冷却CCDカメラ
冷却CCDカメラ(れいきゃくシーシーディーカメラ)は、CCDイメージセンサを低温で動作させ、高感度・低ノイズの画像を得ることを目的にしたデジタルカメラの一種である。
CCDカメラでは、光入力のない状態でも信号出力があり、これを暗電流と言う。目的とする画像取得にとっては、雑音(ノイズ)の原因の一つとなり、特に天体観測など低照度長時間露出の場合に問題となる。これは、温度が高いほど大きな影響があるため熱雑音とも呼ばれる。CCDを冷却することによってこの熱雑音を減らし、高S/N比・低ノイズな画像を得る。というのが大まかな原理である。
CCDの冷却には、
ペルチェ素子による冷却(-20°C程度まで冷却可能。補助的に空冷・液冷などを用いる場合がある)
液体窒素などの低温液体による冷却(この場合、CCD部は-100°Cを下回る)
気体を用いたジュール=トムソン効果による冷却
などが用いられる。このとき結露による曇りを防止するため、
除湿剤を封入しておく
乾燥空気を送る
CCD部の入ったモジュールを真空状態でパッケージングする
などの対策を行うことがある。
なお、熱雑音(暗電流)を生じる原因としては、主に次の3点が考えられる。
空乏化していない領域での熱励起とその拡散
空乏層内での熱励起
界面での表面準位による熱励起
これらのうちで最も支配的なのは、界面での表面準位による熱励起である。