JP2009224957A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像素子をより低い温度まで冷却できるようにした撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device that can cool an imaging device to a lower temperature.
CCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を内蔵する撮像装置では、撮像素子の温度上昇に伴う暗電流ノイズの増加により、画像の画質が劣化することが知られている。そのため、撮像装置には、画質の劣化を防止するために、撮像素子を冷却するペルチェ素子などの電子冷却素子が設けられている。 In imaging devices with built-in image sensors such as CCD (Charge Coupled Devices) and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), it is known that the image quality deteriorates due to the increase in dark current noise accompanying the temperature rise of the image sensor. Yes. Therefore, the image pickup apparatus is provided with an electronic cooling element such as a Peltier element that cools the image pickup element in order to prevent deterioration of the image quality.
ところが、電子冷却素子により撮像素子を冷却する場合に、撮像素子や電子冷却素子の周囲に結露が生じ、被写体を撮像できなくなることがあった。そこで、撮像素子および電子冷却素子が配置されている筐体内部の空間を除湿する除湿素子を設け、筐体内部の空間を低湿度状態に保つことで結露の発生を防止する撮像装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 However, when the image sensor is cooled by the electronic cooling element, there is a case where condensation occurs around the image sensor or the electronic cooling element and the subject cannot be imaged. In view of this, there has been proposed an imaging apparatus that is provided with a dehumidifying element that dehumidifies the space inside the housing in which the imaging device and the electronic cooling element are arranged, and prevents the occurrence of condensation by keeping the space inside the housing in a low humidity state. (For example, refer to Patent Document 1).
ところで、撮像装置において、結露を発生させることなく撮像素子をより低い温度まで冷却するには、撮像装置の筐体内部の空間を気密室として除湿効率を高めたり、大きな除湿素子を設けて除湿効果を高めたりして、筐体内部の空間を、より湿度の低い状態に保つ必要がある。 By the way, in an imaging device, in order to cool the imaging device to a lower temperature without causing condensation, the dehumidifying effect is achieved by using the space inside the housing of the imaging device as an airtight chamber to increase the dehumidifying efficiency or by providing a large dehumidifying element. It is necessary to keep the space inside the housing in a lower humidity state.
しかしながら、筐体内部の空間を気密室とするには、筐体の溶接を行ったり、筐体内の基板に接続されるケーブル等を通すための開口部を封止したりする必要があり、工数がかかるだけでなくコスト高になってしまう。また、撮像装置に設ける除湿素子が大きくなると、撮像装置に設けられる各部材のレイアウトが制限されたり、筐体を大きくしなければならなくなったりするため、撮像装置の小型化が困難となる。 However, in order to make the space inside the housing an airtight chamber, it is necessary to weld the housing or seal an opening for passing a cable connected to a substrate in the housing. Not only will it cost, but it will also be expensive. In addition, when the dehumidifying element provided in the image pickup apparatus is large, the layout of each member provided in the image pickup apparatus is limited or the housing has to be enlarged, which makes it difficult to reduce the size of the image pickup apparatus.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単に、撮像素子をより低い温度まで冷却することができるようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and allows an image sensor to be cooled to a lower temperature more easily.
本発明の撮像装置は、筐体に囲まれて形成された、互いに隣接する第1の空間および第2の空間と、前記第1の空間内に配置され、被写体を撮像する撮像素子と、前記第1の空間内に配置され、前記撮像素子を冷却する冷却素子と、前記第1の空間内の水分を吸湿する除湿部が前記第1の空間に露出され、前記除湿部で除湿された水分を放出する放出部が前記第2の空間に露出されるように配置された、前記第1の空間を除湿する第1の除湿素子と、前記第2の空間内の水分を吸湿する除湿部が前記第2の空間に露出され、前記第1の除湿素子の除湿部で除湿された水分を放出する放出部が前記筐体の外部に露出されるように配置された、前記第2の空間を除湿する第2の除湿素子とを備えることを特徴とする。 An imaging apparatus according to the present invention includes a first space and a second space that are adjacent to each other and are surrounded by a housing, an imaging device that is disposed in the first space and images a subject, Moisture that is disposed in the first space and that cools the image sensor and a dehumidifying part that absorbs moisture in the first space are exposed to the first space and dehumidified by the dehumidifying part. A first dehumidifying element configured to dehumidify the first space, and a dehumidifying unit configured to absorb moisture in the second space, the first dehumidifying element disposed to be exposed to the second space. The second space, which is disposed in such a manner that a discharge portion that is exposed to the second space and releases moisture dehumidified by the dehumidifying portion of the first dehumidifying element is exposed to the outside of the housing. And a second dehumidifying element for dehumidifying.
本発明によれば、より簡単に、結露の発生をより抑止し、撮像素子をより低い温度まで冷却することができる。 According to the present invention, it is possible to more easily suppress the occurrence of condensation and cool the imaging device to a lower temperature.
以下、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。 Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an embodiment of an imaging apparatus to which the present invention is applied.
撮像装置11の外部筐体21には、撮像装置11内に設けられたプリント配線基板などからなる制御基板22が、図示せぬビスなどにより固定されており、制御基板22上には、CCDやCMOSなどからなる撮像素子23が配置されている。また、制御基板22の中央には貫通穴が設けられており、貫通穴内には、ペルチェ素子などからなる冷却素子24が配置されている。
A
外部筐体21の内部には、外部筐体21の内側に突出し、室壁25を係止する突出部が設けられており、室壁25はビス26およびビス27により外部筐体21の突出部にねじ止めされて固定されている。また、外部筐体21の突出部の室壁25と当接する部分には溝が設けられており、その溝にはOリング28が嵌入されている。このOリング28により、外部筐体21および室壁25により囲まれる空間の気密性が保持されている。
Inside the outer casing 21, a protruding portion that protrudes inside the outer casing 21 and that locks the
なお、本発明では、必ずしも高い気密性を保持する必要はないので、Oリング28は必須なものではない。
In the present invention, since it is not always necessary to maintain high airtightness, the O-
室壁25は放熱筐体として機能し、撮像素子23と室壁25との間に配置された冷却素子24から発生した熱を、室壁25を介し、外部筐体21へ伝える。また、外部筐体21の撮像素子23の受光面と対向する部分には、被写体からの光を撮像素子23の受光面に入射させるための貫通穴が設けられており、その貫通穴を覆うように、板状の光学フィルタ29が外部筐体21に固定されている。
The
さらに、外部筐体21の内側の空間は、室壁30により覆われて気密室とされる。すなわち、外部筐体21には、室壁25と室壁30とが対向するように、室壁30が図示せぬビスなどにより外部筐体21に固定されている。また、外部筐体21の室壁30と当接する部分には溝が設けられており、その溝にはOリング31が嵌入されている。そして、Oリング31により、外部筐体21内部の高い気密性が保持される。
Furthermore, the space inside the outer casing 21 is covered with a chamber wall 30 to be an airtight chamber. In other words, the chamber wall 30 is fixed to the outer casing 21 with a screw or the like (not shown) so that the
このように、撮像装置11では外部筐体21、光学フィルタ29、および室壁30に囲まれて撮像装置11内部の1つの空間が形成され、その空間が室壁25により仕切られて、互いに隣接する2つの空間に分けられている。つまり、撮像装置11内部には、外部筐体21、光学フィルタ29、および室壁25により囲まれて形成される前空間32と、外部筐体21、室壁25、および室壁30により囲まれて形成される後空間33とが設けられている。
As described above, in the
前空間32内には、制御基板22、撮像素子23、および冷却素子24が配置されている。後空間33内には配線等が配置されている。また、後空間33の容積は、前空間32の容積よりも小さくなるようになされている。
In the
さらに、室壁25には前空間32内部を除湿する除湿素子34が設けられており、室壁30には後空間33内部を除湿する除湿素子35が設けられている。そして、除湿素子34および除湿素子35は互いに対向し、ほぼ直線上に位置するように並べられて配置されている。
Further, the
除湿素子34および除湿素子35は、例えば陽極および陰極が設けられた、固体高分子電解質膜よりなる電気分解セルから構成される。ここで、除湿素子34は、陽極が前空間32に露出され、陰極が後空間33に露出されるように室壁25に固定され、除湿素子35は、陽極が後空間33に露出され、陰極が撮像装置11の外部に露出されるように室壁30に固定されている。このように、除湿素子34の陰極と、除湿素子35の陽極は互いに対向させ、かつ近接して設けられている。
The
本発明の除湿素子は、1つの除湿素子中の一方の側の除湿部と、この除湿部で除湿され、除湿素子が保持した水分を積極的に放出する他方の側の放出部を有することが必須である。 The dehumidifying element of the present invention has a dehumidifying part on one side in one dehumidifying element, and an emitting part on the other side that dehumidifies in this dehumidifying part and positively releases the moisture held by the dehumidifying element. It is essential.
次に、撮像装置11の動作について説明する。
Next, the operation of the
被写体からの光は、光学フィルタ29を介して撮像素子23の受光面に入射する。このとき、被写体からの光は、光学フィルタ29により所定の波長成分が除去されて、撮像素子23に入射する。撮像素子23は、光学フィルタ29から入射した光を受光して光電変換することにより、被写体を撮像する。取得された画像は、例えば制御基板22上に設けられた図示せぬメモリに供給されて記録される。
Light from the subject enters the light receiving surface of the
また、被写体の撮像時において、冷却素子24は撮像素子23を冷却する。すなわち、冷却素子24は、撮像素子23において発生した熱を、室壁25を介して外部筐体21に伝える。これにより、撮像素子23が冷却されて暗電流ノイズの発生が抑制されるので、被写体の画像の画質を向上させることができる。
In addition, the
さらに、被写体の撮像時において、除湿素子34は前空間32内部を除湿し、除湿素子35は、後空間33内部を除湿する。すなわち、除湿素子34が図示せぬ電源から電力の供給を受けると、除湿素子34の陽極近傍では、水分(水)が電気分解されて陽極側、つまり前空間32の湿度が低下する。また、除湿素子34の陰極では、電気分解により生じたプロトン(H+)および電子が酸素と反応し、水蒸気が発生する。この水蒸気は後空間33へと排出される。これにより、前空間32内部の湿度を低下させ、前空間32内部における結露を防止することができる。
Further, when the subject is imaged, the
また、除湿素子35においても除湿素子34における場合と同様に、除湿素子35の陽極近傍では、水分の電気分解により陽極側、つまり前空間33の湿度が低下し、除湿素子35の陰極では水蒸気が発生して、水蒸気が撮像装置11の外部に排出される。これにより、後空間33内部の湿度を低下させ、除湿素子34による前空間32内部の除湿効果をさらに高めることができる。
In the
つまり、除湿素子35で後空間33を除湿することにより、後空間33内を撮像装置11外部の湿度よりも低い湿度にすることができ、除湿素子34により前空間32を除湿することにより、前空間32内を後空間33の湿度よりも低い湿度にすることができる。このように後空間33を除湿することで、前空間32内の湿度をより低くすることができ、前空間32をより結露しにくい状態とすることができる。したがって、より簡単かつ確実に、冷却素子24によって撮像素子23をより低い温度まで冷却することができる。
That is, by dehumidifying the
しかも、後空間33は除湿されて、湿度の低い状態に保たれるため、必ずしも前空間32と後空間33との間に高い気密性を確保する必要はない。そのため、前空間32と後空間33とを仕切る室壁25は、ビス26およびビス27により外部筐体21にねじ止めされている。このように、撮像装置11によれば、高い除湿機能を有しているので、必ずしも前空間32に高い気密性を確保する必要がなく、前空間32を形成する室壁25を、隙間の封止や溶接を必要とせずに簡単に外部筐体21に取り付けることができる。これにより、撮像装置11の製造コストを削減することができる。
Moreover, since the
また、撮像装置11によれば、前空間32の除湿効果を簡単に高めることができるので、撮像装置11に設ける除湿素子として、より除湿効果の高い大きい除湿素子を用いる必要もない。したがって、撮像装置11内の電子部品の配置に制約を受けることもなく、撮像装置11の小型化を図ることができる。
Moreover, according to the
さらに、撮像装置11では、効率よく前空間32を除湿することができるため、前空間32内に冷却素子24や除湿素子34を制御するための温度計や湿度計を設ける必要がない。したがって、撮像装置11を小型化することができるだけでなく、撮像装置11における消費電力を少なくすることができ、撮像素子23の冷却効率や、前空間32および後空間33の除湿効率をさらに向上させることができる。
Furthermore, since the
さらに、また、一般に除湿対象の空間は小さいほど除湿効率が高くなることが知られている。撮像装置11では、前空間32には制御基板22等が配置されるため、ある程度の容積が必要となる。これに対して、後空間33には配置されるものが比較的少ないため、後空間33は前空間32よりも容積の小さい空間とされている。このように、後空間33を容積の小さい空間とすることで、後空間33の除湿効率を高めることができる。
Furthermore, it is generally known that the dehumidifying efficiency increases as the space to be dehumidified becomes smaller. In the
なお、撮像装置11においては、前空間32内の図中、横方向の幅、つまり前空間32を形成する外部筐体21の部分の内径が、後空間33内の横方向の幅、つまり後空間33を形成する外部筐体21の部分の内径よりも小さくなっているが、必ずしもそうである必要はない。すなわち、後空間33の図中、横方向の幅は、前空間32の横方向の幅と同じであってもよいし、前空間32の横方向の幅より狭くてよい。あるいは、室壁30は、必ずしも外部筐体21に係止させる必要はなく、例えば、室壁25に室壁30と接触し後空間33を形成する壁部を設けるようにしてもよい。
In the
また、以上においては、撮像装置11の筐体を構成する室壁30に除湿素子35が設けられると説明したが、撮像装置11の筐体に対して着脱自在な外付け筐体を設け、その外付け筐体に除湿素子35が設けられるようにしてもよい。
In the above description, it has been described that the
そのような場合、撮像装置11は、例えば、図2に示すように構成される。なお、図2において、図1における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
In such a case, the
図2の撮像装置11の外部筐体71の内側には、撮像素子23および冷却素子24が配置された制御基板22が図示せぬビスなどにより固定されており、外部筐体71の撮像素子23と対向する位置には貫通穴が設けられて、その貫通穴が光学フィルタ29により覆われている。
The
また、外部筐体71の内側の空間は、室壁25により覆われて気密室とされる。すなわち、外部筐体71には、室壁25が図示せぬビスなどにより固定されている。外部筐体71の室壁25と当接する部分には溝が設けられており、その溝にはOリング28が嵌入されて、Oリング28により外部筐体71内部の高い気密性が保持される。
The space inside the
さらに、室壁25には、除湿素子34の陰極を覆うように、室壁25に着脱可能な外付け筐体72が、ビス73およびビス74により取り付けられている。外付け筐体72の除湿素子34と対向する部分には除湿素子35が設けられている。すなわち、除湿素子35は、除湿素子34および除湿素子35が互いに対向し、ほぼ直線上に位置するように設けられている。
Furthermore, an
このように、図2の撮像装置11では、外部筐体71、光学フィルタ29、および室壁25に囲まれて形成される空間が前空間32とされ、室壁25および外付け筐体72に囲まれて形成される空間が後空間33とされている。また、後空間33は、前空間32よりも容積の小さい空間とされている。
As described above, in the
図1の撮像装置11における場合と同様に、除湿素子34の陽極は、制御基板22、撮像素子23、および冷却素子24が配置された前空間32に露出されており、除湿素子34の陰極は後空間33に露出されている。また、除湿素子35の陽極は外付け筐体72内部、つまり後空間33に露出され、除湿素子35の陰極は撮像装置11の外部に露出されている。
1, the anode of the
被写体の撮像時において、除湿素子34は前空間32を除湿し、除湿素子35は後空間33を除湿する。このように、除湿素子34の陰極が露出される後空間33を、さらに除湿素子35により除湿することで、除湿素子34による前空間32内部の除湿効果をさらに高めることができる。したがって、前空間32内の湿度をより低くすることができ、結露の発生をより抑えつつより簡単かつ確実に、冷却素子24によって撮像素子23をより低い温度まで冷却することができる。
When the subject is imaged, the
また、除湿素子34の陰極と、除湿素子35の陽極とは、互いに対向し、かつ近接して設けられている。
Further, the cathode of the
さらに、撮像装置11では、室壁25に対して外付け筐体72の着脱が可能であるので、撮像装置11の使用目的に応じて、室壁25に外付け筐体72を取り付けた状態で他の装置に組み込んだり、室壁25から外付け筐体72を取り外した状態で、他の装置に組み込んだりすることができる。したがって、撮像装置11をより多くの装置に、より簡単に組み込むことができ、撮像装置11の利用用途を広げることができる。
Further, in the
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
11 撮像装置, 21 外部筐体, 23 撮像素子, 24 冷却素子, 25 室壁, 26 ビス, 27 ビス, 29 光学フィルタ, 30 室壁, 32 前空間, 33 後空間, 34 除湿素子, 35 除湿素子, 71 外部筐体, 72 外付け筐体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1の空間内に配置され、被写体を撮像する撮像素子と、
前記第1の空間内に配置され、前記撮像素子を冷却する冷却素子と、
前記第1の空間内の水分を吸湿する除湿部が前記第1の空間に露出され、前記除湿部で除湿された水分を放出する放出部が前記第2の空間に露出されるように配置された、前記第1の空間を除湿する第1の除湿素子と、
前記第2の空間内の水分を吸湿する除湿部が前記第2の空間に露出され、前記第1の除湿素子の除湿部で除湿された水分を放出する放出部が前記筐体の外部に露出されるように配置された、前記第2の空間を除湿する第2の除湿素子と
を備えることを特徴とする撮像装置。 A first space and a second space that are adjacent to each other and are surrounded by a housing;
An image sensor that is disposed in the first space and images a subject;
A cooling element that is disposed in the first space and that cools the imaging element;
A dehumidifying part that absorbs moisture in the first space is exposed in the first space, and a discharge part that discharges moisture dehumidified in the dehumidifying part is exposed in the second space. A first dehumidifying element for dehumidifying the first space;
A dehumidifying part that absorbs moisture in the second space is exposed to the second space, and a discharge part that releases moisture dehumidified by the dehumidifying part of the first dehumidifying element is exposed to the outside of the housing. An image pickup apparatus comprising: a second dehumidifying element arranged to be dehumidified to dehumidify the second space.
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 1, wherein the second space has a smaller volume than the first space.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first dehumidifying element and the second dehumidifying element are arranged so as to be positioned substantially on a straight line.
前記仕切り部材をねじ止めにより、前記筐体に固定する固定部材と
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の撮像装置。 A partition member that forms the first space and the second space by partitioning one space surrounded by the housing;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: a fixing member that fixes the partition member to the housing by screwing.
前記第1の除湿素子が固定され、前記第1の空間を形成する外部筐体と、
前記第2の除湿素子が固定されるとともに、前記第2の空間を形成し、前記外部筐体に対して着脱自在な外付け筐体と
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の撮像装置。 The housing is
An outer housing to which the first dehumidifying element is fixed and forming the first space;
The second dehumidifying element is fixed, and includes an external housing that forms the second space and is detachable from the external housing. The imaging device according to any one of the above.
Priority Applications (1)
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