JP2015114633A - Light irradiation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照射対象物上の矩形状の照射エリアに対し略平行光を照射可能な光照射装置に関し、特に照射対象物を均一、かつ高い照度で照射可能な光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation apparatus that can irradiate a rectangular irradiation area on an irradiation object with substantially parallel light, and more particularly to a light irradiation apparatus that can irradiate an irradiation object with uniform and high illuminance.
従来、液晶用周辺露光装置等に搭載される光源装置(光照射装置)として、照射対象物上の矩形状の照射エリアに対し、紫外線波長域の略平行光を照射する光源装置が用いられている。このような光源装置は、例えば特許文献1に記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a light source device (light irradiation device) mounted on a liquid crystal peripheral exposure device or the like, a light source device that irradiates a substantially parallel light in an ultraviolet wavelength range to a rectangular irradiation area on an irradiation object has been used. Yes. Such a light source device is described in Patent Document 1, for example.
特許文献1に記載の光源装置は、紫外光を発する複数のLED(Light Emitting Diode)が搭載された平面基板と、複数のLEDからの照度不均一な光束を平行光に成形する1枚の非球面レンズと、非球面レンズからの紫外光をミキシングして出射する四角柱状の透光性ロッドとを備えており、透光性ロッドによって均一光となった紫外光を、コンデンサーレンズ及びリレーレンズ等を介してガラス基板上の矩形状の照射エリアに投影することで、照射エリア内のレジストを露光している。 The light source device described in Patent Document 1 is a flat substrate on which a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes) that emit ultraviolet light are mounted, and one non-uniform light beam that forms non-uniform luminous flux from the plurality of LEDs into parallel light. It is equipped with a spherical lens and a rectangular column-shaped translucent rod that mixes and emits ultraviolet light from an aspherical lens. The ultraviolet light that has become uniform light by the translucent rod is converted into a condenser lens, a relay lens, etc. Then, the resist in the irradiation area is exposed by projecting onto the rectangular irradiation area on the glass substrate.
特許文献1に記載されている光源装置によれば、複数のLEDからの紫外光が透光性ロッドに入射し、ミキシングされるため、均一、かつ高い照度の紫外光が得られる。しかしながら、特許文献1に記載の光源装置においては、複数のLEDからの紫外光を1枚の非球面レンズによって平行光に成形して透光性ロッドに導く構成であるため、複数のLEDが搭載された基板、非球面レンズ及び透光性ロッドとの位置合わせを正確に行わないと、所望する紫外光が得られないといった問題がある。つまり、これらの位置合わせが正確になされていないと、非球面レンズを通った紫外光が平行光にならなくなり、均一な紫外光にならなくなるといった問題や、また複数のLEDからの紫外光の一部がけられ、所望の照度が得られないといった問題が生じる。 According to the light source device described in Patent Document 1, ultraviolet light from a plurality of LEDs enters the light-transmitting rod and is mixed, so uniform and high-illuminance ultraviolet light can be obtained. However, in the light source device described in Patent Document 1, since the ultraviolet light from a plurality of LEDs is formed into parallel light by a single aspheric lens and guided to a translucent rod, a plurality of LEDs are mounted. There is a problem that the desired ultraviolet light cannot be obtained unless the alignment between the substrate, the aspherical lens and the translucent rod is accurately performed. In other words, if these positions are not accurately aligned, the ultraviolet light that has passed through the aspherical lens will not become parallel light and will not become uniform ultraviolet light, and there will be a problem of ultraviolet light from a plurality of LEDs. The problem arises that the desired illuminance cannot be obtained due to the portion being cut.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光学部品の煩雑な位置合わせ作業を必要とすることなく、照射対象物上の矩形状の照射エリアに対し、均一、かつ高い照度の略平行光を照射可能な光照射装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to provide a rectangular irradiation area on an irradiation object without requiring complicated alignment work of optical components. On the other hand, it is to provide a light irradiation apparatus capable of irradiating substantially parallel light with uniform and high illuminance.
上記目的を達成するため、本発明の光照射装置は、照射対象物上の矩形状の照射エリアに対して光を照射する光照射装置であって、基板上の矩形状の領域に、光軸の向きを揃えて正方格子状または三角格子状に配置され、光を出射する複数の発光素子と、各発光素子の光軸上に配置され、該発光素子から出射された光を所定の広がり角の光に成形する第1レンズを複数有するレンズユニットと、レンズユニットから出射された光をミキシングして導光する導光部材と、導光部の光軸と共通の光軸を有し、導光部材から出射された各発光素子からの光を、それぞれ略平行光に成形する第2レンズと、導光部の光軸と共通の光軸を有し、第2レンズから出射された光を所定の倍率で拡大し、照射対象物上に集光する第3レンズと、導光部の光軸を中心とする円形の開口を有し、導光部材と第2レンズとの間、または第2レンズと第3レンズとの間に配置される開口絞りとを備える。 In order to achieve the above object, a light irradiation apparatus of the present invention is a light irradiation apparatus that irradiates light to a rectangular irradiation area on an irradiation object, and has an optical axis on a rectangular area on a substrate. Are arranged in a square lattice shape or a triangular lattice shape, the light emitting elements are arranged on the optical axis of each light emitting element, and the light emitted from the light emitting elements has a predetermined spread angle. A lens unit having a plurality of first lenses to be molded into light, a light guide member that mixes and guides light emitted from the lens unit, and an optical axis that is common to the optical axis of the light guide unit. The second lens for shaping the light from each light emitting element emitted from the optical member into substantially parallel light, and the optical axis common to the optical axis of the light guide unit, and the light emitted from the second lens A third lens that magnifies at a predetermined magnification and focuses on the object to be irradiated, and an optical axis of the light guide unit Having a circular opening to mind, and an aperture stop is disposed between the light guide member and between the second lens or the second lens and the third lens.
このような構成によれば、レンズユニットによって複数の第1レンズが一体的に固定、支持されるため、各発光素子と各第1レンズとの位置調整(アライメント調整)を行う必要がない。また、レンズユニットによって複数の第1レンズが一体的に固定、支持されるため、発光素子と第1レンズの光軸にずれが生じ、設計値とは異なる不要光が発生する場合があるが、不要光は光路中に配置された開口絞りによって除去される。このため、光学部品の煩雑な位置合わせ作業を必要とすることなく、照射対象物上の矩形状の照射エリアに対し、均一、かつ高い照度の略平行光を照射することが可能となる。 According to such a configuration, since the plurality of first lenses are integrally fixed and supported by the lens unit, it is not necessary to perform position adjustment (alignment adjustment) between each light emitting element and each first lens. In addition, since the plurality of first lenses are integrally fixed and supported by the lens unit, the optical axis of the light emitting element and the first lens may be shifted, and unnecessary light different from the design value may be generated. Unnecessary light is removed by an aperture stop arranged in the optical path. For this reason, it becomes possible to irradiate the substantially parallel light of uniform and high illumination intensity with respect to the rectangular irradiation area on the irradiation object, without requiring the complicated alignment operation | work of an optical component.
また、第2レンズは、少なくとも2枚のレンズによって構成することができる。 Further, the second lens can be configured by at least two lenses.
また、第2レンズは、第2レンズは、両凸レンズ、平凸レンズ、メニスカスレンズまたはこれらの組み合わせによって構成することができる。 Further, the second lens can be constituted by a biconvex lens, a plano-convex lens, a meniscus lens, or a combination thereof.
また、第3レンズは、少なくとも2枚のレンズによって構成することができる。 Further, the third lens can be configured by at least two lenses.
また、第3レンズは、両凸レンズ、平凸レンズ、メニスカスレンズまたはこれらの組み合わせによって構成することができる。 The third lens can be configured by a biconvex lens, a plano-convex lens, a meniscus lens, or a combination thereof.
また、導光部材は、レンズユニットと対向し、複数の発光素子からの光を全て取り込む矩形状の入射面と、第2レンズと対向し、入射面から入射した光を第2レンズに出射する矩形状の出射面とを有する、四角柱状のガラスロッドであることが望ましい。 The light guide member is opposed to the lens unit, is opposed to the rectangular incident surface that takes in all the light from the plurality of light emitting elements, and the second lens, and emits light incident from the incident surface to the second lens. It is desirable that the glass rod has a rectangular column shape and has a rectangular exit surface.
また、第2レンズから出射される略平行光は、広がり角が25°以下の光であることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the substantially parallel light emitted from the second lens is light having a spread angle of 25 ° or less.
また、光は、紫外線波長域の光であることが望ましい。 The light is preferably light in the ultraviolet wavelength region.
また、複数の発光素子は、n種類(nは2以上の整数)の異なる波長の光を発するn種類の発光素子によって構成することができる。 The plurality of light emitting elements can be configured by n types of light emitting elements that emit light of n types (n is an integer of 2 or more) of different wavelengths.
また、複数の発光素子は、光軸の方向と直交し、かつ互いに直交する第1方向及び第2方向に並び、各発光素子は、光軸の方向から見たときに、略正方形状の外形を有するLED(Light Emitting Diode)であり、該外形の2辺が第1方向と平行となるように配置することができる。 The plurality of light emitting elements are arranged in a first direction and a second direction orthogonal to the direction of the optical axis and orthogonal to each other, and each light emitting element has a substantially square outer shape when viewed from the direction of the optical axis. The LED (Light Emitting Diode) has a shape, and can be arranged so that two sides of the outer shape are parallel to the first direction.
また、複数の発光素子は、光軸の方向と直交し、かつ互いに直交する第1方向及び第2方向に並び、各発光素子は、光軸の方向から見たときに、略正方形状の外形を有するLED(Light Emitting Diode)であり、該外形の一方の対角線が第1方向と平行となるように配置することができる。 The plurality of light emitting elements are arranged in a first direction and a second direction orthogonal to the direction of the optical axis and orthogonal to each other, and each light emitting element has a substantially square outer shape when viewed from the direction of the optical axis. LED (Light Emitting Diode) having one of them, and can be arranged so that one diagonal line of the outer shape is parallel to the first direction.
以上のように、本発明によれば、光学部品の煩雑な位置合わせ作業を必要とすることなく、照射対象物上の矩形状の照射エリアに対し、均一、かつ高い照度の略平行光を照射可能な光照射装置を実現できる。 As described above, according to the present invention, uniform and high illuminance substantially parallel light is irradiated onto a rectangular irradiation area on an irradiation object without requiring complicated alignment work of optical components. A possible light irradiation device can be realized.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or an equivalent part in a figure, and the description is not repeated.
図1は、本発明の実施形態に係る光照射装置100の構成を示す模式図である。本実施形態の光照射装置100は、液晶用周辺露光装置等に組み込まれて、照射対象物W(例えば、ガラス基板上のレジストなど)上の矩形状の照射エリアに対し、紫外線波長域の略平行光を照射する装置である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a
図1に示すように、光照射装置100は、LEDユニット110と、レンズユニット120と、ガラスロッド130(導光部材)と、コンデンサーレンズ140(第2レンズ)と、開口絞り150と、リレーレンズ160(第3レンズ)と、これらの部品を収容する円筒状のケース101とを備えている。LEDユニット110、レンズユニット120、ガラスロッド130、コンデンサーレンズ140、開口絞り150、及びリレーレンズ160は、照射対象物Wに向かって、光軸を揃えて(つまり、光軸AX上に)順番に配置されている。なお、本実施形態においては、光照射装置100のワーキングディスタンスWD(ケース101から照射対象物Wまでの距離)は、125mmに設定されており、光照射装置100から出射される紫外線波長域の光(以下、「紫外光」という。)は、ワーキングディスタンスWD上で均一な光量分布となるように集光している(詳細は後述)。なお、本明細書においては、光照射装置100から出射される紫外光の進行方向(つまり、光軸AXに平行な方向)をZ軸方向とし、Z軸方向と直交し、かつ互いに直交する2つの方向をX軸方向及びY軸方向と定義して説明する。
As shown in FIG. 1, the
図2は、本実施形態のLEDユニット110の構成を示す図である。図2に示すように、本実施形態のLEDユニット110は、略正方形状の基板112と、該基板112上の矩形領域112a内に、Z軸方向に光軸を揃えて配置された複数のLED素子114(発光素子)とを備えている。本実施形態のLED素子114は、6.8mm(X軸方向長さ)×6.8mm(Y軸方向長さ)の矩形状の外形を有し(図3)、その2辺がX軸方向に平行となるような向きで、6列(Y軸方向)×6個(X軸方向)の2次元正方格子状に矩形領域112a内に配置され、基板112と電気的に接続されている。基板112は、ガラスエポキシ樹脂、セラミックス等から成る電子回路基板であり、不図示のLED駆動回路に接続されており、各LED素子114には、基板112を介してLED駆動回路からの駆動電流が供給されるようになっている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
図3は、本実施形態のLED素子114の構成を示す図である。図3に示すように、本実施形態のLED素子114は、その内部に正方格子状に配置された4つのLEDチップ114aを備えている。各LED素子114に駆動電流が供給されると、各LEDチップ114aが駆動電流に応じた光量で発光し、各LED素子114からは所定の光量の紫外光が出射される。なお、本実施形態においては、各LEDチップ114aは、LED駆動回路から駆動電流の供給を受けて、波長365nmの紫外光を出射するように構成されている。つまり、基板112上の各LED素子114からは波長365nmの紫外光が所定の光量で出射されるようになっている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the
なお、本実施形態の各LED素子114は、略一様な光量の紫外光を出射するように各LED素子114に供給される駆動電流が調整されている。また、図2に示すように、本実施形態においては、LED素子114のX軸方向のピッチPH、及びY軸方向のピッチPVは、共に約10mmに設定されている。また、本実施形態のLEDユニット110は、基板112上の矩形領域112aの中心Cが、光軸AXと略一致するようにケース(不図示)内に配置されている。
In addition, the drive current supplied to each
図4は、本実施形態のレンズユニット120の構成を示す図である。図4に示すように、本実施形態のレンズユニット120は、ベースプレート122と、複数の第1レンズ124とを備えている。ベースプレート122は、複数の第1レンズ124を一体的に固定、支持するための板状の部材であり、ベースプレート122には第1レンズ124が取り付けられる6列(Y軸方向)×6個(X軸方向)の円形の開口122aが設けられており、各開口122aには第1レンズ124が嵌め込まれ、固定されている。なお、第1レンズ124をベースプレート122に固定する方法としては、ベースプレート122と、ベースプレート122と略同形のプレート(不図示)とによって第1レンズ124を挟み込む方法や、嵌合、圧着、接着等の方法を適用することが可能である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
第1レンズ124は、LED素子114から出射された紫外光を所定の広がり角の紫外光に成形する平凸レンズであり、各第1レンズ124の光軸が、各LED素子114の光軸と略一致するように位置調整されて配置される。そして、各第1レンズ124を通った紫外光は、後段のガラスロッド130に向けて出射される(図1)。
The
このように、本実施形態のレンズユニット120においては、複数の第1レンズ124を一体的に固定、支持する構成とし、各LED素子114と各第1レンズ124との位置調整(アライメント調整)を不要としている。つまり、LEDユニット110とレンズユニット120の位置調整のみを行えば、各第1レンズ124の光軸が、各LED素子114の光軸と略一致するため、各第1レンズ124が各LED素子114からの紫外光を効率よく(つまり、むだなく)取り込み、後段のガラスロッド130に向けて出射することができるように構成されている。ここで、各第1レンズ124の光軸が、各LED素子114の光軸と略一致するためには、各LED素子114が基板112上の所定位置に正確に配置されている必要があり、また、各第1レンズ124がベースプレート122上の所定位置に正確に配置されている必要があるところ、実際には、基板112、LED素子114、第1レンズ124、ベースプレート122の製造上のバラツキや組立上の誤差があるため、全てのLED素子114の光軸と全ての第1レンズ124の光軸とを正確に一致させることは困難である。そして、第1レンズ124の光軸が、LED素子114の光軸と一致しない場合(つまり、光軸が傾いたり、シフトしてしまった場合)、第1レンズ124を通った紫外光は、所望の広がり角とはならず、レンズユニット120からは、所定の広がり角の紫外光に混じって、所定の広がり角よりも広い広がり角の紫外光(以下、「不要光」という。)が出射される。そこで、本実施形態においては、紫外光の光路中に開口絞り150を配置して、かかる問題を解決している(詳細は後述)。
As described above, in the
図1に示すように、各第1レンズ124を通った紫外光は、後段のガラスロッド130の入射面130aに入射する。図5は、本実施形態のガラスロッド130の構成を示す図である。図5に示すように、ガラスロッド130は、四角柱状のガラスでできた導光部材であり、一端面に入射面130aが形成され、他端面に出射面130bが形成されている。なお、本実施形態のガラスロッド130は、58mm(X軸方向)×58mm(Y軸方向)×250mm(Z軸方向)のサイズであり、レンズユニット120から出射された全ての紫外光が入射面130aに入射するように構成されている。上述したように、ガラスロッド130の入射面130aに入射する紫外光(つまり、レンズユニット120から出射される紫外光)は、所定の広がり角を有しているため、ガラスロッド130内では各角度成分の紫外光がそれぞれ反射されながら(つまり、ミキシングされながら)導光され、出射面130bからは均一な光量分布の紫外光が出射される。なお、本実施形態のガラスロッド130は、四角柱状であるため、入射面130aに入射する紫外光の広がり角は出射面130bにおいても維持され、出射面130bからは所定の広がり角の紫外光(つまり、レンズユニット120から出射される紫外光と略等しい広がり角を有する紫外光)が後段のコンデンサーレンズ140、開口絞り150、リレーレンズ160に向けて出射される。
As shown in FIG. 1, the ultraviolet light that has passed through each
図6は、本実施形態のガラスロッド130の出射面130bから出射される紫外光の光路図である。本実施形態のコンデンサーレンズ140とリレーレンズ160は、出射面130bの像を所定の倍率で拡大して照射対象物Wに投影する投影光学系であり、上述したように、本実施形態のガラスロッド130出射面130bからは均一な光量分布の紫外光が出射されるため、照射対象物W上には均一な光量分布の紫外光が照射される。
FIG. 6 is an optical path diagram of ultraviolet light emitted from the
図1及び6に示すように、コンデンサーレンズ140は、ガラスロッド130から入射する紫外光を略平行光に成形するレンズである。本実施形態においては、一対の両凸レンズ141、142で構成されており、ガラスロッド130から入射した紫外光が一対の両凸レンズ141、142を通ると、Z軸方向に±14°以下の広がり角を有する紫外光に成形される。
As shown in FIGS. 1 and 6, the
コンデンサーレンズ140から出射された紫外光は、開口絞り150を通り、リレーレンズ160に入射する。本実施形態の開口絞り150は、中心に直径86mmの円形の開口を有する絞りであり、コンデンサーレンズ140から出射された紫外光から不要光を除去する機能を有する。
The ultraviolet light emitted from the
上述したように、基板112、LED素子114、第1レンズ124、ベースプレート122の製造上のバラツキや組立上の誤差の影響により、レンズユニット120からは、所定の広がり角の紫外光に混じって、所定の広がり角よりも広い広がり角の紫外光(つまり、不要光)が出射される。かかる不要光も、ガラスロッド130、コンデンサーレンズ140を通るが、不要光は、広がり角が所定の広がり角よりも広いため、コンデンサーレンズ140を通っても、規定の(つまり、設計値であるところの)±14°以下の広がり角にならない。そして、このように広がり角の広い不要光が照射対象物Wに照射されると光量分布の均一性が低下するといった問題が発生する。そこで、本実施形態においては、コンデンサーレンズ140とリレーレンズ160との間に開口絞り150を配置することにより、不要光を除去し、照射対象物W上において均一な光量分布が得られるように構成している。つまり、本実施形態においては、開口絞り150を配置することにより、基板112、LED素子114、第1レンズ124、ベースプレート122の製造上のバラツキや組立上の誤差の影響をキャンセルしている。そして、開口絞り150によって不要光が除去され、所定の広がり角の紫外光(つまり、コンデンサーレンズ140によってZ軸方向に±14°以下の広がり角を有する紫外光)のみがリレーレンズ160を通り、照射対象物W上に照射されるようになっている。
As described above, due to the effects of manufacturing variations and assembly errors of the
図1及び6に示すように、リレーレンズ160は、開口絞り150を通って入射する紫外光を所定の倍率で拡大し、照射対象物W上に集光するレンズである。本実施形態においては、凸面が互いに対向するように配置された一対の平凸レンズ161、162で構成されており、開口絞り150を通って入射した紫外光が一対の平凸レンズ161、162を通ると、ワーキングディスタンスWD上に配置された照射対象物W上の矩形状の照射エリア内に集光され、当該照射エリアが均一に照明される。
As shown in FIGS. 1 and 6, the
図7は、本実施形態の光照射装置100を用いて照射対象物Wを照明したときの、紫外光の光量分布及び光束角の分布をシミュレーションによって求めた結果である。図7(a)は、照射対象物W上のX軸方向における紫外光の光量分布であり、横軸は光軸AXの位置を0mmとするX軸方向の位置を示し、縦軸は紫外光の強度(mW/cm2)を示している。また、図7(b)は、照射対象物W上のY軸方向における紫外光の光量分布であり、横軸は光軸AXの位置を0mmとするY軸方向の位置を示し、縦軸は紫外光の強度(mW/cm2)を示している。また、図7(c)は、照射対象物Wに入射する紫外光の光束角の分布であり、横軸は光軸AXの方向(つまり、Z軸方向)を0°としたときの紫外光の光束の角度を示し、縦軸は各角度の度数を相対値で示したものである。図7(a)及び(b)に示すように、ワーキングディスタンスWD上に配置された照射対象物W上の矩形状の照射エリア(±35mm×±35mm)内が紫外光によって均一に照明されているのが分かる。また、図7(c)に示すように、照射エリア内には±14°以内の紫外光のみが照射されているのが分かる。
FIG. 7 shows the results of the simulation of the light amount distribution and the luminous flux angle distribution of the ultraviolet light when the irradiation object W is illuminated using the
以上のように、本実施形態の光照射装置100においては、レンズユニット120によって複数の第1レンズ124を一体的に固定、支持する構成とし、各LED素子114と各第1レンズ124との位置調整(アライメント調整)を不要としている。また、このような構成を採ったことによって発生する不要光を紫外光の光路中に開口絞り150を配置することで除去している。従って、本実施形態の構成によれば、光学部品の煩雑な位置合わせ作業を必要とすることなく、照射対象物W上の矩形状の照射エリアに対し、均一、かつ高い照度の略平行光を照射することが可能となる。
As described above, in the
以上が本実施形態の説明であるが、本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。 The above is the description of the present embodiment, but the present invention is not limited to the above configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
例えば、本実施形態においては、コンデンサーレンズ140とリレーレンズ160の間に開口絞り150を配置する構成としたが、開口絞り150は、紫外光の光路中に配置されればよく、例えば、ガラスロッド130とコンデンサーレンズ140の間に配置してもよい。
For example, in the present embodiment, the
また、本実施形態のコンデンサーレンズ140は、一対の両凸レンズ141、142で構成されているものとしたが、このような構成に限定されるものではなく、例えば、一対の平凸レンズ、又は一対のメニスカスレンズで構成することもできる。また、コンデンサーレンズ140は、2枚以上のレンズを組み合わせて構成することができ、両凸レンズ、平凸レンズ、メニスカスレンズまたはこれらの組み合わせによって構成することができる。
In addition, the
また、本実施形態のリレーレンズ160は、凸面が互いに対向するように配置された一対の平凸レンズ161、162で構成されているものとしたが、このような構成に限定されるものではなく、一対の平凸レンズ161、162は、平面が互いに対向するように配置されてもよく、また両方の凸面又は両方の平面が向きを揃えて配置されてもよい。また、リレーレンズ160は、一対の両凸レンズ、又は一対のメニスカスレンズで構成することもできる。また、リレーレンズ160は、2枚以上のレンズを組み合わせて構成することができ、両凸レンズ、平凸レンズ、メニスカスレンズまたはこれらの組み合わせによって構成することができる。
In addition, the
また、本実施形態のガラスロッド130は、四角柱状の形状を呈するものとして説明したが、入射面130aに入射した紫外光をミキシングして導光できればよく、例えば、角錐台形状のものを適用することもできる。
Moreover, although the
また、本実施形態においては、ガラスロッド130から出射される紫外光が、コンデンサーレンズ140によって、Z軸方向に±14°以下の広がり角を有する紫外光に成形されるものとしたが、このような構成に限定されるものではなく、照射対象物Wの仕様や求められる紫外光の仕様に応じて適宜変更することができる。一般に、広がり角が±25°以下の紫外光であれば本実施形態の光照射装置100が組み込まれる液晶用周辺露光装置等に適用可能であると考えられるが、照射対象物W上に均一な光量分布の紫外光を照射するためには、コンデンサーレンズ140を通った紫外光の広がり角は小さいほど望ましく(つまり、平行光に近づくほど望ましく)、好ましくは±20°以下、更に好ましくは±15°以下となるように構成するのが望ましい。
Further, in the present embodiment, the ultraviolet light emitted from the
また、本実施形態のLED素子114は、正方格子状に配置された4つのLEDチップ114aを備えているとしたが、この構成に限定されるものではなく、少なくとも1つ以上のLEDチップを備えていればよい。
In addition, the
また、本実施形態のLED素子114は、波長365nmの紫外光を出射するものとしたが、このような構成に限定されるものではなく、他の波長(例えば、波長385nm、波長405nm)の紫外光を出射するものであってもよく、波長の異なる複数種類のLED素子を組み合わせて(つまり、複数の波長を混ぜて)構成してもよい。
In addition, the
また、本実施形態のLEDユニット110は、6列(Y軸方向)×6個(X軸方向)の2次元正方格子状に配置された36個のLED素子114を備える構成としたが、矩形領域112a内に均等に配置されればよく、36個の構成に限定されるものではない。また、LED素子114は必ずしも2次元正方格子状に配置される必要はなく、例えば、図8に示すように、三角格子状に配置されてもよい。また、本実施形態においては、LED素子114は、その2辺がX軸方向に平行となるような向きで配置されるものとしたが、例えば、図9に示すように、LED素子114の一方の対角線がX軸方向に平行となるような向きで配置されてもよい。
In addition, the
なお、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 光照射装置
101 ケース
110 LEDユニット
112 基板
114 LED素子
114a LEDチップ
120 レンズユニット
122 ベースプレート
124 第1レンズ
130 ガラスロッド
140 コンデンサーレンズ
141、142 両凸レンズ
150 開口絞り
160 リレーレンズ
161、162 平凸レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
基板上の矩形状の領域に、光軸の向きを揃えて正方格子状または三角格子状に配置され、前記光を出射する複数の発光素子と、
前記各発光素子の光軸上に配置され、該発光素子から出射された光を所定の広がり角の光に成形する第1レンズを複数有するレンズユニットと、
前記レンズユニットから出射された光をミキシングして導光する導光部材と、
前記導光部の光軸と共通の光軸を有し、前記導光部材から出射された前記各発光素子からの光を、それぞれ略平行光に成形する第2レンズと、
前記導光部の光軸と共通の光軸を有し、前記第2レンズから出射された光を所定の倍率で拡大し、前記照射対象物上に集光する第3レンズと、
前記導光部の光軸を中心とする円形の開口を有し、前記導光部材と前記第2レンズとの間、または前記第2レンズと前記第3レンズとの間に配置される開口絞りと、
を備えることを特徴とする光照射装置。 A light irradiation device for irradiating light on a rectangular irradiation area on an irradiation object,
A plurality of light emitting elements that emit light in a rectangular region on the substrate, arranged in a square lattice or a triangular lattice with the direction of the optical axis aligned,
A lens unit having a plurality of first lenses arranged on the optical axis of each of the light emitting elements and shaping the light emitted from the light emitting elements into light having a predetermined spread angle;
A light guide member for mixing and guiding the light emitted from the lens unit;
A second lens that has an optical axis common to the optical axis of the light guide section, and that shapes light from each of the light emitting elements emitted from the light guide member into substantially parallel light,
A third lens that has an optical axis common to the optical axis of the light guide, expands the light emitted from the second lens at a predetermined magnification, and focuses the light on the irradiation object;
An aperture stop having a circular opening centered on the optical axis of the light guide and disposed between the light guide member and the second lens or between the second lens and the third lens When,
A light irradiation apparatus comprising:
前記各発光素子は、前記光軸の方向から見たときに、略正方形状の外形を有するLED(Light Emitting Diode)であり、該外形の2辺が前記第1方向と平行となるように配置されている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。 The plurality of light emitting elements are arranged in a first direction and a second direction orthogonal to the direction of the optical axis and orthogonal to each other,
Each of the light emitting elements is an LED (Light Emitting Diode) having a substantially square outer shape when viewed from the direction of the optical axis, and is arranged so that two sides of the outer shape are parallel to the first direction. The light irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the light irradiation apparatus is provided.
前記各発光素子は、前記光軸の方向から見たときに、略正方形状の外形を有するLED(Light Emitting Diode)であり、該外形の一方の対角線が前記第1方向と平行となるように配置されている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。 The plurality of light emitting elements are arranged in a first direction and a second direction orthogonal to the direction of the optical axis and orthogonal to each other,
Each of the light emitting elements is an LED (Light Emitting Diode) having a substantially square outer shape when viewed from the direction of the optical axis, and one diagonal line of the outer shape is parallel to the first direction. It arrange | positions, The light irradiation apparatus as described in any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned.
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