JP2006051425A - Light irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紫外線等の光を、照射対象に対して設定した光量で照射する光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation apparatus that irradiates light such as ultraviolet rays with a light amount set for an irradiation target.
例えば、紫外線硬化樹脂や接着剤等の被照射部に紫外線を照射して硬化させるための紫外線照射装置等のように、特に、工業分野等で使用される光照射装置は、照射対象に対して必要な光量の光を安定的に照射することが重要である。そこで、この種の光照射装置において、照射対象に照射する光量を制御するための技術として、例えば、特許文献1に開示された技術がある。この技術は、出射口から出射する照射光の一部を分岐用ファイバで分岐し、この分岐光の光量をUVセンサで検出することで照射光の光量を推定し、推定した光量に応じて出射口のシャッタを開閉することで光量調整を行うようになっている。
しかしながら、上述の特許文献1に開示された技術は、分岐用ファイバ等を必要とする複雑な構造であるため、特に、ヘッド部に小型化が要求される光照射装置には適用することが困難である。
However, since the technique disclosed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、照射対象に照射する光の光量を精度よく制御することができ、しかも、ヘッド部の小型化が容易な光照射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 light irradiation apparatus that can accurately control the amount of light irradiated to an irradiation target and that can easily reduce the size of a head unit. To do.
本発明は、光源から出射する光の光量を前記光源の近傍で検出する光量検出手段と、前記光源の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出した温度検出値に基づいて、前記光量検出手段で検出した光量検出値を補正する補正手段と、前記補正後の光量検出値が設定値に収束するよう、前記光源に対する供給電力を制御する光源制御手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention is based on the light amount detection means for detecting the light amount of light emitted from the light source in the vicinity of the light source, the temperature detection means for detecting the temperature of the light source, and the temperature detection value detected by the temperature detection means, A correction unit that corrects a light amount detection value detected by the light amount detection unit, and a light source control unit that controls power supplied to the light source so that the corrected light amount detection value converges to a set value. And
本発明の光照射装置によれば、照射対象に照射する光の光量を精度よく制御することがで、容易に小型化することができる。 According to the light irradiation apparatus of the present invention, it is possible to easily reduce the size by accurately controlling the amount of light irradiated to the irradiation target.
以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一形態に係わり、図1は紫外線照射装置の概略構成図、図2はヘッド部の要部断面図、図3はLED制御ルーチンのフローチャート、図4はUVセンサで発生する暗電流の温度特性を示す図表、図5はヘッド部の変形例を示す要部断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ultraviolet irradiation device, FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the head, FIG. 3 is a flowchart of an LED control routine, and FIG. FIG. 5 is a main part sectional view showing a modification of the head part.
図1において、符号1は、光照射装置の一例としての紫外線照射装置を示す。この紫外線照射装置1は、照射対象に対して紫外線をスポット照射するもので、例えばチップ型の紫外線発光ダイオード(UV−LED:以下、単にLEDと称す)15を光源として内蔵するヘッド部2と、ヘッド部2のLED10を点灯制御する制御部3とを有する。
In FIG. 1, the code |
図2に示すように、ヘッド部2は、先端側の外周面に雄ネジ部10aが刻設された略円柱形状のベース10と、雄ネジ部10aに螺合する雌ネジ部11aが基端側の内周面に刻設された略円筒形状の鏡筒11とを有する。
As shown in FIG. 2, the head portion 2 has a substantially
ベース10の先端面には、信号線16を介して制御部3に接続するアルミ基板17が固設し、さらに、このアルミ基板17上に、LED15が電気的に接続している。また、LED15には略リング形状をなすホルダ18が冠設し、このホルダ18の基部が接着剤等を介してアルミ基板17に固着している。ホルダ18は、アルミ基板17との固着によってLED15をアルミ基板17上に位置決め固定するためのもので、その際、ホルダ18は、LED15との間にレンズ19を挟持する。
An
また、LED15の近傍において、アルミ基板17上には、LED15の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ20と、LED15から出射する紫外線の光量を検出する光量検出手段としてのUVセンサ21とが電気的に接続している。
Further, in the vicinity of the
本形態において、温度センサ20は、例えばチップサーミスタ式の温度センサであり、この温度センサ20は、ホルダ18とアルミ基板17との間に形成された空隙内でアルミ基板17に固着し、さらに、空隙内に充填されたシリコンペースト22を介して、LED15と熱的に接続している。
In this embodiment, the
また、UVセンサ21は、例えば紫外線の出射に比例してLED15から出射する可視光の光量を電流値として検出するフォトICダイオードであり、このUVセンサ21は、光軸Oに沿ってホルダ18に形成された切欠部18a内で、アルミ基板17に固着している。そして、UVセンサ21は、具体的には、LED15から出射して集光レンズ25(後述する)で鏡面反射する可視光の光量を検出することにより、間接的に紫外線の光量を検出する。
The
鏡筒11は、雌ネジ部11aの先端側に内向フランジ11bを有する。この内向フランジ11bは、LED15からの出射する紫外線を所定の光束に集光する集光レンズ25を保持するためのものであり、具体的には、鏡筒11の先端部内周に嵌着するリング状のスペーサ26との間に集光レンズ25を挟持する。そして、このように鏡筒11に保持された集光レンズ25は、雄ネジ部10aと雌ネジ部11aとの螺合量によって変化するLED15からの距離に応じて、照射対象に対する紫外線の照射直径を変化させるようになっている。
The
図1に示しように、制御部3は、図示しないCPUを中心として構成される周知のマイクロコンピュータ(マイコン)30を有する。マイコン30には、LED15から出射する紫外線の光量等をユーザ入力によって設定するためのテンキー31、各種設定値等を表示するためのディスプレイ32、及び、警報用のブザー33等が、対応するインターフェース(I/F)34,35,36を介してそれぞれ接続している。
As shown in FIG. 1, the control unit 3 includes a known microcomputer (microcomputer) 30 configured around a CPU (not shown). The microcomputer 30 includes a numeric keypad 31 for setting the amount of ultraviolet light emitted from the
また、マイコン30には、温度センサ20及びUVセンサ21がA/D変換器37を介して接続し、さらに、電源38からLED15への供給電力を制御するLEDドライバ39がD/A変換器40を介して接続している。
Further, the
そして、マイコン30は、UVセンサ21で検出した紫外線の光量検出値が光量設定値に収束するよう、電源38からLEDドライバ39を通じてLED15に供給する電力をフィードバック制御する。ところで、フォトICダイオード等で構成された本形態のUVセンサ21には暗電流が発生し、この暗電流は、例えば図4に示すように、周囲温度の上昇に応じて指数関数的に増加する。このため、たとえLED15から出射される紫外線の光量が同一であったとしても、UVセンサ21の周囲温度が異なる場合には、UVセンサ21で検出される光量検出値(電流値)は異なる値となる。特に、LED15の近傍にUVセンサ21を配設した本形態の構成においては、光量検出値がLED15からの熱的影響を受けやすい。そこで、マイコン30は、温度センサ20で検出したLED温度に応じて、光量検出値の補正を行い、補正した光量検出値を用いて、LED15への供給電力をフィードバック制御する。なお、マイコン30には、例えば予め実験やシミュレーション等によって設定された光検出値に対する温度補正値のマップ等が格納されており、マイコン30は、このマップ等を用いて光量検出値に対する温度補正を行う。また、マイコン30は、LED15の過熱による破損等を防止するため、LED15の温度が予め設定した許容値を超えたとき、電源38からLED15への給電をオフする。すなわち、マイコン30は、補正手段及び光源制御手段としての機能を有する。
Then, the microcomputer 30 feedback-controls the power supplied from the
次に、マイコン30が実行するLED制御について、図3に示すLED制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは、設定時間毎に繰り返し実行されるもので、ルーチンがスタートすると、マイコン30は、先ず、ステップS101で、温度センサ20及びUVセンサ21の各検出値を読み込む。
Next, the LED control executed by the microcomputer 30 will be described with reference to the flowchart of the LED control routine shown in FIG. This routine is repeatedly executed every set time. When the routine starts, the microcomputer 30 first reads the detection values of the
続くステップS102において、マイコン30は、温度センサ20によるLED15の温度検出値が許容温度以下であるか否かを調べる。そして、ステップS102において、LED15の温度検出値が許容温度を越えている判定した場合には、マイコン30は、ステップS108に進み、LED15の過熱を防止すべく、LEDドライバ39に対してLED15への給電オフを指示し、さらに、ブザー33を通じて警報を出力した後、ルーチンを抜ける。
In subsequent step S102, the microcomputer 30 checks whether or not the temperature detection value of the
一方、ステップS102において、LED15の温度検出値が許容温度以下であると判定した場合には、マイコン30は、ステップS103に進む。そして、マイコン30は、LED15の温度検出値を用い、予め設定されているマップ等を参照して、光量検出値に対する補正値を設定し、続くステップS104において、光量検出値を温度補正する。
On the other hand, if it is determined in step S102 that the temperature detection value of the
ステップ104からステップS105に進むと、マイコン30は、補正後の光量検出値が、ユーザ設定値よりも高いか否かを調べる。 In step S105 from step 104, the microcomputer 30 checks whether or not the corrected light amount detection value is higher than the user set value.
そして、ステップS105において、補正後の光量検出値がユーザ設定値よりも高いと判定した場合には、マイコン30は、ステップS106に進み、LEDドライバ39に対し、LED15への供給電流の減量補正を指示した後、ルーチンを抜ける。
If it is determined in step S105 that the corrected light amount detection value is higher than the user set value, the microcomputer 30 proceeds to step S106 and performs a reduction correction of the supply current to the
一方、ステップS105において、補正後の光量検出値がユーザ設定値よりも低いと判定した場合には、マイコン30は、ステップS107に進み、LEDドライバ39に対し、LED15への供給電流の増量補正を指示した後、ルーチンを抜ける。
On the other hand, if it is determined in step S105 that the corrected light amount detection value is lower than the user set value, the microcomputer 30 proceeds to step S107 and performs an increase correction of the supply current to the
このような形態によれば、UVセンサ21で検出した光量検出値を温度センサ20で検出した温度検出値で補正し、補正した光量検出値を用いて、LED15への供給電力をフィードバック制御する構成としたので、UVセンサ21をLED15の近傍に配設した場合にも、照射対象に照射する紫外線の光量を精度よく制御することができ、しかも、ヘッド部2の小型化を容易に実現することができる。
According to such a configuration, the light amount detection value detected by the
すなわち、UVセンサ21をLED15の近傍に配設することにより、分岐用ファイバ等の複雑な構成を用いることなく簡単な構成でLED15から出射する紫外線の光量を検出することができ、しかも、LED15と同一の基板(アルミ基板17)上にUVセンサ21を併設することができるので、ヘッド部2を小型化できる。同時に、LED15の近傍にUVセンサ21を配設したことに起因する光量検出値への熱的な影響を、温度センサ20で検出したLED15の温度検出値で補正することにより、精度のよい光量検出値を得ることができ、この光量検出値を用いて紫外線の光量を精度よく制御することができる。
That is, by arranging the
この場合、特に、温度センサ20を、LED15の過熱防止制御を目的としてヘッド部2に設けられる温度センサと兼用することにより、部品点数の増加を抑制することができ、ヘッド部2の構成をより簡素化することができる。
In this case, in particular, the
ところで、集光レンズ25からの反射光に基づいて紫外線の光量検出を行う構成においては、集光レンズ25からUVセンサ21までの距離が変化すると、UVセンサ21に到達する反射光の光量が変化する場合がある。そこで、UVセンサ21で検出される光量検出値に対して、上述の温度補正の他に、集光レンズ25からUVセンサ21までの距離に基づく補正を行い、より緻密なLED制御を行うことも可能である。
By the way, in the configuration for detecting the amount of ultraviolet light based on the reflected light from the
この場合、集光レンズ25からUVセンサ21までの距離の検出は、例えば図5に示すように、ヘッド部2に、ベース10と鏡筒11の相対回転量を検出するポテンションメータ45を設けることで容易に実現可能である。すなわち、図示のように、例えばベース10に形成したスペース10bにポテンションメータ45の本体45aを収容保持し、本体45aから延出する軸部45bを鏡筒11内に臨ませ、軸部45bの先端に固設するゴムリング45cを鏡筒11の内周に当接させることにより、ベース10と鏡筒11との相対回転量を検出することが可能となる。そして、マイコン30において、ポテンションメータ45で検出した相対回転量を集光レンズ25からUVセンサ21までの距離に換算し、換算した距離に基づき、予め設定したマップ等を参照して補正量を求めることにより、光量検出値の補正が可能となる。
In this case, for detecting the distance from the
1…紫外線照射装置(光照射装置)、15…紫外線発光ダイオード(光源)、20…温度センサ(温度検出手段)、21…UVセンサ21(光量検出手段)、30…マイクロコンピュータ(補正手段、光源制御手段)
代理人 弁理士 伊 藤 進
DESCRIPTION OF
Agent Patent Attorney Susumu Ito
Claims (2)
前記光源の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出した温度検出値に基づいて、前記光量検出手段で検出した光量検出値を補正する補正手段と、
前記補正後の光量検出値が設定値に収束するよう、前記光源に対する供給電力を制御する光源制御手段とを備えたことを特徴とする光照射装置。 A light amount detecting means for detecting the amount of light emitted from the light source in the vicinity of the light source;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the light source;
Correction means for correcting the light quantity detection value detected by the light quantity detection means based on the temperature detection value detected by the temperature detection means;
A light irradiation apparatus comprising: a light source control unit configured to control power supplied to the light source so that the corrected light amount detection value converges to a set value.
Priority Applications (1)
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2004
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