JP6935238B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
この発明は、複数のLED(light emitting diode)などの発光素子を用いて照射面を照明する照明装置に関するものである。 The present invention relates to a lighting device that illuminates an irradiated surface using a plurality of light emitting elements such as LEDs (light emitting diodes).
半導体素子や液晶基板等を製造するために露光装置が使用されている。この露光装置では、大面積の露光エリアを均一に照明するために、水銀ランプ、集光鏡、フライアイレンズおよび凹面鏡を基本構成とする照明装置が広く用いられている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1に記載された装置では、水銀ランプより発せられた露光光が集光鏡および平面鏡を介してフライアイレンズに入射する。そして、当該フライアイレンズを通過した光が凹面鏡を介して露光照射面に照射される。これにより、露光照射面が均一に、かつ安定して照明される。
An exposure apparatus is used to manufacture a semiconductor element, a liquid crystal substrate, or the like. In this exposure apparatus, in order to uniformly illuminate a large-area exposure area, an illumination apparatus having a basic configuration of a mercury lamp, a condenser mirror, a fly-eye lens and a concave mirror is widely used (see, for example, Patent Document 1). .. In the apparatus described in
しかしながら、上記照明装置では、光源として水銀ランプが用いられており、照明装置の大型化は避けられず、このことが当該照明装置を装備する露光装置の大型化の主要因の一つとなっていた。 However, in the above-mentioned lighting device, a mercury lamp is used as a light source, and it is inevitable that the lighting device becomes large in size, which is one of the main factors for increasing the size of the exposure device equipped with the lighting device. ..
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、照明装置の小型化を図りつつ当該照明装置により安定して照明することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of stably illuminating a lighting device while reducing the size of the lighting device.
本発明の第1態様は、照射ユニットから出射された光をコリメート光学系を介して照射する照明装置であって、照射ユニットが、複数の発光素子と、発光素子毎に、入射面を発光素子側に向けるとともに出射面をコリメート光学系側に向けて配置された複数のロッドレンズと、複数のロッドレンズを互いに離間させた状態で保持するレンズ保持部と、レンズ保持部に対して複数のロッドレンズを固定するレンズ固定部と、を備え、ロッドレンズは、入射面から出射面に向けて断面積が拡大する多角錐台形状を有し、レンズ保持部は、発光素子に対向する入射側主面およびコリメート光学系に対向する出射側主面を有する平板部材と、ロッドレンズ毎に出射面側の端部を嵌入可能に設けられた複数の保持用貫通孔と、保持用貫通孔の内壁のうちロッドレンズの稜線に対応する領域に設けられる溝部と、を有し、レンズ固定部は保持用貫通孔とロッドレンズの側面との間に充填された接着剤であり、ロッドレンズの側面のうち出射面側の端部がレンズ保持部と係合して支持されるとともにレンズ固定部によりレンズ保持部に固定されることを特徴としている。
また、本発明の第2態様は、照射ユニットから出射された光をコリメート光学系を介して照射する照明装置であって、照射ユニットが、複数の発光素子と、発光素子毎に、入射面を発光素子側に向けるとともに出射面をコリメート光学系側に向けて配置された複数のロッドレンズと、複数のロッドレンズを互いに離間させた状態で保持するレンズ保持部と、レンズ保持部に対して複数のロッドレンズを固定するレンズ固定部と、を備え、ロッドレンズは、入射面から出射面に向けて断面積が拡大するテーパー形状を有し、レンズ保持部は、発光素子に対向する入射側主面およびコリメート光学系に対向する出射側主面を有する平板部材と、ロッドレンズ毎に出射面側の端部を嵌入可能に設けられた複数の保持用貫通孔とを有し、レンズ固定部は保持用貫通孔とロッドレンズの側面との間に充填された接着剤であり、レンズ保持部では、保持用貫通孔の内壁が入射面から出射面に向けて断面積が縮小する逆テーパー形状を有し、ロッドレンズの側面のうち出射面側の端部がレンズ保持部と係合して支持されるとともにレンズ固定部によりレンズ保持部に固定されることを特徴としている。
また、本発明の第3態様は、照射ユニットから出射された光をコリメート光学系を介して照射する照明装置であって、照射ユニットが、複数の発光素子と、発光素子毎に、入射面を発光素子側に向けるとともに出射面をコリメート光学系側に向けて配置された複数のロッドレンズと、複数のロッドレンズを互いに離間させた状態で保持するレンズ保持部と、レンズ保持部に対して複数のロッドレンズを固定するレンズ固定部と、を備え、ロッドレンズは、入射面から出射面に向けて断面積が拡大する多角錐台形状を有し、レンズ保持部は、発光素子に対向する入射側主面およびコリメート光学系に対向する出射側主面を有する平板部材と、ロッドレンズ毎に出射面側の端部を嵌入可能に設けられた複数の保持用貫通孔とを有し、レンズ固定部は、ロッドレンズ毎にロッドレンズの稜線に係合可能な固定用貫通孔が設けられたロッドホールド板を有し、ロッドレンズに対して固定用貫通孔を対応させながら入射面からレンズ保持部に装着されることで稜線が固定用貫通孔の内周面と係合するロッドホールド板をレンズ保持部に取り付けて固定することを特徴としている。
また、本発明の第4態様は、照射ユニットから出射された光をコリメート光学系を介して照射する照明装置であって、照射ユニットが、複数の発光素子と、発光素子毎に、入射面を発光素子側に向けるとともに出射面をコリメート光学系側に向けて配置された複数のロッドレンズと、複数のロッドレンズを互いに離間させた状態で保持するレンズ保持部と、レンズ保持部に対して複数のロッドレンズを固定するレンズ固定部と、を備え、ロッドレンズは、入射面から出射面に向けて断面積が拡大するテーパー形状を有し、レンズ保持部は、発光素子に対向する入射側主面およびコリメート光学系に対向する出射側主面を有する平板部材と、ロッドレンズ毎に出射面側の端部を嵌入可能に設けられた複数の保持用貫通孔とを有し、レンズ固定部は、ロッドレンズ毎にロッドレンズを遊挿可能な遊挿用貫通孔が設けられたロッドレンズホルダを有し、ロッドレンズに対して遊挿用貫通孔を対応させながら入射面からレンズ保持部に装着されたロッドレンズホルダをレンズ保持部に取り付けるとともに、ロッドレンズホルダに設けられた遊挿用貫通孔に対してロッドレンズ毎に入射面側の端部を固定することを特徴としている。
A first aspect of the present invention is an illuminating device that irradiates light emitted from an irradiation unit via a collimating optical system, in which the irradiation unit emits a plurality of light emitting elements and an incident surface for each light emitting element. A plurality of rod lenses arranged toward the side and the exit surface toward the collimating optical system side, a lens holding portion that holds the plurality of rod lenses in a state of being separated from each other, and a plurality of rods with respect to the lens holding portion. The rod lens has a polygonal cone trapezoidal shape in which the cross-sectional area expands from the incident surface to the exit surface, and the lens holding portion is mainly on the incident side facing the light emitting element. A flat plate member having a surface and a main surface on the exit side facing the collimating optical system, a plurality of holding through holes provided for each rod lens so that an end on the exit surface side can be fitted, and an inner wall of the holding through hole. Of these, there is a groove provided in the region corresponding to the ridgeline of the rod lens, and the lens fixing portion is an adhesive filled between the holding through hole and the side surface of the rod lens, and is one of the side surfaces of the rod lens. The end portion on the exit surface side is engaged with and supported by the lens holding portion, and is fixed to the lens holding portion by the lens fixing portion .
A second aspect of the present invention is an illuminating device that irradiates light emitted from an irradiation unit via a collimating optical system, in which the irradiation unit has a plurality of light emitting elements and an incident surface for each light emitting element. A plurality of rod lenses arranged toward the light emitting element side and the exit surface toward the collimating optical system side, a lens holding portion that holds the plurality of rod lenses in a state of being separated from each other, and a plurality of rod lenses with respect to the lens holding portion. The rod lens has a tapered shape in which the cross-sectional area expands from the entrance surface to the exit surface, and the lens holding portion is mainly on the entrance side facing the light emitting element. It has a flat plate member having a surface and a main surface on the exit side facing the collimating optical system, and a plurality of holding through holes provided for each rod lens so that an end portion on the exit surface side can be fitted. It is an adhesive filled between the holding through hole and the side surface of the rod lens. In the lens holding portion, the inner wall of the holding through hole has an inverted tapered shape in which the cross-sectional area decreases from the entrance surface to the exit surface. It is characterized in that the end portion of the side surface of the rod lens on the exit surface side is engaged with and supported by the lens holding portion and is fixed to the lens holding portion by the lens fixing portion.
A third aspect of the present invention is an illumination device that irradiates light emitted from an irradiation unit via a collimating optical system, in which the irradiation unit has a plurality of light emitting elements and an incident surface for each light emitting element. A plurality of rod lenses arranged toward the light emitting element side and the exit surface toward the collimating optical system side, a lens holding portion that holds the plurality of rod lenses in a state of being separated from each other, and a plurality of rod lenses with respect to the lens holding portion. The rod lens has a polygonal cone trapezoidal shape in which the cross-sectional area expands from the incident surface to the exit surface, and the lens holding portion is incident facing the light emitting element. It has a flat plate member having a side main surface and an exit side main surface facing the collimating optical system, and a plurality of holding through holes provided for each rod lens so that an end portion on the exit surface side can be fitted, and the lens is fixed. The unit has a rod hold plate provided with a fixing through hole that can be engaged with the ridgeline of the rod lens for each rod lens, and the lens holding portion is provided from the incident surface while making the fixing through hole correspond to the rod lens. It is characterized in that a rod hold plate whose ridge line engages with the inner peripheral surface of the fixing through hole is attached to the lens holding portion and fixed by being attached to the lens holding portion.
A fourth aspect of the present invention is an illuminating device that irradiates light emitted from an irradiation unit via a collimating optical system, in which the irradiation unit has a plurality of light emitting elements and an incident surface for each light emitting element. A plurality of rod lenses arranged toward the light emitting element side and the exit surface toward the collimating optical system side, a lens holding portion that holds the plurality of rod lenses in a state of being separated from each other, and a plurality of rod lenses with respect to the lens holding portion. The rod lens has a tapered shape in which the cross-sectional area expands from the incident surface to the exit surface, and the lens holding portion is mainly on the incident side facing the light emitting element. It has a flat plate member having a surface and a main surface on the exit side facing the collimating optical system, and a plurality of holding through holes provided for each rod lens so that an end portion on the exit surface side can be fitted. Each rod lens has a rod lens holder provided with a through hole for play insertion that allows the rod lens to be loosely inserted, and is attached to the lens holding portion from the incident surface while making the through hole for play insertion correspond to the rod lens. The rod lens holder is attached to the lens holding portion, and the end portion on the incident surface side is fixed to each rod lens with respect to the play-insertion through hole provided in the rod lens holder.
このように構成された発明では、複数の発光素子と、複数のロッドレンズとが1対1対1の対応関係で配置されている。ここで、1つの発光素子に着目すると、当該発光素子および当該発光素子に対応するロッドレンズによって、当該発光素子から発光された発光光をコリメート光学系に向けて照射する光学要素(以下「単位照射部」という)が構成されている。そして、単位照射部毎に光をコリメート光学系に入射し、単位照射部の個数に相当する数の光がコリメート光学系によりコリメートされる。このように複数の発光素子を光源として用いて広い範囲にわたって照射面を照明することが可能となっており、単一光源(水銀ランプ)を用いた従来装置に比べて装置を小型化することができる。また、単位照射部の配置によってコリメーション半角を変更可能となっており、多様なニーズに応じた照明装置を提供することが可能となる。 In the invention configured as described above, the plurality of light emitting elements and the plurality of rod lenses are arranged in a one-to-one-to-one correspondence relationship. Here, focusing on one light emitting element, an optical element that irradiates the light emitting light emitted from the light emitting element toward the collimating optical system by the light emitting element and the rod lens corresponding to the light emitting element (hereinafter, "unit irradiation"). "Department") is composed. Then, light is incident on the collimating optical system for each unit irradiation unit, and a number of lights corresponding to the number of unit irradiation units are collimated by the collimating optical system. In this way, it is possible to illuminate the irradiation surface over a wide range using a plurality of light emitting elements as light sources, and the device can be downsized as compared with the conventional device using a single light source (mercury lamp). can. In addition, the collimation half-width can be changed by arranging the unit irradiation unit, and it is possible to provide a lighting device that meets various needs.
また、複数のロッドレンズは互いに離間された状態でレンズ保持部に保持されるとともに、レンズ保持部に対して複数のロッドレンズがレンズ固定部により固定される。したがって、ロッドレンズの組立精度を向上させることができる。さらに、振動や温度変化などの外乱による位置ずれが防止され、光損失の発生が抑制される。 Further, the plurality of rod lenses are held by the lens holding portion in a state of being separated from each other, and the plurality of rod lenses are fixed to the lens holding portion by the lens fixing portion. Therefore, the assembly accuracy of the rod lens can be improved. Further, the position shift due to the disturbance such as vibration and temperature change is prevented, and the occurrence of light loss is suppressed.
以上のように、本発明によれば、照明装置の小型化を図りつつ当該照明装置により安定して照明することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to stably illuminate the illuminating device while reducing the size of the illuminating device.
図1は本発明にかかる照明装置の第1実施形態を示す図である。また、図2は図1の照明装置で用いる照射ユニットの構成を示す図である。さらに、図3は図2の照射ユニットで採用している光源部およびテーパーロッドレンズユニットの構成を示す斜視図である。この照明装置100は、複数の光を照射するLED照射ユニット1と、コリメーションミラー2と、LED照射ユニット1でのLED点灯を制御するコントローラ3とを備えており、コントローラ3によるLED点灯により照射面(露光面)Sを均一に照明する機能を有している。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a lighting device according to the present invention. Further, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an irradiation unit used in the lighting device of FIG. Further, FIG. 3 is a perspective view showing the configurations of the light source unit and the tapered rod lens unit used in the irradiation unit of FIG. 2. The
LED照射ユニット1は、複数(本実施形態では49個)の紫外線LED11(以下単に「LED11」という)を有する光源部10と、複数(本実施形態では49本)のテーパーロッドレンズ121を複数のレンズ保持部123で保持するテーパーロッドレンズユニット12と、入射側フライアイレンズ13と、出射側フライアイレンズ14とを備えている。図示を省略しているが、光源部10では、平板状基板111の一方主面上にLED11が7×7の二次元マトリックス状に配置されている(なお、図2では、1つのLED列(またはLED行)が図示されている)。各LED11はコントローラ3と電気的に接続されており、コントローラ3のLED点灯制御部31からの指令に応じて独立して点灯および消灯可能となっている。なお、いずれのLED11を点灯させるかについては、後述するようにコリメーション半角や照射面Sでの照度などの照明条件に応じてコントローラ3の照明条件設定部32からLED点灯制御部31に与えられる情報によって決定される。
The
また、テーパーロッドレンズユニット12では、49本のテーパーロッドレンズ121が、図3に示すように、LED11と同様に7×7の二次元マトリックス状で、しかも、それぞれLED11と1対1で対応して配置されている。より詳しくは、各テーパーロッドレンズ121は入射面121aから出射面121bに向けて断面積が拡大するテーパー形状を有している。そして、テーパーロッドレンズ121は、図2に示すように、LED11毎にテーパーロッドレンズ121の入射面121aがLED11の発光面11aと対向するように配置されるとともに、LED11の出射面とコンタクトされている。
Further, in the taper
ここで、テーパーロッドレンズ121が設計位置からずれると、LED11とテーパーロッドレンズ121の入射面121aとの間、ならびにテーパーロッドレンズ121の出射面121bとレンズエレメント131との間で光損失が発生する。そこで、本実施形態では。例えば図3に示すように、7本のテーパーロッドレンズ121を1つのロッドレンズグループ122とし、ロッドレンズグループ122毎にテーパーロッドレンズ121をレンズ保持部123により一体的に保持している。
Here, if the
レンズ保持部123は図3中の破線領域に示すように短冊状の金属プレート123aで構成されている。金属プレート123aには、複数(本実施形態では7個)の貫通孔123bがテーパーロッドレンズ121の配列ピッチと同じピッチで設けられている。金属プレート123aの両主面のうちLED11と対向する側(同図の右手側)の入射側主面123cにおける貫通孔123bの開口も、コリメーションミラー2に対向する側(同図の左手側)の出射側主面123dにおける貫通孔123bの開口も、テーパーロッドレンズ121の出射面121bと同一形状および同一サイズを有している。このため、テーパーロッドレンズ121の出射面121b側の端部、つまり反LED側端部121dを貫通孔123bに嵌入すると、複数のテーパーロッドレンズ121は、互いに離間された状態でしかもテーパーロッドレンズ121の出射面121bが金属プレート123aの出射側主面123dと面一となっている状態で、レンズ保持部123に保持される。一方、金属プレート123aの入射側主面123cにおいてはテーパーロッドレンズ121は遊挿された状態となっており、隙間領域が形成されている。本実施形態では、隙間領域に接着剤124が充填され、金属プレート123aに対してテーパーロッドレンズ121を強固に固定している。このように、本実施形態では、接着剤124が本発明の「レンズ固定部」として機能している。なお、図3の破線領域では、隙間領域の内部に入り込んだ接着剤124を模式的に示すために、ドットを付している。
The
また、本実施形態では、隙間領域に対して接着剤124を円滑にかつ均等に充填するために、レンズ保持部123では、貫通孔123bの内壁のうちテーパーロッドレンズ121の稜線121cに対応する領域に溝部123eが設けられている。これによって、外部から注入された接着剤124が溝部123eを介して隙間領域全体に広がって比較的大きな接合面積が得られ、固定強度を高めることができる。なお、溝部123eを設けることは接着剤124による固定のための必須要件ではなく、例えば後で説明する図5に示すように溝部123eを設けることなく接着剤124を上記隙間領域に充填するように構成してもよい。
Further, in the present embodiment, in order to smoothly and evenly fill the gap region with the adhesive 124, the
このように本実施形態では、テーパーロッドレンズ121の反LED側端部121d(図3の左手側端部)をレンズ保持部123で保持するとともに接着剤124で固定している。このため、テーパーロッドレンズユニット12の組立精度の向上ならびに振動や温度変化などの外乱による位置ずれを効果的に防止することができ、光損失の発生を効果的に抑制することができる。すなわち、各LED11において、LED11の発光光が効率良く入射面121aを介してテーパーロッドレンズ121に入射される。また、入射された光はテーパーロッドレンズ121の内部で複数回繰り返して反射されながら出射面121bに進行する。このため、輝度ムラの少ない光が出射面121bから入射側フライアイレンズ13に向けて照射される。
As described above, in the present embodiment, the anti-LED
この入射側フライアイレンズ13は49個のレンズエレメント131を有している。これらのレンズエレメント131は、LED11やテーパーロッドレンズ121と同様に7×7の二次元マトリックス状で、しかも、それぞれテーパーロッドレンズ121と1対1で対応して配置されている。より詳しくは、図2に示すように、テーパーロッドレンズ121毎にレンズエレメント131がテーパーロッドレンズ121の出射面121bとコンタクトするように配置されている。このようにレンズエレメント131とテーパーロッドレンズ121の出射面121bとをコンタクトさせることでテーパーロッドレンズ121からレンズエレメント131に光を効率的に入射させることができる。
The incident side fly-
また、本実施形態では、このように構成された入射側フライアイレンズ13から反LED側(図2の左手側)に離れた位置に出射側フライアイレンズ14が配置されている。この出射側フライアイレンズ14も入射側フライアイレンズ13と同様に49個のレンズエレメント141を有している。そして、図2に示すように、レンズエレメント141はレンズエレメント131と1対1で対応して設けられている。
Further, in the present embodiment, the exit-side fly-
このように本実施形態では、1つのLED11からの発光光は、当該LED11と対応するテーパーロッドレンズ121、レンズエレメント131、141を介してコリメーションミラー2に照射される。これらのLED11、テーパーロッドレンズ121、レンズエレメント131、141によってLED11からの発光光をコリメーションミラー2に向けて照射する光学要素、つまり単位照射部15(図2参照)が構成されている。すなわち、本実施形態のLED照射ユニット1では、49個の単位照射部15が7×7の二次元マトリックス状に設けられている。そして、LED11の点灯により各単位照射部15から光がコリメーションミラー2に照射され、当該コリメーションミラー2によりコリメートされて照射面Sに照射される。
As described above, in the present embodiment, the light emitted from one
さらに、本実施形態では、上記したようにコントローラ3により点灯させるLED11を選択することでコリメーションミラー2に向けて光を照射する単位照射部15の個数および配置を変更させることが可能となっており、これによってコリメーション半角を変更可能となっている。この点について、図4を参照しつつ詳述する。
Further, in the present embodiment, by selecting the
図4は、図1の照明装置におけるコリメーション半角の調整動作を示す図である。同図の右欄に示す図はコリメーションミラー2側からLED照射ユニット1を見たときの模式図であり、レンズエレメント141のうちハッチングが付されたものは当該レンズエレメント141に対応するLED11を消灯していることを示し、それ以外は対応するLED11が点灯されていることを示している。つまり、同図(a)は全LED11を点灯させたときを示し、同図(b)は中央5×5のLED11を点灯させたときを示している。
FIG. 4 is a diagram showing a collimation half-width adjustment operation in the lighting device of FIG. The figure shown in the right column of the figure is a schematic view when the
図4の左欄には、照射面Sに照射される光線の一部を2点鎖線で示しているが、これらから明らかなように、LED11を全部点灯(7×7)から部分点灯(5×5)に変更することでコリメーション半角はコリメーション半角(θa/2)からコリメーション半角(θb/2)への小さくなる。また、図4への図示を省略しているが、中央3×3のLED11のみを点灯させると、コリメーション半角をさらに小さくすることができる。このように点灯しているLED11(単位照射部15)の配置によってコリメーション半角を変更することができる。また、図4ではコリメーション半角のみを図示しているが、照射面Sにおける照度や照度分布についても、LED11の点灯/消灯制御によって変化させることが可能となっている。
In the left column of FIG. 4, a part of the light beam emitted to the irradiation surface S is shown by a two-dot chain line, and as is clear from these, the
以上のように、本実施形態では、複数の単位照射部15を二次元配置して照射面Sを照明するように構成している。したがって、単一光源(水銀ランプ)を用いた従来装置に比べて照明装置100の小型化が可能となる。また、LED11を独立して点灯/消灯制御することでコリメーション半角、照度および照度分布を変更制御することができ、多様なニーズに応じた照明が可能となっている。
As described above, in the present embodiment, a plurality of
また上記したようにレンズ保持部123に矩形の貫通孔123bを設け、各貫通孔123bにテーパーロッドレンズ121の反LED側端部121dを嵌入してレンズ保持部123で保持させるとともに接着剤124によって固定している。したがって、テーパーロッドレンズユニット12の組立精度の向上ならびに振動や温度変化などの外乱による位置ずれの防止効果によって上記光損失の発生を効果的に抑制することができる。また、上記実施形態ではテーパーロッドレンズ121の入射面121aおよび出射面121bをそれぞれLED11およびレンズエレメント131とコンタクトさせているため、外乱による位置ずれによりコンタクト面に傷が付いてしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態では、上記したようにレンズ保持部123による位置ずれ防止効果によってコンタクト面が傷付くのを効果的に防止することができる。
Further, as described above, the
このように上記第1実施形態では、LED11が本発明の「発光素子」の一例に相当している。また、コリメーションミラー2が本発明の「コリメート光学系」の一例に相当している。また、金属プレート123aが本発明の「平板部材」の一例に相当している。
As described above, in the first embodiment, the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記第1実施形態では、入射側主面123cおよび出射側主面123dにおける貫通孔123bの開口がともに同一形状および同一サイズとなっているが、これらを相互に相違させてもよい。例えば図5に示すように、出射側主面123dにおける貫通孔123bの開口をテーパーロッドレンズ121の出射面121bと同一形状および同一サイズとする一方、入射側主面123cにおける貫通孔123bの開口をそれよりも広げてもよい(第2実施形態)。この場合、貫通孔123bが入射面121aから出射面121bに向けて断面積が縮小する逆テーパー形状を有しており、入射側主面123cにおけるテーパーロッドレンズ121の遊挿度合は大きく、隙間領域が広がっている。このため、溝部123eを設けるまでもなく、隙間領域全体に接着剤124を良好に充填することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, the openings of the through
また、上記第1実施形態および第2実施形態では、接着剤124を本発明の「レンズ固定部」として機能させているが、これ以外の方式、例えば図6ないし図9に示す機械的なレンズ固定部によりテーパーロッドレンズ121をレンズ保持部123に固定させてもよい(第3実施形態ないし第6実施形態)。
Further, in the first embodiment and the second embodiment, the adhesive 124 functions as the "lens fixing portion" of the present invention, but other methods, for example, the mechanical lens shown in FIGS. 6 to 9. The
図6に示すように、金属プレート123aに対して貫通孔123bと連通する貫通孔123fを設けるとともに、当該貫通孔123fにボールプランジャー125を装着することで貫通孔123bに嵌入されたテーパーロッドレンズ121の反LED側端部121dを押圧して固定してもよい(第3実施形態)。
As shown in FIG. 6, a taper rod lens fitted into the through
また、図7に示すように、貫通孔123bの形状を矩形から円形に変更するとともに、当該貫通孔123bにロッドリング126aを挿入した後、貫通孔123fおよびロッドリング126aに設けられた貫通孔にボールプランジャー126bを装着することでロッドリング126aに嵌入されたテーパーロッドレンズ121の反LED側端部121dを押圧して固定してもよい(第4実施形態)。このように、図7に示す実施形態では、ロッドリング126aおよびボールプランジャー126bによりレンズ固定部126が構成されている。
Further, as shown in FIG. 7, the shape of the through
また、図8に示すように、ロッドホールド板127aで構成されたレンズ固定部127を用いてもよい(第5実施形態)。ロッドホールド板127aには、テーパーロッドレンズ121の稜線121cと係合可能な貫通孔127bが設けられている。テーパーロッドレンズ121の入射面121a側からロッドホールド板127aを装着し、キャップビス127cによりレンズ保持部123に取り付けることでテーパーロッドレンズ121を固定することができる。
Further, as shown in FIG. 8, a
また、図9に示すように、テーパーロッドレンズ121を遊挿自在な貫通孔128aを有するロッドレンズホルダ128bと、2種類のロッドリング128c、128dと、スズ(Zn)板128eとを備えたレンズ固定部128を用いてもよい(第6実施形態)。ここでは、ロッドレンズホルダ128bがキャップビス128fによりレンズ保持部123に取り付けられている。また、ロッドレンズホルダ128bの貫通孔128aを介してテーパーロッドレンズ121が挿入され、テーパーロッドレンズ121の反LED側端部121dが貫通孔123bに嵌入される。さらに、当該テーパーロッドレンズ121に対してロッドリング128c、128dが外嵌されるとともにスズ板128eがテーパーロッドレンズ121とロッドリング128c、128dとの間に圧入される。さらに、ロッドリング128c、128dがセットビス128gによりロッドレンズホルダ128bに対して固定される。このようにテーパーロッドレンズ121はレンズ保持部123に嵌入されて保持されるのみならずレンズ固定部128によりロッドレンズホルダ128bに固定される。
Further, as shown in FIG. 9, a lens including a
また、上記実施形態では、コリメート光学系としてコリメーションミラー2を用いているが、例えば図10に示すようにコリメーションレンズ4を用いてもよく(第7実施形態)、当該コリメーションレンズ4を用いた照明装置200においても、第1実施形態ないし第6実施形態にかかる照明装置100と同様の作用効果が得られる。
Further, in the above embodiment, the
また、第1実施形態では、「レンズアレイ」としてフライアイレンズを用いているが、例えば図11に示すようにドラムレンズアレイを上記「レンズアレイ」として用いてもよい(第8実施形態)。すなわち、この第8実施形態では、LED照射ユニット1は、5×5の合計25個のLED11と、5×5の合計25個のテーパーロッドレンズ121で構成されるテーパーロッドレンズユニット12と、5×5の合計25個のドラムレンズ161で構成されるドラムレンズアレイ16とを備えている。LED11、テーパーロッドレンズ121およびドラムレンズ161はいずれも5×5の二次元マトリックス状に配置されている。これらのうちテーパーロッドレンズ121は第1実施形態や第2実施形態と同様にレンズ保持部129により保持されるとともに接着剤(図示省略)により固定されている。そして、1つのLED11からの発光光は、当該LED11と対応するテーパーロッドレンズ121、ドラムレンズ161を介してコリメーションミラー2やコリメーションレンズ4などのコリメート光学系に照射される。このように第8実施形態では、25個の単位照射部15(=LED11+テーパーロッドレンズ121+ドラムレンズ161)が5×5の二次元マトリックス状に設けられている。そして、LED11の点灯により各単位照射部15から光がコリメート光学系に照射され、当該コリメート光学系によりコリメートされて照射面Sに照射される。なお、第8実施形態では、ドラムレンズ161が「レンズエレメント」に相当している。また、第1実施形態ないし第7実施形態と同様に、複数のテーパーロッドレンズ121を複数のロッドレンズグループ122に区分けし、ロッドレンズグループ122毎にテーパーロッドレンズ121をレンズ保持部123で一体的に保持してもよい。
Further, in the first embodiment, a fly-eye lens is used as the "lens array", but for example, as shown in FIG. 11, a drum lens array may be used as the "lens array" (eighth embodiment). That is, in the eighth embodiment, the
また、上記第1実施形態ないし第7実施形態では、複数のロッドレンズグループ122に区分けし、ロッドレンズグループ122毎にテーパーロッドレンズ121をレンズ保持部123で一体的に保持しているが、第8実施形態と同様に、全テーパーロッドレンズ121を1つのレンズ保持部で一体的に保持するように構成してもよい。
Further, in the first to seventh embodiments, the
また、上記実施形態では、コントローラ3によって各LED11を独立して点灯/消灯制御することでコリメーション半角を変更可能としているが、複数のLED11を独立して制御することは本発明の必須要件ではなく、任意要件である。例えば照明装置100、200の仕様(コリメーション半角を含む)が予め決まっている場合には、上記コリメーション半角に応じて単位照射部15の数や配置を設定すればよく、本発明によれば、種々のニーズに対応した照明装置を提供することが可能である。
Further, in the above embodiment, the collimation half-width can be changed by independently turning on / off each
また、上記実施形態では、紫外線LED11を発光素子として用いているが、発光素子の種類はこれに限定されるものではなく、例えば紫外線以外のLEDを発光素子として用いてもよい。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、本発明の「ロッドレンズ」として四角錐台形状のテーパーロッドレンズ121を用いているが、その他の形状のロッドレンズを用いてもよく、例えば多角錐台形状や円錐台形状のロッドレンズなどを用いてもよい。また、テーパーロッドレンズ121の入射面121aおよび出射面121bをそれぞれLED11およびレンズエレメント131とコンタクトさせているが、コンタクトさせることは必須事項ではなく、任意である。つまり、テーパーロッドレンズ121の入射面121aとLED11との間、および/またはテーパーロッドレンズ121の出射面121bとレンズエレメント131との間に隙間を設けて傷が付くのを防止してもよい。ただし、光損失を抑制するためには、上記隙間のサイズを可能な限り小さくするのが望ましく、第4実施形態や第5実施形態と同様にレンズ保持部123を用いてテーパーロッドレンズ121をLED11およびレンズエレメント131に対して精密に位置決めするのが好適である。
Further, in the above embodiment, the tapered
また、上記実施形態では、LED11などの発光素子を二次元マトリックス状に配置しているが、発光素子の配置パターンはこれに限定されるものではなく、任意である。
Further, in the above embodiment, the light emitting elements such as the
さらに、本発明にかかる照明装置の適用対象は、露光装置に限定されるものではなく、光学検査用の照明装置などが含まれる。 Further, the application target of the lighting device according to the present invention is not limited to the exposure device, but includes a lighting device for optical inspection and the like.
この発明は、複数の発光素子を用いて照射面を照明する照明装置全般に適用することができる。 The present invention can be applied to a general lighting device that illuminates an irradiation surface using a plurality of light emitting elements.
1…LED照射ユニット
2…コリメーションミラー(コリメート光学系)
4…コリメーションレンズ(コリメート光学系)
11…LED(発光素子)
12…テーパーロッドレンズユニット
121…テーパーロッドレンズ
121a…(テーパーロッドレンズの)入射面
121b…(テーパーロッドレンズの)出射面
123、129…レンズ保持部
124…接着剤(レンズ固定部)
125…ボールプランジャー(レンズ固定部)
126、127、128…レンズ固定部
1 ...
4 ... Collimation lens (collimation optical system)
11 ... LED (light emitting element)
12 ... Tapered
125 ... Ball plunger (lens fixing part)
126, 127, 128 ... Lens fixing part
Claims (6)
前記照射ユニットが、
複数の発光素子と、
前記発光素子毎に、入射面を前記発光素子側に向けるとともに出射面を前記コリメート光学系側に向けて配置された複数のロッドレンズと、
前記複数のロッドレンズを互いに離間させた状態で保持するレンズ保持部と、
前記レンズ保持部に対して前記複数のロッドレンズを固定するレンズ固定部と、を備え、
前記ロッドレンズは、前記入射面から前記出射面に向けて断面積が拡大する多角錐台形状を有し、
前記レンズ保持部は、前記発光素子に対向する入射側主面および前記コリメート光学系に対向する出射側主面を有する平板部材と、前記ロッドレンズ毎に前記出射面側の端部を嵌入可能に設けられた複数の保持用貫通孔と、前記保持用貫通孔の内壁のうち前記ロッドレンズの稜線に対応する領域に設けられる溝部と、を有し、
前記レンズ固定部は前記保持用貫通孔と前記ロッドレンズの側面との間に充填された接着剤であり、
前記ロッドレンズの側面のうち前記出射面側の端部が前記レンズ保持部と係合して支持されるとともに前記レンズ固定部により前記レンズ保持部に固定される
ことを特徴とする照明装置。 A lighting device that irradiates the light emitted from the irradiation unit via the collimating optical system.
The irradiation unit
With multiple light emitting elements
For each of the light emitting elements, a plurality of rod lenses arranged so that the incident surface faces the light emitting element side and the exit surface faces the collimating optical system side.
A lens holding portion that holds the plurality of rod lenses in a state of being separated from each other,
A lens fixing portion for fixing the plurality of rod lenses to the lens holding portion is provided.
The rod lens has a polygonal frustum shape in which the cross-sectional area expands from the entrance surface to the exit surface.
The lens holding portion can be fitted with a flat plate member having an incident side main surface facing the light emitting element and an emitting side main surface facing the collimating optical system, and an end portion on the emitting surface side for each rod lens. It has a plurality of holding through holes provided and a groove portion provided in a region of the inner wall of the holding through hole corresponding to the ridgeline of the rod lens.
The lens fixing portion is an adhesive filled between the holding through hole and the side surface of the rod lens.
The end portion of the side surface of the rod lens on the exit surface side is supported by engaging with the lens holding portion and is fixed to the lens holding portion by the lens fixing portion. Lighting device.
前記照射ユニットが、
複数の発光素子と、
前記発光素子毎に、入射面を前記発光素子側に向けるとともに出射面を前記コリメート光学系側に向けて配置された複数のロッドレンズと、
前記複数のロッドレンズを互いに離間させた状態で保持するレンズ保持部と、
前記レンズ保持部に対して前記複数のロッドレンズを固定するレンズ固定部と、を備え、
前記ロッドレンズは、前記入射面から前記出射面に向けて断面積が拡大するテーパー形状を有し、
前記レンズ保持部は、前記発光素子に対向する入射側主面および前記コリメート光学系に対向する出射側主面を有する平板部材と、前記ロッドレンズ毎に前記出射面側の端部を嵌入可能に設けられた複数の保持用貫通孔とを有し、
前記レンズ固定部は前記保持用貫通孔と前記ロッドレンズの側面との間に充填された接着剤であり、
前記レンズ保持部では、前記保持用貫通孔の内壁が前記入射面から前記出射面に向けて断面積が縮小する逆テーパー形状を有し、
前記ロッドレンズの側面のうち前記出射面側の端部が前記レンズ保持部と係合して支持されるとともに前記レンズ固定部により前記レンズ保持部に固定される
ことを特徴とする照明装置。 A lighting device that irradiates the light emitted from the irradiation unit via the collimating optical system.
The irradiation unit
With multiple light emitting elements
For each of the light emitting elements, a plurality of rod lenses arranged so that the incident surface faces the light emitting element side and the exit surface faces the collimating optical system side.
A lens holding portion that holds the plurality of rod lenses in a state of being separated from each other,
A lens fixing portion for fixing the plurality of rod lenses to the lens holding portion is provided.
The rod lens has a tapered shape in which the cross-sectional area expands from the entrance surface to the exit surface.
The lens holding portion can be fitted with a flat plate member having an incident side main surface facing the light emitting element and an emitting side main surface facing the collimating optical system, and an end portion on the emitting surface side for each rod lens. It has a plurality of holding through holes provided, and has a plurality of holding through holes.
The lens fixing portion is an adhesive filled between the holding through hole and the side surface of the rod lens.
In the lens holding portion, the inner wall of the holding through hole has a reverse taper shape in which the cross-sectional area decreases from the incident surface to the exit surface.
The end portion of the side surface of the rod lens on the exit surface side is supported by engaging with the lens holding portion and is fixed to the lens holding portion by the lens fixing portion. Lighting device.
前記照射ユニットが、 The irradiation unit
複数の発光素子と、 With multiple light emitting elements
前記発光素子毎に、入射面を前記発光素子側に向けるとともに出射面を前記コリメート光学系側に向けて配置された複数のロッドレンズと、 For each of the light emitting elements, a plurality of rod lenses arranged so that the incident surface faces the light emitting element side and the exit surface faces the collimating optical system side.
前記複数のロッドレンズを互いに離間させた状態で保持するレンズ保持部と、 A lens holding portion that holds the plurality of rod lenses in a state of being separated from each other,
前記レンズ保持部に対して前記複数のロッドレンズを固定するレンズ固定部と、を備え、 A lens fixing portion for fixing the plurality of rod lenses to the lens holding portion is provided.
前記ロッドレンズは、前記入射面から前記出射面に向けて断面積が拡大する多角錐台形状を有し、The rod lens has a polygonal frustum shape in which the cross-sectional area expands from the entrance surface to the exit surface.
前記レンズ保持部は、前記発光素子に対向する入射側主面および前記コリメート光学系に対向する出射側主面を有する平板部材と、前記ロッドレンズ毎に前記出射面側の端部を嵌入可能に設けられた複数の保持用貫通孔とを有し、 The lens holding portion can be fitted with a flat plate member having an incident side main surface facing the light emitting element and an emitting side main surface facing the collimating optical system, and an end portion on the emitting surface side for each rod lens. It has a plurality of holding through holes provided, and has a plurality of holding through holes.
前記レンズ固定部は、前記ロッドレンズ毎に前記ロッドレンズの稜線に係合可能な固定用貫通孔が設けられたロッドホールド板を有し、前記ロッドレンズに対して前記固定用貫通孔を対応させながら前記入射面から前記レンズ保持部に装着されることで前記稜線が前記固定用貫通孔の内周面と係合する前記ロッドホールド板を前記レンズ保持部に取り付けて固定する The lens fixing portion has a rod hold plate provided with a fixing through hole that can be engaged with the ridge line of the rod lens for each rod lens, and the fixing through hole is made to correspond to the rod lens. While being attached to the lens holding portion from the incident surface, the rod holding plate whose ridge line engages with the inner peripheral surface of the fixing through hole is attached to and fixed to the lens holding portion.
ことを特徴とする照明装置。A lighting device characterized by that.
前記照射ユニットが、 The irradiation unit
複数の発光素子と、 With multiple light emitting elements
前記発光素子毎に、入射面を前記発光素子側に向けるとともに出射面を前記コリメート光学系側に向けて配置された複数のロッドレンズと、 For each of the light emitting elements, a plurality of rod lenses arranged so that the incident surface faces the light emitting element side and the exit surface faces the collimating optical system side.
前記複数のロッドレンズを互いに離間させた状態で保持するレンズ保持部と、 A lens holding portion that holds the plurality of rod lenses in a state of being separated from each other,
前記レンズ保持部に対して前記複数のロッドレンズを固定するレンズ固定部と、を備え、 A lens fixing portion for fixing the plurality of rod lenses to the lens holding portion is provided.
前記ロッドレンズは、前記入射面から前記出射面に向けて断面積が拡大するテーパー形状を有し、 The rod lens has a tapered shape in which the cross-sectional area expands from the entrance surface to the exit surface.
前記レンズ保持部は、前記発光素子に対向する入射側主面および前記コリメート光学系に対向する出射側主面を有する平板部材と、前記ロッドレンズ毎に前記出射面側の端部を嵌入可能に設けられた複数の保持用貫通孔とを有し、 The lens holding portion can be fitted with a flat plate member having an incident side main surface facing the light emitting element and an emitting side main surface facing the collimating optical system, and an end portion on the emitting surface side for each rod lens. It has a plurality of holding through holes provided, and has a plurality of holding through holes.
前記レンズ固定部は、前記ロッドレンズ毎に前記ロッドレンズを遊挿可能な遊挿用貫通孔が設けられたロッドレンズホルダを有し、前記ロッドレンズに対して前記遊挿用貫通孔を対応させながら前記入射面から前記レンズ保持部に装着された前記ロッドレンズホルダを前記レンズ保持部に取り付けるとともに、前記ロッドレンズホルダに設けられた前記遊挿用貫通孔に対して前記ロッドレンズ毎に前記入射面側の端部を固定する The lens fixing portion has a rod lens holder provided with a play-insertion through hole for allowing the rod lens to be loosely inserted for each rod lens, and the play-insertion through hole is made to correspond to the rod lens. However, the rod lens holder attached to the lens holding portion is attached to the lens holding portion from the incident surface, and the rod lens is incident on the free insertion through hole provided in the rod lens holder for each rod lens. Fix the end on the face side
ことを特徴とする照明装置。A lighting device characterized by that.
前記出射側主面における前記保持用貫通孔の開口の形状およびサイズはそれぞれ前記ロッドレンズの前記出射面の形状およびサイズと同一であり、前記ロッドレンズの前記出射面と前記出射側主面とを一致させて保持する照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 4.
The shape and size of the opening of the holding through hole before Symbol emission side main surface is the same as the shape and size of the exit surface of each of the rod lenses, and the exit side main surface to the exit surface of the rod lens A lighting device that keeps the lens matched.
前記入射側主面における前記保持用貫通孔の開口は前記ロッドレンズを遊挿可能となっている照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 5.
An illuminating device in which the rod lens can be freely inserted into the opening of the holding through hole on the main surface on the incident side.
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