JP2004117873A - 顕微鏡用撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】消費電力を低減でき、簡単に画質劣化の少ない長時間撮影を行うことができる顕微鏡用撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体を撮像する固体撮像素子４と、固体撮像素子４を冷却する冷却素子６を有し、露出時間に応じて冷却素子４よる固体撮像素子４の冷却温度を設定する。
【選択図】 図１
【解決手段】被写体を撮像する固体撮像素子４と、固体撮像素子４を冷却する冷却素子６を有し、露出時間に応じて冷却素子４よる固体撮像素子４の冷却温度を設定する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた撮像装置に関し、特に長時間撮影のために撮像素子を冷却する冷却機能を備えた顕微鏡用撮像装置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】
このため、例えば、顕微鏡蛍光撮影のように極めて低輝度な被写体を撮影するため長時間露光を行う必要があるような場合、暗電流を低減することが最も重要なこととなる。
【０００４】
そこで、従来、このような暗電流を低減させる手段として、撮像素子を冷却する技術が採用され、例えば、特開平７−３８０１９号公報に開示されるように、同一パッケージ内に固体撮像素子とともに、この固体撮像素子を冷却するためのペルチェ素子を内蔵した冷却型の固体撮像装置が考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなペルチェ素子などの冷却素子を使用するものでは、冷却素子を駆動するために比較的大きな電力を消費するため、経済的に不利になるという問題があった。
【０００６】
そこで、この問題を解決するための手段として、ドライアイスなどの冷却材を使用し、この冷却材により撮像素子を冷却する方法も採用されている。
【０００７】
しかし、この方法は、装置を低価格で提供できるという利点があるが、装置を使用するたびに冷却材を用意しなければならないため、研究室や、病院等でルーチン的に利用される場合は、利便性に欠けるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、消費電力を低減でき、簡単に画質劣化の少ない長時間撮影を行うことができる顕微鏡用撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、前記撮像手段の撮像条件に応じて前記冷却手段よる前記撮像手段の冷却温度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。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記撮像手段は、固体撮像素子からなり、前記撮影条件は、前記固体撮像素子の露出時間であることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、さらに前記冷却手段よる前記撮像手段の冷却温度を変更する設定変更手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記撮像手段による撮像が完了してからの経過時間を計測する時間計測手段を有し、該時間計測手段により所定の時間を計測すると、前記撮像手段の冷却温度を変更することを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、さらに除湿冷却手段を有し、該除湿冷却手段を所定の除湿用冷却温度まで制御した後、前記冷却手段よる前記撮像手段の冷却温度を設定することを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１または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有し、該温度検出手段により検出される前記撮像手段の冷却温度が適切な冷却温度まで冷却されていない場合、適切な冷却温度に冷却されるまで待機した後、前記撮像手段による撮像を開始させることを特徴としている。
【００１５】
この結果、本発明によれば、撮像装置の撮影条件に応じて撮像手段に対し、予め目標として用意された目標冷却温度に相当する適切な冷却温度を設定することができるので、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。
【００１６】
また、本発明によれば、撮像手段による撮影が終了してから予め決められた時間が経過すると、撮像手段の目標冷却温度を省電力冷却温度に設定変えできるので、消費電力の浪費を抑えることができる。
【００１７】
さらに、本発明によれば、撮像手段に対して急激な冷却温度の変化が生じても、結露は除湿冷却手段に発生するようにできるので、撮像手段の結露を防止することができる。
【００１８】
さらにまた、本発明によれば、撮像手段が適切な冷却温度まで冷却された後、撮像が開始されるので、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態が適用される顕微鏡用撮像装置の概略構成を示し、図２は、顕微鏡用撮像装置に用いられる撮像装置本体の概略構成を示している。
【００２１】
図において、１は撮像装置本体で、この撮像装置本体１は、図２に示すように密閉された函体１０１を有している。この函体１０１には、ガラス窓部１０２が設けられている。このガラス窓部１０２は、図示しない被写体の観察像の光束３が透過されるようになっている。
【００２２】
筐体１０１内には、撮像手段としてのＣＣＤなどの固体撮像素子４が設けられている。この固体撮像素子４は、ガラス窓部１０２に対して撮像面が配置され、固体撮像素子ドライバ５で生成されるタイミング信号に基づいた露出時間で駆動され、観察像を撮像し、画像信号を出力するようになっている。
【００２３】
固体撮像素子４の上部には、冷却手段としての冷却素子６が密着して設けられている。この冷却素子６は、熱伝導体７を介して筐体１０１内面にも密着している。
【００２４】
冷却素子６は、例えば、ペルチェ素子からなるもので、冷却素子ドライバ８より供給される電流により固体撮像素子４との接触面の温度を下降させるとともに、熱伝導体７に接する面の温度を上昇させるようになっている。この場合、冷却素子６の熱伝導体７に接する面の熱は、熱伝導体７を介して筐体１０１に伝わり、外部大気に放熱される。
【００２５】
固体撮像素子４の上部には、冷却素子６と並べて温度検出センサ９が設けられている。この温度検出センサ９は、固体撮像素子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。
【００２６】
固体撮像素子４には、プリプロセス回路１０が接続されている。このプリプロセス回路１０は、固体撮像素子４から出力される信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器等を含むものである。
【００２７】
プリプロセス回路１０には、デジタルプロセス回路１１が接続されている。このデジタルプロセス回路１１は、プリプロセス回路１０から出力されるデジタル信号から色信号生成処理、マトリックス変換処理、その他各種のデジタル処理を行うようになっている。
【００２８】
デジタルプロセス回路１１には、インターフェース１２を介してメモリ１３、表示装置１４が接続されている。このインターフェース１２は、デジタルプロセス回路１１から出力されるデジタル画像をメモリ１３に格納するためのものである。また、メモリ１３に格納された画像は、表示装置１４に表示されるようにもなっている。
【００２９】
なお、上述では、インターフェース１２には、メモリ１３と表示装置１４が接続されているが、例えば、ＰＣＩバスなどを介して、他の画像記録装置や、画像表示装置などに画像を送出することもできる。
【００３０】
固体撮像素子ドライバ５、冷却素子ドライバ８、温度検出センサ９、プリプロセス回路１０およびデジタルプロセス回路１１には、制御手段としてシステムコントローラ（ＣＰＵ）１５が接続されている。このシステムコントローラ（ＣＰＵ）１５は、これら固体撮像素子ドライバ５、冷却素子ドライバ８、温度検出センサ９、プリプロセス回路１０およびデジタルプロセス回路１１を統括的に制御するためのものである。
【００３１】
システムコントローラ（ＣＰＵ）１５には、各種ＳＷからなる操作ＳＷ１６、操作状態及びモード状態等を表示するための操作表示装置１７および露出時間に応じた固体撮像素子４の冷却温度のテーブルや各種設定情報等を記憶するための不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８が接続されている。
【００３２】
つまり、ここでの顕微鏡用撮像装置では、システムコントローラ（ＣＰＵ）１５が全ての制御を統括的に行っており、固体撮像素子ドライバ５による固体撮像素子４の駆動を制御して露光（電荷蓄積）及び信号の読み出しを行い、この信号をプリプロセス回路１０を介してデジタルプロセス回路１１に取込んで、各種信号処理を施した後にインターフェース１２を介してメモリ１３に格納するようになっている。また、システムコントローラ（ＣＰＵ）１５は、温度検出センサ９から読み出した固体撮像素子４の温度と、目標としている冷却温度とを比較し、この比較結果から冷却素子ドライバ８より冷却素子６に供給される電流を制御して、固体撮像素子４の冷却温度を設定するようにしている。
【００３３】
次に、このように構成した第１の実施の形態の動作を図３に示すフローチャートに従い説明する。
【００３４】
いま、固体撮像素子４の露出時間などの撮影に関する設定が操作ＳＷ１６を介して行われると、システムコントローラ１５は、固体撮像素子ドライバ５に対し露出時間の設定を行う。この場合、露出時間に対する固体撮像素子４の冷却温度と固体撮像素子４や冷却素子６が実際に冷却される際の温度のバラツキを見越したマージンを含む冷却温度を、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８に保存されている冷却温度テーブルから検索する（ステップ３０１）。
【００３５】
ここで、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８に保存されている冷却温度テーブルは、例えば、図４に示すように、露出時間ａと、露出時間毎の適切な固体撮像素子４の目標冷却温度ｂと、実際に冷却素子ドライバ８に設定するマージンを含む冷却温度（以下、マージン冷却温度ｃ）が記憶されている。このテーブルの目標冷却温度ｂは、各露出時間ａで撮影したときに、暗電流による影響が発生しなくなるに十分な冷却温度であり、また、マージン冷却温度ｃは、冷却素子６や固体撮像素子４の比熱の固体差を考慮した冷却温度であり、これらは、露出時間ａ毎に予め測定して決定しておく。また、目標冷却温度ｂとマージン冷却温度ｃは、常に、目標冷却温度ｂ＞マージン冷却温度ｃという関係になっている。
【００３６】
次に、冷却素子ドライバ８にマージン冷却温度ｃを設定し、固体撮像素子４の温度が目標冷却温度以下になるように制御する（ステップ３０２）。この場合、固体撮像素子４が目標冷却温度ｂ以下になるように冷却が開始されるが、実際には、冷却を開始した瞬間から直ぐには目的とする冷却温度に到達しない。
【００３７】
そこで、システムコントローラ１５は、温度検出センサ９から固体撮像素子４の温度Ｔを検出し（ステップ３０３）、この検出した固体撮像素子４の温度Ｔと、予め目標として用意されたマージン冷却温度ｃに相当する冷却温度Ｔｔｈを比較し（ステップ３０４）、温度Ｔが冷却温度Ｔｔｈより高ければ、ステップ３０３に戻って、再度、固体撮像素子４の温度を検出する。
【００３８】
以後、固体撮像素子４が目標冷却温度ｂ以下になるまでステップ３０３、３０４の動作が繰り返される。そして、固体撮像素子４の温度が、冷却温度Ｔｔｈより下がれば、暗電流によるノイズが発生しない条件であるとして固体撮像素子４により撮影を行う（ステップ３０５）。
【００３９】
そして、固体撮像素子４により撮影された画像は、プリプロセス回路１０、デジタルプロセス回路１１、インターフェース１２を介してメモリ１３に保存されるとともに、表示装置１４に表示される。
【００４０】
従って、このようにすれば、撮像装置の露出時間に応じて固体撮像素子４に対し、目標とする冷却温度として、あらかじめ用意されたマージン冷却温度に相当する適切な温度を設定することができるので、固体撮像素子４を過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。これにより、消費電力を低減できるとともに、簡単に画質劣化の少ない長時間撮影を行うことができるので、長時間露光が必須となる顕微鏡蛍光撮影のように極めて低輝度な被写体に対しても安定した条件の下で撮影することが可能となる。
【００４１】
勿論、この場合、冷却素子ドライバ８より冷却素子６に電流を供給していない状態では、通常の撮像装置として使用することもできる。
【００４２】
なお、上述した実施の形態では、固体撮像素子４の露出時間に応じて固体撮像素子４を目標とする冷却温度に制御するようにしたが、露出時間に代えて、周囲温度などを含む撮影条件に応じて目標とする冷却温度を制御するようにしてもよい。また、システムコントローラ１５は、撮像装置に対する操作が行われる前（または後）に冷却素子６による固体撮像素子４の目標冷却温度を変更する設定変更手段を設けるようにしてもよい。
【００４３】
（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。
【００４４】
この場合、第２の実施の形態が適用される顕微鏡用撮像装置は、図１において、システムコントローラ（ＣＰＵ）１５に、時間計測手段としてタイマ１９が設けられている。このタイマ１９は、固体撮像素子４による撮影が終了してからの経過時間を計測し、所定の時間が経過したときに割込みを発生させる機能を有するものである。その他は、全て図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００４５】
次に、このように構成した第２の実施の形態の動作を図５（ａ）（ｂ）に示すフローチャートに従い説明する。
【００４６】
この場合、図５（ａ）に示すフローチャートのステップ５０１〜ステップ５０５までの処理は、上述した第１の実施の形態の図３のステップ３０１〜ステップ３０５までの処理と全く同様なので、ここでの説明を省略する。
【００４７】
そして、ステップ５０５で、固体撮像素子４による撮影が完了すると、タイマ１９が起動される（ステップ５０６）。タイマ１９は、固体撮像素子４による撮影が終了してからの経過時間を計測し、予め決められた時間が経過したときにタイマ割込みを発生する仕組みになっている。この予め決められた時間は、例えば、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８に記憶されており、必要になったときにシステムコントローラ１５が読み出して使用する。この場合の不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８への経過時間の設定は、操作ＳＷ１６と操作表示装置１７を介して、オペレータが好みとする経過時間を設定して記憶させるようにすることもできる。
【００４８】
タイマ割込みが発生すると、図５（ｂ）に示すフローチャートにおいて、システムコントローラ１５は、冷却素子ドライバ８に対して、固体撮像素子４の目標冷却温度を省電力冷却温度に設定変更する（ステップ５０７）。そして、タイマ１９による撮影後、経過時間の計測を停止させる（ステップ５０８）。
【００４９】
この場合、固体撮像素子４に対して設定変更された省電力冷却温度は、撮影時の冷却温度よりも高い温度設定であり、最長露光時の固体撮像素子４の冷却温度に到達するまでの時間が数秒以内に変化できる値として予め計測し決定されたものである。
【００５０】
従って、このようにしても撮像装置の露出時間に応じて固体撮像素子４の適切な冷却温度を設定することにより、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。
【００５１】
また、固体撮像素子４による撮影が終了してから予め決められた時間が経過すると、タイマ割込みが発生し、固体撮像素子４の目標とする冷却温度を省電力冷却温度に設定変えするようになるので、消費電力の浪費を抑えることができる。
【００５２】
なお、ここでは、省電力冷却温度を設定しているが、冷却しない状態から、数秒以内で、最長露光時の固体撮像素子４の目標冷却温度に到達するならば、冷却素子６への通電をＯＦＦにして冷却しなくともよい。
【００５３】
ここで、システムコントローラ１５をパソコン、操作表示装置１７をモニタ、操作１６をマウスやキーボードに置き換えた場合、ステップ５０５で、固体撮像素子４により撮影が完了すると、パソコン内部のタイマ１９が起動し、マウスやキーボードの操作がない状態でタイマ１９が予め決められた時間経過すると、パソコンがスリープ状態になると同時に、固体撮像素子４の目標とする冷却温度を省電力冷却温度に設定変更するような構成でもよい。
【００５４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００５５】
この場合、第３の実施の形態が適用される顕微鏡用撮像装置は、図１と同様なので、同図を援用するものとする。また、顕微鏡用撮像装置に用いられる撮像装置本体１は、図６に示すように密閉された筐体１０１内部に、除湿冷却手段として除湿冷却素子２０が設けられている。この除湿冷却素子２０は、通電すると温度が上昇する面を筐体１０１と密着させ、温度が下降する冷却面を筐体１内部の空気に接するように配置されている。また、冷却面の温度が下降して、結露が生じて水滴となった場合は、ドレイン２０１を通って筐体１外部に排泄されるようになっている。このような除湿冷却素子２０は、システムコントローラ１５により制御される除湿冷却素子ドライバ（図示せず）により駆動さる。その他は、図２と同様なので、同一部分には、同符号を付して説明を省略する。
【００５６】
次に、このように構成した第３の実施の形態の動作を図７に示すフローチャートに従い説明する。
【００５７】
この場合、固体撮像素子４の露出時間などの撮影に関する設定が操作ＳＷ１６を介して行われると、システムコントローラ１５は、固体撮像素子ドライバ５に対し露出時間の設定を行う。
【００５８】
この場合、露出時間に対応した固体撮像素子４の目標冷却温度、マージン冷却温度および除湿用冷却温度を、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８に保存されている冷却温度テーブルから検索する（ステップ７０１）。
【００５９】
ここで、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８に保存されている冷却温度テーブルは、図８に示すように、上述した図４の冷却温度テーブルと同様、露出時間ａと、露出時間毎の適切な固体撮像素子４の目標冷却温度ｂと、実際に冷却素子ドライバ８に設定するマージンを含むマージン冷却温度ｃの他に、除湿冷却素子２０の除湿冷却温度ｄが記憶されている。除湿冷却温度ｄは、冷却素子６および固体撮像素子４に結露が生じない除湿効果が得られるような冷却温度であり、これらは、露出時間ａ毎に予め測定して決定しておく。
【００６０】
次に、図示しない除湿用冷却素子ドライバに除湿用冷却温度ｄを設定し、除湿冷却素子２０の冷却温度が除湿用冷却温度ｄになるように設定する（ステップ７０２）。これにより、除湿冷却素子２０は、除湿用冷却温度ｄになるまで冷却温度が制御される。
【００６１】
そして、除湿用冷却温度ｄに制御された後、冷却素子ドライバ８にマージン冷却温度ｃを設定し、固体撮像素子４の冷却温度がマージン冷却温度ｃになるように制御する（ステップ７０３）。
【００６２】
以下、ステップ７０４〜ステップ７０６の処理が実行されるが、ここでの処理は、第１の実施の形態の図３で述べたと同様なので、ここでの説明は省略する。
【００６３】
従って、このようにしても撮像装置の露出時間に応じて固体撮像素子４の適切な冷却温度を設定することにより、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。
【００６４】
また、除湿冷却素子２０により所定の除湿用冷却温度まで制御した後、冷却素子６よる固体撮像素子４の適切な冷却温度を設定するようにしたので、固体撮像素子４の急激な冷却温度の変化によっても、結露は除湿冷却素子２０に発生するようになり、固体撮像素子４での結露を確実に防止することができる。
【００６５】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００６６】
この場合、第４の実施の形態が適用される顕微鏡用撮像装置は、図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００６７】
そして、このように構成した第４の実施の形態の動作を図９に示すフローチャートに従い説明する。
【００６８】
この場合、ステップ９０１〜ステップ９０３までの処理は、第１の実施の形態で述べと同様なので、ここでの説明は省略する。
【００６９】
そして、ステップ９０４で、温度検出手段として温度検出センサ９から検出した固体撮像素子４の温度Ｔと、予め目標として用意されたマージン冷却温度ｃに相当する目標とする冷却温度Ｔｔｈを比較する。ここで、固体撮像素子４の温度Ｔが、冷却温度Ｔｔｈに到達していない場合は、ステップ９０５に進み、固体撮像素子４の最初の温度確認かどうかを判断する。最初の温度確認ならば、操作表示装置１７に対して、固体撮像素子４が適切に冷却されるまで待機するか、それとも、直ぐに撮影を開始するかを問い合わせるメッセージを表示する（ステップ９０６）。
【００７０】
次に、オペレータが、”待機する”を選択すると（ステップ９０７）、ステップ９０３に戻って、再度、固体撮像素子４の温度Ｔの検出を行う。そして、ステップ９０４で、固体撮像素子４の温度Ｔと目標とする冷却温度Ｔｔｈとの比較を再度行い、ここでも、固体撮像素子４の温度Ｔが、冷却温度Ｔｔｈに到達していないと、ステップ９０５に進む。この場合、最初の温度確認でないので、直ちにステップ９０３に戻る。このような処理を固体撮像素子４の温度Ｔが目標とする冷却温度Ｔｔｈになるまで繰り返し、その後、温度Ｔが目標とする冷却温度Ｔｔｈになったならば、ステップ９０８に進み、固体撮像素子４による撮影を行う。
【００７１】
なお、ステップ９０６での、操作表示装置１７に対して固体撮像素子４が適切に冷却されるまで待機するか、それとも、直ぐに撮影を開始するかの問い合わメッセージに対して、ステップ９０７で、オペレータが”直に撮影する”を選択すると、直ちにステップ９０８に進み、固体撮像素子４による撮影を行う。
【００７２】
従って、このようにすれば、固体撮像素子４が適切な冷却温度まで冷却された後、撮像が開始されるので、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。また、オペレータが、暗電流によるノイズが画像に含まれていることを許容するような場合は、固体撮像素子４が目標とする冷却温度になる前に、直ちに撮影を行うことができる。
【００７３】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００７４】
第５の実施の形態が適用される顕微鏡用撮像装置は、図１と同様なので、同図を援用するものとする。この第５の実施の形態は、タイムラプス撮影が可能な装置に本発明を適用したものである。
【００７５】
タイムラプス撮影では、撮影間隔が長い場合、撮影していない間も固体撮像素子４を冷却し続けると、消費電力を著しく浪費する。
【００７６】
そこで、撮影間隔が所定の時間よりも長い場合は、撮影を終了したときに、固体撮像素子４の目標冷却温度の設定を一時的に上げるようにする。このときの設定温度は、撮影間隔の所定時間（Ｔｉｎｔｅｒｖａ１）以内に、撮影時の露出時間に対応した固体撮像素子４の冷却温度に変更できるような値を予め求めておき、この値を設定する。そして、撮影を終了して次の撮影が始まる所定時間（Ｔｉｎｔｅｒｖａ１）の直前に冷却素子６をタイムラプス撮影に用いる露出時間に対応した冷却温度に設定する。この場合の固体撮像素子４での撮影については、上述した第１の実施の形態で述べた処理と同じなので、ここでの説明は省略する。
【００７７】
従って、このようにすれば、タイムラプス撮影を行う場合において、撮像装置の露出時間に応じて撮像素子の冷却温度を設定することができるので、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。また、撮影を行わない間は、冷却素子６の冷却温度を撮影時よりも高く設定するようにできるので、消費電力の浪費を抑えることができる。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、撮像装置の撮影条件に応じて撮像手段の適切な冷却温度を設定することにより、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えることができ、これにより消費電力を低減でき、簡単に画質劣化の少ない長時間撮影を行うことができる顕微鏡用撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の顕微鏡用撮像装置の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の顕微鏡用撮像装置に適用される撮像装置本体の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態の顕微鏡用撮像装置の動作を説明するフローチャート。
【図４】第１の実施の形態の顕微鏡用撮像装置に用いられる冷却温度テーブルを示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の顕微鏡用撮像装置の動作を説明するフローチャート。
【図６】本発明の第３の実施の形態の顕微鏡用撮像装置に適用される撮像装置本体の概略構成を示す図。
【図７】第３の実施の形態の顕微鏡用撮像装置の動作を説明するフローチャート。
【図８】第３の実施の形態の顕微鏡用撮像装置に用いられる冷却温度テーブルを示す図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の顕微鏡用撮像装置の動作を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１…撮像装置本体
１０１…筐体
１０２…ガラス窓部
３…光束
４…固体撮像素子
５…固体撮像素子ドライバ
６…冷却素子
７…熱伝導体
８…冷却素子ドライバ
９…温度検出センサ
１０…プリプロセス回路
１１…デジタルプロセス回路
１２…インターフェース
１３…メモリ
１４…表示装置
１５…システムコントローラ
１６…操作ＳＷ
１７…操作表示装置
１８…不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
１９…タイマ
２０…除湿冷却素子
２０１…ドレイン
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた撮像装置に関し、特に長時間撮影のために撮像素子を冷却する冷却機能を備えた顕微鏡用撮像装置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】
このため、例えば、顕微鏡蛍光撮影のように極めて低輝度な被写体を撮影するため長時間露光を行う必要があるような場合、暗電流を低減することが最も重要なこととなる。
【０００４】
そこで、従来、このような暗電流を低減させる手段として、撮像素子を冷却する技術が採用され、例えば、特開平７−３８０１９号公報に開示されるように、同一パッケージ内に固体撮像素子とともに、この固体撮像素子を冷却するためのペルチェ素子を内蔵した冷却型の固体撮像装置が考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなペルチェ素子などの冷却素子を使用するものでは、冷却素子を駆動するために比較的大きな電力を消費するため、経済的に不利になるという問題があった。
【０００６】
そこで、この問題を解決するための手段として、ドライアイスなどの冷却材を使用し、この冷却材により撮像素子を冷却する方法も採用されている。
【０００７】
しかし、この方法は、装置を低価格で提供できるという利点があるが、装置を使用するたびに冷却材を用意しなければならないため、研究室や、病院等でルーチン的に利用される場合は、利便性に欠けるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、消費電力を低減でき、簡単に画質劣化の少ない長時間撮影を行うことができる顕微鏡用撮像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、前記撮像手段の撮像条件に応じて前記冷却手段よる前記撮像手段の冷却温度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。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記撮像手段は、固体撮像素子からなり、前記撮影条件は、前記固体撮像素子の露出時間であることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、さらに前記冷却手段よる前記撮像手段の冷却温度を変更する設定変更手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記撮像手段による撮像が完了してからの経過時間を計測する時間計測手段を有し、該時間計測手段により所定の時間を計測すると、前記撮像手段の冷却温度を変更することを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、さらに除湿冷却手段を有し、該除湿冷却手段を所定の除湿用冷却温度まで制御した後、前記冷却手段よる前記撮像手段の冷却温度を設定することを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１または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有し、該温度検出手段により検出される前記撮像手段の冷却温度が適切な冷却温度まで冷却されていない場合、適切な冷却温度に冷却されるまで待機した後、前記撮像手段による撮像を開始させることを特徴としている。
【００１５】
この結果、本発明によれば、撮像装置の撮影条件に応じて撮像手段に対し、予め目標として用意された目標冷却温度に相当する適切な冷却温度を設定することができるので、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。
【００１６】
また、本発明によれば、撮像手段による撮影が終了してから予め決められた時間が経過すると、撮像手段の目標冷却温度を省電力冷却温度に設定変えできるので、消費電力の浪費を抑えることができる。
【００１７】
さらに、本発明によれば、撮像手段に対して急激な冷却温度の変化が生じても、結露は除湿冷却手段に発生するようにできるので、撮像手段の結露を防止することができる。
【００１８】
さらにまた、本発明によれば、撮像手段が適切な冷却温度まで冷却された後、撮像が開始されるので、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態が適用される顕微鏡用撮像装置の概略構成を示し、図２は、顕微鏡用撮像装置に用いられる撮像装置本体の概略構成を示している。
【００２１】
図において、１は撮像装置本体で、この撮像装置本体１は、図２に示すように密閉された函体１０１を有している。この函体１０１には、ガラス窓部１０２が設けられている。このガラス窓部１０２は、図示しない被写体の観察像の光束３が透過されるようになっている。
【００２２】
筐体１０１内には、撮像手段としてのＣＣＤなどの固体撮像素子４が設けられている。この固体撮像素子４は、ガラス窓部１０２に対して撮像面が配置され、固体撮像素子ドライバ５で生成されるタイミング信号に基づいた露出時間で駆動され、観察像を撮像し、画像信号を出力するようになっている。
【００２３】
固体撮像素子４の上部には、冷却手段としての冷却素子６が密着して設けられている。この冷却素子６は、熱伝導体７を介して筐体１０１内面にも密着している。
【００２４】
冷却素子６は、例えば、ペルチェ素子からなるもので、冷却素子ドライバ８より供給される電流により固体撮像素子４との接触面の温度を下降させるとともに、熱伝導体７に接する面の温度を上昇させるようになっている。この場合、冷却素子６の熱伝導体７に接する面の熱は、熱伝導体７を介して筐体１０１に伝わり、外部大気に放熱される。
【００２５】
固体撮像素子４の上部には、冷却素子６と並べて温度検出センサ９が設けられている。この温度検出センサ９は、固体撮像素子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。
【００２６】
固体撮像素子４には、プリプロセス回路１０が接続されている。このプリプロセス回路１０は、固体撮像素子４から出力される信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器等を含むものである。
【００２７】
プリプロセス回路１０には、デジタルプロセス回路１１が接続されている。このデジタルプロセス回路１１は、プリプロセス回路１０から出力されるデジタル信号から色信号生成処理、マトリックス変換処理、その他各種のデジタル処理を行うようになっている。
【００２８】
デジタルプロセス回路１１には、インターフェース１２を介してメモリ１３、表示装置１４が接続されている。このインターフェース１２は、デジタルプロセス回路１１から出力されるデジタル画像をメモリ１３に格納するためのものである。また、メモリ１３に格納された画像は、表示装置１４に表示されるようにもなっている。
【００２９】
なお、上述では、インターフェース１２には、メモリ１３と表示装置１４が接続されているが、例えば、ＰＣＩバスなどを介して、他の画像記録装置や、画像表示装置などに画像を送出することもできる。
【００３０】
固体撮像素子ドライバ５、冷却素子ドライバ８、温度検出センサ９、プリプロセス回路１０およびデジタルプロセス回路１１には、制御手段としてシステムコントローラ（ＣＰＵ）１５が接続されている。このシステムコントローラ（ＣＰＵ）１５は、これら固体撮像素子ドライバ５、冷却素子ドライバ８、温度検出センサ９、プリプロセス回路１０およびデジタルプロセス回路１１を統括的に制御するためのものである。
【００３１】
システムコントローラ（ＣＰＵ）１５には、各種ＳＷからなる操作ＳＷ１６、操作状態及びモード状態等を表示するための操作表示装置１７および露出時間に応じた固体撮像素子４の冷却温度のテーブルや各種設定情報等を記憶するための不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８が接続されている。
【００３２】
つまり、ここでの顕微鏡用撮像装置では、システムコントローラ（ＣＰＵ）１５が全ての制御を統括的に行っており、固体撮像素子ドライバ５による固体撮像素子４の駆動を制御して露光（電荷蓄積）及び信号の読み出しを行い、この信号をプリプロセス回路１０を介してデジタルプロセス回路１１に取込んで、各種信号処理を施した後にインターフェース１２を介してメモリ１３に格納するようになっている。また、システムコントローラ（ＣＰＵ）１５は、温度検出センサ９から読み出した固体撮像素子４の温度と、目標としている冷却温度とを比較し、この比較結果から冷却素子ドライバ８より冷却素子６に供給される電流を制御して、固体撮像素子４の冷却温度を設定するようにしている。
【００３３】
次に、このように構成した第１の実施の形態の動作を図３に示すフローチャートに従い説明する。
【００３４】
いま、固体撮像素子４の露出時間などの撮影に関する設定が操作ＳＷ１６を介して行われると、システムコントローラ１５は、固体撮像素子ドライバ５に対し露出時間の設定を行う。この場合、露出時間に対する固体撮像素子４の冷却温度と固体撮像素子４や冷却素子６が実際に冷却される際の温度のバラツキを見越したマージンを含む冷却温度を、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８に保存されている冷却温度テーブルから検索する（ステップ３０１）。
【００３５】
ここで、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８に保存されている冷却温度テーブルは、例えば、図４に示すように、露出時間ａと、露出時間毎の適切な固体撮像素子４の目標冷却温度ｂと、実際に冷却素子ドライバ８に設定するマージンを含む冷却温度（以下、マージン冷却温度ｃ）が記憶されている。このテーブルの目標冷却温度ｂは、各露出時間ａで撮影したときに、暗電流による影響が発生しなくなるに十分な冷却温度であり、また、マージン冷却温度ｃは、冷却素子６や固体撮像素子４の比熱の固体差を考慮した冷却温度であり、これらは、露出時間ａ毎に予め測定して決定しておく。また、目標冷却温度ｂとマージン冷却温度ｃは、常に、目標冷却温度ｂ＞マージン冷却温度ｃという関係になっている。
【００３６】
次に、冷却素子ドライバ８にマージン冷却温度ｃを設定し、固体撮像素子４の温度が目標冷却温度以下になるように制御する（ステップ３０２）。この場合、固体撮像素子４が目標冷却温度ｂ以下になるように冷却が開始されるが、実際には、冷却を開始した瞬間から直ぐには目的とする冷却温度に到達しない。
【００３７】
そこで、システムコントローラ１５は、温度検出センサ９から固体撮像素子４の温度Ｔを検出し（ステップ３０３）、この検出した固体撮像素子４の温度Ｔと、予め目標として用意されたマージン冷却温度ｃに相当する冷却温度Ｔｔｈを比較し（ステップ３０４）、温度Ｔが冷却温度Ｔｔｈより高ければ、ステップ３０３に戻って、再度、固体撮像素子４の温度を検出する。
【００３８】
以後、固体撮像素子４が目標冷却温度ｂ以下になるまでステップ３０３、３０４の動作が繰り返される。そして、固体撮像素子４の温度が、冷却温度Ｔｔｈより下がれば、暗電流によるノイズが発生しない条件であるとして固体撮像素子４により撮影を行う（ステップ３０５）。
【００３９】
そして、固体撮像素子４により撮影された画像は、プリプロセス回路１０、デジタルプロセス回路１１、インターフェース１２を介してメモリ１３に保存されるとともに、表示装置１４に表示される。
【００４０】
従って、このようにすれば、撮像装置の露出時間に応じて固体撮像素子４に対し、目標とする冷却温度として、あらかじめ用意されたマージン冷却温度に相当する適切な温度を設定することができるので、固体撮像素子４を過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。これにより、消費電力を低減できるとともに、簡単に画質劣化の少ない長時間撮影を行うことができるので、長時間露光が必須となる顕微鏡蛍光撮影のように極めて低輝度な被写体に対しても安定した条件の下で撮影することが可能となる。
【００４１】
勿論、この場合、冷却素子ドライバ８より冷却素子６に電流を供給していない状態では、通常の撮像装置として使用することもできる。
【００４２】
なお、上述した実施の形態では、固体撮像素子４の露出時間に応じて固体撮像素子４を目標とする冷却温度に制御するようにしたが、露出時間に代えて、周囲温度などを含む撮影条件に応じて目標とする冷却温度を制御するようにしてもよい。また、システムコントローラ１５は、撮像装置に対する操作が行われる前（または後）に冷却素子６による固体撮像素子４の目標冷却温度を変更する設定変更手段を設けるようにしてもよい。
【００４３】
（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。
【００４４】
この場合、第２の実施の形態が適用される顕微鏡用撮像装置は、図１において、システムコントローラ（ＣＰＵ）１５に、時間計測手段としてタイマ１９が設けられている。このタイマ１９は、固体撮像素子４による撮影が終了してからの経過時間を計測し、所定の時間が経過したときに割込みを発生させる機能を有するものである。その他は、全て図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００４５】
次に、このように構成した第２の実施の形態の動作を図５（ａ）（ｂ）に示すフローチャートに従い説明する。
【００４６】
この場合、図５（ａ）に示すフローチャートのステップ５０１〜ステップ５０５までの処理は、上述した第１の実施の形態の図３のステップ３０１〜ステップ３０５までの処理と全く同様なので、ここでの説明を省略する。
【００４７】
そして、ステップ５０５で、固体撮像素子４による撮影が完了すると、タイマ１９が起動される（ステップ５０６）。タイマ１９は、固体撮像素子４による撮影が終了してからの経過時間を計測し、予め決められた時間が経過したときにタイマ割込みを発生する仕組みになっている。この予め決められた時間は、例えば、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８に記憶されており、必要になったときにシステムコントローラ１５が読み出して使用する。この場合の不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８への経過時間の設定は、操作ＳＷ１６と操作表示装置１７を介して、オペレータが好みとする経過時間を設定して記憶させるようにすることもできる。
【００４８】
タイマ割込みが発生すると、図５（ｂ）に示すフローチャートにおいて、システムコントローラ１５は、冷却素子ドライバ８に対して、固体撮像素子４の目標冷却温度を省電力冷却温度に設定変更する（ステップ５０７）。そして、タイマ１９による撮影後、経過時間の計測を停止させる（ステップ５０８）。
【００４９】
この場合、固体撮像素子４に対して設定変更された省電力冷却温度は、撮影時の冷却温度よりも高い温度設定であり、最長露光時の固体撮像素子４の冷却温度に到達するまでの時間が数秒以内に変化できる値として予め計測し決定されたものである。
【００５０】
従って、このようにしても撮像装置の露出時間に応じて固体撮像素子４の適切な冷却温度を設定することにより、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。
【００５１】
また、固体撮像素子４による撮影が終了してから予め決められた時間が経過すると、タイマ割込みが発生し、固体撮像素子４の目標とする冷却温度を省電力冷却温度に設定変えするようになるので、消費電力の浪費を抑えることができる。
【００５２】
なお、ここでは、省電力冷却温度を設定しているが、冷却しない状態から、数秒以内で、最長露光時の固体撮像素子４の目標冷却温度に到達するならば、冷却素子６への通電をＯＦＦにして冷却しなくともよい。
【００５３】
ここで、システムコントローラ１５をパソコン、操作表示装置１７をモニタ、操作１６をマウスやキーボードに置き換えた場合、ステップ５０５で、固体撮像素子４により撮影が完了すると、パソコン内部のタイマ１９が起動し、マウスやキーボードの操作がない状態でタイマ１９が予め決められた時間経過すると、パソコンがスリープ状態になると同時に、固体撮像素子４の目標とする冷却温度を省電力冷却温度に設定変更するような構成でもよい。
【００５４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００５５】
この場合、第３の実施の形態が適用される顕微鏡用撮像装置は、図１と同様なので、同図を援用するものとする。また、顕微鏡用撮像装置に用いられる撮像装置本体１は、図６に示すように密閉された筐体１０１内部に、除湿冷却手段として除湿冷却素子２０が設けられている。この除湿冷却素子２０は、通電すると温度が上昇する面を筐体１０１と密着させ、温度が下降する冷却面を筐体１内部の空気に接するように配置されている。また、冷却面の温度が下降して、結露が生じて水滴となった場合は、ドレイン２０１を通って筐体１外部に排泄されるようになっている。このような除湿冷却素子２０は、システムコントローラ１５により制御される除湿冷却素子ドライバ（図示せず）により駆動さる。その他は、図２と同様なので、同一部分には、同符号を付して説明を省略する。
【００５６】
次に、このように構成した第３の実施の形態の動作を図７に示すフローチャートに従い説明する。
【００５７】
この場合、固体撮像素子４の露出時間などの撮影に関する設定が操作ＳＷ１６を介して行われると、システムコントローラ１５は、固体撮像素子ドライバ５に対し露出時間の設定を行う。
【００５８】
この場合、露出時間に対応した固体撮像素子４の目標冷却温度、マージン冷却温度および除湿用冷却温度を、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８に保存されている冷却温度テーブルから検索する（ステップ７０１）。
【００５９】
ここで、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１８に保存されている冷却温度テーブルは、図８に示すように、上述した図４の冷却温度テーブルと同様、露出時間ａと、露出時間毎の適切な固体撮像素子４の目標冷却温度ｂと、実際に冷却素子ドライバ８に設定するマージンを含むマージン冷却温度ｃの他に、除湿冷却素子２０の除湿冷却温度ｄが記憶されている。除湿冷却温度ｄは、冷却素子６および固体撮像素子４に結露が生じない除湿効果が得られるような冷却温度であり、これらは、露出時間ａ毎に予め測定して決定しておく。
【００６０】
次に、図示しない除湿用冷却素子ドライバに除湿用冷却温度ｄを設定し、除湿冷却素子２０の冷却温度が除湿用冷却温度ｄになるように設定する（ステップ７０２）。これにより、除湿冷却素子２０は、除湿用冷却温度ｄになるまで冷却温度が制御される。
【００６１】
そして、除湿用冷却温度ｄに制御された後、冷却素子ドライバ８にマージン冷却温度ｃを設定し、固体撮像素子４の冷却温度がマージン冷却温度ｃになるように制御する（ステップ７０３）。
【００６２】
以下、ステップ７０４〜ステップ７０６の処理が実行されるが、ここでの処理は、第１の実施の形態の図３で述べたと同様なので、ここでの説明は省略する。
【００６３】
従って、このようにしても撮像装置の露出時間に応じて固体撮像素子４の適切な冷却温度を設定することにより、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。
【００６４】
また、除湿冷却素子２０により所定の除湿用冷却温度まで制御した後、冷却素子６よる固体撮像素子４の適切な冷却温度を設定するようにしたので、固体撮像素子４の急激な冷却温度の変化によっても、結露は除湿冷却素子２０に発生するようになり、固体撮像素子４での結露を確実に防止することができる。
【００６５】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００６６】
この場合、第４の実施の形態が適用される顕微鏡用撮像装置は、図１と同様なので、同図を援用するものとする。
【００６７】
そして、このように構成した第４の実施の形態の動作を図９に示すフローチャートに従い説明する。
【００６８】
この場合、ステップ９０１〜ステップ９０３までの処理は、第１の実施の形態で述べと同様なので、ここでの説明は省略する。
【００６９】
そして、ステップ９０４で、温度検出手段として温度検出センサ９から検出した固体撮像素子４の温度Ｔと、予め目標として用意されたマージン冷却温度ｃに相当する目標とする冷却温度Ｔｔｈを比較する。ここで、固体撮像素子４の温度Ｔが、冷却温度Ｔｔｈに到達していない場合は、ステップ９０５に進み、固体撮像素子４の最初の温度確認かどうかを判断する。最初の温度確認ならば、操作表示装置１７に対して、固体撮像素子４が適切に冷却されるまで待機するか、それとも、直ぐに撮影を開始するかを問い合わせるメッセージを表示する（ステップ９０６）。
【００７０】
次に、オペレータが、”待機する”を選択すると（ステップ９０７）、ステップ９０３に戻って、再度、固体撮像素子４の温度Ｔの検出を行う。そして、ステップ９０４で、固体撮像素子４の温度Ｔと目標とする冷却温度Ｔｔｈとの比較を再度行い、ここでも、固体撮像素子４の温度Ｔが、冷却温度Ｔｔｈに到達していないと、ステップ９０５に進む。この場合、最初の温度確認でないので、直ちにステップ９０３に戻る。このような処理を固体撮像素子４の温度Ｔが目標とする冷却温度Ｔｔｈになるまで繰り返し、その後、温度Ｔが目標とする冷却温度Ｔｔｈになったならば、ステップ９０８に進み、固体撮像素子４による撮影を行う。
【００７１】
なお、ステップ９０６での、操作表示装置１７に対して固体撮像素子４が適切に冷却されるまで待機するか、それとも、直ぐに撮影を開始するかの問い合わメッセージに対して、ステップ９０７で、オペレータが”直に撮影する”を選択すると、直ちにステップ９０８に進み、固体撮像素子４による撮影を行う。
【００７２】
従って、このようにすれば、固体撮像素子４が適切な冷却温度まで冷却された後、撮像が開始されるので、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。また、オペレータが、暗電流によるノイズが画像に含まれていることを許容するような場合は、固体撮像素子４が目標とする冷却温度になる前に、直ちに撮影を行うことができる。
【００７３】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００７４】
第５の実施の形態が適用される顕微鏡用撮像装置は、図１と同様なので、同図を援用するものとする。この第５の実施の形態は、タイムラプス撮影が可能な装置に本発明を適用したものである。
【００７５】
タイムラプス撮影では、撮影間隔が長い場合、撮影していない間も固体撮像素子４を冷却し続けると、消費電力を著しく浪費する。
【００７６】
そこで、撮影間隔が所定の時間よりも長い場合は、撮影を終了したときに、固体撮像素子４の目標冷却温度の設定を一時的に上げるようにする。このときの設定温度は、撮影間隔の所定時間（Ｔｉｎｔｅｒｖａ１）以内に、撮影時の露出時間に対応した固体撮像素子４の冷却温度に変更できるような値を予め求めておき、この値を設定する。そして、撮影を終了して次の撮影が始まる所定時間（Ｔｉｎｔｅｒｖａ１）の直前に冷却素子６をタイムラプス撮影に用いる露出時間に対応した冷却温度に設定する。この場合の固体撮像素子４での撮影については、上述した第１の実施の形態で述べた処理と同じなので、ここでの説明は省略する。
【００７７】
従って、このようにすれば、タイムラプス撮影を行う場合において、撮像装置の露出時間に応じて撮像素子の冷却温度を設定することができるので、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えた良好な撮影を行うことができる。また、撮影を行わない間は、冷却素子６の冷却温度を撮影時よりも高く設定するようにできるので、消費電力の浪費を抑えることができる。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、撮像装置の撮影条件に応じて撮像手段の適切な冷却温度を設定することにより、過冷却することがなく、暗電流によるノイズを抑えることができ、これにより消費電力を低減でき、簡単に画質劣化の少ない長時間撮影を行うことができる顕微鏡用撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の顕微鏡用撮像装置の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の顕微鏡用撮像装置に適用される撮像装置本体の概略構成を示す図。
【図３】第１の実施の形態の顕微鏡用撮像装置の動作を説明するフローチャート。
【図４】第１の実施の形態の顕微鏡用撮像装置に用いられる冷却温度テーブルを示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の顕微鏡用撮像装置の動作を説明するフローチャート。
【図６】本発明の第３の実施の形態の顕微鏡用撮像装置に適用される撮像装置本体の概略構成を示す図。
【図７】第３の実施の形態の顕微鏡用撮像装置の動作を説明するフローチャート。
【図８】第３の実施の形態の顕微鏡用撮像装置に用いられる冷却温度テーブルを示す図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の顕微鏡用撮像装置の動作を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１…撮像装置本体
１０１…筐体
１０２…ガラス窓部
３…光束
４…固体撮像素子
５…固体撮像素子ドライバ
６…冷却素子
７…熱伝導体
８…冷却素子ドライバ
９…温度検出センサ
１０…プリプロセス回路
１１…デジタルプロセス回路
１２…インターフェース
１３…メモリ
１４…表示装置
１５…システムコントローラ
１６…操作ＳＷ
１７…操作表示装置
１８…不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
１９…タイマ
２０…除湿冷却素子
２０１…ドレイン
Claims (6)
- 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、
前記撮像手段の撮像条件に応じて前記冷却手段よる前記撮像手段の冷却温度を制御する制御手段と
を具備したことを特徴とする顕微鏡用撮像装置。 - 前記撮像手段は、固体撮像素子からなり、
前記撮影条件は、前記固体撮像素子の露出時間であることを特徴とする請求項１記載の顕微鏡用撮像装置。 - さらに前記冷却手段よる前記撮像手段の冷却温度を変更する設定変更手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡用撮像装置。
- 前記撮像手段による撮像が完了してからの経過時間を計測する時間計測手段を有し、該時間計測手段により所定の時間を計測すると、前記撮像手段の冷却温度を変更することを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡用撮像装置。
- さらに除湿冷却手段を有し、該除湿冷却手段を所定の除湿用冷却温度まで制御した後、前記冷却手段よる前記撮像手段の冷却温度を設定することを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡用撮像装置。
- 前記撮像手段の温度を検出する温度検出手段を有し、該温度検出手段により検出される前記撮像手段の冷却温度が適切な冷却温度まで冷却されていない場合、適切な冷却温度に冷却されるまで待機した後、前記撮像手段による撮像を開始させることを特徴とする請求項１または２記載の顕微鏡用撮像装置。
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