知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024132415
(43)【公開日】2024-10-01
(54)【発明の名称】紫外光照射装置
(51)【国際特許分類】
A61L 9/20 20060101AFI20240920BHJP
G02B 5/28 20060101ALI20240920BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20240920BHJP
B01J 19/12 20060101ALI20240920BHJP
A61L 2/10 20060101ALN20240920BHJP
【ＦＩ】
A61L9/20
G02B5/28
H01L33/00 L
B01J19/12 C
A61L2/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023043165
(22)【出願日】2023-03-17
(71)【出願人】
【識別番号】000102212
【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】至極 稔
(72)【発明者】
【氏名】藤澤 繁樹
【テーマコード（参考）】
2H148
4C058
4C180
4G075
5F142
【Ｆターム（参考）】
2H148FA18
2H148GA01
2H148GA12
2H148GA61
4C058AA23
4C058BB06
4C058DD16
4C058KK02
4C058KK14
4C058KK28
4C180AA07
4C180AA10
4C180DD03
4C180HH19
4C180LL04
4G075AA03
4G075AA42
4G075CA33
4G075DA01
4G075EA02
4G075EB01
4G075EB32
4G075EB34
4G075EB35
4G075FB06
4G075FC04
5F142AA02
5F142AA81
5F142CB23
5F142DB12
5F142DB20
5F142GA31
5F142HA01
(57)【要約】
【課題】装置全体を大型化、複雑化することなく、人体に対して影響が極めて小さい紫外光をより多く出射できるとともに、利便性、汎用性、耐久性等に優れた紫外光照射装置を提供する。
【解決手段】紫外光を発する発光面を有する発光素子と、発光素子から出射された紫外光が入射される第一入射面と、入射した紫外光に含まれる光線のうちの少なくとも一部の進行方向を変換して出射する第一出射面とを有する光学系と、光学系から出射された紫外光が入射する、平面状の第二入射面を有し、紫外光の一部を透過し、他の一部を反射する、光学フィルタとを備え、第二入射面の法線方向に沿って光学フィルタから光学系に向かって進行し、第一出射面に入射する光線束を仮定した場合に、発光素子は、光学系の第一入射面から出射された光線束の少なくとも一部が、発光素子の発光面を拡張した平面上における発光面の外側の領域に照射される状態となる位置に配置されている。
【選択図】 図１
【解決手段】紫外光を発する発光面を有する発光素子と、発光素子から出射された紫外光が入射される第一入射面と、入射した紫外光に含まれる光線のうちの少なくとも一部の進行方向を変換して出射する第一出射面とを有する光学系と、光学系から出射された紫外光が入射する、平面状の第二入射面を有し、紫外光の一部を透過し、他の一部を反射する、光学フィルタとを備え、第二入射面の法線方向に沿って光学フィルタから光学系に向かって進行し、第一出射面に入射する光線束を仮定した場合に、発光素子は、光学系の第一入射面から出射された光線束の少なくとも一部が、発光素子の発光面を拡張した平面上における発光面の外側の領域に照射される状態となる位置に配置されている。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の波長範囲内に属する紫外光を発する発光面を有する発光素子と、
前記発光素子から出射された前記紫外光が入射される第一入射面と、入射した前記紫外光に含まれる光線のうちの少なくとも一部の進行方向を変換して出射する第一出射面とを有する、前記発光素子に対応して配置された光学系と、
前記光学系から出射された前記紫外光が入射する平面状の第二入射面を有し、前記第二入射面に入射した前記紫外光の一部を透過し、他の一部を反射する、光学フィルタとを備え、
前記光学フィルタで反射する光のうち、前記第二入射面の法線方向に沿って前記光学フィルタから前記光学系に向かって進行し、前記第一出射面に入射する光線束を仮定した場合に、前記発光素子は、前記光学系の前記第一入射面から出射された前記光線束の少なくとも一部が、前記発光素子の前記発光面を拡張した平面上における前記発光面の外側の領域に照射される状態となる位置に配置されていることを特徴とする紫外光照射装置。
前記発光素子から出射された前記紫外光が入射される第一入射面と、入射した前記紫外光に含まれる光線のうちの少なくとも一部の進行方向を変換して出射する第一出射面とを有する、前記発光素子に対応して配置された光学系と、
前記光学系から出射された前記紫外光が入射する平面状の第二入射面を有し、前記第二入射面に入射した前記紫外光の一部を透過し、他の一部を反射する、光学フィルタとを備え、
前記光学フィルタで反射する光のうち、前記第二入射面の法線方向に沿って前記光学フィルタから前記光学系に向かって進行し、前記第一出射面に入射する光線束を仮定した場合に、前記発光素子は、前記光学系の前記第一入射面から出射された前記光線束の少なくとも一部が、前記発光素子の前記発光面を拡張した平面上における前記発光面の外側の領域に照射される状態となる位置に配置されていることを特徴とする紫外光照射装置。
【請求項2】
前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとし、前記発光素子の前記発光面の法線方向に関する、前記発光素子の前記発光面の中心と前記第一入射面との離間距離をＤ1としたときに、前記発光素子と前記光学系とが下記（１）式を満たすように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射装置。
Ｄ1／Ｗ ＜ ５．０ ・・・（１）
Ｄ1／Ｗ ＜ ５．０ ・・・（１）
【請求項3】
前記光学系は、前記第一入射面に入射した前記紫外光を、前記光学フィルタの前記第二入射面に向かうにつれて収束する光に変換して、前記第一出射面から出射することを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射装置。
【請求項4】
前記光学系は、前記第一入射面に入射した前記紫外光を、前記光学フィルタの前記第二入射面に向かうにつれて発散する光に変換して、前記第一出射面から出射することを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射装置。
【請求項5】
前記発光素子の前記発光面の中心が、前記光学系の光軸からずれていることを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射装置。
【請求項6】
前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとしたときに、前記発光素子の前記発光面の中心が、前記光学系の前記光軸からＷ／２以上ずれていることを特徴とする請求項５に記載の紫外光照射装置。
【請求項7】
前記光学フィルタの前記第二入射面の法線が、前記光学系の光軸に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射装置。
【請求項8】
前記光学フィルタの前記第二入射面に対する入射角ごとの透過率特性に関して、前記紫外光に対する透過率が５０％となる入射角をαとし、前記発光素子の前記発光面の法線方向に関する、前記発光素子の前記発光面と前記第二入射面との離間距離をＤ2とし、前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとし、下記（２）式により導出される角度をθとしたときに、
前記光学フィルタの前記第二入射面の法線と、前記光学系の前記光軸とのなす角度が、θ以上α未満であることを特徴とする請求項７に記載の紫外光照射装置。
θ = ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ2） ・・・（２）
前記光学フィルタの前記第二入射面の法線と、前記光学系の前記光軸とのなす角度が、θ以上α未満であることを特徴とする請求項７に記載の紫外光照射装置。
θ = ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ2） ・・・（２）
【請求項9】
前記発光素子の前記発光面の法線方向に関する、前記発光素子の前記発光面と前記第二入射面との離間距離をＤ2とし、前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとし、下記（２）式により導出される角度をθとしたときに、
前記第二入射面上における前記紫外光の角度分布に関し、－２θ～＋２θの角度範囲に含まれるピーク波長の成分が、前記第二入射面に入射する前記紫外光全体における７０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射装置。
θ = ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ2） ・・・（２）
前記第二入射面上における前記紫外光の角度分布に関し、－２θ～＋２θの角度範囲に含まれるピーク波長の成分が、前記第二入射面に入射する前記紫外光全体における７０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射装置。
θ = ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ2） ・・・（２）
【請求項10】
前記第二入射面における角度分布において、－２θ～＋２θの角度範囲に含まれる成分が、前記第二入射面に入射する前記紫外光全体における５０％以下であることを特徴とする請求項９に記載の紫外光照射装置。
【請求項11】
前記光学フィルタの前記第二入射面に対する入射角ごとの透過率特性に関して、前記紫外光に対する透過率が５０％となる入射角をαとし、前記光学フィルタの前記第二入射面に対して前記紫外光の入射角ごとに入射される放射束の量に関して、放射束の量がピーク量の１０％となる入射角のうちの角度が大きい方の入射角をβとしたときに、前記発光素子、前記光学系、及び前記光学フィルタとが下記（３）式を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外光照射装置。
｜β｜ ＜ α ・・・（３）
｜β｜ ＜ α ・・・（３）
【請求項12】
前記発光素子の前記発光面に向かって見たときの前記発光面の周囲に、前記光学フィルタの前記第二入射面で反射され、前記光学系を透過して前記発光素子側に向かって進行する光を遮光する遮光部材を備えることを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。
【請求項13】
前記遮光部材は、ヒートシンクが接続されており、かつ、前記発光素子が載置される基材とは離間した位置に固定されていることを特徴とする請求項１２に記載の紫外光照射装置。
【請求項14】
前記光学フィルタは、波長が２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内に属する光に対し、透過率よりも反射率が高いことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の紫外光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、紫外光照射装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、紫外光を照射して菌やウイルスを不活化する技術が知られており、ＤＮＡが波長２６０ｎｍ付近に最も高い吸収特性を示すことから、多くの場合、低圧水銀ランプ等を光源とする波長が２５４ｎｍ付近の紫外光が利用されている。紫外光によって菌やウイルスを不活化する方法は、薬剤等を散布することなく、対象空間や対象物に紫外光を照射するだけで殺菌処理を行うことができるという特徴がある。
【0003】
紫外光には、人体に影響を及ぼすリスクが大きい波長帯域の紫外光と、人体に影響を及ぼすリスクが小さい波長帯域の紫外光が存在することが知られている。人体に影響を及ぼすリスクが大きい波長帯域は、例えば、上述したような、波長が２５４ｎｍ付近の紫外光が該当する。そこで、近年では、人体に影響を及ぼすリスクが小さい波長帯域の紫外光によって、空間内に存在する菌やウイルスを不活化するための方法や装置が検討されている。例えば、下記特許文献１には、人体への影響が極めて小さい波長帯域の紫外光を用いた殺菌装置（不活化装置）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６０２５７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、新型コロナウイルス（COVID-19）感染症の流行により、作業者による清掃作業を要することなく、対象空間や対象領域の殺菌処理が可能である、紫外光を利用した殺菌装置が注目されている。そこで、対象空間や対象領域をより効率よく殺菌処理するため、人体に対する影響が極めて小さい紫外光がより多く出射される装置が求められている。
【0006】
なお、殺菌処理のための紫外光照射装置の設置が想定される場所は、人の居住空間のみならず、医療施設や実験施設、食品工場等、更には、駅やイベントホール等、多岐にわたる。このため、殺菌処理に用いられる上述したような紫外光照射装置は、紫外光の高出力化とともに、利便性、汎用性、耐久性等をも考慮した設計が求められている。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑み、装置全体を大型化、複雑化することなく、人体に対して影響が極めて小さい紫外光をより多く出射できるとともに、利便性、汎用性、耐久性等に優れた紫外光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の紫外光照射装置は、
１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の波長範囲内に属する紫外光を発する発光面を有する発光素子と、
前記発光素子から出射された前記紫外光が入射される第一入射面と、入射した前記紫外光に含まれる光線のうちの少なくとも一部の進行方向を変換して出射する第一出射面とを有する、前記発光素子に対応して配置された光学系と、
前記光学系から出射された前記紫外光が入射する平面状の第二入射面を有し、前記第二入射面に入射した前記紫外光の一部を透過し、他の一部を反射する、光学フィルタとを備え、
前記光学フィルタで反射する光のうち、前記第二入射面の法線方向に沿って前記光学フィルタから前記光学系に向かって進行し、前記第一出射面に入射する光線束を仮定した場合に、前記発光素子は、前記光学系の前記第一入射面から出射された前記光線束の少なくとも一部が、前記発光素子の前記発光面を拡張した平面上における前記発光面の外側の領域に照射される状態となる位置に配置されていることを特徴とする。
１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の波長範囲内に属する紫外光を発する発光面を有する発光素子と、
前記発光素子から出射された前記紫外光が入射される第一入射面と、入射した前記紫外光に含まれる光線のうちの少なくとも一部の進行方向を変換して出射する第一出射面とを有する、前記発光素子に対応して配置された光学系と、
前記光学系から出射された前記紫外光が入射する平面状の第二入射面を有し、前記第二入射面に入射した前記紫外光の一部を透過し、他の一部を反射する、光学フィルタとを備え、
前記光学フィルタで反射する光のうち、前記第二入射面の法線方向に沿って前記光学フィルタから前記光学系に向かって進行し、前記第一出射面に入射する光線束を仮定した場合に、前記発光素子は、前記光学系の前記第一入射面から出射された前記光線束の少なくとも一部が、前記発光素子の前記発光面を拡張した平面上における前記発光面の外側の領域に照射される状態となる位置に配置されていることを特徴とする。
【0009】
近年、波長が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外光は、人体に対する影響が極めて小さいが、菌やウイルスの不活化処理に有効な光（以下、「目的光」という場合がある。）であることが報告されている。
【0010】
ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子は、放電ランプ等と比較すると、狭小な発光スペクトルを示す光を出射する素子である。しかしながら、いかに狭小な発光スペクトルを示す光を出射する素子であったとしても、波長が１９０ｎｍ以上２４０ｎｍ未満の紫外光を出射する発光素子は、極僅かではあるが、不可避的に人体に対して有害な光（以下、「有害光」という場合がある。）を出射する。なお、有害光は、例えば、波長が２５４ｎｍ付近の波長域の光が相当する。
【0011】
このため、殺菌処理等に用いられる紫外光照射装置は、人体への影響をできる限り低減させるため、目的光を透過するとともに、有害光の強度を低減させる光学フィルタが設けられる場合が多い。
【0012】
光学フィルタは、第二入射面に入射した目的光を全て透過し、有害光を一切透過させない構成が理想的であるが、実際には、それぞれの波長帯域における透過率、及び反射率は、多くの場合、光学フィルタの第二入射面における入射角に依存する（図４参照）。
【0013】
光学フィルタの上述したような特性により、従来では、光学フィルタの第二入射面に対しては、光ができる限り小さい入射角で入射するように光学系が設計される場合が多い。例えば、光学系がレンズであった場合、レンズから出射される光を平行光化するために、発光素子の発光面がレンズの焦点位置に配置される。
【0014】
上記の設計思想は、あくまで発光素子が点光源であることを前提とした考え方である。実際には、従来の構成においてレンズの焦点位置に位置しているのは、発光面の一点のみであり、発光面のほとんどがレンズの焦点位置から僅かながらにもずれている。
【0015】
そこで、本発明者は、鋭意検討により、上記構成によれば、発光素子から出射された紫外光のうちの、光学フィルタで反射されて発光素子へと戻る光（以下、「戻り光」という場合がある。）を低減できることを見出し、上記構成の紫外光照射装置を発明するに至った。
【0016】
上記紫外光照射装置は、
前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとし、前記発光素子の前記発光面の法線方向に関する、前記発光素子の前記発光面の中心と前記第一入射面との離間距離をＤ1としたときに、前記発光素子と前記光学系とが下記（１）式を満たすように配置されていても構わない。
Ｄ1／Ｗ ＜ ５．０ ・・・（１）
前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとし、前記発光素子の前記発光面の法線方向に関する、前記発光素子の前記発光面の中心と前記第一入射面との離間距離をＤ1としたときに、前記発光素子と前記光学系とが下記（１）式を満たすように配置されていても構わない。
Ｄ1／Ｗ ＜ ５．０ ・・・（１）
【0017】
上記紫外光照射装置において、
前記光学系は、前記第一入射面に入射した前記紫外光を、前記光学フィルタの前記第二入射面に向かうにつれて収束する光に変換して、前記第一出射面から出射するように構成されていても構わない。
前記光学系は、前記第一入射面に入射した前記紫外光を、前記光学フィルタの前記第二入射面に向かうにつれて収束する光に変換して、前記第一出射面から出射するように構成されていても構わない。
【0018】
ここでの、「第二入射面に向かうにつれて収束する光」とは、光学フィルタの第二入射面上においてピーク照度に対して１０％以上となっている領域の面積が、光学系の第二出射面上においてピーク照度に対して１０％以上となっている領域の面積に対して０．８倍以下になることを言う。
【0019】
上記紫外光照射装置において、
前記光学系は、前記第一入射面に入射した前記紫外光を、前記光学フィルタの前記第二入射面に向かうにつれて発散する光に変換して、前記第一出射面から出射するように構成されていても構わない。
前記光学系は、前記第一入射面に入射した前記紫外光を、前記光学フィルタの前記第二入射面に向かうにつれて発散する光に変換して、前記第一出射面から出射するように構成されていても構わない。
【0020】
ここでの、「第二入射面に向かうにつれて発散する光」とは、光学フィルタの第二入射面上においてピーク照度に対して１０％以上となっている領域の面積が、光学系の第二出射面上においてピーク照度に対して１０％以上となっている領域の面積に対して１．２倍以上になることを言う。
【0021】
上記紫外光照射装置は、
前記発光素子の前記発光面の中心が、前記光学系の光軸からずれていても構わない。
前記発光素子の前記発光面の中心が、前記光学系の光軸からずれていても構わない。
【0022】
さらに、上記紫外光照射装置は、
前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとしたときに、前記発光素子の前記発光面の中心が、前記光学系の前記光軸からＷ／２以上ずれていても構わない。
前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとしたときに、前記発光素子の前記発光面の中心が、前記光学系の前記光軸からＷ／２以上ずれていても構わない。
【0023】
上記紫外光照射装置は、
前記光学フィルタの前記第二入射面の法線が、前記光学系の光軸に対して傾斜して配置されていても構わない。
前記光学フィルタの前記第二入射面の法線が、前記光学系の光軸に対して傾斜して配置されていても構わない。
【0024】
さらに、上記紫外光照射装置は、
前記光学フィルタの前記第二入射面に対する入射角ごとの透過率特性に関して、前記紫外光に対する透過率が５０％となる入射角をαとし、前記発光素子の前記発光面の法線方向に関する、前記発光素子の前記発光面と前記第二入射面との離間距離をＤ2とし、前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとし、下記（２）式により導出される角度をθとしたときに、
前記光学フィルタの前記第二入射面の法線と、前記光学系の前記光軸とのなす角度が、θ以上α未満となるように構成されていても構わない。
θ = ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ2） ・・・（２）
前記光学フィルタの前記第二入射面に対する入射角ごとの透過率特性に関して、前記紫外光に対する透過率が５０％となる入射角をαとし、前記発光素子の前記発光面の法線方向に関する、前記発光素子の前記発光面と前記第二入射面との離間距離をＤ2とし、前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとし、下記（２）式により導出される角度をθとしたときに、
前記光学フィルタの前記第二入射面の法線と、前記光学系の前記光軸とのなす角度が、θ以上α未満となるように構成されていても構わない。
θ = ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ2） ・・・（２）
【0025】
上記紫外光照射装置は、
前記発光素子の前記発光面の法線方向に関する、前記発光素子の前記発光面と前記第二入射面との離間距離をＤ2とし、前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとし、下記（２）式により導出される角度をθとしたときに、
前記第二入射面上における前記紫外光の角度分布に関し、－２θ～＋２θの角度範囲に含まれるピーク波長の成分が、前記第二入射面に入射する前記紫外光全体における７０％以下となるように構成されていても構わない。
θ = ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ2） ・・・（２）
前記発光素子の前記発光面の法線方向に関する、前記発光素子の前記発光面と前記第二入射面との離間距離をＤ2とし、前記発光素子の前記発光面の最大幅をＷとし、下記（２）式により導出される角度をθとしたときに、
前記第二入射面上における前記紫外光の角度分布に関し、－２θ～＋２θの角度範囲に含まれるピーク波長の成分が、前記第二入射面に入射する前記紫外光全体における７０％以下となるように構成されていても構わない。
θ = ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ2） ・・・（２）
【0026】
さらに、上記紫外光照射装置において、
前記第二入射面における角度分布において、－２θ～＋２θの角度範囲に含まれる成分が、前記第二入射面に入射する前記紫外光全体における５０％以下となるように構成されていても構わない。
前記第二入射面における角度分布において、－２θ～＋２θの角度範囲に含まれる成分が、前記第二入射面に入射する前記紫外光全体における５０％以下となるように構成されていても構わない。
【0027】
本明細書において第二入射面における入射角に関しては、光学系の光軸から離れる方向に進行する場合の入射角が正の角度、光軸に近づく方向に進行する場合の入射角が負の角度で表される。
【0028】
上記紫外光照射装置は、
前記光学フィルタの前記第二入射面に対する入射角ごとの透過率特性に関して、前記紫外光に対する透過率が５０％となる入射角をαとし、前記光学フィルタの前記第二入射面に対して前記紫外光の入射角ごとに入射される放射束の量に関して、放射束の量がピーク量の１０％となる入射角のうちの角度が大きい方の入射角をβとしたときに、前記発光素子、前記光学系、及び前記光学フィルタとが下記（３）式を満たすように構成されていても構わない。
｜β｜ ＜ α ・・・（３）
前記光学フィルタの前記第二入射面に対する入射角ごとの透過率特性に関して、前記紫外光に対する透過率が５０％となる入射角をαとし、前記光学フィルタの前記第二入射面に対して前記紫外光の入射角ごとに入射される放射束の量に関して、放射束の量がピーク量の１０％となる入射角のうちの角度が大きい方の入射角をβとしたときに、前記発光素子、前記光学系、及び前記光学フィルタとが下記（３）式を満たすように構成されていても構わない。
｜β｜ ＜ α ・・・（３）
【0029】
上記構成の紫外光照射装置は、従来構成の紫外光照射装置に比べて、発光素子から発せられた目的光をより多く出射できるとともに、戻り光の量が低減される。
【0030】
発光素子は、戻り光を吸収することで発熱し、作動中の温度が想定以上に高くなる場合がある。例えば、発光素子の一つであるＬＥＤは、温度が高くなると供給される電力に対して発する光の量、すなわち、発光効率が低下する。また、発光素子は、点灯時の温度がより高くなると、熱によって劣化の進行が早くなる傾向がある。
【0031】
そこで、上記構成とすることで、紫外光照射装置は、発光素子への戻り光が低減されて、発光素子の発光効率の向上、及び長寿命化が実現される。なお、上記の各構成における効果については、「発明を実施するための形態」の欄で詳述される検証シミュレーションによって確認される。
【0032】
上記紫外光照射装置は、
前記発光素子の前記発光面に向かって見たときの前記発光面の周囲に、前記光学フィルタの前記第二入射面で反射され、前記光学系を透過して前記発光素子側に向かって進行する光を遮光する遮光部材を備えていても構わない。
前記発光素子の前記発光面に向かって見たときの前記発光面の周囲に、前記光学フィルタの前記第二入射面で反射され、前記光学系を透過して前記発光素子側に向かって進行する光を遮光する遮光部材を備えていても構わない。
【0033】
上記構成とすることで、発光素子に吸収される戻り光の量がより低減されるため、点灯時における発光素子の温度の上昇や、発光素子の短寿命化がさらに抑制される。
【0034】
上記紫外光照射装置において、
前記遮光部材は、ヒートシンクが接続されており、かつ、前記発光素子が載置される基材とは離間した位置に固定されていても構わない。
前記遮光部材は、ヒートシンクが接続されており、かつ、前記発光素子が載置される基材とは離間した位置に固定されていても構わない。
【0035】
遮光部材は、戻り光を吸収することで、少なからず発熱する。上記構成とすることで、遮光部材が戻り光を吸収することで発生した熱が、発光素子や発光素子が搭載された基板に伝達されにくくなり、発光素子の温度の上昇や、発光素子の短寿命化がさらに抑制される。
【0036】
上記紫外光照射装置において、
前記光学フィルタは、波長が２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内に属する光に対し、透過率よりも反射率が高くなるように構成されていても構わない。
前記光学フィルタは、波長が２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内に属する光に対し、透過率よりも反射率が高くなるように構成されていても構わない。
【発明の効果】
【0037】
装置全体を大型化、複雑化することなく、人体に対して影響が極めて小さい紫外光をより多く出射できるとともに、利便性、汎用性、耐久性等に優れた紫外光照射装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】紫外光照射装置の一実施形態の外観を模式的に示す図面である。
【図2】紫外光照射装置の一実施形態の外観を模式的に示す図面である。
【図4】誘電体多層膜フィルタで構成された光学フィルタの透過率特性の一例を示すグラフである。
【図5A】紫外光照射装置の一実施形態における、対応するＬＥＤ及びレンズと、光学フィルタとを模式的に示した状態をＹ方向に見たときの図面である。
【図5B】紫外光照射装置の一実施形態における、対応するＬＥＤ及びレンズと、光学フィルタとを模式的に示した状態をＺ方向に見たときの図面である。
【図5C】仮想光線がＬＥＤの外側に照射されるかどうかを確認する方法を模式的に示す図面である。
【図6】紫外光照射装置の一実施形態における、対応するＬＥＤ及びレンズと、光学フィルタとを模式的に示した状態をＹ方向に見たときの図面である。
【図7】紫外光照射装置の一実施形態における、対応するＬＥＤ及びレンズと、光学フィルタとを模式的に示した状態をＹ方向に見たときの図面である。
【図8】紫外光照射装置の一実施形態における、対応するＬＥＤ及びレンズと、光学フィルタとを模式的に示した状態をＹ方向に見たときの図面である。
【図9】ＬＥＤと光学フィルタの位置関係、及び角度θについて説明する図面である。
【図10】光学フィルタの第二入射面における角度分布の測定方法を模式的に示す図面である。
【図11A】実施例１の光学フィルタの第二入射面における角度分布を示すグラフである。
【図11B】実施例２の光学フィルタの第二入射面における角度分布を示すグラフである。
【図11C】実施例３の光学フィルタの第二入射面における角度分布を示すグラフである。
【図11D】実施例４の光学フィルタの第二入射面における角度分布を示すグラフである。
【図11E】実施例５の光学フィルタの第二入射面における角度分布を示すグラフである。
【図11F】実施例６の光学フィルタの第二入射面における角度分布を示すグラフである。
【図11G】比較例の光学フィルタの第二入射面における角度分布を示すグラフである。
【図12】各実施例、及び比較例のＬＥＤ３０の発光面３０ａにおける戻り光の角度分布を示すグラフである。
【図13】波長が２２６ｎｍの紫外光に対する光学フィルタの、透過率と入射角との相関性を示すグラフである。
【図14】紫外光照射装置の別実施形態を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下、本発明の紫外光照射装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比や個数は、実際の寸法比や個数と必ずしも一致していない。
【0040】
［第一実施形態］
図１は、紫外光照射装置１の一実施形態の外観を模式的に示す図面であり、図２は、紫外光照射装置１の一実施形態の、図１とは異なる方向から見た場合の外観を模式的に示す図面である。また、図３Ａは、図１に示す紫外光照射装置１をＹ方向に見たときの断面図であり、図３Ｂは、図１に示す紫外光照射装置１をＺ方向に見たときの断面図である。
図１は、紫外光照射装置１の一実施形態の外観を模式的に示す図面であり、図２は、紫外光照射装置１の一実施形態の、図１とは異なる方向から見た場合の外観を模式的に示す図面である。また、図３Ａは、図１に示す紫外光照射装置１をＹ方向に見たときの断面図であり、図３Ｂは、図１に示す紫外光照射装置１をＺ方向に見たときの断面図である。
【0041】
（装置構成）
まず、紫外光照射装置１の構成について説明する。図２に示すように、第一実施形態の紫外光照射装置１は、筐体２と、光取出し部４とを備える。そして、筐体２の内側には、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、紫外光Ｌ２を出射する光源部３と、光学部材６とが収容されている。なお、図３Ａ及び図３Ｂにおいて示されている構成は、あくまで模式的に示された構成であって、それぞれの配置関係については、装置構成の説明の後に詳述される。
まず、紫外光照射装置１の構成について説明する。図２に示すように、第一実施形態の紫外光照射装置１は、筐体２と、光取出し部４とを備える。そして、筐体２の内側には、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、紫外光Ｌ２を出射する光源部３と、光学部材６とが収容されている。なお、図３Ａ及び図３Ｂにおいて示されている構成は、あくまで模式的に示された構成であって、それぞれの配置関係については、装置構成の説明の後に詳述される。
【0042】
以下の説明においては、図１に示すように、光取出し部４の光出射面と平行な平面をＹＺ平面とし、ＹＺ平面に対して直交する方向をＸ方向として説明する。なお、光学的な特性に関してＹ方向とＺ方向とは特段区別されないが、説明の便宜のため、以下の実施形態においては、図１、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、光取出し部４の主面が長方形を呈することとし、長手方向をＺ方向として説明する。
【0043】
また、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「－Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載され、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。図１及び図２に示す紫外光照射装置１においては、紫外光Ｌ１が取り出される方向が「＋Ｘ方向」に対応する。
【0044】
図２に示すように、筐体２は、カバー部材２ａと本体２ｂとを備える。カバー部材２ａは、内側に収容される光源部３で発生する紫外光を、外側に取り出すための光取出し部４が設けられている。本体２ｂは、一対の給電端子（９ａ，９ｂ）が設けられており、それぞれ対応する給電線（８ａ，８ｂ）を介して外部電源（不図示）に接続される。
【0045】
筐体２は、カバー部材２ａと本体２ｂとが組み合わせられて、光源部３を内側に収容するように構成されているが、例えば、カバー部材２ａと本体２ｂとが回動部材によって連結されて、一体的に構成されていても構わない。
【0046】
光取出し部４は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、紫外光Ｌ２を透過する基材５ａと、基材５ａの主面上に構成された、紫外光Ｌ２の一部を透過し、他の一部を反射する光学フィルタ５とを備える。第一実施形態における光学フィルタ５は、シリカ（ＳｉＯ2）層とハフニア（ＨｆＯ2）層とが積層されて構成された誘電体多層膜フィルタである。また、第一実施形態における基材５ａは、石英ガラス製の板材である。
【0047】
図４は、誘電体多層膜フィルタで構成された光学フィルタ５の透過率特性の一例を示すグラフである。図４に示すように、光学フィルタ５は、透過させたい波長帯域の光に対しては透過率が高く、透過させたくない波長帯域の光に対しては透過率が低くなるように構成される。なお、光学フィルタは、一般的に透過率と反射率が相対的な関係にあり、完全に透過する波長帯域は存在せず、入射した光の一部を透過し、他の一部を反射する性質を持つ。また、光学フィルタ５は、誘電体多層膜フィルタ以外にも、例えば、色ガラスフィルタを採用してもよく、図４とは異なる透過率特性を示す光学フィルタを採用しても構わない。
【0048】
光源部３は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、Ｙ方向及びＺ方向に配列された複数のＬＥＤ３０と、主面上に複数のＬＥＤ３０が載置されたＬＥＤ基板３１とを備える。第一実施形態におけるＬＥＤ３０は、ピーク波長が２２６ｎｍである紫外光を出射する発光素子であって、ＬＥＤ基板３１の主面３１ａ上に、Ｙ方向において３ｍｍ、Ｚ方向において３ｍｍの離間距離をそれぞれ設けて配列されている。なお、発光素子としては、ＬＥＤ３０以外の素子、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）を採用しても構わない。
【0049】
第一実施形態の光学部材６は、それぞれのＬＥＤ３０に対応して配置される複数のレンズ６ａが一体的に構成された部材である。
【0050】
（配置関係）
次に、上述した紫外光照射装置１における、光源部３と、光学フィルタ５と、光学部材６との配置関係について説明する。より具体的には、光源部３に搭載されたＬＥＤ３０と、ＬＥＤ３０に対応して配置されたレンズ６ａと、光学フィルタ５との配置関係、及び当該配置関係に基づく紫外光照射装置１の光学的特性について説明する。
次に、上述した紫外光照射装置１における、光源部３と、光学フィルタ５と、光学部材６との配置関係について説明する。より具体的には、光源部３に搭載されたＬＥＤ３０と、ＬＥＤ３０に対応して配置されたレンズ６ａと、光学フィルタ５との配置関係、及び当該配置関係に基づく紫外光照射装置１の光学的特性について説明する。
【0051】
図５Ａは、紫外光照射装置１の第一実施形態における、対応するＬＥＤ３０及びレンズ６ａと、光学フィルタ５とを模式的に示した状態をＹ方向に見たときの図面である。図５Ｂは、紫外光照射装置１の第一実施形態における、対応するＬＥＤ３０及びレンズ６ａと、光学フィルタ５とを模式的に示した状態をＺ方向に見たときの図面である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第一実施形態においては、ＬＥＤ３０の中心が、レンズ６ａの光軸６ｄ上に配置されている。
【0052】
図５Ａ及び図５Ｂにおいては、光学フィルタ５の第二入射面５ｂの法線方向であるＸ方向に沿って、レンズ６ａの第一出射面６ｃに入射する仮想光線束Ｌｘが、レンズ６ａの第一入射面６ｂから出射されて集光する位置、すなわち、レンズ６ａの焦点位置ｆ1に配置されたＬＥＤ３０ｐが仮想的に破線によって図示されている。一般的には、ＬＥＤ３０ｐのように発光面３０ｐａは、レンズ６ａの焦点位置ｆ1に位置するように設計される。
【0053】
しかしながら、第一実施形態においては、ＬＥＤ３０の発光面３０ａの長手方向（第一実施形態におけるＺ方向）の幅、すなわち、発光面３０ａの最大幅をＷとし、ＬＥＤ３０の発光面３０ａの法線方向であるＸ方向に関するＬＥＤ３０の発光面３０ａの中心と、レンズ６ａの第一入射面６ｂとの離間距離をＤ1としたときに、ＬＥＤ３０とレンズ６ａとが、Ｄ1／Ｗ＝１．８７５となるように配置されている。具体的には、Ｄ1が１．５ｍｍ、Ｗが０．８ｍｍである。
【0054】
第一実施形態の構成によれば、光学フィルタ５の第二入射面５ｂに対して、紫外光Ｌ２の多くが小さい入射角で入射することになるため、結果として、目的光がより多く出射されることとなる。
【0055】
また、光源を光学系の入射面に近づけると、光学系が光線を捕捉できる立体角が大きくなる。このため、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、従来構成と比較して、第一実施形態の方が、ＬＥＤ３０から出射された光をより多くレンズ６ａの第一入射面６ｂに入射することになり、より多くの目的光を出射することができる。
【0056】
これは、ＬＥＤ３０の発光面３０ａが、レンズ６ａの焦点位置ｆ1からある程度ずれていることが要求される。具体的には、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ＬＥＤ３０は、Ｘ方向に沿って光学フィルタ５からレンズ６ａに向かって進行し、レンズ６ａの第一出射面６ｃ全体に入射する仮想光線束Ｌｘを仮定した場合に、レンズ６ａの第一入射面６ｂから出射された仮想光線束Ｌｘの少なくとも一部が、ＬＥＤ３０の発光面３０ａを拡張した平面Ａ１上における発光面３０ａの外側の領域に照射される状態となる位置に配置されていればよいことを意味している。
【0057】
上述の構成を満たしているかどうかについては、例えば、以下の方法によって確認される。
【0058】
図５Ｃは、仮想光線がＬＥＤ３０の外側に照射されるかどうかを確認する方法を模式的に示す図面である。上記構成を確認する方法は、図５Ｃに示すように、指向性の高い光源Ｓ１（例えば、ＬＤとコリメートレンズによる光源）から出射される光Ｌｔを、レンズ６ａの光軸６ｄに沿って進行するように光学フィルタ５が配置される位置に置き、光Ｌｔをレンズ６ａの第一出射面６ｃに入射させる。そして、第一出射面６ｃ全体に光Ｌｔが入射するように光源Ｓ１を動かし、ＬＥＤ３０の発光面３０ａに入射しない光源Ｓ１の位置が存在するか否かを確認する。なお、図５Ｃ出は、光源Ｓ１をＹ方向にのみ動かすように図示されているが、光Ｌｔが第一出射面６ｃ全体に入射するように、光源Ｓ１は、ＹＺ平面上で動かされる。
【0059】
上述したように、光学フィルタ５を透過できる目的光が想定よりも少なくなってしまうのは、ＬＥＤ３０が点光源ではないことによる。このため、第一実施形態の構成がより顕著となるのは、レンズ６ａからＬＥＤ３０を見たときに、ＬＥＤ３０が点光源と見なせない程に近い位置に配置されている場合であると推察される。このような観点から、ＬＥＤ３０とレンズ６ａとは、下記（１）式の関係を満たすように配置されることが好ましい。
Ｄ1／Ｗ ＜ ５．０ ・・・（１）
Ｄ1／Ｗ ＜ ５．０ ・・・（１）
【0060】
さらに、第一実施形態においては、光学系の一構成例としてレンズ６ａを備えた構成で説明したが、光学系はレンズ６ａでなくてもよく、例えば、プリズムであっても構わない。レンズ６ａ以外の光学系を搭載する場合においても、ＬＥＤ３０の発光面３０ａが点光源ではなく面光源であることによれば、同様の考察により、光学フィルタ５から取り出される目的光の増加することとなる。
【0061】
ここで、図５Ａ及び図５Ｂにおいて一点鎖線は、Ｚ方向に進行する紫外光Ｌ２の領域の外縁に沿った軌跡である。そして、第一実施形態においては、光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける当該領域の面積が、第一出射面６ｃにおける当該領域の面積の１．３倍となるように構成されている。すなわち、第一実施形態は、レンズ６ａが第一入射面６ｂに入射した紫外光Ｌ２を、光学フィルタ５の第二入射面５ｂに向かうにつれて発散する光に変換して、第一出射面６ｃから出射するように構成されている。
【0062】
［第二実施形態］
本発明の紫外光照射装置１の第二実施形態の構成につき、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
本発明の紫外光照射装置１の第二実施形態の構成につき、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
【0063】
図６は、紫外光照射装置１の第二実施形態における、対応するＬＥＤ３０及びレンズ６ａと、光学フィルタ５とを模式的に示した状態をＹ方向に見たときの図面である。図６に示すように、第二実施形態においては、ＬＥＤ３０の発光面３０ａが、レンズ６ａから見て、焦点位置ｆ1よりも遠い位置に配置されている。
【0064】
当該構成は、光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける当該領域の面積が、第一出射面６ｃにおける当該領域の面積の０．７倍となる構成である。すなわち、第二実施形態は、レンズ６ａが第一入射面６ｂに入射した紫外光Ｌ２を、光学フィルタ５の第二入射面５ｂに向かうにつれて収束する光に変換して、第一出射面６ｃから出射するように構成されている。
【0065】
なお、第二実施形態においても、図６に示すように、ＬＥＤ３０は、Ｘ方向に沿って光学フィルタ５からレンズ６ａに向かって進行し、レンズ６ａの第一出射面６ｃ全体に入射する仮想光線束Ｌｘを仮定した場合に、レンズ６ａの第一入射面６ｂから出射された仮想光線束Ｌｘの少なくとも一部が、ＬＥＤ３０の発光面３０ａを拡張した平面Ａ１上における発光面３０ａの外側の領域に照射される状態となる位置に配置されている。
【0066】
［第三実施形態］
本発明の紫外光照射装置１の第三実施形態の構成につき、第一実施形態及び第二実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
本発明の紫外光照射装置１の第三実施形態の構成につき、第一実施形態及び第二実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
【0067】
図７は、紫外光照射装置１の第三実施形態における、対応するＬＥＤ３０及びレンズ６ａと、光学フィルタ５とを模式的に示した状態をＹ方向に見たときの図面である。図７に示すように、第三実施形態においては、ＬＥＤ３０の発光面３０ａの中心が、レンズ６ａの光軸６ｄからずれている。
【0068】
なお、光学フィルタ５の第二入射面５ｂによって反射された光、すなわち、戻り光がＬＥＤ３０へと戻りにくくする観点から、ＬＥＤ３０の発光面３０ａの中心は、レンズ６ａの光軸６ｄからＷ／２以上ずれていることが好ましい。
【0069】
また、第三実施形態においても、図７に示すように、ＬＥＤ３０は、Ｘ方向に沿って光学フィルタ５からレンズ６ａに向かって進行し、レンズ６ａの第一出射面６ｃ全体に入射する仮想光線束Ｌｘを仮定した場合に、レンズ６ａの第一入射面６ｂから出射された仮想光線束Ｌｘの少なくとも一部が、ＬＥＤ３０の発光面３０ａを拡張した平面Ａ１上における発光面３０ａの外側の領域に照射される状態となる位置に配置されている。
【0070】
［第四実施形態］
本発明の紫外光照射装置１の第四実施形態の構成につき、第一実施形態～第三実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
本発明の紫外光照射装置１の第四実施形態の構成につき、第一実施形態～第三実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
【0071】
図８は、紫外光照射装置１の第四実施形態における、対応するＬＥＤ３０及びレンズ６ａと、光学フィルタ５とを模式的に示した状態をＹ方向に見たときの図面である。図８に示すように、第四実施形態においては、光学フィルタ５の第二入射面５ｂの法線５ｃが、レンズ６ａの光軸６ｄに対して８°傾斜して配置されている。
【0072】
なお、ＬＥＤ３０へと戻る戻り光を減らす観点から、光学フィルタ５の第二入射面５ｂに対する入射角ごとの透過率特性に関して、紫外光Ｌ２に対する透過率が５０％となる入射角をαとし、Ｘ方向に関する、ＬＥＤ３０の発光面３０ａと、光学フィルタ５の第二入射面５ｂとの離間距離をＤ2とし、ＬＥＤ３０の発光面３０ａの長手方向における幅、すなわち、発光面３０ａの最大幅をＷとし、上記（２）式により導出される角度をθとしたときに、光学フィルタ５の第二入射面５ｂの法線５ｃと、レンズ６ａの光軸６ｄとの傾斜角度がθ以上α未満であることが好ましい。念の為に、上記（２）式を再掲する。
θ = ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ2） ・・・（２）
θ = ａｒｃｔａｎ（Ｗ／２Ｄ2） ・・・（２）
【0073】
具体的には、図１３を参照して後述されるように、第四実施形態における角度αは、３３°である。そして、第四実施形態においては、Ｗが０．８ｍｍ、Ｄ2が２９ｍｍであり、角度θは、上記（２）式より０．０３°となっている。すなわち、第四実施形態における光学フィルタ５の第二入射面５ｂの法線５ｃと、レンズ６ａの光軸６ｄとの傾斜角度は、θ以上α未満を満たしていることがわかる。なお、光学フィルタ５の第二入射面５ｂの法線５ｃと、レンズ６ａの光軸６ｄとは、傾斜していれば、必ずしも当該傾斜角度がθ以上α未満を満たしている必要はない。
【0074】
また、第四実施形態においても、図８に示すように、ＬＥＤ３０は、Ｘ方向に沿って光学フィルタ５からレンズ６ａに向かって進行し、レンズ６ａの第一出射面６ｃ全体に入射する仮想光線束Ｌｘを仮定した場合に、レンズ６ａの第一入射面６ｂから出射された仮想光線束Ｌｘの少なくとも一部が、ＬＥＤ３０の発光面３０ａを拡張した平面Ａ１上における発光面３０ａの外側の領域に照射される状態となる位置に配置されている。
【0075】
［第五実施形態］
本発明の紫外光照射装置１の第五実施形態の構成につき、第一実施形態～第四実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
本発明の紫外光照射装置１の第五実施形態の構成につき、第一実施形態～第四実施形態と異なる箇所を中心に説明する。
【0076】
第五実施形態は、Ｘ方向に関する、ＬＥＤ３０の発光面３０ａと、光学フィルタ５の第二入射面５ｂとの離間距離をＤ2とし、ＬＥＤ３０の発光面３０ａの長手方向における幅、すなわち、発光面３０ａの最大幅をＷとし、上記（２）式により導出される角度をθとしたときに、第二入射面５ｂ上における紫外光Ｌ２の角度分布に関し、－２θ～＋２θの角度範囲に含まれるピーク波長の成分が、第二入射面５ｂに入射する紫外光Ｌ２全体における５０％以下となるように構成されている。
【0077】
図９は、ＬＥＤ３０と光学フィルタ５の位置関係、及び角度θについて説明する図面である。図９に示すように、２θは、ＬＥＤ３０の一端部から出射された光が、ＬＥＤ３０の他端部に戻り光Ｌ３として入射する場合の角度に相当する。したがって、上記構成とすることで、ＬＥＤ３０に入射する戻り光Ｌ３がより低減される。
【0078】
第五実施形態においては、Ｗが０．８ｍｍ、Ｄ2が２９ｍｍであり、焦点距離が１２．５ｍｍであるレンズ６ａが、ＬＥＤ３０から７．５ｍｍ離間した位置に配置されている。当該構成により、第五実施形態では、第二入射面５ｂ上における紫外光Ｌ２の角度分布に関し、上記角度範囲に含まれる成分が、第二入射面５ｂに入射する紫外光Ｌ２全体における５０％を下回るように構成されている。
【0079】
なお、光学フィルタ５の第二入射面５ｂによって反射された光、すなわち、戻り光がＬＥＤ３０へと戻りにくくする観点から、第二入射面５ｂ上における紫外光Ｌ２の角度分布に関し、上記角度範囲に含まれる成分は、第二入射面５ｂに入射する紫外光Ｌ２全体における７０％以下となっていることが好ましく、５０％以下となっていることがより好ましい。
【0080】
また、第五実施形態においても、ＬＥＤ３０は、Ｘ方向に沿って光学フィルタ５からレンズ６ａに向かって進行し、レンズ６ａの第一出射面６ｃ全体に入射する仮想光線束Ｌｘを仮定した場合に、レンズ６ａの第一入射面６ｂから出射された仮想光線束Ｌｘの少なくとも一部が、ＬＥＤ３０の発光面３０ａを拡張した平面Ａ１上における発光面３０ａの外側の領域に照射される状態となる位置に配置されている。
【0081】
［検証実験］
上記で説明した各構成につき、ＬＥＤ３０から出射された紫外光Ｌ２のうち、どの程度の紫外光Ｌ２が光学フィルタ５によって反射されてＬＥＤ３０の発光面３０ａに戻るのかを検証を行ったので、以下、当該検証実験の詳細について説明する。
上記で説明した各構成につき、ＬＥＤ３０から出射された紫外光Ｌ２のうち、どの程度の紫外光Ｌ２が光学フィルタ５によって反射されてＬＥＤ３０の発光面３０ａに戻るのかを検証を行ったので、以下、当該検証実験の詳細について説明する。
【0082】
（実施例１）
実施例１は、一つのＬＥＤ３０と、対応する一つのレンズ６ａと、光学フィルタ５とが上述した第一実施形態の配置関係となるように構成されたサンプルである。なお、本検証では、図１０を参照して詳述されるように、光学フィルタ５は配置されない。
実施例１は、一つのＬＥＤ３０と、対応する一つのレンズ６ａと、光学フィルタ５とが上述した第一実施形態の配置関係となるように構成されたサンプルである。なお、本検証では、図１０を参照して詳述されるように、光学フィルタ５は配置されない。
【0083】
（実施例２）
実施例２は、上述した第二実施形態の配置関係となるように構成されたサンプルである。
実施例２は、上述した第二実施形態の配置関係となるように構成されたサンプルである。
【0084】
（実施例３）
実施例３は、上述した第三実施形態の配置関係となるように構成されたサンプルである。
実施例３は、上述した第三実施形態の配置関係となるように構成されたサンプルである。
【0085】
（実施例４）
実施例４は、上述した第四実施形態の配置関係となるように構成されたサンプルである。
実施例４は、上述した第四実施形態の配置関係となるように構成されたサンプルである。
【0086】
（実施例５）
実施例５は、上述した第五実施形態の配置関係となるように構成されたサンプルである。
実施例５は、上述した第五実施形態の配置関係となるように構成されたサンプルである。
【0087】
（実施例６）
実施例６は、レンズ６ａの焦点距離が１６．３ｍｍである点を除いて、実施例５と同じサンプルである。
実施例６は、レンズ６ａの焦点距離が１６．３ｍｍである点を除いて、実施例５と同じサンプルである。
【0088】
（比較例）
比較例は、ＬＥＤ３０の発光面３０ａの中心をレンズ６ａの焦点位置ｆ1に配置した点を除いて、実施例１と同じである。
比較例は、ＬＥＤ３０の発光面３０ａの中心をレンズ６ａの焦点位置ｆ1に配置した点を除いて、実施例１と同じである。
【0089】
（検証方法）
図１０は、光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける角度分布の測定方法を模式的に示す図面である。光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける角度分布は、図１０に示すように、光学フィルタ５が配置される位置に、光学フィルタ５に代えてスリット板５０を設置し、所定の角度ごとに対応する位置に配置された受光器５１により光強度を測定することで取得した。
図１０は、光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける角度分布の測定方法を模式的に示す図面である。光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける角度分布は、図１０に示すように、光学フィルタ５が配置される位置に、光学フィルタ５に代えてスリット板５０を設置し、所定の角度ごとに対応する位置に配置された受光器５１により光強度を測定することで取得した。
【0090】
なお、図１０において、スリット板５０の中心からスリットが延びている側が、レンズ６ａの光軸６ｄから離れる方向と規定した。
【0091】
そして、戻り光の分布は、上述の方法で得られた光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける角度分布から、光学フィルタ５の透過率特性（図４参照）から得られる反射率、及び入射角特性による重み付けを行うことで算出した。
【0092】
（結果）
図１１Ａ～図１１Ｇは、各実施例、及び比較例の光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける角度分布を示すグラフである。また、図１２は、各実施例、及び比較例のＬＥＤ３０の発光面３０ａにおける戻り光の角度分布を示すグラフである。図１１Ａ～図１１Ｇ、及び図１２に示すグラフは、縦軸が放射束［ａ．ｕ．］、横軸が第二入射面５ｂ、又はＬＥＤ３０の発光面３０ａに対する入射角［°］であり、比較例の光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける角度分布（図１１Ｇ）の放射束のピーク値を１として正規化されている。なお、図１１Ａ～図１１Ｇにおいては、ピーク強度に対して１０％となる角度β（正負に存在するが、絶対値が大きい方の入射角が対応する）が図示されている。
図１１Ａ～図１１Ｇは、各実施例、及び比較例の光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける角度分布を示すグラフである。また、図１２は、各実施例、及び比較例のＬＥＤ３０の発光面３０ａにおける戻り光の角度分布を示すグラフである。図１１Ａ～図１１Ｇ、及び図１２に示すグラフは、縦軸が放射束［ａ．ｕ．］、横軸が第二入射面５ｂ、又はＬＥＤ３０の発光面３０ａに対する入射角［°］であり、比較例の光学フィルタ５の第二入射面５ｂにおける角度分布（図１１Ｇ）の放射束のピーク値を１として正規化されている。なお、図１１Ａ～図１１Ｇにおいては、ピーク強度に対して１０％となる角度β（正負に存在するが、絶対値が大きい方の入射角が対応する）が図示されている。
【0093】
上記結果によれば、実施例１～６は、比較例に対して、光学フィルタ５の第二入射面５ｂによって反射されて、ＬＥＤ３０へと戻る戻り光の量（図１２に示す各グラフの積分値）が低減されていることが確認される。なお、実施例１～６における戻り光の量は、比較例における戻り光の量を１とした場合、下記表１のような相対値となった。
【0094】
【表1】
【0095】
したがって、上述した紫外光照射装置１の第一実施形態～第五実施形態は、いずれも従来構成の紫外光照射装置１と比較して、より多くの目的光が出射されるとともに、ＬＥＤ３０へと戻る戻り光の量が低減される。
【0096】
ここで、光学フィルタ５の第二入射面５ｂに対する入射角ごとの透過率特性に関して、紫外光Ｌ２に対する透過率が５０％となる入射角をαとし、光学フィルタ５の第二入射面５ｂに対する紫外光Ｌ２の入射角ごとの放射束の量に関して、放射束の量がピーク量の１０％となる入射角のうちの角度が大きい方の入射角をβとしたときに、ＬＥＤ３０、レンズ６ａ、及び光学フィルタ５とが下記（３）式を満たすように構成されていることが確認される。
｜β｜ ＜ α ・・・（３）
｜β｜ ＜ α ・・・（３）
【0097】
図１３は、ＬＥＤ３０が出射する紫外光Ｌ２の強度スペクトルにおけるピーク波長、すなわち、波長が２２６ｎｍの紫外光に対する光学フィルタ５の、透過率と入射角との相関性を示すグラフである。なお、図９に示すグラフは、波長が２２６ｎｍの紫外光に対する光学フィルタ５の透過率の最大値を１００として規格化されたグラフである。図１３に示すように、光学フィルタ５は、入射角が２０°を超えてくると、当該波長の紫外光に対する透過率が徐々に低下する。そして、入射角が３３°（角度α）で透過率が５０％となり、５０°を超えてくると、当該波長の紫外光は、ほとんど透過しなくなる。
【0098】
［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。
以下、別実施形態につき説明する。
【0099】
〈１〉 図１４は、紫外光照射装置１の別実施形態を模式的に示す図面であり、図１５は、図１４に示す紫外光照射装置１をＹ方向に見たときの断面図である。なお、図１４は、本実施形態の構成を把握しやすいように、カバー部材２ａと、光学部材６とが取り除かれた状態で図示されている。
【0100】
本実施形態における筐体２は、図１４及び図１５に示すように、本体２ｂに、ＬＥＤ３０から出射された紫外光Ｌ２を透過しつつ、光学フィルタ５側からＬＥＤ３０側に向かって進行する戻り光Ｌ３の一部を遮光する遮光部材６０を備える。
【0101】
さらに、本実施形態における筐体２は、図１５に示すように、本体２ｂに、光源部３とは離間しつつ、遮光部材６０に接続されたヒートシンク６１を備える。図１４及び図１５においては図示されていないが、本実施形態における筐体２には、ヒートシンク６１から熱を吸収するための冷却風を取り込むための給気口、及び、ヒートシンク６１から熱を吸収した冷却風を外側に排出するための排気口が設けられている。
【0102】
上記構成とすることで、光学フィルタ５の第二入射面５ｂによって反射されて、ＬＥＤ３０側へと進行する戻り光Ｌ３が、よりＬＥＤ３０に到達し難くなる。また、本実施形態の紫外光照射装置１は、ヒートシンク６１を備えていることで、遮光部材６０が戻り光Ｌ３を吸収することで発熱し昇温してしまうことが抑制されて、筐体２内の温度の上昇が抑制される。
【0103】
また、ヒートシンク６１が光源部３と直接接触していないことから、ヒートシンク６１が遮光部材６０から吸収した熱が光源部３に伝達されることが抑制されている。これにより、ヒートシンク６１が光源部３と直接接触しているような場合と比較すると、光源部３の温度上昇が抑制されることになり、発光素子であるＬＥＤ３０の発光効率が向上され、さらには短寿命化が抑制される。
【0104】
なお、ヒートシンク６１は、筐体２内の空間、ＬＥＤ３０、又は遮光部材６０の温度が、所定の温度以上とならないように配置されるものである。したがって、点灯動作時におけるこれらの温度が問題とならないような場合は、ヒートシンク６１が搭載されていなくても構わない。
【0105】
〈２〉 上述した紫外光照射装置１が備える構成は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。
【符号の説明】
【0106】
１ ： 紫外光照射装置
２ ： 筐体
２ａ ： カバー部材
２ｂ ： 本体
３ ： 光源部
４ ： 光取出し部
５ ： 光学フィルタ
５ａ ： 基材
５ｂ ： 第二入射面
５ｃ ： 法線
６ ： 光学部材
６ａ ： レンズ
６ｂ ： 第一入射面
６ｃ ： 第一出射面
６ｄ ： 光軸
３０ ： ＬＥＤ
３０ａ ： 発光面
３０ｐ ： ＬＥＤ
３０ｐａ ： 発光面
３１ ： ＬＥＤ基板
３１ａ ： 主面
５０ ： スリット板
６０ ： 遮光部材
６１ ： ヒートシンク
Ａ１ ： 平面
Ｌ１，Ｌ２ ： 紫外光
Ｌ３ ： 戻り光
２ ： 筐体
２ａ ： カバー部材
２ｂ ： 本体
３ ： 光源部
４ ： 光取出し部
５ ： 光学フィルタ
５ａ ： 基材
５ｂ ： 第二入射面
５ｃ ： 法線
６ ： 光学部材
６ａ ： レンズ
６ｂ ： 第一入射面
６ｃ ： 第一出射面
６ｄ ： 光軸
３０ ： ＬＥＤ
３０ａ ： 発光面
３０ｐ ： ＬＥＤ
３０ｐａ ： 発光面
３１ ： ＬＥＤ基板
３１ａ ： 主面
５０ ： スリット板
６０ ： 遮光部材
６１ ： ヒートシンク
Ａ１ ： 平面
Ｌ１，Ｌ２ ： 紫外光
Ｌ３ ： 戻り光
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図11F】
【図11G】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
