KR101831374B1

KR101831374B1 - 광 조사 장치

Info

Publication number: KR101831374B1
Application number: KR1020140077140A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 키시네
Original assignee: 호야 칸데오 옵트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2018-02-22
Also published as: CN104338665A; TWI619968B; CN104338665B; JP5903079B2; TW201504681A; KR20150015360A; JP2015029942A

Abstract

1개의 광원만을 사용하여 원환 형상의 조사 에리어를 동시에 조사 가능한 광 조사 장치를 제공하는 것.
사전 결정된 위치에 배치된 조사 대상물의 원환 형상의 조사 에리어에 대하여 광을 조사하는 광 조사 장치가, 광을 출사하는 LED 소자와, LED 소자와 공통의 광축을 가지고, LED 소자로부터 출사된 광의 퍼짐각을 좁히고, 사전 결정된 퍼짐각을 가지는 광으로 성형하는 제1 렌즈와, 제1 렌즈와 공통의 광축을 가지고, 제1 렌즈를 투과한 광을 광축을 중심으로 하는 원환 형상의 광이 되도록 굴절시키는 제2 렌즈와, 제2 렌즈와 공통의 광축을 가지고, 제2 렌즈를 투과한 광을 조사 에리어 상에 원환 형상으로 포커스하는 제3 렌즈를 구비한다.

Description

광 조사 장치{LIGHT ILLUMINATING APPARATUS}

본 발명은 조사 대상물에 대하여 원환 형상의 자외광을 조사 가능한 광 조사 장치에 관한 것이다.

종래, 플라스틱 렌즈 등의 광학 부품을 홀더에 고정하는 경우 등, 광학 부품의 접착 용도에 자외선 경화 수지가 널리 사용되고 있다. 이러한 자외선 경화 수지는 파장 365nm 부근의 자외광의 조사에 의해 경화하도록 설계되어 있고, 자외선 경화 수지의 경화에는 자외광을 조사하는 광 조사 장치(소위 자외선 조사 장치)가 사용된다.

자외선 조사 장치로서는, 종래부터 고압 수은 램프나 수은 제논 램프 등을 광원으로 하는 램프형 조사 장치가 알려져 있지만, 최근, 소비 전력의 삭감, 장수명화, 장치 사이즈의 컴팩트화의 요청으로부터, 종래의 방전 램프 대신에 LED(Light Emitting Diode)를 광원으로서 이용한 자외선 조사 장치가 실용에 제공되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1).

일반적으로 플라스틱 렌즈 등의 광학 부품을 렌즈 홀더(경통)에 고정하는 경우에는, 플라스틱 렌즈의 외주부와 렌즈 홀더가 접촉하는 복수 개소에 자외선 경화 수지를 도포하고, 복수 개소의 자외선 경화 수지를 동시에 경화시킬(즉, 자외광을 동시 조사할) 필요가 있다. 이 때문에, 특허문헌 1에 기재된 자외선 조사 장치는 자외광을 조사 가능한 LED를 구비한 광원 유닛(헤드)을 복수 설치하고, 동일 원주 상의 복수 개소에 도포된 자외선 경화 수지에 대하여 자외광을 동시 조사 가능하게 구성되어 있다.

일본 특허 제4303582호 명세서

그러나, 특허문헌 1에 기재된 자외선 조사 장치에 있어서는, 자외선 경화 수지의 각 도포 위치에 대응하여 광원 유닛을 배치해야 하여, 복수의 광원 유닛이 필요하게 되기 때문에, 장치 전체의 사이즈가 대형화한다는 문제가 있다. 또, 자외광이 자외선 경화 수지에 확실하게 조사되도록, 자외선 경화 수지의 각 도포 위치에 있어서 광원 유닛으로부터 출사되는 자외광의 얼라인먼트 조정(즉, 광학 부품과 광원 유닛과의 위치 맞춤)을 행할 필요가 있다.

여기서, 얼라인먼트 조정을 없애고, 또한 동일 원주 상의 복수 개소에 도포된 자외선 경화 수지에 대하여 동시에 자외광을 조사하는 구성으로서는 홀더와 광학 부품을 덮는 것 같은 큰 빔 직경(즉, 넓은 조사 에리어)의 자외광을 조사하는 것도 생각된다. 그러나, 이러한 구성의 경우, 자외광의 조사 에리어가 넓어지기 때문에, 단위 면적당 자외광의 파워가 작아져, 자외선 경화 수지를 안정적이고 또한 확실하게 경화시키기 위해서는 자외광의 파워를 크게 하거나 또는 조사 시간을 길게 할 필요가 있다. 자외광의 파워를 크게 하기 위해서는 고출력 타입의 LED를 사용해야 하여, 자외선 조사 장치 전체의 비용이 상승한다는 문제가 생긴다. 또, 조사 시간을 길게 하면 자외선 경화 수지를 경화시키기 위한 공정에 시간을 필요로 하여 생산 효율이 저하된다는 문제가 생긴다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 고출력 타입의 LED의 사용이나 조사 시간을 길게 하지 않고, 얼라인먼트 조정을 불필요하게 하며, 또한 1개의 광원 유닛(즉, 1개의 광원)을 사용하여, 동일 원주 상의 복수 개소에 도포된 자외선 경화 수지에 대하여(즉, 원환 형상의 조사 에리어에 대하여) 동시에 자외광을 조사 가능한 자외선 조사 장치(즉, 광 조사 장치)를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 광 조사 장치는, 사전 결정된 위치에 배치된 조사 대상물의 원환 형상의 조사 에리어에 대하여 광을 조사하는 광 조사 장치로서, 광을 출사하는 LED(Light Emitting Diode) 소자와, LED 소자와 공통의 광축을 가지고, LED 소자로부터 출사된 광의 퍼짐각을 좁히고, 사전 결정된 퍼짐각을 가지는 광으로 성형하는 제1 렌즈와, 제1 렌즈와 공통의 광축을 가지고, 제1 렌즈를 투과한 광을 이 광축을 중심으로 하는 원환 형상의 광이 되도록 굴절시키는 제2 렌즈와, 제2 렌즈와 공통의 광축을 가지고, 제2 렌즈를 투과한 광을 조사 에리어 상에 원환 형상으로 포커스하는 제3 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, LED 소자로부터 출사되는 광이 원환 형상의 광으로 성형되어 조사 대상물의 원환 형상의 조사 에리어에 조사된다. 이 때문에, 예를 들면, 조사 에리어 내에 자외선 경화 수지가 도포되어 있는 경우, 당해 자외선 경화 수지는 광을 수광하여 한번에(즉, 동시에) 경화한다.

또, 제3 렌즈를 제2 렌즈에 대하여 상대적으로 이동시키는 렌즈 이동 수단을 추가로 구비할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 조사 대상물의 위치에 따라, 제2 렌즈를 투과한 광의 포커스 위치를 변경할 수 있다.

또, 제2 렌즈는 원추면을 제1 렌즈측 또는 제3 렌즈측을 향하게 한 액시콘 렌즈로 구성할 수 있다.

또, 제2 렌즈는 원추면을 제1 렌즈측 및 제3 렌즈측에 구비한 액시콘 렌즈로 구성할 수 있다.

또, 제2 렌즈는 원추면을 제1 렌즈측 또는 제3 렌즈측에 각각 구비한 한 쌍의 액시콘 렌즈로 구성할 수 있다.

또, 원추면의 정점의 각도가 120°~150°인 것이 바람직하다.

또, 제1 렌즈는 양측 볼록 렌즈, 평볼록 렌즈 또는 요철 렌즈로 구성할 수 있다.

또, 제3 렌즈는 양측 볼록 렌즈, 평볼록 렌즈 또는 요철 렌즈로 구성할 수 있다.

또, 광 조사 장치로부터 조사되는 광이 자외역의 파장의 광인 것이 바람직하다. 또, 이 경우, 자외역의 파장의 광은 자외선 경화형 수지에 작용하는 파장을 포함하는 광인 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명의 광 조사 장치에 의하면, 1개의 LED 소자로부터 출사되는 광이 원환 형상의 광으로 성형되어 조사 대상물의 원환 형상의 조사 에리어에 조사된다. 이 때문에, 종래와 같이 광원 유닛을 복수 설치하지 않고, 조사 에리어 내의 복수 개소에 도포된 자외선 경화 수지를 동시에 조사할 수 있다. 또, 종래 필요했던 얼라인먼트 조정이 불필요하게 된다. 또한, 원환 형상의 조사 에리어에만 광이 조사되기 때문에, 고출력 타입의 LED를 사용할 필요도 없고, 또 조사 시간을 길게 할 필요도 없다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 광학 헤드의 구성을 설명하는 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈를 X축 방향에서 보았을 때의 외형도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 광학 헤드를 X축 방향에서 보았을 때의(즉, Y-Z 평면 상의) 광로도의 일례이다.
도 5는 도 4의 WD=20mm의 위치에 있어서의 조사 강도 분포를 나타내는 농담도이다.
도 6은 도 4의 WD=20mm, WD=30mm, WD=40mm의 각 위치에 있어서의 Y축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 광학 헤드를 X축 방향에서 보았을 때의(즉, Y-Z 평면 상의) 광로도의 일례이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 광학 헤드를 X축 방향에서 보았을 때의(즉, Y-Z 평면 상의) 광로도의 일례이다.
도 9는 도 7의 WD=30mm의 위치에 있어서의 Y축 방향의 조사 강도 분포와, 도 8의 WD=40mm의 위치에 있어서의 Y축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 입사면의 정점의 각도 α를 160°로 변경했을 때의 광로도, 및 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 입사면의 정점의 각도 α를 150°로 변경했을 때의 광로도, 및 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 입사면의 정점의 각도 α를 120°로 변경했을 때의 광로도, 및 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 입사면의 정점의 각도 α를 100°로 변경했을 때의 광로도, 및 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 입사면의 정점의 각도 α를 80°로 변경했을 때의 광로도, 및 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 제1 변형예를 나타내는 광로도, 및 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 제2 변형예를 나타내는 광로도, 및 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 제3 변형예를 나타내는 광로도, 및 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 제4 변형예를 나타내는 광로도, 및 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 제5 변형예를 나타내는 광로도, 및 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치의 제2 렌즈의 제6 변형예를 나타내는 광로도, 및 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 광 조사 장치(1)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 본 실시형태의 광 조사 장치(1)는 피조사 대상물(렌즈(L))의 외주면으로부터 원환 형상으로 돌출하는 플랜지부(La)에 사전 결정된 조사 강도 분포(빔 프로파일)의 자외광(예를 들면, 파장 365nm의 광)을 조사하는 장치이다. 플랜지부(La)의 기단면(Lb)(도 1 중, 사선으로 나타내는 측의 면)은 접착면으로 되어 있고, 복수 개소에 자외선 경화 수지가 도포되어, 도시하지 않는 렌즈 홀더와 맞닿아 있다. 플랜지부(La)에 자외광이 조사되면, 플랜지부(La)와 렌즈 홀더 사이의 자외선 경화 수지가 경화하여, 렌즈(L)가 렌즈 홀더에 고정된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 광 조사 장치(1)는 자외광을 출사하는 광학 헤드(100)와, 광학 헤드(100)에 전력을 공급함과 아울러, 광학 헤드(100)로부터 출사되는 자외광의 조사 강도를 조절하는 전원 유닛(200)과, 광학 헤드(100)와 전원 유닛(200)을 전기적으로 접속하는 케이블(300)을 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태의 케이블(300)은 후술하는 LED 소자(12)의 애노드 단자 및 캐소드 단자에 각각 접속되는 2개의 리드선(300a, 300b)(도 2)으로 구성되어 있다.

렌즈(L)는 광학 헤드(100)로부터 사전 결정된 거리만큼 떨어지고, 또한 광축(AX)이 광학 헤드(100)의 광축(0)과 동일 축이 되도록 위치 조정되어 배치된다. 이하, 광학 헤드(100)의 출사단면과 렌즈(L)의 기단면(Lb)(접착면) 사이의 거리를 「워크 디스턴스(WD)」라고 한다.

또, 본 명세서에 있어서는, 광학 헤드(100)로부터 출사되는 자외광의 출사 방향(즉, 광축(AX) 방향)을 Z축 방향이라고 하고, Z축과 직교하고, 또한 서로 직교하는 2방향을 X축 방향 및 Y축 방향이라고 정의하여 설명한다.

도 2는 광학 헤드(100)의 구성을 설명하는 측단면도이다. 도 2(a)는 광학 헤드(100)의 조립 전의 분해도이며, 도 2(b) 및 (c)는 광학 헤드(100)의 조립 후의 측단면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 광학 헤드(100)는 LED 유닛(10)과, 제1 렌즈 유닛(20)과, 로크 나사(30)와, 제2 렌즈 유닛(40)으로 구성되어 있다. 도 2(b) 및 (c)에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 광학 헤드(100)는 로크 나사(30)의 위치를 조정함으로써, 제1 렌즈 유닛(20)과 제2 렌즈 유닛(40)의 상대적인 위치 관계를 조정 가능하게 구성되어 있다.

LED 유닛(10)은 케이스(11)와, 케이스(11)에 고정된 LED(Light Emitting Diode) 소자(12)를 구비하고 있다. 케이스(11)는 개구부(11a)와, 원통형의 측벽부(11b)와, 측벽부(11b)에 연결접촉하여 일체적으로 형성된 바닥부(11c)를 가지는 바닥이 있는 통 형상체 형상의 부재이며, 케이블(300)이 개구부(11a)로부터 삽입되어 고정되어 있다. 또, 바닥부(11c)에는 광학 헤드(100)의 광축(0)과 평행하게 뻗는 2개의 관통 구멍(11ca, 11cb)이 형성되어 있고, 관통 구멍(11ca, 11cb)으로부터는 케이블(300)의 2개의 리드선(300a, 300b)이 각각 인출되어, LED 소자(12)의 애노드 단자(도시하지 않음) 및 캐소드 단자(도시하지 않음)에 각각 접속되어 있다. 또, 바닥부(11c)에는 LED 소자(12)를 접착 고정하기 위한 돌기부(11d)가 광학 헤드(100)의 광축(0)을 따라 돌출되도록 형성되어 있다.

LED 소자(12)는 대략 정사각형 형상의 발광면(12a)(도 2에 있어서 도시하지 않음)과, 커버 유리(12b)(도 2에 있어서 도시하지 않음)를 가지고, 이 발광면(12a)에서 발광한 파장 365nm의 자외광을 커버 유리(12b)를 통과시켜 출사하는 반도체 발광 소자이다. LED 소자(12)는 그 광축이 광학 헤드(100)의 광축(0)과 일치하도록(즉, 케이스(11)의 중심축과 일치하도록) 위치 조정되어, 돌기부(11d)의 선단에 접착 고정된다. 상기 서술한 바와 같이, LED 소자(12)의 애노드 단자 및 캐소드 단자는 케이블(300)을 통하여 전원 유닛(200)에 접속되어 있고, LED 소자(12)로부터는 전원 유닛(200)으로부터 공급되는 구동 전류에 따른 사전 결정된 광량의 자외광이 출사된다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, LED 소자(12)로부터는 광축(0)을 중심으로 60°의 퍼짐각으로 원 형상으로 퍼지면서 진행하는 자외광이 출사되는 것으로 하여 설명한다.

제1 렌즈 유닛(20)은 경통(21)과, 제1 렌즈(22)와, 제2 렌즈(23)를 구비하고 있다. 경통(21)은 개구부(21a, 21b)와, 원통형의 측벽부(21c)를 가지는 중공 통 형상체 형상의 부재이다. 경통(21)의 개구부(21a)측의 내경은 케이스(11)의 측벽부(11b)의 외경보다 약간 크게 되어 있고, 케이스(11)(단, LED 유닛(10))가 개구부(21a)로부터 삽입되어 경통(21) 내의 사전 결정된 위치에 고정되어 있다(도 2(b), (c)). 또한, 상세한 것은 후술하지만, 경통(21)의 측벽부(21c)의 외주면에는 로크 나사(30)의 내주면 및 제2 렌즈 유닛(40)의 내주면에 형성된 암나사부와 걸어맞춤 가능한 수나사부(도시하지 않음)가 형성되어 있다.

또, 경통(21)의 개구부(21b)측에는 제1 렌즈(22) 및 제2 렌즈(23)가 수용되어 있다. 제1 렌즈(22)는 그 광축이 LED 소자(12)의 광축(즉, 광학 헤드(100)의 광축(0))과 일치하도록 경통(21)의 내주면에 위치 결정되어 접착 고정되어 있고, LED 유닛(10)이 경통(21) 내에 수용되었을 때, 제1 렌즈(22)는 LED 소자(12)에 근접하여(예를 들면, 0.35mm의 간격을 두고) 배치된다. 본 실시형태의 제1 렌즈(22)는 두께 3.75mm의 양측 볼록 렌즈이며, LED 소자(12)로부터 출사된 자외광의 퍼짐각을 좁혀, 사전 결정된 퍼짐각을 가지는 광으로 성형한다.

제2 렌즈(23)는 제1 렌즈(22)와 사전 결정된 간격(예를 들면, 1.5mm의 간격)을 두고), 그 광축이 제1 렌즈(22)의 광축(즉, 광학 헤드(100)의 광축(0))과 일치하도록 경통(21)의 내주면에 위치 결정되어 접착 고정되어 있다. 본 실시형태의 제2 렌즈(23)는 원추면을 제1 렌즈(22)측을 향하게 한 두께 4mm의 액시콘 렌즈이며, 제1 렌즈(22)를 투과한 자외광을 광축(O)을 중심으로 하는 원환 형상의 광이 되도록(즉, 광축(0)의 주변을 통과하는 광이 없어지도록) 굴절시킨다. 도 3은 본 실시형태의 제2 렌즈(23)를 X축 방향에서 보았을 때의 외형도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 제2 렌즈(23)는 원추 형상의 입사면(23a)과 평면의 출사면(23b)을 가지는 액시콘 렌즈이며, 본 실시형태에 있어서는, 원추 형상의 입사면(23a)의 정점의 각도 α(즉, 제2 렌즈(23)의 Y-Z 평면에 있어서의 단면의 2개의 능선 사이의 각도)가 140°인 것을 사용하고 있다.

로크 나사(30)(도 2)는 중심에 나사 구멍(30a)을 가진 원환 형상의 부재이며, 후술하는 제2 렌즈 유닛(40)을 경통(21)에 대하여 고정한다. 나사 구멍(30a)의 내경은 경통(21)의 측벽부(21c)의 외경보다 약간 크고, 나사 구멍(30a)에는 경통(21)의 측벽부(21c)의 외주면에 형성된 수나사부와 걸어맞춰지는 암나사부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 따라서, 나사 구멍(30a)에 경통(21)(즉, 제1 렌즈 유닛(20))의 선단부(개구부(21b)측의 단부)를 비틀어넣고, 로크 나사(30)를 시계 방향으로 회전시킴으로써, 로크 나사(30)는 경통(21)의 측벽부(21c)에 부착된다.

제2 렌즈 유닛(40)은 경통(41)과, 제3 렌즈(42)를 구비하고 있다. 경통(41)은 개구부(41a, 41b)와, 원통형의 측벽부(41c)를 가지는 중공 통 형상체 형상의 부재이다. 경통(41)의 개구부(41a)측의 내경은 경통(21)의 측벽부(21c)의 외경보다 약간 크고, 경통(41)의 내주면에는 경통(21)의 측벽부(21c)의 외주면에 형성된 수나사부와 걸어맞춰지는 암나사부(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 따라서, 경통(41)의 개구부(41a)에 경통(21)(즉, 제1 렌즈 유닛(20))의 선단부(개구부(21b)측의 단부)를 비틀어넣고, 시계 방향으로 회전시킴으로써, 경통(21)은 경통(41)의 내부에 삽입된다. 그리고, 경통(41)은 경통(41)의 기단부(개구부(41a)측의 단부)가 로크 나사(30)와 맞닿은 위치에서 고정된다. 이와 같이, 본 실시형태의 경통(41)과 로크 나사(30)는 소위 더블 너트의 구조로 되어 있고, 로크 나사(30)의 위치를 변경함으로써, 경통(41)을 경통(21)에 대하여 광축(O)을 따라(즉, Z축 방향으로) 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 즉, 바꾸어 말하면, 로크 나사(30)의 위치를 변경함으로써, 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격을 변경하는 것이 가능하게 된다. 경통(21)에 경통(41)을 부착한 후, 로크 나사(30)를 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 경통(41)이 경통(21)에 대하여 완전히 고정된다.

경통(41)의 개구부(41b)측에는 제3 렌즈(42)가 수용되어 있다. 제3 렌즈(42)는 그 광축이 제1 렌즈(22) 및 제2 렌즈(23)의 광축(즉, 광학 헤드(100)의 광축(0))과 일치하도록 경통(41)의 내주면에 위치 결정되어 접착 고정되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 경통(21)이 경통(41)에 부착되었을 때, 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격은 로크 나사(30)의 위치에 따라 2mm(도 2(b))~25mm(도 2(c))의 범위 내에서 조정된다. 본 실시형태의 제3 렌즈(42)는 두께 3mm의 평볼록 렌즈이며, 제2 렌즈(23)를 투과한 자외광을 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 배치된 렌즈(L)의 기단면(Lb)(접착면)에 원환 형상으로 포커스(투영)한다.

도 4는 본 실시형태의 광학 헤드(100)를 X축 방향에서 보았을 때의(즉, Y-Z 평면 상의) 광로도의 일례이며, 워크 디스턴스(WD)가 20mm가 되도록(즉, 광학 헤드(100)의 출사단면으로부터 20mm 떨어진 위치에 원환 형상의 자외광이 투영되도록), 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격을 사전 결정된 거리(예를 들면, 19mm)로 조정한 경우의 광로도이다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, LED 소자(12)로부터 원 형상으로 퍼지면서 진행하는 자외광이 조사되기 때문에, Z축을 통과하는 어떠한 평면 상의 광로도도 도 4와 마찬가지가 된다. 이 때문에, 본 명세서에 있어서는, 도 4를 사용하여 Y-Z 평면 상의 광로에 대해서만 설명한다.

또, 도 4에 있어서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 광학 헤드(100)의 일부의 구성을 생략하여 LED 소자(12)와, 제1 렌즈(22)와, 제2 렌즈(23)와, 제3 렌즈(42)를 나타내고, LED 소자(12)로부터 출사되는 60°의 퍼짐각의 자외광의 광로를 10°마다 나타내고 있다. 또한, 도 4에 있어서는, LED 소자(12)로부터 출사되는 자외광 중, 광축(0)을 통과하는 광로의 자외광을 퍼짐각 0°인 광(즉, 출사 각도 O°인 광)으로 하고, 광축(0)보다 상측(즉, Y축 방향 +측)을 향하여 출사되는 자외광을 +의 퍼짐각의 자외광이라고 하고, 광축(0)보다 하측(즉, Y축 방향 -측)을 향하여 출사되는 자외광을 -의 퍼짐각의 자외광으로서 나타내고 있다. 또, 도 4에 있어서는, 워크 디스턴스(WD)가 20mm, 30mm, 40mm인 위치를 각각 「WD=20mm」, 「WD=30mm」, 「WD=40mm」로서 나타내고 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, LED 소자(12)의 발광면(12a)에서 발광한 파장 365nm의 자외광은 커버 유리(12b)를 통과하여 제1 렌즈(22)에 입사한다. 제1 렌즈(22)에 입사한 자외광은 제1 렌즈(22)에 의해 굴절되고, 퍼짐각을 좁혀, 제2 렌즈(23)에 입사한다. 본 실시형태에 있어서는, LED 소자(12)로부터 출사되는 퍼짐각 ±60°의 자외광의 대략 전부가 제2 렌즈(23)에 입사하도록 구성되어 있다.

제1 렌즈(22)를 투과한 자외광은 제2 렌즈(23)의 입사면(23a)에 입사한다. 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 제2 렌즈(23)는 액시콘 렌즈이며, 입사면(23a)은 원추면으로 되어 있으므로, 각 광로는 광축(0)의 방향을 향하여 접어구부러진다. 그리고, 제2 렌즈(23)의 출사면(23b)으로부터 출사되는 자외광은 제2 렌즈(23)의 내측을 통과하는 광일수록(즉, 퍼짐각이 작은 광일수록) 출사 각도(광축(0)과 이루는 각도)가 크게 되고, 제2 렌즈(23)에 가까운 위치에서 광축(0)과 교차하도록 출사된다. 이와 같이, 본 실시형태의 제2 렌즈(23)의 출사면(23b)으로부터 출사되는 자외광은 광축(0)에 가까운 광일수록 큰 각도로 굴절되고, 광축(0)으로부터 떨어진 광일수록 작은 각도로 굴절되기 때문에, 광축(0)의 주변을 통과하는 광이 없어지고(즉, 광축(0)의 주변을 통과하는 광이 광축(0)으로부터 떨어진 광에 서서히 겹쳐), 광축(0)을 중심으로 하는 대략 원환 형상의 광이 되도록 출사된다.

제2 렌즈(23)를 투과한 자외광은 제3 렌즈(42)에 의해 더욱 굴절되어, WD=20mm의 위치에 있어서 원환 형상으로 포커스된다. 그리고, WD=20mm의 위치에 원환 형상으로 포커스된 자외광은 거리가 멀어짐에 따라 서서히 디포커스되어간다.

도 5는 도 4의 WD=20mm의 위치에 있어서의 조사 강도 분포를 나타내는 농담도이다. 도 5의 종축은 광축(0)을 0으로 하는 Y축 방향의 거리(mm)를 나타내고, 가로축은 광축(0)을 0으로 하는 X축 방향의 거리(mm)를 나타내며, 조사 강도(mW/cm²)를 4단계의 농담에 의해 나타내고 있다. 또, 도 6은 도 4의 WD=20mm, WD=30mm, WD=40mm의 각 위치에 있어서의 Y축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 6의 종축은 조사 강도(mW/cm²)이며, 횡축은 광축(0)을 0으로 하는 Y축 방향의 거리(mm)이다.

도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, WD=20mm의 위치에 있어서는, 광학 헤드(100)로부터 출사된 자외광이 원환 형상으로 포커스되기 때문에, 약1800mW/cm²의 피크 강도를 가지는 직경 약8mm의 원환 형상의 자외광이 얻어진다.

또, 도 6에 나타내는 바와 같이, WD=30mm의 위치에 있어서는, 자외광이 디포커스하기 때문에, 피크 강도가 약600mW/cm의 완만한 조사 강도 분포가 되고, WD=40mm의 위치에 있어서는, 자외광이 더욱 디포커스하기 때문에, 원환 형상의 광이 되지 않는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 광원으로서 60°의 퍼짐각의 자외광을 출사하는 LED 소자(12)를 사용하고 있기 때문에, 제2 렌즈(23)의 입사면(23a)에는 평행광이 입사하지 않고, 제3 렌즈(42)를 투과한 자외광은 평행한 원환 형상의 자외광이 되지는 않는다. 이 때문에, 워크 디스턴스(WD)가 상이하면, 원하는 조사 강도의 원환 형상의 자외광이 얻어지지 않는다는 문제가 있다. 그래서, 본 실시형태에 있어서는, 원하는 워크 디스턴스(WD) 상에서 원하는 조사 강도의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있도록, 경통(41)을 경통(21)에 대하여 광축(O)을 따라 이동 가능하게 구성하고, 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격을 조정할 수 있도록 하고 있다.

도 7 및 도 8은 본 실시형태의 광학 헤드(100)를 X축 방향에서 보았을 때의(즉, Y-Z 평면 상의) 광로도의 일례이다. 도 7은 워크 디스턴스(WD)가 30mm가 되도록(즉, 광학 헤드(100)의 출사단면으로부터 30mm 떨어진 위치에 원환 형상의 자외광이 투영되도록), 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격을 사전 결정된 거리(예를 들면, 15mm)로 조정한 경우의 광로도이다. 또, 도 8은 워크 디스턴스(WD)가 40mm가 되도록(즉, 광학 헤드(100)의 출사단면으로부터 40mm 떨어진 위치에 원환 형상의 자외광이 투영되도록), 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격을 사전 결정된 거리(예를 들면, 8mm)로 조정한 경우의 광로도이다. 또, 도 9는 도 7의 WD=30mm의 위치에 있어서의 Y축 방향의 조사 강도 분포(도 9 중, 「WD=30mm」이라고 나타냄)와, 도 8의 WD=40mm의 위치에 있어서의 Y축 방향의 조사 강도 분포(도 9 중, 「WD=40mm」이라고 나타냄)를 나타내는 그래프이다. 도 9의 종축은 조사 강도(mW/cm²)이며, 횡축은 광축(0)을 0으로 하는 Y축 방향의 거리(mm)이다.

도 7, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격을 조정하면, 원환 형상의 자외광을 WD=30mm의 위치에 포커스시킬 수 있고, WD=30mm의 위치에 약580mW/cm²의 피크 강도를 가지는 직경 약10mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다.

또, 도 8, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격을 조정하면, 원환 형상의 자외광을 WD=40mm의 위치에 포커스시킬 수 있고, WD=40mm의 위치에 약200mW/cm²의 피크 강도를 가지는 직경 약14mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 광 조사 장치(1)에 의하면, 1개의 LED 소자(12)로부터 출사되는 자외광이 원환 형상의 자외광으로 성형되어, 워크 디스턴스(WD) 상에 배치된 조사 대상물(즉, 렌즈(L))의 원환 형상의 조사 에리어(즉, 기단면(Lb))에 조사된다. 이 때문에, 종래와 같이 광원 유닛(광학 헤드)을 복수 설치하지 않고, 조사 에리어 내의 복수 개소에 도포된 자외선 경화 수지를 자외광에 의해 동시에 조사할 수 있다. 또, 종래 필요했던 얼라인먼트 조정이 불필요하게 된다. 또한, 원환 형상의 조사 에리어에만 자외광이 조사되기 때문에, 고출력 타입의 LED를 사용할 필요도 없고, 또 조사 시간을 길게 할 필요도 없다.

또, 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 로크 나사(30)의 위치를 변경함으로써, 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격을 변경하면, 제2 렌즈(23)를 투과한 자외광의 포커스 위치가 변경되기 때문에 워크 디스턴스(WD)가 변경된다. 즉 ,본 실시형태의 구성에 의하면, 제2 렌즈(23)와 제3 렌즈(42)의 간격을 변경함으로써, 다양한 워크 디스턴스(WD)에 대응할 수 있어, 워크 디스턴스(WD)에 따른 위치(즉, 렌즈(L)의 기단면(접착면))에 원환 형상의 자외광을 효율적으로 조사하는 것이 가능하게 된다.

이상이 본 실시형태의 설명인데, 본 발명은 상기한 구성에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있어서 다양한 변형이 가능하다.

예를 들면, 본 실시형태의 광 조사 장치(1)는 원환 형상의 조사 에리어의 자외선 경화 수지를 경화시키는 것으로서 설명했지만, 이러한 용도에 한정되는 것은 아니며, 원환 형상의 광을 필요로 하는 다른 용도(예를 들면, 중심부에 광을 조사하고 싶지 않은 원 형상의 조사 대상물에 대한 조사)에도 적용하는 것이 가능하다.

또, 본 실시형태의 광 조사 장치(1)는 파장 365nm의 자외광을 조사하는 장치로서 설명했지만, 자외역의 다른 파장의 자외광을 조사하는 것이어도 된다. 최근, 자외역에 가까운 파장(예를 들면, 파장 405nm)의 광을 조사하는 LED 소자가 실용에 제공되어 있지만, 이러한 LED 소자를 본 실시형태의 광 조사 장치(1)에 적용하는 것도 가능하다. 즉, 본 명세서에 있어서의 「자외광」, 「자외역의 파장의 광」은 자외역에 가까운 파장의 광을 포함하는 의미이며, 본 발명의 작용·효과를 나타내는 이상, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내이다. 또, 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 광 조사 장치(1)를 원환 형상의 광을 필요로 하는 다른 용도(즉, 자외선 경화 수지를 경화시키는 용도 이외의 용도)에 적용하는 경우에는, 광 조사 장치(1)는 반드시 자외광을 조사하는 것일 필요는 없고, 가시역 또는 적외역의 파장의 광을 조사하는 것이어도 된다.

또, 본 실시형태의 제1 렌즈(22)는 양측 볼록 렌즈로서 설명했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 평볼록 렌즈 또는 요철 렌즈를 적용하는 것도 가능하다.

또, 본 실시형태의 제3 렌즈(42)는 평볼록 렌즈로서 설명했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 양측 볼록 렌즈 또는 요철 렌즈를 적용하는 것도 가능하다. 또, 평볼록 렌즈인 경우에, 볼록면이 입사면, 평면이 출사면이 되도록 배치해도 된다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 제2 렌즈(23)의 원추 형상의 입사면(23a)의 정점의 각도 α를 140°로서 설명했지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 도 10~도 14는 본 실시형태의 제2 렌즈(23)의 입사면(23a)의 정점의 각도 α를 각각 160°, 150°, 120°, 100°, 80°로 변경했을 때의 광로도(도 10(a)~도 14(a)), 및 사전 결정된 워크 디스턴스(WD=20mm) 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프(도 10(b)~도 14(b))이다. 또한, 도 10(b)~도 14(b)의 종축은 도 6과 마찬가지로 조사 강도(mW/cm²)이며, 횡축은 광축(0)을 0으로 하는 X축 방향 및 Y축 방향의 거리(mm)이다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 제2 렌즈(23)의 입사면(23a)의 정점의 각도 α가 160°인 경우, 제2 렌즈(23)에 의한 굴절력이 작아지기 때문에, 광축(0) 주변(즉, 중심부)에 200mW/cm²정도의 광이 잔존하고, 완전한 원환 형상의 자외광을 얻을 수 없다. 이와 같이, 조사 에리어의 중심부에 광이 잔존하면, 그 만큼 주변의 광의 광량이 감소하기 때문에, 피크 강도는 약간 낮은 것이 되지만, 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상의 자외선 경화 수지를 경화시킬 수 있으면, 이러한 구성을 적용할 수 있다.

도 11에 나타내는 바와 같이, 제2 렌즈(23)의 입사면(23a)의 정점의 각도 α가 150°인 경우, 본 실시형태와 마찬가지로 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 직경 약10mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 제2 렌즈(23)의 입사면(23a)의 정점의 각도 α가 120°인 경우, 제2 렌즈(23)가 두꺼워지기 때문에, 제1 렌즈(22)를 투과한 자외광의 일부(퍼짐각이 큰 광)가 제2 렌즈(23)에 입사하지 않고, 광의 이용 효율이 약간 저하되지만, 본 실시형태와 마찬가지로 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 직경 약12mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다. 또한, 본 변형예에 있어서 광의 이용 효율을 높이기 위해서는, 제2 렌즈(23)의 외경을 크게 하면 된다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 제2 렌즈(23)의 입사면(23a)의 정점의 각도 α가 100°인 경우, 각도 α가 120°인 경우보다 제2 렌즈(23)가 두꺼워지기 때문에, 광의 이용 효율이 더욱 저하되지만, 본 실시형태와 마찬가지로 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 직경 약18mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다. 또한, 본 변형예에 있어서 광의 이용 효율을 높이기 위해서는 각도 α가 120°인 경우와 마찬가지로 제2 렌즈(23)의 외경을 크게 하면 된다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 제2 렌즈(23)의 입사면(23a)의 정점의 각도 α가 80°인 경우, 각도 α가 100°인 경우보다 제2 렌즈(23)가 더욱 두꺼워지기 때문에, 광의 이용 효율이 더욱 저하되지만, 본 실시형태와 마찬가지로 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 직경 약24mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다. 또한, 본 변형예에 있어서 광의 이용 효율을 높이기 위해서는, 각도 α가 120°, 100°인 경우와 마찬가지로 제2 렌즈(23)의 외경을 크게 하면 된다.

이와 같이, 본 실시형태의 제2 렌즈(23)의 원추 형상의 입사면(23a)의 정점의 각도 α는 140°에 한정되는 것은 아니며, 160° 이하이면 사전 결정된 워크 디스턴스(WD) 상에 있어서 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다. 또한, 상기 서술한 바와 같이, 제2 렌즈(23)의 입사면(23a)의 정점의 각도 α가 160°인 경우, 중심부에 광이 잔존하기 때문에 광의 이용 효율이 저하되고, 또 각도 α가 작아질수록 제2 렌즈(23)가 두꺼워져, 광의 이용 효율이 저하된다. 이 때문에, 제2 렌즈(23)의 입사면(23a)의 정점의 각도 α는 120°~150°가 적합하다.

또, 본 실시형태의 제2 렌즈(23)는 원추면을 제1 렌즈(22)측을 향하게 한 액시콘 렌즈로서 설명했지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 생각된다.

도 15는 본 실시형태의 제2 렌즈(23)의 제1 변형예를 나타내는 광로도(도 15(a)) 및 WD=20mm 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프(도 15(b))이다. 본 변형예의 제2 렌즈(231)는 원추면을 제3 렌즈(42)측을 향하게 한 액시콘 렌즈인 점에서 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 상이하다. 이와 같이, 원추면을 출사면측에 배치해도 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 마찬가지로 기능하고, WD=20mm 상에서 직경 약7mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다.

도 16은 본 실시형태의 제2 렌즈(23)의 제2 변형예를 나타내는 광로도(도 16(a)) 및 WD=20mm 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프(도 16(b))이다. 본 변형예의 제2 렌즈(232)는 제1 렌즈(22)측(즉, 입사면측) 및 제3 렌즈(42)측(즉, 출사면측)에 원추면을 가지는 액시콘 렌즈인 점에서 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 상이하다. 이와 같이, 입사면 및 출사면을 원추면으로 구성해도 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 마찬가지로 기능하고, WD=20mm 상에서 직경 약14mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다. 또한, 본 변형예에 있어서는, 광축(0)의 주변(즉, 중심부)에 있어서도 약간의 자외광의 조사가 인정되지만, 워크 디스턴스(WD) 상에서 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있으면, 렌즈(L)의 기단면(Lb)의 자외선 경화 수지를 경화시킬 수 있기 때문에, 특별히 문제가 되지는 않는다.

도 17은 본 실시형태의 제2 렌즈(23)의 제3 변형예를 나타내는 광로도(도 17(a)) 및 WD=20mm 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프(도 17(b))이다. 본 변형예의 제2 렌즈(233)는 원추면을 제3 렌즈(42)측을 향하게 한 제1 액시콘 렌즈(233a)와, 원추면을 제1 렌즈(22)측을 향하게 한 제2 액시콘 렌즈(233b)로 구성되어 있는 점에서 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 상이하다. 이와 같이, 원추면이 상대하도록 배치된 한 쌍의 액시콘 렌즈는 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 마찬가지로 기능하고, 이러한 구성에 의해서도 WD=20mm 상에서 직경 약15mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다.

도 18은 본 실시형태의 제2 렌즈(23)의 제4 변형예를 나타내는 광로도(도 18 (a)) 및 WD=20mm 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프(도 18(b))이다. 본 변형예의 제2 렌즈(234)는 원추면을 제1 렌즈(22)측을 향하게 한 제1 액시콘 렌즈(234a)와, 원추면을 제3 렌즈(42)측을 향하게 한 제2 액시콘 렌즈(234b)로 구성되어 있는 점에서 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 상이하다. 이와 같이, 원추면이 역방향을 향하도록 배치된 한 쌍의 액시콘 렌즈는 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 마찬가지로 기능하고, 이러한 구성에 의해서도 WD=20mm 상에서 직경 약14mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다. 또한, 본 변형예에 있어서는, 제2 변형예와 마찬가지로 광축(O)의 주변(즉, 중심부)에 있어서도 자외광의 조사가 인정되지만, 워크 디스턴스(WD) 상에서 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있으면, 렌즈(L)의 기단면(Lb)의 자외선 경화 수지를 경화시킬 수 있기 때문에, 특별히 문제가 되지는 않는다.

도 19는 본 실시형태의 제2 렌즈(23)의 제5 변형예를 나타내는 광로도(도 19 (a)) 및 WD=20mm 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프(도 19(b))이다. 본 변형예의 제2 렌즈(235)는 원추면을 제1 렌즈(22)측을 향하게 한 제1 액시콘 렌즈(235a)와 제2 액시콘 렌즈(235b)로 구성되어 있는 점에서 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 상이하다. 이와 같이, 원추면이 제1 렌즈(22)측을 향하도록 배치된 한 쌍의 액시콘 렌즈는 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 마찬가지로 기능하고, 이러한 구성에 의해서도 WD=20mm 상에서 직경 약14mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다. 또한, 본 변형예에 있어서도, 제2, 제4 변형예와 마찬가지로 광축(0)의 주변(즉, 중심부)에 있어서도 자외광의 조사가 인정되지만, 워크 디스턴스(WD) 상에서 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있으면, 렌즈(L)의 기단면(Lb)의 자외선 경화 수지를 경화시킬 수 있기 때문에, 특별히 문제가 되지는 않는다.

도 20은 본 실시형태의 제2 렌즈(23)의 제6 변형예를 나타내는 광로도(도 20(a)) 및 WD=20mm 상에 있어서의 X축 방향의 조사 강도 분포를 나타내는 그래프(도 20(b))이다. 본 변형예의 제2 렌즈(236)는 원추면을 제3 렌즈(42)측을 향하게 한 제1 액시콘 렌즈(236a)와 제2 액시콘 렌즈(236b)로 구성되어 있는 점에서 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 상이하다. 이와 같이, 원추면이 제3 렌즈(42)측을 향하도록 배치된 한 쌍의 액시콘 렌즈는 본 실시형태의 제2 렌즈(23)와 마찬가지로 기능하고, 이러한 구성에 의해서도 WD=20mm 상에서 직경 약14mm의 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있다. 또한, 본 변형예에 있어서도, 제2, 제4, 제5 변형예와 마찬가지로 광축(0) 주변에 있어서도 자외광의 조사가 인정되지만, 워크 디스턴스(WD) 상에서 원환 형상의 자외광을 얻을 수 있으면, 렌즈(L)의 기단면(Lb)의 자외선 경화 수지를 경화시킬 수 있기 때문에, 특별히 문제가 되지는 않는다.

또한, 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것이 아니다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라, 특허청구의 범위에 의해 표시되고, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

1…광 조사 장치
10…LED 유닛
11…케이스
11a…개구부
11b…측벽부
11c…바닥부
11ca, 11cb…관통 구멍
12…LED 소자
12a…발광면
12b…커버 유리
20…제1 렌즈 유닛
21…경통
21a, 21b…개구부
21c…측벽부
22…제1 렌즈
23, 231, 232, 233, 234, 235, 236…제2 렌즈
23a…입사면
23b…출사면
30…로크 나사
30a…나사 구멍
40…제2 렌즈 유닛
41…경통
41a, 41b…개구부
41c…측벽부
42…제3 렌즈
100…광학 헤드
200…전원 유닛
300…케이블
300a, 300b…리드선
L…렌즈
La…플랜지부
Lb…기단면

Claims

사전 결정된 위치에 배치된 조사 대상물의 원환 형상의 조사 에리어에 대하여 광을 조사하는 광 조사 장치로서,
상기 광을 출사하는 LED(Light Emitting Diode) 소자와,
상기 LED 소자와 공통의 광축을 가지고, 상기 LED 소자로부터 출사된 광의 퍼짐각을 좁히고, 사전 결정된 퍼짐각을 가지는 광으로 성형하는 제1 렌즈와,
상기 제1 렌즈와 공통의 광축을 가지고, 상기 제1 렌즈를 투과한 광을 이 광축을 중심으로 하는 원환 형상의 광이 되도록 굴절시키는 제2 렌즈와,
상기 제2 렌즈와 공통의 광축을 가지고, 상기 제2 렌즈를 투과한 광을 상기 조사 에리어 상에 원환 형상으로 포커스하는 제3 렌즈를 구비하고,
상기 제3 렌즈를 상기 제2 렌즈에 대하여 상대적으로 이동시키고, 상기 제2 렌즈를 통과한 광의 포커스 위치를 변경하는 렌즈 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 렌즈는 원추면을 상기 제1 렌즈측 또는 상기 제3 렌즈측을 향하게 한 액시콘 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 렌즈는 원추면을 상기 제1 렌즈측 및 상기 제3 렌즈측에 구비한 액시콘 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 렌즈는 원추면을 상기 제1 렌즈측 또는 상기 제3 렌즈측에 각각 구비한 한 쌍의 액시콘 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원추면의 정점의 각도가 120°~150°인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 렌즈는 양측 볼록 렌즈, 평볼록 렌즈 또는 요철 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 렌즈는 양측 볼록 렌즈, 평볼록 렌즈, 또는 요철 렌즈인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 조사 장치로부터 조사되는 광이 자외역의 파장의 광인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 자외역의 파장의 광은 자외선 경화형 수지에 작용하는 파장을 포함하는 광인 것을 특징으로 하는 광 조사 장치.
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