特開 2024-158542 光源内蔵型の多波長近赤外線照射装置。

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158542

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】光源内蔵型の多波長近赤外線照射装置。

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/01 20060101AFI20241031BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20241031BHJP

   G02B 6/32 20060101ALI20241031BHJP

   G02B 6/04 20060101ALI20241031BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

G01N21/01 D

G02B6/42

G02B6/32

G02B6/04 B

H01L33/00 L

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073813

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】399038192

【氏名又は名称】日本ピー・アイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088214

【弁理士】

【氏名又は名称】生田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100129805

【弁理士】

【氏名又は名称】上野 晋

(74)【代理人】

【識別番号】100189315

【弁理士】

【氏名又は名称】杉原 誉胤

(72)【発明者】

【氏名】武藤 高裕

【テーマコード（参考）】

2G059

2H137

2H250

5F142

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059AA05

2G059BB11

2G059EE11

2G059FF01

2G059GG02

2G059GG03

2G059HH01

2G059JJ11

2G059JJ17

2G059KK04

2H137AB06

2H137BA15

2H137BB02

2H137BB17

2H137CA15A

2H137CA15F

2H137CC21

2H137DA07

2H137EA02

2H137HA05

2H250CA02

2H250CA37

2H250CA39

2H250CA42

2H250CA69

5F142AA22

5F142AA56

5F142BA14

5F142DB39

5F142EA02

5F142GA33

(57)【要約】      （修正有）

【課題】従来技術による多波長近赤外線照射装置よりも小型で、それぞれ相互にピーク波長の異なる近赤外線を同時又は個別に出射させることのできる光源内蔵型多波長近赤外線照射装置を提供する。
【解決手段】それぞれピーク波長の異なる近赤外線を出射する近赤外線ＬＥＤ素子を複数有する多波長近赤外線光源とライトガイドとが一体化された多波長近赤外線照射装置であって、前記ライトガイドは相互に独立して延在する複数本の光ファイバーから構成された束（以下、光ファイバーバンドル）を複数本含み、該光ファイバーバンドルの本数は、前記近赤外線ＬＥＤ素子の数と同じであることを特徴とする光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれピーク波長の異なる近赤外線を出射する近赤外線ＬＥＤ素子を複数有する多波長近赤外線光源とライトガイドとが一体化された多波長近赤外線照射装置であって、
前記ライトガイドは相互に独立して延在する複数本の光ファイバーから構成された束（以下、光ファイバーバンドル）を複数本含み、該光ファイバーバンドルの本数は、前記近赤外線ＬＥＤ素子の数と同じである
ことを特徴とする光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項2】

前記複数の近赤外線ＬＥＤ素子は、１つの基盤上で、該基盤の中心点から半径方向に所定距離離れた円周線上に沿って相互に均等距離離れた位置に搭載されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項3】

前記複数の近赤外線ＬＥＤ素子は、集光レンズを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項4】

前記複数の近赤外線ＬＥＤ素子は、それぞれ異なるピーク波長の近赤外線を、同時又は個別に出射する砲弾型ＬＥＤである
ことを特徴とする請求項３に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項5】

前記個別に出射することが時系列的に出射することである
ことを特徴とする請求項４に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項6】

前記光ファイバーバンドルを構成する複数の光ファイバーのそれぞれの太さ、断面形状および光学特性は１本の光ファイバーバンドルの中の全体に亘って、及び、複数本の光ファイバーバンドルの全てに亘って、同じである
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項7】

前記複数の光ファイバーバンドルは、それぞれ対応する近赤外線ＬＥＤ素子が決められており、
多波長近赤外線光源からの近赤外線が入射する端面（以下、入射端面）の中心点における該端面の垂直線が、該対応する近赤外線ＬＥＤ素子の長手方向に沿った中心軸線と一致する
ことを特徴とする請求項６に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項8】

前記光ファイバーバンドルは、前記多波長近赤外線光源からの近赤外線が入射する端面（以下、入射端面）において、対応する近赤外線ＬＥＤ素子の長手方向に沿った中心軸線に直交する入射端面を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多波長の近赤外線を照射することが可能な近赤外線光源を内蔵する近赤外線照射装置に関する。より具体的には、１台の電磁波照射装置から、それぞれピーク波長波長の異なる複数の近赤外線を、同時に、又は個別に、１つの出射面から出射できる近赤外線光源を内蔵する近赤外線照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

可視波長領域では見えないものを可視化することができる近赤外線（一般的に０.７μｍから２.５μｍの波長帯域に含まれる電磁波）は、古くから、シリコンウエハ上に形成された多層型集積回路の検査に使われている。近赤外線は対象物の組成の違いに起因してその反射・吸収・透過特性が異なる。この特徴を活用して、対象物の組成の違いを可視化したり、対象物の内部を可視化したりすることができることから、近赤外線を使った検査技術は、近年では、食料品（水分量測定、糖度測定等）、医療（血中酸素濃度測定器等）、医薬品、化粧品やインフラの非破壊検査、セキュリティ、バイオ、認証、通信などの幅広い分野にもその用途が広がりつつある。

【0003】

これらの検査技術においては、一般的に、近赤外線カメラと併せて近赤外線光源が使用されている。この場合、従来技術においては、近赤外線光源としてハロゲンランプを使い、そこから出射される近赤外線のうち検査対象に合わせた必要な波長だけの近赤外線を透過するフィルターを、ハロゲンランプとそこからの光を集光する部材の間に搭載して使用されている。また、このようなフィルターは、光源からの近赤外線を光源から離れた位置に伝播させるためのライトガイドの出射部の端部の手前（光源から見て近位側）に挿入して同じような機能を持たせるシステムもある。

【0004】

ところで、近赤外線の反射・吸収・透過特性は、照射する対象物（ワーク）の組成により異なるので、可視波長領域では見えないものを近赤外線で可視化するためには、対象と成るワークに特有なスペクトルデータを予め入手しておいて、そのスペクトルデータにマッチしたピーク波長を有する近赤外線を照射する必要があり、一般的には、近赤外線ＬＥＤを光源としている。

【0005】

近年において、近赤外線ＬＥＤから出射されるピーク波長が異なる様々な近赤外線ＬＥＤが開発されそれによるラインアップが増加した。この結果、波長領域が８００ｎｍ～１７００ｎｍ付近までの波長範囲において、個々のピーク波長を有する単一の波長の近赤外線を出射できる近赤外線ＬＥＤが市販されるようになっている。

【0006】

しかし、近赤外線ＬＥＤは基本的に単一波長を中心とした狭い波長範囲の光（電磁波）を出射するが、検査対象の組成や検出目的の物質ごとにスペクトルデータを特定してそれに合わせて使用する近赤外線ＬＥＤのピーク波長を選定する必要がある。

【0007】

【特許文献1】特開２００３－３２９６０３号公報

【特許文献2】特開２００９－１６２６８５号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、近赤外線ＬＥＤを光源とする従来の近赤外線照射装置は、一種類のピーク波長の近赤外線を出射するＬＥＤを搭載するに過ぎないので、検査対象物の組成が微妙に変化した場合には、公開されているスペクトルデータから得られる特定の波長から若干ずれる場合があり、近赤外線ＬＥＤから出射された近赤外線のピーク波長が検査対象物の組成により決まる波長とは一致しない場合となり、鮮明な可視化が困難となるという課題があった。

【0009】

例えば、近赤外線ＬＥＤを搭載した従来の光源装置からピーク波長が２つ以上の近赤外線を出射させてワークの可視化を図る場合には、ワークの中の特定の部位、構成要素にマッチしたピーク波長を出射する光源装置複数用意して、個々の光源装置からの近赤外線を合成するユニットを別途使用せざるをえなく、装置システム全体が複雑になりサイズが大型化すると言う課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、上述の特有の課題を解決することを企図しており、第１の発明は、それぞれピーク波長の異なる近赤外線を出射する近赤外線ＬＥＤ素子を複数有する多波長近赤外線光源とライトガイドとが一体化された多波長近赤外線照射装置であって、前記ライトガイドは相互に独立して延在する複数本の光ファイバーから構成された束（以下、光ファイバーバンドル）を複数本含み、該光ファイバーバンドルの本数は、前記近赤外線ＬＥＤ素子の数と同じであることを特徴とする光源内蔵型多波長近赤外線照射装置である。

【0011】

第２の発明は、前記第１の発明において、前記複数の近赤外線ＬＥＤ素子は、１つの基盤上で、該基盤の中心点から半径方向に所定距離離れた円周線上に沿って相互に均等距離離れた位置に搭載されていることを特徴とする。

【0012】

第３の発明は、前記第２の発明において、前記複数の近赤外線ＬＥＤ素子は、集光レンズを有する
ことを特徴とする。

【0013】

第４の発明は、前記第３の発明において、前記複数の近赤外線ＬＥＤ素子は、それぞれ異なるピーク波長の近赤外線を、同時又は個別に出射する砲弾型ＬＥＤであることを特徴とする。

【0014】

第５の発明は、前記第４の発明において、前記個別に出射することが時系列的に出射することであることを特徴とする。

【0015】

第６の発明は、前記第１～５の発明のうちのいずれか１つの発明において、前記光ファイバーバンドルを構成する複数の光ファイバーのそれぞれの太さ、断面形状および光学特性は１本の光ファイバーバンドルの中の全体に亘って、及び、複数本の光ファイバーバンドルの全てに亘って、同じである
ことを特徴とする。

【0016】

第７の発明は、前記第６の発明において、前記複数の光ファイバーバンドルは、それぞれ対応する近赤外線ＬＥＤ素子が決められており、多波長近赤外線光源からの近赤外線が入射する端面（以下、入射端面）の中心点における該端面の垂直線が、該対応する近赤外線ＬＥＤ素子の長手方向に沿った中心軸線と一致することを特徴とする。

【0017】

第８の発明は、前記第７の発明において、前記光ファイバーバンドルは、前記多波長近赤外線光源からの近赤外線が入射する端面（以下、入射端面）において、対応する近赤外線ＬＥＤ素子の長手方向に沿った中心軸線に直交する入射端面を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

１台の多波長近赤外線照射装置から、それぞれ相互に異なるピーク波長を有する近赤外線を検査対象物に同時に又は個別に照射することが可能となり、また、各ピーク波長の遠赤外線の出力を相互に独立して調整することが可能となり、その結果、検査対象物の組成が微妙に変化した場合でも近赤外線での検査・検出が可能となる。例えば、シリコンウエハを近赤外線で内部欠陥を見える化する際に使用される近赤外線の波長は１２００ｎｍと言われているが、シリコンウエハに使用されている素材の違い（例えばドーパントの量の違い）により検査に最適な波長が１２００ｎｍから若干ずれる場合があるが、このような場合でも、本発明の複数波長を合成した近赤外線照射装置により、各波長での近赤外線の出力を個々に調整することで検査対象のワークに適した波長で検査することが可能になる。また、本発明の近赤外線照射装置を用いて従来のような複数の近赤外線波長を測定する場合、波長選定が必要なマルチスペクトルカメラや高価なハイパースペクトルカメラを使用していた検査を安価な近赤外線カメラ（センサーにＩｎＧａＡｓを使用する近赤外線カメラ）での測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

以下の図面は、いずれも、３ｉｎ１ライトガイドの場合の本発明の光源内蔵型多波長近赤外線光源装置の説明用図面である。なお、図面中において同じ参照番号で示された要素は同一のものであることを意味する。

【図1】本発明の光源内蔵型多波長近赤外線光源装置の全体の外観を示す概念図である。図１－ａは、光源内蔵型多波長近赤外線光源装置を左側面から見たときの正面図を示し、図１－ｂは、全体の側面図を示し、図１－ｃは、光源内蔵型多波長近赤外線光源装置を右側面から見たときの正面図を示す。

【図2】本発明の光源内蔵型多波長近赤外線光源装置（３ｉｎ１ライトガイドの場合）を構成するその構成要素ごと（ライトガイド本体部２１０；ライトガイドケース２２０；光源アラインメント用金具２３０）に分解したところの側面図を示し、図２－ａは、図１－ｂに示す本発明の光源内蔵型多波長近赤外線光源装置のライトガイド部の内部構造（分解不能）を示す。ライトガイド本体部の内部構造（分解不能）は、出射側口金２４０、内部に光ファイバーバンドル（図示せず）を収容する熱収縮チューブ２５０、入射側口金２６０から構成される。図２－ｂは、ライトガイド本体部を右側面から見たときの正面図、即ち、入射側口金２６０の正面図を示し、入射側口金２６０には、光ファイバーバンドルを貫通させて固定させるための貫通孔２７０が３つと光源アラインメント用金具２３０を入射側口金２６０にネジ固定するためのネジを受けるネジ穴２８０が３つ形成されている。

【図3】図３－ａは、図２に示された光源アラインメント用金具２３０の断面図（紙面に平行な断面図）を示し、図３－ｂは、光源アラインメント用金具２３０を左側面から見たときの正面図を示し、図３－ｃは、光源アラインメント用金具２３０を右側面から見たときの正面図を示す。光源アラインメント用金具２３０には、砲弾型近赤外線ＬＥＤ素子の砲弾型ケースが嵌合する貫通孔３１０が３つと光源アラインメント用金具２３０を入射側口金２６０に固定するためのネジ穴３２０が３つ形成されている。また、光源アラインメント用金具２３０の光源側の円環状部の内側にはネジ３３０が形成されており、

【図4】ライトガイドケース２２０のみの形状の特徴を図示する。図４－ａは出射側から見た正面図である。図４－ｂは側面図である。図４－ｃは入射側から見た正面図である。ライトガイドケース２２０には、ライトガイドケース２２０をライトガイド本体部２１０の出射側口金２４０に固定するためのネジ穴４１０と、ライトガイドケース２２０をライトガイド本体部２１０の入射側口金２６０に固定するためのネジ穴４２０がそれぞれ形成されている。

【図5】図５における図５－ａは、図６に示す基板６１０を、図３－ａに示す光源アラインメント用金具２３０に対して光源側から押し当てるための押し当て用金具５１０の側面図を示す。図５－ｂは、押し当て用金具５１０を近赤外線出射側から見たときの正面図、図５－ｃは、押し当て用金具５１０を近赤外線入射側から見たときの正面図を示す。図５－ｄは断面図を示す。押し当て用金具５１０には、その円環状部の外側面にネジ５２０が形成されている。

【図6】近赤外線ＬＥＤを搭載する基板６１０を近赤外線出射側から見たときの正面図である。この基板６１０には、近赤外線ＬＥＤ素子を保持・固定するための貫通孔６２０が３つとアラインメント用の貫通孔６３０が３つ形成されている。

【発明を実施するための最良の形態】

【0020】

以下、図面を参照しつつ、実施例を基に本発明を詳細に説明する。なお、図面中において同じ参照番号で示された要素は同一のものであることを意味する。
図１に本発明の光源内蔵型多波長近赤外線装置がアセンブリされたときの全体の側面図を概念的に図示する。同図中、図１－ａは、光源内蔵型多波長近赤外線光源装置を左側面から見たときの正面図を示し、図１－ｃは、光源内蔵型多波長近赤外線光源装置を右側面から見たときの正面図を示す。

【0021】

本発明の光源内蔵型多波長近赤外線装置は、図２～図６に図示された各構成要素（但し、近赤外線ＬＥＤ素子は図示されていない）をアセンブリすることで調製できる。そのアセンブリをする対象となる各構成要素のうち、本発明を為す際に特に工夫を加えた主な構成要素は、１）光源６００（図６には基板６１０のみ図示し、搭載する近赤外線ＬＥＤ素子は図示せず）と２）ライトガイド本体部２１０であり、それぞれ、以下のような特徴を有する。

【0022】

１）光源６００（図６には基板６１０のみ図示し、搭載する近赤外線ＬＥＤ素子は図示せず）における工夫
光源６００は、図６に示す基板６１０とそこに搭載された砲弾型の近赤外線ＬＥＤ素子（図示せず）（ウシオ電機から入手）とから構成されており、図６には図示されていないが、当然のことながら、外部電源からの交流電気又は直流電気を通す電源コードが接続可能になっている。基板６１０には、図６に示すように、砲弾型の近赤外線ＬＥＤ素子（図示せず）の砲弾型ケースを嵌合するための貫通孔６２０（φ３ｍｍ）が、搭載する近赤外線ＬＥＤ素子の数と同じ数（３ｉｎ１ライトガイドの場合は３つ）形成されている。砲弾型の近赤外線ＬＥＤ素子（図示せず）はその砲弾型ケース部がこの貫通孔６２０をライトガイド本体部２１０側に向けて貫通するようにして配置される。また、これらの近赤外線ＬＥＤ素子を駆動・制御するための制御器が内蔵されることもある。この場合の制御器は自立型（stand alone）であっても、有線又は無線で外部と交信できるように構成されて、外部の制御器により遠隔制御するタイプのものであってもいずれも好適に使用できる。

【0023】

光源６００の一部を構成する基板６１０の形状は円形板（φ２１ｍｍ、厚さ１.６ｍｍ）が好適に使用できる。本発明の実施例におけるそのサイズはφ２１ｍｍで、厚さ１.６ｍｍであり、入手先は、ＤＥＣ（Digital Equipment Corporation社）であるが、この基板６１０は、本発明に必要な光源の位置決めが容易に出来て位置決め後は位置がずれないようなものであれば如何様なサイズ、形状のものも好適に使用可能である。また、その材質も、本発明の作用効果に影響を与えない範囲内で適宜選択可能であるが、使用する多波長近赤外線ＬＥＤ素子から発生する熱により基板６１０の温度が上昇して基板６１０が撓み、その結果、多波長近赤外線ＬＥＤ素子からの光の光軸が初期のときの位置からずれることがあり得るので、そのような事態に至らないような材質が好適に使用される。

【0024】

２）ライトガイド本体部２１０における工夫
ライトガイド本体部２１０は、その中を介して多波長近赤外線を伝播させる機能を呈するものであり、図２に図示された出射側口金２４０（出射側端面φ８ｍｍ；先端部長さ１２ｍｍ、中央部長さ２０ｍｍ、基端部長さ８ｍｍ）、内部に光ファイバーバンドル（図示せず）を収容する熱収縮チューブ２５０、入射側口金２６０から構成される。光ファイバーバンドルは、相互に独立して延在する複数の光ファイバーの束から成る。本発明の実施例ではφ５０μｍの光ファイバーを使用して、これを約３０００本束ねて１本の光ファイバーバンドルを作成した。φ５０μｍの光ファイバーを使用する理由は、折れにくく曲げやすいので、２７００本もの多量の光ファイバーを束ねて作成した光ファイバーバンドルの取扱い、特に、捩じりに有利だからである。φ３０μｍの光ファイバーは折れやすく欠点があり、φ７５μｍの光ファイバーでは太いため曲げにくい。使用する光ファイバーの外径が５０μｍの場合は、ライトガイドの入射面から出射面までの直線距離は６０ｍｍが限界であった。

【0025】

この光ファイバーバンドルは、その一端面を入射側口金２６０の入射面と同じ平面内に有し、他端面を出射側口金２４０の出射面と同じ平面内に有する。この光ファイバーバンドルは、本発明の実施例においては、熱収縮チューブ２５０（商品名：スミチューブ（登録商標））により外側から締め付けられて内部で個々の光ファイバーがばらつかないように工夫されている。

【0026】

１本の光ファイバーバンドルを構成する複数本の光ファイバーの各々は、ライトガイド本体部２１０の出射側口金２４０からの近赤外線出射面において、他の光ファイバーバンドルを構成する複数本の光ファイバーの各々とペア、又は１つのグループを構成して出来るだけランダムに配置されるようにする。この結果、ライトガイド本体部２１０の入射側口金２６０において、どの点を見ても、あたかもカラーＴＶスクリーンやカラー液晶スクリーンの３原色ピクセルのごとく、３種類の光ファイバーが必ずペアとなって出現し、それぞれ別々の光ファイバーに入射した近赤外線が、出射側口金２４０から出射するときは、近赤外線の強度のバラつきが実用レベルにまで低減することが可能となる（この束ね方方法を便宜上ランダム加工と呼称する）。一方、ランダム加工なしの場合は、出射口端でその断面領域がほぼ３分割された状態（３ｉｎ１ライトガイドの場合）で光が出射され、近赤外線の強度のバラつきが激しくなり、使用に耐えなくなる。

【0027】

このバラつきはセパレート型照度計を使用して以下のようにして評価する。入射端の１つに光（近赤外線光）を入れて出射端の微小面積領域から照射される照度を測定する。この測定時は、他の２本に光が入らないように遮光する。これを、他の２本のそれぞれについて、同様にして、照度を測定する。入射端の本数が増えた場合、その本数文の照度を、同様にして、測定する。分岐入射端には同等光量の光を入射させて出射光量を測定する。測定点は２ｍｍ間隔で９点実施する。多点測定することで、入射端からの光ファイバーの出射端の各部分が均一状態かどうか確認できる。この微小面積領域での各々の光ファイバーに入射したときの出射端の光量が測定各点で同等の場合（基準公差±１０％以内）をランダムとする。この±１０％と言う数値は、この範囲内であれば、調光により修正が可能であるが、この範囲を超える場合は光ファイバーの断線の可能性があることから決められている。より具体的には、以下のようにする。出射側口金２４０の出射端面から１０ｍｍ離間した位置にセパレート型照度計センサー部を置く。この場合のセンサー部にはφ１ｍｍの精密ピンホールが形成されている。次に、分岐入射端の同等光量の光を入射させ分岐単体の出射光量を測定する。このときの各入射端に入射したときの出射端の光量が、測定点（照度測定点９点が、矩形状に配置され、各点の相互間距離が２ｍｍ）の各点で同等の場合をランダムであると判断する。基準公差±１０％以内とする。この測定は、入射端面に均一に光を照射する光源を使用する。平均照度が分岐した分との照度と誤差±１０％以内の場合をランダムであると判断する。本発明に使用する光ファイバーバンドルはこのような判断基準に基づくランダム性を呈することが好ましい。

【0028】

光ファイバーバンドルの入射側の端部は、それぞれが入射側口金２６０に設けられた貫通孔２７０に固定されている。そしてそれぞれの端面は円形状でありその外径はφ３ｍｍである。その端面は、４０００番の研磨剤を使って精密研磨が施されている。また、出射側の端部は、光ファイバーバンドルを構成する光ファイバーが全て縒り合されて外観が円形状を呈して出射側口金２４０（の中央部に形成された貫通孔に固定されている。この固定には接着剤が好適に使用できる。光ファイバーバンドルの出射側の端面もまた４０００番の研磨剤を使って精密研磨が施されている。このように光ファイバーの両端が同等に精密研磨されることにより、近赤外線ＬＥＤ素子から出射された近赤外線が光ファイバーバンドルに入射する際、及びそこから出射する際のエネルギーロスの実務レベルでの低減が図られている。

【0029】

３）ライトガイドケース２２０における工夫
近赤外線ＬＥＤ素子（図示せず）は通電されると発熱して近隣の他の近赤外線ＬＥＤ素子から出射されるピーク波長を変化させるので、ライトガイドケース２２０には、近赤外線ＬＥＤ素子から出射される近赤外線のピーク波長がシフトすることを極力避けるために、放熱特性の良い素材を使用することが好ましく、また、場合によっては、放熱用のクーリングファンを内蔵するも好ましい。ライトガイドケース２２０の外径はφ２５ｍｍで、内径は約φ２１ｍｍであり、長さは７０ｍｍである。

【0030】

４）アセンブリ過程における工夫
光源は基板６１０の貫通孔６２０に保持・固定された近赤外線ＬＥＤ素子（図示せず）により構成されている。アセンブリする際は、この基板６１０を、押し当て用金具５１０（幅約７.４ｍｍ）をネジ回しながら締め付けて、事前にライトガイド本体部２１０の入射側口金２６０にネジ留めされた光源アラインメント用金具２３０に対して押し当てることで、押し当て用金具５１０と光源アラインメント用金具２３０との間でサンドウィッチ状態にする。こうすることで、近赤外線ＬＥＤ素子（図示せず）のそれぞれが、対応する光ファイバーバンドルの入射側端面において出来る限り１直線状にアラインメントするようになる。かかるアラインメント状態の確保には、ネジによる固定以外にも様々なメカニズムが考えられるが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲のものも好適に使用できる。

【0031】

押し当て用金具５１０は、その詳細が図５に図示されている。図５－ａは、図６に示す基板６１０を、図３－ａに示す光源アラインメント用金具２３０に対して光源側から押し当てるための押し当て用金具５１０の側面図を示す。図５－ｂは、押し当て用金具５１０を近赤外線出射側から見たときの正面図、図５－ｃは、押し当て用金具５１０を近赤外線入射側から見たときの正面図を示す。押し当て用金具５１０には、その円環状部の外側面にネジ５２０が形成されている。

【0032】

入射側口金２６０は、その詳細が図２に図示されている。図２－ａは、図１－ｂに示す本発明の光源内蔵型多波長近赤外線光源装置のライトガイド部の内部構造（分解不能）を示す。ライトガイド本体部の内部構造（分解不能）は、出射側口金２４０、内部に光ファイバーバンドル（図示せず）を収容する熱収縮チューブ２５０、入射側口金２６０から構成される。

【0033】

図２－ｂは、ライトガイド本体部を右側面から見たときの正面図、即ち、入射側口金２６０の正面図を示し、入射側口金２６０には、光ファイバーバンドルを貫通させて固定させるための貫通孔２７０が３つと光源アラインメント用金具２３０を入射側口金２６０にネジ固定するためのネジを受けるネジ穴２８０が３つ形成されている。

【0034】

固定用口金４は、図９に図示された基盤の周縁を、その裏側から図５に図示されたＬＥＤ押さえ金具５でもって、固定用口金４の内側表面の内側段差部４３０に押さえ付けることで、固定用口金４に対して固定できるように構成されている。

【0035】

最終的にアセンブリされた光源内蔵型多波長近赤外線照射装置の外観が図１に図示されている。図１－ａは、光源内蔵型多波長近赤外線光源装置を左側面から見たときの正面図を示し、図１－ｃは、光源内蔵型多波長近赤外線光源装置を右側面から見たときの正面図を示す。

【0036】

本発明の光源内蔵型多波長近赤外線光源装置（３ｉｎ１ライトガイドの場合）を構成するその構成要素ごと（ライトガイド本体部２１０；ライトガイドケース２２０；光源アラインメント用金具２３０）に分解したところの側面外観が図２に図示されている。図２－ａは、図１－ｂに示す本発明の光源内蔵型多波長近赤外線光源装置のライトガイド部の内部構造（分解不能）を示す。ライトガイド本体部の内部構造（分解不能）は、出射側口金２４０、内部に光ファイバーバンドル（図示せず）を収容する熱収縮チューブ２５０、入射側口金２６０から構成される。図２－ｂは、ライトガイド本体部を右側面から見たときの正面図、即ち、入射側口金２６０の正面図を示し、入射側口金２６０には、光ファイバーバンドルを貫通させて固定させるための貫通孔２７０が３つと光源アラインメント用金具２３０を入射側口金２６０にネジ固定するためのネジを受けるネジ穴２８０が３つ形成されている。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明により、光源を内蔵することで小型化が図られた近赤外線照射装置から、それぞれ相互にピーク波長の異なる近赤外線を同時に又は個別に出射させることが可能となり、その結果、本発明の光源内蔵型近赤外線照射装置を用いて複数の近赤外線波長を検査対象物に照射して検査する場合、従来のように対象物に適合したピーク波長を選定することが必要なマルチスペクトルカメラや高価なハイパースペクトルカメラを使用することなく、安価な近赤外線カメラ（ＩｎＧａＡｓ）で検査することが可能となる。

【符号の説明】

【0038】

１ 光源内蔵型多波長近赤外線照射装置
１１０ 光源部
１２０ 入射側口金部
１３０ ライトガイド部
１４０ 出射側口金部
２１０ ライトガイド本体部
２２０ ライトガイドケース
２３０ 光源アラインメント用金具
２４０ 出射側口金
２５０ 熱収縮チューブ
２６０ 入射側口金
３１０ 貫通孔
３２０ ネジ穴
３３０ ネジ部
４１０ ネジ穴
４２０ ネジ穴

５１０ 押し当て用金具
５２０ ネジ部
６１０ 基板
６２０ 貫通孔
６３０ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2024-10-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれピーク波長の異なる近赤外線を出射する近赤外線ＬＥＤ素子を複数有する多波長近赤外線光源とライトガイドとが一体化された多波長近赤外線照射装置であって、
前記ライトガイドは相互に独立して延在する複数本の光ファイバーから構成された束（以下、光ファイバーバンドル）を複数本含み、該光ファイバーバンドルの本数は、前記近赤外線ＬＥＤ素子の数と同じであり、
前記光ファイバーバンドルの出射側の端部は、該光ファイバーバンドルを構成する光ファイバーが全て縒り合され、
前記光ファイバーの両端が同等に精密研磨されている
ことを特徴とする光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項2】

前記複数の近赤外線ＬＥＤ素子は、１つの基盤上で、該基盤の中心点から半径方向に所定距離離れた円周線上に沿って相互に均等距離離れた位置に搭載されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項3】

前記複数の近赤外線ＬＥＤ素子は、集光レンズを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項4】

前記複数の近赤外線ＬＥＤ素子は、それぞれ異なるピーク波長の近赤外線を、同時又は個別に出射する砲弾型ＬＥＤである
ことを特徴とする請求項３に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項5】

前記個別に出射することが時系列的に出射することである
ことを特徴とする請求項４に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。

【請求項6】

前記光ファイバーバンドルを構成する複数の光ファイバーのそれぞれの太さ、断面形状および光学特性は１本の光ファイバーバンドルの中の全体に亘って、及び、複数本の光ファイバーバンドルの全てに亘って、同じである
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の光源内蔵型多波長近赤外線照射装置。