JP2013191507A - 光照射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ランプ11、及び、楕円反射鏡12を備えたランプユニット10と、楕円反射鏡12の光路中に配置され、楕円反射鏡12にて反射された光束Lを第2焦点F2に集光する集光レンズ50と、集光レンズ50の第2焦点F2に入射端面22が配置され、当該入射端面22から入射した光束Lを均一化して出射端面23から出射する柱状のロッドインテグレータレンズ20と、集光レンズ50の第1焦点F1、第2焦点F2の間で、第1焦点F1との間隔が集光レンズ50の焦点距離fの2分の1以上となる位置に配置され、ロッドインテグレータレンズ20の入射端面22に入射する光量を調整する調光板30と、を備えた。
【選択図】図2
Description
この種の光照射装置は、ランプユニットとロッドインテグレータレンズの入射端面との間に、面積可変の開口を有する調光板を備え、開口面積を変化させる(絞る)ことで調光板を透過する光量を変化させてロッドインテグレータレンズに入射する光量を調整し、光照射装置から出射する光の強度調整を実現している。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、小絞り時においても照度ムラを低減することができる光照射装置を提供することを目的とする。
<第1実施形態>
図1は、本発明を適用した実施形態に係る光照射装置1の概略構成を示す模式図である。光照射装置1は、例えば、投影光学系、ファイバー照明光源装置、ソーラーシュミレータ、液晶基板検査装置、各種露光装置等に用いることができる。光照射装置1は、ランプユニット10と、ランプユニット10の放射光を、光軸Kの断面における光量分布を均一にして出力するロッドインテグレータレンズ20と、ランプユニット10の放射光をロッドインテグレータレンズ20の入射端面22に集光させる集光レンズ50と、ロッドインテグレータレンズ20の出射端面23から出射する光量を調整する調光板30とを備えている。
ランプ11は、紫外線を含む光を放射する光源であり、ハロゲンランプ、水銀ランプ、及び、メタルハライドランプなどのショートアーク型の放電灯である構成であっても良いし、或いは、LED等の発光ダイオードである構成であっても良い。
楕円反射鏡12は、楕円面状の反射面を有し、一方の焦点に配置されたランプ11の発光を反射して光軸K上の他方の焦点に光束Lを集光させる。反射鏡12は、用途に応じて適正な構成のミラー膜が内表面に作られ、例えば、紫外域専用の反射ミラーや、一般的な金属ミラー、或いは、誘電体多層膜を蒸着して可視光を反射し赤外線を透過するいわゆるコールドミラーとして構成されている。
ロッドインテグレータレンズ20の出射端面23から出射された出射光は、例えば投射レンズ60を介して任意の照射面(スクリーン)SCに照射される。なお、図示は省略するが、光照射装置1は、投射レンズ60を装置本体5内に備える構成であっても良い。
調光板30を集光レンズ50の入射側に配置する場合、調光板30と、集光レンズ50の第1主点H1との間隔αは、集光レンズ50の焦点距離fの2分の1以下となるように設定される。
この構成によれば、調光板30を集光レンズ50の入射側レンズ面である凸面51近傍に設けても、調光板30の縁部38をガイド部35で担持して、調光板30が、集光レンズ50、及び/或いは、レンズホルダー55と干渉することなく移動するようにガイドすることができる。
この構成によれば、調光板30を集光レンズ50の出射側レンズ面である平面52近傍に設けても、調光板30の縁部38をガイド部35で担持して、調光板30が、集光レンズ50、及び/或いは、レンズホルダー55と干渉することなく移動するようにガイドすることができる。
これにより、調光板30の小絞り時には、集光レンズ50の第1焦点F1を通過した光束L3を調光板30で遮蔽することができ、第1焦点F1を通過し集光レンズ50を通って平行光に近くなった光線がロッドインテグレータレンズ20に入射するのを防止することができるため、照射面内で光量分布が不均一になり照度ムラが悪くなるのを抑えることができる。また、調光板30が小絞りの時においても、楕円反射鏡12のより広い部分で反射された角度のついた光線をロッドインテグレータレンズ20に入射させることができ、光線をロッドインテグレータレンズ20の側面21で複数回反射させてミキシングすることができるため、照射面内での光量分布を均一化することができる。
また、本実施形態では、調光板30は、一枚の板から成る構成としたが、これに限らず、機械的に開口面積を連続的に変化させられる調光板全般を用いることが可能であり、例えば、2枚の板から成り両方の板を可動する構成の調光板や、多数枚の板からなる虹彩絞りを用いる構成であっても良い。
また、本実施形態では、ランプユニット10は、楕円反射鏡12を備える集光型ランプユニットである構成としたが、これに限らず、ランプユニット10は、焦点に配置されたランプ11の発光を反射して光軸Kに平行な光束Lを形成する放物面鏡を反射鏡として備える構成であっても良い。
F1 第1焦点
F2 第2焦点
10 ランプユニット
11 ランプ(光源)
12 楕円反射鏡(反射鏡)
20 ロッドインテグレータレンズ
21 側面
22 入射端面
23 出射端面
30、30A、30B 調光板
32、32A、32B 調光スリット(開口)
35 ガイド部(ガイド手段)
50 集光レンズ
51 凸面(入射側レンズ面)
52 平面(出射側レンズ面)
55 レンズホルダー
K 光軸
L 光束
f 焦点距離
Claims (6)
- 光源、及び、当該光源が焦点に配置されて前記光源から放射された光を反射する反射鏡を備えたランプユニットと、
前記反射鏡の光路中に配置され、第1焦点、及び、第2焦点を有し、前記反射鏡にて反射された光束を前記第2焦点に集光する集光レンズと、
前記集光レンズの第2焦点に入射端面が配置され、当該入射端面から入射した光束を均一化して出射端面から出射する柱状のロッドインテグレータレンズと、
前記集光レンズの第1焦点、第2焦点の間で、前記第1焦点との間隔が前記集光レンズの焦点距離の2分の1以上となる位置に配置され、前記ロッドインテグレータレンズの入射端面に入射する光量を調整する調光板と、を備えた
ことを特徴とする光照射装置。 - 前記調光板は、前記凹面鏡の光軸上に光束が透過する開口を有し、前記開口は、前記調光板を移動させることで連続的に開口面積が可変可能に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。
- 前記調光板を、前記集光レンズ、及び、前記集光レンズを保持するレンズホルダーから所定間隔以上離した状態で移動可能にガイドするガイド手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の光照射装置。
- 前記調光板を、前記集光レンズの入射側のレンズ面近傍に設けたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光照射装置。
- 前記調光板を、前記集光レンズの出射側で、当該出射側のレンズ面との間隔が前記集光レンズの焦点距離の2分の1以下となる位置に配置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光照射装置。
- 前記調光板を、前記集光レンズの出射側のレンズ面近傍に配置したことを特徴とする請求項5に記載の光照射装置。
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