JP6394317B2 - Light irradiation device - Google Patents
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本発明の実施形態は、光照射装置に関する。 Embodiments of the present invention relates to an optical irradiation equipment.
従来、紫外線による光反応や硬化に使用される光照射装置である紫外線照射装置に関し、紫外線を検出する光センサとして、ケース内に電気回路や紫外線を受光する受光素子を内蔵したものが提供されている。このような光センサにおいては、受光素子の熱が電気回路に影響を与えることや、小型化が難しいこと等の課題があった。そのため、上述の課題を解決するための光センサが提供されている。 Conventionally, regarding an ultraviolet irradiation device which is a light irradiation device used for photoreaction and curing by ultraviolet rays, an optical sensor for detecting ultraviolet rays has been provided with a built-in electric circuit and a light receiving element for receiving ultraviolet rays in a case. Yes. Such an optical sensor has problems such as that the heat of the light receiving element affects the electric circuit and that it is difficult to reduce the size. Therefore, an optical sensor for solving the above-described problems is provided.
ところで、近年、可視光により光反応や硬化を行う光照射装置が提供されており、可視領域の光を検出するニーズが増加している。 By the way, in recent years, a light irradiation apparatus that performs photoreaction and curing with visible light has been provided, and the need to detect light in the visible region is increasing.
しかしながら、上述のような光センサは紫外線のみを検出し、可視領域の光により光反応や硬化を行う場合には対応できないといった課題がある。 However, the optical sensor as described above has a problem that it can not cope with the case of detecting only ultraviolet rays and performing photoreaction or curing with light in the visible region.
本発明は、可視領域の光を検出する光照射装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an optical irradiation equipment for detecting the light in the visible region.
本実施形態の光照射装置は、光源と、光センサとを具備する。光源は、少なくとも波長380〜500nmの第1の光を放射する。光センサは、受光部と、検出部とを具備する。受光部は、波長380〜500nmの第1の光を波長500〜600nmの第2の光に変換させる蛍光体を含む。検出部は、受光部から導光される第2の光を検出する。光センサは、光源からの光が照射される位置に設けられる。また、本実施形態の光照射装置は、液晶パネル製造に用いられる。 The light irradiation device of the present embodiment includes a light source and an optical sensor. The light source emits first light having a wavelength of at least 380 to 500 nm. The optical sensor includes a light receiving unit and a detection unit. The light receiving unit includes a phosphor that converts the first light having a wavelength of 380 to 500 nm into the second light having a wavelength of 500 to 600 nm. The detection unit detects the second light guided from the light receiving unit. The optical sensor is provided at a position where light from the light source is irradiated. Moreover, the light irradiation apparatus of this embodiment is used for liquid crystal panel manufacture.
本発明によれば、可視領域の光を検出する光照射装置及び光センサを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the light irradiation apparatus and optical sensor which detect the light of visible region can be provided.
以下で説明する実施形態に係る光照射装置1、及び変形例に係る光照射装置2は、光源12と、光センサ30とを具備する。光源12は、少なくとも波長380〜500nmの第1の光を放射する。光センサ30は、波長380〜500nmの第1の光を波長500〜600nmの第2の光に変換させる蛍光体を含む受光部31と、受光部31から導光される第2の光を検出す
また、以下で説明する実施形態に係る光照射装置1、及び変形例に係
また、以下で説明する実施形態に係る光照射装置1
また、以下で説明する実施形態に係る光
また、以下で説明する実施形態及び変形例に係る光センサ3
[実施形態]
まず、本発明の実施形態に係る光照射装置1を図面に基いて説明する。図1は、実施形態に係る光照射装置1の概略構成を示す図である。
[Embodiment]
First, the light irradiation apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated based on drawing. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a light irradiation apparatus 1 according to the embodiment.
本実施形態に係る光照射装置1は、例えば液晶パネルなどの被照射物50に可視領域の光を照射する。具体的には、光照射装置1は、波長380〜500nmの第1の光を被照射物50
照明器具10は、器具本体11と、光源12とを有する。照明器具10に対して、照明器具10から光が照射される位置に被照射物50が配置される。図1に示す
光源12は、器具本体11に収納された点灯装置から供給される電力により点灯し、可視領域の光を放射する。図1に示す例において、光源12は、少なくとも波長380〜500nmの第1の光を放射する。例えば、光源12には、波長400〜420nmを主波長とするガリウムを主成分としたメタルハライドランプが用いられる。なお、光源12は、ガリウムを主成分としたメタルハライドランプに限定されない。例えば、水銀を含む水銀ランプであってもよいし、ガリウムの代わりに鉄やタリウムを主成分としたメタルハライドランプであって
フィルタ20は、紫外線を遮断する。例えば、フィルタ20は、波長380nm以下の光を遮断する。なお、フィルタ20は、紫外線を反射する材料、例えば、酸化ケイ素や酸化チタンなどを含有してもよい。図1に示す例において、フィルタ20は、照明器具10と被照射物50との間に配置される。具体的には、フィルタ20は、光源12から被照射物50へ照射される光が通過する位置に配置される。これにより、光照射装置1は、被照射物50へ紫外線が照射されることを抑制できる。例えば、被照射物50が液晶パネルである場合、波長380nm以下の光が液晶パネルに照射されると配向膜が劣化するおそれがあるが、フィルタ20が波長380nm以下の光を遮断す
受光部31は、波長380〜500nmの第1の光を波長500〜600nmの第2の光に変換させる蛍光体を含む。具体的には、受光部31は、棒状に形成された透光性部材311と、透光性部材311の外表面に設けられた蛍光部材312とを有する。透光性部材311には、例えば、透
蛍光部材312は、透光性部材311の長手方向の一端部を含む外表面を覆うように設けられる。また、蛍光部材312は、例えば波長380〜500nmの第1の光を波長500〜600nmの第2の光に変換させる蛍光体とシリコーン樹脂とが混合され、成型されることにより形成される。蛍光体としては、例えば、ユーロピウム付活アルカリ土類金属シリケート((Sr,Ba)2SiO4:Eu)やユーロピウム付活ストロンチウム・バリウム・オルソシリケート((Sr,Ba,Mg)2SiO4:Eu,Mn)等を主成分とした蛍光体が用いられる。なお、蛍光体としては、波長380〜500nmの第1の光を波長500〜600nmの第2の光に変換させる蛍光体であれば、どのような蛍
ここで、蛍光部材312の厚みは0.5〜2mmであることが望ましい。蛍光部材312の厚みが0.5mm未満であると、蛍光部材312に含まれる蛍光体が波長380〜500nmの第1の光を効率よく波長500〜600nmの第2の光に変換させることができず、波長380〜500nmの第1の光が直接アンプ33に到達してしまい、アンプ33が劣化するため、望ましくない。一方、蛍光部材312の厚みが2mmよりも大きくなると、透光性部材311の外表面に蛍光部材312を設ける際に蛍光部材312を固める工程で時間がかかってしまうため、好ましくない。また、蛍光部材312の厚みが2mmよりも大きくなると、蛍光部材312の厚みが増すことで、蛍光部材312により変換された波長500〜600nmの第2の光が蛍光
受光部31の透光性部材311において、蛍光部材312に覆われた一端部とは反対側の他端部には、細長い線状のファイバ32の一端部が接続される。例えば、受光部31の透光性部材311とファイバ32とは、ヘッドユニット(図示省略)を介して接続される。ファイバ32は、受光部31により変換された波長500〜600nmの第2の光を検出部33へ導光する。ファイバ32は、光透過率が高い材料、例えば、石英ガラスやプラスチック等で形成される。また、ファイバ32の受光部31と接続された一端部とは反対側の他端部は、検出部33に接続される。ここに、受光部31により受光された光源12からの光は、蛍光部材312により波長変換された後、透光性部材311に接続
検出部33は、受光部31により受光された光を検出する。具体的には、検出部33は、受光部31により受光され、ファイバ32を介して到達した光を検出する。検出部33には、例えば、フォトダイオードなどの受光素子が用いられる。なお、図1に示す例において、検出部33の感度波長は、例えば550nm周辺である。また、検出部33には、ピーク感度が500〜600nm付近である受光素子を用いることが好ましい。これにより、検出部33のピーク感度には、人間の比視感度曲線において最も感度よく光を感じる波長である550nmが含まれる。このように、検出部33のピーク感度を波長550nmから±50nm程度、具体的には500〜600nm付近とすることにより、人間の目で光の強弱を判断することができる。これにより、光フィードバック系に不具合が生じて光量が判定できない場合であっても、例えば人間の目で光の強弱と光センサ30の測定値とを比較することにより、光フィードバック系の不具合が光センサ30によるものか否かを判別することができる。具体的には、光センサ30のファイバ32の他端部を検出部33から取り外し、ファイバ32の他端部を直接目視することにより、光フィードバック系の不具合が光セン
また、図1に示す例にお
また、光センサ30は、光源12からの光が照射される位置に設けられる。具体的には、光センサ30は、受光部31に光源12からの光が照射されるように配置される。図1に示す例において、光センサ30の受光部31は、フィルタ20と被照射物50との間に設置される。なお、光センサ30は
図1に示すように、光センサ30の受光部31と光源12との間には、フィルタ20が配置されることが好適である。言い換えると、フィルタ20は、光センサ30と光源12とが挟む位置に配置されることが好適である。具体的には、光源12から放射されフィルタ20を透過した光が、受光部31の蛍光部材312に照射されるように、光センサ30の受光部31、光源12、及びフィルタ20を配置することが好適である。このように、光センサ30の受光部31、光源12、及びフィルタ20を配置することによ
ここで、図2〜図4を用いて、光照射装置1に係る光の波長について説明する。図2は、受光部31の蛍光部材312に含まれる蛍光体の分光感度特性を示す図である。図2に示すように、蛍光部材312に含まれる蛍光体は、波長250〜500nm付近が励起波長であり、波長400〜4
また、図3は、受光部31の蛍光部材312に含まれる蛍光体により励起された光の蛍光スペクトルを示す図である。図3に示すように、蛍光部材312に含まれる蛍光体は、波長500〜700nm付近の光を放射し、波長500〜600nm付近に高い強度を有する蛍光スペクトルを示す。つまり、蛍光部材312に含まれる蛍光体は、波長400〜470nm付近に高い感度を有し、波長250〜500nm付近の光を波長500〜700nm付近の光に変換する。図1に示す例において、蛍光部材312に含まれる蛍光体は、光源12から放射されフィルタ20
また、図4は、光源12から放射された光のフィルタ20透過後の分光分布を示す図である。図4に示すように、光源12に例えば波長400〜420nmを主波長とするガリウムを主成分としたメタルハライドランプを用いた場合、光源12から放射されフィルタ20を透過した光は、波長400〜450nm付近の
ここに、光照射装置1において、図4に示すような波長400〜450nm付近の光が、図2に示すような波長400〜470nm付近に感度のピークを有する蛍光体に照射されることにより、図3に示すような波長500〜700nmの光に変換される。つまり、光照射装置1は、波長400〜450nm付近の可視光を、波長500〜700nmの可視光に変換することにより、受光部31により受光された光を感度波長が550nm周辺の受光素子である検出部33を用いて検出する。これにより、光照射装置1は、可視領域の光を検出することができる。
Here, in the light irradiation device 1, light having a wavelength in the vicinity of a wavelength of 400 to 450 nm as shown in FIG. 4 is irradiated to a phosphor having a sensitivity pe
ここで、図7及び図8を用いて、従来の光照射装置に係る光の波長について説明する。図7は、従来の光センサで用いられていた蛍光体の分光感度特性を示す図である。図7に示すように、従来の光センサで用いられていた蛍光体は、波長250〜380nmが励起波長であり、波長250〜320nm付近に感度のピークを有している。また、図8は、従来の光センサで用いられていた蛍光体の蛍光スペクトルを示す図である。図8に示すように、従来の光センサで用いられていた蛍光体は、波長480〜630nm付近の光を放射し、波長550nm付近に最も高い強度を有する蛍光スペクトルを示す。つまり、従来の光センサで用いられていた蛍光体では、波長250〜380nmの光であれば波長480〜630nm付近の光に変換する。一方で、従来の光センサで用いられていた蛍光体では、380nmよりも長い波長の光、すなわち可視領域の光は、波長480〜630nm付近の光に変換することができない。したがって、可視領域の光を放射する光源を用いた場合、従来の光センサでは正しく測定することはできない。このように、従来の光センサを用いた光照射装置では、光源から放射される光が可視領域の光である場合、光源から放射される光を正しく測定することはできない。 Here, the wavelength of light according to the conventional light irradiation apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram showing the spectral sensitivity characteristics of a phosphor used in a conventional optical sensor. As shown in FIG. 7, the phosphor used in the conventional optical sensor has an excitation wavelength of 250 to 380 nm, and has a sensitivity peak in the vicinity of the wavelength of 250 to 320 nm. Moreover, FIG. 8 is a figure which shows the fluorescence spectrum of the fluorescent substance used with the conventional optical sensor. As shown in FIG. 8, the phosphor used in the conventional photosensor emits light having a wavelength of about 480 to 630 nm, and exhibits a fluorescence spectrum having the highest intensity near the wavelength of 550 nm. That is, in a phosphor used in a conventional optical sensor, light having a wavelength of 250 to 380 nm is converted into light having a wavelength of about 480 to 630 nm. On the other hand, in a phosphor used in a conventional optical sensor, light having a wavelength longer than 380 nm, that is, light in the visible region cannot be converted into light having a wavelength of about 480 to 630 nm. Therefore, when a light source that emits light in the visible region is used, the conventional optical sensor cannot measure correctly. Thus, in the light irradiation apparatus using the conventional optical sensor, when the light emitted from the light source is light in the visible region, the light emitted from the light source cannot be measured correctly.
図1の光照射装置1の説明に戻って、制御部40は、光センサ30の測定値が所定の値になるように、光源12に供給される電力を制御する。例えば、制御部40は、光センサ30の検出部33が検出しアンプ34により増幅された測定値に基づいて、光源12に供給される電力を制御する。光照射装置1は、制御部40により光源12に供給される電力を制御することにより、光源12から被照射物50へ照射される光を所望の強さに制御す
例えば、制御部40は、アンプ34から取得した値に基づいて、光センサ30により測定される光量が所定の値(以下、「規定値」とする)と一致するように光源12を調光制御する。具体的には、制御部40は、照明器具10に送信する調光信号が示す光源12の調光レベルを、アンプ34から取得した値に基づいて、光センサ30により測定される光量が規定値と一致する調光レベルに設定する。例えば、器具本体11に収納された点灯装置は、光源12の調光レベルが、受信した調光信号が示す調光レベルとなるように
ここで、図5を用いて、光センサ30による測定値に基づいて、被照射物50における照度を所望の値にするフィードバック制御について説明する。図5は、光センサ30の測定値と照度計の測定値との相関を示す図である。本実施形態では、測定を行う際に被照射物50の光源12に臨む一面に照度計を配置し、被照射物50の光源12に臨む一面における照度を測定した。なお、照度計は、測定を行う際にのみ被照射物50の光源12に臨む一面に配置され、例えば測定が終了した後に光照射装置1の使用する際等には配置されない。また、
図5に示すように、光センサ30の測定値と照度計の測定値とには相関があるという結果が得られた。図5は、所定の電力、例えば最大供給電力の50%が供給された光源12から放射された光を光センサ30及び照度計が測定した値(以下、「基準値」とする)を100%とした場合を示す。また、図5は、光源12に供給する電力を所定の電力から低下させた場合における光センサ30及び照度計が測定した値の基準値に対する割合(%)を示す。例えば、照度計の測定値が60%まで低下したとき、光センサ30の測定値は58%程度まで低下することを示す。このような、相関を示す光センサ30の測定値と照度計の測
y = 1.0518x−4.943 ・・・ (1) y = 1.0518x−4.943 (1)
また、図5に示す例において、相関係数Rを2乗したR2(いわゆる、決定係数)の値は、0.9997となるという結果が得られた。つまり、図5に示す例においては、光センサ30の測定値と照度計の測定値とには、強い相関があることが示された。そのため、制御部40は、上記の式(1)に基づいて、光源12へ供給する電力を制御することにより、被照射物50へ照射される光の照度を制御する。例えば、制御部40は、被照射物50の照度を60%まで低下させる場合、光センサ30の測定値の基準値に対する割合が58.165(=1.0518×60−4.943)%に低下するまで光源12に供給する電力を低下させる。これにより、光照射装置1は、光センサ30の測定値に基づいて、被照射物50へ照射される光の照度を制御することができる。
Further, in the example sho
次に、図6を用いて、光センサ30による測定値に基づいて、被照射物50における照度を所望の値にするフィードバック制御のフローについて説明する。図6は、光照射装置1のフィードバック制御のフローチャートである。まず、光照射装置1の光センサ30が、光源12から照射される光の光量を測定する(ステップs1)。そして、光照射装置1の制御部40は、光センサ30により測定された光量が、規定値に到達したかどうかを判定する(
光センサ30により測定された光量が、規定値に到達していない場合(ステップs2:NO)、制御部40は、例えば照明器具10の点灯回路に調光信号を送信することにより電源を制御し、光源12に供給する電力を増大させる(ステップs3)。そして、光照射装置1は、光センサ30により測定された光量が規定値に到達するまで(ステップs2:YES)、ステップs1〜s3を繰り返す。これにより、光照射装置1は、光源12から被照射物50へ照射される光を所望の強さに制
(変形例)
実施形態の変形例に係る
The light irradiation apparatus 2 which concerns on the modification of embodiment is demonstrated based on drawing. FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic configuration of a light irradiation device 2 according to a modification. In addition, about the structure similar to embodiment, t
変形例に係る光照射装置2は、光検知部35を有する。 The light irradiation device 2 according to the modification includes a light detection unit 35.
光検知部35は、光センサ30から分岐して、受光部31から導光された第2の光を検出する。なおここでいう「検出」とは、「検知」とは異なり、例えば人間の目で光の強弱を判断することを指す。光検知部35は、例えば光フィードバック系の不具合が光センサ30によるものか否かを判別するために設けられる。光検知部35は、例えば、ファイバ32の導光経路を分岐させる枝形状の分岐部材により設けられる。光検知部35は、第2の光を透過する石英ガラスやプラスチックなどの部材
前述した構成の実施形態に係る光照射装置1は、少なくとも波長380〜500nmの第1の光を放射する光源12と、光センサ30とを有する。また、光センサ30は、光源12からの第1の光が照射される位置に設けら
前述した構成の実施形態に係る光照射装置1、及び前述した構成の変形例に係る光照射装置2は、光センサの測定値が所定の値になるように、光源12に供給される電力を制御する制御部
前述した構成の実施形態に係る光照射装置1、及び前述した構成の変形例に係る光照射装置2は、紫外線を遮断するフィルタ20を有する。また、フィルタ20は、光センサ30と光源12とが挟む位置に配
前述した構成の実施形態に係る光照射装置1、及び前述した構成の変形例に係る光照射装置2は、蛍光体の厚みが、0.
前述した構成の実施形態及び変形例に係る光センサ30の受光部31は、波長380〜500nmの第1の光を波長500〜6
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and gist of the invention.
1,2 光照射装置
10 照明器具
11 器具本体
12 光源
20 フ
32
33
40
Claims (4)
波長380〜500nmの第1の光を波長500〜600nmの第2の光に変換させる蛍光体を含む受光部と、前記受光部から導光される前記第2の光を検出する検出部と;を具備し、前記光源からの光が照射される位置に設けられる光センサと;
前記光センサの測定値が所定の値になるように、前記光源に供給される電力を制御する制御部と;
を具備する、
液晶パネル製造に用いられる光照射装置。 A light source that emits first light having a wavelength of at least 380 to 500 nm;
A light receiving unit including a phosphor that converts first light having a wavelength of 380 to 500 nm into second light having a wavelength of 500 to 600 nm; and a detection unit that detects the second light guided from the light receiving unit; An optical sensor provided at a position irradiated with light from the light source;
A control unit that controls electric power supplied to the light source so that a measurement value of the optical sensor becomes a predetermined value;
Comprising
Light irradiation device used for liquid crystal panel manufacture.
請求項1に記載の光照射装置。 Light irradiation apparatus according to claim 1, further comprising a filter for blocking UV arranged at positions sandwiching said light sensor and the light source.
請求項1又は請求項2に記載の光照射装置。 The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the phosphor has a thickness of 0.5 to 2.0 mm.
請求項1〜3のいずれか一に記載の光照射装置。 The light branched from the sensor, the light irradiation device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a light detector for detecting the second light guided from said light-receiving portion.
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