(57)【要約】【課題】  従来の固体撮像装置での固体撮像素子への冷却制御は、固体撮像素子近傍の湿度・温度をもとに行っている。しかし、撮像映像の輝度レベルが所定値以上の場合は、暗電流による映像ノイズが発生しにくいため、固体撮像素子への冷却は不要である。つまり、従来は不要な場合でも固体撮像素子への冷却制御を行うので、結露が発生しやすかった。【解決手段】  固体撮像装置１の制御部は、撮像映像の輝度レベルが所定値以下になった場合に電気分解セル１７を起動させて固体撮像装置１内の湿度を低下させるとともに、湿度センサ１６Ａで固体撮像装置１内の湿度を検知する。これにより、所定の湿度以下になった場合にペルチェ素子８〜１０を起動させ固体撮像素子５〜７の冷却を開始する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する固体撮像素子と、
上記固体撮像素子に隣接し固体撮像素子を冷却する冷却素子と、
上記固体撮像素子近傍の湿度を低下させる除湿素子と、
上記固体撮像素子近傍の温度を検知する温度センサと、
上記固体撮像素子近傍の湿度を検知する湿度センサと、
上記温度センサと湿度センサとを制御する制御部とを備え、
上記制御部は、撮像映像の輝度レベルが所定値以下になった場合に除湿素子を起動させ固体撮像素子近傍の湿度を低下させる第１ステップと、
上記除湿素子の起動による除湿度合いを湿度センサで検知し、所定の湿度以下になった場合に冷却素子を起動する第２ステップとを有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
冷却素子を起動した場合は、温度センサで固体撮像素子近傍の温度を検知し、所定の温度になるよう冷却素子を制御する第３ステップを制御部に持たせたことを特徴とする請求項第１項に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
制御部は、第１ステップ及び／又は第２ステップで撮像映像の輝度レベルが所定値以上になった場合に、除湿素子及び冷却素子の動作を停止することを特徴とする請求項第１項乃至第２項の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項４】
固体撮像素子の端子と冷却素子との間に断熱材を挿入したことを特徴とする請求項第１項乃至第３項の何れかに記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被写体を撮像する固体撮像装置に係わり、特に使用する固体撮像素子に対して温度・湿度制御を実施する固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＣＤ等の固体撮像素子を用いる固体撮像装置において、鮮明な画像を得るためには、作動中における固体撮像素子の温度上昇に伴う暗電流の増加を防止する事が重要となる。そのため、固体撮像装置には、作動中の固体撮像素子を冷却してその温度上昇を抑制するためのペルチェ素子などの冷却素子や放熱器を有する冷却機構が設けられている。
【０００３】
そのため、例えば特許文献１では、光を光電変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子に隣接して配置されており、前記固体撮像素子を冷却する冷却素子と、前記固体撮像素子と冷却素子とを少なくとも収容するケースと、前記ケース内の水蒸気の電気化学的な酸化分解反応を進行させる電気分解セルと、前記冷却素子の出力を制御して前記固体撮像素子の作動温度を外部環境温度以下の所定温度に調節し、かつ、前記ケース内の水蒸気圧が前記作動温度における飽和水蒸気圧以下の所定値となる条件を満たすように、前記固体撮像素子、前記冷却素子及び前記電気分解セルの起動と停止のタイミングをそれぞれ独立に制御する制御装置とを備えた固体撮像素子が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１４３４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では使用環境において、良好な撮影映像を提供するための制御として、固体撮像素子の温度検知のみで運用しており、撮影映像にノイズとして現れる暗電流のレベルについては検知していない。したがって、撮影映像の輝度をもとに、ノイズとして現れる暗電流の抑制が必要かの判断がされていない。これにより、冷却装置に温度・湿度動作制御指示が出されている場合、暗電流の抑制が必要ない状態であっても、冷却装置が作動している状態となり、結露が生ずる可能性がある。つまり、結露発生を防止するうえで、冷却装置の作動範囲を暗電流の抑制が必要ない状態では抑制する必要がある。
【０００５】
また、特許文献１では、湿度センサにて湿度検知を行っているが、ケース内の湿度ムラに対して、特に固体撮像素子の端子部などが、湿度センサ位置から離れていることもあり、湿度との関係により冷却素子の制御によっては結露が発生し、良好な撮影映像を入手できない問題が発生する。
【０００６】
また、冷却動作が起動すると、ペルチェ素子に近い固体撮像素子の端子部に結露が発生し、良好な撮影映像を入手できない問題が発生する。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するためになされたもので、撮影映像にノイズとして現れる暗電流の抑制を行うことと結露発生を防止することの２つの観点より温度・湿度を制御することで、良好な撮影映像を入手できる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、固体撮像素子の端子部での結露を発生しにくくし、良好な撮影映像を入手できる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る固体撮像装置は、被写体を撮像する固体撮像素子と、上記固体撮像素子に隣接し固体撮像素子を冷却する冷却素子と、上記固体撮像素子近傍の湿度を低下させる除湿素子と、上記固体撮像素子近傍の温度を検知する温度センサと、上記固体撮像素子近傍の湿度を検知する湿度センサと、上記温度センサと湿度センサとを制御する制御部とを備え、上記制御部は、撮像映像の輝度レベルが所定値以下になった場合に除湿素子を起動させ固体撮像素子近傍の湿度を低下させる第１ステップと、上記除湿素子の起動による除湿度合いを湿度センサで検知し、所定の湿度以下になった場合に冷却素子を起動する第２ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、固体撮像装置は、制御部が、撮像映像の輝度レベルが所定値以下になった場合に除湿素子を起動させ固体撮像素子近傍の湿度を低下させる第１ステップと、上記除湿素子の起動による除湿度合いを湿度センサで検知し、所定の湿度以下になった場合に冷却素子を起動する第２ステップとを有するので、暗電流が発生しやすい温度・湿度状態で輝度レベルが下がったときのみ温度・湿度制御を実施することで、結露が発生しにくくなり、良好な映像を入手できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に示す固体撮像装置の固体撮像素子周辺の断面図である。図において、１は固体撮像装置の一部を示しており、２はケース本体、３はレンズマウント、４はプリズム、５は青色（ＢＬＵＥ）を取り込む固体撮像素子、６は緑色（ＧＲＥＥＮ）を取り込む固体撮像素子、７は赤色（ＲＥＤ）を取り込む固体撮像素子、８、９、１０は冷却素子であるペルチェ素子、１１、１２、１３は放熱ブロックとなる放熱銅、１４はＢｃｈ用基板、１５はＧｃｈ用基板、１６はＲｃｈ用基板、１７は除湿素子となる電気分解セルである。  
【００１２】
また、レンズマウント部３後方にプリズム部４と固体撮像素子５、６、７とが一体化した構成となっている。また、固体撮像素子５、６、７に隣接してペルチェ素子８、９、１０が取付けられており、その後方に放熱銅１１、１２、１３が配置されている。また、レンズマウント部３に様々な種類のバイオレットタイプのレンズを取り付ける構成となっている。一方、上記構成を覆う形でケース本体２が構成され、上部には電気分解セル１７が配置されている。
【００１３】
また、Ｇｃｈ用基板１５の実装面には、温度センサ１５Ａが配置されており、温度検知が出来るような構成となっている。また、Ｒｃｈ用基板１６の実装面には、湿度センサ１６Ａが配置されており、湿度検知が出来る構成となっている。つまり、湿度センサー１６Ａにより固体撮像素子７の近傍の湿度が正確に把握でき、より正確な湿度制御が行える。
【００１４】
また、図２は、図１に示す固体撮像装置１を制御する制御部（図示せず）の状態遷移図であり、Ｓ０が電源停止状態、Ｓ１が湿度・温度制御停止状態、Ｓ２が湿度制御起動・温度制御停止状態、Ｓ３が湿度・温度制御起動状態である。また、輝度フラグは撮影映像の輝度レベルが暗電流によるノイズの影響が発生する程度に低い場合にオン、そうでない場合にオフとなる。また、湿度フラグは湿度センサ１６Ａで測定した湿度が所定値以下になった場合にオン、そうでない場合にオフとなる。
【００１５】
次に、図２の動作を説明する。固体撮像装置１の電源がオフの場合は制御部も動作せずＳ０状態にある。また、固体撮像装置１の電源が入ると制御部が起動しＳ１状態に移行する。制御部はＳ１状態では湿度・温度ともに制御していない。また、Ｓ１状態において輝度フラグがオンになるとＳ２状態に移行し、湿度制御が起動する。制御部は湿度制御が起動すると電気分解セル１７を起動して除湿を開始するとともに、湿度センサ１６Ａによる湿度検知を行う。
【００１６】
また、制御部は湿度制御により湿度フラグがオンになるとＳ３状態に移行し温度制御が起動する。制御部は、温度制御が起動すると温度センサ１５Ａにより固体撮像素子１５の温度検知を行い、固体撮像素子１５の温度が所定値以上の場合はペルチェ素子８、９、１０を起動して冷却を開始し、固体撮像素子１５の温度が所定値以下になるとペルチェ素子８、９、１０を停止させて冷却を停止する動作を繰り返す。
【００１７】
また、制御部はＳ３状態時に湿度フラグがオフになるとＳ２状態に移行して温度制御を停止する。また、制御部はＳ２またはＳ３状態時に輝度フラグがオフになるとＳ１状態に移行し、湿度・温度制御をともに停止する。また、Ｓ１からＳ３状態時に電源がオフになると制御部そのものが停止しＳ０状態に移行する。
【００１８】
これにより、図１の固体撮像装置１では、以下の動作が可能となる。
（１）固体撮像装置１での湿度・温度制御では、最初に輝度レベルを検知し、暗電流の抑制が必要ない場合は、湿度・温度制御を行わないため、冷却動作が発生せず結露を防止できる。これにより、良好な撮像映像を入手できるとともに、省電力化を図ることができる。
（２）固体撮像装置１での湿度・温度制御では、Ｓ２及び／又はＳ３状態において撮像映像の輝度レベルが所定値以上になった場合に、除湿素子及び冷却素子の動作を停止するので、所定値以下の湿度で湿度・温度制御を停止することができるため結露を防止できる。これにより、良好な撮像映像を入手できるとともに、省電力化を図ることができる。
（３）固体撮像装置１での温度制御では、湿度が所定値以下の場合のみで起動するので結露を防止できる。これにより、良好な撮像映像を入手できる。
【００１９】
実施の形態２．
図３は、図１に示す固体撮像装置１の固体撮像素子６近傍の拡大図である。図において６Ａは端子部、１８は断熱作用を有するシーリング材である。通常、ペルチェ素子９が起動すると端子部６Ａも冷却されるため、端子部６Ａの表面温度とその周囲温度に温度差が生じ、端子部６Ａに結露が発生する。この結露を防止するため、シーリング材１８をペルチェ素子９と端子部６Ａとの間に配置する。これにより、端子部６Ａはペルチェ素子９からの冷却熱をシーリング材１８により断熱され、結露が発生しにくくなる。これにより、良好な撮像映像を入手できる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明の活用例として、固体撮像素子近傍の温度・湿度制御を行う固体撮像装置に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に示す固体撮像装置の固体撮像素子周辺の断面図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置を制御する制御部の状態遷移図である。
【図３】図１に示す固体撮像装置の固体撮像素子近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  固体撮像装置
５〜７  固体撮像素子
６Ａ    端子部
８〜１０  ペルチェ素子
１５Ａ  温度センサ
１６Ａ  湿度センサ
１７    電気分解セル
１８    シーリング材
【図１】
2006246315.tif 000003
【図２】
2006246315.tif 000004
【図３】
2006246315.tif 000005