JP2010217586A - Microscope apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a microscope apparatus provided with a mechanism for cooling a heat generation source housed in a housing.
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)。 Fluorescence observation is often used when a specimen such as a cell is observed with a microscope. Usually, the fluorescence emitted from the specimen is weak, so in the fluorescence observation, it is necessary to improve the contrast of the observation image by shielding light (disturbance light) other than the excitation light with respect to the specimen. In recent years, a box-type fluorescence microscope (hereinafter referred to as a box microscope) has been developed that is configured so that external light is not detected during fluorescence observation by covering the entire microscope with a casing ( For example, see Patent Document 1).
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。 In such a box-type microscope housing, a plurality of heat sources such as a high-intensity halogen lamp for fluorescent observation, a lamp power supply, a motor for an electric drive unit, and a circuit board are accommodated. There is a risk that the specimen may die due to heat generated from the heat source. Further, when the temperature inside the casing rises, there is a problem that distortion occurs in the optical system due to thermal expansion, and the focus shifts with time. For this reason, in the box microscope of Patent Document 1, a fan is installed inside the casing, and the fan is driven to radiate heat inside the casing to the outside.
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。 However, when an air-cooled cooling method using a fan as in Patent Document 1 is applied, vibration and noise are generated as the fan is driven, and dust is trapped inside the housing from the outside and attached to the optical system. Many problems arise, such as light entering inside the housing from the air vents provided in the housing (stray light is generated), a design that takes into consideration the flow path of the wind, such as the location of the fan.
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a microscope apparatus capable of sufficiently cooling a heat generation source without generating the vibration, noise, dust, and stray light described above. .
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。 In order to achieve the above object, a microscope according to the present invention is a microscope apparatus in which a heat generation source and an optical member constituting an optical system are housed in a housing, and by supplying liquid refrigerant to the heat generation source. A refrigerant circulation path is formed by connecting a heat generation source cooling section that cools the heat generation source and a circulation device that circulates the liquid refrigerant with a pipe.
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。 The microscope according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the refrigerant circulation path includes an optical member temperature adjusting unit that adjusts a temperature of the optical member by supplying the liquid refrigerant to the optical member. And
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。 In the microscope according to the present invention, in the above invention, the refrigerant circulation path includes a cooling device that cools the liquid refrigerant, and at least a part of the liquid refrigerant includes the cooling device, the heat source cooling unit, By being configured to flow in the order of the optical member temperature adjusting unit, the temperature of the optical member is adjusted with the liquid refrigerant that has passed through the heat source cooling unit.
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。 According to the microscope apparatus of the present invention, the refrigerant circulation path is configured by connecting the heat source cooling unit that cools the heat source by supplying the liquid refrigerant to the heat source and the circulation device that circulates the liquid refrigerant with a pipe. As a result, unlike a conventional air-cooled cooling device using a fan, the heat source can be sufficiently cooled without generating vibration, noise, dust, stray light, or the like. In addition, the design in consideration of the air flow path is not required as in a cooling device using a conventional fan, so that the degree of freedom in structural design is expanded.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of a microscope apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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。
1 is a perspective view of a
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。
The
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。
As shown in FIG. 3, a
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。
The
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。
The
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。
The
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。
A
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。
Next, the observation procedure of the
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。
In the
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。
As the liquid refrigerant flowing in the refrigerant circuit, tap water or a volatile liquid such as acetone or ethanol is used in consideration of liquid leakage. As a pipe for connecting a plurality of heat source cooling sections described later, a
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。
The heat source cooling section is a tube that cools the heat source by supplying liquid refrigerant to the heat source, and according to the shape of the heat source, the
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。
Further, the
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。
Further, the three-
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。
As shown in FIG. 7A, the
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。
Further, as shown in FIG. 7A, a
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。
FIG. 7B is a diagram illustrating another example of the
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。
The configuration of the
(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。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the
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。
The
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。
The heat source is cooled in order from the lowest heat source temperature. That is, in the present embodiment, starting from the cooling
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。
FIG. 9 is a flowchart showing a heat source cooling procedure executed by the
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。
When the power of the
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。
The liquid refrigerant cooled by the cooling
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。
In the middle of circulating the liquid refrigerant in the refrigerant circulation path C, when the user inputs that the microscopic observation is to be terminated (step S02: Yes), the
(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。
(Embodiment 2)
Next, the microscope apparatus according to the second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is used about the structure same as Embodiment 1, and the description is abbreviate | omitted.
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。
FIG. 11 is a diagram schematically showing the refrigerant circuit C (thick line) in the second embodiment. In addition to the configuration of the first embodiment, the refrigerant circuit C in the second embodiment supplies the liquid refrigerant to an optical member that causes distortion and blurring of an image by thermally changing its shape, thereby allowing the optical circuit described above. An optical member
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。
When the
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。
Here, the optical member that should be quickly converged to the equilibrium temperature is a member that causes distortion or blurring of the image due to thermal shape change, such as an optical system such as a lens and a member that holds these. Specifically, a microscope device such as a projection tube including a portion that supports a portion through which an optical axis passes, such as an
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。
The temperature of each of the optical members is adjusted by being covered with the optical member
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。
As shown in FIG. 11, the
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。
As shown in FIG. 11, the refrigerant circulation path C is configured to pass through the optical member
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。
The flowchart executed by the
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。
When the power of the
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。
The liquid refrigerant cooled by the cooling
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。
In the middle of circulating the liquid refrigerant in the refrigerant circulation path C, when the user inputs that the microscopic observation is to be terminated (step S02: Yes), the
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。
In the above example, after passing through the last heat source cooling unit 61 (lamp box 21), it is branched in two directions and a part of the liquid refrigerant is supplied to the optical member
(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。
(Embodiment 3)
Next, a microscope apparatus according to the third embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is used about the structure same as Embodiment 2, and the description is abbreviate | omitted.
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。
FIG. 13 is a diagram schematically showing the refrigerant circuit C (thick line) in the third embodiment. In addition to the configuration of the second embodiment, the refrigerant circulation path C in the third embodiment includes a
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。
In the present embodiment, in order to quickly converge the optical member to the optimum thermal equilibrium temperature, the temperature of the liquid refrigerant in the vicinity of the inlet of the
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。
FIG. 14 is a flowchart executed by the
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)。
When the power source of the
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。
The liquid refrigerant cooled by the cooling
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。
In the middle of circulating the liquid refrigerant in the refrigerant circulation path C, when the user inputs to end the microscopic observation (step S18: Yes), the
(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。
(Embodiment 4)
Next, a microscope apparatus according to the fourth embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is used about the same structure as
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。
FIG. 16 is a diagram schematically showing the refrigerant circuit C (thick line) in the fourth embodiment. In addition to the configuration of the second embodiment, the refrigerant circuit C in the fourth embodiment includes a
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。
In the present embodiment, in order to quickly converge the optical member to the optimum thermal equilibrium temperature, the temperature of the liquid refrigerant near the inlet of the
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。
FIG. 17 is a flowchart executed by the
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)。
When the power of the
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。
The liquid refrigerant cooled by the cooling
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。
In the middle of circulating the liquid refrigerant in the refrigerant circulation path C, when the user inputs to end the microscopic observation (step S28: Yes), the
(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。
(Embodiment 5)
Next, a microscope apparatus according to the fifth embodiment will be described. In addition, about the structure same as
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。 FIG. 19 is a diagram schematically showing the refrigerant circuit C (thick line) in the fifth embodiment. The refrigerant circuit C in the fifth embodiment is configured by combining the third and fourth embodiments. Other configurations are the same as those in the embodiment.
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。
FIG. 20 is a flowchart executed by the
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)。
When the power of the
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。
The liquid refrigerant cooled by the cooling
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。
In the middle of circulating the liquid refrigerant in the refrigerant circulation path C, when the user inputs to end the microscopic observation (step S41: Yes), the
(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。
(Embodiment 6)
Next, a microscope apparatus according to the sixth embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is used about the structure same as the said embodiment, The description is abbreviate | omitted.
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。
FIG. 22 is a diagram schematically showing the refrigerant circuit C (thick line) in the sixth embodiment. In addition to the configuration of the fourth embodiment, the refrigerant circuit C in the sixth embodiment includes a
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。
FIG. 23 is a flowchart executed by the
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)。
When the power of the
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。
The liquid refrigerant cooled by the cooling
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。
In the middle of circulating the liquid refrigerant in the refrigerant circulation path C, when the user inputs to end the microscopic observation (step S57: Yes), the
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。
As described above, according to the
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。 Further, in the conventional microscope, when the temperature inside the housing is increased, the optical system is distorted due to thermal expansion, and there is a problem that the focus shifts with time. The optical member is provided with an optical member temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the optical member by supplying a liquid refrigerant to the optical member, and actively supplies waste heat obtained from the heat generation source to the optical member. It is possible to saturate the thermal deformation of the material at an early stage and prevent it from being bent over time.
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
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。 In a microscope apparatus in which a heat source and an optical member constituting an optical system are housed in a housing,
A refrigerant circulation path is configured by connecting a heat generation source cooling section that cools the heat generation source by supplying liquid refrigerant to the heat generation source and a circulation device that circulates the liquid refrigerant with a pipe. Microscope device to do.
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。 The refrigerant circuit includes a cooling device that cools the liquid refrigerant,
At least a part of the liquid refrigerant is configured to flow in the order of the cooling device, the heat source cooling unit, and the optical member temperature adjusting unit, so that the optical member is a liquid refrigerant that has passed through the heat source cooling unit. The microscope apparatus according to claim 2, wherein the temperature is adjusted.
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