電力 電気的および光学的特性 (指定のない場合はTa=25 °C) 項目 Vsat 飽和出力電圧 垂直 水平 飽和電荷量 CCD変換効率*7 暗電流 (MPPモード)*8 読み出しノイズ*9 ダイナミックレンジ*10 ラインビニング Fw Sv DS Nr DR λ 感度波長範囲 感度不均一性* 記号 11 PRNU S11850-1106 Min. Typ. Max. Fw × Sv 50 60 250 300 5.5 6.5 7.5 50 500 6 15 41700 50000 200 ～ 1100 ±3 ±10 - S11851-1106 Min. Typ. Max. Fw × Sv 50 60 150 200 7 8 9 50 500 23 28 6520 8700 200 ～ 1100 ±3 ±10 - 単位 V keμV/ee-/pixel/s e- rms nm % *7: 負荷抵抗により変わります。(S11850-1106: VOD=24 V, RL=100 kΩ, S11851-1106: VOD=15 V, RL=2.2 kΩ) *8: 暗電流は5～7 °Cの冷却で1/2になります。 *9: S11850-1106: Td=-40 °C, fc= 20 kHz, S11851-1106: Td=25 °C, fc=2 MHz *10: ダイナミックレンジ= 飽和電荷量／読み出しノイズ *11: LED光 (ピーク発光波長: 660 nm)を用いて飽和出力の半分のときに測定。 ࡥΩΗȜϋΦͼΒ (peak to peak) ۜഽະ֚ = × 100 [%] 3 S11850-1106, S11851-1106 CCDイメージセンサ 窓材の分光透過特性 分光感度特性 (窓なし時)*12 (Typ. Ta=25 °C) 100 80 60 ൫ًၚ (%) ၾঊ࢘ၚ (%) 80 40 20 0 200 (Typ. Ta=25 °C) 100 60 40 20 400 600 800 1000 1200 ෨ಿ (nm) 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 ෨ಿ (nm) KMPDB0316JA KMPDB0303JA *12: 石英ガラスの透過率特性により分光感度は低下します。 暗電流ー温度 (Typ.) 1000 ճഩၠ (e-/pixel/s) 100 10 1 0.1 0.01 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 أഽ (°C) KMPDB0304JB 4 S11850-1106, S11851-1106 CCD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) S11850-1106 ခْ࢘ள Thinning ခْ࢘ள 22 21 20 19 18 17 16 2-bevel 23 2n ႁ Thinning 64 15 କΏέΠτΐΑΗ 14 5 4 3 2 1 2 3 4 5 1024 13 V=64 H=2048 4-bevel 24 1 2 3 4 5 6 8 9 10 2nġႁ 4ήρϋ·ْள କΏέΠτΐΑΗ 7 11 12 4ήρϋ·ْள 6-bevel 6-bevel ಕ) වৣ༷̥࢜ͣࡉ̹ાࣣȂକΏέΠτΐΑΗ͉Si͈࢚̞໐ (ະۜ໐)́ ໞ̞̳̦ͩͦ̀͘Ȃಿ෨ಿ͈͉ະۜ໐͈Siͬ൫ً̱ȂକΏέΠτΐΑΉ ̯ͦͥخෝ̦̜̳ͤ͘ȃຈါͅ؊̲̀৭͈̈́̓చॐ࣐̩̺̯̞ͬ̽̀ȃ KMPDC0402JA S11851-1106 ခْ࢘ள Thinning ခْ࢘ள 22 21 20 19 18 17 16 2-bevel 23 2n ႁ Thinning 64 15 କΏέΠτΐΑΗ 14 5 4 3 2 1 2 3 4 5 24 1024 13 4-bevel 1 2 3 4ήρϋ·ْள କΏέΠτΐΑΗ 6-bevel 4 5 6 2 7 8 nġႁ 9 10 11 V=64 H=2048 12 4ήρϋ·ْள 6-bevel ಕ) වৣ༷̥࢜ͣࡉ̹ાࣣȂକΏέΠτΐΑΗ͉Si͈࢚̞໐ (ະۜ໐)́ ໞ̞̳̦ͩͦ̀͘Ȃಿ෨ಿ͈͉ະۜ໐͈Siͬ൫ً̱ȂକΏέΠτΐΑΉ ̯ͦͥخෝ̦̜̳ͤ͘ȃຈါͅ؊̲̀৭͈̈́̓చॐ࣐̩̺̯̞ͬ̽̀ȃ KMPDC0403JA 5 CCDイメージセンサ S11850-1106, S11851-1106 タイミングチャート (ラインビニング) ಇୟশۼ (ٸ໐ΏλΛΗ*)ٳ ೄΫΣϋΈۼܢ (ٸ໐ΏλΛΗ)* Tpwv 1 P1V 2 උ͙̱ۼܢ (ٸ໐ΏλΛΗ)* 3...69 70←64 + 6 (bevel) Tovr P2V, TG 4...2067 2068 Tpwh, Tpws Tovrh 1 P1H 2 3 P2H P3H P4H, SG Tpwr RG OS D1 D2 D19 D20 D3...D10, S1...S2048, D11...D18 ī ٸ໐ΏλΛΗ͉ຈ̴̱͜ຈါ̵͉̜́ͤͭ͘ȃ ٸ໐ΏλΛΗͬঀဥ̱̞̈́ાࣣ͉ȂೄΫΣϋΈ͂ۼܢඋ͙̱ͅۼܢවৣ̯̹̱ͦ͂̀͜උ͙̯̳ͦ͘ȃ KMPDC0404JA 項目 P1V, P2V, TG P1H, P2H, P3H, P4H SG RG TG-P1H 記号 13 パルス幅* 上昇／下降時間*13 パルス幅*13 上昇／下降時間*13 パルスオーバーラップ時間 デューティ比*13 パルス幅*13 上昇／下降時間*13 パルスオーバーラップ時間 デューティ比*13 パルス幅 上昇／下降時間 オーバーラップ時間 Tpwv Tprv, Tpfv Tpwh Tprh, Tpfh Tovrh Tpws Tprs, Tpfs Tovrh Tpwr Tprr, Tpfr Tovr S11850-1106 Min. Typ. Max. 6 8 20 1000 2000 10 500 1000 40 50 60 1000 2000 10 500 1000 40 50 60 100 1000 5 1 2 - S11851-1106 Min. Typ. Max. 1 8 20 50 100 10 25 50 40 50 60 50 100 10 25 50 40 50 60 5 50 5 1 2 - 単位 μs ns ns ns ns % ns ns ns % ns ns μs *13: 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 S11850-1106, S11851-1106 CCDイメージセンサ 外形寸法図 (単位: mm, 指示なき公差: ±0.15) 48.0 45.5 38.0 වৣௗ 35.0 33.02 ໐ 28.672 × 0.896 15 2.5 5.78 ± 0.3 7.0 10.0 12.45 12.7 ࿂ වৣௗ 1 14 4.67 ± 0.3 3.82 ± 0.3* 0.6 ± 0.1 ͼϋΟΛ·ΑζȜ· ഩঊ႖ݕளঊ 0.25 ± 0.05 28 5.0 ± 0.8 3.0 1 2.54 * ΩΛΉȜΐೲ࿂̥ͣ ࿂༹͈́͘ 2.54 1.27 0.46 ± 0.05 33.02 ± 0.2 KMPDA0285JB 7 CCDイメージセンサ S11850-1106, S11851-1106 ピン接続 S11850-1106 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 23 24 25 26 27 28 記号 OS OD OG SG SS RD Th1 PP4H P3H P2H P1H IG2H IG1H OFG OFD ISH ISV SS RD P+ Th2 IG2V IG1V P2V P1V 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 基板 リセットドレイン サーミスタ 電子冷却素子 (-) CCD水平レジスタクロック-4 CCD水平レジスタクロック-3 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) オーバーフローゲート オーバーフロードレイン テストポイント (水平入力ソース) テストポイント (垂直入力ソース) 基板 リセットドレイン 電子冷却素子 (+) サーミスタ テストポイント (垂直入力ゲート-2) テストポイント (垂直入力ゲート-1) CCD垂直レジスタクロック-2 CCD垂直レジスタクロック-1 トランスファーゲート リセットゲート 備考 (標準動作) RL=100 kΩ +24 V +5 V P4Hと同じパルス GND +12 V -8 V -8 V +12 V +12 V RDに接続 RDに接続 GND +12 V -8 V -8 V P2Vと同じパルス S11851-1106 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 23 24 25 26 27 28 記号 OS OD OG SG Vret RD Th1 PP4H P3H P2H P1H IG2H IG1H OFG OFD ISH ISV SS RD P+ Th2 IG2V IG1V P2V P1V 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 出力アンプ帰還 リセットドレイン サーミスタ 電子冷却素子 (-) CCD水平レジスタクロック-4 CCD水平レジスタクロック-3 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) オーバーフローゲート オーバーフロードレイン テストポイント (水平入力ソース) テストポイント (垂直入力ソース) 基板 リセットドレイン 電子冷却素子 (+) サーミスタ テストポイント (垂直入力ゲート-2) テストポイント (垂直入力ゲート-1) CCD垂直レジスタクロック-2 CCD垂直レジスタクロック-1 トランスファーゲート リセットゲート 備考 (標準動作) RL=2.2 kΩ +15 V +5 V P4Hと同じパルス +1 V +15 V -8 V -8 V +13 V +12 V RDに接続 RDに接続 GND +15 V -8 V -8 V P2Vと同じパルス 8 CCDイメージセンサ S11850-1106, S11851-1106 電子冷却素子の仕様 (Typ., 真空状態 ) 項目 内部抵抗 最大電流*14 *15 最大電圧 最大熱吸収*18 記号 条件 Rint Ta=25 °C Imax Tc*16=Th*17=25°C Vmax Tc*16=Th*17=25 °C Qmax 仕様 1.6 1.8 3.5 4.0 単位 Ω A V W *14: 電流値がImax以上になると、ジュール熱によって熱吸収率が低下し始めます。この最大電流 Imaxは電子冷却素子を損なわない ためのしきい値ではありませんので注意してください。電子冷却素子を保護して安定した動作を維持するために、供給電流をこ の最大電流の60%以下に設定してください。 *15: 安定した温度制御を行うために、ΔT (ThとTcの温度差)は30 °C未満に設定してください。ΔTが30 °C以上になると、暗電流の均 一性が低下するなど、製品特性が劣化する恐れがあります。 *16: 電子冷却素子の冷却側の温度 *17: 電子冷却素子の放熱側の温度 *18: 最大電流をセンサに供給したときに、電子冷却素子に生じる温度差を補正する理論的な熱吸収レベルです。 内蔵温度センサの仕様 CCDチップと同じパッケージにサーミスタチップが内蔵されており、動作中のCCDチップ温度をモニタします。このサーミスタの 抵抗値と絶対温度の関係は次式で表されます。 RT1 = RT2 × exp BT1/T2 (1/T1 - 1/T2) RT1: 絶対温度 T1 [K]のときの抵抗値 RT2: 絶対温度 T2 [K]のときの抵抗値 BT1/T2: B定数 [K] 使用しているサーミスタの特性は次のとおりです。 R298=10 kΩ B298/323=3900 K 使用の注意 ・電子冷却素子による冷却時の放熱が不十分な場合、素子温度が高くなり製品に物理的な損傷を与える可能性があります。冷却時には 十分な放熱を行ってください。放熱対策として、センサと放熱器 (金属のブロックなど)の間の全面に熱伝導性の高い材料 (シリコー ンなど)を挟み、ネジ止めすることを推奨します。 ・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。 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 ・FFT-CCDエリアイメージセンサ／技術資料 ・イメージセンサ／用語の解説 9 CCDイメージセンサ S11850-1106, S11851-1106 CCDイメージセンサ (S11850-1106) 用駆動回路 C11860 (別売) C11860は、当社製CCDイメージセンサS11850-1106用に開発された駆動回路です。 特長 16-bit A/D変換器内蔵 センサ基板とインターフェース基板をフレキシブルケーブルで接続 インターフェース: USB 2.0 外部同期動作可能 単一電源 (DC +5 V) センサ冷却制御 (約+5 ℃) 本資料の記載内容は、平成27年9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. KMPD1132J03 Sep. 2015 DN 10