(57)【要約】【課題】湿気を効率よく放出する。【解決手段】撮像素子１２は細胞を撮像し、冷却素子１３は、撮像素子１２を冷却する。また、撮像素子１２および冷却素子１３が収納されている密閉室１９を形成し、冷却素子１３が固定された壁面の冷却素子１３の近傍に埋め込まれている除湿素子１５が、密閉室１９内を除湿する。また、冷却素子１３が固定された壁面は、冷却素子１３から放出される熱を密閉室１９の外部へ放出する放熱器１４の一面からなり、除湿素子１５は、放熱器１４に埋め込まれている。本発明は、例えば、細胞を観察する観察装置の撮像装置に適用できる。【選択図】図１
2009152972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段を冷却する冷却手段と、
前記撮像手段および前記冷却手段が収納されている密閉空間を形成し、前記冷却手段が固定された壁面の前記冷却手段の近傍に埋め込まれ、前記密閉空間内を除湿する除湿手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記冷却手段が固定された壁面は、前記冷却手段から放出される熱を前記密閉空間の外部へ放出する放熱手段の一面からなり、前記除湿手段は、前記放熱手段に埋め込まれている
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記放熱手段の内部には、前記放熱手段が放出する熱を外部に排出する流体が流れる流路が形成されており、
前記除湿手段が湿気を放出する放湿面が、前記流路に露出している
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記冷却手段がペルチェ素子である
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
細胞を観察する観察装置において、
前記細胞の培養に適した培養環境を維持する培養環境維持手段と、
前記培養環境維持手段による培養環境内に配置され、前記細胞を撮像する撮像装置と
を備え、
前記撮像装置は、
被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段を冷却する冷却手段と、
前記撮像手段および前記冷却手段が収納されている密閉空間を形成し、前記冷却手段が固定された壁面の前記冷却手段の近傍に埋め込まれ、前記密閉空間内を除湿する除湿手段と
を有する
ことを特徴とする観察装置。
【請求項６】
前記冷却手段が固定された壁面は、前記冷却手段から放出される熱を前記密閉空間の外部へ放出する放熱手段の一面からなり、前記除湿手段は、前記放熱手段に埋め込まれている
ことを特徴とする請求項５に記載の観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および観察装置に関し、特に、湿気を効率よく放出することができるようにした撮像装置および観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞の培養に適した高温かつ多湿な環境に維持されているインキュベータ内で培養されている細胞を観察する観察装置では、細胞を撮像する撮像装置が、インキュベータ内に配置されている。一般に、CCD（Charge Coupled Device）などの固体撮像素子は、使用環境の温度の上昇に伴い、暗電流が増加して画質が低下する。そこで、撮像装置には、画質の低下を抑制するために、撮像素子を冷却するための冷却素子が備えられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、気密性の高いケースに、撮像素子、冷却素子、電気分解セルによる除湿素子を収納した撮像装置が開示されている。
【０００４】
この撮像装置では、撮像装置のケースカバーが放熱板として機能するとともに、ケースカバーの内壁面と外壁面との間に流路が形成されており、撮像装置の後方に設けられている冷却ファンによって取り込まれた空気が、流路を通過するように構成されている。撮像素子で発生した熱は、撮像装置のケースカバーの内壁面および外壁面に伝導され、内壁面と外壁面との間の流路を流れる空気との熱交換を行い、その空気が冷却ファンにより外部に排出される。また、除湿素子と背面パネルとにより、流路が連結されるマニホールド部が構成されており、除湿素子から放出される湿気が、マニホールド部を流れる空気により、外部に排出される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３００３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般的に、冷却素子付近の空気の温度が最も低くなるため、冷却素子付近の湿度が最も高くなる。しかしながら、上述の撮像装置では、除湿素子がマニホールド部を形成するように構成されているため、除湿素子が冷却素子から離れた位置に配置されており、除湿素子による除湿の効率が低かった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、湿気を効率よく放出することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の撮像装置は、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段を冷却する冷却手段と、前記撮像手段および前記冷却手段が収納されている密閉空間を形成し、前記冷却手段が固定された壁面の前記冷却手段の近傍に埋め込まれ、前記密閉空間内を除湿する除湿手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の観察装置は、細胞を観察する観察装置であって、前記細胞の培養に適した培養環境を維持する培養環境維持手段と、前記培養環境維持手段による培養環境内に配置され、前記細胞を撮像する撮像装置とを備え、前記撮像装置は、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段を冷却する冷却手段と、前記撮像手段および前記冷却手段が収納されている密閉空間を形成し、前記冷却手段が固定された壁面の前記冷却手段の近傍に埋め込まれ、前記密閉空間内を除湿する除湿手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の撮像装置および観察装置においては、撮像手段により被写体が撮像され、冷却手段により撮像手段が冷却される。また、撮像手段および冷却手段が収納されている密閉空間を形成する壁面であって、冷却手段が固定された壁面の冷却手段の近傍に埋め込まれている除湿手段により、密閉空間内が除湿される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の撮像装置および観察装置によれば、除湿手段が冷却手段の近傍の壁面に埋め込まれているので、湿気を効率よく放出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００１４】
図１において、撮像装置１１は、撮像素子１２、冷却素子１３、放熱器１４、除湿素子１５、ハウジング１６、およびファン１７から構成される。
【００１５】
撮像素子１２は、CCDや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどで構成され、図示しない被写体を撮像し、その結果得られる画像信号を出力する。撮像素子１２の正面（図１において撮像素子１２の左側の面）は、被写体からの光学像を受光する受光面となっており、撮像素子１２の背面には、冷却素子１３が接合されている。
【００１６】
冷却素子１３は、例えば、電流によって冷却および放熱を制御することのできるペルチェ素子であり、冷却素子１３の冷却面が撮像素子１２に接触し、冷却素子１３の放熱面が放熱器１４に接触するように設けられている。冷却素子１３は、撮像素子１２において発生する熱を放熱器１４に伝導することにより、撮像素子１２を冷却する。
【００１７】
放熱器１４は、複数の放熱フィンを有する金属部材であり、その正面の中央に接触している冷却素子１３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。また、放熱器１４の内部には流路１８が設けられており、流路１８は、放熱器１４の正面側の側面に設けられた流入口から中央に向かって延び、その中央から背面に向かうように形成されている。また、流路１８の途中には、除湿素子１５を嵌め込むための貫通穴が設けられている。
【００１８】
除湿素子１５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。除湿素子１５は、その吸湿面が放熱器１４の正面を向き、放湿面が放熱器１４の流路１８を向くように、放熱器１４に設けられた貫通穴に埋め込まれている。即ち、除湿素子１５の放湿面は、流路１８に露出しており、流路１８を流れる空気に曝されるようになっている。
【００１９】
そして、除湿素子１５は、図１においてドットでハッチングされている矢印の方向に従って、撮像素子１２および冷却素子１３が収納されている密閉室１９内の水蒸気を吸収し、その水蒸気を流路１８に放出する。また、図１に示すように、除湿素子１５は、冷却素子１３の近傍に配置されている。具体的には、除湿素子１５は、冷却素子１３から10〜20mmの以内の距離で、冷却素子１３が放熱器１４に接合している接合面に隣接した位置に設けられることが好ましい。
【００２０】
ハウジング１６は、撮像素子１２および冷却素子１３を囲うように設けられた外壁２０、撮像素子１２への撮像光束を透過する光学フィルタ２１、および、撮像光束を集光させる撮像レンズ（図示せず）をマウントするためのレンズマウント２２から構成され、光学フィルタ２１とレンズマウント２２とが、撮像素子１２に入射する光の光軸に沿って設けられるように、外壁２０に固定されている。
【００２１】
ハウジング１６は、外壁２０の外周が、放熱器１４の正面に接合するように配置されており、ハウジング１６、光学フィルタ２１、および放熱器１４により、密閉室１９を密閉する。即ち、放熱器１４の正面側の壁面が、密閉室１９の一部をなしている。ハウジング１６の外壁２０と放熱器１４との接合面には、密閉性を高めるためのＯリング２３が設けられている。
【００２２】
ファン１７は、放熱器１４の背面側に設けられ、放熱器１４の内部に設けられた流路１８を通過してくる空気を、放熱器１４の背面に設けられた排気口から外部に排出する。即ち、図１において白抜きの矢印に示すように、ファン１７により、空気が、放熱器１４の側面の流入口から流路１８に流れ込み、流路１８の途中に設けられている除湿素子１５の放湿面の前を通過して外部に排出される。
【００２３】
このように構成されている撮像装置１１において、撮像素子１２は、冷却素子１３により冷却されるので、暗電流によるノイズの発生を抑制することができ、微弱な光による撮像における画質の低下を抑制することができる。
【００２４】
また、除湿素子１５が、密閉室１９の水蒸気を外部に放出することにより、冷却素子１３による冷却動作時に、密閉室１９に浸入した水蒸気が低温部で結露することを防止することができる。従って、水蒸気の結露により、撮像素子１２の撮像に与えられる悪影響、例えば、撮像素子１２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、撮像装置１１は、良好な画像を撮像することができる。
【００２５】
ここで、上述したように、除湿素子１５は、冷却素子１３の近傍に配置されているので、除湿素子１５は、密閉室１９の水蒸気を効率よく排出することができる。即ち、温度が低くなるのに従い、湿度（絶対湿度）が高くなるので、密閉室１９では、最も温度が低くなる冷却素子１３の近傍において、最も湿度が高くなる。従って、この湿度が最も高くなる箇所（の近傍）に除湿素子１５を設けることで、除湿素子１５の除湿効率が最も高くなる。
【００２６】
そこで、本実施の形態による撮像装置は、冷却素子１３が接合された放熱器１４の冷却素子１３との接合面に隣接した位置に形成された貫通穴に除湿素子１５を設け、冷却素子１３により冷やされた雰囲気から効率的に水蒸気を除湿素子１５により密閉室１９外に放出することを可能にした。
【００２７】
即ち、冷却素子１３による冷却効果により、図１に示されている黒塗りの矢印の方向に沿って水蒸気分圧が大きくなるので、密閉室１９の内部において、ハウジング１６の前方外周付近の点Ａよりも、冷却素子１３付近の点Ｂにおける相対湿度が高くなる。例えば、点Ａの位置での水蒸気圧をＰAとし、点Ｂの位置での水蒸気圧をＰBとすると、ＰA＜＜ＰBとなり、点Ｂでの水蒸気が高濃度となっている。除湿素子１５は、吸湿面に接する空気の水蒸気の濃度が高いほど、吸湿効率が高くなるので、冷却素子１３の近傍に除湿素子１５の吸湿面を設けることで、湿気を効率よく吸収することができる。
【００２８】
また、除湿素子１５は、その放湿面が放熱器１４の流路１８に露出するように設けられており、除湿素子１５から排出された水蒸気は、流路１８を流れる空気によって、ファン１７を介して撮像装置１１の外部に順次放出されるので、除湿素子１５の放湿面付近に水蒸気が滞留することはない。除湿素子１５は、放湿面に接する空気の湿度が低下するほど放湿効率が高くなるので、除湿素子１５の放湿面が放熱器１４の流路１８を流れる空気に曝されることで、除湿素子１５による放湿の効率を向上させることができる。
【００２９】
例えば、特許文献１に示されている撮像装置では、除湿素子が前面パネルと背面パネルとの仕切りに使われており、撮像素子に取り付けられている冷却素子から離れているので、最も湿度が高くなる冷却素子付近が除湿されず、除湿素子による除湿効率が低い。また、この撮像装置では、ケースカバーの内壁面と外壁面との間の流路がマニホールド部に開口している箇所が、除湿素子よりも後方のファンの近くであるので、除湿素子の放湿面が、流路を流れてきた空気に曝され難く、放湿面付近に水蒸気が滞留してしまい、これによっても、除湿素子による除湿効率が悪くなる。
【００３０】
これに対して、撮像装置１１では、除湿素子１５が、冷却素子１３の近傍に配置されているとともに、除湿素子１５の放湿面が、放熱器１４の流路１８に露出するように設けられているので、密閉室１９の除湿を効率よく行うことができる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、ファン１７により強制的に空気の流れを作り出しているが、放熱器１４が放出する熱による熱対流によっても流路１８に空気の流れが作り出されるので、ファン１７が設けられていなくても、流路１８に露出するように除湿素子１５の放湿面を設けることで、除湿の効率を向上させることができる。
【００３２】
また、密閉室１９の密閉度は、例えば、外部の湿度に応じて決定することができ、例えば、外部の湿度が比較的に低く、密閉室１９に浸入する水蒸気が少なければ、密閉度が低くてもよい。即ち、Ｏリング２３を設けなくても、十分な除湿効果を得ることができ、密閉室１９の密閉度は、例えば、外壁２０と放熱器１４との面が接合する程度のものでもよい。
【００３３】
また、冷却素子１３として、ペルチェ素子を用いることにより、撮像装置１１を小型化することができるとともに、静音性を高めることができるが、冷却素子１３は、ペルチェ素子に限定されるものではなく、例えば、冷媒を圧縮したり蒸発させたりすることによって熱交換を行うような熱交換器を用いることができる。
【００３４】
このような撮像装置１１は、例えば、細胞の培養に適した高温かつ多湿な環境に収納され、細胞の培養状況の観察に用いられる。
【００３５】
次に、図２は、撮像装置１１を用いた細胞観察装置の構成例を示す図である。
【００３６】
図２Ａは、細胞観察装置３１の正面図であり、図２Ｂは、正面図の矢印Ａ−Ａ方向から見た細胞観察装置３１の断面図である。
【００３７】
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が載置される架台部３３とを有し、インキュベータ部３２の内部に撮像装置１１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１１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、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細胞観察装置３１において、撮像装置１１は、レンズマウント２２（図１）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、所定の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１１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１１の密閉室１９に水蒸気が浸入してくることがあるが、図１を参照して説明したように、良好な画像を得ることができる。即ち、冷却素子１３により撮像素子１２が冷却されることにより、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１５により密閉室１９が効率よく除湿されることにより、多湿な環境下でも湿気による悪影響を受けることがない。従って、撮像装置１１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。
【００４２】
なお、本発明の実施の形態では、密閉空間を形成する壁面の一部に放熱器１４の壁面を併用したが、ハウジングだけで密閉空間を形成し、冷却素子１３が固定されたハウジングの壁面を介して放熱器を取り付けた構造であってもよい。その際には、冷却素子１３が固定されたハウジングの壁面に貫通穴を形成し、そこに除湿素子１５を設置してもよい。また、撮像装置１１の密閉室１９に照明部４５を収容した構成であってもよい。
【００４３】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】撮像装置１１を内蔵する細胞観察装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  撮像装置，  １２  撮像素子，  １３  冷却素子，  １４  放熱器，  １５  除湿素子，  １６  ハウジング，  １７  ファン，  １８  流路，  １９  密閉室，  ２０  外壁，  ２１  光学フィルタ，  ２２  レンズマウント，  ２３  Ｏリング，  ３１  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および４６  照明部，  ４７  撮像装置，  ４８  コントロールユニット
【図１】
2009152972.tif 000003
【図２】
2009152972.tif 000004