(57)【要約】      （修正有）【課題】振動、騒音、粉塵、迷光が発生することなく、発熱源を十分に冷却することのできる顕微鏡装置を提供する。【解決手段】ランプ等の発熱源に液冷媒を供給することにより発熱源を冷却する発熱源冷却部６１と、液冷媒を循環させる循環装置５０とを配管６０で接続することにより、冷媒循環路Ｃを構成する。上記のように構成することで、従来のファンを使用した冷却装置のように、ファンの駆動に伴う振動、騒音、粉塵、迷光等が発生することなく、発熱源を十分に冷却することができる。【選択図】図８
2010217586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源と、光学系を構成する光学部材とが筐体内に収容された顕微鏡装置において、
前記発熱源に液冷媒を供給することにより前記発熱源を冷却する発熱源冷却部と、前記液冷媒を循環させる循環装置とを配管で接続することにより、冷媒循環路を構成したことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項２】
前記冷媒循環路は、前記光学部材に前記液冷媒を供給することにより前記光学部材の温度調整を行う光学部材温度調整部を備えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡装置。
【請求項３】
前記冷媒循環路は、前記液冷媒を冷却する冷却装置を備え、
前記液冷媒の少なくとも一部が、前記冷却装置、前記発熱源冷却部、前記光学部材温度調整部の順に流れるように構成されることにより、前記発熱源冷却部を通過した液冷媒で前記光学部材の温度調整を行うことを特徴とする請求項２に記載の顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体内に収容される発熱源を冷却する機構を備えた顕微鏡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
細胞等の標本を顕微鏡観察する場合に蛍光観察がよく利用されている。通常、標本から発せられる蛍光は微弱であるため、蛍光観察では、標本に対する励起光以外の光（外乱光）を遮光して観察像のコントラストを向上させる必要がある。近年、顕微鏡全体を筐体で覆うことにより、蛍光観察時に外部からの光が検出されないように構成された箱型状の蛍光顕微鏡（以下、これを箱型顕微鏡とよぶ）が開発されている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
このような箱型顕微鏡の筐体内には、蛍光観察のための高輝度ハロゲンランプ、ランプ用電源、電動駆動部用モータ、回路基板といった複数の発熱源が収容されるため、筐体内に熱がこもりやすく、発熱源から発せられる熱により標本が死滅するなどの虞がある。また、筐体内部の温度が上昇していくと、熱膨張によって光学系に歪が生じ、焦点が経時的にずれていくという問題がある。そのため、特許文献１の箱型顕微鏡では、筐体の内部にファンを設置し、ファンを駆動させることで筐体内部の熱を外部に放熱している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６２７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のようにファンを利用した空冷式の冷却方法を適用した場合、ファンの駆動に伴い振動や騒音が発生する、外部から筐体内部に粉塵を巻き込み光学系に粉塵が付着する、筐体に設けられた通気孔から筐体内部に光が入る（迷光が生じる）、ファンの設置場所など風の流路を考慮した設計が必要である等の多くの問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、上述した振動、騒音、粉塵、迷光が発生することなく、発熱源を十分に冷却することのできる顕微鏡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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る顕微鏡は、発熱源と、光学系を構成する光学部材とが筐体内に収容された顕微鏡装置において、前記発熱源に液冷媒を供給することにより前記発熱源を冷却する発熱源冷却部と、前記液冷媒を循環させる循環装置とを配管で接続することにより、冷媒循環路を構成したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る顕微鏡は、上記の発明において、前記冷媒循環路は、前記光学部材に前記液冷媒を供給することにより前記光学部材の温度調整を行う光学部材温度調整部を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る顕微鏡は、上記の発明において、前記冷媒循環路は、前記液冷媒を冷却する冷却装置を備え、前記液冷媒の少なくとも一部が、前記冷却装置、前記発熱源冷却部、前記光学部材温度調整部の順に流れるように構成されることにより、前記発熱源冷却部を通過した液冷媒で前記光学部材の温度調整を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の顕微鏡装置によれば、発熱源に液冷媒を供給することにより発熱源を冷却する発熱源冷却部と、液冷媒を循環させる循環装置とを配管で接続することによって冷媒循環路を構成したことで、従来のファンを使用した空冷式の冷却装置のように、振動、騒音、粉塵、迷光等が発生することなく、発熱源を十分に冷却することが可能となる。また、従来のファンを用いた冷却装置のように風の流路を考慮した設計が不要となるため、構造的な設計の自由度が広がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る顕微鏡装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、以下に説明する実施の形態で適用する顕微鏡装置１０の斜視図、図２は図１の側面図、図３は顕微鏡装置１０の内部構成を模式的に示した図である。この顕微鏡装置１０は、正立型顕微鏡として構成されたものであり、筐体１１と、筐体１１の内部に収容される観察機構１２とから構成されている。
【００１３】
筐体１１は、樹脂材料や金属材料を成形することにより箱形状に形成されたものであり、その前面には標本搬入扉１３と開閉操作部１４とが設けられている。標本搬入扉１３は、開閉操作部１４が押圧操作されることにより、図１及び図２に示す閉塞位置から図３に示す開放位置に移動可能に構成されている。図３に示すように、標本搬入扉用モータ１５によって標本搬入扉用ロータ１６を回転させることで、標本搬入扉１３を上下方向に移動させることができるように構成されている。標本Ｓの出し入れを行う際には、図３に示すように標本搬入扉１３を開放し、筐体１１に設けられた開口部１７から、ステージ１８上への標本Ｓの設置やステージ１８上の標本Ｓの取り出しを行う。そして、標本Ｓの蛍光観察を行う際には、図１及び図２に示すように標本搬入扉１３を閉じることで、筐体１１の内部を完全な暗室にする。
【００１４】
図３に示すように、筐体１１の内部にはステージ１８、レボルバ１９、ランプ２０、ランプボックス２１、ダイクロイックミラー２２、カメラ２３及び制御基板２４が収容されている。ステージ１８は、標本Ｓを載置するものであり、ステージＸ軸用ロータ２５及びステージＹ軸用ロータ２６を介してステージ用支持部２７に支持されている。そして、ステージＸ軸用モータ２８及びステージＹ軸用モータ２９を駆動させ、ステージＸ軸用ロータ２５及びステージＹ軸用ロータ２６をそれぞれ回転させることで、ステージ用支持部２７に対してステージ１８をＸＹ方向に移動させることができる。
【００１５】
レボルバ１９は、対物レンズ３０を支持するものであり、照準Ｚ軸用ロータ３１を介して照準Ｚ軸用支持部３２に支持されている。そして、照準Ｚ軸用モータ３３によって照準Ｚ軸用ロータ３１を回転させることで、照準Ｚ軸用支持部３２に対してレボルバ１９を上下方向に移動させることができる。
【００１６】
ランプ２０は、標本Ｓに励起光を出射する光源であり、たとえば高輝度ハロゲンランプが用いられる。ランプボックス２１は、ランプ２０を収容する箱体である。ダイクロイックミラー２２は、ランプ２０から出射される励起光を透過し、標本Ｓから出射される蛍光を反射する特性を有するミラーである。カメラ２３は、ダイクロイックミラー２２で反射した蛍光を取り込んで標本Ｓの観察像を撮像する撮像装置である。
【００１７】
制御基板２４は、標本搬入扉用モータ１５、ステージＸ軸用モータ２８、ステージＹ軸用モータ２９、照準Ｚ軸用モータ３３、ランプ用電源３４及びカメラ２３を制御する回路が設けられた基板である。制御基板２４は、後述するパーソナルコンピュータ３５から送信される制御信号に基づいて照準Ｚ軸用モータ３３を駆動することにより、レボルバ１９の上下方向の位置を照準Ｚ軸用ロータ３１で調整する。また、パーソナルコンピュータ３５から送信される制御信号に基づいてステージＸ軸，Ｙ軸用モータ２８，２９を駆動することにより、標本ＳのＸＹ方向の位置をステージＸ，Ｙ軸ロータ２５，２６で調整する。
【００１８】
筐体１１の外部には、上述した制御基板２４とカメラ２３とが接続されたパーソナルコンピュータ３５が配置されている。パーソナルコンピュータ３５は、観察機構１２の制御及び後述する冷媒循環路の制御を統括的に制御する制御部を備えている。以下では、パーソナルコンピュータ３５を「制御部３５」とよぶことにする。制御部３５は、制御基板２４に対してステージ１８をＸＹ方向に所定距離移動させる、あるいは、レボルバ１９をＺ方向（上下方向）に所定距離移動させる旨の制御信号や、ランプ２０を点灯させる旨の制御信号を制御基板２４に送信する。また、制御部３５は、カメラ２３から画像データを受信し、モニタ３６に表示する。なお、パーソナルコンピュータには、使用者が入力操作するキーボード３７とマウス３８が接続されている。
【００１９】
次に顕微鏡装置１０の観察手順について説明する。まず、ランプ２０を点灯させて励起光を出射する。出射された光は、ダイクロイックミラー２２と、レボルバ１９に支持された対物レンズ３０を通過して、標本Ｓに照射される。標本Ｓに励起光が照射されると、標本Ｓから蛍光が出射され、この出射された蛍光は対物レンズ３０を通過したのち、ダイクロイックミラー２２で反射して、カメラ２３に入射する。このとき、標本Ｓが最適な位置にくるように、制御部３５はステージ１８の位置を自動的に調整する。
【００２０】
上記のように構成した顕微鏡装置１０では、観察に伴い、ランプ２０、ランプ用電源３４、ステージＸ，Ｙ軸用モータ２８，２９、照準Ｚ軸用モータ３３、制御基板２４等から熱が発生する。観察時には筐体１１の内部が完全な暗室となるように扉が閉じられているため、上記の発熱源から発生する熱の逃げ場がない。筐体１１内部の温度が上昇していくと、熱膨張によって光学系に歪が生じ、焦点が経時的にずれていくという問題がある。そこで本発明では、以下に説明するように、これらの発熱源に液冷媒を供給することにより発熱源を冷却する発熱源冷却部と、液冷媒を循環させる循環装置とを配管で接続することにより、冷媒循環路を構成している。なお、配管および発熱源冷却部は、光透過性が低く、また光反射率の低い部材を用いるのが好ましい。本実施の形態では、配管および発熱源冷却部としてアルミや銅等の金属製のものを用いている。
【００２１】
冷媒循環路を流れる液冷媒としては、水道水、あるいは、液漏れを考慮する場合にはアセトンやエタノールといった揮発性の液体を用いる。後述する複数の発熱源冷却部を接続する配管としては、図４−１に示すような筒型管４０を用いる。筒型管４０は、アルミや銅等の熱伝導性に優れる金属から構成された一般的な線状の配管であり、図４−１に示すように折り曲げ可能に構成されたものである。なお、図４−１で示される矢印は、筒型管４０に液冷媒を流通させた場合の液冷媒の流れを示している。
【００２２】
発熱源冷却部は、上記の発熱源に液冷媒を供給することにより発熱源を冷却する管であり、発熱源の形状に応じて、図４−１に示した筒型管４０、図５−１に示す平面型管４１、図６−１に示す立体型管４２のうちのいずれかを用いる。たとえば、発熱源が図４−２に示すような凸状部材４３である場合には、凸状部材４３の上面に筒型管４０を接合することにより冷却を行う。また、発熱源が図４−３に示すような棒状部材４４である場合には、筒型管４０を棒状部材４４に巻き付けることにより冷却を行う。
【００２３】
また、図５−１に例示する平面型管４１は、上述した筒型管４０と同様にアルミや銅等の金属から構成された折り曲げ可能な管であり、２次元方向に広がった袋状構造を有している。図５−１で示される矢印は、平面型管４１に液冷媒を流通させた場合の液冷媒の流れを示している。たとえば、発熱源が図５−２に示すような回路基板等の平板部材４５である場合には、平面型管４１で平板部材４５の表面全体を覆って接触させることにより冷却を行う。また、発熱源が図５−３に示す電源装置のように薄型の箱型部材４６である場合には、平面型管４１を折り曲げて箱型部材４６の表面を覆って接触させることにより冷却を行う。
【００２４】
また、図６−１に例示する立体型管４２は、上述した筒型管４０及び平面型管４１と同様にアルミや銅等の金属から構成された折り曲げ可能な管であり、３次元方向に広がった箱状構造を有している。図６−１で示される矢印は、立体型管４２に液冷媒を流通させた場合の液冷媒の流れを示している。この立体型管４２は、形状が複雑な発熱源に使用する。たとえば、図６−２に示すようにランプ４７の周囲を立体型管４２で包むように覆うことで、ランプ４７から発生する熱の発散を防ぐ。なお、ランプ４７の周囲を覆う替りに、ランプ４７を収容するランプボックス（図示せず）を立体型管４２で包み込む構成としてもよい。また、図６−３に示すように、モータ４８等の立体的な部材に対しては、モータ４８の形状に合わせて立体型管４２を変形させ、モータ４８の周囲を包み込んで接触させることにより冷却を行う。
【００２５】
循環装置５０は、図７−１に示すように、液冷媒を保持する水槽５１内でスクリュー５２を回転させ、水槽５１内の液冷媒に対流を発生させて液冷媒を移動させることにより、冷媒循環路に液冷媒を循環させる装置である。循環装置５０は上述した制御部３５に接続されており、動作のＯＮ／ＯＦＦ及び液冷媒を循環させる循環速度についての制御信号を制御部３５から受信する。この循環装置５０は、スクリュー５２の回転に伴う振動が観察機構１２に伝わることがないように、筐体１１の外部に設置される。なお、冷媒循環路に水道水を直接流す場合には、循環装置５０を設けてなくてもよい。
【００２６】
さらに、図７−１に示すように、冷媒循環路には配管６０を流れる液冷媒を冷却する冷却装置５３を設けてもよい。図７−１に例示される冷却装置５３は、複数のアルミ製又は銅製の薄板５４を所定の間隔をあけて並設した一対のヒートシンク５５で構成してある。一対のヒートシンク５５は、配管６０の両側を挟む態様で配管６０に接触して配置されることにより、配管６０内の液冷媒の放熱を促進する。
【００２７】
また、図７−２は、冷却装置５３の他の例を示した図である。図７−２に例示される冷却装置５３は、一対のヒートシンク５５の近傍にファン５６を配置した構成としている。すなわち、ファン５６からの送風でヒートシンク５５を冷却することで、図７−１に示した冷却装置よりもさらに、ヒートシンク５５による液冷媒の放熱が促進され、冷却効率に優れる。図７−２に示される冷却装置５３は、ファン５６の振動が観察機構１２に影響しないように、筐体１１の外部に設置される。冷却装置５３のファン５６は制御部３５に接続されており、動作のＯＮ／ＯＦＦ及び風量についての制御信号を制御部３５から受信する。
【００２８】
なお、冷却装置５３の構成は図示した例に限定されるものではなく、たとえばヒートシンク５５を省略してファン５６のみで構成してもよい。また、発熱源の数が少ない場合や発熱源の温度が比較的低い場合、あるいは、配管６０の長さを比較的長く構成した場合など、液冷媒が配管６０を流れる間に液冷媒の放熱が十分になされる場合には、冷却装置５３を省略してもよい。
【００２９】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１の顕微鏡装置１０について説明する。図８は、実施の形態１における冷媒循環路Ｃ（太線）を模式的に示した図である。図８において、発熱源とは、制御基板２４、標本搬入扉用モータ１５、ステージＸ軸用モータ２８、ステージＹ軸用モータ２９、照準Ｚ軸用モータ３３、ランプ用電源３４、制御基板用電源３９、及び、ランプ２０（ランプボックス２１）である。これらの各発熱源は、上述した発熱源冷却部６１によって覆われている。発熱源冷却部６１の具体的な態様として、標本搬入扉用モータ１５、ステージＸ軸用モータ２８、ステージＹ軸用モータ２９、照準Ｚ軸用モータ３３及びランプボックス２１には、図５−１に示した立体型管４２を用いる。また、制御基板２４、ランプ用電源３４、制御基板用電源３９には、図５−１に示した平面型管５１を用いる。
【００３０】
筐体１１の外部には、上述した循環装置５０及び冷却装置５３が配置されている。そして、筐体１１の内部における複数の発熱源冷却部６１と、筐体１１の外部に設置された循環装置５０とが配管６０で順次接続されることにより、冷媒循環路Ｃが構成されている。なお、図８中の矢印は、冷媒循環路Ｃの液冷媒の流れる方向を示している。冷却装置５３は、冷媒循環路Ｃにおいて筐体１１の外部かつ循環装置５０の出口側の配管途中に設けられている。冷却装置５３は、冷却条件等に応じて図７−１と図７−２に示すいずれかの装置を選択して用いる。
【００３１】
発熱源を冷却する順番は、発熱源の温度が低いものから順に行う。すなわち、本実施の形態では、冷却装置５３を始点として、制御基板２４、ステージＹ軸用モータ２９、ステージＸ軸用モータ２８、照準Ｚ軸用モータ３３、標本搬入扉用モータ１５、制御基板用電源３９、ランプ用電源３４、ランプボックス２１の順に液冷媒を流す。
【００３２】
図９は、制御部３５が実行する発熱源の冷却手順を示すフローチャートであり、図１０は、実施の形態１における冷媒循環路Ｃの液冷媒の流れを示す図である。図１０中の矢印は液冷媒の流れる方向を示している。以下、図９及び図１０を用いて発熱源の冷却方法について説明する。
【００３３】
使用者によって顕微鏡装置１０の電源が入力されると、制御部３５は、循環装置５０を駆動させ、冷媒循環路Ｃの液冷媒を所定の速度で循環させる（ステップＳ０１）。ここで、操作開始状態における液冷媒の温度は、発熱部を冷却するのに十分低い温度とする。また、循環装置５０の液冷媒を循環させる速度は、顕微鏡装置１０を動作させるのに最適な平衡温度に収束するような速度である。このときの液冷媒の速度をｖ０とする。
【００３４】
冷却装置５３によって冷却された液冷媒は、筐体１１内の発熱源冷却部６１を通過する際に、発熱源と熱交換を行うことで発熱部を冷却する。図８に示すように、最も発熱温度の高いランプボックス２１を冷却することで高温となった液冷媒は、配管６０及び循環装置５０を経て冷却装置５３に戻り、放熱が促進されることで冷却される。冷却装置５３によって十分に冷却された液冷媒は、再び各発熱源冷却部６１に供給され、各発熱源を冷却する。なお、配管６０は、発熱量の異なる箇所に分岐させて配管したり、発熱量の多い箇所への流量を増加させる等の変形も可能である。
【００３５】
冷媒循環路Ｃに液冷媒を循環させている途中において、使用者によって顕微鏡観察を終了する旨の入力が行われると（ステップＳ０２：Ｙｅｓ）、制御部３５は循環装置５０を停止させて液冷媒の循環を止める。
【００３６】
（実施の形態２）
次に実施の形態２の顕微鏡装置について説明する。なお、実施の形態１と同一の構成については同一の符号を使用し、その説明を省略する。
【００３７】
図１１は、実施の形態２における冷媒循環路Ｃ（太線）を模式的に示した図である。実施の形態２における冷媒循環路Ｃは、実施の形態１の構成に加えて、熱的に形状変化することで像のゆがみやぼけを生じさせる光学部材に液冷媒を供給することにより、上記光学部材の温度調整を行う光学部材温度調整部６２を備えた構成としている。それ以外の構成は実施の形態１と同じである。
【００３８】
顕微鏡装置１０を動作させると、長い時間が経過したのちに、ステージ用支持部２７、照準Ｚ軸用支持部３２、ダイクロイックミラー２２やカメラ２３の支持部（図示せず）等の光学部材がある平衡温度に達する。このような温度変化が観察中に起こるのに伴い、熱膨張によって上記の光学部材に歪が生じ、焦点が経時的にずれてしまうという問題がある。本実施の形態では、長時間にわたって温度変化させて上記光学部材を平衡温度に収束させるのではなく、以下に説明するように、冷媒循環路Ｃを循環する液冷媒を用いて上記光学部材の温度制御を行うことにより、発熱源の冷却を行うと同時に上記光学部材を平衡温度に速やかに収束させる。
【００３９】
ここで、平衡温度に速やかに収束させるべき光学部材とは、レンズ等の光学系及びこれらを保持する部材等の、熱的に形状変化することにより像のゆがみやぼけを生じさせる部材であり、具体的には、対物レンズ３０、ダイクロイックミラー２２、蛍光キューブ（図示せず）等の光軸が通る部分を支える部分と、顕微鏡本体を支える支柱、光学系を包含する投光管等の顕微鏡装置１０自体の形状に変化を与え得る部分を指す。以下では、これらを単に「光学部材」とよぶことにする。図１１に示した観察機構１２では、ステージ用支持部２７、照準Ｚ軸用支持部３２、ダイクロイックミラー２２及びカメラ２３の支持部（図示せず）が上記の光学部材に相当する。また、ランプ２０及びランプボックス２１は上記の光学部材に含まれない。
【００４０】
上記の光学部材は、それぞれ光学部材温度調整部６２で覆われることにより温度調整がなされる。この光学部材温度調整部６２は、上記光学部材に液冷媒を供給することにより上記光学部材の温度調整を行う管であり、上述した発熱源冷却部６１と同様に、光学部材の形状に応じて、図４−１に示した筒型管４０、図５−１に示す平面型管４１、図６−１に示す立体型管４２のうちのいずれかを用いる。光学部材温度調整部６２で光学部材を覆う方法は、図４−２〜図６−３で例示する方法と同様である。図１１では、ステージ用支持部２７及び照準Ｚ軸用支持部３２のみが光学部材温度調整部６２で覆われている。
【００４１】
図１１に示すように、筐体１１の外部に設置された循環装置１１と、筐体１１内部の各発熱源冷却部６１及び光学部材温度調整部６２とが配管６０で順次接続されることにより、冷媒循環路Ｃが構成されている。また、冷媒循環路Ｃにおいて、筐体１１の外部かつ循環装置５０の出口側の配管６０には、冷却装置５３が設けられている。
【００４２】
図１１に示すように、冷媒循環路Ｃは、発熱源冷却部６１を通過したのちに光学部材温度調整部６２を通過するように構成されている。具体的に説明すると、冷媒循環路Ｃは、最も発熱温度の高いランプボックス２１を通過したのちに２方向に分岐し、一方の経路が実施の形態１と同様に冷却装置５３にそのまま送られるのに対し、他方の経路は光学部材温度調整部６２を経由して冷却装置５３に送られるように構成されている。このように、発熱源から得られた廃熱を積極的に光学部材に与えることで、これらの変形速度を速める。その結果、上記光学部材の熱的変形が早期に飽和し、これらが経時的に撓んでいくのを防ぐことができる。
【００４３】
実施例２における制御部３５が実行するフローチャートは、実施例１と同じであり、図９で表わされる。また、図１２は、実施の形態２における冷媒循環路Ｃの液冷媒の流れを示す図である。図１２中の矢印は液冷媒の流れる方向を示している。以下、図９及び図１２を用いて発熱源の冷却方法および光学部材の温度調整方法を説明する。
【００４４】
使用者によって顕微鏡装置１０の電源が入力されると、制御部３５は、循環装置５０を駆動させ、冷媒循環路Ｃの液冷媒を所定の速度で循環させる（ステップＳ０１）。操作開始状態における液冷媒の温度は、発熱部を冷却するのに十分低い温度とする。また、循環装置５０の液冷媒を循環させる速度は、顕微鏡を動作させるのに最適な平衡温度に収束するような速度ｖ０とする。
【００４５】
冷却装置５３によって冷却された液冷媒は、筐体１１内の各発熱源を覆う発熱源冷却部６１を通過する際に、発熱源と熱交換を行うことで発熱部を冷却する。図１１に示すように、最も発熱温度の高いランプボックス２１を冷却することで高温となった液冷媒は、２方向に分岐し、一方の経路を流れる液冷媒はそのまま冷却装置５３に送られる一方、他方の経路を流れる液冷媒は光学部材温度調整部６２へ供給されることにより、照準Ｚ軸用支持部３２及びステージ用支持部２７を加熱する。光学部材温度調整部６２を通過した液冷媒は、冷却装置５３へ送られて冷却される。冷却装置５３によって十分に冷却された液冷媒は、再び各発熱源冷却部６１に供給される。
【００４６】
冷媒循環路Ｃに液冷媒を循環させている途中において、使用者によって顕微鏡観察を終了する旨の入力が行われると（ステップＳ０２：Ｙｅｓ）、制御部３５は循環装置５０を停止させて液冷媒の循環を止める。
【００４７】
なお、上記の例では、最後の発熱源冷却部６１（ランプボックス２１）を通過した後に２方向に分岐させ、一部の液冷媒を光学部材温度調整部６２に供給する構成としたが、経路を２方向に分岐させずに、最後の発熱源冷却部６１を通過した液冷媒すべてを光学部材温度調整部６２に供給する構成としてもよい。
【００４８】
（実施の形態３）
次に実施の形態３の顕微鏡装置について説明する。なお、実施の形態２と同一の構成については同一の符号を使用し、その説明を省略する。
【００４９】
図１３は、実施の形態３における冷媒循環路Ｃ（太線）を模式的に示した図である。実施の形態３における冷媒循環路Ｃは、実施の形態２の構成に加えて、液冷媒の温度を測定するための温度測定部７０と、循環装置５０の循環速度を制御するための循環装置制御部７１を備えた構成としている。それ以外の構成は実施の形態２と同じである。
【００５０】
本実施の形態では、最適な熱平衡温度に光学部材を速やかに収束させるために、循環装置５０の入口付近での液冷媒の温度を測定し、液冷媒の循環速度にフィードバックを掛けている。フィードバックの一例として、温度測定部７０で測定された液冷媒の温度が設定値よりも高い場合には液冷媒の循環速度を上げ、液冷媒の温度が設定値よりも低い場合には液冷媒の循環速度を下げるように、循環装置５０を制御する。温度測定部７０及び循環装置制御部７１は、制御部３５からの制御信号に基づき動作する。
【００５１】
図１４は、実施例３における制御部３５が実行するフローチャートであり、図１５は、実施の形態３における冷媒循環路Ｃの液冷媒の流れを示す図である。図１５において、実線の矢印は液冷媒の流れる方向を示し、破線の矢印は制御信号を示している。以下、図１４及び図１５を用いて発熱源の冷却方法及び光学部材の温度調整方法を説明する。
【００５２】
使用者によって顕微鏡装置１０の電源が入力されると、制御部３５は循環装置５０を駆動させ、温度測定部７０で液冷媒の温度Ｔを測定する（ステップＳ１１）。測定温度Ｔは循環装置制御部７１に送信される。循環装置制御部７１は、測定温度Ｔと予め設定された温度Ｔ０を比較し、測定温度Ｔが予め設定された温度Ｔ０と一致した場合には（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、循環速度ｖをｖ０とする（ステップＳ１６）。一方、Ｔ＞Ｔ０の場合には（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、循環速度ｖをｖ１（＞ｖ０）とし（ステップＳ１４）、Ｔ＜Ｔ０の場合には（ステップＳ１３：Ｎｏ）、循環速度ｖをｖ２（＜ｖ０）とする（ステップＳ１５）。循環速度ｖを設定した後、循環装置５０によって冷媒循環経路Ｃに液冷媒を循環させる（ステップＳ１７）。
【００５３】
冷却装置５３によって冷却された液冷媒は、筐体１１内の各発熱源を覆う発熱源冷却部６１を通過する際に、発熱源と熱交換を行うことで発熱部を冷却する。図１１に示すように、最も発熱温度の高いランプボックス２１を冷却することで高温となった液冷媒は、２方向に分岐し、一方の経路を流れる液冷媒はそのまま冷却装置５３に送られる一方、他方の経路を流れる液冷媒は光学部材温度調整部６２へ供給されることにより、照準Ｚ軸用支持部３２及びステージ用支持部２７を加熱する。光学部材温度調整部６２を通過した液冷媒は、冷却装置５３へ送られて冷却される。冷却装置５３によって十分に冷却された液冷媒は、再び各発熱源冷却部６１に供給される。
【００５４】
冷媒循環路Ｃに液冷媒を循環させている途中において、使用者によって顕微鏡観察を終了する旨の入力が行われると（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、制御部３５は循環装置５０を停止させて液冷媒の循環を止める。
【００５５】
（実施の形態４）
次に実施の形態４の顕微鏡装置について説明する。なお、実施の形態３と同一の構成については同一の符号を使用し、その説明を省略する。
【００５６】
図１６は、実施の形態４における冷媒循環路Ｃ（太線）を模式的に示した図である。実施の形態４における冷媒循環路Ｃは、実施の形態２の構成に加えて、液冷媒の温度を測定するための温度測定部７０と、冷却装置５３の冷却温度を制御するための冷却装置制御部７２を備えた構成としている。ここで、冷却装置５３の冷却温度とは、冷却装置５３で冷却される液冷媒の温度である。上記以外の構成は実施の形態２と同じである。
【００５７】
本実施の形態では、最適な熱平衡温度に光学部材を速やかに収束させるために、循環装置５０の入口付近での液冷媒の温度を測定し、冷却装置５３での液冷媒の冷却温度にフィードバックを掛けている。フィードバックの一例として、温度測定部７０で測定された液冷媒の温度が設定値よりも高い場合には冷却温度を下げ、液冷媒の温度が設定値よりも低い場合には冷却温度を上げるように、循環装置５０を制御する。温度測定部７０及び冷却装置制御部７２は、制御部３５からの制御信号に基づき動作する。
【００５８】
図１７は、実施例４における制御部３５が実行するフローチャートであり、図１８は、実施の形態４における冷媒循環路Ｃの液冷媒の流れを示す図である。図１８において、実線の矢印は液冷媒の流れる方向を示し、破線の矢印は制御信号を示している。以下、図１７及び図１８を用いて発熱源の冷却方法及び光学部材の温度調整方法を説明する。
【００５９】
使用者によって顕微鏡装置１０の電源が入力されると、制御部３５は循環装置５０を駆動させ、温度測定部７０で液冷媒の温度Ｔを測定する（ステップＳ２１）。測定温度Ｔは冷却装置制御部７２に送信される。冷却装置制御部７２は、測定温度Ｔと予め設定された温度Ｔ０を比較し、測定温度Ｔが設定温度Ｔ０と一致した場合には（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、冷却温度ｔをｔ０とする（ステップＳ２６）。ここで、ｔ０とは、顕微鏡装置１０を動作させるのに最適な平衡温度に収束するような冷却温度を意味する。一方、Ｔ＞Ｔ０の場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、冷却温度ｔをｔｌ（＜ｔ０）とし（ステップＳ２４）、Ｔ＜Ｔ０の場合には（ステップＳ２３：Ｎｏ）、冷却温度ｔをｔｈ（＞ｔ０）とする（ステップＳ２５）。冷却温度ｔを設定した後、循環装置５０によって冷媒循環経路Ｃに液冷媒を循環させる（ステップＳ２７）。
【００６０】
冷却装置５３によって冷却された液冷媒は、筐体１１内の各発熱源を覆う発熱源冷却部６１を通過する際に、発熱源と熱交換を行うことで発熱部を冷却する。図１６に示すように、最も発熱温度の高いランプボックス２１を冷却することで高温となった液冷媒は、２方向に分岐し、一方の経路を流れる液冷媒はそのまま冷却装置５３に送られる一方、他方の経路を流れる液冷媒は光学部材温度調整部６２へ供給されることにより、照準Ｚ軸用支持部３２及びステージ用支持部２７を加熱する。光学部材温度調整部６２を通過した液冷媒は、冷却装置５３へ送られて冷却される。冷却装置５３によって十分に冷却された液冷媒は、再び各発熱源冷却部６１に供給される。
【００６１】
冷媒循環路Ｃに液冷媒を循環させている途中において、使用者によって顕微鏡観察を終了する旨の入力が行われると（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、制御部３５は循環装置５０を停止させて液冷媒の循環を止める。
【００６２】
（実施の形態５）
次に実施の形態５の顕微鏡装置について説明する。なお、実施の形態３、４と同一の構成については同一の符号を使用し、その説明を省略する。
【００６３】
図１９は、実施の形態５における冷媒循環路Ｃ（太線）を模式的に示した図である。実施の形態５における冷媒循環路Ｃは、実施の形態３と実施の形態４を組み合わせた構成としている。上記以外の構成は実施の形態と同じである。
【００６４】
図２０は、実施例５における制御部３５が実行するフローチャートであり、図２１は、実施の形態５における冷媒循環路Ｃの液冷媒の流れを示す図である。図２１において、実線の矢印は液冷媒の流れる方向を示し、破線の矢印は制御信号を示している。以下、図２０及び図２１を用いて発熱源の冷却方法及び光学部材の温度調整方法を説明する。
【００６５】
使用者によって顕微鏡装置１０の電源が入力されると、制御部３５は循環装置５０を駆動させ、温度測定部７０で液冷媒の温度Ｔを測定する（ステップＳ３１）。測定温度Ｔは循環装置制御部７１及び冷却装置制御部７２に送信される。測定温度Ｔが予め設定された温度Ｔ０と一致した場合には（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、循環装置制御部７１は、循環速度ｖをｖ０とし（ステップＳ３８）、冷却装置制御部７２は、冷却温度ｔをｔ０とする（ステップＳ３９）。一方、Ｔ＞Ｔ０の場合には（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、循環速度ｖをｖ１（＞ｖ０）とし（ステップＳ３４）、冷却温度ｔをｔｌ（＜ｔ０）とする（ステップＳ３５）。Ｔ＜Ｔ０の場合には（ステップＳ３３：Ｎｏ）、循環速度ｖをｖｈ（＜ｖ０）とし（ステップＳ３６）、冷却温度ｔをｔｈ（＞ｔ０）とする（ステップＳ３７）。循環速度ｖ及び冷却温度ｔを設定した後、循環装置５０によって冷媒循環経路Ｃに液冷媒を循環させる（ステップＳ４０）。
【００６６】
冷却装置５３によって冷却された液冷媒は、筐体１１内の各発熱源を覆う発熱源冷却部６１を通過する際に、発熱源と熱交換を行うことで発熱部を冷却する。図１９に示すように、最も発熱温度の高いランプボックス２１を冷却することで高温となった液冷媒は、２方向に分岐し、一方の経路を流れる液冷媒はそのまま冷却装置５３に送られる一方、他方の経路を流れる液冷媒は光学部材温度調整部６２へ供給されることにより、照準Ｚ軸用支持部３２及びステージ用支持部２７を加熱する。光学部材温度調整部６２を通過した液冷媒は、冷却装置５３へ送られて冷却される。冷却装置５３によって十分に冷却された液冷媒は、再び各発熱源冷却部６１に供給される。
【００６７】
冷媒循環路Ｃに液冷媒を循環させている途中において、使用者によって顕微鏡観察を終了する旨の入力が行われると（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、制御部３５は循環装置５０を停止させて液冷媒の循環を止める。
【００６８】
（実施の形態６）
次に実施の形態６の顕微鏡装置について説明する。なお、上記実施の形態と同一の構成については同一の符号を使用し、その説明を省略する。
【００６９】
図２２は、実施の形態６における冷媒循環路Ｃ（太線）を模式的に示した図である。実施の形態６における冷媒循環路Ｃは、実施の形態４の構成に加えて、液冷媒を加熱するための加熱装置５７と、加熱装置５７の加熱温度を制御するための加熱装置制御部７３を備えた構成としている。ここで、加熱装置５７の加熱温度とは、加熱装置５７で加熱される液冷媒の温度である。加熱装置５７としては、たとえば電熱線から構成されるヒータを適用することができる。上記以外の構成は実施の形態４と同じである。
【００７０】
図２３は、実施例６における制御部３５が実行するフローチャートであり、図２４は、実施の形態６における冷媒循環路Ｃの液冷媒の流れを示す図である。図２４では、冷却装置５３と加熱装置５７とをあわせて温度調整装置とするとともに、冷却装置制御部７２と加熱装置７３とをあわせて温度制御部としている。実線の矢印は液冷媒の流れる方向を示し、破線の矢印は制御信号を示している。以下、図２３及び図２４を用いて発熱源の冷却方法及び光学部材の温度調整方法を説明する。
【００７１】
使用者によって顕微鏡装置１０の電源が入力されると、制御部３５は循環装置５０を駆動させ、温度測定部７０で液冷媒の温度Ｔを測定する（ステップＳ５１）。測定温度Ｔは冷却装置制御部７２及び加熱装置制御部７３に送信される。測定温度Ｔが設定温度Ｔ０と一致した場合には（ステップＳ５２：Ｙｅｓ）、冷却温度ｔをｔ０とし、循環速度ｖ０で液冷媒を循環させる（ステップＳ５６）。一方、Ｔ＞Ｔ０の場合には（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、冷却温度ｔをｔｌ（＜ｔ０）とし（ステップＳ５４）、冷却装置により液冷媒の温度を低下させる。Ｔ＜Ｔ０の場合には（ステップＳ５３：Ｎｏ）、加熱温度ｔをｔｈ（＞ｔ０）とし（ステップＳ５５）、加熱装置により液冷媒の温度を上昇させる。液冷媒の温度ｔを設定した後、循環速度ｖ０で液冷媒を循環させる（ステップＳ５６）。
【００７２】
冷却装置５３によって冷却された液冷媒は、筐体１１内の各発熱源を覆う発熱源冷却部６１を通過する際に、発熱源と熱交換を行うことで発熱部を冷却する。図１６に示すように、最も発熱温度の高いランプボックス２１を冷却することで高温となった液冷媒は、２方向に分岐し、一方の経路を流れる液冷媒はそのまま冷却装置５３に送られる一方、他方の経路を流れる液冷媒は光学部材温度調整部６２へ供給されることにより、照準Ｚ軸用支持部３２及びステージ用支持部２７を加熱する。光学部材温度調整部６２を通過した液冷媒は、冷却装置５３へ送られて冷却される。冷却装置５３によって十分に冷却された液冷媒は、再び各発熱源冷却部６１に供給される。
【００７３】
冷媒循環路Ｃに液冷媒を循環させている途中において、使用者によって顕微鏡観察を終了する旨の入力が行われると（ステップＳ５７：Ｙｅｓ）、制御部３５は循環装置５０を停止させて液冷媒の循環を止める。
【００７４】
以上説明したように、本発明の顕微鏡装置１０によれば、発熱源に液冷媒を供給することにより発熱源を冷却する発熱源冷却部６１と、液冷媒を循環させる循環装置５０とを配管で接続することによって冷媒循環路Ｃを構成したことで、従来のファンを使用した空冷式の冷却装置のように、振動、騒音、粉塵、迷光等が発生することなく、発熱源を十分に冷却することが可能となる。また、従来のファンを用いた冷却装置のように風の流路を考慮した設計が不要となるため、構造的な設計の自由度が広がる。
【００７５】
また、従来の顕微鏡では、筐体内部の温度が上昇していくと、熱膨張によって光学系に歪が生じ、焦点が経時的にずれるという問題があったが、本発明の顕微鏡装置によれば、光学部材に液冷媒を供給することにより光学部材の温度調整を行う光学部材温度調整部を備え、発熱源から得られた廃熱を積極的に光学部材に与える構成としたことで、光学部材の熱的変形を早期に飽和させることができ、経時的に撓んでいくのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施の形態１〜６で適用する顕微鏡装置の斜視図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】顕微鏡装置の内部構成を模式的に示した図である。
【図４−１】筒型管の斜視図である。
【図４−２】発熱源に筒型管（発熱源冷却部）を取り付ける一例を示す図である。
【図４−３】発熱源に筒型管（発熱源冷却部）を取り付ける一例を示す図である。
【図５−１】平面型管の斜視図である。
【図５−２】発熱源に平面型管（発熱源冷却部）を取り付ける一例を示す図である。
【図５−３】発熱源に平面型管（発熱源冷却部）を取り付ける一例を示す図である。
【図６−１】立体型管の斜視図である。
【図６−２】発熱源に立体型管（発熱源冷却部）を取り付ける一例を示す図である。
【図６−３】発熱源に立体型管（発熱源冷却部）を取り付ける一例を示す図である。
【図７−１】冷却装置の一例を示す図である。
【図７−２】冷却装置の一例を示す図である。
【図８】実施の形態１における冷媒循環路を模式的に示した図である。
【図９】実施の形態１における制御部が実行するフローチャートである。
【図１０】実施の形態１における液冷媒の流れを示す図である。
【図１１】実施の形態２における冷媒循環路を模式的に示した図である。
【図１２】実施の形態２における液冷媒の流れを示す図である。
【図１３】実施の形態３における冷媒循環路を模式的に示した図である。
【図１４】実施の形態３における制御部が実行するフローチャートである。
【図１５】実施の形態３における液冷媒の流れを示す図である。
【図１６】実施の形態４における冷媒循環路を模式的に示した図である。
【図１７】実施の形態４における制御部が実行するフローチャートである。
【図１８】実施の形態４における液冷媒の流れを示す図である。
【図１９】実施の形態５における冷媒循環路を模式的に示した図である。
【図２０】実施の形態５における制御部が実行するフローチャートである。
【図２１】実施の形態５における液冷媒の流れを示す図である。
【図２２】実施の形態６における冷媒循環路を模式的に示した図である。
【図２３】実施の形態６における制御部が実行するフローチャートである。
【図２４】実施の形態６における液冷媒の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０    顕微鏡装置
１１    筐体
１２    観察機構
１３    標本搬入扉
１４    開閉操作部
１５    標本搬入扉用モータ
１６    標本搬入扉用ロータ
１７    開口部
１８    ステージ
１９    レボルバ
２０    ランプ
２１    ランプボックス
２２    ダイクロイックミラー
２３    カメラ
２４    制御基板
２５    ステージＸ軸用ロータ
２６    ステージＹ軸用ロータ
２７    ステージ用支持部
２８    ステージＸ軸用モータ
２９    ステージＹ軸用モータ
３０    対物レンズ
３１    照準Ｚ軸用ロータ
３２    照準Ｚ軸用支持部
３３    照準Ｚ軸用モータ
３４    ランプ用電源
３５    制御部（パーソナルコンピュータ）
４０    筒型管
４１    平面型管
４２    立体型管
５０    循環装置
５１    水槽
５２    スクリュー
５３    冷却装置
５４    薄板
５５    ヒートシンク
５６    ファン
５７    加熱装置
６１    発熱源冷却部
６２    光学部材温度調整部
７０    温度測定部
７１    循環装置制御部
７２    冷却装置制御部
７３    加熱装置制御部
【図１】
2010217586.tif 000003
【図２】
2010217586.tif 000004
【図３】
2010217586.tif 000005
【図４−１】
2010217586.tif 000006
【図４−２】
2010217586.tif 000007
【図４−３】
2010217586.tif 000008
【図５−１】
2010217586.tif 000009
【図５−２】
2010217586.tif 000010
【図５−３】
2010217586.tif 000011
【図６−１】
2010217586.tif 000012
【図６−２】
2010217586.tif 000013
【図６−３】
2010217586.tif 000014
【図７−１】
2010217586.tif 000015
【図７−２】
2010217586.tif 000016
【図８】
2010217586.tif 000017
【図９】
2010217586.tif 000018
【図１０】
2010217586.tif 000019
【図１１】
2010217586.tif 000020
【図１２】
2010217586.tif 000021
【図１３】
2010217586.tif 000022
【図１４】
2010217586.tif 000023
【図１５】
2010217586.tif 000024
【図１６】
2010217586.tif 000025
【図１７】
2010217586.tif 000026
【図１８】
2010217586.tif 000027
【図１９】
2010217586.tif 000028
【図２０】
2010217586.tif 000029
【図２１】
2010217586.tif 000030
【図２２】
2010217586.tif 000031
【図２３】
2010217586.tif 000032
【図２４】
2010217586.tif 000033