JP2003143449A - Solid-state image pickup device and method for operating the same - Google Patents

Solid-state image pickup device and method for operating the same

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JP2003143449A
JP2003143449A JP2001332819A JP2001332819A JP2003143449A JP 2003143449 A JP2003143449 A JP 2003143449A JP 2001332819 A JP2001332819 A JP 2001332819A JP 2001332819 A JP2001332819 A JP 2001332819A JP 2003143449 A JP2003143449 A JP 2003143449A
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Japan
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solid
state imaging
imaging device
state image
image pickup
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Sakae Ito
栄 伊藤
Masahiro Hara
雅宏 原
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image pickup device capable of reliably preventing occurrence of moisture condensation when a solid-state image pickup element is operated at a lower temperatures than the room temperatures, and to provide a method for operating the solid-state image pickup device. SOLUTION: A solid-state image pickup device 1 contains a solid-state image pickup elements 21, 22, 23 for photoelectrically transferring the lights; Peltier elements 31, 32, 33 for cooling each of the solid-state image pickup elements; a casing 2 for accommodating at least each of the solid-state image pickup elements and each of the Peltier elements; an electric decomposition cell 8f for advancing an electrochemical oxidative decomposition reaction of vapor within the casing; and an image processing part 7 equipped with a controller. The controller controls the output of each of the Peltier elements; adjusts the operating temperatures of each of the solid-state image pickup elements to a predetermined temperature of an external environmental temperature or below; and independently controls each timing to start and stop the solid-state image pickup elements, the Peltier elements, and the electric decomposition cell so as to satisfy conditions that a vapor pressure within the casing becomes a predetermined value of a saturated vapor pressure or below at operating temperatures.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を用
いた固体撮像装置及び固体撮像装置の運転方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device using a solid-state imaging device and a method for operating the solid-state imaging device.

【0002】[0002]

【従来の技術】CCD等の固体撮像素子を用いる固体撮
像装置において鮮明な画像を得るためには、作動中にお
ける固体撮像素子の温度上昇に伴う暗電流の増加を防止
することが重要となる。そのため、固体撮像装置には、
作動中の固体撮像素子を冷却してその温度上昇を防止す
るためのペルチェ素子や放熱器などを有する冷却機構が
設けられている。
2. Description of the Related Art In order to obtain a clear image in a solid-state image pickup device using a solid-state image pickup device such as a CCD, it is important to prevent an increase in dark current due to a temperature rise of the solid-state image pickup device during operation. Therefore, the solid-state imaging device has
A cooling mechanism having a Peltier element, a radiator, or the like for cooling the operating solid-state image sensor to prevent its temperature rise is provided.

【0003】しかし、上述したような冷却機構を設ける
と、高温、多湿の環境下では、固体撮像装置の撮像素子
面に結露が発生する問題があった。この問題を解決する
方法としては、固体撮像装置の固体撮像素子を取り付け
るハウジング内の気密性を高めることが考えられるが、
部品加工精度を上げる必要があり、部品コスト高になる
と共に、メンテナンス性及び長期間の繰り返し使用に耐
えないなどという問題があった。
However, when the cooling mechanism as described above is provided, there is a problem that dew condensation occurs on the image pickup element surface of the solid-state image pickup device under a high temperature and high humidity environment. As a method for solving this problem, it is conceivable to increase the airtightness in the housing in which the solid-state image pickup device of the solid-state image pickup device is mounted.
There is a problem that it is necessary to increase the part processing accuracy, the part cost increases, and maintainability and long-term repeated use cannot be endured.

【0004】そのため、例えば、特開平6−13322
8号公報には、撮像装置を冷却するペルチェ素子とは異
なる除湿用のペルチェ素子を撮像面の近傍に配置し、こ
の除湿用ペルチェ素子の温度を撮像装置冷却用のペルチ
ェ素子よりも低い温度に制御してこの除湿用ペルチェ素
子に強制的に結露させて除湿する撮像装置制御方式が提
案されている。
Therefore, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-13322.
In Japanese Patent Publication No. 8, a Peltier element for dehumidification different from the Peltier element for cooling the image pickup device is arranged in the vicinity of the image pickup surface, and the temperature of the Peltier element for dehumidification is set to a temperature lower than that of the Peltier element for cooling the image pickup device. An image pickup apparatus control method has been proposed in which the Peltier element for dehumidification is controlled to condense dew to dehumidify.

【0005】また、特開平10−56587号公報に
は、撮像装置と、該撮像装置を冷却する冷却装置とを具
えるテレビジョンカメラの撮像面の結露を防止するに当
たり、テレビジョンカメラの電源投入から所定の時間が
経過した後に、冷却装置のペルチェ素子を動作させるこ
とを特徴とするテレビジョンカメラの冷却装置の制御方
法が提案されている。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-56587, in order to prevent dew condensation on the image pickup surface of a television camera including an image pickup device and a cooling device for cooling the image pickup device, the power of the television camera is turned on. There has been proposed a method for controlling a cooling device for a television camera, which is characterized in that a Peltier element of the cooling device is operated after a predetermined time has elapsed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平6−133228号公報に記載の固体撮像装置制
御方式は、撮像装置を冷却するペルチェ素子の他に除湿
用のペルチェ素子が必要となり、除湿用のペルチェ素子
のために冷却効率が低下する問題があった。また、除湿
用のペルチェ素子のためのスペースが必要となるととも
に装置構成が複雑でコスト高となる欠点があった。ま
た、外部環境の湿度が高いと、除湿用のペルチェ素子に
より結露が発生する問題があった。
However, the solid-state image pickup device control method described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-133228 described above requires a Peltier element for dehumidification in addition to the Peltier element for cooling the image pickup device, and thus dehumidification is performed. However, there is a problem that the cooling efficiency is reduced due to the Peltier device for the vehicle. Further, there is a drawback that a space for a Peltier element for dehumidification is required and the apparatus configuration is complicated and the cost is high. Further, when the humidity of the external environment is high, there is a problem that dew condensation occurs due to the Peltier device for dehumidification.

【0007】また、特開平10−56587号公報に記
載のテレビジョンカメラの冷却装置の制御方法は、固体
撮像素子を外部環境温度(例えば、室温)よりも低い温
度に冷却して作動させる場合に結露が発生する問題があ
り、良好な撮像画像を得るには未だ不十分であった。
Further, the control method for a cooling device for a television camera disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-56587 discloses a case where a solid-state image pickup element is cooled to a temperature lower than an external environmental temperature (for example, room temperature) to operate. There is a problem of dew condensation, which is still insufficient for obtaining a good picked-up image.

【0008】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みてなされたものであり、固体撮像素子を室温よりも低
い温度で作動させる場合であっても結露の発生を確実に
防止することのできる固体撮像装置及び固体撮像装置の
運転方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and it is possible to reliably prevent dew condensation even when the solid-state image pickup device is operated at a temperature lower than room temperature. An object is to provide a solid-state imaging device and a method for operating the solid-state imaging device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、光を光電変換
する固体撮像素子と、固体撮像素子に隣接して配置され
ており、固体撮像素子を冷却する冷却素子と、固体撮像
素子と冷却素子とを少なくとも収容するケースと、ケー
ス内の水蒸気の電気化学的な酸化分解反応を進行させる
電気分解セルと、冷却素子の出力を制御して固体撮像素
子の作動温度を外部環境温度以下の所定温度に調節し、
かつ、ケース内の水蒸気圧が前記作動温度における飽和
水蒸気圧以下の所定値となる条件を満たすように、固体
撮像素子、冷却素子及び電気分解セルの起動と停止のタ
イミングをそれぞれ独立に制御する制御装置とを有する
ことを特徴とする固体撮像装置を提供する。
The present invention is directed to a solid-state image sensor for photoelectrically converting light, a cooling element for cooling the solid-state image sensor, which is arranged adjacent to the solid-state image sensor, and the solid-state image sensor. A case that houses at least the element, an electrolysis cell that promotes an electrochemical oxidative decomposition reaction of water vapor in the case, and an output of the cooling element to control the operating temperature of the solid-state image sensor to a predetermined temperature equal to or lower than the external environmental temperature. Adjust to temperature,
Further, control for independently controlling the start and stop timings of the solid-state imaging device, the cooling element, and the electrolysis cell so that the water vapor pressure in the case satisfies a predetermined value that is equal to or lower than the saturated water vapor pressure at the operating temperature. A solid-state imaging device, comprising: a device.

【0010】冷却素子を用いて固体撮像素子の作動温度
を外部環境温度以下の所定温度として作動させる場合、
固体撮像素子における結露は、固体撮像装置を起動させ
るときと停止させるときにおいて特に発生し易くなる
が、固体撮像素子、冷却素子及び電気分解セルのそれぞ
れの起動と停止のタイミングをずらしてケース内の水蒸
気分圧が上述の条件を満たすように調節することによ
り、結露の発生を防止し良好な撮像画像を得ることがで
きる。
When the cooling element is used to operate the solid-state image sensor at a predetermined temperature below the external environmental temperature,
Condensation in the solid-state imaging device is particularly likely to occur when the solid-state imaging device is started and stopped, but the solid-state imaging device, the cooling element, and the electrolysis cell are staggered at different start and stop timings in the case. By adjusting the partial pressure of water vapor so as to satisfy the above condition, it is possible to prevent the occurrence of dew condensation and obtain a good captured image.

【0011】ここで、「外部環境温度」とは、固体撮像
素子と冷却素子とを少なくとも収容するケースの外部環
境の温度を示す。
Here, the "external environment temperature" refers to the temperature of the external environment of the case that houses at least the solid-state image sensor and the cooling element.

【0012】なお、本発明においては、固体撮像装置に
おける暗電流の増加を十分に抑制する観点から、固体撮
像装置の作動温度は、外部環境温度未満の所定値に設定
することが好ましく、外部環境温度よりも20℃以上低
い温度となるように調節することがより好ましい。より
具体的には、固体撮像装置の作動温度は0℃以下に設定
することが好ましい。
In the present invention, from the viewpoint of sufficiently suppressing the increase of dark current in the solid-state image pickup device, the operating temperature of the solid-state image pickup device is preferably set to a predetermined value lower than the external environment temperature. It is more preferable to adjust the temperature to be 20 ° C. or more lower than the temperature. More specifically, the operating temperature of the solid-state imaging device is preferably set to 0 ° C. or lower.

【0013】また、本発明においては、結露の発生を十
分に防止する観点から、ケース内の水蒸気圧は、上述の
作動温度における飽和水蒸気圧未満の所定値に設定する
ことが好ましく、上述の作動温度での相対湿度(百分率
表示)に換算した場合に10%以下となるように調節す
ることがより好ましく、5%以下となるように調節する
ことが更に好ましい。
Further, in the present invention, from the viewpoint of sufficiently preventing the occurrence of dew condensation, it is preferable that the water vapor pressure in the case is set to a predetermined value lower than the saturated water vapor pressure at the above-mentioned operating temperature. It is more preferably adjusted to 10% or less when converted into relative humidity (expressed as a percentage) at temperature, and further preferably adjusted to 5% or less.

【0014】なお、上述の場合、制御装置は、起動時に
おいて、冷却素子よりも固体撮像素子及び電気分解セル
を先に起動させ、次いで前記条件が満たされる所定時間
経過後に冷却素子を起動させることが好ましい。このよ
うに、固体撮像素子及び電気分解セルの起動のタイミン
グに対して冷却素子の起動のタイミングを遅らせること
により、結露の発生をより確実に防止することができ
る。この場合、固体撮像素子と電気分解セルとのそれぞ
れの起動のタイミングは同時でもよく、何れか一方を先
に起動させてもよい。
In the above case, at the time of activation, the control device activates the solid-state image pickup element and the electrolysis cell first before the cooling element, and then activates the cooling element after a predetermined time when the above conditions are satisfied. Is preferred. As described above, by delaying the activation timing of the cooling element with respect to the activation timing of the solid-state imaging device and the electrolysis cell, it is possible to more reliably prevent the occurrence of dew condensation. In this case, the solid-state imaging device and the electrolysis cell may be activated at the same timing, or either one may be activated first.

【0015】また、上述の場合、制御装置は、停止時に
おいて、電気分解セルよりも固体撮像素子及び冷却素子
を先に停止させ、次いで前記条件が満たされる所定時間
経過後に電気分解セルを停止させることが好ましい。
Further, in the above-mentioned case, at the time of stop, the control device stops the solid-state image pickup element and the cooling element before the electrolysis cell, and then stops the electrolysis cell after a predetermined time when the above conditions are satisfied. It is preferable.

【0016】このように、固体撮像素子及び冷却素子の
停止のタイミングに対して電気分解セルの停止のタイミ
ングを遅らせることにより、結露の発生をより確実に防
止することができ、再び固体撮像装置を起動させる際に
速やかに起動させることができる。この場合、固体撮像
素子及び冷却素子とのそれぞれの停止のタイミングは同
時でもよく、何れか一方を先に停止させてもよいが、固
体撮像素子よりも冷却素子を先に停止させることが好ま
しい。
As described above, by delaying the stop timing of the electrolysis cell with respect to the stop timing of the solid-state image pickup element and the cooling element, it is possible to more reliably prevent the occurrence of dew condensation, and the solid-state image pickup device is again provided. It can be started promptly when it is started. In this case, the solid-state image sensor and the cooling element may be stopped at the same time, or either one may be stopped first, but it is preferable to stop the cooling element before the solid-state image sensor.

【0017】更に、本発明の固体撮像装置においては、
ケース内の前記水蒸気圧を検知する湿度センサが更に設
けられており、制御装置は、湿度センサにより検知され
る水蒸気圧に基づいて、固体撮像素子、冷却素子及び電
気分解セルの起動と停止のタイミングをそれぞれ独立に
制御してもよい。湿度センサを用いることにより、結露
の発生を更に確実に防止することができる。
Further, in the solid-state image pickup device of the present invention,
A humidity sensor that detects the water vapor pressure in the case is further provided, and the control device controls the start and stop timings of the solid-state imaging device, the cooling element, and the electrolysis cell based on the water vapor pressure detected by the humidity sensor. May be controlled independently. By using the humidity sensor, it is possible to more reliably prevent the occurrence of dew condensation.

【0018】なお、固体撮像素子及び電気分解セルの起
動から冷却素子の起動までの時間や、固体撮像素子及び
冷却素子の停止から電気分解セルの停止までの時間の最
適値を予め実験データなどにより把握しておき、湿度セ
ンサのかわりにタイマー等を接続し、固体撮像素子及び
電気分解セルの起動に対する冷却素子の起動や、固体撮
像素子及び冷却素子に対する電気分解セルの停止が自動
的に行われる設定としてもよい。
The optimum value of the time from the activation of the solid-state imaging device and the electrolysis cell to the activation of the cooling element and the optimum time from the stop of the solid-state imaging device and the cooling element to the termination of the electrolysis cell are previously determined by experimental data and the like. Keep in mind that a timer or the like is connected instead of the humidity sensor to automatically start the cooling element in response to the activation of the solid-state imaging element and the electrolysis cell, and stop the electrolysis cell for the solid-state imaging element and the cooling element. It may be set.

【0019】また、本発明の固体撮像装置においては、
固体撮像素子の温度を検知する温度センサが更に設けら
れており、制御装置は、温度センサにより検知される固
体撮像素子の温度に基づいて、固体撮像素子、冷却素子
及び電気分解セルの起動と停止のタイミングをそれぞれ
独立に制御するとともに、起動後の冷却素子の出力を制
御してもよい。
In the solid-state image pickup device of the present invention,
A temperature sensor for detecting the temperature of the solid-state image sensor is further provided, and the control device starts and stops the solid-state image sensor, the cooling element, and the electrolysis cell based on the temperature of the solid-state image sensor detected by the temperature sensor. May be controlled independently of each other, and the output of the cooling element after activation may be controlled.

【0020】これにより作動中の固体撮像素子の温度の
変動を低減することができる。また、固体撮像装置を停
止させる場合に、先に固体撮像素子及び冷却素子を停止
させ、次いで電気分解セルを停止させる際に、固体撮像
素子及び冷却素子を停止してから、温度センサにより固
体撮像素子の温度をモニタしておき、固体撮像素子の温
度が十分に上昇した後に電気分解セルを停止させれば、
結露の発生をより有効に防止できる。
As a result, it is possible to reduce fluctuations in the temperature of the solid-state image pickup device during operation. In addition, when stopping the solid-state imaging device, first stop the solid-state imaging device and the cooling element, and then when stopping the electrolysis cell, stop the solid-state imaging device and the cooling element, and then use the temperature sensor to perform the solid-state imaging. If the temperature of the device is monitored and the electrolysis cell is stopped after the temperature of the solid-state imaging device has risen sufficiently,
Condensation can be prevented more effectively.

【0021】更に、本発明の固体撮像装置においては、
電気分解セルは、ガス拡散電極であるアノードと、ガス
拡散電極であるカソードと、アノードとカソードとの間
に配置された高分子電解質膜と、アノードとカソードと
の間に所定の電圧を印加する電圧印加部と、を有してい
ることを特徴としていてもよい。
Further, in the solid-state image pickup device of the present invention,
The electrolysis cell applies an anode that is a gas diffusion electrode, a cathode that is a gas diffusion electrode, a polymer electrolyte membrane arranged between the anode and the cathode, and a predetermined voltage between the anode and the cathode. It may be characterized by having a voltage application part.

【0022】このように、いわゆる高分子電解質型燃料
電池(PEFC)のガス拡散電極に外部電源となる電圧
印加部を接続した構成を有する電気分解セルは、小型軽
量化が容易であるため固体撮像装置をコンパクトに構成
することができる。また、この構成を有する電気分解セ
ルは、エネルギー効率が高く、非常に低い温度(例え
ば、−20℃)でも、極めて迅速に水蒸気を酸化分解し
所望の湿度(例えば、作動温度における相対湿度が5%
以下)にまで容易に除湿することができる。
As described above, an electrolysis cell having a structure in which a voltage applying section serving as an external power source is connected to a gas diffusion electrode of a so-called polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is easy to reduce in size and weight, and thus solid-state imaging is possible. The device can be made compact. Further, the electrolysis cell having this configuration has high energy efficiency and extremely rapidly oxidizes and decomposes water vapor even at a very low temperature (eg, −20 ° C.) to obtain a desired humidity (eg, a relative humidity at an operating temperature of 5%). %
The following) can be easily dehumidified.

【0023】なお、この場合、ケース中の水蒸気を効率
よく酸化分解する観点から、ケースに設けられる電気分
解セルは、アノードの高分子電解質膜に接していない側
の面がケースの内部に向くように配置され、カソードの
高分子電解質膜に接していない側の面がケース外部に露
出されるように配置されていることが好ましい。
In this case, from the viewpoint of efficiently oxidizing and decomposing the water vapor in the case, the electrolysis cell provided in the case is such that the surface of the anode which is not in contact with the polymer electrolyte membrane faces the inside of the case. It is preferable that the cathode is arranged so that the surface of the cathode that is not in contact with the polymer electrolyte membrane is exposed to the outside of the case.

【0024】また、本発明の固体撮像装置においては、
冷却素子がペルチェ素子であることを特徴としていても
よい。冷却素子としてペルチェ素子を使用することによ
り、固体撮像素子を外部環境温度以下の所定温度に冷却
することを効率よくかつ迅速に行うことが容易にでき
る。また、ペルチェ素子は軽量でコンパクトに構成で
き、設置スペースが小さくてすむため、固体撮像装置も
軽量でコンパクトに構成することができる。
In the solid-state image pickup device of the present invention,
The cooling element may be a Peltier element. By using the Peltier device as the cooling device, it is possible to easily and efficiently cool the solid-state imaging device to a predetermined temperature equal to or lower than the external environment temperature. Further, since the Peltier device can be constructed in a lightweight and compact form and requires a small installation space, the solid-state imaging device can be constructed in a lightweight and compact form.

【0025】また、本発明は、光を光電変換する固体撮
像素子と、固体撮像素子を冷却する冷却素子と、固体撮
像素子と冷却素子とを少なくとも収容するケースとを有
する固体撮像装置の運転方法であって、冷却素子の出力
を調節して固体撮像素子の作動温度を外部環境温度以下
の所定温度に調節し、かつ、電気分解セルを設けてケー
ス内の水蒸気を電気化学的に酸化分解させることによ
り、ケース内の水蒸気圧が作動温度における飽和水蒸気
圧以下の所定値となる条件を満たすように固体撮像素
子、冷却素子及び電気分解セルの起動と停止のタイミン
グをそれぞれ独立に調節することを特徴とする固体撮像
装置の運転方法を提供する。
The present invention also provides a method for operating a solid-state image pickup device having a solid-state image pickup device for photoelectrically converting light, a cooling device for cooling the solid-state image pickup device, and a case for accommodating at least the solid-state image pickup device and the cooling device. That is, the output of the cooling element is adjusted to adjust the operating temperature of the solid-state imaging element to a predetermined temperature equal to or lower than the external environmental temperature, and an electrolysis cell is provided to electrochemically oxidize and decompose the water vapor in the case. By doing so, it is possible to independently adjust the start and stop timings of the solid-state imaging element, the cooling element, and the electrolysis cell so that the water vapor pressure in the case satisfies a predetermined value equal to or lower than the saturated water vapor pressure at the operating temperature. A method of operating a characteristic solid-state imaging device is provided.

【0026】なお、上述の場合、起動時において、冷却
素子よりも固体撮像素子及び電気分解セルを先に起動さ
せ、次いで前記条件が満たされる所定時間経過後に冷却
素子を起動させることが好ましい。
In the above case, it is preferable that the solid-state image pickup device and the electrolysis cell are activated before the cooling device at the time of activation, and then the cooling device is activated after a lapse of a predetermined time when the above conditions are satisfied.

【0027】また、上述の場合、停止時において、電気
分解セルよりも固体撮像素子及び冷却素子を先に停止さ
せ、次いで条件が満たされる所定時間経過後に電気分解
セルを停止させることが好ましい。
Further, in the above case, it is preferable to stop the solid-state image sensor and the cooling element before the electrolysis cell at the time of stop, and then stop the electrolysis cell after a predetermined time when the conditions are satisfied.

【0028】また、本発明の運転方法においては、ケー
ス内の水蒸気圧を検知する湿度センサを設け、得られる
水蒸気圧に基づいて、固体撮像素子、冷却素子及び電気
分解セルの起動と停止のタイミングをそれぞれ独立に調
節してもよい。
Further, in the operating method of the present invention, a humidity sensor for detecting the water vapor pressure in the case is provided, and based on the obtained water vapor pressure, the start and stop timings of the solid-state image pickup element, the cooling element and the electrolysis cell. May be adjusted independently.

【0029】更に、本発明の運転方法においては、固体
撮像素子の温度を検知する温度センサを設け、得られる
固体撮像素子の温度に基づいて、固体撮像素子、冷却素
子及び電気分解セルの起動と停止のタイミングをそれぞ
れ独立に調節するとともに、起動後の冷却素子の出力を
調節してもよい。
Further, in the operating method of the present invention, a temperature sensor for detecting the temperature of the solid-state image pickup element is provided, and the solid-state image pickup element, the cooling element and the electrolysis cell are activated based on the obtained temperature of the solid-state image pickup element. The output timing of the cooling element after starting may be adjusted while adjusting the stop timing independently.

【0030】また、本発明の運転方法においては、電気
分解セルは、ガス拡散電極であるアノードと、ガス拡散
電極であるカソードと、アノードとカソードとの間に配
置された高分子電解質膜と、アノードとカソードとの間
に所定の電圧を印加する電圧印加部と、を有しているこ
とを特徴としていてもよい。
Further, in the operating method of the present invention, the electrolysis cell comprises an anode which is a gas diffusion electrode, a cathode which is a gas diffusion electrode, and a polymer electrolyte membrane which is arranged between the anode and the cathode. It may be characterized in that it has a voltage application unit for applying a predetermined voltage between the anode and the cathode.

【0031】更に、本発明の運転方法においては、冷却
素子がペルチェ素子であることを特徴としていてもよ
い。
Further, the operating method of the present invention may be characterized in that the cooling element is a Peltier element.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中同一
又は相当部分には同一符号を付することとする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings will be denoted by the same reference numerals.

【0033】図1は、本発明の固体撮像装置の好適な一
実施形態を示す斜視図である。図2は、図1に示した固
体撮像装置の正面図である。図3は、図1に示した固体
撮像装置の背面図である。図4は、図1のII−II線に沿
ってみた固体撮像装置の概略的な基本構成を示す断面図
である。
FIG. 1 is a perspective view showing a preferred embodiment of the solid-state image pickup device of the present invention. FIG. 2 is a front view of the solid-state imaging device shown in FIG. FIG. 3 is a rear view of the solid-state imaging device shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view showing a schematic basic configuration of the solid-state imaging device taken along line II-II of FIG.

【0034】本実施形態の固体撮像装置1は図1〜図4
に示すように、主として、色分解プリズム10と、色分
解プリズム10の各光出射面F11,F12,F13上
にそれぞれ配置された各固体撮像素子21,22,23
と、これらの固体撮像素子の裏面F21,F22,F2
3上にそれぞれ配置されたペルチェ素子31,32,3
3と、これらのペルチェ素子の裏面上にそれぞれ配置さ
れた冷却ブロック41,42,43と、これらの冷却ブ
ロックに接続されるヒートパイプ51,52,53,5
4,55,56と、各固体撮像素子から送出される電気
信号を処理するが画像処理部7と、上記の撮像のための
各部品を収容するケース2とから構成されている。
The solid-state image pickup device 1 of this embodiment is shown in FIGS.
As shown in FIG. 7, mainly, the color separation prism 10 and the solid-state image pickup elements 21, 22, 23 arranged on the light emission surfaces F11, F12, F13 of the color separation prism 10, respectively.
And the back surfaces F21, F22, F2 of these solid-state imaging devices
Peltier elements 31, 32, 3 respectively arranged on 3
3, cooling blocks 41, 42, 43 respectively arranged on the back surfaces of these Peltier elements, and heat pipes 51, 52, 53, 5 connected to these cooling blocks.
4, 55, 56, an image processing unit 7 for processing electric signals sent from each solid-state image pickup device, and a case 2 for accommodating each of the above-mentioned image pickup parts.

【0035】図1〜図3に示すように、略直方体の形状
を有するケース2は、断面コの字型のケース本体3と、
前記ケース本体に脱着可能に装着される断面コの字型の
ケースカバー4とから構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, a case 2 having a substantially rectangular parallelepiped shape has a case body 3 having a U-shaped cross section.
The case cover 4 has a U-shaped cross section and is detachably attached to the case body.

【0036】ケース3本体は、開口部H2が形成された
前面パネル3aと、該前面パネル3aに対向して配置さ
れる背面パネル3bと、上述の撮像のための各部品が上
面に載置されており、この上面の対向する縁部に前面パ
ネル3aと背面パネル3bとが立設される底面パネル3
cとから構成されている。
The case 3 main body has a front panel 3a having an opening H2 formed therein, a rear panel 3b arranged so as to face the front panel 3a, and the above-described components for image pickup placed on the upper surface. And a bottom panel 3 in which a front panel 3a and a rear panel 3b are erected on opposite edges of the upper surface.
and c.

【0037】一方、ケースカバー4は、略直方体のケー
ス2を構成したときに前面パネル3aと背面パネル3b
との間の側面を形成する2つの側面パネルと、底面パネ
ルに対向配置される上面パネルが一体化されたものであ
る。そして、固体撮像装置1の組み立て時には、このケ
ースカバー4に冷却ブロック41,42,43と、これ
らを支持する各ヒートパイプ51,52,53,54,
55,56とが予め一体的に接続される。これにより、
各固体撮像素子21,22及び23が装着された色分解
プリズム10をケース2内に取り付ける際の作業が容易
になる。
On the other hand, the case cover 4 has a front panel 3a and a rear panel 3b when the case 2 having a substantially rectangular parallelepiped shape is formed.
Two side panels forming a side surface between the top panel and the bottom panel are integrated. When the solid-state imaging device 1 is assembled, the case cover 4 includes cooling blocks 41, 42, 43 and heat pipes 51, 52, 53, 54 for supporting the cooling blocks 41, 42, 43.
55 and 56 are integrally connected beforehand. This allows
The work for mounting the color separation prism 10 in which the respective solid-state image pickup devices 21, 22, and 23 are mounted in the case 2 becomes easy.

【0038】このケースカバー4は、放熱板として機能
するものであり、ケースカバー4を構成する各パネルの
外部側の表面には、前面パネル3aの法線方向に略平行
に形成された溝が所定の間隔でストライプ状に形成され
ている。このように溝を形成することにより、ケースカ
バー4の放熱効率を向上させることができる。
The case cover 4 functions as a heat radiating plate, and a groove formed substantially parallel to the normal direction of the front panel 3a is formed on the outer surface of each panel constituting the case cover 4. The stripes are formed at predetermined intervals. By forming the groove in this way, the heat dissipation efficiency of the case cover 4 can be improved.

【0039】そして、ケース本体3と、ケースカバー4
とは、例えばネジ止めするなどして接続される。また、
これらのケース本体3とケースカバー4を構成する各パ
ネルは、例えば、アルミニウム等の熱伝導性を有する構
成材料として形成されている。
Then, the case body 3 and the case cover 4
And are connected by, for example, screwing. Also,
Each of the panels forming the case body 3 and the case cover 4 is formed of a heat conductive constituent material such as aluminum.

【0040】ケース3本体の前面パネル3aの開口部H
2は後述の色分解プリズム10に入射させる入射光を採
光するためのものであり、略円形の形状を有している。
また、前面パネル3aの開口部H2の外部側には、撮影
光学系(図示せず)を固体撮像装置1に脱着可能に装着
するためのレンズアタッチメント部5が設けられてい
る。この撮影光学系は固体撮像装置1の用途に応じて様
々な種類のレンズなどから構成される。
Opening H of the front panel 3a of the case 3 body
Reference numeral 2 is for collecting incident light to be incident on the color separation prism 10 described later, and has a substantially circular shape.
Further, a lens attachment portion 5 for detachably attaching a photographing optical system (not shown) to the solid-state imaging device 1 is provided outside the opening H2 of the front panel 3a. This photographing optical system is composed of various types of lenses and the like according to the application of the solid-state imaging device 1.

【0041】また、レンズアタッチメント部5には、前
面パネル3aの開口部H2と同軸の略円形状の開口部が
形成されている。更に、レンズアタッチメント部5の開
口部には撮影光学系を脱着可能に装着するための溝等が
形成されている。そして、前面パネル3aの開口部H2
には、固体撮像装置1内に外部からゴミなどが入り込ま
ないように光学ガラスからなるカバーガラス6が配置さ
れている。
Further, the lens attachment portion 5 is formed with a substantially circular opening coaxial with the opening H2 of the front panel 3a. Further, a groove or the like for detachably mounting the photographing optical system is formed in the opening of the lens attachment section 5. Then, the opening H2 of the front panel 3a
A cover glass 6 made of optical glass is arranged in the solid-state imaging device 1 so as to prevent dust and the like from entering the solid-state imaging device 1.

【0042】背面パネル3bには、後述する電気分解セ
ル8から排出される水蒸気及び酸素などのガスをケース
2外部に排出するための通気口H3bが設けられてい
る。また、ケース2の背面パネル3bの内部には、ケー
ス2内の水蒸気の電気化学的な酸化分解反応を進行させ
る電気分解セル8が配置されている。
The rear panel 3b is provided with a vent hole H3b for discharging gases such as water vapor and oxygen discharged from the electrolysis cell 8 described later to the outside of the case 2. Further, inside the back panel 3b of the case 2, an electrolysis cell 8 for arranging an electrochemical oxidative decomposition reaction of water vapor in the case 2 is arranged.

【0043】以下、電気分解セル8について説明する。
図5は、図1に示した固体撮像装置に備えられる電気分
解セルの基本構成の一例を概略的に示す断面図である。
The electrolysis cell 8 will be described below.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an example of the basic configuration of the electrolysis cell provided in the solid-state imaging device shown in FIG.

【0044】図5に示すように、電気分解セル8は、ガ
ス拡散電極であるアノード81と、ガス拡散電極である
カソード82と、アノード81とカソード82との間に
配置された高分子電解質膜83と、アノード81とカソ
ード82との間に所定の電圧を印加する電圧印加部84
と、を有しているそして、電気分解セル8は、アノード
81の高分子電解質膜83に接していない側の面F81
がケース2の内部に向くように配置され、カソード82
の高分子電解質膜83に接していない側の面F82がケ
ース2外部に露出されるように配置されている。
As shown in FIG. 5, the electrolysis cell 8 includes an anode 81 which is a gas diffusion electrode, a cathode 82 which is a gas diffusion electrode, and a polymer electrolyte membrane which is arranged between the anode 81 and the cathode 82. 83 and a voltage applying section 84 for applying a predetermined voltage between the anode 81 and the cathode 82.
The electrolysis cell 8 has a surface F81 on the side of the anode 81 which is not in contact with the polymer electrolyte membrane 83.
Is arranged so as to face the inside of the case 2, and the cathode 82
The surface F82 on the side not in contact with the polymer electrolyte membrane 83 is disposed so as to be exposed to the outside of the case 2.

【0045】高分子電解質膜83は、湿潤状態下で良好
なイオン伝導性を示すイオン交換膜であれば特に限定さ
れない。高分子電解質膜を構成する固体高分子材料とし
ては、例えば、スルホン酸基を有するパーフルオロカー
ボン重合体(以下、スルホン酸型パーフルオロカーボン
重合体という)、ポリサルホン樹脂、ホスホン酸基又は
カルボン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体等を
用いることができる。中でも、スルホン酸型パーフルオ
ロカーボン重合体が好ましい。
The polymer electrolyte membrane 83 is not particularly limited as long as it is an ion exchange membrane which exhibits good ion conductivity in a wet state. Examples of the solid polymer material forming the polymer electrolyte membrane include a perfluorocarbon polymer having a sulfonic acid group (hereinafter referred to as a sulfonic acid type perfluorocarbon polymer), a polysulfone resin, a phosphonic acid group or a carboxylic acid group. A perfluorocarbon polymer or the like can be used. Of these, a sulfonic acid type perfluorocarbon polymer is preferable.

【0046】アノード81及びカソード82は、ガス拡
散電極であればよくその構成は特に限定されない。例え
ば、アノード81及びカソード82は、何れもガス拡散
層と、これらのガス拡散層上に形成された触媒層とを有
する構成としてもよい。ガス拡散層の構成材料として
は、例えば、電子伝導性を有する多孔質体(例えば、カ
ーボンクロスやカーボンペーパー)が使用される。ま
た、触媒層は、主として含フッ素イオン交換樹脂とこの
含フッ素イオン交換樹脂により被覆された触媒の凝集体
とが含有された構成を有していてよい。この場合、使用
される触媒(カーボンに金属が担持された触媒)は特に
限定されるものではないが、カーボンに担持される金属
としては白金等の白金族金属又はその合金等が好まし
い。そして、担体となるカーボンは特に限定されない。
The anode 81 and the cathode 82 may be gas diffusion electrodes, and their structures are not particularly limited. For example, each of the anode 81 and the cathode 82 may have a configuration including a gas diffusion layer and a catalyst layer formed on these gas diffusion layers. As a constituent material of the gas diffusion layer, for example, a porous body having electron conductivity (for example, carbon cloth or carbon paper) is used. Further, the catalyst layer may have a structure mainly containing a fluorine-containing ion exchange resin and an aggregate of the catalyst coated with this fluorine-containing ion exchange resin. In this case, the catalyst used (catalyst in which metal is supported on carbon) is not particularly limited, but the metal supported on carbon is preferably a platinum group metal such as platinum or an alloy thereof. The carbon as the carrier is not particularly limited.

【0047】更に、触媒層に含まれるオン交換樹脂は、
スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体であることが
好ましい。スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体
は、触媒層内において長期間化学的に安定でかつ速やか
なプロトン伝導を可能にする。そして、このアノード8
1及びカソード82に含有されるイオン交換樹脂は、高
分子電解質膜を構成するイオン交換樹脂と同じ樹脂から
なっていてもよく、異なる樹脂からなっていてもよい。
Further, the on-exchange resin contained in the catalyst layer is
It is preferably a sulfonic acid type perfluorocarbon polymer. The sulfonic acid-type perfluorocarbon polymer enables chemically stable and rapid proton conduction in the catalyst layer for a long period of time. And this anode 8
The ion exchange resin contained in 1 and the cathode 82 may be made of the same resin as the ion exchange resin constituting the polymer electrolyte membrane, or may be made of a different resin.

【0048】電圧印加部84には、電源(図示せず)
と、電源からアノード81とカソード82との間に供給
される印加電圧を制御する電圧制御回路(図示せず)が
備えられている。また、電圧印加部84は画像処理部7
の中央制御装置71(図9参照)に電気的に接続されて
いる。
The voltage applying section 84 has a power source (not shown).
And a voltage control circuit (not shown) for controlling the applied voltage supplied from the power supply between the anode 81 and the cathode 82. Further, the voltage applying unit 84 is the image processing unit 7.
It is electrically connected to the central control unit 71 (see FIG. 9).

【0049】この電気分解セル8の場合、電圧印加部8
4からアノード81とカソード82との間に印加される
印加電圧を調節することにより、アノードにおいて下記
式(1)に示す水の酸化反応を進行させ、カソードにお
いて下記式(2)に示す水素イオンと酸素との還元反応
を進行させる。 2H2O→4H++O2++4e- …(1) 4H++O2++4e-→2H2O …(2) なお、印加電圧を調節することにより、カソードにおい
て下記式(3)に示す水素イオンの還元反応を進行させ
てもよいが、消費電力のより少ない条件で電気分解セル
8を作動させる観点から、カソードにおいては式(2)
に示す反応を進行させることが好ましい。 2H++2e-→H2 …(3) 上述の式(1)及び式(2)で表される電極反応を進行
させるために電圧印加部84によりに印加する印加電圧
の大きさは、例えば、アノード81とカソード82との
電極反応の酸化還元電位等の熱力学的データにそれぞれ
の電極反応の過電圧等のほかに、アノード81とカソー
ド82の構成材料、高分子電解質膜83の構成材料とそ
の含水率、使用環境の温度や湿度などを考慮し、理論的
或いは実験的により適宜決定される。
In the case of this electrolysis cell 8, the voltage applying section 8
By adjusting the applied voltage applied between the anode 81 and the cathode 82 from No. 4, the oxidation reaction of water represented by the following formula (1) is advanced in the anode, and the hydrogen ion represented by the following formula (2) is formed in the cathode. Promotes the reduction reaction of oxygen with oxygen. 2H 2 O → 4H + + O 2 ++ 4e (1) 4H + + O 2 ++ 4e → 2H 2 O (2) By adjusting the applied voltage, the hydrogen ion of the hydrogen ion shown in the following formula (3) The reduction reaction may be allowed to proceed, but from the viewpoint of operating the electrolysis cell 8 under the condition of lower power consumption, the formula (2) is used in the cathode.
It is preferable to proceed the reaction shown in. 2H + + 2e → H 2 (3) The magnitude of the applied voltage applied by the voltage applying unit 84 to advance the electrode reaction represented by the above formulas (1) and (2) is, for example, In addition to the overvoltage of each electrode reaction in the thermodynamic data such as the redox potential of the electrode reaction between the anode 81 and the cathode 82, the constituent material of the anode 81 and the cathode 82, the constituent material of the polymer electrolyte membrane 83, and the like. It is appropriately determined theoretically or experimentally in consideration of the water content, the temperature and humidity of the usage environment, and the like.

【0050】この電気分解セル8は、電気分解セル8よ
りも装置1の内部側に配置される連続環状体からなる固
定部材81と、電気分解セル8よりも装置1の外部側に
配置される連続環状体からなる固定部材83との間に挟
持されている。そして、固定部材81及び83はそれぞ
れの外縁部をネジ83によりネジ止めされて一体化され
ている。また、固定部材81は底面パネル3cに固定さ
れている。
The electrolysis cell 8 is arranged on the inner side of the apparatus 1 than the electrolysis cell 8 and a fixing member 81 made of a continuous annular body and on the outer side of the apparatus 1 than the electrolysis cell 8. It is sandwiched between a fixed member 83 made of a continuous annular body. The fixing members 81 and 83 are integrated by screwing the respective outer edge portions with screws 83. The fixing member 81 is fixed to the bottom panel 3c.

【0051】図4に示す色分解プリズム10は、前面パ
ネル3aの開口部H2に面する受光面F10を有してお
り、該受光面F10から入射する入射光L10を例え
ば、3つの色成分の光L1(例えば緑色光),L2(例
えば青色光)及びL3(例えば赤色光)に分解するため
のものである。この色分解プリズム10は、例えば、高
熱伝導率のアルミダイカスト材から構成される。
The color separation prism 10 shown in FIG. 4 has a light receiving surface F10 facing the opening H2 of the front panel 3a, and the incident light L10 incident from the light receiving surface F10 is divided into, for example, three color components. The light L1 (for example, green light), L2 (for example, blue light), and L3 (for example, red light) are decomposed. The color separation prism 10 is made of, for example, an aluminum die cast material having high thermal conductivity.

【0052】色分解プリズム10は、特定波長の光を反
射するダイクロイック膜(図示せず)を挟んで組み立て
られた3個の複合プリズム(ダイクロイックプリズム)
からなる色成分光路11,12及び13から構成されて
いる。例えば、図4に示す色分解プリズム10で用いら
れているダイクロイック膜は赤色領域の波長の光成分を
反射する赤反射用と、青色領域の波長の光成分を反射す
る青反射用があり、何れも緑領域の波長の光成分を透過
させる。
The color separation prism 10 includes three compound prisms (dichroic prisms) assembled with a dichroic film (not shown) that reflects light of a specific wavelength interposed therebetween.
Of the color component optical paths 11, 12 and 13. For example, the dichroic film used in the color separation prism 10 shown in FIG. 4 includes one for red reflection that reflects a light component of a wavelength in the red region and one for blue reflection that reflects a light component of a wavelength in the blue region. Also transmits light components of wavelengths in the green region.

【0053】従って、緑色光L1は色成分光路11内を
入射光L10に平行な方向に直進し、青色光L2及び赤
色光L3は対応するダイクロイック膜の設置面の角度に
応じて入射光L10に平行な方向とは異なる方向に進行
する。なお、図4に示す色分解プリズム10の場合に
は、赤色光L3は色成分光路13内を底面パネル3cの
側に向けて進行し、青色光L2は色成分光路12内をケ
ースカバー4の側に向けて進行する設定となっている。
Therefore, the green light L1 goes straight in the color component optical path 11 in a direction parallel to the incident light L10, and the blue light L2 and the red light L3 are incident on the incident light L10 in accordance with the angle of the installation surface of the corresponding dichroic film. It travels in a direction different from the parallel direction. In the case of the color separation prism 10 shown in FIG. 4, the red light L3 travels in the color component optical path 13 toward the bottom panel 3c side, and the blue light L2 travels in the color component optical path 12 of the case cover 4. It is set to proceed toward the side.

【0054】そして、各色成分の光L1,L2及びL3
は、これらの色成分の光ごとに色成分光路11,12及
び13にそれぞれ設けられた光出射面F11,F12及
びF13から出射される。
The light L1, L2 and L3 of each color component
Are emitted from the light emission surfaces F11, F12, and F13 provided in the color component optical paths 11, 12 and 13, respectively for each of these color component lights.

【0055】図4に示すように、色分解プリズム10の
光出射面F11,F12及びF13には、例えば、CC
D(CHARGE COUPLED DEVICE)等の固体撮像素子21,
22及び23がそれぞれ隣接して配置されている。固体
撮像素子21,22及び23は、それぞれの受光面に入
射した各色成分の光L1,L2及びL3の強度を電気信
号に変換し、後述する画像処理部7に出力するためのも
のである。これにより、1次元または2次元の光像を撮
像することができる。各固体撮像素子21,22及び2
3はそれぞれの受光面が色分解プリズム10の光出射面
F11,F12及びF13に密着する状態で接着されて
いる。
As shown in FIG. 4, on the light emitting surfaces F11, F12 and F13 of the color separation prism 10, for example, CC
Solid-state imaging device 21, such as D (CHARGE COUPLED DEVICE),
22 and 23 are arranged adjacent to each other. The solid-state imaging devices 21, 22 and 23 are for converting the intensities of the lights L1, L2 and L3 of the respective color components incident on the respective light receiving surfaces into electric signals and outputting them to the image processing unit 7 which will be described later. This makes it possible to capture a one-dimensional or two-dimensional optical image. Each solid-state image pickup device 21, 22 and 2
The light receiving surfaces 3 are adhered to the light emitting surfaces F11, F12 and F13 of the color separation prism 10 in close contact with each other.

【0056】また、図4に示すように、各固体撮像素子
21,22及び23には、それぞれの作動温度を検知す
るための温度センサ91,92及び93が接続されてお
り、更にこれらの温度センサは画像処理部7の中央制御
装置71(図9参照)に電気的に接続されている。更
に、図4に示すように、ケース2内には、ケース2内の
水蒸気圧(或いは相対湿度)を検知するための湿度セン
サ9が接続されており、更にこの湿度センサ9も画像処
理部7の中央制御装置71に電気的に接続されている。
Further, as shown in FIG. 4, temperature sensors 91, 92 and 93 for detecting respective operating temperatures are connected to the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23, respectively, and further, these temperatures are detected. The sensor is electrically connected to the central control unit 71 (see FIG. 9) of the image processing unit 7. Further, as shown in FIG. 4, a humidity sensor 9 for detecting the water vapor pressure (or relative humidity) in the case 2 is connected to the case 2, and the humidity sensor 9 is also connected to the image processing unit 7. Is electrically connected to the central control unit 71.

【0057】また、図4に示すように、各固体撮像素子
21,22及び23の裏面F21,F22,F23に
は、ペルチェ素子31,32及び33がそれぞれ隣接し
て配置されている。
Further, as shown in FIG. 4, Peltier elements 31, 32 and 33 are arranged adjacent to the back surfaces F21, F22 and F23 of the solid-state image pickup elements 21, 22 and 23, respectively.

【0058】図6は、図1に示したペルチェ素子の基本
構成の一例を概略的に示す系統図である。図6に示すよ
うに、これらのペルチェ素子31,32及び33は、金
属板34と金属板37aとの間にP型半導体36が配置
され、金属板34と金属板37bとの間にN型半導体3
5が配置された基本構成を有している。更に、金属板3
7aと37bとは導線38により電気的に接続されてお
り、金属板37aと37bとの間の導線38上には、定
電流源39が電気的に直列に配置されている。
FIG. 6 is a system diagram schematically showing an example of the basic structure of the Peltier device shown in FIG. As shown in FIG. 6, in these Peltier elements 31, 32, and 33, a P-type semiconductor 36 is arranged between a metal plate 34 and a metal plate 37a, and an N-type semiconductor 36 is arranged between the metal plate 34 and the metal plate 37b. Semiconductor 3
It has a basic configuration in which 5 are arranged. Furthermore, the metal plate 3
7a and 37b are electrically connected by a conducting wire 38, and a constant current source 39 is electrically arranged in series on the conducting wire 38 between the metal plates 37a and 37b.

【0059】なお、図4に示すペルチェ素子31,32
及び33は、要求される冷却性能に応じて、上述の金属
板と、P型半導体と、N型半導体とからなる単位構成
を、P型半導体およびN型半導体を電気的には直列とな
り、熱的には並列となるように複数接続することにより
構成する。
The Peltier elements 31 and 32 shown in FIG.
In accordance with the required cooling performance, 33 and 33 are a unit structure composed of the above-mentioned metal plate, P-type semiconductor, and N-type semiconductor, in which the P-type semiconductor and the N-type semiconductor are electrically connected in series, Specifically, it is configured by connecting a plurality of units in parallel.

【0060】そして、各ペルチェ素子31,32及び3
3は、この定電流源39により金属板34を介して金属
板37bから金属板37aに向かう直流電流を流すこと
により、金属板34と金属板37a及び37bとの間に
金属板34に対して金属板37a及び37bが低温とな
るような温度差を生じさせることができる。すなわち、
ペルチェ素子31,32及び33は、各固体撮像素子2
1,22及び23から熱h21を汲み上げ、金属板37
a,37bの面から後述する各冷却ブロック41,42
及び43に向けて熱h41を放出するヒートポンプとし
て働く。
Then, each Peltier element 31, 32 and 3
The constant current source 39 causes a direct current to flow from the metal plate 37b to the metal plate 37a through the metal plate 34, so that the metal plate 34 is interposed between the metal plate 34 and the metal plates 37a and 37b. A temperature difference that causes the metal plates 37a and 37b to have a low temperature can be generated. That is,
The Peltier elements 31, 32, and 33 are the solid-state image sensor 2
Heat h21 is pumped from 1, 22, and 23, and the metal plate 37
Each cooling block 41, 42 described later from the surface of a, 37b
And 43 to act as a heat pump that releases heat h41.

【0061】また、各ペルチェ素子31,32及び33
は、画像処理部7の中央制御部(図9参照)に電気的に
接続されており、それぞれの定電流源39の出力が制御
される構成となっている。更に、各固体撮像素子21,
22及び23の裏面F21,F22,F23と各ペルチ
ェ素子31,32及び33の金属板37a,37bの面
の間にはグリースが塗布され、各固体撮像素子21,2
2及び23と各ペルチェ素子31,32及び33とがそ
れぞれ密着されている。
Further, each Peltier element 31, 32 and 33
Are electrically connected to the central control unit (see FIG. 9) of the image processing unit 7, and the output of each constant current source 39 is controlled. Furthermore, each solid-state image sensor 21,
Grease is applied between the back surfaces F21, F22, F23 of 22 and 23 and the surfaces of the metal plates 37a, 37b of the Peltier elements 31, 32, 33, respectively.
2 and 23 and the respective Peltier elements 31, 32 and 33 are in close contact with each other.

【0062】図4に示すように、各ペルチェ素子31,
32及び33の裏面には、冷却ブロック41,42及び
43がそれぞれ隣接して配置されている。また、冷却ブ
ロック41内部には、ケースカバー4の一方の側面パネ
ルからのびる塑性変形可能なヒートパイプ51が接続さ
れ、かつ、他方の側面パネルからのびる塑性変形可能な
ヒートパイプ52が接続されている。そして、ヒートパ
イプ51及び52は、それぞれが接続される側面パネル
の法線方向に略平行に配置されており、それぞれの冷却
ブロック41に接続される側の部分が冷却ブロック41
の内部に熱的接触を保つ状態で挿入されている。
As shown in FIG. 4, each Peltier element 31,
Cooling blocks 41, 42, and 43 are arranged adjacent to each other on the back surfaces of 32 and 33, respectively. Further, inside the cooling block 41, a plastically deformable heat pipe 51 extending from one side panel of the case cover 4 is connected, and a plastically deformable heat pipe 52 extending from the other side panel is connected. . The heat pipes 51 and 52 are arranged substantially parallel to the normal line direction of the side panel to which they are connected, and the portion on the side connected to each cooling block 41 is the cooling block 41.
It is inserted in the inside of it while maintaining thermal contact.

【0063】更に、上述の冷却ブロック41とヒートパ
イプ51及び52と同様の配置条件で、冷却ブロック4
2内部には塑性変形可能なヒートパイプ53及び54が
熱的接触を保つ状態で挿入されており、冷却ブロック4
3内部にはヒートパイプ55及び56が熱的接触を保つ
状態で挿入されている。
Further, under the same arrangement conditions as the cooling block 41 and the heat pipes 51 and 52, the cooling block 4 is
Heat pipes 53 and 54 which can be plastically deformed are inserted in the interior of the cooling block 2 while keeping thermal contact with each other.
Heat pipes 55 and 56 are inserted into the interior of the unit 3 while maintaining thermal contact.

【0064】以下、図4、図7及び図8を参照しながら
冷却ブロック41,42及び43、各ヒートパイプ5
1,52,53,54,55及び56について説明す
る。
The cooling blocks 41, 42 and 43, and the heat pipes 5 will be described below with reference to FIGS. 4, 7 and 8.
1, 52, 53, 54, 55 and 56 will be described.

【0065】図7は図1に示した冷却ブロック及びこれ
に接続された熱伝導部材(ヒートパイプ)の概略的な基
本構成を示す斜視図である。特に、図7は図1に示した
冷却ブロック41と、この内部に挿入されたヒートパイ
プ53及び54を示している。更に、図8は、図1に示
したヒートパイプの基本構成の一例を概略的に示す断面
図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a schematic basic structure of the cooling block shown in FIG. 1 and the heat conducting member (heat pipe) connected thereto. In particular, FIG. 7 shows the cooling block 41 shown in FIG. 1 and the heat pipes 53 and 54 inserted therein. Further, FIG. 8 is a sectional view schematically showing an example of the basic configuration of the heat pipe shown in FIG.

【0066】先ず、各ヒートパイプ51,52,53,
54,55及び56の構成について説明する。なお、各
ヒートパイプの形状及び構成は全て同様であるため、以
下の説明においてはヒートパイプ51について説明す
る。
First, the heat pipes 51, 52, 53,
The configuration of 54, 55 and 56 will be described. Since the shape and configuration of each heat pipe are all the same, the heat pipe 51 will be described in the following description.

【0067】各ヒートパイプ51,52,53,54,
55及び56は、各冷却ブロック41,42及び43と
放熱板となるケースカバー4とを連結し、ケース2内に
おける各固体撮像素子21,22及び23の位置を固定
するとともに各冷却ブロック41,42及び43の熱を
ケースカバー4に向けて伝達する熱伝達機構を備える塑
性変形可能な柱状の熱伝導部材である。
Each heat pipe 51, 52, 53, 54,
Reference numerals 55 and 56 connect the cooling blocks 41, 42 and 43 to the case cover 4 serving as a heat radiating plate, fix the positions of the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23 in the case 2 and the cooling blocks 41, 42. It is a plastically deformable columnar heat conducting member including a heat transfer mechanism for transferring the heat of 42 and 43 toward the case cover 4.

【0068】図7に示すように、ヒートパイプ51は、
例えば銅等を構成材料として形成された断面が略円形環
状の管であるパイプ57と、このパイプ57の内部に封
入される作動流体(例えば水)とから構成されている。
この作動流体は液体59とその蒸気58が共存する状態
で封入されている。そして、このヒートパイプ51の熱
伝達機構は、パイプ57内に封入された作動流体の液体
59と蒸気58との相変化に伴い生じるエンタルピーの
差(潜熱)を利用して熱を効率的に一端から他端へ運ぶ
ものである。
As shown in FIG. 7, the heat pipe 51 is
For example, the pipe 57 is made of copper or the like and has a substantially circular ring-shaped cross section, and a working fluid (for example, water) enclosed in the pipe 57.
The working fluid is enclosed in a state in which the liquid 59 and the vapor 58 thereof coexist. The heat transfer mechanism of the heat pipe 51 utilizes the difference in enthalpy (latent heat) caused by the phase change between the liquid 59 and the vapor 58 of the working fluid enclosed in the pipe 57 to efficiently generate heat. From one to the other.

【0069】すなわち、ヒートパイプ51は、パイプ5
7の端部のうちの一方が冷却するべき部材(ここでは冷
却ブロック41)に熱的接触が可能な状態で接続され、
もう一方が冷却するべき部材から汲み上げた熱を放出す
るための部材(ここでは、ケースカバー4)に熱的接触
が可能な状態で接続される。ここで、図8に示すよう
に、ヒートパイプ51の端部のうち冷却するべき部材に
接触される部分を蒸発部R1とし、蒸発部R1の反対側
の他端の部分を凝縮部R3とする。また、ヒートパイプ
51の蒸発部R1と凝縮部R3との間のパイプ57の領
域は冷却効率を向上させるための断熱部R2となってい
る。
That is, the heat pipe 51 is the pipe 5
One of the ends of 7 is connected to a member to be cooled (cooling block 41 in this case) in a state of being capable of thermal contact,
The other is connected to a member (here, the case cover 4) for releasing heat pumped from the member to be cooled in a state capable of being in thermal contact. Here, as shown in FIG. 8, a portion of the end portion of the heat pipe 51 that comes into contact with the member to be cooled is the evaporation portion R1, and the other end portion on the opposite side of the evaporation portion R1 is the condensation portion R3. . Further, a region of the pipe 57 between the evaporating portion R1 and the condensing portion R3 of the heat pipe 51 is a heat insulating portion R2 for improving cooling efficiency.

【0070】そして、図8に示すように、蒸発部R1で
は作動流体の気化が優先的に進行し、凝縮部R3では作
動流体の液化が優先的に進行する。これにより、ヒート
パイプ51の蒸発部Rで気化した水が、蒸気流FVとな
り、この蒸気流FVがヒートパイプ51内の蒸気圧の差
により断熱部R2を介して凝縮部R3へ伝達され、そこ
で液化することにより熱の移動が起こる。このように気
化された蒸気流と液化による凝縮を利用した熱伝達によ
り金属での熱伝達よりはるかに大きな熱量が輸送される
ことになる。
Then, as shown in FIG. 8, vaporization of the working fluid preferentially progresses in the evaporation section R1, and liquefaction of the working fluid preferentially progresses in the condenser section R3. As a result, the water vaporized in the evaporating section R of the heat pipe 51 becomes a vapor flow FV, and this vapor flow FV is transmitted to the condensing section R3 via the heat insulating section R2 due to the difference in vapor pressure in the heat pipe 51, and then there. Liquefaction causes heat transfer. Due to the heat transfer using the vaporized vapor stream and the condensation by liquefaction, a much larger amount of heat is transferred than the heat transfer in the metal.

【0071】次に、各冷却ブロック41,42及び43
の構成について説明する。
Next, each cooling block 41, 42 and 43
The configuration of will be described.

【0072】冷却ブロック41は、ペルチェ素子31か
ら放出される熱を吸収し、ヒートパイプ51及び52の
蒸発部R1に放熱するためのものである。また、冷却ブ
ロック42は、ペルチェ素子32から放出される熱を吸
収し、ヒートパイプ53及び54の蒸発部R1に放熱す
るためのものである。更に、冷却ブロック43は、ペル
チェ素子33から放出される熱を吸収し、ヒートパイプ
55及び56の蒸発部R1に放熱するためのものであ
る。以下、冷却ブロック41を代表にして説明する。
The cooling block 41 is for absorbing the heat emitted from the Peltier element 31 and radiating it to the evaporation portion R1 of the heat pipes 51 and 52. The cooling block 42 is for absorbing the heat emitted from the Peltier element 32 and radiating the heat to the evaporation portions R1 of the heat pipes 53 and 54. Further, the cooling block 43 is for absorbing the heat emitted from the Peltier element 33 and radiating the heat to the evaporation portions R1 of the heat pipes 55 and 56. Hereinafter, the cooling block 41 will be described as a representative.

【0073】図4及び図7に示すように、冷却ブロック
41は、略直方体状のブロックであり、そのうちの1つ
の平滑な面がペルチェ素子31の裏面に密着される。ま
た、図7に示すように、冷却ブロック41には、ヒート
パイプ51及び52を挿入するための2つの挿入孔44
及び45が形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 7, the cooling block 41 is a substantially rectangular parallelepiped block, and one smooth surface of the cooling block 41 is in close contact with the back surface of the Peltier element 31. Further, as shown in FIG. 7, the cooling block 41 has two insertion holes 44 for inserting the heat pipes 51 and 52.
And 45 are formed.

【0074】これらの挿入孔44及び45はそれぞれ、
冷却ブロック41のペルチェ素子31の裏面に密着され
る面に垂直な1つの面からこの面に対向する面かけて貫
通する略円柱状の空洞である。また、2つの挿入孔44
及び45は互いに略並行となるように形成されている。
更に、挿入孔44及び45が形成される冷却ブロック4
1の互いに対向する1対の面は、ケースカバー4の互い
に対向する側面パネルの内面にそれぞれ面している。
These insertion holes 44 and 45 are respectively
It is a substantially columnar cavity that penetrates from one surface perpendicular to the surface of the cooling block 41 that is in close contact with the back surface of the Peltier element 31 to the surface facing this surface. Also, two insertion holes 44
And 45 are formed so as to be substantially parallel to each other.
Further, the cooling block 4 in which the insertion holes 44 and 45 are formed
The pair of surfaces of the case cover 4 facing each other face the inner surfaces of the side panels of the case cover 4 facing each other.

【0075】そして、図7に示すように、ヒートパイプ
51は、ケースカバー4の互いに対向する面の一方にそ
の凝縮部R3の側を熱的な接触が可能となるように接続
されており、その蒸発部R1の側を冷却ブロック41に
挿入されている。
As shown in FIG. 7, the heat pipe 51 is connected to one of the surfaces of the case cover 4 which face each other so that the side of the condenser R3 can be thermally contacted. The side of the evaporation portion R1 is inserted into the cooling block 41.

【0076】ヒートパイプ51の凝縮部R3とケースカ
バー4の側面パネルとは、固定部材61により接続され
ている。この固定部材61は、ケースカバー4の側面パ
ネルに形成された溝(図示せず)内に配置され、ヒート
パイプ51の凝縮部R3の部分が挿入される嵌挿部を有
している。そして、この嵌挿部はネジ71によりヒート
パイプ51の凝縮部R3の部分を側面から締め付ける構
造を有している。更に、このネジ71はケースカバー4
に形成された溝にはめ込まれる構造となっている。
The condenser R3 of the heat pipe 51 and the side panel of the case cover 4 are connected by a fixing member 61. The fixing member 61 is arranged in a groove (not shown) formed in the side panel of the case cover 4 and has a fitting insertion portion into which the condensation portion R3 of the heat pipe 51 is inserted. The fitting portion has a structure in which the portion of the condensing portion R3 of the heat pipe 51 is tightened from the side surface with the screw 71. Further, the screw 71 is attached to the case cover 4
It has a structure that fits into the groove formed in the.

【0077】一方、ヒートパイプ52もその凝縮部R3
の側をケースカバー4の互いに対向する側面パネルの内
面のうちヒートパイプ51の接続されていない他方の面
にネジ72を有する固定部材62により熱的な接触が可
能となるように接続され、蒸発部R1の側を冷却ブロッ
ク41に挿入されている。
On the other hand, the heat pipe 52 also has its condenser R3.
Is connected to the other surface of the side panels facing each other of the case cover 4 which is not connected to the heat pipe 51 by a fixing member 62 having a screw 72 so as to be capable of thermal contact and evaporation. The side of the portion R1 is inserted into the cooling block 41.

【0078】ここで、挿入孔44及び45の断面の大き
さと形状は、挿入されるヒートパイプ51及び52と熱
的な接触が可能となるように設定されており、好ましく
は、これらの挿入孔とヒートパイプの断面の大きさと形
状の関係がいわゆる穴と軸との「はめあい方式」におけ
る「しまりばめ」の状態となるように設定されている。
Here, the size and shape of the cross section of the insertion holes 44 and 45 are set so as to make thermal contact with the heat pipes 51 and 52 to be inserted, and preferably, these insertion holes are formed. The relationship between the size and shape of the cross section of the heat pipe and the heat pipe is set so as to be in the "tight fit" state in the "fitting method" of the hole and the shaft.

【0079】また、図6及び図7に示すように、冷却ブ
ロック41の挿入孔44のうちケースカバー4に近い領
域には、切りかき部が設けられている。この切りかき部
は冷却ブロック41のケースカバー4に近い領域の一部
が削り取られて挿入孔44の円柱状の空洞部の側面の一
部が外部に開放されたものである。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, a cutout portion is provided in a region near the case cover 4 in the insertion hole 44 of the cooling block 41. A part of the region of the cooling block 41 near the case cover 4 is shaved off, and a part of the side surface of the cylindrical cavity of the insertion hole 44 is opened to the outside.

【0080】これにより、ヒートパイプ51が塑性変形
する際に、挿入孔44に挿入される蒸発部R1の側の部
分のうちケースカバー4に近い領域の部分が冷却ブロッ
ク41の外部に突出することが可能となる。そのため、
ヒートパイプ51及び52の塑性変形の自由度がより大
きくなる。その結果、固体撮像素子21及びペルチェ素
子31を接続した色分解プリズム10をケース2内に取
り付ける際に固体撮像素子21の取り付け位置精度を低
下させることなくスムーズに取り付けることができる。
As a result, when the heat pipe 51 is plastically deformed, the portion of the portion near the case cover 4 of the portion on the side of the evaporation portion R1 inserted into the insertion hole 44 projects outside the cooling block 41. Is possible. for that reason,
The degree of freedom of plastic deformation of the heat pipes 51 and 52 is further increased. As a result, when the color separation prism 10 to which the solid-state imaging device 21 and the Peltier device 31 are connected is mounted in the case 2, the solid-state imaging device 21 can be mounted smoothly without lowering the mounting position accuracy.

【0081】更に、色分解プリズム10の取り付けの際
に塑性変形したヒートパイプ51及び52は装置1の作
動中においてその形状を保つのみで固体撮像素子21に
圧力をかけることはないので、固体撮像素子を安定に作
動させることができる。
Furthermore, since the heat pipes 51 and 52 which are plastically deformed when the color separation prism 10 is attached do not apply any pressure to the solid-state image pickup device 21 during the operation of the apparatus 1, they do not apply pressure to the solid-state image pickup device 21. The element can be operated stably.

【0082】ここで、冷却ブロック41の切りかき部を
形成するために削り取られて挿入孔44及び45の一部
が外部に開放される部分は、ペルチェ素子31の裏面に
密着される冷却ブロック41の面と対向する側の部分で
あることが好ましい。
Here, a portion of the cooling block 41 that is cut off to form the cutout portion and a part of the insertion holes 44 and 45 is opened to the outside is a cooling block 41 that is in close contact with the back surface of the Peltier element 31. It is preferable that it is a portion on the side opposite to the surface.

【0083】また、ヒートパイプ51及び52を上述の
配置条件を満たすように配置することにより、固体撮像
装置1をいかなる姿勢で作動させても固体撮像素子21
を常に効率よく冷却することができる。また、ヒートパ
イプ51及び52を上述の配置条件を満たすように配置
すれば、ヒートパイプ51及び52の設置スペースを十
分に小さくすることができる。
By arranging the heat pipes 51 and 52 so as to satisfy the above arrangement conditions, the solid-state image pickup device 21 can be operated regardless of the posture of the solid-state image pickup device 1.
Can always be cooled efficiently. If the heat pipes 51 and 52 are arranged so as to satisfy the above arrangement condition, the installation space for the heat pipes 51 and 52 can be made sufficiently small.

【0084】ここで、図4に示すように、冷却ブロック
42及び43は、それぞれの形状が、冷却ブロック42
が断面5角形の角柱状のブロックであり、冷却ブロック
42が断面台形の角柱状のブロックであること以外は、
上述の冷却ブロック41と同様の構成を有しており、冷
却ブロック42及び43にも、図6及び図7に示した挿
入孔44及び45と同様の形状の挿入孔が同様の配置条
件で形成されている。
Here, as shown in FIG. 4, the cooling blocks 42 and 43 are different in shape from each other.
Is a prismatic block having a pentagonal cross section, and the cooling block 42 is a prismatic block having a trapezoidal cross section.
The cooling block 41 has the same configuration as that of the above-described cooling block 41, and the cooling blocks 42 and 43 are also formed with insertion holes having the same shapes as the insertion holes 44 and 45 shown in FIGS. Has been done.

【0085】図4に示す画像処理部7は、温度センサ9
1,92及び93から送出される検出信号と、湿度セン
サ9から送出される検出信号とに基づいて各固体撮像素
子21,22及び23、各ペルチェ素子31,32及び
33、電気分解セル8の出力を制御する中央制御装置7
1(図9参照)を備えている。
The image processing section 7 shown in FIG.
The solid-state image pickup devices 21, 22 and 23, the Peltier devices 31, 32 and 33, and the electrolysis cell 8 based on the detection signals sent from the sensors 1, 92 and 93 and the detection signal sent from the humidity sensor 9. Central controller 7 for controlling output
1 (see FIG. 9).

【0086】また、図4に示す画像処理部7には、各固
体撮像素子21,22及び23から出力された電流信号
を積分して電圧値に変換する積分回路(図示せず)が設
けられている。これにより、この固体撮像装置1では、
入射光強度に応じた値の電流信号が各固体撮像素子2
1,22及び23のそれぞれから出力され、この電流信
号の積分値に応じた電圧値が積分回路から出力され、こ
の電圧値に基づいて、入射光強度分布が得られ撮像され
る。
Further, the image processing section 7 shown in FIG. 4 is provided with an integrating circuit (not shown) for integrating the current signals output from the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23 and converting them into voltage values. ing. As a result, in the solid-state imaging device 1,
A current signal having a value corresponding to the incident light intensity is applied to each solid-state image sensor 2
1, 22 and 23 respectively, the voltage value corresponding to the integrated value of this current signal is output from the integrating circuit, and the incident light intensity distribution is obtained and imaged based on this voltage value.

【0087】更に、画像処理部7には、固体撮像装置1
の主電源(図示せず)をOFFにしても、結露の発生を
防止するための後述する停止の動作を行うための二次電
池等のバックアップ電源が備えられている。この2次電
池は固体撮像装置1の作動中に充電され、固体撮像装置
1の停止時に放電する充放電切換え手段(図示せず)が
接続されており、この充放電切換え手段は中央制御装置
71により制御される構成となっている。
Further, the image processing section 7 includes the solid-state image pickup device 1
Even if the main power source (not shown) is turned off, a backup power source such as a secondary battery for performing a stop operation described later to prevent the occurrence of dew condensation is provided. The secondary battery is connected to a charge / discharge switching means (not shown) that is charged while the solid-state imaging device 1 is operating and discharges when the solid-state imaging device 1 is stopped. Is controlled by.

【0088】更に、画像処理部7には、積分回路から出
力された電圧値(アナログ値)をデジタル値に変換する
A/D変換回路を設けてもよい。この場合には、入射光
強度はデジタル値として得られ、さらにコンピュータ等
により画像処理することが可能となる。
Further, the image processing section 7 may be provided with an A / D conversion circuit for converting the voltage value (analog value) output from the integration circuit into a digital value. In this case, the incident light intensity is obtained as a digital value, and it becomes possible to perform image processing by a computer or the like.

【0089】中央制御装置71は、CPU、ROM、及
び、RAM(何れも図示せず)を有する。CPUは、マ
イクロプロセッサ等からなり、各種演算処理を行う。ま
た、ROMには、制御・演算処理のためのプログラムが
予め記憶されており、RAMは、制御・演算処理の際に
各種データを読み書きするために用いられる。
The central control unit 71 has a CPU, a ROM, and a RAM (none of which are shown). The CPU is composed of a microprocessor or the like and performs various kinds of arithmetic processing. A program for control / arithmetic processing is stored in the ROM in advance, and a RAM is used for reading / writing various data during the control / arithmetic processing.

【0090】また、中央制御装置71は、例えば、CP
Uと接続された入出力ポート(図示せず)を有する。こ
の入出力ポートには、上記各固体撮像素子21,22及
び23が接続されている。
Further, the central control unit 71 uses, for example, CP
It has an input / output port (not shown) connected to U. The solid-state imaging devices 21, 22, and 23 are connected to the input / output port.

【0091】また、入出力ポートには電気分解セル8が
電気分解セル8の印加電圧を制御する制御回路を介して
接続されている。更に、入出力ポートには各ペルチェ素
子31,32及び33がこれらのペルチェ素子に流す電
流を制御する制御回路を介して接続されている。従っ
て、各固体撮像素子21,22及び23、電気分解セル
8、各ペルチェ素子31,32及び33には、入出力ポ
ートを介して、CPUの演算処理によって生成された各
種信号等が与えられる。
The electrolysis cell 8 is connected to the input / output port via a control circuit for controlling the voltage applied to the electrolysis cell 8. Further, the Peltier elements 31, 32, and 33 are connected to the input / output port via a control circuit that controls the current flowing through these Peltier elements. Therefore, each of the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23, the electrolysis cell 8, and each of the Peltier devices 31, 32 and 33 are given various signals generated by the arithmetic processing of the CPU via the input / output ports.

【0092】更に、中央制御装置71の入出力ポートに
は、各固体撮像素子21,22及び23に設けられた温
度センサ91,92及び93と、ケース2内に設けられ
た湿度センサ9とが例えばA/D変換回路を介して接続
されている。そして、これらの温度センサ及び湿度セン
サによって発せられる検出信号がCPUに与えられる。
Further, at the input / output port of the central control unit 71, temperature sensors 91, 92 and 93 provided in the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23 and a humidity sensor 9 provided in the case 2 are provided. For example, they are connected via an A / D conversion circuit. Then, the detection signals generated by these temperature sensor and humidity sensor are given to the CPU.

【0093】また、中央制御装置71は記憶装置(図示
せず)を有し、この記憶装置は、入出力ポートを介して
CPUと接続されている。そして、CPUは、この記憶
装置にアクセスし、記憶装置に格納された以下に示すよ
うなデータを必要に応じて用いることにより固体撮像装
置1の作動を制御する。
Further, the central controller 71 has a storage device (not shown), and this storage device is connected to the CPU via an input / output port. Then, the CPU controls the operation of the solid-state imaging device 1 by accessing the storage device and using the following data stored in the storage device as needed.

【0094】この記憶装置には、ケース2内の水蒸気圧
に対して、各固体撮像素子21,22及び23、各ペル
チェ素子31,32及び33、並びに、電気分解セル8
の起動と停止のタイミングをそれぞれ独立に制御するた
めのデータが記憶されている。また、記憶装置には、各
固体撮像素子21,22及び23、各ペルチェ素子3
1,32及び33、並びに、電気分解セル8が全て起動
した後に、これらを全て定常的に作動させるためのデー
タが記憶されている。
In this storage device, the solid-state image pickup elements 21, 22 and 23, the Peltier elements 31, 32 and 33, and the electrolysis cell 8 with respect to the water vapor pressure in the case 2 are included.
Data for independently controlling the start and stop timings of the are stored. In addition, the solid state image pickup devices 21, 22 and 23 and the Peltier devices 3 are included in the storage device.
After all 1, 32 and 33, and the electrolysis cell 8 are activated, data for activating them all steadily is stored.

【0095】すなわち、記憶装置には、ケース2内の水
蒸気圧X1が各固体撮像素子21,22及び23の作動
温度における飽和水蒸気圧以下(好ましくは飽和水蒸気
圧未満)の所定値X0となる条件を満たすように、起動
時において、各ペルチェ素子31,32及び33より
も、各固体撮像素子21,22及び23並びに電気分解
セル8を先に起動させ、次いで上述の条件が満たされる
所定時間経過後に各ペルチェ素子31,32及び33を
起動させるためのデータが記憶されている。
That is, in the storage device, the condition that the water vapor pressure X1 in the case 2 is a predetermined value X0 which is equal to or lower than the saturated water vapor pressure (preferably less than the saturated water vapor pressure) at the operating temperature of each of the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23. In order to satisfy the above, at the time of startup, the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23 and the electrolysis cell 8 are started up before the respective Peltier devices 31, 32 and 33, and then a predetermined time has elapsed for the above conditions to be satisfied. Data for later activating each Peltier element 31, 32 and 33 is stored.

【0096】また、記憶装置には、停止時において、電
気分解セル8よりも各固体撮像素子21,22及び23
及び各ペルチェ素子31,32及び33を先に停止さ
せ、次いで上述の条件が満たされる所定時間経過後に電
気分解セル8を停止させるためのデータが記憶されてい
る。
In the storage device, the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23 are stored in the storage device more than the electrolysis cell 8 when stopped.
Data for stopping the Peltier elements 31, 32, and 33 first and then stopping the electrolysis cell 8 after a predetermined time when the above-described conditions are satisfied are stored.

【0097】更に、記憶装置には、各ペルチェ素子3
1,32及び33の出力を制御して各固体撮像素子2
1,22及び23の作動温度を外部環境温度以下(好ま
しくは外部環境温度未満)の所定温度に調節するための
データが記憶されている。
Further, each Peltier element 3 is included in the storage device.
By controlling the outputs of 1, 32 and 33, each solid-state image sensor 2
Data is stored for adjusting the operating temperatures of 1, 22, and 23 to a predetermined temperature equal to or lower than the external environment temperature (preferably lower than the external environment temperature).

【0098】また、中央制御装置71はタイマー(図示
せず)を有し、このタイマーは、入出力ポートを介して
CPUと接続されている。
Further, the central control unit 71 has a timer (not shown), and this timer is connected to the CPU through an input / output port.

【0099】そして、CPUは、各温度センサ91,9
2及び93の温度検出信号並びに湿度センサ9の湿度検
出信号に基づいて、各固体撮像素子21,22及び2
3、電気分解セル8、並びに、各ペルチェ素子31,3
2及び33に送出する制御信号を生成する。
Then, the CPU uses the temperature sensors 91, 9
Based on the temperature detection signals of 2 and 93 and the humidity detection signal of the humidity sensor 9, the respective solid-state image pickup devices 21, 22 and 2
3, electrolysis cell 8, and each Peltier element 31, 3
The control signals to be sent to 2 and 33 are generated.

【0100】このように構成された中央制御装置71等
により、電気分解セル8、各ペルチェ素子31,32及
び33、並びに、各固体撮像素子21,22及び23
は、ケース2内において結露の発生が起きないように確
実かつ精度よく制御される。
By the central control unit 71 and the like configured as described above, the electrolysis cell 8, the Peltier elements 31, 32 and 33, and the solid-state image pickup elements 21, 22 and 23.
Is reliably and accurately controlled so that dew condensation does not occur in the case 2.

【0101】次に、固体撮像装置1の動作について、図
10及び図11に示すフローチャートを参照しながら説
明する。
Next, the operation of the solid-state image pickup device 1 will be described with reference to the flow charts shown in FIGS.

【0102】先ず、固体撮像装置1の主電源(図示せ
ず)をONにして画像処理部7を作動させ、固体撮像装
置1を起動させる場合について説明する。この場合、中
央制御装置71のCPUは各固体撮像素子21,22及
び23に駆動信号を出力するとともに、電気分解セル8
に駆動信号を出力する(S1)。なお、この場合、各固
体撮像素子21,22及び23並びに電気分解セル8へ
の駆動信号の出力のタイミングは同時でも異なっていて
もよい。
First, the case where the main power source (not shown) of the solid-state image pickup device 1 is turned on to operate the image processing section 7 to start the solid-state image pickup device 1 will be described. In this case, the CPU of the central control unit 71 outputs a drive signal to each of the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23, and also the electrolysis cell 8
The drive signal is output to (S1). In this case, the output timing of the drive signal to each of the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23 and the electrolysis cell 8 may be the same or different.

【0103】次に、CPUは、湿度センサ9から送信さ
れるケース2内における水蒸気圧X1の検出信号を入力
する(S2)。そして、この水蒸気圧X1のデータと、
予め設定しておいた各固体撮像素子21,22及び23
の作動温度における飽和水蒸気圧以下の所定値X0とを
それぞれ比較する(S3)。なお、所定値X0は、各固
体撮像素子21,22及び23の作動温度における飽和
水蒸気圧以下であればよく特に限定されないが、例え
ば、作動温度が0℃のときには、所定値X0は、61P
a以下(相対湿度で表現した場合には10%以下)であ
ることが好ましい。
Next, the CPU inputs the detection signal of the water vapor pressure X1 in the case 2 transmitted from the humidity sensor 9 (S2). And the data of this water vapor pressure X1,
Each solid-state image pickup device 21, 22 and 23 set in advance
And a predetermined value X0 equal to or lower than the saturated water vapor pressure at the operating temperature are compared (S3). The predetermined value X0 is not particularly limited as long as it is equal to or lower than the saturated water vapor pressure at the operating temperature of each of the solid-state imaging devices 21, 22 and 23. For example, when the operating temperature is 0 ° C., the predetermined value X0 is 61P.
It is preferably a or less (10% or less when expressed in relative humidity).

【0104】ここで、ケース2内の水蒸気圧X1が上述
の所定値X0よりも大きい場合には、ケース2内の水蒸
気圧X1がまだ十分に低減せず、各ペルチェ素子31,
32及び33を作動させると結露が発生する恐れがある
と判断されて、各ペルチェ素子31,32及び33を起
動させず、電気分解セル8並びに各ペルチェ素子31,
32及び33が作動する状態がそのまま維持され、再び
ステップS2とステップS3が繰り返される。
Here, when the water vapor pressure X1 in the case 2 is larger than the above-mentioned predetermined value X0, the water vapor pressure X1 in the case 2 is not yet sufficiently reduced, and each Peltier element 31,
When it is determined that dew condensation may occur when 32 and 33 are activated, each Peltier element 31, 32 and 33 is not activated, and the electrolysis cell 8 and each Peltier element 31,
The operation state of 32 and 33 is maintained as it is, and step S2 and step S3 are repeated again.

【0105】一方、ケース2内の水蒸気圧X1が上述の
所定値X0以下となる場合には、各ペルチェ素子31,
32及び33を作動させても結露が発生する恐れがない
と判断されて、CPUは、各ペルチェ素子31,32及
び33に駆動信号を送出する(S4)。その結果、各ペ
ルチェ素子31,32及び33により、各固体撮像素子
21,22及び23が冷却され、次第に所望の作動温度
に調節される。
On the other hand, when the water vapor pressure X1 in the case 2 is equal to or less than the above-mentioned predetermined value X0, each Peltier element 31,
It is determined that there is no risk of dew condensation even if 32 and 33 are activated, and the CPU sends a drive signal to each Peltier element 31, 32 and 33 (S4). As a result, the respective Peltier elements 31, 32 and 33 cool the respective solid-state image pickup elements 21, 22 and 23 and gradually adjust them to desired operating temperatures.

【0106】各固体撮像素子21,22及び23が所望
の作動温度に達した場合には、定常的な作動状態に達し
たと判断されて、CPUは、負荷要求に対応して固体撮
像装置全体を定常的に作動させるためのデータに基づ
き、新たな駆動信号を各固体撮像素子21,22及び2
3、各ペルチェ素子31,32及び33、並びに、電気
分解セル8に送信し、固体撮像装置1全体のバランスの
とれた制御を開始する(S5)。
When each of the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23 has reached a desired operating temperature, it is determined that a steady operating state has been reached, and the CPU responds to the load request and the entire solid-state image pickup device responds. Based on the data for steadily operating the solid-state image pickup device, new drive signals are sent to the solid-state image pickup devices 21, 22 and 2 respectively.
3, the Peltier elements 31, 32 and 33, and the electrolysis cell 8 are transmitted to start balanced control of the entire solid-state imaging device 1 (S5).

【0107】次に、固体撮像装置1の主電源(図示せ
ず)をOFFにして、固体撮像装置1を停止させる場合
について説明する。この場合、中央制御装置71は先に
述べた二次電池等のバックアップ電源により作動する。
そして、中央制御装置71のCPUは各固体撮像素子2
1,22及び23、並びに、各ペルチェ素子31,32
及び33に停止信号を出力してこれらの作動を停止する
(S6)。
Next, a case where the main power source (not shown) of the solid-state image pickup device 1 is turned off and the solid-state image pickup device 1 is stopped will be described. In this case, the central controller 71 is operated by the backup power source such as the secondary battery described above.
Then, the CPU of the central control unit 71 controls the solid-state image sensor 2
1, 22 and 23, and each Peltier element 31, 32
And a stop signal is output to 33 to stop these operations (S6).

【0108】また、このときCPUはタイマーに駆動信
号を送出し、タイマーを起動させ、中央制御装置71の
CPUは各固体撮像素子21,22及び23、並びに、
各ペルチェ素子31,32及び33のいずれもが停止し
た直後からの経過時間をカウントする。なお、この場
合、各固体撮像素子21,22及び23並びに各固体撮
像素子21,22及び23のそれぞれの停止のタイミン
グは同時でもよく、何れかを先に停止させてもよい。
At this time, the CPU sends a driving signal to the timer to activate the timer, and the CPU of the central control unit 71 causes the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23, and
The elapsed time from immediately after the stop of each of the Peltier elements 31, 32 and 33 is counted. In this case, the respective solid-state image pickup devices 21, 22 and 23 and the respective solid-state image pickup devices 21, 22 and 23 may be stopped at the same timing, or any one of them may be stopped first.

【0109】次に、タイマーにより所定の時間が経過
し、各固体撮像素子21,22及び23の温度が十分に
上昇して結露が発生しなくなることが確認されると、中
央制御装置71のCPUは電気分解セル8に停止信号を
送出する(S7)。
Next, when it is confirmed by the timer that the predetermined time has passed and the temperatures of the solid-state image pickup devices 21, 22 and 23 have risen sufficiently to prevent dew condensation, the CPU of the central control unit 71 Sends a stop signal to the electrolysis cell 8 (S7).

【0110】ここで、各固体撮像素子21,22及び2
3は外部環境温度以下の所定温度で作動しているため、
ステップS6の実行後には、各固体撮像素子21,22
及び23の温度は外部環境温度と同じ値となるまで通常
上昇する。そのため、結露の発生しにくい状態となる
が、ステップS7において電気分解セルの停止のタイミ
ングを遅らせることにより、確実に結露の発生を防止す
ることができる。
Here, each solid-state image pickup device 21, 22 and 2
Since 3 is operating at a predetermined temperature below the external environment temperature,
After the execution of step S6, the solid-state imaging devices 21 and 22 are
The temperature of 23 and 23 usually rises to the same value as the external environment temperature. Therefore, although the dew condensation is unlikely to occur, the dew condensation can be reliably prevented by delaying the stop timing of the electrolysis cell in step S7.

【0111】なお、ステップS6の実行からステップ7
の実行までの間の時間は、実験などにより予め決定した
時間である。この時間のデータは中央制御装置71の記
憶装置に格納されており、CPUはステップ6及びステ
ップ7を実行するときに記憶装置にアクセスしてこれを
読み出して用いる。
Incidentally, from the execution of step S6 to step 7
The time until the execution of is a time determined in advance by experiments or the like. The data of this time is stored in the storage device of the central control unit 71, and the CPU accesses the storage device to read and use it when executing steps 6 and 7.

【0112】また、各固体撮像素子21,22及び23
の温度を各温度センサ91,92及び93によりモニタ
し、ステップS6の実行から各固体撮像素子21,22
及び23の温度が所定の温度まで上昇したか否かを確認
するステップを、ステップS6の実行からステップ7の
実行までの間に更に設け、各固体撮像素子21,22及
び23の温度が所定の温度まで上昇した場合にステップ
7を実行する設定としてもよい。この場合、タイマーに
よる時間のカウントは行ってもよく、タイマーによる時
間のカウントを行わず、温度の変化のみでCPUがステ
ップ7を実行するか否かの判断を行うように設定しても
よい。
In addition, each solid-state image pickup device 21, 22 and 23
Is monitored by the temperature sensors 91, 92 and 93, and from the execution of step S6, the solid-state imaging devices 21, 22
Further, a step of confirming whether or not the temperatures of 23 and 23 have risen to a predetermined temperature is further provided between the execution of step S6 and the execution of step 7, and the temperature of each solid-state image pickup device 21, 22 and 23 is set to a predetermined value. It may be set to execute step 7 when the temperature rises. In this case, the timer may be used to count the time, or the timer may not be used to count the time and the CPU may be configured to determine whether or not to execute step 7 based only on the temperature change.

【0113】更に、S6の実行後のケース内の水蒸気圧
を湿度センサ9によりモニタし、ケース2内の水蒸気圧
が外部環境温度の飽和蒸気圧以下(好ましくは外部環境
温度の飽和蒸気圧未満)であるか否かを確認するステッ
プをステップS6の実行からステップ7の実行までの間
に更に設け、ケース2内の水蒸気圧が外部環境温度の飽
和蒸気圧以下(好ましくは外部環境温度の飽和蒸気圧未
満)となる場合にのみステップ7を実行する設定として
もよい。この場合にも、タイマーによる時間のカウント
は行ってもよく、タイマーによる時間のカウントを行わ
ず、温度の変化のみでCPUがステップ7を実行するか
否かの判断を行うように設定してもよい。
Further, the water vapor pressure in the case after the execution of S6 is monitored by the humidity sensor 9, and the water vapor pressure in the case 2 is equal to or lower than the saturated vapor pressure at the external environment temperature (preferably less than the saturated vapor pressure at the external environment temperature). Is further provided between the execution of step S6 and the execution of step 7, and the water vapor pressure in case 2 is equal to or lower than the saturated vapor pressure of the external environment temperature (preferably saturated vapor of the external environment temperature). The setting may be such that step 7 is executed only when the pressure is less than the pressure. Also in this case, the timer may count the time, or the timer may not count the time and the CPU may determine whether or not to execute step 7 based only on the temperature change. Good.

【0114】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではない。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments.

【0115】例えば、上述の固体撮像装置1を起動させ
る場合に、ステップS1の実行後、ケース2内の水蒸気
圧X1が上述の所定値X0以下となるまでの時間を予め
把握しておき、ステップS1においてCPUにタイマー
を起動させて、各固体撮像素子21,22及び23並び
に電気分解セル8のいずれもが起動してからの時間をカ
ウントさせ、所定の時間が経過した後にステップS4を
実行させる設定としてもよい。
For example, when the solid-state imaging device 1 is activated, the time until the water vapor pressure X1 in the case 2 becomes equal to or less than the predetermined value X0 after the execution of step S1 is known in advance, and In S1, the CPU activates a timer to count the time from activation of each of the solid-state image pickup elements 21, 22 and 23 and the electrolysis cell 8, and executes step S4 after a predetermined time has elapsed. It may be set.

【0116】また、上記の実施形態においては、冷却素
子としてペルチェ素子を使用する場合について説明した
が、本発明の固体撮像装置及び固体撮像装置の運転方法
に使用する冷却素子はこれに特に限定されるものではな
い。例えば、スターリング・サイクル・エンジンを使用
してもよい。
In the above embodiment, the case where the Peltier element is used as the cooling element has been described, but the cooling element used in the solid-state image pickup device and the method for operating the solid-state image pickup device of the present invention is not particularly limited to this. Not something. For example, a Stirling cycle engine may be used.

【0117】また、冷却素子として、例えば、水や液体
窒素などの冷却媒を入れた熱伝導性の容器と、容器内に
おいて温度の上昇した冷却媒を容器の外部に取り出すと
ともに温度の低い冷却媒を容器内に供給する冷却媒の循
環手段とを備えて、この容器を固体撮像素子に直接に接
触させるか或いは所定の熱伝導性の部材を介して間接に
接触させるなどして冷却する方式を採用してもよい。
As the cooling element, for example, a thermally conductive container containing a cooling medium such as water or liquid nitrogen, a cooling medium whose temperature has risen in the container are taken out of the container, and a cooling medium having a low temperature is taken out. And a cooling medium circulating means for supplying the cooling medium into the container, and cooling the container by directly contacting the container with the solid-state imaging device or indirectly contacting the container with a predetermined thermally conductive member. May be adopted.

【0118】[0118]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置及び固体撮像装置の運転方法によれば、固体撮像素
子を室温よりも低い温度で作動させても結露の発生を確
実に防止することができる。
As described above, according to the solid-state image pickup device and the method of operating the solid-state image pickup device of the present invention, even if the solid-state image pickup device is operated at a temperature lower than room temperature, the occurrence of dew condensation is surely prevented. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の固体撮像装置の好適な一実施形態を示
す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a preferred embodiment of a solid-state imaging device of the present invention.

【図2】図1に示した固体撮像装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of the solid-state imaging device shown in FIG.

【図3】図1に示した固体撮像装置の背面図である。FIG. 3 is a rear view of the solid-state imaging device shown in FIG.

【図4】図1のII−II線に沿ってみた固体撮像装置の概
略的な基本構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic basic configuration of the solid-state imaging device taken along line II-II in FIG.

【図5】図1に示した固体撮像装置に備えられる電気分
解セルの基本構成の一例を概略的に示す断面図である。
5 is a sectional view schematically showing an example of a basic configuration of an electrolysis cell provided in the solid-state imaging device shown in FIG.

【図6】図1に示したペルチェ素子の基本構成の一例を
概略的に示す系統図である。
FIG. 6 is a system diagram schematically showing an example of a basic configuration of the Peltier device shown in FIG.

【図7】図1に示した冷却ブロック及びこれに接続され
た熱伝導部材(ヒートパイプ)の概略的な基本構成を示
す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a schematic basic configuration of the cooling block shown in FIG. 1 and a heat conducting member (heat pipe) connected to the cooling block.

【図8】図1に示したヒートパイプの基本構成の一例を
概略的に示す断面図である。
8 is a sectional view schematically showing an example of a basic configuration of the heat pipe shown in FIG.

【図9】図1に示した固体撮像装置の制御ブロック図で
ある。
9 is a control block diagram of the solid-state imaging device shown in FIG.

【図10】図1に示した固体撮像装置の制御手順を説明
するためのフローチャートである。
10 is a flowchart for explaining a control procedure of the solid-state imaging device shown in FIG.

【図11】図1に示した固体撮像装置の制御手順を説明
するための他のフローチャートである。
FIG. 11 is another flowchart for explaining the control procedure of the solid-state imaging device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・固体撮像装置、2・・・ケース、3・・・ケース本体、
3a・・・前面パネル、3b・・・背面パネル、3c・・・底面
パネル、4・・・ケースカバー、5・・・レンズアタッチメン
ト部、6・・・カバーガラス、7・・・画像処理部、8・・・電
気分解セル、10・・・色分解プリズム、11,12,1
3・・・色成分光路、21,22,23・・・固体撮像素子、
31,32,33・・・ペルチェ素子、34・・・金属板、3
5・・・n型半導体、36・・・p型半導体、37a,37b
・・・金属板、38・・・閉回路、39・・・定電流電源、4
1,42,43・・・冷却ブロック、44,45・・・挿入
孔、51,52,53,54,55,56・・・ヒートパ
イプ、57・・・パイプ、58・・・蒸気、59・・・液体、6
1,62・・・固定部材、63,64・・・ねじ、71・・・中
央制御装置、81・・・アノード、82・・・カソード、83
・・・高分子電解質膜、84・・・電源部、85,86・・・外
枠部材、87・・・ねじ、F10・・・色分解プリズムの受光
面、F11,F12,F13・・・色分解プリズムの光出
射面、F21,F22,F23・・・固体撮像素子の裏
面、FL・・・液流、FV・・・蒸気流、L10…入射光、L
1,L2,L3・・・色成分光路、H2・・・開口部、H3b
・・・通気口、h3,h21,h41・・・熱、R1・・・蒸発
部、R2・・・断熱部、R3・・・凝縮部。
1 ... Solid-state imaging device, 2 ... Case, 3 ... Case body,
3a ... Front panel, 3b ... Rear panel, 3c ... Bottom panel, 4 ... Case cover, 5 ... Lens attachment part, 6 ... Cover glass, 7 ... Image processing part , 8 ... Electrolysis cell, 10 ... Color separation prism, 11, 12, 1
3 ... Color component optical paths 21, 22, 23 ... Solid-state image sensor,
31, 32, 33 ... Peltier element, 34 ... Metal plate, 3
5 ... n type semiconductor, 36 ... p type semiconductor, 37a, 37b
... Metal plate, 38 ... Closed circuit, 39 ... Constant current power source, 4
1, 42, 43 ... Cooling block, 44, 45 ... Insertion hole, 51, 52, 53, 54, 55, 56 ... Heat pipe, 57 ... Pipe, 58 ... Steam, 59 ... Liquid, 6
1, 62 ... Fixing member, 63, 64 ... Screw, 71 ... Central control device, 81 ... Anode, 82 ... Cathode, 83
... Polyelectrolyte membrane, 84 ... Power supply section, 85,86 ... Outer frame member, 87 ... Screw, F10 ... Light receiving surface of color separation prism, F11, F12, F13 ... Light emitting surface of color separation prism, F21, F22, F23 ... Rear surface of solid-state imaging device, FL ... Liquid flow, FV ... Vapor flow, L10 ... Incident light, L
1, L2, L3 ... Color component optical path, H2 ... Aperture, H3b
... Vents, h3, h21, h41 ... Heat, R1 ... Evaporating section, R2 ... Heat insulating section, R3 ... Condensing section.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H01L 23/02 H01L 27/14 D Fターム(参考) 2H002 EB03 HA17 JA07 2H104 CC00 4M118 AA10 AB01 BA10 GC08 GD13 HA20 HA24 HA36 5C022 AB38 AB40 AC42 AC64 AC65─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) // H01L 23/02 H01L 27/14 DF term (reference) 2H002 EB03 HA17 JA07 2H104 CC00 4M118 AA10 AB01 BA10 GC08 GD13 HA20 HA24 HA36 5C022 AB38 AB40 AC42 AC64 AC65

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を光電変換する固体撮像素子と、 前記固体撮像素子に隣接して配置されており、前記固体
撮像素子を冷却する冷却素子と、 前記固体撮像素子と冷却素子とを少なくとも収容するケ
ースと、 前記ケース内の水蒸気の電気化学的な酸化分解反応を進
行させる電気分解セルと、 前記冷却素子の出力を制御して前記固体撮像素子の作動
温度を外部環境温度以下の所定温度に調節し、かつ、前
記ケース内の水蒸気圧が前記作動温度における飽和水蒸
気圧以下の所定値となる条件を満たすように、前記固体
撮像素子、前記冷却素子及び前記電気分解セルの起動と
停止のタイミングをそれぞれ独立に制御する制御装置
と、を有することを特徴とする固体撮像装置。
1. A solid-state image sensor that photoelectrically converts light, a cooling element that is disposed adjacent to the solid-state image sensor and cools the solid-state image sensor, and at least the solid-state image sensor and the cooling element are housed. A case, an electrolysis cell for advancing an electrochemical oxidative decomposition reaction of water vapor in the case, and controlling the output of the cooling element to bring the operating temperature of the solid-state image sensor to a predetermined temperature equal to or lower than the external environmental temperature. Timing of adjusting and starting and stopping the solid-state imaging device, the cooling device, and the electrolysis cell so that the water vapor pressure in the case satisfies a predetermined value equal to or lower than a saturated water vapor pressure at the operating temperature. And a control device for controlling each of them independently.
【請求項2】 前記制御装置は、起動時において、前記
冷却素子よりも前記固体撮像素子及び前記電気分解セル
を先に起動させ、次いで前記条件が満たされる所定時間
経過後に前記冷却素子を起動させることを特徴とする請
求項1に記載の固体撮像装置。
2. The control device activates the solid-state imaging device and the electrolysis cell earlier than the cooling element at the time of activation, and then activates the cooling element after a predetermined time when the condition is satisfied. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein.
【請求項3】 前記制御装置は、停止時において、前記
電気分解セルよりも前記固体撮像素子及び前記冷却素子
を先に停止させ、次いで前記条件が満たされる所定時間
経過後に前記電気分解セルを停止させることを特徴とす
る請求項1又は2に記載の固体撮像装置。
3. The control device stops the solid-state imaging device and the cooling element before the electrolysis cell at the time of stop, and then stops the electrolysis cell after a predetermined time when the condition is satisfied. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein
【請求項4】 前記ケース内の前記水蒸気圧を検知する
湿度センサが更に設けられており、 前記制御装置は、前記湿度センサにより検知される前記
水蒸気圧に基づいて、前記固体撮像素子、前記冷却素子
及び前記電気分解セルの起動と停止のタイミングをそれ
ぞれ独立に制御することを特徴とする請求項1〜3の何
れかに記載の固体撮像装置。
4. A humidity sensor for detecting the water vapor pressure in the case is further provided, and the controller controls the solid-state imaging device and the cooling device based on the water vapor pressure detected by the humidity sensor. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the start and stop timings of the element and the electrolysis cell are independently controlled.
【請求項5】 前記固体撮像素子の温度を検知する温度
センサが更に設けられており、 前記制御装置は、前記温度センサにより検知される前記
固体撮像素子の温度に基づいて、前記固体撮像素子、前
記冷却素子及び前記電気分解セルの起動と停止のタイミ
ングをそれぞれ独立に制御するとともに、起動後の前記
冷却素子の出力を制御することを特徴とする請求項1〜
4の何れかに記載の固体撮像装置。
5. A temperature sensor for detecting the temperature of the solid-state image sensor is further provided, and the control device is configured to detect the temperature of the solid-state image sensor based on the temperature of the solid-state image sensor detected by the temperature sensor. The start and stop timings of the cooling element and the electrolysis cell are independently controlled, and the output of the cooling element after startup is controlled.
4. The solid-state imaging device according to any one of 4 above.
【請求項6】 前記電気分解セルは、ガス拡散電極であ
るアノードと、ガス拡散電極であるカソードと、前記ア
ノードと前記カソードとの間に配置された高分子電解質
膜と、前記アノードと前記カソードとの間に所定の電圧
を印加する電圧印加部と、を有していることを特徴とす
る請求項1〜5の何れかに記載の固体撮像装置。
6. The electrolytic cell comprises an anode that is a gas diffusion electrode, a cathode that is a gas diffusion electrode, a polymer electrolyte membrane disposed between the anode and the cathode, the anode and the cathode. The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5, further comprising: a voltage applying unit that applies a predetermined voltage between and.
【請求項7】 前記冷却素子がペルチェ素子であること
を特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の固体撮像装
置。
7. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the cooling element is a Peltier element.
【請求項8】 光を光電変換する固体撮像素子と、前記
固体撮像素子を冷却する冷却素子と、前記固体撮像素子
と冷却素子とを少なくとも収容するケースとを有する固
体撮像装置の運転方法であって、 前記冷却素子の出力を調節して前記固体撮像素子の作動
温度を外部環境温度以下の所定温度に調節し、かつ、 電気分解セルを設けて前記ケース内の水蒸気を電気化学
的に酸化分解させることにより、前記ケース内の水蒸気
圧が前記作動温度における飽和水蒸気圧以下の所定値と
なる条件を満たすように前記固体撮像素子、前記冷却素
子及び前記電気分解セルの起動と停止のタイミングをそ
れぞれ独立に調節することを特徴とする固体撮像装置の
運転方法。
8. A method of operating a solid-state imaging device, comprising: a solid-state imaging device that photoelectrically converts light; a cooling device that cools the solid-state imaging device; and a case that houses at least the solid-state imaging device and the cooling device. Then, the output of the cooling element is adjusted to adjust the operating temperature of the solid-state image sensor to a predetermined temperature equal to or lower than the external environmental temperature, and an electrolysis cell is provided to electrochemically decompose the water vapor in the case by electrochemical oxidation. By doing so, the start and stop timings of the solid-state imaging element, the cooling element, and the electrolysis cell are respectively adjusted so that the water vapor pressure in the case satisfies a predetermined value equal to or lower than a saturated water vapor pressure at the operating temperature. A method for operating a solid-state imaging device, which is characterized by performing independent adjustment.
【請求項9】 起動時において、前記冷却素子よりも前
記固体撮像素子及び前記電気分解セルを先に起動させ、
次いで前記条件が満たされる所定時間経過後に前記冷却
素子を起動させることを特徴とする請求項8に記載の固
体撮像装置の運転方法。
9. At startup, the solid-state imaging device and the electrolysis cell are started up before the cooling device,
9. The method for operating a solid-state imaging device according to claim 8, wherein the cooling element is activated after a predetermined time when the condition is satisfied.
【請求項10】 停止時において、前記電気分解セルよ
りも前記固体撮像素子及び前記冷却素子を先に停止さ
せ、次いで前記条件が満たされる所定時間経過後に前記
電気分解セルを停止させることを特徴とする請求項8又
は9に記載の固体撮像装置の運転方法。
10. At the time of stop, the solid-state imaging device and the cooling element are stopped before the electrolysis cell, and then the electrolysis cell is stopped after a predetermined time when the condition is satisfied. The method for operating the solid-state imaging device according to claim 8 or 9.
【請求項11】 前記ケース内の前記水蒸気圧を検知す
る湿度センサを設け、得られる前記水蒸気圧に基づい
て、前記固体撮像素子、前記冷却素子及び前記電気分解
セルの起動と停止のタイミングをそれぞれ独立に調節す
ることを特徴とする請求項8〜10の何れかに記載の固
体撮像装置の運転方法。
11. A humidity sensor for detecting the water vapor pressure in the case is provided, and the start and stop timings of the solid-state imaging device, the cooling element, and the electrolysis cell are respectively determined based on the obtained water vapor pressure. The method for operating a solid-state imaging device according to claim 8, wherein the method is independently adjusted.
【請求項12】 前記固体撮像素子の温度を検知する温
度センサを設け、得られる前記固体撮像素子の温度に基
づいて、前記固体撮像素子、前記冷却素子及び前記電気
分解セルの起動と停止のタイミングをそれぞれ独立に調
節するとともに、起動後の前記冷却素子の出力を調節す
ることを特徴とする請求項8〜11の何れかに記載の固
体撮像装置の運転方法。
12. A timing sensor for detecting the temperature of the solid-state image sensor is provided, and the start and stop timings of the solid-state image sensor, the cooling element and the electrolysis cell are based on the obtained temperature of the solid-state image sensor. 12. The method for operating a solid-state imaging device according to claim 8, wherein the output of the cooling element after activation is adjusted independently of each other.
【請求項13】 前記電気分解セルは、ガス拡散電極で
あるアノードと、ガス拡散電極であるカソードと、前記
アノードと前記カソードとの間に配置された高分子電解
質膜と、前記アノードと前記カソードとの間に所定の電
圧を印加する電圧印加部と、を有していることを特徴と
する請求項8〜12の何れかに記載の固体撮像装置の運
転方法。
13. The electrolytic cell comprises an anode that is a gas diffusion electrode, a cathode that is a gas diffusion electrode, a polymer electrolyte membrane disposed between the anode and the cathode, the anode and the cathode. And a voltage applying unit that applies a predetermined voltage between the voltage applying unit and the voltage applying unit, the operating method of the solid-state imaging device according to any one of claims 8 to 12.
【請求項14】 前記冷却素子がペルチェ素子であるこ
とを特徴とする請求項8〜13の何れかに記載の固体撮
像装置の運転方法。
14. The method for operating a solid-state imaging device according to claim 8, wherein the cooling element is a Peltier element.
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