JP2011216346A - 光照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光照射装置1は、支持台3と、複数の発光素子4aと、光制御手段5と、配光手段9とを備えている。また、光制御手段5は、複数の発光素子4aの照射方向の前方に配置され、複数の発光素子4aの照射光の進行方向を制御する。配光手段9は、光制御手段5の照射方向の前方に配置され、複数の発光素子4aの照射光を屈折させて複数の方向に配光する。また、配光手段9は、複数の列に並べられた複数の凸部17を有し、複数の凸部17によって第1の稜線方向pと第2の稜線方向qが形成されている。第1の稜線方向pと第2の稜線方向qは、配光手段を用いない場合に被照射物で最暗部になる箇所と、最暗部から直近の発光素子4aとを結んだ方向w1,w2と直交する方向に延在している。
【選択図】図4
Description
図27(a)は、被照射物に照射された光の強度分布を説明する説明図であり、縦軸は、照射強度を示し、横軸は、被照射物の位置を示している。図27(b)は、従来の光照射装置の要部を示す模式図である。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態例
1−1.光照射装置の構成例
1−2.光照射装置の動作
2.第2の実施の形態例
3.第3の実施の形態例
4.第4の実施の形態例
5.凸部の変形例
6.発光素子の配列の変形例
1−1.光照射装置の構成例
まず、図1〜図15を参照して本発明の第1の実施の形態例(以下、「本例」という。)にかかる光照射装置について説明する。
本例の紫外線照射装置1は、紫外線発光ダイオード(UV LED)を光源として紫外線を照射するものである。紫外線照射装置1は、例えば、半導体や液晶の基板等の露光や、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させるために用いられている。
図1及び図2に示すように、紫外線照射装置1は、筐体2と、支持台3と、光源である複数の発光ダイオード4と、レンズ群5と、第1の配光シート7及び第2の配光シート8からなる配光手段9と、ヒートシンク6と、不図示の制御部とを有している。
図3に示すように、発光ダイオード4は、略四角形をなすチップ状に形成されている。この発光ダイオード4の略中心には、発光素子4aが設けられている。この発光素子4aが発光することによって、光が照射される。そして、発光ダイオード4は、不図示の配線を介して制御部に接続されている。
図4に示すように、第1の配光シート7及び第2の配光シート8は、発光ダイオード4及びレンズ群5から入射された光を屈折させて、光の光軸方向を複数(本例では2つ)に分けて被照射物Gに光を配るプリズムシートである。なお、以下、光の光軸方向を複数に分けて被照射物Gに光を配ることを「配光」という。また、第1の配光シート7及び第2の配光シート8は、それぞれ同一の構成を有するものであるため、ここでは、第1の配光シート7について説明する。
次に、図5〜図7を参照して光照射装置1の動作について説明する。
図5は、発光ダイオード4から照射された光線Lの向きについて説明する模式図、図6は、凸部17に入射された光線Lの向きと被照射物に照射された光線Lについて説明する説明図である。なお、便宜的に、図5では、レンズ群を省略して図示し、図6(b)では、被照射物に照射される光の照射中心と発光素子4aの位置関係とを重ねて図示している。
図7及び下記の表1は、凸部17の頂角θ1と配光角度θ2の関係を示す図である。なお、第1の配光シート7を構成する材料として、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂を用いた例を説明している。そして、アクリル樹脂の屈折率は、1.49であり、エポキシ樹脂の屈折率は、1.58である。また、光線Lは、光制御手段であるレンズ群5によってその拡散の度合いが抑制され、光の進行方向が互いに略平行となるように制御されている。そのため、本例では、光線Lは、第1の配光シート7への入射角をほぼ0°として考える。
図8(a)は、被照射物Gに照射された光の強度分布を示し、図8(b)は、紫外線照射装置1から照射された光線Lの方向を示す模式図である。なお、図8(b)では、紫外線照射装置1を第1の斜め方向w1に断面し、且つ便宜的に第2の配光シート8を省略している。
図15に示すように、被照射物Gには、図11に示す光像Mが複数合わさり全体光像MAが投影されている。
次に、図16を参照して本発明の光照射装置に適用した紫外線照射装置の第2の実施の形態例について説明する。
図16は、第2の実施の形態の紫外線照射装置における発光ダイオードと配光シートを示す斜視図である。なお、図16では、図2で示されたレンズ群5を省略している。
次に、図17を参照して本発明の光照射装置に適用した紫外線照射装置の第3の実施の形態例について説明する。
図17は、第3の実施の形態の紫外線照射装置における発光ダイオードと配光シートを示す斜視図である。なお、本図では、図2で示されたレンズ群5が省略されている。
次に、図18を参照して本発明の光照射装置に適用した紫外線照射装置の第4の実施の形態例について説明する。
図18は、第4の実施の形態例にかかる紫外線照射装置における光線の屈折と進行を示すものである。
次に、図22〜図24を参照して凸部の変形例について説明する。
図22〜図24は、配光シートを稜線方向に断面した断面図である。
図22に示す配光シート51の凸部52は、その断面形状が略台形に形成されている。そのため、この凸部52は、3つの斜面52aを有している。その結果、この配光シート51に入射された光線Lは、3方向に配光される。
次に、図25及び図26を参照して支持台に搭載される発光ダイオードの配列の変形例について説明する。
図25は、発光ダイオードの配列を示す正面図、図26は、配光手段を示す正面図及び断面図である。
Claims (10)
- 被照射物に対向する載置部を有する支持台と、
前記支持台の前記載置部に配列して搭載された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の照射方向の前方に配置され、前記複数の発光素子の照射光の進行方向を制御する光制御手段と、
前記光制御手段の前記照射方向の前方に配置され、前記複数の発光素子の前記照射光を屈折させて複数の方向に配光する配光手段と、を備え、
前記配光手段は、複数の列に並べられた複数の凸部を有し、前記複数の凸部によって互いに異なる方向に延在する複数の稜線が形成されており、
前記複数の稜線の方向は、前記配光手段を用いない場合に前記被照射物で最暗部になる箇所と、前記最暗部から直近の発光素子とを結んだ線と直交する方向に延在している
光照射装置。 - 前記配光手段の前記複数の稜線の方向は、前記複数の発光素子における縦方向、横方向及び斜め方向に隣り合う発光素子との間隔のうち、最もその間隔が長い方向と直交している
請求項1に記載の光照射装置。 - 前記配光手段の前記複数の稜線の方向は、前記複数の発光素子における隣り合う発光素子で囲んだ際に形成される領域の対角線と直交している
請求項1又は2に記載の光照射装置。 - 前記複数の凸部は、前記稜線の方向と直交する方向に断面した形状が左右対称である
請求項1〜3に記載の光照射装置。 - 前記複数の凸部には、それぞれ複数の斜面が形成されている
請求項1〜4のいずれかに記載の光照射装置。 - 前記配光手段は、
第1の稜線方向を有する第1の配光シートと、
前記第1の稜線方向に対して光軸回りに所定の角度をもって回転した第2の稜線方向を有する第2の配光シートと、を有する
請求項1〜5のいずれかに記載の光照射装置。 - 前記配光手段は、一枚の配光シートで構成され、
前記配光シートの一面には、第1の稜線方向が形成され、
前記配光シートの他面には、前記第1の稜線方向に対して光軸回りに所定の角度をもって回転した第2の稜線方向が形成されている
請求項1〜5のいずれかに記載の光照射装置。 - 前記配光手段は、一枚の配光シートで構成され、
前記配光シートの一面には、第1の稜線方向と、前記第1の稜線方向に対して光軸回りに所定の角度をもって回転した第2の稜線方向が形成されている
請求項1〜5のいずれかに記載の光照射装置。 - 前記複数の発光素子は、前記載置部に縦方向及び横方向に隣り合う発光素子との間隔が略等間隔に配置され、
前記1の稜線方向は、前記複数の発光素子の配列方向に対して45°傾けて設定されており、
前記第2の稜線方向は、前記第1の稜線方向と直交するように設定されている
請求項6〜8のいずれかに記載の光照射装置。 - 前記複数の凸部の頂角は、前記配光手段から前記被照射物の距離に応じて設定されている
請求項1〜9のいずれかに記載の光照射装置。
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