JP3390474B2 - テレビジョンカメラの温度制御回路 - Google Patents

テレビジョンカメラの温度制御回路

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョンカメラの
撮像素子(撮像管または固体撮像素子)の温度制御回路
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】図3は撮像管の温度を制御する場合の一
般的な構造を示すもので、撮像管3の変換面4近傍に取
付けられたペルチェ素子5に温度制御回路12から電流
を供給することにより、変換面温度を制御する構造にな
っている。図4に、ペルチェ素子5に電流を供給する温
度制御回路12の従来例を示す。この回路構成は、変換
面温度センサ7、温度に対応した電圧値(または電流
値)を発生する制御基準電圧源11及び増幅器10から
構成されている。変換面温度センサ7は、撮像管の変換
面近傍(変換面の温度を的確に検知できる位置)に取付
けられ、変換面の温度を直流電圧値(または直流電流
値)として検知する。そして、変換面温度センサ7の出
力(直流電圧値または直流電流値)と制御基準電圧源1
1の出力(直流電圧値または直流電流値)は増幅器10
に入力される。増幅器10は、負帰還増幅器を構成して
おり、制御基準電圧源11と変換面温度センサ7の出力
の差を検出し、その差が減少する方向に増幅器10の出
力が変わることにより、その差を補正するようにペルチ
ェ素子電流が制御されるようになっている。したがっ
て、変換面温度、すなわち変換面の温度を示す直流電圧
値が制御基準電圧源11の電圧値に対して差がある場合
は、変換面温度が何度であっても変換面温度を示す直流
電圧値が制御基準電圧値と同じになるまで、常に、ペル
チェ素子5に電流が供給されることになるため、必要以
上の電流を常にペルチェ素子5に流してしまうという欠
点を有している。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】撮像素子を用いたテレ
ビジョンカメラでは、変換面温度の過度の上昇及び低下
は、様々な不具合を引き起こす要因となる場合があるた
め、変換面温度が撮像素子の使用可能温度(安定動作温
度)範囲内に収まるよう制御する必要がある。しかしな
がら、図4に示すような従来の温度制御回路では、変換
面温度が所定の設定温度になるようにペルチェ素子電流
を制御する一点制御方式のため、外気温度が何度であっ
ても、変換面温度が設定温度になるように、常にペルチ
ェ素子電流を制御してしまい、常に電力を消費するとい
う問題が生じる。本発明はこれらの欠点を除去し、ペル
チェ素子に必要以上の電流を供給せず、回路の省電力化
が行なえ、経済性に優れた撮像素子の温度制御をするこ
とを目的とする。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、テレビジョンカメラの撮像素子の変換面
近傍に設けたペルチェ素子によって撮像素子温度を制御
する回路において、変換面温度を検知する温度センサと
外気温度を検知する温度センサを各々設け、これら温度
センサの出力を入力とする第1の比較手段と、該第1の
比較手段の出力と所定の直流電圧源とを入力とする第2
の比較手段と、該第2の比較手段の出力によって上記ペ
ルチェ素子を制御する回路により構成され、上記第1の
比較手段の利得を変えることにより、外気温度の変化に
対する変換面温度の変化率を制御し、上記直流電圧源の
電圧を変えることにより、外気温度と制御された変換面
温度が同じになる温度ポイントを所定値に設定するよう
にしたものである。 【0005】 【作用】その結果、ペルチェ素子を制御する回路の第1
の比較手段の利得を変えることにより、外気温度の変化
に対する変換面温度の変化率を任意に制御することがで
き、第2の比較手段の入力の直流電圧源の電圧を変える
ことにより、外気温度と制御された変換面温度が同じに
なる温度ポイントを任意に設定できるので、外気温度等
に応じて、変換面温度を撮像素子の使用可能温度(安定
動作温度)範囲内の適当な温度に制御でき、ペルチェ素
子に供給する電流を不必要に消費せず、回路の消費電力
を抑えることができる。 【0006】 【実施例】以下、本発明の温度制御回路の一実施例を図
1を用いて説明する。図1において、外気温度センサ8
(直流電圧値:V(T1)とする)、変換面温度センサ7
(直流電圧値:V(T2)とする)の出力は、比較器1(差
動増幅器)の入力((+)入力、(−)入力)に接続されて
いる。ここで、温度センサの温度に対する出力電圧値の
関係は、外気温度、変換面温度を各々T1,T2とする
と、下記(1)、(2)式のようになる。 V(T1)=A+B×T1 ・・・(1) V(T2)=A+B×T2 ・・・(2) (ここで、温度センサ7,8の特性は同じものとしてい
る) 外気温度センサ8の出力と比較器1の(−)入力間に抵抗
R1を接続、比較器1の(−)入力と比較器1の出力間に
抵抗R2を接続することにより、負帰還増幅器を構成し
ている。この時に比較器1の出力電圧Vo1は、下記
(3)、(4)式のようになる。 Vo1=V(T2)×(1+G1)−V(T1)×G1 ・・・(3) G1=R2/R1 ・・・(4) 上記(3)、(4)式より、G1すなわち比較器1の利得を
変えると、比較器1の出力電圧Vo1が変わることが分か
る。 【0006】比較器1の出力は、直流電圧源Vtと共に
比較器2(差動増幅器)の入力に接続されている。比較
器1の出力と比較器2の(−)入力間に抵抗R3を接続、
比較器2の(−)入力と比較器2の出力間に抵抗R4を接
続することにより、比較器1と同様に負帰還増幅器を構
成している。この時の比較器2の出力電圧Vo2は、下記
(5)、(6)式のようになる。 Vo2=Vt×(1+G2)−Vo1×G2 ・・・(5) G2=R4/R3 ・・・(6) 上記(5)、(6)式より、比較器2の出力電圧Vo2は、比
較器1の出力電圧Vo1(Vo1は、比較器1の利得により
決まる)と直流電圧源Vtによって決まる。比較器2の
出力は、増幅器6((+)入力)に入力し、増幅器6の
(−)入力と増幅器6の出力間にはペルチェ素子5を接続
し、さらに、増幅器6の(−)入力とアース間には、抵抗
R5を接続することにより、増幅器6は負帰還増幅器を
構成している。この時、ペルチェ素子5に供給される電
流値Iは、ほぼ抵抗R5に流れる電流と同じとみなせる
ので、(7)式のようになる。 I=Vo2/R5 ・・・(7) 上記(7)式により、ペルチェ素子に供給される電流値I
は、比較器2の出力電圧Vo2によって決まる。 【0007】ここで、ペルチェ素子5の効率がかなり良
いと仮定し、変換面の安定温度Tst(変換面の温度制御
が安定する温度)を上記(1)〜(7)式より求めると、下
記(8)式のようになる。 Tst={G2×Vt−A×(G2-1)+(G1-1)×(G2-1)×B×T1}/{G1×(G2-1)×B} ・・・(8) 上記(8)式を整理すると、 Tst=C×Vt+D+E×T1 ・・・(9) となる。なお、上記式の簡略化のため、G1,G2等
を、A,B,C,D,Eの係数で置き換えて表す。上記
(9)式から、外気温度がT1の時、変換面温度がTstに
落着くことが分かる。図2に、外気温度に対する変換面
制御温度の関係の一例を示す。よって、外気温度の変化
に対する変換面温度の変化率は、上記(9)式の傾き、す
なわち、G1(利得)を変えることにより任意に設定でき
るといえる。また、(9)式の切片、すなわちVt(直流
電流源)をかえることにより、外気温度と変換面温度が
同じになる温度を任意に設定できるといえる。故に、外
気温度に対する変換面の安定温度を任意に設定できるの
で、撮像素子の使用可能温度(安定動作温度)範囲内で
外気温度に応じた温度制御ができ、不必要に変換面の温
度を制御せずにすみ、消費電力を抑えることができる。 【0008】 【発明の効果】本発明により、撮像素子を用いたテレビ
ジョンカメラにおいて、変換面温度の温度制御は、外気
温度の変化に対する変換面温度の変化率を任意に設定す
ることができると共に、外気温度と制御された変換面温
度が同じになる温度ポイントを任意に設定することがで
きるので、ペルチェ素子に必要以上の電流を供給せず、
回路の省電力化が行なえ、経済性に優れたテレビジョン
カメラの撮像素子の温度制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明を適用した回路の一実施例の回路図。 【図2】本発明の回路の外気温度に対する変換面制御温
度の関係の一例を示す図。 【図3】撮像管の変換面付近の構造図。 【図4】従来の変換面温度制御回路の一例を示す図。 【符号の説明】 1,2:比較器、3:撮像管、4:撮像管の変換面、
5:ペルチェ素子、6,10:増幅器、7:変換面温度
センサ、8:外気温度センサ、9:直流電流源、11:
制御基準電圧源。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 テレビジョンカメラの撮像素子の光電変
    換面(以下、変換面と称す)近傍に設けたペルチェ素子
    によって撮像素子温度を制御する回路において、上記変
    換面近傍の温度(以下、変換面温度と称す)を検知する
    温度センサと外気温度を検知する温度センサを各々設
    け、これら温度センサの出力を入力とする第1の比較手
    段と、該第1の比較手段の出力と所定の直流電圧源とを
    入力とする第2の比較手段と、該第2の比較手段の出力
    によって上記ペルチェ素子を制御する回路により構成さ
    れ、上記第1の比較手段の利得を変えることにより、外
    気温度の変化に対する変換面温度の変化率を制御し、上
    記直流電圧源の電圧を変えることにより、外気温度と制
    御された変換面温度が同じになる温度ポイントを所定値
    に設定することを特徴とするテレビジョンカメラの温度
    制御回路。
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