JP7031926B1 - Light irradiation unit - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構造で複数の発光素子の光を同一領域に重なるように照射することができる光照射ユニットを提供すること。【解決手段】光照射ユニット(1)は、楕円の第1、第2焦点(F1,F2)を通る長軸を回転軸としてこの楕円を回転させた回転楕円面の部分凹面を反射面(11)とする凹面反射鏡(10)と、凹面反射鏡(10)の反射面(11)に向けて発光させる複数の発光素子(20)と、凹面反射鏡(10)と複数の発光素子(20)を固定するための基台(30)を有し、凹面反射鏡(10)の回転軸方向両端側部分が夫々開放状に形成され、凹面反射鏡(10)の周壁部(12)の第1焦点側端部が基台(30)に固定され、第1焦点(F1)の近傍において、複数の発光素子(20)を基台(30)の中央部分に基台(30)に対して同じ傾斜角で互いに異なる方向に向けて形成された複数の傾斜面(37,38)に夫々固定することにより、複数の発光素子(20)を発光させたときの光を、凹面反射鏡(10)により反射させて回転軸方向の第2焦点(F2)よりも遠い位置で重ね合わせる。【選択図】図4PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light irradiation unit capable of irradiating light of a plurality of light emitting elements so as to overlap the same region with a simple structure. SOLUTION: A light irradiation unit (1) has a reflecting surface (11) on a partially concave surface of a rotating elliptical surface obtained by rotating the elliptical axis with a long axis passing through the first and second focal points (F1, F2) of the elliptical axis as a rotation axis. ), A plurality of light emitting elements (20) that emit light toward the reflecting surface (11) of the concave reflecting mirror (10), a concave reflecting mirror (10), and a plurality of light emitting elements (20). ) Is provided, and both end portions of the concave reflector (10) in the rotation axis direction are formed in an open shape, and the peripheral wall portion (12) of the concave reflector (10) is formed in an open shape. One focal point side end is fixed to the base (30), and in the vicinity of the first focus (F1), a plurality of light emitting elements (20) are placed in the central portion of the base (30) with respect to the base (30). The concave reflector (10) emits light when a plurality of light emitting elements (20) are emitted by fixing them to a plurality of inclined surfaces (37, 38) formed at the same inclination angle in different directions. ) To reflect and superimpose at a position farther than the second focal point (F2) in the direction of the axis of rotation. [Selection diagram] FIG. 4
Description
本発明は、分光分析の検体に光を照射するための光照射ユニットに関し、特に複数の光源の光を重ねて照射可能な光照射ユニットに関する。 The present invention relates to a light irradiation unit for irradiating a sample for spectroscopic analysis with light, and more particularly to a light irradiation unit capable of irradiating light from a plurality of light sources in an overlapping manner.
従来から、検体に光を照射して、その透過光、散乱光のスペクトルを測定する分光分析が行われている。分光分析では、異なる波長域の光を照射するための光源と、これらの波長域に感度を有する受光素子を備えた分光分析装置が利用されている。 Conventionally, spectroscopic analysis has been performed in which a sample is irradiated with light and the spectra of transmitted light and scattered light are measured. In spectroscopic analysis, a spectroscopic analyzer equipped with a light source for irradiating light in different wavelength ranges and a light receiving element having sensitivity in these wavelength ranges is used.
分光分析装置では、気体又は液体の状態の検体に光が照射され、検体特有の吸収スペクトルを測定して検体の同定、特性の測定等を行う。この測定の精度向上のためには、広い波長域の光を照射可能な光源が必要とされる。このような光源として白熱光又は放電を利用するものが知られているが、小型化することが容易ではなく、発熱、寿命に関する課題がある。 In the spectroscopic analyzer, a sample in a gas or liquid state is irradiated with light, and the absorption spectrum peculiar to the sample is measured to identify the sample, measure the characteristics, and the like. In order to improve the accuracy of this measurement, a light source capable of irradiating light in a wide wavelength range is required. As such a light source, one using incandescent light or electric discharge is known, but it is not easy to miniaturize it, and there are problems in heat generation and life.
一方、発する光の波長域は広くないが、小型化が可能で低発熱、長寿命の発光ダイオード(LED)を光源とする光照射ユニットが知られている。例えば特許文献1には、回転放物面の凹面を反射面とする凹面反射鏡と、この凹面反射鏡の回転軸と同軸の支柱の側面に配設された同一の波長域の光を発する複数のLEDと、これらのLEDと凹面反射鏡の間に光学レンズを備えた光照射ユニットが記載されている。この光照射ユニットは、光学レンズによって、凹面反射鏡の焦点に配設されたLEDから光を出射したものとみなすことができ、この光を凹面反射鏡で反射させて平行光として出射する。
On the other hand, although the wavelength range of the emitted light is not wide, a light irradiation unit using a light emitting diode (LED) as a light source, which can be miniaturized, has low heat generation, and has a long life, is known. For example,
また、例えば特許文献2には、回転楕円面の部分凹面を反射面とする複数の反射鏡であって、回転楕円面の2つの焦点のうちの一方を互いに共有するように配設された複数の反射鏡と、他方の焦点に夫々配設された複数のLEDと、共有する焦点の近傍に形成された凹面鏡を備えた光照射ユニットが記載されている。この光照射ユニットは、複数のLEDから出射した光を対応する反射鏡が共有する焦点に向けて夫々反射し、これらの光を凹面鏡が反射することによって平行光を出射する。
Further, for example, in
特許文献1、2の光照射ユニットは、複数のLEDの光が夫々平行光として出射されるので、複数のLEDが発した光の大部分を検体に照射可能である。しかし、平行光なので、複数のLEDの光を同一領域に重なるように照射することが困難である。
In the light irradiation unit of
また、特許文献1では、アレイ状に並べられた発光波長域が異なる複数の発光素子によって各LEDが構成されているので、1つのLEDから照射される光には異なる波長の光が含まれているが、LEDの製造コストが上昇すると共に各LEDに対応する光学レンズを備えているので、光照射ユニットの構造が複雑になり、製造コストが増加する。
Further, in
一方、特許文献2には、複数のLEDを互いに発光波長域が異なるものにすることが記載されているが、各LEDの光を平行光として出射するので、複数のLEDが発する異なる波長域の光を同一領域に重ねて照射することができない。
On the other hand,
本発明の目的は、簡単な構造で複数の発光素子の光を同一領域に重なるように照射することができる光照射ユニットを提供することである。 An object of the present invention is to provide a light irradiation unit capable of irradiating light from a plurality of light emitting elements so as to overlap the same region with a simple structure.
請求項1の発明の光照射ユニットは、楕円の第1焦点と第2焦点を通る長軸を回転軸として前記楕円を回転させて形成される回転楕円面の部分凹面を反射面とする凹面反射鏡と、前記凹面反射鏡の反射面に向けて発光面を発光させる複数の発光素子と、前記凹面反射鏡と前記複数の発光素子を固定するための基台を有し、前記凹面反射鏡は、前記回転軸方向両端側部分が夫々開放状に形成されると共に、前記凹面反射鏡の周壁部の前記第1焦点側端部が前記基台に固定され、前記複数の発光素子は、前記第1焦点の近傍において前記基台に対して同じ傾斜角で互いに異なる方向に向けて前記基台の中央部分に形成された複数の傾斜面に夫々固定され、前記複数の発光素子を発光させたときの光が、前記凹面反射鏡によって反射されて、前記回転軸方向の前記第2焦点よりも遠い位置で重なり合うように構成されたことを特徴としている。 The light irradiation unit according to the first aspect of the present invention has concave reflection having a partially concave surface of a rotating elliptical surface formed by rotating the ellipse with a long axis passing through the first focus and the second focal point of the ellipse as a reflection surface. The concave reflecting mirror has a mirror, a plurality of light emitting elements that emit light toward the reflecting surface of the concave reflecting mirror, and a base for fixing the concave reflecting mirror and the plurality of light emitting elements. The both end portions in the rotation axis direction are formed in an open shape, and the first focal point side end portion of the peripheral wall portion of the concave reflector is fixed to the base, and the plurality of light emitting elements are the first. When the plurality of light emitting elements are made to emit light by being fixed to a plurality of inclined surfaces formed in the central portion of the base in the vicinity of one focal point with the same inclination angle and different directions with respect to the base. The light is reflected by the concave reflector and is configured to overlap at a position farther than the second focal point in the rotation axis direction.
上記構成によれば、回転楕円面の部分凹面を反射面とする凹面反射鏡の第1焦点の近傍に配設された複数の発光素子から、凹面反射鏡の反射面に向けて互いに異なる方向に光が出射される。回転楕円面の性質により、第1焦点近傍の複数の発光素子から出射された光は、凹面反射鏡によって第2焦点の近傍に向けて反射され、凹面反射鏡の第2焦点側の開放端から外部に照射される。このとき、凹面反射鏡によって反射された複数の発光素子の光の大部分は、互いに平行にはならず、凹面反射鏡の回転軸方向の第2焦点よりも遠い位置で重なり合う。従って、光学レンズを使用しない簡単な構造で複数の発光素子の光を同一領域に重ねて照射することができる。 According to the above configuration, a plurality of light emitting elements arranged in the vicinity of the first focal point of the concave reflecting mirror having the partially concave surface of the spheroid surface as the reflecting surface are directed in different directions toward the reflecting surface of the concave reflecting mirror. Light is emitted. Due to the nature of the spheroid, the light emitted from multiple light emitting elements near the first focal point is reflected by the concave reflector toward the vicinity of the second focal point, and is reflected from the open end on the second focal point side of the concave reflecting mirror. It is irradiated to the outside. At this time, most of the light of the plurality of light emitting elements reflected by the concave reflecting mirror is not parallel to each other and overlaps at a position farther than the second focal point in the rotation axis direction of the concave reflecting mirror. Therefore, it is possible to superimpose and irradiate the light of a plurality of light emitting elements on the same region with a simple structure that does not use an optical lens.
請求項2の発明の光照射ユニットは、請求項1の発明において、前記凹面反射鏡の離心率が0.85~0.95であることを特徴としている。
上記構成によれば、凹面反射鏡によって反射された光を凹面反射鏡の回転軸に対して平行に近づけることができ、複数の発光素子の光を同一領域に重ねて照射する範囲を回転軸方向に大きくすることができる。The light irradiation unit according to the second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the present invention, the eccentricity of the concave reflecting mirror is 0.85 to 0.95.
According to the above configuration, the light reflected by the concave reflecting mirror can be brought close to parallel to the rotation axis of the concave reflecting mirror, and the range in which the light of a plurality of light emitting elements is superimposed on the same region and irradiated is in the rotation axis direction. Can be made larger.
請求項3の発明の光照射ユニットは、請求項1の発明において、前記複数の発光素子が互いに異なる波長の光を発することを特徴としている。
上記構成によれば、複数の発光素子から出射される異なる波長の光を同一領域に重ねて照射することができる。The light irradiation unit according to the third aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the present invention, the plurality of light emitting elements emit light having different wavelengths from each other.
According to the above configuration, it is possible to superimpose and irradiate the same region with light of different wavelengths emitted from a plurality of light emitting elements.
請求項4の発明の光照射ユニットは、請求項3の発明において、前記複数の発光素子が夫々発光ダイオードであることを特徴としている。
上記構成によれば、低発熱且つ長寿命の小型の発光素子を用いて、光照射ユニットを小型化することができる。The light irradiation unit according to the fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the third aspect of the present invention, the plurality of light emitting elements are light emitting diodes, respectively.
According to the above configuration, the light irradiation unit can be miniaturized by using a small light emitting element having low heat generation and long life.
請求項5の発明の光照射ユニットは、請求項1の発明において、前記発光面の中心が前記第1焦点で前記回転軸と直交する焦点面内に位置するように、且つ前記発光面の法線が前記焦点面に対して前記第2焦点側に所定の傾斜角を有するように、前記複数の発光素子が夫々固定されたことを特徴としている。
上記構成によれば、凹面反射鏡の回転軸方向第1焦点側端部が開放状に形成されていても、発光素子から発する光の大部分を凹面反射鏡で反射させて、回転軸における第2焦点よりも遠い位置に到達させることができる。従って、発光素子の光を無駄にすることが無く、複数の発光素子の光を第2焦点よりも遠い位置に重ねて照射することができる。In the invention of
According to the above configuration, even if the first focal point side end in the rotation axis direction of the concave reflector is formed in an open shape, most of the light emitted from the light emitting element is reflected by the concave reflector to be the second on the rotation axis. It is possible to reach a position farther than the two focal points. Therefore, the light of the light emitting element is not wasted, and the light of the plurality of light emitting elements can be superimposed and irradiated at a position farther than the second focal point.
請求項6の発明の光照射ユニットは、請求項5の発明において、前記所定の傾斜角が20°~45°であることを特徴としている。
上記構成によれば、照射領域を小さくして、強い光を照射することができる。The light irradiation unit according to the sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect of the present invention, the predetermined inclination angle is 20 ° to 45 °.
According to the above configuration, the irradiation area can be reduced to irradiate strong light.
本発明の光照射ユニットによれば、簡単な構造で複数の発光素子の光を同一領域に重なるように照射することができる。 According to the light irradiation unit of the present invention, it is possible to irradiate the light of a plurality of light emitting elements so as to overlap the same region with a simple structure.
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to examples.
図1、図2に示すように、光照射ユニット1は、凹面反射鏡10と、この凹面反射鏡10の反射面11に向けて発光面21側を発光させる複数の発光素子20と、凹面反射鏡10及び複数の発光素子20を固定するための円盤状の基台30を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
基台30は、複数の発光素子20を固定するために基台30の中心から基台30の主面31に対して垂直に延びる中心線CLと同心状に基台30の主面31側の中央部分に形成された柱状の支持部32を有する。また、この支持部32から基台30の主面31に延びるように、1対の配線33,34が形成されている。そして、基台30は、対応する配線33,34に接続された1対のリードピン35,36を有する。1対のリードピン35,36は、基台30の主面31側から基台30を貫通して外部に延びている。
The
支持部32に固定された複数の発光素子20は、1対の配線33,34に例えば金属ワイヤによって夫々電気的に接続され、1対のリードピン35,36を介して夫々給電されたときに発光する。尚、複数の発光素子20は1対のリードピン35,36を共用しているが、発光素子20毎に1対のリードピンを備えていてもよく、例えば負極のリードピンを共用するように複数のリードピンを備えていてもよい。
The plurality of
支持部32は、その先端部に、固定される複数の発光素子20に対応する複数の傾斜面37,38を備えている。これらの傾斜面37,38は、先端側ほど支持部32の中心線CLに近づくように、基台30の主面31に対して一定の角度で傾斜し且つ互いに異なる方向に向けて形成されている。複数の発光素子20は、発光面21が傾斜面37,38と平行になる姿勢で対応する傾斜面37,38に固定されている。それ故、支持部32に固定された複数の発光素子20は、互いに異なる方向に光を出射する。
The
複数の発光素子20としては、小型で低発熱且つ長寿命の発光ダイオード(LED)が好ましい。また、複数の発光素子20が、互いに異なる波長域(例えば赤外光領域と可視光領域)の光を発することが好ましい。
As the plurality of
凹面反射鏡10は、図3に示す楕円Eの第1焦点F1と第2焦点F2を通る長軸を回転軸ARとしてこの楕円Eを回転させて形成される回転楕円面の部分凹面と、その外側に回転軸ARと同軸状に形成された周壁部12を有する。この凹面反射鏡10は、例えば樹脂成形によって形成された周壁部12の内側の回転楕円面の部分凹面に、例えば蒸着によって不図示の金属膜を形成して反射面11としている。
The
楕円Eは、長軸の長さ2a(長径)と短軸Bの長さ2b(短径)を設定することによって形状が設定される。長径と短径によって、長軸(回転軸AR)と短軸Bの交点Xから第1、第2焦点F1,F2までの距離cがc=(a2-b2)1/2のように算出され、楕円Eの離心率εがε=((a2-b2)1/2)/aのように算出される。The shape of the ellipse E is set by setting the length 2a (major axis) of the major axis and the length 2b (minor axis) of the minor axis B. Depending on the major axis and the minor axis, the distance c from the intersection X of the major axis (rotary axis AR) and the minor axis B to the first and second focal points F1 and F2 is c = (a 2 -b 2 ) 1/2 . It is calculated, and the eccentricity ε of the ellipse E is calculated as ε = ((a 2 -b 2 ) 1/2 ) / a.
図2、図3に示すように、凹面反射鏡10は、回転軸方向両端部分が夫々開放状に形成され、周壁部12の第1焦点F1側端部が基台30に固定される。このとき、基台30の支持部32の中心線CLと凹面反射鏡10の回転軸ARとが一致して、凹面反射鏡10の第1焦点F1が支持部32の先端又は内部に位置するように、基台30に固定される。凹面反射鏡10の第2焦点F2側端部は、凹面反射鏡10の短軸Bの位置に、又は短軸Bの位置と第2焦点F2の間に位置するように形成されている。反射面11は、第1焦点F1で回転軸ARと直交する焦点面FFよりも基台30側まで延びている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
支持部32の各傾斜面37,38において、発光素子20は、その発光面21の中心が焦点面FF内に位置するように、且つ発光面21の法線Nが焦点面FFに対して第2焦点F2側に所定の傾斜角αを有するように固定されている。また、これら発光素子20は、発光面21の中心が第1焦点F1から回転軸ARと直交する方向に所定の離隔距離dだけ夫々離隔するように固定されている。傾斜角αは20°~45°の範囲内で選択された角度(例えばα=45°)に設定されている。尚、焦点面FFは基台30の主面31と平行であり、傾斜面37,38の主面31に対する一定の角度は(90°-α)である。
In each of the
図4において、凹面反射鏡10の反射面11は、長径が8mm(a=4mm)、短径が4.22mm(b=2.11mm)、離心率ε=0.85の楕円Eの長軸を回転軸ARとして、この楕円Eを回転させて形成される回転楕円面の部分凹面に形成されている。また、複数の発光素子20は、発光面21の中心が第1焦点F1から所定の離隔距離dとしてd=0.6mmだけ回転軸ARと直交する方向に夫々離隔し、且つ所定の傾斜角α=45°となるように配設されている。
In FIG. 4, the reflecting
離隔距離dは、複数の発光素子20が互いに干渉せず、且つ凹面反射鏡10とも干渉しないように、反射面11の基礎となる楕円Eの長径と短径に基づいて設定される。図4の場合、焦点面FFにおける第1焦点F1と反射面11の距離は1.1mm程度であり、発光素子20のサイズと傾斜角αを考慮して離隔距離dをd=0.6mmとしている。尚、この離隔距離dは、回転軸方向の第1焦点F1側において、回転軸AR上における第1焦点F1と楕円Eの距離(a-c)に相当する。
The separation distance d is set based on the major axis and the minor axis of the ellipse E which is the basis of the reflecting
このように構成された光照射ユニット1を発光させたときに、発光素子20は発光面21の法線方向に光を出射する。この光は、例えば20°の発散角(半角)を有し、凹面反射鏡10の反射面11に向かって円錐状に広がりながら進行する。図4では、1つの発光素子20から出射される法線方向の光線と、円錐側面に相当する2本の光線を示している。短軸Bの位置から照射対象(検体)の位置までの距離を距離Hとし、第2焦点F2から照射対象の位置までの距離を距離hとする。
When the
楕円の性質により、例えば第1焦点F1から出射した光は、凹面反射鏡10の反射面11で反射されて第2焦点F2に到達する。一方、第1焦点F1の近傍の複数の発光素子20から出射した光は凹面反射鏡10によって第2焦点F2側に向けて反射され、そのうちの一部が回転軸方向の第2焦点F2よりも遠い位置で重なり合う。
Due to the elliptical nature, for example, the light emitted from the first focal point F1 is reflected by the reflecting
離隔距離dは、要求される光の照射態様に応じて適宜設定可能であり、離隔距離dに応じた支持部32を形成する。図5に示すように、図4の凹面反射鏡10に対して離隔距離dを例えば0.32mmとした場合には、光を重ねて照射する位置が、図4の離隔距離dが0.6mmの場合と比べて第2焦点F2に近づく。離隔距離dが小さいほど発光素子20が第1焦点F1に近づいて、光が第2焦点F2に近い位置に到達するためである。それ故、照射対象の位置を光照射ユニット1に近づけて設定する場合には、離隔距離dを小さくする。また、離隔距離dを小さくすることにより照射対象の位置が光照射ユニット1に近くなり、光が大きく広がる前の強い光を照射することができる。
The separation distance d can be appropriately set according to the required light irradiation mode, and forms the
図6は、長径が8mmで一定且つ短径が異なるため楕円Eの形状が異なる場合、即ち離心率εが異なる場合に、距離hと回転軸AR周りの所定領域(直径2mmの領域)における光が到達する領域の割合(到達効率)の関係を、離心率別に示している。尚、発光素子20の離隔距離dは0.32mm、傾斜角αは45°としている。到達効率が高いほど、所定領域において複数の発光素子20の光が重なる領域が大きくなり、到達効率が100%の場合に所定領域の全体で複数の発光素子20の光が重なることになる
FIG. 6 shows light in a predetermined region (region with a diameter of 2 mm) around the distance h and the rotation axis AR when the shape of the ellipse E is different because the major axis is 8 mm and the minor axis is different, that is, when the eccentricity ε is different. The relationship of the ratio of the areas reached by (arrival efficiency) is shown for each eccentricity. The separation distance d of the
また、離心率εが小さいほど高い到達効率が得られる距離hの範囲が小さくなり、距離hの増加に対する到達効率の減少も急激になる。離心率εが小さいほど、光が大きい入射角で所定領域に到達するようになるためである。一方、離心率εが大きいほど複数の発光素子20の光を重ね合わせて照射できる範囲が回転軸方向に拡大される。離心率εが大きいほど、反射面11で反射された光と回転軸ARとが平行に近づいて、光が小さい入射角で所定領域に到達するためである。
Further, the smaller the eccentricity ε, the smaller the range of the distance h from which a high reaching efficiency can be obtained, and the sharper the decrease in the reaching efficiency with respect to the increase in the distance h. This is because the smaller the eccentricity ε, the more the light reaches a predetermined region at a larger incident angle. On the other hand, as the eccentricity ε is larger, the range in which the light of the plurality of
照射対象が、回転軸方向にある程度の大きさを有する場合には、高い到達効率が得られる距離hの範囲が大きいことが好ましく、大きい離心率(例えばε=0.85~0.95)の凹面反射鏡10が好ましい。長径が8mm、離心率εが0.95の凹面反射鏡10では、焦点面FFにおける第1焦点F1と反射面11の距離が0.4mm程度に小さくなるので、これよりも大きい離心率の凹面反射鏡10では複数の発光素子20を干渉しないように配設することが困難である。尚、小型化については制限されるが、離心率εが0.95よりも大きい凹面反射鏡に対して複数の発光素子を配設可能なように、上記よりも大きい凹面反射鏡を装備した光照射ユニットを形成することも可能である。
When the irradiation target has a certain size in the direction of the axis of rotation, it is preferable that the range of the distance h where high arrival efficiency can be obtained is large, and the eccentricity is large (for example, ε = 0.85 to 0.95). The
図7は、凹面反射鏡10の短軸Bの位置から照射対象の位置までの距離Hを一定(H=8mm)にした場合に、凹面反射鏡10の離心率εと、距離Hにおける凹面反射鏡10によって反射された光の照射領域の幅(図4,5のwに相当する)との関係を発光面21の傾斜角別に示している。例えば傾斜角αが45°の場合に、離心率εが0.8から大きくなるほど照射領域の幅が小さくなり、離心率ε0.89程度で最小になる。そして、離心率εが0.89よりも大きくなると、照射領域の幅が大きくなる。また、傾斜角αが小さくなるほど、照射領域の幅が小さくなる傾向がある。要求される照射態様を実現する光照射ユニット1を形成する際に、この図7に示す関係を利用することができる。
FIG. 7 shows the eccentricity ε of the
図8は、凹面反射鏡10の離心率εと発光面21の傾斜角αをパラメータとして、距離H=8mmの位置における照射領域の幅について等高線プロットしたものであり、図7の内容を含んでいる。この図8から、離心率εが0.85~0.95、傾斜角αが20°~45°の範囲内では、光の照射領域に光を集中させて照射可能であることが分かる。要求される照射態様を実現する光照射ユニット1の凹面反射鏡10の離心率εと発光面21の傾斜角αを設定する際に、この図8に示す関係を利用することができる。
FIG. 8 is a contour plot of the width of the irradiation region at a position where the distance H = 8 mm, with the eccentricity ε of the
図9は、支持部32に形成された4つの傾斜面に発光素子20が夫々配設された例を示している。この例のように、発光素子20の数は、例えば要求される波長域、光の強さに応じて、適宜設定することができる。そして、このような場合でも、凹面反射鏡10は回転楕円面の部分凹面を反射面11としているので、複数の発光素子20の光を重ねて照射することができる。尚、支持部32の傾斜面の発光素子20に加えて、この支持部32の先端に第2焦点F2に向けて光を発する発光素子を配設してもよい。
FIG. 9 shows an example in which the
上記光照射ユニット1の作用、効果について説明する。
回転楕円面の部分凹面を反射面11とする凹面反射鏡10の第1焦点F1の近傍に配設された複数の発光素子20から、凹面反射鏡10の反射面11に向けて互いに異なる方向に光が出射される。回転楕円面の性質により、第1焦点F1の近傍の複数の発光素子20から出射された光は、凹面反射鏡10によって第2焦点F2の近傍に向けて反射され、凹面反射鏡10の第2焦点F2側の開放端から外部に照射される。このとき、凹面反射鏡10によって反射された複数の発光素子20の光の大部分は互いに平行にならず、凹面反射鏡10の回転軸方向の第2焦点F2よりも遠い位置で重なり合う。従って、光学レンズを使用しない簡単な構造で複数の発光素子20の光を同一領域に重ねて照射することができる。The operation and effect of the
A plurality of
凹面反射鏡10の離心率εがε=0.85~0.95なので、凹面反射鏡10によって反射された光を凹面反射鏡10の回転軸ARに対して平行に近づけることができる。それ故、複数の発光素子20の光を同一領域に重ねて照射する範囲を回転軸方向に大きくすることができる。
Since the eccentricity ε of the
複数の発光素子20が互いに異なる波長の光を発する場合には、複数の発光素子20から出射される異なる波長の光を同一領域に重ねて照射することができる。これら複数の発光素子20は、低発熱且つ長寿命の小型の発光ダイオードなので、光照射ユニット1を小型化することができる。
When a plurality of
発光面21の中心が第1焦点F1で回転軸ARと直交する焦点面FF内に位置するように、且つ発光面21の法線Nが焦点面FFに対して第2焦点F2側に所定の傾斜角αを有するように、複数の発光素子20が支持部32の対応する傾斜面37,38に夫々固定されている。従って、凹面反射鏡10の回転軸方向の第1焦点側端部が開放状に形成されていても、発光素子20から発する光の大部分を凹面反射鏡10で反射させて、回転軸方向の第2焦点F2よりも遠い位置に到達させることができる。それ故、発光素子20の光を無駄にすることが無く、複数の発光素子20の光を第2焦点F2よりも遠い位置に重ねて照射することができる。また、所定の傾斜角αがα=20°~45°なので、照射領域の幅を小さくして、強い光を照射することができる。
The center of the
複数の発光素子20は、発光面21の中心が第1焦点F1から回転軸ARと直交する方向に、凹面反射鏡10の長径と短径に基づいて設定された離隔距離dだけ離隔するように、支持部32の対応する傾斜面37,38に夫々固定されている。これにより、複数の発光素子20を互いに干渉しないように且つ凹面反射鏡10と干渉しないように第1焦点F1の近傍に配設することができ、第1焦点F1の近傍の点から出射された発光素子20の光を第2焦点F2の近傍に到達させることができる。
The plurality of
その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、上記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はその種の変更形態も包含するものである。 In addition, a person skilled in the art can carry out the embodiment in a form in which various modifications are added to the above embodiment without departing from the spirit of the present invention, and the present invention also includes such modified embodiments.
1 :光照射ユニット
10 :凹面反射鏡
11 :反射面
12 :周壁部
20 :発光素子
21 :発光面
30 :基台
31 :主面
32 :支持部
33,34 :配線
35,36 :リードピン
37,38 :傾斜面1: Light irradiation unit 10: Concave reflector 11: Reflective surface 12: Peripheral wall portion 20: Light emitting element 21: Light emitting surface 30: Base 31: Main surface 32:
Claims (6)
前記凹面反射鏡の反射面に向けて発光面を発光させる複数の発光素子と、
前記凹面反射鏡と前記複数の発光素子を固定するための基台を有し、
前記凹面反射鏡は、前記回転軸方向両端側部分が夫々開放状に形成されると共に、前記凹面反射鏡の周壁部の前記第1焦点側端部が前記基台に固定され、
前記複数の発光素子は、前記第1焦点の近傍において前記基台に対して同じ傾斜角で互いに異なる方向に向けて前記基台の中央部分に形成された複数の傾斜面に夫々固定され、
前記複数の発光素子を発光させたときの光が、前記凹面反射鏡によって反射されて、前記回転軸方向の前記第2焦点よりも遠い位置で重なり合うように構成されたことを特徴とする光照射ユニット。A concave reflector having a partially concave surface of a spheroid formed by rotating the ellipse as a rotation axis with a long axis passing through the first focus and the second focus of the ellipse as a reflection surface.
A plurality of light emitting elements that emit light toward the reflecting surface of the concave reflecting mirror, and
It has a base for fixing the concave reflector and the plurality of light emitting elements, and has a base.
In the concave reflector, both end portions in the rotation axis direction are formed in an open shape, and the first focal point side end portion of the peripheral wall portion of the concave reflector is fixed to the base.
The plurality of light emitting elements are fixed to a plurality of inclined surfaces formed in the central portion of the base in the vicinity of the first focal point at the same inclination angle and in different directions with respect to the base.
The light irradiation when the plurality of light emitting elements are made to emit light is reflected by the concave reflecting mirror and is configured to overlap at a position farther than the second focal point in the direction of the rotation axis. unit.
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