CN100403094C - 紫外固化照射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学、光电子和微电子器件胶合和其它处理用的紫外固化照射装置；它包括依次设置的高压放电光源、椭球面集光反射镜、导光管和投影透镜组，所述高压放电光源的发光点位于椭球面集光反射镜的第一焦点处，所述椭球面集光反射镜与导光管入射端面同光轴，其特征在于所述投影透镜装置和被照射工件表面之间设有合光镜。所述光导管的紫外光入射端处在椭球面集光反光镜的第二焦点区域内；具有结构简单、成本低廉、使用方便、安全、能提高光能利用率的特点，它能在被照射面上产生均匀照明、可直接观察工件的被处理表面，便于对工件进行精确调整、对准的紫外固化照射装置。
Description
技术领域
本发明涉及光学、光电子和微电子器件胶合和其它处理用的紫外固化照射装置。
技术背景
在现有技术中，利用紫外光进行表面处理和光敏胶固化的技术具有加工效率高，定位精确，无挥发性溶剂等一系列优点，而被广泛应用于光学、光电子、微电子器件的科研、开发和生产领域。在这些工作过程中，当将两部件胶合固定在一起时，通常是在胶合面处涂布紫外光敏胶后，利用显微镜、定中心仪等仪器来观察并调整所胶合器件的相对位置，使零部件的相对位置与工艺要求相一致后，迅速用紫外光照射胶合面使光敏粘结剂固化，将两个或多个零件准确地固定在一起。
为了能够观察到胶合表面的情况，一种方法是在正对胶合表面的方向设置观察用光学系统，固化用的紫外光通过石英或液芯光导管传送到照射面的斜上方，从斜上方照射工件面。日本专利特开2006-176653所公开的装置就采用了这种方法。光从光导管射出后会发散，一般石英光纤的光束发散角约为22度，液芯光纤的发散角达40度或更大。对于较小的工件，发散后的光只有一小部分被工件所接收利用，光能利用效率很低，在被照射面上产生的辐照度分布也很不均匀。为了提高光能利用率和改善被照射面上的辐照度均匀性，日本专利特开2001-2501409-光照射装置中提出了一种利用两端为球面的棒状透镜将光纤的出射端面投影成像到被照射面上的方法，大大提高了光能利用率，并能在被照射面上获得好的辐照度均匀性。其缺点是由于投影镜头部分的阻挡，在实际照射时无法同时观察被照射面并对器件的位置进行精确调整。
发明内容
本发明的目的是提供一种设计合理、结构简单、使用方便、安全，既能够利用可见光直接观察工件的被处理表面，对工件进行精确调整、对准，又能高效率会聚紫外光，在被照射面上产生均匀照明的紫外固化照射装置。
本发明的目的是采用这样技术解决方案实现的：它包括依次设置的高压放电光源、椭球面集光反射镜、导光管、投影透镜装置和被照射面，所述高压放电光源的发光点位于椭球面集光反射镜的第一焦点处，所述椭球面集光反射镜与导光管的入射端同光轴，其特征在于所述投影透镜装置和被照射工件表面之间设有合光镜。
由于本发明采用了光导管、投影透镜装置和合光镜相配合的结构，因而能使光导管传递的光经过投影透镜装置和合光镜有效会聚，并照射到被照射工件上，它克服了光直接从光纤束出射后的发散不足，提高了光能利用率，减少了紫外光泄漏对操作人员可能带来的伤害；合光镜的设置能将可见光与紫外固化光合成为同光轴的照射系统，可以在实现高效率、均匀照明的同时能够通过合光镜直接观察到被照射部件，精确调整和对准部件的位置和中心，光导管采用多角棒状匀光镜，可以省略价格昂贵的石英光纤，大大节约用户的使用成本。
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明的光导管结构示意图
图3是本发明光导管的正六边形空心棱镜示意图
图4是本发明光导管的正六边形实心棱镜示意图
图5是本发明的合光棱镜结构示意图
图6是本发明的合光反射镜结构示意图
图7是使用本发明的产生的成像及均匀照度分布示意图
图8是本发明合光镜的光谱反射率与波长关系曲线示意图
附图标号说明：1-高压放电光源、2-椭球面集光反射镜、3-导光管、4-投影透镜装置、5-入射口、6-出射口、7-合光镜、8-可见光入射口、9-合光棱镜、10-镜体、11-合成光出射口、12-被照射工件表面、13-紫外光入射口、14-出射端、15-紫外光入射端、16-镜筒、17-定位环、18、19-直角棱镜、20-二色性反射膜、21-平面反光镜。
具体实施方式
参照图1：本发明包括依次设置的高压放电光源1、椭球面集光反射镜2、导光管3和投影透镜装置4，所述高压放电光源1的发光点位于椭球面集光反射镜2的第一焦点处，所述椭球面集光反射镜2与导光管3同光轴，所述投影透镜装置4分别与光导管3和合光镜7相配合，所述光导管3的紫外光入射端15处在椭球面集光反光镜2的第二焦点区域内。
在图1、图5和图6中：所述高压放电光源1可采用高压短弧汞灯；在所述椭球面集光反射镜2的内表面镀有选择性反射膜，用以反射对固化和表面处理有效的紫外辐射光，透过可见及红外辐射光，所述投影透镜装置4的紫外光入射口5与光导管3的出射端14相对应，所述投影透镜装置4的出射口6与合光镜7的紫外光入射口13相对应，所述投影透镜装置4能将光导管3出射端14形成的均匀照明投影成像投射到合光镜7，所述合光镜7是平面合光镜和合光棱镜9中的一种，所述平面合光镜主要由二色性反射膜20与平面反光镜21结合而成，二色性反光膜20镀在平面反光镜21的表面；所述合光棱镜9主要由两个直角棱镜18、19胶合而成，在其中的一个直角棱镜的斜面上镀有二色性反射膜20；所述平面合光镜和合光棱镜9能够与镜体10相配合，在镜体10上设有紫外光入射口13、可见光入射口8和合成光出射口11，所述光导管3的入射端15位于椭球面集光反光镜2的第二焦点的±3mm区域范围内。所述合成光出射口11与可见光入射口8位于合光棱镜9的上下两侧；
所述合光棱镜9的作用是反射参与紫外固化的紫外光，透过调整、对准观察用的可见光；对于可见光，合光棱镜9相当于一个透光的平行平板，操作者可以在观察的同时、使用对准装置透过合光棱镜9直接观察和调整被照射的胶合部件。
所述平面合光镜的作用与合光棱镜9的作用相同，在此不作赘述。
参照图2、图3和图4：所述光导管3上设有定位环17，定位环17与镜筒16内壁相配合，定位环17的作用是固定导光管3在镜筒16内位置，并使导光管3处在介质为空气的环境中；使用时，光在光导管3与空气的界面上形成全反射，光在导光管3中多次反射后，在导光管3的出射端14能够形成非常均匀的照度分布。
所述导光管3是多个平面构成的空心反射棱镜18、石英或玻璃材料的截面为多边形的实心匀光棱镜19，多条光纤组成的光纤束或液芯中的一种，其中多边形截面的边数为3、4、6、8、10中的一种；对于多条光纤组成的光纤束，可以通过将光纤输入端和输出端位置的随机排列获得均匀照明，即在光纤束输入端中心位置的光纤在输出端可能排列在光纤束的边缘，而在输入端边缘位置的光纤在输出端可能排列在中心，而同一根光纤其在输入端和输出端的位置是随机对应的。
所述投影透镜装置4的投射成像主要由导光管3的截面尺寸和被照射工件表面12面积的比所决定，导光管3的出射端14在被照射面12所成的像应和被照射面12的形状相似，大小相当。当被照射工件表面12为圆形时，应选用六角或8角形多角匀光棒镜；如被照射工件表面12为矩形时，应选用和被照射工件表面12相似的矩形匀光棒镜，这样可以充分利用光源所产生的紫外光辐射。
参照图7：本发明使用六角匀光棒镜作为导光镜时，在被照射工件表面12所形成的反映紫外辐射光均匀照射投影成像。
参照图8：本发明合光镜的光谱反射率与波长关系曲线，曲线a反映出合光镜能够透过可见光、反射紫外光情况；曲线b反映出合光镜能够透过紫外光、反射可见光的情况。
Claims (5)
1.一种紫外固化照射装置，包括依次设置的高压放电光源、椭球面集光反射镜、导光管和投影透镜装置，所述高压放电光源的发光点位于椭球面集光反射镜的第一焦点处，所述椭球面集光反射镜与导光管入射端面同光轴，其特征在于所述投影透镜装置和被照射工件之间设有合光镜。
2.根据权利要求1所述的一种紫外固化照射装置，其特征在于所述合光镜由镜体与合光棱镜结合而成，在镜体上设有紫外光入射口、可见光入射口和合成光出射口。
3.根据权利要求1所述的一种紫外固化照射装置，其特征在于所述合光镜是平面合光镜和合光棱镜中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种紫外固化照射装置，其特征在于所述平面合光镜主要由二色性反射膜与平面反射镜结合而成，二色性反射膜镀在平面反光镜的表面。
5.根据权利要求1所述的一种紫外固化照射装置，其特征在于所述合光棱镜由两个直角棱镜胶合而成，在其中的一个直角棱镜的斜面上镀有二色性反射膜。
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