JPH07170437A - 温度制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】撮像管等を用いたテレビジョンカメラにおい
て、変換面温度の過度の上昇及び低下を防止するための
ペルチェ素子駆動用電源の構成を、単一電源とすること
のできる温度制御回路の提供を目的とする。 【構成】撮像管等の変換面の近傍にペルチェ素子を取付
け、ペルチェ素子の一端を二つのトランジスタのベース
が共通接続されてなる第１のプッシュプル回路の共通エ
ミッタに接続し、他端を第２のプッシュプル回路の共通
エミッタに接続する。さらに、両方のプッシュプル回路
のＮＰＮトランジスタのコレクタを共に直流電圧源に、
ＰＮＰトランジスタのコレクタを共にアースに接続す
る。さらに、第１のプッシュプル回路のベースに接続す
る制御信号と、第２のプッシュプル回路のベースに接続
する制御信号とが、反転されて接続されるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像管、固体撮像素子
等（以下、撮像管等と呼ぶ）の温度制御回路に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】撮像管等を用いたテレビジョンカメラで
は、光電変換面（以下、変換面と略す）温度の過度の上
昇及び低下は、様々な不具合を引き起こす要因となる場
合があるので、変換面温度の上昇及び低下を一定の範囲
に抑える必要がある。そのため、従来の変換面温度制御
回路の一例を示す図２のように、比較器４により、撮像
管等（図示せず）の変換面近傍に取付けられたペルチェ
素子５に流す電流を制御することにより、変換面温度を
制御するものがある。

【０００３】図２に示す従来技術の回路構成を詳しく説
明すると、外気温度センサ１、変換面温度センサ２、制
御基準電圧源Ｖｔ’、比較器３、４、およびＮＰＮトラ
ンジスタＱ１、ＰＮＰトランジスタＱ２（以後、Ｑ１、
Ｑ２共トランジスタとだけ称する）からなるプッシュプ
ル回路から構成されている。外気温度センサ１は、撮像
管等の外気の温度を検出できる位置に、変換面温度セン
サ２は、撮像管等の変換面近傍（変換面の温度を的確に
検知できる位置）に取付けられ、各々の温度センサが、
検知した温度を直流電圧値（または、直流電流値）に変
換し、出力する。そして、それらの温度センサの出力信
号は、比較器３に入力される。比較器３の出力は、制御
基準電圧源Ｖｔ’と共に、比較器４の入力に接続され
る。比較器４の出力は、トランジスタＱ１、Ｑ２の共通
ベースに接続される。トランジスタＱ１のコレクタは直
流電圧源＋Ｖｃｃ（図示せず）に、トランジスタＱ２の
コレクタは直流電圧源−Ｖｃｃ（図示せず）に接続され
る。さらに、ペルチェ素子５は、一方がトランジスタＱ
１、Ｑ２の共通エミッタに、他方がアースに接続される
ことにより温度制御回路を構成している。

【０００４】次に、動作について説明する。温度センサ
の、温度に対する出力電圧値の関係については、変換面
温度、外気温度を各々Ｔ１’、Ｔ２’とすると、変換面
温度センサ２、外気温度センサ１の出力電圧Ｖ（Ｔ
１’）、Ｖ（Ｔ２’）は、（１）、（２）式のようにな
る。 Ｖ（Ｔ１’）＝Ａ’＋Ｂ’×Ｔ１’ ・・・（１） Ｖ（Ｔ２’）＝Ａ’＋Ｂ’×Ｔ２’ ・・・（２） Ａ'、Ｂ'：係数（ここで、二つの温度センサの特性には
差がないものとしている）さらに、変換面温度センサ２
の出力と比較器３の（−）入力間には、抵抗Ｒ１、比較
器３の（−）入力と比較器３の出力間には、抵抗Ｒ２を
接続することにより、負帰還増幅器を構成しているの
で、比較器３の出力電圧Ｖｏ１’は、（３）、（４）式
のようになる。 Ｖｏ１’＝Ｖ(Ｔ２’)×(１＋Ｇ１’)−Ｖ(Ｔ１’)×Ｇ１’ ・・・（３） Ｇ１’＝Ｒ２／Ｒ１ ・・・（４）

【０００５】上記（３）、（４）式より、比較器３の出
力電圧Ｖｏ１’は、外気温度センサ１の出力電圧Ｖ（Ｔ
２’）と変換面温度センサ２の出力電圧Ｖ（Ｔ１’）の
電位関係で決まる。比較器３の出力は、制御基準電圧源
Ｖｔ’と共に比較器４（差動増幅器）の入力に接続され
ている。比較器３の出力と比較器４の（−）入力間に
は、抵抗Ｒ３、比較器４の（−）入力と比較器４の出力
間には、抵抗Ｒ４を接続することにより、上記と同様負
帰還増幅器を構成しているので、比較器４の出力電圧Ｖ
ｏ２’は、（５）、（６）式のようになる。 Ｖｏ２’＝Ｖｔ’×（１＋Ｇ２’）−Ｖｏ１’×Ｇ２’ ・・・（５） Ｇ２’＝Ｒ４／Ｒ３ （Ｇ２’は１よりかなり大きいものとする）・（６）

【０００６】上記（５）、（６）式より、比較器４の出
力電圧Ｖｏ２’は、比較器３の出力電圧Ｖｏ１’、制御
基準電圧源Ｖｔ’の電位によって決まる。故に、ペルチ
ェ素子５に流れる電流は、（５）、（６）式からから分
かるように、比較器３の出力電圧Ｖｏ１’と直流電圧源
Ｖｔ’の電位関係で決まる。

【０００７】ここで、ペルチェ素子は、トランジスタＱ
１、Ｑ２のエミッタに接続された端子（端子ａ）に電流
が流れ込み、アースに接続された端子（端子ｂ）から流
れだす場合は、ペルチェ素子５が変換面の熱を奪う構成
とし、逆に端子ｂに電流が流れ込み、端子ａから流れだ
す場合は、ペルチェ素子５が変換面を加熱する構成とし
てある。

【０００８】この時、比較器３の出力電圧Ｖｏ１’と制
御基準電圧源Ｖｔ’の電位関係が、Ｖｏ１’＜Ｖｔ’と
なり、比較器４の出力電圧Ｖｏ２’＞０となった場合、
トランジスタＱ１がＯＮ（トランジスタＱ２はＯＦＦ）
し、直流電圧源＋ＶｃｃからトランジスタＱ１を通って
ペルチェ素子５に電流が流れる。従って、ペルチェ素子
５を流れる電流の向きは、直流電圧源＋Ｖｃｃ側の端子
ａからアース側の端子ｂへ向けて流れるので、ペルチェ
素子５は変換面の熱を奪う動作となる。また、上記電位
関係がＶｏ１’＞Ｖｔ’となり、比較器４の出力電圧Ｖ
ｏ２’＜０となった場合、トランジスタＱ２がＯＮ（ト
ランジスタＱ１はＯＦＦ）し、アースからペルチェ素子
５、トランジスタＱ２を通って直流電圧源−Ｖｃｃへ電
流が流れる。従ってペルチェ素子５を流れる電流の向き
は、アース側の端子ｂから直流電圧源−Ｖｃｃ側の端子
ａへ向けて流れるので、ペルチェ素子５は変換面を加熱
する動作となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来例では、ペ
ルチェ素子を駆動する直流電圧源が＋Ｖｃｃ、−Ｖｃｃ
の二つ必要となっている。しかし、ペルチェ素子を駆動
する直流電源としては、ペルチェ素子が変換面を加熱す
る時は、直流電圧源−Ｖｃｃのみ働き、ペルチェ素子を
が変換面を冷却する時は、直流電圧源＋Ｖｃｃのみ働い
ているので、二つの直流電源が同時に働く必要はない。
そのため、本発明の目的は、ペルチェ素子を駆動する直
流電源を単一の電源とすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、図１のように撮像管等の変換面の過度の
温度上昇及び低下を防ぐため、変換面近傍にペルチェ素
子を取付け、電流を流して制御する回路において、変換
面温度を検知する温度センサと外気温度を検知する温度
センサを各々取付け、各々の温度センサの出力信号を比
較器３（差動増幅器）に入力する。さらに、比較器３の
出力信号と直流電圧源Ｖｔとを比較器４（差動増幅器）
に接続する。さらに、比較器４の出力信号を、二つのト
ランジスタのベースが共通接続されてなる第１のプッシ
ュプル回路の、トランジスタＱ１、トランジスタＱ２の
両エミッタに接続する。また、上記比較器４の出力信号
を反転回路６で反転させた信号を、第２のプッシュプル
回路のＮＰＮトランジスタＱ３、ＰＮＰトランジスタＱ
４（以後、Ｑ３、Ｑ４共トランジスタとだけ称する）の
共通ベースに接続する。また、トランジスタＱ１、Ｑ３
のコレクタは、共に一つの直流電圧電源に接続し、トラ
ンジスタＱ２、Ｑ４のコレクタは、共にアースに接続す
る。そして、ペルチェ素子の一端を第１のプッシュプル
回路の共通エミッタに接続し、他端を第２のプッシュプ
ル回路の共通エミッタに接続したものである。

【００１１】

【作用】上記構成により温度制御回路を構成することに
より、この温度制御回路のペルチェ素子を駆動する直流
電源としては、直流電圧源＋Ｖｃｃのみの単一電源とな
る。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を、図を用いて説明す
る。図１は本発明の一実施例の温度制御回路の構成を示
す図である。図１において、この実施例の温度制御回路
は、主に外気温度センサ１、変換面温度センサ２、制御
基準電圧源Ｖｔ、比較器３、４、反転回路６、第１のプ
ッシュプル回路を構成するトランジスタＱ１、Ｑ２およ
び第２のプッシュプル回路を構成するトランジスタＱ
３、Ｑ４から構成されている。外気温度センサ１は、テ
レビジョンカメラ等の、本回路および撮像管等を有する
装置の撮像管等の発熱により影響されがたい位置の温度
（例えば本装置の外部の温度）を検出する位置に、また
変換面温度センサ２は、撮像管等の変換面近傍（変換面
の温度を的確に検知できる位置）に取付けられる。

【００１３】各々の温度センサは、検知した温度を例え
ば直流電圧値（または、直流電流値）に変換する。そし
て、各々の温度センサの出力信号（直流電圧値または、
直流電流値）は、比較器３に入力される。比較器３の出
力は、制御基準電圧源Ｖｔと共に、比較器４の入力に接
続される。比較器４の出力信号は、第１のプッシュプル
回路のトランジスタＱ１、Ｑ２の共通ベースに入力され
ると共に比較器４の出力信号を反転する反転回路６に入
力される。反転回路６の出力は、第２のプッシュプル回
路のトランジスタＱ３、Ｑ４の共通ベースに接続され
る。トランジスタＱ１、Ｑ３のコレクタは直流電圧源＋
Ｖｃｃ（図示せず）に、トランジスタＱ２、Ｑ４のコレ
クタはアースに接続される。さらに、ペルチェ素子５の
一端（端子ａ）が第１のプッシュプル回路のトランジス
タＱ１、Ｑ２の共通エミッタに、他端（端子ｂ）が第２
のプッシュプル回路のトランジスタＱ３、Ｑ４の共通エ
ミッタに接続されることにより温度制御回路を構成して
いる。

【００１４】次に、図１の回路の動作について説明す
る。温度センサの、温度に対する出力電圧値の関係につ
いては、変換面温度、外気温度を各々Ｔ１、Ｔ２とする
と、変換面温度センサ２、外気温度センサ１の出力電圧
Ｖ（Ｔ１）、Ｖ（Ｔ２）は、（７）、（８）式のように
なる。 Ｖ（Ｔ１）＝Ａ＋Ｂ×Ｔ１ ・・・（７） Ｖ（Ｔ２）＝Ａ＋Ｂ×Ｔ２ ・・・（８） Ａ、Ｂ：係数（ここで、二つの温度センサの特性には差
がないものとしている）さらに、変換面温度センサ２の
出力信号と比較器３の（−）入力間には、抵抗Ｒ１、比
較器３の（−）入力と比較器３の出力信号間には、抵抗
Ｒ２を接続することにより、負帰還増幅器を構成してい
るので、比較器３の出力電圧Ｖｏ１は、（９）、（１
０）式のようになる。 Ｖｏ１＝Ｖ（Ｔ２）×（１＋Ｇ１）−Ｖ（Ｔ１）×Ｇ１ ・・・（９） Ｇ１＝Ｒ２／Ｒ１ ・・・（１０）

【００１５】上記（９）、（１０）式より、比較器３の
出力電圧Ｖｏ１は、外気温度センサ１の出力電圧Ｖ（Ｔ
２）と変換面温度センサ２の出力電圧Ｖ（Ｔ１）の電位
関係で決まる。比較器３の出力は、制御基準電圧源Ｖｔ
と共に比較器４の入力に接続されている。比較器３の出
力と比較器４の（−）入力間には、抵抗Ｒ３、比較器４
の（−）入力と比較器４の出力間には、抵抗Ｒ４を接続
することにより、上記と同様に負帰還増幅器を構成して
いる。この時の比較器４の出力電圧Ｖｏ２は、（１
１）、（１２）式のようになる。 Ｖｏ２＝Ｖｔ×（１＋Ｇ２）−Ｖｏ１×Ｇ２ ・・・（１１） Ｇ２＝Ｒ４／Ｒ３ （Ｇ２は１に比べかなり大きいものとする）・（１２）

【００１６】比較器４の出力電圧Ｖｏ２は、直流電圧源
＋Ｖｃｃの電圧値を１／２にした直流電圧源＋Ｖｃｃ／
２（図示せず）と共に反転回路６の入力に接続されてい
る。比較器４の出力と反転回路６の（−）入力間には、
抵抗Ｒ５を接続し、反転回路６の（−）入力と反転回路
６の出力間には、抵抗Ｒ５を接続することにより、上記
と同様に負帰還増幅器を構成している。この時の反転回
路６の出力電圧Ｖｏ３は、（１３）式のようになる。 Ｖｏ３＝＋Ｖｃｃ−Ｖｏ２ ・・・（１３）

【００１７】上記（１１）〜（１３）式より、ペルチェ
素子５に流れる電流は、比較器４の出力電圧Ｖｏ４と反
転回路６の出力電圧Ｖｏ３の電位関係で決まる。

【００１８】ここで、ペルチェ素子５は、第１のプッシ
ュプル回路のトランジスタＱ１、Ｑ２の共通エミッタに
接続された端子ａに電流が流れ込み、第２のプッシュプ
ル回路のトランジスタＱ３、Ｑ４の共通エミッタに接続
された端子ｂから流れだす場合は、ペルチェ素子５が変
換面の熱を奪う動作となり、逆に、端子ｂに電流が流れ
込み、端子ａから流れだす場合は、ペルチェ素子５が変
換面を加熱する動作となるよう構成されている。

【００１９】この時、比較器３の出力電圧Ｖｏ１と制御
基準電圧源Ｖｔの電位関係が、Ｖｏ１＜Ｖｔとなり、比
較器４の出力電圧Ｖｏ２と反転回路６の出力電圧Ｖｏ３
の電位関係がＶｏ２＞Ｖｏ３となると、第１のプッシュ
プル回路のトランジスタＱ１、第２のプッシュプル回路
のトランジスタＱ４がＯＮ（トランジスタＱ２、Ｑ３が
ＯＦＦ）し、ペルチェ素子５に直流電圧源＋Ｖｃｃから
トランジスタＱ１を通って電流が流れる。従って、ペル
チェ素子５を流れる電流の向きは、トランジスタＱ１側
の端子ａから、トランジスタＱ４側の端子ｂを通って流
れるので、ペルチェ素子５が変換面の熱を奪う動作とな
る。

【００２０】また、上記電位関係がＶｏ１＞Ｖｔとな
り、Ｖｏ２＜Ｖｏ３となると、第１のプッシュプル回路
のトランジスタＱ２、第２のプッシュプル回路のトラン
ジスタＱ３がＯＮ（トランジスタＱ１、Ｑ４がＯＦＦ）
し、ペルチェ素子５に直流電圧源＋ＶｃｃからＱ３を通
って電流が流れる。従って、ペルチェ素子５を流れる電
流の向きは、トランジスタＱ３側の端子ｂから、トラン
ジスタＱ２側の端子ａを通って流れるので、ペルチェ素
子５が変換面を加熱する動作となる。

【００２１】以上の説明のごとく、ペルチェ素子５を加
熱及び吸熱、すなわち撮像管等の変換面の熱を吸収また
は変換面に熱を供給するどちらの場合にも、直流電圧源
を＋Ｖｃｃのみでペルチェ素子５に電流を供給すること
ができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明により温度制御回路を構成するこ
とで、温度制御回路のペルチェ素子を駆動する直流電圧
源を、単一電源とすることができ、ペルチェ素子を駆動
するための電源の構成を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路図

【図２】従来の変換面温度制御回路の一例を示す図

【符号の説明】

１：外気温度センサ、 ２：変換面温度センサ、 ３、
４：比較器、５：ペルチェ素子、 ６：反転回路、 Ｑ
１、Ｑ３：ＮＰＮトランジスタ、Ｑ２、Ｑ４：ＰＮＰト
ランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像管または、固体撮像素子の光電変換
   面（以下、変換面と呼ぶ）近傍にペルチェ素子を取付
   け、該ペルチェ素子に流す電流を制御することにより、
   該変換面近傍の温度と該変換面の温度を制御する回路で
   あって、該変換面または該変換面近傍の温度（以下、合
   わせて変換面温度と呼ぶ）を検知する温度センサーと、
   外気温度を検知する温度センサーを各々備え、それらの
   温度センサーの出力値を比較して該ペルチェ素子に流す
   電流値を制御する温度制御回路において、ベースが共通
   接続され、かつエミッタも共通接続されたＮＰＮトラン
   ジスタとＰＮＰトランジスタとからなるプッシュプル回
   路を、上記ペルチェ素子の両端にそれぞれの共通エミッ
   タを接続することにより設け、該ペルチェ素子の一方の
   端に設けたプッシュプル回路のベース信号は、他方の端
   に設けたプッシュプル回路のベース信号を反転させた信
   号とし、該二つのプッシュプル回路のそれぞれのＮＰＮ
   トランジスタのコレクタが、互いに接続されて直流電源
   の一端に接続され、かつ該二つのプッシュプル回路のそ
   れぞれのＰＮＰトランジスタのコレクタが、互いに接続
   されて直流電源の他の一端に接続されることを特徴とす
   る温度制御回路。