WO2016199760A1 - レンズモジュール及びｌｅｄ光源装置 - Google Patents

レンズモジュール及びｌｅｄ光源装置 Download PDF

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WO2016199760A1
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lenses
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lens holder
light
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一乃大 八木
顕治 櫻井
Original Assignee
シーシーエス株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses

Definitions

  • the present invention relates to a lens module in which a plurality of lenses are attached to a lens holder and an LED light source device using the lens module.
  • Patent Document 1 As a configuration for attaching a plurality of lenses to a lens holder, for example, as shown in Patent Document 1, there is one using a holding frame having through holes corresponding to a plurality of lenses. Specifically, a structure in which the outer periphery of each lens is pressed and fixed from the light emission side by the pressing frame, or a flange is formed on the outer periphery of each lens, and the flange is pressed by the pressing frame from the light emission side. A structure that can be fixed is considered.
  • the structure using the above-described holding frame has a structure in which the entire circumference of each lens is pressed, and light is blocked by the pressing frame, resulting in a large loss of light.
  • the light use efficiency is reduced due to this light amount loss, and it becomes difficult to obtain a desired light intensity. Especially problematic.
  • the interval between the light emission areas is limited by the interval of the through holes formed in the pressing frame. It is difficult to densely arrange the light emission areas in the plurality of lenses. For example, in the case of a light source device in which a uniform light intensity distribution is desired, such as a light source device for exposure, a uniform light intensity distribution is obtained by limiting the dense arrangement of the light irradiation regions. Is particularly problematic.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is a main problem to reduce the loss of the amount of light emitted from each lens and to closely arrange the light emission areas in a plurality of lenses. It is what.
  • the lens module according to the present invention includes a plurality of lenses, a lens holder to which the plurality of lenses are attached, and a light emitting surface or a light incident surface at a plurality of spaced apart positions of the lens, and the lens holder A plurality of fixtures that are fixed to each other, and the fixture is shared by two or more of the plurality of lenses.
  • a plurality of fixtures come in contact with a plurality of locations on the light exit surface or light entrance surface of the lens and are fixed to the lens holder, so that the portion blocked by the lens fixture is reduced.
  • Light quantity loss can be reduced.
  • the lens is fixed with a plurality of fixtures without using a conventional holding frame, and the fixture is shared by two or more lenses, so that the light emission areas in the plurality of lenses can be arranged densely. it can. Since the light emission regions can be arranged densely, a uniform light intensity distribution can be obtained.
  • the plurality of lenses are attached to the lens holder in a predetermined arrangement pattern, and the fixture is shared by two or more adjacent lenses among the plurality of lenses.
  • the fixture is shared by two or more adjacent lenses among the plurality of lenses.
  • the arrangement pattern of the plurality of lenses is a triangular lattice pattern, and the fixture is adjacent to each other among the plurality of lenses. It is desirable that the three matching lenses are shared.
  • the plurality of fixtures are arranged at equal pitches (equal intervals) on the lens holder.
  • a plurality of lenses can be positioned at equal pitches (equal intervals).
  • a concave portion provided corresponding to each of the plurality of lenses is formed in the lens holder.
  • the fixture has a head that sandwiches the lens with the lens holder.
  • a cushion member is provided between the head and the lens.
  • the fixing tool is a screw that is screwed into a female screw hole formed in the lens holder.
  • a screw as a fixing tool is screwed into a female screw hole formed in a region between lenses which are in close contact with each other or close to each other.
  • the lens can be easily detached and the lens position can be easily adjusted.
  • an LED light source device includes the above-described lens module and a plurality of LEDs provided corresponding to the plurality of lenses attached to the lens unit. According to such an LED light source device, the effect obtained by the lens module can improve light utilization efficiency and obtain a desired light intensity, and can obtain a uniform light intensity distribution.
  • the perspective view which shows the LED light source device which concerns on this embodiment The top view of the LED light source device of the embodiment.
  • the LED light source device 100 is used as a light source device for an exposure machine, for example.
  • An exposure machine mask aligner refers to an apparatus for transferring and printing a fine pattern on a workpiece using ultraviolet rays, and is mainly used for manufacturing semiconductor elements such as transistors and ICs.
  • the LED light source device 100 is a surface light emitting device having a light emitting portion on one surface having a substantially rectangular shape in plan view, for example, and is arranged on the printed wiring board 21.
  • a plurality of LEDs 2, a lens module 3 having a plurality of lenses 31 corresponding to each of the plurality of LEDs 2, and a casing 4 having a substantially rectangular parallelepiped shape that accommodates the plurality of LEDs 2 and the lens module 3 are provided.
  • fever of LED2 is provided in the back surface (opposite side to a light emission part) of a casing.
  • the plurality of LEDs 2 are mounted in a predetermined arrangement pattern on the printed wiring board 21 having a substantially rectangular shape in plan view, and specifically, are mounted in a triangular lattice shape. That is, the light emitting portions of the three LEDs 2 adjacent to each other are mounted so as to be positioned at the apex of the equilateral triangle. Each LED 2 is mounted such that its optical axis is perpendicular to the surface of the printed wiring board 21.
  • the LED 2 of the present embodiment is a surface-mount type ultraviolet LED in which an LED chip is mounted in a cavity formed of ceramic or resin.
  • the lens module 3 includes a plurality of lenses 31 and a lens holder 32 to which the plurality of lenses 31 are attached.
  • the plurality of lenses 31 have the same shape. As shown in FIG. 4, each lens 31 has a rotating body shape, and one surface in the direction of the rotation axis is a planar light incident surface 31 a, and the other surface in the direction of the rotation axis is convex. It becomes the curved light emission surface 31b.
  • the lens holder 32 is a flat plate-shaped member having a rectangular shape in plan view, and is disposed in the casing 4 in front of the light emission side of the plurality of LEDs 2. Specifically, the lens holder 32 has a plurality of through holes 32h formed corresponding to the plurality of LEDs 2, and is configured so that light from the LEDs 2 can be emitted to the outside through the through holes 32h. Has been. That is, as shown in FIG. 5, in the lens holder 32, the plurality of through holes 32h are formed in a predetermined arrangement pattern (triangular lattice shape in the present embodiment).
  • the lens holder 32 is configured such that the lens 31 is attached to each of the openings on the light emission side of the plurality of through holes 32h. That is, in the lens holder 32, the plurality of lenses 31 are attached in a predetermined arrangement pattern (triangular lattice shape in the present embodiment) like the plurality of LEDs 2 (see FIG. 2 and the like).
  • an accommodation recess 321 for accommodating a part of the lens 31 is formed in each of the openings on the light emission side of the plurality of through holes 32 h.
  • the housing recess 321 has a plan view shape substantially the same as the plan view shape of the lens 31, has a diameter larger than the diameter of the through hole 32h, and is formed concentrically with the through hole 32h in plan view. Has been.
  • the housing recess 321 is configured such that the light exit surface 31 b of the lens 31 is positioned outside the lens holder 32 in a state where the lens 31 is housed.
  • the plurality of lenses 31 are fixed to the lens holder 32 by the plurality of fixtures 5.
  • the plurality of fixtures 5 are engaged with the light emitting surface 31 b from the light emitting side at a plurality of positions spaced apart from each other, and the lens holder 32 is fixed.
  • three fixing tools 5 are configured to engage with each lens 31.
  • the three fixtures 5 are arranged at equal intervals in the circumferential direction around each lens 31, and engage at three positions that are equally spaced in the circumferential direction at the peripheral edge portion of the light emitting surface 31 b of the lens 31. .
  • Each fixing tool 5 is the same and is a screw that is screwed into a female screw hole 32M formed in the lens holder 32. Then, by screwing the screw 5 into the female screw hole 32M, the lens 31 is sandwiched and fixed between the head 51 of the screw 5 and the lens holder 32.
  • the cushion member 6 is provided between the head 51 of the screw 5 and the lens 31 in order to fix the lens 31 without play while preventing the lens 31 from being damaged or damaged.
  • This cushion member 6 is a resin washer, for example, and has a diameter substantially the same as the head 51 of the screw 5 in this embodiment. With this configuration, by screwing the screw 5 into the female screw hole 32M, the resin washer 6 comes into contact with the peripheral edge portion of the light exit surface 31b of the lens 31, and the lens 31 is fixed.
  • the fixing device 5 is configured to be shared by two or more lenses 31 adjacent to each other among the plurality of lenses 31.
  • the fixture 5 shared by the three lenses 31 adjacent to each other includes the three lenses 31 adjacent to each other in the plurality of lenses 31 arranged in the triangular lattice shape (closest arrangement), that is, It is shared by the three lenses 31 located at triangular lattice points (vertices of regular triangles).
  • the female screw hole 32M of the lens holder 32 is formed at a position equidistant from the lenses 31 in the region between the three adjacent lenses 31. That is, the fixture 5 shared by the three adjacent lenses 31 is screwed into the female screw hole 32M formed in the region between the three adjacent lenses 31.
  • the fixture 5 shared by the two lenses 31 adjacent to each other is shared by the two lenses 31 adjacent to each other in the plurality of lenses 31 located in the outer peripheral portion.
  • the female screw hole 32M of the lens holder 32 is formed at an equal distance from the two adjacent lenses 31.
  • the plurality of fixtures 5 for fixing the plurality of lenses 31 arranged in a triangular lattice shape are also arranged in a triangular lattice shape, like the plurality of lenses 31.
  • the plurality of lenses 31 arranged in a triangular lattice shape is composed of a plurality of lens rows 31 ⁇ / b> L including a plurality of lenses 31.
  • the plurality of fixtures 5 arranged in a triangular lattice shape are also composed of a plurality of fixture rows 5 ⁇ / b> L including the plurality of fixtures 5.
  • the lens module 3 is assembled in order from the outermost (for example, leftmost) lens row 31L.
  • the two fixtures 5 (outermost fixture group 5L) located on the outer side (left side) are tightened.
  • the lenses 31 constituting the outermost lens array 31L are opposite to the two fixing tools 5 on the inner peripheral surface of the housing recess 321 (right side). It is positioned in close contact with.
  • the remaining one fixture 5 located inside (right side) is tightened.
  • the outermost lens row 31L is fixed.
  • the second lens row 31L is fixed in close contact with the side (right side) opposite to the second fixture row 5L on the inner peripheral surface of the housing recess 321. Is done. In this manner, the lens 31 is positioned and fixed by tightening the fixture row 5L in turn for each LED row 31L.
  • the lens module 3 has a plurality of second lenses 33 and a second lens holder 34 to which the second lenses 33 are attached. Yes.
  • the second lens 33 is a condensing lens that condenses the light of the LED 2.
  • the light collected by the second lens 33 is derived as parallel light by the lens 31.
  • the second lens holder 34 has a plurality of through holes 34h corresponding to the plurality of LEDs 2, and the second lens 34 is attached to the through holes 34h.
  • a flange portion 341 that engages with the second lens 33 is formed in the opening on the light incident side of the through hole 34h, and the second lens 33 engages with the flange portion 341 and the through hole 34h.
  • the second lens 33 is provided.
  • the lens holder 32 is attached to the light emission side surface of the second lens holder 34, and the second lens 33 is fixed to the second lens holder 34.
  • a flange 322 for pressing the light exit surface side of the second lens 33 is formed at the light incident side opening of the through hole 32 h of the lens holder 32.
  • an O-ring 35 is provided between the flange 322 and the second lens 33.
  • the plurality of fixtures 5 engage with the plurality of locations of the lens 31 and are fixed to the lens holder 32.
  • the portion to be reduced can be reduced, and the light amount loss can be reduced.
  • light utilization efficiency can be improved, and a desired light intensity can be obtained.
  • a non-light emitting part such as a pad electrode is provided on the upper surface of the LED chip of the LED 2
  • the light loss is reduced by arranging the non-light emitting part around the optical axis of the LED 2 so as to face the fixture 5. This can be further reduced.
  • the lens 31 is fixed by the plurality of fixing tools 5 without using the conventional holding frame, and the fixing tool 5 is shared by the two or more lenses 31. Can be arranged. A uniform light intensity distribution can be obtained by densely arranging the light emission regions. In particular, since the arrangement pattern of the plurality of lenses 31 is a triangular lattice pattern, the plurality of lenses 31 can be arranged in a close-packed manner to obtain a uniform luminous intensity distribution.
  • the fixture 5 Since the fixture 5 is shared by the three lenses 31 adjacent to each other in the plurality of lenses 31 arranged in a triangular lattice shape, the assembly of the lens module 3 can be facilitated. Here, since the housing recess 321 is formed in the lens holder 32, the assembly can be further facilitated. Further, the fixture 5 is attached to a region between the three adjacent lenses 31 and is shared by the three adjacent lenses 31 forming the region, so that the fixture 5 can be reduced in size. it can.
  • the fixing tool 5 is a screw
  • the fixing tool 5 can be easily downsized, and a plurality of lenses 31 can be laid in close proximity to each other. Further, by using the screw 5, the lens 31 can be easily detached and the position of the lens 31 can be easily adjusted.
  • the arrangement pattern of the lenses 31 is a triangular lattice shape, but may be a square lattice shape (matrix shape) such as a square lattice as shown in FIG.
  • the fixture 5 is shared by two lenses adjacent to each other or four lenses adjacent to each other.
  • the arrangement has a plurality of lens rows, but the plurality of lenses 31 may be arranged in a row.
  • a plurality of fixtures 5 are provided on one side along the lens array, and a contact surface 7 that contacts the plurality of lenses 31 is provided on the other side. It is conceivable that the fixture 5 is tightened in a state of being in contact with the contact surface 7. At this time, the fixture 5 is shared by the two lenses 31 adjacent to each other.
  • the fixture 5 has an insertion portion that is inserted into a fixing hole formed in the lens holder, and a head portion that is formed at one end of the insertion portion, and is returned to the insertion portion. May be formed. In addition, it may be configured so that it cannot be removed from the fixing hole by this return.
  • the fixture 5 includes a pressing body 8 that extends over a plurality of lenses 31 and contacts a part of the outer edge of each lens 31 in the circumferential direction. May be configured to be shared by a plurality of lenses 31 by fixing to the lens holder 32.
  • each lens in the above embodiment has only one lens portion corresponding to one LED, but may have a plurality of lens portions corresponding to a plurality of LEDs 2.
  • a lens unit in which a plurality of (for example, two or three) lenses of the above-described embodiment are integrally formed may be used. Even in this case, similarly to the above-described embodiment, the fixture is configured to be shared by two or more lens units.
  • the lens shape is not limited to the above embodiment, and may be, for example, a cylindrical lens.
  • the cylindrical lens may be provided corresponding to one LED or may be provided corresponding to a plurality of LEDs.
  • the lens holder of the embodiment may have a flat surface on the lens mounting surface without having a housing recess.
  • you may have positioning parts, such as a protrusion which contact
  • the light source device for the exposure machine has been described, but the present invention can also be applied to a light source device for inspection such as surface inspection of a workpiece.
  • the light incident surface 31 a side may be fixed by the fixing tool 5 instead of the light emission surface 31 b side of the lens 31.
  • the lens 31 is attached to each of the light incident side openings of the plurality of through holes 32h of the lens holder 32 so as to face the opening side.
  • the present invention it is possible to reduce the loss of the amount of light emitted from each lens and to densely arrange the light emission areas in the plurality of lenses.

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Abstract

本発明に係るレンズモジュールにおいては、各レンズから射出される光量のロスを低減するとともに、複数のレンズにおける光射出領域を密に配置するために、複数のレンズ３１と、複数のレンズ３１が取り付けられるレンズホルダ３２と、前記レンズ３１の互いに離間した複数箇所において光射出面３１ｂ又は光入射面に係合して前記レンズホルダ３２に固定する複数の固定具５とを備え、前記固定具５が、前記複数のレンズ３１のうち２つ以上のレンズ３１で共用されている。

Description

レンズモジュール及びＬＥＤ光源装置
　本発明は、複数のレンズをレンズホルダに取り付けてなるレンズモジュール及び当該レンズモジュールを用いたＬＥＤ光源装置に関する。
　従来、複数のレンズをレンズホルダに取り付ける構成としては、例えば特許文献１に示すように、複数のレンズに対応した貫通孔を有する押さえ枠を用いたものがある。具体的には、各レンズの外周を光射出側から前記押さえ枠により押さえて固定する構造や、各レンズの外周に鍔部を形成して、当該鍔部を光射出側から前記押さえ枠により押さえて固定する構造が考えられている。
　しかしながら、上記の押さえ枠を用いたものでは、各レンズの全周を押さえる構造となり、当該押さえ枠によって光が遮られてしまい、光量ロスが大きくなってしまう。例えば、露光用途の光源装置等のように、高い光強度が望まれる光源装置の場合には、この光量ロスによって光利用効率が低下してしまい、所望の光強度を得ることが難しくなるため、特に問題となる。
　また、複数のレンズにおける光射出領域は、前記押さえ枠の貫通孔から露出した部分となるため、当該光射出領域の間隔は、前記押さえ枠に形成された貫通孔の間隔に制限を受けてしまい、複数のレンズにおける光射出領域を密に配置することが難しい。例えば、露光用途の光源装置等のように、均一な光強度分布が望まれる光源装置の場合には、前記光照射領域の密な配置が制限されることによって、均一な光強度分布を得ることが難しくなるため、特に問題となる。
特開２０１０－２７２８５８号公報
　そこで、本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、各レンズから射出される光量のロスを低減するとともに、複数のレンズにおける光射出領域を密に配置することをその主たる課題とするものである。
　すなわち本発明に係るレンズモジュールは、複数のレンズと、前記複数のレンズが取り付けられるレンズホルダと、前記レンズの互いに離間した複数箇所において光射出面又は光入射面に係合して、前記レンズホルダに固定する複数の固定具とを備え、前記固定具が、前記複数のレンズのうち２つ以上のレンズで共用されていることを特徴とする。
　このようなレンズモジュールであれば、複数の固定具が、レンズの光射出面又は光入射面における複数箇所に接触してレンズホルダに固定するので、レンズの固定具により遮られる部分を小さくすることができ、光量ロスを低減することができる。この光量ロスの低減により、光利用効率を向上させることができ、所望の光強度を得ることができるようになる。また、従来の押さえ枠を用いずに複数の固定具でレンズを固定するとともに、固定具が２つ以上のレンズで共用されているので、複数のレンズにおける光射出領域を密に配置することができる。前記光射出領域が密に配置できることにより、均一な光強度分布を得ることができるようになる。
　前記複数のレンズが、所定の配列パターンで前記レンズホルダに取り付けられるものであり、前記固定具が、前記複数のレンズのうち互いに隣り合う２つ以上のレンズで共用されていることが望ましい。
　このように所定の配列パターンで複数のレンズを取り付けるとともに、互いに隣り合う２つのレンズで固定具を共用しているので、レンズモジュールの組み立てを容易にすることができる。また、互いに隣り合う２つのレンズで固定具を共用することで、固定具を小型化することができる。
　特に、複数のレンズを最密配置にして、均一な光強度分布を得るためには、前記複数のレンズの配列パターンが三角格子状であり、前記固定具が、前記複数のレンズのうち互いに隣り合う３つのレンズで共用されていることが望ましい。
　前記複数の固定具が、前記レンズホルダに等ピッチ（等間隔）で配置されていることが望ましい。
　この構成であれば、複数のレンズを等ピッチ（等間隔）で位置決めできるようになる。
　前記レンズホルダに対するレンズの位置決めを容易にするためには、前記レンズホルダに前記複数のレンズそれぞれに対応して設けられた凹部が形成されていることが望ましい。
　固定具の具体的な実施の態様としては、前記固定具が、前記レンズホルダとの間で前記レンズを挟み込む頭部を有するものが考えられる。この場合、レンズが傷付くのを防止するため、及びレンズをガタ無く固定するためには、前記頭部と前記レンズとの間にクッション部材が設けられていることが望ましい。
　前記固定具が、前記レンズホルダに形成された雌ねじ孔に螺合するねじであることが望ましい。
　この構成であれば、固定具をより一層小型化にすることができ、複数のレンズを互いに密着又は近接して敷き詰めることができる。このとき、固定具であるねじは、互いに密着又は近接されたレンズ間の領域に形成された雌ねじ孔にねじ込まれる。また、ねじを用いることにより、レンズの取り外しが容易となり、レンズの位置調整も容易となる。
　また、本発明に係るＬＥＤ光源装置は、上述したレンズモジュールと、前記レンズユニットに取り付けられた複数のレンズそれぞれに対応して設けられた複数のＬＥＤとを備えることを特徴とする。
　このようなＬＥＤ光源装置によれば、レンズモジュールにより得られる効果により、光利用効率を向上させて所望の光強度を得ることができるとともに、均一な光強度分布を得ることができる。
　このように構成した本発明によれば、各レンズから射出される光量のロスを低減するとともに、複数のレンズにおける光射出領域を密に配置することができる。
本実施形態に係るＬＥＤ光源装置を示す斜視図。 同実施形態のＬＥＤ光源装置の平面図。 同実施形態のＬＥＤ光源装置の拡大断面図。 同実施形態のＬＥＤ光源装置の部分拡大断面図。 同実施形態のレンズホルダを示す平面図。 同実施形態のレンズ及び固定具の配置態様を示す図。 同実施形態のレンズの取付方法の一例を示すための図。 変形実施形態のレンズモジュールの平面図。 変形実施形態のレンズモジュールの平面図。 固定具の変形例を示す模式図。
１００・・・ＬＥＤ光源装置
２・・・ＬＥＤ
３・・・レンズモジュール
３１・・・レンズ
３２・・・レンズホルダ
３２１・・・凹部
３２Ｍ・・・雌ねじ孔
５・・・固定具
５１・・・頭部
６・・・クッション部材
　以下に、本発明に係るＬＥＤ光源装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
　本実施形態に係るＬＥＤ光源装置１００は、例えば露光機用の光源装置として用いられるものである。なお、露光機（マスクアライナー）とは、紫外線を用いてワークに微細なパターンを転写・焼き付けするための装置をいい、主に、トランジスタ、ＩＣ等の半導体素子製造に用いられるものである。
　具体的にＬＥＤ光源装置１００は、図１～図３に示すように、例えば平面視概略矩形状をなす一面に光射出部を有する面発光装置であり、プリント配線基板２１上に並び設けられた複数のＬＥＤ２と、当該複数のＬＥＤ２それぞれに対応した複数のレンズ３１を有するレンズモジュール３と、複数のＬＥＤ２及びレンズモジュール３を収容する例えば概略直方体形状をなすケーシング４とを備えている。なお、ケーシングの裏面（光射出部とは反対側）には、ＬＥＤ２の熱を放熱するための放熱フィン４Ｆが設けられている。
　前記複数のＬＥＤ２は、平面視概略矩形状をなすプリント配線基板２１上に所定の配列パターンで搭載されており、具体的には三角格子状となるように搭載されている。つまり、互いに隣り合う３つのＬＥＤ２の発光部が正三角形の頂点に位置するように搭載されている。各ＬＥＤ２は、その光軸が、プリント配線基板２１の表面に対して垂直となるように搭載されている。本実施形態のＬＥＤ２は、セラミックや樹脂などで成形したキャビティ内にＬＥＤチップを実装した表面実装型の紫外光ＬＥＤである。
　前記レンズモジュール３は、複数のレンズ３１と、当該複数のレンズ３１が取り付けられるレンズホルダ３２とを有している。
　前記複数のレンズ３１は、互いに同一形状をなすものである。各レンズ３１は、図４に示すように、回転体形状をなすものであり、回転軸方向における一方の面が平面状をなす光入射面３１ａとなり、回転軸方向における他方の面が凸状に湾曲した光射出面３１ｂとなるものである。
　レンズホルダ３２は、平面視矩形状をなす平板状をなす部材であり、前記ケーシング４内において、複数のＬＥＤ２の光射出側前方に配置されるものである。具体的にレンズホルダ３２は、前記複数のＬＥＤ２に対応して形成された複数の貫通孔３２ｈを有しており、当該貫通孔３２ｈを介して前記ＬＥＤ２からの光を外部に射出できるように構成されている。つまり、図５に示すように、レンズホルダ３２において、前記複数の貫通孔３２ｈは、所定の配列パターン（本実施形態では三角格子状）となるように形成されている。
　このレンズホルダ３２は、図３及び図４に示すように、前記複数の貫通孔３２ｈの光射出側の開口部それぞれにレンズ３１が取り付けられるように構成されている。つまり、レンズホルダ３２において、前記複数のレンズ３１は、前記複数のＬＥＤ２と同様に、所定の配列パターン（本実施形態では三角格子状）となるように取り付けられる（図２等参照）。
　本実施形態では、図４及び図５に示すように、複数の貫通孔３２ｈの光射出側の開口部それぞれにレンズ３１の一部を収容する収容凹部３２１が形成されている。この収容凹部３２１は、レンズ３１の平面視形状と略同一の平面視形状をなすものであり、貫通孔３２ｈの直径よりも大きい直径を有し、平面視において前記貫通孔３２ｈと同心円状に形成されている。また、前記収容凹部３２１は、レンズ３１が収容された状態で、当該レンズ３１の光射出面３１ｂが、レンズホルダ３２よりも外部に位置するように構成されている。
　そして、複数のレンズ３１は、複数の固定具５によって、レンズホルダ３２に固定されている。
　具体的に、複数の固定具５は、特に図２、図３及び図６に示すように、レンズ３１の互いに離間した複数箇所に光射出側から光射出面３１ｂに係合して、レンズホルダ３２に固定するものである。本実施形態では、各レンズ３１に対して３つの固定具５が係合するように構成されている。詳細には、３つの固定具５が、各レンズ３１の周囲において周方向に等間隔に配置され、レンズ３１の光射出面３１ｂの周縁部において周方向に等間隔である３箇所に係合する。
　各固定具５は、同一のものであり、レンズホルダ３２に形成された雌ねじ孔３２Ｍに螺合するねじである。そして、このねじ５を前記雌ねじ孔３２Ｍに螺合させることによって、ねじ５の頭部５１とレンズホルダ３２との間でレンズ３１を挟み込んで固定する。
　本実施形態では、レンズ３１の傷付きや破損を防ぎつつ、レンズ３１をガタ無く固定するために、ねじ５の頭部５１とレンズ３１との間にクッション部材６を設ける構成としてある。このクッション部材６は、例えば樹脂ワッシャであり、本実施形態では、ねじ５の頭部５１と略同一径を有するものである。この構成により、ねじ５を雌ねじ孔３２Ｍに螺合させることによって樹脂ワッシャ６がレンズ３１の光射出面３１ｂにおける周縁部に接触し、レンズ３１が固定される。
　そして、固定具５が、複数のレンズ３１のうち互いに隣り合う２つ以上のレンズ３１で共用される構成としてある。本実施形態では、互いに隣り合う３つのレンズ３１で共用される固定具５と、互いに隣り合う２つのレンズ３１で共用される固定具５とがある。
　互いに隣り合う３つのレンズ３１で共用される固定具５は、図６に示すように、三角格子状に配置（最密配置）された複数のレンズ３１において互いに隣り合う３つのレンズ３１、つまり、三角格子点（正三角形の頂点）に位置する３つのレンズ３１で共用されている。このとき、レンズホルダ３２の雌ねじ孔３２Ｍは、前記互いに隣り合う３つのレンズ３１の間の領域において、それらレンズ３１から等距離の位置に形成されている。つまり、前記互いに隣り合う３つのレンズ３１で共用される固定具５は、前記互いに隣り合う３つのレンズ３１の間の領域に形成された雌ねじ孔３２Ｍにねじ込まれる。
　また、互いに隣り合う２つのレンズ３１で共用された固定具５は、図２に示すように、外周部分に位置する複数のレンズ３１において互いに隣り合う２つのレンズ３１で共用されている。このとき、レンズホルダ３２の雌ねじ孔３２Ｍは、前記互いに隣り合う２つのレンズ３１から等距離の位置に形成されている。
　本実施形態では、三角格子状に配置（最密配置）された複数のレンズ３１を固定する複数の固定具５も、複数のレンズ３１と同様に、三角格子状に配置されている。三角格子状に配置された複数のレンズ３１は、図７に示すように、複数のレンズ３１からなる複数のレンズ列３１Ｌから構成される。また、三角格子状に配置された複数の固定具５も、複数の固定具５からなる複数の固定具列５Ｌから構成される。
　このレンズモジュール３の組み立てとしては、最外側（例えば最左側）のレンズ列３１Ｌから順番に固定していく。具体的には最外側のレンズ列３１Ｌを構成する各レンズ３１を固定する３つの固定具５のうち、外側（左側）に位置する２つの固定具５（最外側の固定具群５Ｌ）から締め付ける。この外側に位置する２つの固定具５を締め付けることによって、最外側のレンズ列３１Ｌを構成する各レンズ３１は、収容凹部３２１の内側周面において当該２つの固定具５とは反対側（右側）に密着して位置決めされる。
　次に、最外側のレンズ列３１Ｌを構成する各レンズ３１を固定する３つの固定具５のうち、内側（右側）に位置する残り１つの固定具５（２番目の固定具列５Ｌ）を締め付ける。当該残り１つの固定具（２番目の固定具列５Ｌ）を締め付けることによって最外側のレンズ列３１Ｌは固定される。また、２番目の固定具列５Ｌを締め付けることによって、２番目のレンズ列３１Ｌが、収容凹部３２１の内側周面において当該２番目の固定具列５Ｌとは反対側（右側）に密着して固定される。このようにして、ＬＥＤ列３１Ｌごとに順番に固定具列５Ｌを締め付けることによって、レンズ３１の位置決め及び固定が行われる。
　なお、本実施形態のＬＥＤ光源装置１００では、図３及び図４に示すように、レンズモジュール３が複数の第２レンズ３３及び当該第２レンズ３３が取り付けられる第２レンズホルダ３４を有している。
　前記第２レンズ３３は、ＬＥＤ２の光を集光する集光レンズである。本実施形態では、第２レンズ３３により集光された光を前記レンズ３１により平行光として導出するように構成されている。
　第２レンズホルダ３４は、前記複数のＬＥＤ２に対応した複数の貫通孔３４ｈを有しており、当該貫通孔３４ｈに第２レンズ３４が取り付けられている。具体的には貫通孔３４ｈの光入射側の開口部に前記第２レンズ３３が係止する鍔部３４１が形成されており、当該鍔部３４１に第２レンズ３３が係止して貫通孔３４ｈに第２レンズ３３が設けられる。そして、この第２レンズホルダ３４の光射出側面に前記レンズホルダ３２を取り付けて、第２レンズ３３が第２レンズホルダ３４に固定される。具体的には、レンズホルダ３２の貫通孔３２ｈの光入射側の開口部に第２レンズ３３の光射出面側を押圧するための鍔部３２２が形成されている。なお、当該鍔部３２２と第２レンズ３３との間には、Ｏリング３５が設けられている。
　＜本実施形態の効果＞
　このように構成した本実施形態のＬＥＤ光源装置１００によれば、複数の固定具５が、レンズ３１の複数箇所に係合してレンズホルダ３２に固定するので、レンズ３１において固定具５により遮られる部分を小さくすることができ、光量ロスを低減することができる。この光量ロスの低減により、光利用効率を向上させることができ、所望の光強度を得ることができる。
　なお、ＬＥＤ２のＬＥＤチップ上面にパッド電極等の非発光部が設けられている場合には、ＬＥＤ２の光軸周りにおいて当該非発光部が固定具５を向くように配置することで、光量ロスをより一層低減することができる。
　また、従来の押さえ枠を用いずに複数の固定具５でレンズ３１を固定するとともに、固定具５が２つ以上のレンズ３１で共用されているので、複数のレンズ３１における光射出領域を密に配置することができる。前記光射出領域が密に配置できることにより、均一な光強度分布を得ることができる。特に、複数のレンズ３１の配列パターンが三角格子状であるため、複数のレンズ３１を最密配置にして、均一な光度分布を得ることができる。
　三角格子状に配置された複数のレンズ３１において互いに隣り合う３つのレンズ３１で固定具５を共用しているので、レンズモジュール３の組み立てを容易にすることができる。ここで、レンズホルダ３２に収容凹部３２１を形成しているので、一層組み立てを容易にすることができる。また、固定具５は、互いに隣り合う３つのレンズ３１の間の領域に取り付けられて、当該領域を形成する互いに隣り合う３つのレンズ３１で共用されるので、固定具５を小型化することができる。
　さらに固定具５がねじであるので、固定具５を容易に小型化にすることができ、複数のレンズ３１を互いに密着又は近接して敷き詰めることができる。また、ねじ５を用いることにより、レンズ３１の取り外しが容易となり、レンズ３１の位置調整も容易となる。
　＜その他の実施形態＞
　なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
　例えば、前記実施形態では、レンズ３１の配列パターンが三角格子状であったが、図８に示すように、正方格子等の四角格子状（マトリックス状）であっても良い。そして、各レンズ３１に対して４つの固定具５が係合するように構成した場合、固定具５は、互いに隣り合う２つのレンズ又は互いに隣り合う４つのレンズで共用されることになる。
　また、前記実施形態では、複数のレンズ列を有する配置としているが、複数のレンズ３１を一列配置としても良い。このとき、例えば、図９に示すように、レンズ列に沿って一方側に複数の固定具５を設け、他方側に複数のレンズ３１に当接する当接面７を設けて、レンズ３１を前記当接面７に当接した状態で固定具５を締め付けることが考えられる。なお、このとき、固定具５は、互いに隣り合う２つのレンズ３１で共用されることになる。
　さらに、前記固定具５は、ねじの他、レンズホルダに形成された固定用孔に挿入される挿入部と、当該挿入部の一端に形成された頭部とを有し、前記挿入部に返しが形成されたものであっても良い。なお、この返しによって固定用孔から抜脱不能に構成されたものであっても良い。
　その上、前記固定具５は、図１０に示すように、複数のレンズ３１に亘って延び、各レンズ３１の外縁部における周方向一部に接触する押圧体８を有し、当該押圧体８をレンズホルダ３２に固定することによって、複数のレンズ３１で共用されるように構成されたものであっても良い。
　また、前記実施形態の各レンズは、１つのＬＥＤに対応した１つのレンズ部分のみを有するものであったが、複数のＬＥＤ２に対応した複数のレンズ部分を有するものであっても良い。例えば、前記実施形態の複数（例えば２個又は３個など）のレンズが一体形成されたレンズユニットであっても良い。この場合であっても、前記実施形態と同様に、固定具は、２つ以上のレンズユニットで共用される構成とされる。
　レンズ形状は、前記実施形態に限定されず、例えば、シリンドリカルレンズであっても良い。この場合、シリンドリカルレンズは、１つのＬＥＤに対応して設けられたものであっても良いし、複数のＬＥＤに対応して設けられたものであっても良い。
　加えて、前記実施形態のレンズホルダは、収容凹部を有さずに、レンズ取り付け面が平面状をなすものであっても良い。また、収容凹部を有さずに、レンズを位置決めするためにレンズ側周面に当接する突起等の位置決め部を有するものであっても良い。
　前記実施形態では、露光機用の光源装置について説明したが、ワークの表面検査等の検査用の光源装置にも適用できる。この他、レンズ３１の光射出面３１ｂ側でなく、光入射面３１ａ側を固定具５により固定するようにしても良い。具体的には、レンズホルダ３２の複数の貫通孔３２ｈの光入射側の開口部それぞれに前記レンズ３１が開口部側を向くように取り付けられる。
　その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　本発明によれば、各レンズから射出される光量のロスを低減するとともに、複数のレンズにおける光射出領域を密に配置することができる。
 

Claims (8)

  1. 　複数のレンズと、
    　前記複数のレンズが取り付けられるレンズホルダと、
    　前記レンズの互いに離間した複数箇所において光射出面又は光入射面に係合して、前記レンズホルダに固定する複数の固定具とを備え、
    　前記固定具が、前記複数のレンズのうち２つ以上のレンズで共用されているレンズモジュール。
  2. 　前記複数のレンズが、所定の配列パターンで前記レンズホルダに取り付けられるものであり、
    　前記固定具が、前記複数のレンズのうち互いに隣り合う２つ以上のレンズで共用されている請求項１記載のレンズモジュール。
  3. 　前記複数のレンズの配列パターンが三角格子状であり、
    　前記固定具が、前記複数のレンズのうち互いに隣り合う３つのレンズで共用されている請求項２記載のレンズモジュール。
  4. 　前記複数の固定具が、前記レンズホルダに等ピッチで配置されている請求項１記載のレンズモジュール。
  5. 　前記レンズホルダに前記複数のレンズそれぞれに対応して設けられた凹部が形成されている請求項１記載のレンズモジュール。
  6. 　前記固定具が、前記レンズホルダとの間で前記レンズを挟み込む頭部を有しており、
    　前記頭部と前記レンズとの間にクッション部材が設けられている請求項１記載のレンズモジュール。
  7. 　前記固定具が、前記レンズホルダに形成された雌ねじ孔に螺合するねじである請求項１記載のレンズモジュール。
  8. 　請求項１記載のレンズモジュールと、
    　前記レンズユニットに取り付けられた複数のレンズそれぞれに対応して設けられた複数のＬＥＤとを備えるＬＥＤ光源装置。
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