JP2010244821A - 光照射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ランプと集光鏡を備えた光照射装置において、ランプの温度を下げることなく、集光鏡の温度を下げられるようにすること。
【解決手段】集光鏡2の後ろ側に円筒状の整風板8が取り付けられ、この整風板8により集光鏡2の貫通孔2aからランプ1を固定している台座4までの間隔を狭くする。集光鏡2の貫通孔2aを通って集光鏡2の内側に向かう冷却風(図2の(a))は、この隙間を通って流れ、集光鏡2の内側を流れランプ1を冷却する風の風量は少なくなる。また、その分、集光鏡2の外側を流れる風(図2の(b))の風量は増える。これにより、集光鏡2の外側を流れて集光鏡2を冷却する風の風量が多くなり、集光鏡2の温度上昇を少なくすることができる。また、ランプ1を冷却する風の風量は少なくなるので、冷却風量を増やしても、ランプ1が過冷却になることを防ぐことができる。
【選択図】 図2
【解決手段】集光鏡2の後ろ側に円筒状の整風板8が取り付けられ、この整風板8により集光鏡2の貫通孔2aからランプ1を固定している台座4までの間隔を狭くする。集光鏡2の貫通孔2aを通って集光鏡2の内側に向かう冷却風(図2の(a))は、この隙間を通って流れ、集光鏡2の内側を流れランプ1を冷却する風の風量は少なくなる。また、その分、集光鏡2の外側を流れる風(図2の(b))の風量は増える。これにより、集光鏡2の外側を流れて集光鏡2を冷却する風の風量が多くなり、集光鏡2の温度上昇を少なくすることができる。また、ランプ1を冷却する風の風量は少なくなるので、冷却風量を増やしても、ランプ1が過冷却になることを防ぐことができる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、半導体素子やプリント基板、液晶基板などの製造用の露光装置に用いる光照射装置に関し、特に、当該光照射装置において、冷却風によるランプと集光鏡を効果的に冷却する手段を備えた光照射装置に関するものである。
半導体素子やプリント基板、液晶表示基板の露光装置に用いられる光源として、ショートアーク型の放電ランプ、例えば数kWから数10kWの大型の超高圧水銀ランプが用いられてきた。
図7に、上記露光装置の光照射部として使用される、従来の光照射装置の構造の一例を示す。
光照射装置30は、ショートアーク型のランプ1、楕円集光鏡2等から構成される光源部10と、第1の平面鏡13、インテグレータレンズ14、第2平面鏡16、コリメータレンズ17などを備える。
ショートアーク型の放電ランプ1は、楕円集光鏡2の第一焦点に発光点が来るように配置され、ランプ点灯電源11から電力が供給され点灯する。ランプ1から放射された光は、集光鏡2の内側に形成されている反射面により反射され、同図上側の開口から出射する。
図7に、上記露光装置の光照射部として使用される、従来の光照射装置の構造の一例を示す。
光照射装置30は、ショートアーク型のランプ1、楕円集光鏡2等から構成される光源部10と、第1の平面鏡13、インテグレータレンズ14、第2平面鏡16、コリメータレンズ17などを備える。
ショートアーク型の放電ランプ1は、楕円集光鏡2の第一焦点に発光点が来るように配置され、ランプ点灯電源11から電力が供給され点灯する。ランプ1から放射された光は、集光鏡2の内側に形成されている反射面により反射され、同図上側の開口から出射する。
集光鏡2の開口から出射した光は、第1の平面鏡13により反射され、集光鏡2の第二焦点に集光する。第二焦点には、光照射面での照度分布を均一にするインテグレータレンズ14(フライアイレンズとも言う)が配置される。
インテグレータレンズ14から出射した光は、シャッタ機構15を介して第2の平面鏡16により折り返され、光を平行光にするコリメータレンズ17に入射し、平行光となって光照射装置30から出射し、光照射面18に照射される。なお、コリメータレンズ17の代わりにコリメータミラーを使用しても良い。
ランプ1及び集光鏡2を冷却する冷却風は、冷却風取入口10aから取り入れられ、排気ファン20により排気口19から排気される。
インテグレータレンズ14から出射した光は、シャッタ機構15を介して第2の平面鏡16により折り返され、光を平行光にするコリメータレンズ17に入射し、平行光となって光照射装置30から出射し、光照射面18に照射される。なお、コリメータレンズ17の代わりにコリメータミラーを使用しても良い。
ランプ1及び集光鏡2を冷却する冷却風は、冷却風取入口10aから取り入れられ、排気ファン20により排気口19から排気される。
図8に、ランプ1と集光鏡2を備える光源部10の拡大図を示す。同図を用いて、ランプと集光鏡の支持構造について説明する。
集光鏡2は、反射した光を出射する開口が上向きになるように配置される。集光鏡2は、集光鏡支持板3の上に置かれている。集光鏡支持板3は、フレーム6に対してばね3aを介して取り付けられている。このばね3aにより、集光鏡支持板3には、集光鏡2を同図上方向に持ち上げようとする力が働く。
集光鏡支持板3の上の集光鏡2は、このばね3aの力により、集光鏡2の開口の押さえる集光鏡押さえ板7に押し付けられる。集光鏡2の開口とは反対側には、貫通孔2aが形成されている。集光鏡2は、この貫通孔2aの周辺部において、集光鏡支持板3により支持される。なお、集光鏡支持板3にも、貫通孔2aと同径の貫通孔3cが形成されている。
なお、このように、開口を上向きに配置した集光鏡2の支持構造に関する先行技術として、特許文献1がある。
集光鏡2は、反射した光を出射する開口が上向きになるように配置される。集光鏡2は、集光鏡支持板3の上に置かれている。集光鏡支持板3は、フレーム6に対してばね3aを介して取り付けられている。このばね3aにより、集光鏡支持板3には、集光鏡2を同図上方向に持ち上げようとする力が働く。
集光鏡支持板3の上の集光鏡2は、このばね3aの力により、集光鏡2の開口の押さえる集光鏡押さえ板7に押し付けられる。集光鏡2の開口とは反対側には、貫通孔2aが形成されている。集光鏡2は、この貫通孔2aの周辺部において、集光鏡支持板3により支持される。なお、集光鏡支持板3にも、貫通孔2aと同径の貫通孔3cが形成されている。
なお、このように、開口を上向きに配置した集光鏡2の支持構造に関する先行技術として、特許文献1がある。
集光鏡内に取り付けられるショートアーク型のランプ1は、ランプ1の軸を上記貫通孔2aに通し、集光鏡2の外側背後に設けられた台座4に固定され支持される。
この台座4は光照射装置のランプ軸調機構5に取り付けられる。ランプ軸調機構5は、ランプ1をXYZ方向に移動させるステージを備える。ランプ軸調機構5を移動させることにより、ランプ1の発光点が集光鏡2の第一焦点に来るように調節する。
また、台座4は、ランプ点灯電源11に接続されている。ランプ1への電力の供給は、台座4に固定される側の極にはこの台座4を介して、他方集光鏡2の開口側の極には、ランプ電源11からの給電線11aが取り付けられ、この線を介して行なわれる。
この台座4は光照射装置のランプ軸調機構5に取り付けられる。ランプ軸調機構5は、ランプ1をXYZ方向に移動させるステージを備える。ランプ軸調機構5を移動させることにより、ランプ1の発光点が集光鏡2の第一焦点に来るように調節する。
また、台座4は、ランプ点灯電源11に接続されている。ランプ1への電力の供給は、台座4に固定される側の極にはこの台座4を介して、他方集光鏡2の開口側の極には、ランプ電源11からの給電線11aが取り付けられ、この線を介して行なわれる。
図7と図8を用いて、ランプ1と集光鏡2の冷却について説明する。なお、図8では、冷却風の流れを、図の左側しか示していないが、図の右側にも同様の風の流れが生じている。なお、実際は、冷却風は、ランプと集光鏡の周囲全体に流れている。
ランプ1と集光鏡2は、点灯時高温になるので冷却風により冷却される。冷却風は、光照射装置30の集光鏡2の背後に形成された冷却風取入口10aから内部に取り入れられる。
ランプ1と集光鏡2を冷却した冷却風は、光照射装置30の集光鏡2の開口側に形成された排気口19から排気される。排気口19にはダクトを介して排気ファン20が取り付けられている。
冷却風取入口10aから取り入れられた冷却風は、図8に示すように、次の二つに分かれて流れる。一つは、図中(a)で示した、集光鏡2の貫通孔2aから集光鏡2の内側に入って排気口19に向かう流れ。もう一つは、(b)で示した集光鏡2の外側を回って排気口19に向かう流れである。
なお、特許文献2には、ランプの冷却風量を調節する手段と、冷却風調節手段を制御して冷却風量を変更する制御手段とを備えた露光装置が提案されている。
ランプ1と集光鏡2は、点灯時高温になるので冷却風により冷却される。冷却風は、光照射装置30の集光鏡2の背後に形成された冷却風取入口10aから内部に取り入れられる。
ランプ1と集光鏡2を冷却した冷却風は、光照射装置30の集光鏡2の開口側に形成された排気口19から排気される。排気口19にはダクトを介して排気ファン20が取り付けられている。
冷却風取入口10aから取り入れられた冷却風は、図8に示すように、次の二つに分かれて流れる。一つは、図中(a)で示した、集光鏡2の貫通孔2aから集光鏡2の内側に入って排気口19に向かう流れ。もう一つは、(b)で示した集光鏡2の外側を回って排気口19に向かう流れである。
なお、特許文献2には、ランプの冷却風量を調節する手段と、冷却風調節手段を制御して冷却風量を変更する制御手段とを備えた露光装置が提案されている。
冷却風は、ランプ1だけでなく集光鏡2の冷却にも使われる。光照射装置が露光装置の光照射部として使用される場合、集光鏡2は露光に不要な可視光や赤外光を反射せず、露光に必要な紫外線のみを反射する蒸着膜をガラスに蒸着した反射鏡を用いることが多い。 そのような蒸着膜反射鏡を用いる場合には、蒸着膜がはがれないように、反射鏡の温度を、蒸着膜の耐熱温度である例えば350°C以下に保つ必要がある。これに対して、ランプの封体と呼ばれる発光管の部分の、点灯中の最適温度は650°C〜750°Cといわれている。
このため、集光鏡2は冷却を行わないと、ランプ1の封体からの輻射熱などにより温度が上昇して、例えば350°C以上となり、蒸着膜がはがれてしまうなどの不具合を生じることがある。
即ち、集光鏡2はランプ1よりも低い温度に保たなければならず、冷却は、ランプ1よりもむしろ集光鏡2を重点的に行う必要がある。特に、集光鏡2は、ランプ1が通る貫通孔2aの近傍の部分がランプ1の発光部分に最も近くなるので、温度が高くなりやすい。したがって、冷却風は、集光鏡2の貫通孔2aの近傍に多くの量を供給しなければならない。
このため、集光鏡2は冷却を行わないと、ランプ1の封体からの輻射熱などにより温度が上昇して、例えば350°C以上となり、蒸着膜がはがれてしまうなどの不具合を生じることがある。
即ち、集光鏡2はランプ1よりも低い温度に保たなければならず、冷却は、ランプ1よりもむしろ集光鏡2を重点的に行う必要がある。特に、集光鏡2は、ランプ1が通る貫通孔2aの近傍の部分がランプ1の発光部分に最も近くなるので、温度が高くなりやすい。したがって、冷却風は、集光鏡2の貫通孔2aの近傍に多くの量を供給しなければならない。
ところが、従来の光照射装置において、光源部10を流れる冷却風の風量を詳しく調べてみると、図8に示す(a)の集光鏡2の貫通孔2aから集光鏡2の内側に入って流れる風の風量と、(b)の集光鏡2の外側を回って流れる風の風量の割合は、およそ2:3であり、また、(a)の集光鏡2の貫通孔2aから集光鏡2の内側に入った冷却風は、大部分がランプの表面に沿って流れてランプを冷却するのに使われ、集光鏡の冷却は、実質的に(b)の集光鏡の外側を回って流れる風によって行われることがわかった。
このような冷却風の割合では、集光鏡2を十分に冷却するために風量を多くすると、その分ランプ1の冷却風も増えるので、ランプ1が上記に示した適切な温度範囲(650°C〜750°C)以下、即ち過冷却になり、場合によってはランプ1が消えてしまうことがある。
一方、ランプ1を上記適切な温度範囲にするために冷却風を減らすと、今度は集光鏡2を冷却するための風量も減るので、集光鏡2の温度が蒸着膜のはがれない温度(350°C)以上になり、蒸着膜のはがれの原因となることがある。
このような冷却風の割合では、集光鏡2を十分に冷却するために風量を多くすると、その分ランプ1の冷却風も増えるので、ランプ1が上記に示した適切な温度範囲(650°C〜750°C)以下、即ち過冷却になり、場合によってはランプ1が消えてしまうことがある。
一方、ランプ1を上記適切な温度範囲にするために冷却風を減らすと、今度は集光鏡2を冷却するための風量も減るので、集光鏡2の温度が蒸着膜のはがれない温度(350°C)以上になり、蒸着膜のはがれの原因となることがある。
以上のように、ランプ1と集光鏡2の温度は、異なった温度に保たれる必要があるが、従来の光源部では、必ずしもランプ1と集光鏡2の温度が適切な温度に保たれておらず、ランプが過冷却となったり、集光鏡の蒸着膜はがれの原因となどの問題が生じていた。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、貫通孔から集光鏡の内側に入りランプを冷却する風量を減らすとともに、集光鏡を冷却するための集光鏡の外側を回る冷却風の風量を多くできるように冷却風を供給し、ランプの温度を下げることなく、集光鏡の温度を下げられるようにすることを目的とする。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、貫通孔から集光鏡の内側に入りランプを冷却する風量を減らすとともに、集光鏡を冷却するための集光鏡の外側を回る冷却風の風量を多くできるように冷却風を供給し、ランプの温度を下げることなく、集光鏡の温度を下げられるようにすることを目的とする。
本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
(1)放電ランプと、該ランプから放射する光を反射し該反射した光を出射する開口を備えた楕円集光鏡とを備え、該集光鏡には、上記開口とは反対側に貫通孔が形成され、上記ランプは、その一端が上記貫通孔を介して突出し、該ランプの一端は上記集光鏡の背後に設けられた台座に固定され、該ランプと該集光鏡を冷却する冷却風を上記集光鏡の上記開口とは反対の背後側から取り入れ、集光鏡の外側を流すとともに、冷却風を集光鏡の上記開口とは反対側に形成された貫通孔から取り入れて集光鏡の内側を流して集光鏡の開口側から排気することで、放電ランプと集光鏡を冷却する光照射装置において、集光鏡の貫通孔の周りに、貫通孔から集光鏡の内側に流れ込む冷却風を制限する整風板を設ける。
上記整風板は、円筒状の部材で構成され、上記貫通孔から上記ランプを固定する台座までの間隔を狭める(制限する)。
(2)上記(1)において、集光鏡の背後に、上記集光鏡を支持する集光鏡支持板を設け、該支持板に通風孔を設ける。すなわち、ランプに近く最も温度が高くなりやすい貫通孔の近傍部分を冷却風が流れるように、集光鏡を支持する集光鏡支持板に冷却風が通過する複数の通風孔を形成し、これを第2の整風板とする。
上記支持板は、上記整風板の周囲に配置され、上記集光鏡の貫通孔と連通する貫通孔を有し、上記集光鏡の貫通孔の周辺部において集光鏡と接し、集光鏡を支持する。
上記集光鏡の内側を流れる冷却風は上記集光鏡の貫通孔と支持板の貫通孔を介して流入し、また集光鏡の外側を流れる冷却風は、複数の通風孔を介して流れる。
(1)放電ランプと、該ランプから放射する光を反射し該反射した光を出射する開口を備えた楕円集光鏡とを備え、該集光鏡には、上記開口とは反対側に貫通孔が形成され、上記ランプは、その一端が上記貫通孔を介して突出し、該ランプの一端は上記集光鏡の背後に設けられた台座に固定され、該ランプと該集光鏡を冷却する冷却風を上記集光鏡の上記開口とは反対の背後側から取り入れ、集光鏡の外側を流すとともに、冷却風を集光鏡の上記開口とは反対側に形成された貫通孔から取り入れて集光鏡の内側を流して集光鏡の開口側から排気することで、放電ランプと集光鏡を冷却する光照射装置において、集光鏡の貫通孔の周りに、貫通孔から集光鏡の内側に流れ込む冷却風を制限する整風板を設ける。
上記整風板は、円筒状の部材で構成され、上記貫通孔から上記ランプを固定する台座までの間隔を狭める(制限する)。
(2)上記(1)において、集光鏡の背後に、上記集光鏡を支持する集光鏡支持板を設け、該支持板に通風孔を設ける。すなわち、ランプに近く最も温度が高くなりやすい貫通孔の近傍部分を冷却風が流れるように、集光鏡を支持する集光鏡支持板に冷却風が通過する複数の通風孔を形成し、これを第2の整風板とする。
上記支持板は、上記整風板の周囲に配置され、上記集光鏡の貫通孔と連通する貫通孔を有し、上記集光鏡の貫通孔の周辺部において集光鏡と接し、集光鏡を支持する。
上記集光鏡の内側を流れる冷却風は上記集光鏡の貫通孔と支持板の貫通孔を介して流入し、また集光鏡の外側を流れる冷却風は、複数の通風孔を介して流れる。
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
(1)整風板を設けて、貫通孔から台座までの間隔を狭るように構成したので、集光鏡の内側に流れ込む風量が制限され、その分、集光鏡の外側を流れる風量を増やすことができる。このため、従来に比べて集光鏡をより冷却することができる。また、冷却風量を増やしても、ランプが過冷却になることを防ぐことができる。
(2)さらに、集光鏡の背後に設けられた支持板に通風孔を設けることにより、集光鏡の外側の貫通孔の近傍部分を、冷却風が効果的に流れるようなる。これにより、集光鏡の温度の高くなる部分である貫通孔の近傍を効率よく冷却することができる。
(1)整風板を設けて、貫通孔から台座までの間隔を狭るように構成したので、集光鏡の内側に流れ込む風量が制限され、その分、集光鏡の外側を流れる風量を増やすことができる。このため、従来に比べて集光鏡をより冷却することができる。また、冷却風量を増やしても、ランプが過冷却になることを防ぐことができる。
(2)さらに、集光鏡の背後に設けられた支持板に通風孔を設けることにより、集光鏡の外側の貫通孔の近傍部分を、冷却風が効果的に流れるようなる。これにより、集光鏡の温度の高くなる部分である貫通孔の近傍を効率よく冷却することができる。
図1は、本発明の実施例の光照射装置の概略構成を示す図である。
光照射装置30は、ショートアーク型のランプ1、楕円集光鏡2等から構成される光源部10と、第1の平面鏡13、インテグレータレンズ14、第2平面鏡16、コリメータレンズ17などを備える。
放電ランプ1は、ショートアーク型の超高圧水銀ランプが使用され、ランプ点灯電源11から電力が供給され点灯する。集光鏡2は、ガラス製の楕円集光鏡が使用され、放電ランプ1の発光中心が集光鏡2の第1焦点に位置するように配置される。
また、集光鏡2は、露光に必要な紫外線を含む光のみを反射し、不要な熱線を除くために、紫外線を反射し、赤外線を透過する無機多層蒸着膜を反射面の表面に形成したものが使用される。
光照射装置30は、ショートアーク型のランプ1、楕円集光鏡2等から構成される光源部10と、第1の平面鏡13、インテグレータレンズ14、第2平面鏡16、コリメータレンズ17などを備える。
放電ランプ1は、ショートアーク型の超高圧水銀ランプが使用され、ランプ点灯電源11から電力が供給され点灯する。集光鏡2は、ガラス製の楕円集光鏡が使用され、放電ランプ1の発光中心が集光鏡2の第1焦点に位置するように配置される。
また、集光鏡2は、露光に必要な紫外線を含む光のみを反射し、不要な熱線を除くために、紫外線を反射し、赤外線を透過する無機多層蒸着膜を反射面の表面に形成したものが使用される。
放電ランプ1から照射される紫外線を含む光は、集光鏡2により集光され、第1平面鏡13に到達する。第1平面鏡13で反射した光は、照射領域での照度分布を均一化するために設けられたインテグレータレンズ14の入射部付近の第2焦点に集光する。
インテグレータレンズ14から出射した光は、インテグレータレンズ14の後方に配置されたシャッタ機構15が開くと、第2平面鏡16を介してコリメータレンズ17で平行光にされて、光照射面18に載置されたマスクやワークといった被照射物の照射を開始し、シャッタ機構15が閉じると照射を終了する。なお、シャッタ構15は、インテグレータレンズ14の前方に配置されてもよい。また、コリメータレンズ17に代えてコリメータミラーを使用しても良い。
ランプ1及び集光鏡2を冷却する冷却風は、集光鏡2の開口とは反対の背後側に設けられた冷却風取入口10aから取り入れられ、集光鏡2の開口側に設けられた排気ファン20により排気口19から排気される。
インテグレータレンズ14から出射した光は、インテグレータレンズ14の後方に配置されたシャッタ機構15が開くと、第2平面鏡16を介してコリメータレンズ17で平行光にされて、光照射面18に載置されたマスクやワークといった被照射物の照射を開始し、シャッタ機構15が閉じると照射を終了する。なお、シャッタ構15は、インテグレータレンズ14の前方に配置されてもよい。また、コリメータレンズ17に代えてコリメータミラーを使用しても良い。
ランプ1及び集光鏡2を冷却する冷却風は、集光鏡2の開口とは反対の背後側に設けられた冷却風取入口10aから取り入れられ、集光鏡2の開口側に設けられた排気ファン20により排気口19から排気される。
図2に、ランプ1と集光鏡2を備える光源部10の拡大図を示す。ランプと集光鏡の支持構造については、基本的には、図2で示した従来の構造と同じであり、集光鏡2は、前記したように反射した光を出射する開口が上向きになるように配置される。
集光鏡2は、集光鏡支持板3の上に置かれており、集光鏡支持板3は、フレーム6に対してばね3aを介して取り付けられている。そして、前述したように集光鏡2は、このばね3aの力により、集光鏡2の開口の押さえる集光鏡押さえ板7に押し付けられる。集光鏡2の開口とは反対側には、貫通孔2aが形成されている。
集光鏡支持板3は上記集光鏡2の貫通孔2aと連通する、貫通孔2aと同じ径の貫通孔3cを有し、集光鏡2の貫通孔2aの周辺部において集光鏡2と接し、集光鏡2を下側から支持する。なお、集光鏡支持板3にも、貫通孔2aと同径の貫通孔3cが形成されている。
集光鏡2は、集光鏡支持板3の上に置かれており、集光鏡支持板3は、フレーム6に対してばね3aを介して取り付けられている。そして、前述したように集光鏡2は、このばね3aの力により、集光鏡2の開口の押さえる集光鏡押さえ板7に押し付けられる。集光鏡2の開口とは反対側には、貫通孔2aが形成されている。
集光鏡支持板3は上記集光鏡2の貫通孔2aと連通する、貫通孔2aと同じ径の貫通孔3cを有し、集光鏡2の貫通孔2aの周辺部において集光鏡2と接し、集光鏡2を下側から支持する。なお、集光鏡支持板3にも、貫通孔2aと同径の貫通孔3cが形成されている。
集光鏡内に取り付けられるショートアーク型のランプ1は、ランプ1の軸が上記貫通孔2a,3cを貫通し、集光鏡2の外側背後に設けられた台座4に固定され支持される。
この台座4は光照射装置のランプ軸調機構5に取り付けられ、前述したようにランプ軸調機構5は、ランプ1をXYZ方向に移動させるステージを備える。
台座4はランプ点灯電源11に接続され、また、集光鏡2の開口側のランプ1の極には、ランプ電源11からの給電線11aが取り付けられ、ランプ1への電力の供給は台座4とこの線を介して行なわれる。
なお、図8と同様に、冷却風の流れは、図の左側しか示していないが、図の右側にも同様の風の流れが生じている。なお、実際は、冷却風は、ランプと集光鏡の周囲全体に流れている。
この台座4は光照射装置のランプ軸調機構5に取り付けられ、前述したようにランプ軸調機構5は、ランプ1をXYZ方向に移動させるステージを備える。
台座4はランプ点灯電源11に接続され、また、集光鏡2の開口側のランプ1の極には、ランプ電源11からの給電線11aが取り付けられ、ランプ1への電力の供給は台座4とこの線を介して行なわれる。
なお、図8と同様に、冷却風の流れは、図の左側しか示していないが、図の右側にも同様の風の流れが生じている。なお、実際は、冷却風は、ランプと集光鏡の周囲全体に流れている。
本実施例においては、集光鏡2の外側背後(後ろ側)であって、貫通孔2aの周りに、図3に示すような、筒8aとフランジ8cからなる円筒状の整風板8を取り付けている。具体的には、円筒状の整風板8は、集光鏡支持板3の、集光鏡2を支持している側とは反対側の面に、整風板8に設けられたねじ孔8bを貫通するねじ9により取り付ける。
この整風板8は、集光鏡2の貫通孔2aからランプ1を固定している台座4までの間隔を制限する(狭くする)。この隙間Sの間隔は、整風板8の筒の長さを変えることにより調節ができる。
貫通孔2aを通って集光鏡2の内側に向かう冷却風(図2の(a))は、円筒状の整風板8と台座4の間の隙間を通ることになる。従来に比べて貫通孔2aから台座4までの間隔は狭くなり、集光鏡2の内側を流れランプ1を冷却する風の風量は少なくなる。反対に、その分、集光鏡2の外側を流れる風(図2の(b))の風量が増える。
この整風板8は、集光鏡2の貫通孔2aからランプ1を固定している台座4までの間隔を制限する(狭くする)。この隙間Sの間隔は、整風板8の筒の長さを変えることにより調節ができる。
貫通孔2aを通って集光鏡2の内側に向かう冷却風(図2の(a))は、円筒状の整風板8と台座4の間の隙間を通ることになる。従来に比べて貫通孔2aから台座4までの間隔は狭くなり、集光鏡2の内側を流れランプ1を冷却する風の風量は少なくなる。反対に、その分、集光鏡2の外側を流れる風(図2の(b))の風量が増える。
具体的には、10kWのランプを用い、集光鏡の貫通孔がφ140mmである場合において、円筒状の整風板8と台座4の間の隙間を5mm〜10mmの範囲とすることにより、集光鏡2の内側を流れる冷却風(図2の(a))の風量と、集光鏡2の外側を流れる冷却風(図2の(b))の風量の割合を、およそ1:4にすることができた。
これにより、集光鏡2の外側を流れて集光鏡2を冷却する風の風量が多くなり、従来に比べて集光鏡2の温度上昇を少なくすることができた。また、冷却風量を増やしても、ランプ1が過冷却になることを防ぐことができた。
なお、上記したように、整風板8の筒8aの長さを変えることにより、集光鏡2の内側を流れる冷却風の風量を調節することができるので、筒8aの長さの異なる整風板8をいくつか準備しておけば、それらを交換することにより、集光鏡2の内側を流れる冷却風と外側を流れる冷却風量のバランスを、集光鏡2やその他の光源部10の他の部材を取外すことなく、容易に調整することができる。
集光鏡2の内側を流れる冷却風と外側を流れる冷却風のバランスは、集光鏡2の貫通孔2aや、集光鏡支持板3の貫通孔3cの径を小さくしても調整することができるが、貫通孔2aや3cの径を小さくすると、貫通孔2a,3cを介して台座4に固定されているランプ1の軸とのクリアランスが狭くなる。
ランプ1の軸と貫通孔2a,3cとのクリアランスが少なくなると、ランプを交換するためにランプを貫通孔2a,3cに対して抜き挿しするときや、交換したランプの発光点の位置をランプ軸調機構5により集光鏡2の第1焦点に合わせるために移動させるときに、ランプ1と集光鏡2や集光鏡支持板3が接触し、ランプ1や集光鏡2が傷つく可能性がある。
即ち、集光鏡2の貫通孔2aからランプ1を固定している台座4までの間隔Sを狭くする筒状の整風板8を用いることにより、ランプ1と集光鏡2や集光鏡支持板3との接触を心配することなく、集光鏡2の内側を流れる冷却風と外側を流れる冷却風のバランスを、最適な状態に調整することができる。
これにより、集光鏡2の外側を流れて集光鏡2を冷却する風の風量が多くなり、従来に比べて集光鏡2の温度上昇を少なくすることができた。また、冷却風量を増やしても、ランプ1が過冷却になることを防ぐことができた。
なお、上記したように、整風板8の筒8aの長さを変えることにより、集光鏡2の内側を流れる冷却風の風量を調節することができるので、筒8aの長さの異なる整風板8をいくつか準備しておけば、それらを交換することにより、集光鏡2の内側を流れる冷却風と外側を流れる冷却風量のバランスを、集光鏡2やその他の光源部10の他の部材を取外すことなく、容易に調整することができる。
集光鏡2の内側を流れる冷却風と外側を流れる冷却風のバランスは、集光鏡2の貫通孔2aや、集光鏡支持板3の貫通孔3cの径を小さくしても調整することができるが、貫通孔2aや3cの径を小さくすると、貫通孔2a,3cを介して台座4に固定されているランプ1の軸とのクリアランスが狭くなる。
ランプ1の軸と貫通孔2a,3cとのクリアランスが少なくなると、ランプを交換するためにランプを貫通孔2a,3cに対して抜き挿しするときや、交換したランプの発光点の位置をランプ軸調機構5により集光鏡2の第1焦点に合わせるために移動させるときに、ランプ1と集光鏡2や集光鏡支持板3が接触し、ランプ1や集光鏡2が傷つく可能性がある。
即ち、集光鏡2の貫通孔2aからランプ1を固定している台座4までの間隔Sを狭くする筒状の整風板8を用いることにより、ランプ1と集光鏡2や集光鏡支持板3との接触を心配することなく、集光鏡2の内側を流れる冷却風と外側を流れる冷却風のバランスを、最適な状態に調整することができる。
図4に本発明の第2の実施例の光源部の拡大図を示す。
本実施例は、整風板の外周に、さらに第2の整風板を設けたものである。具体的には、整風板8の外周に沿って、集光鏡2を支持する集光鏡支持板3に、冷却風が通過する複数の貫通孔3bを形成し、これを第2の整風板とする。
集光鏡2は、ランプ点灯中、図4に示すようにランプ1に最も近くなる貫通孔2aの近傍のA部の温度が最も高くなる。そのため、集光鏡2の外側を流れる冷却風が、貫通孔2aの近傍を確実に流れる流路を形成するために、第2の整風板を設ける。
本実施例においては、図4に示すように、第2の整風板は集光鏡支持板3を兼ねている。具体的には、円筒状の整風板8の外周に沿って、集光鏡支持板3に、φ10mm程度の冷却風が通過する貫通孔である通風孔3bを複数形成する。
本実施例は、整風板の外周に、さらに第2の整風板を設けたものである。具体的には、整風板8の外周に沿って、集光鏡2を支持する集光鏡支持板3に、冷却風が通過する複数の貫通孔3bを形成し、これを第2の整風板とする。
集光鏡2は、ランプ点灯中、図4に示すようにランプ1に最も近くなる貫通孔2aの近傍のA部の温度が最も高くなる。そのため、集光鏡2の外側を流れる冷却風が、貫通孔2aの近傍を確実に流れる流路を形成するために、第2の整風板を設ける。
本実施例においては、図4に示すように、第2の整風板は集光鏡支持板3を兼ねている。具体的には、円筒状の整風板8の外周に沿って、集光鏡支持板3に、φ10mm程度の冷却風が通過する貫通孔である通風孔3bを複数形成する。
図5は、集光鏡2と支持板3に形成した通風孔3bの位置関係を分かりやすく示した斜視図である。同図に示すように、通風孔3bは、なるべく集光鏡2の貫通孔2a(集光鏡支持板3の貫通孔3b)に対して近い部分に形成し、冷却風が集光鏡2の温度が最も高くなる貫通孔2aの近傍に流れるようにする。
本実施例においては、通風孔を形成した集光鏡支持板3が、第2の整風板の役割を果たす。即ち、集光鏡2の外側を流れる冷却風は、集光鏡支持板3による第2の整風板にあたって、通風孔3bに入り、集光鏡2の貫通孔2aの近傍を冷却して流れ排気される。
これにより、集光鏡2の温度の高くなる部分を効率よく冷却することができる。
本実施例においては、通風孔を形成した集光鏡支持板3が、第2の整風板の役割を果たす。即ち、集光鏡2の外側を流れる冷却風は、集光鏡支持板3による第2の整風板にあたって、通風孔3bに入り、集光鏡2の貫通孔2aの近傍を冷却して流れ排気される。
これにより、集光鏡2の温度の高くなる部分を効率よく冷却することができる。
第1の実施例と同様に、10kWのランプを用い、集光鏡2の貫通孔がφ140mmである場合において、円筒状の整風板8と台座の問の隙間を5mm〜10mmの範囲とし、集光鏡支持板3にφ10mmの貫通孔を9個形成することにより、集光鏡2の内側を流れる冷却風の風量(a)と、集光鏡の外側であって通風孔を通って流れる冷却風の風量(b2)と、集光鏡2の外側であって通風孔3bを通らないで流れる冷却風の風量(b1)の割合は、およそ1:1:3にすることができた(図4参照)。
これにより、集光鏡2の外側であって支持板3の通風孔3bを通り、集光鏡2の貫通孔2a近傍を冷却する冷却風の流れを作ることができる。したがって、集光鏡2のランプ1の発光部に近く、最も温度が上がりやすい集光鏡2の貫通孔2a近傍を確実に冷却し、その温度上昇を防ぐことができる。また、冷却風量を増やしても、ランプ1が過冷却になることを防ぐことができる。
これにより、集光鏡2の外側であって支持板3の通風孔3bを通り、集光鏡2の貫通孔2a近傍を冷却する冷却風の流れを作ることができる。したがって、集光鏡2のランプ1の発光部に近く、最も温度が上がりやすい集光鏡2の貫通孔2a近傍を確実に冷却し、その温度上昇を防ぐことができる。また、冷却風量を増やしても、ランプ1が過冷却になることを防ぐことができる。
なお、上記集光鏡支持板3の形状は、集光鏡2を支持できる形状であれば、任意の形状とすることができ、例えば図6に示すように十字形状であってもよい。このような形状の場合には、十字の角の部分Aを冷却風が通過するので、図5に示す形状の場合に比べ、通風孔3bの数は少なくてもよい。
1 ランプ
2 集光鏡
2a 貫通孔
3 集光鏡支持板
3a ばね
3b 通風孔
3c 貫通孔
4 台座
5 ランプ軸調機構
6 フレーム
7 集光鏡支持板
8 整風板
9 ねじ
10 光源部
10a 冷却風取入口
11 ランプ点灯電源
12 筐体
13,16 平面鏡
14 インテグレータレンズ
15 シャッタ機構
17 コリメータレンズ
18 光照射面
19 排気口
20 排気ファン
30 光照射装置
2 集光鏡
2a 貫通孔
3 集光鏡支持板
3a ばね
3b 通風孔
3c 貫通孔
4 台座
5 ランプ軸調機構
6 フレーム
7 集光鏡支持板
8 整風板
9 ねじ
10 光源部
10a 冷却風取入口
11 ランプ点灯電源
12 筐体
13,16 平面鏡
14 インテグレータレンズ
15 シャッタ機構
17 コリメータレンズ
18 光照射面
19 排気口
20 排気ファン
30 光照射装置
Claims (2)
- ショートアーク型の放電ランプと、該ランプから放射する光を反射し該反射した光を出射する開口を備えた楕円集光鏡と、上記ランプと上記集光鏡を冷却する冷却風を上記集光鏡の上記開口とは反対の背後側から取り入れる冷却風取入口と、上記冷却風を上記集光鏡の上記開口側から排気する冷却風排気口とを備え、
上記集光鏡には、上記開口とは反対側に貫通孔が形成され、上記ランプは、その一端が上記貫通孔を介して、上記集光鏡の背後に設けられた台座に固定され、
上記冷却風は、上記集光鏡の外側と、上記貫通孔から入り上記集光鏡の内側を流れる光照射装置において、
上記集光鏡の貫通孔の周りに、該貫通孔から上記集光鏡の内側に流れ込む冷却風量を制限する整風板が設けられ、
上記整風板は、上記貫通孔から上記ランプを固定する台座までの間隔を狭める円筒状の部材である
ことを特徴とする光照射装置。 - 上記集光鏡の背後に集光鏡を支持する集光鏡支持板が設けられ、該支持板に通風孔が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。
Priority Applications (4)
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JP2017045580A (ja) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | 株式会社オーク製作所 | 防風部材を備えた照明装置 |
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