CN101546016A - 获得方向性的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及获得方向性的方法和设备。一种获得光波导中的方向性的方法，包括步骤：使入射光落在布置在光波导的中央部分的漫反射部件的表面；通过控制用于改变入射光的图像的图像控制因子、和用于改变入射光的坐标的坐标控制因子的至少一个，使它们被改变，产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格；及通过基于所产生的第一表格寻找光的图像和坐标的组合，产生关于入射到漫反射部件的光的图案的第二表格。

Description

获得方向性的方法和设备

技术领域

本发明涉及在光波导中获得方向性的方法和设备、及用于存储方向性的记录介质。尤其涉及在用于光选择开关等中的光波导中获得方向性的方法。

背景技术

随着使用光缆的长距离多路传输通信技术的发展，已经研究和开发了根据多点对多点系统的多级光选择开关。

具体地说，已经存在有：光纤驱动型的光开关，它通过直接驱动借助于电磁铁具有磁化覆盖层的纤维改变光程；微镜型的光开关，它通过使用MEMS镜改变光的反射角而改变通过光程；波导型的光开关，它通过在将光分离成其相位不同的两个光谱分量之后对光的一个光谱分量进行相位反转并且使它与原始光相干涉而将光接通或断开；及使用光薄片总线的多级光选择开关。根据多点对多点系统的多级光选择器已经基于这些技术而配置为开关通信信号。

然而，这样一种光开关昂贵，并且具有较大舱室，从而不适于内建到任何一般的客户应用设备。

日本专利申请公报No.H10-123350公开了一种系统，其中将产品的任何功能模块化，从而这些功能在光薄片总线上被容易地添加或交换。

发明内容

然而，光薄片总线上的这种现有系统中，没有方法获得从光薄片总线发射的光的分布，从而难以确定入射光的形状是什么种类。

期望提供用于获得光波导中的方向性的方法和设备、及用于存储方向性的记录介质，它们可获得在光波导中的方向性与入射到光波导的光的形状和入射位置的每一个之间的关系。

根据本发明的实施例，提供一种获得光波导中的方向性的方法。所述方法包括使入射光落在至少一个漫反射(diffuse refletion)部件上的步骤，这些漫反射部件彼此相对并且布置在光在其中传播的光波导的中央部分。所述方法还包括步骤：通过控制用于改变入射到漫反射部件的光的图像的图像控制因子、和用于改变入射到漫反射部件的光的坐标的坐标控制因子的至少一个，使入射到光波导的漫反射部件的光的图像和坐标的至少一个被改变，产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格。所述方法还包括步骤：通过基于所产生的第一表格寻找光的图像和坐标的组合，产生关于入射到光波导中的漫反射部件的光的图案的第二表格。所述所述组合呈现了了在光波导的周缘处发射光量的期望分布。

在根据本发明获得光波导中的方向性的方法的实施例中，使入射光落在至少一个漫反射部件，这些漫反射部件彼此相对并且布置在光波导的中央部分。通过控制图像控制因子和坐标控制因子的至少一个，使入射到光波导的漫反射部件的光的图像和坐标的至少一个被改变，产生关于在光波导的周缘获得的发射光量的第一表格。

通过基于所产生的第一表格寻找光的图像和坐标的组合，产生关于入射到光波导中的漫反射部件的光的图案的第二表格。所述所述组合呈现了了在光波导的周缘处发射光量的期望分布。

根据本发明的另一实施例，提供有一种通过漫反射入射到漫反射部件的光在从其周缘发射光的光波导中获得方向性的设备。设备包含光波导，其中漫反射部件彼此相对，并且布置在光在其中传播的光波导的中央部分。所述设备还包含发光单元，该发光单元使入射光落在光波导的至少一个漫反射部件，并且基于用于改变入射到漫反射部件的光的图像的图像控制因子、和用于改变入射到漫反射部件的光的坐标的坐标控制因子而被控制。所述设备还包含光接收单元，其在光波导的周缘接收从光波导发射的光。通过控制从发光单元入射到漫反射部件的光的图像控制因子和坐标控制因子的至少一个，使入射到光波导的漫反射部件的光的图像和坐标的至少一个被改变，关于在光波导的周缘处由光接收单元接收的光量，产生第一表格。通过基于所产生的第一表格寻找光的图像和坐标的组合，关于入射到光波导中的漫反射部件的光的图案，产生第二表格。所述所述组合呈现了了在光波导的周缘处发射光量的期望分布。

在根据本发明在光波导中获得方向性的设备的实施例中，使入射光落在至少一个漫反射部件，这些漫反射部件彼此相对并且布置在光波导的中央部分。通过控制图像控制因子和坐标控制因子的至少一个，使入射到光波导的漫反射部件的光的图像和坐标的至少一个被改变，关于在光波导的周缘处获得的发射光量，产生第一表格。

通过基于所产生的第一表格寻找光的图像和坐标的组合，关于入射到光波导中的漫反射部件的光的图案，产生第二表格。所述组合呈现了在光波导的周缘处发射光量的期望分布。

根据本发明的另外实施例，提供有一种记录介质，其存储关于入射到至少一个漫反射部件的光的图案的第二表格，这些漫反射部件彼此相对并且布置在光在其中传播的光波导的中央部分。第二表格呈现在光波导的周缘处发射光量的期望分布。记录介质通过使用如下步骤存储第二表格：使入射光落在漫反射部件；通过控制用于改变入射到漫反射部件的光的图像的图像控制因子、和用于改变入射到漫反射部件的光的坐标的坐标控制因子的至少一个，使入射到光波导的漫反射部件的光的图像和坐标的至少一个被改变，产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格；及通过基于所产生的第一表格寻找光的图像和坐标的组合来产生第二表格，所述组合呈现了在光波导的周缘处发射光量的期望分布。

在根据本发明的记录介质的实施例中，关于呈现了在光波导的周缘处光量的期望分布的光图案的第二表格被存储，从而当照射基于记录介质中存储的第二表格的图案的光时，在光波导的周缘处可获得发射光量的期望分布。

因而，根据本发明的实施例，在光波导中能够容易地获得发射光量的期望分布，该光波导利用其漫反射通过将光以一种形状照射到漫反射部件的一部分上而在其周缘发射光。

进一步，通过将关于呈现了在光波导的周缘处发射光量的期望分布的光图案的第二表格存储在记录介质中，当以基于记录介质中存储的第二表格的图案照射光时，有可能在光波导的周缘处获得发射光量的期望分布。

本说明书的结论部分特别指出并且直接请求保护本发明的主题。然而，本领域的技术人员通过在附图启示下阅读说明书的剩余部分将最好地理解本发明运算的组织和方法、以及其进一步的优点和目的，在附图中类似附图标记指类似元件。

附图说明

图1是表示作为本发明实施例的一种在光波导中获得方向性的设备配置图，该设备完成作为本发明另一实施例的一种在光波导中获得方向性的方法；

图2是光波导的横截面视图，表示从中获得方向性的光波导的例子；

图3是方块图，表示发光单元的配置；

图4A和4B是各自表明准直部分的配置的图；

图5A和5B是各自表明扩散(diffusion)/会聚(condensation)部分的配置的图；

图6是用于表明反射-调节部分的配置的图；

图7A至7D是各自表明发光单元的图像调节装置控制的光图像例子的示意说明；

图8A和8B是各自表示当光入射到光波导中的漫反射部件时的条件的图；

图9是表明在发射光量与入射到光波导中的任一漫反射部件的光的入射角和形状的每一个之间的关系的图；

图10A和10B是各自表明在发射光量与入射到光波导中的漫反射部件的光的入射角和形状的每一个之间的关系的图；

图11A和11B是各自表明在发射光量与入射到光波导中的漫反射部件的光的入射角和形状的每一个之间的关系的图；

图12A和12B是各自表明在发射光量与入射到光波导中的漫反射部件的光的入射角和形状的每一个之间的关系的图；

图13是表明在发射光量与入射到光波导中的漫反射部件的光的入射角和形状的每一个之间的关系的图；

图14A至14D是各自表明入射光的圆形映像阵列的例子的图；

图15A是表示入射光的圆形映像组的例子的表格，图15B是从其抽取的圆形映像的表格；

图16A至16C是各自表示入射光的圆形映像的例子的图；

图17是表格，表示所产生的数据表格的例子；

图18是表格，表示在光波导中的漫反射部件上形成的圆形映像的坐标阵列；

图19是表格，表示发射光量的角度依赖特性；

图20A和20B是各自表明光入射到光波导的漫反射部件上的条件的图；

图21A至21F是各自具体表示到漫反射部件的入射光的图案的图；

图22A至22E是各自具体表示到漫反射部件的入射光的图案的图；

图23A和23B是各自具体表示到漫反射部件的入射光的图案的图；

图24A至24D是各自具体表示到漫反射部件的入射光的图案的图；

图25A至25D是各自具体表示到漫反射部件的入射光的图案的图；

图26A和26B是各自具体表示到漫反射部件的入射光的图案的图；

图27是具体表示到漫反射部件的入射光的图案的图；

图28A和28B是各自表示当计算发射光量分布时光波导的外形的图；

图29是表示光程计算的整个流程的流程图；

图30A和30B是各自表示当计算发射光量分布时使用的漫反射部件的外形的图；

图31是流程图，表示通过漫反射的光程计算方法的例子；

图32是流程图，表示初始值的设置过程的例子；

图33是表格，表示与激光二极管的各种性能相关的设置值的例子；

图34是表格，表示要在激光二极管中使用的存储的光源波长的例子；

图35是表格，表示与第一光波导部分的属性相关的设置值的例子；

图36是表格，表示光波导材料与折射率之间的关系；

图37A是表示漫反射部件的查阅表的概念图，图37B是表示在漫反射部件的周缘上相对于入射角和输入波长的输出向量分布的图；

图38是表格，表示与为降低计算成本设置的阈值相关的设置值的例子；

图39是表格，表示从输入光源发射的光线的排列信息项的例子；

图40A和40B是各自表示生成地址的例子的图；

图41是表格，表示数据结构的例子；

图42A和42B是各自表示激光二极管的输出分布的例子的图，其具有镜像对称性；

图43A和43B是表示激光二极管的输出分布的例子的图，其具有旋转对称性；

图44是流程图，表示入射到光波导的光与第一光波导部分之间的交点的计算过程的例子；

图45是表示存在多个解的情形的图；

图46是表格，表示入射到光波导的光与第一光波导部分之间的交点的计算结果；

图47是流程图，表示计算在每个交点的反射(漫反射)向量的过程；

图48A和48B是表格，各自表示从光源发射的光与光波导部分之间的交点的计算结果；

图49是曲线图，表示入射光与反射光或折射光之间的关系；

图50A和50B是表格，各自表示反射和折射的比率的计算结果的例子；

图51是流程图，表示涉及光被反射(漫反射)衰减多少的计算过程的例子；

图52A和52B是表格，各自表示反射的水平的计算结果的例子；

图53A和53B是表示当计算光的方向性时光波导的外形的图；

图54是流程图，表示光波导中的光的方向性的计算方法例子；

图55是流程图，表示初始值的设置过程的例子；

图56是表格，表示与第一光波导部分的属性相关的设置值的例子；

图57A和57B是表格，各自表示在光波导材料与折射率之间的关系；

图58A和58B是曲线图，各自表示反射材料的反射率；

图59是表格，表示与第二光波导部分的各种属性相关的设置值的例子；

图60A和60B是表格，各自表示应用于反射光和折射光的生成地址的例子；

图61是流程图，表示入射到光波导的光与第一和第二光波导部分的每一个之间的交点的计算过程的例子；

图62是表格，表示入射到光波导的光与第一和第二光波导部分的每一个之间的交点的计算结果；

图63是流程图，表示计算在交点处的反射和折射向量的过程的例子；

图64是表格，表示反射和折射角的计算结果的例子；

图65是曲线图，表示反射和折射的比率的计算结果的例子；

图66A和66B是表格，各自表示在Z-平面反射的计算结果的例子；

图67是流程图，表示涉及光被反射和折射衰减多少的计算过程的例子；及

图68是表格，表示在X-和Y-平面的反射和折射的水平的计算结果的例子。

具体实施方式

如下参照附图将描述根据本发明的在光波导中获得方向性的方法和设备及用于其的记录介质。

[作为本发明实施例的测量设备的配置]

图1表示作为本发明实施例的在光波导中获得方向性的设备的配置，该设备完成作为本发明另一实施例的在光波导中获得方向性的方法。图2表示光波导的例子，获得该光波导的方向性。

获得方向性的设备1A(下文称作“测量设备1A”)包含：平面型的光波导2A，光从可选方向入射到该光波导2A，并且从该光波导2A的周缘通过漫反射发射光；发射光的发光部分3；及接收光的光接收部分4。

这里，反射是一种自然现象，其中前进波或颗粒撞击在它们正在其中前进的介质与另一种介质之间的边界面或在不连续变化介质之间的边界面，从而它们改变它们的方向并且在介质中向新方向前进。如果边界面的粗糙度具有几乎与每一个波的波长相等或比其更长的长度，则反射波向任意方向前进。这样一种反射称作“扩散(diffuse)或漫反射(diffused reflection)”。

另一方面，散射(dispersion)是一种自然现象，其中波撞击具有不比每一个波的波长长很多的长度的障碍物从而它绕障碍物散开。

光波导2A包括：第一光波导部分20A，作为光在其中央部分传播的光波导部分；和第二光波导部分20B，它绕第一光波导部分20A布置。光波导2A还包括：反射部件21，它们定位在第二光波导部分20B的上部和下部表面从而彼此相对；和漫反射部件22，它们定位在光波导2A的中央位置的第一光波导部分20A的上部和下部表面，从而彼此相对。

第一光波导部分20A和第二光波导部分20B在这个实施例中分别包括空气层。

每一个反射部件21具有像盘的形状，并且反射部件21以预定距离定位，从而它们之间保持第二光波导部分20B，它们的反射表面彼此相对，通过全反射而反射光。如果第二光波导部分20B不包括空气层，则反射部件21沿其周缘暴露第二光波导部分20B的外周缘。

漫反射部件22在它们的上部和下部表面之间保持第一光波导部分20A的中央部分，它们的漫反射表面与空气层的第一光波导部分20A相对，所述漫反射表面进行漫反射，它们的粗糙度具有与入射光的波长几乎相等或比更长的长度。每一个漫反射部件22具有像盘的形状。圆形光波导2A的中心与每一个漫反射部件22的的中心对准。这个实施例中，每一个漫反射部件22具有与每一个反射部件21的反射表面相平坦的漫反射表面。

因而，光波导2A使光能够在其可选位置沿第二光波导部分20B的外周缘发射和接收，由此将光发射到光波导2A的外周缘或从其接收光。漫反射部件22接收直接从光波导2A的外周缘或借助于反射部件21的全反射入射到漫反射部件22的光，从而通过漫反射部件22的漫反射表面的漫反射从光波导2A的周缘发射光。

相应地，当光从光波导2A的外周缘周围的可选位置穿过在相对反射部件21之间的位置以相对于漫反射部件22的入射角入射到任何漫反射部件22时，光通过漫反射部件22的漫反射从光波导2A的周缘发射，由此使光能够在光波导2A的外周缘周围的可选位置被接收。

发光单元3包括：光源，例如激光二极管(LD)30；图像-调节装置31，主要具有调节从激光二极管30入射到光波导2A的任一个漫反射部件22的光的图像的功能；及坐标-调节装置32，主要具有调节入射到任一个漫反射部件22的光的坐标的功能。

光接收单元4包括光电探测器(PD)40，光电探测器40接收来自漫反射部件22的光，基于其电平将它转换成任何电信号及输出电信号。光接收部分4也包括移动装置41，移动装置41绕光波导2A的周缘沿其外周缘在其轨道上移动光电探测器40。要注意光接收单元4可以包括多个光电探测器40，这些光电探测器40对应于测量分辨率，并且绕光波导2A的周缘沿其外周缘以对应于测量分辨率的角度而布置。

测量设备1A包括控制单元5，控制单元5控制发光单元3和光接收单元4以便获得光的入射图案，绕光波导2A的周缘通过实验获得其预定功率分布。测量设备1A还包括计算部分50，计算部分50基于光接收部分4接收的发射光量计算入射到任一个漫反射部件22的光的图案，并且产生表格。

测量设备1A还包括：存储单元6，它存储在控制单元5或计算部分50中要执行的程序、为了计算可能需要的表格、通过计算产生的任何表格等；输出部分7，它将产生的表格输出到记录介质70；及输入部分8，它输入为了计算可能需要的任何种类的数据。

如果获得光的入射图案，通过计算获得其绕光波导2A的周缘的预定功率分布，则输入单元8输入与光波导2A和发光单元3相关的参数等。存储单元6存储与漫反射部件22相关的查阅表(LUT)等，以用于通过计算获得绕光波导2A的周缘的光功率分布的情形。计算部分50通过计算反射、折射及漫反射产生的光程，获得绕光波导2A的周缘的光功率分布。

[从LD发射的光的控制因子]

图3表示发光单元3的配置。发光单元3包括：激光二极管30，发射要调节成平行光的光；准直部分33、扩散/会聚部分34及反射-调节部分35的任一个作为图像-调节装置31；或准直部分33、扩散/会聚部分34及反射-调节部分35的任两个作为图像-调节装置31，或者它们全部都作为图像-调节装置31。

图4A和4B表明准直部分33的配置。每一个准直部分33包括放大准直部分33W和缩小准直部分33N的任一个。

放大准直部分33W如图4A所示包含在其前部的凹透镜33L(1)和在其后部的凸透镜33L(2)，并且放大待发射的入射光的直径。缩小准直部分33N如图4B所示包含在其前部的凸透镜33L(3)和在其后部的凹透镜33L(4)，并且减小待发射的入射光的直径。准直部分33可以包括用于放大准直部分33W的一组凹透镜和凸透镜和用于缩小准直部分33N的一组凹透镜和凸透镜，其可选择性切换。

图5A和5B表明扩散/会聚部分34的配置。扩散/会聚部分34包含如图5A所示会聚待发射的入射光的凸透镜34LN和如图5B所示扩散待发射的入射光的凹透镜34LW的任一个。扩散/会聚部分34可以包含一组凹透镜和凸透镜，其可选择性切换。

图6表明反射-调节部分的配置。中央反射部分35构成扩散或会聚光的扩散/会聚部分。中央反射部分35包含第一反射镜35a，其具有45度的反射表面角并且对至少两个方向以90度反射入射光，和第二反射镜35b，其具有反射表面角θ从而来自第一反射镜35a的入射光以90度加或减θ被反射。

第一反射镜35a具有锥形形状，第二反射镜35b具有带有截头锥形内部空间的柱形，从而圆点光变成环形光，其被发射。

当提供改变第二反射镜35b的方向以将第二反射镜35b的反射表面角θ调节成45度加或减θ的调节装置时，发射光程相对于平行光可在从图6由虚线表示的加θ′到图6由交替长短划线表示的减θ′的范围内变化。进一步，第二反射镜35b的反射表面构成为曲面，从而发射光可扩散或会聚。

第二反射镜35b的反射表面角θ被调节成45度减θ′，从而入射到光波导2A的侧表面的光的直径可被会聚，由此使光波导2A的厚度能够设计成变薄。

然而，如果入射光的直径被会聚成在漫反射部件22或反射部件21(是待照射的对象)之前聚焦，则光在漫反射部件22或反射部件21也被扩散。因而，如果第二反射镜35b的反射表面角θ被调节到负方向，可考虑在光最终照射的漫反射部件22产生的任何映像和光波导2A的厚度而进行调节。

在准直部分33、扩散/会聚部分34及中央反射部分35的每一个的透镜构成的部分是由水透镜等(具有改变其曲率的装置)构成时，有可能调节斑点光的直径。

在准直部分33、扩散/会聚部分34及中央反射部分35的每一个的透镜构成的部分是由分别提供在光的截面方向和其水平方向上对着透镜中心的两个块构成时，有可能分别在光的截面方向和其水平方向上调节斑点光的形状。

准直部分33、扩散/会聚部分34或中央反射部分35包含分别调节距离光波导2A的距离的光波导-距离-调节装置33D、34D、或35D。准直部分33、扩散/会聚部分34或中央反射部分35包含缩回装置33I、34I或35I，其将准直部分33、扩散/会聚部分34或中央反射部分35分别缩回它们的缩回区33E、34E或35E。

提供多个准直部分33、扩散/会聚部分34及中央反射部分35，它们具有透镜或反射镜，其具有不同曲率，还有每个模块的重新组合装置，从而它们的任何组合允许实现待实现的发射光的期望图案。

因而，在具有上述图像-调节装置31的发光单元3中，从激光二极管30发射的光在光截面A-A以如下图像-控制因子照射到光波导2A，并且入射到光波导2A的任一个漫反射部件22的光的图像通过控制图像-控制因子被改变。

[截面方向]

在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor[mm])；

在光的截面方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_vir[mm])；

在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang[°])；及

在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_vi_ang[°])。

[水平方向]

在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor[mm])；

在光的水平方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_hir[mm])；

在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang[°])；及

在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_hi_ang[°])。

图7A至7D表明发光单元的图像调节装置分别控制的光的图像的例子。在图7A表示的斑点光在光的截面方向具有图像控制因子：在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)和在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)。具体地说，在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)是x[mm](LD_vor＝x[mm])，并且在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)是零度(LD_vo_ang＝0[°])。

图7A表示的斑点光在光的水平方向也具有图像控制因子：在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)和在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)。具体地说，在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)是x[mm](LD_hor＝x[mm])，并且在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)是零度(LD_ho_ang＝0[°])。

图7B表示的扩散斑点光在光的截面方向具有图像控制因子：在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)和在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)。具体地说，在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)是x[mm](LD_vor＝x[mm])，并且在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)是y度(LD_vo_ang＝y[°])。

图7B表示的扩散斑点光在光的水平方向也具有图像控制因子：在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)和在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)。具体地说，在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)是x[mm](LD_hor＝x[mm])，并且在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)是y度(LD_ho_ang＝y[°])。

图7C表示的会聚斑点光在光的截面方向具有图像控制因子：在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)和在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)。具体地说，在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)是x[mm](LD_vor＝x[mm])，并且在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)是-y度(LD_vo_ang＝-y[°])。

图7C表示的会聚斑点光在光的水平方向也具有图像控制因子：在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)和在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)。具体地说，在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)是x[mm](LD_hor＝x[mm])，并且在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)是-y度(LD_ho_ang＝-y[°])。

图7D表示的中央反射部分35反射的反射(扩散)斑点光在光的截面方向具有图像控制因子：在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)、在光的截面方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_vir)、在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)、及在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_vi_ang)。具体地说，在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)是x[mm](LD_vor＝x[mm])，在光的截面方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_vir)是x’[mm](LD_vir＝x’[mm])，在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)是y度(LD_vo_ang＝y[°])，以及在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_vi_ang)是y’度(LD_vi_ang＝y’[°])。

在图7D表示的中央反射部分35反射的反射(扩散)斑点光在光的水平方向具有图像控制因子：在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)、在光的水平方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_hir)、在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)、及在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_hi_ang)。具体地说，在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)是x[mm](LD_hor＝x[mm])，在光的水平方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_hir)是x’[mm](LD_hir＝x’[mm])，在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)是y度(LD_ho_ang＝y[°])，及在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_hi_ang)是y’度(LD_hi_ang＝y’[°])。

未示出的中央反射部分35反射的反射(会聚)斑点光在光的截面方向具有图像控制因子：在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)、在光的截面方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_vir)、在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)、及在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_vi_ang)。具体地说，在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)是x[mm](LD_vor＝x[mm])，在光的截面方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_vir)是x’[mm](LD_vir＝x’[mm])，在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)是-y度(LD_vo_ang＝-y[°])，及在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_vi_ang)是-y’度(LD_vi_ang＝-y’[°])。

中央反射部分35反射的反射(会聚)斑点光在光的水平方向具有图像控制因子：在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)、在光的水平方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_hir)、在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)、及在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_hi_ang)。具体地说，在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)是x[mm](LD_hor＝x[mm])，在光的水平方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_hir)是x’[mm](LD_hir＝x’[mm])，在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)是-y度(LD_ho_ang＝-y[°])，及在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_hi_ang)是-y’度(LD_hi_ang＝-y’[°])。

坐标-调节装置32包含调节发光单元3的方向的入射角调节装置、和调节其位置的位置调节装置。入射角调节装置和位置调节装置具有分别在光的截面方向和其水平方向调节发光单元3的方向和位置的功能。

[允许从LD发射的光入射到光波导的漫反射部件的控制因子]

图8A和8B表示当光入射到光波导2A的漫反射部件22时的条件。图8A表示在光波导2A的截面方向看到的光波导2A。图8B表示在光波导2A的平面方向看到的光波导2A。如下将描述当从发光单元3发射的光入射到光波导2A的漫反射部件22时可能是必要的条件。

假设从发光单元3发射的光被准直成平行光(假设1)。假设在光波导2A中的第一光波导部分20A和第二光波导部分20B都是空气层(假设2)。假设从发光单元3发射的光照射到任一个相对的漫反射部件22(假设3)。

在发光单元3中，通过设有上述坐标-调节装置32等，设置与发光单元3和光波导2A相关的如下图像控制因子。控制坐标控制因子使入射到任一个漫反射部件22的光的坐标能够改变。

[截面方向]

在光的截面方向从LD发射的光的角度(LD_vag[°])；

LD的垂直位置(LD_vst[mm])；及

LD与光波导材料之间的距离(LD_dst[mm])。

[水平方向]

在光的水平方向从LD发射的光的角度(LD_hag[°])；和

LD的水平位置(LD_hst[mm])。

光波导2A中的每一个漫反射部件22的半径被设置为R1，光波导2A的半径被设置为R2，及光波导2A的厚度被设置为d。

光波导2A的外部点的可选位置(x，y，z)根据如下公式(1)使用坐标控制因子来指示：LD与光波导材料之间的距离(LD_dst)、LD的水平位置(LD_hst)及LD的垂直位置(LD_vst)。

(x，y，z)＝(R2+LD_dst，LD_hst，LD_vst)...(1)

关于光波导2A(漫反射部件22)从发光单元(LD光源)3发射的光的入射角根据如下公式(2)使用坐标控制因子来指示：在光的截面方向从LD发射的光的角度(LD_vag)和在光的水平方向从LD发射的光的角度(LD_hag)。

(∠XY，∠XZ)＝(LD_hag，LD_vag)     ...(2)

从LD光源发射并且投射到在光的截面方向指示光波导2A的外周缘表面的平面V-V’上的光的入射位置Vin是通过光波导2A的外部点(x，y，z)＝(R2+LD_dst，LD_hst，LD_vst)并且具有角度(∠XY，∠XZ)＝(LD_hag，LD_vag)的线L00和满足如下公式(3)、(4)及(5)的条件的曲面的交点。

y²+x²＝R2²   ...(3)

x>0         ...(4)

-d/2<z<d/2  ...(5)

从LD光源发射并且投射到在光的水平方向指示任一个漫反射部件22的内周缘表面的平面H-H’上的光的入射位置Hin是线L00和满足如下公式(6)、(7)及(8)的条件的表面的交点。

y²+x²＝R1²          ...(6)

z＝-d/2(LD_vag>0)  ...(7)

z＝d/2(LD_vag<0)   ...(8)

光(其入射位置Vin是线L00和满足上述公式(3)、(4)及(5)的条件的曲面的交点)可穿过光波导2A的外周缘入射到漫反射部件22。光(其入射位置Hin是线L00和满足上述公式(6)、(7)及(8)的条件的平面的交点)可入射到在光波导2A中的任一个漫反射部件22。

因而，控制坐标控制因子从而它们满足上述公式(3)至(6)的条件，允许从发光部分3发射的光穿过光波导2A的外周缘入射到任一个漫反射部件22。

如果入射到光波导2A的光在反射部件21被反射的次数设置为Ref_no，则上述(7)和(8)满足如下公式(9)和(10)的约束条件。

z＝-d/2(Ref_no＝2n，LD_vag<0)  ...(9)

z＝d/2(Ref_no＝2n+1，LD_vag>0) ...(10)

满足上述公式(9)或(10)的任一条件允许确定传播到光波导2A中的光入射到相对漫反射部件22的哪个。这也允许确定从光波导2A发射的光由相对反射部件21的哪个反射。这还允许获得光接收单元4的角度方向性的选择。

如果标识从发光单元3发射的光的截面方向上的斑点光的角度的图像控制因子：在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang)和在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_vi_ang)，被添加到上述公式(3)至(10)，则它们的值设置成它们满足每个公式的条件。

类似地，如果标识从发光单元3发射的光的水平方向上的斑点光的角度的图像控制因子：在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang)和在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最内光束的角度(LD_hi_ang)，被添加到上述公式(3)至(10)，则它们的值设置成它们满足每个公式的条件。

如果标识从发光单元3发射的光的截面方向上的斑点光的半径的图像控制因子：在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor)和在光的截面方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_vir)，被添加到上述公式(3)至(10)，则它们的值设置成它们满足每个公式的条件。

类似地，如果标识从发光单元3发射的光的水平方向上的斑点光的半径的图像控制因子：在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor)和在光的水平方向从LD发射的斑点光的内半径(LD_hir)，被添加到上述公式(3)至(10)，则它们的值设置成它们满足每个公式的条件。

因而，将图像控制因子和坐标控制因子控制成满足上述公式(3)至(10)的预定条件，允许LD的具有可选形状的照射表面形成在任一个漫反射部件22的可选位置。

[LD的照射形状与PD的接收光量之间的关系]

图9至13表明发射光量与入射到光波导的任一个漫反射部件的光的入射角和形状的每一个之间的关系。如下将描述在照射到任一个漫反射部件22的光的形状(下文称作“LD照射形状”)与图像控制因子和坐标控制因子被控制的情况下当光从发光单元3入射到光波导2A的任一个漫反射部件22时光接收单元4沿光波导2A的周缘接收的发射光量之间的关系。

[假设]

如果如图9所示，发光单元3在光的截面方向从LD发射的光的角度(LD_vag)为+90度或-90度下(下文，称作“LD截面角LD_vag＝±90°”)，即垂直地，将具有光量P_in的光发射到漫反射部件22，则如图10A所示具有LD照射形状的光映像到任一个漫反射部件22作为圆形映像C1。发射光量如图10B所示在光波导2A的周缘是恒定的。这个发射光量设置为P_out。

如果如图9所示，发光单元3在+m度的LD_vag下(LD_vag＝+m°)，即倾斜地，将具有光量P_in的光发射到漫反射部件22，则如图11A所示，具有LD照射形状的光映像到任一个漫反射部件22作为椭圆映像(下文，称作“0-180椭圆映像”)C2，其长轴沿通过任一个漫反射部件22的0度坐标和其180度坐标的线延伸。发射光量如图11B所示，指示在任一个反射部件22的0度坐标处特别强的方向性和在其180度坐标处稍强的方向性。这个发射光量设置为P’_out。

如果在光波导2A的周缘的位置表示为角度n，则在该角度n的发射光量设置为P_n。进一步，当漫反射部件22对光(漫反射部件22已经对其漫反射)进行漫反射时产生的损失光量设置为run_p_n。当反射部件21对光(漫反射部件22已经对其漫反射)进行反射时产生的损失光量设置为ref_p_n。

在上述假设下，入射光量与发射光量之间的关系根据如下公式(11)、(12)及(13)被指示。

$P\_\mathrm{out}=\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}p\_n\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(11\right)$

$P\_\mathrm{in}=P\_\mathrm{out}+\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}\mathrm{run}\_p\_n+\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}\mathrm{ref}\_p\_n\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(12\right)$

P_in>P_out      …(13)

当具有LD照射形状的光映像为圆形映像时，如下关系(1)、(2)及(3)保持。

(1)发射光量p_n近似为恒定值；

(2)损失光量run_p_n近似为恒定值；及

(3)损失光量ref_p_n近似为恒定值。

这里，如果具有LD照射形状的光在如下条件(a)至(c)下映像到任一个漫反射部件22作为圆形映像，则将描述为什么在光波导2A的周缘发射光量和损失光量分别近似为恒定值的原因：

(a)相对于漫反射部件22的光的入射角设置为LD截面角LD_vag＝±90°，并且光照射在漫反射部件22的中心；

(b)照射到漫反射部件22的光被映像到其上作为圆形映像；及

(c)漫反射部件22布置在圆形光波导2A的中心，并且发射光的光波导定位成相对于映像具有相同距离。

如果使用漫反射部件22，则入射到漫反射表面的光被反射到各个方向，从而在光波导2A的周缘在角度n下的损失光不是恒定的。然而，如果满足上述条件(a)至(c)，则损失的变化仅受任一个漫反射部件22的漫反射表面形状的影响，例如在水平方向在漫反射表面的一次转动时的输出损失的差别。这使得与光从光波导2A的侧表面照射的情形相比，当光照射在漫反射部件22时光的损失近似为恒定值。

相应地，如果相对于漫反射部件22的光的入射角设置为LD截面角LD_vag＝±90°，并且具有LD照射形状的光映像到任一个漫反射部件22作为圆形映像，则发射光量和损失光量在光波导2A的周缘可分别近似为恒定值。

当具有LD照射形状的光映像为0-180椭圆映像时，来自发光部分3的光向量在光波导2A的周缘在从180度至零度的路线上变化，并且如下关系(4)、(5)、(6)及(7)保持。

(4)p_n＝fP(n)；

(5)run_p_n＝f run_p(n)；

(6)ref_p_n＝f ref_p(n)；及

(7)角n从零度至180度的范围内通过90度的光向量和角n从零度至180度的范围内通过270度的光向量是彼此线性对称的。

其中当在预定条件下通过将图像控制因子和坐标控制因子控制成满足上述公式(3)至(10)，斑点光入射到漫反射部件22时，在0和180度的角度下从发光部分3发射的斑点光的外径满足如下公式(14)、和在90度和270度的角度下从发光部分3发射的斑点光的外径满足如下公式(15)的状态被设置为ST00。

Hin_X＝R1  ...(14)；和

Hin_Y≈R1_min ...(15)

其中R1_min指示发光部分3能够调节的光的最小直径。

用于通过在-y方向调节在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang[°])，以在这种状态ST00下会聚从发光部分3发射的光，以改变从发光部分3发射的斑点光的外径成为0-180椭圆映像从而满足如下公式(16)的控制因子被设置为CTL01。要注意，在如下公式(16)中，如图12所示，0-180椭圆映像变为圆形映像C3。

R1>Hin_X>0  ...(16)

当通过控制控制因子CTL01改变从发光部分3发射的斑点光的外径成为0-180椭圆映像从而满足以上公式(16)时，满足如下公式(17)的发射光量p_n被存储为TABLE01。

<TABLEO1>

$P\_\mathrm{ini}\_\mathrm{out}=\underset{\mathrm{Hin}\_X=0}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}p\_n\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(17\right)$

当通过控制控制因子CTL01改变从发光部分3发射的斑点光的外径成为0-180椭圆映像的从而满足以上公式(16)时，如图13所示，在零度和180度附近的发射光量P_ini_out减小并且在90度和270度附近的发射光量P_ini_out增大。因而，在TABLE01中，存储LD照射形状，其中在发射光量的分布中，发射光量如图12B所示在光波导2A的周缘上近似为恒定值。

当通过调节在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor[mm])，以在上述状态ST00聚焦从发光部分3发射的斑点光，而改变要成为0-180椭圆映像的从发光部分3发射的斑点光的外径从而满足以上公式(16)时，满足以上公式(17)的发射光量p_n可以存储为TABLE1。

[通过方形阵列和叠加的计算方法]

如下将描述多个斑点光入射到光波导2A的漫反射部件22的情形。

图14A至14D表明入射光的圆形映像阵列的例子。当圆形映像排列成方形时，基于在图14A和14B中实线所示的彼此重叠或靠近的四个圆形映像C4，通过使用它们的对称性，可获得发射光量。

相应地，将在四个发光部分3分别以与图1相关描述的配置而提供并且通过控制相应发光部分3的上述控制因子而存储TABLE1之后，满足如下公式(18)、(19)及(20)的状态设置为ST00。

Hin_X≈R1_min   ...(18)；

Hin_Y≈R1_min   ...(19)；及

Hin_Y²＝Hin_X²   ...(20)

在这种状态ST01下，在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor[mm])-它是用于规定在光的截面方向斑点光的半径的圆形映像控制因子，被调节，或者在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang[°])-它是用于规定在光的截面方向斑点光的半径的圆形映像控制因子，被调节。

类似地，在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor[mm])-它是用于规定在光的水平方向斑点光的半径的圆形映像控制因子，被调节，或者在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang[°])-它是用于规定在光的水平方向斑点光的半径的圆形映像控制因子，被调节。

在光的截面方向从LD发射的光的角度(LD_vag[°])(它是用于规定在光的截面方向斑点光的坐标的圆心坐标控制因子)、LD的垂直位置(LD_vst[mm])、及LD与光波导材料之间的距离(LD_dst[mm])被调节。

在光的水平方向从LD发射的光的角度(LD_hag[°])(它是用于规定在光的水平方向斑点光的坐标的圆心坐标控制因子)、和LD的水平位置(LD_hst[mm])被调节。

因而，当控制每个控制因子时，圆形映像C4被叠加，并且用于分配满足如下公式(21)和(22)的一组圆形映像的控制因子设置为CTL02。

(Hin_Y±R1_min＊n)²＝(Hin_X±R1_min＊n)²  ...(21)

R1_min＊n<R1                         ...(22)

图15A和15B表示圆形映像组。例如，从通过图15A表示的入射光的圆形映像的组，抽取如图15B所示的叠加的四个圆形映像，并且四个发光部分被分别接通或断开。

当通过控制控制因子CTL02，如图14A所示分配其中圆形映像C4按方形阵列被叠加的圆形映像的组、并且抽取四个圆形映像的集合、以及分别接通或断开四个发光部分时，将满足如下公式(23)的发射光量p_n存储为TABLE02。

<TABLEO2>

$P\_\mathrm{cyc}\_\mathrm{out}=\underset{\mathrm{yn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{\mathrm{xn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{\mathrm{LD}=0}{\overset{F}{\&Integral;}}\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}p\_n\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(23\right)$

ST1＝square

ST2＝repeat

ST3＝total

其中ST1指示圆形映像的阵列和形状，并且ST1＝square(方形)指示圆形映像按方形排列的状态；ST2指示叠加或分离圆形映像，并且ST2＝repeat(重复)指示叠加圆形映像的状态；及ST3指示是否减去圆形映像的叠加部分，并且ST3＝total(总量)指示获得多个圆形映像上发射光量的总量的状态。

[通过方形阵列和叠加的减去方法]

当通过控制上述控制因子CTL02，如图14A所示分配其中圆形映像C4按方形阵列被叠加的圆形映像的组、并且抽取四个圆形映像的集合、以及分别接通或断开四个发光部分时，减去在图14A表示的圆形映像C4的叠加部分的发射光量，并且将满足如下公式(24)的发射光量p_n存储为TABLE03。

<TABLEO3>

$P\_\mathrm{cyc}\_\mathrm{out}=\underset{\mathrm{yn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{\mathrm{xn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{\mathrm{LD}=0}{\overset{F}{\&Integral;}}\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}p\_n\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(24\right)$

ST1＝square

ST2＝repeat

ST3＝cal

其中ST3＝cal指示减去圆形映像的叠加部分的状态。

[通过方形阵列的近似]

将控制因子设置为CTL03，控制因子用于分配一组圆形映像，从而在一个发光部分3提供在相对于图1描述的构成下并且TABLE1被存储之后，通过在上述状态ST01分离圆形映像并邻接它们，满足如下公式(25)和(26)。

(Hin_Y±R1_min＊2n)²＝(Hin_X±R1_min＊2n)²  ...(25)

R1_min＊2n<R1                            ...(26)

通过控制控制因子CTL03，如图14B所示分配其中叠加圆形映像被分离并且分离的圆形映像按方形阵列被邻接的圆形映像的组，并且抽取四个邻接圆形映像的集合，将满足如下公式(27)的发射光量p_n存储为TABLE04。

<TABLEO4>

$P\_\mathrm{cyc}\_\mathrm{out}=\underset{\mathrm{yn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{\mathrm{xn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}p\_n\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(27\right)$

ST1＝square

ST2＝separate

ST3＝total

其中ST2＝separate指示分离圆形映像的状态。

[通过蜂窝阵列和叠加的计算方法]

如果圆形映像C4如图14C和14D所示像蜂窝排列，基于由实线表示的三个相邻圆形映像C4，通过使用它们的对称性可获得发射光量。

通过在上述状态ST01控制控制因子CTL02，如图14C所示分配其中圆形映像按蜂窝阵列被叠加的圆形映像的组，并且抽取三个叠加圆形映像的集合，以及将满足如下公式(28)的发射光量p_n存储为TABLE05。

<TABLEO5>

$P\_\mathrm{cyc}\_\mathrm{out}=\underset{\mathrm{yn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{\mathrm{xn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}p\_n\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(28\right)$

ST1＝hexagon

ST2＝repeat

ST3＝total

其中ST1＝hexagon(六边形)指示圆形映像像蜂窝排列的状态。

[通过蜂窝阵列和叠加的减去方法]

通过控制上述控制因子CTL02，如图14C所示分配其中圆形映像C4按蜂窝阵列被叠加的圆形映像的组，并且抽取三个叠加圆形映像的集合，以及减去在图14C表示的圆形映像C4的叠加部分的发射光量，及将满足如下公式(29)的发射光量p_n存储为TABLE06。

<TABLEO6>

$P\_\mathrm{cyc}\_\mathrm{out}=\underset{\mathrm{yn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{\mathrm{xn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}p\_n\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(29\right)$

ST1＝hexagon

ST2＝repeat

ST3＝cal

[通过蜂窝阵列的近似方法]

通过在上述状态ST01控制控制因子CTL03，如图14D所示分配其中叠加圆形映像被分离并且分离的圆形映像按蜂窝阵列被邻接的圆形映像的组，并且抽取三个邻接圆形映像的集合，以及将满足如下公式(30)的发射光量p_n存储为TABLE07。

<TABLEO7>

$P\_\mathrm{cyc}\_\mathrm{out}=\underset{\mathrm{yn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{\mathrm{xn}=-R1}{\overset{+R1}{\&Integral;}}\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}p\_n\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(30\right)$

ST1＝hexagon

ST2＝separate

ST3＝total

[圆形映像中每个LD的光学属性的变化的校正]

上述表格TABLE02至TABLE07指示当多个圆形映像C4像方形或蜂窝排列时在圆形映像中的发射光量。相应地，如下公式(31)至(36)那样，乘以光量P_in/m的每个表格TABLE02至TABLE07与被存储的如下表格TABLE02’至TABLE07’相等，该光量P_in/m通过将发光单元3发射的光量P_in除以圆形映像的数量而获得。

TABLE02’＝(TABLE02)＊P_in/m  ...(31)

TABLE03’＝(TABLE03)＊P_in/m  ...(32)

TABLE04’＝(TABLE04)＊P_in/m  ...(33)

TABLE05’＝(TABLE05)＊P_in/m  ...(34)

TABLE06’＝(TABLE06)＊P_in/m  ...(35)

TABLE07’＝(TABLE07)＊P_in/m  ...(36)

字母“m”表示圆形映像的数量。

[每个LD的光学属性的变化的校正]

上述表格TABLE02’至TABLE07’指示当多个圆形映像C4像方形或蜂窝排列时在圆形映像中的发射光量。如下将描述这些圆形映像由单个圆形映像近似的情形。

在上述状态ST01下，在光的截面方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_vor[mm])(它是用于规定在光的截面方向斑点光的半径的圆形映像控制因子)被调节，或者在光的截面方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_vo_ang[°])(它是用于规定在光的截面方向斑点光的半径的圆形映像控制因子)被调节。

类似地，在光的水平方向从LD发射的斑点光的外半径(LD_hor[mm])-它是用于规定在光的水平方向斑点光的半径的圆形映像控制因子，被调节，或者在光的水平方向在从LD发射的斑点光的最外光束的角度(LD_ho_ang[°])-它是用于规定在光的水平方向斑点光的半径的圆形映像控制因子，被调节。

因而，当控制每个控制因子时，分配满足如下公式(37)、(38)、(39)及(40)的圆形映像的控制因子被设置为CTL04。

Hin_Y²＝Hin_X²    ...(37)

R1_min<Hin_X<R1  ...(38)

R1_min<Hin_Y<R1  ...(39)

Hin_Y＝Hin_X     ...(40)

图16A至16C表示圆形映像的例子。当控制控制因子CTL04从而满足公式(37)至(40)时，圆形映像从图16A表示的状态通过图16B表示的状态变到图16C表示的状态。进一步，通过控制控制因子CTL04，将满足如下公式(41)的发射光量p_n存储为TABLE08。

<TABLEO8>

$P\_\mathrm{cyc}\_\mathrm{out}=\underset{R1\_\min }{\overset{+R1}{\underset{\mathrm{Hin}\_x=}{\underset{\mathrm{Hin}\_y=}{\&Integral;}}}}\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{\&Integral;}}p\_n\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(41\right)$

ST1＝cycle

ST2＝separate

ST3＝total

其中ST1＝cycle(循环)指示圆形映像是圆形的状态。

[如何将依赖角度的属性调节为固定属性]

图17表示产生的数据表格的例子。上述表格TABLE02至TABLE07指示当点光源将光照射到光波导2A的任一个漫反射部件22时，发射光量p_n的依赖角度的属性。

另一方面，上述表格TABLE02’至TABLE07’是校正输出电平表格，其中通过多个圆形映像的集合获得的输出电平被校正到真实单个圆形映像的输出电平。TABLE08是展开一个光源时通过近似多个圆形映像的集合获得的真实单个圆形映像的输出电平表格。

使发射光量p_n满足如下公式(42)的圆形映像的组合从这些表格计算。

$\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{f}}p\_n\left(n\right)=\mathrm{CONSTANT}=P\_\mathrm{cyc}\_\mathrm{out\; MAXIMUM}---\left(42\right)$

因而，依赖角度的属性在光波导2A的周缘上可调节到固定属性。进一步，由通过上述公式(42)计算的圆形映像的组合，获得真实地入射到漫反射部件22的光的图案的形状和坐标，并且将如此获得的光的图案的形状和坐标存储为表格。

通过将这个表格存储在记录介质70，光选择器能以基于在记录介质70中存储的表格的光的图案的形状和坐标发射光，该光选择器包含包括漫反射部件和功能板的光波导，并且将功能板安装在光波导的周缘上，每个功能板具有发光单元和光接收单元。这使光能够在期望水平下从光波导的周缘发射，并且使功能板被可选地定位。

在光选择器中，功能板可设有在光的图案和坐标产生映像的可调节表面透镜或光学系统，其实现公式(42)计算的圆形映像的组合。

图18表示在光波导中的漫反射部件上形成的圆形映像的坐标阵列。图19表示依赖于发射光量的角度的属性。在表格中，这里，负区具有正区的镜像对称性，从而在计算情况下如果将负区当作正区的映像，可省略负区的计算。

来自如图18所示的圆形映像的坐标阵列集的所有组合的数量是_2nC_(2n-1)的选择函数。其中当每个圆形映像被接通(照射状态)或断开(非照射状态)时光接收单元4的总计接收光量在每个角度成为恒定的组合，由使用Pearson相关系数的最小平方法计算。

可替换地，如图19所示依赖角度的输出值按下降顺序排序，并且相对于来自图18所示的圆形映像的坐标阵列集的所有组合_2nC_(2n-1)，其中当每个圆形映像被接通(照射状态)或断开(非照射状态)时由在光接收单元4中的接收光影响的顺序在每个角度成为恒定的组合，由使用Kendall相关系数或Spearman相关系数的最小平方法计算。

根据这些方法，根据通过光接收单元4沿光波导2A的周缘扫描的结果，有可能设置相等地照射到其周缘的光的图案。

[用于允许从LD发射的光入射到光波导的漫反射部件的控制因子的变化]

图20A和20B表示当光入射到光波导2A的漫反射部件22时的条件。图20A表示在光波导2A的截面方向看到的光波导2A。图20B表示在光波导2A的平面方向看到的光波导2A。如下将描述当从发光单元3发射的光入射到光波导2A的漫反射部件22时可能是必要的条件。

假设(假设12)光波导2A的第一光波导部分20A是空气层，并且其第二光波导部分20B是在预定波长区(除空气层之外)是透明的诸如塑料之类的材料。

当其第二光波导部分20B是除空气层之外的材料时，在光波导2A中，折射发生在第二光波导部分20B的外周缘(该外周缘是在第二光波导部分20B与空气之间的边界)和第二光波导部分20B的内周缘(该内周缘是在第二光波导部分20B与是空气层的第一光波导部分20A之间的边界)。

这里，空气的折射率Nair是1.000292(Nair＝1.000292)。第一光波导部分20A的折射率Na是Nair(Na＝Nair)，因为第一光波导部分20A是空气层。另一方面，将第二光波导部分20B的折射率设置到Nb。

根据光波导2A，在涉及其中第二光波导部分20B具有折射率Nb的除空气层之外的材料的配置中，设置与发光单元3和光波导2A相关的如下控制因子。

到第二光波导部分20B的空气(外周缘)：

[截面方向]

在光的截面方向从LD发射的光的角度(LD_vag[°])；

LD的垂直位置(LD_vst[mm])；

LD与光波导材料之间的距离(LD_dst[mm])；

[水平方向]

在光的水平方向从LD发射的光的角度(LD_hag[°])；及

LD的水平位置(LD_hst[mm])。

第二光波导部分20B内：

[截面方向]

在光的截面方向从LD发射的光的角度(LD_vag’[°])；

LD的垂直位置(LD_vst’[mm])；及

LD与光波导材料之间的距离(LD_dst’[mm])；

[水平方向]

在光的水平方向从LD发射的光的角度(LD_hag’[°])；及

LD的水平位置(LD_hst’[mm])。

第二光波导部分20B到第一光波导部分20A(漫反射部件)：

[截面方向]

在光的截面方向从LD发射的光的角度(LD_vag”[°])；

LD的垂直位置(LD_vst”[mm])；及

LD与光波导材料之间的距离(LD_dst”[mm])；

[水平方向]

在光的水平方向从LD发射的光的角度(LD_hag”[°])；及

LD的水平位置(LD_hst”[mm])。

截面方向的折射角关系：

Nair＊sin(LD_vag)＝Nb＊sin(LD_vag’)＝Nair＊sin(LD_vag”)

水平方向的折射角关系：

Nair＊sin(LD_hag)＝Nb*sin(LD_hag’)＝Nair＊sin(LD_hag”)

将在光波导2A中的每一个漫反射部件22的半径设置为R1，将光波导2A的半径设置为R2，以及将光波导2A的厚度设置为d。

光波导2A的外部点的可选位置(x，y，z)根据上述公式(1)指示，并且相对于光波导2A的外周缘从发光单元(LD光源)3发射的光的入射角根据上述公式(2)指示。

在光的截面方向从LD光源发射并且投射到指示光波导2A的外周缘表面的平面V0-V0’的光的入射位置Vin0是通过光波导2A的外部点(x，y，z)＝(R2+LD_dst，LD_hst，LD_vst)并且具有角度(∠XY，∠XZ)＝(LD_hag，LD_vag)的线L00与满足如下公式(43)、(44)及(45)的条件的曲面的交点。

y²+x²＝R2²   ...(43)

x>0          ...(44)

-d/2<z<d/2   ...(45)

在光的截面方向从LD光源发射并且投射到指示第一光波导部分20A的外周缘表面的平面V1-V1’的光的入射位置Vin1是通过线L01和第二光波导部分20B的交点(x’，y’，z’)并且具有角度(∠XY，∠XZ)＝(LD_hag’，LD_vag’)的线L01与满足如下公式(46)、(47)及(48)的条件的曲面的交点。

y²+x²＝R1²   ...(46)

x>0           ...(47)

-d/2<z<d/2    ...(48)

在光的水平方向从LD光源发射并且投射到指示任一个漫反射部件22的内周缘表面的平面H-H’的光的入射位置Hin是线L00与满足如下公式(49)、(50)及(51)的条件的表面的交点。

y²+x²＝R1²    ...(49)

z＝-d/2(LD_vag”>0)     ...(50)

z＝d/2(LD_vag”<0)      ...(51)

光(其入射位置Vin0是线L00与满足上述公式(43)、(44)及(45)的条件的曲面的交点并且其入射位置Vin1是线L00与满足上述公式(46)、(47)及(48)的条件的曲面的交点)可通过光波导2A的外周缘入射到漫反射部件22。光(其入射位置Hin是线L00与满足上述公式(49)、(50)及(51)的条件的平面的交点)可入射到在光波导2A中的任一个漫反射部件22。

因而，控制坐标控制因子从而它们满足上述公式(43)至(51)的条件，允许从发光单元3发射的光通过光波导2A的周缘入射到任一个漫反射部件22，即使第二光波导部分20B在光波导2A中由除空气层之外的材料构成也是如此。

如果将入射到光波导2A的光在反射部件21被反射的次数设置为Ref_no，则上述公式(50)和(51)满足如下公式(52)和(53)的约束条件。

z＝-d/2(Ref_no＝2n，LD_vag”<0)     ...(52)

z＝d/2(Ref_no＝2n+1，LD_vag”>0)    ...(53)

满足上述公式(52)或(53)的条件允许确定传播到光波导2A中的光入射到相对漫反射部件22的哪一个，即使第二光波导部分20B在光波导2A中由除空气层之外的材料构成也是如此。这也允许确定从光波导2A发射的光由相对反射部件21的哪一个反射。这还允许获得光接收单元4的角度方向性的选择。

[如何允许选择依赖角度的属性]

使发射光量p_n满足如下公式(54)和(55)的圆形映像的组合由在图17表示的这些表格计算。

$\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{f}}p\_n\left(n\right)=\mathrm{CONSTANT}=P\_\mathrm{cyc}\_\mathrm{out\; MAXIMUM}---\left(54\right)$

Step＝PD_cnt/360

$\underset{n=0}{\overset{\&PlusMinus;180}{f}}p\_n\left(n\right)=P\_\mathrm{cyc}\_\mathrm{out\; MINIMUM}---\left(55\right)$

Step≠PD_cnt/360

因而，在光波导2A的周缘可选择依赖角度的属性。进一步，根据通过上述公式(54)和(55)计算的圆形映像的组合，获得真实入射到漫反射部件22的光的图案的形状和坐标，并且将如此获得的图案的形状和坐标存储为表格。

通过将这个表格存储在记录介质70，光选择器能以基于在记录介质70中存储的表格的光的图案的形状和坐标发射光，该光选择器包含包括漫反射部件和功能板的光波导，并且将功能板安装在光波导的周缘上，每一个功能板具有发光单元和光接收单元。这使光波导能够具有期望的方向性，并且使功能板基于方向性而被定位。

在光选择器中，功能板可设有在光的图案和坐标产生映像的可调节表面透镜或光学系统，其实现由公式(54)和(55)计算的圆形映像的组合。

[如何借助于光束密度获得光波导的周缘的均匀性和选择性]

基于上述表格TABLE02’至TABLE07’，使用可调节表面透镜重新构建照射相应圆形映像的光束的密度变化，从而可选择在光波导2A的周缘的发射光量的均匀性和选择性。

基于上述表格TABLE02’至TABLE07’，使用多个发光单元3重新构建照射相应圆形映像的光束的密度变化，从而可选择在光波导2A的周缘的发射光量的均匀性和选择性。

图21A至27表示入射到漫反射部件的光的图案的特定例子。如在上述图12表示的那样，在光波导2A的周缘在90度和270度附近的角度的发射光量小于剩余部分，从而通过将光入射到漫反射部件22时形成的圆形映像(图案)C6变成如图21A所示的90-270椭圆映像，有可能使光波导2A的周缘的方向性更接近地类似其均匀性。

在零度附近的角度的发射光量小于在180度附近的角度的发射光量，从而有可能将圆形映像(图案)C6形成为如图21B所示在180角度侧的90-270椭圆映像。类似地，有可能将圆形映像(图案)C6形成为如图21C或21D所示在180角度侧的期望椭圆映像。也有可能将圆形映像(图案)C6形成为如图21E或21F所示在180角度侧的环形椭圆映像。

如图22A至22E所示，有可能通过将光入射到漫反射部件22时形成的圆形映像(图案)C7形成为圆形映像并改变其坐标，在通过90度的零度与180度的角度之间或在通过270度的零度与180度的角度之间选择方向性。

类似地，如图23A和23B所示，有可能通过将光入射到漫反射部件22时形成的圆形映像(图案)C8形成为0-180椭圆映像或90-270椭圆映像，在零度和180度的角度方向或在90度和270度的角度方向选择方向性。

进一步，如图24A至24D和图25A至25D所示，有可能通过将光入射到漫反射部件22时形成的圆形映像(图案)C9形成为0-180椭圆映像或90-270椭圆映像、并使其坐标在通过90度的零度与180度的角度之间或在通过270度的零度与180度的角度之间偏移，在通过90度的零度与180度的角度之间或在通过270度的零度与180度的角度之间选择方向性。

另外，如图26A和26B所示，有可能通过将光入射到漫反射部件22时形成的圆形映像(图案)C10形成为环形圆映像，来选择方向性。如图27所示，有可能通过将光入射到漫反射部件22时形成的圆形映像(图案)C11形成为具有这样一种形状的圆形映像从而它照射到任一个漫反射部件22的整个表面，来选择方向性。

[在光波导的周缘获得均匀性和方向性的其它方法]

真实入射到任一个漫反射部件的光的图案的形状和坐标使用上述各种计算方法获得，当通过能够获得这样图案的简单透镜照射光时，发射光量依赖角度的属性的分布由光接收单元计算，以及计算在光波导2A的周缘上发射光量水平的分布的属性。这实现在光波导2A的周缘上发射光量水平的均匀性和选择性。

尽管光已经入射到在光波导2A的顶部和底部彼此面对的任一个漫反射部件22，并且在以上例子中漫反射部件22已经对光进行漫反射，但至少两个分离的发光单元可以在彼此面对的相应漫反射部件22上形成圆形映像。

进一步，通过控制在光的截面方向从LD发射的光的角度(LD_vag[°])-它规定在光的截面方向斑点光的坐标，光在第一漫反射照射到任一个漫反射部件22，然后，漫反射光可以在其它漫反射部件22上形成圆形映像。

在以上描述中，已经调节在发光单元中的控制因子。另一方面，设置在光接收单元中的如下控制因子。

[截面方向]

PD的垂直位置(PD_vst[mm])；和

PD与光波导材料之间的距离(PD_dst[mm])。

[水平方向]

PD的水平位置(PD_hst[mm])。

通过控制这样的控制因子，多个光接收单元可获得选择性。

[计算漫反射部件的方向性的方法]

如下将描述通过计算获得来自光波导的发射光量的分布的方法，该光波导通过对入射光漫反射将光发射到其周缘。

图28A和28B表示当计算发射光量的分布时光波导的外形。在光波导2A中的发射光量的分布的计算中，划分从发光单元3入射到漫反射部件22的光，并且寻址光的划分部件。计算在每个地址的光的光程，并且从第二光波导部分20B的周缘发射到外部的光的位置、方向(向量)及水平在光接收区获得，这通过将光波导2A划分成在其周缘的n个区段获得。还获得从第二光波导部分20B未发射到外部的光的位置、方向(向量)及水平。

在光波导2A中，第一光波导部分20A在其顶部和底部具有彼此相对的漫反射部件22，并且第二光波导部分20B在其顶部和底部具有彼此相对的反射部件21。侧展开结构20C还提供在第一和第二光波导部分20A和20B之间。

因而当多种材料存在于光程中时，对材料之间的每个边界进行基于反射或漫反射的光程的计算。

图29表示光程计算的整个流程。首先，在步骤ST1，在第二光波导部分20B的周缘的光设置为输入并且在侧展开结构20C的光设置为输出的状态下，进行基于反射的光程的计算。计算的结果传送到步骤ST2。

其次，在步骤ST2，在侧展开结构20C的光设置为输入并且在第一和第二光波导部分20A和20B之间的边界的光设置为输出的状态下，进行基于反射的光程的计算。计算的结果传送到步骤ST3。

在步骤ST3，在第一和第二光波导部分20A和20B之间的边界的光设置为输入并且在任一个漫反射部件22的入射点的光设置为输出的状态下，进行基于反射的光程的计算。计算的结果传送到步骤ST4。

在步骤ST4，在任一个漫反射部件22的入射点的光设置为输入并且在第一和第二光波导部分20A和20B之间的边界的光设置为输出的状态下，进行基于漫反射的光程的计算。计算的结果传送到步骤ST5。

在步骤ST5，在第一和第二光波导部分20A和20B之间的边界的光设置为输入并且在第二光波导部分20B的外周缘的光设置为输出的状态下，进行基于反射的光程的计算。

图30A和30B表示当计算发射光量的分布时使用的漫反射部件的外形。图31表示通过反射和漫反射计算光程的方法的例子。首先，如下将描述计算通过反射和漫反射的光程的方法的整个流程。

在状态0：重新设置已经设置的任何初始值；

在状态1：设置与光源(激光二极管30)的属性、光波导2A的属性等相关的初始值；

在状态2：计算入射到光波导2A的光与第一和第二光波导部分20A和20B的每一个之间的交点；

在状态3：计算反射(漫反射)的向量；

在状态4：计算基于在状态3计算的漫反射的光的衰减量；

在状态5：将从状态2至状态4的计算重复与光束数量相类似的次数；

在状态6：分类通过从状态2至状态5的计算获得的数据阵列；及

在状态7：产生输出结果。

图32表示将描述的图31表示的状态1的初始值的设置过程例子。

在状态10，设置激光二极管30的属性的初始值。图33表示待在状态10设置的与激光二极管30的各种属性相关的设置初始值的例子。

在状态10，例如，如图33所示，设置分隔的输入光源的数量ld_no、激光功率ld_power、光源的光谱sp_type、及光源的波长sp_no。要注意，在图10中设置的数值表明为例子。

至于分隔的输入光源的数量ld_no，设置用于将地址分配给从激光二极管30发射的光的分隔输入光源的数量，并且基于计算结果的精度确定输入光源的分隔数量。至于激光功率ld_power，设置激光二极管30的功率。

至于光源的光谱sp_type，设置在激光二极管30中待使用的光源的光谱线。至于光源的波长sp_no，设置在激光二极管30中待使用的光源的波长。

图34表示要在激光二极管30中使用的光源的波长的例子。在图34表示的表格001是查阅表(LUT)，在查阅表中排列光源的种类、光谱线、指示光谱线种类的符号、及波长。基于光源的光谱sp_type，参考在图34表示的表格001设置光源的波长sp_no。

在图32表示的状态11，设置构成光波导2A的每一个光波导部分的属性。图35表示要在状态11设置的与第一光波导部分20A的属性相关的设置初始值的例子。

在状态11，例如，如图35所示，设置第一光波导部分20A的直径mt_a_r、第一光波导部分20A的厚度mt_a_t、及第一光波导部分20A的中心的坐标mt_a_p。

也设置构成第一光波导部分20A的材料的名称mt_a和构成第一光波导部分20A的材料的折射率mt_a_refraction。

进一步，设置Random_cul_st，引用表格或使用光线踪迹来进行漫反射计算。要注意，在图35设置的数值表示为例子。在状态11设置的这样的参数可以是设置能够表达第一光波导部分20A的外形的公式的参数。用于设置第一光波导部分20A的形状、原点位置及材料的参数被设置为所述参数根据第一光波导部分20A的形状改变。

当涂敷反射材料以便增强漫反射部件22的反射率时，设置反射材料的名称和其反射率。要注意，关于第二光波导部分20B，类似于第一光波导部分20A，也设置用于设置第二光波导部分20B的形状、原点位置及材料的参数。进一步，在图2表示的配置中-其中提供反射部件21，设置反射材料的名称和其反射率。在图28所示的配置中-其中提供侧展开结构20C，还设置用于设置侧展开结构20C的形状、原点位置、其反射率等的参数。

图36表示存储光波导材料与其折射率之间的关系的表格的例子。在图36表示的表格002是查阅表(LUT)，在查阅表中指示相对于光源的相应波长的预定材料(例如在这个实施例中的空气)的折射率。构成第一光波导部分20A的材料的折射率mt_a_refraction是基于构成第一光波导部分20A的材料的名称mt_a参考在图36表示的表格002被设置。

图37A和37B涉及漫反射部件的表格。漫反射部件的表格(下文称作“漫反射部件LUT”)根据当入射光的向量集入射到大于光的波长的漫反射表面上时的任何试验过程被准备。图37A表示漫反射部件的查阅表的概念，并且图37B表示相对于入射角和输入波长在扩散部件的周缘的输出的向量分布。漫反射部件LUT是为获得当光以多个入射角入射到各自具有表面形状的任一个漫反射部件(的表面)上时通过反射发射的每束光的方向(向量)而准备的。关于多个表面形状，相对多个入射角和多个输入波长，获得在漫反射部件的周缘的输出的向量。漫反射部件LUT当任一个漫反射部件具有一种形状时以两维准备，并且它当任一个漫反射部件具有多种形状时以三维准备。

在图32表示的状态12，设置用于减小计算量以降低计算成本的阈值。图38表示与为降低计算成本在状态12设置的阈值相关的设置值的例子。

在状态12，例如，如图38所示，设置分隔输入光源的数量ld_no的上限设置值ray_cnt_end、反射的最大数量cross_cnt_end、在第一光波导部分20A的最外周缘的光-到达点的分辨率circle_cnt_end、及关于是否应该执行用于P-和S-波的Fresnel计算的设置Fresnel_on。

在图32表示的状态13，产生涉及从一个输入光源发射的光的地址。图39表示从输入光源发射的光线的排列信息条的例子。在图29表示的步骤ST1至ST3的计算中，计算输入光源的位置信息条(x1，y1，z1)、输入光源的单位向量(i，j，k)、及每一个输入光源的水平(level)，从而准备图39表示的阵列信息。

图40A和40B表示生成地址的例子。图40A表示生成地址的概念。图40B表示用于每个地址的数据的概念。如果光以90度的入射角入射到表面，当光被完全反射时产生单个地址。另一方面，如果光以在零度附近的入射角入射到表面，则产生最大360条的地址。在漫反射的情况下，即使光以90度的入射角入射到表面上，也发生多个输出，从而它们表现得好像在图40A中由实线表示的树。

图41表示数据结构的例子。一个输入光源具有地址，涉及树深度、入射角及发射输出所取决于的周边。在光以零度至90度的入射角入射到漫反射部件22上的每一种情况下，地址包含输入光源的位置信息条(x1，y1，z1)、输入光源的单位向量(i，j，k)、及在第一光波导部分20A的周缘的每一个输入光源的水平(level)，作为数据。

关于一个光束由漫反射以任何角度发射的事实的数据，在第二层中分别进行计算。

要注意，如果来自激光二极管30的发射光量的分布相对于图30表示的平面X、Y、及Z具有镜像对称性，则不准备镜像部分的阵列信息。如果图37B所示的输出的向量的分布具有任何镜像对称性，则不准备镜像部分的阵列信息。其中通过任一个漫反射部件的输出的分布具有对称性的情形可以包含其中彼此相对的每一个漫反射部件具有相同表面形状和具有相同形状的光入射到每一个漫反射部件的情形。

图42A和42B表示激光二极管的输出分布的例子，该输出分布具有镜像对称性，并且图43A和43B表示激光二极管的输出分布的例子，该输出分布具有旋转对称性。当激光二极管的输出分布如图42A和42B所示具有镜像对称性，并且激光二极管被提供在对于X-和Y-平面或Y-和Z-平面是对称的一个平面上时，计算步骤减少到其50％。进一步，当光展开或集中时，阴影部分和实心-白色部分如图42B所示分别彼此相等，从而当激光二极管提供在对于X-和Y-平面或Y-和Z-平面是对称的两个平面时，计算步骤减少到其25％。

另一方面，当激光二极管的输出分布如图43A和43B所示具有旋转对称性，并且激光二极管提供在对于X-轴是对称的一个轴上时，利用对称性可以减少计算步骤。进一步，当激光二极管的输出分布如图43B所示具有旋转对称性时，激光二极管的输出跟随其中心变得较密并且跟随其外部变得较稀，从而激光二极管的输出分布具有非对称性。如果是这样，则计算步骤保持100％。

图44表示在入射到光波导的光与每一个光波导部分之间的交点的计算过程的例子。如下将描述图31表示的状态2的处理，使用在从输入光源发射的光与第一光波导部分20A之间的交点的计算过程作为其例子。

在状态20，计算在从每个输入光源发射的光与第一光波导部分20A之间的交点。第一光波导部分20A的形状使用在状态11设置的第一光波导部分20A的直径mt_a_r和厚度mt_a_t由如下公式(56)获得。选中的输入光源使用与图41表示的Cross_data的地址相对应的在图39表示的光线的阵列信息由如下公式(57)获得。

x²+y²＝(mt_a_r/2)²①      …(56)

z＝±mt_a_t²      ②

(x-x1)/i＝(y-y1)/j＝(z-z1)/k⑤     …(57)

相应地，从输入光源发射的光与第一光波导部分20A之间的交点基于公式(56)和(57)而计算。

在图44表示的状态21，根据与状态20的计算过程相似的计算过程，计算从输入光源发射的光与第一光波导部分20A之间的交点的绝对值，从而可获得在交点之间的位置关系。

在图44表示的状态22，从状态21获得的每一个交点的绝对值中搜索任意多个解。图45表示其中多个根存在的情形。如果从输入光源发射的光与第一光波导部分20A之间的交点由于公式(56)和(57)而获得，则在图45表示的解1和解2在这种情况下存在。

在状态22，包括多个解的交点的绝对值的数据项被重新排列，从而获得解1，即从外部入射到第一光波导部分20A的光与第一光波导部分20A之间的交点。

在图44表示的状态23，它从排除在从输入光源发射的光与第一光波导部分20A相交的状态22下获得的多个解的交点的绝对值获得。

在状态23，如果交点的绝对值满足如下公式(58)的要求，则确定从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的侧表面相交，并且在状态24，设置并保持值cross_type＝1。

如果交点的绝对值满足如下公式(59)的要求，则确定从输入光源发射的光入射到漫反射部件22，并且在状态24，设置并保持值cross_type＝2。

如果交点的绝对值满足以上公式(12)的要求，则确定从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的侧表面相交，并且在状态24，设置并保持值cross_type＝3。

如果交点的绝对值满足以上公式(13)的要求，则确定从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的底部表面相交，并且在状态24，设置并保持值cross_type＝4。

①|xyz|<②|xyz|  …(58)

②|xyz|<①|xyz|  …(59)

图46表示入射到光波导的光与第一光波导部分之间的交点的计算结果。状态20至状态24的上述过程中，在图46中用交替长短划线框住的Cross_data的值被输入，并且在图46中用实线框住的Cross_data的值被输出。

要注意，从每个输入光源发射的光与第二光波导部分20B之间的交点是通过在上述公式(56)中的第一光波导部分20A的直径和厚度减去第二光波导部分20B的直径和厚度而获得，以计算公式(56)和(57)。

在提供侧展开结构20C的配置中，从每个输入光源发射的光与侧展开结构20C之间的交点是通过在上述公式(56)中的第一光波导部分20A的直径和厚度减去第二光波导部分20B的直径和厚度而获得，以计算公式(56)和(57)。

进一步，依据从输入光源发射的光是否与第二光波导部分20B的侧表面相交、从输入光源发射的光是否与第二光波导部分20B的底部表面相交、从输入光源发射的光是否入射到在这个实施例中的任何反射部件21、或在提供侧展开结构20C的配置中从输入光源发射的光是否与侧展开结构20C的侧表面相交，将cross_type的值设置为预定值。

图47表示计算在状态2获得的交点处的反射(漫反射)的向量的过程。如下将描述在图31表示的状态3的处理。

在状态30，参照输入光源发射的光与第一光波导部分20A的哪个位置相交。在设置值cross_type＝1的情况下-其中从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的侧表面相交，过程结束。在设置值cross_type＝2的情况下-其中从输入光源发射的光与任一个漫反射部件22相交，进行状态31的过程。

在状态31，参考设置Random_cul_st，关于参考漫反射部件LUT或使用光线踪迹进行在状态11设置的漫反射的计算。如果参考漫反射部件LUT进行漫反射的计算，则进行状态32的过程。如果使用光线踪迹进行漫反射的计算，则进行状态33的过程。

在图47表示的状态33，根据如下公式(60)计算反射或折射角。

$\frac{\sin {\mathrm{\&theta;}}_A}{\sin {\mathrm{\&theta;}}_B}=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_A}{{\mathrm{\&lambda;}}_B}=\frac{v_A}{v_B}=\frac{n_B}{n_A}=n_{\mathrm{AB}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(60\right)$

其中θ_A指示从第一介质A到第二介质B的入射角，θ_B指示从第一介质A到第二介质B的折射角，λ_A指示在第一介质A中波的波长，λ_B指示在第二介质B中波的波长，v_A指示在第一介质A中波的速度，v_B指示在第二介质B中波的速度，n_A指示第一介质A的绝对折射率，n_B指示第二介质B的绝对折射率，及n_AB指示第二介质B相对于第一介质A的相对折射率。

图48A和48B表示从输入光源发射的光与光波导部分之间的交点处的反射角的计算结果。在状态31的处理中，在图48A中用交替长短划线框住的Cross_data的值被输入，并且在图48B中用实线框住的Cross_data的值被输出。

在图47表示的状态32，基于在X-和Y-平面或Y-和Z-平面的Fresnel公式计算反射和折射的比率。这里，在图32表示的状态12在Fresnel_on＝1的情况下进行如下计算。

图49表示入射光与反射光或折射光之间的关系。S-波(TE-波、H-波、水平偏振或正交偏振)的振幅反射率rp由如下公式(61)给出，并且其振幅透射率tp由如下公式(62)给出。P-波(TM-波、E-波、垂直偏振或平行偏振)的振幅反射率rs由如下公式(63)给出，并且其振幅透射率ts由如下公式(64)给出。

$r_p=\frac{n_1\cos \mathrm{\&beta;}-n_2\cos \mathrm{\&alpha;}}{n_1\cos \mathrm{\&beta;}+n_2\cos \mathrm{\&alpha;}}=-\frac{\tan (\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&beta;})}{\tan (\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&beta;})}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(61\right)$

$t_p=\sqrt{\frac{n_2\cos \mathrm{\&beta;}}{n_t\cos \mathrm{\&alpha;}}}\frac{{2n}_1\cos \mathrm{\&alpha;}}{n_2\cos \mathrm{\&alpha;}+n_1\cos \mathrm{\&beta;}}=\sqrt{\frac{n_2\cos \mathrm{\&beta;}}{n_1\cos \mathrm{\&alpha;}}}\frac{2\cos \mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&beta;}}{\sin (\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&beta;})\cos (\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&beta;})}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(62\right)$

$r_s=\frac{n_1\cos \mathrm{\&alpha;}-n_2\cos \mathrm{\&beta;}}{n_1\cos \mathrm{\&alpha;}+n_2\cos \mathrm{\&beta;}}=\frac{\sin (\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&beta;})}{\sin (\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&beta;})}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(63\right)$

$t_s=\sqrt{\frac{n_2\cos \mathrm{\&beta;}}{n_1\cos \mathrm{\&alpha;}}}\frac{2n_1\cos \mathrm{\&alpha;}}{\cos \mathrm{\&alpha;}+n_2\cos \mathrm{\&beta;}}=\sqrt{\frac{n_2\cos \mathrm{\&beta;}}{n_1\cos \mathrm{\&alpha;}}}\frac{2\cos \mathrm{\&alpha;}\sin \mathrm{\&beta;}}{\sin (\mathrm{\&alpha;}+\mathrm{\&beta;})}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(64\right)$

其中α是入射角，β是折射角，n₁是在入射平面之前材料的绝对折射率，及n₂是在入射平面之后材料的绝对折射率。

S-波的振幅反射率rp的绝对值Rp由如下公式(65)给出，并且S-波的振幅透射率tp的绝对值Tp由如下公式(66)给出。P-波的振幅反射率rs的绝对值Rs由如下公式(67)给出，并且P-波的振幅透射率Ts的绝对值Ts由如下公式(68)给出。

Rp＝|Rp|²             …(65)

$\mathrm{Tp}=\frac{n_2\cos {\mathrm{\&theta;}}_2}{n_1\cos {\mathrm{\&theta;}}_1}{\left|\mathrm{tp}\right|}^2\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(66\right)$

Rs＝|rs|²             …(67)

$\mathrm{Ts}=\frac{n_2\cos {\mathrm{\&theta;}}_2}{n_1\cos {\mathrm{\&theta;}}_1}{\left|\mathrm{ts}\right|}^2\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(68\right)$

要注意，由于公式Rp+Tp＝1和Rs+Ts＝1保持，所以仅可以获得一项。

图50表示反射和折射的比率的计算结果例子。在状态32的上述处理中，在图50中用交替长短划线框住的Cross_data的值被输入，并且在图50中用实线框住的Cross_data的值被输出。

这里，由于入射到任一个漫反射部件22的光的反射(漫反射)的光程通过计算获得，所以折射的计算结果被用于损失的计算。

要注意，在图32表示的状态12下Fresnel_on＝0的情况下，进行按照如下公式(69)的Schlich近似等。然而，这个公式不是高度精确的，从而基于上述Fresnel公式的计算是优选的。

F_r(θ)≈F₀+(1—F₀)⁵        …(69)

其中F₀是在垂直入射时Fresnel反射系数的实数部分。

使用光线踪迹进行漫反射计算的状态33下的过程与进行反射计算的状态32下的过程相类似，将省略其详细描述。

在状态34，根据计算是否已经完成的情形产生确定所述处理的信号fix_vection_cal。

在设置值cross_type＝2的情况下-其中从输入光源发射的光与任一个漫反射部件22相交，产生信号fix_vection_cal，因为计算还未完成，并且过程返回到状态2。在设置值cross_type＝1的情况下-其中从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的侧表面相交，进行状态4的处理，因为计算已经完成。

要注意，在状态3下从输入光源发射的光与第一光波导部分20A之间的交点处的反射向量的计算，是在从输入光源发射的光与第二光波导部分20B之间的交点处以及在提供侧展开结构20C的配置中在从输入光源发射的光与侧展开结构20C之间的交点处进行。

更具体地，由设置值cross_type的值导出从每个输入光源发射的光与第二光波导部分20B的哪个位置相交。如果从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的底部表面相交，使用上述公式(60)计算反射和折射角，并且使用上述公式(60)至(68)计算反射和折射的比率。如果从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的侧表面相交，则计算结束，并进行状态4的过程。

图51表示关注光被在状态3获得的反射(漫反射)衰减多少的计算过程的例子。如下将描述在图31表示的状态4的处理。

在状态40，X-和Y-平面的反射的衰减系数mt_reflection是由如下公式(70)给出，其中使用在状态32计算的S-波和P-波的反射率(绝对值)Rp和Rs。X-和Y-平面的反射衰减的光的水平reflect_level由如下公式(71)给出。

mt_reflection＝(Rp+Rs)/2                         ...(70)

reflect_level＝cross_data，level＊mt_reflection   ...(71)

公式(71)的光的水平reflect_level通过将从输入光源发射的光的水平cross_data，level(它由数据cross_data选择)乘以衰减系数mt_reflection而给出。

图52表示反射的水平的计算结果的例子。在上述状态40，在图52中用交替长短划线框住的Cross_data的值被输入，并且在图52中用实线框住的Cross_data的值被输出。

在图51表示的状态41，根据计算是否已经完成的情形，产生确定处理的信号fix_level_cal。

在设置值cross_type＝1的情况下-其中从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的侧表面相交并且光从第一光波导部分20A发射到外部，在状态4的计算结束并且进行状态5的过程。

要注意，状态4的衰减计算在第二光波导部分20B上以及在提供侧展开结构20C的配置中在侧展开结构20C上进行。如果从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的侧表面相交并且光从第二光波导部分20B发射到外部，则在状态4的计算结束并且进行状态5的过程。

在状态5，将从状态2到状态4的计算重复与从在状态10设置的输入光源发射的分隔光线数量相似的次数。

在状态6，分类从状态2至状态5获得的数据项Cross_data。

在状态6，基于激光二极管的输出分布的对称性，返回数据阵列Cross_data。数据Cross_data基于每个交点的坐标Cross_address被分类，从而它返回到在第二光波导部分20B的外周缘的地址。这是因为搜索多少光线到达在第二光波导部分20B的外周缘的地址以及其水平是多少。

在状态7，产生通过从状态2至状态6的计算获得的输出结果。

基于从状态2至状态6的上述计算而计算的数据Cross_data，从第一光波导部分20A输出的光的位置(x，y，z)、从第一光波导部分20A输出的光的向量(i，j，k)及从第一光波导部分20A输出的光的水平在第一光波导部分20A的周缘的零与2π之间获得，作为从第一光波导部分20A输出到第二光波导部分20B的光的输出分布水平。

基于从状态2至状态6的计算而计算的数据Cross_data，未从第一光波导部分20A输出的光的位置(x，y，z)、未从第一光波导部分20A输出的光的向量(i，j，k)及未从第一光波导部分20A输出的光的水平被获得，作为未从第一光波导部分20A输出的光的损失分布水平。

因而，能够计算多少光线到达第一光波导部分20A的圆周方向的零与2π之间的每个地址、其每个光线的水平、及其向量。

至于从第一光波导部分20A输出到第二光波导部分20B的光，从第二光波导部分20B输出的光的位置(x，y，z)、从第二光波导部分20B输出的光的向量(i，j，k)及从第二光波导部分20B输出的光的水平在第二光波导部分20B的周缘的零与2π之间获得，作为从第二光波导部分20B输出到外部的光的输出分布水平。

因而，能够计算多少光线到达第二光波导部分20B的圆周方向的零与2π之间的每个地址、其每个光线的水平、及其向量。

图53A和53B表示当通过反射计算光的方向性时光波导的外形。如下将更详细地描述在光波导2A中通过反射的光的方向性的计算方法。

在光波导2A中光的方向性是通过将从激光二极管30入射到第一光波导部分20A的光划分成光的M乘N项并且寻址它们而计算。与每个地址的光相关的光程被计算，并且从第二光波导部分20B发射到外部的光的位置、向量(方向)及水平是在光接收区处获得，其通过将光波导2A的周缘划分n次获得。进一步，获得未从第一光波导部分20A发射到外部的光的位置、向量(方向)及水平。

要注意，在这个实施例中，从激光二极管30发射的平行光入射到第一光波导部分20A。构成第一光波导部分20A的光波导材料“A”是玻璃(BK7)，构成第二光波导部分20B的光波导材料B是空气。

图54表示在光波导中通过反射的光的方向性的计算方法例子。如下将描述在光波导2A中通过反射的光的方向性的计算方法的整个流程。

在状态00：重新设置已经设置的任何初始值；

在状态01：设置与激光二极管30的属性、光波导2A的属性等相关的初始值；

在状态02：计算入射到光波导2A的光与第一和第二光波导部分20A和20B的每一个之间的交点；

在状态03：在状态02计算的每一个交点计算反射和折射向量；

在状态04：基于在状态03计算的反射和折射来计算光的衰减量；

在状态05：将从状态02至状态04的计算重复与光线数量相类似的次数；

在状态06：分类从状态02至状态05的计算获得的数据阵列；及

在状态07：产生输出结果。

图55表示将描述的在图54表示的状态1的初始值的设置过程例子。

在状态010，设置激光二极管30的属性的初始值。参考图33表示的设置初始值的例子和图34表示的表格，设置激光二极管30的属性的初始值。

在图55表示的状态011，设置构成第一光波导部分20A的光波导材料A的属性。图56表示要在状态011设置的与第一光波导部分20A的属性相关的设置初始值的例子。

在状态011，例如，如图56所示，设置第一光波导部分20A的直径mt_a_r、第一光波导部分20A的厚度mt_a_t、及第一光波导部分20A的中心的坐标mt_a_p。

还设置构成第一光波导部分20A的材料的名称mt_a和构成第一光波导部分20A的材料的折射率mt_a_refraction。

进一步，设置构成第一光波导部分20A提供的反射部件的反射材料的名称mt_a_z和其反射率mt_a_z_LUT。要注意，在图56设置的数字表明为例子。在状态011设置的这样参数可以是设置公式的参数，所述公式能够表达第一光波导部分20A的外形。用于设置第一光波导部分20A的形状、原点位置及材料的参数被设置为所述参数根据第一光波导部分20A的形状改变。

图57A和57B表示光波导材料与其折射率之间的关系的例子。图57A表示的表格02是查阅表(LUT)，该查阅表中指示相对于光源的相应波长的预定材料(例如在这个实施例中的BK7)的折射率。构成第一光波导部分20A的材料的折射率mt_a_refraction是基于构成第一光波导部分20A的材料的名称mt_a参考图57A表示的表格02而设置。

图58A和58B表示反射材料的反射率。图58A表示的曲线图表示在垂直入射、以45度向S表面入射、及以45度向P表面入射的情况下，相对于从光源发射的光的每个波长，预定材料(例如在这个实施例中的涂敷部件-其上沉积铝)的反射率。第一光波导部分20A上提供的反射材料的反射率mt_a_z_LUT是参考图58A表示的曲线图基于在第一光波导部分20A上提供的反射部件的材料的名称mt_a_z被设置。

要注意，图58B表示的曲线图表示在垂直入射、以45度向S表面入射、及以45度向P表面入射的情况下，相对于从光源发射的光的每个波长，增强涂敷部件(其上沉积铝)的反射率。当第一光波导部分20A上提供的反射部件的材料的名称mt_a_z在这个实施例中是AL023时，第一光波导部分20A上提供的反射材料的反射率mt_a_z_LUT是参考图58B表示的曲线图被设置。

在图55表示的状态012，设置与构成第二光波导部分20B的光波导材料B的属性相关的初始值。图59表示要在状态012设置的与第二光波导部分20B的属性相关的设置初始值的例子。

在状态012，例如，如图59所示，设置第二光波导部分20B的直径mt_b_r、第二光波导部分20B的厚度mt_b_t、及第二光波导部分20B的中心的坐标mt_b_p。

还设置构成第二光波导部分20B的材料的名称mt_b和构成第二光波导部分20B的材料的折射率mt_b_refraction。

进一步，设置构成第二光波导部分20B上提供的反射部件的材料的名称mt_b_z和其反射率mt_b_z_LUT。要注意，在图59设置的数字表明为例子。在状态12设置的这样参数可以是设置公式的参数，所述公式能够表达第二光波导部分20B的外形。用于设置第二光波导部分20B的形状、原点位置及材料的参数被设置为所述参数根据第二光波导部分20B的形状改变。

在图57B表示的表格03是查阅表(LUT)，该查阅表中指示关于从光源发射的光的每个波长的预定材料(例如在这个实施例中的空气)的折射率。构成第二光波导部分20B的材料的折射率mt_b_refraction是基于构成第二光波导部分20B的材料的名称mt_b参考图57B表示的表格03被设置。

第二光波导部分20B提供的反射材料的反射率mt_b_z_LUT是参考例如图58A表示的曲线图，基于第二光波导部分20B提供的反射部件的材料的名称mt_b_z被设置。

在图55表示的状态013，设置用于减小计算量以降低计算成本的阈值。在状态013，例如，如图38所示，设置分隔的输入光源的数量ld_no的上限设置值ray_cnt_end、反射和折射的最大数量cross_cnt_end、第二光波导部分20B的最外周缘的光-到达点处的分辨率circle_cnt_end、及关于是否应该执行P-和S-波的Fresnel计算的设置Fresnel_on。

在图55表示的状态014，产生从输入光源发射的光线的阵列信息条。在状态014，基于在状态010设置的分隔的输入光源的数量ld_no，通过计算输入光源的位置信息(x1、y1及z1)、输入光源的单位向量(i、j、及k)、及从输入光源发射的每个光线的水平，产生光线的阵列信息条，如图39表示的阵列信息条。在这个实施例中，估计单位向量在x-方向上被设置为i＝-1，并且激光二极管30发射的光垂直于光波导2A入射。

从输入光源发射的每个光线的水平是基于在状态010设置的分隔的输入光源的数量ld_no和激光输出ld_power由如下公式(72)计算。

Level＝ld_power/(ld_no+1)    ...(72)

其中在公式(72)中将一添加到分隔的输入光源的数量ld_no，是因为能够获得在输入光源的中心处的光的光程。要注意，基于未示出的比较照射表格，可设置所述水平和向量。

如果输入光源具有与第一光波导部分20A的直径相同的斑点直径，考虑到从输入光源发射的光线的对称性，不必在图39表示的光线的阵列信息中产生从输入光源发射的光线的从-1至-50的范围内的光线的阵列信息。

换句话说，如果激光二极管30发射垂直于X-、Y-或Z-平面入射的光从而激光二极管30的输出分布具有对称性，则不产生光线的阵列信息的镜像部分。

当激光二极管的输出分布如图42A和42B所示具有镜像对称性，并且激光二极管提供在相对于X-和Y-平面或Y-和Z-平面是对称的一个平面时，计算步骤减少到其50％。进一步，当光展开或集中时，阴影部分和实心-白色部分如图42B所示分别彼此相等，从而当激光二极管提供在相对于X-和Y-平面或Y-和Z-平面是对称的两个平面时，计算步骤减少到其25％。

另一方面，当激光二极管的输出分布如图43A所示具有旋转对称性，并且激光二极管提供在相对于X-轴是对称的一个轴上时，利用对称性可以减少计算步骤。进一步，当激光二极管的输出分布如图43B所示具有旋转对称性时，激光二极管的输出跟随其中心变得较密并且跟随其外部变得较稀，从而激光二极管的输出分布具有非对称性。如果是这样，则计算步骤保持100％。

在图55表示的状态015，当从一个输入光源发射的光重复反射和折射而到达第二光波导部分20B的外周缘时，产生分隔的光程的数量(地址)。图60A和60B表示产生要分配给反射光和折射光的地址的例子。

从外部入射到第一光波导部分20A的光的一部分由提供在第一光波导部分20A的外周缘的光束分离器23反射，从而它到达第二光波导部分20B的外周缘。从外部入射到第一光波导部分20A的光的另一部分由光束分离器23折射，从而它入射到第一光波导部分20A。

入射到第一光波导部分20A的光的一部分由第一光波导部分20A的外周折射以从其输出，从而它到达第二光波导部分20B的外周缘。入射到第一光波导部分20A的光的另一部分由第一光波导部分20A的外周缘反射，从而它返回到第一光波导部分20A。

如下根据与以上相同方式进行，从而基于反射和折射的重复，有未从第一光波导部分20A输出的光(它在图60A中由虚线包围)和从第二光波导部分20B输出的光(它在图60A中由双点划线包围)。

因而，关于具有地址的、从外部入射到第一光波导部分20A的光，反射和折射引起的光被分别寻址，从而如图60B所示可产生具有穿过计数地址cross_cnt_ad的数据Cross_data，包括例如七位信息。

在图60B表示的Cross_data中，地址cross_cnt_ad的第一位指示从第二光波导部分20B入射到第一光波导部分20A的光、或从第一光波导部分20A入射到第二光波导部分20B的光。地址cross_cnt_ad的零位指示是反射或折射。

将指示光是否从第二光波导部分20B入射到第一光波导部分20A的数据B→A_on添加到图60B表示的Cross_data中。由于这个值是与地址cross_cnt_ad的第一位相同的信息(B→A_on＝cross_cnt_ad[1])，所以它可以省略。

图61表示入射到光波导的光与第一和第二光波导部分每一个之间的交点的计算过程的例子。如下将描述图54表示的状态02的处理。

在状态020，计算从输入光源发射的光与第一和第二光波导部分20A和20B的每一个之间的交点。第一光波导部分20A的形状使用在状态011设置的第一光波导部分20A的直径mt_a_r和厚度mt_a_t由如下公式(73)获得。第二光波导部分20B的形状使用在状态012设置的第二光波导部分20B的直径mt_b_r和厚度mt_b_t由如下公式(74)获得。选中的输入光源是使用与图60B表示的Cross_data的地址相对应的图39表示的光线的排列信息由如下公式(75)获得。

x²+y²＝(mt_a_r/2)²①′  …(73)

z＝±mt_a_t²      ②′

x²+y²＝(mt_b_r/2)²③′  …(74)

z＝±mt_b_t²      ④′

(x-x1)/i＝(y-y1)/i＝(z-z1)/k⑤′  …(75)

相应地，从输入光源发射的光与第一光波导部分20A之间的交点基于公式(73)和(75)而计算，并且从输入光源发射的光与第二光波导部分20B之间的交点基于公式(74)和(75)而计算。

在图61表示的状态021，根据与状态020的计算过程相似的计算过程，计算从输入光源发射的光与第一和第二光波导部分20A和20B的每一个之间的交点的绝对值，从而可获得交点之间的位置关系。

在图61表示的状态022，从在状态021获得的每一个交点的绝对值中搜索任意多个解。如果从输入光源发射的光与第一光波导部分20A之间的交点是由于公式(73)和(75)而获得，则图45表示的解1和解2在这种情况下存在。

在状态022，包括多个解的交点的绝对值的数据项被重新排列，从而获得解1，即从外部入射到第一光波导部分20A的光与第一光波导部分20A之间的交点。

在图61表示的状态023，从交点的绝对值获得，其中排除了从输入光源发射的光与第一和第二光波导部分20A和20B相交的状态022下获得的多个解。

在状态023，如果交点的绝对值满足如下公式(76)的要求，确定从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的侧表面相交，并且在状态024，设置并保持值cross_type＝1。

如果交点的绝对值满足如下公式(77)的要求，确定从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的底部表面相交，并且在状态024，设置并保持值cross_type＝2。

如果交点的绝对值满足如下公式(78)的要求，确定从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的侧表面相交，并且在状态024，设置并保持值cross_type＝3。

如果交点的绝对值满足如下公式(79)的要求，确定从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的底部表面相交，并且在状态024，设置并保持值cross_type＝4。

①′|xyz|<②′③′④′|xyz|  …(76)

②′|xyz|<①′③′④′|xyz|  …(77)

③′|xyz|<①′②′④′|xyz|  …(78)

④′|xyz|<①′②′③′|xyz|  …(79)

图62表示入射到光波导的光与第一和第二光波导部分每一个之间的交点的计算结果。状态020至状态024下的上述过程中，在图62中用交替长短划线框住的Cross_data的值被输入，并且在图62中用实线框住的Cross_data的值被输出。

图63表示计算在状态020获得的交点处的反射和折射向量的过程。如下将描述图54表示的状态03的处理。

在状态030，参照输入光源发射的光与第一和第二光波导部分20A、20B的每一个的哪个位置相交。在设置值cross_type＝1的情况下-其中从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的侧表面相交，进行状态031的过程。在设置值cross_type＝2或4的情况下-其中从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的底部表面或第二光波导部分20B的底部表面相交，进行状态033的过程。在设置值cross_type＝3的情况下-其中从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的侧表面相交，进行状态034的过程。

在图63表示的状态031下，其在从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的侧表面相交的情况下进行，根据上述公式(60)计算反射或折射角。

图25表示反射和折射角的计算结果。在状态031的处理中，在图64中用交替长短划线框住的Cross_data的值被输入，并且在图64中用实线框住的Cross_data的值被输出。

在图63表示的状态032，基于在X-和Y-平面或Y-和Z-平面上的Fresnel公式计算反射和折射的比率。这里，在图55表示的状态013在Fresnel_on＝1的情况下进行如下计算。

基于图49表示的入射光与反射光或折射光之间的关系，S-波(TE-波、H-波、水平偏振或正交偏振)的振幅反射率rp由上述公式(61)给出，并且其振幅透射率tp由上述公式(62)给出。P-波(TM-波、E-波、垂直偏振或平行偏振)的振幅反射率由上述公式(63)给出，并且其振幅透射率ts由上述公式(18)给出。

S-波的振幅反射率rp的绝对值Rp由上述公式(65)给出，并且S-波的振幅透射率tp的绝对值Tp由上述公式(66)给出。P-波的振幅反射率rs的绝对值Rs由上述公式(67)给出，并且P-波的振幅透射率ts的绝对值Ts由上述公式(68)给出。要注意，由于公式Rp+Tp＝1和Rs+Ts＝1保持，所以仅可以获得一项。

图27表示反射和折射的比率的计算结果的例子。在状态032的上述处理中，在图65中用交替长短划线框住的Cross_data的值被输入，并且在图65中用实线框住的Cross_data的值被输出。

要注意，在图55表示的状态013下Fresnel_on＝0的情况下，进行按照上述公式(69)的Schlich近似等。然而，这个公式不是高度精确的，从而基于上述Fresnel公式的计算是优选的。

在图63表示的状态033，其在从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的底部表面或第二光波导部分20B的底部表面相交的情况下进行，进行在Z-平面上的反射的计算。

在状态033，在状态031下描述的Snell公式(60)被用作计算公式。从输入光源发射的光的单位向量(i、j、及k)被输入，并且通过参考在状态010设置的从输入光源发射的光的波长sp_no，以及如果从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的底部表面相交，还参考在状态011设置的在第一光波导部分20A上提供的反射部件的反射率mt_a_z_LUT，进行计算。如果从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的底部表面相交，通过参考在状态012设置的在第二光波导部分20B上提供的反射部件的反射率mt_b_z_LUT进行计算，从而获得反射向量并且计数反射数量(下文称作“水平反射损失数量”)。

图66A和66B表示在Z-平面上反射计算结果的例子。在上述状态033的处理中，在图66A中用交替长短划线框住的Cross_data的值被输入以产生图66B表示的数据(Z_Cross_data)，其中图66B中用实线框住的值被输出。

数据Z_Cross_data保持所述地址、反射向量及水平反射损失数量。当地址改变时，添加一行，当没有地址改变时，数据被重写。在数据Z_Cross_data中，水平反射损失数量的值(而不是光的水平)被保持。这是因为如果可获得水平反射损失数量，反射损失水平可以通过将水平反射损失数量乘以损失而获得。

在状态034，根据计算是否已经完成的情形，产生确定所述处理的信号fix_vection_cal。

在设置值cross_type＝2或4的情况下-其中从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的底部表面或第二光波导部分20B的底部表面相交，产生信号fix_vection_cal，因为计算还未完成，并且过程返回到状态02。在设置值cross_type＝1的情况下-其中从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的侧表面相交、或在设置值cross_type＝3的情况下-其中从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的侧表面相交，进行状态4的处理，因为计算已经完成。

图67表示关注光由在状态03获得的反射和折射衰减多少的计算过程的例子。如下将描述在图54表示的状态04的处理。

在状态040，参照从输入光源发射的光与第一或第二光波导部分20A、20B的哪个位置相交。

在设置值cross_type＝2或4的情况下，其中数据z_cross_data，level>0成立，因为从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的底部表面或第二光波导部分20B的底部表面相交，从而水平反射损失数量可保持在状态03下在图66B表示的数据Z_Cross_data中，进行在状态041的处理。

在设置值cross_type＝1或3的情况下，其中数据z_cross_data，level＝0成立，因为从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的侧表面或第二光波导部分20B的侧表面相交，进行在状态042的处理。

在图67表示的状态041，由Z-方向的反射衰减的光的水平z_level由如下公式(80)给出。

z_level＝cross_data，level＊mt_z_LUT^{z_cross_data，level}     ...(80)

公式(80)的光的水平z_level是通过将从输入光源发射的光的水平cross_data，level(由图66A表示的数据Cross_data选择)乘以通过用图66B表示的数据z_cross_data的水平反射损失数量z_cross_data，level指数化所述反射率mt_z_LUT获得的值而给出，并且乘以基于反射数量的衰减量而给出。

由于在Z-方向的反射发生在任一个反射部件，所以在设置值cross_type＝2的情况下-其中从输入光源发射的光与第一光波导部分

20A的底部表面相交，关于反射率mt_z_LUT的计算通过参考在状态011设置的第一光波导部分20A的反射部件的反射率mt_a_z_LUT而进行。这个实施例中在排除上述情形的情况下，具体地说，在设置值cross_type＝4的情况下-其中从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的底部表面相交，所述计算是通过参考在状态012设置的第二光波导部分20B的反射部件的反射率mt_b_z_LUT而进行。

在图67表示的状态042，X-和Y-平面的反射的衰减系数mt_reflection是使用在状态032计算的S-波和P-波的反射率(绝对值)Rp和Rs由如下公式(81)给出。X-和Y-平面的反射衰减的光的水平reflect_level由如下公式(82)给出。X-和Y-平面的折射的衰减系数mt_refraction是使用在状态032计算的S-波和P-波的透射率(绝对值)Tp和Ts由如下公式(83)给出。X-和Y-平面的折射衰减的光的水平refract_level由如下公式(84)给出。

mt_reflection＝(Rp+Rs)/2                          ...(81)

reflect_level＝cross_data，level*mt_reflection     ...(82)

mt_refraction＝(Tp+Ts)/2                          ...(83)

refract_level＝cross_data，level＊mt_refraction    ...(84)

公式(82)的光的水平reflect_level是通过将从输入光源发射的光的水平cross_data，level(它由数据Cross_data选择)乘以衰减系数mt_reflection而给出。公式(84)的光的水平refract_level是通过将从输入光源发射的光的水平cross_data，level(它由数据Cross_data选择)乘以衰减系数mt_refraction而给出。

图68表示在X-和Y-平面反射和折射的水平的计算结果的例子。在上述状态042，在图68中用交替长短划线框住的Cross_data的值被输入，并且在图68中用实线框住的Cross_data的值被输出。

在图67表示的状态043，根据计算是否已经完成的情形，产生确定处理的信号fix_level_cal。

在设置值cross_type＝3的情况下-其中从输入光源发射的光与第二光波导部分20B的侧表面相交并且光从第二光波导部分20B输出，进行在状态05的处理，因为计算已经完成。在除此之外的情况下，在这个实施例中，在设置值cross_type＝1-其中从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的侧表面相交、和设置值cross_type＝2和4-其中从输入光源发射的光与第一光波导部分20A的底部表面和第二光波导部分20B的底部表面相交的情况下，产生信号fix_level_cal，因为因为计算还未完成，并且过程返回到状态03。

在状态05，将从状态02到状态04的计算重复与从在状态010设置的输入光源发射的分隔光线数量相类似的次数。

在状态06，分类从状态02至状态05获得的数据项Cross_data和Z_Cross_data。

在状态06，基于激光二极管的输出分布的对称性，数据阵列Cross_data返回。数据Cross_data基于每个交点的坐标Cross_address被分类，从而它返回到在第二光波导部分20B的外周缘的地址。这是因为搜索多少光线到达在第二光波导部分20B的外周缘的地址和其水平是多少。进一步，基于在Z-方向的每个交点的坐标Z_Cross_address，分类所述数据Z_Cross_data，并且区分从第二光波导部分20B输出的光和未从第二光波导部分20B输出的光。

在状态07，产生从状态02至状态06的计算获得的输出结果。

通过抽取在地址cross_cnt_ad[1]＝0和地址cross_cnt_ad[0]＝1处的通过从状态02至状态06的计算而计算的数据Cross_data的地址cross_cnt_ad，数据Cross_cnt_data，x1，y1，z1指示在第二光波导部分20B的圆周方向的零与2π之间从第二光波导部分20B输出的光的位置(x，y，z)，作为从第二光波导部分20B输出的光的输出的分布水平。数据Cross_cnt_data，i，j，k指示从第二光波导部分20B输出的光的向量(i，j，k)。数据Cross_cnt_data，level指示从第二光波导部分20B输出的光的水平。

通过抽取在最大地址cross_cnt_ad和地址cross_cnt_ad[0]＝0处通过从状态02至状态06的计算而计算的数据Cross_data的地址cross_cnt_ad，数据Cross_cnt_data，x1，y1，z1指示未从第一光波导部分20A输出的光的位置(x，y，z)，作为未从第一光波导部分20A输出的光的损失的分布水平。数据Cross_cnt_data，i，j，k指示未从第一光波导部分20A输出的光的向量(i，j，k)。数据Cross_cnt_data，level指示未从第一光波导部分20A输出的光的水平。

因而，能够计算多少光线到达第二光波导部分20B的圆周方向的零与2π之间的每个地址、其每个光线的水平、及其向量，从而可获得在光波导2A的圆周方向的光的方向性。

要注意，在图67表示的状态041，由Z-方向的反射衰减的光的水平z_level使用水平反射损失数量来计算。另一方面，通过用如下公式(85)代替上述公式(80)，可获得反射损失的光的水平，作为z_cross_data，level。这里，在状态041的处理可以通过选择上述公式(80)的计算或公式(85)的计算而进行。

z_level＝cross_data，level*(1-mt_z_LUT)^z_cross_data，level

                                                        …(85)

z_cross_data，level＝z_level

本领域的技术人员应该理解，依据设计要求和其它系数可能出现各种修改、组合、子组合及变更，因为它们在附属权利要求书或其等效物的范围内。

本申请包含与在2008年3月27日和2008年9月11日在日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2008-084764和JP 2008-234012中公开的主题相关的主题，这些申请的全部内容通过参考包括在此。

Claims (25)

1.一种获得光波导中的方向性的方法，该方法包括步骤：

使入射光落在至少一个漫反射部件，所述漫反射部件彼此相对并且被布置在光在其中传播的光波导的中央部分；

通过控制用于改变入射到所述漫反射部件的光的图像的图像控制因子和用于改变入射到所述漫反射部件的光的坐标的坐标控制因子的至少一个，使入射到光波导的所述漫反射部件的光的图像和坐标的至少一个被改变，产生关于在光波导的周缘获得的发射光量的第一表格；及

通过基于所产生的第一表格寻找光的所述图像和所述坐标的组合，产生关于入射到光波导中的所述漫反射部件的光的图案的第二表格，所述组合呈现了在光波导的周缘处发射光量的期望分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其中通过控制入射到光波导的漫反射部件的光的图像控制因子和坐标控制因子，具有预定阵列的多个入射光落在所述漫反射部件以产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格，从而基于产生的第一表格寻找通过所述多个光的图像的组合，所述组合呈现了在光波导的周缘处发射光量的期望分布。

3.根据权利要求2所述的方法，其中通过控制从多个发光单元入射到漫反射部件的光的图像控制因子和坐标控制因子，使具有预定阵列的、其中相邻光的图像重叠的多个入射光落在所述漫反射部件，以产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格。

4.根据权利要求3所述的方法，其中通过减去与入射到光波导的漫反射部件的相邻光的图像被重叠的区域相对应的光量，产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格。

5.根据权利要求2所述的方法，其中具有方形阵列的多个入射光落在漫反射部件，对于以方形排列的四个光学图像，产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格。

6.根据权利要求2所述的方法，其中具有蜂窝阵列的多个入射光落在漫反射部件，对于以三角形排列的三个光学图像，产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格。

7.根据权利要求2所述的方法，其中通过将在光波导的周缘处的发射光量除以光的图像的数量，产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格，所述发射光量是通过入射光落在漫反射部件而获得。

8.根据权利要求2所述的方法，其中通过控制入射到光波导的漫反射部件的光的图像控制因子和坐标控制因子，使入射到漫反射部件的光的多个图像由光的单个图像近似，产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，对于发射光在光波导的周缘处的分布被近似为均匀的光的图像，通过控制入射到光波导的漫反射部件的光的图像控制因子，产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格。

10.根据权利要求1所述的方法，其中通过控制入射到光波导的光的图像控制因子和坐标控制因子，使光以入射光直接照射到任一个漫反射部件的入射角从光波导的外周缘入射。

11.根据权利要求1所述的方法，其中通过基于入射角和反射次数来控制入射到光波导的光的图像控制因子和坐标控制因子，使光以入射光被反射至少一次并且照射到光波导中的漫反射部件的入射角从光波导的外周缘入射到任一个漫反射部件。

12.一种获得光波导中的方向性的设备，该设备包括：

光波导，其中漫反射部件彼此相对并且布置在光在其中传播的光波导的中央部分，光波导通过漫反射入射到所述漫反射部件的光而从光波导的周缘发射光；

发光单元，它使入射光落在光波导的至少一个漫反射部件，并且基于用于改变入射到漫反射部件的光的图像的图像控制因子和用于改变入射到漫反射部件的光的坐标的坐标控制因子而被控制；及

光接收单元，它在光波导的周缘接收从光波导发射的光，

其中，通过控制从发光单元入射到漫反射部件的光的图像控制因子和坐标控制因子的至少一个，使入射到光波导的漫反射部件的光的图像和坐标的至少一个被改变，关于在光波导的周缘处由光接收单元接收的光量，产生第一表格；并且

其中，通过基于所产生的第一表格寻找光的所述图像和所述坐标的组合，关于入射到光波导中的漫反射部件的光的图案，产生第二表格，所述组合呈现了在光波导的周缘处发射光量的期望分布。

13.根据权利要求12所述的设备，其中发光单元包括用以改变要发射的光的直径的准直部分、用以扩散或会聚光的扩散/会聚部分、以及通过多个反射表面的组合调节光的图像的反射调节部分的至少任意一个，作为图像调节装置。

14.根据权利要求12所述的设备，其中发光单元包括图像调节装置，其从用以改变要发射的光的直径的准直部分、用以扩散或会聚光的扩散/会聚部分、以及通过多个反射表面的组合来调节光的图像的反射调节部分中选择至少一个。

15.根据权利要求13所述的设备，其中准直部分包括用以放大要发射的光的直径的放大准直部分和用以减小要发射的光的直径的缩小准直部分中的至少任意一个。

16.根据权利要求14所述的设备，其中准直部分包括用以放大要发射的光的直径的放大准直部分和用以减小要发射的光的直径的缩小准直部分，所述放大准直部分和缩小准直部分是可选的。

17.根据权利要求13所述的设备，其中扩散/会聚部分包括用以扩散要发射的光的凹透镜和用以会聚要发射的光的凸透镜的任一个。

18.根据权利要求14所述的设备，其中扩散/会聚部分包括用以扩散要发射的光的凹透镜和用以会聚要发射的光的凸透镜的任一个，所述凹透镜和凸透镜是可选的。

19.根据权利要求13所述的设备，其中反射调节部分包含以90度反射入射光到至少两个方向的第一反射镜、和具有反射表面角θ并以90度加或减θ反射来自第一反射镜的入射光的第二反射镜。

20.根据权利要求14所述的设备，其中反射调节部分包含以90度反射入射光到至少两个方向的第一反射镜、和具有反射表面角θ并以90度加或减θ反射来自第一反射镜的入射光的第二反射镜。

21.根据权利要求13所述的设备，其中准直部分、扩散/会聚部分或反射调节部分包含曲率调节装置，其调节由透镜或反射表面构成的部分的曲率。

22.根据权利要求14所述的设备，其中准直部分、扩散/会聚部分及反射调节部分分别包含曲率调节装置，其调节由透镜或反射表面构成的部分的曲率。

23.根据权利要求13所述的设备，其中准直部分、扩散/会聚部分或反射调节部分包含光波导距离调节装置，其独立地调节距离光波导的距离。

24.根据权利要求14所述的设备，其中准直部分、扩散/会聚部分及反射调节部分分别包含光波导距离调节装置，其独立地调节距离光波导的距离。

25.一种记录介质，其存储关于入射到至少一个漫反射部件的光的图案的第二表格，所述漫反射部件彼此相对并且布置在光在其中传播的光波导的中央部分，第二表格呈现了在光波导的周缘的发射光量的期望分布，通过使用如下步骤：

使入射光落在漫反射部件；

通过控制用于改变入射到漫反射部件的光的图像的图像控制因子、和用于改变入射到漫反射部件的光的坐标的坐标控制因子的至少一个，使入射到光波导的漫反射部件的光的图像和坐标的至少一个被改变，产生关于在光波导的周缘处获得的发射光量的第一表格；及

通过基于所产生的第一表格寻找光的图像和坐标的组合，产生第二表格，所述组合呈现了在光波导的周缘处发射光量的期望分布。

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