JPH03269326A

JPH03269326A - 光電変換装置

Info

Publication number: JPH03269326A
Application number: JP2071009A
Authority: JP
Inventors: Shoji Doi; 土肥　正二; Masahiko Narita; 成田　正彦; Isao Tofuku; 東福　勲; Katsufumi Ohashi; 大橋　勝文
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1991-11-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕光電変換素子を冷却装置により冷却する光電変換装置に
関し、ＭＴＦ特性及び冷却効率の双方の改善を可能とすること
を目的とし、光電変換素子が支持台上に固着されて筒体内に配設され
、該光電変換素子を、上記支持台側より、熱伝導構造体
及び冷却装置より上記筒体内に延出した延出部を介して
該冷却装置により冷却する光電変換装置において、上記
上記熱伝導構造体を、上記支持台の下面に当接する第１
の平板と、上記延出部の先端面に当接する第２の平板と
、両端側を該第１の平板と該第２の平板とに固着された
可撓性を有する伝熱ラミネート部材と、上記第１の平板
と上記第２の平板との間の空間を密閉するベローズと、
上記密閉された空間内に充填された圧縮ガスとよりなる
構成とし、上記圧縮ガスの圧力により、上記第１の平板
が上記支持台の下面に及び上記第２の平板が上記延出部
の先端面に押圧されてなる構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光電変換素子を冷気薬装置により冷却する光電
変換装置に関する。

光電変換素子の一つである赤外線検出素子は液体窒素温
度まで冷却する必要がある。このため、光電変換装置は
、一般にはヘリウムガスを使用した循環式の冷却装置を
組込んだ構成となっている。

この構成の光電変換装置において、赤外線検出素子は効
率良く冷却されることが必要である。

また、赤外線検出素子は、サーモグラフィやリモートセ
ンシングにおいて、画像表示の入力部として使用される
ことが多い。この場合には画質の劣化が生じないように
、即ち、良好なＭＴＦ特性を有するようにするために、
赤外線検出素子は冷却装置の振動の影響を受けないよう
にする必要がある。

〔従来の技術〕

第４図及び第５図は夫々従来の光電変換装置の一部を示
す。

各図中、１は赤外線検出素子であり、支持台（クーリン
グボトム）２上に載置固定されている。

３は冷却装置（図示せず）より延出している棒状の延出
部であり、４はその先端面（クーリングヘッド）である
。

５．６は夫々熱伝導構造体である。

第４図の熱伝導構造体５は、一対の平板１０゜１１に可
撓性を有する伝熱ラミネート部材１２の両端を固着し、
平板１０’、１１の間に圧縮コイルばね１３を圧縮させ
た状態で設けた構成である。

コイルばね１３のばね力Ｆ１により平板１０が支持台２
に、平板１１が先端面４に押し付けられている。

素子１の熱は、支持台２．平板１０．伝熱ラミネート部
材１２．平板１１を介して延出部３へと伝わり、素子１
は冷却される。

第５図の熱伝導構造体６ば、金属製であり、ばね性を有
するベローズ２０よりなり、圧縮させた状態で、支持台
２と延出部３との間に設けである。

ベローズ２０はばね力Ｆ２で支持台２及び先端面４に押
し付けられている。

素子１の熱は、支持台２．ベローズ２０．を介して延出
部３へと伝わり、素子１は冷却される。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図の構成では、平板１０．１１と支持板２及び延出
部３の先端面４との接触部分の熱抵抗を下げるべく、ば
ね定数の大きい、コイルばね１３が使用される。

ばね定数を大きくすると、コイルばね１３は、線径が太
く、巻数が少ないものとなり、振動遮断特性が悪くなる
。

このため、冷却装置の振動が、延出部３を伝わり、コイ
ルばね１３で十分に緩和されないまま素子１に伝わり、
素子１が振動し、ＭＴＦ特性が俄下し、像のボケが生ず
る。

第５図の構成においては、ベローズ２０としては、厚さ
ｔｌが０．１＃程度のものが使用される。

このため、ベローズ２０の振動遮断特性は良く、素子１
は殆ど振動しない。

しかし、ベローズ２０自体の熱抵抗が大きく、また、上
記力Ｆ２を十分に大とし得ないためベローズ２０と支持
板１０及び延出部３との接触部分の熱抵抗も大きい。

このため、素子１を効率良く冷却することが困難である
。

本発明は、ＭＴＦ特性及び冷却効率の双方の改善を可能
とした光電変換装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、光電変換素子が支持台上に固着されて筒体内
に配設され、該光電変換素子を、上記支持台側より、熱
伝導構造体及び冷却装置より上記筒体内に延出した延出
部を介して該冷却装置により冷却する光電変換装置にお
いて、上記熱伝導構造体を、上記支持台の下面に当接する第１の平板と、上記延出部
の先端面に当接する第２の平板と、両端側を該第１の平
板と該第２の平板とに固着された可撓性を有する伝熱ラ
ミネート部材と、上記第１の平板と上記第２の平板との
間の空間を密閉するベローズと、上記密閉された空間内に充填された圧縮ガスとよりなる
構成とし、上記圧縮ガスの圧力により、上記第１の平板が上記支持
台の下面に及び上記第２の平板が上記延出部の先端面に
押圧されてなる構成とする。

〔作用〕

伝熱ラミネート部材及び第１．第２の平板の支持台及び
延出部の先端面への十分な押圧力は熱伝導の効率を良く
する。

また、伝熱ラミネート部材及びベローズは冷却装置の振
動の光電変換素子への伝達を遮断する。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の光電変換装置３０を示す。

３１は例えば逆スターリングザイクルによるヘリウム循
環型冷却装置であり、フレーム３２上に設けである。

３３は筒体であり、フランジ部３４を冷却装置３１によ
り固定されている。筒体３３は上面に光学窓３５を有す
る。

第１図に併せて示すように、３６は内筒体であり、筒体
３３の内側に設けである。

内筒体３６の上端に支持台（クーリングボトム）３７が
設けである。

筒体３３及び内筒体３６の内部は冷却時は共に真空状態
である。

３８は薄肉円筒の延出部（コールドフィンガ）であり、
冷却装置３１より上方に突出して、内筒体３６の中央に
延出している。この先端面３９がコールドヘッドである
。

４０は赤外線検出素子であり、支持台３７上に固定しで
ある。４１はリード線、４２は端子である。

５０は熱伝導構造体であり、支持台３７と延出部３８と
の間に設けである。

５１は第１の円形平板、５２は第２の円形平板である。

５３は伝熱ラミネート部材であり、両端側を上記第１．
第２の平板５１．５２に固着されて、両者間にＳ字状に
屈曲させて設けである。

この伝熱ラミネート部材５３は、帯状の銅箔を複数枚重
ね合わせて両端を束ねた構造であり、可撓性を有する。

５４はベローズであり、銅系の金属製であり、厚さｔ２
はｏ、ｉｍｍ程度である。

このベローズ５４は、上端側が第１の平板５１に接着さ
れ、下端側が第２の平板５２に接着されており、熱伝導
構造体５０の内部は密閉空間５５である。

この密閉空間５５内には所定圧力の圧縮ヘリウムガス５
６が封入されており、上記の熱伝導構造体５０は気体ば
ね構造となっている。

冷却状態で、第１の平板５１．第２の平板５２の支持台
３７及び延出部３８への押圧力Ｆ３を例えば２　Ｋｇ　
／　ｃｍ　２とする場合について説明する。

圧縮ヘリウムガスの封入は、熱伝導構造体５゜を光電変
換装置３０に組み込む以前の状態で且つ常温状態で行い
、４　Ｋ９　／　ｃｍ　２の圧縮ヘリウムガスを封入す
る。

圧縮ヘリウムガスが封入された熱伝導構造体５０を約半
分に押し縮めて支持台３７と延出部３８との間に組み込
むと、ガス圧は例えば８Ｋｙ／ｃｍ　２となる。

冷却時には、熱伝導構造体５ｏの温度は約８０’にとな
り、圧縮ヘリウムガスの圧力Ｐは常温時の約１７４に減
り、２　Ｋｇ　／　ｃｒｔｒ　２となり上記圧力「３は
２　Ｋ’Ｊ　／　ｃｍ　２となる。

なお、ガスの封入は、ガス導入管５７を通して行われ、
封入後はガス導入管５７は第１図に示すように封止され
る。

次に上記光電変換装置３０の動作について説明する。

■　冷却効率について。

第１の円形平板５１は２　Ｋｇ／　ｃｍ　２の圧力「３
で支持台３７に押し付けられており、第２の円形平板５
２は同じ＜２に９／ａｎ２の圧力Ｆ３で延出部３８の先
端部３９に押し付けられており、且つ両手板５１．５２
間が伝熱ラミネート部材５３により接続されている。

このため、支持台３７より延出部３８に到る熱伝導路の
熱抵抗は小さい。

従って、素子４０の熱は、支持台３７．第１の平板５１
．伝熱ラミネート部材５３．第２の平板５２を介して延
出部３８に効率良く伝導され、素子４０は効率良く冷却
される。

■　ＭＴＦ特性について。

冷却装置３１は作動すると振動し、この振動は延出部３
８にも伝達され、この先端面３９に押圧されている第２
の平板５２は延出部３８と一体的に振動する。

ここで、伝熱ラミネート部材５３及びベローズ５４の屈
曲が自由に屈曲するため、第２の平板５２は第１の平板
５１に対して、第１図中水平方向及び垂直方向に自由に
変形しうる状態にある。

このため、延出部３４が振動して例えば第３図に示すよ
うに横方向に変位したときには、伝熱ラミネート部材５
３及びベローズ５４が同図に示すように変形し、延出部
３４の振動の伝達は、ここで十分に緩和され、第１の平
板５１には伝達されない。

このため、支持台３７．即ち素子４０は静止した状態を
維持する。

垂直方向の変位は伝熱ラミネート部材５３及びべ０−ズ
５４が伸縮方向に変形して吸収する。

１２このため、ＭＴＦ特性は従来に比べて改善される。

また、上記密閉空間５５に封入するガスは圧縮水素でも
よい。

また本発明は、赤外線検出素子に限らず、半導体レーザ
にも適用しうる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、従来に比べて、光
電変換装置のＭＴＦ特性を改善することが出来、同時に
、光電変換素子の冷却効果を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の要部をなす熱伝導構造体を示す図、第２図は本発明の一実施例の光電変換装置を示す図、第３図は熱伝導構造体の振動伝達防止効果を説明する図
、第４図は従来の光電変換装置の１例の一部を示す図、第５図は従来の光電変換装置の別の一部を示す図である
。図において、３０は光電変換装置、３１は循環型冷却装置、３６は内筒体、３７は支持台（クーリングボトム〉、３８は延出部く］−ルドフィンガ）、３９は先端面（コールドヘッド）、４０は赤外線検出素子５０は熱伝導構造体、５１は第１の円形平板、５２は第２の円形平板、５３は伝熱ラミネート部材、５４はベローズ、５５は密閉空間、５６は圧縮ヘリウムガス、５７はガス導入管を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

　光電変換素子（４０）が支持台（３７）上に固着され
て筒体（３６）内に配設され、該光電変換素子を、上記
支持台側より、熱伝導構造体（５０）及び冷却装置（３
１）より上記筒体内に延出した延出部（３８）を介して
該冷却装置（３１）により冷却する光電変換装置におい
て、上記熱伝導構造体（５０）を、上記支持台（３７）
の下面に当接する第１の平板（５１）と、上記延出部（
３８）の先端面（３９）に当接する第２の平板（５２）
と、両端側を該第１の平板と該第２の平板とに固着され
た可撓性を有する伝熱ラミネート部材（５３）と、を密
閉するベローズ（５４）と、上記密閉された空間内に充
填された圧縮ガス（５６）とよりなる構成とし、上記圧
縮ガスの圧力により、上記第１の平板が上記支持台の下
面に及び上記第２の平板が上記延出部の先端面に押圧さ
れてなる（Ｆ＿３）構成とした光電変換装置。