(57)【要約】【課題】照射効率の向上に寄与する光学部品を提供する。【解決手段】光学部品１２は、透光性基板２０と、透光性基板２０の表面上にアレイ状に配置される複数の光学素子３０と、を備える。複数の光学素子３０のそれぞれは、表面と接する出射口３４と、表面から光軸方向に離れた位置に設けられる入射口３２と、出射口３４の外周から入射口３２の外周に向けて延びる反射面３６とを有する。入射口３２の直径は、出射口３４の直径よりも小さく、反射面３６は、内側が凹となる曲面で構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板と、
前記透光性基板の表面上にアレイ状に配置される複数の光学素子と、を備え、
前記複数の光学素子のそれぞれは、
前記表面と接する出射口と、前記表面から光軸方向に離れた位置に設けられる入射口と、前記出射口の外周から前記入射口の外周に向けて延びる反射面とを有し、前記入射口の直径は、前記出射口の直径よりも小さく、前記反射面は、内側が凹となる曲面で構成されることを特徴とする光学部品。
【請求項２】
前記出射口の直径は、前記入射口の直径の２．５倍以上２．７倍以下であり、前記入射口から前記出射口までの前記光軸方向の高さは、前記入射口の直径の２倍以上５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記複数の光学素子のそれぞれは、前記反射面の内側が中実であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記複数の光学素子のそれぞれの前記入射口は、平坦面であることを特徴とする請求項３に記載の光学部品。
【請求項５】
前記複数の光学素子のそれぞれは、前記反射面の内側が中空であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品。
【請求項６】
前記反射面は、石英（ＳｉＯ２）と空気の界面であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学部品。
【請求項７】
前記反射面は、石英（ＳｉＯ２）とアルミニウム（Ａｌ）の積層構造で構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の光学部品。
【請求項８】
前記透光性基板の前記表面は、外周領域と、前記外周領域より内側の内側領域とを有し、前記複数の光学素子は、前記内側領域のみに設けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光学部品。
【請求項９】
出射口と、前記出射口から光軸方向に離れた位置に設けられる入射口と、前記出射口の外周から入射口の外周に向けて延びる反射面とを有する光学素子であって、前記入射口の直径が前記出射口の直径よりも小さく、前記反射面の内側が凹となる曲面で構成される複数の光学素子を製造するステップと、
前記複数の光学素子を透光性基板の表面上にアレイ状に配置し、前記複数の光学素子のそれぞれの前記出射口を前記透光性基板の前記表面に接合させるステップと、を備えることを特徴とする光学部品の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の光学素子を製造するステップは、
前記反射面の形状に対応した金型に棒状または管状の材料を挿入し、前記反射面に対応した形状の曲面を有する本体部と、前記本体部の前記光軸方向の両端のそれぞれから前記光軸方向に延在する第１端部および第２端部とを有する中間部材を成形するステップと、
前記中間部材の前記第１端部および前記第２端部を前記本体部から切断するステップと、を含むことを特徴とする請求項９に記載の光学部品の製造方法。
【請求項１１】
前記複数の光学素子を製造するステップは、
前記中間部材の前記第１端部および前記第２端部を切断する前に、前記中間部材の前記曲面に反射膜を形成するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の光学部品の製造方法。
【請求項１２】
透光性基板と、前記透光性基板の表面上にアレイ状に配置される複数の光学素子とを含む光学部品と、
前記複数の光学素子のそれぞれに対応する位置に配置される複数の発光素子を含む光源と、を備え、
前記複数の光学素子のそれぞれは、前記表面と接する出射口と、前記表面から光軸方向に離れた位置に設けられる入射口と、前記出射口の外周から前記入射口の外周に向けて延びる反射面とを有し、前記入射口の直径は、前記出射口の直径よりも小さく、前記反射面は、内側が凹となる曲面で構成され、
前記複数の発光素子のそれぞれは、対応する光学素子の前記入射口に向けて光を出力することを特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品、光学部品の製造方法および光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外光には殺菌能力があることが知られており、医療や食品加工の現場などでの殺菌処理に紫外光照射装置が用いられる。また、水などの流体に連続的に紫外光を照射して流体を殺菌する装置も知られている。例えば、複数の紫外光発光素子をアレイ状に配置した光源ユニットを用いて、殺菌対象となる水に紫外光を照射する水処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−６９１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アレイ状に配置した発光素子から出力される光をより効率的に照射対象に照射できることが好ましい。
【０００５】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、照射効率の向上に寄与する光学部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様の光学部品は、透光性基板と、透光性基板の表面上にアレイ状に配置される複数の光学素子と、を備える。複数の光学素子のそれぞれは、表面と接する出射口と、表面から光軸方向に離れた位置に設けられる入射口と、出射口の外周から入射口の外周に向けて延びる反射面とを有し、入射口の直径は、出射口の直径よりも小さく、反射面は、内側が凹となる曲面で構成される。
【０００７】
この態様によると、各光学素子の入射口に入射する光のうち、入射口に対する入射角の小さい光はそのまま光軸に沿う方向に光性基板から出射される。一方、各光学素子の入射口に入射する光のうち、入射口に対する入射角の大きい光は各光学素子の反射面に入射し、反射面にて光軸に沿う方向に反射されて透光性基板から出射される。したがって、各光学素子の入射口に対応するように複数の発光素子を配置することで、各発光素子から出力される光を光軸に沿う方向に変換して透光性基板から出射させることができる。その結果、透光性基板の正面に位置する照射対象に対して効率的に光を照射することができる。
【０００８】
出射口の直径は、入射口の直径の２．５倍以上２．７倍以下であり、入射口から出射口までの光軸方向の高さは、入射口の直径の２倍以上５倍以下であってもよい。
【０００９】
複数の光学素子のそれぞれは、反射面の内側が中実であってもよい。
【００１０】
複数の光学素子のそれぞれの入射口は、平坦面であってもよい。
【００１１】
複数の光学素子のそれぞれは、反射面の内側が中空であってもよい。
【００１２】
反射面は、石英（ＳｉＯ２）と空気の界面であってもよい。
【００１３】
反射面は、石英（ＳｉＯ２）とアルミニウム（Ａｌ）の積層構造で構成されてもよい。
【００１４】
透光性基板の表面は、外周領域と、外周領域より内側の内側領域とを有し、複数の光学素子は、内側領域のみに設けられてもよい。
【００１５】
本発明の別の態様は、光学部品の製造方法である。この方法は、出射口と、出射口から光軸方向に離れた位置に設けられる入射口と、出射口の外周から入射口の外周に向けて延びる反射面とを有する光学素子であって、入射口の直径が出射口の直径よりも小さく、反射面の内側が凹となる曲面で構成される複数の光学素子を製造するステップと、複数の光学素子を透光性基板の表面上にアレイ状に配置し、複数の光学素子のそれぞれの出射口を透光性基板の表面に接合させるステップと、を備える。
【００１６】
この態様によると、複数の光学素子を製造した後に透光性基板の表面上に接合するため、基板面積を変えたり、基板上に配置する光学素子の数を変えたりする場合であっても、共通の光学素子を流用できる。これにより、異なるサイズの基板毎に金型を用意する場合と比較して、製造コストを低減することができる。また、必要に応じて光学素子の数、間隔、配置等を自由に変えることができるため、光学部品の設計変更を容易化できる。
【００１７】
複数の光学素子を製造するステップは、反射面の形状に対応した金型に棒状または管状の材料を挿入し、反射面に対応した形状の曲面を有する本体部と、本体部の光軸方向の両端のそれぞれから光軸方向に延在する第１端部および第２端部とを有する中間部材を成形するステップと、中間部材の第１端部および第２端部を本体部から切断するステップと、を含んでもよい。
【００１８】
複数の光学素子を製造するステップは、中間部材の第１端部および第２端部を切断する前に、中間部材の曲面に反射膜を形成するステップをさらに備えてもよい。
【００１９】
本発明のさらに別の態様は、光照射装置である。この装置は、透光性基板と、透光性基板の表面上にアレイ状に配置される複数の光学素子とを含む光学部品と、複数の光学素子のそれぞれに対応する位置に配置される複数の発光素子を含む光源と、を備える。複数の光学素子のそれぞれは、表面と接する出射口と、表面から光軸方向に離れた位置に設けられる入射口と、出射口の外周から入射口の外周に向けて延びる反射面とを有し、入射口の直径は、出射口の直径よりも小さく、反射面は、内側が凹となる曲面で構成され、複数の発光素子のそれぞれは、対応する光学素子の入射口に向けて光を出力する。
【００２０】
この態様によると、各光学素子の入射口に入射する光のうち、入射口に対する入射角の小さい光はそのまま光軸に沿う方向に透光性基板から出射される。一方、各光学素子の入射口に入射する光のうち、入射口に対する入射角の大きい光は各光学素子の反射面に入射し、反射面にて光軸に沿う方向に反射されて透光性基板から出射される。したがって、複数の発光素子のそれぞれから出力される光を光軸に沿う方向に変換して透光性基板から出射させることができる。その結果、透光性基板の正面に位置する照射対象に対して効率的に光を照射することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、照射効率の向上に寄与する光学部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態に係る光照射装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の光学部品の構成を概略的に示す下面図である。
【図３】図１の光学部品の構造を詳細に示す部分側面図である。
【図４】図３の光学部品を透過する光線を模式的に示す図である。
【図５】比較例に係る光学部品を透過する光線を模式的に示す図である。
【図６】光照射装置の配光分布を模式的に示す図である。
【図７】変形例に係る光学部品の構成を概略的に示す断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｅ）は、光学部品の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】実施の形態に係る流体殺菌装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１０】変形例に係る光学部品の構成を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００２４】
図１は、実施の形態に係る光照射装置１０の構成を概略的に示す断面図である。光照射装置１０は、複数の発光素子４０を用いて所定の光軸Ｚ（照射軸Ｚともいう）に沿った方向に紫外光Ａを照射する装置である。光照射装置１０は、複数の発光素子４０の出力光の配光分布を対応する光学素子３０を用いて調整する。これにより、光照射装置１０の正面の空間Ｓにより効率的に紫外光Ａが照射されるようにする。光照射装置１０は、例えば、紫外光Ａの照射による殺菌処理に用いることができる。
【００２５】
光照射装置１０は、光学部品１２と、光源１４とを備える。光学部品１２は、透光性基板２０と、複数の光学素子３０とを含む。光源１４は、複数の発光素子４０と、実装基板４２と、ヒートシンク４４とを含む。
【００２６】
図面において、光照射装置１０から出力される光Ａの照射方向をｚ方向とし、ｚ方向に直交する方向をｘ方向およびｙ方向としている。図１は、ｘｚ平面の断面を示している。また、光軸Ｚまたは照射軸Ｚに沿う方向とは、光軸Ａに対する角度が２５度以内、好ましくは１５度以内または１０度以内となる方向のことをいう。
【００２７】
発光素子４０は、いわゆるＵＶ−ＬＥＤ（Ultra Violet-Light Emitting Diode）である。発光素子４０は、発光の中心波長またはピーク波長が約２００ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲に含まれ、殺菌効率の高い波長である２６０ｎｍ〜２９０ｎｍ付近の紫外光を発することが好ましい。複数の発光素子４０は、実装基板４２の上にアレイ状に配置されており、例えば、三角格子状または四角格子状に二次元的に配列される。
【００２８】
ヒートシンク４４は、複数の発光素子４０と熱的に接続され、発光素子４０の点灯時に生じる熱を放熱させる。ヒートシンク４４は、実装基板４２の裏面に取り付けられており、実装基板４２を挟んで発光素子４０とは反対側に設けられる。
【００２９】
透光性基板２０は、複数の光学素子３０を支持する部材である。透光性基板２０は、発光素子４０から出力される紫外光に対して透明な材料で構成され、例えば、石英（ＳｉＯ２）などのガラス材料で構成される。透光性基板２０は、平板形状をしており、互いに対向する第１面２２および第２面２４を有する。
【００３０】
光学素子３０は、入射口３２と、出射口３４と、反射面３６とを有する。光学素子３０は、発光素子４０に対応して配置され、対応する発光素子４０と入射口３２が向かい合うように配置される。光学素子３０は、透光性基板２０の第１面２２に取り付けられており、例えば、光学素子３０の出射口３４が第１面２２に接合されて固定される。光学素子３０は、発光素子４０から出力される紫外光に対して透明な材料で構成され、例えば、石英（ＳｉＯ２）などの透光性基板２０と同じ材料で構成される。
【００３１】
光学素子３０は、発光素子４０から出力される紫外光の配光分布を変化させ、照射軸Ｚに沿う方向の光成分を増加させる。発光素子４０から入射口３２に入射する紫外光のうち、入射口３２への入射角が相対的に小さい光は、光学素子３０の内部をそのまま直進して出射口３４に向かう。一方、入射口３２への入射角が相対的に大きい光は、反射面３６にて反射してから出射口３４に向かう。これにより、入射口３２に入射する光の大半が照射軸Ｚに沿う方向となって出射口３４から出射される。
【００３２】
図２は、図１の光学部品１２の構成を概略的に示す下面図であり、透光性基板２０の第１面２２をｚ方向に見ている。図１は、図２のＢ−Ｂ線断面に相当する。
【００３３】
透光性基板２０は、円板形状であり、第１面２２の外形は円形である。第１面２２は、第１面２２の外周に沿う外周領域Ｃ１と、外周領域Ｃ１の内側の内側領域Ｃ２とを有する。複数の光学素子３０は、第１面２２の内側領域Ｃ２にのみ設けられ、第１面２２の外周領域Ｃ１には設けられていない。第１面２２の外周領域Ｃ１は、光学部品１２を他の部材に固定するためのフランジとして用いることができる。なお、透光性基板２０の外形は円形に限られず、任意の形状を取ることができる。
【００３４】
複数の光学素子３０は、第１面２２の内側領域Ｃ２に三角格子状に配置される。第１面２２上において、隣接する光学素子３０の間に隙間が設けられている。光学素子３０は、入射口３２および出射口３４の外周が円形である。したがって、光学素子３０は、入射口３２を頂面とし、出射口３４を底面とする円錐台に近似した形状を有する。光学素子３０は、出射口３４の円形の外周から入射口３２の円形の外周に向けて延びる反射面３６の傾斜角が一定でない点で、円錐台形状とは相違する。光学素子３０の詳細な形状については、図３を参照しながら後述する。
【００３５】
図３は、図１の光学部品１２の構造を詳細に示す部分側面図であり、一つの光学素子３０を拡大して示している。入射口３２は、平坦面であり、透光性基板２０の第１面２２および第２面２４と平行である。入射口３２は、発光素子４０からの出力光の全てが入射しうる大きさであることが好ましく、例えば、発光素子４０の外形寸法と同程度であることが好ましい。一例において、発光素子４０の外形寸法は３．５ｍｍ角であり、入射口３２の直径Ｄ１は３．４ｍｍである。
【００３６】
反射面３６は、内側が凹、外側が凸となる曲面で構成されており、透光性基板２０の第１面２２の法線に対するテーパ角θが高さ位置に応じて変化する。反射面３６は、出射口３４から入射口３２に向けて徐々にテーパ角θが大きくなる。反射面３６は、例えば、球面や放物面などで構成されることができる。反射面３６は、自由曲面などの非球面であってもよい。
【００３７】
光学素子３０は、入射口３２の直径Ｄ１、出射口３４の直径Ｄ２および出射口３４から入射口３２までの高さｈが所定の関係を満たすような形状とすることで、照射軸Ｚに沿う方向の光成分を好適に増やすことができる。具体的には、出射口３４の直径Ｄ２を入射口３２の直径Ｄ１の２．５倍〜２．７倍（つまり、Ｄ２＝Ｄ１×２．５〜２．７）とし、光学素子３０の高さｈを入射口３２の直径Ｄ１の２倍〜５倍（つまり、ｈ＝Ｄ１×２〜５）とすることが好ましい。さらに、出射口３４の外周の位置における反射面３６のテーパ角θを１１度〜１５度の範囲とすることが好ましい。光学素子３０の形状をこのように設定することにより、約８０％以上の光を照射軸Ｚに沿う方向に出射できる。一例において、入射口３２の直径Ｄ１は３．４ｍｍであり、出射口３４の直径Ｄ２は８．８ｍｍであり、光学素子３０の高さｈは８．８ｍｍである。
【００３８】
図４は、図３の光学部品１２を透過する光線を模式的に示す図であり、発光素子４０から出力される光線の軌跡を描いている。発光素子４０は、ＬＥＤチップ５０、パッケージ基板４８および蓋板４６により構成され、パッケージ基板４８の凹部にＬＥＤチップ５０が配置され、その上に透明な蓋板４６が載置されている。発光素子４０は、配光角が１２０〜１５０度程度の広配光角の素子であり、発光素子４０の蓋板４６から扇状に広がった光線が出力される。発光素子４０から出射される光のほぼ全てを入射口３２に入射させるために、発光素子４０の蓋板４６と光学素子３０の入射口３２の間の隙間が僅かとなるように近接して配置される。なお、発光素子４０の蓋板４６と光学素子３０の入射口３２とが互いに接して隙間がなくなるように発光素子４０を配置してもよい。
【００３９】
図示されるように、入射口３２の中央付近に入射するような入射角の小さい光は、光学素子３０の内部を直進して出射口３４を通過し、透光性基板２０の第２面２４からそのまま出射される。一方、入射口３２の外周付近に入射するような入射角の大きい光は、光学素子３０の内部を直進すると反射面３６に到達する。反射面３６に対する入射角は非常に大きいため、反射面３６に入射する光は、空気との界面で構成される反射面３６にて全反射され、照射軸Ｚに沿う方向に進行して出射口３４を通過し、透光性基板２０の第２面２４から出射される。その結果、光学素子３０を通過した光は、その大半が照射軸Ｚに沿う方向に透光性基板２０の第２面２４から出射される。
【００４０】
図５は、比較例に係る光学部品９６と透過する光線を模式的に示す図である。比較例に係る光学部品９６では、上述の円錐台形状に近似した光学素子３０ではなく、半球形状の光学素子９８を用いている。半球形状の光学素子９８は、いわゆる半球レンズであり、レンズ表面の球面における屈折力を用いて光線の配光分布を変化させている。しかしながら、図４に示す実施例と比べると、光学素子９８に入射した光を照射軸Ｚに沿う方向に屈折させる力が弱く、透光性基板２０の第２面２４から出射される光線の向きが斜めとなる割合、例えば照射軸Ｚに対する傾きが２５度以上となる割合が多いと言える。
【００４１】
図６は、光照射装置１０の配光分布を模式的に示す図である。破線５１は、発光素子４０の配光分布であり、ピーク強度の半値に対応する配光角が約１２０度（±６０度）である。実線５２は、上述の図４に示した光線の配光分布であり、約２０度（±１０度）の配光角を実現できている。一点鎖線５３は，上述の図５に示した光線の配光分布であり、±３０度の方向にピークを有する配光分布となっている。本実施の形態によれば、光照射装置１０から出射される光の配光角を小さくすることができ、照射対象に向けて特定の照射軸Ｚに沿って進行する光を照射できる。これにより、照射対象とは異なる方向にも発散してしまう光を照射する場合に比べて、発光素子４０からの光を効率的に照射対象に照射できる。
【００４２】
図７は、変形例に係る光学部品１２の構成を概略的に示す図である。変形例に係る光学素子３０は、反射面３６の上に設けられる反射膜３８をさらに含む。反射膜３８は、紫外光に対する反射率が高い材料で構成され、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で構成される。反射膜３８をさらに設けることで、反射面３６に対する入射角の小さい光が反射面３６を通過して外部に漏れてしまうのを防ぐことができる。発光素子４０から直接的に反射面３６に入射する光の大半は、反射膜３８を設けなくても全反射により反射させることができる。しかしながら、図示されるように透光性基板２０の第２面２４にて反射されて内部に戻ってくる光線の一部は、反射面３６にほぼ直交して入射する可能性がある。反射面３６の上に反射膜３８を設けることで、このような反射面３６に対する入射角の小さい光であっても、反射膜３８により光学素子３０の内側に向けて反射させることができ、発光素子４０から出射される光をより効率的に利用できる。
【００４３】
つづいて、上述の実施の形態および比較例に係る光学部品１２の製造方法について説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は、光学部品１２の製造工程を模式的に示す断面図である。まず、図８（ａ）に示すように、光学素子３０の反射面３６の形状に対応した凹面９２を有する金型９０を用意し、金型９０の凹面９２に軟化させたガラス材料の棒材８０を挿入する。これにより、図８（ｂ）に示すように、棒材８０から中間部材８２を成形する。中間部材８２は、上述の光学素子３０の反射面３６に対応した形状を有する本体部８４と、本体部８４の両端のそれぞれから延在する第１端部８５および第２端部８６とを有する。
【００４４】
次に、中間部材８２を金型９０から取り出し、変形例に係る反射膜３８を形成する必要があれば、図８（ｃ）に示すように中間部材８２の表面にＡｌ等の反射膜８８を形成する。反射膜８８は、例えば、蒸着法やスパッタリング法などにより形成できる。反射膜３８が不要であれば、図８（ｃ）の工程をスキップする。
【００４５】
次に、中間部材８２の第１端部８５および第２端部８６を本体部８４から切断して除去することにより、図８（ｄ）に示すように、入射口３２、出射口３４、反射面３６および反射膜３８を有する光学素子３０ができあがる。入射口３２および出射口３４は、第１端部８５および第２端部８６の切断面によって形成されるため、反射膜８８により被覆されず、材料の石英ガラスが露出した状態となる。なお、入射口３２および出射口３４のそれぞれは、切断後に光学研磨される。
【００４６】
次に、図８（ｅ）に示すように、透光性基板２０の第１面２２に複数の光学素子３０を接合させる。これにより、光学部品１２が完成する。透光性基板２０と光学素子３０の接合は、接合面を高精度に光学研磨することにより、接着剤などを用いずに接合させる「オプティカルコンタクト接合」の技術を用いることができる。なお、透光性基板２０と光学素子３０の接合方法はこれに限られず、例えば両者を溶着させて接合してもよい。
【００４７】
図９は、実施の形態に係る流体殺菌装置６０の構成を概略的に示す断面図である。流体殺菌装置６０は、上述の実施の形態に係る光照射装置１０の応用例の一つである。流体殺菌装置６０は、光照射装置１０と、処理流路６２とを備える。流体殺菌装置６０は、処理流路６２を流れる流体に向けて光照射装置１０からの紫外光Ａを照射して殺菌処理を施すために用いられる。
【００４８】
第１筐体６４は、処理流路６２を区画する容器である。第１筐体６４は、流入口６６と、流出口６８と、透光性基板２０が設けられる開口７２と、を有する。第１筐体６４の材質は特に問わないが、第１筐体６４の内面７０は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系樹脂、アルミニウム（Ａｌ）やステンレスなどの金属材料で構成されることができる。第２筐体７８は、光源１４を収容する。第２筐体７８は、第１筐体６４の開口７２に取り付けられる。
【００４９】
光照射装置１０は、光学部品１２および光源１４を含む。光学部品１２は、第１筐体６４の開口７２に形成される凹部７４に嵌め込まれる。具体的には、透光性基板２０の外周部のフランジが凹部７４に嵌め込まれる。透光性基板２０と第１筐体６４の間には、Ｏリングなどのシール部材７６が設けられ、光学部品１２と第１筐体６４の隙間が密閉される。光学部品１２は、透光性基板２０の第２面２４が処理流路６２に露出する向きで配置される。複数の光学素子３０は、第２筐体７８の内部に位置する。光源１４は、第２筐体７８の内部に設けられる。光源１４は、複数の発光素子４０のそれぞれと対応する光学素子３０とが互いに対向するように配置される。
【００５０】
つづいて、流体殺菌装置６０の動作について説明する。殺菌対象となる水などの流体が流入口６６から第１筐体６４の内部に流入し、処理流路６２を流体が流れる。光照射装置１０の複数の発光素子４０を点灯させ、光学部品１２を介して発光素子４０からの出力光を光軸Ｚに沿う方向の照射光Ａに変換し、処理流路６２を流れる流体に照射する。処理流路６２にて紫外光Ａが照射された流体は流出口６８から排出される。本実施の形態によれば、光源１４からの紫外光Ａを照射軸Ｚに沿う方向に照射することで、処理流路６２を流れる流体に紫外光を効率的に作用させることができる。特に、第１筐体６４の内面７０が紫外光反射率の低い材料で構成される場合であっても、第１筐体６４の内面７０に向かう紫外光の成分が少ないため、内面７０に入射して損失となる紫外光量を低減できる。また、第１筐体６４を照射軸Ｚの方向に長く延在させ、処理流路６２が照射軸Ｚの方向に延びる構成とすることで、処理流路６２を流れる流体に作用する紫外光量を増やし、より効率的に流体を殺菌することができる。
【００５１】
本実施の形態によれば、発光素子４０から出力される光を光学素子３０に入射させることで、配光角が狭く、直進性の高い照射光Ａを生成することができる。また、複数の発光素子４０に対応して複数の光学素子３０をアレイ状に配置することで、光照射装置１０を配光角の狭い面発光デバイスとして用いることができる。光照射装置１０から出力される光は光軸Ｚに沿う方向に直進するため、光照射装置１０の正面に位置する照射対象に効率的に光を照射することができる。つまり、光照射装置１０の正面とは異なる方向に進行して損失となる光量を顕著に低減できる。
【００５２】
本実施の形態によれば、ボールレンズや半球レンズといった屈折型の光学素子ではなく、反射型の光学素子３０を用いることで、必要な性能を得るための各光学素子３０が透光性基板２０の第１面２２上で占める面積を小さくできる。これにより、単位面積あたりの光学素子３０の実装数を高めることができ、光学素子３０に対応して配置される発光素子４０の実装密度も高めることができる。その結果、より高強度の光を出力可能な光照射装置１０を提供できる。
【００５３】
図１０は、変形例に係る光学部品１１２の構成を概略的に示す断面図である。上述の実施の形態では、光学素子３０として中実の部材を用いることとしたが、本変形例では、各光学素子１３０を中空形状としている。以下、本変形例について、上述の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５４】
光学部品１１２は、透光性基板１２０と、複数の光学素子１３０とを含む。透光性基板１２０は、互いに対向する第１面１２２および第２面１２４を有する。複数の光学素子１３０は、透光性基板１２０の第１面１２２に取り付けられている。光学素子１３０は、入射口１３２と、出射口１３４と、反射面１３６とを有する。光学素子１３０は、中空形状を有し、反射面１３６の内側が空気となっている。反射面１３６は、石英（ＳｉＯ２）などのガラス材料で構成される基部１３７と、基部１３７の内面上に設けられるアルミニウム（Ａｌ）で構成される反射膜１３８との積層構造により構成される。
【００５５】
光学部品１１２は、上述の実施の形態に係る光学部品１２と同様に製造することができる。例えば、図８（ａ）〜（ｅ）に示す製造工程において、図８（ａ）の工程にて中実の棒材８０の代わりに石英ガラスの中空管を材料として使用し、図８（ｃ）の工程にて成形された中空形状の中間部材の内面に反射膜を形成することで、変形例に係る光学素子１３０を製造することができる。さらに、製造した光学素子１３０を透光性基板１２０に接合させることで、光学部品１１２ができあがる。本変形例においても、上述の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
なお、さらなる変形例において、反射面１３６を構成する基部１３７と反射膜１３８の積層順を逆にしてもよい。つまり、基部１３７の外面上に反射膜１３８を形成してもよい。
【００５７】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００５８】
上述の実施の形態および変形例では、紫外光の波高分布を調整する場合について示した。さらなる変形例においては、上述の光照射装置を可視光や赤外光に対して適用してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０…光照射装置、１２…光学部品、１４…光源、２０…透光性基板、３０…光学素子、３２…入射口、３４…出射口、３６…反射面、３８…反射膜、４０…発光素子、６０…流体殺菌装置、６２…処理流路、８２…中間部材、８４…本体部、８５…第１端部、８６…第２端部、８８…反射膜、９０…金型、Ｃ１…外周領域、Ｃ２…内側領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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