JP3694565B2 - Photodetector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光検出素子の冷却機能を備えた光検出装置に関するものであるものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、撮像素子に冷却素子を取り付けた構造の検出装置としては、特開平6−216402号公報に記載されるものが知られている。この公報に記載される装置は、放射線検出器であって、この公報の図1に示されるように、密封されたパッケージ内部に冷却素子であるペルチェ素子が配置され、そのペルチェ素子上に撮像素子であるCCDが取り付けられた構造となっている。この種の検出装置において、撮像素子としてPN接合型やPIN型などを利用したものを用いた場合、その撮像素子に高い逆バイアスを印加しなければならない。このバイアス印加により撮像素子内に大きな電流が流れ、撮像素子の内部で熱が発生し、その熱に起因して撮像素子内でノイズが生ずることとなる。これらの発熱およびノイズを抑えるために、撮像素子に冷却素子を取り付けて、撮像素子を効率良く冷却できる構造とされている。そして、冷却素子および撮像素子の具体的な取付構造としては、冷却素子のコールドサイド(吸熱面)上に撮像素子が熱伝導性樹脂により接着して取り付けられ、冷却素子のホットサイド(放熱面)がパッケージに熱伝導性樹脂により接着して取り付けられた構造とされている。そして、冷却素子のペルチェ効果により撮像素子が吸熱により冷却され、冷却素子で発せられる熱をパッケージを通じて放出している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の検出装置にあっては、以下のような問題点がある。まず第一には、冷却素子により撮像素子が十分に冷却できないという問題点がある。
すなわち、パッケージ内は冷却素子による冷却効果を高めるために真空状態とするのが望ましいが、接着に用いた熱伝導性樹脂からガスが放出されるため、パッケージ内を常に低い圧力に維持すること困難である。また、パッケージが金属などで形成されている場合、熱伝導性樹脂の熱伝導率がパッケージに比べ小さくなり、冷却素子から放出される熱を効率良く伝導することができない。このように、放出されたガスによる熱対流の発生や熱伝導性の低下により、冷却素子の冷却性能を十分に発揮することができず、パッケージ内の撮像素子が十分に冷却されない。
【0004】
第二には、冷却素子の取付状態にバラツキを生じ、撮像素子の冷却が安定して行えないという問題点がある。すなわち、冷却素子の取付は熱伝導性樹脂を塗り付けたパッケージ内面へ冷却素子を押し付けることにより行われるが、その押し付け方によって冷却素子とパッケージの間の熱伝導性樹脂の厚みが微妙に変わってしまう。複数の光検出装置を製造する場合、その取付状態を同一とし冷却素子の放熱性能をバラツキなく一定とするのは困難である。また、内部のガス放出を少なくするためにパッケージをベーキングした場合、熱伝導性樹脂が冷却素子またはパッケージの表面から剥離するおそれがあり、そのような場合には冷却素子の冷却機能が発揮できない。
【0005】
このような問題点を解消するために、図7に示すように、パッケージA上に冷却素子Bを配置し、その冷却素子B上に撮像素子Cを配置し、パッケージAに固定した取付用の枠体Dと撮像素子Cを連結して冷却素子Bを挟み込むように取り付ける構造とすることが考えられる。しかしながら、このような構造の場合、冷却素子Bから伝導したパッケージAの熱が枠体Dを通じて撮像素子C側へ伝わり、撮像素子Cの冷却効率が低減してしまう。また、枠体Dを熱伝導性が小さい樹脂などで形成すると、この枠体Dからガスが放出されるためパッケージA内の真空状態が維持できないという弊害を生ずる。
【0006】
そこで本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、光検出素子の冷却性能に優れた光検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、内外気密性を有する密封構造のハウジングと、このハウジングの内部で発生した熱をハウジングの外部へ伝導し放熱を行う放熱手段と、ハウジング内に配置され熱を吸収する吸熱面および熱を放出する放熱面を有しその放熱面が放熱手段へ当接されている冷却手段と、放熱手段側に支持され冷却手段の放熱面を放熱手段側へ押圧する第一保持手段と、冷却手段の吸熱面側に取り付けられ外部から入射する光を受けて光電変換を行う光検出手段と、光検出手段側に支持され冷却手段の吸熱面を光検出手段側へ押圧する第二保持手段とを備えて構成される。
【0008】
このような発明によれば、光検出手段と放熱手段との間に冷却手段を配置して光検出手段の冷却を行うに際し、冷却手段の吸熱側と放熱側がそれぞれ独立して取り付けられているから、放熱面の熱が冷却面側へ伝導することが防止される。
このため、光検出手段の冷却効率が向上する。
【0009】
また本発明は、前述の冷却手段の放熱面の端部に第一保持手段を掛止させる第一取付部が設けられると共に、冷却手段の吸熱面の端部に第二保持手段を掛止させる第二取付部が設けられていること特徴とする。
【0010】
このような発明によれば、放熱手段側に固定した第一保持手段の一部を冷却手段の第一取付部に掛止させることで冷却手段の放熱面を放熱手段へ容易に密着させることが可能となる。同様に、熱伝導体側に固定した第二保持手段の一部を冷却手段の第二取付部に掛止させることで冷却手段の冷却面を熱伝導体へ容易に密着させることが可能となる。このため、簡易な取付構造でありながら、放熱手段と冷却手段との間および冷却手段と光検出手段との間における熱伝導効率が確実に高められる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明に係る光検出装置の実施形態の一例について説明する。尚、各図において同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【0012】
(実施形態1)
図1は光検出装置の断面図である。図1において、光検出装置1は、入射する光の検出を行う装置であって、密封されたハウジング11の内部空間12に冷却手段である冷却素子2と光検出手段である光検出素子3が配設された構造とされている。ハウジング11は、内外の気密性を有する密封構造体であって、内部空間12が外気の影響を受けずに真空状態が維持される。このハウジング11には、放熱手段である放熱体4が設けられており、この放熱体4を通じてハウジング11内の熱をその外部へ放出できる構造となっている。たとえば、放熱体4は、熱伝導性に優れた銅などの金属により形成され、ハウジング11の内外においてその一部を露出させて設けられており、ハウジング11内で発生した熱を伝導させてハウジング11外部で放出する機能を有している。
【0013】
光検出素子3は、ハウジング11に設けられた透光性の面板13を通じて入射してくる光を受けて光電変換を行う検出素子であって、たとえばCCD、MOS型撮像素子または赤外線エリアセンサなどが用いられる。この光検出素子3には複数の端子31が設けられ、ハウジング11の内外を貫通するピン14へ接続されており、電気信号の入出力が行えるようになっている。
【0014】
冷却素子2は、光検出素子3を冷却するためのものであって、たとえば電流供給により吸熱機能を有するペルチェ素子などが用いられる。図1においては、冷却素子2として、セラミック板の間に半導体を挟んだ層体を三層構造としたペルチェ素子が図示されているが、二層以下または四層以上の構造を有するものであってもよい。この冷却素子3には、熱を吸収する吸熱面21と熱を放出する放熱面22が設けられており、電流が供給されることによりそれぞれ熱の吸収または放出が行われる。この冷却素子2で冷却して光検出素子3をより低温な状態とすることにより、光検出素子3内で生ずるノイズが低減でき、光検出素子3の出力におけるS/N比の向上が図られる。従って、光検出素子3を効率良く冷却することが光検出装置1の特性向上のために非常に重要である。
【0015】
図1のように、ハウジング11内の放熱体4の表面に冷却素子2が取り付けられている。すなわち、冷却素子2の放熱面22がハウジング11内で露出する放熱体4の表面に当接されており、第一保持手段である第一ホルダ43により放熱面22が放熱体4側へ押圧されている。第一ホルダ43は、たとえば、図2に示すように、帯状の板体が用いられ、一端がねじ止めなどにより放熱体4に固定され、その他端が冷却素子2に掛止されており冷却素子2の放熱面22を放熱体4側へ押圧している。この押圧に際し、予め冷却素子2の放熱面22の端部に第一ホルダ43を掛止させる第一取付部23が設けられているのが望ましい。たとえば、冷却素子2の放熱面22の端部を面方向に延出させて第一取付部23とし、この第一取付部23の放熱面22の裏面側に第一ホルダ43を掛止させることにより、冷却素子2の放熱面22を放熱体4側へ容易に密着させることができる。
放熱面22の延出は、冷却素子2の底板(冷却素子2がペルチェ素子の場合は底側のセラミックス板)として予め大きい面積のものを用いることにより行えばよい。
【0016】
また、図1のように、放熱体4を分割可能な構造として、冷却素子2の取付部42を本体41と着脱自在とするのが好ましい。このように構造とすることにより、取付部42への冷却素子2などの部品の取付作業と本体41のハウジング11への取付作業が分業して行える。また、取付部分42側のみの交換が容易に行えるため、光検出装置1の製造作業が効率良く行える。取付部42と本体41との連結はねじ止めなどにより行えばよい。
【0017】
また、図1のように、第一取付部23が放熱面22の両端にそれぞれ設けられていることが望ましい。両端に第一取付部23を設けて複数の第一ホルダ43により放熱面22を押圧すれば、放熱面22の密着が確実となる。更に、図3に示すように、第一ホルダ43としてばね板を用いれば、冷却素子2を放熱体4側へ弾力的に押圧できるから、第一ホルダ43の固定側端部の固定状態(ねじ止め状態など)にかかわらず冷却素子2がほぼ一定の押圧力で押し付けることが可能となる。このため、押圧力の強過ぎによる冷却素子の破損、押圧力の弱過ぎによる冷却素子のズレなどが回避できる。なお、図3において、第一ホルダ43の掛止側の端部はL字形を呈しているが、冷却素子2を掛止できればL字形に限られるものではなく、その他の形状であってもよい。更に、放熱体4側へ冷却素子2を押圧することができれば、第一保持手段として第一ホルダ43以外のものを用いてもよい。
【0018】
一方、図1のように、冷却素子2の吸熱面21には熱伝導体15を介して光検出素子3が取り付けられている。熱伝導体15は、光検出素子3を吸熱面21に取り付けるために配設される部材であって、熱伝導性に優れる銅などの金属からなるブロック体などが用いられる。冷却素子2の吸熱面21と熱伝導体15とは、吸熱面21が熱伝導体15側に第二保持手段である第二ホルダ16により押圧された状態で取り付けられて密着しており、熱伝導体15の熱が効率良く冷却素子2により吸収できるようになっている。
【0019】
第二ホルダ16は、たとえば、図4に示すように、コ字型を呈する金属板が用いられ、対向する端部16a、16aがねじ止めなどにより熱伝導体15に固定され、その端部16aの内側部分が冷却素子2に掛止されており、冷却素子2の吸熱面21を熱伝導体15側、即ち光検出素子3側へ押圧している。第二ホルダ16をコ字型とすることにより、冷却素子2の側方から差し込むことで第二ホルダ16の取付が容易となり、冷却素子2の両脇を両方の端部16a、16aで押圧できるから、冷却素子2と熱伝導体15を確実に密着させることができる。第二ホルダ16の押圧に際し、予め冷却素子2の吸熱面21の端部に第二ホルダ16を掛止させる第二取付部24が設けられているのが望ましい。たとえば、冷却素子2の吸熱面21の端部を面方向に延出させて第二取付部24とし、この第二取付部24の吸熱面21の裏面側に第二ホルダ16を掛止させることにより、冷却素子2の吸熱面21を熱伝導体15側へ容易に密着させることができる。吸熱面21の延出は、冷却素子2の上板(冷却素子2がペルチェ素子の場合は上側のセラミックス板)として予め大きい面積のものを用いることにより行えばよい。
【0020】
また、図5に示すように、第二ホルダ16を撓らせて吸熱面21を弾力的に押圧させれば、第二ホルダ16の固定側端部の固定状態(ねじ止め状態など)にかかわらず冷却素子2がほぼ一定の押圧力で押し付けることが可能となる。このため、押圧力の強過ぎによる冷却素子の破損、押圧力の弱過ぎによる冷却素子のズレなどが回避できる。なお、熱伝導体15側へ冷却素子2を押圧することができれば、第二保持手段として第二ホルダ43以外のものを用いてもよい。
【0021】
図1に示すように、熱伝導体15には光検出素子3が接合されており、光検出素子3から発せられる熱が熱伝導体15へ伝導される構成になっている。熱伝導体15と光検出素子3との接合は、ガス放出のない方法、たとえば、ねじ止めなどにより行えばよい。なお、熱伝導体15を配設せずに、光検出素子3を冷却素子2の吸熱面21に直接取り付ける場合もある。
【0022】
次に、光検出装置1の動作について説明する。
【0023】
図1において、まず、ピン14に所定の電圧を印加して光検出装置1に電源を投入する。すると、光検出素子3に所定の電流が供給され、面板13を通じて入射する光を受けて光電変換可能な状態となる。また、冷却素子2にも電流が供給され、ペルチェ効果などにより、吸熱面21で熱が吸収されて低温状態となり、放熱面22で熱が放出されて高温状態となる。このとき、光検出素子3は電流供給により熱を発する。しかし、この熱は冷却素子2の吸熱面21の吸熱作用により熱伝導体15を介して吸収されるため、光検出素子3の低温状態が維持される。
【0024】
一方、冷却素子2の放熱面22から放出された熱は、放熱体4内を伝導してハウジング11外、即ち光検出装置1外へ放出される。このとき、放熱面22と冷却面21は冷却素子2の本体以外で繋がっておらず、熱の伝導経路が存在しないため、放熱面22の熱が冷却面21へ伝導することがない。また、冷却素子2と放熱体4間、冷却素子2と熱伝導体15間における取付構造に樹脂からなる接着剤などが用いられていないので、内部空間12内にガスが放出されることがなく、その真空状態が確実に維持される。このため、放熱面22または放熱体4の熱が内部空間12を通じて熱対流により光検出素子3へ伝わることがなく、光検出素子3の冷却に影響を及ぼすことがない。
【0025】
このように、冷却素子2における放熱面22の放熱が効率良く確実に行われるため、冷却素子2の冷却機能が十分に発揮されて光検出素子3の冷却が確実に行え、低温状態に維持することができる。従って、光検出素子3の出力におけるノイズを低減でき、光検出装置1としての検出感度の向上が図れる。
【0026】
次に、光検出装置における冷却特性について説明する。
【0027】
図6に示す測定系にて、実際の光検出装置1の冷却特性の測定を行った。冷却素子2としてペルチェ素子を用い、冷却素子2の吸熱面21に熱伝導体15を取り付け放熱面22に放熱体4を取り付けたものを第一被測定体(本発明に係るもの)とし、同一の冷却素子2に対し図7に示す構造(枠体Dを用いる構造)により熱伝導体15、放熱体4をそれぞれ取り付けたものを第二被測定体(従来品)とした。そして、この被測定体を真空オーブン61内の空冷式の放熱ブロック40上に載置し、真空オーブン61内を温度を20°C、圧力を2Torrに保った状態とした。この状態において、真空オーブン61の外部の電源64により冷却素子2へ所定の電圧を印加し、熱伝導体15内に設置した温度センサ62により冷却温度を検出し記録計63にて冷却温度を測定した。
【0028】
第一被測定体、第二被測定体についてそれぞれ測定した結果、第一被測定体(本発明)については冷却温度が−58°Cであり、良好な結果が得られた。一方、第二被測定体については冷却温度−54°Cであり、冷却素子2の冷却性能が十分に発揮できなかった。
【0029】
以上、測定の結果から、冷却素子2に対して光検出素子3(熱伝導体15)と放熱体4を別々に取り付けた構造とすることにより、放熱面22から吸熱面21への熱の伝導が防止され、非常に良い冷却特性が得られることが分かった。
【0030】
ここで、光検出装置1において、光検出素子2の冷却温度が4°C(−54°Cから−58°C)下がったときの効果について説明すると、たとえば、光検出素子2がCCDである場合、冷却温度が4°C下がるとCCD内に流れる暗電流は54%に減少する。すなわち、CCD内に流れる暗電流Ndは、次の式(1)で与えられ、
この式(1)のTにそれぞれ219(−54°C)と215(−58°C)を代入して、T=219のときの暗電流値Nd-54とT=215のときの暗電流値Nd-58を算出した後、Nd-58/Nd-54の比を計算すると0.54となり、冷却温度が−54°Cから−58°Cとなることで暗電流値が54%に減少することとなる。
【0031】
このため、同じ暗電流を許容するならば、冷却温度が−54°Cから−58°Cへ4°C下がることにより、暗電流に起因するノイズの低減が図れ、露光時間を1.8倍(1/0.54倍)長くすることが可能となる。また、微弱光の画像化などにおいては、この露光時間の平方根に画像のSN比が比例するから、冷却温度が4°C下がることでSN比が約1.3倍向上することとなる。
【0032】
このように、光検出装置1において、光検出素子2の冷却温度が4°C(−54°Cから−58°C)下がることにより、検出性能の向上が図れる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
【0034】
すなわち、冷却手段の放熱面に第一保持手段により放熱手段を取り付け、吸熱面に第二保持手段により光検出手段を取り付けて、それぞれ第一保持手段と第二保持手段を個別に設けることにより、冷却手段の冷却特性を向上させ光検出手段を効率良く冷却できる。このため、光検出手段の検出特性の向上が図れる。
【0035】
また、冷却手段に第一取付部および第二取付部を設けることにより、簡易な構造でありながら、放熱手段、冷却手段間および冷却手段、光検出手段間における熱伝導効率を確実に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光検出装置の説明図である。
【図2】光検出装置における冷却素子と放熱体の取付構造の説明図である。
【図3】光検出装置における冷却素子と放熱体の取付構造の説明図である。
【図4】光検出装置における冷却素子と光検出素子(熱伝導体)の取付構造の説明図である。
【図5】光検出装置における冷却素子と光検出素子(熱伝導体)の取付構造の説明図である。
【図6】冷却特性試験の説明図である。
【図7】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1…光検出装置、11…ハウジング、16…第二ホルダ、2…冷却装置、21…吸熱面、22…放熱面、3…光検出素子、4…放熱体、43…第一ホルダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light detection apparatus having a cooling function for a light detection element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a detection device having a structure in which a cooling element is attached to an image sensor, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-216402 is known. The apparatus described in this publication is a radiation detector, and as shown in FIG. 1 of this publication, a Peltier element, which is a cooling element, is disposed inside a sealed package, and an imaging element is disposed on the Peltier element. The CCD is attached. In this type of detection device, when an image pickup device using a PN junction type or PIN type is used, a high reverse bias must be applied to the image pickup device. Due to this bias application, a large current flows in the image sensor, heat is generated inside the image sensor, and noise is generated in the image sensor due to the heat. In order to suppress these heat generation and noise, a cooling element is attached to the image sensor so that the image sensor can be efficiently cooled. As a specific mounting structure of the cooling element and the image pickup element, the image pickup element is attached to the cold side (heat absorption surface) of the cooling element by a thermally conductive resin, and the hot side (heat dissipation surface) of the cooling element. Is attached to the package by heat conductive resin. The imaging element is cooled by heat absorption due to the Peltier effect of the cooling element, and heat generated by the cooling element is released through the package.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional detection device has the following problems. First of all, there is a problem that the imaging element cannot be sufficiently cooled by the cooling element.
In other words, the inside of the package is preferably in a vacuum state in order to enhance the cooling effect of the cooling element, but since the gas is released from the heat conductive resin used for bonding, it is difficult to keep the inside of the package at a low pressure at all times. It is. Further, when the package is made of metal or the like, the thermal conductivity of the heat conductive resin is smaller than that of the package, and the heat released from the cooling element cannot be efficiently conducted. Thus, due to the occurrence of thermal convection due to the released gas and a decrease in thermal conductivity, the cooling performance of the cooling element cannot be fully exhibited, and the imaging element in the package is not sufficiently cooled.
[0004]
Second, there is a problem in that the mounting state of the cooling element varies and the image pickup element cannot be cooled stably. In other words, the cooling element is attached by pressing the cooling element against the inner surface of the package coated with the heat conductive resin, but the thickness of the heat conductive resin between the cooling element and the package slightly changes depending on the pressing method. End up. When manufacturing a plurality of photodetectors, it is difficult to make the mounting state the same and make the heat radiation performance of the cooling element constant without variation. Further, when the package is baked in order to reduce internal gas emission, the heat conductive resin may be peeled off from the cooling element or the surface of the package. In such a case, the cooling function of the cooling element cannot be exhibited.
[0005]
In order to solve such a problem, as shown in FIG. 7, a cooling element B is disposed on the package A, an imaging element C is disposed on the cooling element B, and the mounting element is fixed to the package A. It can be considered that the frame body D and the image sensor C are connected to each other so as to sandwich the cooling element B. However, in such a structure, the heat of the package A conducted from the cooling element B is transmitted to the imaging element C side through the frame D, and the cooling efficiency of the imaging element C is reduced. Further, if the frame body D is formed of a resin having a low thermal conductivity, gas is released from the frame body D, so that the vacuum state in the package A cannot be maintained.
[0006]
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a photodetection device having excellent cooling performance of the photodetection element.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the present invention provides a sealed housing having internal and external airtightness, heat radiating means that conducts heat generated inside the housing to the outside of the housing, and dissipates the heat. A cooling means having a heat absorbing surface for absorbing heat and a heat radiating surface for releasing heat, the heat radiating surface being in contact with the heat radiating means, and a heat radiating surface of the cooling means supported by the heat radiating means side to the heat radiating means side A first holding means that presses, a light detection means that is attached to the heat absorption surface side of the cooling means and receives light incident from the outside and performs photoelectric conversion, and a light detection means that supports the heat absorption surface of the cooling means supported by the light detection means side And second holding means for pressing to the side.
[0008]
According to such an invention, when the cooling means is arranged between the light detection means and the heat dissipation means to cool the light detection means, the heat absorption side and the heat dissipation side of the cooling means are independently attached. The heat of the heat radiating surface is prevented from being conducted to the cooling surface side.
For this reason, the cooling efficiency of the light detection means is improved.
[0009]
According to the present invention, a first mounting portion for hooking the first holding means is provided at the end of the heat dissipation surface of the cooling means, and the second holding means is hooked at the end of the heat absorbing surface of the cooling means. A second attachment portion is provided.
[0010]
According to such an invention, a part of the first holding means fixed to the heat radiating means side is hooked to the first mounting portion of the cooling means, so that the heat radiating surface of the cooling means can be easily adhered to the heat radiating means. It becomes possible. Similarly, the cooling surface of the cooling means can be easily brought into close contact with the heat conductor by hooking a part of the second holding means fixed on the heat conductor side to the second mounting portion of the cooling means. For this reason, the heat conduction efficiency between the heat radiating means and the cooling means and between the cooling means and the light detecting means can be surely enhanced while having a simple mounting structure.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of a photodetection device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and description is abbreviate | omitted.
[0012]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the light detection device. In FIG. 1, a light detection device 1 is a device that detects incident light, and a
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
As shown in FIG. 1, the
The extension of the
[0016]
In addition, as shown in FIG. 1, it is preferable that the mounting
[0017]
Further, as shown in FIG. 1, it is desirable that the
[0018]
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
[0019]
For example, as shown in FIG. 4, the
[0020]
Further, as shown in FIG. 5, if the
[0021]
As shown in FIG. 1, the
[0022]
Next, the operation of the photodetecting device 1 will be described.
[0023]
In FIG. 1, first, a predetermined voltage is applied to the
[0024]
On the other hand, the heat released from the
[0025]
As described above, since the heat radiation of the
[0026]
Next, cooling characteristics in the photodetecting device will be described.
[0027]
The actual cooling characteristics of the light detection device 1 were measured using the measurement system shown in FIG. A Peltier element is used as the
[0028]
As a result of measuring each of the first measured body and the second measured body, the first measured body (the present invention) had a cooling temperature of −58 ° C., and good results were obtained. On the other hand, the second object to be measured had a cooling temperature of −54 ° C., and the cooling performance of the
[0029]
As described above, from the measurement results, the light detection element 3 (thermal conductor 15) and the
[0030]
Here, in the light detection device 1, the effect when the cooling temperature of the
Substituting 219 (−54 ° C.) and 215 (−58 ° C.) for T in this equation (1), respectively, the dark current value Nd −54 when T = 219 and the dark current when T = 215 After calculating the value Nd −58 , the ratio Nd −58 / Nd −54 is calculated to be 0.54, and the dark current value is reduced to 54% as the cooling temperature is changed from −54 ° C. to −58 ° C. Will be.
[0031]
Therefore, if the same dark current is allowed, the cooling temperature is lowered by 4 ° C. from −54 ° C. to −58 ° C., so that noise caused by the dark current can be reduced and the exposure time is 1.8 times. (1 / 0.54 times) can be increased. In weak light imaging or the like, the SN ratio of the image is proportional to the square root of the exposure time, so that the SN ratio is improved by about 1.3 times when the cooling temperature is lowered by 4 ° C.
[0032]
As described above, in the light detection device 1, the detection temperature can be improved by reducing the cooling temperature of the
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0034]
That is, by attaching the heat dissipation means by the first holding means to the heat dissipation surface of the cooling means, attaching the light detection means by the second holding means to the heat absorption surface, and providing the first holding means and the second holding means individually, The cooling characteristic of the cooling means can be improved and the light detecting means can be efficiently cooled. For this reason, the detection characteristics of the light detection means can be improved.
[0035]
In addition, by providing the first attachment portion and the second attachment portion in the cooling means, the heat conduction efficiency between the heat dissipation means, between the cooling means, and between the cooling means and the light detection means can be surely improved while having a simple structure. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a photodetection device.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a mounting structure of a cooling element and a heat radiating body in the photodetecting device.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a mounting structure of a cooling element and a heat radiating body in the photodetecting device.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a mounting structure of a cooling element and a light detection element (thermal conductor) in the light detection device.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a mounting structure of a cooling element and a light detection element (thermal conductor) in the light detection device.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a cooling characteristic test.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photodetection device, 11 ... Housing, 16 ... Second holder, 2 ... Cooling device, 21 ... Endothermic surface, 22 ... Heat dissipation surface, 3 ... Photodetection element, 4 ... Radiator, 43 ... First holder
Claims (2)
このハウジングの内部で発生した熱をハウジングの外部へ伝導し放熱を行う放熱手段と、
前記ハウジング内に配置され、熱を吸収する吸熱面および熱を放出する放熱面を有し、前記放熱面が前記放熱手段へ当接されている冷却手段と、
前記放熱手段側に支持され、前記冷却手段の前記放熱面を前記放熱手段側へ押圧する第一保持手段と、
前記冷却手段の前記吸熱面側に取り付けられ、外部から入射する光を受けて光電変換を行う光検出手段と、
前記光検出手段側に支持され、前記冷却手段の前記吸熱面を前記光検出手段側へ押圧する第二保持手段と、
を備えた光検出装置。A sealed housing having internal and external airtightness;
Heat radiating means for conducting heat to the outside of the housing to radiate heat generated inside the housing;
A cooling means disposed in the housing, having a heat absorbing surface for absorbing heat and a heat radiating surface for releasing heat, wherein the heat radiating surface is in contact with the heat radiating means;
A first holding means which is supported on the heat radiating means side and presses the heat radiating surface of the cooling means to the heat radiating means side;
A light detecting means attached to the endothermic surface side of the cooling means, and performing photoelectric conversion upon receiving light incident from the outside;
Second holding means that is supported on the light detection means side and presses the endothermic surface of the cooling means toward the light detection means side;
A light detection apparatus comprising:
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