偏光素子ユニットおよびこの偏光素子ユニットを用いた光照射装置並びに偏光素子ユニットの透過率設定方法
【課題】複数のワイヤーグリッド偏光素子を並べて構成した偏光素子ユニットにおいて、各偏光素子の透過率に個体差があっても、光照射領域の照度分布を均一にすること。
【解決手段】複数のワイヤーグリッド偏光素子５５ａ〜５５ｄを、各々の端部が光源からの光が通過する方向に重なるように枠体５２内に一方向に並べて配置し、上記枠体５２に、個々の偏光素子５５ａ〜５５ｄに対応させて、各偏光素子を通過する光を遮光する遮光手段８０を設ける。遮光手段８０は複数の遮光板８１から構成され、各遮光板８１は、各偏光素子５５ａ〜５５ｄ上への突出量が可変であり、遮光板８１の突出量を変えることにより、各偏光素子を透過する光の透過量を調整する。これにより、各ワイヤーグリッド偏光素子５５ａ〜５５ｄの透過率に個体差があっても、各偏光素子５５ａ〜５５ｄを透過する光の量を同じにすることができ、光照射領域の照度分布を均一にすることができる。
【解決手段】複数のワイヤーグリッド偏光素子５５ａ〜５５ｄを、各々の端部が光源からの光が通過する方向に重なるように枠体５２内に一方向に並べて配置し、上記枠体５２に、個々の偏光素子５５ａ〜５５ｄに対応させて、各偏光素子を通過する光を遮光する遮光手段８０を設ける。遮光手段８０は複数の遮光板８１から構成され、各遮光板８１は、各偏光素子５５ａ〜５５ｄ上への突出量が可変であり、遮光板８１の突出量を変えることにより、各偏光素子を透過する光の透過量を調整する。これにより、各ワイヤーグリッド偏光素子５５ａ〜５５ｄの透過率に個体差があっても、各偏光素子５５ａ〜５５ｄを透過する光の量を同じにすることができ、光照射領域の照度分布を均一にすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の偏光素子を並べた偏光素子ユニット、およびこの偏光素子ユニットを使用して、液晶表示素子の配向膜や、紫外線硬化型液晶を用いた視野角補償フィルムの配向層の光配向、あるいは３Ｄ映像表示装置に使用される位相差フィルムを製造するための光照射装置、並びにその偏光素子ユニッ卜の透過率が全体として一定になるように設定する透過率の設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルなどの液晶表示素子の配向膜や、３Ｄ映像を現出させる３Ｄ映像表示装置に使用される位相差フィルム（以下３Ｄ用フィルム）の配向層の配向処理に関し、配向膜に紫外線領域の偏光光を照射することにより配向を行う、光配向と呼ばれる技術が採用されるようになってきている。以下、光により配向を行う配向膜や配向層を設けたフィルムのことを、総称して光配向膜と呼ぶ。光配向膜は、液晶パネルの大型化につれて大面積化しており、それとともに、光配向膜に紫外線領域の偏光光を照射する偏光光照射装置も大型化している。
【０００３】
上記光配向膜において、例えば３Ｄ用フィルムは、幅が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの帯状で長尺のワークであり、配向処理後所望の長さに切断して使用する。このような帯状の長い光配向膜に対して光配向を行うために、棒状の紫外線ランプとワイヤーグリッド偏光素子を組み合せた偏光光照射装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１にも記載されているように、ワイヤーグリッド偏光素子は大型のものが作れない。そのため、このような偏光光照射装置においては、複数のワイヤーグリッド偏光素子を保持枠体（フレーム）内に一方向に並べて配置した偏光素子ユニットを使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５０６４１２号公報
【特許文献２】特表２０１０−５０１０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
紫外線を偏光するワイヤーグリッド偏光素子の製作は、半導体製造に用いられるリソグラフイ装置やエッチング装置、蒸着装置などを使って行う。詳しい製作方法については、例えば特許文献２に記載されている。このようにして作られたワイヤーグリッド偏光素子の透過率は約３０％であるが、透過率には数％の個体差が生じる。
上記したように、偏光素子ユニットは、複数のワイヤーグリッド偏光素子を並べて構成している。しかし、各偏光素子の透過率に数％の差があると、仮にこの偏光素子ユニットの全体に均一な照度の光が入射したとしても、偏光素子を通過した光により作られる光照射領域の照度分布は均一にならない。
本発明は上記問題点を解決するものであって、複数のワイヤーグリッド偏光素子を並べて構成する偏光素子ユニットにおいて、各ワイヤーグリッド偏光素子の透過率に個体差があっても、光照射領域の照度分布が均一になるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明においては、偏光素子ユニットに、各ワイヤーグリッド偏光素子から出射する光を遮光（減光）する遮光手段を設ける。この遮光手段により光照射領域の照度分布を調整する。
遮光手段は、偏光素子を保持する枠体（フレーム）に取付けた遮光板を備え、偏光素子から出射する光束の中にこの遮光板を挿入して減光する。遮光板は、光束の中に挿入する長さが変えられるようにして、偏光素子を保持する枠体（フレーム）に取り付ける。
また、上記遮光手段は、１枚のワイヤーグリッド偏光素子につき少なくとも１個設けることが必要であるが、光照射領域における照度分布の微妙な調整を行うためには、１枚の偏光素子につき複数個設けることが望ましい。
偏光素子ユニットの全体の透過率を一定して、光照射領域における照度分布を均一にするための、遮光手段の遮光板による遮光量の調整手順としては、偏光素子ユニットに並べて配置する全てのワイヤーグリッド偏光素子の透過率をあらかじめ測定しておき、その値が最も低い偏光素子の透過率に合せるように、各偏光素子を通過する光を、それぞれに対応して設けた遮光手段の遮光板により遮光して減光する。
すなわち、本発明においては、上記課題を次のように解決する。
（１）光源からの光を偏光する偏光素子ユニットを以下のように構成する。
複数のワイヤーグリッド偏光素子を、各々の端部が光源からの光が通過する方向に重なるように枠体内に一方向に並べて配置し、上記枠体に、並べて配置した個々の偏光素子に対応して、各偏光素子を通過する光を遮光する遮光手段を設ける。この遮光手段は、上記一方向に沿って並べて配置され、各遮光手段は上記一方向に対して交差する方向に上記枠体から上記偏光素子上への突出量が可変であるように構成されている。
（２）上記（１）において、上記遮光手段を、１枚の偏光素子に対して複数設ける。
（３）複数の光源素子を一方向に並べた光出射部と、該光出射部から出射する光を反射して、前記一方向に伸びる線状に集光する反射ミラーと、前記反射ミラーの光出射側に設けられ、該反射ミラーにより反射された光を偏光する偏光素子を備えた偏光素子ユニットとを備え、前記一方向に対して直交する方向に搬送されるワークに対して、上記偏光素子ユニットにより偏光した偏光光を照射する光照射装置に、上記（１）（２）の偏光素子ユニットを用いる。
（４）複数の偏光素子を、各々の端部が光源からの光が通過する方向に重なるように枠体内に一方向に並べて配置し、該枠体に、並べて配置した個々の偏光素子に対応して、各偏光素子を通過する光を遮光する遮光手段が設けられた偏光素子ユニットにおいて、各偏光素子の透過率を以下のように設定する。
第１の工程：上記複数の偏光素子のそれぞれの透過率を測定する。
第２の工程：第１の工程と、該第１の工程において測定した複数の偏光素子のうち、最も低い透過率を示した偏光素子の透過率と同じになるように、その他の偏光素子の透過率を対応する遮光手段により遮光することで低下させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）偏光素子ユニットに遮光手段を設け、この遮光手段の遮光板により、各ワイヤーグリッド偏光素子から出射する光の量を調整できるようにしたので、各ワイヤーグリッド偏光素子の透過率に個体差があっても、各ワイヤーグリッド偏光素子の透過率を同じにすることができる。このため、偏光素子ユニットの全体の透過率が一定になり、したがって光照射領域の照度分布を均一にすることができる。
（２）遮光手段を、１枚の偏光素子に対して複数設けることにより、偏光素子ユニットから出射する光の量を、偏光素子ユニットの長手方向に関して細かく調整することができる。これにより、光照射領域の照度分布について、細かく微妙な照度の調整が可能となる。
特に、ワイヤーグリッド偏光素子の端部を重ね合わせた各境界部分に対応して、遮光板を設けることにより、透過率が低下する該境界部分の透過率を、他の位置における透過率と独立して調整することができる。このため、光照射領域における照度分布をより均一にすることができる。
（３）上記偏光素子ユニットを前記構成の光照射ユニットに適用することにより、一方向において平行で、照度分布が均一な偏光光を被照射物に照射することができる。このため、本発明の光照射装置を液晶表示素子等の配向膜や、３Ｄ映像表示装置に使用される位相差フィルムの製造に用いることより、解像度の高く照度分布が均一なパターンを形成することができる。
（４）上記（１）（２）の偏光素子ユニットにおいて、第１の工程で複数の偏光素子のそれぞれの透過率を測定し、第２の工程で、第１の工程において測定した複数の偏光素子のうち、最も低い透過率を示した偏光素子の透過率と同じになるように、その他の偏光素子の透過率を対応する遮光手段により遮光して低下させて、複数の偏光素子の透過率を調整するようにしたので、それぞれ透過率の異なる複数の偏光素子の透過率をそろえて、光照射領域における照度分布を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施例の光照射装置の全体の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】光照射領域におけるＸ方向の照度分布を示す曲線図である。
【図４】本実施例における偏光素子ユニットの構成例を示す図である。
【図５】図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】遮光板と、偏光素子ユニットを通過する光束との関係を示す図である。
【図７】第１の実施例において、遮光手段を一方の辺のみに設けた場合の光照射領域におけるＸ方向の照度分布例を示す図である。
【図８】偏光素子ユニットの変形例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例の光照射装置の全体の概略構成を示す図である。
【図１０】図９に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】第２の実施例に適用される偏光素子ユニットの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の第１の実施例の光照射装置の全体の概略構成を示す図であり、図２は図１（ａ）に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）は光照射装置の全体の概略構成を示し、図１（ｂ）は光出射部を光出射側から見た図を示す。
図１（ａ）に示すように、光照射装置は、光出射部１０と、光出射部１０からの光を反射して線状に集光する反射ミラー４０と、反射ミラー４０により反射した光を偏光光にする偏光素子ユニット５５と、偏光素子ユニット５５からの偏光光を縞状に整形するマスク４５と、光出射部１０のランプに電力を供給する電源部７０と、この電源部７０を始めとして光照射装置全体の動作を制御する制御部６０を備える。
マスク４５の下側には、図２に示すように、被照射物（以下ワークともいう）Ｗを搬送する搬送手段５０が設けられている。ワークＷは、帯状の長尺のフィルムであり、搬送手段５０のローラー５１が回転することにより、ワークＷの長手方向（図２の左右方向であり、以下この方向をＹ方向と呼ぶ）に搬送され、ワークＷにはマスク４５により縞状に整形された偏光光が照射される。
光出射部１０は、複数の光源素子２１よりなる光源素子列２０ａ，２０ｂにより構成されている。反射ミラー４０は、光源素子列２０ａ，２０ｂからの光を、光源素子２１が並ぶ一方向（図２の紙面手前奥方向であり、以下Ｘ方向と呼ぶ）に伸びるように線状に集光する。
【００１０】
光出射部１０は、光源素子２１が一方向（Ｘ方向）に並ぶように配置された光源素子列２０ａ、２０ｂを有し、この光源素子列２０ａ、２０ｂが上下方向（上記Ｘ方向に直交する方向、以下Ｚ方向と呼ぶ）に並んで配列され、これらにより光源素子列２０が構成される。
光源素子列２０における光源素子２１は、ショートアーク型放電ランプ３０と、この放電ランプ３０を取り囲むように配置した、当該ランプからの光（紫外光）を反射するリフレクタ２２とを有する。放電ランプ３０としては、例えば、波長２７０ｎｍ〜４５０ｎｍの紫外光を効率良く放射する超高圧水銀ランプを用いることができる。この放電ランプ３０は、発光部およびこの発光部の両端に連続するロッド状の封止部を有する発光管を備え、発行管内には、一対の電極が対向して配置されているとともに、水銀、希ガスおよびハロゲンガスが封入されている。このような放電ランプ３０においては、一対の電極間の距離が、例えば０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、水銀の封入量が例えば０．０８ｍｇ／ｍｍ3〜０．３０ｍｇ／ｍｍ3である。
【００１１】
リフレクタ２２は、その光軸Ｃを中心とする回転放物面状の光反射面２３を有するパラボラミラーにより構成されている。放電ランプ３０は、管軸（対向する電極を結ぶ直線）がリフレクタ２２の光軸Ｃと一致するように、かつ、電極間の輝点が、リフレクタ２２の焦点Ｆの位置になるように配置される。また、リフレクタ２２の光軸Ｃは図２の左右方向（Ｙ方向）に平行になるように配列され、各光源素子１２から出射する光は、図２に示すように平行光となり、反射ミラー４０に入射する。
反射ミラー４０は、Ｘ方向に垂直な断面が放物線状の光反射面を有するシリンドリカル・パラボラミラーにより構成されており、その長手方向はＸ方向に沿って伸び、その焦点ｆが被照射物Ｗの表面上に位置するように配置されている。
リフレクタ２２と反射ミラー４０は、ワークＷへの光照射（露光）に必要な波長の紫外光のみを反射し、不要な可視光や赤外光を透過するように、波長選択コーティングが施されたミラーである。
マスク４５は、Ｘ方向に長い矩形の板状のものであり、反射ミラー４０の光出射側において、反射ミラー４０による反射光の光軸Ｌに対して垂直な平面に沿って配置されている。このマスク４５は、被照射物Ｗの搬送方向（図面左右方向：Ｙ方向）に沿って伸びる、透光部と遮光部が交互に並ぶ縞状のパターンが形成されている。
【００１２】
光源素子列２０ａにおける光源素子２１と、光源素子列２０ｂにおける光源素子２１は、図１（ｂ）に示すように、上記Ｚ方向に対して斜め方向に配置されている。すなわち、各光源素子２１は、光源素子列２０ａの光源素子２１における放電ランプ３０の電極間中心点と、当該光源素子２１に最も接近する、他の光源素子列２０ｂの光源素子２１における放電ランプ３０の電極間中心点とを結ぶ直線Ｔが、上記Ｘ方向に伸びる直線Ｘと斜交するように配置されている。このため、被照射領域において、均一な照度分布が得られる。
【００１３】
図３は、光照射領域におけるＸ方向の照度分布を示す曲線図である。この図において、縦軸は相対照度、横軸はＸ方向における相対的な位置を示し、実線は一方の光源素子列２０ａからの光による光照射領域の照度分布曲線、点線は他方の光源素子列２０ｂからの光による光照射領域の照度分布曲線を示す。
光源素子列２０ａにおける光源素子２１と、光源素子列２０ｂにおける光源素子２１が上記Ｚ方向に対して斜め方向に配置されているため、図３に示すように、一の光源素子列２０ａに係る光源素子２１からの光の照射領域の照度のボトム位置に対して、当該光源素子に最も接近する、他の光源素子列２０ｂに係る光源素子２１からの光の照射領域の照度のピーク位置が重畳すると共に、光源素子列２０ｂに係る光源素子２１からの光の照射領域の照度のボトム位置に対して、光源素子列２０ａに係る光源素子２１からの光の照射領域のピーク位置が重畳する結果、均一な照度分布が得られる。
すなわち、反射ミラー４０により集光された光照射領域では、各光源素子列２０ａ，２０ｂにおける各光源素子２１からの出射光の照度ピークの山および谷が、各光源素子列毎に、光源素子２１が並ぶ一方向において異なる位置に表れ、１方の光源素子列２０ａの各光源素子２１の照度ピークの谷の部分が、他方の光源素子列２０ｂにおける各光源素子２１の照度ピークの山の部分によって補償されることにより、照度分布が均一になる。
【００１４】
図１、図２に示す光照射装置において、光出射部１０の各光源素子２１の放電ランプ３０から放射された光は、リフレクタ２２の光反射面によって反射されて、リフレクタ２２の光軸Ｃに沿った平行光とされて反射ミラー４０に向かって出射される。
この光出射部１０から出射する平行光は、反射ミラー４０における光反射面により下方に向かって反射されて、Ｘ方向に伸びる線状に集光され、偏光素子ユニット５５を介してマスク４５に入射する。マスク４５に入射される光は、Ｘ方向において互いに平行な平行光である。
マスク４５に入射した光は、マスク４５の遮光部および透光部によってストライプ状に整形され、被照射物Ｗに照射されることにより、被照射物Ｗにおけるローラー５１が接する箇所の表面には、マスク４５における遮光部および透光部のパターンに対応するストライプ状の光照射領域が形成される。そして、被照射物Ｗが搬送手段５０によってＹ方向に搬送されることにより、当該被照射物Ｗに対して、所要の光照射処理が達成される。
【００１５】
図４、図５、図６に本実施例における偏光素子ユニット５５の構成例を示す。
図４（ａ）は、偏光素子ユニット５５を光出射側から見た平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、図４では偏光素子が４枚の場合を示している。
偏光素子ユニット５５は、底板５２ｂと側板５２ａから構成された枠体５２内に、複数（本図では４枚）の平行四辺形状のワイヤーグリッド偏光素子（以下ＷＧ偏光素子）５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄを一方向に並べて構成したものであり、偏光素子ユニット５５のＷＧ偏光素子５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄは、反射ミラー４０による反射光の光軸に対して垂直な平面に沿って配置されている。
ＷＧ偏光素子５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄのそれぞれは平行四辺形であり、対向する二辺を、断面がＬ字形状の偏光素子支持部材５３により支持されて、枠体５２の底板５２ｂに取り付けられている。
【００１６】
隣り合う２枚のＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄは、隙間から無偏光光が漏れないように、入射する光が通過する方向（光軸方向）に対して、周辺部（端部）が上下に重なり合うように設けられている。そのため、偏光素子支持部材５３は、隣の偏光素子支持部材５３とＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄを固定する高さが異なる。
なお、偏光素子支持部材５３には、各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄを、光軸方向に対して垂直な平面内で回転させる機構が設けられるが、本図では省略して示している。各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄは、回転移動時に隣の素子とこすれることがないように、光が通過する方向に関して数ミリの間隔を有して設けられている。
ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの形状が平行四辺形であるのは、この形状にすると、ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの上下に重なり合った境界部分が、ワークＷの搬送方向に対して斜めになるため、境界部分による照度の低い部分がその前後の光照射により照度が補われるので、ワークＷに照射する偏光光の照度分布の悪化の影響を小さくすることができるからである。
【００１７】
偏光素子ユニット５５の各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの光出射側には、並べて配置された個々の各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄから出射する光を遮光する遮光手段８０が設けられている。
遮光手段８０は、遮光板８１と、遮光板８１とを支持する支持板８２から構成され、遮光板８１は各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄを並べた方向に沿って、並べて配置されている。遮光板８１は支持板８２に取り付けられ、支持板８２は、枠体５２の側板５２ａに取り付けられている。
支持板８２には長孔８３が形成されており、この長孔８３を介して遮光板８１が支持体８２に、ねじ８４により固定される。支持体８２に固定された遮光板８１は、ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの光出射側を覆い、ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄから出射する光を遮る。
【００１８】
図６は、遮光手段８０の遮光板８１と偏光素子ユニットを通過する光束との関係を示す図である。なお、本実施例においては、遮光手段８０を偏光素子ユニット５５の光出射側に設け、偏光素子から出射する光を遮光するようにしているが、遮光手段を光入射側に設け、偏光素子に入射する光を遮光するようにしても良い。
ねじ８４を緩めれば、遮光板８１は支持板８２に対して長孔８３の伸びる方向に移動させることができ、遮光板８１によりＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの光出射側を覆う量、即ち遮光量を調整できる。すなわち、各遮光板８１は、各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄを並べた方向に対して交差する方向に上記枠体５２から上記ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄ上への突出量が可変である。
【００１９】
本実施例において、遮光手段８０は、各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの上下両側（偏光素子支持部材５３により支持されている対向する二辺、すなわち偏光素子５５ａ〜５５ｄを並べた方向に平行な対向する二辺）に、１枚のＷＧ偏光素子につき片側４枚、両側合計して８枚取り付けられている。なお、片側４枚の遮光手段８０うち１枚は、ＷＧ偏光素子の上下に重なり合った境界部分に対応して設けている。
各遮光手段８０の遮光板８１の長さはそれぞれ単独で設定できる。したがって、偏光素子ユニットから出射する光の量を、偏光素子ユニットの長手方向に関して細かく調整することができる。これにより、光照射領域の照度分布について、細かく微妙な照度の調整ができる。
なお、遮光手段８０を上記のように各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの両側に設けることにより、前記図１に示した光源素子列２０ａ及び光源素子列２０ｂのそれぞれの光源素子２１からの光を、それぞれ遮光することができ、光照射領域におけるＸ方向の照度分布を均一化することができる。
遮光手段８０を各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの両側の辺に設けず、一方の辺のみに設けた場合、光源素子列２０ａまたは光源素子列２０ｂの内のいずれかの光源素子２１からの光が遮光される割合が大きくなり、光照射領域におけるＸ方向の照度分布は、必ずしも前記図３に示したように均一にならない。
図７は、遮光手段８０を一方の辺のみに設けた場合の、光照射領域におけるＸ方向の照度分布例を示したものであり、図３と同様、光照射領域におけるＸ方向の照度分布を示したものである。この場合には、同図に示すように、照度の高いところと低いところが交互に現れ、照度分布を均一にすることができない。
【００２０】
遮光子段８０の遮光量、即ち遮光板８１の長さの設定の手順について説明する。
サンプルとして、偏光素子ユニット５５に取り付けるＷＧ偏光素子を一つ取り出し、遮光手段８０の遮光板８１を使用しない（伸ばさない）状態で、ワークＷに照射する紫外線の透過率（以下透過率）を測定する。この例では３０％透過率であったとする。
次に、遮光手段８０の遮光板８１を８枚全て最大限（例えば２０ｍｍ）に伸ばした状態で、同様に透過率を測定する。その場合の透過率が２２％であったとする。遮光板８１を伸ばさない場合３０％の透過率であったものが、２２％になったのであるから、遮光板８１を８枚全て最大限に伸ばすことで、透過率は２２／３０＝０．７３、即ち約２７％透過率が低下したことになる。
同様に、遮光板８１を８枚全て１５ｍｍ伸ばしたときの透過率、１０ｍｍ伸ばしたときの透過率、５ｍｍ伸ばしたときの透過率を測定する。それらの透過率が、それぞれ、２５％、２７％、２９％であったとすると、遮光板８１の長さが１５ｍｍの場合は透過率が約１７％、１０ｍｍの場合は透過率が約１０％、５ｍｍの場合は透過率が約３％、それぞれ低下することになる。
【００２１】
このようにして、遮光板８１を伸ばした量（遮光板８１の長さ）と低下する透過率との関係をあらかじめ求める。この関係が求められたら、次に偏光素子ユニット５５に使用する全ての偏光素子について、遮光手段８０を使用しない状態での透過率を測定する。
図４において示した偏光素子ユニットは、４枚の偏光素子５５ａ〜５５ｄを使用しているので、ここでは４枚の偏光素子５５ａ〜５５ｄについて透過率を測定する。その結果、偏光素子５５ａの透過率は３５％、偏光素子５５ｂの透過率は３０％偏光素子５５ｃの透過率は３３％、偏光素子５５ｄの透過率は４０％であったとする。
各偏光素子の透過率がわかったところで、全ての偏光素子の透過率が、最も低い値を示した偏光素子の透過率になるように、遮光手段８０の遮光板８１の長さを設定する。この場合は偏光素子５５ｂの透過率３０％なるように、他の偏光素子５５ａ，５５ｃ，５５ｄの遮光板８１の長さを調整する。
【００２２】
偏光素子５５ａの透過率は３５％である。この透過率を３０％にするためには、３０／３５＝０．８６、約１４％透過率を低下させればよい。あらかじめ求めている遮光板８１の長さと透過率の関係により、遮光板８１の長さが１５ｍｍの場合は透過率が約１７％低下し、１０ｍｍの場合は透過率が約１０％低下することがわかっている。そのため、約１４％透過率を低下させるためには、遮光板８１の長さを１０ｍｍから１５ｍｍの間に設定すればよい。
また、透過率３３％の偏光素子５５ｃの透過率を３０％にするためには、約９％透過率を低下させればよいので、遮光板８１の長さを約１０ｍｍに設定する。同様に、透過率は４０％の偏光素子５５ｄの透過率を３０％にするためには、約２５％透過率を低下させればよいので、遮光板８１の長さを２０ｍｍ弱に設定する。
このようにして、遮光手段８０の遮光量、即ち遮光板８１の長さの設定し、実際にランプ３０を点灯し、光照射領域での照度分布を測定する。微妙な照度分布の調整が必要な場合は、各遮光手段８０の遮光板８１の長さを調整して行う。
このように、遮光手段は、それぞれ透過率の異なる複数の偏光素子の透過率を（最も透過率の低い偏光板の透過率に）そろえることにより、光照射領域における照度分布を均一にするものである。したがって、遮光手段は、各偏光素子に少なくとも１個必要である。そして、各々の遮光手段による遮光量、具体的には遮光板の長さは、他の遮光手段に対して独立して調整設定ができなければならない。
【００２３】
本実施例においては、１枚のＷＧ偏光素子につき４個の遮光手段８０を設けている。その理由は以下の通りである。
ＷＧ偏光素子の周辺部（境界部分）は隣のＷＧ偏光子と、光が透過する方向に対して重なっている。そのため、その部分は他の部分に比べて透過率が低下する。そのため、光照射領域全体の照度分布を均一にするためには、ＷＧ偏光素子の周辺部については、遮光板の長さを短くして、遮光する量を少なくしなければならない場合がある。したがって、ＷＧ偏光素子の周辺部に対応する遮光板については、他の位置の遮光手段と独立して遮光板の長さを調整できるようにしておく必要がある。
また、本実施例においては、光出射部１０は複数の光源素子２１より構成されている。個々の光源素子２１はそれぞれ照度分布を有している。そのため、光照射領域の照度分布に、個々の光源素子２１の照度分布が影響する場合がある。
そのため、遮光手段は、ＷＧ偏光素子の透過率の個体差を調整するだけでなく、個々の光源素子２１の照度分布を均一にできるようにすることが望ましい。そのためには、遮光手段の数を増やして、各部分を通過する光量の調整を行えるようにしておく。
【００２４】
図４、図５に示した実施例では、支持板８２に長孔８３を形成し、この長孔８３を介して遮光板８１を支持体８２にねじ８４により固定し、ねじ８４を緩めて遮光板８１を長孔８３に沿って移動させ、遮光量を調整できるように構成したが、遮光量の調整はその他の方法でも行うことができる。
図８は上記実施例の変形例を示す図であり、図８（ａ）は、偏光素子ユニット５５を光出射側から見た平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図は、前記図５と同様であるので省略している。
図８に示す変形例は、遮光板８１を交換することにより、遮光量を調整できるようにしたものである。すなわち、同図（ｃ）に示すように、長さの異なる遮光板８１を予め複数用意しておき、この複数の遮光板８１の中から適切な長さの遮光板８１を選択して、上記支持板８２にねじ８４等で取り付け、遮光量を調整する。
【００２５】
図９は本発明の第２の実施例の光照射装置の全体の概略構成を示す図であり、図１０は図９（ａ）に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。
本実施例の光照射装置は、前記図１，図２において、光出射部１０を一列の光源素子列２０から構成したものであり、その他の構成は図１、図２に示したものと同様である。
すなわち、図９に示すように、光照射装置は、光出射部１０と、光出射部１０からの光を反射して線状に集光する反射ミラー４０と、偏光素子ユニット５５と、マスク４５と、光出射部１０のランプに電力を供給する電源部７０と、この電源部７０を始めとして光照射装置全体の動作を制御する制御部６０を備える。
マスク４５の下側には、図２に示すように、被照射物（以下ワークともいう）Ｗを搬送する搬送手段５０が設けられ、搬送手段５０のローラー５１が回転することにより、ワークＷの長手方向（Ｙ方向）に搬送され、ワークＷにはマスク４５により縞状に整形された偏光光が照射される。
【００２６】
光源素子列２０における光源素子２１は、前記した超高圧水銀ランプ等のショートアーク型放電ランプ３０と、回転放物面状の光反射面２３を有するパラボラミラーにより構成されるリフレクタ２２とを有する。
放電ランプ３０は、管軸がリフレクタ２２の光軸Ｃと一致するように、かつ、電極間の輝点が、リフレクタ２２の焦点Ｆの位置になるように配置され、各光源素子１２から出射する光は、図２に示すように平行光となり、反射ミラー４０に入射する。
反射ミラー４０は、Ｘ方向に垂直な断面が放物線状の光反射面４１を有するシリンドリカル・パラボラミラーにより構成されており、その長手方向はＸ方向に沿って伸び、その焦点ｆが被照射物Ｗの表面上に位置するように配置されている。
【００２７】
図９、図１０の光照射装置の動作は前記図１、図２に示したものと同じであり、前記したように、光出射部１０の各光源素子２１の放電ランプ３０から放射された光は、リフレクタ２２の光反射面によって反射されて、リフレクタ２２の光軸Ｃに沿った平行光とされて反射ミラー４０に向かって出射され、反射ミラー４０における光反射面により下方に向かって反射されて、Ｘ方向に伸びる線状に集光され、偏光素子ユニット５５を介してマスク４５に入射する。
マスク４５に入射した光は、マスク４５の遮光部および透光部によってストライプ状に整形され、被照射物Ｗに照射されることにより、被照射物Ｗにおけるローラー５１が接する箇所の表面には、マスク４５における遮光部および透光部のパターンに対応するストライプ状の光照射領域が形成される。そして、被照射物Ｗが搬送手段５０によってＹ方向に搬送されることにより、当該被照射物Ｗに対して、所要の光照射処理が達成される。
【００２８】
図１１は、図９、図１０に示した光照射装置に適用される偏光素子ユニットの構成例を示す図である。図１１（ａ）は、偏光素子ユニット５５を光出射側から見た平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図１１（ａ）のＢ−Ｂ断面図は、遮光手段が片側のみに設けられている点を除き前記図５と同様であるので省略している。
本実施例の偏光素子ユニット５５は、前記遮光手段８０を各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの片側（偏光素子支持部材５３により支持されている対向する二辺の内の一辺）に設けたものであり、その他の構成は図４、図５に示したものと同様である。
すなわち、底板５２ｂと側板５２ａから構成された枠体５２内に、複数の平行四辺形状のＷＧ偏光素子５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄが一方向に並べて配置される。ＷＧ偏光素子５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄのそれぞれは平行四辺形であり、対向する二辺を、断面がＬ字形状の偏光素子支持部材５３により支持されて、枠体５２の底板５２ｂに取り付けられている。
【００２９】
隣り合う２枚のＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄは、隙間から無偏光光が漏れないように、入射する光が通過する方向（光軸方向）に対して、周辺部（端部）が上下に重なり合うように設けられている。
偏光素子ユニット５５の各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの光出射側の片側には、遮光手段８０が設けられている。
遮光手段８０は、前記したように遮光板８１と、遮光板８１とを支持する支持板８２から構成され、遮光板８１は各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄを並べた方向に沿って、並べて配置されている。遮光板８１は支持板８２に取り付けられ、支持板８２は、枠体５２の側板５２ａに取り付けられている。
支持板８２には長孔８３が形成されており、この長孔８３を介して遮光板８１が支持体８２に、ねじ８４により固定される。ねじ８４を緩めれば、遮光板８１は支持板８２に対して長孔８３の伸びる方向に移動させることができ、遮光板８１によりＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの光出射側を覆う量、即ち遮光量を調整できる。
【００３０】
本実施例においては、図９、図１０に示したように、光出射部１０の光源素子列２０は一列であるので、遮光手段８０を図４に示したように両側に設ける必要はなく、上記のように片側に設けることで、光の均一度を損なうことなく、遮光量を調整し、光照射領域の照度分布を細かく微妙に調整することができる。
なお、本実施例においても、前記図８に示したように、遮光板８１を交換することにより、遮光量を調整するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 光出射部
２０，２０ａ，２０ｂ 光源素子列
２１ 光源素子
２２ リフレクタ
３０ 放電ランプ
４０ 反射ミラー
４５ マスク
５０ 搬送手段
５１ ローラー
５２ 枠体
５２ａ 側板
５２ｂ 底板
５３ 偏光素子支持部材
５５ 偏光素子ユニット
５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ 偏光素子
６０ 制御部
７０ 電源部
８０ 遮光手段
８１ 遮光板
８２ 支持板
Ｗ 被照射物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の偏光素子を並べた偏光素子ユニット、およびこの偏光素子ユニットを使用して、液晶表示素子の配向膜や、紫外線硬化型液晶を用いた視野角補償フィルムの配向層の光配向、あるいは３Ｄ映像表示装置に使用される位相差フィルムを製造するための光照射装置、並びにその偏光素子ユニッ卜の透過率が全体として一定になるように設定する透過率の設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルなどの液晶表示素子の配向膜や、３Ｄ映像を現出させる３Ｄ映像表示装置に使用される位相差フィルム（以下３Ｄ用フィルム）の配向層の配向処理に関し、配向膜に紫外線領域の偏光光を照射することにより配向を行う、光配向と呼ばれる技術が採用されるようになってきている。以下、光により配向を行う配向膜や配向層を設けたフィルムのことを、総称して光配向膜と呼ぶ。光配向膜は、液晶パネルの大型化につれて大面積化しており、それとともに、光配向膜に紫外線領域の偏光光を照射する偏光光照射装置も大型化している。
【０００３】
上記光配向膜において、例えば３Ｄ用フィルムは、幅が１０００ｍｍ〜１５００ｍｍの帯状で長尺のワークであり、配向処理後所望の長さに切断して使用する。このような帯状の長い光配向膜に対して光配向を行うために、棒状の紫外線ランプとワイヤーグリッド偏光素子を組み合せた偏光光照射装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１にも記載されているように、ワイヤーグリッド偏光素子は大型のものが作れない。そのため、このような偏光光照射装置においては、複数のワイヤーグリッド偏光素子を保持枠体（フレーム）内に一方向に並べて配置した偏光素子ユニットを使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５０６４１２号公報
【特許文献２】特表２０１０−５０１０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
紫外線を偏光するワイヤーグリッド偏光素子の製作は、半導体製造に用いられるリソグラフイ装置やエッチング装置、蒸着装置などを使って行う。詳しい製作方法については、例えば特許文献２に記載されている。このようにして作られたワイヤーグリッド偏光素子の透過率は約３０％であるが、透過率には数％の個体差が生じる。
上記したように、偏光素子ユニットは、複数のワイヤーグリッド偏光素子を並べて構成している。しかし、各偏光素子の透過率に数％の差があると、仮にこの偏光素子ユニットの全体に均一な照度の光が入射したとしても、偏光素子を通過した光により作られる光照射領域の照度分布は均一にならない。
本発明は上記問題点を解決するものであって、複数のワイヤーグリッド偏光素子を並べて構成する偏光素子ユニットにおいて、各ワイヤーグリッド偏光素子の透過率に個体差があっても、光照射領域の照度分布が均一になるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明においては、偏光素子ユニットに、各ワイヤーグリッド偏光素子から出射する光を遮光（減光）する遮光手段を設ける。この遮光手段により光照射領域の照度分布を調整する。
遮光手段は、偏光素子を保持する枠体（フレーム）に取付けた遮光板を備え、偏光素子から出射する光束の中にこの遮光板を挿入して減光する。遮光板は、光束の中に挿入する長さが変えられるようにして、偏光素子を保持する枠体（フレーム）に取り付ける。
また、上記遮光手段は、１枚のワイヤーグリッド偏光素子につき少なくとも１個設けることが必要であるが、光照射領域における照度分布の微妙な調整を行うためには、１枚の偏光素子につき複数個設けることが望ましい。
偏光素子ユニットの全体の透過率を一定して、光照射領域における照度分布を均一にするための、遮光手段の遮光板による遮光量の調整手順としては、偏光素子ユニットに並べて配置する全てのワイヤーグリッド偏光素子の透過率をあらかじめ測定しておき、その値が最も低い偏光素子の透過率に合せるように、各偏光素子を通過する光を、それぞれに対応して設けた遮光手段の遮光板により遮光して減光する。
すなわち、本発明においては、上記課題を次のように解決する。
（１）光源からの光を偏光する偏光素子ユニットを以下のように構成する。
複数のワイヤーグリッド偏光素子を、各々の端部が光源からの光が通過する方向に重なるように枠体内に一方向に並べて配置し、上記枠体に、並べて配置した個々の偏光素子に対応して、各偏光素子を通過する光を遮光する遮光手段を設ける。この遮光手段は、上記一方向に沿って並べて配置され、各遮光手段は上記一方向に対して交差する方向に上記枠体から上記偏光素子上への突出量が可変であるように構成されている。
（２）上記（１）において、上記遮光手段を、１枚の偏光素子に対して複数設ける。
（３）複数の光源素子を一方向に並べた光出射部と、該光出射部から出射する光を反射して、前記一方向に伸びる線状に集光する反射ミラーと、前記反射ミラーの光出射側に設けられ、該反射ミラーにより反射された光を偏光する偏光素子を備えた偏光素子ユニットとを備え、前記一方向に対して直交する方向に搬送されるワークに対して、上記偏光素子ユニットにより偏光した偏光光を照射する光照射装置に、上記（１）（２）の偏光素子ユニットを用いる。
（４）複数の偏光素子を、各々の端部が光源からの光が通過する方向に重なるように枠体内に一方向に並べて配置し、該枠体に、並べて配置した個々の偏光素子に対応して、各偏光素子を通過する光を遮光する遮光手段が設けられた偏光素子ユニットにおいて、各偏光素子の透過率を以下のように設定する。
第１の工程：上記複数の偏光素子のそれぞれの透過率を測定する。
第２の工程：第１の工程と、該第１の工程において測定した複数の偏光素子のうち、最も低い透過率を示した偏光素子の透過率と同じになるように、その他の偏光素子の透過率を対応する遮光手段により遮光することで低下させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）偏光素子ユニットに遮光手段を設け、この遮光手段の遮光板により、各ワイヤーグリッド偏光素子から出射する光の量を調整できるようにしたので、各ワイヤーグリッド偏光素子の透過率に個体差があっても、各ワイヤーグリッド偏光素子の透過率を同じにすることができる。このため、偏光素子ユニットの全体の透過率が一定になり、したがって光照射領域の照度分布を均一にすることができる。
（２）遮光手段を、１枚の偏光素子に対して複数設けることにより、偏光素子ユニットから出射する光の量を、偏光素子ユニットの長手方向に関して細かく調整することができる。これにより、光照射領域の照度分布について、細かく微妙な照度の調整が可能となる。
特に、ワイヤーグリッド偏光素子の端部を重ね合わせた各境界部分に対応して、遮光板を設けることにより、透過率が低下する該境界部分の透過率を、他の位置における透過率と独立して調整することができる。このため、光照射領域における照度分布をより均一にすることができる。
（３）上記偏光素子ユニットを前記構成の光照射ユニットに適用することにより、一方向において平行で、照度分布が均一な偏光光を被照射物に照射することができる。このため、本発明の光照射装置を液晶表示素子等の配向膜や、３Ｄ映像表示装置に使用される位相差フィルムの製造に用いることより、解像度の高く照度分布が均一なパターンを形成することができる。
（４）上記（１）（２）の偏光素子ユニットにおいて、第１の工程で複数の偏光素子のそれぞれの透過率を測定し、第２の工程で、第１の工程において測定した複数の偏光素子のうち、最も低い透過率を示した偏光素子の透過率と同じになるように、その他の偏光素子の透過率を対応する遮光手段により遮光して低下させて、複数の偏光素子の透過率を調整するようにしたので、それぞれ透過率の異なる複数の偏光素子の透過率をそろえて、光照射領域における照度分布を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施例の光照射装置の全体の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】光照射領域におけるＸ方向の照度分布を示す曲線図である。
【図４】本実施例における偏光素子ユニットの構成例を示す図である。
【図５】図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】遮光板と、偏光素子ユニットを通過する光束との関係を示す図である。
【図７】第１の実施例において、遮光手段を一方の辺のみに設けた場合の光照射領域におけるＸ方向の照度分布例を示す図である。
【図８】偏光素子ユニットの変形例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例の光照射装置の全体の概略構成を示す図である。
【図１０】図９に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】第２の実施例に適用される偏光素子ユニットの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の第１の実施例の光照射装置の全体の概略構成を示す図であり、図２は図１（ａ）に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）は光照射装置の全体の概略構成を示し、図１（ｂ）は光出射部を光出射側から見た図を示す。
図１（ａ）に示すように、光照射装置は、光出射部１０と、光出射部１０からの光を反射して線状に集光する反射ミラー４０と、反射ミラー４０により反射した光を偏光光にする偏光素子ユニット５５と、偏光素子ユニット５５からの偏光光を縞状に整形するマスク４５と、光出射部１０のランプに電力を供給する電源部７０と、この電源部７０を始めとして光照射装置全体の動作を制御する制御部６０を備える。
マスク４５の下側には、図２に示すように、被照射物（以下ワークともいう）Ｗを搬送する搬送手段５０が設けられている。ワークＷは、帯状の長尺のフィルムであり、搬送手段５０のローラー５１が回転することにより、ワークＷの長手方向（図２の左右方向であり、以下この方向をＹ方向と呼ぶ）に搬送され、ワークＷにはマスク４５により縞状に整形された偏光光が照射される。
光出射部１０は、複数の光源素子２１よりなる光源素子列２０ａ，２０ｂにより構成されている。反射ミラー４０は、光源素子列２０ａ，２０ｂからの光を、光源素子２１が並ぶ一方向（図２の紙面手前奥方向であり、以下Ｘ方向と呼ぶ）に伸びるように線状に集光する。
【００１０】
光出射部１０は、光源素子２１が一方向（Ｘ方向）に並ぶように配置された光源素子列２０ａ、２０ｂを有し、この光源素子列２０ａ、２０ｂが上下方向（上記Ｘ方向に直交する方向、以下Ｚ方向と呼ぶ）に並んで配列され、これらにより光源素子列２０が構成される。
光源素子列２０における光源素子２１は、ショートアーク型放電ランプ３０と、この放電ランプ３０を取り囲むように配置した、当該ランプからの光（紫外光）を反射するリフレクタ２２とを有する。放電ランプ３０としては、例えば、波長２７０ｎｍ〜４５０ｎｍの紫外光を効率良く放射する超高圧水銀ランプを用いることができる。この放電ランプ３０は、発光部およびこの発光部の両端に連続するロッド状の封止部を有する発光管を備え、発行管内には、一対の電極が対向して配置されているとともに、水銀、希ガスおよびハロゲンガスが封入されている。このような放電ランプ３０においては、一対の電極間の距離が、例えば０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、水銀の封入量が例えば０．０８ｍｇ／ｍｍ3〜０．３０ｍｇ／ｍｍ3である。
【００１１】
リフレクタ２２は、その光軸Ｃを中心とする回転放物面状の光反射面２３を有するパラボラミラーにより構成されている。放電ランプ３０は、管軸（対向する電極を結ぶ直線）がリフレクタ２２の光軸Ｃと一致するように、かつ、電極間の輝点が、リフレクタ２２の焦点Ｆの位置になるように配置される。また、リフレクタ２２の光軸Ｃは図２の左右方向（Ｙ方向）に平行になるように配列され、各光源素子１２から出射する光は、図２に示すように平行光となり、反射ミラー４０に入射する。
反射ミラー４０は、Ｘ方向に垂直な断面が放物線状の光反射面を有するシリンドリカル・パラボラミラーにより構成されており、その長手方向はＸ方向に沿って伸び、その焦点ｆが被照射物Ｗの表面上に位置するように配置されている。
リフレクタ２２と反射ミラー４０は、ワークＷへの光照射（露光）に必要な波長の紫外光のみを反射し、不要な可視光や赤外光を透過するように、波長選択コーティングが施されたミラーである。
マスク４５は、Ｘ方向に長い矩形の板状のものであり、反射ミラー４０の光出射側において、反射ミラー４０による反射光の光軸Ｌに対して垂直な平面に沿って配置されている。このマスク４５は、被照射物Ｗの搬送方向（図面左右方向：Ｙ方向）に沿って伸びる、透光部と遮光部が交互に並ぶ縞状のパターンが形成されている。
【００１２】
光源素子列２０ａにおける光源素子２１と、光源素子列２０ｂにおける光源素子２１は、図１（ｂ）に示すように、上記Ｚ方向に対して斜め方向に配置されている。すなわち、各光源素子２１は、光源素子列２０ａの光源素子２１における放電ランプ３０の電極間中心点と、当該光源素子２１に最も接近する、他の光源素子列２０ｂの光源素子２１における放電ランプ３０の電極間中心点とを結ぶ直線Ｔが、上記Ｘ方向に伸びる直線Ｘと斜交するように配置されている。このため、被照射領域において、均一な照度分布が得られる。
【００１３】
図３は、光照射領域におけるＸ方向の照度分布を示す曲線図である。この図において、縦軸は相対照度、横軸はＸ方向における相対的な位置を示し、実線は一方の光源素子列２０ａからの光による光照射領域の照度分布曲線、点線は他方の光源素子列２０ｂからの光による光照射領域の照度分布曲線を示す。
光源素子列２０ａにおける光源素子２１と、光源素子列２０ｂにおける光源素子２１が上記Ｚ方向に対して斜め方向に配置されているため、図３に示すように、一の光源素子列２０ａに係る光源素子２１からの光の照射領域の照度のボトム位置に対して、当該光源素子に最も接近する、他の光源素子列２０ｂに係る光源素子２１からの光の照射領域の照度のピーク位置が重畳すると共に、光源素子列２０ｂに係る光源素子２１からの光の照射領域の照度のボトム位置に対して、光源素子列２０ａに係る光源素子２１からの光の照射領域のピーク位置が重畳する結果、均一な照度分布が得られる。
すなわち、反射ミラー４０により集光された光照射領域では、各光源素子列２０ａ，２０ｂにおける各光源素子２１からの出射光の照度ピークの山および谷が、各光源素子列毎に、光源素子２１が並ぶ一方向において異なる位置に表れ、１方の光源素子列２０ａの各光源素子２１の照度ピークの谷の部分が、他方の光源素子列２０ｂにおける各光源素子２１の照度ピークの山の部分によって補償されることにより、照度分布が均一になる。
【００１４】
図１、図２に示す光照射装置において、光出射部１０の各光源素子２１の放電ランプ３０から放射された光は、リフレクタ２２の光反射面によって反射されて、リフレクタ２２の光軸Ｃに沿った平行光とされて反射ミラー４０に向かって出射される。
この光出射部１０から出射する平行光は、反射ミラー４０における光反射面により下方に向かって反射されて、Ｘ方向に伸びる線状に集光され、偏光素子ユニット５５を介してマスク４５に入射する。マスク４５に入射される光は、Ｘ方向において互いに平行な平行光である。
マスク４５に入射した光は、マスク４５の遮光部および透光部によってストライプ状に整形され、被照射物Ｗに照射されることにより、被照射物Ｗにおけるローラー５１が接する箇所の表面には、マスク４５における遮光部および透光部のパターンに対応するストライプ状の光照射領域が形成される。そして、被照射物Ｗが搬送手段５０によってＹ方向に搬送されることにより、当該被照射物Ｗに対して、所要の光照射処理が達成される。
【００１５】
図４、図５、図６に本実施例における偏光素子ユニット５５の構成例を示す。
図４（ａ）は、偏光素子ユニット５５を光出射側から見た平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、図４では偏光素子が４枚の場合を示している。
偏光素子ユニット５５は、底板５２ｂと側板５２ａから構成された枠体５２内に、複数（本図では４枚）の平行四辺形状のワイヤーグリッド偏光素子（以下ＷＧ偏光素子）５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄを一方向に並べて構成したものであり、偏光素子ユニット５５のＷＧ偏光素子５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄは、反射ミラー４０による反射光の光軸に対して垂直な平面に沿って配置されている。
ＷＧ偏光素子５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄのそれぞれは平行四辺形であり、対向する二辺を、断面がＬ字形状の偏光素子支持部材５３により支持されて、枠体５２の底板５２ｂに取り付けられている。
【００１６】
隣り合う２枚のＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄは、隙間から無偏光光が漏れないように、入射する光が通過する方向（光軸方向）に対して、周辺部（端部）が上下に重なり合うように設けられている。そのため、偏光素子支持部材５３は、隣の偏光素子支持部材５３とＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄを固定する高さが異なる。
なお、偏光素子支持部材５３には、各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄを、光軸方向に対して垂直な平面内で回転させる機構が設けられるが、本図では省略して示している。各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄは、回転移動時に隣の素子とこすれることがないように、光が通過する方向に関して数ミリの間隔を有して設けられている。
ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの形状が平行四辺形であるのは、この形状にすると、ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの上下に重なり合った境界部分が、ワークＷの搬送方向に対して斜めになるため、境界部分による照度の低い部分がその前後の光照射により照度が補われるので、ワークＷに照射する偏光光の照度分布の悪化の影響を小さくすることができるからである。
【００１７】
偏光素子ユニット５５の各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの光出射側には、並べて配置された個々の各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄから出射する光を遮光する遮光手段８０が設けられている。
遮光手段８０は、遮光板８１と、遮光板８１とを支持する支持板８２から構成され、遮光板８１は各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄを並べた方向に沿って、並べて配置されている。遮光板８１は支持板８２に取り付けられ、支持板８２は、枠体５２の側板５２ａに取り付けられている。
支持板８２には長孔８３が形成されており、この長孔８３を介して遮光板８１が支持体８２に、ねじ８４により固定される。支持体８２に固定された遮光板８１は、ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの光出射側を覆い、ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄから出射する光を遮る。
【００１８】
図６は、遮光手段８０の遮光板８１と偏光素子ユニットを通過する光束との関係を示す図である。なお、本実施例においては、遮光手段８０を偏光素子ユニット５５の光出射側に設け、偏光素子から出射する光を遮光するようにしているが、遮光手段を光入射側に設け、偏光素子に入射する光を遮光するようにしても良い。
ねじ８４を緩めれば、遮光板８１は支持板８２に対して長孔８３の伸びる方向に移動させることができ、遮光板８１によりＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの光出射側を覆う量、即ち遮光量を調整できる。すなわち、各遮光板８１は、各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄを並べた方向に対して交差する方向に上記枠体５２から上記ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄ上への突出量が可変である。
【００１９】
本実施例において、遮光手段８０は、各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの上下両側（偏光素子支持部材５３により支持されている対向する二辺、すなわち偏光素子５５ａ〜５５ｄを並べた方向に平行な対向する二辺）に、１枚のＷＧ偏光素子につき片側４枚、両側合計して８枚取り付けられている。なお、片側４枚の遮光手段８０うち１枚は、ＷＧ偏光素子の上下に重なり合った境界部分に対応して設けている。
各遮光手段８０の遮光板８１の長さはそれぞれ単独で設定できる。したがって、偏光素子ユニットから出射する光の量を、偏光素子ユニットの長手方向に関して細かく調整することができる。これにより、光照射領域の照度分布について、細かく微妙な照度の調整ができる。
なお、遮光手段８０を上記のように各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの両側に設けることにより、前記図１に示した光源素子列２０ａ及び光源素子列２０ｂのそれぞれの光源素子２１からの光を、それぞれ遮光することができ、光照射領域におけるＸ方向の照度分布を均一化することができる。
遮光手段８０を各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの両側の辺に設けず、一方の辺のみに設けた場合、光源素子列２０ａまたは光源素子列２０ｂの内のいずれかの光源素子２１からの光が遮光される割合が大きくなり、光照射領域におけるＸ方向の照度分布は、必ずしも前記図３に示したように均一にならない。
図７は、遮光手段８０を一方の辺のみに設けた場合の、光照射領域におけるＸ方向の照度分布例を示したものであり、図３と同様、光照射領域におけるＸ方向の照度分布を示したものである。この場合には、同図に示すように、照度の高いところと低いところが交互に現れ、照度分布を均一にすることができない。
【００２０】
遮光子段８０の遮光量、即ち遮光板８１の長さの設定の手順について説明する。
サンプルとして、偏光素子ユニット５５に取り付けるＷＧ偏光素子を一つ取り出し、遮光手段８０の遮光板８１を使用しない（伸ばさない）状態で、ワークＷに照射する紫外線の透過率（以下透過率）を測定する。この例では３０％透過率であったとする。
次に、遮光手段８０の遮光板８１を８枚全て最大限（例えば２０ｍｍ）に伸ばした状態で、同様に透過率を測定する。その場合の透過率が２２％であったとする。遮光板８１を伸ばさない場合３０％の透過率であったものが、２２％になったのであるから、遮光板８１を８枚全て最大限に伸ばすことで、透過率は２２／３０＝０．７３、即ち約２７％透過率が低下したことになる。
同様に、遮光板８１を８枚全て１５ｍｍ伸ばしたときの透過率、１０ｍｍ伸ばしたときの透過率、５ｍｍ伸ばしたときの透過率を測定する。それらの透過率が、それぞれ、２５％、２７％、２９％であったとすると、遮光板８１の長さが１５ｍｍの場合は透過率が約１７％、１０ｍｍの場合は透過率が約１０％、５ｍｍの場合は透過率が約３％、それぞれ低下することになる。
【００２１】
このようにして、遮光板８１を伸ばした量（遮光板８１の長さ）と低下する透過率との関係をあらかじめ求める。この関係が求められたら、次に偏光素子ユニット５５に使用する全ての偏光素子について、遮光手段８０を使用しない状態での透過率を測定する。
図４において示した偏光素子ユニットは、４枚の偏光素子５５ａ〜５５ｄを使用しているので、ここでは４枚の偏光素子５５ａ〜５５ｄについて透過率を測定する。その結果、偏光素子５５ａの透過率は３５％、偏光素子５５ｂの透過率は３０％偏光素子５５ｃの透過率は３３％、偏光素子５５ｄの透過率は４０％であったとする。
各偏光素子の透過率がわかったところで、全ての偏光素子の透過率が、最も低い値を示した偏光素子の透過率になるように、遮光手段８０の遮光板８１の長さを設定する。この場合は偏光素子５５ｂの透過率３０％なるように、他の偏光素子５５ａ，５５ｃ，５５ｄの遮光板８１の長さを調整する。
【００２２】
偏光素子５５ａの透過率は３５％である。この透過率を３０％にするためには、３０／３５＝０．８６、約１４％透過率を低下させればよい。あらかじめ求めている遮光板８１の長さと透過率の関係により、遮光板８１の長さが１５ｍｍの場合は透過率が約１７％低下し、１０ｍｍの場合は透過率が約１０％低下することがわかっている。そのため、約１４％透過率を低下させるためには、遮光板８１の長さを１０ｍｍから１５ｍｍの間に設定すればよい。
また、透過率３３％の偏光素子５５ｃの透過率を３０％にするためには、約９％透過率を低下させればよいので、遮光板８１の長さを約１０ｍｍに設定する。同様に、透過率は４０％の偏光素子５５ｄの透過率を３０％にするためには、約２５％透過率を低下させればよいので、遮光板８１の長さを２０ｍｍ弱に設定する。
このようにして、遮光手段８０の遮光量、即ち遮光板８１の長さの設定し、実際にランプ３０を点灯し、光照射領域での照度分布を測定する。微妙な照度分布の調整が必要な場合は、各遮光手段８０の遮光板８１の長さを調整して行う。
このように、遮光手段は、それぞれ透過率の異なる複数の偏光素子の透過率を（最も透過率の低い偏光板の透過率に）そろえることにより、光照射領域における照度分布を均一にするものである。したがって、遮光手段は、各偏光素子に少なくとも１個必要である。そして、各々の遮光手段による遮光量、具体的には遮光板の長さは、他の遮光手段に対して独立して調整設定ができなければならない。
【００２３】
本実施例においては、１枚のＷＧ偏光素子につき４個の遮光手段８０を設けている。その理由は以下の通りである。
ＷＧ偏光素子の周辺部（境界部分）は隣のＷＧ偏光子と、光が透過する方向に対して重なっている。そのため、その部分は他の部分に比べて透過率が低下する。そのため、光照射領域全体の照度分布を均一にするためには、ＷＧ偏光素子の周辺部については、遮光板の長さを短くして、遮光する量を少なくしなければならない場合がある。したがって、ＷＧ偏光素子の周辺部に対応する遮光板については、他の位置の遮光手段と独立して遮光板の長さを調整できるようにしておく必要がある。
また、本実施例においては、光出射部１０は複数の光源素子２１より構成されている。個々の光源素子２１はそれぞれ照度分布を有している。そのため、光照射領域の照度分布に、個々の光源素子２１の照度分布が影響する場合がある。
そのため、遮光手段は、ＷＧ偏光素子の透過率の個体差を調整するだけでなく、個々の光源素子２１の照度分布を均一にできるようにすることが望ましい。そのためには、遮光手段の数を増やして、各部分を通過する光量の調整を行えるようにしておく。
【００２４】
図４、図５に示した実施例では、支持板８２に長孔８３を形成し、この長孔８３を介して遮光板８１を支持体８２にねじ８４により固定し、ねじ８４を緩めて遮光板８１を長孔８３に沿って移動させ、遮光量を調整できるように構成したが、遮光量の調整はその他の方法でも行うことができる。
図８は上記実施例の変形例を示す図であり、図８（ａ）は、偏光素子ユニット５５を光出射側から見た平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図８（ａ）のＢ−Ｂ断面図は、前記図５と同様であるので省略している。
図８に示す変形例は、遮光板８１を交換することにより、遮光量を調整できるようにしたものである。すなわち、同図（ｃ）に示すように、長さの異なる遮光板８１を予め複数用意しておき、この複数の遮光板８１の中から適切な長さの遮光板８１を選択して、上記支持板８２にねじ８４等で取り付け、遮光量を調整する。
【００２５】
図９は本発明の第２の実施例の光照射装置の全体の概略構成を示す図であり、図１０は図９（ａ）に示す光照射装置のＡ−Ａ断面図である。
本実施例の光照射装置は、前記図１，図２において、光出射部１０を一列の光源素子列２０から構成したものであり、その他の構成は図１、図２に示したものと同様である。
すなわち、図９に示すように、光照射装置は、光出射部１０と、光出射部１０からの光を反射して線状に集光する反射ミラー４０と、偏光素子ユニット５５と、マスク４５と、光出射部１０のランプに電力を供給する電源部７０と、この電源部７０を始めとして光照射装置全体の動作を制御する制御部６０を備える。
マスク４５の下側には、図２に示すように、被照射物（以下ワークともいう）Ｗを搬送する搬送手段５０が設けられ、搬送手段５０のローラー５１が回転することにより、ワークＷの長手方向（Ｙ方向）に搬送され、ワークＷにはマスク４５により縞状に整形された偏光光が照射される。
【００２６】
光源素子列２０における光源素子２１は、前記した超高圧水銀ランプ等のショートアーク型放電ランプ３０と、回転放物面状の光反射面２３を有するパラボラミラーにより構成されるリフレクタ２２とを有する。
放電ランプ３０は、管軸がリフレクタ２２の光軸Ｃと一致するように、かつ、電極間の輝点が、リフレクタ２２の焦点Ｆの位置になるように配置され、各光源素子１２から出射する光は、図２に示すように平行光となり、反射ミラー４０に入射する。
反射ミラー４０は、Ｘ方向に垂直な断面が放物線状の光反射面４１を有するシリンドリカル・パラボラミラーにより構成されており、その長手方向はＸ方向に沿って伸び、その焦点ｆが被照射物Ｗの表面上に位置するように配置されている。
【００２７】
図９、図１０の光照射装置の動作は前記図１、図２に示したものと同じであり、前記したように、光出射部１０の各光源素子２１の放電ランプ３０から放射された光は、リフレクタ２２の光反射面によって反射されて、リフレクタ２２の光軸Ｃに沿った平行光とされて反射ミラー４０に向かって出射され、反射ミラー４０における光反射面により下方に向かって反射されて、Ｘ方向に伸びる線状に集光され、偏光素子ユニット５５を介してマスク４５に入射する。
マスク４５に入射した光は、マスク４５の遮光部および透光部によってストライプ状に整形され、被照射物Ｗに照射されることにより、被照射物Ｗにおけるローラー５１が接する箇所の表面には、マスク４５における遮光部および透光部のパターンに対応するストライプ状の光照射領域が形成される。そして、被照射物Ｗが搬送手段５０によってＹ方向に搬送されることにより、当該被照射物Ｗに対して、所要の光照射処理が達成される。
【００２８】
図１１は、図９、図１０に示した光照射装置に適用される偏光素子ユニットの構成例を示す図である。図１１（ａ）は、偏光素子ユニット５５を光出射側から見た平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図１１（ａ）のＢ−Ｂ断面図は、遮光手段が片側のみに設けられている点を除き前記図５と同様であるので省略している。
本実施例の偏光素子ユニット５５は、前記遮光手段８０を各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの片側（偏光素子支持部材５３により支持されている対向する二辺の内の一辺）に設けたものであり、その他の構成は図４、図５に示したものと同様である。
すなわち、底板５２ｂと側板５２ａから構成された枠体５２内に、複数の平行四辺形状のＷＧ偏光素子５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄが一方向に並べて配置される。ＷＧ偏光素子５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄのそれぞれは平行四辺形であり、対向する二辺を、断面がＬ字形状の偏光素子支持部材５３により支持されて、枠体５２の底板５２ｂに取り付けられている。
【００２９】
隣り合う２枚のＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄは、隙間から無偏光光が漏れないように、入射する光が通過する方向（光軸方向）に対して、周辺部（端部）が上下に重なり合うように設けられている。
偏光素子ユニット５５の各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの光出射側の片側には、遮光手段８０が設けられている。
遮光手段８０は、前記したように遮光板８１と、遮光板８１とを支持する支持板８２から構成され、遮光板８１は各ＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄを並べた方向に沿って、並べて配置されている。遮光板８１は支持板８２に取り付けられ、支持板８２は、枠体５２の側板５２ａに取り付けられている。
支持板８２には長孔８３が形成されており、この長孔８３を介して遮光板８１が支持体８２に、ねじ８４により固定される。ねじ８４を緩めれば、遮光板８１は支持板８２に対して長孔８３の伸びる方向に移動させることができ、遮光板８１によりＷＧ偏光素子５５ａ〜５５ｄの光出射側を覆う量、即ち遮光量を調整できる。
【００３０】
本実施例においては、図９、図１０に示したように、光出射部１０の光源素子列２０は一列であるので、遮光手段８０を図４に示したように両側に設ける必要はなく、上記のように片側に設けることで、光の均一度を損なうことなく、遮光量を調整し、光照射領域の照度分布を細かく微妙に調整することができる。
なお、本実施例においても、前記図８に示したように、遮光板８１を交換することにより、遮光量を調整するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 光出射部
２０，２０ａ，２０ｂ 光源素子列
２１ 光源素子
２２ リフレクタ
３０ 放電ランプ
４０ 反射ミラー
４５ マスク
５０ 搬送手段
５１ ローラー
５２ 枠体
５２ａ 側板
５２ｂ 底板
５３ 偏光素子支持部材
５５ 偏光素子ユニット
５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ 偏光素子
６０ 制御部
７０ 電源部
８０ 遮光手段
８１ 遮光板
８２ 支持板
Ｗ 被照射物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を偏光する偏光素子ユニットであって、
複数のワイヤーグリッド偏光素子を、各々の端部が光源からの光が通過する方向に重なるように枠体内に一方向に並べて配置し、
上記枠体には、並べて配置した個々の偏光素子に対応して、各偏光素子を通過する光を遮光する遮光手段が設けられ、
上記遮光手段は、上記一方向に沿って並べて配置され、各遮光手段は上記一方向に対して交差する方向に上記枠体から上記偏光素子上への突出量が可変である
ことを特徴とする偏光素子ユニット。
【請求項２】
上記遮光手段は、１枚の偏光素子に対して複数設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の偏光素子ユニット。
【請求項３】
複数の光源素子を一方向に並べた光出射部と、
該光出射部から出射する光を反射して、前記一方向に伸びる線状に集光する反射ミラーと、
前記反射ミラーの光出射側に設けられ、該反射ミラーにより反射された光を偏光する偏光素子を備えた偏光素子ユニットとを備え、
前記一方向に対して直交する方向に搬送されるワークに対して、上記偏光素子ユニットにより偏光した偏光光を照射する光照射装置において、
上記偏光素子ユニットとして、請求項１または請求項２の偏光素子ユニットを用いた
ことを特徴とする光照射装置。
【請求項４】
複数の偏光素子を、各々の端部が光源からの光が通過する方向に重なるように枠体内に一方向に並べて配置し、該枠体に、並べて配置した個々の偏光素子に対応して、各偏光素子を通過する光を遮光する遮光手段が設けられた偏光素子ユニットにおける透過率の設定方法であって、
上記複数の偏光素子のそれぞれの透過率を測定する第１の工程と、
上記第１の工程において測定した複数の偏光素子のうち、最も低い透過率を示した偏光素子の透過率と同じになるように、その他の偏光素子の透過率を対応する遮光手段により遮光することで低下させる第２の工程とを含む
ことを特徴とする偏光素子ユニットの透過率の設定方法。
【請求項１】
光源からの光を偏光する偏光素子ユニットであって、
複数のワイヤーグリッド偏光素子を、各々の端部が光源からの光が通過する方向に重なるように枠体内に一方向に並べて配置し、
上記枠体には、並べて配置した個々の偏光素子に対応して、各偏光素子を通過する光を遮光する遮光手段が設けられ、
上記遮光手段は、上記一方向に沿って並べて配置され、各遮光手段は上記一方向に対して交差する方向に上記枠体から上記偏光素子上への突出量が可変である
ことを特徴とする偏光素子ユニット。
【請求項２】
上記遮光手段は、１枚の偏光素子に対して複数設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の偏光素子ユニット。
【請求項３】
複数の光源素子を一方向に並べた光出射部と、
該光出射部から出射する光を反射して、前記一方向に伸びる線状に集光する反射ミラーと、
前記反射ミラーの光出射側に設けられ、該反射ミラーにより反射された光を偏光する偏光素子を備えた偏光素子ユニットとを備え、
前記一方向に対して直交する方向に搬送されるワークに対して、上記偏光素子ユニットにより偏光した偏光光を照射する光照射装置において、
上記偏光素子ユニットとして、請求項１または請求項２の偏光素子ユニットを用いた
ことを特徴とする光照射装置。
【請求項４】
複数の偏光素子を、各々の端部が光源からの光が通過する方向に重なるように枠体内に一方向に並べて配置し、該枠体に、並べて配置した個々の偏光素子に対応して、各偏光素子を通過する光を遮光する遮光手段が設けられた偏光素子ユニットにおける透過率の設定方法であって、
上記複数の偏光素子のそれぞれの透過率を測定する第１の工程と、
上記第１の工程において測定した複数の偏光素子のうち、最も低い透過率を示した偏光素子の透過率と同じになるように、その他の偏光素子の透過率を対応する遮光手段により遮光することで低下させる第２の工程とを含む
ことを特徴とする偏光素子ユニットの透過率の設定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４５０５３（Ｐ２０１３−４５０５３Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８４５９８（Ｐ２０１１−１８４５９８）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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