JP2003348420A - 撮像装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常に最適な冷却制御を行うことができる冷却
機能を有する撮像装置および方法を提供する。 【解決手段】 被写体を撮像する撮像素子４を冷却素子
６により冷却可能にしたものであって、撮像素子４によ
り撮像される１画面の画像中の１画素ごとの輝度値のう
ち、あらかじめ設定された範囲の輝度値の数をカウント
手段９でカウントし、このカウント手段９のカウント値
に基づいて冷却素子６による冷却量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子を冷却す
る冷却手段を備えた撮像装置および方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ＣＣＤのような固体撮像素子
を用いた撮像装置は、撮像素子の自己発熱による温度上
昇に伴って、暗電流が増加することが知られている。具
体的には、暗電流は、約８〜１０℃の温度上昇によって
約２倍にも増加する。このため撮像素子は、自己発熱に
よる温度上昇があると、暗電流によるノイズが増大する
という問題が生じる。

【０００３】そこで、このような撮像装置を、微弱な光
量を検出するものに使用する場合は、撮像素子を冷却す
る技術が一般的に採用され、例えば、冷却ＣＣＤが撮像
素子として用いられている。

【０００４】ここで、冷却ＣＣＤとは、ＣＣＤ自身を冷
却素子により冷却することにより、ＣＣＤの自己発熱に
伴う暗電流の発生を抑止し、撮像画像のＳ／Ｎを向上さ
せるものである。この場合、暗電流によるＳ／Ｎの劣化
は、被写体が暗いほど顕著になるため、被写体の明るさ
に応じた冷却を行うことが有効である。

【０００５】そこで、従来、特表平１−５０２１５０号
公報に開示されるように被写体の明るさに応じて撮像素
子の冷却温度を調節するようなものが考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
被写体の明るさに応じて撮像素子の冷却温度を調節する
ものは、画像全体の輝度ヒストグラムから平均輝度を求
め、この平均輝度を被写体の明るさとして撮像素子の冷
却温度を調節するようになっているため、安定した冷却
温度の調節ができないことがある。

【０００７】例えば、顕微鏡の暗視野観察像や蛍光観察
像のように暗い背景の一部に明るい標本像が存在し、図
１０に示すように低輝度部分と高輝度部分がそれぞれ存
在するような輝度ヒストグラムを有する画像の場合と、
画像全体に輝度分布が広がっていて、図１１に示すよう
に中間輝度部分が万遍なく存在するような輝度ヒストグ
ラムを有する画像の場合、それぞれの画像は、全く様子
の異なるものであるにもかかわらず、画像全体の平均輝
度Ｙaveを求めると、等しくなって、それぞれの画像の
状態を区別できないことがある。

【０００８】このため、図１０に示す輝度ヒストグラム
を有する画像の場合は、低輝度部分が多いにもかかわら
ず、冷却不足となり、暗い部分での暗電流ノイズが目立
ち易くなって、Ｓ／Ｎの低下を招く恐れがあり、一方、
図１１に示す輝度ヒストグラムを有する画像の場合は、
中間輝度部分が広く分布して全体に明るい画像であるに
もかかわらず、冷却温度を下げるための電力が供給され
続けるため、冷却過多となって、冷却部内部で結露を生
じ易くなるばかりでなく、不必要な冷却により消費電力
の増大を招き、さらには、冷却素子の寿命を縮めるとい
う問題が生じる。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、常に最適な冷却制御を行うことができる冷却機能を
有する撮像装置および方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
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、前記撮像手段により撮像される１画面の画
像中で所定値以下の輝度の占める割合を検出する割合検
出手段と、前記割合検出手段の検出結果に応じて前記冷
却手段による冷却量を制御する制御手段とを具備したこ
とを特徴としている。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、割合検出手段は、前記撮像手段により撮像
される１画面の画像中における前記撮像手段の読み出し
単位ごとの輝度値のうち、あらかじめ設定された範囲の
輝度値の数をカウントするカウント手段を有し、前記制
御手段は、前記カウント手段のカウント値に基づいて前
記冷却手段による冷却量を制御することを特徴としてい
る。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記制御手段は、前記カウント手段のカウ
ント値と、該カウント値に対応する前記冷却量を格納し
た記憶手段を有し、該記憶手段を参照することにより前
記冷却手段による冷却量を制御することを特徴としてい
る。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記撮像手段の温度を検出する温度検出手
段をさらに設け、前記制御手段は、前記温度検出手段で
検出された温度に基づいて前記冷却手段による冷却量を
制御することを特徴としている。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記制御手段は、所定時間を計測するタイ
マ手段を有し、前記カウント手段のカウント値が所定の
値を超えてから、前記タイマ手段で計測される所定時間
が経過した後に、前記前記冷却手段の冷却動作の停止を
指示することを特徴としている。

【００１５】請求項６記載の発明は、被写体を撮像する
撮像手段を冷却手段により冷却可能にしたものであっ
て、前記撮像手段により撮像される１画面の画像中にお
ける前記撮像手段の読み出し単位ごとの輝度値のうち、
あらかじめ設定された範囲の輝度値の数をカウント手段
でカウントし、該カウント手段のカウント値に基づいて
前記冷却手段による冷却量を制御することを特徴として
いる。

【００１６】この結果、本発明によれば、撮像画像の輝
度分布が一様でない場合であっても低輝度部分が多い場
合には、冷却量を大きくし、逆に、低輝度部分が少ない
場合には冷却量を抑えるように制御できるので、特に、
低輝度部分の多い画像のＳ／Ｎを向上させることができ
る。

【００１７】また、本発明によれば、カウント手段のカ
ウント値と、該カウント値に対応する前記冷却量の関係
を、テーブルによって自由に定義できるので、撮像手段
の発熱量、冷却手段の冷却能力および周辺部材の熱容量
などの様々な物理的条件を考慮した最適な冷却環境を設
定することができる。

【００１８】さらに、本発明によれば、外気温などの周
囲温度に影響されることなく、撮像手段を所定温度まで
冷却することができる。

【００１９】さらにまた、本発明によれば、所定時間継
続して光路が遮断されることがあると、冷却素子よる冷
却動作を停止できるようにしたので、待機電力を低減す
ることができるとともに、短時間の光路の遮断に対して
頻繁に冷却動作を停止させることを防止できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。

【００２１】（第１の実施の形態）図１は、本発明が適
用される撮像装置の概略構成を示している。

【００２２】本発明による撮像装置は、撮像手段として
の撮像部１、冷却手段としての冷却部２および演算部３
により構成される。

【００２３】撮像部１は、ＣＣＤなどの撮像素子４と、
この撮像素子４を駆動するための駆動回路５からなって
いる。撮像素子４は、被写体としての、例えば、図示し
ない顕微鏡観察光路上の観察像が投影される位置に配置
されている。また、撮像素子４は、駆動回路５で生成さ
れるタイミング信号Ｐ１に基づいた露出時間で駆動さ
れ、１画面分の画素ごとの輝度値を画像信号Ｐ２として
出力する。

【００２４】冷却部２は、冷却素子６と、この冷却素子
６の冷却量を制御する冷却制御手段７からなっている。
冷却素子６は、例えばペルチェ素子からなるもので、撮
像素子４に密着して設けられている。また、冷却素子６
は、冷却制御手段７により制御される電流により冷却量
を制御されるようになっている。

【００２５】冷却制御手段７は、図２に示すように構成
されている。この場合、冷却素子６（ペルチェ素子）に
直列にトランジスタ７ａおよび電流検出用の抵抗（Ｒ）
７ｂが接続され、この直列回路の両端に、電源＋Ｖが印
加されている。トランジスタ７ａのベースには、コンパ
レータ７ｃの出力端子が接続され、このコンパレータ７
ｃの一方の入力端子には、抵抗（Ｒ）７ｂ両端に発生す
る電圧Ｖｒが入力され、他方入力端子には、Ｄ／Ａコン
バータ７ｄからの制御電圧Ｖｃが入力されている。Ｄ／
Ａコンバータ７ｄには、演算部３からの冷却制御信号Ｐ
３が入力されており、この冷却制御信号Ｐ３をアナログ
化した制御電圧Ｖｃにより、この制御電圧Ｖｃに対し抵
抗７ｂに発生する電圧Ｖｒが等しくなるように冷却素子
６に流れる電流Ｉｐを制御するようにしている。

【００２６】演算部３は、割合検出手段を構成する比較
手段８およびカウント手段９、制御手段としての判断手
段１０からなっている。比較手段８は、あらかじめ所定
の輝度範囲、例えば輝度閾値ＹｍｉｎおよびＹｍａｘが
設定されており、この輝度範囲に対し、駆動回路５から
のタイミング信号Ｐ１に同期した画像信号Ｐ２、つまり
各画素ごとの輝度値Ｙを比較し、 Ｙｍｉｎ＜Ｙ＜Ｙｍａｘ の関係を満たす輝度値Ｙを有する画素のみを出力するよ
うになっている。この場合、画素の輝度値Ｙが、ある輝
度値Ｙｔｈよりも低いときに、暗電流によるノイズが顕
著になるものとすると、輝度範囲としてＹｍｉｎ＝０、
Ｙｍａｘ＝Ｙｔｈが選択される。この輝度値Ｙｔｈは、
撮像素子４固有の特性により決定されるものである。

【００２７】カウント手段９は、比較手段８から出力さ
れる所定の輝度範囲に含まれる画素数をカウントするも
のである。判断手段１０は、記憶手段としてのメモリ１
１を備えており、カウント手段９でカウントしたカウン
ト値Ｄ（画素数）に対応する冷却制御信号Ｐ３を求め、
この冷却制御信号Ｐ３を冷却制御手段７に出力するよう
にしている。

【００２８】この場合、メモリ１１には、カウント手段
９のカウント値Ｄと、このカウント値Ｄに最適な冷却効
果を得るため冷却素子６（ペルチェ素子）に通電すべき
電流Ｉｐを決定する制御電圧Ｖｃ（冷却制御信号Ｐ３）
をデジタル化し、テーブルとして格納しており、判断手
段１０は、このメモリ１１に格納されたテーブル情報を
参照して、画素数Ｄに対応する冷却制御信号Ｐ３を求
め、冷却制御手段７に出力するようにしている。

【００２９】なお、メモリ１１に格納されるカウント値
Ｄと制御電圧Ｖｃの関係は、いかなる値をメモリ１１に
格納しておくかによって、いかようにも設定できる。例
えば、低輝度領域の画素数が多いほど、つまり低輝度領
域の画素のカウント値Ｄが大きくなるほど低温に冷却す
るという制御を実現するには、図４に示すような、カウ
ント値Ｄの増加に伴って、階段状にＶｃが増加するよう
なテーブルを用意しておけばよい。

【００３０】このような演算部３は、例えばマイクロプ
ロセッサを用いることで構成することができる。

【００３１】次に、このように構成した実施の形態の動
作を説明する。

【００３２】この場合、本撮像装置の動作開始が指示さ
れると、図３に示すフローチャートが実行される。

【００３３】まず、ステップ３０１で、カウント手段９
のカウント値Ｄを初期化する。

【００３４】この状態で、顕微鏡観察光路上の観察像が
撮像素子４に投影されると、撮像素子４は、駆動回路５
で生成されるタイミング信号Ｐ１に基づいた露出時間で
駆動され、画素ごとの輝度値Ｙを画像信号Ｐ２として出
力する。この画像信号Ｐ２は、タイミング信号Ｐ１に同
期して比較手段８に送られる（ステップ３０２）。比較
手段８では、あらかじめ設定された輝度範囲、輝度閾値
ＹｍｉｎおよびＹｍａｘに対して画素ごとの輝度値Ｙを
比較し、Ｙｍｉｎ＜Ｙ＜Ｙｍａｘの関係を満たすか否か
を判断する（ステップ３０３）。

【００３５】ここで、輝度値Ｙが輝度範囲の関係を満た
すものであれば、ステップ３０４で、カウント手段９の
カウント値Ｄをカウントアップ（＋１）し、その後、ス
テップ３０５に進む。一方、輝度値Ｙが輝度範囲の関係
を満たすものでなければ、直ちにステップ３０５に進
む。

【００３６】ステップ３０５では、１画面分全ての画素
の輝度値Ｙについて上述した処理が終了したかを判断す
る。ここで、１画面分終了していなければ、ステップ３
０２に戻り、以下、ステップ３０２〜ステップ３０５の
動作を繰り返す。

【００３７】その後、１画面分の終了が判断されると、
この時のカウント手段９のカウント値Ｄは、判断手段１
０に出力される（ステップ３０６）。

【００３８】判断手段１０は、メモリ１１に格納された
テーブル情報を参照して、メモリ１１に格納されたテー
ブル情報を参照してカウント値Ｄに対応する冷却制御信
号Ｐ３を求め、冷却制御手段７に出力する。

【００３９】冷却制御手段７は、冷却制御信号Ｐ３に基
づいて、冷却素子６に流れる電流Ｉｐを制御する。この
場合、図２に示すように、冷却制御信号Ｐ３は、Ｄ／Ａ
コンバータ７ｄに入力しアナログ化され、制御電圧Ｖｃ
としてコンパレータ７ｃに入力される。コンパレータ７
ｃには、電流検出用の抵抗（Ｒ）７ｂに発生する電圧Ｖ
ｒが入力されており、これらの比較結果により、制御電
圧Ｖｃに対して電圧Ｖｒが等しくなるまで、冷却素子６
に流れる電流Ｉｐが制御される。すなわち、冷却素子６
に流れる電流Ｉｐは、Ｉｐ＝Ｖｃ／Ｒとなり、冷却素子
６であるペルチェ素子は、電流Ｉｐで決まる冷却量によ
り撮像素子４を冷却する。

【００４０】このことから、上述した図１０および図１
１にそれぞれ示す輝度ヒストグラムを有する画像の場
合、暗電流によるノイズが顕著になる輝度値Ｙｔｈを閾
値として輝度値Ｙｔｈ以下の低輝度の画素数をカウント
すると、これらカウントの対象となる画素領域は、それ
ぞれ図示ハッチンクで示す部分となる。これらハッチン
ク部分の面積は、図示からも明らかなように互いに大き
く異なる。したがって、図１０に示す画像でのカウント
値をＤ１、図１１に示す画像でのカウント値をＤ２とす
ると、カウント値Ｄ１、Ｄ２は相違するので、これらカ
ウント値Ｄ１、Ｄ２から図４を用いて求められる制御電
圧Ｖｃ１、Ｖｃ２により電流Ｉｐを制御することによ
り、冷却素子６に異なる冷却量を発生させることができ
る。つまり、図１０に示す低輝度部分が多い画像では、
制御電圧Ｖｃ１に対応する電流Ｉｐにより、冷却素子６
に大きな冷却量を発生させることができ、また、図１１
に示す中間輝度部分が広く分布して全体に明るい画像で
は、制御電圧Ｖｃ２に対応する電流Ｉｐにより、冷却素
子６に抑制された冷却量を発生させることができ、それ
ぞれの画像に最適な冷却量により撮像素子４を冷却する
ことができる。

【００４１】従って、このようにすれば、撮像素子４に
より撮像される１画面分の画像中で暗電流ノイズが顕著
となる低輝度領域の占める大きさに応じて、撮像素子４
に対する冷却量を制御することができるので、輝度分布
が一様ではない撮像画像であっても、冷却不足や冷却過
剰に陥ることのない最適な冷却制御を実現できる。

【００４２】つまり、撮像画像の輝度分布が一様でない
場合であっても低輝度部分が多い場合には、冷却量を大
きくし、逆に、低輝度部分が少ない場合には冷却量を抑
えるように制御できるので、特に、低輝度部分の多い画
像のＳ／Ｎを向上させることができ、また、低輝度部分
の少ない画像の場合も不必要な冷却を避けることがで
き、その分、電力消費を低減できるとともに、冷却素子
の寿命を向上させることもできる。

【００４３】また、所定の輝度範囲に含まれる画素のカ
ウント値と冷却量の関係を、あらかじめメモリ１１に格
納されるテーブルによって自由に定義できるので、撮像
素子４の発熱量、冷却素子６の冷却能力および周辺部材
の熱容量などの様々な物理的条件を考慮した最適な冷却
環境を設定することができる。

【００４４】なお、上述した冷却制御手段７の構成は、
一例であって、冷却制御信号Ｐ３は、冷却制御手段７の
構成によって多様な種類の信号が利用できる。

【００４５】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を説明する。

【００４６】図５は、第２の実施の形態の概略構成を図
１と同一部分には、同符号を付している。

【００４７】この場合、冷却部２は、撮像素子４に近接
して温度検出手段１２が設けられている。温度検出手段
１２は、撮像素子４の温度を検出するもので、例えば、
サーミスタや熱伝対からなっている。温度検出手段１２
からの出力は、演算部３の判断手段１０に入力される。

【００４８】また、判断手段１０のメモリ１１は、カウ
ント手段９でカウントしたカウント値Ｄ（画素数）に対
応する撮像素子４の冷却目標温度Ｔｔｒｇｔが格納され
ている。判断手段１０は、メモリ１１を参照して求めた
冷却目標温度Ｔｔｒｇｔと、温度検出手段１２によって
検出された撮像素子４の温度Ｔｃｃｄより、所定の関数
を用いて冷却制御信号Ｐ３を決定し、冷却制御手段７に
出力するようになっている。

【００４９】これにより、判断手段１０において、例え
ば、下式の

【数１】

【００５０】で表わされる関数を用いた場合は、冷却制
御信号Ｐ３は、冷却目標温度Ｔｔｒｇｔと撮像素子温度
Ｔｃｃｄとの差に、定数Ａを乗じた値として決定され、
温度検出手段１２によって検出された撮像素子温度Ｔｃ
ｃｄと冷却目標温度Ｔｔｒｇｔとの差が大きいほど強い
冷却作用が働くように制御される。

【００５１】また、下式の

【数２】

【００５２】で表わされる関数を用いた場合は、冷却目
標温度Ｔｔｒｇｔよりも撮像素子温度Ｔｃｃｄが高い場
合には、ある一定値Ｖｃｍａｘを冷却制御信号Ｐ３とし
て出力し、冷却目標温度Ｔｔｒｇｔよりも撮像素子温度
Ｔｃｃｄが低い場合には、冷却制御信号Ｐ３をゼロにし
て、冷却作用を停止するように制御される。この場合、
冷却制御信号Ｐ３は、０またはＶｃｍａｘの二値出力と
なり、冷却制御手段７は冷却素子６への電流をＯＮ／Ｏ
ＦＦする機能を有していればよい。

【００５３】判断手段１０における関数は、上述した形
式のみに限定されるものではなく、冷却目標温度Ｔｔｒ
ｇｔと撮像素子温度Ｔｃｃｄを用いて冷却制御信号Ｐ３
を決定するものであれば、どのような関数であってもよ
い。

【００５４】従って、このようにしても、撮像素子４に
よって撮像された画像信号Ｐ２に対して所定の輝度範囲
に含まれる画素数がカウント手段９でカウントされ、こ
のカウント値Ｄが判断手段１０に入力される。

【００５５】判断手段１０では、このときのカウント値
Ｄに基づいてメモリ１１を参照して冷却目標温度Ｔｔｒ
ｇｔを求め、この冷却目標温度Ｔｔｒｇｔと、温度検出
手段１２によって検出された撮像素子４の温度Ｔｃｃｄ
より、上述した各式に示した関数を用いて冷却制御信号
Ｐ３を決定し、冷却制御手段７に出力する。

【００５６】これにより、撮像素子４は、このときの冷
却制御信号Ｐ３に基づいて冷却素子６により冷却される
ことになるが、この場合の冷却素子６の冷却量は、撮像
素子４より検出された温度に基づいて制御されているの
で、外気温などの周囲温度に影響されることなく、所定
の温度まで冷却することができるようになり、さらに安
定した冷却制御を実現することができる。

【００５７】（変形例）次に、第１および第２の実施の
形態の変形例を説明する。

【００５８】この場合、本変形例が適用される撮像装置
の概略構成は、図１および図５で述べたものと同様なの
で、これら図面を援用するものとする。

【００５９】ここでは、図１および図５に示す判断手段
１０が一部変更されるのみなので、かかる判断手段１０
の詳細について図６により説明する。

【００６０】この場合、判断手段１０には、メモリ１１
の他に、タイマ手段としてタイマ１３が設けられてい
る。タイマ１３は、所定の時間を計測するものである。

【００６１】次に、このように構成した変形例の動作を
説明する。

【００６２】この場合、判断手段１０は、図７に示すフ
ローチャートにしたがって、冷却制御信号Ｐ３を判断す
る。

【００６３】まず、本撮像装置の動作が開始された時点
で、ステップ７０１でフラグを０にする。

【００６４】この状態で、顕微鏡観察光路上の観察像が
撮像素子４に投影されると、撮像素子４は、駆動回路５
で生成されるタイミング信号Ｐ１に基づいた露出時間で
駆動され、画素ごとの輝度値Ｙを画像信号Ｐ２として出
力する。この画像信号Ｐ２は、タイミング信号Ｐ１に同
期して比較手段８に送られ、あらかじめ設定された輝度
範囲と比較され、さらに上述した実施の形態と同様にし
て、所定の閾値Ｙｔｈよりも小さい輝度値を持つ画素の
カウント値Ｄがカウント手段９でカウントされる（ステ
ップ７０２）。

【００６５】このカウント値Ｄに対して、ステップ７０
３で、Ｄ＞Ｄｔｈの条件判定を行う。ここで、Ｄｔｈと
しては、撮像素子４の全画素数のうちの大多数、例えば
９９％に相当するカウント値が設定される。

【００６６】これにより、Ｄ＞Ｄｔｈの条件は、撮像し
た画像中に注目すべき輝度値を持った画素が存在しない
場合に、Ｙｅｓと判定される。ここで、Ｙｅｓと判定さ
れた場合には、観察光路が遮断され、撮像素子４が観察
像を撮像していない状態と判断することができ、ステッ
プ７０４に進む。一方、Ｎｏと判定された場合には、ス
テップ７０７に進み、上述した第１あるいは第２の実施
の形態で述べたように、メモリ１１に格納されたテーブ
ル情報や、温度検出手段１２により検出される温度情報
に基づいて、冷却制御信号Ｐ３が生成され、冷却制御手
段７による冷却制御が行われる。

【００６７】ステップ７０４では、フラグが０であるか
否かの判定を行う。ここで、ステップ７０３において１
回目のＹｅｓの判定が行われた場合には、ステップ７０
４での判定はＹｅｓとなり、ステップ７０３において２
回以上連続してＹｅｓの判定が行われた場合には、ステ
ップ７０４での判定はＮｏとなる。

【００６８】ステップ７０４の判定がＹｅｓであった場
合、ステップ７０８に進み、タイマ１３をリセットし、
タイマ１３の計時動作を開始させ、ステップ７０２に動
作を戻す。また、ステップ７０４の判定がＮｏであった
場合、ステップ７０５に進む。

【００６９】ステップ７０５では、タイマ１３の出力を
参照することによって、リセットの後、所定の時間Ｔ０
が経過したか否かを判定する。このステップ７０５にお
いてＹｅｓと判定されるのは、Ｄ＞Ｄｔｈの状態が所定
の時間Ｔ０だけ連続して維持された場合である。このと
き、撮像装置は、撮像の対象となる顕微鏡観察像の光が
入射していないと判断し、ステップ７０６において、冷
却素子６による冷却動作を停止するための冷却制御信号
Ｐ３を出力する。この冷却動作の停止後、再び十分の光
量の意味のある光が入射した場合には、ステップ７０３
においてＮｏと判断され、ステップ７０７によって通常
の冷却制御動作に復帰する。

【００７０】図８は、このような動作の結果、カウント
手段９によってカウントされたカウント値Ｄ（画素数）
の変化に対して、冷却制御信号Ｐ３がいかに変化するか
を示した一例で、図７のフローチャートと対比しながら
説明する。

【００７１】始めに時刻ｔ０において本撮像装置の動作
が開始する。ステップ７０１によりフラグは０である。
時刻ｔ１に至るまでの間は、第１または第２の実施の形
態で説明したようにカウント手段９でカウントされたカ
ウント値Ｄ（画素数）に応じた冷却制御がなされる。時
刻ｔ１において、Ｄ＞Ｄｔｈとなり、ステップ７０８に
よりタイマがリセットされる。このリセット動作の後、
タイマ１３によって時間の計測が行われ、ステップ７０
５による経過時間の判定が行われるが、所定の時間Ｔ０
が経過するよりも以前に、時刻ｔ２において、再びＤ≦
Ｄｔｈとなる。これにより、冷却動作は、停止まに至ら
ずに、カウント値Ｄ（画素数）に応じた冷却制御信号Ｐ
３により冷却制御が継続される。

【００７２】次に、時刻ｔ３において、再びＤ＞Ｄｔｈ
となり、ステップ７０８によりタイマ１３がリセットさ
れる。このリセット動作から所定の時間Ｔ０だけ経過す
るまでの間、Ｄ＞Ｄｔｈの条件が満たされ続けるため、
時刻ｔ４において、ステップ７０５によるＹｅｓの判定
が行われ、冷却制御信号Ｐ３に０を出力して、冷却動作
を停止する。この冷却停止状態は、時刻ｔ５に至って、
再びＤ≦Ｄｔｈとなるまで継続される。

【００７３】従って、このようにすれば、撮像素子４に
対する光路がしばしぱ遮断される系に用いられる場合
に、所定時間継続して光路が遮断されることがあると、
冷却素子６による冷却動作を停止できるようにしたの
で、待機電力を低減することができるとともに、短時間
の光路の遮断に対して頻繁に冷却動作を停止させるよう
なことを防止でき、利便性が損なわれることがなくな
る。

【００７４】また、このような撮像装置は、特に、光学
顕微鏡に組み合わせて使用すると、一層大きな効果が得
られる。図９は、光学顕微鏡の概略構成を示している。
図において、２１は顕微鏡本体で、この顕微鏡本体２１
は、ベース部２１ａ、このベース部２１ａに直立して設
けられる胴部２１ｂを有している。

【００７５】胴部２１ｂの先端には、投光管２２が設け
られ、この投光管２２の下方には、レボルバ２３を介し
て複数の対物レンズ２４が保持されている。これら対物
レンズ２４は、レボルバ２３の操作により選択的に光軸
上に位置される。

【００７６】対物レンズ２４に対向する位置にステージ
２５が配置されている。このステージ２５は、胴部２１
ｂの途中に設けられており、焦準ダイヤル２６の操作に
より対物レンズの光軸方向に上下動可能になっている。
ステージ２５には、標本２７が載置されている。

【００７７】投光管２２の上方には、接眼鏡筒２８が設
けられている。接眼鏡筒２８には、接眼レンズ２９と本
発明による撮像装置３０が設けられている。

【００７８】投光管２２には、落射照明部３１が設けら
れ、また、顕微鏡本体２１のベース部２１ａ上には、透
過照明部３２が設けられている。

【００７９】この場合、落射照明部３１から発する光
は、投光管２２を通ってレボルバ２３側に方向を変えら
れ、対物レンズ２４を介して標本２７に照射される。ま
た、標本２７からの反射光は、対物レンズ２４により集
光されて接眼鏡筒２８に導かれ、接眼レンズ２９で目視
観察されるか、撮像装置３０の撮像素子の撮像面に結像
され撮像される。また、透過照明部３２から発する光
は、標本２７を透過し対物レンズ２４により集光されて
接眼鏡筒２８に導かれ、接眼レンズ２９で目視観察され
るか、撮像装置３０の撮像素子の撮像面に結像され撮像
される。

【００８０】このような顕微鏡では、対物レンズ２４に
より集光された光を接眼レンズ２９へ導く光路と、撮像
装置３０へ導く光路とを切換える機能をもたせる場合、
投光管２２内部に光路切換え部３３が設けられ、接眼レ
ンズ２９により肉眼観察を行っている間、撮像装置３０
側に光を入射させないようにしている。また、蛍光観察
において、蛍光物質を含有する標本２７に、照明光であ
る紫外線を照射しつづけることによる退色を軽減するた
めに、観察を行っていない間は、照明光を遮るように機
能を持たせる場合、投光管２２内部に照明シャッタ部３
４が設けられている。

【００８１】このような機能を有する光学顕微鏡に対し
て上述した変形例の撮像装置を組み合わせると、光路切
換え部３３や照明シャッタ部３４の操作により所定時間
継続して光が入射しない場合に、冷却素子６による冷却
動作を停止することができるので、この待機状態におけ
る不必要な冷却を抑制し、これによる消費電力を著しく
低減することができる。

【００８２】なお、このような光学顕微鏡においては、
撮像装置３０への光が遮断されるケースは、接眼レンズ
２９へ導く光路と撮像装置３０へ導く光路の切換えに限
ったことでなく、例えば、レボルバ２３の回転操作によ
って対物レンズ２４を切換える際にも、一時的に光路が
遮断され、撮像装置３０に光が入射しないことがある。
しかし、上述した変形例による撮像装置によれば、光が
入射しない状態が、所定の時間継続した場合にのみ、冷
却動作が停止するようになっているため、一時的な光路
の遮断に対して頻繁に冷却動作が停止するということが
なく、利便性が損なわれることがない。

【００８３】なお、上述した実施の形態では、撮像素子
４は、１画素を読み出し単位とし、これら１画素ごとの
輝度値Ｙを画像信号Ｐ２として出力し、これらの輝度値
Ｙについて輝度範囲の関係を満たすか否かを判断するよ
うにしたが、例えば、撮像素子として、複数画素を同時
に読み出すようなものの場合は、これら読み出し単位ご
との輝度値Ｙを画像信号Ｐ２として出力し、これらの輝
度値Ｙについて輝度範囲の関係を満たすか否かを判断す
るようにしてもよい。

【００８４】その他、本発明は、上記実施の形態に限定
されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しな
い範囲で種々変形することが可能である。

【００８５】さらに、上記実施の形態には、種々の段階
の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件
における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出でき
る。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から
幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようと
する課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄
で述べられている効果が得られる場合には、この構成要
件が削除された構成が発明として抽出できる。

【００８６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、常に
最適な冷却制御を行うことができる冷却機能を有する撮
像装置および方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に用いられる冷却制
御手段の概略構成を示す図。

【図３】本発明の第１の実施の形態の動作を説明するた
めのフローチャート。

【図４】本発明の第１の実施の形態に用いられるテーブ
ルの内容を説明するための図。

【図５】本発明の第２の実施の形態の概略構成を示す
図。

【図６】本発明の第１および第２の実施の形態の変形例
に用いられる判断手段の概略構成を示す図。

【図７】本発明の第１および第２の実施の形態の変形例
の動作を説明するためのフローチャート。

【図８】本発明の第１および第２の実施の形態の変形例
の動作を説明するためのタイムチャート。

【図９】本発明の第１および第２の実施の形態の変形例
が適用される顕微鏡の概略構成を示す図。

【図１０】低輝度部分と高輝度部分がそれぞれ存在する
ような画像の輝度ヒストグラムを示す図。

【図１１】中間輝度部分が万遍なく存在するような画像
の輝度ヒストグラムを示す図。

【符号の説明】

１…撮像部 ２…冷却部 ３…演算部 4…撮像素子 ５…駆動回路 6…冷却素子 7…冷却制御手段 ７ａ…トランジスタ ７ｂ…抵抗 ７ｃ…コンパレータ ７ｄ…Ｄ／Ａコンバータ ８…比較手段 ９…カウント手段 １０…判断手段 １１…メモリ １２…温度検出手段 １３…タイマ ２１…顕微鏡本体 ２１ａ…ベース部 ２１ｂ…胴部 ２２…投光管 ２３…レボルバ ２４…対物レンズ ２５…ステージ ２６…焦準ダイヤル ２７…標本 ２８…接眼鏡筒 ２９…接眼レンズ ３０…撮像装置 ３１…落射照明部 ３２…透過照明部 ３３…光路切換え部 ３４…照明シャッタ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA04 AA05 AA10 AB01 BA08 HA36 5B047 AA30 AB02 BA02 BB04 BC05 BC30 CB22 DC04 DC09 5B057 AA01 BA02 DA13 DB02 DB09 DC23 DC36 5C022 AB37 AB38 AC42 AC69 5C024 CX03 CX32 EX26

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記撮像手段により撮像される１画面の画像中で所定値
   以下の輝度の占める割合を検出する割合検出手段と、 前記割合検出手段の検出結果に応じて前記冷却手段によ
   る冷却量を制御する制御手段とを具備したことを特徴と
   する撮像装置。
2. 【請求項２】 割合検出手段は、前記撮像手段により撮
   像される１画面の画像中における前記撮像手段の読み出
   し単位ごとの輝度値のうち、あらかじめ設定された範囲
   の輝度値の数をカウントするカウント手段を有し、 前記制御手段は、前記カウント手段のカウント値に基づ
   いて前記冷却手段による冷却量を制御することを特徴と
   する請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記カウント手段のカ
   ウント値と、該カウント値に対応する前記冷却量を格納
   した記憶手段を有し、該記憶手段を参照することにより
   前記冷却手段による冷却量を制御することを特徴とする
   請求項２記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記撮像手段の温度を検出する温度検出
   手段をさらに設け、前記制御手段は、前記温度検出手段
   で検出された温度に基づいて前記冷却手段による冷却量
   を制御することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、所定時間を計測するタ
   イマ手段を有し、前記カウント手段のカウント値が所定
   の値を超えてから、前記タイマ手段で計測される所定時
   間が経過した後に、前記前記冷却手段の冷却動作の停止
   を指示することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 被写体を撮像する撮像手段を冷却手段に
   より冷却可能にしたものであって、 前記撮像手段により撮像される１画面の画像中における
   前記撮像手段の読み出し単位ごとの輝度値のうち、あら
   かじめ設定された範囲の輝度値の数をカウント手段でカ
   ウントし、該カウント手段のカウント値に基づいて前記
   冷却手段による冷却量を制御することを特徴とする撮像
   方法。