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CN112799287A - Led灯以及利用该led灯的曝光装置用光源 - Google Patents

Led灯以及利用该led灯的曝光装置用光源 Download PDF

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Abstract

提供一种LED灯，使追加特定的波长的光量容易，且即使进行追加，也能使开口尺寸的增加程度最小。利用第一LED(14)、第二LED(16)、第三LED(18)、聚光透镜(20)和分色镜(22)来构成LED灯(10)。将聚光透镜(20)配置于第一LED(14)的光轴(LL1)上。将分色镜(22)配置于同光轴(LL1)上的、第一LED(14)与聚光透镜(20)之间。将第二LED(16)配置于使其光轴(LL2)与光轴(LL1)交叉的位置。设定分色镜(22)使来自第一LED(14)的光(L1)透过，且使来自第二LED(16)的光(L2)反射而与光轴(LL1)大致平行。将第三LED(18)配置于使同光轴(LL3)与光轴(LL1)大致平行的位置。使来自第三LED(18)的光(L3)直接进入聚光透镜(20)。

Description

LED灯以及利用该LED灯的曝光装置用光源
技术领域
本发明涉及LED灯，尤其涉及对波长范围宽的宽带光进行放射的LED灯以及利用该LED灯的曝光装置用光源。
背景技术
与现有的白炽灯(例如，卤素灯)相比，具有功耗低且寿命长这样的长处的发光二极管(以下，称为“LED”)随着消费者的环保意识的提高，作为节能对策之一，其使用范围急速扩大，尤其是意图使用LED来代替白炽灯、放电灯的需求高企。
相对于此，LED具有平均每个的光量与白炽灯、放电灯相比较少这样的课题、从LED放射的光的波长范围窄(窄带)这样的课题，因此为了对其弥补，开发了通过设置多个LED而能够发出较多的光量、且能够放射波长范围宽的宽带光的发光二极管灯(例如，专利文献1)。
专利文献1公开的LED灯替代水银灯(放电灯)而用于曝光装置的光源。从前，例如配合在印刷基板的布线图案形成、阻焊膜形成时所使用的感光材料的灵敏度特性，使用了较强发出436nm(g线)、405nm(h线)以及365nm(i线)的光谱线的水银灯。在此，若使用LED灯来取代该水银灯，则如上所述，存在光量少这样的问题、以及光的波长范围窄而无法放射与感光材料的灵敏度特性相匹配的光这样的问题。
为此，在专利文献1的LED灯中，使用分色镜将从多个LED放射出的光进行合成，并使之成像于积分器的入射面。通过配合感光材料的灵敏度特性，将从各LED放射的光的波长设定为彼此不同，从而能够使用LED灯来替代水银灯。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2012-63390号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
然而，在专利文献1公开的LED灯中也存在问题。
例如，在利用分色镜使光透过或者反射时，该光会衰减几成，因此根据需要，需要追加特定的波长的光量。
另外，若为了追加特定的波长的光量而排列对该波长的光进行放射的别的LED灯，则将会增加1套LED灯的开口尺寸，且在为了实现大光量而排列大量的LED灯来作为曝光装置用光源进行使用等情况下，会产生配置空间的问题。
本发明鉴于上述课题而提出，其目的在于，提供一种LED灯以及利用该LED灯的曝光装置用光源，使得追加特定的波长的光量容易，且即使进行追加也能使开口尺寸的增加程度最小。
(用于解决课题的技术方案)
根据本发明的一技术方案，提供一种LED灯，具备：第一LED、第二LED、第三LED、聚光透镜以及分色镜，所述聚光透镜配置于所述第一LED的光轴上，所述分色镜配置于所述第一LED的光轴上，且配置于所述第一LED与所述聚光透镜之间，所述第二LED配置于使所述第二LED的光轴与所述第一LED的光轴交叉的位置，所述分色镜使来自所述第一LED的光透过，且使来自所述第二LED的光以与所述第一LED的光轴大致平行的方式反射，所述第三LED配置于使所述第三LED的光轴与所述第一LED的光轴大致平行的位置，来自所述第三LED的光不会透过所述分色镜，也不会由所述分色镜反射，而直接进入所述聚光透镜。
优选地，所述第一LED、所述第二LED以及所述第三LED分别放射彼此不同的峰值波长的光。
根据本发明的另一技术方案，提供一种曝光装置用光源，具备：多个上述LED灯；以及框架，其用于将多个所述LED灯排列配置。
(发明效果)
根据本发明的LED灯，来自第一LED的光与来自第二LED的光由分色镜合成而构成合成光，此外，来自第三LED的光与该合成光进入的方式相同，直接进入聚光透镜，从而在照射对象处，来自第三LED的光与合成光被进一步合成。
如此，能够以直接进入聚光透镜的来自第三LED的光来容易地追加调节特定的波长的光量，且合成光与来自第三LED的光使用相同的聚光透镜，因此与分别设置合成光用的开口与来自第三LED的光用的开口的情况相比，能够使作为LED灯的开口尺寸的增加程度最小。
附图说明
图1是表示适用本发明的、实施方式所涉及的LED灯10的图。
图2是表示实施方式所涉及的曝光装置用光源100的图。
图3是表示利用多个LED灯10来对照射对象S进行照射的曝光装置用光源100的图。
具体实施方式
(LED灯10的构成)
以下，使用附图来说明本发明所涉及的LED灯10的构成。
如图1所示，LED灯10大致具备：灯主体12、第一LED14、第二LED16、第三LED18、聚光透镜20、分色镜22、第一平行化透镜24、第二平行化透镜26以及复眼透镜28。
灯主体12利用有底圆筒状或有底角筒状的主构件34和有底圆筒状或有底角筒状的附属构件40而构成，主构件34具有内部空间30、开口31以及底部所具有的基底部32，附属构件40形成得与该主构件34相比直径略小，同样地具有内部空间36、开口37以及底部所具有的基底部38。
在主构件34的侧面中央部，形成有对附属构件40进行连接的连接孔41，通过将附属构件40与该连接孔41连接，从而主构件34的内部空间30与附属构件40的内部空间36彼此连通。
第一LED14例如是对峰值波长为405nm的第一光L1进行放射的LED，安装于主构件34中的基底部32的表面。
第一LED14的光轴LL1设定为朝主构件34的开口31而与该主构件34的长边方向大致平行。
此外，在图1中描绘了3个第一LED14，但第一LED14的数量不限于此，还可以为2个以下，也可以为4个以上。
第二LED16例如是对峰值波长为365nm的第二光L2进行放射的LED，安装于附属构件40中的基底部38的表面。
第二LED16的光轴LL2设定为朝附属构件40的开口37而与该附属构件40的长边方向大致平行。在本实施方式的情况下，第二LED16的光轴LL2相对于第一LED14的光轴LL1大致正交。由此，从开口37离开附属构件40的第二光L2以相对于第一LED14的光轴LL1大致正交的朝向进入主构件34的内部空间30。当然，光轴LL1与光轴LL2所成的角度不限于直角，根据需要能选择其他角度。
此外，在图1中描绘了4个第二LED16，但第一LED14的数量不限于此，还可以为3个以下，也可以为5个以上。
第三LED18例如是对峰值波长为385nm的第三光L3进行放射的LED，安装于主构件34中的基底部32的表面的、与第一LED14不同的位置。
第三LED18的光轴LL3设定为朝主构件34的开口31而与该主构件34的长边方向大致平行。换言之，第三LED18的光轴LL3也与第一LED14的光轴LL1大致平行。
此外，在图1中，描绘了2个第三LED18，但第三LED18的数量不限于此，还可以为1个，也可以为3个以上。
聚光透镜20是配置于第一LED14的光轴LL1上的、主构件34的开口31的凸透镜。如后所述，从各LED14、16、18放射出的光L1、L2、L3作为平行光进入聚光透镜20。故而，透过聚光透镜20而折射后的各光L1、L2、L3朝配置于该聚光透镜20的焦点位置F处的照射对象S进行聚光。
分色镜22是具有使特定的波长的光反射、且使其他的波长的光透过的性质的构件。在本实施方式中，分色镜22配置于主构件34的内部空间30中的第一LED14的光轴LL1上，且配置于第一LED14与聚光透镜20之间。此外，配置有分色镜22的位置是第二LED16的光轴LL2与第一LED14的光轴LL1交叉的位置。进而，本实施方式中的分色镜22设定为使来自第二LED16的光L2反射、且使其他的波长的光透过。
分色镜22的角度设定为使由该分色镜22反射后的光L2成为与透过该分色镜22的光L1大致平行的朝向，来自第二LED16的光L2与来自第一LED14的光L1合成而成为合成光LG。
此外，在图1中，描绘了2个分色镜22，但分色镜22的数量不限于此，还可以为1个，也可以为3个以上。
第一平行化透镜24是分别配置于各LED14、16、18的出光面的附近的凸透镜，是用于将从各LED14、16、18以给定的打开角度放射出的各光L1、L2、L3聚光为给定的角度的构件。此外，第一平行化透镜24并非本发明的必须的构成要素。故而，可以省略第一平行化透镜24来构成LED灯10。
第二平行化透镜26是用于将透过第一平行化透镜24后的各光L1、L2、L3进一步聚光的构件，配设于各LED14、16、18的光轴LL1、LL2、LL3上。此外，与第一平行化透镜24同样，第二平行化透镜26也并非本发明的必须的构成要素。故而，可以省略第二平行化透镜26来构成LED灯10。
复眼透镜28是具有使从其入射面42进入的光均匀化并从出射面44射出的功能的透镜。
在本实施方式中，在主构件34的内部空间30，2个复眼透镜28彼此平行地配置得比聚光透镜20靠第一LED14以及第三LED18侧，来自各LED14、16、18的各光L1、L2、L3经过这些复眼透镜28。
此外，复眼透镜28并非本发明的必须的构成要素。故而，可以省略复眼透镜28来构成LED灯10。另外，复眼透镜28的数量既可以是1个，也可以为3个以上。
(曝光装置用光源100的构成)
接下来，针对使用多个上述LED灯10而构成的曝光装置用光源100进行简单说明。
如图2所示，该曝光装置用光源100具备多个LED灯10、以及用于将这多个LED灯10排列配置的框架102，例如对设置于曝光装置的DMD(Digital Micromirror Device；数字显微镜装置)进行照射。
在框架102，形成有能够嵌入各LED灯10中的灯主体12的前端部(主构件34的开口31侧端部)的凹处104。通过在这些凹处104嵌入安装各LED灯10，来构成曝光装置用光源100。
(LED灯10的特征)
根据上述实施方式所涉及的LED灯10，来自第一LED14的光L1与来自第二LED16的光L2由分色镜22进行合成来构成合成光LG，此外，来自第三LED18的光L3与该合成光LG进入的方式相同，直接进入聚光透镜20，从而在照射对象S处，来自第三LED18的光L3与合成光LG被进一步合成。
如此，能够以直接进入聚光透镜20的来自第三LED18的光L3来容易地追加调节特定的波长的光量，且合成光LG与来自第三LED18的光L3使用相同的聚光透镜20，因此与分别设置合成光LG用的开口与来自第三LED18的光L3用的开口的情况相比，能够使作为LED灯10的开口31尺寸的增加程度最小。
若进一步讲，通过能使开口31尺寸的增加程度最小，从而能够像曝光装置用光源100那样将多个LED灯10排列配置于窄角度范围。由此，如图3所示，能使相对于照射对象S的照射角度θ接近直角，因此能够使以来自各LED灯10的光照射照射对象S的效率得以提高。
(变形例1)
尽管在上述实施方式中将LED灯10用于曝光装置用光源100，但LED灯10的用途不限于此，还能用于其他用途。另外，不限于将多个LED灯10合起来使用，还可以将1个LED灯10以单体进行使用。
(变形例2)
尽管在上述实施方式中使用了3种LED，即LED14、16、18，但LED的种类不限于3种，也可以使用4种以上种类的LED。例如，考虑进一步设置将第4种的LED与第二LED16邻接配置而使来自该第4种的LED的光反射的分色镜22。当然，也可以与第一LED14、第三LED18并列来配置其他种类的LED。
(变形例3)
尽管在上述实施方式中为了使来自各LED14、16、18的光L1、L2、L3均匀化而使用了复眼透镜28，但也可以取代其而使用棒状透镜来使光L1、L2、L3均匀化。
应该认为，本次公开的实施方式在全部方面只是例示并非用于限制。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书示出，旨在包含与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。
(标号说明)
10…LED灯，12…灯主体，14…第一LED，16…第二LED，18…第三LED，20…聚光透镜，22…分色镜，24…第一平行化透镜，26…第二平行化透镜，28…复眼透镜，30…(主构件34的)内部空间，31…(主构件34的)开口，32…(主构件34的)基底部，34…主构件，36…(附属构件40的)内部空间，37…(附属构件40的)开口，38…(附属构件40的)基底部，40…附属构件，41…连接孔，42…(复眼透镜28的)入射面，44…(复眼透镜28的)出射面
100…曝光装置用光源，102…框架，104…凹处
L1…(来自第一LED14的)第一光，LL1…(第一LED14的)光轴，L2…第二光，LL2…(第二LED16的)光轴，L3…第三光，LL3…(第三LED18的)光轴
S…照射对象，LG…合成光。

Claims (3)

1.一种LED灯，其特征在于，具备：
第一LED、第二LED、第三LED、聚光透镜以及分色镜，
所述聚光透镜配置于所述第一LED的光轴上，
所述分色镜配置于所述第一LED的光轴上，且配置于所述第一LED与所述聚光透镜之间，
所述第二LED配置于使所述第二LED的光轴与所述第一LED的光轴交叉的位置，
所述分色镜使来自所述第一LED的光透过，且使来自所述第二LED的光以与所述第一LED的光轴大致平行的方式反射，
所述第三LED配置于使所述第三LED的光轴与所述第一LED的光轴大致平行的位置，
来自所述第三LED的光不会透过所述分色镜，也不会由所述分色镜反射，而直接进入所述聚光透镜。
2.根据权利要求1所述的LED灯，其特征在于，
所述第一LED、所述第二LED以及所述第三LED分别放射彼此不同的峰值波长的光。
3.一种曝光装置用光源，具备：
权利要求1所述的多个LED灯；以及
框架，其用于将多个所述LED灯排列配置。
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