專利名稱：光源裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于例如作為在進行半導體及液晶基板、彩色濾光片等的制造工序的曝光處理時的曝光用光源、或者作為投影機裝置的光源所使用的光源裝置。
背景技術：
例如，作為在進行半導體及液晶基板、彩色濾光片等的制造工序的曝光處理時所使用的曝光用光源，公知具有如圖4所示的紫外線波長區域的多個LED元件多個被配置成面狀而構成的LED發光部80，將從該LED發光部80放射的放射光，通過適當的聚光光學系統來加以聚光，并射出至曝光面S的構造的光源裝置(例如參照專利文獻1)。在圖4中， 符號81是橢圓面反射鏡，82是球面透鏡，83是圓錐反射鏡，84是透光桿，85是聚光透鏡，86 是中繼透鏡。然而，在此種構造的光源裝置中，因為僅可射出以LED元件的峰值波長為中心的波長范圍比較狹窄的單色光線，故例如有無法作為需要與感光樹脂的各感光強度對應的波長光，用以進行彩色濾光片等的制造工序的曝光處理的曝光用光源所利用的問題。并且，有在從LED元件放射的光線通過聚光光學系統聚光的過程中，產生各種損耗而使光線的利用效率降低，無法獲得充分高亮度的光線的問題。另一方面，提案有將從具有可視區域的波長范圍中被選擇的相互不同峰值波長的、多個LED光源分別放射的光線，例如使用分光鏡來加以合成并射出的構造的光源裝置 (例如參照專利文獻2)。此光源裝置如圖5所示，具有具有可視區域的預定波長范圍中相互不同的峰值波長的3個LED光源90A、90B、90C、相互波長選擇特性不同的第1分光鏡91及第2分光鏡 92、配置于第ILED光源90A、第2LED光源90B及第3LED光源90C的各光放射方向前方側， 將來自LED光源的放射光，作為平行光而射出至分光鏡的準直透鏡93。在此光源裝置中，將來自第ILED光源90A的放射光透射第1分光鏡91的透射光， 與來自第2LED光源90B的放射光通過第1分光鏡91反射的反射光合成，進而，將基于在第 1分光鏡91所致的合成光透射第2分光鏡92的透射光，與來自第3LED光源90C的反射光通過第2分光鏡92反射的反射光合成。然而，已得知在分別將從峰值波長相互不同的多個LED光源各自放射的放射光， 通過分光鏡加以合成時，只不過利用將多個LED光源及分光鏡，構成前述構造的光學系統的方式配置而已，無法射出充分高亮度的光線。專利文獻專利文獻1 日本特開2007-041467號公報專利文獻2 日本特開2001-042431號公報
發明內容
本發明是依據以上的狀況進行的發明，目的為提供在合成多個LED光源的放射光并加以射出的構造中，能夠射出具有多個峰值波長的連續的廣范圍的波長范圍的光線，并且能夠獲得高亮度的光源裝置。本發明的光源裝置的特征在于，具有3個以上的LED光源，其峰值波長相互不同第1分光鏡，將從第ILED光源放射的放射光與從第2LED光源放射的放射光合成 及第2分光鏡，將通過該第1分光鏡合成的合成光與從第3LED光源放射的放射光合成，且該第2分光鏡的波長選擇特性與前述第1分光鏡不同；前述第2分光鏡反射通過前述第1分光鏡所得的合成光，并且透射來自前述第 3LED光源的放射光。發明的效果依據本發明的光源裝置，使第2分光鏡成為反射通過第1分光鏡所得的、將來自第 ILED光源的放射光及來自第2LED光源的放射光合成的合成光，并且透射來自第3LED光源的放射光，由此，因為盡可能地降低來自各LED光源的放射光透射分光鏡的透射次數的合計，故依據在各分光鏡中，比光線通過分光鏡反射所致的放射光量的衰減程度，光線透射分光鏡所致的放射光量的衰減程度較大，可進一步提升光的利用效率，并獲得充分高的亮度。
圖1是表示本發明光源裝置的光學系統的一例的構造概略的說明圖。圖2是概略表示來自第ILED元件的放射光、來自第2LED元件的放射光及來自第 3LED元件的放射光的合成光的分光分布曲線的說明圖。圖3是表示關于本發明光源裝置的光學系統的其他例的構造概略的說明圖。圖4是表示先前的使用LED元件的光源裝置的一例的光學系統的構造概略的說明圖。圖5是表示先前的使用LED元件的光源裝置的其他例的光學系統的構造概略的說明圖。符號說明10 第 ILED 元件IOA 光射出面20 第 2LED 元件20A:光射出面30 第 3LED 元件30A:光射出面40 第 4LED 元件Cl 基準軸(第ILED元件的光射出面的中心軸)C2 第2LED元件的光射出面的中心軸C3 第3LED元件的光射出面的中心軸51 第1分光鏡5IA —面
5IB 另一面56 第2分光鏡56A 一面56B:另一面58 第3分光鏡58A 一面58B 另一面61 第1準直透鏡62 第2準直透鏡63 第3準直透鏡70 第1反射鏡71 第2反射鏡72 第3反射鏡70A、71A、72A 反射面80 =LED 發光部81 橢圓面反射鏡82 球面透鏡83:圓錐反射鏡84 透光桿85 聚光透鏡86:中繼透鏡90A 第 ILED 光源90B 第 2LED 光源90C:第 3LED 光源91 第1分光鏡92 第2分光鏡93 準直透鏡S 曝光面101:第 ILED 光源201:第 2LED 光源301:第 3LED 光源401 第 4LED 光源102，202，302,402 拋物面鏡
具體實施例方式以下，針對本發明的實施形態，進行詳細說明。圖1是表示本發明光源裝置的光學系統的一例的構造概略的說明圖。此光學系統是合成分別放射具有相互不同的峰值波長Ajnm]，λ2[ηπι]及 λ 3[nm](A1 > λ 2 > λ 3)的光線的第ILED光源、第2LED光源及第3LED光源的3個LED光
5源的各放射光的光學系統。在此光學系統中，(圓)板狀的第1分光鏡51及(圓)板狀的第2分光鏡56，在一方對于另一方于面方向位移后的位置，第1分光鏡51的一面51A與第2分光鏡56的另一面56B相互對置地配置，并且，構成第ILED光源的第ILED元件10，在第1分光鏡51的一面側，在第ILED元件10的光射出面IOA的中心軸Cl相對于第1分光鏡51的一面51A傾斜的狀態下被配置。然后，構成第2LED光源的第2LED元件20配置成，在第1分光鏡51的另一面側中， 第2LED元件20的光射出面20A的中心軸C2，與第1分光鏡51的一面5IA的第ILED元件 10的光射出面IOA的中心軸Cl上的位置相交的狀態下，相對于第1分光鏡51的另一面51B 傾斜延伸，并且，構成第3LED光源的第3LED元件30構成為，在第2分光鏡56的一面側中， 第3LED元件30的光射出面30A的中心軸C3，與第2分光鏡56的另一面56B的第2LED元件20的光射出面20A的中心軸C2上的位置相交的狀態下，相對于第2分光鏡56的另一面 56A傾斜延伸。并且，各LED元件的光展量(放射的面積X立體角)優選相互為相同大小，由此， 可高效地合成來自各LED元件的放射光。在各LED元件10、20、30的光放射方向前方的位置，分別將來自LED元件1(^20、 30)的放射光作為平行光而加以射出的準直透鏡61 (62、63)以其光軸位于LED元件1(^20、 30)的光射出面10A(20A、30A)的中心軸C1(C2、C3)上的方式配置，來自第ILED元件10的放射光，通過第1準直透鏡61而成大致平行光，并被照射至第1分光鏡51的一面51A。并且，來自第2LED元件20的放射光，是通過第2準直透鏡62而成大致平行光，以來自第2LED 元件20的放射光透射第1分光鏡51的透射光的射出區域，重疊于第ILED元件10的放射光的照射區域的方式，照射至第1分光鏡51的另一面51B，來自第3LED元件30的放射光， 通過第3準直透鏡63而成大致平行光，并以來自第3LED元件30的放射光透射第2分光鏡 56的透射光的射出區域重疊于通過第1分光鏡51所合成的第ILED元件10的放射光及第 2LED元件20的放射光的合成光的照射區域的方式，照射至第2分光鏡56的一面56A。第1分光鏡51在第ILED元件10的峰值波長λ 與第2LED元件20的峰值波長入2之間的波長范圍內具有反射-透射轉換波長(邊界波長)λΜ(λ2< λ01< λ》，并具有反射波長比反射-透射轉換波長λ Μ還長的光線，透射波長比反射-透射轉換波長λαι 還短的光線的波長選擇特性。第2分光鏡56在第2LED元件20的峰值波長λ 2與第3LED元件30的峰值波長入3之間的波長范圍內具有反射-透射轉換波長(邊界波長)λ。2(λ3< λ02< λ2)，并具有反射波長比反射-透射轉換波長λ μ還長的光線，透射波長比反射-透射轉換波長λ。2 還短的光線的波長選擇特性。在此光學系統中，將來自第ILED元件10的放射光通過第1分光鏡51的一面51Α 反射的反射光與來自第2LED元件20的放射光透射第1分光鏡51的透射光合成，將基于第 1分光鏡51的合成光通過第2分光鏡56的另一面56Β反射的反射光與來自第3LED元件 30的放射光透射第2分光鏡56的透射光合成，由此，如圖2所示，射出具有波長λ Jnm]、 λ2[ηπι]及λ3[ηπι]的3個峰值波長的連續的廣泛波長范圍的分光分布特性的合成光。然后，依據具備此種光學系統的光源裝置，通過構成如下構造，即通過第2分光鏡56，使第ILED元件10的放射光及第2LED元件20的放射光的合成光反射，并且使來自第 3LED元件30的放射光透射，合成來自第ILED元件10的放射光、第2LED元件20的放射光及第3LED元件30的放射光的構造，由此，相較于圖5所示構造，可減少第ILED元件10的放射光、第2LED元件20的放射光及第3LED元件30的放射光分別透射第1分光鏡51及第 2分光鏡56的透射次數的合計。亦即，在圖5所示的構造的光學系統中，第ILED光源90A 的放射光透射分光鏡的次數為兩次，第2LED光源90B的放射光透射分光鏡的次數為1次， 第3LED光源90C的放射光透射分光鏡的次數為0次，透射次數的合計為3次，相對于此，在前述的構造的光學系統中，第ILED元件10的放射光透射分光鏡的次數為0次，第2LED元件20的放射光透射分光鏡的次數為1次，第3LED元件30的放射光透射分光鏡的次數為1 次，透射次數的合計為兩次。所以，在各分光鏡中，因為相較在光線通過分光鏡反射所致的放射光量的衰減程度，光線透射分光鏡所致的放射光量的衰減程度較大，故通過以透射分光鏡的透射次數的合計盡可能減少的狀態下構成，能夠進一步提升光的利用效率，能夠獲得充分高的亮度。以上，已針對本發明的光源裝置的一實施形態進行說明，但是，本發明并不限定于前述結構。圖3是表示本發明光源裝置的光學系統的其他例的構造概略的說明圖。此光學系統是將分別放射具有相互不同的峰值波長λ Jnm]、λ 2[nm]、λ 3[nm]及 λ4[ηπι] U1 > λ2 > λ3 > λ4)的光線的來自第ILED光源101的放射光、來自第2 LED光源201的放射光、來自第3LED光源301的放射光及來自第4LED光源401的放射光合成的光學系統。第ILED光源101是通過第ILED元件10和在光軸與第ILED元件10的光射出面的中心軸一致的狀態下配置、使來自第ILED元件10的放射光成大致平行光并加以照射的例如拋物面鏡102構成。并且，第2LED光源201、第3LED光源301及第4LED光源401也分別具有與第ILED光源101相同構造，通過LED元件(20,30,40)和拋物面鏡(202，302，402) 所構成。在此光學系統中，圓板狀的第1分光鏡51、圓板狀的第2分光鏡56及圓板狀的第 3分光鏡58，是例如并排在同一平面(分光鏡配置面)上來配置，第ILED光源101、第2LED 光源201、第3LED光源301及第4LED光源401被配置成，在分光鏡配置面的一面側的、在分光鏡配置面的面方向離開且并排的位置，拋物面鏡102、202、302、402的光軸例如相互平行延伸。并且，在分光鏡配置面的另一面側，3個反射鏡70、71、72被配置成，在相對分別對應的3個分光鏡51、56、58，在分光鏡配置面的面方向位移的位置中，反射面70A、71A、72A與分光鏡配置面對置。第1分光鏡51在第ILED元件10的峰值波長λ 與第2LED元件20的峰值波長入2之間的波長范圍內具有反射-透射轉換波長(邊界波長)λΜ(λ2< λ01< λ》，并具有反射波長比反射-透射轉換波長λ Μ還長的光線，透射波長比反射-透射轉換波長λαι， 還短的光線的波長選擇特性。第2分光鏡56在第2LED元件20的峰值波長λ 2與第3LED元件30的峰值波長入3之間的波長范圍內具有反射-透射轉換波長(邊界波長)λ。2(λ3< λ02< λ2)，并具有反射波長比反射-透射轉換波長λ μ還長的光線，透射波長比反射-透射轉換波長λ。2
7還短的光線的波長選擇特性。第3分光鏡58在第3LED元件30的峰值波長λ 3與第4LED元件40的峰值波長入4之間的波長范圍內具有反射-透射轉換波長(邊界波長)λΜ(λ4< λ03< λ3)，并具有反射波長比反射-透射轉換波長λ Μ還長的光線，透射波長比反射-透射轉換波長λ。3 還短的光線的波長選擇特性。在此光學系統中，以預定射入角度射入第1分光鏡51的另一面51Β的來自第ILED 光源101的放射光通過反射鏡70反射的反射光，第1分光鏡51的另一面51Β反射，并且， 以預定大小的射入角度射入第1分光鏡51的一面51Α的來自第2LED光源201的放射光透射第1分光鏡51，由此，合成來自第ILED光源101的放射光及來自第2LED光源201的放射光。然后，以預定大小的射入角度射入第2分光鏡56的另一面56Β的第1分光鏡51 所致的合成光，通過第2反射鏡71反射的反射光，通過第2分光鏡56的另一面56Β反射， 并且，以預定大小的射入角度射入第2分光鏡56的一面56Α的來自第3LED光源301的放射光透射第2分光鏡56，由此，合成來自第ILED光源101的放射光及來自第2LED光源201 的放射光的合成光，與來自第3LED光源301的放射光。進而，以預定大小的射入角度射入第3分光鏡58的另一面58Β的第2分光鏡56 所致的合成光，通過第3反射鏡72反射的反射光，通過第3分光鏡58的另一面58Β反射， 并且，以預定大小的射入角度射入第3分光鏡58的一面58Α的來自第4LED光源401的放射光透射第3分光鏡58，由此，合成來自第ILED光源101的放射光、來自第2LED光源201 的放射光及來自第3LED光源301的放射光的合成光，與來自第4LED光源401的放射光。即使在具有此種構造的光學系統的光源裝置中，也可得到具有與圖1所示的構造的光學系統相同的效果，亦即，通過以透射分光鏡的透射次數的合計盡可能減少的狀態下構成，能夠進一步提升光的利用效率，能夠獲得充分高的亮度。
權利要求
1. 一種光源裝置，其特征為 具有峰值波長相互不同的3個以上的LED光源；第1分光鏡，將從第ILED光源放射的放射光和從第2LED光源放射的放射光合成；及第2分光鏡，將由該第1分光鏡合成的合成光和從第3LED光源放射的放射光合成，且波長選擇特性與前述第1分光鏡不同；前述第2分光鏡，反射由前述第1分光鏡所得的合成光，并且透射來自前述第3LED光源的放射光。
全文摘要
本發明提供一種光源裝置，在合成多個LED光源的放射光并加以射出的構造中，能夠射出具有多個峰值波長的連續的廣范圍的波長范圍的光線，并且可獲得高亮度。此光源裝置合成峰值波長相互不同的3個以上LED光源的各自的放射光并加以射出，具有合成從第1LED光源放射的放射光及從第2LED光源放射的放射光的第1分光鏡、及合成第1分光鏡所致的合成光及來自第3LED光源的放射光的第2分光鏡；第2分光鏡反射通過第1分光鏡所得的合成光，并且透射來自第3LED光源的放射光，從而得到合成光。
文檔編號G02B27/10GK102385162SQ201110237000
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月18日 優先權日2010年8月25日
發明者松島竹夫, 蕪木清幸 申請人:優志旺電機株式會社