JP4782988B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子の結露防止機能を備えた撮像装置に関する
ものである。

顕微鏡などの撮像装置に使用される固体撮像素子（以下、ＣＣＤと称する。）は、周囲温度上昇に伴ない画像が劣化することが知られている。

そこで、このようなＣＣＤを使用する場合、ＣＣＤの温度上昇を抑制するため、例えばペルチェ素子などの冷却手段を用いてＣＣＤ全体を冷却し、吸熱したエネルギーをカバーを介して外気へと放熱するようにしている。

しかし、ＣＣＤを冷却すると、カバー内の空気中に含まれる水分がＣＣＤの撮像面に結露することがあり、撮像結果に結露した水分が写り込むという問題があった。

このための対策として、ＣＣＤおよびその周辺を完全な密閉構造とし、低湿の環境下で製品を組み立てたり、あるいはカバー内部を真空あるいは窒素ガス等で充填するようなことが考えられている。しかし、ＣＣＤおよびその周辺を完全な密閉構造とするには、非常にコストがかかってしまい現実的でない。また、密閉構造が完全でない場合には、極めて微量ではあるが、徐々に外気中に含まれた水分がカバー内部に浸入し、時間の経過とともに結露が発生するという問題を生じる。

この対策として従来より知られている方法に、例えば、特許文献１に開示されるように、カバー内にシリカゲルを同梱し、内部の水分を吸湿させるものや、特許文献２に開示されるように、ＣＣＤを冷却する冷却制御部を設け、この冷却制御部をＣＣＤ温度よりも低く冷やすことで、内部の水分を冷却制御部に結露させて、ＣＣＤの結露を防止するものがある。

図９は、特許文献１の特徴を説明するためのものである。図において、１は撮像を行うＣＣＤで、このＣＣＤ１は、基板２上に取り付けられている。また、ＣＣＤ１には、ペルチェ素子３が設けられている。ペルチェ素子３は、ＣＣＤ１を冷却するためのもので、冷却面が熱伝導部材４を介してＣＣＤ１に設けられている。熱伝導部材４は、ＣＣＤ１とペルチェ素子３の冷却面を熱的に連結するもので、材質はアルミ、銅等の熱伝達率の高いものが用いられる。熱伝導部材４には、サーミスタ５が設けられている。サーミスタ５は、熱伝導部材４の温度を測定するためのもので、測定温度を基板２上の配線（不図示）を介して温度制御部（不図示）に通知するようにしている。

ペルチェ素子３は、放熱面が外装部６の放熱部を兼ねた基体６ａ面に密着して設けられている。この基体６ａには、ＣＣＤ１を取り付けた基板２がスタッド７を介して固定されている。この場合、スタッド７は、基板２と基体６ａとの間に熱伝導部材４とペルチェ素子３を挟み込んで固定している。

外装部６の基体６ａには、ＣＣＤ１の周囲を覆うように外装カバー６ｂが設けられている。この外装カバー６ｂは、パッキン６ｄを介在させてネジ６ｃにより基体６ａ上に気密に取り付けられている。外装カバー６ｂには、ＣＣＤ１の撮像面に対応する位置にカバーガラス８を嵌め込んだ窓部６ｅが設けられている。カバーガラス８は、接着剤等を用いて窓部６ｅに密閉状態で接着されている。外装カバー６ｂ内部には、シリカゲル９が配置されている。シリカゲル９は、ＣＣＤ１を含む外装カバー６ｂ内部の密閉された空間を除湿するためのものである。

外装カバー６ｂには、マウント１０が設けられている。マウント１０は、本撮像装置をアダプタ（不図示）に連結するための接続部を持ったもので、アダプタの中心とＣＣＤ１の中心を一致させる機構と、アダプタ側のレンズ（不図示）の焦点とＣＣＤ１の撮像面とを一致させるようになっている。この場合、マウント１０は、板状部材１０ａと１０ｂを持ち、ねじ１０ｃにより板状部材１０ａと１０ｂを図示水平方向に移動させることでアダプタの中心とＣＣＤ１の中心を一致させ、ねじ１０ｄにより板状部材１０ａと１０ｂの間を締付けることで、レンズ（不図示）の焦点とＣＣＤ１の撮像面とを一致させるようになっている。

外装部６の基体６ａには、ＣＣＤ１を取り付けた基板２と反対側の端部にＣＣＤ１やペルチェ素子３の駆動回路（不図示）などを有する基板１１が設けられている。この基板１１には、ケーブル１２を介して基板２が電気的に接続されている。また、基板１１には、ケーブル１２が挿通する基体６ａの孔部６ｆを気密に保つための密閉部品１３が設けられている。

基体６ａには、基板１１の周囲を覆うように外装カバー１４が設けられている。この外装カバー１４には、コネクタ１５が設けられている。このコネクタ１５は、図示しない外部装置にケーブルを介して接続され、基板１１上のそれぞれの駆動回路（不図示）に対し電力の供給や制御信号の受け渡しなどを行なうようにしている。

このような構成において、ＣＣＤ１は熱伝導部材４を通してペルチェ素子３により冷却される。ペルチェ素子３は、ＣＣＤ１と熱伝導部材４から吸熱した熱を、外装部６の基体６ａに伝達し、大気中に放熱するとともに、外装カバー６ｂを介してマウント１０側にも伝達し、大気中に放熱する。この場合、サーミスタ５は、熱伝導部材４の温度を測定し、ＣＣＤ１の冷却温度を推測する。この推測された温度データは、基板２からケーブル１２を介して基板１１に伝えられ、コネクタ１５により外部装置のパソコンなどに入力される。パソコンでは、温度データに基づいてＣＣＤ１の目標冷却温度との温度差を計算し、目標温度になるようにペルチェ素子３に流す電流を制御する。

一方、シリカゲル９は、日々ごく微量に浸入してくる水分を吸湿している。この場合、図１０に示すように時間経過とともに装置内部に侵入する水により同図（ａ）に示すように水分量が変化する場合、シリカゲル９の量を適正、少、多の３段階に設定した場合の装置内部における湿度の変化は、それぞれ同図（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すようになり、シリカゲル９の量に大きく影響される。これにより、ＣＣＤ１に結露する湿度を同図（ｅ）とすると、シリカゲル９の量が少ない場合、同図（ｆ）に示す製品保障寿命に達しない前の比較的短時間のうちに結露が発生してしまうことがある。このため、撮像装置の組み立ての際には、製品保証寿命の期間に侵入される総水分量に対して、結露防止できる十分な量のシリカゲル９を封入する必要がある。

図１１は、特許文献２の特徴を説明するもので、シリカゲルに代えてペルチェ素子１６を用いたものである。この場合、ペルチェ素子１６は、冷却面を外装カバー６ｂで覆われた密閉空間の空気に接し、放熱面を基体６ａに接するように配置されている。その他は、図９と同一部分には、同符号を付している。

このような構成において、ＣＣＤ１を冷却する場合、初めにペルチェ素子１６を駆動し冷却する。すると、ペルチェ素子１６に密閉空間の空気中の水分が結露をし始め、図１２（ａ）に示すように結露した水分量の増加とともに、密閉空間内部の湿度が同図ｂ）に示すように低下する。そして、密閉空間内部の湿度が同図（ｃ）に示すＣＣＤ１の冷却温度で結露する湿度より低下した時点（同図（ｄ））をＣＣＤ冷却開始点としてＣＣＤ１の冷却を行うペルチェ素子３を駆動する。

図１３は、上述したシリカゲルに代えてペルチェ素子１６を用いたものに、さらに水分の排出手段１７を設けたものである。

この場合、外装部６の外装カバー６ｂの側面に孔部６ｇを設け、この孔部６ｇに排出手段１７を設けている。この排出手段１７は、シート状の形状をしており、一方端部をペルチェ素子１６の冷却面に接し、他方端部を孔部６ｇを介して外気に接するように配置されている。この場合、孔部６ｇと排出手段１７のそれぞれの断面形状は同寸法になっていて、空気の移動がしづらい構造となっている。その他は、図９と同一部分には、同符号を付している。 このような構成とすれば、ペルチェ素子１６に結露した水分は、排出手段１７を介して外部に排出されるようになる。
特開平９−００９１１６号公報 特開平６−１２１２０７号公報

しかしながら、図９に開示されるものは、装置内に封入されるシリカゲル９が大量に必要であり、装置の大型化を招く結果となっている。例えば、３５℃の環境でＣＣＤ１を５℃まで冷却するような場合、ＣＣＤ１が結露しないためには、内部の湿度を１５．６％以下に保つ必要がある。一般的なシリカゲル９の吸湿率（重量対比）は８．７％程度であるので、仮に、シリカゲル９が初期状態で２．５％程度吸湿しているものとすると、内部に侵入する水分の１５倍以上（重量比）もの大量のシリカゲル９が必要となる。

また、図１１に開示されるものは、撮像時に、すぐにＣＣＤ１を冷却することができないという問題があった。これは、図１２で述べたように、ペルチェ素子１６に密閉空間の空気中の水分が結露をし始め、同図（ａ）に示すように結露した水分量の増加とともに、密閉空間内部の湿度が同図（ｂ）に示すように低下するが、同図（ｃ）に示すＣＣＤ１の冷却温度で結露しない湿度以下になってからでないと、ＣＣＤ１に結露が発生するため、直ちに冷却することができないからである。また、使用後にペルチェ素子１６の電源をＯＦＦすると、ペルチェ素子１６に結露している水分は気化し、再び密閉空間内部の湿度が上昇するため、ＣＣＤ１を使用するごとに、冷却の待ち時間が必要となり、作業効率が低下する。

さらに、図１３に開示されるものは、水分の排出手段１７は、当然ながら水分を通す構造になっているため、使用後にペルチェ素子１６の電源をＯＦＦすると、外気の水分が内部に逆流し、密閉空間内部の湿度は外気と同等になってしまい、結果的に図１１に開示されるものと同様に、ＣＣＤ１を使用するごとに冷却の待ち時間が必要となっている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シリカゲルの使用量を低減できるとともに、撮像素子を使用する際の冷却の待ち時間を短縮できる撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、画像を撮像する固体撮像素子と、少なくとも前記固体撮像素子を冷却するペルチェ素子と、前記固体撮像素子およびペルチェ素子を収容する密閉された外装部材と、前記外装部材の内部に配置され、該外装部材の密閉された空間を除湿するシリカゲルと、を具備する撮像装置であって、前記ペルチェ素子に流す電流を可変制御して前記ペルチェ素子を駆動および非駆動状態に制御するとともに、前記ペルチェ素子が前記固体撮像素子とは独立して前記シリカゲルのみを冷却することを可能ならしめたことを特徴としている。

本発明によれば、シリカゲルを冷却手段により強制的に冷却し、シリカゲルの吸湿率を上昇させることにより、外装部内の密閉空間の水分を効率的に除去することができ、必要とするシリカゲルの量を大幅に低減できる。

また、長期間に亘って外装部内の密閉空間の湿度を低く保つことができるので、撮像素子を使用する際の冷却の待ち時間を大幅に短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる撮像装置の概略構成を示している。

図１において、２１は撮像を行う撮像素子としてのＣＣＤで、このＣＣＤ２１は、基板２２上に取り付けられている。また、ＣＣＤ２１には、冷却手段としてのペルチェ素子２３が設けられている。ペルチェ素子２３は、ＣＣＤ２１を冷却するためのもので、冷却面に熱伝導部材２４を介してＣＣＤ２１が設けられている。熱伝導部材２４は、ＣＣＤ２１とペルチェ素子２３の冷却面を熱的に連結するもので、材質はアルミ、銅等の熱伝達率の高いものが用いられる。

熱伝導部材２４には、サーミスタ２５が設けられている。サーミスタ２５は、熱伝導部材２４の温度を測定するためのもので、測定温度を基板２２上の配線（不図示）を介して後述するパソコン３７に通知するようにしている。

ペルチェ素子２３は、放熱面が外装部２６の放熱部を兼ねた基体２６ａ面に密着して設けられている。また、ペルチェ素子２３を駆動制御するための制御線（不図示）が、基板２２上の配線（不図示）に接続されている。

基体２６ａには、基板２２がスタッド２７を介して固定されている。この場合、スタッド２７は、基板２２と基体２６ａとの間に熱伝導部材２４とペルチェ素子２３を挟み込んで固定するようにしている。

外装部２６の基体２６ａには、ＣＣＤ２１の周囲を覆うように外装カバー２６ｂが設けられている。この外装カバー２６ｂは、ゴム材などのパッキン２６ｄを介在させてネジ２６ｃにより基体２６ａ上に気密に取り付けられている。外装カバー２６ｂには、ＣＣＤ２１の撮像面に対応する位置にカバーガラス２８を嵌め込んだ窓部２６ｅが設けられている。カバーガラス２８は、接着剤等を用いて窓部２６ｅに密閉状態で接着されている。

外装カバー２６ｂ内部には、シリカゲル２９が配置されている。シリカゲル２９は、ＣＣＤ２１を含む外装カバー２６ｂ内部の密閉された空間を除湿するためのものである。

シリカゲル２９には、ペルチェ素子３０が設けられている。ペルチェ素子３０は、シリカゲル２９を冷却するためのもので、冷却面にシリカゲル２９が設けられている。また、ペルチェ素子３０は、放熱面が外装部２６の基体２６ａ面に密着して設けられ、シリカゲル２９の冷却効果を高めるようにしている。また、ペルチェ素子３０には、駆動制御するための制御線（不図示）が接続されており、この制御線が基板２２上の配線（不図示）に接続されている。

外装カバー２６ｂには、マウント３１が設けられている。マウント３１は、本撮像装置をアダプタ（不図示）に連結するための接続部を持ったもので、アダプタの中心とＣＣＤ２１の中心を一致させる機構と、アダプタ側のレンズ（不図示）の焦点とＣＣＤ２１の撮像面とを一致させるようになっている。この場合、マウント３１は、板状部材３１ａと３１ｂを持ち、ねじ３１ｃにより板状部材３１ａと３１ｂを図示水平方向に移動させることでアダプタの中心とＣＣＤ２１の中心を一致させ、さらに板状部材３１ａと３１ｂの間に適当な厚みのシムを挟み込み、ねじ３１ｄにより締付けることで、レンズ（不図示）の焦点とＣＣＤ２１の撮像面とを一致させるようになっている。

外装部２６の基体２６ａには、ＣＣＤ２１を取り付けた基板２２と反対側の端部にＣＣＤ２１、ペルチェ素子２３、３０の駆動回路（不図示）などを有する基板３２が設けられている。この基板３２には、ケーブル３３を介して基板２２が電気的に接続されている。また、基板３２には、ケーブル３３が挿通される基体２６ａの孔部２６ｇを気密に保つための密閉部品３４が設けられている。

基体２６ａには、基板３２の周囲を覆うように外装カバー３５が設けられている。この外装カバー３５には、コネクタ３６が設けられている。このコネクタ３６には、制御手段としてのパソコン３７がケーブル３８を介して接続されている。パソコン３７は、サーミスタ２５から送られてくる温度データに基づいてペルチェ素子２３に流す電流値を制御する他、シリカゲル２９を冷却するペルチェ素子３０の駆動状態、非駆動状態の制御、ペルチェ素子３０に流す電流値の制御などを可能にしている。

このような構成において、ＣＣＤ２１は熱伝導部材２４を通してペルチェ素子２３により冷却される。ペルチェ素子２３は、ＣＣＤ２１と熱伝導部材２４から吸熱した熱を、外装部２６の基体２６ａを介して外装カバー３５に伝達し、大気中に放熱するとともに、外装カバー２６ｂを介してマウント３１にも伝達し、大気中に放熱する。

この状態で、サーミスタ２５は、熱伝導部材２４の温度を測定し、ＣＣＤ２１の冷却温度を推測する。この推測された温度データは、基板２２からケーブル３３を介して基板３２に伝えられ、コネクタ３６よりパソコン３７ヘ入力される。パソコン３７は、このときの温度データに基づいて、ＣＣＤ２１の目標冷却温度との温度差を計算し、目標温度になるようにペルチェ素子２３に流す電流値を制御する。

シリカゲル２９は、日々ごく微量に浸入してくる水分を吸湿している。また、シリカゲル２９は、ペルチェ素子３０により強制的に冷却される。ペルチェ素子３０は、シリカゲル２９から吸熱した熱を、外装部２６の基体２６ａを介して大気中に放熱している。

このようにシリカゲル２９を強制的に冷却すると、シリカゲル２９の周囲温度が低下して湿度が上昇する。図２は、湿度とシリカゲル２９の吸湿率との関係を示したもので、シリカゲル２９は、周囲の湿度が高くなるほど、吸湿率が高くなる。また、シリカゲル２９の吸湿率は、温度の依存性がほとんどないことも知られている。

これにより、シリカゲル２９をペルチェ素子３０により強制的に冷却すると、周囲湿度の上昇によりシリカゲル２９の吸湿率が上昇することから、外装カバー２６ｂ内の密閉空間の水分を効率的に除去することができ、必要とするシリカゲル２９の量を大幅に低減できる。また、シリカゲル２９の量を低減できることで、外装カバー２６ｂを有する外装部２６全体の大きさを小さくできることから、デザイン上の制約を少なくできるとともに、顕微鏡などに取り付けるときのシステム性が向上する。また、外装カバー２６ｂ内部の空間容積を小さくできることから、ペルチェ素子３０が吸収した熱の外装カバー２６ｂ内部への放熱量も小さくすることができ、冷却効率も向上させることができる。

一方、図３に示すように、時間経過とともに、装置内部に僅かずつ侵入する水分により、同図（ａ）のように水分量が変化するものとすると、シリカゲル２９を冷却しない場合の湿度の変化は、同図（ｂ）に示すのに対し、シリカゲル２９を冷却した場合の湿度の変化は、同図（ｃ）に示すようになり、シリカゲル２９の冷却有りと無しの条件に大きく影響される。これにより、ＣＣＤ２１に結露する湿度を同図（ｄ）とすると、シリカゲル２９を冷却しない場合、同図（ｅ）に示す製品寿命まで達しない比較的短時間のうちに結露が発生してしまうおそれがあるが、シリカゲル２９を冷却している場合は、同図（ｅ）に示す製品寿命に達した後も長時間に亘って内部の湿度を低く保つことができ、ＣＣＤ２１を使用するごとの冷却の待ち時間を大幅に短縮することができる。

ちなみに、例えば、３５℃の環境でＣＣＤ２１を５℃まで冷却するような場合、ＣＣＤ２１が結露しないためには、内部の湿度を１５．６％以下に保つ必要がある。一般的なシリカゲル２９の吸湿率（重量対比）は８．７％程度であるので、ここで、シリカゲル２９を５℃まで冷却すれば、シリカゲル２９の周囲の相対湿度は９０％以下であればよいこととなり、その時の一般的なシリカゲル２９の吸湿率は約４０％にもなる。これにより、シリカゲル２９の初期吸湿率の２．５％を勘案すると、シリカゲル２９は、実に冷却しない場合の約１／６の量で済むことになる。

さらに、使用終了後にペルチェ素子３０の電源をＯＦＦしても、シリカゲル２９として一度吸湿した水分を放出しないタイプのものを使用すれば、内部の湿度が急激に上昇することがない。また、従来で述べたような水分の排出手段を有しておらず、外部から水分が逆流することもないので、内部の湿度が急激に上昇することはない。これにより、撮像装置を使用してから、次の使用まで保管している間に密閉構造を通過して浸入する、ごく微量な水分が、ＣＣＤ２１に結露する湿度を超えない限り結露は発生しない。

次に、図４に示すように時間経過とともに、装置内部に僅かずつ侵入する水分により、同図（ａ）のように水分量が変化するものとすると、撮像装置を連続的に使用する場合（週に１回は使用する程度）の湿度の変化は、同図（ｂ）に、短いサイクルでスポット的に使用する場合（２〜３ヶ月置きに使用する程度）は、同図（ｃ）に、長いサイクルでスポット的に使用する場合（１年置きに使用する程度）は、同図（ｄ）にそれぞれ示すようになる。つまり、図４は、撮像装置を短いサイクルと長いサイクルでスポット的に使用する場合の装置内部の湿度の変化の状態を示しており、これら短いサイクルと長いサイクルは、湿度が上昇している期間が未使用の状態の期間で、湿度が急激に低下している期間が使用している期間で、この湿度が急激に低下は、シリカゲル２９の強制冷却により吸湿率が上昇することから起こる現象である。

図４からも明らかなように、装置を連続的に使用する場合（同図（ｂ））は、同図（ｅ）に示す製品保証寿命までの期間内で、同図（ｆ）に示すＣＣＤ２１に結露する湿度を超えることがなく、また、短いサイクルでスポット的に使用する場合（同図（ｃ））でも、同図（ｅ）に示す製品保証寿命までの期間内で、同図（ｆ）に示すＣＣＤ２１に結露する湿度を超えることがなく、それぞれ問題ない。しかし、長いサイクルでスポット的に使用する場合（同図（ｄ））は、同図（ｅ）に示す製品保証寿命までの期間までに同図（ｆ）に示すＣＣＤ２１に結露する湿度を超えることがある。

そこで、安全をみて２〜３ヶ月を超える保管期間を終えて使用するような場合は、パソコン３７より指示を出して一時的に内部湿度がＣＣＤ２１に結露する湿度以下に低下するまでペルチェ素子３０の駆動を行う。この場合、例えば、パソコン３７の画面（不図示）にシリカゲル２９の強制冷却ボタンをつけておき、手動でボタンをＯＮすることでシリカゲル２９の冷却を行なうペルチェ素子３０を駆動状態とし、ＯＦＦすると非駆動状態となるようにすればよい。また、パソコン３７側でスタートボタンとＯＮ時間を入力するようにして、スタートボタンを押すとペルチェ素子３０を駆動状態とし、ＯＮ時間が経過後に自動的に非駆動状態となるようにしてもよい。また、長期間保管後、連続的あるいは短いサイクルでスポット的に使用する場合は、長期間保管後の初回のみ上述したような作業を実施すればよい。

このようにすれば、従来のように保管期間の長短に関わらす上述した作業が毎回必要であったことと比較すると、作業の頻度が大幅に少なくできる。

また、内部の水分がシリカゲル２９に吸湿され十分に低湿となったあとは、ペルチェ素子３０を非駆動状態にすることで、外装部２６への無駄な放熱を抑えることができ、外装部２６の温度上昇を防止できるとともに、消費電力の低減も得ることができる。

なお、図５に示すように時間経過とともに、装置内部に僅かずつ侵入する水分により、同図（ａ）のように水分量が変化する場合、シリカゲル２９の冷却を行なうペルチェ素子３０を常時駆動させた場合と定期的に一定時間駆動させた場合で、それぞれ同図（ｂ）（ｃ）に示すような内部湿度の変化が得られるが、シリカゲル２９の吸湿速度は、水分の浸入速度と比較して各段に早いため、常時駆動させなくても水分がある程度たまってから一定時間駆動させることの繰り返しでも、常時駆動と同等の効果が得られる。このような動作は、パソコン３７の指示によりシリカゲル２９の冷却を行なうペルチェ素子３０を駆動状態となってから、ある一定時間（ｔ１）が経過したら非駆動状態とし、さらに一定時間（ｔ２）が経過したら再び駆動状態となるようにすればよい。

また、上述では、パソコン３７の指示により、ペルチェ素子３０を駆動、非駆動状態に制御するようにしたが、パソコン３７により、ペルチェ素子３０に流す電流を可変可能にするようにしてもよい。この場合の制御方法は、ＣＣＤ２１を冷却するペルチェ素子２３に対する制御と同様な周知の制御方法が用いられる。このようにすれば、シリカゲル２９の冷却のスタート時にペルチェ素子３０に対し大きい電流を流すことで、冷却目標温度まで早急に冷却することができるなど、冷却効率の向上を図ることができるとともに、消費電力の低減と、外装部２６の不必要な温度上昇も防止できる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。

図６は、第２の実施の形態にかかる撮像装置の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。

この場合、シリカゲル２９とペルチェ素子３０との間に熱伝導部材４１が配置されている。熱伝導部材４１は、板状の基台４１ａ上に垂直な突壁４１ｂを有したもので、基台４１ａ裏面をペルチェ素子３０の冷却面に取り付けられている。また、シリカゲル２９は、凹部２９ａが形成され、この凹部２９ａに熱伝導部材４１の突壁４１ｂが挿入されている。これにより、シリカゲル２９は、熱伝導部材４１の基台４１ａと突壁４１ｂに接触し、熱伝導部材４１との接触面積が大きくなっている。熱伝導部材４１には、アルミ、銅等の熱伝達率の高い材質のものが望ましい。

このようにすれば、シリカゲル２９は、熱伝導部材４１との接触面積を大きく取れることで、この間の熱抵抗を大幅に低減できるので、ペルチェ素子３０による冷却の際の熱伝導が良好となり、さらに強力に冷却され、周囲温度を低くできる。これにより、シリカゲル２９の周囲の相対湿度はより高くなり、吸湿率が向上することから、ＣＣＤ２１の結露をさらに安定して防止することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。

図７は、第３の実施の形態にかかる撮像装置の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。

この場合も、シリカゲル２９とペルチェ素子３０との間に、他の熱伝導部材４２が配置されている。熱伝導部材４２は、三方の側面を有し、断面を略コ字形状にしたもので、一側面をペルチェ素子３０の冷却面に取り付けられている。熱伝導部材４２の三方の側面に囲まれた中空部には、シリカゲル２９が挿入されている。これにより、シリカゲル２９は、周囲を熱伝導部材４２の三方の側面に接触し、熱伝導部材４２との接触面積が大きくなっている。この場合も、熱伝導部材４２には、アルミ、銅等の熱伝達率の高い材質のものが望ましい。

このようにしても、シリカゲル２９は、熱伝導部材４２との接触面積を大きく取れることで、この間の熱抵抗を大幅に低減できるので、ペルチェ素子３０による冷却の際の熱伝導が良好となり、さらに強力に冷却され、周囲温度を低くできる。これにより、シリカゲル２９の周囲の相対湿度はより高くでき、シリカゲル２９の吸湿率が向上することから、ＣＣＤ２１の結露をさらに安定して防止することができる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。

図８は、第４の実施の形態にかかる撮像装置の概略構成を示すもので、図１と同一部分には、同符号を付している。

この場合、ＣＣＤ２１とペルチェ素子２３との間には、上述した熱伝導部材２４に代えて熱伝導部材４３が配置されている。この熱伝導部材４３は、一方端部を大きく延出していて、この延出部に三方の側面を有する断面略コ字形状のシリカゲル保持部４３ａが形成されている。このシリカゲル保持部４３ａには、シリカゲル２９が挿入保持されている。この場合も、熱伝導部材４３には、アルミ、銅等の熱伝達率の高い材質のものが望ましい。

このようにすれば、ペルチェ素子２３を駆動することで、ＣＣＤ２１とシリカゲル２９の両方を一度に冷却することができるので、シリカゲル２９を専用に冷却するためのペルチェ素子を省略することができ、その分部品点数の低減を図ることができるとともに、ペルチェ素子駆動のための消費電力を低減することもできる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、冷却手段としてペルチェ素子について述べたが、これに代えてヒートポンプを用いるようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。

本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す図。 第１の実施の形態を説明するためのシリカゲルの相対湿度と吸湿率の関係を示す図。 第１の実施の形態を説明するための経過年数と湿度の関係を示す図。 第１の実施の形態を説明するための経過年数と湿度の関係を示す図。 第１の実施の形態を説明するための経過年数と湿度の関係を示す図。 本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す図。 本発明の第３の実施の形態の概略構成を示す図。 本発明の第４の実施の形態の概略構成を示す図。 従来の撮像装置の一例の概略構成を示す図。 従来の撮像装置を説明するための経過年数と湿度の関係を示す図。 従来の撮像装置の他の例の概略構成を示す図。 従来の撮像装置を説明するための電源投入からの経過時間と湿度の関係を示す図。 従来の撮像装置の他の例の概略構成を示す図。

符号の説明

２１…ＣＣＤ、２２…基板、２３…ペルチェ素子
２４…熱伝導部材、２５…サーミスタ
２６…外装部、２６ａ…基体、２６ｂ…外装カバー
２６ｄ…パッキン、２６ｃ…ネジ、２６ｅ…窓部
２６ｇ…孔部、２７…スタッド、２８…カバーガラス
２９…シリカゲル、２９ａ…凹部
３０…ペルチェ素子、３１…マウント
３１ａ、３１ｂ…板状部材、３１ｃ、３１ｄ…ねじ
３２…基板、３３…ケーブル
３４…密閉部品、３５…外装カバー
３６…コネクタ、３７…パソコン、３８…ケーブル
４１…熱伝導部材、４１ａ…基台、４１ｂ…突壁
４２…熱伝導部材、４３…熱伝導部材、４３ａ…シリカゲル保持部

Claims (1)

1. 画像を撮像する固体撮像素子と、
   少なくとも前記固体撮像素子を冷却するペルチェ素子と、
   前記固体撮像素子およびペルチェ素子を収容する密閉された外装部材と、
   前記外装部材の内部に配置され、該外装部材の密閉された空間を除湿するシリカゲルと、
   を具備する撮像装置であって、
   前記ペルチェ素子に流す電流を可変制御して前記ペルチェ素子を駆動および非駆動状態に制御するとともに、前記ペルチェ素子が前記固体撮像素子とは独立して前記シリカゲルのみを冷却することを可能ならしめたことを特徴とする撮像装置。

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