JP2014075323A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光学素子を一方向に連接させて形成した光学素子モジュールを使用しつつ、平坦なビームプロファイルを実現する。
【解決手段】光照射装置は、配置面上に一方向に並べられ、配置面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の光源と、一方向に連接された複数の透過型光学素子を備える光学素子モジュールと、を備える。光学素子モジュールは、配置面に平行に設けられ、透過型光学素子は、光源からの光が入射する入射面と、入射面に入射した光が出射する出射面と、光軸と略平行に形成され、一方向において隣接する透過型光学素子に近接して対向する連接面と、を備え、複数の光源のうち少なくとも一つの光源の光軸が、連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、対向する連接面のいずれか一対の間を通る。
【選択図】図３

Description

この発明は、複数の光源を所定方向に並べて配置し、所定方向に広がる均一な照度分布を有する照射光を発生する光照射装置に関する。

液晶パネルの張り合わせ工程のような、紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤を使用した大面積の接着において、細長いライン状の照射光を発生する照射装置が使用されている。特許文献１には、ラインライトガイドとシリンドリカルレンズとの組をシリンドリカルレンズの焦線方向に複数並べることで、非常に高価な長尺レンズを使用することなく長い照射領域を有するＵＶ光を発生可能な照射装置が開示されている。

短尺のシリンドリカルレンズを複数並べた場合、隣接するシリンドリカルレンズの端面間に生じる隙間の影響により、照度分布がライン方向で不均一になることが知られている。これは、光源から放射された光（発散光）の一部が、シリンドリカルレンズの端面（レンズ基材と空気層との境界部面）で反射されることによる。特に、臨界角（フレネル則）よりも大きな角度で端面に入射した光線は全反射されるため、主光線の近くに端面を配置すると照度分布の起伏が顕著になる。

特許文献１の照射装置においては、各シリンドリカルレンズの端面を研磨し、この端面同士を突き合わせ、端面の突き合わせ面に対して各光源が発生する光量の角度特性が左右対称となり、且つ光線がシリンドリカルレンズの端面において全反射するように光源を配置することで、シリンドリカルレンズの継ぎ目の影響の解消が図られている。

特開２００１−１７４４０２号公報

特許文献１の照射装置の構成では、端面を極めて高い角度精度及び面精度で形成し、更に鏡面研磨を施した専用のシリンドリカルレンズを使用する必要があり、依然としてレンズのコストが非常に高いという問題があった。

本発明の実施形態によれば、配置面上に一方向に並べられ、配置面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の光源と、一方向に連接された複数の透過型光学素子を備える光学素子モジュールと、を備えた光照射装置であって、光学素子モジュールは、配置面に平行に設けられ、透過型光学素子は、光源からの光が入射する入射面と、入射面に入射した光が出射する出射面と、光軸と略平行に形成され、一方向において隣接する透過型光学素子に近接して対向する連接面と、を備え、複数の光源のうち少なくとも一つの光源の光軸が、連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、対向する連接面のいずれか一対の間を通ることを特徴とするものが提供される。

この各構成によれば、光軸が光学素子モジュールの隣接する透過型光学素子の境界部（近接して対向する一対の連接面（端面）で挟まれた部分）を通る光源の光が、境界部の連接面による反射を殆ど受けないため、境界部での反射を原因とする照度分布の変動が抑制され、均一性に優れたビームプロファイルが実現する。なお、通常の意味で光源の光軸を明確に定めることが難しい場合においては、例えばビームプロファイルの中心（一般に最も光強度の高い部分）を通る光線をもって光軸としてもよい。また、発光面が広い光源においては、光学素子の発光面と同じ断面を有する有幅の光軸を想定することができる。この場合においては、有幅の光軸の少なくとも一部が境界部を通る構成としてもよい。なお、連接面が「近接して対向する」とは、連接面同士が略全面で密着した状態や、連接面同士が完全に非接触となる状態、連接面同士が部分的に接触した状態を含む。

上記の光照射装置において、連接面の対向する各対間、又は、該各対の連接面の少なくとも一部に、いずれかの光源の光軸が配置された構成としてもよい。

この構成によれば、連接面による反射を抑制しつつ、多数の透過型光学素子を一方向に連接させて、この一方向において長く均一な強度の照射光を供給することが可能になる。

上記の光照射装置において、複数の光源と光学素子モジュールとの間において、複数の光源の光軸上にそれぞれ配置された、少なくとも一方向において正の屈折力を有するレンズを備えた構成としてもよい。

この構成によれば、光源から放射された光が、この光源の光軸が通らない光学素子モジュールの境界部の連接面で反射されることにより照度分布が不均一になることが防止される。

上記の光照射装置において、一方向において隣接する透過型光学素子の一対が、連接面の少なくとも一部において互いに当接した構成としてもよい。

上記の光照射装置において、連接面が鏡面である構成としてもよい。

この構成によれば、連接面において発生する散乱光が減少し、より均一な照度分布の照射光を得ることができる。

上記の光照射装置において、一方向において隣接する透過型光学素子の一対が、連接面の少なくとも一部において互いに当接した構成としてもよい。

上記の光照射装置において、光軸の方向に並べて配置された二つの光学素子モジュールである第１及び第２の光学素子モジュールを備え、複数の光源のうち少なくとも一つの光源の光軸が、第１及び第２の光学素子モジュールのそれぞれにおける、連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、対向する連接面のいずれか一対の間を通る構成としてもよい。

この構成によれば、光軸近傍の光が二つの光学素子モジュールの境界部を連続して通過しないため、光学素子モジュールの境界部を通過する際に受ける散乱等による照度分布の変動が累積されることなく、平坦な照度分布が得られる。

上記の光照射装置において、光軸の方向に並んで配置された二つの光学素子モジュールである第１及び第２の光学素子モジュールを備え、複数の光源のうち少なくとも一つの光源の光軸が、第１及び第２の光学素子モジュールのいずれか一方における、連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、対向する連接面のいずれか一対の間を通る構成としてもよい。

この構成によれば、透過型光学素子の境界部を通過する光軸の数を減らすことができるため、光が境界部を通過することにより照度分布が変動する領域を局在させることができる。

上記の光照射装置において、連接面が一方向に垂直な面である構成としてもよい。

この構成によれば、透過型光学素子の成形や、各光学要素のアライメントが容易になる。

上記の光照射装置において、連接面が前記一方向に対して傾いた面である構成としてもよい。

光照射装置を量産に使用する場合、コンベア等の搬送装置の周囲に光照射装置を配置して、搬送装置上を移動する被照射物に照射光を照射する構成が一般に採用されている。この場合、照射領域を広くとるために、一方向を搬送方向と垂直な方向に向けて光照射装置が設置される。また、光学素子モジュールの境界部で生じる散乱等による照度分布の空間的変調は、連接面に対して略対称に生じる。従って、連接面（すなわち透過型光学素子の境界部）が一方向に対して（言い換えれば、被照射物の搬送方向に対して）傾いた構成とすることにより、照射中に被照射物が受ける照度分布の空間的変調が平均化され、連接面の影響を緩和させることができる。

上記の光照射装置において、配置面上の異なる直線上に並べられた２組の複数の光源である、複数の第１の光源と、複数の第２の光源と、を備え、複数の第１の光源と、複数の第２の光源が、連接面と平行な方向に配列された構成としてもよい。

この構成によれば、平坦度に優れた面状の広い照射領域を有する照射装置が実現する。

上記の光照射装置において、透過型光学素子が、レンズ、窓板、波長フィルタ、位相板及び偏光板の少なくとも一つを含む構成としてもよい。すなわち、透過型光学素子全般に本発明を適用することができる。

上記の光照射装置において、透過型光学素子が光学樹脂材料から成る構成としてもよい。

この構成によれば、必ずしも透過型光学素子の連接面を鏡面研磨する必要が無いため、例えば光学樹脂材料を射出成形した透過型光学素子をそのまま突き合わせたものを光学素子モジュールとして使用することができ、光学素子モジュールの加工コストを大幅に削減することができる。

上記の光照射装置において、光透過型光学素子が一方向に延びる焦線を有するシリンドリカルレンズであり、一方向に長いライン状の照射光を発生するように構成されてもよい。

上記の構成によれば、加工が難しく高価な長尺の透過型光学素子を使用することなく、照度分布の平坦度が良好なライン光照射装置を提供することが可能になる。

上記の光照射装置において、光源がＬＥＤ素子を含む構成としてもよい。

また、本発明の実施形態によれば、第１及び第２の光照射モジュールを備え、第１の光照射モジュールが、第１の配置面上に一方向に並べられ、第１の配置面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の第１の光源と、一方向に連接された複数の第１の透過型光学素子を備え、第１の配置面に平行に設けられた第１の光学素子モジュールと、を備え、第１の透過型光学素子が、第１の光源からの光が入射する第１の入射面と、第１の入射面に入射した光が出射する第１の出射面と、第１の光源の光軸と略平行に形成され、一方向において隣接する第１の透過型光学素子に近接して対向する第１の連接面と、を備え、少なくとも一つの第１の光源の光軸が、第１の連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、対向する第１の連接面のいずれか一対の間を通るように構成され、第２の光照射モジュールが、第２の配置面上に一方向に並べられ、第２の配置面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の第２の光源と、一方向に連接された複数の第２の透過型光学素子を備え、第２の配置面に平行に設けられた第２の光学素子モジュールと、を備え、第２の透過型光学素子が、第２の光源からの光が入射する第２の入射面と、第２の入射面に入射した光が出射する第２の出射面と、第２の光源の光軸と略平行に形成され、一方向において隣接する第２の透過型光学素子に近接して対向する第２の連接面と、を備え、少なくとも一つの第２の光源の光軸が、第２の連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、対向する第２の連接面のいずれか一対の間を通るように構成され、第１及び第２の光源の光軸が、それぞれ一方向に延びる照射領域を通るように、第１及び第２の光照射モジュールが照射領域を中心に扇状に配置されており、第１の連接面と第２の連接面が異なる平面上に形成された構成としてもよい。

この構成によれば、複数の光照射モジュールの光を重ね合わせることで、一方向に長く広がる照射領域を有しながらも、平坦度が高く、且つ強い照射強度を有する照射光を発生することが可能になる。また、各光照射ユニットの光学素子モジュールの境界部を通った光が重なり合わないため、光学素子モジュールの境界部を通過する際に受ける散乱等による照度分布の変動が強め合うことなく、平坦な照度分布を得ることができる。

上記の光照射装置において、第１及び第２の透過型光学素子が、一方向に延びる焦線を有するシリンドリカルレンズである構成としてもよい。また、シリンドリカルレンズである第１及び第２の透過型光学素子によって、第１及び第２の光源から放射された光が、それぞれ照射領域に集光される構成としてもよい。これらの構成によれば、より強い照射強度を有する照射光を発生することが可能になる。

上記の光照射装置において、第３の光照射モジュールを更に備え、第３の光照射モジュールが、第３の配置面上に一方向に並べられ、第３の配置面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の第３の光源と、一方向に連接された複数の第３の透過型光学素子を備え、第３の配置面に平行に設けられた第３の光学素子モジュールと、を備え、第３の透過型光学素子が、第３の光源からの光が入射する第３の入射面と、第３の入射面に入射した光が出射する第３の出射面と、第３の光源の光軸と略平行に形成され、一方向において隣接する第３の透過型光学素子に近接して対向する第３の連接面と、を備え、少なくとも一つの第３の光源の光軸が、第３の連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、対向する第３の連接面のいずれか一対の間を通るように構成され、複数の第３の光源の光軸が照射領域を通るように、第３の光照射モジュールが、第１及び第２の光照射モジュールと共に照射領域を中心に扇状に配置され、第１、第２及び第３の連接面が互いに異なる平面上に形成された構成としてもよい。

この構成によれば、平坦な照度分布を維持しつつも、より強い照射強度を有する照射光を発生することが可能になる。

上記の光照射装置において、第１、第２及び第３の光照射ユニットが、照射領域の周りに等角度間隔で配置された構成としてもよい。この構成によれば、より平坦な照度分布を得ることができる。また、上記の光照射装置において、複数の第１、第２及び第３の発光素子が、それぞれ第２の方向に等間隔に配置された構成としてもよい。この構成によれば、より平坦な照度分布を得ることができる。

以上のように、本発明の実施形態の構成によれば、一方向に連接された複数の透過型光学素子からなる光学素子モジュールを使用しても、突き合わされた連接面での光の反射を原因とする照射光の強度分布の変動が抑制され、均一なビームプロファイルが実現する。

図１は、本発明の実施形態に係るＵＶ照射装置１の外観図である。 図２は、本発明の実施形態に係るＵＶ照射装置１の一部分解図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るＵＶ照射装置１の光学系を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係るＵＶ照射装置１の出射光のビームプロファイルである。 図５は、本発明の第２実施形態の光学系を示す図である。 図６は、本発明の第３実施形態の光学系を示す図である。 図７は、本発明の第４実施形態の光学系を示す図である。 図８は、本発明の第５実施形態の光学系を示す図である。 図９は、本発明の第６実施形態の光学系を示す図である。 図１０は、参考例の光学系を示す図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るＵＶ照射装置１について説明する。ＵＶ照射装置１は、紫外線硬化型接着剤等の光硬化処理に使用される、ライン状の照射エリアを有するＵＶ照射光を発生する装置である。図１は、ＵＶ照射装置１の外観図である。ＵＶ照射装置１は、本体ユニット１００及びレンズユニット２００を備えている。図２は、ＵＶ照射装置１から側板１０３を外し、本体ユニット１００とレンズユニット２００を分離し、更にレンズユニット２００から窓板２４０（ガラス板）を外した状態を示す図である。また、図３はＵＶ照射装置１の光学系（窓板２４０を除く）を示す図である。

本体ユニット１００は、複数（本実施形態においては１２個）のＬＥＤ素子１１０と、ケース１０１内に収容された駆動回路（不図示）を備えている。ＬＥＤ素子１１０は、駆動回路から駆動電流の供給を受けて、紫外線硬化型接着剤の硬化波長（例えば３６５ｎｍ）のＵＶ光を出射する。ＬＥＤ素子１１０は、等間隔で一列に並べられて、ケース１０１前面のフロントパネル１０２に取り付けられている。以下の説明においては、図２の座標に示すように、ＬＥＤ素子１１０がＵＶ光を出射する水平方向をＸ軸方向、ＬＥＤ素子１１０の配列方向をＹ軸方向、鉛直方向をＺ軸方向とする。

次に、レンズユニット２００の構成について説明する。レンズユニット２００は、ＬＥＤ素子１１０が放射したＵＶ光を所定のビームプロファイルに成形するためのレンズ群が、所定の配置関係で正確に保持されたものである。図２に示すように、レンズユニット２００のケース２０１内には、各レンズを保持するレンズホルダ２０２が収容されている。レンズホルダ２０２には、ＬＥＤ素子１１０と同数の球面レンズ２１０、第１シリンドリカルレンズモジュール２２０を構成する一対の第１シリンドリカルレンズ２２０ａ、２２０ｂ（図３）及び第２シリンドリカルレンズモジュール２３０を構成する一対の第２シリンドリカルレンズ２３０ａ、２３０ｂが高い相対位置精度で保持されている。

１２個の球面レンズ２１０は、レンズユニット２００を本体ユニット１００に取り付けたときに、対応するＬＥＤ素子１１０と対向して配置されるように、レンズホルダ２０２に保持されている。球面レンズ２１０を使用することで、ＬＥＤ素子１１０から出射された光の発散が低減されている。また、隣接するＬＥＤ素子１１０から放射されるＬＥＤ光の裾同士が重なり合ってＹ軸方向（ＬＥＤ素子１１０の配列方向）の照度分布が略均一になるように、ＬＥＤ素子１１０の間隔及び球面レンズ２１０の曲率（Ｙ軸方向における正の屈折力）が設定されている。なお、本実施形態においては、球面レンズ２１０（２つの曲率方向を有するもの）が使用され、Ｙ軸及びＺ軸の２方向に光を集光する（発散を抑える）構成となっているが、Ｚ軸方向に焦線を向けたシリンドリカルレンズを使用して、Ｙ軸方向のみに光を集光する構成としてもよい。

第１シリンドリカルレンズ２２０ａ、２２０ｂ及び第２シリンドリカルレンズモジュール２３０ａ、２３０ｂは、シリコーン樹脂の射出成形により形成されたものである。第１シリンドリカルレンズモジュール２２０（第２シリンドリカルレンズモジュール２３０）は、一対の第１シリンドリカルレンズ２２０ａ、２２０ｂ（第２シリンドリカルレンズ２３０ａ、２３０ｂ）の焦線方向における平坦な端面同士を突き合わせた（当接又は近接させた）状態で保持することで形成されている。また、一対の第１シリンドリカルレンズ２２０ａ、２２０ｂ（第２シリンドリカルレンズ２３０ａ、２３０ｂ）は、境界部（突合部）において各光学面が略連続するように（すなわち、光学面に段差や大きな隙間が生じないように）端面同士が突き合わされている。第１シリンドリカルレンズモジュール２２０及び第２シリンドリカルレンズモジュール２３０は、それぞれＹ軸方向に焦線を向けて直列に（すなわち、光軸Ｐｂの方向に並んで）配置され、ＬＥＤ素子１１０が放射するＵＶ光をそれぞれＺ軸方向に集光する。なお、本実施形態においては、隣り合う第１シリンドリカルレンズ２２０ａ、２２０ｂ（第２シリンドリカルレンズ２３０ａ、２３０ｂ）の端面同士を、接着剤等で直接固定せずに、突き合わせただけの状態でレンズホルダ２０２に保持させている。別の実施形態では、例えば光学用接着剤により各レンズの端面同士を直接固定した上で、レンズホルダ２０２で保持する構成としてもよい。また、端面間の隙間を屈折率整合剤により充填する構成としてもよい。また、本実施形態では、射出成形した各レンズを、端面を研磨することなくそのまま使用しているが、各レンズの端面を突き合わせる前に予め鏡面研磨してもよい。なお、本実施形態においては、突き合わせる各シリンドリカルレンズの端面同士の密着性を高めるために、端面に所定の押し圧を加えている。また、本実施形態においては、弾性を有するシリコーン樹脂製のシリンドリカルレンズを使用するため、例えば振動を受けてレンズホルダ２０２等に緩みが生じても、押し圧が安定して維持される。

図３（ａ）は、各シリンドリカルレンズの境界部（隣接するシリンドリカルの端面により挟まれた部分）Ｊ１、Ｊ２付近におけるＵＶ照射装置１の光学系をＺ軸方向に見た平面図であり、図３（ｂ）は、ＵＶ照射装置１の光学系をＹ軸方向に見た側面図である。本発明の実施形態においては、図３（ａ）に示すように、第１シリンドリカルレンズモジュール２２０の境界部Ｊ１に最も近いＬＥＤ素子１１０ｂの光軸Ｐｂが、境界部Ｊ１内を通っている。また、光軸Ｐｂは、更に第２シリンドリカルレンズモジュール２３０の境界部Ｊ２内を通っている。従って、ＬＥＤ素子１１０ｂが出射する光（光軸Ｐｂを通らない副光線も含む）は、各境界部Ｊ１、Ｊ２において反射をほとんど受けることなく、低損失でシリンドリカルレンズを透過することができる。

図４（ａ）は、本発明の実施形態の構成（境界部１、Ｊ２に最も近接する光軸Ｐｂが境界部Ｊ１、Ｊ２内を通る光学配置）が照射光の平坦度に与える効果を示すグラフ（Ｙ軸方向における照明光の照度分布図）である。横軸はＹ軸方向の位置を示し、境界部Ｊ１，Ｊ２の位置を原点としている。縦軸は照射領域（但し、Ｚ＝０）における照射強度の相対値である。照度分布曲線Ａｓは、図３に示す本実施形態の光学系のビームプロファイルである。また、照度分布曲線Ｂｓは、図１０に示す光学系（比較例）のビームプロファイルである。図１０の光学系においては、隣接する２つのＬＥＤ素子１１０ａ、１１０ｂの光軸Ｐａ、Ｐｂの略中間部に、光軸Ｐａ、Ｐｂと平行な境界部Ｊ１、Ｊ２が配置されている。この場合、光軸Ｐａ、Ｐｂは境界部Ｊ１、Ｊ２を通らないが、副光線Ｐｓ（ＬＥＤ光の裾の部分）が境界部Ｊ１、Ｊ２に入射して、反射される。

図４（ａ）に示すように、比較例の照度分布曲線Ｂｓは、境界部Ｊ１、Ｊ２（Ｙ＝０）の付近に２つの大きなノッチｂを有している。これは、ＬＥＤ素子１１０ａ、１１０ｂから放射されたＬＥＤ光の裾（副光線Ｐｓ）が境界部Ｊ１、Ｊ２で反射され、透過率が低下したことが原因であると考えられる。一方、本実施形態の照度分布曲線Ａｓは、ｙ＝０の位置にノッチａを１つ有するのみであり、比較例よりも平坦度の高いビームプロファイルとなっている。なお、照度分布曲線Ａｓ及びＢｓは、境界部Ｊ１、Ｊ２を構成する各シリンドリカルレンズの端面を散乱面とした場合のビームプロファイルである。照度分布曲線Ａｓのノッチａは、光軸Ｐｂ（図３）近傍の光が境界部Ｊ１、Ｊ２内を伝搬する際に受ける強い散乱が原因であると考えられる。

図４（ｂ）は、境界部Ｊ１、Ｊ２を鏡面研磨した場合のビームプロファイルを示す。照度分布曲線Ａｍは図３に示す本実施形態の光学系の境界部Ｊ１、Ｊ２を鏡面で形成した場合のものであり、照度分布曲線Ｂｍは図１０に示す比較例の境界部Ｊ１、Ｊ２を構成する各シリンドリカルレンズの端面を鏡面で形成した場合のものである。照度分布曲線Ｂｍは、照度分布曲線Ｂｓと同様に、境界部Ｊ１、Ｊ２（Ｙ＝０）の付近に２つの大きなノッチを有している。一方、照度分布曲線Ａｍは、照度分布曲線Ａｓと同様にＹ＝０にノッチが生じるものの、ノッチの大きさは格段に小さなものとなっている。すなわち、本実施形態の光学系（図３）においては、境界部Ｊ１、Ｊ２の位置（Ｙ＝０）に、境界部Ｊ１、Ｊ２での散乱を原因とするノッチが照度分布曲線に現れるが、これは境界部Ｊ１、Ｊ２を鏡面にすることで大幅に低減することができる。一方、比較例の光学系（図１０）においては、境界部Ｊ１、Ｊ２での反射を原因とする２つの大きなノッチが照度分布曲線に現れるが、これは境界部Ｊ１、Ｊ２の粗さを変えても低減することができない。

なお、本実施形態（図３）においては、ＬＥＤ素子１１０ｂに隣接するＬＥＤ素子１１０ｃから出射される光のうち、裾の外側部分の副光線Ｐｓが境界部Ｊ１、Ｊ２に臨界角θ_Ｃ未満の入射角θ_ｉで入射するように構成されている。しかしながら、境界部Ｊ１、Ｊ２に入射する副光線Ｐｓの光量が微量である上、境界部Ｊ１、Ｊ２での反射率も低いため、ＬＥＤ素子１１０ｃから出射される光の境界部Ｊ１、Ｊ２での反射の影響はほとんど無視することができる。また、境界部Ｊ１、Ｊ２を構成する各シリンドリカルレンズの端面を散乱面とする場合は、図４（ａ）におけるノッチａの相対強度は、境界部Ｊ１、Ｊ２における、ＬＥＤ素子１１０ｂの光軸Ｐｂ付近のパワー密度に対するＬＥＤ素子１１０ｃの光の裾の部分のパワー密度の比率と略同程度になる。このパワー密度の比率が、概ね１０％未満（より望ましくは５％未満）となるような構成にすることが望ましい。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態の光学系は、シリンドリカルレンズを２段直列に配置した構成であるが、シリンドリカルレンズを１段だけ使用した構成としても、あるいは３段以上のシリンドリカルレンズを直列に配置した構成としてもよい。図５に示す本発明の第２実施形態の光学系は、第１シリンドリカルレンズモジュール２２０のみを使用した光学系に本発明を適用した例である。第２実施形態の構成は、第２シリンドリカルレンズモジュール２３０を備えていない点を除いては、第１実施形態の構成と同じものである。第１実施形態と同様に、第１シリンドリカルレンズモジュール２２０の境界部Ｊに最も近接する光軸Ｐが境界部Ｊを通る光学配置となっており、境界部Ｊでの反射が抑えられるため、図４の照度分布曲線Ａｓ、Ａｍと同様に平坦度の高いビームプロファイルが得られる。また、シリンドリカルレンズを１段にしたことにより、ビームプロファイルの平坦度に影響を与える境界部Ｊの数が少なくなり、第１実施形態よりも更に平坦度の高いビームプロファイルが得られる。

（第３実施形態）
また、本発明は、球面レンズ２１０を使用しない構成にも適応することができる。図６に示す本発明の第３実施形態の光学系は、球面レンズ２１０を使用しない光学系に本発明を適用した例である。第２実施形態の構成は球面レンズ２１０を備えていない点を除いては、第２実施形態の構成と同じものである。第１及び第２実施形態と同様に、第１シリンドリカルレンズモジュール２２０の境界部Ｊに最も近接する光軸Ｐが境界部Ｊを横断する光学配置となっており、境界部Ｊでの反射が抑えられるため、図４の照度分布曲線Ａｓ、Ａｍと同様に平坦度の高いビームプロファイルが得られる。

（第４実施形態）
上述の第１〜第３実施形態は、２つのシリンドリカルレンズを端面で突き合わせたものを使用する構成であるが、レンズ以外の複数の透過型光学素子（例えば、窓板、透過型波長フィルタ、位相板、偏光板等）を端面で突き合わせたものを使用する構成にも本発明を適用することができる。図７に示す本発明の第４実施形態の光学系は、端面同士を突き合わせた２つの窓板２４０ａ、２４０ｂを使用する光学系に本発明を適用したものである。第４実施形態の光学系は、Ｙ軸方向に等間隔で一列に並べられた複数のＬＥＤ素子１１０と、対向する端面同士が突き合わされた一対の窓板２４０ａ、２４０ｂを備えている。窓板２４０ａ、２４０ｂの境界部Ｊに最も近接するＬＥＤ素子１１０ｂの光軸Ｐが境界部Ｊを通る光学配置となっており、境界部Ｊでの反射が抑えられるため、図４の照度分布曲線Ａｓ、Ａｍと同様に平坦度の高いビームプロファイルが得られる。

（第５実施形態）
図８に、本発明の第５実施形態の光学系を示す。第５実施形態は、六方格子状に２次元配列された複数のＬＥＤ素子１１０と、５つのガラス板２４０ａ〜ｅの端面同士を突き合わせて形成した窓板２４０を備えている。上述の第４実施形態（図７）では、ＬＥＤ素子の配列方向（Ｙ軸方向）と直交するＺ軸方向に境界部Ｊの長手方向を向けて窓板２４０が配置されているため、一つのＬＥＤ素子１１０ｂの光軸Ｐのみが境界部Ｊを通る構成となっていたが、本実施形態では、各ＬＥＤ素子１１０の光軸Ｐが、全ていずれかの境界部Ｊを通る構成となっている。

また、上述の第４実施形態では、境界部Ｊの長手方向をＬＥＤ素子１１０の配列方向と直交するＺ軸方向に向けて窓板２４０が配置されていたが、本実施形態では、各境界部Ｊの長手方向がＺ軸に対して、例えば、略３０°傾くように窓板２４０が配置されている。一般に、ライン状の照射領域を有するＵＶ照射装置１を使用して液晶パネル等の広い面積の接着を行う場合には、搬送装置を使用してＵＶ照射装置１に対して被加工物をゆっくり移動させながら照射が行われる。本実施形態の場合は、図８に示す矢印Ｔの方向に被加工物を移動しながらＵＶ照射を行うことが想定されている。図４の照度分布曲線から分かるように、境界部Ｊでの散乱による照度の空間的な変動は、境界部Ｊと垂直な方向（図４のグラフの横軸方向）に生じる。そのため、境界部Ｊと平行な方向に被加工物を移動しながら照射を行うと、照射光の照度分布がそのまま被加工物の照射量分布として転写され、接着が不均一になってしまう。図８に示すように、境界部Ｊに対して斜めの方向Ｔに被加工物を移動させながら照射を行うことにより、被加工物の照射量分布が平均化され（すなわち照度分布のノッチの影響が緩和され）、均一な接着が可能になる。

（第６実施形態）
図９に、本発明の第６実施形態の光学系を示す。第６実施形態の光学系は、３つの光学ユニット１０、１０’、１０”から構成される。光学ユニット１０（１０’、１０”）は、Ｙ軸方向に一列に並ぶ５つのＬＥＤ素子１１０（１１０’、１１０”）と、対応するＬＥＤ素子１１０（１１０’、１１０”）の出射面に対向して配置された５つの球面レンズ２１０（２１０’、２１０”）と、シリンドリカルレンズモジュール２２０（２２０’、２２０”）を備えている。シリンドリカルレンズモジュール２２０（２２０’、２２０”）は、２つのシリンドリカルレンズ２２０ａ（２２０ａ’、２２０ａ”）と２２０ｂ（２２０ｂ’、２２０ｂ”）の隣り合う端面同士を突き合わせた状態で、レンズホルダ（不図示）によって保持されている。光学ユニット１０、１０’、１０”は、それぞれ略同じ照度分布を有するライン状のＵＶ光を発生する。

各光学ユニット１０、１０’、１０”は、Ｙ軸方向に延びるライン状の照射領域Ｒが重なり合うように、照射領域Ｒを中心として所定の角度間隔θで扇状に配置されている。

光学ユニット１０のシリンドリカルレンズモジュール２２０は、同じ長さの２つのシリンドリカルレンズ２２０ａと２２０ｂの端面同士を突き合わせたものである。また、Ｙ軸方向に並んだ５つのＬＥＤ素子１１０のうち、中央に配置された１つのＬＥＤ素子１１０ｂの光軸Ｐｂがシリンドリカルレンズモジュール２２０の境界部Ｊを通る。

光学ユニット１０’のシリンドリカルレンズモジュール２２０’は、長さの異なる２つのシリンドリカルレンズ２２０ａ’と２２０ｂ’の端面同士を突き合わせたものである。図９（ｂ）における右側のシリンドリカルレンズ２２０ｂ’よりも、左側のシリンドリカルレンズ２２０ａ’の方が長く、境界部Ｊ’はシリンドリカルレンズモジュール２２０’のＹ軸方向における中央よりも右側に位置している。また、Ｙ軸方向に並んだ５つのＬＥＤ素子１１０’のうち、中央の一つ隣り（図９（ｂ）における右隣り）に配置されたＬＥＤ素子１１０ｃ’の光軸Ｐｃ’がシリンドリカルレンズモジュール２２０’の境界部Ｊ’を通る。

また、光学ユニット１０”のシリンドリカルレンズモジュール２２０”も、長さの異なる２つのシリンドリカルレンズ２２０ａ”と２２０ｂ”を端面で突き合わせたものである。図９（ｂ）における左側のシリンドリカルレンズ２２０ａ”よりも、右側のシリンドリカルレンズ２２０ｂ”の方が長く、境界部Ｊ”はシリンドリカルレンズモジュール２２０”のＹ軸方向における中央よりも左側に位置している。また、Ｙ軸方向に並んだ５つのＬＥＤ素子１１０”のうち、中央の一つ隣り（図９（ｂ）における左隣り）に配置されたＬＥＤ素子１１０ａ”の光軸Ｐｃ”がシリンドリカルレンズモジュール２２０”の境界部Ｊ”を通る。

各光学ユニット１０、１０’、１０”から出射される光の照度分布は略同じものであるが、突合部Ｊ、Ｊ’，Ｊ”の位置が異なるため、突合部Ｊ、Ｊ’，Ｊ”の散乱によってビームプロファイルに生じるノッチの位置が光学ユニット１０、１０’、１０”により異なったものとなる。各光学ユニット１０、１０’、１０”の突合部Ｊ、Ｊ’，Ｊ”のＹ軸方向における位置を同一にした場合は、各光学ユニット１０、１０’、１０”のビームプロファイルに生じるノッチの位置も同一となる。そのため、３つの光学ユニット１０、１０’、１０”の光を重ね合わせると、ノッチの強度変動が増幅され、合成後のビームプロファイルの平坦度が低下してしまう。本実施形態のように、各光学ユニット１０、１０’、１０”の突合部の位置を互いに変えることにより、各光学ユニット１０、１０’、１０”の光を合成したときにノッチが増幅されるのを抑制することができる。

以上が、本発明の実施形態の一例の説明であるが、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって表現された技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。

例えば、上記の実施形態は紫外線の照射光を発生する装置に本発明を適用した例であるが、他の波長域の照射光（例えば白色光などの可視光、赤外光等）を発生する照射装置にも本発明を適用することができる。

また、上記の第１実施形態においては、ＬＥＤ素子１１０ｂの光軸Ｐｂが、第１シリンドリカルレンズモジュール２２０の境界部Ｊ１と、第２シリンドリカルレンズモジュール２３０の境界部Ｊ２の両方を通る構成となっているが、光軸Ｐｂが境界部Ｊ１、Ｊ２の一方のみを通る構成としてもよい。また、第１実施形態においては、光軸上に２段のシリンドリカルレンズ（透過型光学素子）が配置された例であるが、境界部Ｊを有する透過型光学素子を３段以上配置した構成とすることもできる。また、各境界部Ｊに、少なくとも一つの発光素子の光軸が通る構成とすることもできる。また、複数の発光素子を有する場合、全ての発光素子の光軸がいずれかの境界部Ｊを通る構成とする必要はない。

上記の各実施形態では、シリコーン樹脂の射出成型により形成されたシリンドリカルレンズが使用されるが、透過性光学素子の材質や形成方法はこれに限定されない。例えば、ホウケイ酸塩クラウンガラスや合成石英ガラス、白板ガラスをはじめとする各種光学ガラス材料の他、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、環状ポリオレフィン、ポリエステル等の光学樹脂から形成された透過性光学素子を使用することができる。

１ ＵＶ照射装置
１００ 本体ユニット
１０１ ケース
１０２ フロントパネル
１１０ ＬＥＤ素子
２００ レンズユニット
２０１ ケース
２０２ レンズホルダ
２１０ 球面レンズ
２２０ 第１シリンドリカルレンズモジュール
２３０ 第２シリンドリカルレンズモジュール
２４０ 窓板
Ｊ 突合面
Ｔ 被照射物搬送方向

Claims (16)

1. 配置面上に一方向に並べられ、前記配置面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の光源と、
   前記一方向に連接された複数の透過型光学素子を備える光学素子モジュールと、
   を備えた光照射装置であって、
   前記光学素子モジュールは、前記配置面に平行に設けられ、
   前記透過型光学素子は、
   前記光源からの光が入射する入射面と、
   前記入射面に入射した光が出射する出射面と、
   前記光軸と略平行に形成され、前記一方向において隣接する前記透過型光学素子に近接して対向する連接面と、を備え、
   前記複数の光源のうち少なくとも一つの光源の光軸が、前記連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、前記対向する連接面のいずれか一対の間を通ることを特徴とする光照射装置。
2. 前記連接面の対向する各対間、又は、該各対の連接面の少なくとも一部に、いずれかの前記光源の光軸が配置された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. 前記複数の光源と前記光学素子モジュールとの間において、前記複数の光源の光軸上にそれぞれ配置された、少なくとも前記一方向において正の屈折力を有するレンズを備えた、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光照射装置。
4. 前記一方向において隣接する前記透過型光学素子の一対が、前記連接面の少なくとも一部において互いに当接した、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光照射装置。
5. 前記連接面が鏡面である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光照射装置。
6. 前記光軸の方向に並べて配置された二つの前記光学素子モジュールである第１及び第２の光学素子モジュールを備え、
   前記複数の光源のうち少なくとも一つの光源の光軸が、前記第１及び第２の光学素子モジュールのそれぞれにおける、前記連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、前記対向する連接面のいずれか一対の間を通る、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光照射装置。
7. 前記光軸の方向に並んで配置された二つの前記光学素子モジュールである第１及び第２の光学素子モジュールを備え、
   前記複数の光源のうち少なくとも一つの光源の光軸が、前記第１及び第２の光学素子モジュールのいずれか一方における、前記連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、前記対向する連接面のいずれか一対の間を通る、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光照射装置。
8. 前記連接面が前記一方向に垂直な面である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光照射装置。
9. 前記連接面が前記一方向に対して傾いた面である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光照射装置。
10. 前記配置面上の異なる直線上に並べられた２組の前記複数の光源である、複数の第１の光源と、複数の第２の光源と、を備え、
    前記複数の第１の光源と、前記複数の第２の光源が、前記連接面と平行な方向に配列された、
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光照射装置。
11. 前記透過型光学素子が、レンズ、窓板、波長フィルタ、位相板及び偏光板の少なくとも一つを含む、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光照射装置。
12. 前記透過型光学素子が光学樹脂材料から成る、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光照射装置。
13. 前記透過型光学素子が前記一方向に延びる焦線を有するシリンドリカルレンズであり、
    前記一方向に長いライン状の照射光を発生するように構成された、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の光照射装置。
14. 前記光源がＬＥＤ素子を含む、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の光照射装置。
15. 第１及び第２の光照射モジュールを備え、
    前記第１の光照射モジュールが、
    第１の配置面上に一方向に並べられ、前記第１の配置面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の第１の光源と、
    前記一方向に連接された複数の第１の透過型光学素子を備え、前記第１の配置面に平行に設けられた第１の光学素子モジュールと、を備え、
    前記第１の透過型光学素子が、
    前記第１の光源からの光が入射する第１の入射面と、
    前記第１の入射面に入射した光が出射する第１の出射面と、
    前記第１の光源の光軸と略平行に形成され、前記一方向において隣接する前記第１の透過型光学素子に近接して対向する第１の連接面と、を備え、
    少なくとも一つの前記第１の光源の光軸が、前記第１の連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、前記対向する第１の連接面のいずれか一対の間を通るように構成され、
    前記第２の光照射モジュールが、
    第２の配置面上に前記一方向に並べられ、前記第２の配置面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の第２の光源と、
    前記一方向に連接された複数の第２の透過型光学素子を備え、前記第２の配置面に平行に設けられた第２の光学素子モジュールと、を備え、
    前記第２の透過型光学素子が、
    前記第２の光源からの光が入射する第２の入射面と、
    前記第２の入射面に入射した光が出射する第２の出射面と、
    前記第２の光源の光軸と略平行に形成され、前記一方向において隣接する前記第２の透過型光学素子に近接して対向する第２の連接面と、を備え、
    少なくとも一つの前記第２の光源の光軸が、前記第２の連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、前記対向する第２の連接面のいずれか一対の間を通るように構成され、
    前記第１及び前記第２の光源の光軸が、それぞれ前記一方向に延びる照射領域を通るように、前記第１及び前記第２の光照射モジュールが前記照射領域を中心に扇状に配置されており、
    前記第１の連接面と前記第２の連接面が異なる平面上に形成されたことを特徴とする光照射装置。
16. 第３の光照射モジュールを更に備え、
    前記第３の光照射モジュールが、
    第３の配置面上に前記一方向に並べられ、前記第３の配置面と直交する方向に光軸の向きを揃えて配置された複数の第３の光源と、
    前記一方向に連接された複数の第３の透過型光学素子を備え、前記第３の配置面に平行に設けられた第３の光学素子モジュールと、を備え、
    前記第３の透過型光学素子が、
    前記第３の光源からの光が入射する第３の入射面と、
    前記第３の入射面に入射した光が出射する第３の出射面と、
    前記第３の光源の光軸と略平行に形成され、前記一方向において隣接する前記第３の透過型光学素子に近接して対向する第３の連接面と、を備え、
    少なくとも一つの前記第３の光源の光軸が、前記第３の連接面のいずれかの少なくとも一部、又は、前記対向する第３の連接面のいずれか一対の間を通るように構成され、
    前記複数の第３の光源の光軸が前記照射領域を通るように、前記第３の光照射モジュールが、前記第１及び前記第２の光照射モジュールと共に前記照射領域を中心に扇状に配置され、
    前記第１、前記第２及び前記第３の連接面が互いに異なる平面上に形成された、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の光照射装置。

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