JP2006277417A - 冷却制御装置、および冷却制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者の負担軽減および赤外線センサの出力特性の向上を図ることができる冷却制御装置および冷却制御方法を提供すること。
【解決手段】冷却制御装置１００は、冷え切り温度検知部１０２において、冷却装置１２０によって冷却されている赤外線センサ１１０の温度の下限値を検知すると、冷却温度設定部１０３において、赤外線センサ１１０の温度の下限値に基づいて、赤外線センサ１１０の冷却温度を設定する。制御部１０５は赤外線センサ１１０の温度を設定された冷却温度に調整するための信号を出力する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、冷却装置による冷却温度を温度センサによって検出し、検出結果に応じた制御指令を冷却装置へフィードバックする冷却制御装置、および冷却制御方法に関する。

従来、赤外線カメラ等に用いられる赤外線センサの出力特性が赤外線センサ自体の温度に敏感に左右されることから、冷却温度が変動すると赤外線センサの出力が変化してしまう。その結果、赤外線カメラの場合、安定した赤外線画像が得られなくなるといった不具合が生じることとなる。

したがって、赤外線センサは、冷却装置により十分に冷却されて使用されることが好ましい。このような赤外線センサを冷却する冷却装置は、一般的にカートリッジ式であり、その冷却温度の特性は、各冷却装置固有の最大冷却温度、いわば冷え切り温度に漸次収束する。したがって、赤外線センサを冷却する際の冷却温度は、各冷却装置の冷却温度の特性に左右されないよう利用者が任意に設定をおこなっていた。

このように、赤外線センサの冷却温度を利用者が設定した冷却温度となるように制御をおこなうのが冷却制御装置である。冷却制御装置は、赤外線センサの冷却温度を検出し、その検出結果と利用者が設定した冷却温度との差に応じた指示を冷却装置にフィードバックすることで、冷却温度の補正をおこなう。また、補正動作をより迅速におこなうために、あらかじめ赤外線センサの出力特性を測定しておき、その測定結果を参考に補正をおこなう冷却制御装置も開示されている（たとえば、下記特許文献１参照。）。

特開平５−３３２８４１号公報

しかしながら、赤外線センサは、その原理上、冷却温度が低いほど優れた出力特性を示すため、各冷却装置固有の冷え切り温度を考慮した上で、安定した冷却温度を保てる範囲で可能な限り低い冷却温度を設定することが好ましい。しかも、同じ冷却装置であっても使用条件が異なれば冷え切り温度に多少のばらつきが生じてしまう。したがって、利用者が冷却温度を設定する従来の冷却装置では、利用者は、使用ごとに冷却温度を設定する手間がかかるという問題があった。

さらに、冷却温度の設定は、冷え切り温度から赤外線センサが安定した冷却温度を保つことができる温度を設定するため、利用者には、ある程度の使用経験や、使用する冷却装置の特徴を考慮して冷却温度を設定することが求められるという問題があった。

また、特許文献１の冷却制御装置は、迅速な冷却温度補正をおこなうためには、あらかじめ冷却装置の出力特性を測定する必要がある。先に述べたように同じ冷却装置であっても使用条件ごとに収束する冷え切り温度が異なるため、赤外線カメラ等に取り付けられた冷却装置の場合は、使用環境がかわるごとに出力特性を測定しなければならない。

たとえば、緊急時に使用する場合は、その使用条件下での出力特性を測定していないため、冷え切り温度に収束するまで冷却制御動作を待機してから、補正動作がおこなわれる。このように、特許文献１の冷却制御装置は、使用状況により動作速度の差が生じるため、常に迅速な動作を必要とする環境には適さないという問題があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、冷却装置の性能やその使用環境にかかわらず、冷却装置の性能やその使用環境に応じた冷却温度を自動的かつ的確に設定することにより、利用者の負担軽減および赤外線センサの出力特性の向上を図ることができる冷却制御装置および冷却制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる冷却制御装置は、冷却装置によって冷却されている冷却対象素子の温度を検出する検出手段（たとえば、温度センサ１０１）と、前記検出手段によって検出された、前記冷却対象素子の温度の下限値（以下、「冷え切り温度」という）を検知する検知手段（たとえば、冷え切り温度検知部１０２）と、前記検知手段によって検知された冷え切り温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整する制御手段（たとえば、制御部１０５）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、外部環境や冷却装置の特性にかかわらず、冷却対象素子の冷え切り温度を自動的に検知することができる。

また上記発明において、前記検知手段は、前記冷却対象素子の温度の一定の冷却温度への収束可能性を判定する判定手段（たとえば、比較器２０６）と、前記判定手段によって判定された判定結果に基づいて、前記冷え切り温度を決定する決定手段（たとえば、フリップフロップ回路２０９）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、冷却対象素子の温度が収束、すなわち完全に冷え切る前に、冷え切り温度を検知することができる。

また上記発明において、前記判定手段は、前記冷却対象素子の温度の振幅が所定時間継続して所定のしきい値以内である場合、前記一定の冷却温度に収束可能と判定することを特徴とする。

この発明によれば、冷え切り温度の誤検知を防止することができる。

また上記発明において、さらに、前記決定手段により前記冷え切り温度が決定するまでの前記冷却対象素子の温度のばらつき量に基づいて、前記冷却対象素子の動作が安定する冷却温度を設定する設定手段（たとえば、冷却温度設定部１０３）を備え、前記制御手段は、前記設定手段によって設定された冷却温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整することを特徴とする。

この発明によれば、冷却対象素子の温度が安定する冷却温度を自動的に設定することができる。

また、上記発明において、さらに、前記冷却温度と当該冷却温度が設定されたときにおける前記冷却対象素子の温度との温度差を算出する算出手段（たとえば、加減算器１０４）を備え、前記制御手段は、前記算出手段によって算出された算出結果に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整してもよい。

この発明によれば、冷却温度を正確に設定することができる。

また、上記発明において、前記制御手段は、前記冷却対象素子の温度が所定温度以下に下降した場合にのみ、前記冷え切り温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整してもよい。

この発明によれば、冷却対象素子の温度に応じて、冷却対象素子の温度調整動作を開始することができる。

また、上記発明において、前記制御手段は、前記冷却対象素子の温度が所定温度にまで下降していない場合、前記冷却対象素子の温度の調整をしないとしてもよい。

この発明によれば、冷却対象素子の温度に応じて、冷却対象素子の温度調整の誤動作を防止することができる。

また、本発明にかかる冷却制御方法は、冷却装置によって冷却されている冷却対象素子の温度の下限値（以下、「冷え切り温度」という）を検知する検知工程と、前記検知工程によって検知された冷え切り温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整する調整工程と、を含んだことを特徴とする。

この発明によれば、外部環境や冷却装置の特性にかかわらず、冷却対象素子の冷え切り温度を自動的に検知することができる。

本発明にかかる冷却制御装置、および冷却制御方法によれば、冷却装置の性能やその使用環境にかかわらず、冷却装置の性能やその使用環境に応じた冷却温度を自動的かつ的確に設定することにより、利用者の負担軽減および赤外線センサの出力特性の向上を図ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる冷却制御装置、および冷却制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（冷却制御装置の構成）
まず、この発明の実施の形態にかかる冷却制御装置の構成について説明する。図１は、この発明の実施の形態にかかる冷却制御装置の構成を示す説明図である。図１において、冷却システム１４０は、冷却対象素子である赤外線センサ１１０と、赤外線画像化処理部１１１と、冷却装置１２０と、加熱装置１３０と、冷却制御装置１００とから構成されている。

まず、赤外線センサ１１０は赤外線を入力することで、入力された赤外線の光の強度に応じた電気信号を出力する。赤外線画像化処理部１１１は、この出力された電気信号を入力することで、赤外線を映像化する。そして、その映像化された信号を、赤外線カメラなどの上位システムへ出力する。これにより、赤外線画像を得ることができる。

また、冷却装置１２０は赤外線センサを冷却する。この冷却装置１２０は、たとえばＪ−Ｔクーラーなどの一般的なカートリッジ式の冷却装置であり、その冷却温度の特性は、各冷却装置固有の最大冷却温度、いわば冷え切り温度に漸次収束する。また、加熱装置１３０は赤外線センサを加熱するヒーターである。

これにより、上述した赤外線センサ１１０の出力は、赤外線センサ１１０自身の温度に大きく依存する。したがって、赤外線センサ１１０は、冷却装置１２０によって冷却され、加熱装置１３０によって微調整されることで、安定した冷却温度に保たれる。

また、冷却制御装置１００は、温度センサ１０１と、冷え切り温度検知部１０２と、冷却温度設定部１０３と、加減算器１０４と、制御部１０５と、パワーアンプ（ＰＡ）１０６とから構成される。まず、温度センサ１０１は、赤外線センサ１１０の温度をモニタリングし、検出したモニタ温度を、冷え切り温度検知部１０２、加減算器１０４および制御部１０５に出力する。

また、冷え切り温度検知部１０２は、温度センサ１０１から出力されたモニタ温度を入力し、この入力されたモニタ温度が、冷却装置１２０固有の最大冷却温度、すなわち冷え切り温度に漸次収束するか否かを判定する。ここで、「冷え切り温度」とは、あらかじめ設定された所定の温度ではなく、冷却装置１２０の特性や冷却システム１４０が置かれている環境に応じて決定される最大冷却温度（冷却温度の下限値）であり、冷却装置１２０による通常冷却開始後、一定の時間経過することで、最終的に収束する冷却温度である。

この冷え切り温度検知部１０２は、具体的には、モニタ温度が特定の挙動を示すことにより特定温度に収束するか否かを判定する。そして、特定温度に収束すると判定されたときのモニタ温度を、冷え切り温度として冷却温度設定部１０３に出力する。

また、冷却温度設定部１０３は、冷え切り温度検知部１０２から出力された冷え切り温度を入力し、冷え切り温度に基づいて安定状態を保てる冷却温度を設定し、設定した冷却温度を加減算器１０４へ入力する。

加減算器１０４は、温度センサ１０１から出力された赤外線センサ１１０のモニタ温度（入力モニタ温度）と冷却温度設定部１０３から出力された冷却温度（以下、「設定冷却温度Ｔｓ」という）とを入力する。そして、この入力モニタ温度と設定冷却温度Ｔｓの温度差を算出し、算出値を制御部１０５へ出力する。

また、制御部１０５は、赤外線センサ１１０に対し加減算器１０４から出力された算出値を入力し、この算出値分の温度上昇をおこなうため、加熱装置１３０への動作命令信号を出力する。なお、制御部１０５による加熱装置１３０の制御方法としては、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ；比例、Ｉｎｔｅｇｒａｌ；積分、Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ；微分）制御などの一般的な温度制御法を用いる。制御部１０５から出力された動作命令信号は、パワーアンプ（ＰＡ）１０６へ入力されることで増幅される。増幅された動作命令信号は、加熱装置１３０へ出力される。加熱装置１３０は、パワーアンプ（ＰＡ）１０６からの動作命令信号に応じて赤外線センサ１１０の加熱をおこなう。

このように冷却制御装置１００は、赤外線センサ１１０の冷却制御をおこなう。すなわち、冷却装置１２０によって冷却された赤外線センサ１１０の冷え切り温度は、使用する冷却装置１２０ごとに異なる。さらに、同一の冷却装置１２０を毎回使用した場合であっても、使用ごとに冷え切り温度は、僅かながら変化する。したがって、冷え切り温度検知部１０２は、冷却制御装置１００の動作ごとに冷え切り温度、すなわちモニタ温度の収束温度の予測判定をおこなう。さらに、冷却温度設定部１０３によって判定された冷え切り温度から冷却温度の設定をおこない、設定冷却温度Ｔｓを加熱装置１３０へ反映させることで、冷却温度を安定させ、かつ安定状態を維持することができる。

（冷え切り温度検知部の詳細な構成）
つぎに、図２を用いて、冷え切り温度検知部１０２の詳細な構成と動作を説明する。図２は、冷え切り温度検知部の詳細な構成を示すブロック図である。また、同時に図３を用いて冷え切り温度検知部１０２におけるモニタ温度の波形の変換を説明する。図３は、冷え切り温度検知部における温度センサのモニタ温度の波形の変化を示すモデル図である。図３は、横方向は時間をあらわし、縦方向は温度をあらわす。最上段に位置する波形３０１を波形モデルとし、この波形３０１が各機能部によって所定の処理がおこなわれた後の波形をあらわしたのが波形３０２と波形３０３である。具体的な処理内容は図２の説明と合わせ、後述する。

図２において、冷え切り温度検知部１０２は、Ａ／Ｄ（Ａ／Ｄ変換器）２０１と、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２０２と、レジスタ２０３と、加減算器２０４と、絶対値化回路２０５と、比較器２０６と、シフトレジスタ２０７と、ラッチ２０８と、フリップフロップ回路２０９とから構成されている。上述したように、冷え切り温度検知部１０２は、温度センサ１０１から出力されたモニタ温度を入力する。

まず、Ａ／Ｄ２０１には、図１に示した温度センサ１０１から出力されたモニタ温度が入力される。図３の波形３０１は、Ａ／Ｄ２０１に入力されたモニタ温度をあらわしている。波形３０１は、赤外線センサ１１０の温度をそのままモニタリングしたアナログ信号であるため、Ａ／Ｄ２０１によってデジタル信号に変換してＬＰＦ２０２へ出力される。図３に示す波形３０２は、このデジタル信号化されたモニタ温度をあらわしている。

また、ＬＰＦ２０２は、Ａ／Ｄ２０１から出力されたデジタル信号化されたモニタ温度が入力されると、モニタ温度の微分をおこなう。この微分により、モニタ温度に含まれているノイズを低減させ、モニタ温度の変動量Ｖ１を検出することができる。

変動量Ｖ１とは、モニタ温度の高周波成分を除去することで各モニタ温度時刻における微小時刻変化に関するモニタ温度の変動量である。ＬＰＦ２０２は、この変動量Ｖ１を、レジスタ２０３と加減算器２０４とラッチ２０８へ出力する。なお、図３に示す波形３０３は、ＬＰＦ２０２によって検出されたモニタ温度の変動量Ｖ１をあらわしている。

また、レジスタ２０３には、ＬＰＦ２０２から出力されたモニタ温度の変動量Ｖ１が書き込まれ、変動量を積分する。具体的には、入力されたモニタ温度の変動量を単位時間ごとに区切り、単位時間あたりのモニタ温度の変動量Ｖ２を加減算器２０４へ出力する。また、同時にこの単位時間のモニタ温度の変動量Ｖ２は、冷却温度設定部１０３へも出力される。この単位時間は、冷却制御装置１００内の図示しないクロック発振器から出力されるクロック信号のカウントを利用する。

また、加減算器２０４には、レジスタ２０３から出力された変動量Ｖ２が入力され、この変動量Ｖ２を減算値とする。また、加減算器２０４には、ＬＰＦ２０２から出力された現在の時刻におけるモニタ温度の変動量Ｖ１が、加算値として入力される。加減算器２０４は、この加算値と減算値との加減算をおこない、単位時間あたりのモニタ温度の変動量Ｖ３を導き、絶対値化回路２０５へ入力する。この加減算器２０４の出力となる変動量Ｖ３は、冷却温度の振幅をあらわすこととなる（図５を参照。）。

また、絶対値化回路２０５には、加減算器２０４から出力された変動量Ｖ３（冷却温度の振幅）が入力され、絶対値化する。そして、絶対値化された変動量Ｖ４を比較器２０６へ出力する。

また、比較器２０６には、絶対値化回路２０５から出力された変動量Ｖ４が入力され、あらかじめ設定されているしきい値Ｄと、入力された変動量Ｖ４との比較をおこなう。この変動量Ｖ４がしきい値Ｄよりも小さければ、モニタ温度が収束可能性ありと判定する。この場合、比較器２０６は、ラッチ２０８とシフトレジスタ２０７へ出力許可信号Ｓを出力する。一方、変動量Ｖ４がしきい値Ｄ以上場合は、現時点においてモニタ温度が冷え切り温度に収束しないと判定され、比較器２０６は出力許可信号Ｓを出力しない。

また、シフトレジスタ２０７は、比較器２０６から出力された出力許可信号Ｓが書き込まれると、タイミングを遅らせてフリップフロップ回路２０９に出力許可信号Ｓを出力する。

また、ラッチ２０８には、ＬＰＦ２０２からのモニタ温度が常に入力されており、比較器２０６からの出力許可信号Ｓの出力を契機（トリガ）として、この出力許可信号Ｓが入力されたときのモニタ温度をフリップフロップ回路２０９へ出力する。なお、図２に示した絶対値化回路２０５と、比較器２０６にかわり、符号反転器と、ウィンドウ・コンパレータとを用いた構成でもよい。

また、フリップフロップ回路２０９は、４つの入力端子Ｓ，Ｒ，Ｄ、ＣＫを有する。入力端子Ｓには、初期冷却温度が入力される。また、入力端子Ｒには、冷却制御装置１００の電源のＯＮ／ＯＦＦの切り替えを契機にしたリセット信号が入力される。冷却制御装置１００の動作が開始された直後は、設定冷却温度Ｔｓとして入力端子Ｓに入力された初期冷却温度が出力端子Ｑから冷却温度設定部１０３へ出力される。入力端子Ｄには、ラッチ２０８からのモニタ温度が入力される。入力端子Ｄに入力されたモニタ温度は、シフトレジスタ２０７から入力された出力許可信号Ｓの入力を契機に出力端子Ｑから冷却温度設定部１０３へ出力される。

（冷却温度設定部の詳細な構成）
つぎに、図４を用いて、冷却温度設定部１０３の詳細な構成を説明する。図４は、図１に示した冷却温度設定部の詳細な構成を示すブロック図である。図４において、冷却温度設定部１０３は、メモリ４０１と、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｖａｌｕｅ；二乗平均根）４０２とから構成される。メモリ４０１は、冷え切り温度検知部１０２のレジスタ２０３と接続され、ＲＭＳ４０２は、冷え切り温度検知部１０２のフリップフロップ回路２０９と接続されている。

冷却温度設定部１０３では、冷え切り温度検知部１０２から入力された冷え切り判定温度から上昇温度ΔＴｕｐを計算するため、メモリ４０１には、レジスタ２０３から出力された変動量Ｖ２が書き込まれて蓄積される。そして、蓄積された変動量Ｖ５をＲＭＳ４０２へ出力する。ＲＭＳ４０２は、フリップフロップ回路２０９からの冷え切り温度の入力を契機として、メモリ４０１から出力された変動量Ｖ５に基づいて、二乗平均根法による上昇温度ΔＴｕｐを計算する。そして、算出された上昇温度ΔＴｕｐを加減算器１０４へ出力する。

以上のような、冷却制御装置１００による冷却制御方法を温度センサ１０１によるモニタ温度の例を用いて説明する。図５は、図１に示した温度センサのモニタ温度の時間的変化を示すグラフである。グラフの縦軸は図１に示した冷却制御装置１００の温度センサ１０１によるモニタ温度をあらわし、横軸は時間をあらわす。

まず、図５の冷却開始時刻Ｓ１は、冷却装置１２０が赤外線センサ１１０の冷却を開始した時刻をあらわす。冷却装置１２０の特性に沿ってモニタ温度は低下し、まず、冷却状態温度Ｔｃ以下になると、制御部１０５が温度調整のための動作がおこなる状態に切り替わる（詳しくは図６で説明する）。モニタ温度はそのまま低下し、冷え切り温度Ｔｂ近傍になると、冷え切り温度Ｔｂを境に上昇下降の振幅を繰り返す。一定時間経過すると、モニタ温度は冷え切り温度Ｔｂに収束するが、この冷却制御方法では、冷え切り温度Ｔｂ近傍のモニタ温度の振幅から冷え切り温度Ｔｂをいち早く判定する。

具体的には、モニタ温度が冷え切り温度Ｔｂに収束する前に冷え切り温度Ｔｂを判定するためには、冷え切り温度Ｔｂ近傍のモニタ温度の振幅が、一定時間あらかじめ定めたしきい値Ｄ以内に収まることが条件となる。たとえば、一時的または瞬間的に安定状態となった場合であっても、冷え切り温度Ｔｂに収束するとは限らない。したがって、一定時間という条件を課すことで、冷え切り温度検知部１０２の誤判定を防ぐことができる。

また、この条件を満たしたときの時刻が、図５に示した冷え切り判定時刻Ｓ２である。この冷え切り判定時刻Ｓ２と判定されたときのモニタ温度が冷え切り温度Ｔｂとなる。さらに、冷え切り温度Ｔｂから、安定な冷却状態を保つためには、冷え切り温度Ｔｂから何度上昇させなければならないかを求める。

この安定な冷却状態へ推移させるための温度が上述した上昇温度ΔＴｕｐであり、冷え切り温度Ｔｂを上昇温度ΔＴｕｐだけ上昇させた温度が、赤外線センサ１１０の出力特性が最も安定する設定冷却温度Ｔｓとなる。この上昇温度ΔＴｕｐは、上述したように、あらかじめ設定された値ではなく、冷却温度設定部１０３によって計算される値である。

つぎに、上述した冷却制御装置１００による冷却制御方法、すなわち冷却制御処理の流れについて、図６を用いて説明する。図６は、この発明の実施の形態にかかる冷却制御処理の流れを示すフローチャートである。

まず、冷却制御装置１００の電源がＯＮの状態であるか否かの判断をおこなう（ステップＳ６０１）。冷却制御装置１００の電源がＯＮ状態であれば（ステップＳ６０１：Ｙｅｓ）、温度センサ１０１による赤外線センサ１１０の温度モニタを開始する（ステップＳ６０２）。冷却制御装置１００の電源がＯＦＦ状態であれば（ステップＳ６０１：Ｎｏ）、ＯＮ状態となるまで、待機状態となる。

なお、冷却制御装置１００の電源がＯＮ状態になると、制御部１０５は、動作禁止状態となる。動作禁止状態とは、入力信号にかかわらず動作がおこなわれず、加熱装置１３０を制御することができない状態である。

つぎに、温度センサ１０１のモニタ温度が、あらかじめ定めた冷却状態温度Ｔｃ（図５参照）以下になったか否かの判断をおこなう（ステップＳ６０３）。温度センサ１０１のモニタ温度が、冷却状態温度Ｔｃ以下になれば（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）、制御部１０５の動作禁止状態を解除して、待機状態に設定する（ステップＳ６０４）。待機状態とは、温度センサ１０１からの冷却温度や加減算器１０４からの算出値の入力を待ち受けている状態である。そして、冷却温度や算出値が入力されることにより、制御動作を即座に開始することができる。

このステップＳ６０３における冷却状態温度Ｔｃは、冷却装置１２０による冷却がある程度おこなわれていると認識できる温度に設定すればよい。つまり、自然環境下で赤外線センサ１１０が取りうる温度よりも低く設定してあればよい。また、温度センサ１０１のモニタ温度が、冷却状態温度Ｔｃ以下にならなければ（ステップＳ６０３：Ｎｏ）、冷却制御装置１００は、待機状態となる。

つぎに、冷え切り温度検知部１０２において、温度センサ１０１から入力されたモニタ温度の単時間あたりの変動量Ｖ４が、あらかじめ定めたしきい値Ｄよりも小さいか否かの判断をおこなう（ステップＳ６０５）。この変動量Ｖ４がしきい値Ｄよりも大きければ（ステップＳ６０５：Ｎｏ）、そのままステップＳ６０５の判定処理を繰り返す。変動量Ｖ４がしきい値Ｄよりも小さければ（ステップＳ６０５：Ｙｅｓ）、比較器２０６は出力許可信号Ｓをラッチ２０８に出力することで、ラッチ２０８からのモニタ温度が冷え切り温度Ｔｂとしてフリップフロップ回路２０９に書き込まれる。これにより、冷え切り温度Ｔｂが決定される（ステップＳ６０６）。

つぎに、冷却温度設定部１０３において、冷え切り温度Ｔｂを基に、上昇温度ΔＴｕｐを計算し、冷え切り温度Ｔｂに上昇温度ΔＴｕｐを加えることで、設定冷却温度Ｔｓを設定する（ステップＳ６０７）。ステップＳ６０７によって設定された設定冷却温度Ｔｓが加減算器１０４に出力される。また、加減算器１０４には、温度センサ１０１からのモニタ温度も出力されている。加減算器１０４は、設定冷却温度Ｔｓとモニタ温度との温度差を算出して制御部１０５に出力する。

そして、加減算器１０４から出力された温度差が入力されると、制御部１０５は制御動作を開始する（ステップＳ６０８）。これは、赤外線センサ１１０の冷却温度をステップＳ６０７において設定した設定冷却温度Ｔｓに保つため、制御部１０５による加熱装置１３０への動作命令信号の出力を意味する。

ステップＳ６０８により、制御部１０５から出力された動作命令信号は、パワーアンプ（ＰＡ）１０６により増幅され、加熱装置１３０へ入力される。加熱装置１３０は、動作命令信号に応じて赤外線センサ１１０の温度を上昇させる。このとき温度センサ１０１によるモニタ温度は、制御部１０５へ入力されているため、制御部１０５は、モニタ温度と、設定冷却温度Ｔｓが等しいか否かの判断をおこなう（ステップＳ６０９）。

モニタ温度と、設定冷却温度Ｔｓが等しい場合（ステップＳ６０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０９に戻り処理を繰り返すことで、モニタ温度と設定冷却温度Ｔｓとの比較を継続させる。このようにステップＳ６０９の処理を繰り返すことで、常に制御部１０５から出力される動作命令信号の変更を迅速におこなうことができる。

モニタ温度と、設定冷却温度Ｔｓが等しくない場合（ステップＳ６０９：Ｎｏ）、制御部１０５からの出力の調整をおこなう（ステップＳ６１０）。モニタ温度が設定冷却温度Ｔｓよりも低ければ、制御部１０５から出力された動作命令信号を変更して、モニタ温度が設定冷却温度になるように赤外線センサ１１０の温度を上昇させる。モニタ温度が設定冷却温度Ｔｓよりも高ければ、制御部１０５から出力された動作命令信号を変更して、モニタ温度が設定冷却温度になるように赤外線センサ１１０の温度を低下させる。

つぎに、モニタ温度が冷却状態温度Ｔｃ以上になったか否かの判断をおこなう（ステップＳ６１１）。モニタ温度が冷却状態温度Ｔｃ未満であれば（ステップＳ６１１：Ｎｏ）、赤外線センサ１１０は、設定冷却温度Ｔｓ近傍まで冷却されている可能性があると判断され、ステップＳ６０９の処理に戻り、再度、モニタ温度と設定冷却温度Ｔｓとの比較をおこなう。

モニタ温度が冷却状態温度Ｔｃ以上になった場合（ステップＳ６１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ６０３において既にモニタ温度が冷却状態温度Ｔｃ以下であると確認していることから、赤外線センサ１１０の温度が、上昇し過ぎていることになる。したがって、つぎに、赤外線センサ１１０の温度が、通常動作による温度上昇であるか否かの判断をおこなう（ステップＳ６１２）。ステップＳ６１２の判断は、あらかじめ、冷却装置１２０と加熱装置１３０との機能をから考慮した通常動作時の上昇率の上限値を制御部１０５に設定し、モニタ温度の上昇率が、上限値よりも高い場合は、通常動作による温度上昇ではないと判断してもよい。

通常動作による温度上昇である場合（ステップＳ６１２：Ｙｅｓ）、赤外線センサ１１０の冷却温度は、設定冷却温度Ｔｓとの差が大きいことから、ステップＳ６０３の処理に戻り、再度、設定冷却温度Ｔｓの設定をおこなう。

通常動作による温度上昇でない場合（ステップＳ６１２：Ｎｏ）、たとえば、使用環境が急激に変化した場合や、赤外線センサ１１０の使用を終了するために冷却装置１２０の電源がＯＦＦ状態になった場合は、冷却状態温度Ｔｃ以上になると冷え切り温度検知部にリセットがかかり、設定冷却温度Ｔｓは、初期冷却温度に設定される。したがって、制御部は、動作を終了する（ステップＳ６１３）。つまり、制御部１０５から加熱装置１３０に、加熱動作を停止する旨の動作命令信号が出力して冷却制御処理を終了する。

以上説明したように、冷却制御装置、および冷却制御方法によれば、安定した冷却温度を保てる温度への設定を自動的におこなうことができる。また、冷え切り温度判定をおこなうことで、安定した冷却状態への遷移を迅速におこなうことができる。また、本発明にかかる冷却制御装置、および冷却制御方法は、赤外線センサの冷却に限らず、安定した冷却状態が必要となる測定装置などにも適用可能である。

（付記１）冷却装置によって冷却されている冷却対象素子の温度を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された、前記冷却対象素子の温度の下限値（以下、「冷え切り温度」という）を検知する検知手段と、
前記検知手段によって検知された冷え切り温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする冷却制御装置。

（付記２）前記検知手段は、
前記冷却対象素子の温度の一定の冷却温度への収束可能性を判定する判定手段と、
前記判定手段によって判定された判定結果に基づいて、前記冷え切り温度を決定する決定手段と、
を備えることを特徴とする付記１に記載の冷却制御装置。

（付記３）前記判定手段は、
前記冷却対象素子の温度の振幅が所定時間継続して所定のしきい値以内である場合、前記一定の冷却温度に収束可能と判定することを特徴とする付記２に記載の冷却制御装置。

（付記４）さらに、前記決定手段により前記冷え切り温度が決定するまでの前記冷却対象素子の温度のばらつき量に基づいて、前記冷却対象素子の動作が安定する冷却温度を設定する設定手段を備え、
前記制御手段は、
前記設定手段によって設定された冷却温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整することを特徴とする付記２または３に記載の冷却制御装置。

（付記５）さらに、前記冷却温度と当該冷却温度が設定されたときにおける前記冷却対象素子の温度との温度差を算出する算出手段を備え、
前記制御手段は、
前記算出手段によって算出された算出結果に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整することを特徴とする付記４に記載の冷却制御装置。

（付記６）前記制御手段は、
前記冷却対象素子の温度が所定温度以下に下降した場合にのみ、前記冷え切り温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整することを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の冷却制御装置。

（付記７）前記制御手段は、
前記冷却対象素子の温度が所定温度にまで下降していない場合、前記冷却対象素子の温度の調整をしないことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の冷却制御装置。

（付記８）冷却装置によって冷却されている冷却対象素子の温度の下限値（以下、「冷え切り温度」という）を検知する検知工程と、
前記検知工程によって検知された冷え切り温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整する調整工程と、
を含んだことを特徴とする冷却制御方法。

（付記９）前記検知工程は、
前記冷却対象素子の温度の一定の冷却温度への収束可能性を判定する判定工程と、
前記判定工程によって判定された判定結果に基づいて、前記冷え切り温度を決定する決定工程と、
を含んだことを特徴とする付記８に記載の冷却制御方法。

（付記１０）前記判定工程は、
前記冷却対象素子の温度の振幅が所定時間継続して所定のしきい値以内である場合、前記一定の冷却温度に収束可能と判定することを特徴とする付記９に記載の冷却制御方法。

（付記１１）さらに、前記決定工程により前記冷え切り温度が決定するまでの前記冷却対象素子の温度のばらつき量に基づいて、前記冷却対象素子の動作が安定する冷却温度を設定する設定工程を含み、
前記調整工程は、
前記設定工程によって設定された冷却温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整することを特徴とする付記９または１０に記載の冷却制御方法。

（付記１２）さらに、前記冷却温度と当該冷却温度が設定されたときにおける前記冷却対象素子の温度との温度差を算出する算出工程を含み、
前記調整工程は、
前記算出工程によって算出された算出結果に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整することを特徴とする付記１１に記載の冷却制御方法。

（付記１３）前記調整工程は、
前記冷却対象素子の温度が所定温度以下に下降した場合にのみ、前記冷え切り温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整することを特徴とする付記８〜１２のいずれか一つに記載の冷却制御方法。

以上のように、本発明にかかる冷却制御装置、および冷却制御方法は、使用環境が頻繁に変化する条件下に有用であり、特に、赤外線カメラに用いる赤外線センサの冷却に適している。

この発明の実施の形態にかかる冷却制御装置の構成を示す説明図である。 冷え切り温度検知部の詳細な構成を示すブロック図である。 冷え切り温度検知部における温度センサのモニタ温度の波形の変化を示すモデル図である。 図１に示した冷却温度設定部の詳細な構成を示すブロック図である。 図１に示した温度センサのモニタ温度の時間的変化を示すグラフである。 この発明の実施の形態にかかる冷却制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 冷却制御装置
１０１ 温度センサ
１０２ 冷え切り温度検知部
１０３ 冷却温度設定部
１０４，２０４ 加減算器
１０５ 制御部
１０６ パワーアンプ（ＰＡ）
１１０ 赤外線センサ
１１１ 赤外線画像化処理部
１２０ 冷却装置
１３０ 加熱装置
２０１ Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）
２０２ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
２０３ レジスタ
２０５ 絶対値化回路
２０６ 比較器
２０７ シフトレジスタ
２０８ ラッチ
２０９ フリップフロップ回路
４０１ メモリ
４０２ ＲＭＳ

Claims (5)

1. 冷却装置によって冷却されている冷却対象素子の温度を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された、前記冷却対象素子の温度の下限値（以下、「冷え切り温度」という）を検知する検知手段と、
   前記検知手段によって検知された冷え切り温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整する制御手段と、
   を備えることを特徴とする冷却制御装置。
2. 前記検知手段は、
   前記冷却対象素子の温度の一定の冷却温度への収束可能性を判定する判定手段と、
   前記判定手段によって判定された判定結果に基づいて、前記冷え切り温度を決定する決定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の冷却制御装置。
3. 前記判定手段は、
   前記冷却対象素子の温度の振幅が所定時間継続して所定のしきい値以内である場合、前記一定の冷却温度に収束可能と判定することを特徴とする請求項２に記載の冷却制御装置。
4. さらに、前記決定手段により前記冷え切り温度が決定するまでの前記冷却対象素子の温度のばらつき量に基づいて、前記冷却対象素子の動作が安定する冷却温度を設定する設定手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記設定手段によって設定された冷却温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整することを特徴とする請求項２または３に記載の冷却制御装置。
5. 冷却装置によって冷却されている冷却対象素子の温度の下限値（以下、「冷え切り温度」という）を検知する検知工程と、
   前記検知工程によって検知された冷え切り温度に基づいて、前記冷却対象素子の温度を調整する調整工程と、
   を含んだことを特徴とする冷却制御方法。

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