(57)【要約】【課題】撮像素子をより低い温度まで冷却できるようにする。【解決手段】撮像装置１１では、外部筐体２１、光学フィルタ２９、および室壁２５により囲まれてできる前空間３２内に、撮像素子２３および冷却素子２４が配置されている。また、前空間３２に隣接して、外部筐体２１、室壁２５、および室壁３０に囲まれてできる後空間３３が設けられている。除湿素子３４は前空間３２を除湿し、その結果生じる水蒸気を後空間３３に排出する。また、除湿素子３５は後空間３３を除湿する。後空間３３を除湿することにより前空間３２の除湿効果を高めることができ、その結果、冷却素子２４により、撮像素子２３をより低い温度まで冷却することができる。本発明は、撮像装置に適用することができる。【選択図】図１
2009224957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体に囲まれて形成された、互いに隣接する第１の空間および第２の空間と、
前記第１の空間内に配置され、被写体を撮像する撮像素子と、
前記第１の空間内に配置され、前記撮像素子を冷却する冷却素子と、
前記第１の空間内の水分を吸湿する除湿部が前記第１の空間に露出され、前記除湿部で除湿された水分を放出する放出部が前記第２の空間に露出されるように配置された、前記第１の空間を除湿する第１の除湿素子と、
前記第２の空間内の水分を吸湿する除湿部が前記第２の空間に露出され、前記第１の除湿素子の除湿部で除湿された水分を放出する放出部が前記筐体の外部に露出されるように配置された、前記第２の空間を除湿する第２の除湿素子と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第２の空間は、前記第１の空間よりも容積が小さい
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の除湿素子および前記第２の除湿素子は、ほぼ直線上に位置するように配置されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記筐体に囲まれる１つの空間を仕切ることにより、前記第１の空間および前記第２の空間を形成する仕切り部材と、
前記仕切り部材をねじ止めにより、前記筐体に固定する固定部材と
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記筐体は、
前記第１の除湿素子が固定され、前記第１の空間を形成する外部筐体と、
前記第２の除湿素子が固定されるとともに、前記第２の空間を形成し、前記外部筐体に対して着脱自在な外付け筐体と
を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子をより低い温度まで冷却できるようにした撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
CCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を内蔵する撮像装置では、撮像素子の温度上昇に伴う暗電流ノイズの増加により、画像の画質が劣化することが知られている。そのため、撮像装置には、画質の劣化を防止するために、撮像素子を冷却するペルチェ素子などの電子冷却素子が設けられている。
【０００３】
ところが、電子冷却素子により撮像素子を冷却する場合に、撮像素子や電子冷却素子の周囲に結露が生じ、被写体を撮像できなくなることがあった。そこで、撮像素子および電子冷却素子が配置されている筐体内部の空間を除湿する除湿素子を設け、筐体内部の空間を低湿度状態に保つことで結露の発生を防止する撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４６３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、撮像装置において、結露を発生させることなく撮像素子をより低い温度まで冷却するには、撮像装置の筐体内部の空間を気密室として除湿効率を高めたり、大きな除湿素子を設けて除湿効果を高めたりして、筐体内部の空間を、より湿度の低い状態に保つ必要がある。
【０００６】
しかしながら、筐体内部の空間を気密室とするには、筐体の溶接を行ったり、筐体内の基板に接続されるケーブル等を通すための開口部を封止したりする必要があり、工数がかかるだけでなくコスト高になってしまう。また、撮像装置に設ける除湿素子が大きくなると、撮像装置に設けられる各部材のレイアウトが制限されたり、筐体を大きくしなければならなくなったりするため、撮像装置の小型化が困難となる。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単に、撮像素子をより低い温度まで冷却することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の撮像装置は、筐体に囲まれて形成された、互いに隣接する第１の空間および第２の空間と、前記第１の空間内に配置され、被写体を撮像する撮像素子と、前記第１の空間内に配置され、前記撮像素子を冷却する冷却素子と、前記第１の空間内の水分を吸湿する除湿部が前記第１の空間に露出され、前記除湿部で除湿された水分を放出する放出部が前記第２の空間に露出されるように配置された、前記第１の空間を除湿する第１の除湿素子と、前記第２の空間内の水分を吸湿する除湿部が前記第２の空間に露出され、前記第１の除湿素子の除湿部で除湿された水分を放出する放出部が前記筐体の外部に露出されるように配置された、前記第２の空間を除湿する第２の除湿素子とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、より簡単に、結露の発生をより抑止し、撮像素子をより低い温度まで冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００１２】
撮像装置１１の外部筐体２１には、撮像装置１１内に設けられたプリント配線基板などからなる制御基板２２が、図示せぬビスなどにより固定されており、制御基板２２上には、CCDやCMOSなどからなる撮像素子２３が配置されている。また、制御基板２２の中央には貫通穴が設けられており、貫通穴内には、ペルチェ素子などからなる冷却素子２４が配置されている。
【００１３】
外部筐体２１の内部には、外部筐体２１の内側に突出し、室壁２５を係止する突出部が設けられており、室壁２５はビス２６およびビス２７により外部筐体２１の突出部にねじ止めされて固定されている。また、外部筐体２１の突出部の室壁２５と当接する部分には溝が設けられており、その溝にはＯリング２８が嵌入されている。このＯリング２８により、外部筐体２１および室壁２５により囲まれる空間の気密性が保持されている。
【００１４】
なお、本発明では、必ずしも高い気密性を保持する必要はないので、Ｏリング２８は必須なものではない。
【００１５】
室壁２５は放熱筐体として機能し、撮像素子２３と室壁２５との間に配置された冷却素子２４から発生した熱を、室壁２５を介し、外部筐体２１へ伝える。また、外部筐体２１の撮像素子２３の受光面と対向する部分には、被写体からの光を撮像素子２３の受光面に入射させるための貫通穴が設けられており、その貫通穴を覆うように、板状の光学フィルタ２９が外部筐体２１に固定されている。
【００１６】
さらに、外部筐体２１の内側の空間は、室壁３０により覆われて気密室とされる。すなわち、外部筐体２１には、室壁２５と室壁３０とが対向するように、室壁３０が図示せぬビスなどにより外部筐体２１に固定されている。また、外部筐体２１の室壁３０と当接する部分には溝が設けられており、その溝にはＯリング３１が嵌入されている。そして、Ｏリング３１により、外部筐体２１内部の高い気密性が保持される。
【００１７】
このように、撮像装置１１では外部筐体２１、光学フィルタ２９、および室壁３０に囲まれて撮像装置１１内部の１つの空間が形成され、その空間が室壁２５により仕切られて、互いに隣接する２つの空間に分けられている。つまり、撮像装置１１内部には、外部筐体２１、光学フィルタ２９、および室壁２５により囲まれて形成される前空間３２と、外部筐体２１、室壁２５、および室壁３０により囲まれて形成される後空間３３とが設けられている。
【００１８】
前空間３２内には、制御基板２２、撮像素子２３、および冷却素子２４が配置されている。後空間３３内には配線等が配置されている。また、後空間３３の容積は、前空間３２の容積よりも小さくなるようになされている。
【００１９】
さらに、室壁２５には前空間３２内部を除湿する除湿素子３４が設けられており、室壁３０には後空間３３内部を除湿する除湿素子３５が設けられている。そして、除湿素子３４および除湿素子３５は互いに対向し、ほぼ直線上に位置するように並べられて配置されている。
【００２０】
除湿素子３４および除湿素子３５は、例えば陽極および陰極が設けられた、固体高分子電解質膜よりなる電気分解セルから構成される。ここで、除湿素子３４は、陽極が前空間３２に露出され、陰極が後空間３３に露出されるように室壁２５に固定され、除湿素子３５は、陽極が後空間３３に露出され、陰極が撮像装置１１の外部に露出されるように室壁３０に固定されている。このように、除湿素子３４の陰極と、除湿素子３５の陽極は互いに対向させ、かつ近接して設けられている。
【００２１】
本発明の除湿素子は、１つの除湿素子中の一方の側の除湿部と、この除湿部で除湿され、除湿素子が保持した水分を積極的に放出する他方の側の放出部を有することが必須である。
【００２２】
次に、撮像装置１１の動作について説明する。
【００２３】
被写体からの光は、光学フィルタ２９を介して撮像素子２３の受光面に入射する。このとき、被写体からの光は、光学フィルタ２９により所定の波長成分が除去されて、撮像素子２３に入射する。撮像素子２３は、光学フィルタ２９から入射した光を受光して光電変換することにより、被写体を撮像する。取得された画像は、例えば制御基板２２上に設けられた図示せぬメモリに供給されて記録される。
【００２４】
また、被写体の撮像時において、冷却素子２４は撮像素子２３を冷却する。すなわち、冷却素子２４は、撮像素子２３において発生した熱を、室壁２５を介して外部筐体２１に伝える。これにより、撮像素子２３が冷却されて暗電流ノイズの発生が抑制されるので、被写体の画像の画質を向上させることができる。
【００２５】
さらに、被写体の撮像時において、除湿素子３４は前空間３２内部を除湿し、除湿素子３５は、後空間３３内部を除湿する。すなわち、除湿素子３４が図示せぬ電源から電力の供給を受けると、除湿素子３４の陽極近傍では、水分（水）が電気分解されて陽極側、つまり前空間３２の湿度が低下する。また、除湿素子３４の陰極では、電気分解により生じたプロトン（Ｈ+）および電子が酸素と反応し、水蒸気が発生する。この水蒸気は後空間３３へと排出される。これにより、前空間３２内部の湿度を低下させ、前空間３２内部における結露を防止することができる。
【００２６】
また、除湿素子３５においても除湿素子３４における場合と同様に、除湿素子３５の陽極近傍では、水分の電気分解により陽極側、つまり前空間３３の湿度が低下し、除湿素子３５の陰極では水蒸気が発生して、水蒸気が撮像装置１１の外部に排出される。これにより、後空間３３内部の湿度を低下させ、除湿素子３４による前空間３２内部の除湿効果をさらに高めることができる。
【００２７】
つまり、除湿素子３５で後空間３３を除湿することにより、後空間３３内を撮像装置１１外部の湿度よりも低い湿度にすることができ、除湿素子３４により前空間３２を除湿することにより、前空間３２内を後空間３３の湿度よりも低い湿度にすることができる。このように後空間３３を除湿することで、前空間３２内の湿度をより低くすることができ、前空間３２をより結露しにくい状態とすることができる。したがって、より簡単かつ確実に、冷却素子２４によって撮像素子２３をより低い温度まで冷却することができる。
【００２８】
しかも、後空間３３は除湿されて、湿度の低い状態に保たれるため、必ずしも前空間３２と後空間３３との間に高い気密性を確保する必要はない。そのため、前空間３２と後空間３３とを仕切る室壁２５は、ビス２６およびビス２７により外部筐体２１にねじ止めされている。このように、撮像装置１１によれば、高い除湿機能を有しているので、必ずしも前空間３２に高い気密性を確保する必要がなく、前空間３２を形成する室壁２５を、隙間の封止や溶接を必要とせずに簡単に外部筐体２１に取り付けることができる。これにより、撮像装置１１の製造コストを削減することができる。
【００２９】
また、撮像装置１１によれば、前空間３２の除湿効果を簡単に高めることができるので、撮像装置１１に設ける除湿素子として、より除湿効果の高い大きい除湿素子を用いる必要もない。したがって、撮像装置１１内の電子部品の配置に制約を受けることもなく、撮像装置１１の小型化を図ることができる。
【００３０】
さらに、撮像装置１１では、効率よく前空間３２を除湿することができるため、前空間３２内に冷却素子２４や除湿素子３４を制御するための温度計や湿度計を設ける必要がない。したがって、撮像装置１１を小型化することができるだけでなく、撮像装置１１における消費電力を少なくすることができ、撮像素子２３の冷却効率や、前空間３２および後空間３３の除湿効率をさらに向上させることができる。
【００３１】
さらに、また、一般に除湿対象の空間は小さいほど除湿効率が高くなることが知られている。撮像装置１１では、前空間３２には制御基板２２等が配置されるため、ある程度の容積が必要となる。これに対して、後空間３３には配置されるものが比較的少ないため、後空間３３は前空間３２よりも容積の小さい空間とされている。このように、後空間３３を容積の小さい空間とすることで、後空間３３の除湿効率を高めることができる。
【００３２】
なお、撮像装置１１においては、前空間３２内の図中、横方向の幅、つまり前空間３２を形成する外部筐体２１の部分の内径が、後空間３３内の横方向の幅、つまり後空間３３を形成する外部筐体２１の部分の内径よりも小さくなっているが、必ずしもそうである必要はない。すなわち、後空間３３の図中、横方向の幅は、前空間３２の横方向の幅と同じであってもよいし、前空間３２の横方向の幅より狭くてよい。あるいは、室壁３０は、必ずしも外部筐体２１に係止させる必要はなく、例えば、室壁２５に室壁３０と接触し後空間３３を形成する壁部を設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、以上においては、撮像装置１１の筐体を構成する室壁３０に除湿素子３５が設けられると説明したが、撮像装置１１の筐体に対して着脱自在な外付け筐体を設け、その外付け筐体に除湿素子３５が設けられるようにしてもよい。
【００３４】
そのような場合、撮像装置１１は、例えば、図２に示すように構成される。なお、図２において、図１における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００３５】
図２の撮像装置１１の外部筐体７１の内側には、撮像素子２３および冷却素子２４が配置された制御基板２２が図示せぬビスなどにより固定されており、外部筐体７１の撮像素子２３と対向する位置には貫通穴が設けられて、その貫通穴が光学フィルタ２９により覆われている。
【００３６】
また、外部筐体７１の内側の空間は、室壁２５により覆われて気密室とされる。すなわち、外部筐体７１には、室壁２５が図示せぬビスなどにより固定されている。外部筐体７１の室壁２５と当接する部分には溝が設けられており、その溝にはＯリング２８が嵌入されて、Ｏリング２８により外部筐体７１内部の高い気密性が保持される。
【００３７】
さらに、室壁２５には、除湿素子３４の陰極を覆うように、室壁２５に着脱可能な外付け筐体７２が、ビス７３およびビス７４により取り付けられている。外付け筐体７２の除湿素子３４と対向する部分には除湿素子３５が設けられている。すなわち、除湿素子３５は、除湿素子３４および除湿素子３５が互いに対向し、ほぼ直線上に位置するように設けられている。
【００３８】
このように、図２の撮像装置１１では、外部筐体７１、光学フィルタ２９、および室壁２５に囲まれて形成される空間が前空間３２とされ、室壁２５および外付け筐体７２に囲まれて形成される空間が後空間３３とされている。また、後空間３３は、前空間３２よりも容積の小さい空間とされている。
【００３９】
図１の撮像装置１１における場合と同様に、除湿素子３４の陽極は、制御基板２２、撮像素子２３、および冷却素子２４が配置された前空間３２に露出されており、除湿素子３４の陰極は後空間３３に露出されている。また、除湿素子３５の陽極は外付け筐体７２内部、つまり後空間３３に露出され、除湿素子３５の陰極は撮像装置１１の外部に露出されている。
【００４０】
被写体の撮像時において、除湿素子３４は前空間３２を除湿し、除湿素子３５は後空間３３を除湿する。このように、除湿素子３４の陰極が露出される後空間３３を、さらに除湿素子３５により除湿することで、除湿素子３４による前空間３２内部の除湿効果をさらに高めることができる。したがって、前空間３２内の湿度をより低くすることができ、結露の発生をより抑えつつより簡単かつ確実に、冷却素子２４によって撮像素子２３をより低い温度まで冷却することができる。
【００４１】
また、除湿素子３４の陰極と、除湿素子３５の陽極とは、互いに対向し、かつ近接して設けられている。
【００４２】
さらに、撮像装置１１では、室壁２５に対して外付け筐体７２の着脱が可能であるので、撮像装置１１の使用目的に応じて、室壁２５に外付け筐体７２を取り付けた状態で他の装置に組み込んだり、室壁２５から外付け筐体７２を取り外した状態で、他の装置に組み込んだりすることができる。したがって、撮像装置１１をより多くの装置に、より簡単に組み込むことができ、撮像装置１１の利用用途を広げることができる。
【００４３】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】撮像装置の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  撮像装置，  ２１  外部筐体，  ２３  撮像素子，  ２４  冷却素子，  ２５  室壁，  ２６  ビス，  ２７  ビス，  ２９  光学フィルタ，  ３０  室壁，  ３２  前空間，  ３３  後空間，  ３４  除湿素子，  ３５  除湿素子，  ７１  外部筐体，  ７２  外付け筐体
【図１】
2009224957.tif 000003
【図２】
2009224957.tif 000004