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JP7531360B2 - Ultraviolet irradiation equipment - Google Patents
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JP7531360B2 - Ultraviolet irradiation equipment - Google Patents

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Description

本発明は、紫外線を照射する紫外線照射装置、及び被検査物の表面に紫外線を照射して被検査物の表面状態を解析する紫外線探傷装置に関するものであり、より詳細には蛍光磁粉探傷や蛍光浸透探傷等の蛍光体の励起に用いる紫外線照射装置に関する。 The present invention relates to an ultraviolet irradiation device that irradiates ultraviolet light, and an ultraviolet flaw detection device that irradiates the surface of an object to be inspected with ultraviolet light to analyze the surface condition of the object, and more specifically to an ultraviolet irradiation device used to excite fluorescent materials in fluorescent magnetic particle inspection, fluorescent penetrant inspection, etc.

鋼材等の被検査物の表面の探傷検査としては、非破壊検査方法の一種である、磁粉探傷試験や浸透探傷試験が知られている。磁粉探傷試験では、被検査物の表面に磁粉または磁粉を含有する磁粉溶液を適用するとともに、被検査物に磁場を印加する等して被検査物を磁化する。被検査物の表面のクラック等の欠陥には磁束が集中するため、この磁束に磁粉が引き寄せられて磁粉による指示模様が形成される。そして、この磁粉指示模様を観測することで欠陥を検査する。磁粉探傷試験には、欠陥の検出精度を向上させるために、磁粉に蛍光体を含有した蛍光磁粉を用いる蛍光磁粉探傷試験がある。 Magnetic particle testing and penetrant testing, which are types of non-destructive testing, are known as methods for inspecting the surface of steel and other test objects. In magnetic particle testing, magnetic powder or a magnetic powder solution containing magnetic powder is applied to the surface of the test object, and the test object is magnetized by applying a magnetic field to the test object. Magnetic flux concentrates on defects such as cracks on the surface of the test object, and the magnetic powder is attracted to this magnetic flux, forming an indication pattern by the magnetic powder. The defects are then inspected by observing this magnetic powder indication pattern. Magnetic particle testing includes fluorescent magnetic particle testing, which uses fluorescent magnetic powder containing a phosphor in the magnetic powder to improve the accuracy of defect detection.

一方で、浸透探傷試験では、まず、浸透液を被検査物の表面に適用して表面のクラック等の欠陥にこの浸透液を浸透させる。次に、表面に付着している余剰浸透液を除去し、現像剤粉末を表面に塗布して欠陥に浸透している浸透液を毛細管現象により表面に吸い出す。そして、この吸い上げられた浸透液による浸透指示模様を観察することで欠陥を検査する。浸透探傷試験には、欠陥の検出精度を向上させるために、蛍光体を含有する蛍光浸透液を用いる蛍光磁粉探傷試験がある。 On the other hand, in penetrant testing, a penetrant liquid is first applied to the surface of the object to be inspected, and the penetrant liquid is allowed to penetrate into defects such as cracks on the surface. Next, excess penetrant liquid adhering to the surface is removed, and developer powder is applied to the surface, and the penetrant liquid that has penetrated into the defects is sucked to the surface by capillary action. The defects are then inspected by observing the penetration indication pattern created by the sucked up penetrant liquid. One type of penetrant testing is fluorescent magnetic particle testing, which uses a fluorescent penetrant liquid containing a phosphor to improve the accuracy of defect detection.

磁粉探傷試験や浸透探傷試験において蛍光磁粉や蛍光浸透液を用いる場合には、被検査物に紫外線を照射して含有した蛍光磁粉や蛍光浸透液の蛍光体を励起させる必要がある。紫外線を照射する紫外線照射装置としては、光源に紫外線LED(Light Emitting Diode)を用いるものが知られている。 When using fluorescent magnetic powder or fluorescent penetrant liquid in magnetic particle testing or penetrant testing, it is necessary to irradiate the test object with ultraviolet light to excite the fluorescent magnetic powder or fluorescent penetrant liquid contained therein. Known ultraviolet irradiation devices that irradiate ultraviolet light include those that use ultraviolet LEDs (Light Emitting Diodes) as the light source.

LEDを集光レンズで集光し、更にリニアフレネルレンズで再び集光する場合、LEDで集光した光がリニアフレネルレンズに入射したときに反射が生じてしまう。このため、このような方法で照度を確保する場合、余分なエネルギーを確保しておかなければならないという問題が生じていた。 When focusing light from an LED using a focusing lens and then focusing the light again using a linear Fresnel lens, reflection occurs when the light focused by the LED enters the linear Fresnel lens. This creates the problem that, when ensuring illuminance using this method, excess energy must be reserved.

そこで、特許文献1では、反射板を用いて拡散する光を無駄なく使用する技術が開示されている。詳細には、特許文献1では、LEDの両側および上部にレンズを有するレンズ一体型チップ状LEDを両側にレンズが取り付いている方向に複数個直線上に配置し、この直線上に配置した前記LEDブロックを複数個並列に配置し、かつ直線上に配置したLEDブロック間にレンズ一体型チップ状LEDに対して90度以上の角度を有する光反射板を取り付けている技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technology that uses a reflector to efficiently use the diffused light. In detail, Patent Document 1 discloses a technology in which multiple lens-integrated chip-type LEDs, each having a lens on both sides and above the LED, are arranged in a straight line in the direction in which the lenses are attached to both sides, multiple LED blocks arranged in a straight line are arranged in parallel, and a light reflector is attached between the LED blocks arranged in a straight line at an angle of 90 degrees or more to the lens-integrated chip-type LEDs.

特許文献1に記載された技術は、無駄な光を反射板で反射することによりエネルギー効率を改善することはできるが、一定程度の照度を確保するという非破壊検査における要請にこたえるため、集光レンズを用い、更にリニアフレネルレンズを用いた場合にそのリニアフレネルレンズから反射する光に対し、適切に再反射をして被照射面に照射をし、被照射面において均一で強力な配光を得ることは実現されていない。 The technology described in Patent Document 1 can improve energy efficiency by reflecting wasted light with a reflector, but in order to meet the requirement in non-destructive testing of ensuring a certain level of illuminance, a condenser lens is used. Furthermore, when a linear Fresnel lens is used, the light reflected from the linear Fresnel lens is appropriately re-reflected and irradiated onto the irradiated surface, and a uniform and strong light distribution on the irradiated surface is not achieved.

特開2007-73469号公報JP 2007-73469 A 特開2014-194914号公報JP 2014-194914 A

このように、紫外線LEDによって、紫外線が照射される被照射面において、複数レンズを用いた場合に2つめのレンズにおいて反射が起こった場合でもこれを適切に再反射することによりエネルギー効率を改善し、その結果より少ないエネルギーで均一で強力な配光を実現することが課題となっている。 In this way, when multiple lenses are used on a surface to which ultraviolet light is irradiated by an ultraviolet LED, even if reflection occurs at the second lens, the challenge is to improve energy efficiency by appropriately re-reflecting the light, thereby achieving a uniform and powerful light distribution using less energy.

そこで、紫外線LEDによって紫外線が照射される被照射面のにおいて、少ないLEDで高い紫外線放射照度かつ均一な紫外線放射照度分布が得られる紫外線照射装置の開発が望まれる。 Therefore, there is a need to develop an ultraviolet irradiation device that can obtain high ultraviolet irradiance and a uniform ultraviolet irradiance distribution using a small number of LEDs on the irradiated surface where ultraviolet light is irradiated by ultraviolet LEDs.

本発明の目的は、紫外線を照射する紫外線照射装置、及び被検査物の表面に紫外線を照射して被検査物の表面状態を解析する紫外線探傷装置において、より少ないLEDや、エネルギーで、被照射面の照射領域における高い紫外線放射照度を実現でき、紫外線探傷検査の精度を向上させる紫外線照射装置を提供する。 The object of the present invention is to provide an ultraviolet irradiation device that irradiates ultraviolet rays and an ultraviolet flaw inspection device that irradiates the surface of an object to be inspected with ultraviolet rays to analyze the surface condition of the object, which can achieve high ultraviolet irradiance in the irradiation area of the irradiated surface with fewer LEDs and energy, thereby improving the accuracy of ultraviolet flaw inspection.

上記課題を解決するため、本発明の紫外線照射装置では、被照射面を紫外線により照射する紫外線LEDと、該紫外線LEDから放射される光線を集光する集光レンズと、該集光レンズを通過した入射光線をリニアフレネルレンズに入射させ、前記被照射面上の任意の一方向にのみさらに集光する前記リニアフレネルレンズとを備える紫外線照射装置であって、
前記紫外線LED光源の中心を原点、前記被照射面上の任意の一方向に平行な方向をX軸方向、そのX軸方向に直交する前記被照射面上の方向をY軸方向、前記X軸方向及び前記Y軸方向と直交する前記紫外線LEDの光軸に平行な方向をZ軸方向、としたXYZ三次元直交座標系を用いたときに、
前記リニアフレネルレンズは、X軸方向にのみ集光するレンズであり、Z軸負方向に前記紫外線LEDと前記被照射面との間に位置し、
前記被照射面は、Z軸負方向に前記リニアフレネルレンズから所定の距離離れて位置する紫外線照射装置において、
前記リニアフレネルレンズは、X軸及びZ軸の存在するXZ平面上において、Z軸との成す角が25度であり、原点を通る、2つの仮想直線のいずれよりも内側に設けられ、
または、
前記リニアフレネルレンズは、XZ平面上において原点を通る仮想直線であって該仮想直線と軸との成す角が25度の仮想直線と、30度の仮想直線が、Z軸負方向において、X軸正方向とX軸負方向に1組ずつあり、この2組の仮想直線のそれぞれの、前記25度の仮想直線と前記30度の仮想直線の間には、Y方向に長い縦長状のスリットを備えており、
更に前記紫外線照射装置は反射板を備え、また前記反射板は、XZ平面上において原点を通り、軸との成す角が30度である2つの仮想直線の前記リニアフレネルレンズにおいて内側に入射する前記入射光線のうち、最も外側の2つの光線が前記リニアフレネルレンズから反射した反射光線を、その周辺の光線とともに、前記リニアフレネルレンズの外側か、または前記縦長のスリットを通過するように、再反射可能に設けられることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the ultraviolet irradiation device of the present invention is an ultraviolet irradiation device including an ultraviolet LED that irradiates an irradiated surface with ultraviolet light, a condensing lens that condenses light rays emitted from the ultraviolet LED, and a linear Fresnel lens that causes incident light rays that have passed through the condensing lens to be incident on the linear Fresnel lens and further condenses the light in only one arbitrary direction on the irradiated surface,
When an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system is used, with the center of the ultraviolet LED light source as the origin, the direction parallel to any one direction on the irradiated surface as the X-axis direction, the direction on the irradiated surface perpendicular to the X-axis direction as the Y-axis direction, and the direction parallel to the optical axis of the ultraviolet LED perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction as the Z-axis direction,
the linear Fresnel lens is a lens that collects light only in the X-axis direction, and is located between the ultraviolet LED and the irradiated surface in the negative direction of the Z-axis;
In an ultraviolet irradiation device, the irradiated surface is located a predetermined distance away from the linear Fresnel lens in the negative direction of the Z axis,
The linear Fresnel lens is disposed on an XZ plane on which the X-axis and the Z-axis exist, at an angle of 25 degrees with respect to the Z-axis, and is disposed inside each of two imaginary straight lines passing through the origin,
or
The linear Fresnel lens has a pair of imaginary lines passing through an origin on an XZ plane, the angle between the imaginary line and the Z axis being 25 degrees and a pair of imaginary lines being 30 degrees, in the negative Z direction, and has a pair of imaginary lines in the positive X direction and a pair of imaginary lines in the negative X direction, and has a vertically elongated slit that is long in the Y direction between the 25 degree imaginary line and the 30 degree imaginary line of each of the two pairs of imaginary lines;
Furthermore, the ultraviolet irradiation device is provided with a reflector, and the reflector is provided so as to be capable of re-reflecting reflected light rays, which are reflected by the linear Fresnel lens along two imaginary straight lines passing through the origin on the XZ plane and making an angle of 30 degrees with the Z axis, from the linear Fresnel lens, and which are the two outermost light rays, together with surrounding light rays, pass through the outside of the linear Fresnel lens or pass through the vertically elongated slit.

更に、本発明の紫外線照射装置では、前記紫外線照射装置は、前記紫外線LEDと前記リニアフレネルレンズとを取り囲み、前記紫外線LEDから発せられた紫外線を出射する紫外線出射口を有する筐体を更に備え、前記紫外線出射口には、可視光を遮断可能な紫外線透過フィルタが配置されることを特徴とする。 Furthermore, the ultraviolet irradiation device of the present invention is characterized in that the ultraviolet irradiation device further includes a housing that surrounds the ultraviolet LED and the linear Fresnel lens and has an ultraviolet outlet through which ultraviolet light emitted from the ultraviolet LED is emitted, and an ultraviolet transmission filter capable of blocking visible light is disposed in the ultraviolet outlet.

本発明の紫外線照射装置は、被照射面を紫外線により照射する紫外線LEDと、該紫外線LEDから放射される光線を集光する集光レンズと、該集光レンズを通過した入射光線をリニアフレネルレンズに入射させ、前記被照射面上の任意の一方向にのみさらに集光する前記リニアフレネルレンズとを備える紫外線照射装置であって、
前記紫外線LED光源の中心を原点、前記被照射面上の任意の一方向に平行な方向をX軸方向、そのX軸方向に直交する前記被照射面上の方向をY軸方向、前記X軸方向及び前記Y軸方向と直交する前記紫外線LEDの光軸に平行な方向をZ軸方向、としたXYZ三次元直交座標系を用いたときに、
前記リニアフレネルレンズは、X軸方向にのみ集光するレンズであり、Z軸負方向に前記紫外線LEDと前記被照射面との間に位置し、
前記被照射面は、Z軸負方向に前記リニアフレネルレンズから所定の距離離れて位置する紫外線照射装置において、
前記リニアフレネルレンズは、X軸及びZ軸の存在するXZ平面上において、Z軸との成す角が25度であり、原点を通る、2つの仮想直線のいずれよりも内側に設けられ、
または、
前記リニアフレネルレンズは、XZ平面上において原点を通る仮想直線であって該仮想直線と軸との成す角が25度の仮想直線と、30度の仮想直線が、Z軸負方向において、X軸正方向とX軸負方向に1組ずつあり、この2組の仮想直線のそれぞれの、前記25度の仮想直線と前記30度の仮想直線の間には、Y方向に長い縦長状のスリットを備えており、
更に前記紫外線照射装置は反射板を備え、また前記反射板は、XZ平面上において原点を通り、軸との成す角が30度である2つの仮想直線の前記リニアフレネルレンズにおいて内側に入射する前記入射光線のうち、最も外側の2つの光線が前記リニアフレネルレンズから反射した反射光線を、その周辺の光線とともに、前記リニアフレネルレンズの外側か、または前記縦長のスリットを通過するように、再反射可能に設けられることを特徴とするので、紫外線LEDから出射した光線が集光レンズを通過し入射光線としてリニアフレネルレンズに入射し反射した光のうち半値角の光線として強度が比較的強く保持されている角度の、リニアフレネルレンズに入射した光線の反射光につき、反射板により再反射をし、さらにその光がレンズを介することなく直接被照射面を照射することとなるので、よりエネルギー効率を高めながら被照射面の照射領域において高い紫外線放射照度を確保することができる。

The ultraviolet irradiation device of the present invention is an ultraviolet irradiation device including an ultraviolet LED that irradiates an irradiated surface with ultraviolet light, a condensing lens that condenses light rays emitted from the ultraviolet LED, and a linear Fresnel lens that causes incident light rays that have passed through the condensing lens to be incident on the linear Fresnel lens and further condenses the light in only one arbitrary direction on the irradiated surface,
When an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system is used, with the center of the ultraviolet LED light source as the origin, the direction parallel to any one direction on the irradiated surface as the X-axis direction, the direction on the irradiated surface perpendicular to the X-axis direction as the Y-axis direction, and the direction parallel to the optical axis of the ultraviolet LED perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction as the Z-axis direction,
the linear Fresnel lens is a lens that collects light only in the X-axis direction, and is located between the ultraviolet LED and the irradiated surface in the negative direction of the Z-axis;
In an ultraviolet irradiation device, the irradiated surface is located a predetermined distance away from the linear Fresnel lens in the negative direction of the Z axis,
The linear Fresnel lens is disposed on an XZ plane on which the X-axis and the Z-axis exist, at an angle of 25 degrees with respect to the Z-axis, and is disposed inside each of two imaginary straight lines passing through the origin,
or
The linear Fresnel lens has a pair of imaginary lines passing through an origin on an XZ plane, the angle between the imaginary line and the Z axis being 25 degrees and a pair of imaginary lines being 30 degrees, in the negative Z direction, and has a pair of imaginary lines in the positive X direction and a pair of imaginary lines in the negative X direction, and has a vertically elongated slit that is long in the Y direction between the 25 degree imaginary line and the 30 degree imaginary line of each of the two pairs of imaginary lines;
Furthermore, the ultraviolet irradiation device includes a reflector, and the reflector is arranged so that, among the incident light rays that pass through the origin on the XZ plane and enter the inner side of the linear Fresnel lens of two virtual straight lines that form an angle of 30 degrees with the Z axis, the two outermost light rays are reflected from the linear Fresnel lens, and the reflected light rays, together with the surrounding light rays, pass through the outside of the linear Fresnel lens or the vertically elongated slit. Therefore, the light emitted from the ultraviolet LED passes through a condenser lens, enters the linear Fresnel lens as an incident light ray, and among the reflected light, the reflected light of the light ray that enters the linear Fresnel lens at an angle at which the intensity is relatively strong as a light ray at a half-value angle is reflected again by the reflector, and the light irradiates the irradiated surface directly without passing through a lens, so that high ultraviolet irradiance can be secured in the irradiation area of the irradiated surface while improving energy efficiency.

更に、本発明の紫外線照射装置では、前記紫外線照射装置は、前記紫外線LEDと前記リニアフレネルレンズとを取り囲み、前記紫外線LEDから発せられた紫外線を出射する紫外線出射口を有する筐体を更に備え、前記紫外線出射口には、可視光を遮断可能な紫外線透過フィルタが配置されることを特徴とするので、可視光をカットすることが可能となり、可視光が照射されてしまう場合に比べて作業環境が改善され、可視光による検査員によるキズの見落としの防止に寄与することができる。 Furthermore, in the ultraviolet irradiation device of the present invention, the ultraviolet irradiation device further includes a housing that surrounds the ultraviolet LED and the linear Fresnel lens and has an ultraviolet outlet through which ultraviolet light emitted from the ultraviolet LED is emitted, and the ultraviolet outlet is characterized in that an ultraviolet transmission filter capable of blocking visible light is disposed at the ultraviolet outlet, making it possible to block visible light, improving the working environment compared to when visible light is irradiated and contributing to preventing inspectors from overlooking scratches caused by visible light.

本実施形態に係る紫外線照射装置1の概略正面図である。1 is a schematic front view of an ultraviolet irradiation device 1 according to an embodiment of the present invention. 本実施形態に係る紫外線照射装置1を示す図1の側面図である。FIG. 2 is a side view of FIG. 1 showing the ultraviolet irradiation device 1 according to the present embodiment. 図1の紫外線LED6からリニアフレネルレンズ3にかけての部分を光線を主に説明するため拡大した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged view of the portion from the ultraviolet LED 6 to the linear Fresnel lens 3 in FIG. 1 for mainly explaining the light beam. 図3に仮想直線11、12を用いて説明をするための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the present invention using imaginary straight lines 11 and 12. 本発明に係る紫外線照射装置1の他の一例における紫外線LED6からリニアフレネルレンズ3にかけての部分を拡大して説明する図である。10 is an enlarged view for explaining a portion from an ultraviolet LED 6 to a linear Fresnel lens 3 in another example of an ultraviolet irradiation device 1 according to the present invention. FIG. (X)は図5のリニアフレネルレンズ3の上面図、(Y)はその側面図、(Z)はその正面図である。5. (X) is a top view of the linear Fresnel lens 3 in FIG. 5, (Y) is a side view thereof, and (Z) is a front view thereof.

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。図1は本実施形態に係る紫外線照射装置1の一例が示された幅方向(X軸方向)の断面側面図であり、図2は図1の紫外線照射装置1の幅方向と直交する長手方向(Y軸方向)の断面側面図である。図3は、図1の紫外線照射装置1を図1と同様幅方向にみた、いわゆる半値角における光線の軌跡を主に説明するための拡大図であり、図4は同様に幅方向からみて、仮想直線を用い本発明のリニアフレネルレンズ3の大きさを示すための説明図であり、図5は紫外線照射装置1の他の一例として、図4とは異なる部分であるリニアフレネルレンズ3のスリット20につき仮想直線12,13,14,15を用い説明を加えた説明図である。図6は(X)、(Y)、(Z)はそれぞれ図5のリニアフレネルレンズ3の上面図、側面図、正面図を示す。なお本開示においてX方向とは図1に示されるように図1の横方向であり、X方向で正方向とは図1の右側で+Xとして示され、負方向とは-Xとして示される。幅方向とはX方向のことであり、幅方向が示された図とはX方向が横軸にとられた図である。Y,Z方向についても同様である。なお、これらXYZ軸の原点は紫外線LED6の光源の中心Oであり、図1~図5に示されている。 The details of the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional side view in the width direction (X-axis direction) showing an example of an ultraviolet irradiation device 1 according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional side view in the longitudinal direction (Y-axis direction) perpendicular to the width direction of the ultraviolet irradiation device 1 of FIG. 1. FIG. 3 is an enlarged view of the ultraviolet irradiation device 1 of FIG. 1 as seen in the width direction as in FIG. 1, mainly explaining the trajectory of the light beam at the so-called half-value angle, FIG. 4 is an explanatory diagram showing the size of the linear Fresnel lens 3 of the present invention as seen in the width direction using a virtual straight line, and FIG. 5 is an explanatory diagram of another example of the ultraviolet irradiation device 1, in which the slit 20 of the linear Fresnel lens 3, which is a part different from FIG. 4, is explained using virtual straight lines 12, 13, 14, and 15. FIG. 6 shows a top view, a side view, and a front view of the linear Fresnel lens 3 of FIG. 5, respectively, in (X), (Y), and (Z). In this disclosure, the X direction is the horizontal direction in FIG. 1, as shown in FIG. 1, and the positive direction in the X direction is shown as +X on the right side of FIG. 1, and the negative direction is shown as -X. The width direction is the X direction, and a diagram showing the width direction is a diagram in which the X direction is taken as the horizontal axis. The same is true for the Y and Z directions. The origin of these X, Y and Z axes is the center O of the ultraviolet LED 6 light source, and is shown in FIG. 1 to FIG. 5.

まず紫外線照射装置1は、磁粉探傷試験や浸透探傷試験において蛍光磁粉や蛍光浸透液を用いる場合に、被検査物に紫外線を照射して含有した蛍光磁粉や蛍光浸透液の蛍光体を励起させるために被検査物の表面に紫外線を照射するものであり、被照射面4を紫外線により照射する紫外線LED6と、被照射面4上の任意の一方向(幅方向)に集光するリニアフレネルレンズ3とを備える。 First, when fluorescent magnetic powder or fluorescent penetrant liquid is used in magnetic particle inspection or penetrant inspection, the ultraviolet irradiation device 1 irradiates the surface of the object to be inspected with ultraviolet light in order to excite the fluorescent magnetic powder or fluorescent penetrant liquid contained therein. It is equipped with an ultraviolet LED 6 that irradiates the irradiated surface 4 with ultraviolet light, and a linear Fresnel lens 3 that focuses the light in any one direction (width direction) on the irradiated surface 4.

紫外線照射装置1は、紫外線LED6とリニアフレネルレンズ3とを取り囲み、紫外線LED6から発せられた紫外線を出射する紫外線出射口を有する図示しない筐体を更に備えてもよい。紫外線出射口には、可視光を遮断可能な紫外線透過フィルタを配置することが好ましい。この紫外線透過フィルタは、紫外線LED6から発せられる僅かな可視光を可視光の波長範囲である、概ね400nm~700nmの範囲でカットするものであり、被検査物から検出された欠陥がグラインダー等で切削された被検査物表面の金属光沢面を検査する際に、金属光沢面に可視光が反射して作業員が眩しくなることを防止することで検査作業を改善することができる。 The ultraviolet irradiation device 1 may further include a housing (not shown) that surrounds the ultraviolet LED 6 and the linear Fresnel lens 3 and has an ultraviolet light outlet through which the ultraviolet light emitted from the ultraviolet LED 6 is emitted. It is preferable to place an ultraviolet light transmission filter capable of blocking visible light at the ultraviolet light outlet. This ultraviolet light transmission filter cuts the slight visible light emitted from the ultraviolet LED 6 in the visible light wavelength range of approximately 400 nm to 700 nm, and can improve the inspection work by preventing the visible light from being reflected by the metallic glossy surface and dazzling the worker when inspecting the metallic glossy surface of the surface of the inspection object cut by a grinder or the like to detect defects in the inspection object.

図1に示すように、リニアフレネルレンズ3は、X方向に集光するレンズであり、Z軸負方向に、紫外線LED6と被照射面4との間に位置し、被照射面4は、Z軸負方向にリニアフレネルレンズ3から所定の距離離れて位置するものとする。 As shown in FIG. 1, the linear Fresnel lens 3 is a lens that focuses light in the X direction and is located between the ultraviolet LED 6 and the irradiated surface 4 in the negative direction of the Z axis, and the irradiated surface 4 is located a predetermined distance away from the linear Fresnel lens 3 in the negative direction of the Z axis.

リニアフレネルレンズ3は、蒲鉾形状のレンズ(例えばシリンドリカルレンズ)の表面を複数の直線で区分けし、それら区分けされた各区間(フレネル面)の高さを概ね一様にするために、隣り合う区間の間に段差がつけられたレンズにおいて、各フレネル面のフレネル角度を特別に調整して形成したものである。また、リニアフレネルレンズ3には、フレネル面および段差を付けるためのライズ面が交互に形成されている。なお、上記フレネル角度を調整する構成については後記で詳細に説明する。 The linear Fresnel lens 3 is formed by dividing the surface of a kamaboko-shaped lens (e.g., a cylindrical lens) into sections by multiple straight lines, and by specially adjusting the Fresnel angle of each Fresnel surface in a lens with steps between adjacent sections to make the height of each section (Fresnel surface) roughly uniform. In addition, the linear Fresnel lens 3 has Fresnel surfaces and rise surfaces for creating the steps formed alternately. The configuration for adjusting the Fresnel angle will be described in detail later.

このようなフレネル面およびライズ面を形成するために、リニアフレネルレンズ3の一方の面には、複数本の溝が、直線状に互いに平行に(かつ、Y軸方向に平行に)形成される。そして、各溝は、1つのフレネル面と1つのライズ面の組によって構成されている。 To form such Fresnel surfaces and rise surfaces, multiple grooves are formed linearly and parallel to each other (and parallel to the Y-axis direction) on one surface of the linear Fresnel lens 3. Each groove is composed of a pair of one Fresnel surface and one rise surface.

このフレネル面のそれぞれは、非球面レンズの形状に一致する面になっており、ライズ面のそれぞれは、リニアフレネルレンズ3の上面である平滑面24に対してにほぼ垂直に切り立った略平面になっている。 Each of these Fresnel surfaces is a surface that matches the shape of an aspheric lens, and each of the rise surfaces is a roughly flat surface that rises almost perpendicular to the smooth surface 24, which is the upper surface of the linear Fresnel lens 3.

また、リニアフレネルレンズ3、70は、中央面を対称面として面対称な形状となっている。中央面は、リニアフレネルレンズ3、70の上面に対して垂直かつ溝と平行な面であり、X方向におけるリニアフレネルレンズ3、70の中央に位置している。 The linear Fresnel lenses 3, 70 are plane-symmetrical with respect to the central plane. The central plane is perpendicular to the top surface of the linear Fresnel lenses 3, 70 and parallel to the grooves, and is located at the center of the linear Fresnel lenses 3, 70 in the X direction.

リニアフレネルレンズ3、70が、中央面を対称面として面対称となっているので、中央面から一方側に配置される各溝の向きは、中央面から他方側に配置された各溝の向きとは逆になっている。より具体的には、図6に示すように、一方側では、右側(X軸正の方向)に向かって下がるように各フレネル面が傾斜しているが、他方側では、左側(X軸負の方向)に向かって下がるよう各フレネル面が傾斜している。 Since the linear Fresnel lenses 3 and 70 are plane-symmetrical with respect to the central plane, the orientation of each groove arranged on one side of the central plane is opposite to the orientation of each groove arranged on the other side of the central plane. More specifically, as shown in FIG. 6, on one side, each Fresnel surface is inclined so as to descend toward the right (positive direction of the X-axis), while on the other side, each Fresnel surface is inclined so as to descend toward the left (negative direction of the X-axis).

図1では、更に反射板5を備えた紫外線照射装置1が示される。Oの位置に紫外線LED6があり、そのZ軸負方向、つまり鉛直方向にリニアフレネルレンズ3があり、Oの幅方向には2つの反射板5がOを取り囲むように内方に、より詳細にはリニアフレネルレンズ3の方向と略同方向に向けて反射可能なように備えられている。 Figure 1 shows an ultraviolet irradiation device 1 further equipped with a reflector 5. An ultraviolet LED 6 is located at position O, and a linear Fresnel lens 3 is located in the negative direction of the Z axis, i.e., vertically. Two reflectors 5 are provided in the width direction of O so as to surround O and reflect light inward, more specifically, in approximately the same direction as the linear Fresnel lens 3.

図1を用いてより詳細に紫外線照射装置1を説明する。まずOの紫外線LED6を光源として光線が出射され、図3に示されるような集光レンズ2によって集光される。この集光された光線を入射光線10とする。この入射光線10は、図1、図3に示されるように、リニアフレネルレンズ3にて反射し、その一部が反射板5に入射する。この反射板5は、後述する半値角付近の入射光線10がリニアフレネルレンズ3によって反射されたとき、その反射した光を反射光線とすると、反射光線を再反射できる位置にある。さらに反射板5は、再反射した光線がリニアフレネルレンズ3の外側を通り、リニアフレネルレンズ3に入射した入射光線10のうちこれを通過してリニアフレネルレンズ3により集光された光線が被照射面4を照射する部分と、被照射面4上の照射領域とが完全に、あるいはほぼ重なるような照射領域を、再反射した光線で被照射面4をリニアフレネルレンズ3を介さず直接照射可能な位置に設けられる。これによりリニアフレネルレンズ3による反射板5により再反射された光線の再度の反射を避けることができ、エネルギー効率を改善することができる。 The ultraviolet irradiation device 1 will be described in more detail with reference to FIG. 1. First, a light beam is emitted from an O ultraviolet LED 6 as a light source, and is focused by a focusing lens 2 as shown in FIG. 3. This focused light beam is the incident light beam 10. As shown in FIG. 1 and FIG. 3, this incident light beam 10 is reflected by the linear Fresnel lens 3, and a part of it is incident on the reflector 5. When the incident light beam 10 near the half-value angle described later is reflected by the linear Fresnel lens 3, the reflector 5 is located in a position where it can re-reflect the reflected light beam. Furthermore, the reflector 5 is located in a position where the re-reflected light beam passes outside the linear Fresnel lens 3, and the part of the incident light beam 10 that entered the linear Fresnel lens 3 and is focused by the linear Fresnel lens 3 that irradiates the irradiated surface 4 and the irradiation area on the irradiated surface 4 completely or almost overlap with the re-reflected light beam, and the irradiation area on the irradiated surface 4 is located directly without passing through the linear Fresnel lens 3. This prevents the light rays reflected by the reflector 5 from being reflected again by the linear Fresnel lens 3, improving energy efficiency.

図2では、図1のY方向を示した側面図が示される。反射板5がリニアフレネルレンズ3の上部に点線で示される。また、反射範囲50はリニアフレネルレンズ3に入射する、集光レンズ2を通過した光の、紫外線LED6と集光レンズ2の半値角を40度とした場合のリニアフレネルレンズ3上の照射範囲である。このとき、反射範囲50の長さよりも、反射板5のほうが幅が広く、Y方向で、反射板5の幅の範囲にこの反射範囲50が収まっていることが好ましい。これにより、リニアフレネルレンズ3から反射した光を効果的に再反射することができる。反射範囲50のY方向の長さよりも反射板5のY方向の長さが長く、Y方向で反射範囲50が反射板5の長さに収まっていることで、効果的に入射光線10の再反射を行うことができる。なお、表1には半値角付近におけるリニアフレネルレンズ3による反射率、つまりエネルギーロスが示されている。半値角付近はリニアフレネルレンズ3における入射角がおおむね50度付近ということができるが、この場合、表1を参照すると、約11.266パーセントが反射され、従来の構成であれば無駄なエネルギーとなっていた。本実施形態ではこれを活用する構成が開示されている。 In FIG. 2, a side view showing the Y direction in FIG. 1 is shown. The reflector 5 is indicated by a dotted line on the top of the linear Fresnel lens 3. The reflection range 50 is the irradiation range on the linear Fresnel lens 3 of the light that enters the linear Fresnel lens 3 and passes through the condenser lens 2 when the half-value angle between the ultraviolet LED 6 and the condenser lens 2 is 40 degrees. At this time, it is preferable that the width of the reflector 5 is wider than the length of the reflection range 50, and that the reflection range 50 fits within the width of the reflector 5 in the Y direction. This allows the light reflected from the linear Fresnel lens 3 to be effectively reflected again. The length of the reflector 5 in the Y direction is longer than the length of the reflection range 50 in the Y direction, and the reflection range 50 fits within the length of the reflector 5 in the Y direction, so that the incident light 10 can be effectively reflected again. Table 1 shows the reflectance by the linear Fresnel lens 3 near the half-value angle, that is, the energy loss. The half-value angle is when the angle of incidence on the linear Fresnel lens 3 is approximately 50 degrees. In this case, referring to Table 1, approximately 11.266 percent is reflected, which would be wasted energy in a conventional configuration. This embodiment discloses a configuration that makes use of this.

Figure 0007531360000001
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次に図3を示しながら半値角における光線の軌跡についてより詳細に説明する。図3はXZ平面における断面図である。リニアフレネルレンズ3のフレネル面やライズ面については省略している。まず、紫外線LED6から出射した光が集光レンズ2に集光され、その後入射光線10としてリニアフレネルレンズ3の平滑面24に入射する。この入射光線10のうち、集光レンズの特性として照射される光線の、相対放射強度が半分以下になる角度以上の角度の光線は、急激に紫外線強度が低下するという特性がある。このため、半値角までの紫外線を活用することが一般的に行われている。この半値角における光線を示す、光源の中心である原点Oからのびる、Z軸に対して角度αのついた仮想の直線が仮想直線41、42である。そして、リニアフレネルレンズ3の平滑面24において半値角の光線を示す、仮想直線41、42の範囲内となる光である図3において入射光線10として示される光線が、反射光線11としてリニアフレネルレンズ3に一部反射される。このときリニアフレネルレンズ3に入射した光線のうち、仮想直線41、42の範囲内で最も外側の光線が反射した光線の軌跡を示す直線上に、反射板5があることが好ましい。これにより、半値角付近の比較的強度がつよく、なおかつリニアフレネルレンズ3の外側に再反射した光を通しやすいような光線を反射板5によって的確にとらえることができる。
また、角度αは、一般に紫外線LEDと凸レンズを用いた場合、半値角は40度前後である。つまり、このような指向特性を持つ場合には、角度αは20度ということになる。
そして、反射光線11が、さらに反射板5によって再反射し、入射光線10のうち仮想直線41、42の範囲内で最も外側の光線の近傍の光線、具体的にはXZ平面上で原点Oから鉛直方向を0度とした場合に、18度から21度近辺においてリニアフレネルレンズ3に反射された光であり、紫外線LED6から出射した光線についても、反射板5にて再反射しており、これら光線を範囲で示したものが再反射ビーム60であり、線61、62の間として示される範囲である。
Next, the trajectory of the light beam at the half-value angle will be described in more detail with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a cross-sectional view in the XZ plane. The Fresnel surface and the rise surface of the linear Fresnel lens 3 are omitted. First, the light emitted from the ultraviolet LED 6 is condensed by the condenser lens 2, and then enters the smooth surface 24 of the linear Fresnel lens 3 as the incident light beam 10. Of the incident light beam 10, the light beam at an angle equal to or greater than an angle at which the relative radiant intensity of the irradiated light beam is less than half as a characteristic of the condenser lens has a characteristic that the ultraviolet intensity drops sharply. For this reason, it is common to utilize ultraviolet light up to the half-value angle. The imaginary straight lines 41 and 42 are imaginary straight lines extending from the origin O, which is the center of the light source, and making an angle α with respect to the Z axis, which indicate the light beam at the half-value angle. Then, the light beam shown as the incident light beam 10 in FIG. 3, which is light within the range of the imaginary straight lines 41 and 42 indicating the light beam at the half-value angle on the smooth surface 24 of the linear Fresnel lens 3, is partially reflected by the linear Fresnel lens 3 as the reflected light beam 11. In this case, it is preferable that the reflector 5 is located on the straight line that indicates the locus of the reflected light of the outermost light ray within the range of the imaginary straight lines 41 and 42 among the light rays that are incident on the linear Fresnel lens 3. This allows the reflector 5 to accurately capture light rays that are relatively strong near the half-value angle and that are easy to transmit the light that is re-reflected outside the linear Fresnel lens 3.
Generally, when an ultraviolet LED and a convex lens are used, the half-value angle of the angle α is about 40 degrees. In other words, when such directional characteristics are present, the angle α is 20 degrees.
The reflected light ray 11 is then further reflected again by the reflector 5, and is a ray in the vicinity of the outermost ray of the incident light ray 10 within the range of the imaginary straight lines 41, 42, specifically, the light reflected by the linear Fresnel lens 3 at approximately 18 degrees to 21 degrees when the vertical direction from the origin O is set to 0 degrees on the XZ plane. The light ray emitted from the ultraviolet LED 6 is also reflected again by the reflector 5, and the range of these rays is the re-reflected beam 60, which is the range shown as between the lines 61 and 62.

次に、図3とともに図4を用いてリニアフレネルレンズ3の位置する範囲について説明する。図4は図3と同様の視点であるX軸とZ軸の存在するXZ平面上において原点Oを通り、Z軸とのなす角βが25度である仮想直線12、13を用いて、この仮想直線12、13の内側にリニアフレネルレンズ3が収まっていることを示す図である。図3に示す再反射光線43、44は、半値角における入射光線10の反射板5にて再反射した際の光線を表したものである。図4に示すように、リニアフレネルレンズ70を略水平に設置するとき、XZ平面上で原点Oを通り、Z軸とのなす角である角βが25度であるような仮想直線を仮想直線12、13としている。この仮想直線12、13の間にリニアフレネルレンズ3が収まり、従って仮想直線12、13の外側にはリニアフレネルレンズ3がない構成となっているので、再反射光線43の近傍の光線である、線61、62で囲まれた光線の束である再反射ビーム60が、リニアフレネルレンズ3の外側を通って図4では図示していない被照射面3へと直接再反射光を照射することができるため、好適である。再反射光線44についても同様である。詳細には図示していないが図4の左半分についても同様である。 Next, the range in which the linear Fresnel lens 3 is located will be described using FIG. 4 together with FIG. 3. FIG. 4 is a diagram showing that the linear Fresnel lens 3 is located inside the imaginary straight lines 12 and 13 that pass through the origin O on the XZ plane on which the X-axis and Z-axis exist, which is the same viewpoint as FIG. 3, and that make an angle β of 25 degrees with the Z-axis. The re-reflected light rays 43 and 44 shown in FIG. 3 represent the light rays when the incident light ray 10 at the half-value angle is re-reflected by the reflector 5. As shown in FIG. 4, when the linear Fresnel lens 70 is installed approximately horizontally, the imaginary straight lines 12 and 13 pass through the origin O on the XZ plane and make an angle β of 25 degrees with the Z-axis. The linear Fresnel lens 3 is located between the imaginary straight lines 12 and 13, and therefore there is no linear Fresnel lens 3 outside the imaginary straight lines 12 and 13. This is advantageous because the re-reflected beam 60, which is a bundle of light rays surrounded by lines 61 and 62 and is a light ray near the re-reflected light ray 43, can pass outside the linear Fresnel lens 3 and directly irradiate the irradiated surface 3 (not shown in FIG. 4) with the re-reflected light. The same is true for the re-reflected light ray 44. The same is true for the left half of FIG. 4, although not shown in detail.

図5を用いて本発明の実施形態の他の一例として、紫外線照射装置1に図6のようなリニアフレネルレンズ70を用いた場合を示す。図5のリニアフレネルレンズ70は、スリット20を設けている。その他、反射板5の位置などは図4の場合と同様である。スリット20は、リニアフレネルレンズ70を略水平に設置するとき、XZ平面上で原点Oを通り、Z軸とのなす角である角βが25度であるような仮想直線12、13と、同じくXZ平面上で原点Oを通りZ軸とのなす角である角Θが30度であるような仮想直線14、15に囲まれ、リニアフレネルレンズ3の平滑面24上の領域である領域30の幅よりも広い幅を有している。図6を参照すると、この領域30より広い幅を有するのは短辺21である。しかし必ずしも図6のような矩形状のスリット20である必要はなく、楕円形状などでも、幅が確保されていれば形は異なっていてもよい。また、スリット20は長辺22を有しており、この長辺がY方向に伸びている。スリットの形状が矩形状でない場合でも、Y方向に長いスリットであることに変わりはない。また、図6においてリニアフレネルレンズ70は平滑面24及びフレネルを有する面23を備えている。フレネルを有する面23が下方向、平滑面24を紫外線LED6のある方向である上方向に向け、図1等に示されるように、紫外線照射装置1においては略水平に設ける。これは、スリット20の説明以外はリニアフレネルレンズ3においても同様である。 As another example of the embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a case where a linear Fresnel lens 70 as shown in FIG. 6 is used in the ultraviolet irradiation device 1. The linear Fresnel lens 70 in FIG. 5 has a slit 20. The position of the reflector 5 is the same as that in FIG. 4. When the linear Fresnel lens 70 is installed substantially horizontally, the slit 20 is surrounded by imaginary straight lines 12 and 13 that pass through the origin O on the XZ plane and have an angle β of 25 degrees with the Z axis, and imaginary straight lines 14 and 15 that pass through the origin O on the XZ plane and have an angle Θ of 30 degrees with the Z axis, and has a width wider than the width of the area 30 on the smooth surface 24 of the linear Fresnel lens 3. Referring to FIG. 6, it is the short side 21 that has a width wider than this area 30. However, the slit 20 does not necessarily have to be rectangular as shown in FIG. 6, and may have a different shape such as an elliptical shape as long as the width is secured. The slit 20 also has a long side 22 that extends in the Y direction. Even if the shape of the slit is not rectangular, it is still a slit that is long in the Y direction. Also, in FIG. 6, the linear Fresnel lens 70 has a smooth surface 24 and a surface 23 having a Fresnel. The surface 23 having a Fresnel faces downward, and the smooth surface 24 faces upward in the direction of the ultraviolet LEDs 6, and as shown in FIG. 1 etc., it is installed approximately horizontally in the ultraviolet irradiation device 1. This is the same for the linear Fresnel lens 3, except for the description of the slit 20.

図5に示すこのスリット20においても、図4と同様に、リニアフレネルレンズ70から反射した光線で、半値角のものを反射した光線が、反射板5により再反射される。再反射された光線は、図4と同様に同様に反射され、この図4において再反射ビーム60にあたる部分が、スリット20を通過し、また再反射ビーム60は、リニアフレネルレンズ70のスリット20の内側の領域に紫外線LED6から入射し、リニアフレネルレンズ70を通過した光線により被照射面4において照射されている照射領域と、その照射範囲が完全に、あるいはほぼ重なるような位置に設けられ、また再反射ビーム60はリニアフレネルレンズ70を介さず被照射面4を直接照射するよう構成されている。 In the slit 20 shown in FIG. 5, as in FIG. 4, the light reflected from the linear Fresnel lens 70 at the half-value angle is reflected again by the reflector 5. The re-reflected light is reflected in the same manner as in FIG. 4, and the part corresponding to the re-reflected beam 60 in FIG. 4 passes through the slit 20. The re-reflected beam 60 is incident on the inner area of the slit 20 of the linear Fresnel lens 70 from the ultraviolet LED 6, and is positioned so that the irradiation range completely or almost overlaps with the irradiation area on the irradiated surface 4 irradiated by the light that passed through the linear Fresnel lens 70, and the re-reflected beam 60 is configured to directly irradiate the irradiated surface 4 without passing through the linear Fresnel lens 70.

図1にもどり、被照射面4の寸法等につき説明する。被照射面4の寸法は限定されるものではないが、例えば、リニアフレネルレンズ3、70から被照射面4までの距離が600mmで、被照射面の図1における幅方向の照射幅が50mm~200mmの照射範囲を照射する場合には、幅方向に均一に照射する観点から、X方向の中心(ゼロ点)付近のフレネル角度は、4度~37度で構成されるのが好ましい。また、幅方向の両端部におけるフレネル角度は、幅方向に均一に照射する観点から、22度~52度で構成されるのが好ましい。 Returning to FIG. 1, the dimensions of the irradiated surface 4 will be described. The dimensions of the irradiated surface 4 are not limited, but for example, when the distance from the linear Fresnel lens 3, 70 to the irradiated surface 4 is 600 mm and the irradiated width in the width direction of the irradiated surface in FIG. 1 is 50 mm to 200 mm, the Fresnel angle near the center (zero point) in the X direction is preferably 4 degrees to 37 degrees from the viewpoint of uniform irradiation in the width direction. Also, the Fresnel angle at both ends in the width direction is preferably 22 degrees to 52 degrees from the viewpoint of uniform irradiation in the width direction.

ここで、本発明のリニアフレネルレンズ3、70の典型的な寸法及び材質について説明する。リニアフレネルレンズ3における各溝のX方向の一辺の長さは、約0.3mmである。各フレネル面およびライズ面のサイズは、フレネル面のX方向の長さが約0.25mm~0.40mmであり、ライズ面のZ軸方向の高さが約0.05mm~0.15mmである。この場合、リニアフレネルレンズ3にはフレネル面およびライズ面がそれぞれ約162個形成される。なお、これらの寸法は限定されるものではなく、均一な紫外線放射照度分布を得る観点から適宜設計することができる。 Here, typical dimensions and materials of the linear Fresnel lenses 3, 70 of the present invention will be described. The length of one side in the X direction of each groove in the linear Fresnel lens 3 is approximately 0.3 mm. The size of each Fresnel surface and rise surface is such that the length of the Fresnel surface in the X direction is approximately 0.25 mm to 0.40 mm, and the height of the rise surface in the Z axis direction is approximately 0.05 mm to 0.15 mm. In this case, approximately 162 Fresnel surfaces and rise surfaces are formed on the linear Fresnel lens 3. Note that these dimensions are not limited, and can be designed appropriately from the viewpoint of obtaining a uniform ultraviolet irradiance distribution.

リニアフレネルレンズ3、70の材質としては、従来用いられる透明な樹脂を用いることができ、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン共重合樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂、シリコン樹脂等が用いられ、これらの樹脂と、フレネルレンズの逆形状を有する金型を用いて、プレス成形法、重合成形法等の方法により成形すればよい。 The linear Fresnel lenses 3 and 70 can be made of conventionally used transparent resins, such as acrylic resin, epoxy resin, polycarbonate resin, polyester resin, styrene resin, acrylic-styrene copolymer resin, cycloolefin polymer resin, and silicone resin. These resins can be molded using a mold having the inverse shape of the Fresnel lens by a method such as press molding or polymerization molding.

実施例1の紫外線照射装置1に用いられるリニアフレネルレンズ3は、アクリル樹脂製であり、改良型リニアフレネルレンズから600mmの離れた距離に位置する被照射面のX方向の照射幅200mmの照射範囲における紫外線放射照度の均一化を目的として、面長50mm、厚さt=0.3mm、ピッチ=0.3mmであり、フレネル角度が14.047度~47.192度で連続的に変化するように構成し、加工によって作製した。なお、紫外線LED6は、ピーク波長が365nmであるものが用いられた。
<評価方法>
(紫外線放射照度分布試験)
実施例1の紫外線照射装置1を用いた場合における被照射面の紫外線放射照度分布が測定された。改良型リニアフレネルレンズから600mmの離れた距離に位置する被照射面のX軸方向の照射幅200mmの領域における紫外線放射照度分布を測定し、紫外線放射照度分布の改善度合いを測定した。改善度合いの測定方法としては、照射幅全域において、紫外線放射照度の平均値の±10パーセントの範囲に紫外線放射照度が収まっており、紫外線放射照度が均一化されている場合にその均一化されている照度を比較することとした。
The linear Fresnel lens 3 used in the ultraviolet irradiation device 1 of Example 1 is made of acrylic resin, and is fabricated by machining with a face length of 50 mm, a thickness t of 0.3 mm, and a pitch of 0.3 mm, with the Fresnel angle varying continuously from 14.047 degrees to 47.192 degrees, for the purpose of uniforming the ultraviolet irradiance in an irradiation range of 200 mm in the X direction of the irradiated surface located at a distance of 600 mm from the improved linear Fresnel lens. The ultraviolet LED 6 used has a peak wavelength of 365 nm.
<Evaluation method>
(UV irradiance distribution test)
The ultraviolet irradiance distribution of the irradiated surface was measured when the ultraviolet irradiation device 1 of Example 1 was used. The ultraviolet irradiance distribution was measured in an area of 200 mm irradiation width in the X-axis direction of the irradiated surface located at a distance of 600 mm from the improved linear Fresnel lens, and the degree of improvement of the ultraviolet irradiance distribution was measured. The method of measuring the degree of improvement was to compare the uniform irradiance when the ultraviolet irradiance was within a range of ±10% of the average ultraviolet irradiance over the entire irradiation width and the ultraviolet irradiance was uniform.

比較例では、本開示の発明と同様の構成であり、紫外線LED6、集光レンズ2を実施例1と同様の配置で備えていた。しかしリニアフレネルレンズについては本発明の特徴、すなわち仮想直線12、13の範囲内にリニアフレネルレンズが収まっている、リニアフレネルレンズにスリットが設けられている、反射板5を備える、といった特徴は有していなかった。 The comparative example had the same configuration as the invention disclosed herein, and had the UV LED 6 and the condenser lens 2 arranged in the same manner as in Example 1. However, the linear Fresnel lens did not have the features of the present invention, namely, the linear Fresnel lens is contained within the range of the imaginary straight lines 12 and 13, a slit is provided in the linear Fresnel lens, and a reflector 5 is provided.

この紫外線放射照度測定試験により照度を比較した結果、以下の結果が得られた。すなわち、比較例による紫外線放射照度の結果を100%とすると、実施例では被照射面4においておおむね105~115%前後の紫外線放射照度が得られた。 The results of comparing the illuminance in this UV irradiance measurement test were as follows. In other words, if the UV irradiance result of the comparative example is taken as 100%, the UV irradiance obtained on the irradiated surface 4 in the example was approximately 105 to 115%.

本開示は、紫外線を照射する紫外線照射装置、及び紫外線照射装置を備える紫外線探傷装置に好適に利用することができる。しかしながら、本開示は、上述された実施形態、及び実施例に限定されるものではない。本開示の紫外線照射装置は、紫外線を利用する、コンタミネーションチェック、漏洩検査、脱脂洗浄の確認等のいるあらゆる試験や検査に有用である。また、本開示の紫外線探傷装置は、蛍光磁粉探傷装置に限定されるものではなく、蛍光浸透液を用いて被検査物の表面の欠陥を探傷する浸透探傷装置であっても良く、紫外線を利用して欠陥を探傷するあらゆる紫外線探傷装置に適用することができる。 The present disclosure can be suitably used in an ultraviolet irradiation device that irradiates ultraviolet rays, and an ultraviolet flaw detection device equipped with an ultraviolet irradiation device. However, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment and examples. The ultraviolet irradiation device of the present disclosure is useful for all tests and inspections that use ultraviolet rays, such as contamination checks, leakage inspections, and confirmation of degreasing and cleaning. In addition, the ultraviolet flaw detection device of the present disclosure is not limited to a fluorescent magnetic particle flaw detection device, but may be a penetrant flaw detection device that uses a fluorescent penetrant to detect flaws on the surface of an object to be inspected, and can be applied to all ultraviolet flaw detection devices that use ultraviolet rays to detect flaws.

1 紫外線照射装置
2 集光レンズ
3、70 リニアフレネルレンズ
4 被照射面
5 反射板
6 紫外線LED
10 入射光線
11 反射光線
12、13、14、15 仮想直線
20 スリット
21 短辺
22 長辺
23 フレネルを有する面
24 平滑面
30 領域
41、42 仮想直線
43、44 再反射光線
60 再反射ビーム
Reference Signs List 1: UV irradiation device 2: Condenser lens 3, 70: Linear Fresnel lens 4: Irradiated surface 5: Reflector 6: UV LED
10 Incident light ray 11 Reflected light ray 12, 13, 14, 15 Imaginary straight line 20 Slit 21 Short side 22 Long side 23 Surface having Fresnel 24 Smooth surface 30 Area 41, 42 Imaginary straight lines 43, 44 Re-reflected light ray 60 Re-reflected beam

Claims (2)

被照射面を紫外線により照射する紫外線LEDと、該紫外線LEDから放射される光線を集光する集光レンズと、該集光レンズを通過した入射光線をリニアフレネルレンズに入射させ、前記被照射面上の任意の一方向にのみさらに集光する前記リニアフレネルレンズとを備える紫外線照射装置であって、
前記紫外線LED光源の中心を原点、前記被照射面上の任意の一方向に平行な方向をX軸方向、そのX軸方向に直交する前記被照射面上の方向をY軸方向、前記X軸方向及び前記Y軸方向と直交する前記紫外線LEDの光軸に平行な方向をZ軸方向、としたXYZ三次元直交座標系を用いたときに、
前記リニアフレネルレンズは、X軸方向にのみ集光するレンズであり、Z軸負方向に前記紫外線LEDと前記被照射面との間に位置し、
前記被照射面は、Z軸負方向に前記リニアフレネルレンズから所定の距離離れて位置する紫外線照射装置において、
前記リニアフレネルレンズは、X軸及びZ軸の存在するXZ平面上において、Z軸との成す角が25度であり、原点を通る、2つの仮想直線のいずれよりも内側に設けられ、
または、
前記リニアフレネルレンズは、XZ平面上において原点を通る仮想直線であって該仮想直線と軸との成す角が25度の仮想直線と、30度の仮想直線が、Z軸負方向において、X軸正方向とX軸負方向に1組ずつあり、この2組の仮想直線のそれぞれの、前記25度の仮想直線と前記30度の仮想直線の間には、Y方向に長い縦長状のスリットを備えており、
更に前記紫外線照射装置は反射板を備え、また前記反射板は、XZ平面上において原点を通り、軸との成す角が30度である2つの仮想直線の前記リニアフレネルレンズにおいて内側に入射する前記入射光線のうち、最も外側の2つの光線が前記リニアフレネルレンズから反射した反射光線を、その周辺の光線とともに、前記リニアフレネルレンズの外側か、または前記縦長のスリットを通過するように、再反射可能に設けられることを特徴とする、紫外線照射装置。
An ultraviolet irradiation device comprising: an ultraviolet LED that irradiates an irradiated surface with ultraviolet light; a condensing lens that condenses light emitted from the ultraviolet LED; and a linear Fresnel lens that causes an incident light beam that has passed through the condensing lens to enter the linear Fresnel lens and further condenses the light beam in only one arbitrary direction on the irradiated surface,
When an XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system is used, with the center of the ultraviolet LED light source as the origin, the direction parallel to any one direction on the irradiated surface as the X-axis direction, the direction on the irradiated surface perpendicular to the X-axis direction as the Y-axis direction, and the direction parallel to the optical axis of the ultraviolet LED perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction as the Z-axis direction,
the linear Fresnel lens is a lens that collects light only in the X-axis direction, and is located between the ultraviolet LED and the irradiated surface in the negative direction of the Z-axis;
In an ultraviolet irradiation device, the irradiated surface is located a predetermined distance away from the linear Fresnel lens in the negative direction of the Z axis,
The linear Fresnel lens is disposed on an XZ plane on which the X-axis and the Z-axis exist, at an angle of 25 degrees with respect to the Z-axis, and is disposed inside each of two imaginary straight lines passing through the origin,
or
The linear Fresnel lens has a pair of imaginary lines passing through an origin on an XZ plane, the angle between the imaginary line and the Z axis being 25 degrees and a pair of imaginary lines being 30 degrees, in the negative Z direction, and has a pair of imaginary lines in the positive X direction and a pair of imaginary lines in the negative X direction, and has a vertically elongated slit that is long in the Y direction between the 25 degree imaginary line and the 30 degree imaginary line of each of the two pairs of imaginary lines;
The ultraviolet irradiation device further includes a reflector, and the reflector is provided so as to be capable of re-reflecting reflected light beams, which are reflected by the linear Fresnel lens along two imaginary straight lines passing through the origin on an XZ plane and making an angle of 30 degrees with the Z axis, and in which the two outermost light beams are reflected from the linear Fresnel lens, together with surrounding light beams, so as to pass through the outside of the linear Fresnel lens or the vertically elongated slit.
前記紫外線照射装置は、前記紫外線LEDと前記リニアフレネルレンズとを取り囲み、前記紫外線LEDから発せられた紫外線を出射する紫外線出射口を有する筐体を更に備え、前記紫外線出射口には、可視光を遮断可能な紫外線透過フィルタが配置されることを特徴とする、
請求項1に記載の紫外線照射装置。
The ultraviolet irradiation device further includes a housing that surrounds the ultraviolet LED and the linear Fresnel lens and has an ultraviolet light outlet through which ultraviolet light emitted from the ultraviolet LED is emitted, and an ultraviolet light transmitting filter capable of blocking visible light is disposed in the ultraviolet light outlet.
2. The ultraviolet irradiation device according to claim 1.
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