JP5962089B2 - Light irradiation device - Google Patents
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Description
本発明は、ロッドインテグレータレンズを用いて照度ムラを低減する光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation apparatus that reduces illuminance unevenness using a rod integrator lens.
従来、ハロゲンランプやメタルハライドランプ等のランプと、当該ランプの光を反射させる反射鏡とを組み合わせたランプユニットを備え、反射鏡からの光束を集光レンズで集光してロッドインテグレータレンズに導入し、ロッドインテグレータレンズにより光をミキシングして均一化して照射面に照射することで照射面での照射ムラを低減する光照射装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
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。
Conventionally, it has been equipped with a lamp unit that combines a lamp such as a halogen lamp or a metal halide lamp and a reflecting mirror that reflects the light of the lamp, and the luminous flux from the reflecting mirror is condensed by a condenser lens and introduced into a rod integrator lens. There is known a light irradiation device that reduces irradiation unevenness on an irradiation surface by mixing light with a rod integrator lens to make it uniform and irradiating the irradiation surface (see, for example, Patent Document 1).
This type of light irradiation apparatus includes a light control plate having a variable area opening between the lamp unit and the incident end surface of the rod integrator lens, and transmits the light control plate by changing (squeezing) the aperture area. By adjusting the amount of light incident on the rod integrator lens by changing the amount of light, the intensity of light emitted from the light irradiation device is adjusted.
ところで、ロッドインテグレータレンズに入射する光束において、反射鏡の開口端周辺にて反射された角度のついた光束は、ロッドインテグレータレンズの側面にて多数回反射するが、反射鏡の中心部付近にて反射された光軸に略平行な光束はロッドインテグレータレンズにて反射無し、或いは、少数回しか反射しない。これにより、照度ムラを低減するにはロッドインテグレータレンズを長くして周辺からの光束の反射回数を多くして、相対的に反射回数の少ない光束の比率を減らすことにより照度ムラの少ない照射面を達成している。しかしながら、調光板の絞りを小さくしていく場合には、小絞りになるに従って開口端周辺にて反射された光束は遮光され、反射鏡の中心部付近にて反射された光軸に略平行な光束が主にロッドインテグレータレンズに入射する。よって、小絞りにするほど照射面で照度が均一化されず、照度ムラが大きくなるという問題がある。
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。
By the way, in the light beam incident on the rod integrator lens, the angled light beam reflected around the opening end of the reflecting mirror is reflected many times on the side surface of the rod integrator lens, but near the center of the reflecting mirror. The reflected light beam substantially parallel to the optical axis is not reflected by the rod integrator lens or is reflected only a few times. In order to reduce illuminance unevenness, the length of the rod integrator lens is increased to increase the number of reflections of light flux from the surroundings, and the ratio of light flux with relatively few reflections is reduced to reduce the illumination surface with less illuminance unevenness. Have achieved. However, when the aperture of the light control plate is made smaller, the light beam reflected around the aperture end is shielded as the aperture becomes smaller, and substantially parallel to the optical axis reflected near the center of the reflector. Light flux is mainly incident on the rod integrator lens. Therefore, there is a problem that the smaller the aperture is, the more uneven the illuminance becomes and the illuminance becomes uneven on the irradiated surface.
An object of the present invention is to provide a light irradiation apparatus that solves the problems of the conventional techniques described above and can reduce unevenness in illuminance even at a small aperture.
上記目的を達成するために、本発明は、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、入射面が凸面、出射面が平面の平凸レンズであり、入射側及び出射側にそれぞれ第1主点、第2主点から等しい焦点距離の位置にある第1焦点と第2焦点とを有し、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焦点と前記入射面との間、又は、前記出射面と第2焦点との間に配置され、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、前記調光板が、前記集光レンズの入射側で、前記第1主点との間に、前記集光レンズの焦点距離の2分の1を越えない間隔を有して配置されている、又は、前記集光レンズの出射側で、前記出射面との間に、前記集光レンズの焦点距離の2分の1を越えない間隔を有して配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a lamp unit including a light source, a reflecting mirror that is disposed at a focal point and reflects light emitted from the light source, and an optical path of the reflecting mirror. A first and second focal points arranged at equal focal lengths from the first principal point and the second principal point on the incident side and the emission side, respectively. A condensing lens for condensing the light beam reflected by the reflecting mirror at the second focal point, and an incident end surface disposed at the second focal point of the condensing lens, and the light beam incident from the incident end surface a columnar rod integrator lens emitted from the emitting end face and uniform, between the first focus and the incident surface of the condenser lens, or is disposed between the exit surface and the second focus, the rod integrator Light incident on the incident end face of the lens Bei example and a dimming plate adjusting, the dimming plate at the incident side of the converging lens, between the first principal point, one-half of the focal length of the condenser lens It is arranged with an interval that does not exceed, or has an interval that does not exceed one half of the focal length of the condenser lens between the exit surface and the exit surface on the exit side of the condenser lens. It is characterized by being arranged .
また本発明は、上記光照射装置において、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。 According to the present invention, in the light irradiation apparatus, the light control plate has an opening through which a light beam is transmitted on an optical axis of the concave mirror, and the opening is continuously opened by moving the light control plate. It is characterized in that the area is variable.
また本発明は、上記光照射装置において、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。 Further, the present invention is the light irradiation apparatus, further comprising a guide unit that guides the light control plate movably in a state of being separated from the condenser lens and the lens holder that holds the condenser lens by a predetermined distance or more. It is characterized by that.
また本発明は、上記光照射装置において、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。 According to the present invention, in the light irradiation device, the light control plate is provided in the vicinity of a lens surface on the incident side of the condenser lens.
また本発明は、上記光照射装置において、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。 Further, the present invention provides the light irradiating device, wherein the light control plate is disposed on the exit side of the condenser lens, and the distance from the lens surface on the exit side is ½ or less of the focal length of the condenser lens. It arrange | positions in the position which becomes.
また本発明は、上記光照射装置において、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。 According to the present invention, in the light irradiation device, the light control plate is disposed in the vicinity of the lens surface on the exit side of the condenser lens.
本発明によれば、調光板を、集光レンズの第1焦点と第2焦点との間で、集光レンズの第1焦点から光軸上に焦点距離の2分の1以上間隔をあけて配置したため、調光板が小絞りの時には、集光レンズの焦点位置を通り集光レンズから平行に出射される光線を減らし、反射鏡から角度のついた光線をロッドインテグレータレンズに入射させることができ、照射面での照度を均一化し照度ムラを低減することができる。 According to the present invention, the dimming plate is spaced from the first focal point of the condensing lens by a half or more of the focal length on the optical axis between the first focal point and the second focal point of the condensing lens. Therefore, when the light control plate is a small stop, light rays emitted from the condenser lens through the focal point of the condenser lens in parallel are reduced, and angled rays from the reflector are incident on the rod integrator lens. It is possible to make the illuminance on the irradiated surface uniform and reduce illuminance unevenness.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
<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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a
ランプユニット10は、ランプ(光源)11と、当該ランプ11が焦点に配置される楕円反射鏡(反射鏡)12と、を備える集光型ランプユニットである。
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。
The
The
The ellipsoidal reflecting
集光レンズ50は、平凸レンズであり、入射側及び出射側にそれぞれ第1主点H1、第2主点H2から等しい焦点距離fの位置にある第1焦点F1と第2焦点F2とを備える。本実施形態では、集光レンズ50には、楕円反射鏡12にて反射された光束Lが、入射側のレンズ面である凸面51から入射し、出射側のレンズ面である平面52から出射して、集光レンズ50の第2焦点F2に集光するように構成されている。集光レンズ50は、楕円反射鏡12の他方の焦点よりも楕円反射鏡12に近づけて配置され、当該他方の焦点よりもランプユニット10に近い位置の集光レンズ50の第2焦点F2に楕円反射鏡12で反射された光束を集光できるように構成されている。このように、光照射装置1は、集光レンズ50をランプユニット10の光路内に配置することで、光束Lを所望位置の第2焦点F2に集光させることができるため、装置本体5を短くし、光照射装置1のコンパクト化を図ることができる。
The
ロッドインテグレータレンズ20は、照射面で所望する照射光の形状に合わせた断面形状を有する柱状体のレンズであり、一端側が入射端面(片端)22、他端側が出射端面(他端)23とされている。ロッドインテグレータレンズ20は、中心軸がランプユニット10の光軸Kと同軸に配置される。ロッドインテグレータレンズ20の断面形状は、照射面で所望する照射光の形状が、例えば所定の縦横比を有する矩形状の場合には、同様の縦横比を有する矩形状に形成され、矩形でない場合は正六角形などの多角形に形成される。
The
ロッドインテグレータレンズ20は、入射端面22の軸中心が集光レンズ50の第2焦点F2の位置に合わせて配置される。楕円反射鏡12にて反射された光束Lは、集光レンズ50で集光され、入射端面22からロッドインテグレータレンズ20に入射する。ロッドインテグレータレンズ20は、入射端面22からの入射光を側面21にて複数回反射することでミキシングし、照度分布が均一化された出射光を出射端面23から出射する。ロッドインテグレータレンズ20は、ガラス、或いは、プラスチックから形成することができる。
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。
The
The outgoing light emitted from the outgoing end face 23 of the
調光板30は、金属板等から形成されてランプユニット10とロッドインテグレータレンズ20との間で、ランプユニット10の光路中に配置され、ロッドインテグレータレンズ20に入射する光量を調整する光学部材である。調光板30は、集光レンズ50の第1焦点F1と、第2焦点F2との間で、集光レンズ50の第1焦点との間に光軸K上に焦点距離fの2分の1以上間隔をあけて配置される。つまり、調光板30は、集光レンズ50の入射側で、第1主点H1との間隔が焦点距離の2分の1以下となる1/2f点より集光レンズ50に近い位置、或いは、集光レンズ50の出射側で、集光レンズ50の出射側のレンズ面である平面52と、第2焦点F2との間に配置される。
The
調光板30は、図2に示すように、面積可変の調光スリット(開口)32を有する。調光板30は、調光スリット32の開口巾(開口率)が違う部分を光束Lが透過するように、つまり、光束Lが透過する開口面積を変えるべく駆動させることで、調光板30を透過する光量を変えて、ロッドインテグレータレンズ20に入射する光量を調整することができるように構成されている。光照射装置1は、調光板30を駆動させるための駆動手段であるモーター40を備えている。なお、本図では、モーター40を便宜上、調光板30の駆動軸状に配置しているが、モーター40は、ランプユニット10の光路外の任意の位置に配置することができる。
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。
As shown in FIG. 2, the
When the
調光板30は、図3に示すように、板状部材31に、開口巾が漸次に広がる調光スリット(開口)32(孔でも良い)を備えている。調光板30は、例えば、図2、及び、図3(A)に示したように回転型の光学部材であっても良いし、或いは、図3(B)に示したように直進スライド型の光学部材であっても良い。
As shown in FIG. 3, the
図3(A)に示した回転型の調光板30Aは、所定直径の円周42に沿って順次に開口巾が漸次に広がる調光スリット32Aが形成されている。この調光板30Aの円周42に光軸Kを合わせて配置し、当該調光板30Aを円周42の中心Oを軸に回転させることで、光束Lが透過する開口の面積を増減させて、調光板30Aを透過する光量が可変される。
The rotary
図3(B)に示した直進スライド型の調光板30Bは、ランプユニット10の光軸Kに直交する軸線41に沿って順次に開口巾が漸次に広がる調光スリット32Bが形成されている。この調光板30Bの軸線41に光軸Kを合わせて配置し、当該調光板30Bを軸線41に沿ってスライド移動させることで、光束Lが透過する開口の面積を増減させて、調光板30Bを透過する光量が可変される。
3B is formed with a
このように、図3(A)に示した回転型の調光板30A、及び、図3(B)に示した直進スライド型の調光板30Bにおいて、調光スリット32の開口巾が広い部分では、楕円反射鏡12の開口端12A周辺にて反射された光束L1、及び、楕円反射鏡12の中心部12B付近にて反射された光束L2が共に調光板30を透過してロッドインテグレータレンズ20に導入される。そして、調光スリット32の開口巾が狭い部分では、楕円反射鏡12の中心部12B付近にて反射された光束L2の割合が高い光束Lが調光板30を透過してロッドインテグレータレンズ20に導入される。
As described above, in the rotary
光照射装置1は、図4に示したように、調光板30の縁部38の光軸K方向への移動を抑制するとともに、調光板30を上述の移動軸に沿って移動可能にガイドするガイド部(ガイド手段)35を備える。ガイド部35は、調光板30の縁部38が緩嵌する溝36を備え、調光板30は、縁部38がこの溝36に緩嵌された状態で移動する。また、集光レンズ50は、外周を囲むレンズホルダー55に保持されて、ランプユニット10の光路内に配置される。ガイド部35は、調光板30の絞りを増減させる移動時等に、調光板30が、集光レンズ50、及び/或いは、レンズホルダー55に干渉することなく移動できるように、調光板30の縁部38を担持する。
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。
As shown in FIG. 4, the
According to this configuration, even if the
ところで、調光板30を、集光レンズ50の第1焦点F1近傍に配置した場合には、調光板30の調光スリット32の開口巾を狭くする、つまり調光板30を小絞りにすると、図9に示すように、第1焦点F1を通過した光束L3が集光レンズ50に入射して、集光レンズ50を通って光軸Kに対して略平行な平行光に近くなる。なお、図9中に破線で記された光線は、調光板30の解放時に調光板30を透過する光線の状態を示す。これにより、ロッドインテグレータレンズ20の側面21で反射する光線が殆どなくなるため、ロッドインテグレータレンズ20の出射端面23での光束Lの重ね合せのバランスが崩れ、調光板30を小絞りにするほど照度ムラが悪くなる原因となっていた。
By the way, when the
これに対し、本実施形態の調光板30は、図5に示すように、集光レンズ50の入射側に配置される場合には、調光板30と集光レンズ50の第1主点H1との間隔が、集光レンズ50の焦点距離fの2分の1以下となるように配置される。集光レンズ50の入射側に調光板30を配置する場合には、特に、調光板30を集光レンズ50の入射側のレンズ面である凸面51近傍に配置することが望ましく、調光板30と、集光レンズ50の第1主点H1との間隔は、例えば2mm程にすることができる。
On the other hand, when the
このように、調光板30を集光レンズ50の第1焦点F1から焦点距離fの2分の1以上間隔をあけて、集光レンズ50のレンズ面に近づけて配置することで、調光板30の調光スリット32の開口巾が狭い場合、つまり調光板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は、調光板30の遮蔽部34で遮蔽され、集光レンズ50を通った光が平行光に近くなるのを防止することができる。また、集光レンズ50を通った光線の角度を、当該光線が調光板30を透過した際の角度の略2分の1の角度より強い角度に確保することができるため、ロッドインテグレータレンズ20を通る光線を側面21で反射させてミキシングすることができ、照射面内での光量分布を均一化することができる。なお、図5中に破線で記された光線は、調光板30の小絞り時には調光板30により遮蔽され、調光板30の解放時に調光板30を透過する光線の状態を示す。
In this way, the
また、調光板30は、集光レンズ50の焦点距離fの2分の1以上第1焦点より間隔をあけて配置されるため、図6に示すように、集光レンズ50の出射側に配置することもできる。調光板30を集光レンズ50の出射側に配置した場合にも、調光板30を集光レンズ50の入射側に配置した場合と同様に、光照射装置1は、調光板30の縁部38の光軸K方向への移動を抑制し、調光板30を上述の移動軸に沿って移動可能にガイドするガイド部(ガイド手段)35を備える。
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。
Further, since the
According to this configuration, even if the
調光板30を、集光レンズ50の出射側に配置した場合には、図7に示すように、集光レンズ50によって、集光レンズ50に入射する前の光線角度よりも角度のついた光線が調光板30を透過する。これにより、調光板30を透過し、ロッドインテグレータレンズ20に入射する光線の入射角度を大きくすることができ、ロッドインテグレータレンズ20の側面21での反射回数も多くすることができるため、照射面での照度が均一化され、照度ムラを低減することができる。なお、図7中に破線で記された光線は、調光板30の小絞り時には調光板30により遮蔽され、調光板30の解放時に調光板30を透過する光線の状態を示す。
When the
ところで、調光板30を集光レンズ50の出射側に配置する場合には、調光板30は、ロッドインテグレータレンズ20の入射端面22に近づければ近づけるほど、より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可能となり、照度ムラの低減には好適である。しかしながら、調光板30を、集光レンズ50の第2焦点F2に近づけた場合には、調光板30が、集光による熱の影響を受けやすくなる。そのため、調光板30は、ロッドインテグレータレンズ20の出射側のレンズ面である平面52からの距離βが、集光レンズ50の焦点距離fの2分の1以下となる位置に配置されるのが好ましい。この構成によれば、調光板30は、集光レンズ50の集光による熱の影響を受けることなく、かつ、集光レンズ50を通ることでより角度が強くなった光線を透過させることができ、ロッドインテグレータレンズ20を通る光線を側面21で反射させてミキシングすることができ、照射面内での光量分布を均一化することができる。
By the way, when the
図8は、照度比、つまりランプユニット10の放射光量に対する光照射装置1の出射光量と、照射面での照度ムラとの関係を示す図である。図8に示すように、調光板30を集光レンズ50の第1焦点F1の位置に配置した場合には、図8中の線R1が示すように、照度比を下げていく(調光板30の透過光量を減らす)に従って、照度ムラが顕著に悪化する。これに対し、調光板30を集光レンズ50の入射側のレンズ面である凸面51からの距離αが集光レンズ50の焦点距離fの2分の1となる1/2f点の位置に配置した場合には、図8中の線R2が示すように、照度比を10%まで下げても、照度ムラを30%以下に抑えることができる。また、調光板30を集光レンズ50の入射側のレンズ面である凸面51の近傍に配置した場合には、図8中の線R3が示すように、照度比を10%まで下げても、照度ムラを20%程度に抑えることができる。さらに、調光板30を集光レンズ50の出射側のレンズ面である平面52の近傍に配置した場合には、図8中の線R4が示すように、照度比を10%まで下げても、照度ムラを15%程度に抑えることができる。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the illuminance ratio, that is, the emitted light amount of the
このように、本実施形態の光照射装置1では、調光板30を、集光レンズ50の第1焦点F1から光軸K上に焦点距離fの2分の1以上間隔をあけた1/2f点と、集光レンズ50の第2焦点F2との間に配置することで、調光板30にて光量を大きく絞った場合に発生する照度ムラの大きな変動を抑えることができる。これにより、調光板30を透過する光量を大きく変えても、照度ムラの変動が少ない光照射装置1を提供することができる。
Thus, in the
以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、ランプ11、及び、当該ランプ11が焦点に配置されてランプ11から放射された光を反射する楕円反射鏡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、第1焦点F1と第2焦点F2とを有し、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。
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。
As described above, according to the embodiment to which the present invention is applied, the lamp unit including the
Thereby, at the time of the small aperture of the
また、本発明を適用した実施形態によれば、調光板30は、楕円反射鏡12の光軸K上に光束Lが透過する調光スリット32を有し、調光スリット32は、調光板30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ため、光照射装置1は、出射する光量を連続的に調光することができ、かつ、出射光量に係らず、照射面内での光量分布を均一化させて、照度ムラを低減することができる。これにより、調光スリット32の面積によって照度ムラが大幅に変動することを低減し、照射面に照度ムラの無い、任意の光量の照射光を照射することができる。
Further, according to the embodiment to which the present invention is applied, the
また、本発明を適用した実施形態によれば、調光板30を、集光レンズ50、及び、集光レンズ50を保持するレンズホルダー55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部35を備えたため、調光板30の絞りを増減させる調光板30移動時等に、調光板30が、集光レンズ50、或いは、レンズホルダー55に干渉することなく移動できるように、調光板30の縁部38を担持する。この構成によれば、調光板30を集光レンズ50のレンズ面51,52のいずれかの近傍に設けても、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、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。
In addition, according to the embodiment to which the present invention is applied, the
また、本発明を適用した実施形態によれば、調光板30を、集光レンズ50の入射側のレンズ面51近傍に設けたため、調光板30が小絞りの時においても、楕円反射鏡12のより広い部分から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。
Further, according to the embodiment to which the present invention is applied, since the
また、本発明を適用した実施形態によれば、調光板30を、集光レンズ50の出射側で、当該出射側のレンズ面52との間隔が集光レンズ50の焦点距離fの2分の1以下となる位置に配置したため、集光レンズ50を通ることでより角度が強くなった光線を透過させることができ、ロッドインテグレータレンズ20を通る光線を側面21で反射させてミキシングすることができ、照射面内での光量分布を均一化することができる。また、調光板30を、集光レンズ50の第2焦点F2からある程度離れた距離に配置することで、調光板30が、集光レンズ50の集光による熱の影響を受けるのを防止することができる。
Further, according to the embodiment to which the present invention is applied, the distance between the
また、本発明を適用した実施形態によれば、調光板30を、集光レンズ50の出射側のレンズ面52近傍に配置したため、集光レンズ50を通ることでより角度が強くなった光線を透過させることができ、ロッドインテグレータレンズ20を通る光線を側面21で反射させてミキシングすることができ、照射面内での光量分布を均一化することができる。
Further, according to the embodiment to which the present invention is applied, since the
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態では、光軸Kは一直線状である構成としたが、これに限らず、例えば、楕円反射鏡12と、ロッドインテグレータレンズ20の間に、光束Lの方向全体を変更するミラー等の光学部材を設ける構成であっても良い。
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。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to this. In the present embodiment, the optical axis K is configured as a straight line. However, the present invention is not limited to this. For example, a mirror that changes the entire direction of the light beam L between the elliptical reflecting
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the
1、100 光照射装置
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Light irradiation apparatus F1 1st focus F2
12 Elliptical reflector (reflector)
20
35 Guide part (guide means)
50
52 plane (exit-side lens surface)
55 Lens holder K Optical axis L Luminous flux f Focal length
Claims (6)
前記反射鏡の光路中に配置され、入射面が凸面、出射面が平面の平凸レンズであり、入射側及び出射側にそれぞれ第1主点、第2主点から等しい焦点距離の位置にある第1焦点と第2焦点とを有し、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焦点と前記入射面との間、又は、前記出射面と第2焦点との間に配置され、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、
前記調光板が、前記集光レンズの入射側で、前記第1主点との間に、前記集光レンズの焦点距離の2分の1を越えない間隔を有して配置されている、又は、前記集光レンズの出射側で、前記出射面との間に、前記集光レンズの焦点距離の2分の1を越えない間隔を有して配置されている
ことを特徴とする光照射装置。 A lamp unit comprising a light source, and a reflector that reflects the light emitted from the light source when the light source is disposed at a focal point;
A planoconvex lens that is disposed in the optical path of the reflecting mirror and has a convex entrance surface and a flat exit surface, and is located at the same focal length from the first principal point and the second principal point on the entrance side and the exit side, respectively. A condensing lens having a first focal point and a second focal point, and condensing the light beam reflected by the reflecting mirror on the second focal point;
A columnar rod integrator lens in which an incident end face is disposed at the second focal point of the condenser lens, and a light beam incident from the incident end face is made uniform and emitted from the exit end face;
A light control plate that is disposed between the first focal point of the condenser lens and the incident surface or between the emission surface and the second focal point and adjusts the amount of light incident on the incident end surface of the rod integrator lens; , Bei to give a,
The dimming plate is disposed on the incident side of the condenser lens with an interval not exceeding one half of the focal length of the condenser lens between the first principal point and the first principal point; Alternatively, the light irradiation is characterized in that it is disposed on the light exit side of the condenser lens and between the light exit surface and an interval not exceeding one half of the focal length of the condenser lens. apparatus.
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