(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショートアーク型の放電ランプおよび該放電ランプを取り囲み配置された該放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる光源素子の複数が、一方向に並んで配置された光源素子列を有する光出射部と、
個々の光源素子からの光の光到達領域に配置され、該光源素子からの光を拡散させて放射する拡散手段と、
該拡散手段からの拡散散乱光を受光し、受光した各箇所における該拡散散乱光の光量を検出する複数の光検出素子を備えた光量検出手段と、
上記光量検出手段の出力を処理する画像処理ユニットとを備えた光照射装置であって、
上記画像処理ユニットは、上記光量検出手段上の各位置を、上記光源素子から出射する光が照射される光照射領域における各位置に対応付け、光量検出手段上の各位置における光量を、該光照射領域の各位置における光量変動を表す信号に変換する変換処理部と、
上記変換処理部により得られた光照射領域の各位置の光量変動を表す信号を出力する手段とを備えた
ことを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
上記光照射装置は、表示ユニットを備え、上記画像処理ユニットは、上記変換処理部により得られた光量変動を表す信号を、上記表示ユニットに、光照射領域の位置に対応づけて表示させる表示処理手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
上記光照射装置は、光照射装置の各光源素子の放電ランプを点灯させるため電力を供給する電源装置を備え、
上記画像処理ユニットは、さらに、上記変換処理部により得られた光照射領域の各位置の光量変動を表す信号を監視する光量変動監視手段と、上記電源装置から各光源素子に供給される電力を制御するための給電制御手段を備え、
上記光量変動監視手段は、上記光照射領域の各位置の光量変動を表す信号により、光源素子のうちの特定の光源素子の放電ランプの光量低下が検出されたとき、上記給電制御手段により上記電源装置を制御して、上記光量が低下した放電ランプに供給される電力を増大させ、該放電ランプの光量を増加させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光照射装置。
【請求項４】
上記画像処理ユニットは、上記光量検出手段上の各位置における光量を、該光照射領域における各位置の光量を表す信号に変換するための変換比率データを格納したメモリを有し、
上記変換処理部は、上記メモリから変換比率データを読み込み、上記光量検出手段上の各箇所における該拡散散乱光の光量と、上記メモリに格納された変換比率データとから、光照射領域における各位置の光量変動を表す信号を算出する
ことを特徴とする請求項１，２または請求項３に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記画像処理ユニットは、当該光照射装置の光源素子列の放電ランプを最初に点灯させたときに検出された光量検出手段上の各位置における光量を、基準光量データとして格納したメモリを有し、
上記変換処理部は、上記光量検出手段上の各箇所における該拡散散乱光の光量と、上記メモリに格納された基準光量データとから、光照射領域における各位置の光量変動を表す信号を算出する
ことを特徴とする請求項１，２または請求項３に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショートアーク型放電ランプを用いた複数の光源素子を一方向に並べ同時に点灯させ、露光処理等を行う光照射装置において、複数の光源素子から放射された光の照度分布を瞬時に検出することが可能な光検出器を備えた光照射装置に関し、特に、該光検出器の出力に基づき照射領域における照度分布や積算光量分布を表示することができ、また、光の照度分布を均一化することができる光照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体素子や液晶表示基板、あるいはパターン化位相差フィルムの製造においては、線状パターンを形成するために露光処理が行われており、この露光処理においては、紫外光などの活性エネルギー線を被照射物に対して広範囲にわたって照射することによって量産性を高めるために、通常ロングアーク型の放電ランプを備えた光照射装置を用いることが検討されている。
しかし、ロングアーク型の放電ランプでは長手方向における互いに平行な光を照射することが困難であるため、マスクパターンに忠実で解像力の高いパターンが得られないという問題が生じている。また、液晶パネルの大型化や生産効率の向上などの観点から照射エリア大面積化の要求がある。
従来、放電ランプを大型化して大面積化に対応してきたが、製造技術上の問題などがありこれ以上の放電ランプの大型化は困難になりつつある。
そこで、小型のショートアーク型放電ランプを用いて複数の光源素子を並べた光照射装置が使用されているが、個々のショートアーク型ランプには、照度や寿命に個体差があり、照度を均一に保持することが必要になっている。
【０００３】
従来、ショートアーク型放電ランプを用いて複数の光源素子を並べた光照射装置において、個々のランプの照度を測定する方法は、図２３のように複数の放電ランプ１０１−ａからの光をインテグレーター１０２により重ね合わせた後に折返し反射鏡１０３の一部に開けられた光透過部１０３−ａから一部を透過させ照度測定装置１０７で測定する方法がある。
個々の光源ユニット１０１の照度を測定するために、光源部１００を消灯する際に一つずつ光源ユニット１０１を消灯させながら、個々の光源ユニットの照度を測定し記憶手段１０６−ｃに照度情報を記録する。
この方法で個々の光源ユニット１０１の照度値を測定することができる（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、ショートアーク型放電ランプを用いて複数の光源素子を並べた光照射装置において、照度分布を測定する方法としては、図２４に示す方法が知られている。同図に示すように、光センサ１１５をＸＹＺステージ１１７の上に配置し、測定する際に照明系ユニット１１１−ａが並んだ方向に光センサ１１５をスキャンしながら照度を測定する。そして、照度の変化を測定することにより照明光学系１１１の照度分布を測定することができる（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０３４２９３号公報
【特許文献２】特開平１０−２８４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の測定方法は、複数の光源ユニット１０１の光が加算された値が照度測定装置１０７で検出される。このため、個別の光源ユニットの値を測定するためには、光源部１００を消灯する際に、一灯ずつ光源ユニットを消灯させながら照度の変動を記録しなければならない。
装置が稼動しているときには、個々の照度ユニットの照度を測定することができず、測定する際には照明系ユニットを一度消灯させなければならず、測定に時間がかかる。また、この方法ではインテグレーター等を使用して２次光源を作る光学系でのみ有効である。
【０００７】
特許文献２の方法では、照明光学系１を点灯させた状態で、光センサ１１５をスキャンさせることでＸＹＺステージ１１７上の照度分布を測定することができる。
したがって、測定を行うときには基板１１６をＸＹＺステージ１１７上から除かなければならない。基板がフィルム状の場合は、容易に取り除くことができないため、照度測定はフィルム状の基板を交換する時などに限られる。
このため、装置を稼動させている間は測定を行うことができず、装置稼動中の異常を検出して照度分布を制御することができない。
また、１個の光センサ１１５をスキャンさせながら測定する方法では、詳細な照度分布を測定する場合には測定ポイント数を増やす必要がある為に非常に時間がかかる。更に測定中に光センサ１１５が照明光源の強い光に曝されるため光センサの温度が上昇する。光センサは温度によって測定感度が変化するため、正確な照度分布の測定を行うことができない。
正確な照度分布を測定するためには、光センサが同じ温度で同時に測定することが必要になる。
【０００８】
更に、ショートアーク型放電ランプを用いて複数の光源素子を並べた光照射装置の場合、照度が低下する原因は、個別の光源素子の照度が低下するだけでなく、任意の光源素子が照度は低下しない状態で、他の光源素子に対して光軸がずれる場合がある。
この場合に、低下した照度を回復させるために、放電ランプに投入する電流値を増加させると、照度分布が悪化するばかりか、放電ランプの寿命が低下したり、装置が故障したりする原因になる。
このため、照度分布の測定を行うだけでなく、測定結果を元に照度の変動原因を把握し、これに基づき適切な対応をできるようにすることが望ましい。
本発明は上記事情に基づくものであって、光源としてショートアーク型放電ランプを用いて複数の光源素子を並べた光照射装置において、複数の光源素子から放射された光の照度分布の変動を一括して検出することができるとともに、明るさの低下した放電ランプ等、不具合の生じた光源素子を判定して表示することができ、また、光照射領域において照度分布が変動したときに照度の均一化を図ることができる光照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明においては、ショートアーク型の放電ランプおよび該放電ランプを取り囲み配置された該放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる光源素子を一方向に並べ同時に点灯させ、上記光源素子からの光を光照射領域に照射することにより、露光処理等を行う光照射装置において、該光源素子からの光の光到達領域に配置され、該光源素子からの光を拡散させて放射する拡散手段を設けるとともに、該拡散手段で反射する拡散散乱光の光量（光強度）を検出するための複数の光検出素子を並べた光量検出手段を設ける。
上記光量検出手段は、上記光源素子から出射し、拡散手段で反射した拡散散乱光を受光するが、光量検出手段の各位置で検出される光量（光強度）は、光量検出手段への光の入射角度や、拡散板の反射特性等によって、必ずしも上記光源素子から出射する光が照射される光照射領域上の各位置における照度を正確に反映したものにならない。例えば、同じ強度の散乱光であっても、光量検出手段の正面から入射する散乱光に対して、光量検出手段に斜めに入射する光の散乱光の方が低く測定される。
そこで、本発明では、上記光量検出手段上の各位置において検出された光量を、光源素子から出射する光が照射される光照射領域における各位置における照度に対応付け、光量検出手段上の各位置における光量を、該光照射領域の各位置における照度変動を表す信号に変換する手段を設ける。
これにより、上記光量検出手段の出力により、光照射領域における照度分布に相当する信号を得ることができ、照度分布の変動を検出することが可能となる。
なお、照度は光照射領域等に照射される光の明るさを表す物理量である。測定を行う光検出素子には有限の大きさがあり、例えば、長方形の光検出素子を長辺が搬送方向と平行になる様に配置して測定を行う場合、測定される量は積算光量など別の名称で呼ばれる場合もあるが、本明細書では光検出素子で測定された明るさを表す物理量を総称して照度と表記している。
【００１０】
上記光量検出手段上の各位置における光量を、光照射領域の各位置における照度変動を表す信号に変換する処理は、例えば、以下のように行うことができる。
・予め、光量検出手段上の各位置における光量を、光照射領域における各位置の照度を表す信号に変換するための変換比率データを用意し、この変換比率データを用いて、光量検出手段上の各位置における該拡散散乱光の光量から、光照射領域における各位置の照度変動を表す信号を算出する。
・光源素子列の放電ランプを最初に点灯させたときに検出される光量検出手段上の各位置における光量を、基準光量データとして保存し、光量検出手段上の各位置における該拡散散乱光の光量と、上記基準光量データとから、光照射領域における各位置の照度変動を表す信号を算出する。
【００１１】
このようにして検出した照度分布の変動を出力して表示することにより、複数の光源素子から放射された光の照度分布の変動を監視することができる。また、上記照度分布の変動から、特定の光源素子から照射される光の照度が低下したことが検出されたとき、例えば該光源素子の放電ランプに供給する電力を増大させることで、照度の低下を補償することができる。
上記拡散手段としては、上記光源素子と光照射領域の間の光路中に光を拡散して反射する拡散素子を設けてもいいが、装置を稼動させている間にも照度分布の変動を検出したい場合には、上記光路中に設けられたマスク等を拡散手段として利用したり、また、上記光路中に設けられた集光部材等の光学素子をコールドミラーとし、該コールドミラーの背面側に拡散手段を設け、コールドミラーを透過した光を拡散手段で反射させて、光量検出手段に導くようにしてもよい。
【００１２】
以上に基づき、本発明においては、以下のようにして前記課題を解決する。
（１）ショートアーク型の放電ランプおよび該放電ランプを取り囲み配置された該放電ランプからの光を反射するリフレクタよりなる光源素子の複数が、一方向に並んで配置された光源素子列を有する光出射部と、個々の光源素子からの光の光到達領域に配置され、該光源素子からの光を拡散させて放射する拡散手段と、該拡散手段からの拡散散乱光を受光し、受光した各箇所における該拡散散乱光の光量を検出する複数の光検出素子を備えた光量検出手段と、上記光量検出手段の出力を処理する画像処理ユニットとを備えた光照射装置であって、上記画像処理ユニットに、上記光量検出手段上の各位置を、上記光源素子から出射する光が照射される光照射領域における各位置に対応付け、光量検出手段により検出された各位置における光量を、該光照射領域における各位置における光量変動を表す信号に変換する変換処理部と、上記変換処理部により得られた光照射領域の各位置の光量変動を表す信号を出力する手段とを設ける。
（２）上記（１）において、上記画像処理ユニットは、上記変換処理部により得られた光量変動を表す信号を、光照射領域の位置に対応づけて表示ユニットに表示させる表示処理手段を設ける。
（３）上記（１）（２）において、上記画像処理ユニットに、上記変換処理部により得られた光照射領域の各位置の光量変動を表す信号を監視する光量変動監視手段と、各光源素子の放電ランプを点灯させるため電力を供給する電源装置から各光源素子に供給される電力を制御するための給電制御手段を設け、上記光量変動監視手段は、上記光照射領域の各位置の光量変動を表す信号により、光源素子のうちの特定の光源素子の放電ランプの光量低下が検出されたとき、上記給電制御手段により、各光源素子の放電ランプを点灯させるため電力を供給する電源装置を制御して、上記光量が低下した放電ランプに供給される電力を増大させ、該放電ランプの光量を増加させる。
（４）上記（１）（２）（３）において、上記画像処理ユニットは、光量検出手段上の各位置における光量を、該光照射領域における各位置の光量を表す信号に変換するための変換比率データを格納したメモリを有し、上記変換処理部は、上記メモリから変換比率データを読み込み、上記光量検出手段上の各位置における該拡散散乱光の光量と、上記メモリに格納された変換比率データとから、光照射領域における各位置の光量変動を表す信号を算出する。
（５）上記（１）（２）（３）において、前記画像処理ユニットは、当該光照射装置の光源素子列の放電ランプを最初に点灯させたときに検出された光量検出手段上の各位置における光量を、基準光量データとして格納したメモリを有し、上記変換処理部は、上記光量検出手段上の各位置における該拡散散乱光の光量と、上記メモリに格納された基準光量データとから、光照射領域における各位置の光量変動を表す信号を算出する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）光源素子からの光を拡散させて放射する拡散手段を設け、該拡散手段上の各箇所における該拡散散乱光の光量を光量検出手段で検出して、光量検出手段上の各位置における光量を、該光照射領域における各位置における照度変動を表す信号に変換して出力するようにしたので、複数の光源素子から放射された光の照度分布の変動を、従来技術のように一灯ずつ光源を消灯しながら照度の変動を観察したり、光センサをスキャンさせることなく、同時に監視することができる。
このため、簡便に短時間で照度分布を測定することが可能になり、照度分布測定のために必要であった時間を短くすることができ、効率的な設備の稼動が可能になる。
また、光照射領域における各位置の照度変動を表す信号を、光照射領域の位置に対応づけて表示ユニットに表示させることにより、どの光源素子の光量が低下したのかなどを監視することができる。
（２）光照射領域の各位置の照度変動を表す信号を監視する光量変動監視手段を設け、光照射領域の各位置の照度変動を表す信号により、光源素子のうちの特定の光源素子の放電ランプの照度低下が検出されたとき、該放電ランプに供給する電力を増大させ、照度の低下を補償することにより、光源装置の照度低下などの性能低下を防ぎ、不良品の大量発生を防止することができる。
（３）光量検出手段上の各位置における光量を、該光照射領域における各位置の照度を表す信号に変換するための変換比率データを設け、光量検出手段上の各箇所における該拡散散乱光の光量と、上記メモリに格納された変換比率データとから、光照射領域における各位置の照度変動を表す信号を算出することにより、比較的簡単に、光照射領域における各位置の照度変動を表す信号を得ることができる。
（４）光照射装置の光源素子列の放電ランプを最初に点灯させたときに検出された光量検出手段上の各位置における光量を、基準光量データとして格納し、光量検出手段上の各箇所における該拡散散乱光の光量と、上記メモリに格納された基準光量データとから、光照射領域における各位置の照度変動を表す信号を算出することにより、光源素子列の放電ランプを最初に点灯させたときの照度分布に比べて、どの程度照度分布が変動したかを把握することができる。また、光源素子の照度の低下や、光源素子の光軸のずれ等を容易に検出することができ、ランプ又はランプユニット交換の必要性の有無やタイミングを的確に判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例の光照射装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す光照射部をＡ−Ａ線で切断した側面断面図である。
【図３】図１に示す光照射部を集光部材の背面側から見た図である。
【図４】拡散板上の測定箇所と二次元エリアセンサの受像箇所の関係を示す観念図である。
【図５】拡散板上の測定箇所とラインセンサの受像箇所の関係を示す観念図である。
【図６】集光部材の背面側に拡散板を設け集光部材を透過した光を検出する場合の構成例を示す図である。
【図７】光センサを２個設けた場合の構成例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施例の光照射装置における画像処理ユニットの機能ブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施例の光照射装置における画像処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】光検出素子アレイの各検出素子のピクセル位置と照射領域位置との対応関係の一例を説明する図である。
【図１１】変換比率データ（補正係数）の一例を示す図である。
【図１２】光検出素子アレイにより検出された光量分布と、前記変換比率データにより変換した後の照度分布を示す図である。
【図１３】第１の実施例における変換処理を説明する図である。
【図１４】特定のランプの照度が低下した場合の照度変化を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施例の光照射装置における画像処理ユニットの機能ブロック図である。
【図１６】本発明の第２の実施例の光照射装置における画像処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】第２の実施例における変換処理を説明する図である。
【図１８】特定のランプの照度が低下した場合の照度維持率を示す図である。
【図１９】本発明の第３の実施例の光照射装置における画像処理ユニットの機能ブロック図である。
【図２０】本発明の第３の実施例の光照射装置における画像処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第４の実施例の光照射装置における画像処理ユニットの機能ブロック図である。
【図２２】本発明の第4の実施例の光照射装置における画像処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図２３】従来の光照射装置の一例を示す概略図である。
【図２４】従来の光照射装置のその他の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の実施例の光照射装置の全体の概略構成を示す図、図２は図１の光照射部をＡ−Ａ断面で切断した側面断面図である。また、図３は図２に示す光照射部を集光部材４０の背面側から光源側を透視して見た図である。
本発明の光照射装置は、例えばパターン化位相差フィルムを製造するために用いられるものであって、図１に示すように、集光部材４０を備えた光出射部１０と、光出射部１０からの光をストライプ状に整形するマスク４５とを備えた光照射部１と、画像処理ユニット７と、光照射部１のランプに電力を供給する電源部９から構成されている。マスク４５の下側には、図２に示すように、搬送手段５０が設けられ、搬送手段５０により被照射物Ｗが搬送され、被照射物Ｗに光照射部1から出射する光が照射される。
なお、図１、図２には、照度分布を測定するための拡散板５５がマスク４５の光入射側に挿入されているが、これについては後述する。
【００１６】
上記光出射部１０は、複数の光源素子２１よりなる光源素子列２０と、この光源素子列２０からの光を、光源素子２１が並ぶ一方向に伸びる線状に集光する集光部材（シリンドリカル集光ミラー）４０とから構成され、これらがランプハウス１１内に収納されている。
ランプハウス１１の集光部材４０の下方には、集光部材４０の長手方向に沿って一方向に伸びる光出射用開口１２Ａが形成され、また、該光出射用開口１２Ａが形成された下壁の集光部材４０の背面側の位置に、後述する光出射部１０から出射した光が照射される光到達領域で反射した拡散散乱光をランプハウス１１内に入射させる拡散光入射用開口１２Ｂが形成されている。そして、例えば石英ガラスよりなる窓板部材１３が光出射用開口１２Ａを覆うように設けられている。
【００１７】
光出射部１０には、光源素子２１が一方向（図２において紙面に垂直な方向。以下、この方向を「Ｘ方向」ともいう。）に並ぶよう配置され、これらにより光源素子列２０が構成される。光源素子列２０における各光源素子２１は、ショートアーク型放電ランプ３０と、この放電ランプ３０を取り囲むよう配置された、当該放電ランプ３０からの光を反射するリフレクタ２２とを有する。
放電ランプ３０としては、例えば波長２７０〜４５０ｎｍの紫外光を高い効率で放射する超高圧水銀ランプを用いることができる。この放電ランプ３０は、発光部およびこの発光部の両端に連続するロッド状の封止部を有する発光管を備え、発光管内には、一対の電極３５が対向して配置されていると共に、水銀、希ガスおよびハロゲンが封入されている。このような放電ランプ３０においては、一対の電極間の電極間距離が例えば０．５〜２．０ｍｍ、水銀の封入量が例えば０．０８〜０．３０ｍｇ／ｍｍ３である。
【００１８】
リフレクタ２２は、その光軸Ｃを中心とする回転放物面状の光反射面２３を有するパラボラミラーにより構成されており、該リフレクタ２２は、その光軸Ｃが放電ランプ３０における発光管３１の管軸上に位置し、かつ、その焦点Ｆが放電ランプ３０における電極間の輝点に位置されるよう配置されている。
集光部材４０は、Ｘ方向に垂直な断面が放物線状の光反射面４１を有するシリンドリカルパラボラミラーにより構成されており、その長手方向はＸ方向に沿って伸び、その焦点ｆが被照射物Ｗの表面上に位置するよう配置されている。
この集光部材４０は、例えば、目的とする波長の紫外光のみを反射させ、不要な可視光および赤外光を透過させる波長選択コーティングが施されたコールドミラーであってもよい。
【００１９】
マスク４５は、Ｘ方向に長尺な矩形の板状のものであって、集光部材４０の下方において、当該集光部材４０による反射光の光軸Ｌに対して垂直な平面に沿って配置されている。このマスク４５は、それぞれＸ方向に垂直な方向（図２において左右方向。以下、この方向を「Ｙ方向」ともいう。）に伸びる線状の多数の遮光部および多数の透光部がＸ方向に交互に並ぶよう配置されてなるものである。
被照射物Ｗは、例えば図２に示すようにローラー５１を有する搬送手段５０によってＹ方向に搬送され、マスク４５は、被照射物Ｗに対して離間して配置される。マスク４５と被照射物Ｗとの間の最小ギャップＧは、例えば５０〜１０００μｍである。
【００２０】
この実施例に係る光照射装置においては、光出射部１０からの光を拡散反射させる拡散板５５が、光出射部１０から出射される光の光路、具体的には、集光部材４０とマスク４５との間の光路に進退自在に設けられている。拡散板５５は、被照射物Ｗに対する光照射処理を行う場合には、光出射部１０からの光の光路上から退避されると共に、後述する各放電ランプ３０の点灯状態の監視動作（各放電ランプの照度測定、照度分布測定）を行う場合には、図示しない駆動機構によって、光出射部１０からの光の光路上において、集光部材４０による反射光の光軸Ｌに対して垂直な平面に沿って配置されるように、移動する（図１、図２の拡散板５５参照）。
【００２１】
このような拡散板５５としては、例えば波長２７０〜４５０ｎｍの紫外光の拡散反射率が９０％以上であるものを用いることが好ましく、例えばフッ素樹脂粒子が焼結されてなるものや、例えば硫酸バリウムなどの透過率の低い遮光物質を含む光拡散層が基材上に形成されてなるものなどを用いることができる。
また、紫外線で励起され主に可視域の光を発光する蛍光体を塗布、あるいは含有混合させた板も入射光に対して非常に拡散性良くかつ効率良く発光するため、拡散板として好適に用いることができる。
【００２２】
本実施例の光照射装置において、光照射領域における照度分布を監視する際、前記したように光出射部１０から出射される光の光到達領域に拡散板５５が挿入される。
図３に示すように、集光部材４０の背面側には、該拡散板５５からの拡散散乱光を受光し、受光した各箇所における該拡散散乱光の光量を検出する複数の光検出素子を備えた光量検出手段である光検出素子アレイ（ＣＣＤカメラ）を内蔵した光センサ６０が設けられ、また、ランプハウス１１に形成された拡散光入射用開口１２Ｂには、ピンホール板等の結像光学素子６５が設けられ、拡散板５５が挿入されると、光出射部１０から出射する光は、拡散板５５で反射し、その拡散散乱光は、上記結像光学素子６５により光センサ６０の光検出素子アレイ上に結像する。
【００２３】
光センサ６０により検出された信号は、図１に示す画像処理ユニット７に送られる。
画像処理ユニット７は上記光センサ６０により検出された光量信号を被照射物Ｗが配置された光照射領域の照度分布信号に対応した信号に変換し、例えば表示装置にこの照度分布信号を表示したり、特定のランプの照度が低下した場合にアラーム信号などを出力する。また、光源素子列２０を構成する光源素子２１の内の特定の光源素子２１のランプの劣化等により照度が低下したとき、例えば光源素子２１に電力を供給する電源装置９を制御して、当該ランプへの供給電力を増加させて、照度低下を補償する。また、例えばランプの光軸がずれるなどの原因で照度分布が変動したとき、アラーム等を出力する。
【００２４】
光センサ６０の検出素子アレイは、例えばＣＣＤからなる２次元エリアセンサ、ＣＣＤラインセンサ（一次元ラインセンサ）である。図３に示すように、拡散板５５上の光拡散面における複数の測定箇所の各々の拡散散乱光は、結像光学素子６５を介して、光センサ６０の光検出素子アレイの各光検出素子に入射し、各光検出素子により、該拡散散乱光の光量を検出する。
例えば数十個の光源素子２１により光源素子列２０が構成されている場合には、光センサ６０の光検出素子アレイとしては、Ｘ軸方向において５００〜２０００ピクセル、またはそれ以上の解像度を有するものが用いられる。
結像光学素子６５としては、例えば、薄い金属板をエッチングにより穴あけ加工したピンホール板が用いられる。ここに、ピンホール板６５の開口径は、例えばφ５０μｍ〜φ１０００μｍ、厚みは、例えば１００μｍ〜１０００μｍである。また、ガラスにクロム膜を蒸着し、エッチングでクロム膜にピンホールを形成させたものでもよい。
【００２５】
上記の光照射装置において、光出射部１０から出射された光は、マスク４５を介して、搬送手段５０によってＹ方向に搬送される被照射物Ｗに照射される。すなわち、光出射部１０においては、光源素子列２０における各光源素子２１の放電ランプ３０から放射された光は、当該光源素子２１におけるリフレクタ２２の光反射面２３によって反射されてリフレクタ２２の光軸Ｃに沿った平行光とされ、集光部材４０に向かって出射される。
この平行光は、集光部材４０における光反射面４１により下方に向かって反射され、ランプハウス１１に形成された光出射用開口１２Ａを介して、Ｘ方向に伸びる線状に集光されながらマスク４５に入射する（このとき拡散板５５は未挿入）。このとき、マスク４５に入射される光は、Ｘ方向において互いに平行な平行光である
そして、マスク４５に入射された光が当該マスク４５における遮光部および透光部によってストライプ状に整形されて被照射物Ｗに照射されることにより、被照射物Ｗにおけるローラー５１が接する箇所の表面には、光出射部１０によるマスク４５における遮光部および透光部のパターンに対応するストライプ状の光照射領域が形成される。
【００２６】
一方、例えば始業点検時や１日の作業の終了時などにおいて、光出射部１０における各放電ランプ３０の照度および光出射部１０による光照射領域における照度分布を監視する場合には、拡散板５５が図示しない適宜の駆動機構によって集光部材４０とマスク４５との間の光路上に挿入配置され、この状態において、光出射部１０から出射された光が拡散板５５に照射される。
このとき、拡散板５５に照射される光は、Ｘ方向において互いに平行な平行光であって、拡散板５５の光拡散面上に、光出射部１０による帯状の光照射領域が形成される。拡散板５５に照射された光は、図４に示すように、光拡散面５５Ａで拡散反射され、各々の測定箇所（Ｐ１１〜Ｐ１ｍ−Ｐｎ１〜Ｐｎｍ）からの拡散散乱光が、結像光学素子（ピンホール板）６５を介して、光センサ６０の光検出素子アレイ６１に入射する。
図４は、光センサ６０の光検出素子アレイ６１として、２次元エリアセンサ（ＣＣＤ）を用いた場合を示しており、同図に示すように、光検出素子アレイ６１の受光面上における各々の測定箇所に対応する受像位置（Ｄ１１〜Ｄ１ｍ−Ｄｎ１〜Ｄｎｍ）に、上記光出射部１０による光照射領域ＬＡの２次元の光量分布像として結像する。そして、光検出素子アレイ６１における各光検出素子によって、対応する各測定箇所における拡散散乱光の光量が検出される。
光検出素子アレイ６１として、２次元エリアセンサを用いれば、図４に示すように、Ｙ方向の光量分布（Ｄｋ１〜Ｄｋｍ（ｋ＝１〜ｎ）の光強度分布）を検出することも可能であり、Ｙ方向について光量分布を積算することにより、被照射物の搬送方向の積算光量を求めることができる。
【００２７】
なお、光検出素子アレイ６１として、２次元エリアセンサ（ＣＣＤ）に代えて、ラインセンサを用いてもよい。
ラインセンサを用いた場合、拡散板５５上の計測点と光検出素子アレイ６１の受光面上の個々の光検出素子との対応関係は図５に示すようになる。すなわち、拡散板５５上の光拡散面における複数の測定箇所（Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎ−１，Ｐｎ）の各々の拡散散乱光は、結像光学素子６５を介して、光検出素子アレイ６１の各光検出素子に入射し、各光検出素子により、該拡散散乱光の光量を検出する。
この場合、光検出センサが一次元に配列されているため、積算光量を求めることはできないが、光検出素子の受光面が搬送方向に対して長い長方形のセンサを選択すれば、計測される値は積算光量になる。
【００２８】
なお、光検出素子アレイ６１と結像光学素子６５からなる光センサ６０は、必ずしも図２に示すようにランプハウス１１内に配置する必要はなく、ランプハウス１１の外部に配置してもよい。この場合は、上記結像光学素子として、拡散板５５の光拡散面における拡散散乱光を光センサ６０の光検出素子上に結像させる結像レンズを用いることができる。
また、前述したように集光部材４０として、コールドミラーを用い、集光部材４０を透過した、被照射物の処理には不要な可視光または赤外光の拡散散乱光を検出することにより、光照射領域における照度分布を取得するようにしてもよい。
【００２９】
図６に、集光部材４０を透過した可視光または赤外光の拡散散乱光を検出する場合の構成例を示す。
集光部材４０には、被照射物の処理に必要な波長の紫外光（２７０〜３４０ｎｍ）を反射させ、それ以外の波長の光（例えば近紫外光や可視光）を透過させる波長選択コーティングが施されており、同図に示すように、集光部材４０の背面側の集光部材４０の透過光の光路上に、当該透過光を拡散反射させる拡散板５５が配置される。この拡散板５５としては、例えば波長３５０〜７００ｎｍの可視光の拡散反射率が９０％以上であるものを用いる。
拡散板５５は、光拡散面が斜め上方を向くよう透過光の光軸に傾斜した状態で設けられ、拡散板５５の光拡散面における複数の測定箇所の各々の拡散散乱光は、結像光学素子６５を介して光検出素子アレイ６０に入射し、光量が検出される。その他の構成は図２に示したものと同じであり、同一のものには同一の符号が付されている。
このように構成すれば、図２で説明したように集光部材４０と光照射領域間の光路中に拡散板を挿入することなく、光量を検出することができるので、装置を稼動させている間にも照度分布の変動を検出することが可能である。
【００３０】
また、図３では、１個の光センサ６０を用いた場合を示したが、複数の光センサ６０を用いて、１個の光センサ６０を用いる場合よりも広い領域の照度分布の測定を行うようにしてもよい。
図７は、２個の光センサを用いた場合を示しており、ランプハウス１１内に、光センサ６０ａ，６０ｂが、Ｘ方向に並んで配置されている。その他の構成は図３に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付されている。
なお、このような構成においては、第１の光センサ６０ａおよび第２の光センサ６０ｂの検出可能範囲の一部が、図７に示すように重複するよう並んで配置されているのが好ましい。このように配置することで、第１、第２の光センサ６０ａ，６０ｂとの感度の個体差による照度分布測定値のバラツキの発生を回避することができ、検出結果に高い信頼性を得ることができる。
【００３１】
次に、上記構成の光照射装置に適用され、光照射領域における照度分布の変動を監視する画像処理ユニットの実施例について説明する。
図８は、本発明の第１の実施例を示す光照射装置の画像処理ユニットの機能ブロック図であり、図９は上記画像処理ユニットにおける処理手順を示すフローチャートである。
図８において、前記したように放電ランプ３０（同図では各ランプをＬ１〜Ｌ５と記載）から放出された光はリフレクタ（楕円ミラー）２２で反射され、平行な光として放出される。
この平行な光は集光部材４０で反射され、拡散板５５上に照射され（光が照射されるエリアは、図中の網掛け部分）、拡散板５５で拡散反射される。
拡散板５５で拡散反射された光（図８ではランプ毎にＳＬ１…ＳＬ５と記載）は、光センサ６０に内蔵されたレンズユニット又はピンホールなどの結像光学素子６５により、光検出素子アレイ６１上に、拡散板５５上の照度分布に対応した光量の光が結像する。なお、光検出素子アレイ６１としては、前記したように２次元エリアセンサ（ＣＣＤ）またはラインセンサを用いることができるが、以下の実施例では、２次元エリアセンサを用いた場合について説明する。
【００３２】
上記光センサ６０で検出した光量に対応した信号は、画像処理ユニット７に送られる。画像処理ユニット７は、図８に示すように、処理部７１と、記憶部７２と表示部７３と警報部７４等から構成される。
上記記憶部７２には、光センサ６０で検出した光量に対応した信号を光源素子２１から出射する光が照射される光照射領域における各位置に対応付けるための位置対応付けデータ７２ａと、光量検出手段上の各位置における光量を、該光照射領域の各位置における照度変動を表す信号に変換するための変換比率データ７２ｂと、照度変動の限界値を示す照度変動閾値データ７２ｃと、ランプの使用を保障できる積算点灯時間に対応したランプ寿命保障時間データ７２ｄが格納されている。
【００３３】
処理部７１は、光センサ６０から送られてくる光量信号についてＹ方向（ライン方向）の光量分布（図４におけるＤｋ１〜Ｄｋｍ（ｋ＝１〜ｎ）の光強度）の積算処理等の前処理を行う前処理部７１ａと、記憶部７２に記憶された位置対応付けデータ７２ａと変換比率データ７２ｂとに基づき、上記光センサ６０の光検出素子アレイ６１上の各位置を、上記光源素子から出射する光が照射される光照射領域における各位置に対応付け、光量検出手段上の各位置における光量を、該光照射領域の各位置における照度変動を表す信号に変換する変換処理部７１ｂを備える。また、該変換処理部７１ｂにより変換された光照射領域の各位置における照度変動と、記憶部７２に記憶された照度変動閾値７２ｃとを比較するなどして、照度が変動したか否かを監視し、警報部７４から警報信号を出力する照度変動監視部７１ｃを有し、さらに、前記変換処理部７１ｂにより変換された光照射領域の各位置に照度を表示部７３に表示させる処理を行う表示処理部７１ｄと、電源部９から送られてくるランプ点灯信号に基づき、各ランプの点灯時間が記憶部７２に格納されたランプ保障寿命時間７２ｄに達しているかを監視する点灯時間監視部７１ｅを備える。
【００３４】
ここで、上記変換処理部７１ｂにおける変換処理について説明する。
上記変換処理においては、（１）光量検出手段上の各位置を、上記光源素子から出射する光が照射される光照射領域における各位置に対応付ける処理、（２）光検出素子アレイ６１上の各位置における光量を、該光照射領域の各位置における照度変動を表す信号に変換する処理を行っている。以下上記（１）（２）の処理についてさらに詳細に説明する。
【００３５】
（１）光検出素子アレイ上の各位置と照射領域の各位置との対応付けの処理について。
記憶部７２には、位置対応付けデータ７２ａが格納されており、光センサ６０の光検出素子アレイ６１上の各位置と、上記光源素子から出射する光が照射される光照射領域における各位置とは、上記データ７２ａを参照することにより対応づけられる。
これは、光センサ６０の光検出素子アレイ６１上の各位置が、光照射領域のどの位置に対応しているかがわからないと、光照射領域における照度分布を正しく測定することはできないためである。
例えば光検出素子アレイ６１（ＣＣＤカメラ）の向きが少しずれた場合、各検出素子（ＣＣＤ）上のピクセル位置が実際の照射領域の何処に対応しているか（どのランプの照射位置に対応するか）の情報を更新しないと間違った情報を出力してしまう。
各検出素子（ＣＣＤ）のピクセル位置と照射領域位置とが線形（１次関数）の関係にあり、スケール（傾き）が分かっていたとしても、図１０に示すように、ｙ軸（照射領域位置）の切片に相当するパラメータが決まらないと実際の位置を明確には求める事が出来ない。すなわち、光検出素子アレイ６１のどの位置がどのランプが照射しているエリアかが分からないと、ランプの照度が低下し、照度調整をする場合に、どのランプの照度フィードバック（電力調整）をやれば良いかも定まらなくなる。
【００３６】
更に、前記図７に示すように、複数の光センサを並べて幅広いエリアを照射する場合にも、重なりの部分が具体的にどの位置に対応するかが明確にならないと複数の光センサで検出された光量データを合わせて、全体の照度分布を得ることができない。
以上の理由から、光センサ６０の光検出素子アレイ６１上の各位置と、上記光源素子から出射する光が照射される光照射領域における各位置を対応づける位置対応付けデータ７２ａを設けることが望ましい。
なお、予め装置の出荷時に、照度分布を測定して、光検出素子アレイ６１上の位置とランプ３０との関係を対応付けしておくことも考えられ、必ずしも、光検出素子アレイ６１上の位置と照射領域の位置との対応情報でなくてもよい。
【００３７】
（２）光量検出手段上の各位置における光量を、該光照射領域の各位置における照度変動を表す信号に変換する処理について。
前記したように、光検出素子アレイ６１に入射する光は、光の入射角度や拡散板５５の散乱特性などの要因から、光照射領域の照度分布を正確に反映したものにならず、例えば、光検出素子アレイ正面からの拡散散乱光に比べて、斜め方向から入射する拡散散乱光は、同じ強度の散乱光であっても光量が低く計測される。
すなわち、拡散板５５の散乱光の強度が散乱角度により異なる配向角度依存性と光検出素子アレイ（ＣＣＤ）６１への入射角度の違いで同じ光量の光であっても測定値が変化する余弦則による効果等が含まれる。
【００３８】
図１１は、前記変換比率データ７２ｂである補正係数の一例を示す図であり、光検出素子アレイ６１への入射角度θに対して概ねｃｏｓθ2に近い係数となっており前記の余弦則の効果が大きい場合の補正係数を表している。
この補正係数を決定するには、例えば予め、当該光照射装置における照射条件にてマスク、ワーク面上において受光器等を用いて正しい照度分布を測定しておき、得られた光検出素子アレイ６１の出力信号との比率を求めて補正係数のテーブルを作成しておく方法がある。
測定は例えば離散的に行い、各測定点間の値は補間処理を行い求める。または、十分な長さを有した棒状ランプの光源を配置して均一な光源条件を設定して補正係数を求める方法を用いることもできる。
【００３９】
図１２は上記光検出素子アレイ６１により検出された光量分布と、前記変換比率データにより変換した後の照度分布（光照射領域における照度分布に相当）を示す図であり、同図の横軸はランプ配列長手方向の位置（各ランプの正面に位置する光照射領域上の位置）を示し、Ｌ１〜Ｌ１１はそれぞれのランプＬ１〜Ｌ１１の照度分布のピーク位置に相当する。また、縦軸は照度（相対値）であり、上記変換処理により、同図の一点鎖線で示す光検出素子アレイ６１により検出された光量分布Ａは、同図の実線に示す照度分布Ｂのように補正される。
図１３は、本実施例における上記変換処理を説明する図であり、同図（ａ）は光検出素子アレイ６１により検出された光量データ（Ａ）（光量分布データ）を示す。この例では、同図の丸で囲んだ領域において、ランプの照度が低下した等の理由により、照度が低下した場合を示している。また、同図（ｂ）は上記図１１に示した変換比率データ（Ｂ）を示す。
前記変換処理は、例えば、上記光量データ（Ａ）を変換比率データ（Ｂ）で割って、（Ａ）／（Ｂ）を演算することにより行われる。これにより、図１３（ｃ）に示すように、光照射領域の照度分布に対応した信号を得ることができる。
このように変換処理をすることにより、ランプ配列長手方向の位置（前記Ｘ方向の位置）における照度の大きさを揃えることができ、照度が低下した部分を直ちに把握できるようになる。
【００４０】
図９は画像処理ユニット７における処理を示すフローチャートであり、図８を参照しながら図９のフローチャートにより、画像処理ユニットにおける処理を説明する。
処理部７１は光センサ６０により検出されたＣＣＤ画像を取り込み（ステップＳ１）、前処理部７１ａで前記したようにライン方向（Ｙ方向）の光量分布の積算処理を行う（ステップＳ２）。次いで、記憶部７２から変換比率データ７２ｂ、位置対応付けデータ７２ａを読み込み、変換処理部７１ｂにおいて前記したように変換処理を行う（ステップＳ３，Ｓ４）。
ついで、上記変換処理部７１ｂで変換処理した照度分布データを表示処理部７１ｄで処理し、画像データとして表示部７３に表示する（ステップＳ５）。これにより、前記図１３（ｃ）に示したように、照度分布の変動が表示される。
【００４１】
照度変動監視部７１ｃは、上記変換処理部７１ｂで変換処理した照度分布データと、記憶部７２に記憶された照度変動閾値データ７２ｃと比較し、特定ランプの照度変化があるかを判定する（ステップＳ６，Ｓ７）。
図１４は、一部ランプの照度が低下した場合の照度変化を示す図であり、同図の横軸はランプ配列長手方向の位置（各ランプの正面に位置する光照射領域上の位置）を示し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれのランプＬ１〜Ｌ４の照度分布のピーク位置に相当する。また、縦軸は照度（相対値）であり、Ａは検出された光量分布データ、Ｂは照度閾値、Ｃは光源素子列２０の各光源素子２１に設けられた各放電ランプＬ１〜Ｌ４による照度分布を示す。
照度変動監視部７１ｃは図１４に示すように、変換処理された照度分布Ａと照度閾値Ｂとを比較し、同図の点線に示すように照度閾値Ｂより照度が低下している領域があると、照度低下の原因となっているランプはどのランプであるかを判定し、警報部７４から警報信号を出力する（ステップＳ１１）。この例では、ランプＬ２の照度が低下したことが分かるので、警報信号として、ランプＬ２の照度が低下したことを出力する。
警報信号として上記照度低下信号が出力されると、光照射装置は異常終了、あるいは消灯される。
【００４２】
点灯時間監視部７１ｅは、ランプＬ１〜Ｌ５に給電する電源部９から送られてくるランプＬ１〜Ｌ５の積算点灯時間を監視する（ステップＳ８）。そして、記憶部７２ｄに記憶されたランプ保障寿命時間と比較し、積算点灯時間が保障寿命に達したか否かを判定し（ステップＳ９）、積算点灯時間が保障寿命に達すると、警報部７４からランプ交換の警報信号を出力する（ステップＳ１０）。これにより、光照射装置の動作は終了し、消灯される。
また、積算点灯時間が保障寿命に達していなければ、所定のインターバル時間後にステップＳ１に戻り、上記処理を繰り返す。
【００４３】
図１５は、本発明の第２の実施例を示す光照射装置の画像処理ユニットの機能ブロック図であり、図１６は上記画像処理ユニットにおける処理手順を示すフローチャートである。
図１５において、光照射部１の構成は図８に示したものと同じであり、放電ランプ３０（同図では各ランプをＬ１〜Ｌ５と記載）から放出された光はリフレクタ（楕円ミラー）２２で反射され、平行な光として放出された光は集光部材４０で反射され、拡散板５５上に照射される。拡散板５５で拡散反射された光は、光センサ６０に内蔵されたレンズユニット又はピンホールなどの結像光学素子６５により、光検出素子アレイ６１上に拡散板５５上の照度分布に対応した光の強度が結像する。
【００４４】
上記光センサ６０で検出した光強度に対応した信号（光量）は、画像処理ユニット７に送られる。画像処理ユニット７は、前記図８に示したものと同様に、処理部７１と、記憶部７２と表示部７３と警報部７４等から構成される。
上記記憶部７２には、前記光量を光照射領域における各位置に対応付けるための位置対応付けデータ７２ａと、光照射部１０の各放電ランプ３０の照度が低下していない状態において光検出素子アレイ６１により検出された光検出素子アレイ６１上の各位置における光量データである基準光量データ７２ｅと、照度変動の限界値を示す照度変動閾値データ７２ｃと、ランプの使用を保障できる積算点灯時間に対応したランプ寿命保障時間データ７２ｄが格納されている。
上記基準光量データ７２ｅは、例えば、光照射部１０に新規な放電ランプ３０を取り付けて該放電ランプ３０を最初に点灯させたときに検出された光検出素子アレイ６１上の各位置における光量データを上記記憶部７２に記録したものであり、このデータを基準光量データとして用いる。
【００４５】
処理部７１は、図８に示したものと基本的に同様に構成であり、光センサ６０から送られてくる光量信号について前記したように積算処理等の前処理を行う前処理部７１ａと、記憶部７２に記憶された位置対応付けデータ７２ａと上記基準光量データ７２ｅとに基づき、上記光センサ６０の光検出素子アレイ６１上の各位置を、上記光源素子から出射する光が照射される光照射領域における各位置に対応付け、光量検出手段上の各位置における光量を、該光照射領域の各位置における照度変動を表す信号に変換する変換処理部７１ｂを備える。
また、該変換処理部７１ｂにより変換された光照射領域の各位置における照度変動と、記憶部７２に記憶された照度変動閾値７２ｃとを比較するなどして、照度が変動したか否かを監視し、警報部７４から警報信号を出力する照度変動監視部７１ｃを有し、さらに、前記変換処理部７１ｂにより変換された光照射領域の各位置に照度を表示部７３に表示させる処理を行う表示処理部７１ｄと、電源部９から送られてくるランプ点灯信号に基づき、各ランプの点灯時間が記憶部７２に格納されたランプ保障寿命時間７２ｄに達しているかを監視する点灯時間監視部７１ｅを備える。
【００４６】
本実施例において、上記変換処理部７１ｂにおける変換処理は、前記したように、（１）光量検出手段上の各位置を、上記光源素子から出射する光が照射される光照射領域における各位置に対応付ける処理と、（２）光検出素子アレイ６１上の各位置における光量を、該光照射領域の各位置における照度変動を表す信号に変換する処理を行うが、該（２）の処理が前記第１の実施例とは異なる。
【００４７】
上記（１）の処理については、前記したように、位置対応付けデータ７２ａを用いて、光センサ６０の光検出素子アレイ６１上の各位置と、上記光源素子から出射する光が照射される光照射領域における各位置との対応付けを行う。なお、前記したように、光検出素子アレイ６１上の位置とランプとの関係を対応付けしておくようにしてもよい。
上記（２）の処理については、本実施例では次のようにして変換を行う。
図１７は本実施例における上記変換処理を説明する図であり、同図（ａ）は光検出素子アレイ６１により検出された光量データ（Ａ）（光強度の分布データ）を示す。この例では、同図の丸で囲んだ領域において、ランプの照度が低下した等の理由により、光量が低下した場合を示している。また、同図（ｂ）は基準光量データ（Ｂ）を示す。
基準光量データは前記したように、新規な放電ランプ３０を取り付けて該放電ランプ３０を最初に点灯させたときに光検出素子アレイ６１により検出された光検出素子アレイ６１上の各位置における光量を、基準データとして記憶部７２に記憶させたものである。
【００４８】
本実施例における変換処理は、例えば、上記光量データ（Ａ）を基準光量データ（Ｂ）で割って、（Ａ）／（Ｂ）を演算することにより行わる。
これにより、図１７（ｃ）に示すように、放電ランプを最初に点灯させたときの光照射領域における照度分布に対して、どの位置の光量がどの程度低下したのかを示す信号、すなわち光量の低下の割合を示す信号（以下、この信号を照度維持率という）が得られる。同図では、丸を付した部分で照度が低下している。
このように変換処理をすることにより、ランプ配列長手方向の位置（前記Ｘ方向の位置）において、基準光量データを計測した時点に比べて、どの程度照度が低下したのかを直ちに把握できるようになる。
図１８は、照度維持率の変動（照度の低下の割合）例を示す図（シミュレーション結果）であり、図１８（ａ）は特定のランプの照度が低下した場合を示し、図１８（ｂ）は特定のランプの光軸がずれた場合を示す。なお、同図横軸はランプ配列長手方向の位置（各ランプの正面に位置する光照射領域上の位置）を示し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれのランプＬ１〜Ｌ４の照度分布のピーク位置に相当する。
縦軸は、照度維持率、照度（相対値）を示し、Ａは上記照度維持率データを示し、実線は照度が初期値に比べて０．９まで低下した場合、１点鎖線は照度が初期値に比べて０．８まで低下した場合を示す。また、Ｃは光源素子列２０の各光源素子２１に設けられた各放電ランプＬ１〜Ｌ４による照度である。
【００４９】
図１８（ａ）に示すように、特定ランプの照度が低下すると、上記変換により得られた照度維持率データＡは、照度低下したランプに対応する位置（この例では、ランプＬ２に対応した位置）で低下する。これにより、どのランプの照度が低下したのかを把握することができる。
また、特定ランプ（この例では、ランプＬ２）の光軸が傾くと、図１８（ｂ）に示すように、照度維持率データは変動する。
すなわち、特定ランプの照度が低下した場合には図１８（ａ）に示すようにその中心に対応した位置の光量維持率が低下するが、ランプの光軸がずれた場合には隣り合うランプからの光量の重なりの程度が変わる事で谷部と山部が隣り合う形で出てくる。
特に谷部と山部のピーク位置はランプ中心の正面の位置とは異なるずれた場所に生じる。例えば照度分布の谷部はＬ１とＬ２の間に生じ、山部はＬ２とＬ３の間に生じている事が分かる。
以上のように、特定のランプの照度が低下した場合と、光軸が傾いた場合では、照度維持率の変動状態が異なるので、ランプの照度が低下したのか光軸が傾いたのかを判別することができる。
【００５０】
図１６は画像処理ユニット７における処理手順を示すフローチャートであり、前記図１５を参照しながら図１６のフローチャートにより、画像処理ユニットにおける処理を説明する。なお、本実施例における処理は、変換処理が図９のフローチャートと相違するだけで、その他の処理は基本的に図９と同じである。
処理部７１は光センサ６０により検出されたＣＣＤ画像を取り込み（ステップＳ１）、前処理部７１ａで前記したようにライン方向（Ｙ方向）の光量分布の積算処理を行う（ステップ２）。
次いで、ステップＳ３に行き、記憶部７２に記憶された基準光量データ７２ｅと、位置対応付けデータ７２ａを読み込み、変換処理部７１ｂにおいて前記したように変換処理を行う（ステップＳ４）。
次に、この画像の取り込みが、新規なランプを取り付けて最初に点灯させたときの画像の取り込みであるかを判定し（ステップＳ５）、該画像の取り込みが、新規な放電ランプを取り付け最初に点灯させたときの画像の読み取りでの場合には、このデータを基準光量データとして、記憶部７２に保存し（ステップＳ１２）、所定のインターバル時間後、ステップＳ１に戻る。
また、画像の取り込みが、新規なランプを取り付けて最初に点灯させたときの画像の取り込みでない場合には、上記変換処理部７１ｂで変換処理した照度分布データを表示処理部７１ｄで処理し、画像データとして表示部７３に表示する（ステップＳ６）。これにより、前記図１７（ｃ）に示したように、照度分布の変動が表示される。
【００５１】
照度変動監視部７１ｃは、上記変換処理部７１ｂで変換処理した照度分布の変動データと、記憶部７２に記憶された照度変動閾値データ７２ｃと比較し、特定ランプの照度変化があるかを判定する（ステップＳ７，Ｓ８）。
照度変動監視部７１ｃは例えば図１８（ａ）に示したように照度が低下している領域があると、照度低下の原因となっているランプはどのランプであるかを判定し、警報部７４から警報信号を出力する（ステップＳ１３）。この例では、ランプＬ２の照度が低下したことが分かるので、警報信号として、ランプＬ２の照度が低下したことを出力する。
警報信号として上記照度低下信号が出力されると、光軸ずれの程度が一定値以上の場合には光照射装置は異常終了、あるいは消灯される。
また、照度変動監視部７１ｃは前記した図１８（ｂ）に示したように、照度分布の谷部が特定の第１のランプＬ１と第２のランプＬ２との間に生じ、山部が第２ランプＬ２と第３のランプＬ３の間に生じている場合には、ランプＬ２の光軸がずれていると判定し、警報部７４から警報信号を出力し（ステップＳ１３）、光照射装置は異常終了、あるいは消灯される。
【００５２】
点灯時間監視部７１ｅは、前記したようにランプＬ１〜Ｌ５に給電する電源部９から送られてくるランプＬ１〜Ｌ５の積算点灯時間を監視する（ステップＳ９）。そして、記憶部７２ｄに記憶されたランプ保障寿命時間と比較し、積算点灯時間が保障寿命に達したか否かを判定し（ステップＳ１０）、積算点灯時間が保障寿命に達すると、警報部７４からランプ交換の警報信号を出力する（ステップＳ１１）。これにより、光照射装置の動作は終了し、消灯される。また、積算点灯時間が保障寿命に達していなければ、所定のインターバル時間後にステップＳ１に戻り、上記処理を繰り返す。
【００５３】
図１９は、本発明の第３の実施例を示す光照射装置の画像処理ユニットの機能ブロック図であり、図２０は上記画像処理ユニットにおける処理手順を示すフローチャートである。本実施例は、前記図８、図９に示した第１の実施例において、特定のランプの照度が低下したとき、当該ランプに供給される電力を増加させて照度分布を回復させるように構成したものである。
図１９において、光照射部１の構成は図８に示したものと同じであり、放電ランプ３０（同図では各ランプをＬ１〜Ｌ５と記載）から放出された光はリフレクタ（楕円ミラー）２２で反射され、平行な光として放出された光は集光部材４０で反射され、拡散板５５上に照射される。拡散板５５で拡散反射された光は、光センサ６０に内蔵されたレンズユニット又はピンホールなどの結像光学素子６５により、光検出素子アレイ６１上に拡散板５５上の照度分布に対応した光量が結像する。
【００５４】
上記光センサ６０で検出した光強度に対応した信号（光量）は、画像処理ユニット７に送られる。画像処理ユニット７は、前記したように処理部７１と、記憶部７２と表示部７３と警報部７４等から構成され、上記記憶部７２には、前記位置対応付けデータ７２ａと、変換比率データ７２ｂと、照度変動閾値データ７２ｃと、ランプ寿命保障時間データ７２ｄが格納されている。
処理部７１は、前記図８に示したように、前処理部７１ａと、変換処理部７１ｂと、照度変動監視部７１ｃと、表示処理部７１ｄと、各ランプの点灯時間が記憶部７２に格納されたランプ保障寿命時間７２ｄに達しているかを監視する点灯時間監視部７１ｅを備える。
また、本実施例では、上記照度変動監視部７１ｃで特定のランプの照度の低下が検出されたとき、当該ランプの電力が増加するように制御する給電制御部７１ｆを備える。
給電制御部７１ｆは、照度の低下が電力調整可能な範囲であれば、ランプの電源部９の電源ユニットＰＳ１〜ＰＳ５の内の当該ランプに電力を供給する電源ユニット（例えばランプＬ２の場合には電源ユニットＰＳ２）を制御して、電力を増加させる。
なお、照度の低下が電力調整可能な範囲にない場合は、照度変動監視部７１ｃは、警報部７４から照度低下アラームを出力させる。
上記給電制御部７１ｆを有することを除き、本実施例の画像処理ユニットの構成は、前記図８に示したものと同様であり、各部の動作も同様である。
【００５５】
図２０のフローチャートにより、本実施例における処理部の処理について説明する。なお、特定のランプの照度の低下が検出されたとき、当該ランプの電力が増加するように制御する点を除き、図９の処理と同様である。
処理部７１は光センサ６０により検出されたＣＣＤ画像を取り込み（ステップＳ１）、前処理部７１ａで前記したようにライン方向（Ｙ方向）の光量分布の積算処理を行う（ステップＳ２）。次いで、記憶部７２から変換比率データ７２ｂ、位置対応付けデータ７２ａを読み込み、変換処理部７１ｂにおいて前記したように変換処理を行う（ステップＳ３，Ｓ４）。
ついで、上記変換処理部７１ｂで変換処理した照度分布データを表示処理部７１ｄで処理し、画像データとして表示部７３に表示する（ステップＳ５）。これにより、前記図１３（ｃ）に示したように、照度分布の変動が表示される。
【００５６】
照度変動監視部７１ｃは、上記変換処理部７１ｂで変換処理した照度分布データと、記憶部７２に記憶された照度変動閾値データ７２ｃと比較し、特定ランプの照度変化があるかを判定する（ステップＳ６，Ｓ７）。
照度変動監視部７１ｃは照度が低下している領域があると、照度低下の原因となっているランプはどのランプであるかを判定し、電力調整可能な範囲での照度低下であるかを判定する（ステップＳ１１）。電力調整で照度低下を回復できる場合には、ステップＳ１３に行き、給電制御部７１ｆを制御して当該ランプの電力を調整する。
この電力調整は、例えば光センサ６０で検出される光量分布が所望の分布になるように電力量をフィードバック制御するようにしてもよいし、あるいは、照度低下量に対する電力調整量を記憶しておき、照度低下量に応じて電力量を増大させるようにしてもよい。
照度の低下が電力調整で回復可能な範囲にない場合には、警報部７４から照度低下の警報信号を出力する（ステップＳ１２）。警報信号として上記照度低下信号が出力されると、光照射装置は異常終了、あるいは消灯される。
【００５７】
また、点灯時間監視部７１ｅは、ランプＬ１〜Ｌ５の積算点灯時間を監視し（ステップＳ８）、記憶部７２ｄに記憶されたランプ保障寿命時間と比較し、積算点灯時間が保障寿命に達したか否かを判定し（ステップＳ９）、積算点灯時間が保障寿命に達すると、警報部７４からランプ交換の警報信号を出力する（ステップＳ１０）。これにより、光照射装置の動作は終了し、消灯される。
また、積算点灯時間が保障寿命に達していなければ、所定のインターバル時間後にステップＳ１に戻り、上記処理を繰り返す。
【００５８】
図２１は、本発明の第４の実施例を示す光照射装置の画像処理ユニットの機能ブロック図であり、図２２は上記画像処理ユニットにおける処理手順を示すフローチャートである。本実施例は、前記図１５、図１６に示した第２の実施例において、特定のランプの照度が低下したとき、当該ランプに供給される電力を増加させて照度分布を回復させるように構成したものである。
図２１において、光照射部１の構成は図８に示したものと同じであり、放電ランプ３０（同図では各ランプをＬ１〜Ｌ５と記載）から放出された光はリフレクタ（楕円ミラー）２２で反射され、平行な光として放出された光は集光部材４０で反射され、拡散板５５上に照射される。拡散板５５で拡散反射された光は、光センサ６０に内蔵されたレンズユニット又はピンホールなどの結像光学素子６５により、光検出素子アレイ６１上に拡散板５５上の照度分布に対応した光量が結像する。
【００５９】
上記光センサ６０で検出した光強度に対応した信号（光量）は、画像処理ユニット７に送られる。画像処理ユニット７は、前記図１５に示したものと同様に、処理部７１と、記憶部７２と表示部７３と警報部７４等から構成される。
上記記憶部７２には、位置対応付けデータ７２ａと、基準光量データ７２ｅと、照度変動閾値データ７２ｃと、ランプ保障寿命時間データ７２ｄが格納されている。
上記基準光量データ７２ｅは、前記したように例えば、光照射部１０に新規な放電ランプ３０を取り付けて該放電ランプ３０を最初に点灯させたときに検出された光検出素子アレイ６１上の各位置における光量データを上記記憶部７２に記録したものであり、このデータを基準光量データとして用いる。
【００６０】
処理部７１は、図１５に示したものと基本的に同様に構成であり、前処理部７１ａと、変換処理部７１ｂと、照度変動監視部７１ｃと、表示処理部７１ｄとランプ保障寿命時間７２ｄに達しているかを監視する点灯時間監視部７１ｅを備える。
また、本実施例では、第３の実施例で説明したように、上記照度変動監視部７１ｃで特定のランプの照度の低下が検出されたとき、当該ランプの電力が増加するように制御する給電制御部７１ｆを備える。
給電制御部７１ｆは、照度の低下が電力調整可能な範囲であれば、ランプの電源部９の電源ユニットＰＳ１〜ＰＳ５の内の当該ランプに電力を供給する電源ユニット（例えばランプＬ２の場合には電源ユニットＰＳ２）を制御して、電力を増加させる。
なお、照度の低下が電力調整可能な範囲にない場合は、照度変動監視部７１ｃは、警報部７４から照度低下アラームを出力させる。
上記給電制御部７１ｆを有することを除き、本実施例の画像処理ユニットの構成は、前記図１５に示したものと同様であり、各部の動作も同様である。
【００６１】
図２２は本実施例の画像処理ユニット７における処理手順を示すフローチャートであり、図２１を参照しながら図２２のフローチャートにより、画像処理ユニットにおける処理を説明する。なお、特定のランプの照度の低下が検出されたとき、当該ランプの電力が増加するように制御する点を除き、図１６の処理と同じである。
処理部７１は光センサ６０により検出されたＣＣＤ画像を取り込み（ステップＳ１）、前処理部７１ａで光量分布の積算処理を行う（ステップＳ２）。
ついで、ステップＳ３に行き、記憶部７２に記憶された基準光量データ７２ｅと、位置対応付けデータ７２ａを読み込み、変換処理部７１ｂにおいて前記したように変換処理を行う（ステップＳ４）。
次いで、この画像の取り込みが、新規なランプを取り付けて最初に点灯させたときの画像の取り込みであるかを判定し（ステップＳ５）、該画像の取り込みが、新規な放電ランプを取り付け最初に点灯させたときの画像の読み取りでの場合には、このデータを基準光量データとして、記憶部７２に保存し（ステップＳ１３）、所定のインターバル時間後、ステップＳ１に戻る。
また、画像の取り込みが、新規なランプを取り付けて最初に点灯させたときの画像の取り込みでない場合には、上記変換処理部７１ｂで変換処理した照度分布データを表示処理部７１ｄで処理し、画像データとして表示部７３に表示する（ステップＳ６）。これにより、前記図１７（ｃ）に示したように、照度分布の変動が表示される。
【００６２】
照度変動監視部７１ｃは、上記変換処理部７１ｂで変換処理した照度分布の変動データと、記憶部７２に記憶された照度変動閾値データ７２ｃと比較し、特定ランプの照度変化があるかを判定する（ステップＳ７，Ｓ８）。
照度変動監視部７１ｃは照度が低下している領域があると、照度低下の原因となっているランプはどのランプであるかを判定し、電力調整可能な範囲での照度低下であるかを判定する（ステップＳ１４）。電力調整で照度低下を回復できる場合には、ステップＳ１５に行き、給電制御部７１ｆを制御して当該ランプの電力を調整する。
照度の低下が電力調整で回復可能な範囲にない場合には、警報部７４から照度低下の警報信号を出力する（ステップＳ１６）。警報信号として上記照度低下信号が出力されると、光照射装置は異常終了、あるいは消灯される。
また、光量変動監視部７１ｃは前記した図１８（ｂ）で説明したように、ランプの光軸がずれていると判定した場合（ステップＳ９）、警報部７４から警報信号を出力し（ステップＳ１７）、光照射装置は異常終了、あるいは消灯される。
【００６３】
点灯時間監視部７１ｅは、前記したようにランプＬ１〜Ｌ５に給電する電源部９から送られてくるランプＬ１〜Ｌ５の積算点灯時間を監視する（ステップＳ１０）。そして、記憶部７２ｄに記憶されたランプ保障寿命時間と比較し、積算点灯時間が保障寿命に達したか否かを判定し（ステップＳ１１）、積算点灯時間が保障寿命に達すると、警報部７４からランプ交換の警報信号を出力する（ステップＳ１２）。これにより、光照射装置の動作は終了し、消灯される。また、積算点灯時間が保障寿命に達していなければ、所定のインターバル時間後にステップＳ１に戻り、上記処理を繰り返す。
【００６４】
上記実施例の説明では、光センサ６０から送られてくる光量信号について、Ｙ方向（ライン方向）の光量分布の積算処理を行い、Ｘ方向について照度分布の変動を表示しているが、この積算処理を行う前のデータを使って、Ｘ方向の照度分布だけでなく、Ｙ方向の照度分布を表示するようにしてもよい。
具体的には、Ｘ方向、Ｙ方向の照度分布を、例えば等高線図のような形で表示する。このように照度分布を表示すれば、全体の状態が一目で分かるので異常を確認しやすい。
また、上記で説明では、光検出素子アレイ６１としては、２次元エリアセンサを用いた場合について説明したが、前記図５に示したラインセンサを用いることができる。
光検出素子アレイ６１としてラインセンサを用いた場合は、前記実施例のフローチャートにおいて、ステップＳ２のライン方向の積分の処理が不要になるが、その他の処理は、前記実施例で説明したのと同様である。
また、上記実施例では、照射エリアに拡散板を置いた場合について説明したが、蛍光板をおいて、発光した可視光の光を測定してもよいし、拡散板等を置かずにマスクからの散乱光を測定してもよい。さらに、前記図６で説明したように、集光部材４０として、コールドミラーを用い、集光部材４０を透過した、被照射物の処理には不要な可視光または赤外光の拡散散乱光を検出することにより、光照射領域における照度分布を取得するようにしてもよい。
マスクからの散乱光を測定する場合は、場所により反射率が低くなり、測定精度は低下するが、露光を行いながらリアルタイムに測定することが可能になる。また、集光部材として、コールドミラーを用い、集光部材を透過した可視光または赤外光の拡散散乱光を検出することにより光到達領域における照度分布を取得する場合にも、同様に、露光を行いながらリアルタイムに測定することが可能になる。
【符号の説明】
【００６５】
１        光照射部
７        画像処理ユニット
９        電源部
１０      光出射部
１１      ランプハウス
１２Ａ    光出射用開口
１２Ｂ    拡散光入射用開口
１３      窓板部材
２０      光源素子列
２１      光源素子
２２      リフレクタ（楕円ミラー）
３０      ショートアーク型放電ランプ
４０      集光部材（シリンドリカル集光ミラー）
４５      マスク
５０      搬送手段
５５      拡散板
６０      光センサ
６１      光検出素子アレイ
６５      結像光学素子６５
７１      処理部
７１ａ    前処理部
７１ｂ    変換処理部
７１ｃ    照度変動監視部
７１ｄ    表示処理部
７１ｅ    点灯時間監視部
７１ｆ    給電制御部
７２      記憶部
７２ａ    位置対応付けデータ
７２ｂ    変換比率データ
７２ｃ    照度変動閾値データ
７２ｄ    ランプ保障寿命時間データ
７２ｅ    基準光量データ
７３      表示部
７４      警報部
【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】
0005541198.tif 000006
【図６】
0005541198.tif 000007
【図７】
0005541198.tif 000008
【図８】
0005541198.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005541198.tif 000013
【図１３】
0005541198.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0005541198.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0005541198.tif 000023
【図２３】
0005541198.tif 000024
【図２４】
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