CN101720442B - 光纤束及光照射装置 - Google Patents

光纤束及光照射装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可以提高光源与光纤束的耦合效率的光纤束及具有该光纤束的光照射装置。光纤束(11)由捆扎多根光纤(2)而成的密集束构成，并具有使该捆扎了多根的光纤(2)的前端部熔融一体化而形成的一体化部(12)，在光纤束(11)的沿着中心轴的纵剖面上，一体化部(12)的侧面(12b)成为与将一体化部(12)的前端面侧的端点和后端侧的端点连接的直线相比向径向外侧凸出的弧状，并且与构成光纤束(11)的一体化部(12)以外部分的轮廓的线在一体化部(12)侧的延长线相比位于径向内侧。

Description

光纤束及光照射装置
技术领域
本发明涉及一种用于传输光的光纤束及使用该光纤束的光照射装置。
背景技术
用于传输光的光纤束的入射端部通过将构成该光纤束的多根光纤的端部熔融一体化而形成(例如参照专利文献1)。
一般情况下，构成上述光纤束的光纤具有由纯石英玻璃构成的芯和由折射率小于该芯的掺氟石英玻璃构成的包层。
由于制造方法的限制，将纯石英玻璃用于上述芯的光纤的受光角(数值孔径)较小，仅能传输以11°～14°左右的角度入射的光。因此，在传输从具有比光纤的受光角大的广角的光源放射的光时，存在光源与光纤束的耦合效率降低的问题。
另一方面，近年来在很多产业领域，作为粘结剂及涂敷剂的固化方法，使用紫外线固化法。紫外线固化法是如下技术：向紫外线固化材料照射紫外线而产生光聚合反应，从而使单体(液体)变化为聚合物(固体)。
以往，在紫外线固化法中，使用具有紫外线灯的紫外线照射装置作为光源，但是随着能够产生紫外线的发光二极管(LED：Light EmittingDiode)的开发，代替紫外线灯而使用紫外线LED的紫外线照射装置得到实用化。
作为将该紫外线LED用作光源的紫外线照射装置，例如公开在专利文献2中。
专利文献2公开的紫外线照射装置在射出紫外线的光照射头中组装有紫外线LED。这样，在光照射头中设置成为热源的光源时，难以冷却光照射头，此外光照射头的温度还会因操作时用手保持光照射头的操作者的体温、被照射物的发热等而上升。
并且，当光照射头的温度上升而在紫外线LED上蓄积热量时，存在其光输出变化的问题。
专利文献1：日本特开2006-072025号公报
专利文献2：日本特开2006-281130号公报
本发明鉴于上述问题而制作，其目的在于提供一种能够提高与光源的耦合效率的光纤束。
此外，其目的在于提供一种光照射装置，使用上述光纤束，能够抑制热量蓄积在光源上而引起光输出变化。
发明内容
为了实现上述目的，根据本发明的一个方式，提供一种光纤束，捆扎多根光纤而成，其特征在于，具有将上述多根光纤的前端部一体化而形成的一体化部，上述一体化部具有外径随着靠近前端侧而减小的部分圆锥形状。
根据本发明的另一方式，提供一种光照射装置，其特征在于，具有：放射光的一个以上的发光元件；传输部，具有与上述各发光元件对应的入射端，传输从上述各发光元件入射到对应的上述各入射端的光；射出部，设置在该传输部的射出侧的端部，使由上述传输部传输的来自上述各发光元件的光聚光并向外部射出；以及散热部，与上述各发光元件接合，吸收由上述各发光元件产生的热并进行散热，上述传输部由将与上述各发光元件对应的第一光纤束捆扎而成的第二光纤束构成，上述第一光纤束由上述本发明的一个方式的光纤束构成。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的光纤束的侧视图。
图2是表示构成图1所示光纤束的光纤的一例的纵剖视图。
图3是表示入射到图1所示光纤束的光的光路的图。
图4是表示构成图1所示光纤束的光纤的其他例子的纵剖视图。
图5A是表示制造图1所示光纤束的工序的图。
图5B是表示制造图1所示光纤束的工序的图。
图5C是表示制造图1所示光纤束的工序的图。
图6是表示本发明第二实施方式的光纤束的侧视图。
图7A是表示入射到图6所示光纤束的光的光路的图。
图7B是表示入射到图6所示光纤束的光的光路的图。
图8是表示本发明第三实施方式的光纤束的侧视图。
图9是沿着图8所示光纤束的中心轴的纵剖视图。
图10是表示入射到图8所示光纤束的光的光路的图。
图11是表示本发明第四实施方式的光纤束的侧视图。
图12A是表示入射到图11所示光纤束的光的光路的图。
图12B是表示入射到图11所示光纤束的光的光路的图。
图13是表示本发明第五实施方式的光纤束的侧视图。
图14是沿着图13所示光纤束的中心轴的纵剖视图。
图15A是表示入射到图13所示光纤束的光的光路的图。
图15B是表示入射到图13所示光纤束的光的光路的图。
图16是用于说明一体化部的尺寸的图。
图17是表示实施例1～8中锥体长度与耦合效率的关系的图。
图18是用于说明锥体长度与耦合效率的关系的示意图。
图19是表示实施例10～27中一体化部的前端面和光源的间隔与耦合效率的关系的图。
图20是用于说明实施例28～36中一体化部的尺寸的图。
图21是表示实施例28～45中锥体长度与耦合效率的关系的图。
图22是表示本发明的光照射装置的结构图。
图23A是表示光照射头的端面的一例的图。
图23B是表示光照射头的端面的其他例子的图。
图24是表示直接使用LED出射光的光照射装置中光输出的光功率分布的模型图。
图25是表示图22所示光照射装置的光输出的光功率分布的模型图。
具体实施方式
以下，参照附图说明用于实施本发明的最佳方式。
(第一实施方式)
图1是表示本发明第一实施方式的光纤束的侧视图。如图1所示，第一实施方式的光纤束1由将多根光纤2有规则或随机地捆扎而成的密集束构成，并具有将该捆扎了多根的光纤2的前端部熔融一体化而形成的一体化部3。光纤束1具有大致圆柱形状，一体化部3是由多个光纤2熔融一体化而成的部分，具有外径随着靠近前端侧而减小的部分圆锥形状，其前端面3a为研磨而成的平面。
如图2所示，光纤2由纯石英玻璃等构成，包括传输入射的光的芯2a和被设置成覆盖该芯2a周围的覆盖部2b。覆盖部2b还发挥包层(Clad)的作用，由具有比芯2a小的折射率的树脂等物质构成。
在第一实施方式的光纤束1中，如图3所示，从由LED等构成的光源4放射的光的至少一部分在一体化部3的前端面3a根据斯涅尔(Snell)定律弯曲了传播方向后，在一体化部3的锥面3b反射而向光纤2入射。由此，能够使向光纤2入射的入射角小于向前端面3a入射的入射角。在图3所示的例子中，通过锥面3b的反射，向光纤2入射的入射角大致为0°。
这样，根据第一实施方式的光纤束1，通过在一体化部3的锥面3b反射来自光源4的入射光的至少一部分，能够使来自光源4的放射角减小而接近光纤2的数值孔径，由此能够提高与光源4的耦合效率。
另外，作为构成光纤束1的光纤，也可以代替图2所示的光纤2，使用如图4所示的光纤5，该光纤5包括传输入射的光的芯5a、被设置成覆盖该芯5a周围的包层5b、被设置成覆盖该包层5b周围的由树脂构成的覆盖部5c。为了封闭在由纯石英玻璃等构成的芯5a中传输的光，包层5b由折射率小于芯5a的物质构成，例如由掺氟石英玻璃构成。
在图2所示的由芯2a和低折射率的覆盖部2b构成的光纤2中，为玻璃的芯2a整体可用作光的传输路径，但是在图4所示的由芯5a、包层5b及覆盖部5c构成的光纤5中，包层5b虽然是玻璃，但是不发挥传输路径的功能，因此包层5b是降低耦合效率的重要原因。此外，图2所示的光纤2能够增大发挥包层作用的覆盖部2b与芯2a的折射率差，因此能够得到较大的数值孔径。根据以上两点，优选使用图2所示的光纤2。
而在图2所示的光纤2中，有时存在因覆盖部2b吸收光而引起光功率的损失及覆盖部2b的劣化的问题。与之相对，在图4所示的光纤5中，由于芯5a被玻璃包层5b包围，因此不会发生上述问题，能够确保稳定的特性。
接着，参照图5A～图5C说明制造第一实施方式的光纤束1的方法的一例。
首先，如图5A所示，准备多根去除端部的覆盖部2b而露出芯2a的光纤2。
接着，如图5B所示，捆扎露出了芯2a的多个光纤2，并填充到玻璃管8内。玻璃管8由与芯2a相同的物质(例如纯石英玻璃)构成。
接着，如图5C所示，将填充有光纤2的芯2a的玻璃管8安装于例如玻璃旋盘(未图示)并绕其轴旋转，同时用氢氧燃烧器9对其中心部附近进行加热。并且，在玻璃管8及芯2a开始软化时，将玻璃管8向两端延伸而使芯2a之间及玻璃管8熔融一体化。或者，将玻璃管8垂直竖立而向铅垂方向延伸，从而使光纤2与玻璃管8一体化(以下在各实施方式中均相同)。
接着，切断熔融一体化的部分，为了获得所希望的前端面3a的直径及一体化部3的长度而研磨切断部的前端。
另外，在使用图4所示的光纤5时，去除覆盖部5c而露出包层5b，通过与上述相同的工序使玻璃管8、芯5a及包层5b熔融一体化后将熔融一体化的部分切断，并研磨切断部的前端。
(第二实施方式)
图6是表示本发明第二实施方式的光纤束的侧视图。另外，在图6中对与上述第一实施方式重复的部分标以相同的标号而省略重复部分的说明。在其他实施方式中也同样。
如图6所示，第二实施方式的光纤束6由将多根光纤2有规则或随机地捆扎而成的密集束构成，并具有将该捆扎了多根的光纤2的前端部熔融一体化而形成的一体化部7。光纤束6具有大致圆柱形状，一体化部7具有外径随着靠近前端侧而减小的部分圆锥形状，其前端面7a为曲面。
在第二实施方式的光纤束6中，如图7A所示，从光源4放射的光的至少一部分在一体化部7的前端面7a通过透镜效应弯曲了传播方向后，直接向光纤2入射。此外，如图7B所示，从光源4放射的光的至少一部分在前端面7a通过透镜效应弯曲了传播方向后，在一体化部7的锥面7b反射而向光纤2入射。
由此，与上述第一实施方式同样地，能够使向光纤2入射的入射角小于向前端面7a入射的入射角，能够提高与光源4的耦合效率。
另外，在第二实施方式中，与上述第一实施方式同样地，也可以代替图2所示的光纤2而使用图4所示的光纤5。
制造第二实施方式的光纤束1的方法中，通过与在上述第一实施方式中说明的制造方法相同的工序使玻璃管8及芯2a熔融一体化，将熔融一体化的部分切断后，直接加热熔融切断面，通过表面张力形成曲面。
(第三实施方式)
图8是表示本发明第三实施方式的光纤束的侧视图，图9是沿着图8所示的光纤束的中心轴的纵剖视图。
如图8、图9所示，第三实施方式的光纤束11由将多根光纤2有规则或随机地捆扎而成的密集束构成，并将该捆扎了多根的光纤2的前端部熔融一体化而形成，具有外径随着靠近其前端侧而减小的一体化部12。
如图9所示，一体化部12的侧面12b，在具有大致圆柱形状的光纤束11的沿着中心轴13的纵剖面上，形成与将一体化部12的前端面12a侧的端点14和后端侧的端点15连接的直线16相比向径向外侧凸出的弧状，并且与构成光纤束11的一体化部12以外部分的轮廓的线在一体化部12侧的延长线17相比位于径向内侧。一体化部12的与中心轴13正交的剖面为大致圆形，前端面12a为研磨而成的平面。
在第三实施方式的光纤束11中，如图10所示，从光源4放射的光的至少一部分在一体化部12的前端面12a根据斯涅尔定律弯曲了传播方向后，在一体化部12的侧面12b反射而向光纤2入射。由此，能够使向光纤2入射的入射角小于向前端面12a入射的入射角。
在第三实施方式中，一体化部12的侧面12b在纵剖面上描绘出向径向外侧凸出的弧状，因此与第一实施方式相比，能够增大入射到前端面12a的光中通过较少的反射次数成为与光纤2耦合的入射角的光的比例，其结果能够提高光源4与光纤束11的耦合效率。
另外，在第三实施方式中，与上述第一实施方式同样地，也可以代替图2所示的光纤2而使用图4所示的光纤5。
此外，与上述第二实施方式同样地，也可以由曲面构成一体化部12的前端面12a。
第三实施方式的光纤束11的制造方法与上述第一实施方式中说明的制造方法相同，通过适当调整用氢氧燃烧器9加热时的温度、加热位置，能够形成图8、图9所示的一体化部12。
(第四实施方式)
图11是表示本发明第四实施方式的光纤束的侧视图。
如图11所示，第四实施方式的光纤束21由将多根光纤2有规则或随机地捆扎而成的密集束构成，具有将该捆扎了多根的光纤2的前端部熔融一体化而形成的一体化部22。一体化部22的前端面22a为研磨而成的平面。
光纤21具有大致圆柱形状，一体化部22具有：外径随着靠近其前端侧而减小的部分圆锥状的第一锥面22b；和与该第一锥面22b的前端侧连接且外径随着靠近其前端侧而减小的部分圆锥状的第二锥面22c。第一锥面22b、第二锥面22c形成为，第一锥面22b与光纤束21的中心轴23所成的角度θ1小于第二锥面22c与中心轴23所成的角度θ2。
在第四实施方式的光纤束21中，如图12A所示，从光源4放射的光的至少一部分在前端面22a根据斯涅尔定律弯曲了传播方向后，在一体化部22的第一锥面22b反射而向光纤2入射。此外，如图12B所示，从光源4放射的光的至少一部分在一体化部22的前端面22a根据斯涅尔定律弯曲了传播方向后，在一体化部22的第二锥面22c反射而向光纤2入射。
在第四实施方式中，由于在一体化部22形成有第一锥面22b、第二锥面22c，因此与第一实施方式相比，能够增大入射到前端面22a的光中通过较少的反射次数成为与光纤2耦合的入射角的光的比例，其结果能够提高光源4与光纤束21的耦合效率。
另外，在第四实施方式中，与上述第一实施方式同样地，也可以代替图2所示的光纤2而使用图4所示的光纤5。
此外，与上述第二实施方式同样地，也可以由曲面构成一体化部22的前端面22a。
第四实施方式的光纤束21的制造方法与上述第一实施方式中说明的制造方法相同，通过适当选择氢氧燃烧器9的加热温度、加热位置、加热时间、加热面积、氢氧燃烧器的数量、氢氧燃烧器的方向(加热方向)等条件，能够形成图11所示的一体化部22。
另外，为形成适当形状的一体化部而需要适当地选择上述条件在本发明中是相同的，为了方便在其他实施方式中仅记载了需要适当地调整加热温度、加热位置。
此外，众所周知，在用燃烧器加热玻璃时，在工业生产中难以将一体化部的形状严格地制造成相同的形状。
因此，各实施方式的一体化部的形状表示最具代表性的实施方式。
(第五实施方式)
图13是表示本发明第五实施方式的光纤束的侧视图，图14是沿着图13所示的光纤束的中心轴的纵剖视图。
如图13、图14所示，第五实施方式的光纤束31由将多根光纤2有规则或随机地捆扎而成的密集束构成，并将该捆扎了多根的光纤2的前端部熔融一体化而形成，具有外径随着靠近其前端侧而减小的一体化部32。
如图14所示，一体化部32的侧面，在具有大致圆柱形状的光纤束31的沿着中心轴33的纵剖面上成为由第一弧32b和第二弧32c构成的大致S字状，其中，第一弧32b与将一体化部32的前端面32a侧的端点34和后端侧的端点35连接的直线36相比向径向外侧凸出，第二弧32c与该第一弧32b的前端侧连接，且与直线36相比向径向内侧凸出。并且，上述一体化部32的侧面，与构成光纤束31的一体化部32以外部分的轮廓的线在一体化部32侧的延长线37相比位于径向内侧。此时，一体化部32的前端的外径小于光纤束31的一体化开始部分的直径，因此可以说具有外径随着靠近前端侧而逐渐减小的部分圆锥形状。一体化部32的与中心轴33正交的剖面为大致圆形，前端面32a为研磨而成的平面。
在第五实施方式的光纤束31中，如图15A所示，从光源4放射的光的至少一部分在一体化部32的前端面32a根据斯涅尔定律弯曲了传播方向后，在与一体化部32的第一弧32b对应的曲面反射而向光纤2入射。此外，如图15B所示，从光源4放射的光的至少一部分在一体化部32的前端面32a根据斯涅尔定律弯曲了传播方向后，在与一体化部32的第二弧32c对应的曲面反射而向光纤2入射。
根据第五实施方式的光纤束31，在一体化部32的侧面反射来自光源4的入射光的至少一部分，从而能够将来自光源4的放射角减小而接近光纤2的数值孔径，由此能够提高与光源4的耦合效率。
另外，在第五实施方式中，与上述第一实施方式同样地，也可以代替图2所示的光纤2而使用图4所示的光纤5。
此外，与上述第二实施方式同样地，也可以由曲面构成一体化部32的前端面32a。
第五实施方式的光纤束31的制造方法与上述第一实施方式中说明的制造方法相同，通过适当调整用氢氧燃烧器9加热时的温度、加热位置，能够形成图13、图14所示的一体化部32。
以下说明本发明的具体实施例。
(实施例1～8)
捆扎320根光纤2而形成光纤束1，将其前端部熔融一体化，形成外径随着靠近前端侧而减小的部分圆锥形状的一体化部3，使该一体化部3的前端面3a为研磨平面。光纤2的数值孔径为0.2。在实施例1中，一体化部3的前端面3a的直径A＝2.5mm，一体化部3的最大直径B＝4.3mm，一体化部3的长度(锥体长度)C＝1.0mm(参照图16)。在实施例2～8中，仅改变一体化部3的长度C。
作为光源4，使用波长365nm、发射极尺寸1mm×1mm的紫外线LED，使光源4的中心和一体化部3的中心一致(以下在各实施例中均相同)，一体化部3的前端面3a与光源4的间隔D＝1.5mm，测量光源4与光纤束1的耦合效率。
(实施例9)
捆扎320根光纤2而形成光纤束6，将其前端部熔融一体化，形成外径随着靠近前端侧而减小的部分圆锥形状的一体化部7，将该一体化部7的前端面7a形成为曲面。在实施例9中，一体化部7的前端面7a的直径A＝2.0mm，一体化部7的最大直径B＝4.3mm，一体化部7的锥体部的长度C＝5.0mm(参照图16)。
使用与实施例1相同的光源4，一体化部7的前端面7a与光源4的间隔D＝1.5mm，测量光源4与光纤束6的耦合效率。
(比较例)
捆扎320根光纤而形成光纤束，将其前端部熔融一体化，使一体化部的前端面为研磨平面。在该比较例中，一体化部不是锥体状，而是前端面的直径A＝4.3mm、一体化部的直径B＝4.3mm的圆柱状。
使用与实施例1相同的光源4，一体化部的前端面与光源4的间隔D＝1.5mm，测量光源4与光纤束的耦合效率。
表1综合表示实施例1～9、比较例中的一体化部的尺寸及耦合效率的测量结果。此外，图17表示实施例1～8中的锥体长度C与耦合效率的关系。
[表1]
Figure G2008800093672D00131
如表1的测量结果所示，实施例1～9的光纤束与比较例的光纤束相比获得了较高的耦合效率。
此外，在前端面为平面的情况下，在一体化部3的长度C到4.0mm为止的范围(实施例1～4)，一体化部3的长度C越大，耦合效率越高。参照图18说明其原因。
在图18中，在锥体长度C1的锥面41上，实线箭头所示的光及虚线箭头所示的光均不反射，因此无法获得通过反射减小行进角的效果。与此相对，在锥体长度C2(＞C1)的锥面42上，虽然虚线箭头所示的光不反射，但是实线箭头所示的光产生反射，因此与锥面41相比，通过反射改善了耦合效率。进一步，在锥体长度C3(＞C2)的锥面43上，实线箭头所示的光及虚线箭头所示的光均反射，因此与锥面41、42相比，产生反射的光的比例增加，由此进一步改善了耦合效率。
这样，随着锥体长度变长，在锥面上反射后到达光纤的光的比例增大。即，通过反射而向光纤入射的角度减小的光的比例增多，由此提高了耦合效率。
另一方面，在图18中，在虚线箭头所示的光向光纤入射的入射角小于光纤的受光角(数值孔径)时，与是否在锥面上反射无关地，虚线箭头所示的光与光纤耦合。即，对锥面42和锥面43而言，因锥面的角度不同，因此严格来说存在差异，但是几乎不体现出对虚线箭头所示的光的差异。这样，当锥体长度延长到一定程度时，光的行进角相对于与芯的耦合而言变得非常小，因此没有体现出反射的效果，耦合效率几乎不变化。
因此，在前端面为平面的情况下，在一体化部3的长度C为5.0～8.0mm的范围(实施例5～8)，耦合效率几乎不变化，均获得了与实施例4同样高的耦合效率。
(实施例10～27)
对实施例1改变一体化部3的长度C及一体化部3的前端面3a与光源4的间隔D而制造实施例10～27的光纤束1，并与实施例1同样地对其测量与光源4的耦合效率。
表2综合表示实施例10～27中的一体化部3的尺寸及耦合效率的测量结果。此外，图19表示实施例10～27中的间隔D与耦合效率的关系。
[表2]
Figure G2008800093672D00151
如表2及图19的测量结果所示，在锥体长度C为4.0mm、6.0mm、8.0mm的情况下，在间隔D为2.0mm以上的范围(实施例19～27)，间隔D越大，耦合效率越低。这是因为，间隔D越大，没有入射到一体化部3的前端面3a而漏向外部的光增多，为了获得良好的耦合效率，需要将间隔D减小到一定程度。在间隔D为1.5mm以下的范围(实施例10～18)，均获得了良好的耦合效率。
(实施例28～36)
捆扎320根光纤2而形成光纤束21，将其前端部熔融一体化，形成具有第一锥面22b和第二锥面22c的一体化部22，使该一体化部22的前端面22a为研磨平面。光纤2的数值孔径为0.22。在实施例28中，一体化部22的前端面22a的直径A＝2.5mm，一体化部22的最大直径B＝4.3mm，第二锥面22c的最大直径Bmid＝3.4mm，一体化部22的长度(锥体长度)C＝3.0mm，形成第二锥面22c的部分的长度Cmid＝1.4mm(参照图20)。在实施例29～36中，变更一体化部3的长度C及形成第二锥面22c的部分的长度Cmid。
使用与实施例1相同的光源4，一体化部22的前端面22a与光源4的间隔D＝1.5mm，从而测量光源4与光纤束21的耦合效率。
(实施例37～45)
相对于实施例1，将构成光纤束1的光纤2的数值孔径变更为0.22、并变更一体化部3的长度C而制造出实施例37～45的光纤束1，并与实施例1同样地对其测量与光源4的耦合效率。
表3综合表示实施例28～45中的一体化部的尺寸及耦合效率的测量结果。此外，图21表示实施例28～45中的锥体长度C与耦合效率的关系。
[表3]
如表3的测量结果所示，实施例28～45的光纤束均得到了良好的耦合效率。特别是，实施例28～36与实施例37～45相比，能够增大入射的光中通过较少的反射次数成为与光纤2耦合的入射角的光的比例，因此能够获得更良好的耦合效率。
图22是表示使用本发明的光纤束的光照射装置的结构图。
如图22所示，光照射装置50包括：一个以上的光源51a、51b、…、51n；与各光源51a、51b、…、51n对应的光纤束52a、52b、…、52n；捆扎了光纤束52a、52b、…、52n而成的光纤柬53；光照射头54；控制基板55；散热器56；和冷却扇57。
光源51a、51b、…、51n例如由放射紫外线的紫外线LED构成，被设置成与散热器56热接合。
各光纤束52a、52b、…、52n由捆扎几百根程度的直径几百μm左右的光纤而成的密集束构成。各光纤束52a、52b、…、52n的直径为几mm左右。光纤束52a、52b、…、52n的一端分别与光源51a、51b、…、51n光耦合，从其前端入射光。
作为光纤束52a、52b、…、52n，可以使用在上述第一～第五实施方式中说明的光纤束1、6、11、21、31中的任一种。
光纤束53通过使光纤束52a、52b、…、52n成为密集束而构成，传输从光源51a、51b、…、51n入射到光纤束52a、52b、…、52n的光。光纤束53的周围被用于保护的金属挠性管覆盖。
在光照射头54中插入光纤束53的射出侧的端部。光照射头54通过内置的未图示的多个透镜使从光纤束53的射出端射出的、来自各光源51a、51b、…、51n的光聚光并射出。
由于插入光照射头54的光纤束53由多个光纤束的密集束构成，因此其射出侧的端部的外形可以是各种形状。
图23A是表示光纤束53的射出侧的端部的外形为圆形时光照射头54的端面54a的图，此时通过光纤束53传输的光从圆形的射出口54b向外部射出。图23B是表示光纤束53的射出侧的端部的外形为矩形时光照射头54的端面54a的图，此时通过光纤束53传输的光从矩形的射出口54c向外部射出。
控制基板55是控制光源51a、51b、…、51n的接通/断开、驱动电流等的电基板。
散热器56吸收由光源51a、51b、…、51n产生热并进行散热。冷却扇57向控制基板55及散热器56送风而进行冷却。另外，也可以不设置冷却扇57，而仅通过散热来冷却。
在上述结构的光照射装置50中，根据操作者对未图示的操作部进行的操作，从控制基板55向光源51a、51b、…、51n提供驱动电流。当从控制基板55提供驱动电流时，光源51a、51b、…、51n放射光。从光源51a、51b、…、51n放射的光从光纤束52a、52b、…、52n的一端入射。
光纤束52a、52b、…、52n及光纤束53传输从光纤束52a、52b、…、52n的一端入射的光。并且，光照射头54通过内置的多个透镜使从光纤束53的射出侧的端部射出的、来自各光源51a、51b、…、51n的光聚光并射出。操作者保持该光照射头54，向光固化性树脂等被照射物照射光而进行作业。
光源51a、51b、…、51n在其驱动过程中发热，但该热量被散热器56吸收，且由散热器56放出该吸收的热量。并且，散热器56及控制基板55通过来自冷却扇57的风而冷却。
根据上述光照射装置50，通过光纤束52a、52b、…、52n及53传输从光源51a、51b、…、51n放射的光，将光源51a、51b、…、51n与光照射头54分离，因此能够通过散热器56及冷却扇有效地冷却光源51a、51b、…、51n。由此，能够抑制因热量蓄积在光源51a、51b、…、51n上而引起光输出变化。
此外，能够使光纤束53的射出侧的端部的外形为各种形状，因此能够与照射光的对象区域的形状对应地形成光纤束53的射出侧的端部的外形。例如，如图23B所示通过将光纤束53的射出侧的端部的外形形成为矩形，能够向涂布于矩形区域的光固化性树脂进行一次光照射而使其固化。
在如专利文献2的紫外线照射装置那样直接使用LED的出射光时，其光输出的光功率分布如图24所示，LED的发光部的照射图形在一定程度上存在剩余，光功率分布不均匀。
而在光照射装置50中，由于使用由多个光纤的密集束构成的光纤束53，因此即使各光纤的光功率不同，也能够得到均匀的光功率分布。图25是表示光照射装置50的光输出的光功率分布的模型图。在图25中，光功率分布为礼帽(Top Hat)形状，不会得到图24所示的LED的照射图形。

Claims (16)

1.一种光纤束，其特征在于，
捆扎多根光纤而成，上述多根光纤具有：由玻璃构成的芯；和覆盖部，覆盖上述芯的周围，由折射率比上述芯的折射率小的树脂构成，
上述光纤束具有通过将去除上述多根光纤的前端部的覆盖部而露出了上述芯的多根去除覆盖光纤填充到由与上述芯相同的物质构成的玻璃管中后使露出的上述芯之间以及上述玻璃管熔融一体化而形成的一体化部，
上述一体化部具有外径随着靠近前端侧而减小的部分圆锥形状。
2.根据权利要求1所述的光纤束，其特征在于，
在该光纤束的沿着中心轴的纵剖面上，上述一体化部的侧面，成为与将上述一体化部的前端面侧的端点和后端侧的端点连接的直线相比向径向外侧凸出的弧状，并且与构成该光纤束的上述一体化部以外部分的轮廓的线在上述一体化部侧的延长线相比位于径向内侧。
3.根据权利要求1所述的光纤束，其特征在于，
上述一体化部具有：第一锥面，外径随着靠近前端侧而减小；和第二锥面，与上述第一锥面的前端侧连接，且外径随着靠近前端侧而减小，
上述第一锥面与该光纤束的中心轴所成的角度小于上述第二锥面与上述中心轴所成的角度。
4.根据权利要求1所述的光纤束，其特征在于，
在该光纤束的沿着中心轴的纵剖面上，上述一体化部的侧面成为由第一弧和第二弧构成的大致S字状，其中，所述第一弧与将上述一体化部的前端面侧的端点和后端侧的端点连接的直线相比向径向外侧凸出，所述第二弧与上述第一弧的前端侧连接且与上述直线相比向径向内侧凸出，并且，上述一体化部的侧面与构成该光纤束的上述一体化部以外部分的轮廓的线在上述一体化部侧的延长线相比位于径向内侧。
5.根据权利要求1所述的光纤束，其特征在于，
上述一体化部的前端面为平面。
6.根据权利要求1所述的光纤束，其特征在于，
上述一体化部的前端面为曲面。
7.一种光纤束，其特征在于，
捆扎多根光纤而成，上述多根光纤具有：由玻璃构成的芯；包层，覆盖上述芯的周围，由折射率比上述芯的折射率小的玻璃构成；以及覆盖部，覆盖上述包层，由树脂构成，
上述光纤束具有通过将去除上述多根光纤的前端部的覆盖部而露出了上述包层的多根去除覆盖光纤填充到由与上述芯相同的物质构成的玻璃管中后使露出的上述包层、上述芯以及上述玻璃管熔融一体化而形成的一体化部，
上述一体化部具有外径随着靠近前端侧而减小的部分圆锥形状。
8.根据权利要求7所述的光纤束，其特征在于，
在该光纤束的沿着中心轴的纵剖面上，上述一体化部的侧面，成为与将上述一体化部的前端面侧的端点和后端侧的端点连接的直线相比向径向外侧凸出的弧状，并且与构成该光纤束的上述一体化部以外部分的轮廓的线在上述一体化部侧的延长线相比位于径向内侧。
9.根据权利要求7所述的光纤束，其特征在于，
上述一体化部具有：第一锥面，外径随着靠近前端侧而减小；和第二锥面，与上述第一锥面的前端侧连接，且外径随着靠近前端侧而减小，
上述第一锥面与该光纤束的中心轴所成的角度小于上述第二锥面与上述中心轴所成的角度。
10.根据权利要求7所述的光纤束，其特征在于，
在该光纤束的沿着中心轴的纵剖面上，上述一体化部的侧面成为由第一弧和第二弧构成的大致S字状，其中，所述第一弧与将上述一体化部的前端面侧的端点和后端侧的端点连接的直线相比向径向外侧凸出，所述第二弧与上述第一弧的前端侧连接且与上述直线相比向径向内侧凸出，并且，上述一体化部的侧面与构成该光纤束的上述一体化部以外部分的轮廓的线在上述一体化部侧的延长线相比位于径向内侧。
11.根据权利要求7所述的光纤束，其特征在于，
上述一体化部的前端面为平面。
12.根据权利要求7所述的光纤束，其特征在于，
上述一体化部的前端面为曲面。
13.一种光照射装置，其特征在于，
具有：放射光的一个以上的发光元件；
传输部，具有与上述各发光元件对应的入射端，传输从上述各发光元件入射到对应的上述各入射端的光；
射出部，设置在该传输部的射出侧的端部，使由上述传输部传输的来自上述各发光元件的光聚光并向外部射出；以及
散热部，与上述各发光元件接合，吸收由上述各发光元件产生的热并进行散热，
上述传输部由将与上述各发光元件对应的第一光纤束捆扎而成的第二光纤束构成，
上述第一光纤束由权利要求1或7所述的光纤束构成。
14.根据权利要求13所述的光照射装置，其特征在于，
还具有向上述散热部吹送冷却风的送风部。
15.根据权利要求13所述的光照射装置，其特征在于，
上述第二光纤束的射出侧的端部的外形与照射光的对象区域的形状对应地形成。
16.根据权利要求13所述的光照射装置，其特征在于，上述各发光元件是放射紫外线的紫外线发光二极管。
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