説明

顕微鏡用撮像装置

【課題】熱交換素子による冷却性能を劣化させることなく、組み立てを容易に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】被写体を撮像するための撮像素子と、撮像素子を冷却するペルチェ素子302と、ペルチェ素子302に当接するヒートシンク303と、ヒートシンク303に設けられ、ペルチェ素子302の吸熱面302cおよび発熱面302h以外である側面302sに対向する位置決め面を有する突起部401と、を備え、突起部の位置決め面は、なだらかな連続的な斜面401aであり、ヒートシンク303に当接している吸熱面302cとの距離αを、ヒートシンク303に当接していない発熱面302hとの距離βよりも短くした顕微鏡用撮像装置を採用する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、顕微鏡に用いられる顕微鏡用撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
顕微鏡観察においては、細胞の形態により診断を行う病理診断や、微弱な蛍光により標本の変化を測定するイメージング等を行うにあたり、高精細な画像が要求される。画像を得るための手段としては、撮像媒体として、従来からの銀塩フィルムを用いた撮像装置に代えて、CCD等の撮像素子を用いた撮像装置が用いられるようになっている。
【0003】
特許文献1に開示されている撮像装置は、観察対象物を撮像するための撮像素子と、撮像素子と放熱部材との間に配置され、撮像素子からの熱を放熱部材に伝導して撮像素子を冷却する電子冷却素子と、撮像素子が配置され、放熱部材に固定される基板と、放熱部材と基板との間に配置され、放熱部材と基板とを断熱する断熱部材と、を備えている。
そして、電子冷却素子は、伝熱性両面テープにより撮像素子に固定されている。
【0004】
また、特許文献2に開示されている撮像装置は、撮像素子を冷却する冷却素子が伝熱シートを介して内部筐体に密着もしくは接着されている。
【0005】
さらに、特許文献3に開示されている撮像装置は、被写体を撮像する撮像素子と、撮像素子に当接し、撮像素子から吸熱するペルチェ素子と、第1の筐体と第2の筐体からなり、第1の筐体と第2の筐体により囲まれた空間内に撮像素子とペルチェ素子とを収容し、これら撮像素子とペルチェ素子をこの空間内で固定する内側固定部を第1の筐体に有するカメラ筐体と、ペルチェ素子と第2の筐体との間に設けられ、第2の筐体に当接してペルチェ素子から第2の筐体に伝熱するとともに、第1の筐体との間で撮像素子とペルチェ素子の周囲に密閉空間を形成する密閉部材を有する伝熱部材と、を備えている。
【0006】
そして、伝熱部材は、伝熱部材と第2の筐体との間に介装されてカメラ筐体に加わった外力がペルチェ素子および撮像素子に作用するのを吸収する外力吸収体を有している。また、ペルチェ素子は、内蔵基板の中央を貫通し、基板により水平方向の位置が規制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009−182922号公報
【特許文献2】特開2008−187264号公報
【特許文献3】特許第4341260号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
近年、顕微鏡観察は細胞の形態により診断を行う病理診断や、微弱な蛍光により標本の変化を測定する蛍光イメージングを行うために高感度化の要求は高まっている。
このため、顕微鏡用カメラは、暗電流を可能な限り減らす必要があり、ペルチェ素子といった熱交換素子をカメラ内部に配置し、撮像素子の冷却を行っている。このとき、熱交換素子の吸熱面および放熱面は、他の部材例えば熱伝導率の高い金属部材に密着させることが望ましく、金属部材との隙間に熱伝導グリスを介在させることが望ましい。
【0009】
さらに、熱交換素子は、冷却性能の劣化を防止するために、外力が加わっても、熱交換素子の吸熱面および放熱面と他の部材との接触面積が減らない程度の保持力で固定されていることが望ましい。
【0010】
特許文献1に開示されている撮像装置は、冷却素子の固定に伝熱性両面テープを用いているが、両面テープの素材がアクリルであると、一般的に熱伝導率が悪くなり、また、冷却素子と撮像素子とに隙間が微小な範囲で生じる虞があるため、冷却素子による冷却性能を劣化させてしまうという問題がある。
【0011】
特許文献2に開示されている撮像装置は、冷却素子の固定に伝熱シートを用いているが、一般的にシート材の表面の粘着力が低いため、冷却素子が外力によって容易にずれてしまうという問題がある。また、伝熱シートをグリスの類としても同様の問題がある。
【0012】
特許文献3に開示されている撮像装置は、ペルチェ素子の水平方向の位置規制に基板を用いているが、ペルチェ素子と基板との隙間が小さい場合、組み立ての際にペルチェ素子のスラスト方向の位置決めが困難であり、また、ペルチェ素子の吸熱面および発熱面と基板とが接してしまうと、冷却素子による冷却性能を劣化させてしまうという問題がある。
【0013】
一方、特許文献3に開示されている撮像装置は、ペルチェ素子と基板との隙間が大きい場合、ペルチェ素子が水平方向に移動してしまい、ペルチェ素子の吸熱面および放熱面と他の部材との接触面積が減り、冷却素子による冷却性能を劣化させてしまうという問題がある。
【0014】
また、図11に示すように、ペルチェ素子700が水平方向にずれないように、ペルチェ素子700の吸熱面が接する伝熱部材701に、ペルチェ素子700の吸熱面程度の高さを持った突起702を単純に設けることが考えられる。
【0015】
そして、伝熱部材701上に載置したペルチェ素子700は、密閉容器703で覆われることにより、密閉容器703内に密閉状態で配置される。この密閉容器703は、一般的に加工性および熱伝導率の点からアルミ等の不透明な一部品が用いられる。
【0016】
しかしながら、ペルチェ素子700は、高電圧を印加する必要があると共に密閉容器の内部のスペースが一般的に小さいことから、接続されているケーブルが太くて短いため、組み立ての際にケーブルに引っ張られ、突起702に載り上げてしまう虞がある。
【0017】
そして、ペルチェ素子700は、密閉容器703で覆うときに、不透明な密閉容器703によって状態が目視確認できず、突起702に載り上げた状態で組み立ててしまい、破損してしまう虞がある。
【0018】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、熱交換素子による冷却性能を劣化させることなく、組み立てを容易に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。
【課題を解決するための手段】
【0019】
上記目的を達成するために、第1の発明に係る顕微鏡用撮像装置は、被写体を撮像するための撮像素子と、前記撮像素子を冷却する熱交換素子と、前記熱交換素子に当接する当接部材と、前記当接部材に設けられ、前記熱交換素子の吸熱面および発熱面以外である側面に対向する位置決め面を有する位置決め部と、を備え、前記位置決め部の位置決め面は、なだらかな連続的な斜面であり、前記当接部材に当接している前記吸熱面または前記発熱面との距離αを、前記当接部材に当接していない前記発熱面または前記吸熱面との距離βよりも短くした。
【0020】
また、第2の発明に係る顕微鏡用撮像装置は、第1の発明に係る顕微鏡用撮像装置において、前記位置決め面の少なくとも一部が、前記当接部材に当接している前記吸熱面または前記発熱面に接触している。
【0021】
さらに、第3の発明に係る顕微鏡用撮像装置は、第1または第2の発明に係る顕微鏡用撮像装置において、前記撮像素子の周囲を密閉収容する密閉容器をさらに具備するものである。
【0022】
第4の発明に係る顕微鏡用撮像装置は、第1乃至第3の発明のいずれかに係る顕微鏡用撮像装置において、前記当接部材が、前記吸熱面に当接する第1の当接部材と前記発熱面に当接する第2の当接部材とを含み、前記位置決め部の高さが、前記第1の当接部材と前記第2の当接部材との間の距離よりも短いものである。
第5の発明に係る顕微鏡用撮像装置は、第4の発明に係る顕微鏡用撮像装置において、前記当接部材が、前記撮像素子と前記熱交換素子との間に介在するヒートシンクである。
【発明の効果】
【0023】
本発明の顕微鏡用撮像装置によれば、熱交換素子による冷却性能を劣化させることなく、組み立てを容易に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の各実施形態に係るカメラを備える顕微鏡の概略構成図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係るカメラの概略構成を示す縦断面図である。
【図3】図2のA部の部分拡大図である。
【図4】図3の部分平面図である。
【図5】第1の実施形態の変形例に係る部分拡大図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係るカメラの部分拡大図である。
【図7】図6の部分平面図である。
【図8】第2の実施形態の変形例に係る部分拡大図である。
【図9】本発明の第3の実施形態に係るカメラの概略構成を示す縦断面図である。
【図10】図9のB部の部分拡大図である。
【図11】従来技術に係るカメラの組み立てを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態に係る顕微鏡用撮像装置について図1から図4を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態における顕微鏡用撮像装置としてのカメラ1が搭載された顕微鏡100を示す概略構成図である。
本実施形態に係る顕微鏡100は、顕微鏡本体201と、ステージ202と、対物レンズ203と、接眼レンズ204と、鏡筒205と、結像レンズ207と、カメラ1とを備えている。
【0026】
顕微鏡本体201には、ステージ202に対向して配置され、標本像を拡大するための対物レンズ203が設けられている。また、顕微鏡本体201には、標本(被写体)206を載置するとともに、対物レンズ203の光軸900方向に昇降自在に可動するステージ202が設けられている。このような構成を有することで、ステージ202を昇降させることにより、対物レンズ203に対して、対物レンズ203の光軸900に沿う方向に標本206の位置決めがされるようになっている。
【0027】
また、顕微鏡本体201には、標本206の像をカメラ1内の撮像素子301上に結像する結像レンズ207と、目視観察のための接眼レンズ204とを装着した鏡筒205が設けられている。そして、結像レンズ207の後段(対物レンズ203の光軸900に沿う方向)には、カメラ1が設けられている。
【0028】
図2は本実施形態におけるカメラ1の内部構成を示した図であり、図3は後述するペルチェ素子周りの部品関係を示した図2の拡大図(A部)であり、図4は図3上方からペルチェ素子周りの部品関係を示した拡大図である。
【0029】
カメラ1は、図2および図3に示すように、標本206を撮像するための撮像素子301(例えばCCD)と、撮像素子301を密閉収容する密閉容器307と、密閉容器307を収容するカメラ本体(筐体)208と、カメラ本体208内において密閉容器307の外側面(図1において左右方向)に設けられた変位部材309とを備えている。
【0030】
接続部300は、カメラ本体208に固定され、カメラ本体208と鏡筒205とを接続するためのものであり、接続部300の内部には観察光が入射可能なように開口部300aが設けられている。カメラ本体208にも同様の理由で開口部208bが設けられている。
【0031】
符号302はペルチェ素子(熱交換素子)を示し、符号303は撮像素子301とペルチェ素子302とを熱的に接続するヒートシンク(第1の当接部材)を示す。基板304は、撮像素子301を実装し、ケーブル304aを介して、駆動基板305からの電気信号により撮像素子301を動作させる。基板304の中央部には、ヒートシンク303を配置するための開口部304bが設けられている。
【0032】
ペルチェ素子302と基板304とは、ケーブル302a(図4参照)により接続されている。このケーブル302aは、ペルチェ素子302に高電圧が印加されるため、十分に太くなっている。撮像素子301は、信号伝達及び位置固定用の金属製のピン301aを具備しており、ピン301aが基板304に半田付けされている。
【0033】
ヒートシンク303の下面と撮像素子301との間、ヒートシンク303の上面303bとペルチェ素子302の吸熱面302cとの間、およびペルチェ素子302の発熱面302hと密閉容器307の上部品307aとの間には、熱伝導グリス(伝熱部材)が充填されている。
【0034】
また、ペルチェ素子302の発熱面302hと密閉容器307の上部品307aとの間には、板バネ(弾性部材)601が設けられており、この板バネ601によってペルチェ素子302をペルチェ素子302の厚み方向(図3において上下方向)に付勢している。
【0035】
ヒートシンク303の上面303bには、図3および図4に示すように、ペルチェ素子302の側面302sに対向する位置に、複数(本実施形態では4つ)の突起部(位置決め部)401が設けられている。
ヒートシンク300の上面303bは、ペルチェ素子302と突起部401とが配置できるように、ペルチェ素子302の吸熱面302cよりも大きい面積としている。
【0036】
これら突起部401は、円錐の頂点部分を底面と平行な方向に切除した形状をなしている。
また、突起部401は、先端部(頂点)から基端部(底面)に向かって径が拡大するような、なだらかな連続的な位置決め面としての斜面401a(円錐面)を有しており、この斜面401aがペルチェ素子302の側面302sに対向している。
ここで、ペルチェ素子302の側面302sとは、ペルチェ素子302の吸熱面302cおよび発熱面302h以外の面を指している。
【0037】
そして、突起部401の基端部とペルチェ素子302の吸熱面302cとの距離、すなわちペルチェ素子302の上記厚み方向に対して垂直方向(図3において左右方向)における突起部401とペルチェ素子302の吸熱面302cとの距離をαとし、突起部401の先端部とペルチェ素子302の発熱面302hとの距離、すなわちペルチェ素子302の上記厚み方向に対して直交する方向(図3において左右方向)における突起部401とペルチェ素子302の発熱面302hとの距離をβとすると、α<βの関係が成り立っている。
ここで、αは、0.1mm未満とすると、ヒートシンク303の上面303bの所望位置で固定されるようになるが、0.1mm以上としても良い。
【0038】
また、突起部401の高さすなわち上記厚み方向の距離は、ペルチェ素子302の厚みと略同一としている。なお、突起部401の高さは、ペルチェ素子302の厚み未満としても良い。
さらに、突起部401の高さは、ヒートシンク303の上面303bと上部品307aの内面との上記厚み方向の距離未満としている。これにより、突起部401の先端部と上部品307aの内面との間には空間が設けられている。
【0039】
ヒートシンク303は、基板304との接触部303aを具備し、接触部303aに設けられた図示しないタップを用いて、図示しないビスにより基板304に固定されている。ペルチェ素子302の発熱を撮像素子301に伝えないために、接触部303aと基板304との間は樹脂等で断熱されていることが望ましい。
【0040】
基板304は密閉容器307に図示しないビスにより固定されており、駆動基板305はカメラ本体208に図示されないビスにより固定されている。また、駆動基板305は、図示されないケーブルによって、カメラ1の外部に配置された例えばPC(パーソナルコンピュータ)等の図示しない制御装置に接続されている。
【0041】
撮像素子301やペルチェ素子302は、図からも明らかな通り、密閉容器307の内部に配置されており、密閉容器307の内部には、図示されない例えばシリカゲルといった吸水部材が配置されている。
【0042】
密閉容器307は、内部に配置された撮像素子301やペルチェ素子302等の電子部品を外部からの水分から守るための密閉容器である。密閉容器307は、有底の円筒状すなわちカップ状の上部品307aおよび下部品307bの2体で構成されており、上部品307aと下部品307bとの間に基板304が配置されている。密閉容器307の下側には、顕微鏡本体201からの観察光が透過できるように、光透過部材としてのガラス308が配置されている。ガラス308は、下部品307bに対して隙間がないように、図示しない接着材にて接着固定されている。
【0043】
密閉容器307の下側側面には変位部材309が配置され、変位部材309の可動部と密閉容器307とは図示しないビスにより固定されている。カメラ本体208の内側側面には固定部206aが設けられており、図示しないビスにより固定部206aにおいて変位部材309とカメラ本体208とが固定されている。
【0044】
カメラ本体208の内部において密閉容器307の上側には、カメラ本体208の一部を構成する中板部306が配置されている。各部材の隙間、特に密閉容器307を構成する上部品307aの上面と中板部306の下面との隙間には熱伝導グリスが充填され、機械的な固定はせずに伝熱可能となっている。中板部306は、図で明らかな通り一部に開口部が設けられており、この開口部をケーブル304aおよびケーブル320aが通っている。
【0045】
このケーブル320aは、駆動基板305と変位部材309に設けられた図示しない駆動部としてのピエゾ素子とを接続している。このピエゾ素子を駆動させることにより、変位部材309は、密閉容器307および密閉容器307内に収容された撮像素子301を、カメラ本体208に対して撮像素子301の光軸に対して直交する方向(図3において左右方向)に移動させるようになっている。
【0046】
上記構成を有するカメラ1の組み立て作業について以下に説明する。
まず、密閉容器307を組み立てるために、図2に示すように、ヒートシンク303を図示しないビスにより基板304に固定する。次に、熱伝導グリスを基板304の撮像素子301取り付け側に塗布した後、撮像素子301をヒートシンク303に当て付けつつ基板304に半田付けする。
【0047】
その後、熱伝導グリスをヒートシンク303の上面303bに塗布した後、ペルチェ素子302を複数の突起部401で囲まれた空間に挿入してヒートシンク303の上面303bに載置してヒートシンク303に当接する。
【0048】
ここで、ペルチェ素子302は、ケーブル302a(図4参照)の弾性により位置が動く虞があるが、前述通りの条件で構成されている突起部401の斜面401aにより、ヒートシンク303の上面303bの所望位置に位置決めされる。
【0049】
その後、ペルチェ素子302を上部品307aによって覆って、上部品307aと基板304とを固定するときも、ペルチェ素子302が所望位置に位置決めされるため、ペルチェ素子302が突起部401の先端面に載り上がることなく、ペルチェ素子302が破損することなく、密閉容器307を組み上げることができる。
その後の組み立て作業は省略する。
【0050】
さらに、組み上がったカメラ1を輸送するとき等に、カメラ1に外力が加わった場合も、ペルチェ素子302は、ペルチェ素子302の上記厚み方向に対して直交する方向(図3において左右方向)に移動する虞があるが、前述通りの条件で構成されている突起部401の斜面401aにより、ヒートシンク303の上面303bから外れることなく、ヒートシンク303の上面303bの所望位置に位置決めされる。
【0051】
また、例えペルチェ素子302が突起部401に接触しても、ペルチェ素子302の吸熱面302cのみが突起部401に接触することになる。
従って、熱伝達経路は、ヒートシンク303からペルチェ素子302と突起部401を介してまたヒートシンク303に戻るといった循環を防止できるため、撮像素子301を良好に冷却することができる。
【0052】
上記構成を有する顕微鏡100の作用について以下に説明する。
標本像を取得する場合には、ステージ202上に標本206を載置して、ステージ202を上下動させ、対物レンズ203の焦点位置に標本206を合わせると、結像レンズ207、接眼レンズ204により標本206の拡大像が観察可能となる。
撮像素子301で観察したい場合は、鏡筒205に配置された図示しない光路切換部を操作し、カメラ本体208に観察光を入射させる。
【0053】
撮像素子301程度の低画素の画像を取得したい場合には、制御装置での操作で変位部材309は特に動作させず、撮像素子301に入射した画像を取得する。
一方、高画素の画像を取得したい場合には、まず、制御装置を操作して、一度画像を取得する。さらに制御装置を操作して、必要な画素数が取得できるように画素ピッチ分だけ変位部材309を動作させる。
【0054】
この場合において、制御装置からの駆動信号は図示しないケーブル、駆動基板305、およびケーブル320aを介して、ピエゾ素子に電圧を印加することで変位部材309の可動部を移動させる。
【0055】
すると、変位部材309の可動部と密閉容器307とは図示しないビスで固定されているため、密閉容器307および密閉容器307内部に配置された撮像素子301、ペルチェ素子302、ヒートシンク303、および基板304が、カメラ本体208に対して移動する。
【0056】
ピエゾ素子で発生する力は、密閉容器307および内部に配置された部品の自重に対して十分大きいため、観察者が意図した位置に密閉容器307を確実に移動できる。なお、ケーブル304a、320aは、両端の接続部の距離よりも十分長く設定されているため、可動部309aの移動によりこれらが引っ張られることで変位部材309の可動部の移動が妨げられることはない。
【0057】
また、密閉容器307を構成する上部品307aと中板部306との隙間には、前述の通り熱伝導グリスが充填されており、伝熱可能かつ機械的な固定はされていないため、同様にこれらにより変位部材309の可動部の移動が妨げられることはない。
【0058】
また、撮像素子301は、ヒートシンク303を介してペルチェ素子302の吸熱面302cに接続されているため、駆動基板305からの電気信号を受けてペルチェ素子302が動作すると、撮像素子301を効率的に冷やすことができ、撮影時に問題となる暗電流ノイズを低減させることができる。
【0059】
さらに、ペルチェ素子302の吸熱面302cとは反対側の発熱面302hと上部品307aとの隙間に前述通り熱伝導グリスが充填されており、また、板バネ601によりペルチェ素子302とヒートシンク303とが密着しているため、ペルチェ素子302からの熱は、上部品307a、中板部306を介して、カメラ本体208に伝熱した後、カメラ本体208から自然空冷(放熱)される。
【0060】
以上のように、本実施形態によれば、ペルチェ素子の位置合わせやケーブル弾性によるペルチェ素子の浮き等を気にせずに、ペルチェ素子を破損することなく、容易にカメラの組み立てを行うことができる。
また、カメラに振動、衝撃等の外力が加わったときも、ペルチェ素子の位置がずれないため、ペルチェ素子とヒートシンク等との接触面積を所望の範囲に確保でき、撮像素子を良好に冷却することができ、暗電流(ノイズ)の影響を最小限にすることができる。
【0061】
次に、第1の実施形態の変形例について図5を参照して説明する。
図5はペルチェ素子周りの部品関係を示した拡大図である。
以下、第1の実施形態の変形例について、第1の実施形態のカメラ1と共通する点については同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【0062】
図5に示すように、第1の実施形態と異なる点は突起部の形状である。
複数の突起部411は、円錐の頂点部分を底面と平行な方向に切除した形状の部材と円柱形状の部材とを重ね合わせた形状をなしている。
【0063】
これら突起部(位置決め部)411は、先端部(頂点)から基端部(底面)に向かって径が拡大するような、なだらかな連続的な位置決め面としての斜面411a(円錐面)とこの斜面411aから基端部に向かって延びる垂直面411b(円筒面)とを有しており、この斜面411aと垂直面411bとがペルチェ素子302の側面302sに対向している。
【0064】
この突起部411の垂直面411bは、ペルチェ素子302の厚みよりも短い高さとしている。
以上のように、第1の実施形態の変形例によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0065】
また、突起部は、例えばネジ部材としても良く、ヒートシンクに設けたネジ穴にねじ込む構成にして、ヒートシンクの温度を測定するサーミスタの固定部材と兼用しても良い。
【0066】
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係るカメラについて、図6および図7を参照して説明する。
図6はペルチェ素子周りの部品関係を示した拡大図であり、図7は図6上方からペルチェ素子周りの部品関係を示した拡大図である。
以下、本実施形態のカメラについて、第1の実施形態のカメラ1と共通する点については同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【0067】
図6および図7に示すように、第1の実施形態と異なる点は突起部の形状および突起部とヒートシンクとを一体的に構成した部分である。
突起部(位置決め部)451は、先端部(頂点)から基端部(底面)に向かって拡大するような、なだらかな連続的な平面形状の斜面(位置決め面)451aを有しており、この斜面451aがペルチェ素子302の側面302sに対向している。
この突起部451は、ペルチェ素子302の側面302s全てを囲むようなリング状をなしており、ヒートシンク(第1の当接部材)353の上面353bに一体的に形成されている。
【0068】
上記構成を有するカメラの組み立て作業および顕微鏡の作用については、前述の実施形態と同様のため、ここでは説明を省略する。
以上のように、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0069】
次に、第2の実施形態の変形例について図8を参照して説明する。
図8はペルチェ素子周りの部品関係を示した拡大図である。
以下、第2の実施形態の変形例について、第2の実施形態のカメラと共通する点については同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【0070】
図8に示すように、第2の実施形態と異なる点は突起部の形状である。
突起部(位置決め部)471は、先端部(頂点)から基端部(底面)に向かって拡大するような、なだらかな連続的な曲面形状の斜面(位置決め面)471aを有しており、この斜面471aがペルチェ素子302の側面302sに対向している。
【0071】
この突起部471は、ペルチェ素子302の側面302s全てを囲むようなリング状をなしており、ヒートシンク373の上面に一体的に形成されている。
以上のように、第2の実施形態の変形例によれば、第2の実施形態と同様の効果が得られる。
【0072】
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態に係るカメラ3について、図9および図10を参照して説明する。
図9は本実施形態におけるカメラ3の内部構成を示した図であり、図10はペルチェ素子周りの部品関係を示した図9の拡大図(B部)である。
以下、本実施形態のカメラ3について、第1の実施形態のカメラ1と共通する点については同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【0073】
図9および図10に示すように、第1の実施形態と異なる点は板バネの位置および突起部の位置である。
すなわち、板バネ601は、ヒートシンク303の上面303bとペルチェ素子302の吸熱面302cとの間に設けられている。
また、複数(本実施形態では4つ)の突起部(位置決め部)501は、密閉容器(第2の当接部材)307を構成する上部品307aの内面に、ペルチェ素子302の側面302sに対向するように設けられている。
【0074】
これら突起部501は、先端部(頂点)から基端部(底面)に向かって径が拡大するような、なだらかな連続的な位置決め面としての斜面501a(円錐面)を有しており、この斜面501aがペルチェ素子302の側面302sに対向している。
【0075】
そして、突起部501の基端部とペルチェ素子302の発熱面302hとの距離、すなわちペルチェ素子302の上記厚み方向に対して直交する方向(図10において左右方向)における突起部501とペルチェ素子302の発熱面302hとの距離をα2とし、突起部501の先端部とペルチェ素子302の吸熱面302cとの距離、すなわちペルチェ素子302の上記厚み方向に対して垂直方向(図10において左右方向)における突起部501とペルチェ素子302の吸熱面302cとの距離をβ2とすると、α2<β2の関係が成り立っている。
【0076】
さらに、突起部501の高さは、ヒートシンク303の上面303bと上部品307aの内面との上記厚み方向の距離未満としている。これにより、突起部501の先端部とヒートシンク303の上面303bとの間には空間が設けられている。
【0077】
上記構成を有するカメラ3の組み立て作業について以下に説明する。
まず、密閉容器307を組み立てるために、図9に示すように、ヒートシンク303を図示しないビスにより基板304に固定する。次に、熱伝導グリスを基板304の撮像素子301取り付け側に塗布した後、撮像素子301をヒートシンク303に当て付けつつ基板304に半田付けする。
【0078】
その後、熱伝導グリスを上部品307aの内面であるペルチェ素子302の接触面に塗布した後、図9に示す上部品307aの上下方向を逆にして、ペルチェ素子302を複数の突起部501で囲まれた空間に挿入して上部品307aの内面に載置して上部品307aに当接する。
そして、撮像素子301および基板307が一体となったヒートシンク303を、板バネ601および熱伝導グリスを介してペルチェ素子302と密着する。
【0079】
ここで、ペルチェ素子302は、ケーブルの弾性により位置が動く虞があるが、前述通りの条件で構成されている突起部501の斜面501aにより、ヒートシンク303の上面303bの所望位置に位置決めされる。
【0080】
その後、ペルチェ素子302を上部品307aによって覆って、上部品307aと基板304とを固定するときも、ペルチェ素子302が所望位置に位置決めされるため、ペルチェ素子302が突起部501の先端面に載り上がることなく、ペルチェ素子302が破損することなく、密閉容器307を組み上げることができる。
その後の組み立て作業は省略する。
【0081】
さらに、組み上がったカメラ3を輸送するとき等に、カメラ3に外力が加わった場合も、ペルチェ素子302は、ペルチェ素子302の上記厚み方向に対して直交する方向(図10において左右方向)に移動する虞があるが、前述通りの条件で構成されている突起部501の斜面501aにより、ヒートシンク303の上面303bから外れることなく、ヒートシンク303の上面303bの所望位置に位置決めされる。
【0082】
また、例えペルチェ素子302が突起部501に接触しても、ペルチェ素子302の発熱面302hのみが突起部501に接触することになる。
従って、熱伝達経路は、ヒートシンク303からペルチェ素子302と突起部501を介してまたヒートシンク303に戻るといった循環を防止できるため、撮像素子301を良好に冷却することができる。
【0083】
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記の各実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよい。
【符号の説明】
【0084】
1 カメラ(顕微鏡用撮像装置)
100 顕微鏡
201 顕微鏡本体
202 ステージ
203 対物レンズ
204 接眼レンズ
205 鏡筒
206 標本(被写体)
207 結像レンズ
208 カメラ本体(筐体)
301 撮像素子
302 ペルチェ素子(熱交換素子)
303 ヒートシンク(第1の当接部材)
304 基板
305 駆動基板
306 中板部
307 密閉容器(第2の当接部材)
308 ガラス
309 変位部材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体を撮像するための撮像素子と、
前記撮像素子を冷却する熱交換素子と、
前記熱交換素子に当接する当接部材と、
前記当接部材に設けられ、前記熱交換素子の吸熱面および発熱面以外である側面に対向する位置決め面を有する位置決め部と、
を備え、
前記位置決め部の位置決め面は、なだらかな連続的な斜面であり、前記当接部材に当接している前記吸熱面または前記発熱面との距離αを、前記当接部材に当接していない前記発熱面または前記吸熱面との距離βよりも短くした顕微鏡用撮像装置。
【請求項2】
前記位置決め面の少なくとも一部は、前記当接部材に当接している前記吸熱面または前記発熱面に接触している請求項1に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項3】
前記撮像素子の周囲を密閉収容する密閉容器をさらに具備する請求項1または請求項2に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項4】
前記当接部材は、前記吸熱面に当接する第1の当接部材と前記発熱面に当接する第2の当接部材とを含み、
前記位置決め部の高さは、前記第1の当接部材と前記第2の当接部材との間の距離よりも短くした請求項1から請求項3のいずれかに記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項5】
前記第1の当接部材は、前記撮像素子と前記熱交換素子との間に介在するヒートシンクである請求項4に記載の顕微鏡用撮像装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2013−110691(P2013−110691A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−256288(P2011−256288)
【出願日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【出願人】(000000376)オリンパス株式会社 (11,466)
【Fターム(参考)】