JP2013037927A - Optical fiber irradiation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber irradiation device that effectively utilizes light from an LED light source and emits light of sufficient illuminance.SOLUTION: The optical fiber irradiation device is provided with an optical fiber light source mechanism, in which an optical fiber is arranged to face a lens arranged in front of an LED light source having a light incident end face which is located on the LED substrate via a spacer interposed between the optical fiber and the lens without being constrained with respect to an optical fiber holder arranged on the LED substrate, and when the optical fiber is fixed on the optical fiber holder with the spacer in contact with the front face of the LED light source or the lens, a separation distance between the front face of the LED light source and the light incident end face of the optical fiber is regulated.

Description

本発明は、例えば、ＬＥＤ光源からの紫外光を光ファイバーを介して被照射物にスポット状に照射する光ファイバー照射装置に関する。   The present invention relates to, for example, an optical fiber irradiation device that irradiates an object to be irradiated with ultraviolet light from an LED light source via an optical fiber in a spot shape.

例えば３６５ｎｍを中心とした波長３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の紫外光を利用して、当該紫外光（波長）に感度を有する接着剤、塗料、インク、レジストを硬化または乾燥させる、また逆に、溶融または軟化させるなどの光照射処理が行なわれている。
このような光照射処理においては、例えば光ディスク用のピックアップレンズの接着や、電子部品の基板への接着などのように、微小域に紫外光を照射することが求められることがある。このような光照射処理を行うための紫外光照射装置としては、例えばＬＥＤ光源から放射される紫外光を集光レンズを介して光ファイバーに入射させ、当該光ファイバーにより紫外光を導光して微小域にスポット状に照射する構成のものが知られている（特許文献１、２参照。）。 For example, using ultraviolet light in the wavelength range of 300 nm to 400 nm centered on 365 nm, the adhesive, paint, ink, resist having sensitivity to the ultraviolet light (wavelength) is cured or dried, and conversely, melted or dried. Light irradiation treatment such as softening is performed.
In such a light irradiation process, it may be required to irradiate a very small area with ultraviolet light, such as adhesion of a pickup lens for an optical disk or adhesion of an electronic component to a substrate. As an ultraviolet light irradiation device for performing such light irradiation processing, for example, ultraviolet light emitted from an LED light source is incident on an optical fiber through a condenser lens, and the ultraviolet light is guided by the optical fiber to make a microscopic region. Are known that irradiate in a spot shape (see Patent Documents 1 and 2).

特開２００６−１７６６５３号公報JP 2006-176653 A 特開平０５−１９０９１０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-190910

而して、ＬＥＤ光源から放射される光を光ファイバーに効率良く入射させるには、ＬＥＤ光源と光ファイバーとの位置関係を正確に配置することが必要とされるところ、実際上は、ＬＥＤ光源と光ファイバーの光入射端面との距離にバラツキが生ずることが少なくない。例えば、ＬＥＤ光源としては、ＬＥＤ素子の発光効率の低下を回避するために冷却されることが必要とされ、例えば、セラミック材料よりなるパッケージ基体内にチップ状のＬＥＤ素子が収納されてなり、適宜の冷却機構を具えたＬＥＤパッケージが用いられるが、パッケージ基体それ自体が公差が大きなものとなりやすいため、光ファイバーが例えばＬＥＤパッケージが配置されるＬＥＤ基板に対して位置決めされて配置される場合には、ＬＥＤ光源と光ファイバーの光入射端面との距離にバラツキが生ずることとなる。このようにＬＥＤ光源と光ファイバーの光入射端面との距離にバラツキが生じると、光ファイバーに入射する光量のバラツキや、レンズでの集光効率が変化し、ＬＥＤ光源からの光を有効に利用できない、という問題がある。
また、ＬＥＤ光源から放射される光をガラス製のレンズ等で集光して光ファイバーに入射させる構造上、例えばレンズの位置ずれ等が生ずることによっても、上記問題が生ずる。
一方、このような問題が生ずることを回避するために、光ファイバーとＬＥＤ光源とを当接させて配置することも考えられるが、光ファイバーは用途によって付け替えられることがあることから、このような構成のものにおいては、光ファイバーの光入射端面が損傷することにより入射する光が減衰するといった問題が生じやすくなる。 Thus, in order to efficiently enter the light emitted from the LED light source into the optical fiber, it is necessary to accurately arrange the positional relationship between the LED light source and the optical fiber. In many cases, the distance from the light incident end face varies. For example, the LED light source needs to be cooled in order to avoid a decrease in the luminous efficiency of the LED element. For example, a chip-shaped LED element is housed in a package base made of a ceramic material, However, since the package base itself tends to have a large tolerance, when the optical fiber is positioned and arranged with respect to the LED substrate on which the LED package is arranged, for example, There will be variations in the distance between the LED light source and the light incident end face of the optical fiber. Thus, when the distance between the LED light source and the light incident end face of the optical fiber varies, the variation in the amount of light incident on the optical fiber and the light collection efficiency of the lens change, and the light from the LED light source cannot be used effectively. There is a problem.
In addition, the above-described problem also occurs due to, for example, a lens position shift due to the structure in which light emitted from the LED light source is collected by a glass lens or the like and incident on the optical fiber.
On the other hand, in order to avoid the occurrence of such a problem, it is conceivable to place the optical fiber and the LED light source in contact with each other. However, since the optical fiber may be replaced depending on the application, such a configuration is used. In such a case, there is a tendency that incident light is attenuated by damaging the light incident end face of the optical fiber.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、ＬＥＤ光源からの光を有効に利用することができて、十分な照度の光を照射することのできる光ファイバー照射装置を提供することにある。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is an optical fiber capable of effectively using light from an LED light source and irradiating light with sufficient illuminance. It is to provide an irradiation apparatus.

本発明の光ファイバー照射装置は、ＬＥＤ基板と、当該ＬＥＤ基板上に配置されたＬＥＤ光源と、当該ＬＥＤ光源における光放射方向の前面に配置されたレンズと、当該レンズを介して入射される前記ＬＥＤ光源からの光を導光する光ファイバーと、前記ＬＥＤ基板上に配置された、前記光ファイバーの一部が挿入された状態で当該光ファイバーを保持する光ファイバーホルダーとを有する光ファイバー光源機構を具えた光ファイバー照射装置において、
前記光ファイバーは、前記光ファイバーホルダーに対して拘束されない状態で当該光ファイバーと前記レンズとの間に介在されたスペーサを介して、光入射端面が前記レンズと対向するよう配置されており、
前記スペーサが前記ＬＥＤ光源の前面または前記レンズに当接された状態において、前記光ファイバーが前記光ファイバーホルダーに固定されることにより、前記ＬＥＤ光源の前面と前記光ファイバーの光入射端面との間の離間距離が規制されていることを特徴とする。 The optical fiber irradiation device of the present invention includes an LED substrate, an LED light source disposed on the LED substrate, a lens disposed on a front surface of the LED light source in a light emission direction, and the LED incident via the lens. An optical fiber irradiation device comprising an optical fiber light source mechanism having an optical fiber that guides light from a light source and an optical fiber holder that is disposed on the LED substrate and holds the optical fiber in a state where a part of the optical fiber is inserted. In
The optical fiber is arranged such that the light incident end face faces the lens through a spacer interposed between the optical fiber and the lens in a state where the optical fiber is not restrained with respect to the optical fiber holder,
In a state where the spacer is in contact with the front surface of the LED light source or the lens, the optical fiber is fixed to the optical fiber holder, so that the separation distance between the front surface of the LED light source and the light incident end surface of the optical fiber is increased. Is regulated.

本発明の光ファイバー照射装置においては、前記スペーサは、前記レンズの周縁に当接された構成とされていることが好ましい。
このような構成のものにおいては、前記スペーサは円筒状であって、前記ＬＥＤ光源側の開口の内径が、前記レンズの口径よりも小さい構成とすることができる。 In the optical fiber irradiation apparatus of the present invention, it is preferable that the spacer is configured to be in contact with a peripheral edge of the lens.
In such a configuration, the spacer may be cylindrical, and the inner diameter of the opening on the LED light source side may be smaller than the aperture of the lens.

また、本発明の光ファイバー照射装置においては、前記スペーサを前記光ファイバーホルダーに固定するための固定機構が設けられた構成とすることができる。   Moreover, in the optical fiber irradiation apparatus of this invention, it can be set as the structure provided with the fixing mechanism for fixing the said spacer to the said optical fiber holder.

さらにまた、本発明の光ファイバー照射装置においては、前記光ファイバー光源機構は、共通のＬＥＤ基板上に配置された、各々ＬＥＤ素子がパッケージ基体内に収納されてなるＬＥＤパッケージよりなる複数のＬＥＤ光源を具えており、各々のＬＥＤ光源に対応する各々の光ファイバーが前記ＬＥＤ基板上に配置された共通の光ファイバーホルダーによって保持された構成とすることができる。   Furthermore, in the optical fiber irradiation device of the present invention, the optical fiber light source mechanism includes a plurality of LED light sources each including an LED package, each of which is disposed on a common LED substrate, and each LED element is housed in a package substrate. Each optical fiber corresponding to each LED light source can be held by a common optical fiber holder arranged on the LED substrate.

本発明の光ファイバー照射装置によれば、光ファイバーが、光ファイバーホルダーに対して拘束されない状態で光ファイバーとレンズとの間に介在されたスペーサを介して、光入射端面がレンズと対向するよう、配置されており、スペーサがＬＥＤ光源の前面またはレンズに当接された状態において、光ファイバーが光ファイバーホルダーに固定されることにより、ＬＥＤ光源の前面と光ファイバーの光入射端面との間の離間距離が規制された構成とされた光ファイバー光源機構を具えていることにより、当該光ファイバー光源機構においては、光ファイバーが、ＬＥＤ光源の前面と光ファイバーの光入射端面との間の離間距離がスペーサによって一定の大きさに維持された状態で、ＬＥＤ光源に対して適正な位置に配置された構成とされるので、ＬＥＤ光源からの光を効率よくレンズを介して光ファイバーに入射させることができ、従って、十分な照度の光を被照射物に照射することができる。   According to the optical fiber irradiation device of the present invention, the optical fiber is disposed so that the light incident end face faces the lens through the spacer interposed between the optical fiber and the lens in a state where the optical fiber is not restrained with respect to the optical fiber holder. In the state where the spacer is in contact with the front surface of the LED light source or the lens, the optical fiber is fixed to the optical fiber holder so that the separation distance between the front surface of the LED light source and the light incident end surface of the optical fiber is regulated. In this optical fiber light source mechanism, the distance between the front surface of the LED light source and the light incident end surface of the optical fiber is maintained at a constant size by the spacer. In the state, it is configured to be arranged at an appropriate position with respect to the LED light source In the light from the LED light source through an efficient lens can be made incident on the optical fiber, therefore, can be irradiated with light of sufficient intensity to be irradiated.

また、光ファイバー光源機構が、共通のＬＥＤ基板上に配置された、各々ＬＥＤ素子がパッケージ基体内に収納されてなるＬＥＤパッケージよりなる複数のＬＥＤ光源を具えており、各々のＬＥＤ光源に対応する各々の光ファイバーがＬＥＤ基板上に配置された共通の光ファイバーホルダーによって保持された構成とされていることにより、各々のＬＥＤパッケージにおける寸法の公差のバラツキに拘らず、すべてのＬＥＤパッケージについて、ＬＥＤパッケージからの光を効率よく利用することができて均一な照度の光を被照射物に照射することができる。   In addition, the optical fiber light source mechanism includes a plurality of LED light sources, each of which corresponds to each LED light source, which are arranged on a common LED substrate, each of which includes an LED package in which each LED element is housed in a package substrate. The optical fiber is held by a common optical fiber holder disposed on the LED substrate, so that all LED packages can be separated from the LED package regardless of the dimensional tolerance variation in each LED package. Light can be used efficiently and light with uniform illuminance can be irradiated onto an object.

本発明の光ファイバー照射装置における光ファイバー光源機構の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the outline of a structure in an example of the optical fiber light source mechanism in the optical fiber irradiation apparatus of this invention. 図１に示す光ファイバー光源機構の一部を拡大して示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which expands and shows a part of optical fiber light source mechanism shown in FIG. 図１に示す光ファイバー光源機構を構成するＬＥＤ光源の一例における構成の概略を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the outline of a structure in an example of the LED light source which comprises the optical fiber light source mechanism shown in FIG. 本発明の光ファイバー照射装置における光ファイバー光源機構の他の例における構成の概略を示す説明用断面図である。It is sectional drawing for description which shows the outline of the structure in the other example of the optical fiber light source mechanism in the optical fiber irradiation apparatus of this invention.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の光ファイバー照射装置は、ＬＥＤ光源からの光をレンズにより集光して光ファイバーに入射させ、当該光を光ファイバーにより導光してスポット状に照射する光ファイバー光源機構を具えてなる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The optical fiber irradiation device of the present invention comprises an optical fiber light source mechanism that collects light from an LED light source by a lens and makes it incident on an optical fiber, guides the light through an optical fiber, and irradiates it in a spot shape.

図１は、本発明の光ファイバー照射装置における光ファイバー光源機構の一例における構成の概略を示す説明用断面図、図２は、図１に示す光ファイバー光源機構の一部を拡大して示す拡大断面図である。
この光ファイバー光源機構は、ＬＥＤ基板１５と、このＬＥＤ基板１５の一面上に配置されたＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源から放射される光を集光するレンズ１８と、このレンズ１８を介して入射されるＬＥＤ光源からの光を導光する光ファイバー２０と、光ファイバーを保持する光ファイバーホルダー２５とを有する。 FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing an outline of the configuration of an example of an optical fiber light source mechanism in the optical fiber irradiation apparatus of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the optical fiber light source mechanism shown in FIG. is there.
The optical fiber light source mechanism is made incident through the LED substrate 15, an LED light source disposed on one surface of the LED substrate 15, a lens 18 that collects light emitted from the LED light source, and the lens 18. It has an optical fiber 20 that guides light from the LED light source and an optical fiber holder 25 that holds the optical fiber.

ＬＥＤ光源は、図３に示すように、紫外光を放射するチップ状のＬＥＤ素子１２が、中央に錐台状の空間を形成する凹所１１Ａが形成されたパッケージ基体１１における当該凹所１１Ａ内に配置されると共に、板状の紫外光透過窓１３がパッケージ基体１１の凹所１１Ａを塞ぐよう設けられてなるＬＥＤパッケージ１０により構成されている。ここに、パッケージ基体１１は、例えば窒化アルミニウムなどの高い熱導電性を有するセラミックス材料により構成されている。
また、ＬＥＤ基板１５の他面には、ＬＥＤパッケージ１０を冷却するための放熱部材（不図示）が設けられている。 As shown in FIG. 3, the LED light source includes a chip-like LED element 12 that emits ultraviolet light, and a recess 11A that forms a frustum-like space in the center. And an LED package 10 in which a plate-like ultraviolet light transmission window 13 is provided so as to close the recess 11 </ b> A of the package base 11. Here, the package base 11 is made of a ceramic material having high thermal conductivity such as aluminum nitride.
A heat radiating member (not shown) for cooling the LED package 10 is provided on the other surface of the LED substrate 15.

レンズ１８は、例えば、一方の表面が球面状の凸面とされると共に他方の表面が平面とされた凸レンズよりなり、他方の表面がＬＥＤ光源における光放射方向の前面、すなわちＬＥＤパッケージ１０における紫外光透過窓１３の外面に対接されて配置されている。   The lens 18 is, for example, a convex lens in which one surface is a spherical convex surface and the other surface is a flat surface, and the other surface is a front surface in the light emission direction of the LED light source, that is, ultraviolet light in the LED package 10. It is disposed in contact with the outer surface of the transmission window 13.

光ファイバーホルダー２５は、有底円筒状の基体２６を有しており、基体２６の底壁に２６Ａにおける中央位置に厚み方向に貫通して延びる光ファイバー挿入用貫通孔２７が形成されていると共に、底壁２６Ａにおける外周面に開口する径方向に延びる固定用螺子装着用孔２８が形成されている。
この光ファイバーホルダー２５は、ＬＥＤ基板１５上に配置されたＬＥＤパッケージ１０の直上の位置に光ファイバー挿入用貫通孔２７が位置されるようＬＥＤパッケージ１０に対して位置決めされた状態で、ＬＥＤ基板１５の一面上に配置されている。 The optical fiber holder 25 has a bottomed cylindrical base body 26. An optical fiber insertion through hole 27 extending in the thickness direction is formed at the central position of 26A on the bottom wall of the base body 26, and the bottom. A fixing screw mounting hole 28 extending in the radial direction is formed on the outer peripheral surface of the wall 26A.
The optical fiber holder 25 is positioned on the LED board 15 in a state where the optical fiber insertion through hole 27 is positioned at a position immediately above the LED package 10 disposed on the LED board 15. Is placed on top.

光ファイバー２０の外周面には、ＬＥＤパッケージ１０に対する近位側端部に、光ファイバーホルダー２５における光ファイバー挿入用貫通孔２７内に位置されて光ファイバーホルダー２５によって保持される部分の外径より小さい外径を有する小径先端部分２１を有するジャケット２３が設けられている。   The outer peripheral surface of the optical fiber 20 has an outer diameter smaller than the outer diameter of the portion of the optical fiber holder 25 positioned in the optical fiber insertion through hole 27 and held by the optical fiber holder 25 at the proximal end with respect to the LED package 10. A jacket 23 having a small diameter tip portion 21 is provided.

本発明の光ファイバー照射装置における光ファイバー光源機構においては、光ファイバー２０は、光ファイバーホルダー２５に対して拘束されない状態で光ファイバー２０とレンズ１８との間に介在されたスペーサを介して、光入射端面２２がレンズ１８の光軸に垂直な平面内に位置された状態で、レンズ１８の一方の表面（凸面）と対向するよう配置されている。   In the optical fiber light source mechanism in the optical fiber irradiation apparatus of the present invention, the optical fiber 20 has the light incident end face 22 as a lens through a spacer interposed between the optical fiber 20 and the lens 18 without being constrained to the optical fiber holder 25. The lens 18 is disposed so as to face one surface (convex surface) of the lens 18 while being positioned in a plane perpendicular to the optical axis 18.

この例においては、光ファイバー２０の小径先端部分２１が挿入されて固定される略円筒状の光ファイバー固定部材３０が、光ファイバーホルダー２５の基体２６に対して軸方向に変位可能な状態で、光ファイバーホルダー２５の内部に挿入されて配置されている。ここに、光ファイバー固定部材３０は、例えばアルミニウムなどの金属材料により構成されている。
この光ファイバー固定部材３０の内周面には、軸方向におけるＬＥＤパッケージ１０側の端面より所定の位置に段部３１が形成されており、光ファイバー２０が、その小径先端部分２１が光ファイバー固定部材３０の内部に挿入されて光入射端面２２の外周縁部が光ファイバー固定部材３０の段部３１における平坦面に対接された状態で、光ファイバー固定部材３０に固定されている。また、光ファイバー固定部材３０におけるＬＥＤパッケージ１０側に位置される開口縁部の内周面には、軸方向におけるＬＥＤパッケージ１０に対して遠位側に向かうに従って拡開して段部３１に連続するテーパー状の突出縁部３２が周方向の全周にわたって形成されている。 In this example, the substantially cylindrical optical fiber fixing member 30 to which the small-diameter tip portion 21 of the optical fiber 20 is inserted and fixed is displaceable in the axial direction with respect to the base body 26 of the optical fiber holder 25. It is inserted and arranged inside. Here, the optical fiber fixing member 30 is made of a metal material such as aluminum.
On the inner peripheral surface of the optical fiber fixing member 30, a step portion 31 is formed at a predetermined position from the end surface on the LED package 10 side in the axial direction, and the optical fiber 20 has a small diameter tip portion 21 of the optical fiber fixing member 30. The outer peripheral edge of the light incident end face 22 is fixed to the optical fiber fixing member 30 while being in contact with the flat surface of the step portion 31 of the optical fiber fixing member 30. Further, the inner peripheral surface of the opening edge portion located on the LED package 10 side in the optical fiber fixing member 30 is expanded toward the distal side with respect to the LED package 10 in the axial direction and continues to the step portion 31. A tapered protruding edge 32 is formed over the entire circumference in the circumferential direction.

光ファイバー固定部材３０におけるＬＥＤパッケージ１０側の開口の内径は、レンズ１８の口径（外径）より小さく、従って、ＬＥＤパッケージ１０側の開口縁がレンズ１８の周縁に当接された状態とされており、この状態において、光ファイバー２０が光ファイバーホルダー２５に対して固定用螺子３５により固定されている。ここに、光ファイバー固定部材３０におけるＬＥＤパッケージ１０側の開口の内径は、例えばレンズ１８の口径の９０〜９９％の大きさとされている。   The inner diameter of the opening on the LED package 10 side in the optical fiber fixing member 30 is smaller than the aperture (outer diameter) of the lens 18, and therefore the opening edge on the LED package 10 side is in contact with the periphery of the lens 18. In this state, the optical fiber 20 is fixed to the optical fiber holder 25 by a fixing screw 35. Here, the inner diameter of the opening on the LED package 10 side of the optical fiber fixing member 30 is, for example, 90 to 99% of the diameter of the lens 18.

従って、光ファイバー固定部材３０のＬＥＤパッケージ１０側の端部部分が光ファイバー２０の光入射端面２２とレンズ１８の一方の表面との間に介在されるスペーサとして機能し、これにより、ＬＥＤパッケージ１０の紫外光透過窓１３の外面と光ファイバー２０の光入射端面２２との間の離間距離が一定の大きさに規制されることにより光ファイバー２０がＬＥＤパッケージ１０に対して位置決めされている。   Therefore, the end portion of the optical fiber fixing member 30 on the LED package 10 side functions as a spacer interposed between the light incident end face 22 of the optical fiber 20 and one surface of the lens 18, and thereby the ultraviolet light of the LED package 10 is obtained. The distance between the outer surface of the light transmission window 13 and the light incident end surface 22 of the optical fiber 20 is regulated to a certain size, so that the optical fiber 20 is positioned with respect to the LED package 10.

而して、上記構成の光ファイバー光源機構は、光ファイバー２０がＬＥＤパッケージ１０における紫外光透過窓１３の外面を基準として位置決めされて配置された構成、すなわち、光ファイバー２０がそのＬＥＤパッケージ１０に対する近位側端部部分（ジャケット２３における小径先端部分２１）が光ファイバーホルダー２５に拘束されない状態で設けられた光ファイバー固定部材３０に挿入されて固定されており、当該光ファイバー固定部材３０の開口縁がレンズ１８の周縁に当接された状態において、光ファイバー２０が光ファイバーホルダー２５に固定されてＬＥＤパッケージ１０における紫外光透過窓１３の外面と光ファイバー２０の光入射端面２２との間の離間距離の大きさが規制されることにより、光ファイバー２０がＬＥＤパッケージ１０に対して位置決めされて配置された構成とされている。
従って、光ファイバー固定部材３０が光ファイバーホルダー２５に拘束されない状態で設けられていることから、光ファイバー固定部材３０の開口縁をレンズ１８の周縁に当接させるときに、光ファイバー２０の光入射端面２２の、例えばＬＥＤ基板１５の一面に対するレベル位置は、ＬＥＤパッケージ１０におけるパッケージ基体１１の厚み（図１および図２における上下方向寸法）に応じて変動することとなり、ＬＥＤパッケージ１０におけるパッケージ基体１１の厚みの公差のバラツキが吸収される。これにより、ＬＥＤパッケージ１０における紫外光線透過窓１３の外面と光ファイバー２０の光入射端面２２との間の離間距離の大きさは、スペーサとして機能する光ファイバー固定部材３０のＬＥＤパッケージ１０側の端部部分によって一定の大きさとすることができるため、ＬＥＤパッケージ１０からの光を効率よくレンズ１８を介して光ファイバー２０に入射させることができる。
従って、このような光ファイバー光源機構を具えた光ファイバー照射装置によれば、十分な照度の光（紫外光）を被照射物に照射することができる。 Thus, the optical fiber light source mechanism configured as described above has a configuration in which the optical fiber 20 is positioned with respect to the outer surface of the ultraviolet light transmission window 13 in the LED package 10, that is, the optical fiber 20 is proximal to the LED package 10. An end portion (a small-diameter tip portion 21 in the jacket 23) is inserted into and fixed to an optical fiber fixing member 30 that is not restrained by the optical fiber holder 25, and the opening edge of the optical fiber fixing member 30 is the periphery of the lens 18. The optical fiber 20 is fixed to the optical fiber holder 25 in the state of being in contact with the optical fiber holder 25, and the distance between the outer surface of the ultraviolet light transmission window 13 and the light incident end surface 22 of the optical fiber 20 in the LED package 10 is regulated. The optical fiber 20 is LED Is positioned is the arrangement configurations against Kkeji 10.
Therefore, since the optical fiber fixing member 30 is provided without being constrained by the optical fiber holder 25, when the opening edge of the optical fiber fixing member 30 is brought into contact with the peripheral edge of the lens 18, For example, the level position with respect to one surface of the LED substrate 15 varies depending on the thickness of the package base 11 in the LED package 10 (the vertical dimension in FIGS. 1 and 2), and the tolerance of the thickness of the package base 11 in the LED package 10 Variations are absorbed. Thereby, the magnitude | size of the separation distance between the outer surface of the ultraviolet light transmission window 13 in the LED package 10 and the light incident end surface 22 of the optical fiber 20 is the end portion on the LED package 10 side of the optical fiber fixing member 30 that functions as a spacer. Therefore, the light from the LED package 10 can be efficiently incident on the optical fiber 20 through the lens 18.
Therefore, according to the optical fiber irradiation device provided with such an optical fiber light source mechanism, it is possible to irradiate the irradiated object with light (ultraviolet light) having sufficient illuminance.

また、光ファイバー固定部材３０の開口縁がレンズ１８の周縁に当接された構成とされていることにより、光ファイバー２０とレンズ１８との位置ずれによる光ファイバー２０に入射される光量のバラツキやレンズ１８での集光効率のバラツキが生ずることを回避することができてＬＥＤパッケージ１０からの光を有効に利用することができる。   Further, since the opening edge of the optical fiber fixing member 30 is in contact with the peripheral edge of the lens 18, the variation in the amount of light incident on the optical fiber 20 due to the positional deviation between the optical fiber 20 and the lens 18 and the lens 18. The variation in the light collection efficiency can be avoided, and the light from the LED package 10 can be used effectively.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、光ファイバー光源機構が複数のＬＥＤ光源を具えた構成とされていてもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, the optical fiber light source mechanism may be configured to include a plurality of LED light sources.

図４は、本発明の光ファイバー照射装置における光ファイバー光源機構の他の例における構成の概略を示す説明用断面図である。
この光ファイバー光源機構は、共通のＬＥＤ基板１５の一面上において、例えば４つのＬＥＤパッケージ１０（図４においては、便宜上、２つのＬＥＤパッケージ１０のみが示されている。）が同一円周上の位置に例えば周方向に等間隔毎に並んで配置されており、各々のＬＥＤパッケージ１０に対応する４つの光ファイバー２０が共通の光ファイバーホルダー４０によって保持されている。
この例における光ファイバーホルダー４０は、円柱状の基体４１を具え、この基体４１の他面（図４において下面）における各々のＬＥＤパッケージ１０に対応する位置に開口する各々軸方向に延びる４つの円柱状空間部４２が形成されていると共に、各々基体４１の一面（図４において上面）に開口する４つの光ファイバー挿入用貫通孔４３が対応する円柱状空間部４２に連続するよう形成されている。そして、光ファイバーホルダー４０は、ＬＥＤパッケージ１０の直上の位置に光ファイバー挿入用貫通孔４３が位置されるようＬＥＤパッケージ１０に対して位置決めされた状態で、ＬＥＤ基板１５の一面上に配置されている。 FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the outline of the configuration of another example of the optical fiber light source mechanism in the optical fiber irradiation device of the present invention.
In this optical fiber light source mechanism, on one surface of the common LED substrate 15, for example, four LED packages 10 (only two LED packages 10 are shown for convenience in FIG. 4) are positioned on the same circumference. For example, four optical fibers 20 corresponding to the respective LED packages 10 are held by a common optical fiber holder 40.
The optical fiber holder 40 in this example includes a columnar base 41 and four columnar shapes that extend in the axial direction and open to positions corresponding to the LED packages 10 on the other surface (lower surface in FIG. 4) of the base 41. A space portion 42 is formed, and four optical fiber insertion through holes 43 each opened on one surface (upper surface in FIG. 4) of the base body 41 are formed to be continuous with the corresponding cylindrical space portion 42. The optical fiber holder 40 is arranged on one surface of the LED substrate 15 in a state where the optical fiber holder 40 is positioned with respect to the LED package 10 so that the optical fiber insertion through hole 43 is positioned immediately above the LED package 10.

各々の円柱状空間部４２の内部には、光ファイバー２０の、そのＬＥＤパッケージ１０に対する近位側端部部分（ジャケット２３における小径先端部分２１）が挿入されて固定される略円筒状の光ファイバー固定部材３０が、その外周面が光ファイバーホルダー４０の基体４１における円柱状空間部４２を形成する内周面によって拘束されないよう、光ファイバーホルダー４０の円柱状空間部４２の内部に挿入されて配置されている。
各々の光ファイバー固定部材３０の内周面には、軸方向におけるＬＥＤパッケージ１０側の端面より所定の位置に段部３１が形成されており、光ファイバー２０が、そのＬＥＤパッケージ１０に対する近位側端部部分（ジャケット２３における小径先端部分２１）が光ファイバー固定部材３０の内部に挿入されて光入射端面２２の外周縁部が光ファイバー固定部材３０の段部３１における平坦面に対接された状態で、光ファイバー固定部材３０に固定されている（図２参照。）。また、この光ファイバー固定部材３０におけるＬＥＤパッケージ１０側の開口の内径はレンズ１８の口径より小さく、従って、ＬＥＤパッケージ１０側の開口縁がレンズ１８の周縁に当接された状態とされており、この状態において、光ファイバー２０が光ファイバーホルダー４０に対して固定用螺子３５により固定されている。従って、光ファイバー固定部材３０のＬＥＤパッケージ１０側の端部部分が光ファイバー２０の光入射端面２２とレンズ１８の一方の表面との間に介在されるスペーサとして機能し、これにより、ＬＥＤパッケージ１０の紫外光透過窓１３の外面と光ファイバー２０の光入射端面２２との間の離間距離が一定の大きさに規制されることにより光ファイバー２０がＬＥＤパッケージ１０に対して位置決めされている。
また、この例においては、光ファイバー固定部材３０を光ファイバーホルダー４０に固定する固定機構が設けられている。具体的には、各々光ファイバーホルダー４０の基体４１における外周面に開口する径方向に延びる４つの固定用螺子装着用孔４４が対応する円柱状空間部４２に連通する状態で形成されており、各々の固定用螺子装着用孔４４に装着された固定用螺子４５により光ファイバー固定部材３０が固定されている。各々の固定用螺子装着用孔４４は、固定用螺子４５の頭部が収容される第１の円柱状空間部と、固定用螺子４５の軸部が挿入される、当該第１の円柱状空間部に連続する当該第１の円柱状空間部より内径の小さい第２の円柱状空間部とにより構成されており、第１の円柱状空間部および第２の円柱状空間部は、それぞれ、固定用螺子４５の頭部の外径および固定用螺子４５の軸部の外径より大きい内径を有する。このような構成とされていることにより、光ファイバー固定部材３０を光ファイバーホルダー４０の基体４１に固定した状態において、光ファイバー２０が光ファイバーホルダー４０の基体４１に固定されることにより、光ファイバー２０をＬＥＤパッケージ１０に対する適正な位置に確実に配置することができる。 A substantially cylindrical optical fiber fixing member in which the proximal end portion of the optical fiber 20 with respect to the LED package 10 (the small diameter tip portion 21 in the jacket 23) is inserted and fixed inside each columnar space portion 42. 30 is inserted and arranged inside the cylindrical space portion 42 of the optical fiber holder 40 so that the outer peripheral surface thereof is not restrained by the inner peripheral surface forming the cylindrical space portion 42 in the base body 41 of the optical fiber holder 40.
On the inner peripheral surface of each optical fiber fixing member 30, a step portion 31 is formed at a predetermined position from the end surface on the LED package 10 side in the axial direction, and the optical fiber 20 has an end portion on the proximal side with respect to the LED package 10. In a state where the portion (the small diameter tip portion 21 in the jacket 23) is inserted into the optical fiber fixing member 30 and the outer peripheral edge portion of the light incident end surface 22 is in contact with the flat surface of the step portion 31 of the optical fiber fixing member 30, It is fixed to the fixing member 30 (see FIG. 2). Further, the inner diameter of the opening on the LED package 10 side of the optical fiber fixing member 30 is smaller than the aperture of the lens 18, and therefore the opening edge on the LED package 10 side is in contact with the peripheral edge of the lens 18. In the state, the optical fiber 20 is fixed to the optical fiber holder 40 by a fixing screw 35. Therefore, the end portion of the optical fiber fixing member 30 on the LED package 10 side functions as a spacer interposed between the light incident end face 22 of the optical fiber 20 and one surface of the lens 18, and thereby the ultraviolet light of the LED package 10 is obtained. The distance between the outer surface of the light transmission window 13 and the light incident end surface 22 of the optical fiber 20 is regulated to a certain size, so that the optical fiber 20 is positioned with respect to the LED package 10.
In this example, a fixing mechanism for fixing the optical fiber fixing member 30 to the optical fiber holder 40 is provided. Specifically, four fixing screw mounting holes 44 extending in the radial direction that open to the outer peripheral surface of the base 41 of the optical fiber holder 40 are formed in communication with the corresponding cylindrical space portions 42, respectively. The optical fiber fixing member 30 is fixed by a fixing screw 45 mounted in the fixing screw mounting hole 44. Each fixing screw mounting hole 44 has a first cylindrical space portion in which the head of the fixing screw 45 is accommodated and a first cylindrical space in which the shaft portion of the fixing screw 45 is inserted. And a second cylindrical space portion having an inner diameter smaller than that of the first cylindrical space portion, the first cylindrical space portion and the second cylindrical space portion being fixed. The outer diameter of the head of the screw 45 and the inner diameter of the shaft of the fixing screw 45 are larger than the outer diameter. With such a configuration, in a state where the optical fiber fixing member 30 is fixed to the base 41 of the optical fiber holder 40, the optical fiber 20 is fixed to the base 41 of the optical fiber holder 40. It can arrange | position reliably in the appropriate position with respect to.

このような構成の光ファイバー光源機構を具えた光ファイバー照射装置によれば、光ファイバー光源機構が、共通のＬＥＤ基板１５上に配置された複数のＬＥＤパッケージ１０に対応する各々の光ファイバー２０がＬＥＤ基板１５上に配置された共通の光ファイバーホルダー４０によって保持されており、図１および図２に示す構成のものと同様に、各々の光ファイバー２０がＬＥＤパッケージ１０における紫外光透過窓１３の外面を基準として位置決めされて配置された構成とされていることにより、各々のＬＥＤパッケージ１０における寸法の公差のバラツキに拘らず、すべてのＬＥＤパッケージ１０について、ＬＥＤパッケージ１０からの光を効率よく利用することができて均一な照度の光を被照射物に照射することができる。   According to the optical fiber irradiation device having the optical fiber light source mechanism having such a configuration, each optical fiber 20 corresponding to the plurality of LED packages 10 arranged on the common LED substrate 15 is provided on the LED substrate 15. 1 and 2, each optical fiber 20 is positioned with reference to the outer surface of the ultraviolet light transmission window 13 in the LED package 10, as in the configuration shown in FIGS. 1 and 2. With this arrangement, the light from the LED packages 10 can be used efficiently and uniformly for all the LED packages 10 regardless of the dimensional tolerance variation in each LED package 10. It is possible to irradiate the irradiated object with light having an appropriate illuminance.

以上においては、光ファイバー固定部材がその開口縁がレンズの周縁に当接された状態で配置された構成のものについて説明したが、光ファイバー固定部材が、ＬＥＤパッケージ側の開口内にレンズが位置され、開口端面がＬＥＤパッケージにおける紫外光透過窓の外面に当接された状態で配置された構成とされていてもよい。
また、図１および図２に示す光ファイバー光源機構において、光ファイバー固定部材を光ファイバーホルダーに固定するための固定機構が設けられていてもよい。また、固定機構は、螺子による固定方法に限定されない。
さらにまた、ＬＥＤパッケージの具体的構成は、目的に応じて適宜に変更することができ、例えば複数のＬＥＤ素子を具えたものであってもよい。 In the above description, the optical fiber fixing member has been described with the configuration in which the opening edge is in contact with the periphery of the lens. However, the optical fiber fixing member has the lens positioned in the opening on the LED package side, You may be set as the structure arrange | positioned in the state contact | abutted to the outer surface of the ultraviolet light transmission window in an LED package.
Moreover, in the optical fiber light source mechanism shown in FIGS. 1 and 2, a fixing mechanism for fixing the optical fiber fixing member to the optical fiber holder may be provided. The fixing mechanism is not limited to a fixing method using screws.
Furthermore, the specific configuration of the LED package can be appropriately changed according to the purpose, and for example, it may include a plurality of LED elements.

１０ ＬＥＤパッケージ
１１ パッケージ基体
１１Ａ 凹所
１２ ＬＥＤ素子
１３ 紫外光透過窓
１５ ＬＥＤ基板
１８ レンズ
２０ 光ファイバー
２１ 小径先端部分
２２ 光入射端面
２３ ジャケット
２５ 光ファイバーホルダー
２６ 基体
２６Ａ 底壁
２７ 光ファイバー挿入用貫通孔
２８ 固定用螺子装着用孔
３０ 光ファイバー固定部材
３１ 段部
３２ 突出縁部
３５ 固定用螺子
４０ 光ファイバーホルダー
４１ 基体
４２ 円柱状空間部
４３ 光ファイバー挿入用貫通孔
４４ 固定用螺子装着用孔
４５ 固定用螺子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 LED package 11 Package base | substrate 11A Recess 12 LED element 13 Ultraviolet light transmission window 15 LED board 18 Lens 20 Optical fiber 21 Small diameter front-end | tip part 22 Light incident end surface 23 Jacket 25 Optical fiber holder 26 Base | substrate 26A Bottom wall 27 Through-hole 28 for optical fiber insertion Screw mounting hole 30 optical fiber fixing member 31 step portion 32 protruding edge 35 fixing screw 40 optical fiber holder 41 base 42 cylindrical space portion 43 optical fiber insertion through hole 44 fixing screw mounting hole 45 fixing screw

Claims (5)

ＬＥＤ基板と、当該ＬＥＤ基板上に配置されたＬＥＤ光源と、当該ＬＥＤ光源における光放射方向の前面に配置されたレンズと、当該レンズを介して入射される前記ＬＥＤ光源からの光を導光する光ファイバーと、前記ＬＥＤ基板上に配置された、前記光ファイバーの一部が挿入された状態で当該光ファイバーを保持する光ファイバーホルダーとを有する光ファイバー光源機構を具えた光ファイバー照射装置において、
前記光ファイバーは、前記光ファイバーホルダーに対して拘束されない状態で当該光ファイバーと前記レンズとの間に介在されたスペーサを介して、光入射端面が前記レンズと対向するよう配置されており、
前記スペーサが前記ＬＥＤ光源の前面または前記レンズに当接された状態において、前記光ファイバーが前記光ファイバーホルダーに固定されることにより、前記ＬＥＤ光源の前面と前記光ファイバーの光入射端面との間の離間距離が規制されていることを特徴とする光ファイバー照射装置。 An LED substrate, an LED light source disposed on the LED substrate, a lens disposed on the front surface of the LED light source in the light emission direction, and the light from the LED light source incident through the lens is guided. In an optical fiber irradiating device comprising an optical fiber light source mechanism having an optical fiber and an optical fiber holder disposed on the LED substrate and holding the optical fiber in a state where a part of the optical fiber is inserted,
The optical fiber is arranged such that the light incident end face faces the lens through a spacer interposed between the optical fiber and the lens in a state where the optical fiber is not restrained with respect to the optical fiber holder,
In a state where the spacer is in contact with the front surface of the LED light source or the lens, the optical fiber is fixed to the optical fiber holder, so that the separation distance between the front surface of the LED light source and the light incident end surface of the optical fiber is increased. An optical fiber irradiating device characterized by being regulated. 前記スペーサは、前記レンズの周縁に当接されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー照射装置。   The optical fiber irradiation apparatus according to claim 1, wherein the spacer is in contact with a peripheral edge of the lens. 前記スペーサは円筒状であって、前記ＬＥＤ光源側の開口の内径が、前記レンズの口径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバー照射装置。   The optical fiber irradiation apparatus according to claim 2, wherein the spacer has a cylindrical shape, and an inner diameter of the opening on the LED light source side is smaller than an aperture of the lens. 前記スペーサを前記光ファイバーホルダーに固定するための固定機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ファイバー照射装置。   The optical fiber irradiation apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a fixing mechanism for fixing the spacer to the optical fiber holder. 前記光ファイバー光源機構は、共通のＬＥＤ基板上に配置された、各々ＬＥＤ素子がパッケージ基体内に収納されてなるＬＥＤパッケージよりなる複数のＬＥＤ光源を具えており、各々のＬＥＤ光源に対応する各々の光ファイバーが前記ＬＥＤ基板上に配置された共通の光ファイバーホルダーによって保持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光ファイバー照射装置。   The optical fiber light source mechanism includes a plurality of LED light sources, each of which is arranged on a common LED substrate, each of which includes an LED package in which the LED elements are housed in a package substrate, and each of the LED light sources corresponding to each LED light source. The optical fiber irradiation device according to claim 1, wherein an optical fiber is held by a common optical fiber holder disposed on the LED substrate.
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