(57)【要約】【課題】回折光学素子の両面に回折格子パターンが形成された構造で、照射対象にスポット状の紫外線を照射対象に照射する。【解決手段】紫外線照射装置は、予め決められた照射対象５に紫外線を照射する。紫外線照射装置は、紫外線を外部に放射するＬＥＤモジュール１と、紫外線を回折する回折光学素子４とを備える。ＬＥＤモジュール１は、ＬＥＤが設けられ、上記ＬＥＤが電流供給されると、紫外線を放射する。回折光学素子４は、ＬＥＤモジュール１に対して紫外線の放射方向に設けられ、ＬＥＤモジュール１から放射された紫外線を回折する。上記回折光学素子４は、照射対象５に照射される紫外線の形状がスポット状になるように、紫外線の入射面４１に、予め決められた第１の方向の配光を制御する第１の回折格子パターンが形成され、紫外線の出射面４２に、第１の方向と直交する第２の方向の配光を制御する第２の回折格子パターンが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め決められた照射対象に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、
ＬＥＤが設けられ当該ＬＥＤが電流供給されると前記紫外線を放射するＬＥＤモジュールと、
前記ＬＥＤモジュールに対して当該ＬＥＤモジュールから放射された前記紫外線の放射方向に設けられ、当該紫外線を回折する回折光学素子とを備え、
前記回折光学素子は、前記照射対象に照射される前記紫外線の形状がスポット状になるように、前記紫外線の入射面に、予め決められた第１の方向の配光を制御する第１の回折格子パターンが形成され、前記紫外線の出射面に、前記第１の方向と直交する第２の方向の配光を制御する第２の回折格子パターンが形成されている
ことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記入射面には、前記第１の回折格子パターンとして、前記第２の方向に沿って溝が形成され、
前記出射面には、前記第２の回折格子パターンとして、前記第１の方向に沿って溝が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め決められた照射対象に紫外線を照射する紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ライン状の光を照射対象に照射する照射装置として、特許文献１には、複数の発光ダイオードが一列に並んで配置され、複数の発光ダイオードから放射された光の放射方向に２つの回折格子が形成された装置が開示されている。特許文献１に記載された照射装置では、２つの回折格子の一方が透明基材の表面に形成され、他方が透明基材の裏面に形成されている。特許文献１に記載された照明装置は、各発光ダイオードから放射された光を回折格子でライン方向に拡散させることによって、照射位置においてライン方向の照度分布を均一にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６５９７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された照射装置には、透明基材の両面に回折格子が形成された構造で、スポット状の紫外線を照射対象に照射することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、回折光学素子の両面に回折格子パターンが形成された構造で、スポット状の紫外線を照射対象に照射することができる紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の紫外線照射装置は、予め決められた照射対象に紫外線を照射する紫外線照射装置であって、ＬＥＤが設けられ当該ＬＥＤが電流供給されると前記紫外線を放射するＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤモジュールに対して当該ＬＥＤモジュールから放射された前記紫外線の放射方向に設けられ、当該紫外線を回折する回折光学素子とを備え、前記回折光学素子は、前記照射対象に照射される前記紫外線の形状がスポット状になるように、前記紫外線の入射面に、予め決められた第１の方向の配光を制御する第１の回折格子パターンが形成され、前記紫外線の出射面に、前記第１の方向と直交する第２の方向の配光を制御する第２の回折格子パターンが形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この紫外線照射装置において、前記入射面には、前記第１の回折格子パターンとして、前記第２の方向に沿って溝が形成され、前記出射面には、前記第２の回折格子パターンとして、前記第１の方向に沿って溝が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、回折光学素子の入射面および出射面に形成された２つの回折格子パターンを用いてＬＥＤモジュールから放射された紫外線の配光を制御することができるので、スポット状の紫外線を照射対象に照射することができる。
【０００９】
また、本発明によれば、２つの回折格子パターンが別部材に形成されている場合に比べて、光学系のスペースを低減することができるとともに、例えば透過率などの光学的効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る紫外線照射装置の要部を示す概略図である。
【図２】同上に係る紫外線照射装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】同上に係る紫外線照射装置に用いられる回折光学素子を説明する説明図である。
【図４】同上に係る紫外線照射装置に用いられる回折光学素子であって、（ａ）は出射面の回折格子パターンを示す部分拡大図、（ｂ）は入射面の回折格子パターンを示す部分拡大図である。
【図５】１個のＬＥＤモジュールから放射された紫外線の強度分布を示す特性図である。
【図６】実施形態２に係る紫外線照射装置に用いられる回折光学素子であって、（ａ）は出射面の回折格子パターンを示す部分拡大図、（ｂ）は入射面の回折格子パターンを示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の実施形態１，２では、予め決められた照射対象に紫外線を照射する紫外線照射装置について説明する。
【００１２】
（実施形態１）
実施形態１に係る紫外線照射装置は、図２に示すように、紫外線を外部に放射するＬＥＤモジュール１と、ＬＥＤモジュール１に直流電力を供給する直流電源２と、直流電源２を制御してＬＥＤモジュール１への供給電力を制御する制御部３とを備えている。また、本実施形態の紫外線照射装置は、図１に示すように、ＬＥＤモジュール１から放射された紫外線を回折する回折光学素子（Diffractive Optical Element：ＤＯＥ）４をさらに備えている。本実施形態の紫外線照射装置は、予め決められた照射対象５に紫外線を照射する。
【００１３】
ＬＥＤモジュール１は、図示しないが、ＬＥＤチップと、上記ＬＥＤチップが収納される基台とを備えている。上記ＬＥＤチップは、直流電源２（図２参照）から電流が供給されると、照射対象５に向けて紫外線を放射する。なお、ＬＥＤモジュール１は、１個のＬＥＤチップを備えていてもよいし、複数個のＬＥＤチップを備えていてもよい。
【００１４】
図２に示す直流電源２は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータなどを備え、交流電源６から交流電力を受け取り、受け取った交流電力を直流電力に変換する。この直流電力は、制御部３による制御に基づいて直流電源２からＬＥＤモジュール１に供給される。つまり、直流電源２からＬＥＤモジュール１のＬＥＤチップに電流が流れる。
【００１５】
制御部３は、例えばマイクロコンピュータなどで構成され、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって、直流電源２からＬＥＤモジュール１に供給される直流電力を制御する。
【００１６】
図１に示す回折光学素子４は、ＬＥＤモジュール１に対して紫外線の放射方向（図１のＺ軸方向）に設けられ、ＬＥＤモジュール１から放射された紫外線を回折する。回折光学素子４の材料としては、主としてガラス材料、代表的なものとして合成石英ガラスやホウケイ酸クラウン光学ガラスなどがあり、用途などに応じて種々選択することができる。
【００１７】
回折光学素子４は、図３に示すように、紫外線の入射面４１および出射面４２の両面に回折格子パターンが形成されている。入射面４１に形成された回折格子パターンを第１の回折格子パターンといい、出射面４２に形成された回折格子パターンを第２の回折格子パターンという。第１の回折格子パターンは、予め決められた第１の方向（図３のＹ軸方向）の配光を制御して回折後の紫外線が帯状の紫外線７１になるように入射面４１に形成されている。第２の回折格子パターンは、第１の方向と直交する第２の方向（図３のＸ軸方向）の配光を制御して回折後の紫外線が帯状の紫外線７２になるように出射面４２に形成されている。回折光学素子４で回折された紫外線は、２つの帯状の紫外線７１，７２が重なった部分であるスポット状の紫外線７３となって、出射面４２から照射対象５に出射される。
【００１８】
ところで、回折光学素子４の入射面４１には、図４に示すように、第１の回折格子パターンとして、第２の方向（図４のＹ軸方向）に沿って溝４３が形成されている。つまり、第１の回折格子パターンは、第２の方向において、断面形状が同じである。回折光学素子４の出射面４２には、第２の回折格子パターンとして、第１の方向（図４のＸ軸方向）に沿って溝４４が形成されている。つまり、第２の回折格子パターンは、第１の方向において、断面形状が同じである。
【００１９】
上記のような第１の回折格子パターンが入射面４１に形成され、第２の回折格子パターンが出射面４２に形成されていることによって、ＬＥＤモジュール１から放射された紫外線は、第１の方向および第２の方向ともに、図５に示すように急峻に立ち上がるように配光制御される。
【００２０】
本実施形態の回折光学素子４では、入射面４１に形成された第１の回折格子パターンおよび出射面４２に形成された第２の回折格子パターンによって、２方向の配光制御を容易にする。なお、回折格子パターンが１つである場合、２方向の配光制御は難しい。
【００２１】
上述した構成の紫外線照射装置は、例えば印刷機において、印刷用紙の上の印刷インクを紫外線によって定着させるために用いられる。ＬＥＤモジュール１は、印刷インクが付着した印刷用紙に紫外線を照射できるように取り付けられる。
【００２２】
以上、本実施形態の紫外線照射装置によれば、回折光学素子４の入射面４１および出射面４２に形成された２つの回折格子パターンを用いてＬＥＤモジュール１から放射された紫外線の配光を制御することができる。これにより、本実施形態の紫外線照射装置は、スポット状の紫外線７３を照射対象５に照射することができる。
【００２３】
また、本実施形態の紫外線照射装置によれば、２つの回折格子パターンが別部材に形成されている場合に比べて、光学系のスペースを低減することができるとともに、例えば透過率などの光学的効率の低下を抑制することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態の紫外線照射装置によれば、回折光学素子４の入射面４１および出射面４２において、それぞれ１つの方向に沿って溝４３，４４を形成すればよいので、第１の回折格子パターンおよび第２の回折格子パターンの各形状を簡単にすることができる。
【００２５】
（実施形態２）
実施形態２に係る紫外線照射装置は、実施形態１の回折格子パターンとは異なる回折格子パターンが回折光学素子４に形成されている点で、実施形態１に係る紫外線照射装置と相違する。以下、本実施形態の紫外線照射装置について図６を用いて説明する。なお、実施形態１の紫外線照射装置と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
本実施形態の回折光学素子４は、図６に示すような回折格子パターンが入射面４１および出射面４２に形成されている。なお、実施形態１の回折光学素子４（図４参照）と同様の機能については説明を省略する。
【００２７】
本実施形態の回折光学素子４では、入射面４１に形成されて第１の回折格子パターンおよび出射面４２に形成された第２の回折格子パターンによって、２方向において配光制御を容易にする。これに対して、回折格子パターンが１つである場合、２方向の配光制御は難しい。
【００２８】
以上、本実施形態の紫外線照射装置においても、回折光学素子４の入射面４１および出射面４２に形成された２つの回折格子パターンを用いてＬＥＤモジュール１から放射された紫外線の配光を制御することができる。これにより、本実施形態の紫外線照射装置は、スポット状の紫外線７３を照射対象５に照射することができる。
【００２９】
また、本実施形態の紫外線照射装置によれば、２つの回折格子パターンが別部材に形成されている場合に比べて、光学系のスペースを低減することができるとともに、例えば透過率などの光学的効率の低下を抑制することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態の紫外線照射装置によれば、回折光学素子４の入射面４１および出射面４２において、それぞれ１つの方向に沿って溝４３，４４を形成すればよいので、第１の回折格子パターンおよび第２の回折格子パターンの各形状を簡単にすることができる。
【００３１】
なお、第１の回折格子パターンの溝４３の間隔と第２の回折格子パターンの溝４４の間隔とが同じである場合、紫外線照射装置は、円状の紫外線を照射対象５に照射することができる。一方、第１の回折格子パターンの溝４３の間隔と第２の回折格子パターンの溝４４の間隔とが異なる場合、紫外線照射装置は、楕円状の紫外線を照射対象５に照射することができる。
【００３２】
また、紫外線照射装置は、１個のＬＥＤモジュール１のみを備える構成に限定されず、複数のＬＥＤモジュール１を備える構成であってもよい。
【００３３】
なお、各実施形態での回折光学素子４の回折格子パターンの形状は一例であり、回折光学素子４の回折格子パターンは、各実施形態での形状には限定されない。
【符号の説明】
【００３４】
１  ＬＥＤモジュール
４  回折光学素子
４１  入射面
４２  出射面
４３，４４  溝
５  照射対象
【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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