光照射裝置制造方法
【專利摘要】只用一光源就可以同時(shí)對圓環(huán)狀照射區(qū)域照射的光照射裝置。將光照射于配置在指定位置被照射物圓環(huán)狀照射區(qū)域的光照射裝置，具備：LED組件，射出光；第1透鏡，與LED組件具有共通光軸，且將LED組件射出的紫外光的發(fā)散角縮小，并使光形成指定發(fā)散角；第2透鏡，與第1透鏡具有共通光軸，且將穿透所述第1透鏡的光以使其成以光軸O為中心的圓環(huán)狀光的方式折射；以及第3透鏡，與第2透鏡具有共通光軸，且將穿透所述第2透鏡的光圓環(huán)狀聚焦于所述照射區(qū)域上。
【專利說明】光照射裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為關(guān)于一種可對被照射物照射圓環(huán)狀紫外光的光照射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]過去，紫外線固化樹脂被廣泛應(yīng)用于將塑料透鏡等光學(xué)部件接著固定在透鏡架等光學(xué)部件上。這種紫外線固化樹脂，被設(shè)計(jì)為借助于照射波長為365nm左右的紫外光進(jìn)行固化，紫外光光照射裝置(即紫外線照射裝置)用于固化紫外線固化樹脂。
[0003]作為紫外線照射裝置，一直以來，普遍使用高壓水銀燈或水銀氙氣燈等為光源的燈型照射裝置。但近年來，基于降低耗電量、長壽命化、裝置尺寸小型化的要求，取代傳統(tǒng)的放電燈，以LED (Light Emitting D1de)作為光源的紫外線照射裝置已正式投入實(shí)際應(yīng)用，如專利文獻(xiàn)I日本專利，登錄號第4303582號說明書記載的內(nèi)容。
[0004]一般而言，將塑料透鏡等光學(xué)部件固定于透鏡架(鏡筒)時(shí)，必須在塑料透鏡周圍與透鏡架接觸的多個(gè)位置上涂抹紫外線固化樹脂，并讓多個(gè)位置的紫外線固化樹脂同時(shí)固化(即同時(shí)照射紫外光)。因此，專利文獻(xiàn)I所記載的紫外線照射裝置，設(shè)置多個(gè)具備可照射紫外光的LED光源單元(照射頭)，且以可對涂抹在同一圓周上多個(gè)位置的紫外線固化樹脂同時(shí)照射紫外光的方式構(gòu)成。
[0005]然而，記載于專利文獻(xiàn)I中的紫外線照射裝置，因必須配合紫外線固化樹脂的各涂布位置配置光源單元，而需要多個(gè)光源單元，故存在裝置整體尺寸大型化的問題。此外，為了使紫外光確實(shí)照射到紫外線固化樹脂，必須在紫外線固化樹脂的各涂布位置上，針對光源單元射出的紫外光進(jìn)行定位調(diào)整(即對準(zhǔn)光學(xué)部件和光源單元之間的位置)。
[0006]在此，關(guān)于無需定位調(diào)整，且對涂布于同一圓周上多個(gè)位置的紫外線固化樹脂同時(shí)照射紫外光的結(jié)構(gòu)，也可考慮照射如覆蓋透鏡架與光學(xué)部件的大光束直徑(即廣域照射區(qū)域)紫外光。然而，在這種結(jié)構(gòu)下，由于紫外光照射區(qū)域會(huì)變廣，平均每單位面積的紫外光能量會(huì)變小，為了使紫外線固化樹脂穩(wěn)定且確實(shí)固化，必須增強(qiáng)紫外光能量，或延長照射時(shí)間。為了增強(qiáng)紫外光能量，必須使用高輸出類型LED，因此會(huì)產(chǎn)生紫外線照射裝置整體成本上揚(yáng)的問題。此外，一旦延長照射時(shí)間，固化紫外線固化樹脂的工程將更費(fèi)時(shí)，并會(huì)產(chǎn)生生產(chǎn)效能降低的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明鑒于所述原因而設(shè)計(jì)完成，其目的在于提供不使用高輸出類型LED，不延長照射時(shí)間，無需定位調(diào)整，且用一光源單元(即一光源)可以同時(shí)對涂布在同一圓周上多個(gè)位置的紫外線固化樹脂(即對圓環(huán)狀的照射區(qū)域)照射紫外線的紫外線照射裝置(即光照射裝置)。
[0008]為達(dá)到所述目的，本發(fā)明的光照射裝置，將光照射于配置在指定位置被照射物的圓環(huán)狀照射區(qū)域內(nèi)，其特征為:具備:LED(Light Emitting D1de)組件,射出所述光；第I透鏡，與所述LED組件具有共通光軸，且將所述LED組件射出的紫外光的發(fā)散角縮小，并使光形成指定發(fā)散角；第2透鏡，與所述第I透鏡具有共通光軸，且將穿透所述第I透鏡的光以使其形成以所述光軸為中心的圓環(huán)狀光的方式折射；以及第3透鏡，與所述第2透鏡具有共通光軸，且將穿透所述第2透鏡的光在所述照射區(qū)域上聚焦成圓環(huán)狀。
[0009]根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，LED組件射出的光形成圓環(huán)狀光，并照射在被照射物的圓環(huán)狀照射區(qū)域。因此，例如紫外線固化樹脂涂布在照射區(qū)域內(nèi)時(shí)，該紫外線固化樹脂會(huì)在接受光照后一次性(即同時(shí))固化。
[0010]此外，本裝置可更具備將第3透鏡對第2透鏡相對移動(dòng)的透鏡移動(dòng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，可配合被照射物的位置，改變穿透第2透鏡的光的聚焦位置。
[0011]又，第2透鏡，可由將圓錐面朝向第I透鏡端或第3透鏡端的軸棱錐透鏡構(gòu)成。
[0012]又，第2透鏡，可由在第I透鏡側(cè)及第3透鏡側(cè)具備圓錐面的軸棱錐透鏡構(gòu)成。
[0013]又，第2透鏡，可由分別在第I透鏡側(cè)或第3透鏡側(cè)具備圓錐面的成對軸棱錐透鏡構(gòu)成。
[0014]又，圓錐面頂點(diǎn)角度，以120°?150°為佳。
[0015]又，第I透鏡，可由雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡構(gòu)成。
[0016]又，第3透鏡，可由雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡構(gòu)成。
[0017]此外，光照射裝置射出的光以紫外光區(qū)波長的光為佳。再者，此時(shí)紫外光區(qū)波長的光以包含作用于紫外線固化樹脂波長的光為佳。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的光照射裝置，從一 LED組件射出的紫外光會(huì)形成圓環(huán)狀紫外光，并照射在圓環(huán)狀的照射區(qū)域內(nèi)。因此，無需像以前一樣設(shè)置多個(gè)光源單元，就能同時(shí)照射涂布在照射區(qū)域內(nèi)多個(gè)位置上的紫外線固化樹脂。此外，也無需以往必要的定位調(diào)整。此外，由于光僅照射在圓環(huán)狀的照射區(qū)域，故無需使用高輸出類型LED，也無需延長照射時(shí)間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置的簡要結(jié)構(gòu)立體圖。
[0021]圖2(a)為光學(xué)頭組裝前的分解圖，圖2(b)及圖2(c)為光學(xué)頭組裝后的側(cè)剖視圖。
[0022]圖3是從X軸方向觀看本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡時(shí)的外觀圖。
[0023]圖4是從X軸方向檢視本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置光學(xué)頭時(shí)的(即Y — Z平面上的)光路圖之一例。
[0024]圖5是表示在圖4中WD = 20mm位置的照射強(qiáng)度分布的濃淡圖。
[0025]圖6是表示在圖4中WD = 20mm、WD = 30mm、WD = 40mm各位置Y軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0026]圖7是從X軸方向觀看本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置光學(xué)頭時(shí)的(即Y — Z平面上的)光路圖之一例。
[0027]圖8是從X軸方向觀看本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置光學(xué)頭時(shí)的(即Y — Z平面上的)光路圖之一例。
[0028]圖9是表示在圖7中的WD = 30mm的位置Y軸方向的照射強(qiáng)度分布、以及在圖8中WD = 40mm位置Y軸方向的照射強(qiáng)度分布的圖表。
[0029]圖10(a)是將本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡入射面頂點(diǎn)的角度α改變?yōu)?60°時(shí)的光路圖，圖10(b)表示在指定工作距離WD上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0030]圖11 (a)是將本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡入射面頂點(diǎn)的角度α改變?yōu)?50°時(shí)的光路圖，圖11(b)表示在指定工作距離WD上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0031]圖12(a)是將本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡入射面頂點(diǎn)的角度α改變?yōu)?20°時(shí)的光路圖，圖12(b)表示在指定工作距離WD上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0032]圖13(a)是將本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡入射面頂點(diǎn)的角度α改變?yōu)?00°時(shí)的光路圖，圖13(b)表示在指定工作距離WD上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0033]圖14(a)是將本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡入射面頂點(diǎn)的角度α改變?yōu)?0°時(shí)的光路圖，圖14(b)表示在指定工作距離WD上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0034]圖15(a)是表示本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡的第I變形例光路圖，圖15(b)表不X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0035]圖16(a)是表示本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡的第2變形例光路圖，圖16(b)表不X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0036]圖17(a)是表示本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡的第3變形例光路圖，圖17(b)表不X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0037]圖18(a)是表示本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡的第4變形例光路圖，圖18(b)表不X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0038]圖19(a)是表示本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡的第5變形例光路圖，圖19(b)表不X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0039]圖20(a)是表示本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置第2透鏡的第6變形例光路圖，圖20(b)表不X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。
[0040]符號說明:
[0041]I光照射裝置
[0042]10 LED 單元
[0043]11 殼體
[0044]Ila 開口部分
[0045]Ilb側(cè)壁部
[0046]Ilc 底部
[0047]IlcaUlcb 貫穿孔
[0048]12 LED 組件
[0049]12a發(fā)光面
[0050]12b護(hù)罩玻璃
[0051]20第I透鏡單元
[0052]21 鏡筒
[0053]2la、2Ib 開口部分
[0054]21c側(cè)壁部
[0055]22第I透鏡
[0056]23、231、232、233、234、235、236 第 2 透鏡
[0057]23a入射面
[0058]23b出射面
[0059]30止動(dòng)螺絲
[0060]30a 螺孔
[0061]40第2透鏡單元
[0062]41 鏡筒
[0063]41a、41b 開口部分
[0064]41c側(cè)壁部
[0065]42第3透鏡
[0066]100光學(xué)頭
[0067]200電源單元
[0068]300 電纜
[0069]300a、300b 導(dǎo)線
[0070]L 透鏡
[0071]La 凸緣
[0072]Lb基端面
【具體實(shí)施方式】
[0073]以下針對本發(fā)明的實(shí)施方式，參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，附圖中相同或相當(dāng)部分附加相同符號，不再反復(fù)說明。
[0074]圖1表示本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置簡要結(jié)構(gòu)立體圖。本實(shí)施方式的光照射裝置I為將指定的照射強(qiáng)度分布(光束分布)的紫外光(例如波長365nm的光)照射于自被照射物(透鏡L)的外周面圓環(huán)狀突出的凸緣La的裝置。凸緣La的基端面Lb(圖1中以斜線表示的側(cè)面)為接著面，紫外線固化樹脂涂布于多個(gè)位置，并與圖中未標(biāo)示的透鏡架抵接。當(dāng)紫外光照射于凸緣La時(shí)，凸緣La和透鏡架間的紫外線固化樹脂會(huì)固化，透鏡L會(huì)固定于透鏡架。
[0075]如圖1所示，光照射裝置1，具備:光學(xué)頭100，射出紫外光；電源單元200，向光學(xué)頭100供電同時(shí)調(diào)整光學(xué)頭100射出的紫外光的照射強(qiáng)度；電纜300，電性連接光學(xué)頭100及電源單元200。此外，本實(shí)施方式的電纜300，由分別連接于下文LED組件12的陽極端子及陰極端子的2條導(dǎo)線300a、300b (圖2)構(gòu)成。
[0076]透鏡L,以與光學(xué)頭100相隔指定距離,且使光軸AX與光學(xué)頭100的光軸O成同軸的方式調(diào)整位置并配置。以下將光學(xué)頭100射出端面與透鏡L基端面Lb (接著面)之間的距離稱為“工作距離WD”。
[0077]此外，本說明書中，將光學(xué)頭100射出的紫外光的射出方向(即光軸AX方向)定義為Z軸方向，與Z軸直交且相互直交的兩個(gè)方向定義為X軸方向及Y軸方向，以此進(jìn)行說明。
[0078]圖2為光學(xué)頭結(jié)構(gòu)的側(cè)剖視圖。圖2(a)為光學(xué)頭100組裝前的分解圖，圖2 (b)及(c)為光學(xué)頭100組裝后的側(cè)剖視圖。如圖2所示，本實(shí)施方式的光學(xué)頭100由LED單元10、第I透鏡單元20、止動(dòng)螺釘30、第2透鏡單元40構(gòu)成。如圖2(b)及(c)所示，本實(shí)施方式的光學(xué)頭100以借助于調(diào)整止動(dòng)螺釘30的位置來調(diào)整第I透鏡單元20和第2透鏡單元40的相對位置關(guān)系的方式構(gòu)成。
[0079]LED單元10,具備:殼體11以及固定于殼體11的LED (Light Emitting D1de)組件12。殼體11為具有開口部分11a、圓筒形側(cè)壁部Ilb以及連接于側(cè)壁部Ilb的一體成形的底部Ilc有底筒狀體形狀部件，電纜300從開口部分I Ia插入并固定。此外，底部I Ic形成有2個(gè)貫穿孔llca、llcb，與光學(xué)頭100的光軸O平行延伸，且從貫穿孔IlcaUlcb分別拉出電纜300的兩條導(dǎo)線300a、300b，并分別連接于LED組件12的陽極端子(未標(biāo)示)及陰極端子(未標(biāo)示)。此外，底部Ilc形成用于接著固定LED組件12的突起部lld，以沿著光學(xué)頭100的光軸O突出的方式形成。
[0080]LED組件12，具有略正方形的發(fā)光面12a (在圖2中未標(biāo)示)以及護(hù)罩玻璃12b (在圖2中未標(biāo)不),且將在該發(fā)光面12a發(fā)光的波長365nm的紫外光穿過護(hù)罩玻璃12b射出的半導(dǎo)體發(fā)光組件。LED組件12，以使其光軸與光學(xué)頭100的光軸O —致(即與殼體11中心軸成一致)的方式調(diào)整位置，并接著固定在突起部Ild前端。如上所述，LED組件12的陽極端子及陰極端子，以電纜300為媒介連接于電源單元200，且從LED組件12射出對應(yīng)于電源單元200供給的驅(qū)動(dòng)電流的指定光量的紫外光。此外，在本實(shí)施方式中，以從LED組件12射出以光軸O為中心、邊以60°發(fā)散角擴(kuò)散成圓形邊前進(jìn)的紫外光，作為說明。
[0081]第I透鏡單元20，具備:鏡筒21、第I透鏡22及第2透鏡23。鏡筒21，具有開口部分21a、21b及圓筒狀側(cè)壁部21c的中空筒狀體形狀的部件。鏡筒21開口部分21a側(cè)的內(nèi)徑較殼體11的側(cè)壁部Ilb的外徑略大，而殼體11 (即LED單元10)從開口部分21a插入，并固定于鏡筒21內(nèi)的指定位置(圖2(b)、(C))。此外，在鏡筒21側(cè)壁部21c的外周面形成公螺絲(未標(biāo)示)，可與在止動(dòng)螺絲30內(nèi)周面及第2透鏡單元40內(nèi)周面形成的母螺絲抵接，將在下文詳細(xì)說明。
[0082]此外，在鏡筒21開口部分21b側(cè)收容第I透鏡22及第2透鏡23。第I透鏡22，以使其光軸與LED組件12d光軸(即光學(xué)頭100的光軸O)成一致的方式定位并接合固定于鏡筒21內(nèi)周面，當(dāng)LED單元10收容于鏡筒21內(nèi)時(shí)，第I透鏡22配置接近于LED組件12 (如相隔0.35mm)。本實(shí)施方式第I透鏡22為厚度3.75mm的雙凸透鏡，將LED組件12射出的紫外光的發(fā)散角縮小，并使光形成指定發(fā)散角。
[0083]第2透鏡23，以與第I透鏡22相隔指定的間隔(如1.5mm的間隔)，且使其光軸與第I透鏡22的光軸(即光學(xué)頭100的光軸O)成一致的方式定位并接合固定于鏡筒21內(nèi)周面。本實(shí)施方式第2透鏡23，將圓錐面朝向第I透鏡22側(cè)厚度4mm的軸棱錐透鏡，將穿透第I透鏡22的紫外光以使其成以光軸O為中心的圓環(huán)狀光的方式(即以使穿透光軸O周邊的光消失的方式)折射。圖3將本實(shí)施方式第2透鏡23從X軸方向觀看時(shí)的外形圖。如圖3所示，本實(shí)施方式第2透鏡23，為具有圓錐狀的入射面23a及平面的出射面23b的軸棱錐透鏡，在本實(shí)施方式中，圓錐狀入射面23a的頂點(diǎn)角度α (即第2透鏡23Υ — Z平面上斷面兩條棱線間的角度)為140°。
[0084]止動(dòng)螺絲30 (圖2)，在中心有螺孔30a的圓環(huán)狀部件，將下文的第2透鏡單元40對于鏡筒21固定。螺孔30a內(nèi)徑較鏡筒21的側(cè)壁部21c外徑略大，在螺孔30a形成與鏡筒21側(cè)壁部21c外周面的公螺絲抵接的母螺絲(未標(biāo)示)。因此，借助于將鏡筒21 (即第I透鏡單元20)前端部(開口部分21b側(cè)端部)擰進(jìn)螺孔30a，并使止動(dòng)螺絲30朝順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，止動(dòng)螺絲30就能安裝于鏡筒21的側(cè)壁部21c。
[0085]第2透鏡單元40具備:鏡筒41及第3透鏡42。鏡筒41，具有開口部分41a、41b及圓筒形側(cè)壁部41c的中空筒狀體形狀的部件。鏡筒41開口部分41a側(cè)的內(nèi)徑，較鏡筒21側(cè)壁部21c的外徑略大，鏡筒41的內(nèi)周面形成有母螺絲(未標(biāo)示)，可與鏡筒21側(cè)壁部21c的外周面所形成的公螺絲抵接。因此，借助于將鏡筒21 (即第I透鏡單元20)前端部(開口部分21b側(cè)端部)擰進(jìn)鏡筒41開口部分41a，并使其朝順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡筒21會(huì)插入鏡筒41的內(nèi)部。然后，鏡筒41會(huì)固定在鏡筒41的基端部(開口部分41a側(cè)端部)與止動(dòng)螺絲30相接的位置。像這樣，本實(shí)施方式鏡筒41和止動(dòng)螺絲30為所謂的雙螺帽的結(jié)構(gòu)，且借助于改變止動(dòng)螺絲30的位置，可使鏡筒41對鏡筒21并沿光軸O(即朝Z軸方向)移動(dòng)。換言之，借助于改變止動(dòng)螺絲的位置，可改變第2透鏡23和第3透鏡42的間隔。將鏡筒41安裝于鏡筒21后，借助于將止動(dòng)螺絲30朝逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡筒41會(huì)完全固定于鏡筒21。
[0086]在鏡筒41開口部分41b側(cè)收容第3透鏡42。第3透鏡42，以使其光軸與第I透鏡22及第2透鏡23的光軸(即光學(xué)頭100光軸O)成一致的方式,定位并接合固定于鏡筒的內(nèi)周面。在本實(shí)施方式中，鏡筒21安裝于鏡筒41時(shí)，第2透鏡23與第3透鏡42之間的間隔，配合止動(dòng)螺絲30的位置，在2mm(圖2(b))?25mm(圖2(c))的范圍內(nèi)調(diào)整。本實(shí)施方式第3透鏡42為厚度3mm平凸透鏡，且將穿透第2透鏡23的紫外光，在指定工作距離WD上所配置的透鏡L的基端面Lb (接著面)聚焦(投影)成圓環(huán)狀。
[0087]圖4為從X軸方向檢視本實(shí)施方式光學(xué)頭100時(shí)的(即Y — Z平面上的)光路圖之一例，且為了使工作距離WD為20mm(即使圓環(huán)狀紫外光投影于距離光學(xué)頭100射出端面20mm的位置)，而將第2透鏡23和第3透鏡42之間的間隔，調(diào)整成指定距離(例如19mm)時(shí)的光路圖。此外，在本實(shí)施方式中，由于從LED組件12為照射出邊擴(kuò)散成圓形邊前進(jìn)的紫外光，故所有通過Z軸平面上的光路圖均與圖4相同。因此，本說明書僅用圖4說明Y-Z平面上的光路徑。
[0088]此外，在圖4中，為使附圖淺顯易懂，故省略光學(xué)頭100的部分結(jié)構(gòu)，僅表示出LED組件12和第I透鏡22、第2透鏡23、第3透鏡42，并在每隔10°的位置表示從LED組件12射出的60°發(fā)散角紫外光的光路徑。此外，在圖4中，將LED組件12所射出的紫外光中，穿過光軸O光路徑的紫外光表示為發(fā)散角0°的光(即射出角度為0°的光)，朝光軸O上側(cè)(即Y軸方向正側(cè))射出的紫外光表示為正發(fā)散角的紫外光，朝光軸O下側(cè)(Y軸方向負(fù)側(cè))射出的的紫外光表示為負(fù)發(fā)散角的紫外光。又，圖4中，將工作距離WD為20mm、30mm、40mm 的位置，表示為 “WD = 20mm”、“WD = 30mm”、“WD = 40mm”。
[0089]如圖4所示，在LED組件12發(fā)光面12a發(fā)光的波長365nm的紫外光，穿過護(hù)罩玻璃12b，射入第I透鏡22。射入第I透鏡22的紫外光，借助于第I透鏡22來折射，縮小發(fā)散角，并射入第2透鏡23。在本實(shí)施方式中，以使LED組件12所射出的發(fā)散角±60°的紫外光，幾乎全部射入第2透鏡23的方式構(gòu)成。
[0090]穿透第I透鏡22的紫外光，射入第2透鏡23的入射面23a。如上所述，本實(shí)施方式的第2透鏡23為軸棱錐透鏡，且因入射面23a呈圓錐面，故各光路徑朝光軸O的方向彎曲。然后，越穿過第2透鏡23內(nèi)側(cè)的光(即發(fā)散角較小的光)，射出角度(光軸O的角度)越大，從第2透鏡23出射面23b射出的紫外光，在第2透鏡23附近位置，以與光軸O呈交叉的方式射出。如此，因從本實(shí)施方式第2透鏡23出射面23b射出的紫外光，距離光軸O越近以越大的角度折射，距離光軸O越遠(yuǎn)以越小的角度折射，故穿透光軸O周邊的光就會(huì)消失(即穿透光軸O周圍的光，會(huì)逐漸對齊成偏離光軸O的光)，且以成為以光軸O為中心的圓環(huán)狀的光的方式射出。
[0091]穿透第2透鏡23的紫外光，更借助于第3透鏡42來折射，并在WD = 20mm的位置聚焦成圓環(huán)狀。之后，在WD = 20mm位置上聚焦成圓環(huán)狀紫外光，隨距離漸遠(yuǎn)逐漸失焦。
[0092]圖5表示在圖4的WD = 20mm位置的照射強(qiáng)度分布的濃淡圖。圖5的縱軸表示以光軸O為O的Y軸方向的距離(mm)，橫軸表示以光軸O為O的X軸方向的距離(mm)，且借助于4階段的濃淡來表示照射強(qiáng)度(mW/cm2)。此夕卜，圖6表示在圖4的WD = 20mm、WD =30mm、WD = 40mm各位置的Y軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表。圖6的縱軸，為照射強(qiáng)度(mW/cm2),橫軸為以光軸O為O的Y軸方向的距離(mm)。
[0093]如圖5及圖6所示，在WD = 20mm的位置中，因從光學(xué)頭100射出的紫外光聚焦成圓環(huán)狀，故可獲得有尖峰強(qiáng)度約1800 mff/cm2的直徑約8mm的圓環(huán)狀紫外光。
[0094]此外，如圖6所示，可得知在WD = 30mm的位置中，紫外光因失焦而形成尖峰強(qiáng)度約600mW/cm2的平穩(wěn)的照射強(qiáng)度分布，在WD = 40mm的位置中，紫外光因進(jìn)一步失焦，故無法形成圓環(huán)狀的光。
[0095]如此，在本實(shí)施方式中，因以射出60°發(fā)散角紫外光的LED組件12為光源，故平行光不射入第2透鏡23的入射面23a，且穿透第3透鏡42的紫外光，不形成平行的圓環(huán)狀紫外光。因此而存在工作距離WD —旦不同，便無法獲得所希望的圓環(huán)狀紫外光的問題。因此，在本實(shí)施方式中，為了在所希望的工作距離WD上能獲得所希望的照射強(qiáng)度的圓環(huán)狀紫外光，而采用可使鏡筒41對著鏡筒21沿光軸O移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，并采用使第2透鏡23與第3透鏡42之間的間隔可以調(diào)整的方式。
[0096]圖7及圖8為從X軸方向觀看本發(fā)明實(shí)施方式的光照射裝置光學(xué)頭100時(shí)的(即Y — Z平面上的)光路圖之一例。圖7為使工作距離WD成30mm(即讓圓環(huán)狀紫外光投影在距離光學(xué)頭100射出端面30mm的位置)，而將第2透鏡23和第3透鏡42之間的間隔，調(diào)整至指定距離(例如15mm)時(shí)的光路圖。另外，圖8為使工作距離WD成40mm(即讓圓環(huán)狀紫外光投影在距離光學(xué)頭100的射出端面40mm的位置)，而將第2透鏡23和第3透鏡42之間的間隔，調(diào)整至指定距離(例如8mm)時(shí)的光路圖。此夕卜，圖9表示在圖7的WD = 30mm的位置Y軸方向的照射強(qiáng)度分布(圖9中表示為“WD = 30mm”)，以及在圖8的WD = 40mm位置Y軸方向的照射強(qiáng)度分布(圖9中表示為“WD = 40mm”)的圖表。圖9縱軸為照射強(qiáng)度(mW/cm2)，橫軸為以光軸O為O的Y軸方向的距離(mm)。
[0097]如圖7、圖9所示，若調(diào)整第2透鏡23和第3透鏡42之間的間隔，可使圓環(huán)狀紫外光在WD = 30mm位置聚焦，并且可在WD = 30mm的位置上獲得有尖峰強(qiáng)度約580 mff/cm2的直徑約1mm的圓環(huán)狀紫外光。
[0098]又，如圖8、圖9所示，若調(diào)整第2透鏡23和第3透鏡42之間的間隔，可使圓環(huán)狀紫外光在WD = 40mm位置聚焦，并且可在WD = 40mm的位置上獲得有尖峰強(qiáng)度約200 mff/cm2的直徑約14_的圓環(huán)狀紫外光。
[0099]如上所述說明，根據(jù)本實(shí)施方式的光照射裝置1，從一 LED組件12射出的紫外光形成圓環(huán)狀紫外光，并照射于配置在工作距離WD上的被照射物(即透鏡L)圓環(huán)狀照射區(qū)域(即基端面Lb)。因此，無需像以前一樣設(shè)置多個(gè)光源單元(光學(xué)頭)，就能借助于紫外光同時(shí)照射涂布在照射區(qū)域內(nèi)多個(gè)位置上的紫外線固化樹脂。此外，也無需以往必要的定位調(diào)整。此外，由于紫外光僅照射在圓環(huán)狀照射區(qū)域，故無需使用高輸出類型LED，也無需延長照射時(shí)間。
[0100]另外，如上所述，在本實(shí)施方式中，具備將所述第3透鏡42對所述第2透鏡23相對移動(dòng)的透鏡移動(dòng)結(jié)構(gòu)，以借助于調(diào)整止動(dòng)螺釘30位置來使第2透鏡23和第3透鏡42之間隔可調(diào)整的方式構(gòu)成。因若改變第2透鏡23和第3透鏡42之間的間隔，穿透第2透鏡23紫外光的聚焦位置會(huì)改變，故工作距離WD也會(huì)改變。換言之，根據(jù)本實(shí)施方式的透鏡移動(dòng)結(jié)構(gòu)，借助于改變第2透鏡23和第3透鏡42之間的間隔，可對應(yīng)各種不同的工作距離WD,并可有效將圓環(huán)狀紫外光照射在對應(yīng)的工作距離WD的位置上(即透鏡L的基端面(接著面))。
[0101]以上為本實(shí)施方式的說明，但本發(fā)明并不僅限于所述結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明的技術(shù)思想范圍內(nèi)也可以有各種不同變形。
[0102]舉例而言，本實(shí)施方式的光照射裝置1，以使圓環(huán)狀照射區(qū)域的紫外線固化樹脂固化作為說明，但并不僅限于此用途，也可適用于需要圓環(huán)狀光的其他用途(例如對像不希望將光照射在中心的圓形狀被照射物照射)。
[0103]此外，本實(shí)施方式的光照射裝置1，以照射波長365nm的紫外光裝置作為說明，但也可以是照射紫外光區(qū)其他波長的紫外光。近年，照射接近紫外光區(qū)波長(例如波長405nm)光的LED組件已被實(shí)際應(yīng)用，而其LED組件也可適用于本實(shí)施方式的光照射裝置I。換言之，本說明書中“紫外光”、“紫外光區(qū)波長的光”，包含接近紫外光區(qū)波長的光，且只要能產(chǎn)生本發(fā)明的作用、效果，即在本發(fā)技術(shù)思想范圍內(nèi)。此外，如上所述，將本實(shí)施方式的光照射裝置I應(yīng)用于需要圓環(huán)狀光的其他用途(即讓紫外線固化樹脂固化用途以外的用途)時(shí)，光照射裝置I并不限必須是照射紫外線的裝置，也可是照射可見光區(qū)或紅外光區(qū)波長光的裝置。
[0104]又，本實(shí)施方式第I透鏡22以雙凸透鏡作為說明，但并不僅限于此結(jié)構(gòu)，例如也可適用平凸透鏡或凸凹透鏡。
[0105]又，本實(shí)施方式第3透鏡42以平凸透鏡作為說明，但并不僅限于此結(jié)構(gòu)，例如也可適用雙凸透鏡或凸凹透鏡。再者，若為平凸透鏡時(shí)，也可配置成凸面為入射面，平面為出射面。
[0106]又，在本實(shí)施方式中，將第2透鏡23圓錐狀入射面23a的頂點(diǎn)角度α以140°作為說明，但并不僅限于此結(jié)構(gòu)。圖10?圖14分別將本實(shí)施方式第2透鏡23入射面23a的頂點(diǎn)角度α改變成160°、150。、120。UOO0、80。時(shí)的光路圖(圖10(a)?圖14(a))，以及表示在指定工作距離(WD = 20mm)上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表(圖10(b)?圖14(b))。再者，圖10(b)?圖14(b)縱軸與圖6同為照射強(qiáng)度(mW/cm2)，橫軸為以光軸O為O X軸方向及Y軸方向的距離(mm)。
[0107]如圖10所示，第2透鏡23入射面23a的頂點(diǎn)角度α為160°時(shí)，因第2透鏡23所產(chǎn)生的折射力會(huì)變小，故200 mW/cm2左右的光會(huì)殘留于光軸O周邊(即中心部)，且無法獲得全部圓環(huán)狀紫外光。像這樣，若光殘留于照射區(qū)域的中心部，其周邊光的光量即會(huì)減少，故尖峰強(qiáng)度會(huì)稍微下降，但若能讓指定工作距離WD上的紫外線固化樹脂固化，仍可適用這種結(jié)構(gòu)。
[0108]如圖11所示，第2透鏡23入射面23a的頂點(diǎn)角度α為150°時(shí)，與本實(shí)施方式相同，可在指定工作距離WD上獲得直徑約1mm的圓環(huán)狀紫外光。
[0109]如圖12所示，第2透鏡23入射面23a的頂點(diǎn)角度α為120°時(shí)，因第2透鏡23變厚，故雖穿透第I透鏡22的紫外光的一部分(發(fā)散角較大的光)不會(huì)射入第2透鏡23，且光的利用率會(huì)略微下降，但仍與本實(shí)施方式相同，可在指定工作距離WD上獲得直徑約12mm的圓環(huán)狀紫外光。而且，在本變形例中，為了提高光利用率，只要加大第2透鏡23外徑即可。
[0110]如圖13所示，第2透鏡23入射面23a的頂點(diǎn)角度α為100°時(shí)，因第2透鏡23厚度會(huì)比角度α為120°時(shí)改變厚，故光利用率會(huì)更加降低，但仍與本實(shí)施方式相同，可在指定工作距離WD上獲得直徑約18mm的圓環(huán)狀紫外光。而且，在本變形例中，為了提高光利用率，與角度α為120°時(shí)相同，只要加大第2透鏡23外徑即可。
[0111]如圖14所示，第2透鏡23入射面23a的頂點(diǎn)角度α為80°時(shí)，因第2透鏡23厚度會(huì)比角度α為100°時(shí)改變厚，故光利用率會(huì)更加降低，但仍與本實(shí)施方式相同，可在指定工作距離WD上獲得直徑約24mm的圓環(huán)狀紫外光。而且，在本變形例中，為了提高光利用率，與角度α為120° UOO0時(shí)相同，只要加大第2透鏡23外徑即可。
[0112]像這樣，本實(shí)施方式第2透鏡23圓錐狀的入射面23a的頂點(diǎn)角度α非限于140°，只要在160°以下，即可在指定工作距離WD上獲得圓環(huán)狀紫外光。此外，如前所述，當(dāng)?shù)?透鏡23入射面23a的頂點(diǎn)角度α為160°時(shí)，光利用率會(huì)因光殘留于中心部而降低，而且角度α越小，第2透鏡23就越厚，光利用率就越低。因此，第2透鏡23入射面23a的頂點(diǎn)角度α以120°?150°為佳。
[0113]此外，本實(shí)施方式第2透鏡23，以將圓錐面朝向第I透鏡22端的軸棱錐透鏡做為說明，但并不僅限于此結(jié)構(gòu)，而可有各種不同變形例。
[0114]圖15表示本實(shí)施方式第2透鏡23第I變形例的光路圖(圖15 (a))，以及表示W(wǎng)D=20mm上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表(圖15(b))。本變形例第2透鏡231為將圓錐面朝向第3透鏡42端的軸棱錐透鏡，這點(diǎn)與本實(shí)施方式第2透鏡23不同。即使像這樣將圓錐面配置在出射面?zhèn)?，仍可達(dá)到與本實(shí)施方式第2透鏡23相同機(jī)能，且可在WD = 20mm上獲得直徑約7mm的圓環(huán)狀紫外光。
[0115]圖16表示本實(shí)施方式第2透鏡23第2變形例的光路圖(圖16 (a))，以及表示W(wǎng)D=20mm上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表(圖16(b))。本變形例第2透鏡232為在第I透鏡22側(cè)(即第2透鏡232入射面?zhèn)?及第3透鏡42側(cè)(即第2透鏡232出射面?zhèn)?都具圓錐面的軸棱錐透鏡，這點(diǎn)與本實(shí)施方式第2透鏡23不同。即使像這樣以圓錐面構(gòu)成入射面及出射面，仍可達(dá)到與本實(shí)施方式第2透鏡23相同機(jī)能，且可在WD = 20mm上獲得直徑約14mm的圓環(huán)狀紫外光。此外，在本變形例中，即使在光軸O的周邊(即中心部)有些許紫外光的照射，但只要可在工作距離WD上獲得圓環(huán)狀紫外光，即可使透鏡L基端面Lb的紫外線固化樹脂固化，因此并不會(huì)造成問題。
[0116]圖17表示本實(shí)施方式第2透鏡23第3變形例的光路圖(圖17 (a))，以及表示W(wǎng)D=20mm上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表(圖17(b))。本變形例第2透鏡233，由將圓錐面朝向第3透鏡42側(cè)第I軸棱錐透鏡233a和將圓錐面朝向第I透鏡22側(cè)第2軸棱錐透鏡233b構(gòu)成，這點(diǎn)與本實(shí)施方式第2透鏡23不同。像這樣以使圓錐面相對的方式配置的成對軸棱錐透鏡，可達(dá)到與本實(shí)施方式第2透鏡23相同機(jī)能，且根據(jù)這種結(jié)構(gòu)仍可在WD = 20mm上獲得直徑約15mm的圓環(huán)狀紫外光。
[0117]圖18表示本實(shí)施方式第2透鏡23第4變形例的光路圖(圖18 (a))，以及表示W(wǎng)D=20mm上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表(圖18(b))。本變形例第2透鏡234，由將圓錐面朝向第I透鏡22側(cè)第I軸棱錐透鏡234a和將圓錐面朝向第3透鏡42側(cè)第2軸棱錐透鏡234b所構(gòu)成，這點(diǎn)與本實(shí)施方式第2透鏡23不同。像這樣以使圓錐面朝逆向的方式配置的成對軸棱錐透鏡，可達(dá)到與本實(shí)施方式第2透鏡23相同機(jī)能，且根據(jù)這種結(jié)構(gòu)仍可在WD=20mm上獲得直徑約14mm的圓環(huán)狀紫外光。此外，在本變形例中，與第2變形例相同，SP使在光軸O的周邊(即中心部)有些許紫外光的照射，但只要可在工作距離WD上獲得圓環(huán)狀紫外光，即可使透鏡L基端面Lb的紫外線固化樹脂固化，因此并不會(huì)造成問題。
[0118]圖19表示本實(shí)施方式第2透鏡23第5變形例的光路圖(圖19 (a))，以及表示W(wǎng)D=20mm上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表(圖19(b))。本變形例第2透鏡235，由將圓錐面朝向第I透鏡22側(cè)第I軸棱錐透鏡235a及第2軸棱錐透鏡235b構(gòu)成，這點(diǎn)與本實(shí)施方式第2透鏡23不同。像這樣以使圓錐面朝向第I透鏡22側(cè)的方式配置的成對軸棱錐透鏡，仍可達(dá)到與本實(shí)施方式第2透鏡23相同機(jī)能，且根據(jù)這種結(jié)構(gòu)仍可在WD = 20mm上獲得直徑約14mm的圓環(huán)狀紫外光。此外，在本變形例中，與第2、第4變形例相同，即使在光軸O的周邊(即中心部)有些許紫外光的照射，但只要可在工作距離WD上獲得圓環(huán)狀紫外光，即可使透鏡L基端面Lb的紫外線固化樹脂固化，因此并不會(huì)造成問題。
[0119]圖20表示本實(shí)施方式第2透鏡23第6變形例的光路圖(圖20 (a))，以及表示W(wǎng)D=20mm上X軸方向的照射強(qiáng)度分布圖表(圖20(b))。本變形例第2透鏡236，由將圓錐面朝向第3透鏡42側(cè)第I軸棱錐透鏡236a及第2軸棱錐透鏡236b構(gòu)成，這點(diǎn)與本實(shí)施方式第2透鏡23不同。像這樣以使圓錐面朝向第3透鏡42側(cè)的方式配置的成對軸棱錐透鏡，仍可達(dá)到與本實(shí)施方式第2透鏡23相同機(jī)能，且根據(jù)這種結(jié)構(gòu)仍可在WD = 20mm上獲得直徑約14mm的圓環(huán)狀紫外光。此外，在本變形例中，與第2、第4、第5變形例相同，即使在光軸O的周邊(即中心部)有些許紫外光的照射，但只要可在工作距離WD上獲得圓環(huán)狀紫外光，即可使透鏡L基端面Lb的紫外線固化樹脂固化，因此并不會(huì)造成問題。
[0120]此外，本次說明的實(shí)施方式全部為例示，并非對本發(fā)明有所限制。本發(fā)明范圍并不限于所述說明，而根據(jù)權(quán)利要求書所示，包含與權(quán)利要求書均等的意圖及范圍內(nèi)的所有改變。
【權(quán)利要求】
1.一種光照射裝置，將光照射于配置在指定位置被照射物的圓環(huán)狀照射區(qū)域內(nèi)，其特征在于，具備: LED組件，射出所述光； 第I透鏡，與所述LED組件具有共通光軸，且將所述LED組件射出的紫外光的發(fā)散角縮小，并使光形成指定發(fā)散角； 第2透鏡，與所述第I透鏡具有共通光軸，且將穿透所述第I透鏡的光以使其成以所述光軸為中心的圓環(huán)狀光的方式折射；以及 第3透鏡，與所述第2透鏡具有共通光軸，且將穿透所述第2透鏡的光在所述照射區(qū)域上聚焦成圓環(huán)狀。
2.如權(quán)利要求1所述的光照射裝置，其特征在于， 更具備將所述第3透鏡對所述第2透鏡相對移動(dòng)的透鏡移動(dòng)結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光照射裝置，其特征在于， 第2透鏡為將圓錐面朝向第I透鏡端或第3透鏡端的軸棱錐透鏡。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光照射裝置，其特征在于，所述第2透鏡為在第I透鏡側(cè)及第3透鏡側(cè)具備圓錐面的軸棱錐透鏡。
5.如權(quán)利要求1或2所述的光照射裝置，其特征在于，所述第2透鏡為分別在第I透鏡側(cè)或第3透鏡側(cè)具備圓錐面的成對軸棱錐透鏡。
6.如權(quán)利要求3所述的光照射裝置，其特征在于，所述圓錐面的頂點(diǎn)角度為120°?150。。
7.如權(quán)利要求4所述的光照射裝置，其特征在于，所述圓錐面的頂點(diǎn)角度為120°?150。。
8.如權(quán)利要求5所述的光照射裝置，其特征在于，所述圓錐面的頂點(diǎn)角度為120°?150。。
9.如權(quán)利要求1或2所述的光照射裝置，其特征在于，所述第I透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡。
10.如權(quán)利要求3所述的光照射裝置，其特征在于，所述第I透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡。
11.如權(quán)利要求4所述的光照射裝置，其特征在于，所述第I透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡。
12.如權(quán)利要求5所述的光照射裝置，其特征在于，所述第I透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡。
13.如權(quán)利要求1或2所述的光照射裝置，其特征在于，所述第3透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡。
14.如權(quán)利要求3所述的光照射裝置，其特征在于，所述第3透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡。
15.如權(quán)利要求4所述的光照射裝置，其特征在于，所述第3透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡。
16.如權(quán)利要求5所述的光照射裝置，其特征在于，所述第3透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡。
17.如權(quán)利要求1或2所述的光照射裝置，其特征在于，從所述光照射裝置射出的光為紫外光區(qū)波長的光。
18.如權(quán)利要求3所述的光照射裝置，其特征在于，從所述光照射裝置射出的光為紫外光區(qū)波長的光。
19.如權(quán)利要求4所述的光照射裝置，其特征在于，從所述光照射裝置射出的光為紫外光區(qū)波長的光。
20.如權(quán)利要求17所述的光照射裝置，其特征在于，所述紫外光區(qū)波長的光為包含作用于紫外線固化樹脂波長的光。
【文檔編號】B05D3/06GK104338665SQ201410367899
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】岸根努 申請人:豪雅冠得股份有限公司