特許 7531360 紫外線照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-01

(45)【発行日】2024-08-09

(54)【発明の名称】紫外線照射装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/84 20060101AFI20240802BHJP

   G01N 21/91 20060101ALN20240802BHJP

【ＦＩ】

G01N21/84 E

G01N21/91 A

G01N21/91 B

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020173373

(22)【出願日】2020-10-14

(65)【公開番号】P2022064638

(43)【公開日】2022-04-26

【審査請求日】2023-09-20

(73)【特許権者】

【識別番号】390002808

【氏名又は名称】マークテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090893

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 敏

(72)【発明者】

【氏名】松本 謙二

(72)【発明者】

【氏名】加藤 祐太

【審査官】小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／０６０７７７（ＷＯ，Ａ２）

【文献】特開２０２０－１０６４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０５７８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／８４ － Ｇ０１Ｎ ２１／９５８

Ｆ２１Ｈ １／００ － Ｆ２１Ｖ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被照射面を紫外線により照射する紫外線ＬＥＤと、該紫外線ＬＥＤから放射される光線を集光する集光レンズと、該集光レンズを通過した入射光線をリニアフレネルレンズに入射させ、前記被照射面上の任意の一方向にのみさらに集光する前記リニアフレネルレンズとを備える紫外線照射装置であって、
前記紫外線ＬＥＤ光源の中心を原点、前記被照射面上の任意の一方向に平行な方向をＸ軸方向、そのＸ軸方向に直交する前記被照射面上の方向をＹ軸方向、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向と直交する前記紫外線ＬＥＤの光軸に平行な方向をＺ軸方向、としたＸＹＺ三次元直交座標系を用いたときに、
前記リニアフレネルレンズは、Ｘ軸方向にのみ集光するレンズであり、Ｚ軸負方向に前記紫外線ＬＥＤと前記被照射面との間に位置し、
前記被照射面は、Ｚ軸負方向に前記リニアフレネルレンズから所定の距離離れて位置する紫外線照射装置において、
前記リニアフレネルレンズは、Ｘ軸及びＺ軸の存在するＸＺ平面上において、Ｚ軸との成す角が２５度であり、原点を通る、２つの仮想直線のいずれよりも内側に設けられ、
または、
前記リニアフレネルレンズは、ＸＺ平面上において原点を通る仮想直線であって該仮想直線とＺ軸との成す角が２５度の仮想直線と、３０度の仮想直線が、Ｚ軸負方向において、Ｘ軸正方向とＸ軸負方向に１組ずつあり、この２組の仮想直線のそれぞれの、前記２５度の仮想直線と前記３０度の仮想直線の間には、Ｙ方向に長い縦長状のスリットを備えており、
更に前記紫外線照射装置は反射板を備え、また前記反射板は、ＸＺ平面上において原点を通り、Ｚ軸との成す角が３０度である２つの仮想直線の前記リニアフレネルレンズにおいて内側に入射する前記入射光線のうち、最も外側の２つの光線が前記リニアフレネルレンズから反射した反射光線を、その周辺の光線とともに、前記リニアフレネルレンズの外側か、または前記縦長状のスリットを通過するように、再反射可能に設けられることを特徴とする、紫外線照射装置。

【請求項2】

前記紫外線照射装置は、前記紫外線ＬＥＤと前記リニアフレネルレンズとを取り囲み、前記紫外線ＬＥＤから発せられた紫外線を出射する紫外線出射口を有する筐体を更に備え、前記紫外線出射口には、可視光を遮断可能な紫外線透過フィルタが配置されることを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、紫外線を照射する紫外線照射装置、及び被検査物の表面に紫外線を照射して被検査物の表面状態を解析する紫外線探傷装置に関するものであり、より詳細には蛍光磁粉探傷や蛍光浸透探傷等の蛍光体の励起に用いる紫外線照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼材等の被検査物の表面の探傷検査としては、非破壊検査方法の一種である、磁粉探傷試験や浸透探傷試験が知られている。磁粉探傷試験では、被検査物の表面に磁粉または磁粉を含有する磁粉溶液を適用するとともに、被検査物に磁場を印加する等して被検査物を磁化する。被検査物の表面のクラック等の欠陥には磁束が集中するため、この磁束に磁粉が引き寄せられて磁粉による指示模様が形成される。そして、この磁粉指示模様を観測することで欠陥を検査する。磁粉探傷試験には、欠陥の検出精度を向上させるために、磁粉に蛍光体を含有した蛍光磁粉を用いる蛍光磁粉探傷試験がある。

【0003】

一方で、浸透探傷試験では、まず、浸透液を被検査物の表面に適用して表面のクラック等の欠陥にこの浸透液を浸透させる。次に、表面に付着している余剰浸透液を除去し、現像剤粉末を表面に塗布して欠陥に浸透している浸透液を毛細管現象により表面に吸い出す。そして、この吸い上げられた浸透液による浸透指示模様を観察することで欠陥を検査する。浸透探傷試験には、欠陥の検出精度を向上させるために、蛍光体を含有する蛍光浸透液を用いる蛍光磁粉探傷試験がある。

【0004】

磁粉探傷試験や浸透探傷試験において蛍光磁粉や蛍光浸透液を用いる場合には、被検査物に紫外線を照射して含有した蛍光磁粉や蛍光浸透液の蛍光体を励起させる必要がある。紫外線を照射する紫外線照射装置としては、光源に紫外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いるものが知られている。

【0005】

ＬＥＤを集光レンズで集光し、更にリニアフレネルレンズで再び集光する場合、ＬＥＤで集光した光がリニアフレネルレンズに入射したときに反射が生じてしまう。このため、このような方法で照度を確保する場合、余分なエネルギーを確保しておかなければならないという問題が生じていた。

【0006】

そこで、特許文献１では、反射板を用いて拡散する光を無駄なく使用する技術が開示されている。詳細には、特許文献１では、ＬＥＤの両側および上部にレンズを有するレンズ一体型チップ状ＬＥＤを両側にレンズが取り付いている方向に複数個直線上に配置し、この直線上に配置した前記ＬＥＤブロックを複数個並列に配置し、かつ直線上に配置したＬＥＤブロック間にレンズ一体型チップ状ＬＥＤに対して９０度以上の角度を有する光反射板を取り付けている技術が開示されている。

【0007】

特許文献１に記載された技術は、無駄な光を反射板で反射することによりエネルギー効率を改善することはできるが、一定程度の照度を確保するという非破壊検査における要請にこたえるため、集光レンズを用い、更にリニアフレネルレンズを用いた場合にそのリニアフレネルレンズから反射する光に対し、適切に再反射をして被照射面に照射をし、被照射面において均一で強力な配光を得ることは実現されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２００７－７３４６９号公報

【文献】特開２０１４－１９４９１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

このように、紫外線ＬＥＤによって、紫外線が照射される被照射面において、複数レンズを用いた場合に２つめのレンズにおいて反射が起こった場合でもこれを適切に再反射することによりエネルギー効率を改善し、その結果より少ないエネルギーで均一で強力な配光を実現することが課題となっている。

【0010】

そこで、紫外線ＬＥＤによって紫外線が照射される被照射面のにおいて、少ないＬＥＤで高い紫外線放射照度かつ均一な紫外線放射照度分布が得られる紫外線照射装置の開発が望まれる。

【0011】

本発明の目的は、紫外線を照射する紫外線照射装置、及び被検査物の表面に紫外線を照射して被検査物の表面状態を解析する紫外線探傷装置において、より少ないＬＥＤや、エネルギーで、被照射面の照射領域における高い紫外線放射照度を実現でき、紫外線探傷検査の精度を向上させる紫外線照射装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するため、本発明の紫外線照射装置では、被照射面を紫外線により照射する紫外線ＬＥＤと、該紫外線ＬＥＤから放射される光線を集光する集光レンズと、該集光レンズを通過した入射光線をリニアフレネルレンズに入射させ、前記被照射面上の任意の一方向にのみさらに集光する前記リニアフレネルレンズとを備える紫外線照射装置であって、
前記紫外線ＬＥＤ光源の中心を原点、前記被照射面上の任意の一方向に平行な方向をＸ軸方向、そのＸ軸方向に直交する前記被照射面上の方向をＹ軸方向、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向と直交する前記紫外線ＬＥＤの光軸に平行な方向をＺ軸方向、としたＸＹＺ三次元直交座標系を用いたときに、
前記リニアフレネルレンズは、Ｘ軸方向にのみ集光するレンズであり、Ｚ軸負方向に前記紫外線ＬＥＤと前記被照射面との間に位置し、
前記被照射面は、Ｚ軸負方向に前記リニアフレネルレンズから所定の距離離れて位置する紫外線照射装置において、
前記リニアフレネルレンズは、Ｘ軸及びＺ軸の存在するＸＺ平面上において、Ｚ軸との成す角が２５度であり、原点を通る、２つの仮想直線のいずれよりも内側に設けられ、
または、
前記リニアフレネルレンズは、ＸＺ平面上において原点を通る仮想直線であって該仮想直線とＺ軸との成す角が２５度の仮想直線と、３０度の仮想直線が、Ｚ軸負方向において、Ｘ軸正方向とＸ軸負方向に１組ずつあり、この２組の仮想直線のそれぞれの、前記２５度の仮想直線と前記３０度の仮想直線の間には、Ｙ方向に長い縦長状のスリットを備えており、
更に前記紫外線照射装置は反射板を備え、また前記反射板は、ＸＺ平面上において原点を通り、Ｚ軸との成す角が３０度である２つの仮想直線の前記リニアフレネルレンズにおいて内側に入射する前記入射光線のうち、最も外側の２つの光線が前記リニアフレネルレンズから反射した反射光線を、その周辺の光線とともに、前記リニアフレネルレンズの外側か、または前記縦長状のスリットを通過するように、再反射可能に設けられることを特徴とする。

【0013】

更に、本発明の紫外線照射装置では、前記紫外線照射装置は、前記紫外線ＬＥＤと前記リニアフレネルレンズとを取り囲み、前記紫外線ＬＥＤから発せられた紫外線を出射する紫外線出射口を有する筐体を更に備え、前記紫外線出射口には、可視光を遮断可能な紫外線透過フィルタが配置されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明の紫外線照射装置は、被照射面を紫外線により照射する紫外線ＬＥＤと、該紫外線ＬＥＤから放射される光線を集光する集光レンズと、該集光レンズを通過した入射光線をリニアフレネルレンズに入射させ、前記被照射面上の任意の一方向にのみさらに集光する前記リニアフレネルレンズとを備える紫外線照射装置であって、
前記紫外線ＬＥＤ光源の中心を原点、前記被照射面上の任意の一方向に平行な方向をＸ軸方向、そのＸ軸方向に直交する前記被照射面上の方向をＹ軸方向、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向と直交する前記紫外線ＬＥＤの光軸に平行な方向をＺ軸方向、としたＸＹＺ三次元直交座標系を用いたときに、
前記リニアフレネルレンズは、Ｘ軸方向にのみ集光するレンズであり、Ｚ軸負方向に前記紫外線ＬＥＤと前記被照射面との間に位置し、
前記被照射面は、Ｚ軸負方向に前記リニアフレネルレンズから所定の距離離れて位置する紫外線照射装置において、
前記リニアフレネルレンズは、Ｘ軸及びＺ軸の存在するＸＺ平面上において、Ｚ軸との成す角が２５度であり、原点を通る、２つの仮想直線のいずれよりも内側に設けられ、
または、
前記リニアフレネルレンズは、ＸＺ平面上において原点を通る仮想直線であって該仮想直線とＺ軸との成す角が２５度の仮想直線と、３０度の仮想直線が、Ｚ軸負方向において、Ｘ軸正方向とＸ軸負方向に１組ずつあり、この２組の仮想直線のそれぞれの、前記２５度の仮想直線と前記３０度の仮想直線の間には、Ｙ方向に長い縦長状のスリットを備えており、
更に前記紫外線照射装置は反射板を備え、また前記反射板は、ＸＺ平面上において原点を通り、Ｚ軸との成す角が３０度である２つの仮想直線の前記リニアフレネルレンズにおいて内側に入射する前記入射光線のうち、最も外側の２つの光線が前記リニアフレネルレンズから反射した反射光線を、その周辺の光線とともに、前記リニアフレネルレンズの外側か、または前記縦長状のスリットを通過するように、再反射可能に設けられることを特徴とするので、紫外線ＬＥＤから出射した光線が集光レンズを通過し入射光線としてリニアフレネルレンズに入射し反射した光のうち半値角の光線として強度が比較的強く保持されている角度の、リニアフレネルレンズに入射した光線の反射光につき、反射板により再反射をし、さらにその光がレンズを介することなく直接被照射面を照射することとなるので、よりエネルギー効率を高めながら被照射面の照射領域において高い紫外線放射照度を確保することができる。

【0015】

更に、本発明の紫外線照射装置では、前記紫外線照射装置は、前記紫外線ＬＥＤと前記リニアフレネルレンズとを取り囲み、前記紫外線ＬＥＤから発せられた紫外線を出射する紫外線出射口を有する筐体を更に備え、前記紫外線出射口には、可視光を遮断可能な紫外線透過フィルタが配置されることを特徴とするので、可視光をカットすることが可能となり、可視光が照射されてしまう場合に比べて作業環境が改善され、可視光による検査員によるキズの見落としの防止に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態に係る紫外線照射装置１の概略正面図である。

【図2】本実施形態に係る紫外線照射装置１を示す図１の側面図である。

【図3】図１の紫外線ＬＥＤ６からリニアフレネルレンズ３にかけての部分を光線を主に説明するため拡大した説明図である。

【図4】図３に仮想直線１１、１２を用いて説明をするための説明図である。

【図5】本発明に係る紫外線照射装置１の他の一例における紫外線ＬＥＤ６からリニアフレネルレンズ３にかけての部分を拡大して説明する図である。

【図6】（Ｘ）は図５のリニアフレネルレンズ３の上面図、（Ｙ）はその側面図、（Ｚ）はその正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。図１は本実施形態に係る紫外線照射装置１の一例が示された幅方向（Ｘ軸方向）の断面側面図であり、図２は図１の紫外線照射装置１の幅方向と直交する長手方向（Ｙ軸方向）の断面側面図である。図３は、図１の紫外線照射装置１を図１と同様幅方向にみた、いわゆる半値角における光線の軌跡を主に説明するための拡大図であり、図４は同様に幅方向からみて、仮想直線を用い本発明のリニアフレネルレンズ３の大きさを示すための説明図であり、図５は紫外線照射装置１の他の一例として、図４とは異なる部分であるリニアフレネルレンズ３のスリット２０につき仮想直線１２，１３，１４，１５を用い説明を加えた説明図である。図６は（Ｘ）、（Ｙ）、（Ｚ）はそれぞれ図５のリニアフレネルレンズ３の上面図、側面図、正面図を示す。なお本開示においてＸ方向とは図１に示されるように図１の横方向であり、Ｘ方向で正方向とは図１の右側で＋Ｘとして示され、負方向とは－Ｘとして示される。幅方向とはＸ方向のことであり、幅方向が示された図とはＸ方向が横軸にとられた図である。Ｙ，Ｚ方向についても同様である。なお、これらＸＹＺ軸の原点は紫外線ＬＥＤ６の光源の中心Ｏであり、図１～図５に示されている。

【0018】

まず紫外線照射装置１は、磁粉探傷試験や浸透探傷試験において蛍光磁粉や蛍光浸透液を用いる場合に、被検査物に紫外線を照射して含有した蛍光磁粉や蛍光浸透液の蛍光体を励起させるために被検査物の表面に紫外線を照射するものであり、被照射面４を紫外線により照射する紫外線ＬＥＤ６と、被照射面４上の任意の一方向（幅方向）に集光するリニアフレネルレンズ３とを備える。

【0019】

紫外線照射装置１は、紫外線ＬＥＤ６とリニアフレネルレンズ３とを取り囲み、紫外線ＬＥＤ６から発せられた紫外線を出射する紫外線出射口を有する図示しない筐体を更に備えてもよい。紫外線出射口には、可視光を遮断可能な紫外線透過フィルタを配置することが好ましい。この紫外線透過フィルタは、紫外線ＬＥＤ６から発せられる僅かな可視光を可視光の波長範囲である、概ね４００ｎｍ～７００ｎｍの範囲でカットするものであり、被検査物から検出された欠陥がグラインダー等で切削された被検査物表面の金属光沢面を検査する際に、金属光沢面に可視光が反射して作業員が眩しくなることを防止することで検査作業を改善することができる。

【0020】

図１に示すように、リニアフレネルレンズ３は、Ｘ方向に集光するレンズであり、Ｚ軸負方向に、紫外線ＬＥＤ６と被照射面４との間に位置し、被照射面４は、Ｚ軸負方向にリニアフレネルレンズ３から所定の距離離れて位置するものとする。

【0021】

リニアフレネルレンズ３は、蒲鉾形状のレンズ（例えばシリンドリカルレンズ）の表面を複数の直線で区分けし、それら区分けされた各区間（フレネル面）の高さを概ね一様にするために、隣り合う区間の間に段差がつけられたレンズにおいて、各フレネル面のフレネル角度を特別に調整して形成したものである。また、リニアフレネルレンズ３には、フレネル面および段差を付けるためのライズ面が交互に形成されている。なお、上記フレネル角度を調整する構成については後記で詳細に説明する。

【0022】

このようなフレネル面およびライズ面を形成するために、リニアフレネルレンズ３の一方の面には、複数本の溝が、直線状に互いに平行に（かつ、Ｙ軸方向に平行に）形成される。そして、各溝は、１つのフレネル面と１つのライズ面の組によって構成されている。

【0023】

このフレネル面のそれぞれは、非球面レンズの形状に一致する面になっており、ライズ面のそれぞれは、リニアフレネルレンズ３の上面である平滑面２４に対してにほぼ垂直に切り立った略平面になっている。

【0024】

また、リニアフレネルレンズ３、７０は、中央面を対称面として面対称な形状となっている。中央面は、リニアフレネルレンズ３、７０の上面に対して垂直かつ溝と平行な面であり、Ｘ方向におけるリニアフレネルレンズ３、７０の中央に位置している。

【0025】

リニアフレネルレンズ３、７０が、中央面を対称面として面対称となっているので、中央面から一方側に配置される各溝の向きは、中央面から他方側に配置された各溝の向きとは逆になっている。より具体的には、図６に示すように、一方側では、右側（Ｘ軸正の方向）に向かって下がるように各フレネル面が傾斜しているが、他方側では、左側（Ｘ軸負の方向）に向かって下がるよう各フレネル面が傾斜している。

【0026】

図１では、更に反射板５を備えた紫外線照射装置１が示される。Ｏの位置に紫外線ＬＥＤ６があり、そのＺ軸負方向、つまり鉛直方向にリニアフレネルレンズ３があり、Ｏの幅方向には２つの反射板５がＯを取り囲むように内方に、より詳細にはリニアフレネルレンズ３の方向と略同方向に向けて反射可能なように備えられている。

【0027】

図１を用いてより詳細に紫外線照射装置１を説明する。まずＯの紫外線ＬＥＤ６を光源として光線が出射され、図３に示されるような集光レンズ２によって集光される。この集光された光線を入射光線１０とする。この入射光線１０は、図１、図３に示されるように、リニアフレネルレンズ３にて反射し、その一部が反射板５に入射する。この反射板５は、後述する半値角付近の入射光線１０がリニアフレネルレンズ３によって反射されたとき、その反射した光を反射光線とすると、反射光線を再反射できる位置にある。さらに反射板５は、再反射した光線がリニアフレネルレンズ３の外側を通り、リニアフレネルレンズ３に入射した入射光線１０のうちこれを通過してリニアフレネルレンズ３により集光された光線が被照射面４を照射する部分と、被照射面４上の照射領域とが完全に、あるいはほぼ重なるような照射領域を、再反射した光線で被照射面４をリニアフレネルレンズ３を介さず直接照射可能な位置に設けられる。これによりリニアフレネルレンズ３による反射板５により再反射された光線の再度の反射を避けることができ、エネルギー効率を改善することができる。

【0028】

図２では、図１のＹ方向を示した側面図が示される。反射板５がリニアフレネルレンズ３の上部に点線で示される。また、反射範囲５０はリニアフレネルレンズ３に入射する、集光レンズ２を通過した光の、紫外線ＬＥＤ６と集光レンズ２の半値角を４０度とした場合のリニアフレネルレンズ３上の照射範囲である。このとき、反射範囲５０の長さよりも、反射板５のほうが幅が広く、Ｙ方向で、反射板５の幅の範囲にこの反射範囲５０が収まっていることが好ましい。これにより、リニアフレネルレンズ３から反射した光を効果的に再反射することができる。反射範囲５０のＹ方向の長さよりも反射板５のＹ方向の長さが長く、Ｙ方向で反射範囲５０が反射板５の長さに収まっていることで、効果的に入射光線１０の再反射を行うことができる。なお、表１には半値角付近におけるリニアフレネルレンズ３による反射率、つまりエネルギーロスが示されている。半値角付近はリニアフレネルレンズ３における入射角がおおむね５０度付近ということができるが、この場合、表１を参照すると、約１１．２６６パーセントが反射され、従来の構成であれば無駄なエネルギーとなっていた。本実施形態ではこれを活用する構成が開示されている。

【0029】

【表1】

【0030】

次に図３を示しながら半値角における光線の軌跡についてより詳細に説明する。図３はＸＺ平面における断面図である。リニアフレネルレンズ３のフレネル面やライズ面については省略している。まず、紫外線ＬＥＤ６から出射した光が集光レンズ２に集光され、その後入射光線１０としてリニアフレネルレンズ３の平滑面２４に入射する。この入射光線１０のうち、集光レンズの特性として照射される光線の、相対放射強度が半分以下になる角度以上の角度の光線は、急激に紫外線強度が低下するという特性がある。このため、半値角までの紫外線を活用することが一般的に行われている。この半値角における光線を示す、光源の中心である原点Ｏからのびる、Ｚ軸に対して角度αのついた仮想の直線が仮想直線４１、４２である。そして、リニアフレネルレンズ３の平滑面２４において半値角の光線を示す、仮想直線４１、４２の範囲内となる光である図３において入射光線１０として示される光線が、反射光線１１としてリニアフレネルレンズ３に一部反射される。このときリニアフレネルレンズ３に入射した光線のうち、仮想直線４１、４２の範囲内で最も外側の光線が反射した光線の軌跡を示す直線上に、反射板５があることが好ましい。これにより、半値角付近の比較的強度がつよく、なおかつリニアフレネルレンズ３の外側に再反射した光を通しやすいような光線を反射板５によって的確にとらえることができる。
また、角度αは、一般に紫外線ＬＥＤと凸レンズを用いた場合、半値角は４０度前後である。つまり、このような指向特性を持つ場合には、角度αは２０度ということになる。
そして、反射光線１１が、さらに反射板５によって再反射し、入射光線１０のうち仮想直線４１、４２の範囲内で最も外側の光線の近傍の光線、具体的にはＸＺ平面上で原点Ｏから鉛直方向を０度とした場合に、１８度から２１度近辺においてリニアフレネルレンズ３に反射された光であり、紫外線ＬＥＤ６から出射した光線についても、反射板５にて再反射しており、これら光線を範囲で示したものが再反射ビーム６０であり、線６１、６２の間として示される範囲である。

【0031】

次に、図３とともに図４を用いてリニアフレネルレンズ３の位置する範囲について説明する。図４は図３と同様の視点であるＸ軸とＺ軸の存在するＸＺ平面上において原点Ｏを通り、Ｚ軸とのなす角βが２５度である仮想直線１２、１３を用いて、この仮想直線１２、１３の内側にリニアフレネルレンズ３が収まっていることを示す図である。図３に示す再反射光線４３、４４は、半値角における入射光線１０の反射板５にて再反射した際の光線を表したものである。図４に示すように、リニアフレネルレンズ７０を略水平に設置するとき、ＸＺ平面上で原点Ｏを通り、Ｚ軸とのなす角である角βが２５度であるような仮想直線を仮想直線１２、１３としている。この仮想直線１２、１３の間にリニアフレネルレンズ３が収まり、従って仮想直線１２、１３の外側にはリニアフレネルレンズ３がない構成となっているので、再反射光線４３の近傍の光線である、線６１、６２で囲まれた光線の束である再反射ビーム６０が、リニアフレネルレンズ３の外側を通って図４では図示していない被照射面３へと直接再反射光を照射することができるため、好適である。再反射光線４４についても同様である。詳細には図示していないが図４の左半分についても同様である。

【0032】

図５を用いて本発明の実施形態の他の一例として、紫外線照射装置１に図６のようなリニアフレネルレンズ７０を用いた場合を示す。図５のリニアフレネルレンズ７０は、スリット２０を設けている。その他、反射板５の位置などは図４の場合と同様である。スリット２０は、リニアフレネルレンズ７０を略水平に設置するとき、ＸＺ平面上で原点Ｏを通り、Ｚ軸とのなす角である角βが２５度であるような仮想直線１２、１３と、同じくＸＺ平面上で原点Ｏを通りＺ軸とのなす角である角Θが３０度であるような仮想直線１４、１５に囲まれ、リニアフレネルレンズ３の平滑面２４上の領域である領域３０の幅よりも広い幅を有している。図６を参照すると、この領域３０より広い幅を有するのは短辺２１である。しかし必ずしも図６のような矩形状のスリット２０である必要はなく、楕円形状などでも、幅が確保されていれば形は異なっていてもよい。また、スリット２０は長辺２２を有しており、この長辺がＹ方向に伸びている。スリットの形状が矩形状でない場合でも、Ｙ方向に長いスリットであることに変わりはない。また、図６においてリニアフレネルレンズ７０は平滑面２４及びフレネルを有する面２３を備えている。フレネルを有する面２３が下方向、平滑面２４を紫外線ＬＥＤ６のある方向である上方向に向け、図１等に示されるように、紫外線照射装置１においては略水平に設ける。これは、スリット２０の説明以外はリニアフレネルレンズ３においても同様である。

【0033】

図５に示すこのスリット２０においても、図４と同様に、リニアフレネルレンズ７０から反射した光線で、半値角のものを反射した光線が、反射板５により再反射される。再反射された光線は、図４と同様に同様に反射され、この図４において再反射ビーム６０にあたる部分が、スリット２０を通過し、また再反射ビーム６０は、リニアフレネルレンズ７０のスリット２０の内側の領域に紫外線ＬＥＤ６から入射し、リニアフレネルレンズ７０を通過した光線により被照射面４において照射されている照射領域と、その照射範囲が完全に、あるいはほぼ重なるような位置に設けられ、また再反射ビーム６０はリニアフレネルレンズ７０を介さず被照射面４を直接照射するよう構成されている。

【0034】

図１にもどり、被照射面４の寸法等につき説明する。被照射面４の寸法は限定されるものではないが、例えば、リニアフレネルレンズ３、７０から被照射面４までの距離が６００ｍｍで、被照射面の図１における幅方向の照射幅が５０ｍｍ～２００ｍｍの照射範囲を照射する場合には、幅方向に均一に照射する観点から、Ｘ方向の中心（ゼロ点）付近のフレネル角度は、４度～３７度で構成されるのが好ましい。また、幅方向の両端部におけるフレネル角度は、幅方向に均一に照射する観点から、２２度～５２度で構成されるのが好ましい。

【0035】

ここで、本発明のリニアフレネルレンズ３、７０の典型的な寸法及び材質について説明する。リニアフレネルレンズ３における各溝のＸ方向の一辺の長さは、約０．３ｍｍである。各フレネル面およびライズ面のサイズは、フレネル面のＸ方向の長さが約０．２５ｍｍ～０．４０ｍｍであり、ライズ面のＺ軸方向の高さが約０．０５ｍｍ～０．１５ｍｍである。この場合、リニアフレネルレンズ３にはフレネル面およびライズ面がそれぞれ約１６２個形成される。なお、これらの寸法は限定されるものではなく、均一な紫外線放射照度分布を得る観点から適宜設計することができる。

【0036】

リニアフレネルレンズ３、７０の材質としては、従来用いられる透明な樹脂を用いることができ、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン共重合樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂、シリコン樹脂等が用いられ、これらの樹脂と、フレネルレンズの逆形状を有する金型を用いて、プレス成形法、重合成形法等の方法により成形すればよい。

【実施例】

【0037】

実施例１の紫外線照射装置１に用いられるリニアフレネルレンズ３は、アクリル樹脂製であり、改良型リニアフレネルレンズから６００ｍｍの離れた距離に位置する被照射面のＸ方向の照射幅２００ｍｍの照射範囲における紫外線放射照度の均一化を目的として、面長５０ｍｍ、厚さｔ＝０．３ｍｍ、ピッチ＝０．３ｍｍであり、フレネル角度が１４．０４７度～４７．１９２度で連続的に変化するように構成し、加工によって作製した。なお、紫外線ＬＥＤ６は、ピーク波長が３６５ｎｍであるものが用いられた。
＜評価方法＞
（紫外線放射照度分布試験）
実施例１の紫外線照射装置１を用いた場合における被照射面の紫外線放射照度分布が測定された。改良型リニアフレネルレンズから６００ｍｍの離れた距離に位置する被照射面のＸ軸方向の照射幅２００ｍｍの領域における紫外線放射照度分布を測定し、紫外線放射照度分布の改善度合いを測定した。改善度合いの測定方法としては、照射幅全域において、紫外線放射照度の平均値の±１０パーセントの範囲に紫外線放射照度が収まっており、紫外線放射照度が均一化されている場合にその均一化されている照度を比較することとした。

【0038】

比較例では、本開示の発明と同様の構成であり、紫外線ＬＥＤ６、集光レンズ２を実施例１と同様の配置で備えていた。しかしリニアフレネルレンズについては本発明の特徴、すなわち仮想直線１２、１３の範囲内にリニアフレネルレンズが収まっている、リニアフレネルレンズにスリットが設けられている、反射板５を備える、といった特徴は有していなかった。

【0039】

この紫外線放射照度測定試験により照度を比較した結果、以下の結果が得られた。すなわち、比較例による紫外線放射照度の結果を１００％とすると、実施例では被照射面４においておおむね１０５～１１５％前後の紫外線放射照度が得られた。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本開示は、紫外線を照射する紫外線照射装置、及び紫外線照射装置を備える紫外線探傷装置に好適に利用することができる。しかしながら、本開示は、上述された実施形態、及び実施例に限定されるものではない。本開示の紫外線照射装置は、紫外線を利用する、コンタミネーションチェック、漏洩検査、脱脂洗浄の確認等のいるあらゆる試験や検査に有用である。また、本開示の紫外線探傷装置は、蛍光磁粉探傷装置に限定されるものではなく、蛍光浸透液を用いて被検査物の表面の欠陥を探傷する浸透探傷装置であっても良く、紫外線を利用して欠陥を探傷するあらゆる紫外線探傷装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0041】

１ 紫外線照射装置
２ 集光レンズ
３、７０ リニアフレネルレンズ
４ 被照射面
５ 反射板
６ 紫外線ＬＥＤ
１０ 入射光線
１１ 反射光線
１２、１３、１４、１５ 仮想直線
２０ スリット
２１ 短辺
２２ 長辺
２３ フレネルを有する面
２４ 平滑面
３０ 領域
４１、４２ 仮想直線
４３、４４ 再反射光線
６０ 再反射ビーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】