(57)【要約】【課題】除湿素子の性能劣化を少なくし、長寿命化を達成した撮像装置と、これを具備する観察装置を提供すること。【解決手段】物体像を撮像する撮像素子１６と、前記撮像素子を冷却する冷却素子１４と、前記撮像素子と前記冷却素子とを内蔵する筐体と、前記筐体内の水蒸気を前記筐体外部に排出する複数の除湿素子１１、１２と、前記複数の除湿素子の駆動を制御する制御手段２０と、を具備してなることを特徴とする撮像装置１０。【選択図】  図１
2010028383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を冷却する冷却素子と、
前記撮像素子と前記冷却素子とを内蔵する筐体と、
前記筐体内の水蒸気を前記筐体外部に排出する複数の除湿素子と、
前記複数の除湿素子の駆動を制御する制御手段と、
を具備してなることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記複数の除湿素子のうち少なくとも２つ除湿素子の電源を同時にＯＮにすることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記制御手段は、前記撮像装置を起動する時、前回前記撮像装置を停止した際に駆動していた前記除湿素子以外の前記除湿素子を起動することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記複数の除湿素子を順次切換えて駆動することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記複数の除湿素子を切換える際、第１の除湿素子の電源がＯＮ状態で第２の除湿素子の電源をＯＮにした後、所定時間経過後前記第１の除湿素子の電源をＯＦＦにすることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記除湿素子は、電気分解セルを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置により細胞の培養状態を観察する観察手段と、
前記撮像装置と前記観察手段とを内蔵し、前記細胞の培養に適した環境を維持する培養環境維持手段と、
を具備してなることを特徴とする観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を撮像する撮像装置と、これを具備する観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像素子、冷却素子、除湿素子を収容したケースを有する固体撮像装置において、冷却時に飽和水蒸気圧以下になるように固体撮像素子、冷却素子、除湿素子の起動および停止のタイミングをそれぞれ独立に制御する制御装置を備えた固体撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３- １４３４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の撮像装置では、除湿素子の経年使用劣化による除湿性能の低下を考慮していないため、これを内蔵する撮像装置の寿命が短くなると言う問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、物体像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を冷却する冷却素子と、前記撮像素子と前記冷却素子とを内蔵する筐体と、前記筐体内の水蒸気を前記筐体外部に排出する複数の除湿素子と、前記複数の除湿素子の駆動を制御する制御手段と、を具備してなることを特徴とする撮像装置を提供する。
【０００５】
また、本発明は、前記撮像装置と、前記撮像装置により細胞の培養状態を観察する観察手段と、前記撮像装置と前記観察手段とを内蔵し、前記細胞の培養に適した環境を維持する培養環境維持手段と、を具備してなることを特徴とする観察装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、除湿素子の性能劣化を少なくし、長寿命化を達成した撮像装置と、これを具備する観察装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解の容易化のためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。
【０００８】
図１は、実施の形態にかかる撮像装置の断面概略構成図である。図２は、除湿素子の動作特性の一例を示す。図３は、除湿素子の駆動切換え制御動作の一例を示す。
【０００９】
図１において、撮像装置１０は、撮像素子１６、冷却素子（例えば、ペルチェ素子）１４、ハウジング１５、放熱器１３、除湿素子１１、１２、光学フィルタ１８、レンズマウント１９、制御基板２０から構成されている。なお、ハウジング１５と放熱器１３とレンズマウント１９で撮像素子１０の筐体が構成されている。
【００１０】
ハウジング１５は、外周部のＯリング１７を挟持して放熱器１８に不図示のネジで固定されている。レンズマウント１９は、ハウジング１５の正面に固定され、不図示の撮像レンズが装着されて物体からの光束Ｄを撮像レンズを介して撮像素子１６に入射する。レンズマウント１９が固定されているハウジング１５には、光束Ｄを入射する開口部２１が設けられている。この開口部２１のレンズマウント１９側には、光学フィルタ１８がネジ１８ａ、１８ａで固定されている。
【００１１】
開口部２１の放熱器１３側には、撮像素子１６（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）が配置され、開口部２１から入射した不図示の物体からの光束Ｄを受光し、物体像を撮像する。撮像素子１６の背面（放熱器１３側）には、冷却素子１４が接合されている。この冷却素子１４の背面は、放熱器１３に熱的に接続されている。これにより冷却素子１４で撮像素子１６を冷却するとともに、冷却素子１４で発生した熱を効率的に放熱器１３に伝達し放熱することができる。
【００１２】
放熱器１３は、複数の放熱フィンを有する金属部材（例えば、アルミニューム合金など）であり、冷却素子１４から伝導される熱を、放熱フィンに伝導させて、放熱フィンから放出する。なお、放熱器１３の近傍にファンを配置することで放熱をさらに良好に行うことができる。
【００１３】
放熱器１３には、貫通穴が形成され、この貫通穴を塞ぐように除湿素子１１、１２が配置され、不図示の配線で制御基板２０に接続されている。
【００１４】
放熱器１３と、除湿素子１１、１２と、ハウジング１５と、光学フィルタ１８とで撮像素子１６と冷却素子１４と制御基板２０とを内蔵する密閉空間Ａが形成されている。
【００１５】
除湿素子１１、１２は、例えば、固体高分子電解質膜を用いた電気分解セルであり、固体高分子電解質膜に設けられた陽極および陰極に電圧が印加されたときに、陽極側の湿度を低下させるとともに、陰極側で水蒸気を発生させることで除湿機能を実現している。
【００１６】
除湿素子１１、１２は、吸湿面がハウジング１５の密閉空間Ａ側を向き、放湿面が外部空間Ｂ側に向くように、放熱器１３に設けられた貫通穴に埋め込まれており、密閉空間Ａの水蒸気を吸収し、外部空間Ｂ（図１の矢印Ｃ１、Ｃ２が示す方向）に放出する。
【００１７】
また、除湿素子１１、１２が埋め込まれている貫通穴の放熱器１３側は、外部空間Ｂに開放されており、水蒸気を良好に放出することが可能である。なお、この開放部の
１３にファンを配置することでさらに良好に水蒸気を放出することができる。
【００１８】
また、撮像素子１６の複数の端子は、制御基板２０に接続され、制御基板２０は不図示の絶縁スペーサを介して放熱器１３に固定されている。制御基板２０と外部との配線は、不図示の接続部（コネクタ等）を介して行われ、電力や制御信号等の送受信が行われる。撮像素子１６で撮像された物体の画像は、制御基板２０を介して外部の不図示のカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）に出力され観察者に観察可能になる。
【００１９】
次に、除湿素子の動作について説明する。図２は、除湿素子１１および１２の少なくとも一方を駆動したときの密閉空間Ａ内（図１参照）の湿度の時間変化を示している。
【００２０】
図２において、制御基板２０が除湿素子１１（除湿素子１２でも同様である）をＯＮした時、はじめ外部空間Ｂの湿度Ｈｂであった密閉空間Ａの湿度は除湿素子１１の働きによって徐々に低下し、時間ｔ１後には密閉空間Ａの湿度Ｈａに達し、その後この湿度Ｈａに密閉空間Ａが維持される。時間ｔ２で除湿素子１１の駆動をＯＦＦにすると、除湿素子１１による除湿作用がなくなるため、密閉空間Ａの湿度は徐々に増加し、最終的には外部の湿度Ｈｂに等しくなる。
【００２１】
従来の撮像装置では、図２に示す除湿特性を使用して、密閉空間Ａを除湿しているわけであるが、除湿素子は上述したような機能を用いているため、その除湿性能には累積駆動時間の増加と共に経時的に性能劣化が発生する。この結果、時間が経過すると所望の湿度Ｈａまで密閉空間Ａの湿度を下げることが困難になる。このようになると撮像装置の寿命となり、除湿素子の交換あるいは撮像装置の交換が必要になるという問題がある。
【００２２】
本実施の形態では、複数の除湿素子１１、１２を撮像装置１０に配置し、後述する駆動方式により除湿素子１１、１２を切換えて駆動することにより、除湿素子１１、１２の性能劣化を少なくし、撮像装置１０の長寿命化を達成している。なお、以下の説明では、除湿素子は２つの場合について説明するが、２つに限らず複数の除湿素子を配置しても良いことは言うまでもない。
【００２３】
以下、実施の形態にかかる除湿素子１１、１２の動作について図３を参照しつつ説明する。
【００２４】
図３において、撮像装置１０では、除湿素子１１、１２の動作を所定時間ごとに切換えて使用するように制御基板２０の制御部２０ａが制御する。
【００２５】
まず、制御部２０ａは、撮像装置１０の起動時に除湿素子１１を駆動開始して図２に示すように密閉空間Ａの湿度をＨａにする。次に、制御部２０ａはｔ時間後に除湿素子１２の駆動をＯＮにするとともに、さらにΔｔ時間後に除湿素子１１の駆動をＯＦＦにする。続けて、制御部２０ａは、次のｔ時間後に除湿素子１１の駆動をＯＮにするとともに、さらにΔｔ時間後に除湿素子１２の駆動をＯＦＦにする。なお、時間Δｔは、数分から数十分程度の時間であれば良い。また、時間ｔは、使用条件等の変化によって適宜変更しても良い。
【００２６】
このように、２つの除湿素子１１、１２を交互にＯＮ／ＯＦＦの重なり時間を設けてＯＮ／ＯＦＦすることによって、低湿度状態を維持することができ、かつ高湿状態から低湿状態に遷移させるような高負荷駆動を行う日数が減らせるため、除湿素子１１、１２にかかる負荷を軽減することができるため、除湿素子１１、１２の性能劣化を遅らせることができ、撮像装置１０の長寿命化を達成することができる。
【００２７】
このように、上記制御では、駆動を開始する除湿素子１２（あるいは除湿素子１１）は、駆動されている除湿素子１１（あるいは、除湿素子１２）の駆動を停止する前に駆動を開始することで、密閉空間Ａにおける湿度が低湿度Ｈａでの駆動開始となるため、除湿素子１２（あるいは、除湿素子１１）の負荷を軽減することができ、性能劣化を遅らせることができ、撮像装置１０の長寿命化を達成することができる。
【００２８】
これは、高湿度で除湿素子を駆動して所定の低湿度Ｈａにするより、所定の低湿度Ｈａ近傍の湿度から除湿素子の駆動をはじめた方が除湿素子１１、１２の性能劣化を遅らせることができ、撮像装置１０の長寿命化を図ることができることによる。
【００２９】
また、制御部２０ａは、撮像装置１０の起動時に、２つの除湿素子１１、１２を同時に駆動して密閉空間Ａの湿度を早く所定の湿度Ｈａにし、その後、上述の除湿素子１１、１２の切換え制御を行うようにすることで、除湿素子の性能劣化を遅らせることができる。
【００３０】
これは、密閉空間Ａが高湿度の時は２つの除湿素子１１、１２を同時に駆動して負荷分散を図り、湿度Ｈａ後は除湿素子１１、１２の切換え制御を行うことで、除湿素子１１、１２の性能劣化を遅らせることができ、撮像装置１０の長寿命化を図ることができることによる。
【００３１】
また、制御部２０ａは、撮像装置１０の起動時に前回の撮像装置１０の起動時とは異なる除湿素子（例えば、撮像素子１１）を駆動するように制御することができる。このように、起動時の除湿素子を交代で起動することで、撮像素子１０内の除湿素子の起動時の負荷分散を図ることでができるため、除湿素子の性能劣化を遅らせることができ、撮像装置１０の長寿命化を図ることができる。
【００３２】
また、除湿素子１１、１２それぞれの性能が長期の使用により落ちてきたとき、２つの除湿素子１１、１２を一緒に駆動することで、湿度をＨａまで下げることができ、撮像装置１０の長寿命化を図ることができる。
【００３３】
なお、上述の説明では、除湿素子が２つの場合について説明したが、除湿素子を複数個配置することによって撮像装置１０の長寿命化を達成することができることは言うまでもない。
【００３４】
以上述べたように、実施の形態にかかる撮像装置１０は、複数（２つの）除湿素子１１、１２を有し、除湿素子１１、１２それぞれの駆動を制御することによって、除湿素子１１、１２への負荷を分散することができるため、除湿素子１１、１２の性能劣化を遅らせることができ、撮像素子１０の長寿命化を達成することができる。
【００３５】
次に、本実施の形態にかかる撮像装置を内蔵する培養細胞観察装置について図面を参照しつつ説明する。
【００３６】
図４は、培養細胞観察装置の概略構成図であり、（ａ）は、正面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向から見た培養細胞観察装置の断面図である。
【００３７】
培養細胞観察装置３１は、細胞を培養する環境を維持する培養環境維持手段であるインキュベータ部３２と、インキュベータ部３２が蔵置される架台部３３とを有し、インキュベータ部３２の内部に撮像装置１０が配置されている。インキュベータ部３２の内部は、細胞の培養に適した環境、例えば、温度３７℃、湿度９０％に維持されている。
【００３８】
インキュベータ部３２の内部には、撮像装置１０の他、細胞が収納されている培養容器４１、細胞の観察時に培養容器４１が載置されるステージ４２、複数の培養容器４１を収納するストッカ部４３、ストッカ部４３とステージ４２との間で培養容器４１を搬送する搬送部４４、および、ステージ４２上の培養容器４１の上方から光を照射する照明部４５が収納されている。
【００３９】
架台部３３の内部には、ステージ４２上の培養容器４１の下方から光を照射する照明部４６、ステージ４２上の培養容器４１を下方から観察する撮像装置４７、および、培養細胞観察装置３１の各部を制御するコントロールユニット４８が収納されている。
【００４０】
このように構成されている培養細胞観察装置３１において、撮像装置１０は、レンズマウント１９（図１参照）に所定の倍率のレンズが装着され、コントロールユニット４８の制御に従って、あらかじめ登録されている観察スケジュールに基づき、培養容器４１内の細胞を定期的に撮像し、細胞の培養状況を観察する。
【００４１】
撮像装置１０は、インキュベータ部３２の内部に配置されており、撮像装置１０の密閉空間Ａに水蒸気が浸入してくることかあるが、前述の除湿素子１１、１２の制御により良好な画像を得ることができる。
【００４２】
即ち、冷却素子１４により撮像素子１６が冷却されることにで、高温な環境下でも画像に生じる熱ノイズを低減させることができるとともに、除湿素子１１、１２により密閉空間Ａが除湿されることで、多湿な環境下でも湿気による悪影響、例えば、撮像素子１６に入射する光の光軸上で水蒸気が結露することによる画質の低下を回避することができる。従って、撮像装置１０は、高温かつ多湿な環境に維持されているインキュベータ部３２内での使用において好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態にかかる撮像装置の断面概略構成図である。
【図２】除湿素子の動作特性の一例を示す。
【図３】除湿素子の駆動切換え制御動作の一例を示す。
【図４】、培養細胞観察装置の概略構成図であり、（ａ）は、正面図を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向から見た培養細胞観察装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０      撮像装置
１１、１２  除湿素子
１３      放熱器
１４      冷却素子
１５      ハウジング
１６      撮像素子
１７      Ｏリング
１８      光学フィルタ
１９      レンズマウント
２０      制御基板
３１      培養細胞観察装置
３２      インキュベータ部
３３      架台部
４１      培養容器
４２      ステージ
４３      ストッカ部
４４      搬送部
４５、４６  照明部
４７      撮像装置
Ａ        密閉空間
Ｂ        外部空間
【図１】
2010028383.tif 000003
【図２】
2010028383.tif 000004
【図３】
2010028383.tif 000005
【図４】
2010028383.tif 000006