JP2008187265A - Image-shiftable cooling camera - Google Patents
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Abstract
【課題】所定の許容電流内で撮像素子の冷却と像シフト手段の駆動を可能にする像シフト可能な冷却カメラを提供すること。
【解決手段】撮像素子3と、前記撮像素子3を冷却する冷却素子5と、前記撮像素子3に入射する光束を前記撮像素子3の面内でシフトさせる像シフト手段23と、前記像シフト手段23を駆動する駆動手段27とを有し、前記駆動手段27に供給する電流と前記冷却素子5に供給する電流とを許容電流内に制御する制御手段9を有する像シフト可能な冷却カメラ1。
【選択図】図1An image shiftable cooling camera that enables cooling of an image sensor and driving of an image shift means within a predetermined allowable current is provided.
An image pickup device, a cooling device for cooling the image pickup device, an image shift means for shifting a light beam incident on the image pickup device within a plane of the image pickup device, and the image shift means. The image-shiftable cooling camera 1 includes a driving unit 27 that drives the driving unit 23, and includes a control unit 9 that controls a current supplied to the driving unit 27 and a current supplied to the cooling element 5 within an allowable current.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、像シフト機能を有する冷却カメラに関する。 The present invention relates to a cooling camera having an image shift function.
従来、撮像素子(例えば、CCD、CMOS等)を用いた撮像装置において、画像と撮像素子との相対位置を微小シフト(画素ずらしとも言う)させ、その各々の位置での画像を取得することで、見かけ上の画素数を増加させると共に、撮像素子をペルチェ素子等の冷却素子で冷却して撮像素子の暗電流ノイズを低減し高解像度の画像を取得する像シフト(画素ずらし)可能な冷却カメラが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の像シフト可能な冷却カメラでは、撮像素子を冷却するためにペルチェ素子に電流を供給しながら、撮像素子に入射する画像をシフトさせる像シフト手段を駆動したときの電流が過大となり、像シフト可能な冷却カメラの許容電流を超えてしまうと言う課題がある。 However, in the conventional image-shiftable cooling camera, the current when the image shift means for shifting the image incident on the image sensor is driven while supplying the current to the Peltier element to cool the image sensor becomes excessive. There is a problem that the allowable current of the cooling camera capable of image shift is exceeded.
上記課題を解決するため、本発明は、撮像素子と、前記撮像素子を冷却する冷却素子と、前記撮像素子に入射する光束を前記撮像素子の面内でシフトさせる像シフト手段と、前記像シフト手段を駆動する駆動手段とを有し、前記駆動手段に供給する電流と前記冷却素子に供給する電流とを許容電流内に制御する制御手段を有することを特徴とする像シフト可能な冷却カメラを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides an image sensor, a cooling element that cools the image sensor, an image shift unit that shifts a light beam incident on the image sensor in a plane of the image sensor, and the image shift. An image-shiftable cooling camera comprising: drive means for driving means; and control means for controlling current supplied to the drive means and current supplied to the cooling element within an allowable current. provide.
本発明によれば、所定の許容電流内で撮像素子の冷却と像シフト手段の駆動を可能にする像シフト可能な冷却カメラを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image-shiftable cooling camera that enables cooling of an image sensor and driving of an image shift means within a predetermined allowable current.
本発明の一実施の形態に係る像シフト可能な冷却カメラについて図面を参照しつつ説明する。 An image-shiftable cooling camera according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係る像シフト可能な冷却カメラの構成ブロック図である。 FIG. 1 is a configuration block diagram of a cooling camera capable of image shifting according to the present embodiment.
図1において、像シフト可能な冷却カメラ1(以後、単にカメラと記す)は、不図示の光学系を介して結像した被写体像を撮像する撮像素子3(例えば、CCD、CMOS等)と、撮像素子2に熱的に接触され撮像素子3を冷却するためのペルチェ素子5と、結像した被写体像を撮像素子3の面内でシフトさせる像シフト装置7と、これらを制御する制御装置9で構成されている。
In FIG. 1, an image shiftable cooling camera 1 (hereinafter simply referred to as a camera) includes an image sensor 3 (for example, CCD, CMOS, etc.) that captures a subject image formed via an optical system (not shown), A
撮像素子3は、制御装置9から撮像素子ドライバ11を介して駆動制御され、結像した被写体像を撮像し、画像処理回路13で処理されてモニター15に表示される。また、不図示のメモリにデータが記憶される。
The
撮像素子3にはペルチェ素子5が熱的に接続され、ペルチェ素子5の撮像素子3と対向する面には放熱のためのヒートシンク17が熱的に接触されている。ペルチェ素子5から発生した熱は、ヒートシンク17に伝達され空気中に放出される。
A
撮像素子3に接触させて撮像素子3の温度を検出するための温度センサ19が配置され、温度センサ19からの温度情報は制御装置9に送られて、撮像素子3の温度制御に用いられる。
A
ペルチェ素子5はペルチェドライバ21を介して制御装置9に接続され、制御装置9が温度センサ19からの温度情報に基きペルチェドライバ21に信号を送り、ペルチェドライバ21からペルチェ素子5に印加する電流を制御してペルチェ素子5の冷却温度を制御し、最終的に撮像素子3の温度を制御している。これにより、ユーザが制御装置9に設定した撮像素子3の温度が自動的に制御され、撮像素子3をほぼ一定の温度に維持することができる。
The
像シフト装置7は、入射した光束をシフトさせるための平行平板ガラス23と、この平行平板ガラス23を光軸に対して傾斜させるためのカムを有するカムリング25と、このカムリング25を回転させるためのモータ27から構成されている。
The image shift device 7 includes a
モータ27は、制御装置9からの制御信号に基きモータドライバ29を介して駆動され、モータ27の回転軸に設けられた歯車27aとカムリング27の外周に設けられた歯車25aとを介してカムリング27を所定の位置に回転することで、カムリング25に形成されているカムの作用によって平行平板ガラス23を光軸に対して所定の角度傾斜させる。この傾斜角により、平行平板ガラス23に入射した光束は、光軸に対して所定の方向に所定量シフトされて射出して撮像素子3に入射することで撮像素子3面上で像シフトさせることを可能にしている。
The
モータ27は、パルスモータが用いられ、カムリング25の回転位置を維持するために、常時一定量の電流が印加されている。このようにして、像シフト可能な冷却カメラ1が構成されている。
The
本実施の形態のカメラの動作を図2を参照しつつ説明する。図2は、動作電流の一例を示す図である。横軸は時間を、左縦軸は電流、右縦軸は温度を示している。 The operation of the camera of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the operating current. The horizontal axis represents time, the left vertical axis represents current, and the right vertical axis represents temperature.
図2において、カメラ1は、ユーザが電源を投入すると、ペルチェ素子5に電流Ipがペルチェドライバ21を介して印加される。
In FIG. 2, when the user turns on the camera 1, the current Ip is applied to the Peltier
ペルチェ素子5に電流Ipが印加され撮像素子3との接触面が冷却されるに伴い、撮像素子3が冷却され時間と共に撮像素子3の温度がTr(室温)から設定された温度T0まで変化し、以後T0の温度を維持するように制御装置9でペルチェ素子5の電流Ipがペルチェドライバ21を介して制御される。
As the current Ip is applied to the Peltier
温度Trから温度T0の近傍に達するまでは、ペルチェ素子5に最大電流Imaxを印加し急速に撮像素子3を冷却し、温度T0に達した以降は、少ない電流Iを印加して温度を一定に保持するように制御する。この時、制御装置9は、温度センサ19からの情報に基きペルチェドライバ21から印加するの電流Iを制御して、撮像素子3の温度を一定に維持するように制御する。
Until the temperature Tr reaches the vicinity of the temperature T0, the maximum current Imax is applied to the Peltier
また、モータ27には、モータ27の回転位置を維持するための電流Imが常時印加されている。これにより、像シフト装置7の平行平板ガラス23の位置(或いは傾斜)が固定、維持される。
In addition, a current Im for maintaining the rotational position of the
従来、ペルチェ素子5への印加電流Iを印加したまま、カムリング25を回転させるためにモータ27に電流Idを印加すると、合計電流I+Idが、電源の許容電流以上になってしまうという問題がある。また、この対策として許容電流を上げるために、大きな電源、配線材料、及び大きいコネクタ等で電源を構成すると、電源が大型化すると共に高価になると言う問題がある。
Conventionally, when the current Id is applied to the
本実施の形態のカメラ1では、モータ27の駆動時間tdにモータ駆動電流Idを印加すると共に、ペルチェ素子5の電流Iを最低電流Iminに低下させるように制御装置9でモータドライバ29及びペルチェドライバ21をそれぞれ制御する(排他制御とも言う)ことによりカメラ1の消費電流を許容値以下に抑えることを可能にしている。
In the camera 1 of the present embodiment, the motor drive current Id is applied during the drive time td of the
例えば、カメラ1に供給可能な電源(電流)容量、及び不図示のケーブル、不図示のコネクタ等の安全を見込んだ許容電流値が0.5A、また負荷側であるペルチェ素子5の駆動最大電流Iが0.3A、モータ27の最大電流Idが0.3Aだった場合、ペルチェ素子5の駆動とモータ27の駆動を同時に最大で行った場合、合計電流値は0.6Aとなり許容電流値0.5Aを超えてしまう。
For example, the power supply (current) capacity that can be supplied to the camera 1 and the allowable current value for safety such as a cable (not shown) and a connector (not shown) that is safe are 0.5 A, and the maximum driving current of the Peltier
本実施の形態では、モータ27の駆動時tdにはペルチェ素子5の駆動電流Iを最小のImin=0.1Aに抑え、モータ27の駆動電流Id(=0.3A)と合わせてもI+Id=0.4Aで許容電流の0.5A以下になる様にペルチェ素子5の駆動電流Iとモータ27の駆動電流Idを制御装置9で排他制御可能にする。
In the present embodiment, the driving current I of the
また、電源投入後、撮像素子3の温度が室温Trから所定の温度T0になるまでの間の時点で、モータ27を駆動して像シフト装置7の平行平板ガラス23を初期位置(光軸に垂直な位置)にセットするリセット動作Rを行うことが望ましい。
In addition, after the power is turned on, the
このリセット動作Rの際にも、上述したように、モータ27の駆動時間tdにモータ駆動電流Idを印加すると共に、ペルチェ素子5の電流Imaxを最低電流Iminに低下させるように制御装置9でモータドライバ29及びペルチェドライバ21をそれぞれ制御する(排他制御とも言う)ことによりカメラ1の消費電流を許容値以下に抑えることができる。この時、撮像素子3、ペルチェ素子5、及びヒートシンク17の熱容量が大きいため撮像素子3の温度変化の時定数は大きく、かつモータ27の駆動時間tdは短いので、この間の撮像素子3温度変化、及び目標冷却温度T0に達する時間への影響はほとんど無視できる。なお、リセット動作は、温度がT0と一定となっている期間に行っても良い。この期間に行っても、撮像素子3の温度変化は殆ど無視できる程度の変化であり、撮影への影響は殆どないと言える。
Also during the reset operation R, as described above, the motor drive current Id is applied during the drive time td of the
以上述べたように、本実施の形態によれば、像シフト装置7のモータ27の駆動による画素ずらし動作とペルチェ素子5による冷却動作を排他制御することで最大消費電流を必要最小限に最適化することが可能となる。それに伴い、電源、コネクタ、ハーネス、カメラヘッドの大きさやコストも最小化することができる。
As described above, according to the present embodiment, the pixel consumption operation by driving the
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。 The above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration and shape, and can be appropriately modified and changed within the scope of the present invention.
1 像シフト可能な冷却カメラ(カメラ)
3 撮像素子
5 ペルチェ素子
7 像シフト装置
9 制御装置
11 撮像素子ドライバ
13 画像処理回路
15 モニタ
17 ヒートシンク
19 温度センサ
21 ペルチェドライバ
23 平行平板ガラス
25 カムリング
27 モータ
29 モータドライバ
1 Image-shiftable cooling camera (camera)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記撮像素子を冷却する冷却素子と、
前記撮像素子に入射する光束を前記撮像素子の面内でシフトさせる像シフト手段と、
前記像シフト手段を駆動する駆動手段とを有し、
前記駆動手段に供給する電流と前記冷却素子に供給する電流とを許容電流内に制御する制御手段を有することを特徴とする像シフト可能な冷却カメラ。 An image sensor;
A cooling element for cooling the imaging element;
Image shifting means for shifting a light beam incident on the image sensor in a plane of the image sensor;
Drive means for driving the image shift means,
An image-shiftable cooling camera comprising control means for controlling a current supplied to the driving means and a current supplied to the cooling element within an allowable current.
前記制御手段は、前記検出手段からの信号が所定の温度以下になったとき、
前記駆動手段を駆動して、前記像シフト手段をリセットすることを特徴とする請求項1又は2にい記載の像シフト可能な冷却カメラ。 Detecting means for detecting the temperature of the image sensor;
The control means, when the signal from the detection means is below a predetermined temperature,
3. The image-shiftable cooling camera according to claim 1, wherein the driving unit is driven to reset the image shift unit.
前記駆動手段は、前記平行平板ガラスを前記撮像素子に入射する光束の光軸に対して傾斜させることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の像シフト可能な冷却カメラ。 The image shift means has parallel flat glass,
5. The image-shiftable cooling camera according to claim 1, wherein the driving unit tilts the parallel flat glass with respect to an optical axis of a light beam incident on the imaging element. 6.
前記駆動手段は、前記カムリングを駆動することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の像シフト可能な冷却カメラ。 The image shift means has a cam ring in which a cam for inclining the parallel flat glass is formed,
6. The image-shiftable cooling camera according to claim 1, wherein the driving unit drives the cam ring.
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- 2007-01-26 JP JP2007016790A patent/JP2008187265A/en active Pending
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