JP2018156113A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な照度及び所望波長での光照射を可能にする光照射装置を提供する。【解決手段】ランプ４と、このランプ４から放射される光を反射する集光型の反射鏡５とを備えた光照射装置において、ランプ４と被照射面との間に波長カットフィルタ７を設け、波長カットフィルタ７は、ランプ４に向けて突出する凸形状とし、波長カットフィルタ７は、波長カットフィルタ７に平面状のフィルタを被照射面と略平行に使用したときの当該フィルタに入射する光の最大入射角よりも、凸形状の波長カットフィルタ７に入射する光の最大入射角が小さく形成し、波長カットフィルタ７は、２つの傾斜面７１を山形に設けて構成され、被照射面に対する傾斜面７１の設置角度を５°〜１５°の範囲の間にした構成とした。【選択図】図５

Description

本発明は、波長カットフィルタを備えた光照射装置に関する。

光照射装置は、一般に、光源と、光源の光を反射する集光型の反射鏡とを備えている（例えば、特許文献１参照）。この光照射装置では、光源と被照射面との間に、平面状の波長カットフィルタを設けている。

特開２００４−１６３８８１号公報

しかしながら、上述した従来の構成のように、集光型の反射鏡に対して平面状の波長カットフィルタを水平配置で設けると、当該干渉膜フィルタが有する光学特性の入射角依存性により、被照射面での照度分布が乱れ分光スペクトルがずれてしまい、均一な照度及び所望波長での光照射ができないという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、均一な照度及び所望波長での光照射を可能にする光照射装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、光源と、この光源から放射される光を反射する集光型の反射鏡とを備えた光照射装置において、前記光源と前記被照射面との間に波長カットフィルタを設け、前記波長カットフィルタは、前記光源に向けて突出する凸形状とし、前記波長カットフィルタは、前記波長カットフィルタに平面状のフィルタを被照射面と略平行に使用したときの当該フィルタに入射する光の最大入射角よりも、前記凸形状の前記波長カットフィルタに入射する光の最大入射角が小さく形成し、前記波長カットフィルタは、２つの傾斜面を山形に設けて構成され、前記被照射面に対する前記傾斜面の設置角度を５°〜１５°の範囲の間にしたことを特徴とする。

また、本発明は、光源と、この光源から放射される光を反射する集光型の反射鏡とを備えた光照射装置において、前記光源と被照射面との間に波長カットフィルタを設け、前記波長カットフィルタは、前記光源に向けて突出する凸形状とし、前記波長カットフィルタは、前記波長カットフィルタに平面状のフィルタを被照射面と略平行に使用したときの当該フィルタに入射する光の最大入射角よりも、前記凸形状の前記波長カットフィルタに入射する光の最大入射角が小さく形成し、前記反射鏡と前記波長カットフィルタとの間に冷却風を循環して流す冷却経路を形成し、前記波長カットフィルタは、前記光源に向けて突出する凸形状によって前記冷却風を前記光源に向ける冷却経路を構成していることを特徴とする光照射装置。

本発明によれば、波長カットフィルタを光源に向けて突出する凸形状としたため、均一な照度及び所望波長での光照射が可能となる。

本発明の実施形態に係る光配向装置を模式的に示す正面図である。 光配向装置を拡大して示す図である。 図２の光照射器を拡大して示す図である。 偏光子ユニットの構成を示す図である。 光照射器を拡大して示す縦断面図である。 波長カットフィルタの分光透過特性をランプの発光スペクトルとともに示すグラフである。 従来の光照射器の概略構成を示す正面図である。 波長カットフィルタの傾斜面の角度と照度の相対値との関係を示すテーブルである。 波長カットフィルタへの光の入射角度と照度分布の関係を示す説明図である。 波長カットフィルタの傾斜面の角度と波長カットフィルタの温度との関係を示すテーブルである。 波長カットフィルタの傾斜面の角度と冷却風の流れ方との関係を示す図である。 変形例に係る波長カットフィルタを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る光配向装置を模式的に示す正面図であり、図２は光配向装置を拡大して示す図である。図３は図２の光照射器を拡大して示す図である。図４は、偏光子ユニットの構成を示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は側断面視図である。
光配向装置１は、図１に示すように、板状もしくは、帯状の光配向対象物（ワーク、照射対象物）Ｗ（図２）の光配向膜に偏光光を照射して光配向する光照射装置である。

光配向装置１は、ステージ搬送架台８１と、照射器設置架台８２と、光配向対象物Ｗが載置されるワークステージ（ステージ）８３と、直下に偏光光を照射する光照射器２とを備えている。
照射器設置架台８２は、ステージ搬送架台８１から所定距離離れた上方位置でステージ搬送架台８１の幅方向（後述する直動機構の直動方向Ｘに垂直な方向）に横架される門体であり、その両柱がステージ搬送架台８１に固定される。照射器設置架台８２は光照射器２を内蔵し、光照射器２が直下に偏光光を照射する。なお、ワークステージ８３の移動に伴う振動と光照射器２の冷却に起因する振動とを分離するために、照射器設置架台８２をステージ搬送架台８１に固定するのではなく当該ステージ搬送架台８１と別置する構成でも良い。ステージ搬送架台８１と、照射器設置架台８２は防振構造を有しても良い。
ステージ搬送架台８１には、直動方向Ｘに沿ってステージ搬送架台８１の面上を光照射器２の直下を通過するようにワークステージ８３を移送する直動機構（不図示）が内設されている。光配向対象物Ｗの光配向にあっては、ワークステージ８３に載置された光配向対象物Ｗが、直動機構によって直動方向Ｘに沿って移送されて光照射器２の直下を通過し、この通過の際に偏光光に曝露されて光配向膜が配向される。本実施形態では、光配向対象物Ｗは平面視で矩形状に形成され、光配向対象物Ｗの短手方向が直動方向Ｘに一致するように移送されるようになっている。

光照射器２は、図２及び図３に示すように、下面に光出射開口部３Ａを有する筐体３内に光源たるランプ４及び反射鏡５を備えるとともに、光出射開口部３Ａに偏光子ユニット１０を備えている。
筐体３は、光配向対象物Ｗから所定距離離れた上方位置で照射器設置架台８２（図１）に支持されている。ランプ４は、放電灯であり、少なくとも光配向対象物Ｗの長手方向の長さと同等以上に延びる直管型（棒状）の紫外線ランプが用いられている。反射鏡５は、ランプ４の長手方向に沿って延びるシリンドリカル凹面反射鏡であり、ランプ４の光を反射して光出射開口部３Ａから偏光子ユニット１０に向けて照射する。

光出射開口部３Ａは、ランプ４の直下に形成された平面視で矩形状の開口部であり、長手方向がランプ４の長手方向に一致するように設けられている。
光出射開口部３Ａには、例えば石英板等のフィルタ特性（波長選択特性）を有さない光透過部材で形成された板状の透明体６が設けられ、この透明体６によって光出射開口部３Ａが塞がれる。なお、本実施形態では、透明体６を設けたが、この透明体６を省略してもよい。
また、光出射開口部３Ａの内側には、ランプ４と偏光子ユニット１０との間に、透過する光の波長を選択し、不要な波長の光をカットする波長カットフィルタ７が設けられ、この波長カットフィルタ７によって光照射器２は所望の波長の光を照射するようになっている。波長カットフィルタ７は、筐体３に設けた波長カットフィルタ固定台９に支持されている。

偏光子ユニット１０は、透明体６と光配向対象物Ｗの間に配置され、光配向対象物Ｗに照射される光を偏光する。この偏光光が光配向対象物Ｗの光配向膜に照射されることで、当該光配向膜が配向される。
偏光子ユニット１０は、図４に示すように、複数の単位偏光子ユニット１２と、これら単位偏光子ユニット１２を横並びに一列に整列するフレーム１４とを備えている。フレーム１４は、各単位偏光子ユニット１２を連接配置する板状の枠体である。単位偏光子ユニット１２は、略矩形板状に形成されたワイヤーグリッド偏光子（偏光子）１６を備えている。
本実施形態では、各単位偏光子ユニット１２は、ワイヤーグリッド偏光子１６をワイヤー方向Ａが直動方向Ｘと平行になるように支持し、このワイヤー方向Ａと直交する方向と、ワイヤーグリッド偏光子１６の配列方向Ｂとが一致するようになされている。

ワイヤーグリッド偏光子１６は、直線偏光子の一種であり、基板の表面にグリッドを形成したものである。上述の通り、ランプ４が棒状であることから、ワイヤーグリッド偏光子１６には、さまざまな角度の光が入射するが、ワイヤーグリッド偏光子１６は、斜めに入射する光であっても直線偏光化して透過する。
ワイヤーグリッド偏光子１６は、その法線方向を回動軸にして面内で回動させて偏光軸Ｃ１の方向を微調整できるように単位偏光子ユニット１２に支持されている。すなわち、複数のワイヤーグリッド偏光子１６は、偏光軸Ｃ１の方向を微調整できるように互いに隙間を空けて配置されている。全ての単位偏光子ユニット１２について、ワイヤーグリッド偏光子１６の偏光軸Ｃ１が所定の照射基準方向に揃うように微調整されることで、偏光子ユニット１０の長軸方向の全長に亘り偏光軸Ｃ１が高精度に揃えられた偏光光が得られ、高品位な光配向が可能となる。偏光軸Ｃ１が調整されたワイヤーグリッド偏光子１６は、単位偏光子ユニット１２の上端、及び下端がねじ（固定手段）１９によってフレーム１４に固定されることで、フレーム１４に固定配置される。

また、光配向装置１は、図２及び図３に示すように、ランプ４、反射鏡５、波長カットフィルタ７及び偏光子ユニット１０を冷却する冷却ユニット２０を備えている。なお、図１では、この冷却ユニット２０の図示を省略している。
この冷却ユニット２０は、ランプ４及び反射鏡５を冷却するための熱源冷却経路３０と、偏光子ユニット１０を冷却するための偏光子冷却経路４０とをそれぞれ独立して備えている。
熱源冷却経路３０及び偏光子冷却経路４０のそれぞれには、冷却風を送風する送風機２１，２１と、冷却風を冷却する冷却機２２，２２と、冷却風に含まれる塵埃等の異物を除去するフィルタ２３，２３が設けられている。本実施形態では、上流から送風機２１、冷却機２２、フィルタ２３の順に配置しているが、これらの配置順は任意に変更可能である。

熱源冷却経路３０においては、送風機２１、冷却機２２及びフィルタ２３は、筐体３の外部に設けた冷却ユニットケース２０Ａ内に収容されている。本実施形態では、冷却ユニットケース２０Ａは、筐体３の上方に筐体３と離間して配置されているが、冷却ユニットケース２０Ａの配置位置はこれに限定されるものではない。冷却ユニットケース２０Ａ内にはチャンバ２４が設けられ、送風機２１の吹出口２１Ａとチャンバ２４の入口２４Ａとがダクト２５で接続されている。チャンバ２４は入口２４Ａから下流側に向けて拡径し、チャンバ２４内の上流側には冷却機２２が、下流側にはフィルタ２３が配置されている。チャンバ２４の出口２４Ｂと筐体３とはダクト２６で接続され、送風機２１の吸込口２１Ｂと筐体３とはダクト２７で接続されている。

筐体３内には、ランプ４及び反射鏡５の側方を囲む隔壁３１が、筐体３と隙間δ１を空けて設けられている。隔壁３１は、下部にランプ４及び反射鏡５を下方に露出する開口３１Ａを有するとともに、上部に通風孔３１Ｂを有している。
ダクト２６は隔壁３１の外側の隙間δ１に対応する位置の筐体３に接続され、ダクト２７は隔壁３１の内側の空間Ｒに対応する位置の筐体３に接続されている。
これら送風機２１、ダクト２５、チャンバ２４（冷却機２２，フィルタ２３）、ダクト２６、隔壁３１の外側の隙間δ１、隔壁３１の内側の空間Ｒ及びダクト２７は熱源冷却経路３０を構成している。

熱源冷却経路３０においては、送風機２１から吹き出された冷却風（空気）は、ダクト２５を介してチャンバ２４内に流れ、冷却機２２で冷却されるとともにフィルタ２３で異物が除去される。このフィルタ２３により、冷却風は、露点が−５０°Ｃ〜−９０°Ｃ以下程度になるように除湿されるとともに異物が除去されて低露点高清浄度空気（クリーンドライエアー）となる。クリーンドライエアーとなった冷却風は、ダクト２６を介して筐体３内に供給される。
筐体３内では、冷却風は、隔壁３１と筐体３との間の隙間δ１を通り、隔壁３１と波長カットフィルタ７との間の隙間δ２を流れて、反射鏡５内と、反射鏡５の外側であって隔壁３１内の空間Ｒとに流れ込み、ランプ４及び反射鏡５を冷却する。反射鏡５の冷却風は反射鏡５の頂部に形成された離間部（通気孔）５Ａから空間Ｒに流れ、反射鏡５の外側を流れた冷却風と合流する。空間Ｒの冷却風は、ダクト２７を介して送風機２１に吸い込まれて、再び冷却される。このように、冷却風は熱源冷却経路３０を循環している。

偏光子冷却経路４０においても、冷却ユニットケース２０Ａに、送風機２１と、チャンバ２４内に配置した冷却機２２及びフィルタ２３とが配置され、送風機２１の吹出口２１Ａとチャンバ２４の入口２４Ａとがダクト２５で接続されている。
また、チャンバ２４の出口２４Ｂと筐体３とはダクト２８で接続され、送風機２１の吸込口２１Ｂと筐体３とはダクト２９で接続されている。

偏光子ユニット１０は、筐体３の外側において光出射開口部３Ａに対向する位置に、透明体６と空間Ｓを空けて設けられ、フレーム１４が偏光子ユニット固定台８に固定されている。筐体３と偏光子ユニット固定台８との間にダクト２８，２９が接続される。ダクト２８は直動方向Ｘの一端側に接続され、ダクト２９は直動方向Ｘの他端側に接続されている。
これら送風機２１、ダクト２５、チャンバ２４（冷却機２２，フィルタ２３）、ダクト２８、透明体６と偏光子ユニット１０との間の空間Ｓ及びダクト２９は偏光子冷却経路４０を構成している。すなわち、この偏光子冷却経路４０は、透明体６と偏光子ユニット１０との間の空間Ｓを冷却する空間冷却経路を構成している。

偏光子冷却経路４０においては、送風機２１から吹き出された冷却風は、ダクト２５を介してチャンバ２４内に流れ、冷却機２２で冷却されるとともにフィルタ２３で異物が除去されて、ダクト２８を介して透明体６と偏光子ユニット１０との間の空間Ｓに流れ込み、偏光子ユニット１０を冷却する。このとき、空間Ｓに流れ込んだ冷却風は、ランプ４の長手方向に対して直交するように流れる。偏光子ユニット１０を冷却して温度が高くなった冷却風は、ダクト２９を介して送風機２１に吸い込まれ、再び冷却される。このように、冷却風は偏光子冷却経路４０を循環している。

また、偏光子冷却経路４０は、熱源冷却経路３０と完全に独立しているため、熱源冷却経路３０及び偏光子冷却経路４０を流れる冷却風の温度をそれぞれ制御することで、ランプ４及び偏光子ユニット１０を個別に冷却できる。
このとき、送風機２１，２１を個別に制御し、熱源冷却経路３０の冷却風の風速を比較的遅く、偏光子冷却経路４０の冷却風の風速を比較的早く設定することで、光源４を比較的高い温度で冷却し、偏光子ユニット１０を比較的低い温度で冷却できる。これにより、ランプ４及び偏光子ユニット１０を適切に冷却できる。なお、送風機２１，２１を個別に制御することに加えて、或いは、代えて、冷却機２２，２２での冷却温度を異なる温度に設定してもよい。

なお、本実施形態の冷却ユニット２０では、熱源冷却経路３０及び偏光子冷却経路４０を完全に独立させていたが、熱源冷却経路３０及び偏光子冷却経路４０の一部、例えば、送風機２１、冷却機２２、フィルタ２３の少なくとも１つを共通化してもよい。また、熱源冷却経路３０及び偏光子冷却経路４０を独立させなくてもよい。この場合、偏光子冷却経路４０を省略し、筐体３の光出射開口部３Ａを塞ぐように偏光子ユニット１０を設け、熱源冷却経路３０の冷却風を偏光子ユニット１０の上面に流通させればよい。さらに、また、本実施形態では、熱源冷却経路３０及び偏光子冷却経路４０の冷却風を循環させていたが、冷却風は必ずしも循環させる必要はない。

次いで、光照射器２について詳細に説明する。
図５は、光照射器２の概略構成を示す縦断面図である。図６は、波長カットフィルタ７の分光透過特性をランプ４の発光スペクトルとともに示すグラフである。図７は、従来の光照射器２の概略構成を示す正面図である。なお、図５及び図７では、波長カットフィルタ７と偏光子ユニット１０の位置関係を分かり易くするため、透明体６を省略し、照射器２の要部を模式的に示している。また、図６では、横軸に波長（ｍｍ）、縦軸に波長カットフィルタ７の光透過率、又は、ランプ４の光強度比（％）を示す。また、図６中、線Ｑ１〜Ｑ７はそれぞれ波長カットフィルタに対する光の入射角が０°〜８０°のときの波長カットフィルタの分光透過特性を、線Ｔはランプ４の発光スペクトルを示す。

ランプ４が放射する波長域は、光配向装置１の使用用途に応じて適宜に設定され、本実施形態では、配向制御に最適な帯域が設定されている。具体的には、本実施形態のランプ４には、紫外線２４０〜３００ｎｍの波長領域を多く出力する高圧水銀ランプが用いられている。
本実施形態の波長カットフィルタ７は、偏光特性を変えてしまう特性があるため、上述したように、ランプ４と偏光子ユニット１０との間に波長カットフィルタ７を設け、光が最後に通る光学素子を偏光子ユニット１０としている。

紫外線用の偏光子ユニット１０は、高価であり、また、大きいサイズに製作することが技術的に困難である。したがって、本実施形態では、偏光子ユニット１０を比較的小さく形成するとともに、反射鏡５を断面楕円形に形成することで、ランプ４の光を反射鏡５によって集光して偏光子ユニット１０に向けて照射している。具体的には、図５に示すように、反射鏡５の第１焦点Ｆ１にランプ４の軸線Ｎを位置させるとともに、反射鏡５の第２焦点（集光点）Ｆ２の近傍に偏光子ユニット１０を位置させている。本実施形態では、第２焦点Ｆ２が、偏光子ユニット１０の上面（ランプ４側の面）に位置しているが、これに限定されるものではなく、例えば、波長カットフィルタ７と偏光子ユニット１０の間や、偏光子ユニット１０と光配向対象物Ｗとの間に位置していてもよい。第２焦点Ｆ２を偏光子ユニット１０の上面に近づけるほど、偏光子ユニット固定台８等のワイヤーグリッド偏光子１６周囲の部材に向かう光を少なくして、ワイヤーグリッド偏光子１６に光を集光させることができるので、光利用効率を向上できる。また、反射鏡５は、光配向対象物Ｗ側の出射端部５Ｂが第１焦点Ｆ１と第２焦点Ｆ２の略中央に位置するように形成されている。この出射端部５Ｂが反射鏡５の光出射開口を構成している。出射端部５Ｂを隔壁３１の開口３１Ａまで延出させる場合には、隔壁３１の下部に隙間δ１から隔壁３１内の空間Ｒに連通する連通孔３２（図１１参照）を形成してもよい。
反射鏡５は、頂部に離間部５Ａを有し、ランプ４の軸線Ｎを含み光配向対象物Ｗに垂直な面（対称面）に対して対称に形成されている。ここで、樋状の反射鏡５の光軸Ｃを、ランプ４の軸線Ｎに垂直な面における反射面の光軸と定義する。

波長カットフィルタ７は、誘電体多層膜から成る透過フィルタであり、図３に示すように、筐体３の下端側に形成した光出射開口部３Ａの全体を覆う面積を有し、筐体３の下側に取り付けられている。波長カットフィルタ７が透過する光の透過波長域は、光配向装置１の用途に応じて適宜に設定され、本実施形態では、配向制御に最適な帯域が設定されている。具体的には、本実施形態の波長カットフィルタ７は、図６に示すように、約２７０ｎｍ付近を中心波長λｃとし、約５０ｎｍの半値幅Δλを有している。

この波長カットフィルタ７は、光透過特性が入射角度依存性を有しており、光の入射角度が大きくなるほど、矢印Ｙで示すように、透過波長域が短波長側にシフトする。したがって、波長カットフィルタ７に斜入射して光配向対象物Ｗに到達する光については、光透過特性の角度依存性により、垂直入射時よりも短波長の成分が多く含まれることとなる。

このため、反射鏡５を集光型の反射鏡に形成して光を集光させ、図７に示すような水平配置した平板状の波長カットフィルタ７（以下、平面状の波長カットフィルタに符号７Ａを付す。）を配置すると、波長カットフィルタ７Ａに入射する光に角度分布が生じる。したがって、光配向対象物Ｗの被照射面においても受光される波長に差が発生することとなる。特に、所定のエリアに所定時間照射を行う面照射の場合、以下の２点の理由からこの問題が顕著になる。

第１の理由としては、照射は、通常、照射される光の強さ又は量を規定して行われるため、光配向対象物Ｗの照度を測定する照度計等の数値により規定される。このとき、照度計の波長に対する応答感度が狭い場合、波長カットフィルタ７の入射角による影響を受け、光配向対象物Ｗの照度又は光量の均一性が悪くなる。
第２の理由としては、照度計の応答感度が広く、照度又は光量として均一性が良いとしても、実際は良い結果が得られない可能性がある。例えば、波長２４０〜３００ｎｍまでフラットな応答感度を持つ照度計の場合、波長２５４ｎｍにおいて照度１００ｍＷ/ｃｍ^２及び波長２８０ｎｍにおいて照度０ｍＷ／ｃｍ^２という条件と、波長２５４ｎｍにおいて照度０ｍＷ／ｃｍ^２及び波長２８０ｎｍにおいて照度１００ｍＷ/ｃｍ^２という条件において、照度計の値はどちらも同じ値を示す。しかし、光配向対象物Ｗが波長２５４ｎｍにしか感度がない物質であった場合、照度計の値は共に同じ値であるが、一方の条件では光配向対象物Ｗは反応しないこととなる。つまり、フィルタへの入射角分布により、光配向対象物Ｗへ照射される光の波長及び作用の均一性が悪化する。

そこで、本実施形態の光配向装置１では、図５に示すように、波長カットフィルタ７への入射角度分布が狭くなるように形状及び配置変更を行うことで、波長カットフィルタ７のフィルタ特性の変化を防止し、光配向対象物Ｗに照射される光の均質性を向上させている。この波長カットフィルタ７は、ランプ４に向けて突出する凸形状に形成されている。具体的には、波長カットフィルタ７は、２つの傾斜面７１を山形（略逆Ｖ字状）に設け、２つの傾斜面７１を頂部で接合させて構成されるとともに、頂部が反射鏡５の光軸Ｃ上に位置するように配置されている。各傾斜面７１は、入射角が略同一となるように、光軸Ｃに対して対称に設けられている。なお、山形の波長カットフィルタに符号７Ｂを付す。また、傾斜面７１の水平面Ｈからの設置角度（傾斜角度）をθとする。図５及び図７に示すように、山型の波長カットフィルタ７Ｂでは、水平配置した平板状の波長カットフィルタ７Ａの最大入射角αに比べ、最大入射角βが小さくなっている。ここで、入射角の基準（０°）は反射鏡５の光軸Ｃと一致するものとする。
これらの波長カットフィルタ７Ａ，７Ｂについて、光学シミュレーション及び温度シミュレーションを行った結果を図８及び図９に示す。

図８は、波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θと照度の相対値との関係を示すテーブルである。なお、図８中、最大照度及び最小照度は、ランプ４の長手方向中央から±６５０ｍｍの範囲の照度を、合計は照射野１５００ｍｍ×３００ｍｍ全体の照度の合計を示す。なお、波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θが０°の場合が水平配置した平板状の波長カットフィルタ７Ａに相当する。
また、図９は、波長カットフィルタ７への光の入射角度と照度分布の関係を示す説明図である。また、図９（Ａ）〜図９（Ｅ）は波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θが０°、５°、１０°、１５°、２０°の場合の照度分布を、図９（Ｆ）〜図９（Ｊ）は波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θが０°、５°、１０°、１５°、２０°の場合の照度と波長カットフィルタ７への光の入射角度との関係を示す図である。図９（Ａ）〜図９（Ｅ）では、縦軸にランプ４の長手方向における波長カットフィルタ７への光の入射角度、横軸にランプ４の幅方向（直動方向Ｘ）における波長カットフィルタ７への光の入射角度を示す。図９（Ｆ）〜図９（Ｊ）では、縦軸に照度、横軸に波長カットフィルタ７への光の入射角度を示す。

照度については、図８に示すように、波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θが１０°及び１５°の場合に、光量が向上している。
また、波長特性のずれは、波長カットフィルタ７への光の入射角度に依存するため、図９に示す横軸は波長特性ずれを示していると言え、また、入射角度が０°に近いほど良い特性と言える。図９では、波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θが５°及び１０°の場合に、入射角度が０°の特性に近くなっており、特性が良くなっている。
これら照度及び波長特性ずれを考慮すると、傾斜面７１の設置角度θを約５°〜１５°の範囲の間に、より望ましくは約１０°にすると、照度を向上できるとともに、均一な照度及び所望波長での光照射が可能となる。

図１０は、波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θと波長カットフィルタ７の温度との関係を示すテーブルである。図１１は、波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θと冷却風の流れ方との関係を示す図である。図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θが０°、１０°、２０°、３０°の場合の冷却風の流れ方を示す図である。
図１０に示すように、波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θを大きくするにつれて、波長カットフィルタ７の平均温度が低くなっている。
また、図１１に示すように、波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θを大きくするほど、冷却風が波長カットフィルタ７に当たる面積が増えている。
これら平均温度及び冷却風に対する波長カットフィルタ７の接触面積を考慮すると、波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θを大きくするほど、波長カットフィルタ７の冷却効率を向上できる。
本実施形態では、照度、波長特性ずれ及び冷却効率を考慮して、波長カットフィルタ７の傾斜面７１の設置角度θを約１０°にしている。

以上説明したように、本実施形態によれば、波長カットフィルタ７をランプ４に向けて突出する凸形状とした。具体的には、傾斜面７１は、波長カットフィルタ７に水平配置した平板状の波長カットフィルタ７Ａを使用したときの当該波長カットフィルタ７Ａに入射する光の最大入射角αよりも、傾斜面７１を有する波長カットフィルタ７Ｂに入射する光の最大入射角βが小さくなるように配置する構成とした。この構成により、波長カットフィルタ７への光の入射角度を小さくできるので、均一な照度及び所望波長での光照射が可能となる。

また、本実施形態によれば、反射鏡５と波長カットフィルタ７との間に冷却風を流す熱源冷却経路３０を形成する構成とした。この構成により、波長カットフィルタ７をランプ４に向けて突出する凸形状とすることで、冷却風が波長カットフィルタ７に当たる面積を広くすることができるので、電力を増やさずに、波長カットフィルタ７の温度を低下させることができる。

また、本実施形態によれば、反射鏡５の第２焦点Ｆ２の近傍にワイヤーグリッド偏光子１６を配置したため、ワイヤーグリッド偏光子１６を比較的小さく形成できるので、偏光子ユニット１０を容易に且つ安価に形成できる。

また、本実施形態によれば、波長カットフィルタ７は、２つの傾斜面７１を山形に設けて構成され、傾斜面７１の設置角度θを水平面Ｈから約１０°にする構成とした。波長カットフィルタ７を２つの傾斜面７１を山形に設けて構成することで、波長カットフィルタ７を簡単な構成で凸形状とすることができる。また、傾斜面７１の設置角度を１０°にすることで、電力を増やさずに、照度及び冷却効率の両方を向上できる。

但し、上述の実施形態は本発明の一態様であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、上述の実施形態では、波長カットフィルタ７を２分割していたが、２分割以上であればよく、図１２（Ａ）に示すように、例えば、波長カットフィルタ７Ｃを３分割してもよい。波長カットフィルタ７Ｃは、ランプ４の直下に反射鏡５の光軸Ｃに対して垂直に配置された平面７２と、この平面７２の幅方向（直動方向Ｘ）両側に設けられ、反射鏡５の光軸Ｃに対して偏光子ユニット１０側に傾斜する傾斜面７３とを備えて構成されている。各傾斜面７３は、入射角が略同一となるように、光軸Ｃに対して対称に設けられている。
波長カットフィルタ７は、多角形にするほど入射角度を小さくでき、略円形又は略楕円形では入射角をより小さくできる。したがって、波長カットフィルタ７を略円形又は略楕円形に形成することで、波長カットフィルタ７をランプ４に向けて突出する凸形状としてもよい。図１２（Ｂ）は、略半円筒状に形成した波長カットフィルタ７Ｄを示す。波長カットフィルタ７Ｄは、略半円筒状の湾曲面７４を備えて構成され、湾曲面７４は、反射鏡５の光軸Ｃ上、より詳細には、ランプ４の軸線Ｎ上に中心軸を有する。

また、上述の実施形態では、反射鏡５を収める筐体３に波長カットフィルタ７を取り付けていたが、波長カットフィルタ７は筐体３と離間して設けてもよい。

また、上述の実施形態では、樋状の反射鏡５は、対称面に関して分割されていたが、一体ものであってもよい。
また、上述の実施形態では、樋状の反射鏡５は、ランプ４の軸線Ｎ方向に対面する端面を開放させていたが、当該端面を平面又は曲面状の補助反射面で閉塞してもよい。この場合も、波長カットフィルタ７の傾斜面７１は、主反射面となる樋状の反射鏡５の光軸Ｃに対して反射鏡５側に近づくように傾斜させればよい。
また、上述の実施形態では、反射鏡５を半楕円筒状に形成したが、この形状に限定されるものではなく、例えば、断面を半円形状にした樋状に形成してもよい。

また、上述の実施形態では、反射鏡５を線状光源に沿って延びる樋状に形成したが、反射鏡５は、回転軸対称反射鏡（例えば、半球状の反射鏡、回転楕円面反射鏡等）であってもよい。この場合、回転軸上に、点光源、又は光源の軸線を配置すればよい。また、回転軸上に光源を配置したこの回転軸対称反射鏡を、一直線上に複数個並列配置するように筐体３内に収めて長尺な光照射器２を構成してもよく、また、この長尺な光照射器２を複数並列配置してもよい。

また、上述の実施形態では、線状光源に紫外線を放射する紫外線ランプを用いていたが、線状光源が照射する光は紫外線に限定されるものではなく、可視光等他の波長域であってもよい。またランプに代えて、紫外線ＬＥＤ等の発光素子を直線状に配列した線状光源を用いることもできる。
また、上述の実施形態では、光照射器２を１つ設けていたが、２つ以上設けてもよい。

また、上述の実施形態では、複数のワイヤーグリッド偏光子１６で偏光子ユニット１０を構成していたが、ワイヤーグリッド偏光子１６は１つであってもよい。
また、上述の実施形態では、偏光子としてワイヤーグリッド偏光子１６を用いたが、偏光子は例えば蒸着膜を用いた偏光子であってもよい。

また、上述の実施形態では、光配向対象物Ｗは、矩形状として説明したが、連続した長尺に形成し、例えば、送り出しローラに巻かれ、送り出しローラから引き出されて搬送され、光照射器２の下を通って巻き取りローラ巻き取られるようにしてもよい。この場合、ワークステージ８３及びその直動機構を省略できる。

また、上述した実施形態では、光配向装置１を光配向膜に偏光光を照射して配向する光配向装置に用いられるものとして説明したが、本発明は、種々の光照射装置に適用可能である。

１ 光配向装置（光照射装置）
４ ランプ（光源、線状光源）
５ 反射鏡
７ 波長カットフィルタ
１０ 偏光子ユニット
１６ ワイヤーグリッド偏光子（偏光子）
３０ 熱源冷却経路（冷却経路）
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点（集光点）
α 最大入射角
β 最大入射角
θ 設置角度（傾斜角度）

Claims (2)

1. 光源と、この光源から放射される光を反射する集光型の反射鏡とを備えた光照射装置において、
   前記光源と被照射面との間に波長カットフィルタを設け、
   前記波長カットフィルタは、前記光源に向けて突出する凸形状とし、前記波長カットフィルタは、前記波長カットフィルタに平面状のフィルタを前記被照射面と略平行に使用したときの当該フィルタに入射する光の最大入射角よりも、前記凸形状の前記波長カットフィルタに入射する光の最大入射角が小さく形成し、
   前記波長カットフィルタは、２つの傾斜面を山形に設けて構成され、
   前記被照射面に対する前記傾斜面の設置角度を５°〜１５°の範囲の間にしたことを特徴とする光照射装置。
2. 光源と、この光源から放射される光を反射する集光型の反射鏡とを備えた光照射装置において、
   前記光源と被照射面との間に波長カットフィルタを設け、
   前記波長カットフィルタは、前記光源に向けて突出する凸形状とし、前記波長カットフィルタは、前記波長カットフィルタに平面状のフィルタを前記被照射面と略平行に使用したときの当該フィルタに入射する光の最大入射角よりも、前記凸形状の前記波長カットフィルタに入射する光の最大入射角が小さく形成し、
   前記反射鏡と前記波長カットフィルタとの間に冷却風を循環して流す冷却経路を形成し、前記波長カットフィルタは、前記光源に向けて突出する凸形状によって前記冷却風を前記光源に向ける冷却経路を構成していることを特徴とする光照射装置。