測距エリアイメージセンサ S11963-01CR TOF (Time-Of-Flight)方式で対象物までの距離を測定 測距イメージセンサは、 TOF 方式で対象物までの距離を測定するセンサです。パルス変調した光源と組み合わせて使用 し、発光・受光タイミングの位相差情報を出力します。その信号を外付けの信号処理回路または PC で演算することに よって、距離データが得られます。 特長 用途 高速電荷転送 障害物検知 (自動走行車、ロボットなど) 非破壊読み出しによる広いダイナミックレンジ・低ノイズ セキュリティ (進入検知など) 列ゲインアンプ内蔵 (ゲイン: 1倍、2倍、4倍) 形状認識 (物流、ロボットなど) 外乱光のもとでも誤動作の少ない検出 (電荷排出機能) モーションキャプチャ リアルタイム距離計測用 構成 項目 仕様 4.8 × 3.6 30 × 30 30 168 × 128 160 × 120 44ピン PWB ARコート付ガラス イメージサイズ 画素サイズ 画素ピッチ 画素数 有効画素数 パッケージ 窓材 単位 mm μm μm 画素 画素 - 注) 本製品は気密封止品ではありません。 絶対最大定格 項目 記号 条件 定格値 Vdd(A) Ta=25 °C -0.3 ~ +6 Vdd(D) Ta=25 °C -0.3 ~ +6 画素リセット Vr 出力オフセット Vref アナログ入力端子電圧 カラムゲイン回路 Vref2 Ta=25 °C -0.3 ~ Vdd(A) + 0.3 ゲイン選択 sel0, sel1, sel2 受光部 Vpg フレームリセットパルス reset フレーム同期トリガパルス vst デジタル入力端子電圧 ライン同期トリガパルス hst Ta=25 °C -0.3 ~ Vdd(D) + 0.3 画素リセットパルス ext_res マスタークロックパルス mclk 画素内変調クロックパルス電圧 VTX1, VTX2, VTX3 Ta=25 °C -0.3 ~ Vdd(A) + 0.3 結露なきこと*1 動作温度 -25 ~ +85 Topr 保存温度 結露なきこと*1 Tstg -40 ~ +100 リフローはんだ条件*2 ピーク温度260 °C max., 2回 (P.10参照) Tsol アナログ電源電圧 デジタル電源電圧 単位 V V V V V °C °C - *1: 高湿環境においては、製品とその周囲で温度差があると製品表面が結露しやすく、特性や信頼性に影響が及ぶことがあります。 *2: JEDEC level 3 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 S11963-01CR 測距エリアイメージセンサ 推奨端子電圧 (Ta=25 °C) 項目 記号 Vdd(A) Vdd(D) Vr Vref Vref2 Vpg アナログ電源電圧 デジタル電源電圧 バイアス電圧 フレームリセットパルス電圧 フレーム同期トリガパルス電圧 ライン同期トリガパルス電圧 マスタークロックパルス電圧 画素リセットパルス電圧 出力信号有効期間パルス電圧 出力信号同期パルス電圧 非読み出し期間電圧 ゲイン選択端子電圧 画素リセット 出力オフセット カラムゲインアンプ 受光部 Highレベル reset Lowレベル Highレベル vst Lowレベル Highレベル hst Lowレベル Highレベル mclk Lowレベル Highレベル ext_res Lowレベル Highレベル oe Lowレベル Highレベル dclk Lowレベル Highレベル dis_read Lowレベル Highレベル sel0, sel1, sel2 Lowレベル Min. 4.75 4.75 3.7 2.3 2.5 0.8 Vdd(D) × 0.8 Vdd(D) × 0.8 Vdd(D) × 0.8 Vdd(D) × 0.8 Vdd(D) × 0.8 Vdd(D) × 0.8 Vdd(D) × 0.8 Vdd(D) × 0.8 Vdd(D) × 0.8 - Typ. 5 5 3.9 2.5 2.7 1.0 - Max. 5.25 5.25 4.1 2.7 2.9 1.2 Vdd(D) × 0.2 Vdd(D) × 0.2 Vdd(D) × 0.2 Vdd(D) × 0.2 Vdd(D) × 0.2 Vdd(D) × 0.2 Vdd(D) × 0.2 Vdd(D) × 0.2 Vdd(D) × 0.2 単位 V V V V V V Min. 1M - Typ. f(mclk) 15 Max. 10 M 30 単位 Hz Hz mA V V V V V V V V V 電気的特性 [Ta=25 °C, Vdd(A)=Vdd(D)=5 V] 項目 クロックパルス周波数 ビデオデータレート 消費電流 記号 f(mclk) DR Icc 条件 暗状態 電気的特性および光学的特性 [Ta=25 °C, Vdd(A)=Vdd(D)=5 V, Vref2=2.7 V, Vref=2.5 V, Vr=3.9 V, MCLK=10 MHz, ゲイン: 1倍] 項目 感度波長範囲 最大感度波長 受光感度*3 暗出力 ランダムノイズ 暗出力電圧*4 飽和出力電圧 感度比*5 感度不均一性*6 不良画素数 記号 λ λp S Vd RN Vor Vsat SR PRNU - Min. 3.0 × 1012 2.6 1.3 0.7 - Typ. 400 ~ 1100 800 6.0 × 1012 1 0.5 - Max. 1.2 × 1013 10 1 4.3 2.7 1.43 ±10 19 単位 nm nm V/W·s V/s mV rms V V % - *3: 単一波長光源 (λ=805 nm) *4: 暗状態、リセット直後における出力値 *5: Vout1 (VTX1=3 V, VTX2=VTX3=0 V)と Vout2 (VTX2=3 V, VTX1=VTX3=0 V) における出力の比 *6: 感度不均一性は、飽和の約50%の白色均一光を受光部全体に入射した場合の出力不均一性です。最外周4ラインの画素と欠陥画素を 除いて計算し、次のように定義します。 PRNU=ΔX/X × 100 (%) X: 全画素の出力の平均値, ΔたX: 画素出力の標準偏差 2 S11963-01CR 測距エリアイメージセンサ 分光感度特性 (代表例) (Typ. Ta=25 °C) 1.0 0.9 0.8 చۜഽ 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 ෨ಿ (nm) KMPDB0375JB ブロック図 CLTX GND 3 Vdd(A) GND Vdd_tx 2 1 44 CLTX CLTX VTX1 VTX2 VTX3 GND GND GND GND Vdd_tx 43 42 41 40 39 38 37 36 35 sel2 34 sel1 ೄΏέΠτΐΑΗ 33 sel0 32 Vdd(A) έΠΘͼȜΡͺτͼ 168 × 128ْள (ခْ࢘ளତ 160 × 120ْள) 31 GND 30 Vpg 29 Vref2 28 Vr dis_read ext_res reset vst hst mclk 4 5 6 7 9 10 27 Vref ρθΊͼϋͺϋίٝႹ 26 Vout1 ΗͼηϋΈ อٝႹ 25 Vout2 କΏέΠτΐΑΗ ΨΛέ ͺϋί 24 Vdd(A) 23 GND 8 11 oe dclk 12 13 16 17 18 19 20 GND Vdd(D) GND GND GND GND Vdd(D) KMPDC0443JD 基本接続例 ΨΛέͺϋί Vout 1 Vout 2 ΨΛέͺϋί KMPDC0486JA 3 S11963-01CR 測距エリアイメージセンサ タイミングチャート フレームタイミング thp(ext_res) t2 ext_res t1 t3 t16 (ςΓΛΠτασඋ͙̱শ)ۼ t17 (ಇୟশ)ۼ t18 (ಇୟඋ͙̱শ)ۼ reset t4 t5t6 t7 vst t8 t9 t10 t11 hst 2 N 128 129 1 128 129 t12 t13t14 t15 1 (1H) 2 (1H) N (1H) 128 (1H) 1 (1H) 128 (1H) mclk t19 VTX1, 2, 3 VTXߐ൲ۼܢ t20 dis_read ΩσΑ tpi(VTX) VTX1 VTX2 thp(VTX1) thp(VTX2) tlp(VTX1) tlp(VTX2) thp(VTX3) VTX3 tlp(VTX3) VTXߐ൲ۼܢ KMPDC0444JB KMPDC0444JB tr(reset) tf(reset) tr(hst) tf(hst) mclk tr(vst) tf(dclk) hst reset tf(vst) tr(mclk) tf(mclk) tr(dclk) dclk td(dclk) td(vout) vst mclk Vout1 Vout2 0.1 V tr(Vout) tf(Vout) mclk tr(oe) tf(oe) oe td(oe) tr(ext_res) tf(ext_res) ext_res KMPDC0445EA 4 測距エリアイメージセンサ S11963-01CR フレームレートの算出方法 フレームレート=1/1フレームの時間 =1/(蓄積時間 + 読み出し時間) 必要とされる距離精度、外乱光などの使用環境によって蓄積時間の設定を変える必要があります。 1 × 水平タイミングクロック数 × 垂直画素数 読み出し時間= クロックパルス周波数 =1クロック当たりの時間 (1画素の読み出し時間) × 水平タイミングクロック数 × 垂直画素数 読み出し時間の算出例 (クロックパルス周波数=5 MHz, 水平タイミングクロック数=208, 垂直画素数=128) 1 読み出し時間= × 208 × 128 5 × 106 [Hz] =200 [ns] × 208 × 128 =5.324 [ms] 非破壊読み出しを行う場合: 1フレームの時間=蓄積時間 + (読み出し時間 × 非破壊読み出し回数) リセットレベル読み出しを行わずに蓄積信号読み出しのみを行うことができます。この場合、ランダムノイズの増加や、受光部の感度 不均一性の劣化が発生します。 水平タイミング έτȜθΗͼηϋΈ͈1 (1H)͈ํս 208 (=40 + 168) × mclk 40 mclk t20 hst mclk oe dclk 1 2 3 4 168 Vout1 Vout2 KMPDC0447JA 5 測距エリアイメージセンサ S11963-01CR 項目 記号 マスタークロックパルスデューティ比 マスタークロックパルス上昇/下降時間 tr(mclk), tf(mclk) フレームリセットパルス上昇/下降時間 tr(reset), tf(reset) フレーム同期トリガパルス上昇/下降時間 tr(vst), tf(vst) ライン同期トリガパルス上昇/下降時間 tr(hst), tf(hst) 画素リセットパルスHigh期間 thp(ext_res) 画素リセットパルス上昇/下降時間 tr(ext_res), tf(ext_res) マスタークロックパルスの立ち下がりから t1 画素リセットパルスの立ち上がりまでの時間 画素リセットパルスの立ち上がりから t2 マスタークロックパルスの立ち下がりまでの時間 画素リセットパルスの立ち下がりから t3 マスタークロックパルスの立ち下がりまでの時間 マスタークロックパルスの立ち下がりから t4 フレームリセットパルスの立ち上がりまでの時間 フレームリセットパルスの立ち上がりから t5 マスタークロックパルスの立ち下がりまでの時間 マスタークロックパルスの立ち下がりから t6 フレームリセットパルスの立ち下がりまでの時間 フレームリセットパルスの立ち下がりから t7 マスタークロックパルスの立ち下がりまでの時間 マスタークロックパルスの立ち下がりから t8 フレーム同期トリガパルスの立ち上がりまでの時間 フレーム同期トリガパルスの立ち上がりから t9 マスタークロックパルスの立ち下がりまでの時間 マスタークロックパルスの立ち下がりから t10 フレーム同期トリガパルスの立ち下がりまでの時間 フレーム同期トリガパルスの立ち下がりから t11 マスタークロックパルスの立ち下がりまでの時間 マスタークロックパルスの立ち上がりから t12 ライン同期トリガパルス立ち上がりまでの時間 ライン同期トリガパルスの立ち上がりから t13 マスタークロックパルスの立ち上がりまでの時間 マスタークロックパルスの立ち上がりから t14 ライン同期トリガパルスの立ち下がりまでの時間 ライン同期トリガパルスの立ち下がりから t15 マスタークロックパルスの立ち上がりまでの時間 リセットレベル読み出し時間 t16 蓄積時間 t17 蓄積信号読み出し時間 t18 ライン同期トリガパルス (フレーム最終パルス)から VTX駆動期間 ONまでの時間 VTX駆動期間 OFFから フレームリセットパルスの立ち下がりまでの時間 マスタークロックパルスの立ち下がり (全画素読み出し終了後)から マスタークロックパルスの立ち上がり (hst: High期間)までの時間 マスタークロックパルスの立ち下がりから 出力信号同期パルスの立ち上がりまでの時間*7 出力信号同期パルス出力電圧上昇時間 (10~90%)*7 出力信号同期パルス出力電圧下降時間 (10~90%)*7 Min. 45 0 0 0 0 10 0 Typ. 50 - Max. 55 20 20 20 20 20 単位 % ns ns ns ns μs ns 1/4 × 1/f(mclk) - - s 0 - - s 1/4 × 1/f(mclk) - - s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s 1/4 × 1/f(mclk) - 1/2 × 1/f(mclk) s - - s 10 - ms - - s {208/f(mclk) + t20} × 128 + thp(ext_res) + t3 {208/f(mclk) + t20} × 128 + {1/2 × 1/f(mclk)} t19 0 s t20 0 s t21 10/f(mclk) s td(dclk) 0 25 50 ns tf(dclk) tf(dclk) - 20 20 40 40 ns ns 6 測距エリアイメージセンサ S11963-01CR 記号 Min. Typ. Max. 単位 td(oe) 0 25 50 ns tr(oe) tf(oe) tr(Vout), tf(Vout) - 20 20 35 40 40 70 ns ns ns td(Vout) - 40 80 ns tpi(VTX) thp(VTX1) 60 30 - ns ns 画素内変調クロックパルス (VTX1) Low期間 tlp(VTX1) - - ns 画素内変調クロックパルス (VTX2) High期間 thp(VTX2) 30 - ns 画素内変調クロックパルス (VTX2) Low期間 tlp(VTX2) - - ns 画素内変調クロックパルス (VTX3) High期間 thp(VTX3) 0 - ns 画素内変調クロックパルス (VTX3) Low期間 tlp(VTX3) - - ns tr(VTX) tf(VTX) - tpi(VTX) thp(VTX2) thp(VTX3) tpi(VTX) thp(VTX1) thp(VTX3) tpi(VTX)thp(VTX1)thp(VTX2) 3 3 3 0 - ns ns td(dis_read) - 25 50 ns tr(dis_read) tf(dis_read) - 20 20 40 40 ns ns 記号 CLTX Min. - Typ. 40 Max. - 単位 pF 項目 マスタークロックパルスの立ち上がりから 出力信号有効期間パルスの立ち上がりまでの時間*7 出力信号有効期間パルス上昇時間 (10~90%)*7 出力信号有効期間パルス下降時間 (10~90%)*7 出力信号 1, 2 セトリング時間 (10~90%)*7 *8 マスタークロックパルスの立ち上がりから 出力信号 1, 2(出力 50%)までの時間*7 画素内変調クロックパルス周期 画素内変調クロックパルス (VTX1) High期間 画素内変調クロックパルス電圧上昇時間 画素内変調クロックパルス電圧下降時間 Highレベル 画素内変調クロックパルス電圧 Lowレベル ライン同期トリガパルスの立ち上がりから 非読み出し期間パルスの立ち上がりまでの時間*7 非読み出し期間パルス上昇時間 (10~90%)*7 非読み出し期間パルス下降時間 (10~90%)*7 VTX1, VTX2, VTX3 V *7: CL=3 pF *8: 出力電圧=0.1 V 入力端子容量 (Ta=25 °C, Vdd=5 V) 項目 画素内変調クロックパルス内部負荷容量 7 S11963-01CR 測距エリアイメージセンサ 外形寸法図 (単位: mm) 推奨ランドパターン (単位: mm) 11.75 11.25 ໐ 4.8 × 3.6 0.4 0.7 ࠪ (2 ×) ϕ0.2 8.7 7.7 9.4 P0.8 × 10=8.0 0.4 P0.8 × 10=8.0 10.45 ࿂ ΄ρΑ 1.0 2.0 KMPDC0446EA 11.25 P0.8 × 10=8.0 12 22 23 P0.8 × 10=8.0 8.7 11 1 33 44 ঐা̧̈́ओ: ±0.2, ±2° 34 ഩޭ (44 ×)ȁ 0.4 KMPDA0300JD 8 測距エリアイメージセンサ S11963-01CR 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 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 記号 GND Vdd(A) GND dis_read ext_res reset vst oe hst mclk dclk GND Vdd(D) NC NC GND GND GND GND Vdd(D) NC NC GND Vdd(A) Vout2 Vout1 Vref Vr Vref2 Vpg GND Vdd(A) sel0 sel1 sel2 Vdd_tx GND GND GND GND VTX3 VTX2 VTX1 Vdd_tx I/O I I I O I I I O I I O I I I I I I I I I O O I I I I I I I I I I I I I I I I I I 説明 グランド アナログ電源電圧 グランド 非読み出し期間パルス 画素リセットパルス フレームリセットパルス フレーム同期トリガパルス 出力信号有効期間パルス ライン同期トリガパルス マスタークロックパルス 出力信号同期パルス グランド デジタル電源電圧 無接続 無接続 グランド グランド グランド グランド デジタル電源電圧 無接続 無接続 グランド アナログ電源電圧 出力信号2 出力信号1 バイアス電圧 (出力オフセット) バイアス電圧 (画素リセット) バイアス電圧 (カラムゲイン回路) バイアス電圧 (受光部) グランド アナログ電源電圧 ゲイン選択 ゲイン選択 ゲイン選択 画素内変調クロックパルス内部ドライバ回路用電源電圧 グランド グランド グランド グランド 画素内変調クロックパルス3 画素内変調クロックパルス2 画素内変調クロックパルス1 画素内変調クロックパルス内部ドライバ回路用電源電圧 注) NCはオープンにして、GNDには接続しないでください。 Vout1/Vout2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でください。 ゲイン設定 ゲイン 1 2 4 sel0 H H L sel1 H L H sel2 H L L 9 測距エリアイメージセンサ S11963-01CR 当社の実験用熱風リフロー炉を用いた温度プロファイルの実測値例 300 °C 260 °C max. 230 °C أഽ 190 °C 170 °C ထح 60ȡ120 s ུح 40 s max. শۼ KMPDB0381JA ・本製品は、鉛フリーはんだ付けに対応しています。梱包開封後は、温度 30 °C 以下、湿度 60%以下の環境で保管して、168時間以内 にはんだ付けをしてください。 ・使用する基板・リフロー炉によって、リフローはんだ付け時に製品が受ける影響は異なります。リフローはんだ条件の設定時には、 あらかじめ実験を行って、製品に問題が発生しないことを確認してください。 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 ・ 表面実装型製品/使用上の注意 ・ 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28年2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 ୵రঌဩߊಎ؇ĴĮijĮIJġဩίρΎIJIJٴ ֟ઽࡇ̩̾͊ঌࡄڠݪĶĮIJijĮIJıġĩࡄڠݪΑ·;ͿͺΫσĸٴĪ ނസࢽߊࡵΦĴĮĹĮijIJġĩࡵΦĴĴ૩ΫσĶٴĪ ຩઐঌಎߊग५ĴijĶĮķġĩུྵຩઐפஜΫσĵٴĪ ఱिঌಎ؇ߊհാijĮĴĮIJĴġĩఱि࣭षΫσIJıٴĪ ؖঌฎఉߊฎఉפIJĮIJĴĮķġĩಅ५ฎఉΫσĶٴĪ ŕņōġĩıijijĪġijķĸĮıIJijIJġġŇłřġĩıijijĪġijķĸĮıIJĴĶ ŕņōġĩıijĺĪġĹĵĹĮĶıĹıġġŇłřġĩıijĺĪġĹĶĶĮIJIJĴĶ ŕņōġĩıĴĪġĴĵĴķĮıĵĺIJġġŇłřġĩıĴĪġĴĵĴĴĮķĺĺĸ ŕņōġĩıĶĴĪġĵĶĺĮIJIJIJijġġŇłřġĩıĶĴĪġĵĶĺĮIJIJIJĵ ŕņōġĩıķĪġķijĸIJĮıĵĵIJġġŇłřġĩıķĪġķijĸIJĮıĵĶı ŕņōġĩıĺijĪġĵĹijĮıĴĺıġġŇłřġĩıĺijĪġĵĹijĮıĶĶı ࡥఘުאଔૺ໐ȁɧĵĴĶĮĹĶĶĹȁຩઐঌߊঌIJIJijķĮIJȁŕņōġĩıĶĴĪġĵĴĵĮĴĴIJIJȁŇłřġĩıĶĴĪġĵĴĵĮĶIJĹĵ Cat. No. KMPD1142J10 Feb. 2016 DN 10