JPH05118925A - 撮像素子の冷却制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮像素子の冷却を安定して行える冷却制御装
置を得る。 【構成】 撮像素子１の温度を温度検出器４で検出し、
その出力により予冷信号発生部１４で発生した出力と予
冷信号制限部１５の出力を切り替え、冷却開始した高温
時の駆動指令信号を発生する。また、目標温度設定部１
０の出力と温度検出器４の出力とは差分増幅回路８へ入
力され、その差ｄ３が選択回路７へ入力される。選択回
路７ではこの差信号ｄ３と前記予冷信号ｄ１またはｄ２
とが比べられ、小さいほうが冷却装置駆動部６へ送られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、赤外線などによって
物体を写す撮像装置に使用されている撮像素子を冷却す
るための冷却制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の撮像素子の冷却制御装置
を示すブロック図である。図において、１は撮像素子、
２は撮像素子の駆動部、４は撮像素子の温度を検出する
温度検出器、５は撮像素子を冷却する冷却装置、６は冷
却装置の駆動部、８は目標温度設定部１０で設定された
目標温度と温度検出器４で検出された実測温度との差を
増幅し、その出力によって冷却装置駆動部６を制御する
差分増幅回路である。

【０００３】従来の撮像素子の冷却制御装置は上記のよ
うに構成され、冷却開始時は温度検出器４で検出された
撮像素子１の実測温度Ｔａが目標温度Ｔｔよりはるかに
高いため、差分増幅器８の出力は最大限に大きくなり冷
却装置をその能力いっぱいまで駆動しようとする。その
後、撮像素子１が次第に冷却され実測温度Ｔａは目標温
度Ｔｔに近づいていく。実測温度Ｔａが目標温度Ｔｔよ
り低くなると、差分増幅器８の出力は逆転し冷却装置は
駆動を停止する。図１１は上記の冷却過程の様子を示し
たグラフであり、図中のｔ１は起動後、目標温度に到達
するまでの時間を表している。図示されているように、
時刻ｔ１までは冷却装置の駆動出力は能力の最大値Ｈと
なり、ｔ１以降は目標温度を維持するために一定の駆動
出力Ｍと駆動停止Ｌとの間を繰り返しながら、撮像素子
１の温度を保つように制御されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の撮
像素子の冷却制御装置においては、駆動出力が最大値Ｈ
と停止Ｌレベルとの間で段階的に変化するため、冷却温
度がある幅をもって変動し系が不安定になり易い。また
冷却装置として、機械的な往復運動を利用したリニアモ
ータを使用する場合は、冷却対象である撮像素子の温度
が高温のときは冷却装置の負荷が軽いため往復運動して
いるリニアモータが可動範囲を越え、リニアモータの側
壁に衝突する現象が発生するという問題があった。さら
に従来の撮像素子の冷却制御装置においては、撮像素子
そのものの発熱によって冷却時間が長くなるという問題
や、冷却装置の冷却能力が低下したときに目標温度まで
到達せず、いつまでも異常のまま冷却しつづけるという
問題があった。

【０００５】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、撮像素子の実温度の変化に従っ
て制御方式を変え、装置を起動するときの高温時には前
記の衝突現象を避け、目標温度近傍においては温度変動
幅を小さく安定して制御すること、また通常は待機温度
に保持する機能を持つことにより、冷却時間を短くする
ことを可能にした冷却制御装置を提供することを目的と
したものである。さらにこの発明は撮像素子の駆動を実
温度が目標温度近傍に到達してから開始し、冷却時間を
短くすることを可能にしたり、冷却温度と冷却時間の関
係を予め記憶している冷却特性と比較することにより、
冷却装置の健全性を判断する機能をもつ冷却制御装置を
得ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る撮像素子
の冷却制御装置においては、温度検出器によって検出し
た撮像素子の実測温度をもとに冷却装置の特性に応じた
駆動信号を発生する予冷信号発生部および冷却装置を保
護するための予冷信号制限部を持ち、冷却開始から目標
温度近傍に達するまでの間は上記予冷信号によって冷却
装置を駆動するための選択回路を具備したものである。

【０００７】また、冷却時間を短くするために、目標温
度設定部と並んで待機温度設定部を設け、目標温度と待
機温度とを切換回路で切り替えて指令するようにしたも
のである。

【０００８】さらに、冷却起動時の衝突現象のような機
械的なショックをさけるために、前記予冷信号の出力側
に急激な変化を抑制し徐々に変化させる機能を持った起
動制御回路を具備したものである。

【０００９】また、冷却時間を短くする目的で撮像素子
が一定の決められた温度まで冷却された後で撮像素子駆
動部に動作指令を出すために、温度検出器からの実測温
度および外部からの素子駆動温度値を入力とする素子駆
動指令部を設けたものである。

【００１０】さらにまた、冷却装置の能力低下を事前に
検知するために、予め予知されている撮像素子と冷却装
置の冷却特性を保持した特性記憶回路を具備し、外部の
指令によって実測温度を保持するホールド部と上記特性
記憶回路から導き出される制限温度を保持するホールド
部および実測温度と制限温度とを比較し、装置の異常を
検知する異常診断部を設けるようにしたものである。

【００１１】

【作用】上記のように構成された撮像素子の冷却制御装
置を駆動開始した場合、起動時は予め決められた予冷信
号に従って冷却され、しかも起動制御回路によって徐々
に起動がかかるため安定した円滑な冷却が達成される。
その後、撮像素子の温度が目標温度近傍まで冷却されて
くると、予冷信号は切り離され目標温度と実測温度との
差分によって冷却装置が駆動され、その差が零になるよ
うに制御される。

【００１２】また、撮像素子が使用されていない状態に
おいては、待機温度設定部からの指示によって常に一定
の温度に予冷しておくことにより、あるいは撮像素子が
一定の温度に冷却されるまでは撮像素子の駆動を停止さ
せておくことにより、目標温度に冷却されるまでの時間
を短くすることが可能となる。

【００１３】さらに、特性記憶回路に冷却特性の許容範
囲を記憶しておき、指令から一定時間後の実測温度が許
容される制限温度の範囲を越えた場合、異常と診断し冷
却装置を安全に停止させるように働く。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 図１はこの発明による冷却制御装置の一実施例を示す構
成図である。図において、１４は温度検出器４からの信
号を受け、実測温度Ｔａに見合った予冷信号を出力する
予冷信号発生部、１５は予冷信号が必要以上に大きくな
らないように制限する予冷信号制限部、１３は上記予冷
信号発生部と予冷信号制限部の出力を比較し、小さい方
を出力する比較回路、７は冷却開始時は上記比較回路の
出力を選択し、実測温度Ｔａが目標温度Ｔｔの近傍に近
づいてきたら前記差分増幅器８の出力を選択して冷却装
置を制御する選択回路であり、その他は前記図１０の従
来装置と全く同一のものである。

【００１５】以上のように構成された冷却制御装置にお
いては、冷却対象である撮像素子の温度の変化に従っ
て、図６に示すように領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３で
方式を変えて制御する。図６において、横軸は撮像素子
の温度を示し、縦軸は冷却装置５への駆動指令Ｄを示
す。ここで、領域Ａ１は予冷のための期間であり、予冷
信号発生部１４の発生する指令信号ｄ１により動作す
る。領域Ａ２は冷却装置５を保護するために、予冷信号
制限部１５の発生する指令信号ｄ２により動作する。領
域Ａ３は温度検出器４の出力をフィードバックして、目
標温度設定部１０で設定された目標温度との差分に比例
した信号ｄ３により動作し、温度の変動幅が小さくなる
ように制御している。図中Ｔ１，Ｔ２はそれぞれ領域Ａ
１と領域Ａ２、領域Ａ２と領域Ａ３の境界を表した温度
である。この実施例においては、撮像素子１の温度を温
度検出器４で検出し、その出力により予冷信号発生部１
４で発生した出力と予冷信号制限部１５の出力を切り替
え、冷却開始した高温時の駆動指令信号を発生する（領
域Ａ１および領域Ａ２）。また、目標温度設定部１０の
出力と温度検出器４の出力とは差分増幅回路８へ入力さ
れ、その差ｄ３が選択回路７へ入力される。選択回路で
はこの差信号ｄ３と前記予冷信号ｄ１またはｄ２とが比
べられ、小さいほうが冷却装置駆動部６へ送られる。こ
のとき図８の領域Ａ２から領域Ａ３への切り替えがおこ
なわれることになる。

【００１６】実施例２ 図２はこの発明の他の実施例を示したもので、９は外部
指令によって二つの入力を切り替える切換回路、１１は
待機中の温度を設定する待機温度設定部である。なお、
他については図１の実施例１と全く同一である。

【００１７】図２に示す実施例においては、撮像素子１
が使用されない待機中においては外部からの指令によっ
て待機温度設定部１１からの信号が差分増幅回路８の入
力として切換回路９で選択される。待機温度設定部１１
の信号は目標温度設定部１０の信号より高い温度に設定
されており、待機中はこの設定温度に保持されるように
制御される。この機能によって冷却開始時に外部から指
令を切換え、目標温度までを短時間で到達させることが
可能となる。

【００１８】実施例３ 図３はこの発明の他の実施例を示したもので、１２は冷
却を開始する起動時において入力される予冷信号に対し
て出力を徐々に増大させる機能を持った起動制御回路で
ある。なお、他については図２の実施例２と全く同一で
ある。

【００１９】図７はこの実施例における駆動信号の変化
を示すものであり、図中の時刻ｔ１において起動された
ときに起動制御回路１２の出力は図のように徐々に増加
し、図の所定の曲線ａへと漸近する。この動作によって
起動時の過渡現象で冷却装置が前記の衝突現象を起こす
のを防ぐことができる。この起動制御回路は例えばコン
デンサと抵抗の組み合わせによる時定数で実現すること
ができる。

【００２０】実施例４ 図４はこの発明の他の実施例を示したもので、３は撮像
素子駆動部２を動作させるための指令を発する素子駆動
指令部である。なお、他については図３の実施例３と全
く同一である。

【００２１】一般に撮像素子１は撮像素子駆動部２によ
って駆動されることによって発熱する。冷却時間を短く
するためには、冷却目標温度近傍までは撮像素子１を駆
動せず、冷却目標温度に近づいてから駆動した方がよ
い。この発明は上記の機能を実現したもので、温度検出
器４の出力および外部からの素子駆動開始の温度Ｔ３を
入力とし、素子温度の実測値が設定温度Ｔ３よりも小さ
くなったときに素子駆動指令部３から指示し、撮像素子
１を駆動させるものである。図８はこの機能を説明した
ものであり、Ｔ３が冷却目標温度近傍で冷却目標温度よ
りも高く設定された素子駆動温度である。Ｔ３を適切に
選ぶことにより冷却時間を最短にでき、また撮像素子の
温度が目標温度付近になったときに生じるオーバーシュ
ートを小さく抑えることができる。図のｔ２は素子温度
がＴ３に達したときの時刻であり、曲線ｂは従来の冷却
特性、曲線ｃは本発明によって改善された冷却特性であ
る。

【００２２】実施例５ 図５はこの発明の他の実施例を示したもので、図におい
て１６は撮像素子１の時間的な冷却特性の変化の許容値
を記憶している特性記憶回路、１７は外部からの診断指
令を受けて一定時間遅らせるためのタイマ、１８は診断
指令から一定時間後の冷却温度の許容値を記憶する制限
温度ホールド部、１９は診断指令から一定時間後の実測
温度を記憶する実測温度ホールド部、２０は上記制限温
度ホールド部および実測温度ホールド部の出力を受け
て、冷却系の異常を診断する異常診断部である。なお、
他については図４の実施例４と全く同一である。

【００２３】上記の構成により、外部からの診断指令が
入力されてから一定時間後、異常診断部２０において実
測温度と制限温度とが比較され、冷却系の健全性が診断
される。ここで、もし実測温度が制限温度を越えていた
場合は異常と診断され、冷却装置駆動部６へ異常信号を
送り冷却系を停止させることができるし、外部へ異常の
警報を発することもできる。図１１は上記機能の説明図
であり、曲線５は撮像素子１の温度が時間とともに変化
する様子を示す。図中Ｔ４は外部から診断指令がきたと
きの撮像素子の温度を示し、特性記憶回路１６に記憶さ
れる。タイマ１７は診断指令がきてから、予め設定して
ある一定時間ｔ３後にホールド部にホールド指令を出
す。その時、制限温度ホールド部１８は図９における曲
線ｄ上の温度Ｔ５を記憶し、実測温度ホールド部１９は
曲線ｅ上の温度Ｔ６を記憶する。曲線ｄは冷却装置の最
悪の特性を示し、冷却系の健全性の判断の基準となるも
のである。異常診断部２０は制限温度ホールド部および
実測温度ホールド部から各々Ｔ５，Ｔ６を入力し、その
大小を比較しＴ５＞Ｔ６のときに正常、逆のときに異常
と判断する。

【００２４】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００２５】予冷信号発生部および予冷信号制限部を設
けることにより、冷却装置が衝突現象を起こし難い安定
した冷却系を構成することができる。

【００２６】また、待機温度設定部を設けることによ
り、撮像素子を使用しないときはこの待機温度に保持す
ることで、目標温度までの冷却時間を短縮することがで
きる。

【００２７】さらに、起動制御回路を設けることによ
り、冷却開始時の冷却装置駆動指令を徐々に増大させる
ことで、冷却装置の衝突現象を防止することができる。

【００２８】また、素子駆動指令部を設け、外部からの
設定値である素子駆動温度に冷却されるまでは撮像素子
の駆動を停止させることにより、目標温度までの冷却時
間を短縮することができる。

【００２９】さらにまた、撮像素子の冷却特性を記憶す
る特性記憶回路を設け、外部からの診断指令によって一
定時間後の許容される制限温度と、温度検出器からの実
測温度を比較することで、冷却系の異常を診断すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施例２を示すブロック図である。

【図３】この発明の実施例３を示すブロック図である。

【図４】この発明の実施例４を示すブロック図である。

【図５】この発明の実施例５を示すブロック図である。

【図６】この発明の実施例１の動作を説明するための図
である。

【図７】この発明の実施例３の動作を説明するための図
である。

【図８】この発明の実施例４の動作を説明するための図
である。

【図９】この発明の実施例５の動作を説明するための図
である。

【図１０】従来の撮像素子の冷却制御装置を示すブロッ
ク図である。

【図１１】従来の撮像素子の動作を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１ 撮像素子 ２ 撮像素子駆動部 ３ 素子駆動指令部 ４ 温度検出器 ５ 冷却装置 ６ 冷却装置駆動部 ７ 選択回路 ８ 差分増幅回路 ９ 切換回路 １０ 目標温度設定部 １１ 待機温度設定部 １２ 起動制御回路 １３ 比較回路 １４ 予冷信号発生部 １５ 予冷信号制限部 １６ 特性記憶回路 １７ タイマ １８ 制限温度ホールド部 １９ 実測温度ホールド部 ２０ 異常診断部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子を電気的に駆動する撮像素子駆
   動部と、上記撮像素子を冷却する冷却装置および冷却装
   置駆動部と、上記撮像素子の温度を検出する温度検出器
   と、上記撮像素子を冷却すべき目標温度を設定する目標
   温度設定部と、上記温度検出器の出力と目標温度設定部
   の出力とを比較してその差を増幅する差分増幅回路と、
   上記温度検出器の出力である撮像素子の実測温度に見合
   った予冷信号を発生する予冷信号発生部と、予冷信号を
   一定値に制限する予冷信号制限部と、上記予冷信号発生
   部の出力と予冷信号制限部の出力とを比較して小さい方
   を出力する比較回路と、上記比較回路の出力と差分増幅
   回路の出力の小さい方を選択し、その出力により上記冷
   却装置駆動部を制御する選択回路とを具備したことを特
   徴とする撮像素子の冷却制御装置。
2. 【請求項２】 撮像素子が駆動されないときの待機温度
   を設定する待機温度設定部を設け、上記待機温度設定部
   の出力と目標温度設定部の出力とを切換回路に入力し、
   外部からの切換指令によって切換えた後で差分増幅回路
   に入力するようにしたことを特徴とする請求項第１項記
   載の撮像素子の冷却制御装置。
3. 【請求項３】 比較回路の出力端と選択回路の入力端と
   の間に接続され、起動時において冷却装置駆動部の駆動
   信号を徐々に増大させる機能を持った起動制御回路を具
   備したことを特徴とする請求項第１項又は第２項記載の
   撮像素子の冷却制御装置。
4. 【請求項４】 温度検出器からの実測温度および冷却目
   標温度近傍で目標温度より高い、外部からの素子駆動温
   度信号を入力とする素子駆動指令部を具備し、実測温度
   が上記素子駆動温度まで冷却された後で、前記撮像素子
   駆動部を動作させ駆動開始することを特徴とする請求項
   第１項、第２項又は第３項記載の撮像素子の冷却制御装
   置。
5. 【請求項５】 温度検出器に接続され、外部からの診断
   指令を受けて、現在の素子温度をもとに冷却温度の制限
   範囲を規定する特性記憶回路と、外部からの診断指令を
   一定時間遅延させるタイマと、上記特性記憶回路および
   タイマに接続され、診断指令から一定時間後における素
   子温度の制限値を記憶する制限温度ホールド部と、前記
   温度検出器およびタイマに接続され、診断指令から一定
   時間後における素子温度の実測値を記憶する実測温度ホ
   ールド部と、上記制限温度ホールド部および実測温度ホ
   ールド部に接続され、実測温度が制限温度範囲外であっ
   たときに異常信号を発生する異常診断部を具備したこと
   を特徴とする請求項第１項〜第４項いずれか記載の撮像
   素子の冷却制御装置。