(57)【要約】【課題】発光ダイオードを用いた光照射装置において、発光ダイオードを収容したヘッド部の外形を大型化することなく、ＬＥＤチップより広角度で放射された光を効率よく被照射物に照射することが可能な光照射装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤチップ１１１の発光面１１１ａより放射した光は、反射面１１２ａにより略平行な光束となるように反射され、出射レンズ１６ａに入射し、出射レンズ１６ａの出射面において軸Ｘの方向に屈折し、被照射領域Ｗ１に集光する。【選択図】図２
2008177399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を放射するＬＥＤチップを備えた発光ダイオードと、
前記光を反射する反射面を備えた凹面鏡と、
前記ＬＥＤチップと前記凹面鏡とを収容するハウジングとを備え、
前記ＬＥＤチップから放射した光を被照射物に照射する光照射装置であって、
前記ＬＥＤチップの発光面は、前記凹面鏡の反射面と対向して配置すること、
を特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記発光ダイオードは、
前記ＬＥＤチップと前記凹面鏡とを一体に形成した反射型発光ダイオードであること、
を特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤチップは、
前記凹面鏡の開口端より前記凹面鏡の内側に配置されたこと、
を特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記凹面鏡は、その反射面に回転放物面を含み、
前記ＬＥＤチップの発光面は、前記回転放物面の焦点位置に配置されたこと、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記ハウジングの光出射部に、前記ＬＥＤチップから放射された光を前記被照射物に対してスポット状に集光するためのレンズを備えたレンズユニットを有すること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記レンズユニットは、前記ハウジングに対して、着脱自在に装着されること、
を特徴とする請求項５に記載の光照射装置。
【請求項７】
前記ＬＥＤチップを同一平面状に複数配置し、該複数のＬＥＤチップから放射された光を、同一の前記レンズユニットにより集光すること、
を特徴とする請求項５又は６に記載の光照射装置。
【請求項８】
前記複数のＬＥＤチップのうち一以上のＬＥＤチップが、他のＬＥＤチップの放射する光とは異なる中心波長の光を放射すること、
を特徴とする請求項７に記載の光照射装置。
【請求項９】
前記凹面鏡は、その反射面に回転楕円面を含み、
前記ＬＥＤチップの発光面は、前記回転楕円面の焦点位置に配置されたこと、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項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、発光素子を備えた光照射装置に関し、具体的には光照射装置の小型化及び効率化に好適な構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紫外線や波長４００ｎｍ台の可視光線を光硬化性樹脂に照射し硬化するために用いられる光照射装置は、水銀キセノンランプなどの放電ランプやハロゲンランプを光源として用いた。これらの光源から放射される光を、多数の光ファイバー素線を束ねたライトガイドにより導光し、被照射物である光硬化性樹脂へ照射する。近年では、装置の小型化や消費電力の削減等の目的から、発光素子として発光ダイオードを光源とする光照射装置が普及しつつある。
【０００３】
このような光照射装置としては、上記発光ダイオードを収容したヘッド部と、このヘッド部へ電力を供給するための電源を備えたコントロール部とを、ケーブルにより接続した構成が一般的であり、一つのコントロール部に複数のヘッド部を接続可能にしたものが知られている。
【０００４】
このような複数のヘッド部を有する光照射装置を用いて、ピックアップレンズやカメラレンズなど光学製品の組立を行う工程においては、複数のヘッド部は、通常光硬化性樹脂が塗布された複数の被照射領域に対して、光を照射する。このため、複数のヘッド部は、互いに干渉することのないように、ヘッド部の寸法を可能な限り小型化することが求められる。
【０００５】
また、単一のヘッド部を用いて光硬化樹脂を硬化する場合であっても、光源に発光ダイオードを用いた光照射装置は、従来のライトガイドを用いた光照射装置への置き換えとして使用されることが多い。このため、ヘッド部の寸法は、従来のライトガイドの光出射端部の寸法と同等か、それ以下の寸法であることが求められる。
【０００６】
このような要求に応えるため、上記ヘッド部は、発光ダイオードの他、発光ダイオードから放射された光を集光し被照射物に照射するための光学部品や、発光ダイオードを点灯することにより発生する熱を放散させるための放熱手段などの各構成要素を、円柱状又は角柱状のハウジング内部に、その中心軸に沿って配置する。特許文献１及び特許文献２は、このような構造のヘッド部を有する光照射装置を開示しており、ヘッド部の小型化が図っている。
【０００７】
図８（ａ）は、特許文献１に示す光照射装置のヘッド部の光学的構造を説明するための模式図である。
【０００８】
図８（ａ）において、発光素子は、発光ダイオード８１であり、発光体としてＬＥＤチップ８１１を備えている。
【０００９】
ＬＥＤチップ８１１は、ベース８１２の凹部８１２ａに発光面８１１ａが被照射領域Ｗと対向する方向に配置されている。発光面８１１ａより拡散放射した光束の一部Ｌ１は、第１のレンズ８２により略平行な光束に変換された後、第２のレンズ８３により被照射領域Ｗにおいてスポット状に集光される。
【００１０】
しかしながら、通常、発光ダイオードの発光面は、略均一拡散面となるため、発光面８１１ａより放射される光束は、発光面８１１ａに直交する軸Ｘを中心に略９０度までの範囲に発散する特性を有している。
発光面８１１ａより放射される光束は、第１のレンズ８２により取り込み可能な範囲以外の領域に対しても放射されることになり、第１のレンズ８２の範囲以外の光束Ｌ２は、前述の被照射領域Ｗに集光されないため、光硬化性樹脂の硬化に有効に利用されることなく消費されてしまうといった問題があった。
【００１１】
このような、広角度で放射された光束Ｌ２を、第１のレンズ８２に取り込む方法として、図８（ｂ）に示すように第１のレンズ８２及び第２のレンズ８３を大口径化する方法も考えられる。しかし、このような方法を採用した場合には光照射装置のヘッド部の外形自体が大型化してしまう。例えば、限られた範囲に複数のヘッド部を配置して使用する場合、隣り合ったヘッド部同士が干渉し合ってしまう。このため、発光ダイオードを光源とする光照射装置は、従来のライトガイドを用いた光照射装置と比較して著しく利便性に劣ると言った問題があった。
【特許文献１】特開２００５−１８１８７８号公報
【特許文献２】特開２００６−２８１１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、発光ダイオードを用いた光照射装置において、発光ダイオードを収容したヘッド部の外形を大型化することなく、ＬＥＤチップより広角度で放射された光を効率よく被照射物に照射することが可能な光照射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、発光ダイオードを活用した光照射装置を提供することで上記課題を解決する。
第１の観点の光照射装置は、光を放射するＬＥＤチップを備えた発光ダイオードと、光を反射する反射面を備えた凹面鏡と、ＬＥＤチップと凹面鏡とを収容するハウジングとを備え、ＬＥＤチップから放射した光を被照射物に照射する。そして、光照射装置は、ＬＥＤチップの発光面は、凹面鏡の反射面と対向して配置する。
この構成により、第１の観点の光照射装置は、ＬＥＤチップから出射される光の利用効率を、飛躍的に向上することができる。また、発光ダイオードに供給する電力を削減することが可能となる。
【００１４】
第２の観点の光照射装置は、発光ダイオードがＬＥＤチップと凹面鏡とを一体に形成した反射型発光ダイオードである。
この構成により、第２の観点の光照射装置は、ＬＥＤチップと凹面鏡との取り扱いが容易になる。
【００１５】
第３の観点の光照射装置は、ＬＥＤチップが凹面鏡の開口端より凹面鏡の内側に配置されている。
この構成により、第３の観点の光照射装置は、ＬＥＤチップから放射される中心軸より９０度以上傾斜した光束をも有効に活用することができる。
【００１６】
第４の観点において、凹面鏡は、その反射面に回転放物面を含み、ＬＥＤチップの発光面が回転放物面の焦点位置に配置される。
この構成により、第４の観点の光照射装置は、ＬＥＤチップから放射される光束を容易に平行光束（コヒーレント光）にすることができる。
【００１７】
第５の観点の光照射装置は、ハウジングの光出射部に、ＬＥＤチップから放射された光を被照射物に対してスポット状に集光するためのレンズを備えたレンズユニットを有する。
この構成により、第５の観点の光照射装置は、被照射物の位置に焦点位置を合わせることができる。
【００１８】
第６の観点の光照射装置は、レンズユニットがハウジングに対して、着脱自在に装着される。
この構成により、被照射物の位置に応じて、照射距離を自由に可変することができる。
【００１９】
第７の観点の光照射装置は、ＬＥＤチップを同一平面状に複数配置し、該複数のＬＥＤチップから放射された光を同一のレンズユニットにより集光する。
この構成により、光照射装置は、複数のＬＥＤチップからの光を、同一のレンズで、被照射物に集光することができる。
【００２０】
第８の観点の光照射装置では、複数のＬＥＤチップのうち一以上のＬＥＤチップが、他のＬＥＤチップの放射する光とは異なる中心波長の光を放射する。
異なる波長の光を被照射物に集光することができるため、例えば、紫外線硬化性接着剤に適用する際には有効である。
【００２１】
第９の観点の光照射装置では、凹面鏡は、その反射面に回転楕円面を含み、ＬＥＤチップの発光面は、前記回転楕円面の焦点位置に配置される。
この構成により、光学レンズを用いることなく、ＬＥＤチップからの光を被照射物に集光することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、発光ダイオードを用いた光照射装置において、発光ダイオードを収容したヘッド部の外形を大型化することなく、ＬＥＤチップより広角度で放射された光を効率よく被照射物に照射することが可能な光照射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る光照射装置の実施態様を、図面を用いて詳細に説明する。
なお、図面の説明においては同一の要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、本明細書において数値を挙げて説明したものと必ずしも一致していない。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施態様における光照射装置のブロック図である。
この図に示す光照射装置１は、ヘッド部２及びコントロール部３により構成され、ヘッド部２とコントロール部３とはケーブル４により接続されている。
【００２５】
ヘッド部２は、光硬化性樹脂を硬化するための波長３６５ｎｍの紫外線を放射する発光素子として、発光ダイオード１１が内蔵する。
また、ケーブル４とコントロール部３とは、それぞれに設けられた互いに嵌合するコネクター７ａ、７ｂにより接続されている。照射装置１は、必要に応じてケーブル４を着脱し、異なる種類のヘッド部を備えたケーブル４に切り替えて使用することができる構造となっている。
【００２６】
コントロール部３は、ヘッド部２に内蔵された発光ダイオード１１へ電力を供給するための電源部５及び制御部６を備えている。制御部６は、ヘッド部２より出力される紫外線の強度及び発光ダイオード１１の点灯時間等を設定するためのインターフェイス機能や、設定された情報を記憶するメモリー機能を備えている。
【００２７】
図２に、ヘッド部２の内部構造を説明するための断面図を示す。
ヘッド部２は、上述の紫外線を放射する発光ダイオード１１を収容するハウジングとしてのＬＥＤユニット２１と、発光ダイオード１１から放射された紫外線を所定の位置に集光するための出射レンズ１６ａを備えるレンズユニット２２とにより構成される。
【００２８】
ＬＥＤユニット２１は、上記発光ダイオード１１の他、これを収容する円筒状のホルダー１２、及びベース基板１５を備えており、発光ダイオード１１は、ベース基板１５に実装された状態で、固定リング１７によりホルダー１２内部に固定されている。
【００２９】
発光ダイオード１１は、反射型発光ダイオードであり、紫外線を放射するＬＥＤチップ１１１、ケーシング１１２、及び一対のリードフレーム１１３、１１４により構成されている。
【００３０】
また、発光ダイオード１１への電力供給は、ホルダー１２に設けた貫通路１２１に挿通されたケーブル４をベース基板１５に接続することにより行われる。
【００３１】
ケーシング１１２は、材質がポリカーボネイトからなり、その外形は略扁平な四角柱であり、その一面に回転放物面からなる凹部を設け、この凹部には、アルミニウム薄膜からなる反射面１１２ａが形成され、凹面鏡として作用する。この凹部は、一体成形したり、切削加工したりして、表面粗さが少なくなるように加工して形成される。
なお、本実施態様においては、反射面１１２ａに形成する薄膜は、アルミニウム以外に、銀などの他の金属や、誘電体多層膜などを用いることができる。
【００３２】
ＬＥＤチップ１１１は、一方のリードフレーム１１４にボンディングされるとともに、ワイヤー１１５により他方のリードフレーム１１３に接続された状態で、発光面１１１ａが、ケーシング１１２の反射面１１２ａと対向する方向に固定されている。
また、ＬＥＤチップ１１１は、発光面１１１ａが反射面１１２ａの焦点位置に、配置されている。
ここで、焦点位置とは、発光面１１１ａより放射した光が反射面１１２ａにより反射された後、略平行光となるような位置であり、その近傍をも含む範囲である。
【００３３】
一方、レンズユニット２２は、ホルダー１２と同一の外径のレンズホルダー１４、出射レンズ１６ａ、及び固定リング１８から構成されている。
【００３４】
レンズユニット２２において、出射レンズ１６ａは固定リング１８によりレンズホルダー１４に装着されており、レンズユニット２２は、ＬＥＤユニット２１のホルダー１２の外周先端部に設けられたネジ部に螺合されている。
【００３５】
このようにヘッド部２を構成することにより、ＬＥＤチップ１１１の発光面１１１ａから放射された光は、反射面１１２ａでヘッド部２の中心軸Ｘと略平行となるよう反射され、出射レンズ１６ａに入射する。出射レンズ１６ａに入射した光は、出射レンズ１６ａの出射面において軸Ｘ方向に屈折し、所定の位置Ｗ１近傍において集光する。
【００３６】
本実施態様における光照射装置１は、反射面１１２ａと対向してＬＥＤチップ１１１の発光面１１１ａが配置されているため、ＬＥＤチップ１１１の発光面１１１ａから放射された略全ての光束は、反射面１１２ａに到達し反射される。但し、反射された光束の一部は、上記の一対のリードフレーム１１３、１１４により遮られる。このため、一対のリードフレーム１１３、１１４は、できるだけ細く形成した方が好ましい。
【００３７】
ここで、ケーシング１１２の反射面１１２ａの開口側直径を７ｍｍとすると、反射面１１２ａの開口の面積Ｓｍは、
【数１】
2008177399.tif 000003
である。
また、０．７ｍｍ角の一対のリードフレーム１１３、１１４は、反射面１１２ａの開口に軸Ｘと直交するように配置されているため、これにより遮られる光の断面積ＳＬは、
【数２】
2008177399.tif 000004
となる。
【００３８】
上記の計算結果から、図２において、出射レンズ１６ａへ入射可能な光の割合Ｒ１は、
【数３】
2008177399.tif 000005
となり、反射面１１２ａにより反射される全光束の約８７％となる。
【００３９】
これに対して、図８（ａ）に示した構成の光照射装置について、ＬＥＤチップ８１１の発光面８１１ａより放射する光束のうち、第１のレンズ８２へ入射する光束の割合を求める方法は、以下の通りとなる。
【００４０】
先ず、ＬＥＤチップ８１１の発光面８１１ａが略均一拡散面であるとした場合、発光面８１１ａより放射される光の強度Ｐは、放射される光の方向と軸Ｘとの成す角θの余弦に比例する。したがって、Ｘ軸上の強度を１とすると、
【数４】
2008177399.tif 000006
で表すことができ、図３のグラフに実線で描かれた曲線で示す指向特性となる。
【００４１】
ここで、図８（ａ）に示した第１のレンズ８２を集光能力の高いレンズとして、有効径Ｄと、焦点距離Ｆが略等しいＦナンバー１のレンズを使用したと仮定する。この場合のＬＥＤチップ８１１と第１のレンズ８２との関係を図９に示す。
【００４２】
図９において、ＬＥＤチップ８１１は、第１のレンズ８２の焦点距離Ｆに対応する位置に配置されており、第１のレンズ８２からの出射光は略平行光となる。
【００４３】
このような構成において、第１のレンズ８２の有効径Ｄと焦点距離Ｆが等しいとすると、ＬＥＤチップ８１１より放射された光束のうち、第１のレンズ８２に入射する光の傾斜角の最大値θｍは、
【数５】
2008177399.tif 000007
となる。ＬＥＤチップ８１１の発光面８１１ａより放射する光束のうち、第１のレンズ８２へ入射する光束の軸Ｘに対する最大傾斜角θｍは、約０．１５π（約２６．５度）となる。
なお、この最大傾斜角θｍの範囲に含まれる光束は、図３のグラフ上に表すように、斜線で示された領域となる。
【００４４】
次に、図３において、斜線で示された範囲に放射される光束の量と、ＬＥＤチップの発光面より放射する全ての光束の量とを、比較する方法について説明する。
【００４５】
ここで、上記の最大傾斜角θｍの範囲に含まれる光束の量は、図１０に示すように、図３における斜線部分を、傾斜角度０度を中心軸として回転した回転体の体積として求めることができる。
【００４６】
この回転体の体積をＶとすると、体積Ｖは、式６に示すように、図１０で示した円筒形の立体の体積Ｖ１と、キャップ状の回転体の体積Ｖ２とを加えたものとして表すことができる。
【数６】
2008177399.tif 000008
【００４７】
上記円筒形の立体の体積Ｖ１は、傾斜角θを底面の半径とし、光の強度Ｐを円筒形の高さとすると、底面積と高さとの積で求めることができるため、
【数７】
2008177399.tif 000009
で表すことができる。
【００４８】
また、キャップ状の回転体の体積Ｖ２は、πθ２を、光の強度Ｐｍから、光の強度が１となるまでの範囲で積分することにより求められるため、
【数８】
2008177399.tif 000010
で表すことができる。
【００４９】
ここで、式４よりＰ＝ｃｏｓθであるとすると、
【数９】
2008177399.tif 000011
であるから、
【数１０】
2008177399.tif 000012
と表すことができる。この式１０を展開し、
【数１１】
2008177399.tif 000013
を求めることができる。
【００５０】
回転体の体積Ｖは、上記の式１１で求めたＶ２に、式７で求めたＶ１を加え、
【数１２】
2008177399.tif 000014
で表すことができる。
【００５１】
ここで、図３に示すグラフにおいて、斜線が引かれた領域の体積（光ＶＬ）を求める。傾斜角度０度を中心軸として回転させたときの体積を、第１のレンズ８２へ入射可能な光ＶＬとし、式１２のθに、式５で求めた傾斜角θｍとして０．１５πを代入すると、
【数１３】
2008177399.tif 000015
となる。
【００５２】
これに対して、ＬＥＤチップ８１１の発光面８１１ａより放射される光の総量ＶＴは、図３に示すグラフの実線（−９０度から９０までの範囲）を、上記と同様に傾斜角度０度を中心軸として回転させたときの体積として求めることができる。式１２のθにπ／２を代入し、
【数１４】
2008177399.tif 000016
を求めることができる。
【００５３】
以上の計算結果から、ＬＥＤチップ８１１と第１のレンズ８２を図９に示す構成とした場合、第１のレンズ８２へ入射可能な光の割合Ｒ２は、
【数１５】
2008177399.tif 000017
となり、ＬＥＤチップ８１１の発光面８１１ａから放射された全光束の約１８％となる。
【００５４】
なお、上記の計算では、第１のレンズ８２のレンズ径と焦点距離が等しいＦナンバー１のレンズを用いることを前提とした。しかし、更にＦナンバーを小さくし、軸Ｘに対して約３０度の角度の光を入射可能なレンズを用いたとしても、第１のレンズ８２に取り込み可能な光束は、ＬＥＤチップ８１１の発光面８１１ａから放射された全光束に対して、約２２％の割合である。
【００５５】
以上説明したように、本実施態様における光照射装置１は、ヘッド部に収容する発光素子として、反射型発光ダイオードを用いた。したがって、図８（ａ）に示したＬＥＤチップ８１１の発光面８１１ａを用いた発光ダイオ−ド８１と比較して、光照射装置１は、ＬＥＤチップから出射される紫外光の利用効率を、飛躍的に向上することが可能であり、同時に、出射レンズ１６ａにより集光される領域の光強度を増加することができる。
【００５６】
ところで、上記の比較では、ＬＥＤチップ８１１から放射される光束は、発光面８１１ａからの均一拡散光と仮定し、軸Ｘに対して約９０度の範囲で放射されるとものとした。しかし、一般にＬＥＤチップより放射される光束は、軸Ｘと垂直に交わる発光面８１１ａより放射される光以外に、発光面８１１ａに直交する側面から放射される光をも含む。このため、その指向特性は、図３のグラフの破線で示すような、軸Ｘに対して９０度以上傾斜した角度にも光を放射する特性となる。
【００５７】
本実施態様における反射型の発光ダイオード１１は、この発光ダイオード１１の反射面１１２ａの開口端１１２ｃを、ＬＥＤチップ１１１が設置される反射面１１２ａの焦点位置に対して、出射レンズ１６ａ側（図では右側）に設けた。したがって、上記したＬＥＤチップ１１１から放射される中心軸より９０度以上傾斜した光束をも有効に利用することを可能としている。
【００５８】
また、図８（ａ）に示した発光ダイオード８１は、ＬＥＤチップ８１１から放射した光束を略平行な光束に変換するための第１のレンズ８２と、被照射領域Ｗにおいてスポット状に集光するための第２のレンズ８３を必要とした。これに対して、本実施態様における光照射装置１は、発光ダイオード１１からの放射光束は略平行光として出射されるため、図８（ａ）における第１のレンズ８２に相当するレンズを省略することができる。
【００５９】
このように、本実施態様における光照射装置１によれば、発光ダイオード１１から放射された紫外線を、被照射領域Ｗに集光するための光学系として、大口径のレンズを必要とせず、更に複数のレンズ群を用いることなくヘッド部を構成することが可能である。このため、ヘッド部の外形を大型化することなく、ＬＥＤチップより放射された光を効率よく被照射物に照射可能な光照射装置を提供することができる。
【００６０】
また、以上のように、ＬＥＤチップより放射する光の利用効率を向上させることにより、発光ダイオードに供給する電力を削減することが可能となる。更に、発光ダイオードからの発熱を抑え、発光ダイオードの寿命を大幅に引き延ばすことが可能となる。
なお、本実施態様の光照射装置１では、発光ダイオード１１をＬＥＤチップ１１１と、反射面１１２ａによる凹面鏡とを、一体に形成した反射型発光ダイオードとした。また、光透過性のある材料をＬＥＤチップ１１１と反射面１１２ａとの間に充填してもよい。更に、これらを分離し、ＬＥＤチップのみを搭載した発光ダイオードと、凹面鏡を個別に配置する構成によっても、本実施態様と同様の効果を得ることが可能である。
【００６１】
また、本実施態様における光照射装置の変形例として、焦点距離の異なるレンズを装着したレンズユニット２２を複数用意し、異なる照射範囲や照射強度を必要とする被照射物に対して、これらを適宜交換することで、適切に対応することができる。
【００６２】
例として、図４に示すヘッド部２は、図２に示す出射レンズ１６ａと比較して焦点距離の短い出射レンズ１６ｂを備えており、より近距離に設置された被照射物に対して、より強い紫外線強度で光を照射することができる。
【００６３】
また、被照射領域が比較的広い範囲である場合は、図４に示す出射レンズ１６ｂに代えて、図５に示すように、レンズユニット２２にガラス、プラスチック又は石英からなるカバーガラス１３を用いてヘッド部を構成することが可能である。この場合、カバーガラス１３より出射した光束は、略平行光のまま若干の広がりを持って被照射物に至るため、被照射物までの距離が変動する用途での使用に適している。
【００６４】
なお、カバーガラス１３は、本実施態様における光照射装置１を紫外線による光硬化性樹脂の硬化に用いた場合、光硬化性樹脂の硬化時に蒸発する溶剤による発光ダイオード１１の汚染防止を目的として用いられる。これに対して、このような溶剤の蒸発が発生する虞のない場合は、カバーガラス１３を含め、レンズユニット２２自体を省略することができる。
【００６５】
図６は、本発明の第２の実施態様における光照射装置の断面図を示す。
図６に示すヘッド部２は、発光ダイオード１１のケーシング１１２の凹部に形成された反射面１１２ｂの形状が、図５に示された反射面１１２ａの形状と異なること以外は、図５に示されたヘッド部２と同一の構成である。
【００６６】
図６において、反射面１１２ｂは、ＬＥＤチップ１１１が配置されている位置を一方の焦点とした回転楕円形状を呈している。ＬＥＤチップ１１１の発光面１１１ａから放射された光は、反射面１１２ｂにより反射され、カバーガラス１３を透過した後、反射面１１２ｂの他の焦点位置Ｗ３近傍へ集光される。
【００６７】
本実施態様における光照射装置は、反射面１１２ｂの形状を回転楕円形状としたため、出射レンズを用いることなく、ＬＥＤチップ１１１の発光面１１１ａより放射した光を、被照射物に対して集光することができるため、ヘッド部の小型化が可能となる。
【００６８】
なお、レンズユニット２２に装着されたカバーガラス１３は、上述の図５に示す光照射装置と同様に、光硬化性樹脂の硬化時に蒸発する溶剤による発光ダイオード１１の汚染防止を目的として、用いられる。
【００６９】
図７は、本発明の第３の実施態様における光照射装置の断面図を示す。
図７に示すヘッド部２は、反射面を有する２つの発光ダイオード１１を、ベース基板１５ａの同一平面状に配置したことを特徴とする。
２つの反射型発光ダイオード１１は、いずれも回転方物面形状の反射面１１２ａを備えており、それぞれの反射面１１２ａの焦点位置に、ＬＥＤチップ１１１が配置されている。
【００７０】
ＬＥＤチップ１１１は、いずれも、発光面１１１ａをそれぞれの反射面１１２ａに対向して配置されているため、発光面１１１ａより放射した光束は、対応する反射面１１２ａによりヘッド部２の中心軸Ｘと略平行となるよう反射され、出射レンズ１６ｃに入射する。出射レンズ１６ｃに入射した光は、出射レンズ１６ｃの出射面において軸Ｘ方向に屈折し、所定の位置Ｗ４近傍において集光する。
【００７１】
本実施態様の光照射装置は、回転方物面形状の反射面１１２ａを有する２つの発光ダイオード１１を、ベース基板１５ａの同一平面状に配置した。したがって、それぞれの発光ダイオード１１から放射される光束は、互いに略平行となり、同一の出射レンズ１６ｃにより、被照射領域Ｗ４に集光することが可能となる。
【００７２】
この結果、本実施態様の光照射装置は、出射レンズ１６ｃ以外に、２つの発光ダイオード１１から放射した光束を略平行な光束に変換するための複数のレンズを用いる必要がないため、ヘッド部２の外形を大型化することなく、被照射領域Ｗ４に集光する光の強度を増加することができる。
【００７３】
また、図７に示すヘッド部２においては、２つの発光ダイオード１１が描かれているが、使用する発光ダイオードの数に制限はなく、必要に応じて加減することができる。
【００７４】
更に、本実施態様における光照射装置の変形例として、ヘッド部２に異なる発光波長の発光ダイオードを、収容することができる。
【００７５】
一般に、紫外線照射により硬化する光硬化性樹脂は、波長３６５ｎｍ付近の紫外線の照射によって硬化するように設計されているが、空気と接触する樹脂の表面付近では、酸素分子が樹脂分子と結びついて樹脂の硬化反応を阻害する現象が発生する。このため、一方の発光ダイオード１１は、酸素分子と樹脂分子とを切り離すための波長２５５ｎｍ程度の紫外線を照射するようにする。他方の発光ダイオード１１は、波長３６５ｎｍ付近の紫外線を照射する。波長２５５ｎｍ程度の紫外線と波長３６５ｎｍ付近の紫外線とが、被照射領域Ｗ４に集光することで、樹脂の表面及び内側が均一に硬化させることができる。
【００７６】
本変形例の光照射装置は、図７に示すヘッド部２において、ベース基板１５ａの同一平面状に配置された２つの発光ダイオード１１、１１を、一方の発光波長を３６５ｎｍとし、他方を２５５ｎｍとし、互いに近傍に配置することで、ヘッド部２の外形を大型化することなく、被照射領域Ｗ４へ波長３６５ｎｍと、波長２５５ｎｍの光を混合して、照射することができる。波長が異なることで焦点位置が多少変わるが、その場合には一方の反射面１１２ａの曲率を波長に合わせて変更することで対応できる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の光照射装置は、光ピックアップや電子部品などの組み立て作業において、紫外線や波長４００ｎｍ台の可視光線を光硬化性樹脂に照射し硬化する際に、好適に用いることができる。特に、限られた範囲に複数のヘッド部を配置する際に、ヘッド部の外形を大型化することなく発光素子からの放射光を効率よく集光することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施態様に係る光照射装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施態様に係る光照射装置のヘッド部を示す断面図である。
【図３】ＬＥＤチップの指向特性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施態様に係る光照射装置のヘッド部の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施態様に係る光照射装置のヘッド部の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施態様に係る光照射装置のヘッド部を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施態様に係る光照射装置のヘッド部を示す断面図である。
【図８】従来の比較例の光照射装置のヘッド部の構成を示す説明図である。
【図９】従来の比較例の光照射装置のヘッド部の構成を示す説明図である。
【図１０】回転体の体積の求め方を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  光照射装置
２  ヘッド部
３  コントロ−ル部
４  ケーブル
５  電源部
６  制御部
１１  発光ダイオード
１２、１２ａ  ホルダー
１３  カバーガラス
１４、１４ａ  レンズホルダー
１５、１５ａ  ベース基板
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  出射レンズ
１７、１８  固定リング
２１  ＬＥＤユニット
２２  レンズユニット
１１１  ＬＥＤチップ
１１１ａ  発光面
１１２  ケーシング
１１２ａ、１１２ｂ  反射面
１１３、１１４  リードフレーム
１１５  ワイヤー
【図１】
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【図３】
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【図４】
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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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【図２】
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【図５】
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