JPS61261987A - 固体カラ−撮像装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電荷結合素子（ＣＣＤ　：　Ｃｈａｒｇｅ　
Ｃｏｕｐｌ−ｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ　）等の固体イメージ
センサを用いた固体カラー撮像装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、固体カラー撮像装置では、逼像光を色分解プリ
ズムにて複数の色成分に分解して、各色成分の被写体像
をそれぞれ固体イメージセンサにて撮像して得られる各
撮像出力からＮＴＳＣ方式等の標準カラーテレビジョン
信号を形成して出力するようになっている。

従来、複数の固体イメージセンサを用いた固体カラー撮
像装置では、各固体イメージセンサにより撮像される各
色成分の被写体像の重ね合わせ、すなわち所謂レジスト
レーション調整を正確に行った状態を確実に維持するた
めに、上記色分解プリズムに各固体イメージセンサが直
接あるいは保持部品を介して固着されていた。通常、上
記色分解プリズムは固体カラー撮像装置の筺体に取り付
けられ、また、上記色分解プリズムに固着された各固体
イメージセンサの近傍にはバイアス回路。

クロックトライバ回路や出力増幅回路等を形成した周辺
回路基板が配設されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、固体カラー撮像装置に用いられている固体イメ
ージセンサは、温度の上昇に依存してダーク電流が増加
する特性を有しており、例えば８℃の温度上昇で上記ダ
ーク電流が約２倍に増加し、上記ダーク電流の増加によ
り画質が著しく劣化するという問題点がある。固体イメ
ージセンサ自体の自己発熱は極めて小さくＯ，ＯＳ〜０
．１Ｗ程度であるが、上記固体イメージセンサが固着さ
れる色分解プリズムの熱抵抗が大きいために、上記固体
イメージセンサ自体の自己発熱による温度上昇が画質劣
化の原因になっていた。また、固体イメージセンサの近
傍に配設されるドライバ回路等の周辺回路基板には０．
６〜０．８Ｗ程度の発熱があり、この周辺回路基板に発
熱による上記固体イメージセンサの周囲温度の上昇も画
質劣化の原因になっていた。

そこで、本発明は、上述の如き問題点に鑑み、周辺回路
基板の発熱や固体イメージセンサ自体の自己発熱による
固体イメージセンサの温度上昇を防止して、画質の良好
なカラー撮像を行い得るようにした新規な構成の固体カ
ラー撮像装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る固体カラー撮像装置は、上述の問題点を解
決するために、筺体に取り付けた色分解プリズムに固着
された固体イメージセンサと該固体イメージセンサの近
傍の配設される周辺回路基を 板との間に熱抵抗の大きな断熱部材之配設するとともに
、上記固体イメージセンサのパッケージに結合した熱抵
抗の小さな放熱部材と上記筺体との間にペルチェ素子を
設け、上記固体イメージセンサによる撮像出力のダーク
電流レベルを検出するダーク電流レベル検出回路による
検出出力に基づいて上記ペルチェ素子の駆動を閉ループ
制御するようにし°て、上記固体イメージセンサが発生
する熱を上記ペルチェ素子により上記筺体に強制的に放
熱するようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明に係る固体カラー撮像装置では、周辺回路基板の
発熱による熱が固体イメージセンサに伝達されるのを断
熱部材にて防止し、また、ペルチェ素子により固体イメ
ージセンサの自己発熱による熱を筺体に強制的に放熱す
るとともに、温度に応じて変化する上記固体イメージセ
ンサのダーク電流レベルに基〜づいて上記ペルチェ素子
の駆動を閉ループ制御することにより、上記ペルチェ素
子による過冷却を防止しながら上記固体イメージセンサ
を適宜な温度に制御する。

〔実施例〕

以下、本発明に係る固体カラー撮像装置の一実施例につ
いて、図面に従い詳細に説明する。

第１図ないし第８図に示す実施例は３板式のＣＯＤカラ
ービデオカメラに本発明を通用したもので、この実施例
のカラービデオカメラは、図示しない撮像レンズを介し
て入射される撮像光を三原色光Ｒ−Ｇ−Ｂすなわち赤色
成分光Ｒ８緑色成分光Ｇ、青色成分光Ｂに分光する色分
解プリズム１と、該色分解プリズム１にて分解された各
色成分の被写体像を撮像する３枚のＣＯＤイメージセン
サ２ｒ、２ｇ、２ｂを備え、各ＣＣＤイメージセンサ２
ｒ、２ｇ、２ｂにて得られる各撮像出力からＮＴＳＣ方
式標準カラーテレビジョン信号を形成して出力するよう
になっている。

この実施例において、上記色分解プリズム１は、熱抵抗
の大きなセラミック製のプリズム保持具３を介して筺体
４に取り付は固定されており、上記筺体４の前面に設け
たレンズマウント５に装着される図示しない撮像レンズ
を介して入射される撮像光を赤色成分光Ｒ９緑色成分光
Ｇ、青色成分光Ｂに分光して出射する各出射面１ｒ、１
ｇ、ｌｂに各ＣＣＤイメージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂが
レジストレ−ジョン調整を正確に行った状態でそれぞれ
取付金具６ｒ、６ｇ、６ｂを介して取り付は固定されて
いる。なお、上記取付金具６ｒ、６ｇ、６ｂを用いるこ
となく、各ＣＣＤイメージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂを上
記色分解プリズムの各出射面１ｒ、Ｉｇ、ｌｂに直接接
着固定してもよい。

また、上記各ＣＣＤイメージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂに
は、略Ｔ字状の形成された熱抵抗の小さな銅板や編組線
等から成る放熱部材７の各端部が各パッケージの背面に
面接触した状態で固定されている。上記放熱部材７は、
その中央部分が上記筺体４に設けた熱抵抗の小さなアル
ミニウム製の放熱金具１１と対向するように配置されて
いる。そして、上記固体イメージセンサ２ｒ、２ｇ、２
ｂのパッケージに結合した放熱部材７の中央部分と上記
筺体４に設けた熱抵抗の小さな放熱金具１１との間にベ
ルチェ素子ｌＯが設けられている。なお、上記各ＣＣＤ
イメージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂの各パッケージの背面
および上記プリズム取付金臭５の底面と上記放熱部材７
とが面接触する部分にはエア・ギャップができて熱抵抗
が大きくならないようにシリコングリスを塗布しである
。また、上記放熱部材７は、編組線等の可撓性に優れ熱
抵抗の小さな材料を用いることにより、ＣＣＤイメージ
センサ２ｒ、２ｇ、２ｂのパフケージから上記プリズム
取付金具３に至る途中が曲げられているような場合にも
、上記ＣＣＤイメージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂに与える
不用なストレスを小さくして、レジストレーションに悪
影響を及ぼすのを防止することができる。

さらに、上述のように筺体４に取り付けられた色分解プ
リズム１と該色分解プリズム１に取り付けられた各ＣＣ
Ｄイメージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂを包むように熱抵抗
の大きな合成樹脂シート等の断熱部材８が設けられてお
り、この断熱部材８を挟んでＣＯＤドライバ回路等を設
けた周辺回路基板９が配設されている。

また、この実施例において上記色分解プリズム１に取り
付けられた固体イメージセンサ２　（すなわちＣＣＤイ
メージセンサ２ｒ＋　２ｇ、　２ｂ　）は、上記色分解
プリズム１にて分解された各色成分の被写体像をそれぞ
れ撮像して得られる撮像出力を第３図に示すようにサン
プル・ホールド回路２ｏを介してプロセス処理回路２１
とダーク電流レベル検出回路３０に供給している。ここ
で、上記固体イメージセンサ２は、第４図に示すように
受光可能期間ＴＡ、光学光学開期間、空送り期間ＴＮに
て構成される１水平走査期間（ＩＨ）の繰り返しで各ラ
インの撮像出力が上記サンプル・ホールド回路２０を介
して取り出される。そして、この撮像出力について上記
プロセス処理回路２１によりプロセス処理を施して図示
しないＮＴＳＣエンコータによりＮＴＳＣ方式標準カラ
ーテレビジョン信号を形成して出力するようになってい
る。

さらに、上記ダーク電流レベル検出回路３ｏは、上記サ
ンプル・ホールド回路２０を介して上記固体イメージセ
ンサ２から供給される撮像出力について、ダーク電流レ
ベルを検出して、その検出出力をレベル比較器４０に供
給している。上記レベル比較器４０は、基準入力端子４
１に供給される基準レベルと上記ダーク電流レベル検出
回路３０による検出出力レベルとを比較して、その差出
力をペルチェ駆動回路５０に供給している。上記ペルチ
ェ駆動回路５０は、上記レベル比較器４０の差出力に応
じた駆動電流を上述のベルチェ素子１０に供給し、上記
ベルチェ素子１０を駆動するようになっている。

すなわち、この実施例において上記ベルチェ素子１０は
、上記第３図に示した駆動制御系により、上記基準入力
端子４１より上記レベル比較器４０に与えられる基準レ
ベルにて示される所望の温度を維持するように、上記ダ
ーク電流レベル検出回路３０にて検出される上記固体イ
メージセンサ２のダーク電流レベルに基づいて閉ループ
制御される。

ここで、上記ダーク電流レベル検出回路３０としては、
例えば第５図に示すように、上記サンプル・ホールド回
路２０を介して上記固体イメージセンサ２より供給され
る撮像出力について、クランプコンデンサ３１、クラン
プスイッチ３２およびクランプ電源３３から成るクラン
プ回路にて上記撮像出力の空送り期間ＴＮに信号レベル
をクランプして、このクランプ出力がバッファ増幅器３
４を介して供給されるサンプル・ホールド回路３５にて
上記光学黒期間ＴＢ中の光学黒レベルすなわちダーク電
流レベルをサンプル・ホールドして出力するようにした
回路構成のものが用いられる。

なお、上記ダーク電流レベル検出回路３０としては、上
記第６図に示すように、上記サンプル・ホールド回路２
０を介して上記固体イメージセンサ２より供給される撮
像出力について、第１のサンプル・ホールド回路３６に
より上記空送り期間ＴＮの信号レベルをサンプル・ホー
ルドし、第２のサンプル・ホールド回路３７により上記
光学黒期間ＴＢ中の信号レベルをサンプル・ホールドし
、上記各サンプル・ホールド回路３６．３７による各サ
ンプル・ホールド出力をレベル比較器３８により比較し
てダーク電流レベルを取り出すように構成したものを用
いることもできる。

ここで、固体イメージセンサ２にて得られる撮像出力は
ダーク電流レベルが温度に応じて変化するので、上記ダ
ーク電流レベルを検出することによって、上記固体イメ
ージセンサ２の温度を検出することができる。従って、
この実施例のように、ダーク電流レベル検出回路３０の
検出出力を上述のレベル比較器４０に帰還することによ
って、上記レベル比較器４０に与えられている基準レベ
ルにて示される所望の温度を維持するように閉ループ制
御することができる。

上記ベルチェ素子１０は、上記ペルチェ駆動回路５０に
より直流電流が流され、その内部抵抗をｒｐ、吸熱量を
ｑとしてｑ＝Ｏのときの温度差を’ｒｐとして、 Δｔ−Ｔｐ−ｒｐ−ｑ なる式にて示される温度差Δｔを与えるようになってお
り、上記断熱部材８にて囲まれた空間内に配置された上
記固体イメージセンサ２ｒ＋２ｇ、２ｂのパッケージの
熱を上記放熱部材７を通じて汲み上げて上記空間の外に
あ名放熱金具１１を介して筺体４に放熱して、上記固体
イメージセンサ２ｒ。

２ｇ、２ｂの冷却を行う。そして、この実施例において
、上記ベルチェ素子１０は、上述の如き駆動制御系によ
り閉ループ制御されことにより、上記レベル比較器４０
に与えられる基準レベルを制御目標値とする第７図の特
性線図に示すような冷却特性を呈する。

なお、この実施例では、定常状態における上記ＣＯＤイ
メージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂ周辺の放熱等価回路を第
８図のように示すことができる。この放熱等価回路図に
おいて、上記周辺回路基板９を発熱量がＰｅの熱源とし
て該熱源と各固体イメージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂとの
間の各熱抵抗Ｒｓｒ、　　Ｒ３Ｌ　Ｒｓｂは、上記断熱
部材９により極めて大きな値に成るので、上記周辺回路
基板９等の発熱による熱が上記各固体イメージセンサ２
ｒ、２ｇ、２ｂに流入のを防止するように働く。また、
上記各固体イメージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂが固着され
ている上記色分解プリズム１は、熱抵抗の大きなガラス
等にて形成され上記各固体イメージセンサ２ｒ＋２ｇ＋
２ｂに対する各熱抵抗Ｒｐｒ、　　Ｒｐｇ、　　Ｒｐｂ
が大きく、しかも熱抵抗Ｒ１１１の大きなセラミック製
のプリズム保持具３を介して筺体４に取り付けられてい
るので、上記固体イメージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂを上
記筺体４から熱的に遮断するように作用する。従って、
上記各固体イメージセンサ２ｒ、２ｇ、２ｂは、周辺回
路基板９等の内部熱源による影響を被ることがなく、し
かも、自己発熱による熱が熱抵抗Ｒａの小さな上記放熱
部材７を介して上記ベルチェ素子１０の部分に導かれ、
このベルチェ素子１０により上記断熱部材８にて囲まれ
た空間の外部に強制的に放熱され冷却されるので、画質
の良好なカラー描像を行うことができる。

また、上記ベルチェ素子１０は、上記固体イメージセン
サ２のダーク電流レベルに基づいた閉ループ制御により
、制御目標温度を維持するような冷却特性を呈するので
、固体イメージセンサ２の周囲が過冷却状態になるのを
防止することができる。なお、上記固体イメージセンサ
２の周囲が過冷却状態になる程上記ベルチェ素子ｌＯに
て冷却を行うと、上記固体イメージセンサ２の色分解プ
リズム１への固定に使用されている接着剤等が劣化する
等の悪影響があるが、この実施例では過冷却による悪影
響の恐れはない。

〔発明の効果〕

上述の実施例の説明から明らかなように本発明に係る固
体カラー撮像装置では、周辺回路基板の発熱による熱が
固体イメージセンサに伝達されるのを断熱部材にて防止
し、また、ベルチェ素子により固体イメージセンサの自
己発熱による熱を筺体に強制的に放熱することにより、
上記固体イメージセンサの温度上昇を極めて小さく抑圧
して画質の良好なカラー損像を行うことができ、しかも
、温度に応じて変化する上記固体イメージセンサのダー
ク電流レベルに基づいて上記ベルチェ素子の駆動を閉ル
ープ制御することにより、上記ベルチェ素子による過冷
却を防止することができ、所期の目的を十分に達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る固体カラー撮像装置の実施例を示
す要部側面図であり、第２図は上記実施例の固体カラー
撮像装置の要部底面図であり、第３図は上記実施例にお
けるベルチェ素子の駆動制御系の構成を示すブロック図
であり、第４図は上記実施例における固体イメージセン
サから出力される撮像出力信号のタイミングを模式的に
示す波形図であり、第５図は上記ベルチェ素子の駆動制
御系におけるダーク電流レベル検出回路の構成例を示す
ブロック図であり、第６図は同じく上記ベルチェ素子の
駆動制御系におけるダーク電流レベル検出回路の他の構
成例を示すブロック図であり、第７図は上部実施例にお
けるベルチェ素子による冷却特性を示す特性線図であり
、第８図は上記実施例におけるＣＯＤイメージセンサ近
傍の放熱等価回路図である。 １・・・色分解プリズム ２ｒ、２ｇ、２ｂ　　−・−ＣＣＤイメージセンサ３・
・・プリズム保持具 ４・・・筺体 ７・・・放熱部材 ８・・・断熱部材 ９・・・周辺回路基板 １０・・・ベルチェ素子 １１・・・放熱金具 ３０・・・ダーク電流レベル検出回路 ４０・・・レベル比較器 ５０・・・ペルチェ駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 筺体に取り付けた色分解プリズムに固着された固体イメ
   ージセンサと該固体イメージセンサの近傍の配設される
   周辺回路基板との間に熱抵抗の大きな断熱部材を配設す
   るとともに、上記固体イメージセンサのパッケージに結
   合した熱抵抗の小さな放熱部材と上記筺体との間にペル
   チェ素子を設け、上記固体イメージセンサによる撮像出
   力のダーク電流レベルを検出するダーク電流レベル検出
   回路による検出出力に基づいて上記ペルチェ素子の駆動
   を閉ループ制御するようにして、上記固体イメージセン
   サが発生する熱を上記ペルチェ素子により上記筺体に強
   制的に放熱するようにしたことを特徴とする固体カラー
   撮像装置。