CN104338665A - 光照射装置 - Google Patents

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Abstract

只用一光源就可以同时对圆环状照射区域照射的光照射装置。将光照射于配置在指定位置被照射物圆环状照射区域的光照射装置，具备：LED组件，射出光；第1透镜，与LED组件具有共通光轴，且将LED组件射出的紫外光的发散角缩小，并使光形成指定发散角；第2透镜，与第1透镜具有共通光轴，且将穿透所述第1透镜的光以使其成以光轴O为中心的圆环状光的方式折射；以及第3透镜，与第2透镜具有共通光轴，且将穿透所述第2透镜的光圆环状聚焦于所述照射区域上。

Description

光照射装置
技术领域
本发明为关于一种可对被照射物照射圆环状紫外光的光照射装置。
背景技术
过去，紫外线固化树脂被广泛应用于将塑料透镜等光学部件接着固定在透镜架等光学部件上。这种紫外线固化树脂，被设计为借助于照射波长为365nm左右的紫外光进行固化，紫外光光照射装置(即紫外线照射装置)用于固化紫外线固化树脂。
作为紫外线照射装置，一直以来，普遍使用高压水银灯或水银氙气灯等为光源的灯型照射装置。但近年来，基于降低耗电量、长寿命化、装置尺寸小型化的要求，取代传统的放电灯，以LED(Light Emitting Diode)作为光源的紫外线照射装置已正式投入实际应用，如专利文献1日本专利，登录号第4303582号说明书记载的内容。
一般而言，将塑料透镜等光学部件固定于透镜架(镜筒)时，必须在塑料透镜周围与透镜架接触的多个位置上涂抹紫外线固化树脂，并让多个位置的紫外线固化树脂同时固化(即同时照射紫外光)。因此，专利文献1所记载的紫外线照射装置，设置多个具备可照射紫外光的LED光源单元(照射头)，且以可对涂抹在同一圆周上多个位置的紫外线固化树脂同时照射紫外光的方式构成。
然而，记载于专利文献1中的紫外线照射装置，因必须配合紫外线固化树脂的各涂布位置配置光源单元，而需要多个光源单元，故存在装置整体尺寸大型化的问题。此外，为了使紫外光确实照射到紫外线固化树脂，必须在紫外线固化树脂的各涂布位置上，针对光源单元射出的紫外光进行定位调整(即对准光学部件和光源单元之间的位置)。
在此，关于无需定位调整，且对涂布于同一圆周上多个位置的紫外线固化树脂同时照射紫外光的结构，也可考虑照射如覆盖透镜架与光学部件的大光束直径(即广域照射区域)紫外光。然而，在这种结构下，由于紫外光照射区域会变广，平均每单位面积的紫外光能量会变小，为了使紫外线固化树脂稳定且确实固化，必须增强紫外光能量，或延长照射时间。为了增强紫外光能量，必须使用高输出类型LED，因此会产生紫外线照射装置整体成本上扬的问题。此外，一旦延长照射时间，固化紫外线固化树脂的工程将更费时，并会产生生产效能降低的问题。
发明内容
本发明鉴于所述原因而设计完成，其目的在于提供不使用高输出类型LED，不延长照射时间，无需定位调整，且用一光源单元(即一光源)可以同时对涂布在同一圆周上多个位置的紫外线固化树脂(即对圆环状的照射区域)照射紫外线的紫外线照射装置(即光照射装置)。
为达到所述目的，本发明的光照射装置，将光照射于配置在指定位置被照射物的圆环状照射区域内，其特征为：具备：LED(Light Emitting Diode)组件，射出所述光；第1透镜，与所述LED组件具有共通光轴，且将所述LED组件射出的紫外光的发散角缩小，并使光形成指定发散角；第2透镜，与所述第1透镜具有共通光轴，且将穿透所述第1透镜的光以使其形成以所述光轴为中心的圆环状光的方式折射；以及第3透镜，与所述第2透镜具有共通光轴，且将穿透所述第2透镜的光在所述照射区域上聚焦成圆环状。
根据所述结构，LED组件射出的光形成圆环状光，并照射在被照射物的圆环状照射区域。因此，例如紫外线固化树脂涂布在照射区域内时，该紫外线固化树脂会在接受光照后一次性(即同时)固化。
此外，本装置可更具备将第3透镜对第2透镜相对移动的透镜移动结构。根据此结构，可配合被照射物的位置，改变穿透第2透镜的光的聚焦位置。
又，第2透镜，可由将圆锥面朝向第1透镜端或第3透镜端的轴棱锥透镜构成。
又，第2透镜，可由在第1透镜侧及第3透镜侧具备圆锥面的轴棱锥透镜构成。
又，第2透镜，可由分别在第1透镜侧或第3透镜侧具备圆锥面的成对轴棱锥透镜构成。
又，圆锥面顶点角度，以120°～150°为佳。
又，第1透镜，可由双凸透镜、平凸透镜或凸凹透镜构成。
又，第3透镜，可由双凸透镜、平凸透镜或凸凹透镜构成。
此外，光照射装置射出的光以紫外光区波长的光为佳。再者，此时紫外光区波长的光以包含作用于紫外线固化树脂波长的光为佳。
本发明的有益效果是：
如上所述，根据本实施方式的光照射装置，从一LED组件射出的紫外光会形成圆环状紫外光，并照射在圆环状的照射区域内。因此，无需像以前一样设置多个光源单元，就能同时照射涂布在照射区域内多个位置上的紫外线固化树脂。此外，也无需以往必要的定位调整。此外，由于光仅照射在圆环状的照射区域，故无需使用高输出类型LED，也无需延长照射时间。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的光照射装置的简要结构立体图。
图2(a)为光学头组装前的分解图，图2(b)及图2(c)为光学头组装后的侧剖视图。
图3是从X轴方向观看本发明实施方式的光照射装置第2透镜时的外观图。
图4是从X轴方向检视本发明实施方式的光照射装置光学头时的(即Y－Z平面上的)光路图之一例。
图5是表示在图4中WD＝20mm位置的照射强度分布的浓淡图。
图6是表示在图4中WD＝20mm、WD＝30mm、WD＝40mm各位置Y轴方向的照射强度分布图表。
图7是从X轴方向观看本发明实施方式的光照射装置光学头时的(即Y－Z平面上的)光路图之一例。
图8是从X轴方向观看本发明实施方式的光照射装置光学头时的(即Y－Z平面上的)光路图之一例。
图9是表示在图7中的WD＝30mm的位置Y轴方向的照射强度分布、以及在图8中WD＝40mm位置Y轴方向的照射强度分布的图表。
图10(a)是将本发明实施方式的光照射装置第2透镜入射面顶点的角度α改变为160°时的光路图，图10(b)表示在指定工作距离WD上X轴方向的照射强度分布图表。
图11(a)是将本发明实施方式的光照射装置第2透镜入射面顶点的角度α改变为150°时的光路图，图11(b)表示在指定工作距离WD上X轴方向的照射强度分布图表。
图12(a)是将本发明实施方式的光照射装置第2透镜入射面顶点的角度α改变为120°时的光路图，图12(b)表示在指定工作距离WD上X轴方向的照射强度分布图表。
图13(a)是将本发明实施方式的光照射装置第2透镜入射面顶点的角度α改变为100°时的光路图，图13(b)表示在指定工作距离WD上X轴方向的照射强度分布图表。
图14(a)是将本发明实施方式的光照射装置第2透镜入射面顶点的角度α改变为80°时的光路图，图14(b)表示在指定工作距离WD上X轴方向的照射强度分布图表。
图15(a)是表示本发明实施方式的光照射装置第2透镜的第1变形例光路图，图15(b)表示X轴方向的照射强度分布图表。
图16(a)是表示本发明实施方式的光照射装置第2透镜的第2变形例光路图，图16(b)表示X轴方向的照射强度分布图表。
图17(a)是表示本发明实施方式的光照射装置第2透镜的第3变形例光路图，图17(b)表示X轴方向的照射强度分布图表。
图18(a)是表示本发明实施方式的光照射装置第2透镜的第4变形例光路图，图18(b)表示X轴方向的照射强度分布图表。
图19(a)是表示本发明实施方式的光照射装置第2透镜的第5变形例光路图，图19(b)表示X轴方向的照射强度分布图表。
图20(a)是表示本发明实施方式的光照射装置第2透镜的第6变形例光路图，图20(b)表示X轴方向的照射强度分布图表。
符号说明：
1 光照射装置
10 LED单元
11 壳体
11a 开口部分
11b 侧壁部
11c 底部
11ca、11cb 贯穿孔
12 LED组件
12a 发光面
12b 护罩玻璃
20 第1透镜单元
21 镜筒
21a、21b 开口部分
21c 侧壁部
22 第1透镜
23、231、232、233、234、235、236 第2透镜
23a 入射面
23b 出射面
30 止动螺丝
30a 螺孔
40 第2透镜单元
41 镜筒
41a、41b 开口部分
41c 侧壁部
42 第3透镜
100 光学头
200 电源单元
300 电缆
300a、300b 导线
L 透镜
La 凸缘
Lb 基端面
具体实施方式
以下针对本发明的实施方式，参照附图进行详细说明。此外，附图中相同或相当部分附加相同符号，不再反复说明。
图1表示本发明实施方式的光照射装置简要结构立体图。本实施方式的光照射装置1为将指定的照射强度分布(光束分布)的紫外光(例如波长365nm的光)照射于自被照射物(透镜L)的外周面圆环状突出的凸缘La的装置。凸缘La的基端面Lb(图1中以斜线表示的侧面)为接着面，紫外线固化树脂涂布于多个位置，并与图中未标示的透镜架抵接。当紫外光照射于凸缘La时，凸缘La和透镜架间的紫外线固化树脂会固化，透镜L会固定于透镜架。
如图1所示，光照射装置1，具备：光学头100，射出紫外光；电源单元200，向光学头100供电同时调整光学头100射出的紫外光的照射强度；电缆300，电性连接光学头100及电源单元200。此外，本实施方式的电缆300，由分别连接于下文LED组件12的阳极端子及阴极端子的2条导线300a、300b(图2)构成。
透镜L，以与光学头100相隔指定距离，且使光轴AX与光学头100的光轴O成同轴的方式调整位置并配置。以下将光学头100射出端面与透镜L基端面Lb(接着面)之间的距离称为“工作距离WD”。
此外，本说明书中，将光学头100射出的紫外光的射出方向(即光轴AX方向)定义为Z轴方向，与Z轴直交且相互直交的两个方向定义为X轴方向及Y轴方向，以此进行说明。
图2为光学头结构的侧剖视图。图2(a)为光学头100组装前的分解图，图2(b)及(c)为光学头100组装后的侧剖视图。如图2所示，本实施方式的光学头100由LED单元10、第1透镜单元20、止动螺钉30、第2透镜单元40构成。如图2(b)及(c)所示，本实施方式的光学头100以借助于调整止动螺钉30的位置来调整第1透镜单元20和第2透镜单元40的相对位置关系的方式构成。
LED单元10，具备：壳体11以及固定于壳体11的LED(Light Emitting Diode)组件12。壳体11为具有开口部分11a、圆筒形侧壁部11b以及连接于侧壁部11b的一体成形的底部11c有底筒状体形状部件，电缆300从开口部分11a插入并固定。此外，底部11c形成有2个贯穿孔11ca、11cb，与光学头100的光轴O平行延伸，且从贯穿孔11ca、11cb分别拉出电缆300的两条导线300a、300b，并分别连接于LED组件12的阳极端子(未标示)及阴极端子(未标示)。此外，底部11c形成用于接着固定LED组件12的突起部11d，以沿着光学头100的光轴O突出的方式形成。
LED组件12，具有略正方形的发光面12a(在图2中未标示)以及护罩玻璃12b(在图2中未标示)，且将在该发光面12a发光的波长365nm的紫外光穿过护罩玻璃12b射出的半导体发光组件。LED组件12，以使其光轴与光学头100的光轴O一致(即与壳体11中心轴成一致)的方式调整位置，并接着固定在突起部11d前端。如上所述，LED组件12的阳极端子及阴极端子，以电缆300为媒介连接于电源单元200，且从LED组件12射出对应于电源单元200供给的驱动电流的指定光量的紫外光。此外，在本实施方式中，以从LED组件12射出以光轴O为中心、边以60°发散角扩散成圆形边前进的紫外光，作为说明。
第1透镜单元20，具备：镜筒21、第1透镜22及第2透镜23。镜筒21，具有开口部分21a、21b及圆筒状侧壁部21c的中空筒状体形状的部件。镜筒21开口部分21a侧的内径较壳体11的侧壁部11b的外径略大，而壳体11(即LED单元10)从开口部分21a插入，并固定于镜筒21内的指定位置(图2(b)、(c))。此外，在镜筒21侧壁部21c的外周面形成公螺丝(未标示)，可与在止动螺丝30内周面及第2透镜单元40内周面形成的母螺丝抵接，将在下文详细说明。
此外，在镜筒21开口部分21b侧收容第1透镜22及第2透镜23。第1透镜22，以使其光轴与LED组件12d光轴(即光学头100的光轴O)成一致的方式定位并接合固定于镜筒21内周面，当LED单元10收容于镜筒21内时，第1透镜22配置接近于LED组件12(如相隔0.35mm)。本实施方式第1透镜22为厚度3.75mm的双凸透镜，将LED组件12射出的紫外光的发散角缩小，并使光形成指定发散角。
第2透镜23，以与第1透镜22相隔指定的间隔(如1.5mm的间隔)，且使其光轴与第1透镜22的光轴(即光学头100的光轴O)成一致的方式定位并接合固定于镜筒21内周面。本实施方式第2透镜23，将圆锥面朝向第1透镜22侧厚度4mm的轴棱锥透镜，将穿透第1透镜22的紫外光以使其成以光轴O为中心的圆环状光的方式(即以使穿透光轴O周边的光消失的方式)折射。图3将本实施方式第2透镜23从X轴方向观看时的外形图。如图3所示，本实施方式第2透镜23，为具有圆锥状的入射面23a及平面的出射面23b的轴棱锥透镜，在本实施方式中，圆锥状入射面23a的顶点角度α(即第2透镜23Y－Z平面上断面两条棱线间的角度)为140°。
止动螺丝30(图2)，在中心有螺孔30a的圆环状部件，将下文的第2透镜单元40对于镜筒21固定。螺孔30a内径较镜筒21的侧壁部21c外径略大，在螺孔30a形成与镜筒21侧壁部21c外周面的公螺丝抵接的母螺丝(未标示)。因此，借助于将镜筒21(即第1透镜单元20)前端部(开口部分21b侧端部)拧进螺孔30a，并使止动螺丝30朝顺时针方向转动，止动螺丝30就能安装于镜筒21的侧壁部21c。
第2透镜单元40具备：镜筒41及第3透镜42。镜筒41，具有开口部分41a、41b及圆筒形侧壁部41c的中空筒状体形状的部件。镜筒41开口部分41a侧的内径，较镜筒21侧壁部21c的外径略大，镜筒41的内周面形成有母螺丝(未标示)，可与镜筒21侧壁部21c的外周面所形成的公螺丝抵接。因此，借助于将镜筒21(即第1透镜单元20)前端部(开口部分21b侧端部)拧进镜筒41开口部分41a，并使其朝顺时针方向转动，镜筒21会插入镜筒41的内部。然后，镜筒41会固定在镜筒41的基端部(开口部分41a侧端部)与止动螺丝30相接的位置。像这样，本实施方式镜筒41和止动螺丝30为所谓的双螺帽的结构，且借助于改变止动螺丝30的位置，可使镜筒41对镜筒21并沿光轴O(即朝Z轴方向)移动。换言之，借助于改变止动螺丝的位置，可改变第2透镜23和第3透镜42的间隔。将镜筒41安装于镜筒21后，借助于将止动螺丝30朝逆时针方向转动，镜筒41会完全固定于镜筒21。
在镜筒41开口部分41b侧收容第3透镜42。第3透镜42，以使其光轴与第1透镜22及第2透镜23的光轴(即光学头100光轴O)成一致的方式，定位并接合固定于镜筒的内周面。在本实施方式中，镜筒21安装于镜筒41时，第2透镜23与第3透镜42之间的间隔，配合止动螺丝30的位置，在2mm(图2(b))～25mm(图2(c))的范围内调整。本实施方式第3透镜42为厚度3mm平凸透镜，且将穿透第2透镜23的紫外光，在指定工作距离WD上所配置的透镜L的基端面Lb(接着面)聚焦(投影)成圆环状。
图4为从X轴方向检视本实施方式光学头100时的(即Y－Z平面上的)光路图之一例，且为了使工作距离WD为20mm(即使圆环状紫外光投影于距离光学头100射出端面20mm的位置)，而将第2透镜23和第3透镜42之间的间隔，调整成指定距离(例如19mm)时的光路图。此外，在本实施方式中，由于从LED组件12为照射出边扩散成圆形边前进的紫外光，故所有通过Z轴平面上的光路图均与图4相同。因此，本说明书仅用图4说明Y－Z平面上的光路径。
此外，在图4中，为使附图浅显易懂，故省略光学头100的部分结构，仅表示出LED组件12和第1透镜22、第2透镜23、第3透镜42，并在每隔10°的位置表示从LED组件12射出的60°发散角紫外光的光路径。此外，在图4中，将LED组件12所射出的紫外光中，穿过光轴O光路径的紫外光表示为发散角0°的光(即射出角度为0°的光)，朝光轴O上侧(即Y轴方向正侧)射出的紫外光表示为正发散角的紫外光，朝光轴O下侧(Y轴方向负侧)射出的的紫外光表示为负发散角的紫外光。又，图4中，将工作距离WD为20mm、30mm、40mm的位置，表示为“WD＝20mm”、“WD＝30mm”、“WD＝40mm”。
如图4所示，在LED组件12发光面12a发光的波长365nm的紫外光，穿过护罩玻璃12b，射入第1透镜22。射入第1透镜22的紫外光，借助于第1透镜22来折射，缩小发散角，并射入第2透镜23。在本实施方式中，以使LED组件12所射出的发散角±60°的紫外光，几乎全部射入第2透镜23的方式构成。
穿透第1透镜22的紫外光，射入第2透镜23的入射面23a。如上所述，本实施方式的第2透镜23为轴棱锥透镜，且因入射面23a呈圆锥面，故各光路径朝光轴O的方向弯曲。然后，越穿过第2透镜23内侧的光(即发散角较小的光)，射出角度(光轴O的角度)越大，从第2透镜23出射面23b射出的紫外光，在第2透镜23附近位置，以与光轴O呈交叉的方式射出。如此，因从本实施方式第2透镜23出射面23b射出的紫外光，距离光轴O越近以越大的角度折射，距离光轴O越远以越小的角度折射，故穿透光轴O周边的光就会消失(即穿透光轴O周围的光，会逐渐对齐成偏离光轴O的光)，且以成为以光轴O为中心的圆环状的光的方式射出。
穿透第2透镜23的紫外光，更借助于第3透镜42来折射，并在WD＝20mm的位置聚焦成圆环状。之后，在WD＝20mm位置上聚焦成圆环状紫外光，随距离渐远逐渐失焦。
图5表示在图4的WD＝20mm位置的照射强度分布的浓淡图。图5的纵轴表示以光轴O为0的Y轴方向的距离(mm)，横轴表示以光轴O为0的X轴方向的距离(mm)，且借助于4阶段的浓淡来表示照射强度(mW/cm2)。此外，图6表示在图4的WD＝20mm、WD＝30mm、WD＝40mm各位置的Y轴方向的照射强度分布图表。图6的纵轴，为照射强度(mW/cm2)，横轴为以光轴O为0的Y轴方向的距离(mm)。
如图5及图6所示，在WD＝20mm的位置中，因从光学头100射出的紫外光聚焦成圆环状，故可获得有尖峰强度约1800 mW/cm2的直径约8mm的圆环状紫外光。
此外，如图6所示，可得知在WD＝30mm的位置中，紫外光因失焦而形成尖峰强度约600mW/cm2的平稳的照射强度分布，在WD＝40mm的位置中，紫外光因进一步失焦，故无法形成圆环状的光。
如此，在本实施方式中，因以射出60°发散角紫外光的LED组件12为光源，故平行光不射入第2透镜23的入射面23a，且穿透第3透镜42的紫外光，不形成平行的圆环状紫外光。因此而存在工作距离WD一旦不同，便无法获得所希望的圆环状紫外光的问题。因此，在本实施方式中，为了在所希望的工作距离WD上能获得所希望的照射强度的圆环状紫外光，而采用可使镜筒41对着镜筒21沿光轴O移动的结构，并采用使第2透镜23与第3透镜42之间的间隔可以调整的方式。
图7及图8为从X轴方向观看本发明实施方式的光照射装置光学头100时的(即Y－Z平面上的)光路图之一例。图7为使工作距离WD成30mm(即让圆环状紫外光投影在距离光学头100射出端面30mm的位置)，而将第2透镜23和第3透镜42之间的间隔，调整至指定距离(例如15mm)时的光路图。另外，图8为使工作距离WD成40mm(即让圆环状紫外光投影在距离光学头100的射出端面40mm的位置)，而将第2透镜23和第3透镜42之间的间隔，调整至指定距离(例如8mm)时的光路图。此外，图9表示在图7的WD＝30mm的位置Y轴方向的照射强度分布(图9中表示为“WD＝30mm”)，以及在图8的WD＝40mm位置Y轴方向的照射强度分布(图9中表示为“WD＝40mm”)的图表。图9纵轴为照射强度(mW/cm2)，横轴为以光轴O为0的Y轴方向的距离(mm)。
如图7、图9所示，若调整第2透镜23和第3透镜42之间的间隔，可使圆环状紫外光在WD＝30mm位置聚焦，并且可在WD＝30mm的位置上获得有尖峰强度约580 mW/cm2的直径约10mm的圆环状紫外光。
又，如图8、图9所示，若调整第2透镜23和第3透镜42之间的间隔，可使圆环状紫外光在WD＝40mm位置聚焦，并且可在WD＝40mm的位置上获得有尖峰强度约200 mW/cm2的直径约14mm的圆环状紫外光。
如上所述说明，根据本实施方式的光照射装置1，从一LED组件12射出的紫外光形成圆环状紫外光，并照射于配置在工作距离WD上的被照射物(即透镜L)圆环状照射区域(即基端面Lb)。因此，无需像以前一样设置多个光源单元(光学头)，就能借助于紫外光同时照射涂布在照射区域内多个位置上的紫外线固化树脂。此外，也无需以往必要的定位调整。此外，由于紫外光仅照射在圆环状照射区域，故无需使用高输出类型LED，也无需延长照射时间。
另外，如上所述，在本实施方式中,具备将所述第3透镜42对所述第2透镜23相对移动的透镜移动结构，以借助于调整止动螺钉30位置来使第2透镜23和第3透镜42之间隔可调整的方式构成。因若改变第2透镜23和第3透镜42之间的间隔，穿透第2透镜23紫外光的聚焦位置会改变，故工作距离WD也会改变。换言之，根据本实施方式的透镜移动结构，借助于改变第2透镜23和第3透镜42之间的间隔，可对应各种不同的工作距离WD，并可有效将圆环状紫外光照射在对应的工作距离WD的位置上(即透镜L的基端面(接着面))。
以上为本实施方式的说明，但本发明并不仅限于所述结构，在本发明的技术思想范围内也可以有各种不同变形。
举例而言，本实施方式的光照射装置1，以使圆环状照射区域的紫外线固化树脂固化作为说明，但并不仅限于此用途，也可适用于需要圆环状光的其他用途(例如对像不希望将光照射在中心的圆形状被照射物照射)。
此外，本实施方式的光照射装置1，以照射波长365nm的紫外光装置作为说明，但也可以是照射紫外光区其他波长的紫外光。近年，照射接近紫外光区波长(例如波长405nm)光的LED组件已被实际应用，而其LED组件也可适用于本实施方式的光照射装置1。换言之，本说明书中“紫外光”、“紫外光区波长的光”，包含接近紫外光区波长的光，且只要能产生本发明的作用、效果，即在本发技术思想范围内。此外，如上所述，将本实施方式的光照射装置1应用于需要圆环状光的其他用途(即让紫外线固化树脂固化用途以外的用途)时，光照射装置1并不限必须是照射紫外线的装置，也可是照射可见光区或红外光区波长光的装置。
又，本实施方式第1透镜22以双凸透镜作为说明，但并不仅限于此结构，例如也可适用平凸透镜或凸凹透镜。
又，本实施方式第3透镜42以平凸透镜作为说明，但并不仅限于此结构，例如也可适用双凸透镜或凸凹透镜。再者，若为平凸透镜时，也可配置成凸面为入射面，平面为出射面。
又，在本实施方式中，将第2透镜23圆锥状入射面23a的顶点角度α以140°作为说明，但并不仅限于此结构。图10～图14分别将本实施方式第2透镜23入射面23a的顶点角度α改变成160°、150°、120°、100°、80°时的光路图(图10(a)～图14(a))，以及表示在指定工作距离(WD＝20mm)上X轴方向的照射强度分布图表(图10(b)～图14(b))。再者，图10(b)～图14(b)纵轴与图6同为照射强度(mW/cm2)，横轴为以光轴O为0 X轴方向及Y轴方向的距离(mm)。
如图10所示，第2透镜23入射面23a的顶点角度α为160°时，因第2透镜23所产生的折射力会变小，故200 mW/cm2左右的光会残留于光轴O周边(即中心部)，且无法获得全部圆环状紫外光。像这样，若光残留于照射区域的中心部，其周边光的光量即会减少，故尖峰强度会稍微下降，但若能让指定工作距离WD上的紫外线固化树脂固化，仍可适用这种结构。
如图11所示，第2透镜23入射面23a的顶点角度α为150°时，与本实施方式相同，可在指定工作距离WD上获得直径约10mm的圆环状紫外光。
如图12所示，第2透镜23入射面23a的顶点角度α为120°时，因第2透镜23变厚，故虽穿透第1透镜22的紫外光的一部分(发散角较大的光)不会射入第2透镜23，且光的利用率会略微下降，但仍与本实施方式相同，可在指定工作距离WD上获得直径约12mm的圆环状紫外光。而且，在本变形例中，为了提高光利用率，只要加大第2透镜23外径即可。
如图13所示，第2透镜23入射面23a的顶点角度α为100°时，因第2透镜23厚度会比角度α为120°时改变厚，故光利用率会更加降低，但仍与本实施方式相同，可在指定工作距离WD上获得直径约18mm的圆环状紫外光。而且，在本变形例中，为了提高光利用率，与角度α为120°时相同，只要加大第2透镜23外径即可。
如图14所示，第2透镜23入射面23a的顶点角度α为80°时，因第2透镜23厚度会比角度α为100°时改变厚，故光利用率会更加降低，但仍与本实施方式相同，可在指定工作距离WD上获得直径约24mm的圆环状紫外光。而且，在本变形例中，为了提高光利用率，与角度α为120°、100°时相同，只要加大第2透镜23外径即可。
像这样，本实施方式第2透镜23圆锥状的入射面23a的顶点角度α非限于140°，只要在160°以下，即可在指定工作距离WD上获得圆环状紫外光。此外，如前所述，当第2透镜23入射面23a的顶点角度α为160°时，光利用率会因光残留于中心部而降低，而且角度α越小，第2透镜23就越厚，光利用率就越低。因此，第2透镜23入射面23a的顶点角度α以120°～150°为佳。
此外，本实施方式第2透镜23，以将圆锥面朝向第1透镜22端的轴棱锥透镜做为说明，但并不仅限于此结构，而可有各种不同变形例。
图15表示本实施方式第2透镜23第1变形例的光路图(图15(a))，以及表示WD＝20mm上X轴方向的照射强度分布图表(图15(b))。本变形例第2透镜231为将圆锥面朝向第3透镜42端的轴棱锥透镜，这点与本实施方式第2透镜23不同。即使像这样将圆锥面配置在出射面侧，仍可达到与本实施方式第2透镜23相同机能，且可在WD＝20mm上获得直径约7mm的圆环状紫外光。
图16表示本实施方式第2透镜23第2变形例的光路图(图16(a))，以及表示WD＝20mm上X轴方向的照射强度分布图表(图16(b))。本变形例第2透镜232为在第1透镜22侧(即第2透镜232入射面侧)及第3透镜42侧(即第2透镜232出射面侧)都具圆锥面的轴棱锥透镜，这点与本实施方式第2透镜23不同。即使像这样以圆锥面构成入射面及出射面，仍可达到与本实施方式第2透镜23相同机能，且可在WD＝20mm上获得直径约14mm的圆环状紫外光。此外，在本变形例中，即使在光轴O的周边(即中心部)有些许紫外光的照射，但只要可在工作距离WD上获得圆环状紫外光，即可使透镜L基端面Lb的紫外线固化树脂固化，因此并不会造成问题。
图17表示本实施方式第2透镜23第3变形例的光路图(图17(a))，以及表示WD＝20mm上X轴方向的照射强度分布图表(图17(b))。本变形例第2透镜233，由将圆锥面朝向第3透镜42侧第1轴棱锥透镜233a和将圆锥面朝向第1透镜22侧第2轴棱锥透镜233b构成，这点与本实施方式第2透镜23不同。像这样以使圆锥面相对的方式配置的成对轴棱锥透镜，可达到与本实施方式第2透镜23相同机能，且根据这种结构仍可在WD＝20mm上获得直径约15mm的圆环状紫外光。
图18表示本实施方式第2透镜23第4变形例的光路图(图18(a))，以及表示WD＝20mm上X轴方向的照射强度分布图表(图18(b))。本变形例第2透镜234，由将圆锥面朝向第1透镜22侧第1轴棱锥透镜234a和将圆锥面朝向第3透镜42侧第2轴棱锥透镜234b所构成，这点与本实施方式第2透镜23不同。像这样以使圆锥面朝逆向的方式配置的成对轴棱锥透镜，可达到与本实施方式第2透镜23相同机能，且根据这种结构仍可在WD＝20mm上获得直径约14mm的圆环状紫外光。此外，在本变形例中，与第2变形例相同，即使在光轴O的周边(即中心部)有些许紫外光的照射，但只要可在工作距离WD上获得圆环状紫外光，即可使透镜L基端面Lb的紫外线固化树脂固化，因此并不会造成问题。
图19表示本实施方式第2透镜23第5变形例的光路图(图19(a))，以及表示WD＝20mm上X轴方向的照射强度分布图表(图19(b))。本变形例第2透镜235，由将圆锥面朝向第1透镜22侧第1轴棱锥透镜235a及第2轴棱锥透镜235b构成，这点与本实施方式第2透镜23不同。像这样以使圆锥面朝向第1透镜22侧的方式配置的成对轴棱锥透镜，仍可达到与本实施方式第2透镜23相同机能，且根据这种结构仍可在WD＝20mm上获得直径约14mm的圆环状紫外光。此外，在本变形例中，与第2、第4变形例相同，即使在光轴O的周边(即中心部)有些许紫外光的照射，但只要可在工作距离WD上获得圆环状紫外光，即可使透镜L基端面Lb的紫外线固化树脂固化，因此并不会造成问题。
图20表示本实施方式第2透镜23第6变形例的光路图(图20(a))，以及表示WD＝20mm上X轴方向的照射强度分布图表(图20(b))。本变形例第2透镜236，由将圆锥面朝向第3透镜42侧第1轴棱锥透镜236a及第2轴棱锥透镜236b构成，这点与本实施方式第2透镜23不同。像这样以使圆锥面朝向第3透镜42侧的方式配置的成对轴棱锥透镜，仍可达到与本实施方式第2透镜23相同机能，且根据这种结构仍可在WD＝20mm上获得直径约14mm的圆环状紫外光。此外，在本变形例中，与第2、第4、第5变形例相同，即使在光轴O的周边(即中心部)有些许紫外光的照射，但只要可在工作距离WD上获得圆环状紫外光，即可使透镜L基端面Lb的紫外线固化树脂固化，因此并不会造成问题。
此外，本次说明的实施方式全部为例示，并非对本发明有所限制。本发明范围并不限于所述说明，而根据权利要求书所示，包含与权利要求书均等的意图及范围内的所有改变。

Claims (20)

1.一种光照射装置，将光照射于配置在指定位置被照射物的圆环状照射区域内，其特征在于，具备：
LED组件，射出所述光；
第1透镜，与所述LED组件具有共通光轴，且将所述LED组件射出的紫外光的发散角缩小，并使光形成指定发散角；
第2透镜，与所述第1透镜具有共通光轴，且将穿透所述第1透镜的光以使其成以所述光轴为中心的圆环状光的方式折射；以及
第3透镜，与所述第2透镜具有共通光轴，且将穿透所述第2透镜的光在所述照射区域上聚焦成圆环状。
2.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，
更具备将所述第3透镜对所述第2透镜相对移动的透镜移动结构。
3.如权利要求1或2所述的光照射装置，其特征在于，
第2透镜为将圆锥面朝向第1透镜端或第3透镜端的轴棱锥透镜。
4.如权利要求1或2所述的光照射装置，其特征在于，所述第2透镜为在第1透镜侧及第3透镜侧具备圆锥面的轴棱锥透镜。
5.如权利要求1或2所述的光照射装置，其特征在于，所述第2透镜为分别在第1透镜侧或第3透镜侧具备圆锥面的成对轴棱锥透镜。
6.如权利要求3所述的光照射装置，其特征在于，所述圆锥面的顶点角度为120°～150°。
7.如权利要求4所述的光照射装置，其特征在于，所述圆锥面的顶点角度为120°～150°。
8.如权利要求5所述的光照射装置，其特征在于，所述圆锥面的顶点角度为120°～150°。
9.如权利要求1或2所述的光照射装置，其特征在于，所述第1透镜为双凸透镜、平凸透镜或凸凹透镜。
10.如权利要求3所述的光照射装置，其特征在于，所述第1透镜为双凸透镜、平凸透镜或凸凹透镜。
11.如权利要求4所述的光照射装置，其特征在于，所述第1透镜为双凸透镜、平凸透镜或凸凹透镜。
12.如权利要求5所述的光照射装置，其特征在于，所述第1透镜为双凸透镜、平凸透镜或凸凹透镜。
13.如权利要求1或2所述的光照射装置，其特征在于，所述第3透镜为双凸透镜、平凸透镜或凸凹透镜。
14.如权利要求3所述的光照射装置，其特征在于，所述第3透镜为双凸透镜、平凸透镜或凸凹透镜。
15.如权利要求4所述的光照射装置，其特征在于，所述第3透镜为双凸透镜、平凸透镜或凸凹透镜。
16.如权利要求5所述的光照射装置，其特征在于，所述第3透镜为双凸透镜、平凸透镜或凸凹透镜。
17.如权利要求1或2所述的光照射装置，其特征在于，从所述光照射装置射出的光为紫外光区波长的光。
18.如权利要求3所述的光照射装置，其特征在于，从所述光照射装置射出的光为紫外光区波长的光。
19.如权利要求4所述的光照射装置，其特征在于，从所述光照射装置射出的光为紫外光区波长的光。
20.如权利要求17所述的光照射装置，其特征在于，所述紫外光区波长的光为包含作用于紫外线固化树脂波长的光。
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