(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像信号を撮像クロック信号に同期して出力する撮像素子と、
前記撮像素子を冷却する冷却部と、
前記撮像素子の温度を示す温度信号をデジタル信号に変換して該デジタル信号をＡＤクロック信号に同期して出力するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部から出力されるデジタル信号の値を一定時間に亘って平均化して得られる平均値に基づいて前記冷却部の冷却動作を制御する制御部と、
を備え、
前記撮像クロック信号および前記ＡＤクロック信号それぞれの周期の比が互いに素の数の組で表される、
撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子が１０００〜２５００ｎｍの波長の光に対して感度を有する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像クロック信号および前記ＡＤクロック信号それぞれの周期の比を一定に維持しつつ前記撮像クロック信号および前記ＡＤクロック信号それぞれの周期が可変である、
請求項１または２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近赤外域（１０００〜２５００ｎｍ）に感度を有する撮像素子を有する撮像装置は、近赤外域の光の吸収や反射の分布を示す画像を取得することができることから、可視域では区別できない物質や含有成分の判別をする際に利用されている。特に波長１７００ｎｍ以上に感度を有する撮像素子は、常温において暗電流が大きいので、ペルチェクーラーやスターリングクーラー等の冷却機構を用いて低温で動作させる必要がある。また、このような撮像素子を低温で動作させる場合に、撮像素子の温度によって暗電流が変動し、撮像素子から得られる撮像信号も変動する。したがって、撮像素子の温度を高精度に測定して、撮像素子の温度を高精度に制御する必要がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５３２１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような撮像装置において、撮像素子の温度を高精度に測定することができない場合がある。その結果、撮像素子の温度の制御が不安定になって、暗電流が変動し、撮像素子から得られる撮像信号も変動する場合がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、撮像素子の温度を高精度に測定することができる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】
【０００６】
本発明の撮像装置は、撮像信号を撮像クロック信号に同期して出力する撮像素子と、前記撮像素子を冷却する冷却部と、前記撮像素子の温度を示す温度信号をデジタル信号に変換して該デジタル信号をＡＤクロック信号に同期して出力するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部から出力されるデジタル信号の値を一定時間に亘って平均化して得られる平均値に基づいて前記冷却部の冷却動作を制御する制御部とを備え、前記撮像クロック信号および前記ＡＤクロック信号それぞれの周期の比が互いに素の数の組で表される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の撮像装置は、撮像素子の温度を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、撮像装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、比較例における各信号のタイミングチャートである。
【図３】図３は、本実施形態における各信号のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の撮像装置は、撮像信号を撮像クロック信号に同期して出力する撮像素子と、前記撮像素子を冷却する冷却部と、前記撮像素子の温度を示す温度信号をデジタル信号に変換して該デジタル信号をＡＤクロック信号に同期して出力するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部から出力されるデジタル信号の値を一定時間に亘って平均化して得られる平均値に基づいて前記冷却部の冷却動作を制御する制御部とを備え、前記撮像クロック信号および前記ＡＤクロック信号それぞれの周期の比が互いに素の数の組で表される。
【００１０】
本発明において、前記撮像素子が１０００〜２５００ｎｍの波長の光に対して感度を有するのが好適である。また、前記撮像クロック信号および前記ＡＤクロック信号それぞれの周期の比を一定に維持しつつ前記撮像クロック信号および前記ＡＤクロック信号それぞれの周期が可変であるのが好適である。
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１２】
図１は、撮像装置１の構成を示すブロック図である。この図は、撮像素子１１の冷却に関わる構成を主に示している。撮像装置１は、撮像素子１１、冷却部１２、増幅部１３、ＡＤ変換部１４、温度換算部１５および制御部１６を備える。
【００１３】
撮像素子１１は、光の入射に応じて撮像信号を撮像クロック信号に同期して出力する。撮像素子１１は、１０００〜２５００ｎｍの波長の光に対して感度を有する。また、撮像素子１１は、温度を示す温度信号を出力する感温部を有する。冷却部１２は、撮像素子１１を冷却するものであり、例えばペルチェクーラーやスターリングクーラー等を含む。増幅部１３は、温度信号を増幅する。
【００１４】
ＡＤ変換部１４は、増幅部１３により増幅された温度信号を入力し、この温度信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、このデジタル信号をＡＤクロック信号に同期して出力する。温度換算部１５は、ＡＤ変換部１４から出力されたデジタル信号を入力して、このデジタル信号を設定温度と照合可能な信号に換算して、その換算後のデジタル信号を出力する。
【００１５】
制御部１６は、撮像素子１１からの撮像信号の出力タイミングを決める撮像クロック信号を撮像素子１１に与える。制御部１６は、ＡＤ変換部１４からのデジタル信号の出力タイミングを決めるＡＤクロック信号をＡＤ変換部１４に与える。制御部１６は、温度換算部１５から出力されたデジタル信号を入力して、このデジタル信号の値を一定時間に亘って平均化して平均値を求め、この平均値に基づいて冷却部１２による冷却動作を制御する。制御部１６は、このようなフィードバック制御により、撮像素子１１の温度が目標値または目標範囲内になるようにする。
【００１６】
図２は、比較例における各信号のタイミングチャートである。この図には、(a) 撮像クロック信号、(b) 温度信号、(c) ＡＤクロック信号、が示されている。この比較例では、撮像クロック信号とＡＤクロック信号とは、周期が互いに同じであり、位相も互いに同じである。一般に、撮像素子１１に入力される撮像クロック信号を伝送する信号線と、撮像素子１１から出力される温度信号を伝送する信号線とは、互いに並列して配置される。このことから、撮像素子１１から出力される温度信号には、撮像クロック信号の周期に応じたパターンの雑音が重畳され易い。
【００１７】
例えば、図２（ｂ）に示されるように、撮像クロック信号の立上りタイミングおよび立下りタイミングそれぞれにおいて、温度信号にスパイクが観察される場合がある。撮像クロック信号とＡＤクロック信号とが互いに同期していると、ＡＤ変換部１４から、温度信号のスパイク部分の値を有するデジタル信号が常に出力されることになる。ＡＤ変換部１４から出力されるデジタル信号は、真の温度の値（スパイクがない部分での値）を示すものではなく、真の温度の値に対してオフセットが加えられたものとなる。
【００１８】
このオフセットがデジタル信号の１ＬＳＢ以上である場合はＡＤ変換後も、その影響が残り、温度の読み取りに誤差が生じる。また、このようなパターン雑音は読み取りの度に変動すること場合があり、この読み取りの誤差も変動して、結果として温度制御を不安定にさせる要因となる場合がある。
【００１９】
図３は、本実施形態における各信号のタイミングチャートである。この図には、(a) クロック源信号、(b) 撮像クロック信号、(c) 温度信号、(d) ＡＤクロック信号、が示されている。本実施形態では、撮像クロック信号およびＡＤクロック信号それぞれの周期の比は互いに素の数の組で表される。
【００２０】
撮像クロック信号およびＡＤクロック信号それぞれは、クロック源信号を分周することで生成されるのが好適である。クロック源信号を分周して撮像クロック信号を生成する際の分周比をＭとし、クロック源信号を分周してＡＤクロック信号を生成する際の分周比をＮとする。このとき、分周比Ｍ，Ｎは、なるべく共通因子を持たないように設定される。分周比Ｍ，Ｎは、互いに素であることが望ましい。しかし、制御の制約上これが困難である場合は、Ｍ＝ａＭ’，Ｎ＝ａＮ’ （Ｍ’ とＮ’ は相異なる互いに素の自然数、ａは任意の自然数）として、ａがなるべく小さい数になるように設定する。なお、図３では、Ｍ’＝７，Ｎ’＝８，ａ＝１ としている。
【００２１】
また、フレームレートを変更する場合は、撮像クロック信号およびＡＤクロック信号それぞれの周期の比を一定に維持しつつ、撮像クロック信号およびＡＤクロック信号それぞれの周期を変更するのが好適である。
【００２２】
本実施形態では、図３（ｃ）において太矢印で示されるように、ＡＤクロック信号に同期してＡＤ変換部１４から出力されるデジタル信号の値は、一部雑音の影響により増減する。しかし、クロック源信号の周期のａＭ’Ｎ’ 倍より長い時間範囲では、デジタル信号の値の偏りが緩和される。したがって、温度信号に雑音の影響があったとしても、制御部１６は、その時間に亘る読み取り値の平均値を用いることで、真の温度を知ることができる。
【符号の説明】
【００２３】
１…撮像装置、１１…撮像素子、１２…冷却部、１３…増幅部、１４…ＡＤ変換部、１５…温度換算部、１６…制御部。
【図１】
0006350590.tif 000002
【図２】
0006350590.tif 000003
【図３】
0006350590.tif 000004