(57)【要約】【課題】所定の許容電流内で撮像素子の冷却と像シフト手段の駆動を可能にする像シフト可能な冷却カメラを提供すること。【解決手段】撮像素子３と、前記撮像素子３を冷却する冷却素子５と、前記撮像素子３に入射する光束を前記撮像素子３の面内でシフトさせる像シフト手段２３と、前記像シフト手段２３を駆動する駆動手段２７とを有し、前記駆動手段２７に供給する電流と前記冷却素子５に供給する電流とを許容電流内に制御する制御手段９を有する像シフト可能な冷却カメラ１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子を冷却する冷却素子と、
前記撮像素子に入射する光束を前記撮像素子の面内でシフトさせる像シフト手段と、
前記像シフト手段を駆動する駆動手段とを有し、
前記駆動手段に供給する電流と前記冷却素子に供給する電流とを許容電流内に制御する制御手段を有することを特徴とする像シフト可能な冷却カメラ。
【請求項２】
前記制御手段は、前記像シフト手段を駆動するために前記駆動手段に所定の電流を供給するとき、前記冷却素子への電流を低下させることを特徴とする請求項１に記載の像シフト可能な冷却カメラ。
【請求項３】
前記撮像素子の温度を検出する検出手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段からの信号が所定の温度以下になったとき、
前記駆動手段を駆動して、前記像シフト手段をリセットすることを特徴とする請求項１又は２にい記載の像シフト可能な冷却カメラ。
【請求項４】
前記駆動手段は、パルスモータであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の像シフト可能な冷却カメラ。
【請求項５】
前記像シフト手段は、平行平板ガラスを有し、
前記駆動手段は、前記平行平板ガラスを前記撮像素子に入射する光束の光軸に対して傾斜させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の像シフト可能な冷却カメラ。
【請求項６】
前記像シフト手段は、前記平行平板ガラスを傾斜させるカムが形成されたカムリングを有し、
前記駆動手段は、前記カムリングを駆動することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の像シフト可能な冷却カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像シフト機能を有する冷却カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像素子（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等）を用いた撮像装置において、画像と撮像素子との相対位置を微小シフト（画素ずらしとも言う）させ、その各々の位置での画像を取得することで、見かけ上の画素数を増加させると共に、撮像素子をペルチェ素子等の冷却素子で冷却して撮像素子の暗電流ノイズを低減し高解像度の画像を取得する像シフト（画素ずらし）可能な冷却カメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１２９５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の像シフト可能な冷却カメラでは、撮像素子を冷却するためにペルチェ素子に電流を供給しながら、撮像素子に入射する画像をシフトさせる像シフト手段を駆動したときの電流が過大となり、像シフト可能な冷却カメラの許容電流を超えてしまうと言う課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、撮像素子と、前記撮像素子を冷却する冷却素子と、前記撮像素子に入射する光束を前記撮像素子の面内でシフトさせる像シフト手段と、前記像シフト手段を駆動する駆動手段とを有し、前記駆動手段に供給する電流と前記冷却素子に供給する電流とを許容電流内に制御する制御手段を有することを特徴とする像シフト可能な冷却カメラを提供する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、所定の許容電流内で撮像素子の冷却と像シフト手段の駆動を可能にする像シフト可能な冷却カメラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の一実施の形態に係る像シフト可能な冷却カメラについて図面を参照しつつ説明する。
【０００７】
図１は、本実施の形態に係る像シフト可能な冷却カメラの構成ブロック図である。
【０００８】
図１において、像シフト可能な冷却カメラ１（以後、単にカメラと記す）は、不図示の光学系を介して結像した被写体像を撮像する撮像素子３（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等）と、撮像素子２に熱的に接触され撮像素子３を冷却するためのペルチェ素子５と、結像した被写体像を撮像素子３の面内でシフトさせる像シフト装置７と、これらを制御する制御装置９で構成されている。
【０００９】
撮像素子３は、制御装置９から撮像素子ドライバ１１を介して駆動制御され、結像した被写体像を撮像し、画像処理回路１３で処理されてモニター１５に表示される。また、不図示のメモリにデータが記憶される。
【００１０】
撮像素子３にはペルチェ素子５が熱的に接続され、ペルチェ素子５の撮像素子３と対向する面には放熱のためのヒートシンク１７が熱的に接触されている。ペルチェ素子５から発生した熱は、ヒートシンク１７に伝達され空気中に放出される。
【００１１】
撮像素子３に接触させて撮像素子３の温度を検出するための温度センサ１９が配置され、温度センサ１９からの温度情報は制御装置９に送られて、撮像素子３の温度制御に用いられる。
【００１２】
ペルチェ素子５はペルチェドライバ２１を介して制御装置９に接続され、制御装置９が温度センサ１９からの温度情報に基きペルチェドライバ２１に信号を送り、ペルチェドライバ２１からペルチェ素子５に印加する電流を制御してペルチェ素子５の冷却温度を制御し、最終的に撮像素子３の温度を制御している。これにより、ユーザが制御装置９に設定した撮像素子３の温度が自動的に制御され、撮像素子３をほぼ一定の温度に維持することができる。
【００１３】
像シフト装置７は、入射した光束をシフトさせるための平行平板ガラス２３と、この平行平板ガラス２３を光軸に対して傾斜させるためのカムを有するカムリング２５と、このカムリング２５を回転させるためのモータ２７から構成されている。
【００１４】
モータ２７は、制御装置９からの制御信号に基きモータドライバ２９を介して駆動され、モータ２７の回転軸に設けられた歯車２７ａとカムリング２７の外周に設けられた歯車２５ａとを介してカムリング２７を所定の位置に回転することで、カムリング２５に形成されているカムの作用によって平行平板ガラス２３を光軸に対して所定の角度傾斜させる。この傾斜角により、平行平板ガラス２３に入射した光束は、光軸に対して所定の方向に所定量シフトされて射出して撮像素子３に入射することで撮像素子３面上で像シフトさせることを可能にしている。
【００１５】
モータ２７は、パルスモータが用いられ、カムリング２５の回転位置を維持するために、常時一定量の電流が印加されている。このようにして、像シフト可能な冷却カメラ１が構成されている。
【００１６】
本実施の形態のカメラの動作を図２を参照しつつ説明する。図２は、動作電流の一例を示す図である。横軸は時間を、左縦軸は電流、右縦軸は温度を示している。
【００１７】
図２において、カメラ１は、ユーザが電源を投入すると、ペルチェ素子５に電流Ｉｐがペルチェドライバ２１を介して印加される。
【００１８】
ペルチェ素子５に電流Ｉｐが印加され撮像素子３との接触面が冷却されるに伴い、撮像素子３が冷却され時間と共に撮像素子３の温度がＴｒ（室温）から設定された温度Ｔ０まで変化し、以後Ｔ０の温度を維持するように制御装置９でペルチェ素子５の電流Ｉｐがペルチェドライバ２１を介して制御される。
【００１９】
温度Ｔｒから温度Ｔ０の近傍に達するまでは、ペルチェ素子５に最大電流Ｉｍａｘを印加し急速に撮像素子３を冷却し、温度Ｔ０に達した以降は、少ない電流Ｉを印加して温度を一定に保持するように制御する。この時、制御装置９は、温度センサ１９からの情報に基きペルチェドライバ２１から印加するの電流Ｉを制御して、撮像素子３の温度を一定に維持するように制御する。
【００２０】
また、モータ２７には、モータ２７の回転位置を維持するための電流Ｉｍが常時印加されている。これにより、像シフト装置７の平行平板ガラス２３の位置（或いは傾斜）が固定、維持される。
【００２１】
従来、ペルチェ素子５への印加電流Ｉを印加したまま、カムリング２５を回転させるためにモータ２７に電流Ｉｄを印加すると、合計電流Ｉ＋Ｉｄが、電源の許容電流以上になってしまうという問題がある。また、この対策として許容電流を上げるために、大きな電源、配線材料、及び大きいコネクタ等で電源を構成すると、電源が大型化すると共に高価になると言う問題がある。
【００２２】
本実施の形態のカメラ１では、モータ２７の駆動時間ｔｄにモータ駆動電流Ｉｄを印加すると共に、ペルチェ素子５の電流Ｉを最低電流Ｉｍｉｎに低下させるように制御装置９でモータドライバ２９及びペルチェドライバ２１をそれぞれ制御する（排他制御とも言う）ことによりカメラ１の消費電流を許容値以下に抑えることを可能にしている。
【００２３】
例えば、カメラ１に供給可能な電源（電流）容量、及び不図示のケーブル、不図示のコネクタ等の安全を見込んだ許容電流値が０．５Ａ、また負荷側であるペルチェ素子５の駆動最大電流Ｉが０．３Ａ、モータ２７の最大電流Ｉｄが０．３Ａだった場合、ペルチェ素子５の駆動とモータ２７の駆動を同時に最大で行った場合、合計電流値は０．６Ａとなり許容電流値０．５Ａを超えてしまう。
【００２４】
本実施の形態では、モータ２７の駆動時ｔｄにはペルチェ素子５の駆動電流Ｉを最小のＩｍｉｎ＝０．１Ａに抑え、モータ２７の駆動電流Ｉｄ（＝０．３Ａ）と合わせてもＩ＋Ｉｄ＝０．４Ａで許容電流の０．５Ａ以下になる様にペルチェ素子５の駆動電流Ｉとモータ２７の駆動電流Ｉｄを制御装置９で排他制御可能にする。
【００２５】
また、電源投入後、撮像素子３の温度が室温Ｔｒから所定の温度Ｔ０になるまでの間の時点で、モータ２７を駆動して像シフト装置７の平行平板ガラス２３を初期位置（光軸に垂直な位置）にセットするリセット動作Ｒを行うことが望ましい。
【００２６】
このリセット動作Ｒの際にも、上述したように、モータ２７の駆動時間ｔｄにモータ駆動電流Ｉｄを印加すると共に、ペルチェ素子５の電流Ｉｍａｘを最低電流Ｉｍｉｎに低下させるように制御装置９でモータドライバ２９及びペルチェドライバ２１をそれぞれ制御する（排他制御とも言う）ことによりカメラ１の消費電流を許容値以下に抑えることができる。この時、撮像素子３、ペルチェ素子５、及びヒートシンク１７の熱容量が大きいため撮像素子３の温度変化の時定数は大きく、かつモータ２７の駆動時間ｔｄは短いので、この間の撮像素子３温度変化、及び目標冷却温度Ｔ０に達する時間への影響はほとんど無視できる。なお、リセット動作は、温度がＴ０と一定となっている期間に行っても良い。この期間に行っても、撮像素子３の温度変化は殆ど無視できる程度の変化であり、撮影への影響は殆どないと言える。
【００２７】
以上述べたように、本実施の形態によれば、像シフト装置７のモータ２７の駆動による画素ずらし動作とペルチェ素子５による冷却動作を排他制御することで最大消費電流を必要最小限に最適化することが可能となる。それに伴い、電源、コネクタ、ハーネス、カメラヘッドの大きさやコストも最小化することができる。
【００２８】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施の形態に係る像シフト可能な冷却カメラの構成ブロック図である。
【図２】動作電流の一例を示す図である。横軸は時間を、左縦軸は電流、右縦軸は温度を示している。
【符号の説明】
【００３０】
１      像シフト可能な冷却カメラ（カメラ）
３      撮像素子
５      ペルチェ素子
７      像シフト装置
９      制御装置
１１    撮像素子ドライバ
１３    画像処理回路
１５    モニタ
１７    ヒートシンク
１９    温度センサ
２１    ペルチェドライバ
２３    平行平板ガラス
２５    カムリング
２７    モータ
２９    モータドライバ
【図１】
2008187265.tif 000003
【図２】
2008187265.tif 000004