JP6070285B2 - 偏光光照射装置 - Google Patents
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Description
例えば、最近の光配向用の偏光光照射装置では、照射領域の幅が1500mmないしそれ以上となってきている。このような幅の広い照射領域を備える偏光光照射装置として、例えば特許文献1に記載の装置が提案されている。上記公報に記載の装置は、照射領域の幅に相当する長さの棒状の光源と、この光源からの光を偏光する偏光素子ユニットとを備え、光源の長手方向に対して直交する方向に搬送される膜材に対して偏光光を照射する。
本願の発明は、かかる知見に基づいて為されたものであり、棒状の光源を使用した偏光光照射装置において、照射領域が幅広化しても光源の長さ方向の両端における偏光軸のばらつきの問題が生じないようにすることを解決課題とするものである。
長尺な発光部を成す光源と、
光源の発光部の長さ方向に延びて光源の背後を覆った第一のミラーと、
光源の前方に配置され、発光部からの光を偏光させる偏光素子ユニットとを備えており、
偏光素子ユニットは、1つ又は並設された複数のワイヤーグリッド偏光素子によって発光部の長さ方向に延びる受光領域において光源からの光を偏光させるものであり、
第一のミラーの長さ方向の両端には、各々第二のミラーが配置されており、
光源は両端に封止部を有する棒状のランプであり、
第二のミラーは切り欠きを有する形状であって、光源の封止部が切り欠きに挿通されており、
切り欠きは、封止部の挿通箇所から偏光素子ユニットとは反対側に延びており、
各第二のミラーは、発光部からの光のうち、発光部の長さ方向に進行方向成分を持つ光を折り返して偏光素子ユニットの受光領域に到達させるものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項2記載の発明は、前記請求項1の構成において、前記各第二のミラーの前記偏光素子ユニット側の端部は、前記第一のミラーの前記偏光素子ユニット側の端部に比べて前記偏光素子ユニットに近いという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項3記載の発明は、前記請求項1又は2の構成において、前記第二のミラーは、前記第一のミラーの端面と面一か又は端面よりも内側の位置に配置されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項4記載の発明は、前記請求項1乃至3いずれかの構成において、前記第二のミラーは、前記第一のミラーの長さ方向の端部で形成された開口を塞いでいるという構成を有する。
また、各第二のミラーは切り欠きを有し、光源の封止部を切り欠きに挿通させているので、より発光部に近い位置で光を折り返すことができる。このため、偏光軸のばらつきを抑える効果をより高くできる。
さらに、切り欠きは、封止部の挿通箇所から偏光素子ユニットとは反対側に延びているので、切り欠きによって偏光軸ばらつき抑制の効果が影響を受けることはない。
また、請求項2記載の発明によれば、上記効果に加え、各第二のミラーの偏光素子ユニット側の端部は、第一のミラーの偏光素子ユニット側の端部に比べて偏光素子ユニットに近いので、偏光軸のばらつきを抑え込む効果をより高くできる。
また、請求項3記載の発明によれば、上記効果に加え、第二のミラーは、第一のミラーの端面と面一か又は端面よりも内側の位置に配置されているので、第二のミラーをさらに発光部に近い位置に配置することができ、偏光軸ばらつき抑制の効果をさらに高くすることができる。
図1は、本願発明の第一の実施形態に係る偏光光照射装置の斜視概略図、図2は図1に示す偏光光照射装置の正面断面概略図である。
第一の実施形態の装置において、偏光光の照射対象(ワーク)Wは光配向膜用の膜材である。具体的には、ワークWは、樹脂製のシートであり、図1に示すようにロールに巻かれており、偏光光の照射位置まで引き出されるようになっている。ロールツーロールのワークの搬送の過程で偏光光が照射され、光配向処理がされるようになっている。尚、ワークWの搬送方向は水平方向である。図1及び図2に示すように、第一の実施形態の偏光光照射装置は、長尺な発光部を成す棒状の光源1と、第一のミラー2と、偏光素子ユニット3とを備えている。
第一のミラー2は、光源1を背後から覆うよう配置されており、光源1からの光を折り返してワークWに向かわせることで光の利用効率を高めるものである。尚、「背後」とは、ワークWが位置した側を前側とした場合の背後ということである。
尚、複数の偏光素子31は、不図示のユニット枠の内側に並べられており、ユニット枠によって一体に保持されている。ユニット枠は、並べられた各偏光素子31が水平な姿勢となり、光源1や第一のミラー2が延びる方向に対して精度良く平行な姿勢となるよう各偏光素子31を保持する。偏光素子ユニット3は、図2に示すようにランプハウス4の光出射口に取り付けられている。
切り欠き61は、光源1の封止部を挿通させるためのものである。棒状の光源1は、封体の両端が細く絞られており、そこが封止部11となっている。封止部11の外側には、口金12が設けられている。各第二のミラー6は、封止部11の部分を切り欠き61に挿通させた状態で配置されている。切り欠き61の幅は、封止部11の幅よりも僅かに広い。
図5は、第二のミラー6による偏光軸のばらつき改善効果を確認した実験の結果を示した図である。この実験では、第一の実施形態の装置を用い、照射領域Rの各点における偏光軸の向きを測定した。光源1としては高圧水銀ランプが使用され、発光長(図5にD1で示す)は1800mm程度である。照射領域Rの長さD2は1500mm程度、幅Wは80mm程度である。このような照射領域Rに、ワイヤーグリッド偏光素子31によって偏光光を照射した。この実験では、偏光素子31は、ワイヤーグリッドが照射領域Rの長尺方向に延びるよう配置されており、従って、偏光が正しく行われた場合、照射領域Rの短尺方向に偏光軸が揃った状態となる。
図5(1)に示すように、第二のミラー6を配置しない場合、偏光軸は、照射領域Rの両端部特に角部においてばらついており、正しい方向(短尺方向)に対して+0.62°〜−0.62°程度ばらついている(ばらつき幅1.24°程度)。
一方、第二のミラー6を配置した場合、角部における偏光軸のばらつきは+0.43°〜−0.43°程度であり(ばらつき幅0.86°程度)、第二のミラー6により偏光軸のばらつきが小さく抑え込まれることが確認された。
しかしながら、光源1の直下の位置を離れた周辺位置では、偏光素子31に対して斜めに入射する光L3の量が多くなってくるため、偏光軸P2のばらつきが生じやすい。特に、角部の位置では、偏光素子31に対して斜めに入射する光L3の量が相対的に多くなるから、偏光軸P2のばらつきが大きくなる。図5(1)は、このような現象を示している。
図7及び図8に示す装置は、第二のミラー6の寸法形状が第一の実施形態と異なっているのみであり、他は第一の実施形態と同様である。図1〜図3に示す第一の実施形態では、第二のミラー6は第一のミラー2と同じ高さであり、第二のミラー6の下端は第一のミラー2の下端と同じ高さであった。しかしながら、図7及び図8に示すように第二の実施形態では、第二のミラー6は第一のミラー2よりも高さが高く、下端は第一のミラー2よりも低い位置となっている。即ち、第二のミラー6の照射領域側の端部は、第一のミラー2の偏光素子ユニット3側の端部に比べて偏光素子ユニット3に近くなっている。
図9に示すように、第二の実施形態では、偏光軸のばらつきは+0.27°〜−0.27°程度で、0.54°程度の幅となり、ばらつきがさらに小さく抑え込まれることが確認できた。
図10に示すように、第三の実施形態では、第二のミラー6は、第一のミラー2の端面と面一となっている。即ち、第二のミラー6の外側の面(反射面とは反対側の面)は、第一のミラー2の端面と同一平面上となっている。
図9(1)から解るように、第三の実施形態では、第二のミラー6を光源1の発光部により近い位置に配置することができる。このため、発光部からの光をより拡散の少ない位置で折り返すことができ、偏光軸のばらつきを抑え込む作用をさらに高くすることができる。尚、各第二のミラー6は、第一のミラー2の端面より内側(光源1の中央側)に入り込んでいても良い。より発光部に近づいた位置とするため、内側に入り込んだ位置に各第二のミラー6が配置されることもある。
図11は、第一の実施形態の装置における光源1の着脱について示した斜視概略図である。第二第三の実施形態においても、図11に示すものと着脱構造は同様である。
また、偏光素子ユニット3における各偏光素子31のワイヤーグリッドの方向は、前述したような矩形の照射領域における長尺方向に限られず、短尺方向の場合や、対角線方向のような斜めの方向の場合もあり得る。また、各ワイヤーグリッドの方向が互いに異なるように複数の偏光素子31を並べる場合もある。
尚、上記各実施形態では、光源1や第一のミラー2は水平に配置されたが、垂直に配置され、垂直な面内に設定された照射領域に偏光光を照射するよう構成される場合もあり得る。
10 発光部
11 封止部
12 口金
2 第一のミラー
3 偏光素子ユニット
31 ワイヤーグリッド偏光素子
4 ランプハウス
5 空冷ボックス
6 第二のミラー
61 切り欠き
Claims (4)
- 長尺な発光部を成す光源と、
光源の発光部の長さ方向に延びて光源の背後を覆った第一のミラーと、
光源の前方に配置され、発光部からの光を偏光させる偏光素子ユニットとを備えており、
偏光素子ユニットは、1つ又は並設された複数のワイヤーグリッド偏光素子によって発光部の長さ方向に延びる受光領域において光源からの光を偏光させるものであり、
第一のミラーの長さ方向の両端には、各々第二のミラーが配置されており、
光源は両端に封止部を有する棒状のランプであり、
第二のミラーは切り欠きを有する形状であって、光源の封止部が切り欠きに挿通されており、
切り欠きは、封止部の挿通箇所から偏光素子ユニットとは反対側に延びており、
各第二のミラーは、発光部からの光のうち、発光部の長さ方向に進行方向成分を持つ光を折り返して偏光素子ユニットの受光領域に到達させるものであることを特徴とする偏光光照射装置。 - 前記各第二のミラーの前記偏光素子ユニット側の端部は、前記第一のミラーの前記偏光素子ユニット側の端部に比べて前記偏光素子ユニットに近いことを特徴とする請求項1記載の偏光光照射装置。
- 前記第二のミラーは、前記第一のミラーの端面と面一か又は端面よりも内側の位置に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の偏光光照射装置。
- 前記第二のミラーは、前記第一のミラーの長さ方向の端部で形成された開口を塞いでいることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の偏光光照射装置。
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