JP5596569B2

JP5596569B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP5596569B2
Application number: JP2011002008A
Authority: JP
Inventors: 省吾臼井; 浩徳岸田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: US20120176502A1; JP2012147091A

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。

従来、顕微鏡等の撮像装置に装着されて使用されるカメラであって、外部に配置されたコントローラからの電源供給および指令信号により作動させられるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−１８７２６５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているように外部装置からの電源供給によりカメラを作動させる場合に、動力を必要とする素子がカメラ内に多数存在する場合には、外部装置と各素子とをケーブルによって個別に接続したのでは、ケーブルが多芯化して装置が大型になるという不都合がある。例えば、カメラ内には、オートフォーカス等のために光学系を作動させるモータや、撮像素子を冷却するペルチェ素子等の比較的大きな電力を必要とする素子が多数存在する場合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、ケーブルを細径化して装置の小型化を図ることができる撮像装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、被写体を撮影するために電力を必要とする複数の電力素子と、各電力素子への電力供給を切り替える電力切替部とを備えるカメラユニットと、前記電力切替部の切替指令を出力するとともに、前記カメラユニットへの電力供給を制御するコントロールユニットと、該コントロールユニットと前記カメラユニットとを接続するケーブルとを備え、前記電力切替部が、前記電力素子の作動に先だって電力供給を切り替える撮像装置を提供する。

本発明によれば、カメラユニットに備えられたいずれかの電力素子を作動させるには、コントロールユニットからの切替指令に応じてカメラユニット内の電力切替部が作動させられて、電力供給先となる電力素子が切り替えられ、コントロールユニットからケーブルを介してカメラユニットに電力供給が行われる。カメラユニット内に設けられた電力切替部により作動させる電力素子に電力供給が行われるので、全ての電力素子に対して別々の電線が不要であり、ケーブルを細径化して装置の小型化を図ることができる。
また、本発明によれば、電力素子の作動準備が完了した後に確実に電力素子を作動させることができる。

上記発明においては、前記電力素子が、冷却装置を有する撮像素子および該撮像素子に光を導く光学系を移動させる駆動素子を含んでいてもよい。
撮影に際しては、駆動素子を作動させて光学系を移動させた後に、撮像素子に備えられた冷却装置に電力を供給し、撮像素子を作動させる。その際に、まず、電力切替部により電力供給先を駆動素子に設定して駆動素子を作動させ、次いで、電力切替部により電力供給先を撮像素子に設定して撮影が行われる。これにより、撮像素子および駆動素子に別々に電線を設けずに済み、ケーブルを細径化して装置の小型化を図ることができる。

また、上記発明においては、前記電力切替部が、電力供給の切替先の前記電力素子の総消費電力量および負荷容量の少なくとも一方に基づいて設定された時間差分だけ、前記電力素子の作動に先だって電力供給を切り替えてもよい。
このようにすることで、電力素子の総消費電力量および負荷容量の少なくとも一方に基づいて、電力切替のタイミングと電力素子の作動のタイミングとの間に時間差を設け、ケーブルへの突入電力を分散させて、許容値を超えることを防止することができる。

本発明によれば、ケーブルを細径化して装置の小型化を図ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る撮像装置を示す全体構成図である。図１の撮像装置の動作を説明するタイムチャートである。図１の撮像装置の変形例を示す模式的な全体構成図であり、（ａ）電源接続スイッチのみ閉成状態、（ｂ）電源接続スイッチおよび電源スイッチの両方が閉成状態となっている図である。

本発明の一実施形態に係る撮像装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る撮像装置１は、図１に示されるように、カメラユニット２と、コントロールユニット３と、これらを接続するカメラケーブル４と、モニタ５とを備えている。

カメラユニット２は、被写体からの光Ａを集光する光学素子（光学系）６と、該光学素子６を駆動するモータ（駆動素子）７と、光学素子６により集光された光Ａを撮影する第１の撮像素子８および第２の撮像素子９と、各撮像素子８，９により取得された画像信号を処理する信号処理部１０と、これらを制御する制御部（電力切替部）１１とを備えている。

光学素子６は、例えば、モータ７により揺動させられるミラーである。
モータ７は、光学素子６を移動させることにより、被写体からの光Ａを２つの撮像素子８，９のいずれかに入射させる位置に、択一的に光学素子６を配置するようになっている。
２つの撮像素子８，９は、各撮像素子８，９を冷却する第１のペルチェ素子（冷却装置）８ａ、第２のペルチェ素子（冷却装置）９ａをそれぞれ備えている。ここで、例えば、第１の撮像素子８と第１のペルチェ素子８ａとで１つの電力素子を構成している。

モータ７にはモータ制御部７ａが設けられるとともに、該モータ制御部７ａへの電源供給を切り替えるモータ電源スイッチ７ｂが設けられている。
また、ペルチェ素子８ａ，９ａには、該ペルチェ素子８ａ，９ａへの電源供給を切り替える第１のペルチェ電源スイッチ８ｂおよび第２のペルチェ電源スイッチ９ｂが設けられている。

また、信号処理部１０は、例えば、各撮像素子８，９に接続される第１のＡＤコンバータ１２および第２のＡＤコンバータ１３であって、ＡＤコンバータ１２，１３への電源供給を切り替える第１のＡＤ電源スイッチ１２ａおよび第２のＡＤ電源スイッチ１３ａがそれぞれ設けられている。

制御部１１は、コントロールユニット３からの指令信号を受けて、２つのペルチェ電源スイッチ８ｂ，９ｂ、２つのＡＤ電源スイッチ１２ａ，１３ａおよびモータ電源スイッチ７ｂのオンオフを切り替えるようになっている。

コントロールユニット３は、カメラユニット２の外部に配置され、カメラユニット２への電源供給を行う電源供給部１４と、該電源供給部１４からの電源供給のモータ７への接続を切り替えるモータ電源接続スイッチ１５と、電源供給部１４からの電源供給のペルチェ素子８，９への接続を切り替えるペルチェ電源接続スイッチ１６と、これらスイッチ１５，１６を制御するとともにカメラユニット２内の制御部１１への指令信号を出力するスイッチ制御部１７と、信号処理部１０から送られてくる画像信号を処理して画像を生成する画像処理部１８とを備えている。画像処理部により生成された画像はモニタ５に表示されるようになっている。

カメラケーブル４は、一端が、コントロールユニット３内の並列接続された上記モータ電源接続スイッチ１５およびペルチェ電源接続スイッチ１６を介して電源供給部１４に接続され、他端が、カメラユニット２内のモータ電源スイッチ７ｂおよびペルチェ電源スイッチ８ｂ，９ｂに接続された電源ケーブル４ａを備えている。すなわち、電源供給部１４から第１のペルチェ素子８ａへの電源供給路、電源供給部１４から第２のペルチェ素子９ａへの電源供給路および電源供給部１４からモータ７への電源供給路は、電源ケーブル４ａを共用している。また、カメラユニット２内のＡＤコンバータ１２，１３とコントロールユニット３内の画像処理部１８とは信号ケーブル４ｂにより接続されている。また、カメラユニット２内の制御部１１と、コントロールユニット３内のスイッチ制御部１７とも信号ケーブル４ｃによって接続されている。

コントロールユニット３内のスイッチ制御部１７およびカメラユニット２内の制御部１１は、以下のように作動する。
まず、一方の撮像素子８（９）による被写体の撮影時には、スイッチ制御部１７がペルチェ電源接続スイッチ１６をＯＮ状態として電源ケーブル４ａを介したカメラユニット２への電源供給を行った後に、スイッチ制御部１７から制御部１１に対して、ペルチェ電源接続スイッチ１６をＯＮ状態とした旨の信号が信号ケーブル４ｃを介して出力されるようになっている。

ペルチェ電源接続スイッチ１６がＯＮ状態となった旨の信号を受けたカメラユニット２内の制御部１１は、所定時間経過後に、作動させる撮像素子８（９）に設けられているペルチェ素子８ａ（９ａ）に設けられたペルチェ電源スイッチ８ｂ（９ｂ）をＯＮ状態としてペルチェ素子８（９）に電源供給を行うようになっている。作動させる撮像素子８（９）については、光学素子６が配置されている光路上の撮像素子８（９）が選択されるようになっている。

撮像素子８（９）は、ペルチェ素子８ａ（９ａ）に電源供給が行われた後の所定時間経過後に作動させられるようになっている。
撮像素子８（９）の作動により被写体の画像が取得されると、取得された画像信号はＡＤコンバータ１２（１３）に送られてディジタル信号に変換され、信号ケーブル４ｂを介してコントロールユニット３内の画像処理部１８に送られ、画像処理部１８によって生成された画像がモニタ５に表示されるようになっている。

また、撮像素子８（９）が作動させられて被写体の画像が取得された後に、撮像素子８（９）の作動が停止すると、その所定時間経過後に、制御部１１はペルチェ電源スイッチ８ｂ（９ｂ）をＯＦＦ状態としてペルチェ素子８ａ（９ａ）への電源供給を停止し、その旨を信号ケーブル４ｃを介してコントロールユニット３内のスイッチ制御部１７に送信するようになっている。

スイッチ制御部１７は、ペルチェ電源スイッチ８ｂ（９ｂ）がＯＦＦ状態となった旨の信号を受信すると、その所定時間経過後にペルチェ電源接続スイッチ１６をＯＦＦ状態に切り替えるようになっている。
そして、スイッチ制御部１７は、ペルチェ電源接続スイッチ１６がＯＦＦ状態となった後、所定時間経過後にモータ電源接続スイッチ１５をＯＮ状態として、光学素子６の移動による光路切替を行うようになっている。

光路切替は、他方の撮像素子９（８）による撮影を行うために、当該撮像素子９（８）の光軸上に光学素子６を配置するように、モータ７を作動させて光学素子６を移動させるようになっている。
まず、スイッチ制御部１７が、モータ電源接続スイッチ１５をＯＮ状態として、電源ケーブル４ａを介したカメラユニット２への電源供給を行った後に、スイッチ制御部１７から制御部１１に対してモータ電源接続スイッチ１５をＯＮ状態とした旨の信号が信号ケーブル４ｃを介して出力されるようになっている。

モータ電源接続スイッチ１５がＯＮ状態となった旨の信号を受けたカメラユニット２内の制御部１１は、所定時間経過後に、モータ７に設けられたモータ電源スイッチ７ｂをＯＮ状態としてモータ制御部７ａを作動させ、モータ７ａに電源供給を行うようになっている。また、制御部１１は、モータ制御部７ａに制御信号を送ることにより、光学素子６が、次に撮影を行う撮像素子９（８）の光路上に配置されるようになっている。

光学素子６が所望の位置に配置された後には、制御部１１はモータ７を停止し、その所定時間後にモータ電源スイッチ７ｂをＯＦＦ状態とし、その旨を信号ケーブル４ｃを介してコントロールユニット３内のスイッチ制御部１７に送信するようになっている。スイッチ制御部１７は、モータ電源スイッチ７ｂがＯＦＦ状態となった旨の信号を受信すると、その所定時間経過後にモータ電源接続スイッチ１５をＯＦＦ状態に切り替えるようになっている。
この後は、上述した一方の撮像素子８（９）による撮影と同様に、他方の撮像素子９（８）による撮影が行われるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る撮像装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る撮像装置１を用いて被写体の撮影を行うには、図２に示されるように、コントロールユニット３内のスイッチ制御部１７によりコントロールユニット３内のペルチェ電源接続スイッチ１６がＯＮ状態に切り替えられ、その後、カメラユニット２内の制御部１１が一方の撮像素子８（９）に備えられたペルチェ電源スイッチ８ｂ（９ｂ）をＯＮ状態に切り替えてから撮像素子８（９）を作動させる。

これにより、一方の撮像素子８（９）により被写体の画像が取得される。この場合において、撮像素子８（９）の作動前にペルチェ素子８ａ（９ａ）に電源供給されて撮像素子８（９）が冷却されるので、一方の撮像素子８（９）の作動時における発熱が緩和され、温度差による結露の発生を防止しつつ撮影を行うことができる。

撮影が終了した後には、カメラユニット２内の制御部１１が撮像素子８（９）の作動を停止させてから、ペルチェ電源スイッチ８ｂ（９ｂ）をＯＦＦ状態に切り替える。
次いで、他方の撮像素子９（８）により被写体の撮影を行うには、コントロールユニット３内のスイッチ制御部１７が、カメラユニット２内の制御部１１から一方の撮像素子８（９）による撮影が終了した旨の信号を受信した後に、コントロールユニット３内のペルチェ電源接続スイッチ１６をＯＦＦ状態とし、その後、モータ電源接続スイッチ１５をＯＮ状態とする。

そして、その後、カメラユニット２内の制御部１１がモータ電源スイッチ７ｂをＯＮ状態に切り替えることにより、モータ７が作動させられて光学素子６が所望の位置まで移動させられる。ここで、モータ７が作動している間、ペルチェ素子８ａ，９ａの作動は停止している。光学素子６の移動終了によりモータ７が停止させられると、モータ電源スイッチ７ｂがＯＦＦに切り替えられた後、コントロールユニット３内のモータ電源接続スイッチ１６がＯＦＦ状態に切り替えられる。

この後に、コントロールユニット３内のスイッチ制御部１７によりコントロールユニット３内のペルチェ電源接続スイッチ１５が再度ＯＮ状態に切り替えられ、その後、カメラユニット２内の制御部１１が他方の撮像素子９（８）に備えられたペルチェ電源スイッチ９ｂ（８ｂ）をＯＮ状態に切り替えてから撮像素子９（８）を作動させる。

これにより、他方の撮像素子９（８）により被写体の画像が取得される。この場合において、撮像素子９（８）の作動前にペルチェ素子９ａ（８ａ）に電力供給されて撮像素子９（８）が冷却されるので、他方の撮像素子９（８）の作動時における発熱が緩和され、温度差による結露の発生を防止しつつ撮影を行うことができる。

撮影が終了した後には、カメラユニット２内の制御部１１が撮像素子９（８）の作動を停止させてから、ペルチェ電源スイッチ９ａ（８ａ）をＯＦＦ状態に切り替える。その後、コントロールユニット３内のスイッチ制御部１７が、ペルチェ電源接続スイッチ１６をＯＦＦ状態に切り替える。

このように、本実施形態に係る撮像装置１によれば、撮像素子８，９による被写体の撮影と、撮像素子８，９間における光学素子６の移動とを同一の電源ケーブル４ａを用いて切り替えて行うので、電力を必要とする複数の撮像素子８，９のペルチェ素子８ａ，９ａ用および光学素子６を駆動するモータ７用に別々の電源ケーブルを用意しなくて済み、カメラケーブル４を細径化して撮像装置１を小型化することができるという利点がある。

また、各ペルチェ素子８ａ，９ａの作動およびモータ７の作動に先立って、ペルチェ素子８ａ，９ａあるいはモータ７への電源供給を行うので、突入電流を低減して電源ケーブル４ａの許容電流を低減し、さらにカメラケーブル４を細径化することができる。

なお、本実施形態においては、図３に示されるように、各ペルチェ素子８ａ，９ａあるいはモータ７のような電力素子と並列にコンデンサ（容量素子）１９を配置することにしてもよい。このようにすることで、例えば、ペルチェ電源接続スイッチ１６の導通後にペルチェ電源スイッチ８ｂ（９ｂ）を導通させるシーケンスを行うことにより、電源ケーブル４ａに流れる電流を低減することができるという利点がある。

すなわち、ペルチェ電源接続スイッチ１６をＯＮ状態として電源供給部１４からペルチェ素子８ａ（９ａ）に電源供給すると、図３（ａ）に示されるように、ペルチェ電源スイッチ８ｂ（９ｂ）がＯＦＦ状態では、ペルチェ素子８ａ（９ａ）に並列接続されたコンデンサ１９に充電される。次いで、図３（ｂ）に示されるように、ペルチェ電源スイッチ８ｂ（９ｂ）をＯＮ状態とすると、電源ケーブル４ａを介して送られてくる電源およびコンデンサ１９に充電された電荷がペルチェ素子８ａ（９ａ）に流入する。ペルチェ素子８ａ（９ａ）の必要電力は定まっているので、電源ケーブル４ａを介して送られてくる電力は少なくて済むという利点がある。モータ７に対しても同様に機能する。

また、本発明は、上述した本実施形態の構成や形状に限定されるものではなく、適宜修正あるいは変更が可能である。
例えば、光Ａを撮像素子８，９へ入射させる光学素子６としては、ミラーに代えてプリズムを用いてもよい。また、撮像素子８，９を冷却するペルチェ素子８ａ，９ａに加えて、ペルチェ素子８ａ，９ａの放熱を促すファン（図示略）を併用してもよい。
また、カメラユニット２に供給する電源は、光路切替後に、ペルチェ素子８ａ，９ａに限らず、画像シフト手段や対物レンズ移動手段に、択一的に供給してもよい。

また、本実施形態においては、ペルチェ電源接続スイッチ１６あるいはモータ電源接続スイッチ１５をＯＮ状態としてから所定時間経過後にペルチェ電源スイッチ８ｂ，９ｂあるいはモータ電源スイッチ７ｂをＯＮ状態に切り替え、ペルチェ電源スイッチ８ｂ，９ｂあるいはモータ電源スイッチ７ｂがＯＦＦ状態となってから所定時間経過後にペルチェ電源接続スイッチ１６あるいはモータ電源接続スイッチ１５をＯＦＦ状態に切り替えることとしたが、各所定時間については、各ペルチェ素子８ａ，９ａあるいはモータ７の負荷容量に応じて設定することが好ましい。

このようにすることで、スイッチ７ｂ，８ｂ，９ｂの閉成時あるいは遮断時に、大きな電流が連続して電源ケーブル４ａに流れることを抑制し、電源供給部１４の負荷やカメラケーブル４における負荷を低減することができるという利点がある。その結果、電源ケーブル４ａに流れる最大電流を低減することができ、カメラケーブル４をさらに細径化することができる。

１撮像装置
２カメラユニット
３コントロールユニット
４カメラケーブル（ケーブル）
６光学素子（光学系）
７モータ（駆動素子、電力素子）
８，９撮像素子
８ａ，９ａペルチェ素子（冷却装置、電力素子）
１１制御部（電力切替部）
１９コンデンサ（容量素子）

Claims

被写体を撮影するために電力を必要とする複数の電力素子と、各電力素子への電力供給を切り替える電力切替部とを備えるカメラユニットと、
前記電力切替部の切替指令を出力するとともに、前記カメラユニットへの電力供給を制御するコントロールユニットと、
該コントロールユニットと前記カメラユニットとを接続するケーブルとを備え、
前記電力切替部が、前記電力素子の作動に先だって電力供給を切り替える撮像装置。
前記電力素子が、冷却装置を有する撮像素子および該撮像素子に光を導く光学系を移動させる駆動素子を含む請求項１に記載の撮像装置。
前記電力切替部が、電力供給の切替先の前記電力素子の総消費電力量および負荷容量の少なくとも一方に基づいて設定された時間差分だけ、前記電力素子の作動に先だって電力供給を切り替える請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。