JP2014086372A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源素子を、一方向に並べて配置した光照射装置において、光源素子を複数並べた方向における照度分布のばらつきを小さくすること。
【解決手段】複数の光源素子１２よりなる光出射部１０と、光出射部１０からの光を反射して線状に集光する反射ミラー２０と、偏光素子４５とを備える。光出射部１０と反射ミラー２０の間には、椀状（凹レンズ形状）の凹部と平面部を有するレンズ素子１６からなるレンズ素子列１７が設けられる。光源素子１２から出射した光のうち、周辺部の光はレンズ素子１６の平面部に入射し、そのまま直進し光照射領域周辺部に達し、中央部付近の照度の高い光は、レンズ素子１６の凹部により外側に屈折して光照射領域の周辺部に照射される。これにより照射領域における照度分布のばらつきを小さくすることができる。上記レンズ素子の凹部は、樋状（凹シリンドリカルレンズ形状）の凹部であってもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばパターン化位相差フィルムの製造工程において、光重合性液晶材料または光配向膜に光を照射するために好適な光照射装置に関する。

液晶パネルなどの液晶表示素子の配向膜や、３Ｄ映像を現出させる３Ｄ映像表示装置に使用される位相差フィルム（以下３Ｄ用フィルム）の配向層の配向処理に関し、配向膜に紫外線領域の偏光光を照射することにより配向を行う、光配向と呼ばれる技術が採用されるようになってきている。
このような光配向処理を行うための装置として、ショートアーク形のランプとこのランプからの光を反射するリフレクタとからなる光源素子を、複数一方向に並べて配置した光源素子列を備えた光照射装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

図１０に従来の光照射装置の概略構成を示す。図１０（ａ）は光照射装置全体の概略構成を示し、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。なお、図１０（ｂ）には、図１０（ａ）に示す構成に加えて搬送手段、ワークＷ等の構成が示されている。
光照射装置は、光出射部１０と、光出射部１０からの光を反射して線状に集光する反射ミラー２０と、反射ミラー２０により反射した光を偏光光にする偏光素子４５とを備える。
さらに、図１０（ｂ）に示すように、光照射装置の光出射側には、偏光素子４５からの偏光光を縞状に整形するためのマスク３０が設けられ、さらに、マスク３０の下側には、被照射物（以下ワークともいう）Ｗを搬送する搬送手段４０が設けられている。ワークＷは、帯状の長尺のフィルムであり、搬送手段４０のローラー４１が回転することにより、ワークＷの長手方向（図１０（ｂ）の左右方向であり、以下この方向をＹ方向と呼ぶ）に搬送され、ワークＷにはマスク３０により縞状に整形された偏光光が照射される。

光出射部１０は、複数の光源素子１２よりなる光源素子列１１により構成されている。反射ミラー２０は、光源素子列１１からの光を、光源素子１２が並ぶ一方向（図１０（ｂ）の紙面手前奥方向であり、以下Ｘ方向と呼ぶ）に伸びるように線状に集光する。
光源素子列１１における光源素子１２は、ショートアーク型放電ランプ１３と、この放電ランプ１３を取り囲むように配置した、当該ランプからの光（紫外光）を反射するリフレクタ１４とを有する。放電ランプ１３としては、例えば、波長２７０ｎｍ〜４５０ｎｍの紫外光を効率良く放射する超高圧水銀ランプを用いることができる。
リフレクタ１４は、その光軸Ｌ１を中心とする回転放物面状の光反射面１５を有するパラボラミラーにより構成されており、そのため各光源素子１２から出射する光は、図１０（ｂ）に示すように平行光となり、反射ミラー２０に入射する。

反射ミラー２０は、Ｘ方向に垂直な断面が放物線状の光反射面２１を有するシリンドリカル・パラボラミラーにより構成されており、その長手方向はＸ方向に沿って伸び、その焦点ｆがワークＷ（被照射物）の表面上に位置するように配置されている。
マスク３０は、Ｘ方向に長い矩形の板状のものであり、反射ミラー２０の光出射側において、該反射ミラー２０による反射光の光軸Ｌ２に対して垂直な平面に沿って配置されている。このマスク３０は、被照射物Ｗの搬送方向（図面左右方向：Ｙ方向）に沿って伸びる、透光部と遮光部が交互に並ぶ縞状のパターンが形成されている。

特開２０１２−５３４３６号公報

上記したように、光出射部１０は、複数の光源素子１２が、一方向（Ｘ方向）に並ぶ光源素子列１１により構成されている。個々の光源素子１２から出射する光は、中央部の照度が高く周辺部が低くなる。そのため、光源素子１２を一列に並べた光源素子列１１によりワークＷに照射される偏光光のＸ方向の照度分布は、図１１に示すように光源素子１２の数に応じた凹凸を有するものになる。
この凹凸による照度分布のばらつきの大きさは、主に光源素子列におけるＸ方向の光源素子同士の間隔と、光源からの被照射物Ｗまでの距離との割合で定まる。例えば、（光源素子列におけるＸ方向の光源素子同士の間隔）：（光源からの被照射物Ｗまでの距離）＝１：２０程度の場合、光源素子光照射領域全体での照度分布のばらつき（図１１におけるボトムとピークの平均値（図１１に点線で表示）に対するボトムとピークの差の割合）は±３％程度になる。光照射領域、即ちワークＷに照射される偏光光の照度のばらつきは、より少ないほうが好ましい。
本発明は、放電ランプとリフレクタとよりなる光源素子を、複数一方向に並べて配置した光源素子列を備える光照射装置において、上記光源素子を複数並べた方向における照度分布のばらつきを小さく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。

光源素子列の光出射側に、光源素子のそれぞれに対応してレンズ素子を配置する。このレンズ素子は、曲面から構成される凹部を有し、この凹部の少なくとも両側に平面部を形成したものである。
上記レンズ素子は、椀状の凹部（凹レンズ形状）を有し、上記凹部の中心が各光源素子の光軸に一致するように各光源素子に対応させて配置され、少なくともその凹部の、上記光源素子列の並び方向に沿った両側に平面部が形成される。すなわち、光源素子列の並び方向をＸ軸としたとき、平面部は、少なくとも、Ｘ軸に沿った隣り合うレンズ素子１６の凹部と凹部の間に形成される。
あるいは、上記レンズ素子は、樋状の凹部（凹シリンドリカルレンズ形状）を有し、凹部の最も低い底面に沿って伸びる線を軸線としたとき、該軸線が、上記光源素子の並び方向に直交する方向に配置され、各光源素子の光軸に上記凹部の軸線が交わるように各光源素子に対応させて配置され、少なくともその凹部の、上記光源素子列の並び方向に沿った両側に平面部が形成される。すなわち、平面部は上記Ｘ軸に沿った隣り合うレンズ素子１６の凹部と凹部の間に形成される。
なお、上記レンズ素子としては、片面だけに凹部と平面部を形成したものよりも、光入射側と光出射側の両面に凹部と平面部を形成し、両面に形成する凹部の径または幅を、光入射側と光出射側とで異ならせたものを使用した方が、より照度分布を均一にすることができる。

すなわち、本発明においては、以下のようにして前記課題を解決する。
（１）ショートアーク型の放電ランプと該ランプを取り囲むように配置した該ランプからの光を反射するリフレクタとよりなる光源素子を、複数一方向に並べて配置した光源素子列を備える光照射装置において、上記光源素子列の光出射側に、レンズ素子列を配置する。
上記レンズ素子列を構成するレンズ素子は、曲面で構成される椀状の凹部を有し、上記光源素子の並び方向に沿った該凹部の少なくとも両側に平面部を形成し、このレンズ素子を、各光源素子の光軸に上記凹部の中心が一致するように各光源素子に対応させて配置する。
（２）上記（１）において、上記レンズ素子の光入射側と光出射側の両面に凹部を形成し、上記レンズ素子の両面に形成した凹部の径を、光入射側と光出射側とで異ならせる。
（３）ショートアーク型の放電ランプと該ランプを取り囲むように配置した該ランプからの光を反射するリフレクタとよりなる光源素子を、複数一方向に並べて配置した光源素子列を備える光照射装置において、上記光源素子列の光出射側に、レンズ素子列を配置する。
上記レンズ素子列を構成するレンズ素子は、曲面で構成される樋状の凹部を有し、上記光源素子の並び方向に沿った該凹部の少なくとも両側に平面部を形成し、このレンズ素子の上記樋状の凹部の最も低い底面に沿って伸びる線を軸線としたとき、上記軸線が上記光源素子の並び方向に直交する方向に配置し、各光源素子の光軸に上記凹部の軸線が交わるように各光源素子に対応させて配置する。
（４）上記（３）において、上記レンズ素子の光入射側と光出射側の両面に凹部を形成し、上記レンズ素子の両面に形成した凹部の、上記軸線に直交する方向の凹部の幅を、光入射側と光出射側とでは異ならせる。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）椀状の凹部を有し、上記光源素子の並び方向に沿った該凹部の少なくとも両側に平面部を形成したレンズ素子を、各光源素子の光軸に上記凹部の中心が一致するように各光源素子に対応させて配置したので、個々の光源素子から出射する照度の高い部分（ピークの部分）の光は、上記凹部において外側に向かって屈折し、ピークの高さが低くなり、照度の低い部分（ボトムの部分）の照度が高くなる。一方、個々の光源素子から出射する光の内、光源素子の並び方向に沿った各凹部の両側に形成された平面部を通る照度の低い光（ピーク部分の両側の光）は屈折されずにそのまま通過し、照度は低下しない。
このため、光照射領域に生じていた照度の凹凸（照度のピークとボトム）の差が小さくなる。これにより光照射領域における照度の高低差を少なくすることができ、レンズ素子を設けない場合に比べて、照度分布を均一にすることができる。
（２）樋状の凹部を有し、上記光源素子の並び方向に沿った該凹部の少なくとも両側に平面部を形成し、このレンズ素子の上記樋状の凹部の最も低い底面に沿って伸びる線を軸線としたとき、上記軸線が上記光源素子の並び方向に直交する方向に配置し、各光源素子の光軸に上記凹部の軸線が交わるように各光源素子に対応させて配置したので、個々の光源素子から出射する照度の高い部分（ピークの部分）の光は、上記凹部において、外側に向かって（光源素子の並び方向であって光軸から遠ざかる方向）に屈折し、ピークの高さが低くなり、照度の低い部分（ボトムの部分）の照度が高くなる。一方、個々の光源素子から出射する光の内、光源素子の並び方向に沿った各凹部の両側に形成された平面部を通る照度の低い光（ピーク部分の両側の光）は屈折されずにそのまま通過し、照度は低下しない。
このため、光照射領域に生じていた照度の凹凸（照度のピークとボトム）の差が小さくなる。これにより光照射領域における照度の高低差を少なくすることができ、レンズ素子を設けない場合に比べて、照度分布を均一にすることができる。
（３）レンズ素子の両面に凹部を形成し、凹部の径または幅を光入射側と光出射側とで異ならせることにより、片面だけに凹部を形成したものや、両面に同じ径または幅の凹部を形成したものと比べ、より照度分布を均一にすることができる。

本発明の第１の実施例の光照射装置の概略構成を示す図である。 第１の実施例のレンズ素子の斜視図である。 第１の実施例における片面凹レンズ、両面凹レンズの作用を説明する図である。 一つの光源素子から出射する光の照射強度のピークの形状を示す図である。 光源素子列から出射する光の光照射領域における照度分布を示す図である。 本発明の第２の実施例の光照射装置の構成を示す図（１）である。 本発明の第２の実施例の光照射装置の構成を示す図（２）である。 樋状のレンズ素子の構成例を示す図である。 光源素子列を２列設けた光照射装置の構成例を示す図である。 従来の光照射装置の概略構成を示す図である。 従来の光照射装置においてワークＷに照射される光のＸ方向の照度分布を示す図である。

図１に、本発明の第１の実施例の光照射装置の概略構成を示す。
図１０により説明した従来の装置と異なる部分は、光源素子列１１の光出射側に、光源素子１２のそれぞれに対応してレンズ素子１６からなるレンズ素子列１７を配置した点である。
図１（ａ）は光照射装置全体の概略構成を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。
光照射装置は、前記したように光出射部１０と、光出射部１０からの光を反射して線状に集光する反射ミラー２０と、偏光素子４５とを備える。光出射部１０と反射ミラー２０の間には、椀状（凹レンズ形状）の凹部と平面部を有するレンズ素子１６から構成されるレンズ素子列１７が設けられる。
光照射装置の光出射側には、図１（ｂ）に示すように、前記した偏光素子４５からの偏光光を縞状に整形するためのマスク３０、ワークＷを搬送する搬送手段４０が設けられている。ワークＷは、搬送手段４０のローラー４１が回転することにより、ワークＷの長手方向（図１（ｂ）の左右方向であり、以下この方向をＹ方向と呼ぶ）に搬送され、ワークＷにはマスク３０により縞状に整形された偏光光が照射される。

光出射部１０は、前記したように複数の光源素子１２よりなる光源素子列１１により構成され、反射ミラー２０は、光源素子列１１からの光を、光源素子１２が並ぶ一方向（図１（ｂ）の紙面手前奥方向であり、以下Ｘ方向と呼ぶ）に伸びるように線状に集光する。
光源素子１２は、前記したようにショートアーク型放電ランプ１３と、リフレクタ１４とを有する。リフレクタ１４は、その光軸Ｌ１を中心とする回転放物面状の光反射面１５を有するパラボラミラーにより構成されており、そのため各光源素子１２から出射する光は、図１（ｂ）に示すように平行光となり、各レンズ素子１６に入射し、レンズ素子１６から出射する光は反射ミラー２０に入射する。

反射ミラー２０は、前記したようにＸ方向に垂直な断面が放物線状の光反射面２１を有するシリンドリカル・パラボラミラーにより構成されており、その長手方向はＸ方向に沿って伸び、その焦点ｆがワークＷ（被照射物）の表面上に位置するように配置されている。
マスク３０は、前記したように反射ミラー２０の光出射側において、該反射ミラー２０による反射光の光軸Ｌ２に対して垂直な平面に沿って配置される。

本実施例の光照射装置に設けられるレンズ素子列は、図１（ａ）に示すように光源素子列１１を構成する光源素子１２の数に応じたレンズ素子１６を並べて配置したレンズ素子列１７であり、各レンズ素子１６は、椀状の凹部１６ａ（凹レンズ形状、すなわち、一つの軸（光軸）のまわりに回転対称な球面または非球面の凹部を有する形状）と平面部１６ｂを有し、上記凹部１６ａの中心が各光源素子１２の光軸Ｌ１に一致するように各光源素子１２に対応させて配置される。
上記凹部１６ａの径は、図１（ｂ）に示すように光源素子１２のリフレクタ１４の径より小さく、光源素子１２から出射する光の内、中央部の照度の大きい光は凹部１６ａに入射し、周辺部の比較的照度の小さい光は平面部１６ｂに入射する。
図２（ａ）に本実施例のレンズ素子１６の斜視図を示す。このレンズ素子１６は、凹部１６ａとその周辺に凹部１６ａを取り囲むように、研磨した平面部１６ｂを形成したものである。図２（ｂ）と（ｃ）は、図２（ａ）のレンズ素子をＢ−Ｂで切断した断面図である。
本実施例に用いたレンズ素子１６の寸法は、例えば縦×横×厚さ＝７０ｍｍ×７０ｍｍ×６ｍｍである。凹部１６ａは光軸のまわりに回転対称な球面を有するものであり、例えばＲ２５０ｍｍでφ４０ｍｍまたはφ６５ｍｍのものを形成した。
φ４０ｍｍの凹部を形成する場合、図２（ｂ）に示すように１５ｍｍの平面部が形成され、また、φ６５ｍｍの凹部を形成する場合、図２（ｃ）に示すように、２．５ｍｍの平面部が形成される。

なお、図２では、凹部１６ａの周辺部の全域に平面部１６ｂを形成する場合を示したが、該平面部１６ｂは、必ずしも凹部１６ａの周辺部の全域にわたって設ける必要はなく、少なくとも凹部１６ａの両側であって、隣合うレンズ素子１６の間に形成すればよい。すなわち、レンズ素子１６の凹部１６ａの両側であって、図１（ａ）においてＸ軸（光源素子１２の並び方向）に沿った隣り合うレンズ素子１６の凹部と凹部の間に形成すればよい。

図１（ｂ）、図２では、レンズ素子として片面のみに凹部を設けた片面凹レンズ形状の場合を示したが、両面に凹部を有する両面凹レンズ形状のものを用いてもよい。
図３を使って片面凹レンズ、両面凹レンズ形状に形成されたレンズ素子の作用について説明する。同図はレンズ素子の断面図を示している。
図３（ａ）は片面（光入射面側）にのみ凹部１６ａを形成した片面凹レンズ形状を示す図である。凹部の周辺部は凹部１６ａを取り囲むように平面部１６ｂが形成されている。また、光出射側の面も研磨した平面が形成されている。
図３（ｂ）は、光入射面と光出射面の両方に凹部１６ａを形成した両面凹レンズ形状を示す図である。両面とも凹部の周辺には平面部１６ｂが形成されている。
図３（ｃ）は、両面凹レンズ形状において、光入射面と光出射面とで凹部の径の大きさを変えたレンズ（同図において、光入射面側に形成した凹部１６ａの径の方が、光出射面側に形成した凹部１６ａの径よりも大きい）である。同様に、両面とも凹部の周辺には研磨した平面部１６ｂが形成されている。

片面凹レンズ形状の場合、図３（ａ）に示すように、光源素子から出射した光のうち、周辺部の光は、レンズ素子１６の平面部の領域ａ１，ａ２に入射するが、そのまま直進してレンズ素子１６を出射し、光照射領域周辺部に達する。
一方、光源素子から出射した光のうち、中央部の照度の大きい光は、レンズ素子１６の凹部の領域ｂに入射する。凹部の領域ｂに入射した光は外側に屈折してレンズ素子１６から出射し、光照射領域の周辺部に達するようになる。
即ち、光源素子１２の光出射側に凹部１６ａを形成したレンズ素子１６を設けると、図１（ｂ）に示すように、各光源素子１２から出射する光のうち中央部付近の照度の高い光が、レンズ素子１６により外側に屈折して、光照射領域の周辺部に照射される。これにより、光照射領域において、中央部（ピーク）の照度が低くなるとともに、従来照度の低かった周辺部（ボトム）の照度が高くなる。したがって、照射領域の照度分布のばらつきが小さくなる。

また、図３（ｂ）に示すレンズ素子の両面に凹部１６ａを形成し、それぞれの凹部の光軸（凹部の中心を通りレンズ面に垂直な線）が一致するように配置した両凹レンズ形状の場合は、平面部の領域ａ１，ａ２に入射した光は、上記（ａ）の片面凹レンズの場合と同様に直進して出射する。また、凹部１６ａに入射する光のうち、領域ｂ１，ｂ２に入射する光も、片面凹レンズの場合と同様に、凹部１６により外側に屈折しその状態で出射する。
しかし、凹部の領域ｃに入射した光は、入射面の凹部１６ａで屈折した後、さらに出射面の凹部１６ａでも屈折し、より外側（周辺部）に向けて出射する。領域ｃに入射する光はｂ１，ｂ２に入射する光よりも中央よりなので照度が高い。即ち、より照度の高い光が、光照射領域の周辺部に達することとなる。したがって、中央部（ピーク）の照度がより低くなるとともに、従来照度の低かった周辺部（ボトム）の照度がより高くなり、光照射領域の照度分布のばらつきがより小さくなる。

さらに、同図（ｃ）に示す、両面凹レンズ形状のものにおいて、一方の面に形成する凹部の径を他方に比べて小さくした場合は、より中央部のより照度の高い光を外側に屈折させられるようになる。すなわち、同図（ｃ）において、平面部の領域ａ１，ａ２に入射した光は直進して出射する。また、凹部１６ａに入射する光のうち、領域ｂ１，ｂ２に入射する光は、凹部１６ａにより外側に屈折しその状態で出射する。
凹部１６ａの領域ｃに入射した光は、入射面の凹部１６ａで屈折した後、さらに出射面の径の小さい凹部１６ａでも屈折し、より外側（周辺部）に向けて出射する。
これにより、中央部の照度がより低くなるとともに、周辺部の照度がより高くなる。
ここで、一方の面に形成する凹部の径を他方に比べて小さくする割合を適切に設定することによって、より中央部の照度の高い光を外側に屈折する割合を適切に設定することができ、これにより、中央部の照度がより低くなる割合と、周辺部の照度がより高くなる割合を適切に設定することができるので、照度分布をより均一にすることができる。

なお、図３（ａ）においては、凹部を光入射面に形成した例を示しているが、凹部を光出射面に形成しても同様の作用効果が得られる。
また、図３（ｃ）においては、光入射面の凹部の径＞光出射面の凹部の径の例を示しているが、光入射面の凹部の径＜光出射面の凹部の径としても、同様の作用効果が得られる。

図４と図５は、以下の４つの場合における、照度分布を示す図である。
図４は、一つの光源素子１２から出射する光の照射強度のピークの形状を示したものであり、横軸は光照射面におけるＸ軸方向の位置を示し、縦軸は相対照度を示している。同図の点線×（同図の（ｄ））は従来の凹レンズなしの場合を示し、破線の黒丸（同図の（ａ））は片面凹レンズ（図３（ａ）、レンズ素子の片方の面のみにＲ２５０，φ４０の凹部を形成した場合）、１点鎖線の黒三角（同図の（ｂ））は凹部の径が等しい両面凹レンズ（図３（ｂ）、レンズ素子の両面にＲ２５０，φ４０の凹部を形成した場合）、実線黒四角（同図の（ｃ））は凹部の径が異なる両面凹レンズ（図３（ｃ）、レンズ素子の一方の面にはＲ２５０，φ６０の凹部を形成し、他方の面にはＲ２５０，φ４０の凹部を形成した場合）の場合である。
上記で説明したように、光源素子の光出射側に凹レンズを配置することにより、中央の照度のピークの高さが下がり、周辺部の照度が上がっている。特に、凹部の径が異なる両面凹レンズの場合、その効果が顕著である。

図５は、光源素子列１１から出射する光の光照射領域における照度分布を示す図であり、横軸は光照射面におけるＸ軸方向の位置を示し、縦軸は相対照度を示している。
同図の点線（同図の（ｄ））は従来の凹レンズなしの場合を示し、破線（同図の（ａ））は片面凹レンズ（図３（ａ）、レンズ素子の片方の面のみにＲ２５０，φ４０の凹部を形成した場合）、１点鎖線（同図の（ｂ））は凹部の径が等しい両面凹レンズ（図３（ｂ）、レンズ素子の両面にＲ２５０，φ４０の凹部を形成した場合）、実線（同図の（ｃ））は凹部の径が異なる両面凹レンズ（図３（ｃ）、レンズ素子の一方の面にはＲ２５０，φ６５の凹部を形成し、他方の面にはＲ２５０，φ４０の凹部を形成した場合）の場合である。
同図に示すように、従来の凹レンズを設けない場合は、上記したように、照度の凹凸（照度のピークとボトム）の差は６％以上ある。
これに対して、片面凹レンズを設けると、照度の凹凸の差は１％程度に減少する。両面凹レンズにすると、照度の凹凸の差はさらに小さくなり、凹部の径が異なる両面凹レンズの場合、０．５％以下と非常に小さくなる。
このように、光源素子列の光出射側に、各光源素子に応じて凹レンズを設けることにより、光照射領域の照度分布のばらつきを小さくすることができる。

以上の説明では、椀状の凹部（凹レンズ形状）を有するレンズ素子を用いる場合について説明したが、レンズ素子として樋状の凹部（凹シリンドリカルレンズ形状）を有するものを用いることもできる。
図６、図７、図８は樋状のレンズ素子を用いた本発明の第２の実施例を示す図である。
図６は、樋状の凹部を有するレンズ素子を用いた場合の前記図１（ａ）における光照射装置のＡ−Ａ断面図であり（前記図１（ｂ）に相当）、図７は前記図１（ａ）における光照射装置のＤ−Ｄ断面図である。また、図８は本実施例のレンズ素子の形状例を示す図である。

本実施例の光照射装置は、図１により説明した第１の実施例において、光源素子列１１の光出射側に、椀状の凹部（凹レンズ形状）を有するレンズ素子１６に代えて、樋状の凹部（凹シリンドリカルレンズ形状）を有するレンズ素子２６を用いた点で相違するのみで、その他の構成は図１で説明したものと同様である。
図６、図７に示すように、本実施例の光照射装置は、光出射部１０と、光出射部１０からの光を反射して線状に集光する反射ミラー２０と、偏光素子４５とを備える。光出射部１０と反射ミラー２０の間には、樋状の凹部（凹シリンドリカルレンズ形状）２６ａと平面部２６ｂを有するレンズ素子２６から構成されるレンズ素子列２７が設けられる。

本実施例の光照射装置に設けられるレンズ素子列は、図６、図７に示すように光源素子列１１を構成する光源素子１２の数に応じたレンズ素子２６を並べて配置したレンズ素子列２７であり、各レンズ素子２６は、前記したように、樋状の凹部２６ａを有するものであり、上記凹部２６ａの幅Ｗは、図７に示すように光源素子１２のリフレクタ１４の径より小さく、光源素子１２から出射する光の内、中央部の照度の大きい光は凹部２６ａに入射し、周辺部の比較的照度の小さい光は平面部２６ｂに入射する。

図８（ａ）に本実施例のレンズ素子２６の斜視図とＣ−Ｃ断面図を示す。
上記レンズ素子２６は、図８（ａ）に示すように、樋状の凹部２６ａ（凹シリンドリカルレンズ形状、すなわち、曲面から構成され一定幅で一定の深さの直線状の凹部を有し、凹部の最も低い底面に沿って伸びる線を軸線ｄとしたとき、該軸線ｄ上の任意の点において該軸線に垂直な平面で切った断面形状が例えば円弧もしくは円弧に類似した凹部を有する形状）と、該凹部の両側に形成された平面部２６ｂを有する。
そして、図６、図７に示すように、該レンズ素子２６は、上記軸線ｄが、上記光源素子の並び方向に直交する方向に、かつ、各光源素子１２の光軸Ｌ１に上記凹部２６ａの軸線ｄが交わるように各光源素子１２に対応させて配置される。上記平面部２６ｂは、上記光源素子１２の並び方向に沿った凹部２６ａの両側（隣り合うレンズ素子２６の凹部と凹部の間）になるように配置される。

図８（ａ）に示すレンズ素子を用いた場合、光源素子１２から出射した光は、図６に示すようにＺ方向（図６の紙面上下方向）には屈折せずに直進して反射ミラー２０に入射する。
一方、図７に示すように、Ｘ方向（図７の上下方向）については、光源素子１２から出射した光のうち、周辺部の光は、レンズ素子２６の平面部２６ｂの領域に入射して、そのまま直進してレンズ素子２６を出射し、光照射領域周辺部に達する。
また、光源素子１２から出射した光のうち、中央部の照度の大きい光は、レンズ素子２６の凹部２６ａの領域に入射し、外側に屈折してレンズ素子２６から出射し、光照射領域の周辺部に達するようになる。
即ち、光源素子１２の光出射側にレンズ素子２６を設けると、図７に示すように、各光源素子１２から出射する光のうち中央部付近の照度の高い光はＸ方向に広がり、光照射領域の周辺部に照射される。これにより、前記第１の実施例と同様、光照射領域において、中央部（ピーク）の照度が低くなるとともに、従来照度の低かった周辺部（ボトム）の照度が高くなる。したがって、照射領域の照度分布のばらつきが小さくなる。
なお、本実施例の場合、図６に示すように、光源素子１２から出射した中央部分の光は直進しＺ方向には広がらないが、本発明の光照射装置においては、Ｚ方向の光は反射ミラー２０によりＹ方向に集光され、また、図６に示されるようにワークＷは反射ミラー２０の集光方向（図６のＹ方向）に搬送されるので、レンズ素子２６から出射するＺ方向の照度分布が山状であっても問題はない。

また、図８（ｂ）に示すレンズ素子の両面に凹部を形成したレンズ素子を用いることもできる。上記両面に形成された凹部は、前記軸ｄが同一方向で、該軸ｄがレンズ素子の両面に対向するように（すなわち、一方の面のｄ軸に交わりレンズ面に垂直な線が他方の面のｄ軸に交わるように）配置されている。
この場合は、前記図３（ｂ）で説明したように、図８（ａ）と比べて、中央部（ピーク）の照度がより低くなるとともに、従来照度の低かった周辺部（ボトム）の照度がより高くなり、光照射領域の照度分布のばらつきがより小さくなる。
さらに、図８（ｃ）に示すように、レンズ素子の両面に軸ｄが同一方向で、該軸ｄがレンズ素子の両面に対向するように配置された凹部２６ａを形成し、一方の面に形成する凹部の幅Ｗを他方に比べて小さくした場合は、前記図３（ｃ）で説明したように、より中央部のより照度の高い光を外側に屈折させられるようになる。
そして、一方の面に形成する凹部の幅Ｗを他方に比べて小さくする割合を適切に設定することによって、より中央部の照度の高い光を外側に屈折する割合を適切に設定することができ、これにより、中央部の照度がより低くなる割合と、周辺部の照度がより高くなる割合を適切に設定することができ、照度分布をより均一にすることができる。

上記実施例では、光源素子列を一列設けた場合について説明したが、光源素子列を複数列設けて、それに対応させてレンズ素子列を複数列設けてもよい。
図９に、光源素子列を２列設け、それに対応させてレンズ素子列を２列設けた場合を示す。
図９（ａ）は前記図１（ａ）と同様に光照射装置全体の概略構成を示す図であり、図９（ｂ）は光源素子列を光出射側から見た図、図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。
本実施例の光照射装置は、図１により説明した第１の実施例において、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように光源素子列１１ａ，１１ｂを２列設け、光源素子列１１ａにおける光源素子１２と、光源素子列１１ｂにおける光源素子１２を互いに斜め方向に配置したものである。光源素子列１１ａ，１１ｂをこのように配置することにより、一の光源素子列１１ａにおける各光源素子１２の照度ピークの谷の部分が、他の光源素子列１１ｂにおける各光源素子１２の照度ピークの山の部分によって補償され、光源素子が一列のものに比べ、照度分布を、より均一にすることができる。

この例ではレンズ素子１６は、第１の実施例と同様、椀状（凹レンズ状）の凹部と平面部を有するものであり、光源素子列１１ａ，１１ｂに対応させて２列のレンズ素子列１７ａ，１７ｂが設けられ、各レンズ素子１６は、各光源素子１２に対応させて、各光源素子の光軸Ｌ１に上記凹部の中心が一致するよう配置される。
その他の構成は図１に示したものと同様であり、図９（ｃ）に示すように、光源素子１２から出射した光のうち周辺部の光は、レンズ素子１６の平面部の領域を通過してそのまま直進してレンズ素子１６を出射し、光源素子から出射した中央部の照度の大きい光は、レンズ素子１６の凹部に入射して外側に屈折して、光照射領域の周辺部に達するようになる。
このため、前記したように、光照射領域において、中央部（ピーク）の照度が低くなるとともに、従来照度の低かった周辺部（ボトム）の照度が高くなる。したがって、照射領域の照度分布のばらつきを小さくすることができる。

なお、図９では図１に示した第１の実施例の光照射装置において光源素子列を２列にした場合について示したが、図６、図７に示す第２の実施例の光照射装置において、光源素子列を２列設けてもよい。また、光源素子列が３列以上であってもよい。
また、上記では、複数のレンズ素子１６、２６を各光源素子１２に対応させて配列する場合について説明したが、上記レンズ素子１６，２６から構成されるレンズ素子列を１枚のガラス板等から構成してもよい。

１０ 光出射部
１１，１１ａ，１１ｂ 光源素子列
１２ 光源素子
１３ ショートアーク型放電ランプ
１４ リフレクタ
１５ 光反射面
１６ レンズ素子
１６ａ 凹部
１６ｂ 平面部
１７，１７ａ，１７ｂ レンズ素子列
２０ 反射ミラー
２１ 光反射面
２６ レンズ素子
２６ａ 凹部
２６ｂ 平面部
２７ レンズ素子列
３０ マスク
４０ 搬送手段
４１ ローラー
４５ 偏光素子
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. ショートアーク型の放電ランプと該ランプを取り囲むように配置した該ランプからの光を反射するリフレクタとよりなる光源素子を、複数一方向に並べて配置した光源素子列を備える光照射装置において、
   上記光源素子列の光出射側に、レンズ素子列が配置されており、
   上記レンズ素子列を構成するレンズ素子は、曲面で構成される椀状の凹部を有し、上記光源素子の並び方向に沿った該凹部の少なくとも両側に平面部が形成され、
   上記レンズ素子は、各光源素子の光軸に上記凹部の中心が一致するように各光源素子に対応させて配置されている
   ことを特徴とする光照射装置。
2. 上記レンズ素子は、レンズ素子の光入射側と光出射側の両面に凹部を形成したものであり、
   上記レンズ素子の両面に形成した凹部の径が、光入射側と光出射側とでは異なる
   ことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
3. ショートアーク型の放電ランプと該ランプを取り囲むように配置した該ランプからの光を反射するリフレクタとよりなる光源素子を、複数一方向に並べて配置した光源素子列を備える光照射装置において、
   上記光源素子列の光出射側に、レンズ素子列が配置されており、
   上記レンズ素子列を構成するレンズ素子は、曲面で構成される樋状の凹部を有し、上記光源素子の並び方向に沿った該凹部の少なくとも両側に平面部が形成され、
   上記レンズ素子は、上記樋状の凹部の最も低い底面に沿って伸びる線を軸線としたとき、上記軸線が、上記光源素子の並び方向に直交する方向に配置され、各光源素子の光軸に上記凹部の軸線が交わるように各光源素子に対応させて配置されている
   ことを特徴とする光照射装置。
4. 上記レンズ素子は、レンズ素子の光入射側と光出射側の両面に凹部を形成したものであり、
   上記レンズ素子の両面に形成した凹部の、上記軸線に直交する方向の凹部の幅が、光入射側と光出射側とでは異なる
   ことを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
   
   
   

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