光照射裝置制造方法

光照射裝置制造方法
【專利摘要】只用一光源就可以同時對圓環狀照射區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狀照射區域的光照射裝置，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散角縮小，并使光形成指定發散角；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透鏡的光圓環狀聚焦于所述照射區域上。
【專利說明】光照射裝置

【技術領域】
[0001]本發明為關于一種可對被照射物照射圓環狀紫外光的光照射裝置。

【背景技術】
[0002]過去，紫外線固化樹脂被廣泛應用于將塑料透鏡等光學部件接著固定在透鏡架等光學部件上。這種紫外線固化樹脂，被設計為借助于照射波長為365nm左右的紫外光進行固化，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際應用，如專利文獻I日本專利，登錄號第4303582號說明書記載的內容。
[0004]一般而言，將塑料透鏡等光學部件固定于透鏡架(鏡筒)時，必須在塑料透鏡周圍與透鏡架接觸的多個位置上涂抹紫外線固化樹脂，并讓多個位置的紫外線固化樹脂同時固化(即同時照射紫外光)。因此，專利文獻I所記載的紫外線照射裝置，設置多個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位置的紫外線固化樹脂同時照射紫外光的方式構成。
[0005]然而，記載于專利文獻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行定位調整(即對準光學部件和光源單元之間的位置)。
[0006]在此，關于無需定位調整，且對涂布于同一圓周上多個位置的紫外線固化樹脂同時照射紫外光的結構，也可考慮照射如覆蓋透鏡架與光學部件的大光束直徑(即廣域照射區域)紫外光。然而，在這種結構下，由于紫外光照射區域會變廣，平均每單位面積的紫外光能量會變小，為了使紫外線固化樹脂穩定且確實固化，必須增強紫外光能量，或延長照射時間。為了增強紫外光能量，必須使用高輸出類型LED，因此會產生紫外線照射裝置整體成本上揚的問題。此外，一旦延長照射時間，固化紫外線固化樹脂的工程將更費時，并會產生生產效能降低的問題。


【發明內容】

[0007]本發明鑒于所述原因而設計完成，其目的在于提供不使用高輸出類型LED，不延長照射時間，無需定位調整，且用一光源單元(即一光源)可以同時對涂布在同一圓周上多個位置的紫外線固化樹脂(即對圓環狀的照射區域)照射紫外線的紫外線照射裝置(即光照射裝置)。
[0008]為達到所述目的，本發明的光照射裝置，將光照射于配置在指定位置被照射物的圓環狀照射區域內，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散角縮小，并使光形成指定發散角；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域上聚焦成圓環狀。
[0009]根據所述結構，LED組件射出的光形成圓環狀光，并照射在被照射物的圓環狀照射區域。因此，例如紫外線固化樹脂涂布在照射區域內時，該紫外線固化樹脂會在接受光照后一次性(即同時)固化。
[0010]此外，本裝置可更具備將第3透鏡對第2透鏡相對移動的透鏡移動結構。根據此結構，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成。
[0012]又，第2透鏡，可由在第I透鏡側及第3透鏡側具備圓錐面的軸棱錐透鏡構成。
[0013]又，第2透鏡，可由分別在第I透鏡側或第3透鏡側具備圓錐面的成對軸棱錐透鏡構成。
[0014]又，圓錐面頂點角度，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成。
[0016]又，第3透鏡，可由雙凸透鏡、平凸透鏡或凸凹透鏡構成。
[0017]此外，光照射裝置射出的光以紫外光區波長的光為佳。再者，此時紫外光區波長的光以包含作用于紫外線固化樹脂波長的光為佳。
[0018]本發明的有益效果是:
[0019]如上所述，根據本實施方式的光照射裝置，從一 LED組件射出的紫外光會形成圓環狀紫外光，并照射在圓環狀的照射區域內。因此，無需像以前一樣設置多個光源單元，就能同時照射涂布在照射區域內多個位置上的紫外線固化樹脂。此外，也無需以往必要的定位調整。此外，由于光僅照射在圓環狀的照射區域，故無需使用高輸出類型LED，也無需延長照射時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是表示本發明實施方式的光照射裝置的簡要結構立體圖。
[0021]圖2(a)為光學頭組裝前的分解圖，圖2(b)及圖2(c)為光學頭組裝后的側剖視圖。
[0022]圖3是從X軸方向觀看本發明實施方式的光照射裝置第2透鏡時的外觀圖。
[0023]圖4是從X軸方向檢視本發明實施方式的光照射裝置光學頭時的(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軸方向的照射強度分布圖表。
[0026]圖7是從X軸方向觀看本發明實施方式的光照射裝置光學頭時的(即Y — Z平面上的)光路圖之一例。
[0027]圖8是從X軸方向觀看本發明實施方式的光照射裝置光學頭時的(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軸方向的照射強度分布、以及在圖8中WD = 40mm位置Y軸方向的照射強度分布的圖表。
[0029]圖10(a)是將本發明實施方式的光照射裝置第2透鏡入射面頂點的角度α改變為160°時的光路圖，圖10(b)表示在指定工作距離WD上X軸方向的照射強度分布圖表。
[0030]圖11 (a)是將本發明實施方式的光照射裝置第2透鏡入射面頂點的角度α改變為150°時的光路圖，圖11(b)表示在指定工作距離WD上X軸方向的照射強度分布圖表。
[0031]圖12(a)是將本發明實施方式的光照射裝置第2透鏡入射面頂點的角度α改變為120°時的光路圖，圖12(b)表示在指定工作距離WD上X軸方向的照射強度分布圖表。
[0032]圖13(a)是將本發明實施方式的光照射裝置第2透鏡入射面頂點的角度α改變為100°時的光路圖，圖13(b)表示在指定工作距離WD上X軸方向的照射強度分布圖表。
[0033]圖14(a)是將本發明實施方式的光照射裝置第2透鏡入射面頂點的角度α改變為80°時的光路圖，圖14(b)表示在指定工作距離WD上X軸方向的照射強度分布圖表。
[0034]圖15(a)是表示本發明實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軸方向的照射強度分布圖表。
[0035]圖16(a)是表示本發明實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軸方向的照射強度分布圖表。
[0036]圖17(a)是表示本發明實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軸方向的照射強度分布圖表。
[0037]圖18(a)是表示本發明實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軸方向的照射強度分布圖表。
[0038]圖19(a)是表示本發明實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軸方向的照射強度分布圖表。
[0039]圖20(a)是表示本發明實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側壁部
[0046]Ilc 底部
[0047]IlcaUlcb 貫穿孔
[0048]12 LED 組件
[0049]12a發光面
[0050]12b護罩玻璃
[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側壁部
[0065]42第3透鏡
[0066]100光學頭
[0067]200電源單元
[0068]300 電纜
[0069]300a、300b 導線
[0070]L 透鏡
[0071]La 凸緣
[0072]Lb基端面

【具體實施方式】
[0073]以下針對本發明的實施方式，參照附圖進行詳細說明。此外，附圖中相同或相當部分附加相同符號，不再反復說明。
[0074]圖1表示本發明實施方式的光照射裝置簡要結構立體圖。本實施方式的光照射裝置I為將指定的照射強度分布(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中以斜線表示的側面)為接著面，紫外線固化樹脂涂布于多個位置，并與圖中未標示的透鏡架抵接。當紫外光照射于凸緣La時，凸緣La和透鏡架間的紫外線固化樹脂會固化，透鏡L會固定于透鏡架。
[0075]如圖1所示，光照射裝置1，具備:光學頭100，射出紫外光；電源單元200，向光學頭100供電同時調整光學頭100射出的紫外光的照射強度；電纜300，電性連接光學頭100及電源單元200。此外，本實施方式的電纜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條導線300a、300b (圖2)構成。
[0076]透鏡L,以與光學頭100相隔指定距離,且使光軸AX與光學頭100的光軸O成同軸的方式調整位置并配置。以下將光學頭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方向定義為X軸方向及Y軸方向，以此進行說明。
[0078]圖2為光學頭結構的側剖視圖。圖2(a)為光學頭100組裝前的分解圖，圖2 (b)及(c)為光學頭100組裝后的側剖視圖。如圖2所示，本實施方式的光學頭100由LED單元10、第I透鏡單元20、止動螺釘30、第2透鏡單元40構成。如圖2(b)及(c)所示，本實施方式的光學頭100以借助于調整止動螺釘30的位置來調整第I透鏡單元20和第2透鏡單元40的相對位置關系的方式構成。
[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、圓筒形側壁部Ilb以及連接于側壁部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個貫穿孔llca、llcb，與光學頭100的光軸O平行延伸，且從貫穿孔IlcaUlcb分別拉出電纜300的兩條導線300a、300b，并分別連接于LED組件12的陽極端子(未標示)及陰極端子(未標示)。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，具有略正方形的發光面12a (在圖2中未標示)以及護罩玻璃12b (在圖2中未標不),且將在該發光面12a發光的波長365nm的紫外光穿過護罩玻璃12b射出的半導體發光組件。LED組件12，以使其光軸與光學頭100的光軸O —致(即與殼體11中心軸成一致)的方式調整位置，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射出對應于電源單元200供給的驅動電流的指定光量的紫外光。此外，在本實施方式中，以從LED組件12射出以光軸O為中心、邊以60°發散角擴散成圓形邊前進的紫外光，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及圓筒狀側壁部21c的中空筒狀體形狀的部件。鏡筒21開口部分21a側的內徑較殼體11的側壁部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內的指定位置(圖2(b)、(C))。此外，在鏡筒21側壁部21c的外周面形成公螺絲(未標示)，可與在止動螺絲30內周面及第2透鏡單元40內周面形成的母螺絲抵接，將在下文詳細說明。
[0082]此外，在鏡筒21開口部分21b側收容第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(即光學頭100的光軸O)成一致的方式定位并接合固定于鏡筒21內周面，當LED單元10收容于鏡筒21內時，第I透鏡22配置接近于LED組件12 (如相隔0.35mm)。本實施方式第I透鏡22為厚度3.75mm的雙凸透鏡，將LED組件12射出的紫外光的發散角縮小，并使光形成指定發散角。
[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(即光學頭100的光軸O)成一致的方式定位并接合固定于鏡筒21內周面。本實施方式第2透鏡23，將圓錐面朝向第I透鏡22側厚度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將本實施方式第2透鏡23從X軸方向觀看時的外形圖。如圖3所示，本實施方式第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，在本實施方式中，圓錐狀入射面23a的頂點角度α (即第2透鏡23Υ — Z平面上斷面兩條棱線間的角度)為140°。
[0084]止動螺絲30 (圖2)，在中心有螺孔30a的圓環狀部件，將下文的第2透鏡單元40對于鏡筒21固定。螺孔30a內徑較鏡筒21的側壁部21c外徑略大，在螺孔30a形成與鏡筒21側壁部21c外周面的公螺絲抵接的母螺絲(未標示)。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側端部)擰進螺孔30a，并使止動螺絲30朝順時針方向轉動，止動螺絲30就能安裝于鏡筒21的側壁部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及圓筒形側壁部41c的中空筒狀體形狀的部件。鏡筒41開口部分41a側的內徑，較鏡筒21側壁部21c的外徑略大，鏡筒41的內周面形成有母螺絲(未標示)，可與鏡筒21側壁部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側端部)擰進鏡筒41開口部分41a，并使其朝順時針方向轉動，鏡筒21會插入鏡筒41的內部。然后，鏡筒41會固定在鏡筒41的基端部(開口部分41a側端部)與止動螺絲30相接的位置。像這樣，本實施方式鏡筒41和止動螺絲30為所謂的雙螺帽的結構，且借助于改變止動螺絲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。換言之，借助于改變止動螺絲的位置，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，借助于將止動螺絲30朝逆時針方向轉動，鏡筒41會完全固定于鏡筒21。
[0086]在鏡筒41開口部分41b側收容第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(即光學頭100光軸O)成一致的方式,定位并接合固定于鏡筒的內周面。在本實施方式中，鏡筒21安裝于鏡筒41時，第2透鏡23與第3透鏡42之間的間隔，配合止動螺絲30的位置，在2mm(圖2(b))?25mm(圖2(c))的范圍內調整。本實施方式第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)成圓環狀。
[0087]圖4為從X軸方向檢視本實施方式光學頭100時的(即Y — Z平面上的)光路圖之一例，且為了使工作距離WD為20mm(即使圓環狀紫外光投影于距離光學頭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，調整成指定距離(例如19mm)時的光路圖。此外，在本實施方式中，由于從LED組件12為照射出邊擴散成圓形邊前進的紫外光，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，故省略光學頭100的部分結構，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散角0°的光(即射出角度為0°的光)，朝光軸O上側(即Y軸方向正側)射出的紫外光表示為正發散角的紫外光，朝光軸O下側(Y軸方向負側)射出的的紫外光表示為負發散角的紫外光。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發光面12a發光的波長365nm的紫外光，穿過護罩玻璃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，縮小發散角，并射入第2透鏡23。在本實施方式中，以使LED組件12所射出的發散角±60°的紫外光，幾乎全部射入第2透鏡23的方式構成。
[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內側的光(即發散角較小的光)，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越遠以越小的角度折射，故穿透光軸O周邊的光就會消失(即穿透光軸O周圍的光，會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的位置聚焦成圓環狀。之后，在WD = 20mm位置上聚焦成圓環狀紫外光，隨距離漸遠逐漸失焦。
[0092]圖5表示在圖4的WD = 20mm位置的照射強度分布的濃淡圖。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軸方向的照射強度分布圖表。圖6的縱軸，為照射強度(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，因從光學頭100射出的紫外光聚焦成圓環狀，故可獲得有尖峰強度約1800 mff/cm2的直徑約8mm的圓環狀紫外光。
[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度約600mW/cm2的平穩的照射強度分布，在WD = 40mm的位置中，紫外光因進一步失焦，故無法形成圓環狀的光。
[0095]如此，在本實施方式中，因以射出60°發散角紫外光的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狀紫外光的問題。因此，在本實施方式中，為了在所希望的工作距離WD上能獲得所希望的照射強度的圓環狀紫外光，而采用可使鏡筒41對著鏡筒21沿光軸O移動的結構，并采用使第2透鏡23與第3透鏡42之間的間隔可以調整的方式。
[0096]圖7及圖8為從X軸方向觀看本發明實施方式的光照射裝置光學頭100時的(即Y — Z平面上的)光路圖之一例。圖7為使工作距離WD成30mm(即讓圓環狀紫外光投影在距離光學頭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，調整至指定距離(例如15mm)時的光路圖。另外，圖8為使工作距離WD成40mm(即讓圓環狀紫外光投影在距離光學頭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，調整至指定距離(例如8mm)時的光路圖。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軸方向的照射強度分布(圖9中表示為“WD = 40mm”)的圖表。圖9縱軸為照射強度(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，若調整第2透鏡23和第3透鏡42之間的間隔，可使圓環狀紫外光在WD = 30mm位置聚焦，并且可在WD = 30mm的位置上獲得有尖峰強度約580 mff/cm2的直徑約1mm的圓環狀紫外光。
[0098]又，如圖8、圖9所示，若調整第2透鏡23和第3透鏡42之間的間隔，可使圓環狀紫外光在WD = 40mm位置聚焦，并且可在WD = 40mm的位置上獲得有尖峰強度約200 mff/cm2的直徑約14_的圓環狀紫外光。
[0099]如上所述說明，根據本實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)圓環狀照射區域(即基端面Lb)。因此，無需像以前一樣設置多個光源單元(光學頭)，就能借助于紫外光同時照射涂布在照射區域內多個位置上的紫外線固化樹脂。此外，也無需以往必要的定位調整。此外，由于紫外光僅照射在圓環狀照射區域，故無需使用高輸出類型LED，也無需延長照射時間。
[0100]另外，如上所述，在本實施方式中，具備將所述第3透鏡42對所述第2透鏡23相對移動的透鏡移動結構，以借助于調整止動螺釘30位置來使第2透鏡23和第3透鏡42之間隔可調整的方式構成。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改變，故工作距離WD也會改變。換言之，根據本實施方式的透鏡移動結構，借助于改變第2透鏡23和第3透鏡42之間的間隔，可對應各種不同的工作距離WD,并可有效將圓環狀紫外光照射在對應的工作距離WD的位置上(即透鏡L的基端面(接著面))。
[0101]以上為本實施方式的說明，但本發明并不僅限于所述結構，在本發明的技術思想范圍內也可以有各種不同變形。
[0102]舉例而言，本實施方式的光照射裝置1，以使圓環狀照射區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其他波長的紫外光。近年，照射接近紫外光區波長(例如波長405nm)光的LED組件已被實際應用，而其LED組件也可適用于本實施方式的光照射裝置I。換言之，本說明書中“紫外光”、“紫外光區波長的光”，包含接近紫外光區波長的光，且只要能產生本發明的作用、效果，即在本發技術思想范圍內。此外，如上所述，將本實施方式的光照射裝置I應用于需要圓環狀光的其他用途(即讓紫外線固化樹脂固化用途以外的用途)時，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或紅外光區波長光的裝置。
[0104]又，本實施方式第I透鏡22以雙凸透鏡作為說明，但并不僅限于此結構，例如也可適用平凸透鏡或凸凹透鏡。
[0105]又，本實施方式第3透鏡42以平凸透鏡作為說明，但并不僅限于此結構，例如也可適用雙凸透鏡或凸凹透鏡。再者，若為平凸透鏡時，也可配置成凸面為入射面，平面為出射面。
[0106]又，在本實施方式中，將第2透鏡23圓錐狀入射面23a的頂點角度α以140°作為說明，但并不僅限于此結構。圖10?圖14分別將本實施方式第2透鏡23入射面23a的頂點角度α改變成160°、150。、120。UOO0、80。時的光路圖(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的頂點角度α為160°時，因第2透鏡23所產生的折射力會變小，故200 mW/cm2左右的光會殘留于光軸O周邊(即中心部)，且無法獲得全部圓環狀紫外光。像這樣，若光殘留于照射區域的中心部，其周邊光的光量即會減少，故尖峰強度會稍微下降，但若能讓指定工作距離WD上的紫外線固化樹脂固化，仍可適用這種結構。
[0108]如圖11所示，第2透鏡23入射面23a的頂點角度α為150°時，與本實施方式相同，可在指定工作距離WD上獲得直徑約1mm的圓環狀紫外光。
[0109]如圖12所示，第2透鏡23入射面23a的頂點角度α為120°時，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(發散角較大的光)不會射入第2透鏡23，且光的利用率會略微下降，但仍與本實施方式相同，可在指定工作距離WD上獲得直徑約12mm的圓環狀紫外光。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的頂點角度α為100°時，因第2透鏡23厚度會比角度α為120°時改變厚，故光利用率會更加降低，但仍與本實施方式相同，可在指定工作距離WD上獲得直徑約18mm的圓環狀紫外光。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的頂點角度α為80°時，因第2透鏡23厚度會比角度α為100°時改變厚，故光利用率會更加降低，但仍與本實施方式相同，可在指定工作距離WD上獲得直徑約24mm的圓環狀紫外光。而且，在本變形例中，為了提高光利用率，與角度α為120° UOO0時相同，只要加大第2透鏡23外徑即可。
[0112]像這樣，本實施方式第2透鏡23圓錐狀的入射面23a的頂點角度α非限于140°，只要在160°以下，即可在指定工作距離WD上獲得圓環狀紫外光。此外，如前所述，當第2透鏡23入射面23a的頂點角度α為160°時，光利用率會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的頂點角度α以120°?150°為佳。
[0113]此外，本實施方式第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，但并不僅限于此結構，而可有各種不同變形例。
[0114]圖15表示本實施方式第2透鏡23第I變形例的光路圖(圖15 (a))，以及表示WD=20mm上X軸方向的照射強度分布圖表(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，這點與本實施方式第2透鏡23不同。即使像這樣將圓錐面配置在出射面側，仍可達到與本實施方式第2透鏡23相同機能，且可在WD = 20mm上獲得直徑約7mm的圓環狀紫外光。
[0115]圖16表示本實施方式第2透鏡23第2變形例的光路圖(圖16 (a))，以及表示WD=20mm上X軸方向的照射強度分布圖表(圖16(b))。本變形例第2透鏡232為在第I透鏡22側(即第2透鏡232入射面側)及第3透鏡42側(即第2透鏡232出射面側)都具圓錐面的軸棱錐透鏡，這點與本實施方式第2透鏡23不同。即使像這樣以圓錐面構成入射面及出射面，仍可達到與本實施方式第2透鏡23相同機能，且可在WD = 20mm上獲得直徑約14mm的圓環狀紫外光。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，因此并不會造成問題。
[0116]圖17表示本實施方式第2透鏡23第3變形例的光路圖(圖17 (a))，以及表示WD=20mm上X軸方向的照射強度分布圖表(圖17(b))。本變形例第2透鏡233，由將圓錐面朝向第3透鏡42側第I軸棱錐透鏡233a和將圓錐面朝向第I透鏡22側第2軸棱錐透鏡233b構成，這點與本實施方式第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，可達到與本實施方式第2透鏡23相同機能，且根據這種結構仍可在WD = 20mm上獲得直徑約15mm的圓環狀紫外光。
[0117]圖18表示本實施方式第2透鏡23第4變形例的光路圖(圖18 (a))，以及表示WD=20mm上X軸方向的照射強度分布圖表(圖18(b))。本變形例第2透鏡234，由將圓錐面朝向第I透鏡22側第I軸棱錐透鏡234a和將圓錐面朝向第3透鏡42側第2軸棱錐透鏡234b所構成，這點與本實施方式第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，可達到與本實施方式第2透鏡23相同機能，且根據這種結構仍可在WD=20mm上獲得直徑約14mm的圓環狀紫外光。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，因此并不會造成問題。
[0118]圖19表示本實施方式第2透鏡23第5變形例的光路圖(圖19 (a))，以及表示WD=20mm上X軸方向的照射強度分布圖表(圖19(b))。本變形例第2透鏡235，由將圓錐面朝向第I透鏡22側第I軸棱錐透鏡235a及第2軸棱錐透鏡235b構成，這點與本實施方式第2透鏡23不同。像這樣以使圓錐面朝向第I透鏡22側的方式配置的成對軸棱錐透鏡，仍可達到與本實施方式第2透鏡23相同機能，且根據這種結構仍可在WD = 20mm上獲得直徑約14mm的圓環狀紫外光。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，因此并不會造成問題。
[0119]圖20表示本實施方式第2透鏡23第6變形例的光路圖(圖20 (a))，以及表示WD=20mm上X軸方向的照射強度分布圖表(圖20(b))。本變形例第2透鏡236，由將圓錐面朝向第3透鏡42側第I軸棱錐透鏡236a及第2軸棱錐透鏡236b構成，這點與本實施方式第2透鏡23不同。像這樣以使圓錐面朝向第3透鏡42側的方式配置的成對軸棱錐透鏡，仍可達到與本實施方式第2透鏡23相同機能，且根據這種結構仍可在WD = 20mm上獲得直徑約14mm的圓環狀紫外光。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，因此并不會造成問題。
[0120]此外，本次說明的實施方式全部為例示，并非對本發明有所限制。本發明范圍并不限于所述說明，而根據權利要求書所示，包含與權利要求書均等的意圖及范圍內的所有改變。
【權利要求】
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狀照射區域內，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散角縮小，并使光形成指定發散角； 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域上聚焦成圓環狀。
2.如權利要求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透鏡相對移動的透鏡移動結構。
3.如權利要求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透鏡側及第3透鏡側具備圓錐面的軸棱錐透鏡。
5.如權利要求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透鏡側或第3透鏡側具備圓錐面的成對軸棱錐透鏡。
6.如權利要求3所述的光照射裝置，其特征在于，所述圓錐面的頂點角度為120°?150。。
7.如權利要求4所述的光照射裝置，其特征在于，所述圓錐面的頂點角度為120°?150。。
8.如權利要求5所述的光照射裝置，其特征在于，所述圓錐面的頂點角度為120°?150。。
9.如權利要求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波長的光。
18.如權利要求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波長的光。
19.如權利要求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波長的光。
20.如權利要求17所述的光照射裝置，其特征在于，所述紫外光區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 優先權日:2013年7月31日
【發明者】岸根努 申請人:豪雅冠得股份有限公司