CN103620457A - 采用光漫射光纤的光耦合光学系统和方法 - Google Patents

采用光漫射光纤的光耦合光学系统和方法 Download PDF

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Abstract

公开了采用光漫射光纤的光耦合系统和方法。该系统包括光源以及光学耦合至光源的光漫射光纤。光漫射光纤具有芯、包层和长度。芯的至少一部分包括随机安排的空隙，该空隙被配置成提供来自芯且沿着长度的至少一部分离开包层的基本空间连续光发射。光漫射光学的一部分嵌入在被设置为邻近透明片的下表面的折射率匹配层中。由光漫射光纤发射的光通过全内反射被俘获在透明片和折射率匹配层内并且通过透明片的上表面上的至少一个散射特征被散射离开透明片的上表面。

Description

采用光漫射光纤的光耦合光学系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年4月26日提交的美国申请S/N:13/094,221以及2011年10月10日提交的美国申请S/N:13/269,73的优先权权益，这些申请的全部内容通过引用被依赖并结合于此。
技术领域
本公开一般地涉及光耦合光学系统，尤其涉及采用光漫射光纤的光耦合光学系统和方法。
背景技术
有越来越多种类的基于电子的设备使用平面屏幕显示器。此类设备的大小从最大的平面屏幕电视到诸如蜂窝电话之类的最小的手持式设备。
在某些种类的平面屏幕显示器中，内部光源提供观看显示器所需的光。例如，在一种类型的液晶显示器中，可寻址液晶显示器结构是具有内部光源的背光且在该结构的每一侧上采用交叉偏光器。其它类型的平面屏幕显示器是反射显示器（例如，反射液晶显示器），其在没有背光或其它内部光源而是替代地使用来自外部光源的环境光（诸如室内光）的情况下操作。
尽管利用环境光的反射显示器要求某些应用（例如，所谓的电子书应用），这些显示器在黑暗环境中是不起作用的并且需要内部光源。然而，内部光源应被配置成维持显示器的紧凑和平坦性质同时还提供足够均匀和强度的照明以使显示器可读。
发明内容
本公开的实施例是光耦合光学系统。光耦合系统包括透明片，透明片具有基本上平行相反的上表面与下表面以及第一折射率。折射率匹配层被布置为与透明片的下表面相接触且具有与第一折射率基本相同的第二折射率。光耦合系统具有至少一个光漫射光纤，该至少一个光漫射光纤具有玻璃芯、围绕玻璃芯的包层以及长度。玻璃芯具有随机安排的空隙，该空隙被配置成提供来自玻璃芯且离开包层并且沿着长度的至少一部分进入透明片的基本上空间连续的光发射。至少一个光漫射光纤被至少部分地布置在折射率匹配层内。光耦合光学系统具有至少一个光源，该至少一个光源光学连接至至少一个光漫射光纤且发射光进入至少一个光漫射光纤中，其中在其内传播的光作为引导光而从其散射的光作为散射光。至少一个光漫射光纤被布置使得散射光经由全内反射在透明片和折射率匹配层内传播且通过透明片的至少一个散射特征散射离开透明片的上表面。
另一实施例是从具有上表面和下表面的透明片的基本平坦表面提供照明的方法。该方法包括将至少一个光漫射光纤的至少一部分布置在与透明板的下表面紧密相邻的折射率匹配层内。该至少一个光漫射光纤具有芯、包层和长度。玻璃芯的至少一部分包括随机安排的空隙，该空隙被配置成提供来自芯且沿着光漫射光纤的所述部分离开包层的基本连续光发射。该方法还包括将光沿着至少一个光漫射光纤的玻璃芯发送作为引导光以产生所述光发射，其中所发射的光通过全内反射在透明片和折射率匹配层内传播。该方法还包括使在透明片和折射率匹配层内传播的光的至少一部分散射离开透明片的上表面。
另一实施例是具有透明片的光耦合光学系统，透明片具有基本上平行相反的上表面与下表面以及第一折射率。折射率匹配层被布置为与透明片的下表面相接触且具有与第一折射率基本相同的第二折射率。发射光的光源光耦合至至少部分地布置在折射率匹配层内的光漫射光纤。光漫射光纤承载光作为引导光。光漫射光纤具有随机安排的空隙，该空隙被配置成提供由于从光漫射光纤的外表面散射引导光而导致的基本空间连续的光发射。光漫射光纤被布置使得散射光经由全内反射在透明片折射率匹配层内传播且通过透明片的至少一个散射特征散射离开透明片的上表面。
另一实施例是具有透明片的光耦合光学系统，透明片具有上表面与下表面以及第一折射率。折射率匹配层被布置为与透明片的下表面相接触且具有与第一折射率基本相同的第二折射率。光耦合光学系统包括发射光的光源。光漫射光纤至少部分地布置在折射率匹配层内并且光耦合至光源以承载光作为引导光。光漫射光纤具有随机安排的空隙，空隙被配置成提供由于从光漫射光纤的外表面散射引导光而导致的基本空间连续的光发射。光漫射光纤被布置使得散射光经由全内反射在透明片折射率匹配层内传播且通过透明片的至少一个散射特征散射离开透明片的上表面。
将在以下详细描述中阐述附加的特征和优点，这些特征和优点在某种程度上对于本领域的技术人员来说根据该描述将是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图的本文所述的发明可认识到。
应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者给出诸实施例，并旨在提供用于理解实施例的本质和特性的概观或框架。包括的附图提供了对本公开的进一步的理解，且被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。这些权利要求被并入本说明书中并成为其一部分。附图示出了多个实施例，并与详细说明一起用来解释其原理和操作。
附图说明
图1是根据本公开的示例光耦合光学系统的自顶向下视图；
图2是图1的光耦合光学系统的升高视图；
图3A是示例光漫射光纤的截面图，包括中心芯部分的细节截面图；
图3B和图3C是具有不同的芯和包层几何形状的示例光漫射光纤的截面图；
图3D类似于图3A且例示了包括光散射材料外层的光漫射光纤的另一示例实施例；
图4A是作为沿着示例光漫射光纤的长度从耦合端到终端端的距离z的函数的芯部分中的光强度IC(z)的示意曲线图，其例示了由于散射损失造成的芯部分内的光强度的下降；
图4B是来自光漫射光纤的理想化散射光强度IS(z)的示意曲线图，其示出作为距离z的函数的散射光的期望恒定强度ICONST（I恒定）；
图5A是透明片的边缘部分以及被可操作地安排成与透明片的边缘相邻的光漫射光纤的特写截面图（X-Y平面）；
图5B类似于图5A且进一步包括反射构件，该反射构件相对于光漫射光纤可操作地安排使得在边缘处将不被耦合到透明片中的散射光的至少一部分被耦合到透明片中；
图5C类似于图5A，并且还包括布置在光漫射光纤和透明片之间的折射率匹配材料，使得散射光传播穿过折射率匹配材料；
图5D类似于图5B且例示了示例实施例，其中折射率匹配材料用于支持光漫射光纤和反射构件。
图5E类似于图5C，并且例示了示例实施例，其中从光漫射光纤沿着其长度的至少一部分去除包层的一部分以限定包层间隙，且包层间隙用折射率匹配材料填充；
图5F类似于图5D且例示了示例实施例，其中光漫射光纤包括用折射率匹配材料填充的包层间隙；
图5G类似于图5A且例示了示例实施例，其中折射率匹配材料是施加到透明片的边缘的粘合带的形式；
图5H类似于图5G且进一步包括可操作地布置在包层的一部分上的反射构件；
图5I和图5J类似于图5G，且例示了包括被配置成相对于透明片支持光漫射光纤的支持构件的示例实施例；
图5K类似于图5G，但是折射率匹配粘合带和光漫射光纤驻留于透明片的上表面附近；
图5L类似于图5K，其中折射率匹配材料支持光漫射光纤和可操作地安排的反射构件两者；
图5M类似于图5K，且例示了粘附到透明片的上表面的多个光漫射光纤；
图5N类似于图5L，但是没有反射构件，并且光漫射光纤具有包层间隙；
图5O类似于图5K，且例示了粘附到透明片的上表面的如图5M中配置的多个光漫射光纤；
图6A类似于图1且例示了示例实施例，其中折射率匹配材料具有作为沿光漫射光纤的长度的距离z的函数而变化的折射率n200；
图6B是折射率匹配材料的折射率n200相对沿着光漫射光纤的长度的距离z的示例轮廓的曲线图；
图6C和图6D类似于图6A且例示了示例实施例，其中折射率匹配材料的厚度随着沿光纤长度的距离z而变化；
图6E类似于图6A且例示了示例实施例，其中光漫射光纤光耦合至两个光源；
图6F类似于图6A且例示了示例实施例，其中折射率匹配材料（为便于观看以交叉影线示出）不连续且被设置在沿着光纤和透明片之间的光漫射光纤的长度的不连续位置处的不连续部分中；
图7A类似于图6A，且例示了一实施例，其中光漫射光纤包括允许光纤驻留于透明片的两个边缘附近的弯曲；
图7B类似于图7A且例示了示例实施例，其采用沿着透明片的不同边缘的多个光漫射光纤；
图7C类似于图7B且例示了示例实施例，其中非光漫射光纤的端部被聚集在一起以形成光纤束；
图7D例示类似于图7C的实施例，其中三个光漫射光纤和一个非光漫射光纤聚集以形成光纤束，并且其中该三个光漫射光纤被配置成提供对透明片的全部四个边缘的覆盖；
图8是包括本公开的光耦合光学系统的示例平面屏幕设备的分解升高视图；
图9A和图9B是根据本公开的示例光耦合光学系统的自顶向下视图；
图10是图1的光耦合光学系统的侧面升高视图；
图11是在Y-Z平面中获取的图2的光耦合光学系统的截面图；
图12A是在X-Z平面中获取的图9A的光耦合光学系统的光学组件的实施例的截面图，其中光学组件具有将折射率匹配层夹在中间的上透明片和下透明片；
图12B类似于图12A且例示了示例实施例，其中光学组件包括上片和折射率匹配层但是没有下片；
图12C是示出示例实施例的光学组件的末端部分的特写截面图，其中反射构件具有U型形状且被安排成与周界、上片和折射率匹配层相接触；
图12D类似于图12C且例示了示例实施例，其中反射构件通过空气间隙与周界、上片和折射率匹配层隔离开；
图12E类似于图12D，但是光漫射光纤的一部分从周界延伸；
图12F类似于图12E，但是光漫射光纤驻留在折射率匹配层外部且与周界相邻；
图12G类似于图12C且例示了示例实施例，其中反射构件具有倾斜部分；
图13是光学组件的特写截面图，其示出在光漫射光纤中传播的引导光如何从光漫射光纤的侧面发射并传播穿过上透明片；
图14是光耦合光学系统的示例实施例的自顶向下视图，其中光漫射光纤在X-Y平面中具有曲折的配置；
图15A是沿图14中的线CS1获取的图14的光耦合光学系统的示例实施例的截面图，其示出来自光漫射光纤的散射光通过上透明片；
图15B类似于图15A且例示了示例实施例，其中光耦合光学系统包括反射下片以及侧反射器；
图16A是类似于图12B的截面图且例示了附加地包括将上片和折射率匹配层夹在中间的低折射率层的光学组件的另一示例实施例，并且其中下片包括漫反射器；
图16B类似于图16A且例示了一示例，其中光漫射光纤驻留在折射率匹配层的外部且与其相邻；
图17是包括图16A的光学组件的显示器屏幕设备的示例实施例的截面图；
图18A是示例光源组件的特写视图，其中光源包括经由多路复用设备光耦合至光漫射光纤的红色、绿色和蓝色光发射器；以及
图18B类似于图18A，但是三个不同的光漫射光纤直接光耦合至相应的红色、绿色和蓝色光发射器。
具体实施方式
现在详细参照本公开的优选实施例，在附图中示出了这些实施例的示例。将尽可能地使用相似附图标记来表示相似的部件或部分。在一些附图中示出笛卡尔坐标作为参考。
图1是根据本公开的示例光耦合光学系统6的自顶向下视图。图2是图1的光耦合光学系统6的升高视图。系统6一般包括透明片20、可操作地布置在透明片附近的光漫射光纤50以及光耦合至光漫射光纤的光源100。在示例中，光源100包括至少一个发光二极管（LED）或至少一个二极管激光器。光源100发射光102，光102在一个示例中处于从350nm到1000nm的波长范围内，而在另一个示例中处于可见光波长范围内，例如标称地从380nm（紫色）到750nm（红色）。
透明片20具有限定厚度TH22的主体22，相反的上和下（即，顶部和底部）基本上平坦和基本上平行的表面24，以及一个或多个边缘26，诸如矩形透明片的四个边缘26。透明片20可由例如玻璃、塑料、显示器玻璃（诸如康宁的
Figure BDA0000440659310000062
Figure BDA0000440659310000063
和
Figure BDA0000440659310000064
玻璃）以及熔融石英、像PPMA的塑料材料或者任何其它透明材料制成。在这里，术语“透明”一般指透明片透射至少处于可见波长范围内的光102，并且针对透明片主体22的给定厚度TH22透射比其所吸收的更多的光。
在一个示例中，透明片主体22的厚度TH22是0.3mm或更大，并且在另一个示例中是0.7mm或更大。在一个示例中，透明片主体22在550nm处具有约为1.5或更大的折射率。同样在一个示例中，上和下表面24中的一个或多个可以是具有被设计用于对光102进行散射的粗糙度的粗糙表面。
系统6包括至少一个光漫射光纤50。术语“光漫射”是指光散射沿着光漫射光纤50的长度的至少一部分基本上空间地连续，即基本上没有诸如与不连续（例如，点）散射相关联的那些之类的跳变或中断。因此，如本公开所陈述的基本连续光发射或基本连续光漫射的概念是指空间连续性。
在一个示例中，光漫射光纤50包括耦合端52和终端端54。耦合端52和终端端54限定光漫射光纤50的长度L。耦合端52光耦合至光源100，使得来自光源的光102作为引导光102G在光漫射光纤50中传播。光漫射光纤50被布置为邻近透明片边缘26和透明片表面24中的至少一个。在一个示例中，终端光学构件56可操作地设置为邻近光漫射光纤50的终端端54。在一个示例中，终端光学构件56是吸收光102的光学吸收器，而在另一个示例中它是反射光102（例如，引导光102G）的光学反射器，使得反射的引导光沿光纤50在相反方向（即，朝向光源100）传播。在这种示例中，光隔离器（未示出）可被采用（例如，邻近光源100）以防止光102返回光源100。
图3A是示例光漫射光纤50的截面图，该光纤50具有中心芯部分（“芯”）60CS以及外部包层66，并且详细示出芯的示例配置。光漫射光纤50包括具有直径D60的中心（或内部）芯部分60以及至少部分地围绕中心芯区域的外部芯区域62。中心芯区域60包括由环形空隙区域60V围绕的中心空旷（固体）区域60C，环形空隙区域60V包括随机安排和随机大小的空隙64，如图3A的下插图所示。光漫射光纤50还包括围绕芯60CS的包层区域66。在一个示例中，包层区域66由低折射率聚合物制成，而芯60CS包括二氧化硅。
具有随机安排和随机大小的空隙64的光漫射光纤的示例（也称为“随机架空线”或“纳米结构”或“纳米大小的结构”）在美国专利No7,450,806以及在美国专利申请S/N12/950,045中有所描述，该专利和专利申请通过引用结合于此。
在一个示例中，中心空旷区域60C在550nm波长处具有约为1.46的标称折射率。同样在一个示例中，芯直径DCS处于从约125微米到300微米的范围内。此外在一个示例中，光漫射光纤50的直径D50处于从0.2mm(200微米)to0.25mm(250微米)的范围内。
图3B和图3C是示出光纤中心芯区域60和外部芯区域62的两种不同配置的实际光纤芯60CS的截面相片。虚线圆圈已被添加到相片中以突出不同区域之间的区别。图3B的光纤芯60CS具有带相对小的空隙64的相对大的环形空隙区域60V，并且具有约为1.2dB/m的损耗。图3C的光纤芯60CS具有包括相对大的空隙64的相对小的环形空隙区域60V，并且具有约为0.4dB/m的损耗。对于图3B和图3C所示的两个芯60CS，中心和外部芯区域60和62是二氧化硅且包层66是低折射率聚合物。这向光漫射光纤50提供了适于光耦合至诸如LED和激光二极管之类的光源的相对高的NA。
光漫射光纤50可具有由于散射而导致的从0.2变化到60dB/m的损耗，这取决于中心芯区域60和外部芯区域62的具体配置。然而，如以下更详细描述的，本公开的实施例涉及修改光漫射光纤50以获得更大的损耗，例如多达约300dB/m。因此，在示例中，光漫射光纤50可具有从约0.2dB/m到约300dB/m范围内的损耗，其中该损耗在从250nm到2000nm的波长范围内基本上光谱地均匀，且在另一个示例中在可见波长或“白色光”光谱范围（例如，标称地从380nm到750nm）上基本上光谱地均匀。
图3D类似于图3A，并且示出光漫射光纤50的示例实施例。图3D的光漫射光纤50包括具有空旷部分60C和空隙部分60V的中心芯区域60以及外部芯区域62。包层66围绕外部芯区域62。芯60CS包括二氧化硅，而包层66包括低折射率聚合物。
光漫射光纤50还包括围绕包层66的涂层70，诸如丙烯酸盐聚合物材料。光漫射光纤50还包括围绕涂层70的光散射层72。光散射层72包括被确定大小以散射光的光散射材料，诸如任何固体颗粒、液滴或气泡或者其组合。光散射材料的具体示例包括含磷的、TiO2颗粒以及掺杂的聚合物，诸如用于在角空间中进行有效散射（即，均匀角散射）的白色丙烯酸盐墨水。
再次参照图1和图2以及还参照图5A的截面图，在一个示例中，光漫射光纤50可操作地布置为邻近透明片20的边缘26，并且可与边缘接触或者可与边缘间隔开以限定间隙36。在一个示例中，间隙36可具有在从0mm（即光漫射光纤50与边缘26接触）直至5mm的范围内的宽度W36。
在图1和图2的系统10的一般操作中，光源100产生光102，光102在耦合端52处耦合到光漫射光纤50中，从而形成沿着光漫射光纤朝向其终端端54传播的引导光102G。然而，由于引导光102G沿着光漫射光纤50传播，光纤的光漫射属性产生漫射的或散射的光102S，光102S离开芯60并且（在一个实施例中）离开包层66，从而提供沿着光纤长度的至少一部分的散射光102S的基本连续光发射。在一个示例中，光漫射光纤50的长度的前述部分通过透明片20的相应边缘26的长度来限定。
图4A是在芯60中传播的引导光102G的强度IC(z)相对于沿光漫射光纤50的距离z的示意曲线图。强度IC(z)从光漫射光纤50的耦合端52处的最大值IMAX（I最大）单调减小至终端端54的最小值IMIN（I最小）。当光散射在光散射光纤50的长度上均匀时，来自芯60的散射光102S的强度IS(z)具有类似形状。图4A的曲线形状通过特定的光漫射光纤50的损耗特性来确定。
图4B是散射光102S的理想化强度IS(z)的曲线图，其示出作为距离z（即，沿光漫射光纤50的长度）的函数的散射光的期望恒定强度ICONST（I恒定）。在示例中，ICONST可随着容许范围而变化，容许范围即具有上限IU和下限IL的强度的窄范围。图4B的曲线也可以是耦合到透明片20中的散射光102S的量，使得即使利用来自光漫射光纤50的非均匀散射光强度分布曲线，也可使用技术在散射光进入透明片20之前对其进行调节。下面描述用于至少部分地补偿散射光的强度IS和引导光102G的强度IC随着沿光漫射光纤50的距离减小的示例方法。
在示例中，光散射是各向同性的，使得散射光102S的一部分被引导朝向透明片边缘26且被耦合到片边缘处的透明片主体22中，而剩余部分则错过透明片边缘且因而不被耦合到透明片主体中。在附图中，为了便于说明只示出散射光102S的被耦合到透明片主体22中的部分。散射光102S的被耦合到透明片主体22中的部分可用作照明光用于多种应用，包括诸如在以下更详细描述的平面屏幕显示器。
图5B类似于图5A，并且进一步包括具有反射表面142的反射构件140。反射构件140被设置为与透明片20相对地邻近光漫射光纤50。反射构件140被配置成（例如，经由反射表面142的形状）接收否则会错过透明片20的散射光102S，并且将该散射光的至少一部分引导（反射）朝向透明片的边缘26作为经散射和反射的光102SR。因此，反射构件140用于增加否则会由于光漫射光纤50内的散射过程的各向同性性质而损失的经散射和反射的光102SR的量。
图5C类似于图5A，并且进一步包括设置在光漫射光纤50和透明片20之间的折射率匹配材料200使得散射光102S传播穿过折射率匹配材料（即，折射率匹配材料被设置在光程中）。在示例中，折射率匹配材料200的折射率n200介于光漫射光纤50的芯60的折射率（n60）和透明片20的折射率（n20）之间，例如(0.99)n60<n200<n20。
在示例中，折射率匹配材料200还用于相对于透明片20支持光漫射光纤50。在示例中，折射率匹配材料200具有粘附属性。在波长550nm处n60的示例值是1.46，且在波长550nm处n200的示例值在从1.45到1.55的范围内。示例折射率匹配材料包括基于聚合物的胶、光可固化聚合物以及环氧胶。
图5D类似于图5B，且例示了示例实施例，其中折射率匹配材料200用于支持光漫射光纤50和反射构件140。在示例中，可在折射率匹配材料200的外表面201上支持反射构件140。
图5E类似于图5C，并且例示了示例实施例，其中沿着光漫射光纤50的长度的至少一部分从光漫射光纤50去除包层66的一部分，使得芯60CS暴露或显著减少包层的厚度。包层66的被去除部分形成间隙68，该间隙68被示为利用折射率匹配材料200填充。在芯60CS被暴露的示例中，可将硅烷应用于芯的暴露部分以保护芯表面。
图5E所示的配置增加了从光漫射光纤50的芯60CS发射的散射光102S的量，其中所增加量的散射光被引导成基本上从芯径向地向外并且进入间隙68。该配置允许光漫射光纤50中的散射损耗相对地高，例如高达前述的300dB/m。
图5F类似于图5D且例示了示例实施例，其中光漫射光纤50包括用折射率匹配材料200填充的间隙68。注意，即使光散射不再是各向同性的，使反射构件140将散射光的至少一部分反射回透明片20中作为经散射和反射的光102SR仍然是有益的。
图5G类似于图5A且例示了示例实施例，其中折射率匹配材料200是施加到透明片20的边缘26的粘合带的形式。折射率匹配粘合带200用于相对于边缘26支持光漫射光纤50并且还起到上述折射率匹配的功能，该功能使散射光102S通过边缘26耦合到透明片主体22中得以增强。
图5H类似于图5G，且进一步包括反射构件140，该反射构件140可操作地设置在与透明片20相反的包层66的部分上或与其邻近。在示例中，反射构件140包括直接沉积在包层66的该部分上的反射带或反射膜。
图5I类似于图5G，且例示了示例实施例，其包括被配置成相对于透明片20支持光漫射光纤50的支持构件150。支持构件150具有前端152以及在前端152处开口的内部空腔154。在示例中，空腔154包括反射性后表面142，该反射性后表面142可如图所示地弯曲或者可以是平坦的。在示例中，支持构件150是通过模制形成的整体结构。在示例中，支持构件150包括支持架或柄156，可将光漫射光纤50安装至该支持架或柄156。同样在示例中，支持构件150可被配置成支持多个光漫射光纤50。
在示例中，支持构件150的前端152限定其尺寸为透明片20的厚度TH20的孔158，使得支持构件150可通过夹住上和下表面24来滑动地且紧密地与边缘26处的透明片部分啮合。在示例中，前端152顺应以便于夹住透明片20的上和下表面24。图5J类似于图5I，且例示了例如使用反射带形成的示例支持构件150。在示例中，内部空腔154可任选地用折射率匹配材料200来填充，以可操作地支持内部空腔内的光漫射光纤50。
图5K类似于图5G，但是折射率匹配粘合带200和光漫射光纤50位于透明片20的上表面24附近。图5L类似于图5K，但是折射率匹配材料200被用于支持光漫射光纤50和反射构件140两者。
图5M类似于图5K，且例示了经由相应的折射率匹配粘合带200粘附至透明片上表面24的多个光漫射光纤50。在替换示例中，可采用单个折射率匹配粘合带200。该配置提供用于使散射光102S通过上表面24耦合到透明片主体22中的多个位置。在示例中，除了上表面配置之外或作为其替换，还可在下表面24上形成这种相同配置。
图5N类似于图5L，但是没有反射构件140，并且已经去除了包层66的一部分以形成前述的包层间隙68。该配置允许散射光102S在包层间隙68处离开光漫射光纤50并且从上表面24进入透明片主体22。
图5O类似于图5K和图5M，且例示了经由相应的折射率匹配材料部分200粘附至透明片上表面24的多个光漫射光纤50。在替换示例中，可采用单个折射率匹配层200。该配置提供另一方法，该方法提供用于使散射光102S经由上和下表面24中的一个或两个（作为例示示出上表面24）耦合到透明片主体22中的多个位置。
图6A类似于图1，且例示了示例实施例，其中折射率匹配材料200具有作为距离z（即，沿着光漫射光纤50的距离）的函数而变化的折射率n200，其至少部分地补偿来自光漫射光纤50的散射光102S的强度IS随着沿光纤的距离而减小。图6B是折射率n200相对于距离z的示例曲线图。折射率匹配材料200的厚度TH200为约10微米。芯60的（有效）折射率是n60=1.46，如曲线图中的水平实线所指示。透明片20由具有折射率n20=1.5的玻璃制成。折射率匹配材料200的变化的折射率曲线n200(z)在光漫射光纤50的耦合端52处或附近具有值1.455（该值刚好在芯折射率n60的值1.460之下），并且朝向终端端54增大至值1.49。随着折射率匹配材料200的折射率n200增大，从芯60散射的光的量增加。这用于至少部分地抵消以光漫射光纤50中的固有距离散射的光的减少量。
图6C和图6D类似于图6A，且例示了示例实施例，其中折射率匹配材料200的厚度TH200随着距离（z）而变化，即TH200=TH200(z)。较大的厚度TH200对应于散射光102S的较大衰减量。因此，在光漫射光纤50的耦合端处或附近，厚度TH200(z)是最大的并且它单调地减小至在终端端54处或附近的最小厚度。图6C例示了示例的线性变化厚度轮廓TH200(z)，而图6D例示了示例的弯曲厚度轮廓TH200(z)。特定的厚度轮廓TH200(z)通过光漫射光纤50的损耗特性来确定。
在示例实施例中，厚度轮廓TH200(z)被配置成基本上补偿散射光102S的强度IS随沿着光漫射光纤50的至少一部分的距离的变化，使得散射光强度IS沿光漫射光纤的长度的该部分基本上均匀。
在另一示例实施例中，光漫射光纤50被配置成使得散射光强度IS作为沿光漫射光纤的距离的函数基本上恒定。例如，这可通过改变光纤拉制过程期间的温度来实现，该光纤拉制过程用于改变芯空隙区域60V中的空隙64的尺寸。空隙64越小，光纤50中的损耗就越大。因此，在示例实施例中，光漫射光纤50被配置成使得它在自己长度的至少一部分上以基本恒定的强度IS来发射散射光102S。形成这种光漫射光纤50的示例方法在美国专利申请S/N：12/950,045中被公开，该申请通过引用结合于此。形成具有随机安排的空隙的光纤的示例方法在美国专利No.7,450,806中被公开，该专利通过引用结合于此。
图6E类似于图6A，且例示了示例实施例，其中光漫射光纤50光学耦合至相应端52和54处的两个光源100。邻近每个光源100任选地采用光隔离器58以防止来自一个光源100的光进入另一个光源。这种双源配置的对称性导致散射光102S的强度IS基本上均匀。
图6F类似于图6A，且例示了示例实施例，其中折射率匹配材料200（为便于观看现在以交叉平行阴影线示出）不是连续的，并且在许多不连续位置DL处使用折射率匹配材料200的许多部分200P将光漫射光纤50光学耦合至（在一个示例中，被附连至）透明片20（例如，在边缘26处，如图所示）。在示例中，折射率匹配材料部分200P所驻留的不连续位置DL的密度从输入端52沿着光漫射光纤50的长度改变，其中朝向耦合端52具有相对低的密度且朝向终端端54具有相对高的密度。为便于说明，在每个不连续位置DL处的折射率匹配材料200的部分200P在一个实施例中被示为基本上相同。但是，在不同的不连续位置DL处也可使用折射率匹配材料200的不同尺寸的部分200P。在示例中，选择折射率匹配材料部分200P和不连续位置DL的特定配置，以提供沿着光漫射光纤50的长度的相应部分的进入透明片主体22的散射光102S的基本均匀的量（即，强度IS）。
图7A类似于图6A，且例示了系统6的实施例，其中光漫射光纤50包括弯曲51，这允许光纤位于透明片20的两个边缘26附近，如图所示。这允许散射光102S在两个边缘26处进入透明片26，从而使更多的光耦合到透明片20中。通常，可在单个光漫射光纤50中采用一个或多个弯曲51，使得光纤的诸部分可驻留在透明片20的相应的两个或更多个边缘26附近。
图7B类似于图7A，且例示了系统6的示例实施例，该实施例采用沿着透明片20的不同边缘26的多个光漫射光纤50。图7B的系统6采用非光漫射光纤250的三个部分。光纤250的第一部分将光源100光学连接至1x2耦合器280。光纤250的第二和第三部分将光耦合器280光学连接至可操作地布置在透明片20的相反边缘26上的第一和第二光漫射光纤50。在示例中，光纤250的第二和第三部分经由接合构件59（其可以是机械连接器）光学连接至相应的光漫射光纤50。
在图7C所示的替换实施例中，不是使用单个非光漫射光纤250和循环器280，而是将两个非光漫射光纤250集合在一起以在光源100处形成光纤束FB。光102随后直接耦合到两个光纤端252中。同样，在另一个实施例中，可使用多个光源100，光纤束FB中的每个非光漫射光纤250均有一个光源。
一般而言，光纤束FB可包括非光漫射光纤250、光漫射光纤50或其组合，其中两个或更多个光漫射光纤50的至少部分可操作地布置在透明片20的相应的各边缘26和/或表面24附近。图7D例示了与图7C类似的实施例，其中两个光漫射光纤50和一个非光漫射光纤250聚合以形成光纤束FB。两个光漫射光纤50被配置成提供对矩形形状的透明片20的全部四个边缘26的覆盖。非光漫射光纤250的一部分被光学连接（例如，经由接头59）至包括弯曲51的光漫射光纤50，该弯曲51允许该特定光纤可操作地驻留在透明片20的两个边缘26的附近。
图8是包括本公开的系统6的示例平面屏幕设备300的分解升高视图。平面屏幕设备300包括具有上表面312和下表面314的光调制显示组件310。光调制显示组件310电连接至光调制电子设备315。透明片20驻留在光调制显示组件310的上表面312之上或附近。在示例中，光调制显示组件310包括多个像素316，该多个像素316通过光调制电子设备315经由透明电连接318可寻址。透明电连接318通常具有网格状配置（例如，源和栅总线线路的），并且为了便于说明仅仅示出了选择电连接。示例的光调制显示组件310是包括液晶矩阵的液晶显示组件，该液晶矩阵限定由交叉偏光器夹在中间的液晶单元（像素）阵列。示例的反射性液晶显示组件在美国专利No.6,404,471中被公开，该专利通过引用结合于此。
平面屏幕设备300还包括具有反射性表面332的反射构件330。反射构件330驻留在光调制组件下表面314附近。
在平面屏幕设备300的操作中，散射光102S以上述方式被耦合到透明片20中（比如说在边缘26处）。在其它示例中，使用以上讨论的其它示例实施例中的任何一个将散射光102S耦合到透明片20中。该散射光102S的至少一部分随后通过透明片20重新引导（例如，通过从粗糙上表面24散射），以传播至光调制显示组件310。该散射光102S传播通过光调制显示组件310并且被反射构件300的反射表面332反射，以传播回去通过光调制显示组件，在光调制显示组件处它离开透明片20并且由观看者400看到。因此，散射光102S通过两次穿过光调制显示组件310而被调制，其中调制是由光调制电子设备315的操作来确定的。结果是对观看者400可见的显示图像。
具有折射率匹配层的光耦合光学系统
图9A是根据本公开的光耦合光学系统（“系统”）6的另一个示例实施例的自顶向下视图，且图9B是其自底向上视图。图10是图9A的光耦合光学系统6的升高视图。图11是在Y-Z平面中获取的系统6的横截面视图，而图12A是在X-Z平面中获取的系统的横截面视图。
系统6类似于图1和图2所示的系统，并且包括光学组件10，该光学组件10具有至少上透明片（“上片”）20U并且任选地包括下片20L，下片20L也可以是透明的但是它也可以是不透明、半透明、部分反射性或基本反射性的。片20U和20L被布置成间隔开并且彼此基本平行。
光学组件10包括夹在上片20U和下片20L之间的折射率匹配层12。在其中系统6不包括下片20L的示例实施例中，折射率匹配层12直接邻近上片20U，如图12B的横截面视图所示。折射率匹配层12被配置成具有与上片20U的折射率基本上匹配的折射率。折射率匹配层12的示例材料是紫外线（UV）可固化聚合物。在示例中，折射率匹配层12是粘合剂，例如，包括粘附性聚合物。在示例中，折射率匹配层12被配置成散射光，例如包括光散射物质（参见图15B）。折射率匹配层的示例材料因而包括：聚合物、经掺杂的聚合物、具有粘附属性的聚合物、在400nm和700nm之间的波长范围中具有低吸收的聚合物、热可固化聚合物、光可固化聚合物或其组合。
对于包括上片20U和下片20L的光学组件10的实施例，上片具有限定厚度THU（参见图11）的主体22U、相反的上和下（即，顶和底）基本上平坦且基本上平行的表面24U和24U’（参见图11）以及一个或多个边缘26U，诸如矩形透明片的四个边缘26U。同样地，下片20L具有限定厚度THL（参见图11）的主体22L，相反的上和下（即，顶和底）基本上平坦且基本上平行的表面24L和24L’，以及一个或多个边缘26L，诸如矩形透明片的四个边缘26L。
上透明片20U和下透明片20L可由例如玻璃、塑料、显示器玻璃（诸如康宁的
Figure BDA0000440659310000151
Figure BDA0000440659310000152
Figure BDA0000440659310000153
和
Figure BDA0000440659310000154
玻璃）以及熔融石英、像PPMA的塑料材料、聚合物或者任何其它透明材料制成。在示例中，上片20U可由多个片形成，诸如用聚合物层涂覆的玻璃片。在这里，术语“透明”一般表示透明片透射至少处于可见波长范围内的光，并且针对给定厚度THU或THL透射比其所吸收的更多的光。
在示例中，上片20U的主体22U的厚度THU和下透明片20L的主体22L的厚度THL中的至少一个为0.3mm或更大，并且在另一个示例中为0.7mm或更大。在示例中，上片主体22U和下片主体22L中的至少一个在550nm处具有约为1.5或更大的折射率。在示例中，上片20U包括如约100微米那样薄的玻璃层，并且折射率匹配层12包括聚合物且具有如200微米那样薄的厚度TH12。
系统6的光学组件10还包括至少一个光漫射光纤50，该至少一个光漫射光纤50被可操作地设置使得该至少一个光漫射光纤的至少一部分被至少部分地嵌入在折射率匹配层12内。在示例中，该至少一个光漫射光纤50直接邻近上透明片20U，或者与上透明片20U稍微间隔开且两者之间具有一部分折射率匹配层。在示例中，该至少一个光漫射光纤50的至少一部分完全嵌入在折射率匹配层12内。
在示例中，光漫射光纤50包括前述的耦合端52和终端端54。耦合端52和终端端54限定光漫射光纤50的长度L（参见图11）。系统6还包括光学耦合至光学组件10并且尤其耦合至光漫射光纤50的耦合端52的前述的光源100。光源100发射光102，光102如以上所讨论地在光漫射光纤50中传播作为引导光102G，如图13的特写横截面视图所示。光漫射光纤50被如上所述地配置成从引导光102G产生散射光102S。
在示例中，系统6包括前述的终端光学构件56，终端光学构件56可操作地设置为邻近光漫射光纤50的终端端54。在一个示例中，终端光学构件56是吸收光102的光学吸收器，而在另一个示例中它是反射光102（例如，反射引导光102G）的光学反射器使得反射的引导光在相反方向上（即，朝向光源100）传播。在这种示例中，光隔离器（未示出）可被采用（例如，邻近光源100）以防止光102返回光源100。
在示例实施例中，光学组件10被配置成挠性的，即能够被弯曲成具有相当大的曲率。在另一个示例实施例中，光学组件10被配置成刚性的，即使得其不能够被弯曲成具有相当大的曲率。
参见图12A和图12B，在示例实施例中，光学组件10包括周界11，该周界11包括上片20U的边26U并且可包括下片20L的边26L。在示例实施例中，光学组件包括至少一个反射构件140，该至少一个反射构件140被布置为邻近周界11的至少一部分。反射构件140的反射表面142可被配置成镜面地反射光或漫射地反射光。
通过全内反射在光学组件10内俘获位于由上片20和周围介质（例如，空气或低折射率层，如下所述）的相应折射率所限定的临界角内的来自光漫射光纤50的散射光102S的部分。在示例中，上片20U的上表面24U上的光散射特征23U用于进一步散射在光学组件10内俘获的散射光102S。这允许观察者400在观看上片20U的上表面24U时看到散射光102S。
在示例中，光散射特征23U是局部化的，而在另一个示例中其覆盖基本上全部的上表面24U。在示例中，光散射特征23U包括粗糙特征。在示例中，例如使用激光器（例如通过激光刻蚀）将光散射特征23U刻蚀到上片20U的上表面24U中。在示例中，光散射特征23U被添加到上片20U作为光散射元件，而不是一体地形成于上片的上表面24中。
图12C是示出示例实施例的光学组件10的末端部分的特写截面图，其中反射构件140具有U型形状且被安排成与周界11、上片20U和折射率匹配层12相接触。来自光漫射光纤50的散射光102S的一部分入射在反射构件140上并且从该反射构件140反射，类似于以上结合图12B所述的。该散射光102S还经由全内反射在光学组件10内传播。
图12D类似于图12C且例示了示例实施例，其中反射构件140通过与由反射构件所限定的内部空腔154相关联的空气间隙155与周界11、上片20U和折射率匹配层12间隔开。
图12E类似于图12D，但是光漫射光纤50的一部分在周界11处从折射率匹配层12延伸。图12F类似于图12E，但是光漫射光纤50完全驻留在折射率匹配层12的外部且与周界11邻近。图12G类似于图12C且例示了示例实施例，其中反射构件140具有由相对于X方向的角度α所限定的倾斜部分141。与在相同几何形状的光学组件10中使用的U形形状反射构件140相比较，倾斜部分141可用于减少损耗量。反射构件140的顶部可限定具有尺寸（长度）d的框架（bezel）143。
在示例中，如图12C至图12F所示的反射构件140的尺寸d可在0≤d≤4mm的范围内。在另一示例中，反射构件140被配置成使得长度d提供20%或更少的损耗。在此，损耗被定义为未被耦合到光学组件10中的光的部分。
在示例中，光学组件10具有厚度TH10≤0.8mm，并且优选为0.2mm≤TH10≤0.25mm。光学组件10的厚度TH10的这种小数值允许平面屏幕设备300（诸如图17所示并且以下更详细地介绍和讨论的）非常薄并且具有小形状因子。同样，光漫射光纤50的小直径允许非常窄的框架143。
在示例中，散射光102S作为内部反射（引导）光从光漫射光纤50到光学组件10中的耦合效率ε为ε≥70%。该耦合效率大于利用光常规光源（诸如LED）的常规平板显示设备的典型光耦合效率。
在图15A所示的另一示例中（以下更详细地介绍和讨论），光吸收特征25U可形成于上片20的上表面24U上。在其中散射光离开上表面24U的实施例中，光吸收特征25U可用于吸收散射光102S。在这种情况下，光吸收特征25U用于基本上吸收散射光102S，使得观察者400看到与光吸收特征相对应的黑暗特征，光吸收特征25U例如可用于形成标记、文本、标志等等。
图14是系统6的示例实施例的自顶向下视图，其中光漫射光纤50在X-Y平面中具有曲折配置。图15A是沿线CS1获取的图14的光学组件10的截面图。图14和图15A的系统6的示例实施例分布光漫射光纤50使得它能够将散射光102S提供给上片20U的较大区域。
图15B类似于图15A且例示了图14的光学组件10的示例实施例，其包括反射性下片20L以及侧反射器140。反射性下片20L用于将散射光102S向上反射回到上片20U。反射性下片20L可以是镜面地反射或漫射地反射。注意，散射光102S中的一些传播穿过上片20U，同时散射光中的一些可能落在临界角内且经由全内反射被俘获在上片和折射率匹配层12内。同样，图15B在图的最左侧例示了当折射率匹配层被配置成通过例如包含颗粒来散射光时散射光102S如何能够在折射率匹配层12内再散射。
图16A是类似于图12B的横截面视图，并且例示了光学组件10的另一个示例实施例。图16A的光学组件10包括紧密邻近上片20U的上表面24U的第一低折射率层510（例如，低折射率聚合物）以及位于折射率匹配层12和下片20L之间的第二低折射率层510。折射率匹配层12被配置成散射来自光漫射光纤50的散射光102S以形成经两次散射的光102S’。
在示例中，折射率匹配层12包括掺杂的聚合物。在示例中，折射率匹配层12具有TH12=0.3mm厚的厚度，而上片20U由玻璃制成并且具有THU=0.7mm厚的厚度。在示例实施例中，下片20L被配置为漫射地反射散射光102S的漫反射器。在示例中，反射构件140用作在周界11处覆盖光漫射光纤50的框架。在示例中，与周界11最接近的光漫射光纤50的边缘离周界大约2mm远。
图16B类似于图16A，且示出了示例实施例，其中光漫射光纤50位于折射率匹配层12的外部且与其邻近。注意，由于光漫射光纤50的直径相对较小（例如，250微米），因此不需要实际的框架或任何框架。
参见图16A和图16B，光学组件10进一步包括覆盖膜520。在示例中，覆盖膜520被配置为所谓的“亮度增强膜”（BEF），其针对以相对接近于正入射的角度观看光学组件的观看者400增大亮度。在示例中，覆盖膜520被配置成使光偏振，这是液晶显示器（LCD）所需要的。图16A和图16B的光学组件10构成可在平板显示器中使用的背光照明单元。图17是采用系统6的平面屏幕设备300的示意图，其中系统6包括如以上结合图16A和图16B描述的光学组件10。平面屏幕设备300包括与光学组件10可操作地布置的光调制显示组件310。
参见图18A，在示例实施例中，光源150是光源组件149的一部分并且被配置成具有红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）光发射器151（即，分别为151R、151G和151B），诸如激光二极管。光发射器151R、151G和151B经由相应的光纤部分FR、FG和FB光学地连接到多路复用设备167的相应端口，其中光纤部分FR、FG和FB在示例中是低损耗光纤而不是光漫射光纤。光发射器151R、151G和151B相应地发射光152R、152G和152B。
光漫射光纤50还连接到多路复用设备。在示例中，光源150包括被配置成控制光源150的操作（包括光发射器151R、151G和151B的顺序启动）的控制电子设备153。在另一个示例中，控制电子设备153与光源150分离但是可操作地连接到光源150。
光源150经由控制电子设备153被配置成时分多路复用光发射器151R、151G和151B以分别产生红色光152R、绿色光152G以及蓝色光152B。该光传播越过相应的光纤部分FR、FG和FB并到达多路复用设备167，多路复用设备167将光多路复用到光漫射光纤50上，光漫射光纤50如上所述地驻留在折射率匹配层12内或附近。
光源组件149的该布置可用于在作为平面屏幕设备300一部分的光学组件10中产生场顺序彩色。注意，这种配置消除了与白光LED一起使用的彩色滤光器的需要，并且还允许使用激光器而不是LED作为光发射器151。这导致与常规LCD平面屏幕设备相比改进的色域。在示例中，色域改进高达大约1.9倍。它还允许改进能量效率，例如高达大约3倍的改进（即，能量减少大约3倍）。
图18B类似于图18A，但是例示了其中光源组件149包括分别直接光学连接至相应的光发射器151R、151G和151B的三个光漫射光纤50R、50G和50B的示例。这三个光漫射光纤50的诸部分驻留在折射率匹配层12内或附近，如以上结合多个实施例所述（其中作为示例将这些实施例描述为使用单个折射率匹配光纤）。该配置还可用于在平板显示器300中形成场顺序彩色。
虽然在此参照了本公开的优选实施例和特定示例说明和描述了本公开，但对本领域技术人员显而易见的是，其它实施例和示例能实现相似功能和/或获得相似结果。所有这些等价实施例和示例都落在本公开的精神和范围内，并旨在被所附权利要求所覆盖。此外，对本领域技术人员显而易见的是，可对本公开作出各种修改和变化而不背离本公开的精神和范围。因而，本公开旨在涵盖本公开的所有这些修改和变型，只要它们落在所附权利要求书及其等效物的范围中即可。

Claims (29)

1.一种光耦合光学系统，包括：
透明片，其具有基本平行的相反上表面和下表面以及第一折射率；
折射率匹配层，其被设置为与所述透明片的所述下表面相接触且具有与所述第一折射率基本相同的第二折射率；
至少一个光漫射光纤，其具有玻璃芯、围绕所述芯的包层以及长度，所述玻璃芯具有随机安排的空隙，所述空隙被配置成提供来自所述玻璃芯且离开所述包层并且沿着所述长度的至少一部分进入所述透明片的基本上空间连续的光发射，所述至少一个光漫射光纤被至少部分地设置在所述折射率匹配层内；
至少一个光源，其光学连接至所述至少一个光漫射光纤且发射光进入所述至少一个光漫射光纤中，其中在所述至少一个光漫射光纤内传播的所述光作为引导光，而所述引导光从其散射作为散射光；以及
其中所述至少一个光漫射光纤被布置成使得所述散射光经由全内反射在所述透明片和所述折射率匹配层内传播且通过所述透明片的至少一个散射特征散射离开所述透明片的所述上表面。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个光散射光纤的一部分完全驻留在所述折射率匹配层内。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述透明片构成上透明片，并且进一步包括与所述上透明片相反的被设置为邻近所述折射率匹配层的下片，所述下片被配置成反射性的或者透明的。
4.如权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所述透明片和所述折射率匹配层限定周界，并且进一步包括被设置为邻近所述周界的至少一部分的反射构件，所述反射构件被配置成漫射地或镜面地反射所述散射光。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述折射率匹配层包括从包括以下各项的材料组中选出的材料：聚合物、经掺杂的聚合物、具有粘附属性的聚合物、在400nm和700nm之间的波长范围中低吸收的聚合物、热可固化聚合物和光可固化聚合物。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个光漫射光纤包括基本上驻留在所述折射率匹配层内的曲折部分。
7.如权利要求1或6所述的系统，其特征在于，所述透明片包括上表面，所述上表面包括至少一个光散射特征。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
第一低折射率层，其被设置为与所述折射率匹配层相反地紧密地邻近所述透明片，其中所述第一低折射率层具有小于所述透明片的第一折射率的折射率；以及
第二低折射率层，其被设置为与所述透明片相反地紧密地邻近所述折射率匹配层，其中所述第二低折射率层具有小于所述折射率匹配层的第二折射率的折射率。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：
反射性层，其被设置为与所述折射率匹配层相反地紧密地邻近所述第二低折射率层；以及
覆盖层，其被设置为与所述透明片相反地紧密地邻近所述第一低折射率层，所述覆盖层被配置成增大由以与所述覆盖层基本正入射地观看所述系统的观看者所看到的亮度的量。
10.一种光学显示器，包括：
如权利要求9所述的系统；以及
光调制显示组件，其可操作地布置为邻近所述系统。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括终端光学构件，其位于与所述光源相反的所述至少一个光漫射光纤的末端处并且被配置成吸收或反射引导光。
12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括反射构件，其被设置为邻近所述至少一个光漫射光纤。
13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述透明片和所述折射率匹配层限定厚度TH10，其中TH10≤0.8mm。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，0.2mm≤TH10≤0.25mm。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
包括红光发射器、绿光发射器和蓝光发射器的所述光源，其中每个光发射器光学耦合至所述至少一个光漫射光纤；以及
控制电子设备，其可操作地连接至所述光源或包括在所述光源中并且被配置成控制所述红光发射器、绿光发射器和蓝光发射器的顺序启动以分别发射红光、绿光和蓝光，其中红光、绿光和蓝光沿着所述至少一个光漫射光纤顺序发射以形成顺序发射的红色、绿色和蓝色散射光。
16.如权利要求1、6或7所述的系统，其特征在于，还包括散射光耦合到所述透明片和所述折射率匹配层中的耦合效率ε，其中ε>70%。
17.一种提供穿过具有上表面和下表面的透明片的照明的方法，包括：
将至少一个光漫射光纤的至少一部分设置在与所述透明片的所述下表面紧密邻近的折射率匹配层内，其中所述至少一个光漫射光纤具有芯、包层以及长度，玻璃芯的至少一部分包括随机安排的空隙，所述空隙被配置成提供来自所述芯且当引导光沿所述玻璃芯传播时沿着所述光漫射光纤的所述部分离开所述包层的基本上连续的光发射；
将光沿着至少一个光漫射光纤的玻璃芯发送作为引导光以产生所述光发射，其中所发射的光通过全内反射在所述透明片和所述折射率匹配层内传播；以及
使在所述透明片和所述折射率匹配层内传播的光的至少一部分散射离开所述透明片的所述上表面。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述透明片和所述折射率匹配层限定周界，并且进一步包括将从所述至少一个光漫射光纤发射到所述周界的光反射回到所述折射率匹配层或所述透明片中。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述基本上连续的光发射在从250nm到2000nm的波长范围上基本上与波长无关。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括使用所述透明片的至少一个光散射特征进行所述散射使光离开所述透明片的所述上表面。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述透明片和所述折射率匹配层限定厚度TH10，其中TH10≤0.8mm。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，0.2mm≤TH10≤0.25mm。
23.如权利要求17所述的方法，其特征在于，将光沿着所述玻璃芯发送包括沿着所述玻璃芯顺序发送红光、绿光和蓝光，从而产生顺序发射的红色、绿色和蓝色散射光。
24.如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括散射光耦合到所述透明片和所述折射率匹配层中的耦合效率ε，其中ε>70%。
25.一种光耦合光学系统，包括：
透明片，其具有上表面和下表面以及第一折射率；
折射率匹配层，其被设置为与所述透明片的所述下表面相接触且具有与所述第一折射率基本相同的第二折射率；
光源，其发射光；
光漫射光纤，其被至少部分地设置在所述折射率匹配层内且光学耦合至所述光源以承载光作为引导光，所述光漫射光纤具有随机安排的空隙，所述空隙被配置成提供由于所述引导光散射离开所述光漫射光纤的外表面而引起的基本上空间连续的光发射；以及
其中所述光漫射光纤被布置成使得散射光经由全内反射在所述透明片和所述折射率匹配层内传播且通过所述透明片的至少一个散射特征散射离开所述透明片的所述上表面。
26.如权利要求25所述的光耦合光学系统，其特征在于，所述透明片构成上片，并且进一步包括与上透明片相反地被设置为邻近所述折射率匹配层的下片，所述下片被配置成反射性的或者透明的。
27.如权利要求25所述的光耦合光学系统，其特征在于，还包括至少一个反射构件，其可操作地设置为邻近所述系统的周界且被配置成将散射光反射回到所述透明片或所述折射率匹配层中。
28.如权利要求25所述的光耦合光学系统，其特征在于，还包括至少一个反射构件，其可操作地设置为邻近所述光漫射光纤的至少一部分的外表面。
29.如权利要求25所述的光耦合光学系统，其特征在于，所述至少一个光散射光纤的一部分完全驻留在所述折射率匹配层内。
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