JPH06201917A - 光ファイバ - Google Patents

光ファイバ

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JPH06201917A
JPH06201917A JP5260853A JP26085393A JPH06201917A JP H06201917 A JPH06201917 A JP H06201917A JP 5260853 A JP5260853 A JP 5260853A JP 26085393 A JP26085393 A JP 26085393A JP H06201917 A JPH06201917 A JP H06201917A
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light
fiber
optical fiber
notch
optical
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Application number
JP5260853A
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English (en)
Inventor
Roger H Appeldorn
ロジャー・ヘンリー・アペルドーン
Alan G Hulme-Lowe
アラン・ジョージ・ハルム−ロウ
Michael C Lea
マイケル・チャールズ・リー
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3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Filing date
Publication date
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    • G02—OPTICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2817—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using reflective elements to split or combine optical signals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted along at least a portion of the lateral surface of the fibre
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V2200/00—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems
    • F21V2200/10—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems of light guides of the optical fibres type
    • F21V2200/15—Use of light guides, e.g. fibre optic devices, in lighting devices or systems of light guides of the optical fibres type the light being emitted along at least a portion of the outer surface of the guide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S385/901—Illuminating or display apparatus

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 照明装置の製造に特に利用できる選択的に光
を放射する光ファイバを提供する。 【構成】 光ファイバは、発光領域を有する。発光領域
には、反射面があり、少なくとも１つの反射面は、光フ
ァイバより狭い断面積を有する。反射面に当たる光は、
光ファイバから反射されて出ていく。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、制御された形態、パタ
ーン及び間隔を有する一連の光素子を備え、発光手段と
して特別な用途を見つけることができる、光ファイバに
関する。また、本発明は、そのような光ファイバを含む
発光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】光ファ
イバは、一般的には無機ガラス又はプラスチック合成樹
脂にてなるコアと、全体の内部反射によってコア内で伝
搬するように光エネルギーを閉じ込めるコア材料よりも
小さい屈折率を有するクラッドとを備える。伝搬の効率
は、コアとクラッドとの間の屈折率における差が増大す
るにつれて増大する。多くの目的のために、空気がクラ
ッドを構成してもよい。
【０００３】データを伝送するための手段としての光フ
ァイバの使用は、現在では普及している電気通信、コン
ピュータ及びデータ通信の各目的のためのガラス又はプ
ラスチックの光ファイバによってガイドされた変調光ビ
ームを用いる情報転送とともに、広範囲な関心の対象で
あった。
【０００４】米国特許第４１７１８４４号、第４８８５
６６３号、及び第４９０７１３２号並びにドイツ国特許
第３８０１３８５号は、複数の光ファイバがストリップ
材料を形成するように互いに織られ又は編まれている種
々の発光デバイスを開示している。当該材料を織る／編
むという作用による光ファイバに形成された比較的鋭い
曲がりによって、光が各光ファイバの側壁を介して各光
ファイバから放射されることが促進される。各曲がり部
に入射する光の一部分は、内部反射のための臨界角を越
え、光ファイバから逃げ出して行く。しかしながら、織
る／編むという作用は、光ファイバに対して機械的に要
求されており、これによってしばしば破損を生じさせ、
その結果、材料の１部に“暗部”が残存する。さらに、
上記の材料において、織られ／編まれた曲がり部におけ
る内部反射のための臨界角を越えるときの伝送された光
に依存しているので、光はすぐにすべての方向で放射さ
れる。さらに、上記の材料は、それ自体の性質によっ
て、平担なままでいることができず、ただ最低限の柔軟
性を有し、これによって潜在的な用途の可能性を制限し
ている。
【０００５】米国特許第４８６５４１７号は、光ファイ
バの一束を介して伝送される光が光ファイバの端部の壁
から放射される、光ファイバの一束を備えた発光デバイ
スを開示している。しかしながら、光ファイバを用いて
実行することができる最小の曲がりの半径は比較的大き
いので、このデバイスは比較的大型になる。同様に、光
ファイバのコアの直径はデバイスの最小の“画素”サイ
ズであるとき、各光ファイバは、上記デバイスの機械的
に無傷な状態を保持するためにその隣接する光ファイバ
から十分に所定の間隔だけ離れている必要があり、これ
によって、さらにそのサイズが増大する。さらに、正確
な方向づけで光ファイバを固定するためにある堅さ（剛
性）の度合いが必要であるので、そのようなデバイス
は、柔軟性を有しない。
【０００６】フランス特許第２６２６３８１号は、光フ
ァイバのクラッドが光ファイバのコアを露出するように
周期的な間隔で剥ぎ取られている、通常は楕円又は矩形
の断面を有する複数の光ファイバを備えた発光デバイス
を開示している。内部反射のための臨界角はクラッド部
分に関するこれらの点で変化しかつその角度を越える光
線は当該光ファイバから逃げ出すことができるので、光
は光ファイバの露出された領域を介して漏れる。光は、
非常に浅い角度で光ファイバから発光し、方向づけされ
ていない。
【０００７】実開昭６２−９２０５号及び実開昭６２−
９２０６は、平面であって平行なアレイにおいて配置さ
れたリボン状の光ファイバを備えた発光デバイスを開示
している。当該リボンの１つの表面は、伝搬する光が当
該リボンから漏れることを可能にするように各ファイバ
のクラッドにおいて一連の中断部を形成するために、紙
やすりを用いてホット・スタンプ法によってざらざらの
荒い表面にされる。当該中断部はクラッドに閉じ込めら
れ、ファイバのコア内に存在しない。それらの中断部の
パターンと間隔は、紙やすりの研磨グリットによって決
定されるように本質的にランダムである。各個々の中断
部の形態は同様に制御されない。スタンプ装置は、米国
特許第４９２９１６９号において開示され、リボンの長
さ方向に沿って均一な出力発光を保持するために、光源
から離れるように意図されたリボンのこれらの領域に対
して増大するより大きな圧力を印加するように設計され
る。
【０００８】特開昭６３−１２１００２号は、光ファイ
バを介して伝搬してその端面に入射する光は光ファイバ
の軸に対して実質的に横切る方向で反射されるように、
光ファイバの軸に対して傾斜された角度で光ファイバの
端面をカットすることを開示している。光の発光は、光
ファイバの端面の表面をざらざらに荒くすることによっ
て増大される。
【０００９】米国特許第４７４３４１０号の明細書は、
硬化された樹脂マトリックスにおいて設定された透明な
ロッドの形式を有する複数の光ガイドチャンネルを備え
た発光デバイスを開示している。当該樹脂は、３つの側
面で上記ロッドを取り囲んでおり、各ロッドの１つの側
面を露出させたままにしている。当該デバイスは、所定
の間隔だけ離された平行な複数のロッドが透明な基板の
１つの側面上に、例えばプレス技術又はスタンプ技術、
および、複数のロッド上にわたってそれらの間に印加さ
れた注型成形樹脂とを用いて形成される複雑な鋳造手順
によって製造される。一旦鋳造化合物が硬化されたなら
ば、当該材料は、ただ残っている鋳造樹脂によって３つ
の側面でそれぞれのロッドが取り囲まれるまで当該ロッ
ドに対して実行されるように、反対の側面から腐食され
る。当該デバイスは、それ自体の性質によって実質的に
は硬直しており、これによってその可能性のある用途を
制限している。
【００１０】各ロッドは、オプションで、当該ロッドの
軸に対して実質的に垂直である方向で伝搬する光がそこ
に突き当たり、次いで当該露出された表面を介して反射
するように成形された複数の凹部又はノッチを有するよ
うに形成される。個々の光ガイドチャンネルに沿って均
一な出力発光は、意図された光の伝搬の方向で、複数の
ノッチの深さ（又は断面）を増大することによって達成
される。所望されない光の散乱効果を最小化するために
は、複数のロッドにおいてノッチが形成された表面は、
一般には、鋳造樹脂で被覆する前に銀メッキされる。
【００１１】液晶ディスプレイを含む製品と同様に、サ
インボードの均一な発光及び他の比較的大きな表面領域
のディスプレイのために、１つの光源から光を受けかつ
面状の光を供給する種々のタイプの光拡散パネルが知ら
れている。そのようなパネルは、一般に、所望の方向で
パネルから発光させるために、当該パネルの一端を介し
て入射される光を方向づける光拡散又は光反射表面もし
くは層を有して形成されたシート形状の透明材料を備え
る。これらの光拡散パネルの例は、米国特許第４０５９
９１６号、第４６４２７３６号及び第４６４８６９０
号、並びに日本国特公昭６０−２６００１号、特公昭６
０−２６００２号、特公昭６１−５５６８４号、及び特
公昭６１−１０４４９０号において開示されている。
【００１２】米国特許第４２８５８８９号に開示された
光拡散パネルにおいて、パネルの裏面は、複数の浅い凹
部を有する。この凹部は、伝搬する光を反射させ、パネ
ルから出射させた後パネルの裏面に隣接しかつその裏面
に対して同一の広がりを有する表示面に突き当たるよう
に成形された。当該凹部は規則的に又はランダムに間隔
をあけて形成してもよい。反射された光は、パネルの前
面を介して表示面を観察する観察者から離れて発生す
る。上記の拡散面は、比較的深い凹部を形成するために
パネルの裏面をざらざらの粗い面に形成することによっ
て構成され、次いで、それらの凹部が光学的に透明な材
料を用いて部分的に充填される。
【００１３】米国特許第４７２９０６８号は、透明な光
透過基板と、この基板の前面の表面上に形成された光拡
散層と、基板の裏面上に形成され、基板を介して光拡散
層に伝搬する光を均等に分配するために有効な光反射層
とを備える。光反射層は、一般に、そこに形成された複
数の“光反射スポット”を有する透明膜を備え、上記の
複数のスポットの大きさと形状と形成分布は、均一な出
力発光を生成するように選択される。これらの複数の光
反射スポットは、典型的には、ある光反射金属にてなる
１つの層の選択的なエッチングによって形成される。本
発明の目的は、光を選択的に発光することができ照明デ
バイスの構成において特別な用途を見つけ出す光ファイ
バを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれ
ば、光発光領域の長さを有する少なくとも１つの部分に
沿って光発光領域を有する光ファイバが提供され、当該
光発光領域は、光ファイバに沿って所定の間隔で配置さ
れた複数の光素子を備え、この複数の光素子は、少なく
とも１つの反射面を備える。この反射面は、当該光ファ
イバを介して伝搬し１つの光素子の表面上に突き当たる
光の一部分が光ファイバを横切ってかつ光発光領域の壁
を介して反射されるように配置される。
【００１５】ここで用いられる“光ファイバ”という用
語は、クラッドファイバと、アンクラッドファイバの両
方を意味するように用いられる。“クラッドファイバ”
という用語は、コア材料よりも小さい屈折率を有するク
ラッド材料にてなる被覆を有するコアを備えたファイバ
を記述するために用いられる。“アンクラッドファイ
バ”という用語は、ただ“露出した”コアを単独で備え
たファイバを記述するために用いられる。クラッドファ
イバとアンクラッドファイバの両方は、本発明における
使用のために適している。“光素子”という用語は、こ
こでは、光ファイバのコアにおいて形成された任意の制
御された中断部又は他の不連続部を含むように用いら
れ、その表面に突き当たる光の少なくとも一部分を反射
してファイバの対向する壁を通すことが可能な１つ又は
それ以上の表面を定義する。そのような光素子は、光フ
ァイバの制御された方法での製造においてときどき生じ
る不完全性の欠陥や表面不規則性の部分や、かき傷跡や
他の中断部と区別される。ここで、光素子の形態、パタ
ーンや間隔は、光ファイバの意図された使用に適合する
ように形成される。各光素子の形態の適当な制御によっ
て、たとえば光ファイバに沿った光素子のパターンや間
隔、および、反射面の角度、曲線、及び断面の適当な制
御によって、ファイバの側壁を介して選択的に光を放射
させることが可能である。
【００１６】各光素子の反射面は、一般に、ファイバの
長手方向の軸に対して垂直な平面に対して、ある角度で
傾斜される。実質的に０°以上９０°未満の任意の有用
な角度を用いてもよいが、一般に、反射面は、その平面
に対して、１０°〜８０°の角度で、好ましくは２０°
〜７０°の角度で、より好ましくは３０°〜６０°の角
度で傾斜される。各光素子の反射面は曲げられてもよい
が、一般に、それは実質的に平面である。
【００１７】光素子の反射面は、一般に、光学的品質
（optical quality）を有するように構成される。“光
学的品質”は、一般には、問題となっている表面が、表
面に対して突き当たる入射光のうち、それに入射する少
量（一般には、２０％未満であって、好ましくは１５％
未満であって、より好ましくは１０％未満である量）の
光だけを拡散的に散乱することを意味すると一般に理解
されている。残りの光は鏡面反射又は屈折をおこす。 光素子は、一般に、１つの光素子の表面から反射された
光の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％、
より好ましくは少なくとも９０％がファイバに沿ってか
つファイバの光発光領域の壁を介して反射されるように
構成される。好ましくは、ファイバの光発光領域から出
現する全体の光の少なくとも５０％が、光素子の反射面
によって反射された後、ファイバから出射される。より
好ましくは、光ファイバの光発光領域から出現する全体
の光の少なくとも８０％は、光素子の反射面によって反
射されてファイバから出射する。
【００１８】光素子の反射面は、任意ではあるが、たと
えば銀メッキ法などの、当該技術において公知である適
当な技術のうちの任意の技術を用いて、その反射性を増
大させるように処理を施してもよい。各光素子の反射面
は、またファイバの長手方向の軸に対してある角度で形
成してもよいが、一般には、ファイバの長手方向の軸を
横切るように存在する。光ファイバの意図された使用の
ために適当な光素子のパターンを採用してもよいが、光
素子は、一般には、ファイバの中心線に沿って所定の間
隔をあけて設けられる。
【００１９】光ファイバの光発光領域に沿って実質的に
均一な出力発光を保持するためには、連続的な光素子の
形態とパターンと間隔とを、先行する素子によって反射
されてファイバから出射する光を補償するように制御し
てもよい。例えば、連続的な光素子の反射面の断面領域
は、意図された光の伝搬方向で増大してもよい。その代
わりに、連続する光素子の間の間隔を減少させてもよい
し、反射面の角度を変化させてもよいし、これらの方法
の任意の組み合わせ又はすべての組み合わせを用いても
よい。
【００２０】光素子は、以下の制御された方法でファイ
バにおける中断部又は不連続部を形成するための方法に
よって生成できる。すなわち、ファイバをスタンプし、
打ち出し、そうでなければ凹部を形成し、ファイバをカ
ットし又はファイバにスリットを形成し、ファイバなど
にひびを入らせる方法を用いる。ファイバがクラッド材
料の被覆を有して設けられるとき、中断部は、クラッド
を介してファイバのコア内にまで存在する必要がある。
光素子は、上述の方法に限定されない、ファイバにおけ
る中断部又は不連続部を形成するための任意の所望され
る手段によって生成してもよい
【００２１】光素子を形成するための好ましい方法は、
スタンプ・プロセス又は打ち出しプロセスによってファ
イバの表面にノッチを形成することを含む。各ノッチ
は、一般的には、第１の反射面と第２の表面を画成す
る。第２の面は、ファイバの長手方向の軸に対して垂直
であってもよいし、もしくはファイバの長手方向の軸に
対して垂直な平面に対して傾斜し又は離れて形成しても
よい。また、２つ又はそれ以上の反射表面を備えた“合
成”ノッチが有用である。光素子は、好ましくは、ファ
イバを介して伝搬する全体の光の２０％未満、より好ま
しくは１０％未満、最も好ましくは５％未満が、光素子
によって、ファイバにおいて形成された中断部を介して
直接に逃げ出すことができるように構成される。本発明
に係る光ファイバは、発光の手段として特別な用途を見
い出すことができ、本発明の別の態様によれば、１つ又
はそれ以上のそのような光ファイバを備えた発光デバイ
スが設けられる。
【００２２】たとえばそのようなファイバのアレイは、
楽器、機械、ディスプレイ及びグラフィックイメージの
ためのバックライトとして、もしくは、オーバーヘッド
・プロジェクタ、イメージセンサ、光学プリンタ、コピ
ー機、ファクシミリ装置、テレビジョンなどのための光
源として用いてもよい。これらの応用においては、光素
子の形態や間隔は、一般には、通常はファイバの長手方
向の軸に対して垂直である、実質的に均一な光出力を結
果としてもたらすように制御されるであろう。
【００２３】また、本発明の発光デバイスは、交通又は
他の道路信号を含む多数の信号の応用のために、もしく
は、車両のなどによって運ばれるものを含む、舗装道路
又は歩道及び道路のマーキング、広告板や他の広告掲示
板のために用いてもよい。これらの応用においては、フ
ァイバは、１つで又はグループで用いてもよく、その信
号に対する相対的に必要な位置に対して所望された画像
とその投射を形成するように制御された光素子の形態、
間隔及びパターンを有して、たとえば表示されたメッセ
ージにおける変化又は色の変化をもたらすような異なっ
た効果を得ることができる。
【００２４】本発明の光ファイバは、ストリップ形状及
びパネル形状の照明又は発光において特別な用途を見つ
けることができる。本発明の発光デバイスは、一般に
は、１つのパネルと１以上の光ファイバとを備え、ファ
イバの壁を介して伝搬する光のうちの少なくとも一部分
はパネルに直接に又はパネルを介して伝送されるように
配置される。１つの実施例においては、パネルは、例え
ば無機ガラス又は合成樹脂のような透明又は半透明な材
料にて形成されてもよい。パネルは、反射された後にフ
ァイバから出射する光の、方向、量又は質、例えば色な
どのを変化させる、拡散器、偏光子、フィルタ、拡大レ
ンズ又は他の“光学的能動”素子を含んでもよい。ま
た、パネルは、また、本質的でないが、ほこり、汚物、
及び他の異物、機械的な損傷、並びに、デバイスが外部
の位置にさらされるように設けられるときに、天候から
光ファイバを保護するように作用する。そのような配置
は、パネルにおいて、ストリップ形状の発光又は照明、
並びに舗装道路又は歩道のマーキングにおける特別な利
用を見つけることができる。
【００２５】もう１つの実施例においては、パネルは、
ファイバから発光される光を変調する液晶シャッタを備
えてもよい。そのようなシャッタは、一般的に、“密封
され充填された”液晶材料によって分離された無機ガラ
ス又は合成樹脂にてなる２枚のシートを備える。両方の
シートの内部表面は、導電性材料にてなる薄くて透明な
被覆を有する。２つの被覆の間に電圧が印加されたと
き、液晶材料の分子の方向はシャッタを介して光の通過
を許可（又は防止）するために変化される。
【００２６】別の実施例においては、パネルは、ファイ
バからの光がその上に画像を表示するように方向づけら
れたスクリーンを備えてもよい。そのような配置は、交
通信号、道路の信号、広告板及び広告掲示板などにおい
て特別な利用を見い出すことができる。好ましくは、パ
ネルは、所望された形状で光ファイバを支持してもよ
く、ファイバは例えば接着剤を用いてパネルに固定され
る。上記のデバイスは、一般的に、光を光ファイバ中に
伝搬させるように光ファイバの一端又は両端に位置する
光源を備える。光源は、たとえば紫外線、可視線又は赤
外線で発光する、レーザスキャナ、レーザダイオード、
電球などの、連続的な光源及びパルス制御された光源の
両方を含む任意の適当な光源を備えてもよい。
【００２７】１つの好ましい実施例においては、発光デ
バイスは、平行であって一般に平面の１つのアレイに配
置された複数の光ファイバを備える。そのような配置
は、パネルやストリップ形状の照明において特別な用途
がある。当該デバイスは、互いにかつパネル上に取り付
けられた２つ又はそれ以上のそのようなアレイを備え、
これらのアレイは、積層化された配置において他の層の
上に１つの層が積層されて形成される。任意の特定の層
上の複数のノッチは、通常、パネルから離れてアレイの
側面上に形成されるが、１つの層中の複数のノッチは、
その次の層上の複数のノッチとともに一列に並置させる
必要はなく、実際には、より均一な出力発光を得るため
には、それらがそのように並置しないことが好ましいか
もしれない。もちろん、２つのアレイは“背面から背面
への”配置において用いてもよい。
【００２８】アレイを形成するファイバが、たとえば光
の伝搬方向で連続的な光素子間の距離を減少させること
によって、アレイの長さ方向に沿って一定の出力発光を
提供するように補償されるとき、光源は、一般に、ファ
イバの一端に設けられ、したがって各ファイバは方向づ
けられる。しかし、ファイバが、たとえば光発光領域の
中央点に到達するまでいずれかの端部からの連続する光
素子間の距離を減少させることによって、両方の方向で
先行する素子からの光の漏れが補償されるとき、１つの
光源をアレイの両端に設ける必要がある。好ましくは、
一端から照明されるファイバは、他端上の蒸着形成され
た反射面を有しても良い。
【００２９】好ましくは、当該デバイスは、複数のファ
イバを取り囲むためのパネルの少なくとも周辺の回りに
固定されるように成形されたカバーを含んでもよい。当
該カバーは、ファイバから発光された任意の“間違った
方向又は方法の”光束を反射するために、反射性の材料
にて形成し、もしくはそのような材料からなる独立した
層を用いて被覆されて形成してもよい。“カバー”とい
う用語は、たとえばファイバの表面上に蒸着してもよい
金属の被覆などを意味し、その広い意味を示すようにこ
こで用いられる。ノッチの表面はそれ自身、“間違った
方向又は方法の”光束の漏れを防止するための金属を用
いて被覆してもよい。
【００３０】
【実施例】以下に、添付の図面を参照して本発明の実施
例を説明する。図１は本発明にかかる光ファイバ（２）
の一部を示している。このファイバ（２）は、規定され
た間隔で、複数の光素子を備えている。この光素子は、
本実施例では一連のノッチ（４）の形態を有し、その一
つのみが図１に示されている。各ノッチ（４）は、（そ
こに存在する）ファイバのクラッドを通してコア材料内
まで存在するとともに、ファイバの長手方向の軸に直角
な面に対してある角度で傾斜した第１の面（６）を規定
する。この第１の面（６）は、反射ミラーとして作用
し、ファイバ（２）を通して伝搬するとともに第１の面
（６）に入射する光の一部（実線の矢印により例示され
ている）がファイバ（２）の反対側の壁（８）へ反射さ
れる。また、各ノッチ（４）は、この実施例では実質的
にファイバ（２）の長手方向の軸に直角をなす第２の面
（１０）を規定している。
【００３１】傾斜した第１の面（６）が銀メッキされて
いないか、もしくは全反射しないようにされているとす
ると、コアと空気との界面の反射の臨界角よりも小さい
角度で第１の面（６）に入射した光は、反射されてファ
イバ（２）を横断し、反対側の壁（８）に入射する。も
しも、壁（８）に反射した光の入射角がこの界面の反射
の臨界角よりも大きいときには、光は、実線の矢印によ
り例示されるように、壁（８）を通って出射する。もし
も、反射された光の壁（８）での入射角度が臨界角より
も小さいならば、光はファイバ（２）内を伝搬し続け
る。
【００３２】反射の臨界角よりも大きい角度で傾斜面
（６）に入射する光は、（屈折を伴って）傾斜面（６）
を通過し、点線および鎖線の矢印により例示されている
ように、入射角度に応じて、ファイバ（２）から外れる
かまたは第２の面（１０）に入射する。第２の面（１
０）に入射する光は、再び入射角度に依存して、ファイ
バ（２）内へ屈折して戻るかまたはファイバ（１０）の
外へ反射する。ノッチの形状の適切な設計により、ノッ
チを介して逃げる光の割合が最小化されるとともに、反
対側の壁（８）に反射する割合が最大化される。もしも
面（６）の反射率が（たとえば、銀メッキにより）高め
られているならば、そのときは面（６）に入射する光の
大部分は壁（８）へ反射される。
【００３３】したがって、ノッチ（４）の正味の効果
は、壁（８）を通って出射する光の、ファイバ（２）を
通して伝搬する全体的な光に対する固定された割合を、
ノッチ（４）それ自身を通して逃れる光をずっと少ない
割合にしつつ、転換させることである。残りの光は、フ
ァイバ（２）内を伝搬し続け、そして、続くノッチ（図
示せず。）に入射する可能性があり、各ノッチにおい
て、伝搬する光のさらに一部が、上に概説した原理にし
たがって、壁（８）を通過して外に発散される。
【００３４】各ノッチ（４）の形態、たとえば、第１の
面（６）の傾斜角度、および、より小さい程度で、第２
の面（１０）、各面（６および１０）が平面であるか曲
面であるか、各面（６および１０）の断面領域等が、そ
の特定の出射点においてファイバ（２）から出射される
光の大きさおよび方向に影響を与えることが理解される
であろう。したがって、ファイバから反射された光の大
きさおよび方向は、ファイバに沿ったノッチのパターン
と間隔とともに、適切なノッチのタイプを選択すること
により制御することができる。与えられたファイバの各
ノッチは通常、類似の形態を有しているが、ノッチのタ
イプの任意の有用な組合せが採用できる（また、ファイ
バの長手方向に沿って一定出力照明の維持に関する以下
の説明を参照せよ）。
【００３５】図示の実施例では、ノッチ（４）の第１の
面（６）は、上記の面に対してほぼ４５°の角度で傾斜
しているが、１０°から８０°の角度、好ましくは、１
０°から７０°、そしてより好ましくは３０°から６０
°がまた有用である。ファイバから出射する光の所望の
大きさおよび進行方向によって、０≦θ＜９０°の任意
の有用な角度を使用することができる。
【００３６】ノッチ（４）の第２の面（１０）は、図２
の（ａ）に示すように、ファイバ（２）の長手方向の軸
に対して直角であるか、または、図２の（ｂ）および
（ｃ）に示すように、“Ｖ”字形状もしくはつめ型のノ
ッチ（それぞれ１４および１２）を規定するために、フ
ァイバ（２）の長手方向の軸に対して直角な面に対して
傾斜して、すなわち、離れている。
【００３７】ノッチ（４）の一つもしくは両方の面（６
および１０）は、図２の（ｄ）に示すように、ある種の
使用には、曲がっていてもよい。しかし、通常は、それ
らは実質的に平面である。ノッチの面は、通常、光学的
な品質を保持するように形成されている。
【００３８】図３の（ａ）から（ｃ）は、与えられた出
射点にてファイバから出射される光の大きさおよび方向
を制御するために使用することができるノッチの形態の
種々の変形例を図式的に示している。
【００３９】ノッチ（４）の一つもしくは両方の面（６
および１０）は、従来の周知の適当な技術を使用してそ
の反射率を増加させるように自由に処理することができ
る。
【００４０】ノッチ（４）は、図４の（ａ）に示すよう
に、ファイバ（２）の長手方向の軸を横切るように存在
していてもよく、また、図４の（ｂ）に示すように、角
度をもって傾斜していてもよい。
【００４１】ファイバそれ自身は、無機ガラスと合成樹
脂ファイバとの両方を含む、従来周知の適当な光ファイ
バからなる。１.４から１.６６の屈折率を有するコア材
料が一般的に好ましく、かつ、ノッチは、プラスチック
ファイバにおいてより容易に形成することができる。
（ファイバに存在している）クラッドは、選択されたコ
ア材料に対して適切な屈折率を有する従来周知の適当な
材料からなる。
【００４２】ファイバは任意の有用な横断面形状を有す
ることができるが、商業的に利用可能なファイバの大多
数は、円形、四角形（正方形）もしくは楕円の断面を有
している（図５の（ａ）および（ｂ）参照）。しかしな
がら、ファイバ全体にわたって光の均一な分布を確保す
るためには、その断面は少なくともファイバの光が出射
する（ノッチが形成された）領域で実質的に均一である
べきである。ファイバの断面の選択は、四角形のファイ
バはより容易に平行に整列させて収容することができる
といった現実的な因子から、特定の断面のファイバを通
過して伝搬する光の特性分布といったような複雑な因子
にわたる多数の因子に依存する。たとえば、楕円の横断
面を有するファイバでは、伝搬する光は楕円の主軸に沿
って集中するようになる。
【００４３】ファイバの大きさは、また、それらの予定
された使用法により変わる。たとえば、帯状の照明の目
的には、長さが５０ｍまたは１００ｍに達するファイバ
さえも使用される。一般に、円形断面のファイバでは、
ファイバ径が５ｇｍから５ｍｍまで変化してもよいが、
この範囲外の径もまた有用である。
【００４４】図６は、本発明にかかる光ファイバ（１
６）の他の実施例の側面図である。ファイバ（１６）
は、このファイバ（１６）の中心線に沿って周期的な間
隔をおいて配置された複数の“Ｖ”字形状を有するノッ
チ（１４）を備えているが、ファイバ（１６）の予定さ
れた使用に適合するノッチ（１４）の有用なパターンを
採用することができる。各ノッチ（１４）は、ファイバ
（１６）の長手方向の軸に対して約４５°の角度で傾斜
した第１および第２の面（それぞれ６および１０）を規
定している。光ファイバの光が出射する（ノッチがつけ
られた）領域に沿って実質的に均一な出力光の強度を維
持するために、引き続くノッチの間の間隔は、（点線の
矢印により示された）予定された光の進行の方向で減少
している。各々の引き続くノッチからの出射される光
は、前のノッチからの光の漏れの結果、減衰するが、こ
れは光が進行する方向でノッチの密度を増加させること
により補償することができる。このことが幾分誇張して
図に示されている。一方、面の傾斜の角度は変えること
ができる。あるいは、図７に示すように、引き続く複数
のノッチ（４）の各面（６および１０）の横断面の領域
は、光の損失を補償するために、予定の光の進行の方向
で増加していてもよい。
【００４５】図６の（ａ）を参照すると、引き続くノッ
チの間の間隔は、次の数式（１）により規定される。
【００４６】
【数１】
【００４７】ここで、 Ｓ ＝ 引き続くノッチ、すなわち、ｎ番目のノッチと
ｎ＋１番目のノッチとの間の距離、 ｎ ＝ 個々のノッチの各々の番号、 Ｋ ＝ 定数（以下、ノッチ間隔定数という。）、 Ｃ ＝ ファイバの断面積、 Ａ ＝ ノッチの断面積 である。
【００４８】図６の（ｂ）を参照すると、円形断面のフ
ァイバ（１６）のノッチ（１２）の横断面の面積が数式
（２）により決定することができる。
【００４９】
【数２】
【００５０】ここで、 Ａ ＝ ノッチの断面積、 ｄ ＝ ノッチの最大深さ、 ｒ ＝ 光ファイバの半径 である。
【００５１】ノッチが形成された面の長さ（Ｔ）は、数
式（３）により与えられる。
【００５２】
【数３】
【００５３】ここで、 Ｎ ＝ ノッチの総数、 ｎ ＝ 個々のノッチの各々の番号、 Ｋ ＝ ノッチ間隔定数、 Ｃ ＝ ファイバの断面積、 Ａ ＝ ノッチの断面積 である。
【００５４】したがって、１.０ｍｍの直径を有すると
ともに一定の形態の１７５個のノッチを有する円形断面
のファイバに対するデータの例は次の通りである。 （i） ファイバの半径（ｒ） ＝ ０.５ｍｍ （ii） ノッチの深さ（ｄ） ＝ ０.０３７５ｍｍ （iii） ノッチが形成された面の長さ（Ｔ） ＝ １５０ｍｍ （iv） ノッチの断面積（Ａ） ＝ ０.００９５７３ｍｍ2 （v） ファイバの断面積（Ｃ） ＝ ０.７８５４ｍｍ2 （vi） ノッチ間隔定数（Ｋ） ＝ ２.０９９４ｍｍ （vii） 第１と第２のノッチとの間の距離（ｎ＝１におけるＳ） ＝ ２.０７４ｍｍ （viii） 第１７４番目と１７５番目のノッチとの間の距離（ｎ＝１７４にお けるＳ） ＝ ０．２４６ｍｍ （ix） 第１のノッチから引き続くノッチの間の距離（ｍｍ）は表６の通りで ある。
【００５５】
【表６】 ノッチ 距 離 ノッチ 距 離 ノッチ 距 離 ２ ２.０７ ３ ４.１２ ４ ６.１５ ５ ８.１４ ６ １０.１２ ７ １２.０７ ８ １４.００ ９ １５.９０ １０ １７.７８ １１ １９.６３ １２ ２１.４７ １３ ２３.２８ １４ ２５.０７ １５ ２６.８４ １６ ２８.５９ １７ ３０.３１ １８ ３２.０２ １９ ３３.７０ ２０ ３５.３６ ２１ ３７.０１ ２２ ３８.６３ ２３ ４０.２３ ２４ ４１.８２ ２５ ４３.３８ ２６ ４４.９２ ２７ ４６.４５ ２８ ４７.９６ ２９ ４９.４５ ３０ ５０.９２ ３１ ５２.３７ ３２ ５３.８１ ３３ ５５.２３ ３４ ５６.６３ ３５ ５８.０１ ３６ ５９.３８ ３７ ６０.７３ ３８ ６２.０６ ３９ ６３.３８ ４０ ６４.６８ ４１ ６５.９６ ４２ ６７.２３ ４３ ６８.４９ ４４ ６９.７３ ４５ ７０.９５ ４６ ７２.１６ ４７ ７３.３５ ４８ ７４.５３ ４９ ７５.７０ ５０ ７６.８５ ５１ ７７.９９ ５２ ７９.１１ ５３ ８０.２２ ５４ ８１.３２ ５５ ８２.４０ ５６ ８３.４７ ５７ ８４.５２ ５８ ８５.５７ ５９ ８６.６０ ６０ ８７.６２ ６１ ８８.６２ ６２ ８９.６２ ６３ ９０.６０ ６４ ９１.５７ ６５ ９２.５３ ６６ ９３.４７ ６７ ９４.４１ ６８ ９５.３３ ６９ ９６.２４ ７０ ９７.１４ ７１ ９８.０３ ７２ ９８.９１ ７３ ９９.７８ ７４ １００.６４ ７５ １０１.４８ ７６ １０２.３２ ７７ １０３.１５ ７８ １０３.９６ ７９ １０４.７７ ８０ １０５.５７ ８１ １０６.３５ ８２ １０７.１３ ８３ １０７.９０ ８４ １０８.６６ ８５ １０９.４１ ８６ １１０.１５ ８７ １１０.８８ ８８ １１１.６０ ８９ １１２.３１ ９０ １１３.０２ ９１ １１３.７２ ９２ １１４.４０ ９３ １１５.０８ ９４ １１５.７５ ９５ １１６.４２ ９６ １１７.０７ ９７ １１７.７２ ９８ １１８.３６ ９９ １１８.９９ １００ １１９.６１ １０１ １２０.２３ １０２ １２０.８４ １０３ １２１.４４ １０４ １２２.０３ １０５ １２２.６２ １０６ １２３.２０ １０７ １２３.７７ １０８ １２４.３３ １０９ １２４.８９ １１０ １２５.４４ １１１ １２５.９９ １１２ １２６.５３ １１３ １２７.０６ １１４ １２７.５８ １１５ １２８.１０ １１６ １２８.６１ １１７ １２９.１２ １１８ １２９.６２ １１９ １３０.１１ １２０ １３０.６０ １２１ １３１.０８ １２２ １３１.５６ １２３ １３２.０３ １２４ １３２.５０ １２５ １３２.９５ １２６ １３３.４１ １２７ １３３.８６ １２８ １３４.３０ １２９ １３４.７３ １３０ １３５.１７ １３１ １３５.５９ １３２ １３６.０１ １３３ １３６.４３ １３４ １３６.８４ １３５ １３７.２５ １３６ １３７.６５ １３７ １３８.０４ １３８ １３８.４３ １３９ １３８.８２ １４０ １３９.２０ １４１ １３９.５８ １４２ １３９.９５ １４３ １４０.３２ １４４ １４０.６８ １４５ １４１.０４ １４６ １４１.４０ １４７ １４１.７５ １４８ １４２.０９ １４９ １４２.４４ １５０ １４２.７７ １５１ １４３.１１ １５２ １４３.４４ １５３ １４３.７６ １５４ １４４.０８ １５５ １４４.４０ １５６ １４４.７１ １５７ １４５.０２ １５８ １４５.３３ １５９ １４５.６３ １６０ １４５.９３ １６１ １４６.２３ １６２ １４６.５２ １６３ １４６.８１ １６４ １４７.０９ １６５ １４７.３７ １６６ １４７.６５ １６７ １４７.９２ １６８ １４８.１９ １６９ １４８.４６ １７０ １４８.７３ １７１ １４８.９９ １７２ １４９.２５ １７３ １４９.５０ １７４ １４９.７５ １７５ １５０.００
【００５６】図８は、「合成」ノッチ（２０）を備えた
光ファイバ（１８）を示している。「合成」ノッチは、
ファイバ（１８）の長さに沿った各出射点にて、間隔を
おかずに存在する２以上のノッチからなり、図示した例
では第１のノッチ（２２）と第２のノッチ（２６）から
なる。臨界角より大きい角度で第１のノッチ（２２）の
第１の面（４）に入射する光は、実線の矢印“Ａ”およ
び“Ｂ”で示されているように、反射してファイバ（１
８）を横断して反対側の壁（２４）を透過する。臨界角
よりも小さい角度での入射光は、第１のノッチ２２の第
２の面（２６）を透過して屈折し、その後、第２のノッ
チ（２６）の第１の面（４）から再び反射されて、実線
の矢印“Ｃ”により示されているように、ファイバ（１
８）を横断して反対側の壁（２４）を通過する。
【００５７】図９の（ａ）は、本発明に係る照明装置の
好ましい実施例を示している。装置（（２８）により一
般的に示されている）は、通常、少なくとも半透明の
（たとえば、拡散）材料からなるシートからなる前パネ
ル（３４）と、隣接して並んだ関係を有する光ファイバ
（３８）の実質的に平行なアレー（３６）とからなる。
光ファイバ（３）のアレー（３６）は、たとえば、適当
な透明の接着剤を用いて、前パネル（３４）に取着され
る。光ファイバが被覆されていない種類のものである場
合には、好ましくは、上記の接着剤は、望ましくない光
の散乱効果を低減するために、ファイバのコア材料のそ
れよりも低い，一般的には、少なくとも０.０３単位低
い、好ましくは少なくとも０.０５単位低い、屈折率
（ｎD）を有している。
【００５８】前パネル（３４）は、（無機ガラスと合成
樹脂の両方を含む）光ファイバ（３８）のアレイ（３
６）から出射される光の光ファイバを通しての透過を許
容する十分な透明度を有する材料から形成されている。
前パネルの光学的な特性は、上記の装置（３２）から出
射する光の方向、量もしくは質、たとえば色に影響を与
えるように選択されていてもよい。たとえば、前パネル
は、拡散板もしくはコリメート・小レンズ（collimatin
g lenslets）でマークが付されていてもよい。
【００５９】上記の装置は、機械的な損傷からファイバ
の後面を保護するとともに、ほこり、塵および他の外部
からのものによる汚染からノッチを保護するために、カ
バー（図示せず。）をオプションで含んでいてもよい。
【００６０】このカバーは、好ましくは、反射材料から
形成されているかまたは前パネルの方向における迷光を
反射するような材料の層でコートされる。カバーパネル
は、適当な接着手段もしくは他の固定手段を使用して少
なくとも前パネルの周辺の周りで固定される。ファイバ
が被覆されていない種類のものである場合には、カバー
は、（低い屈折率材料としての）空気でノッチを満たし
たままにしておくために、好ましくは、上記前パネルに
取り付けられる。一方、もしも低ｎDの接着剤が後パネ
ルを所定位置に固定するために使用されるならば、ノッ
チは接着剤で満たされていてもよいが、しかしこれはど
ちらかといえば好ましくはない。
【００６１】図示した実施例では、前パネル（３４）と
光ファイバ（３８）のアレイ（３６）はともに実質的に
平面である。しかし、任意の実際的な構成を採用するこ
とができる。
【００６２】第２の実施例では、本装置は、層状構造に
相互に積み重ねられた、光ファイバの２以上のそのよう
なアレイからなる。アレイは、相互にかつ前面に適当な
接着剤を用いて固定される。図９の（ｂ）を参照して説
明すると、光ファイバが円形の断面を有するならば、隣
接する層（４１、４２）の互い違い配列（最密充填配
列）が好ましい。任意の特定の層におけるノッチ（４）
は、前面（３４）から遠い層（４１と４２）の側部の上
になければならない。しかし、任意の１つの層における
ノッチが次の層の上のノッチとともに並ぶことは必要で
はない。実際に、より一様な出力を達成するために、並
ばない方が好ましいかもしれない。この種の装置は、全
体の厚さに関して小さな犠牲を払うだけで、より大きな
照明強度を与える。
【００６３】本装置は、通常、１個または複数個の光源
（図示しない）を備える。光源は、ファイバを通って光
を伝搬するようにファイバのアレイの１端または両端に
位置できる。図９の（ａ）に示すように、もしアレイの
個々のファイバのノッチパターンが各々１つの方向に向
いているならば、光源は、通常、アレイの１端に位置さ
れる。しかし、他のノッチパターンに対して、光源は、
両端に位置できる。
【００６４】光ファイバの自由端（３８）は、図９の
（ａ）に示すように、都合よく束にまとめられる。光フ
ァイバの束は、平行なアレイよりも容易に照射される。
本装置の光源は、好ましくは、ファイバアレイの光放射
（ノッチ）領域から遠い位置に位置される。たとえば、
もし本装置が自動車の内部光として使用されるならば、
光源は、所有者が電球を簡単に取り替えられるように、
自動車のトランクに位置できる。多数の装置が単一の光
源により都合よく照明が可能である。
【００６５】図１０は、本発明に係る照明装置の別の実
施例（一般に（４４）で示される）を示す。本装置（４
４）は、光ファイバの実質的に平行なアレイ（４６）
と、液晶シャッタアレイ（ＬＣＳ）（５０）である前パ
ネルとからなる。本装置（４４）は、また、後パネル
（４９）を備える。
【００６６】液晶シャッタアレイ（５０）は、たとえば
無機ガラスまたは合成樹脂からなる２枚の透明シート
（５２と５４）を備え、２枚の透明シートは、液晶材料
の層により分離される。液晶材料の層は、アレイ（４
６）の個々のファイバ（４８）に対応して、スペーサ
（５８）により個々の領域すなわち「シャッタ」に分割
される。両シート（５２と５４）の内部表面は、伝導性
材料の透明被覆（図示しない）を備えていて、透明被覆
は、同様に、各液晶シャッタ（５６）に対応する個々の
領域に分割される。電圧が２つの被覆の間に加えられる
と、液晶材料の方位は変化され、光の通過を可能にし、
または遮蔽する。液晶シャッタアレイの構成と作動モー
ドの一般的原理は当業界でよく知られている。
【００６７】赤の光は、各３個の光ファイバの第１の光
ファイバを通って伝送され、緑の光は、第２の光ファイ
バを通って伝送され、青の光は第３の光ファイバを通っ
て伝送される。各光ファイバを伝搬する光の色は、文字
「Ｒ」（赤）、「Ｇ」（緑）、「Ｂ」（青）により示さ
れる。
【００６８】理解されるように、３本の光ファイバのグ
ループの各々とそれに対応するシャッタは、光が当たる
スクリーンの上に「画素」を定義できる。図１０では、
Ａ〜Ｄにより示される４個のそのような画素は、それぞ
れ、緑（Ａ）、緑（Ｂ）、赤（Ｃ）、青（Ｄ）の光を放
射する。シャッタアレイを適当に操作することにより、
原色を混ぜて２次色を作り、フルカラー像を構成するこ
とができる。そのような配置は、通常の市販品と異なり
光が単一の液晶シャッタを通るだけで明るい絵を作るの
で、薄い液晶シャッタを用いたカラーテレビジョンのよ
うな特有の用途がある。
【００６９】本発明は、以下に例を用いてさらに説明さ
れる。これらの例では、以下の仕様により製造されたス
タンプ工具が光ファイバにノッチを設けるために使用さ
れた。 （仕様） （ａ） ノッチの深さ ０.０３７５ｍｍ （ｂ） ノッチの全部の数 １７５ （ｃ） 第１と最後のノッチの間の距離 １５０ｍｍ （ｄ） 第１のノッチから連続するノッチの距離（ｍｍ） 表６と同じなので、 ここでは、繰り返して具体的には記載しない。
【００７０】上述の仕様のより定義されるスタンプ工具
は、光ファイバの放射領域にそって放射光の一様な分布
を少なくとも理論的には与えるように、光ファイバにノ
ッチを設ける。これは、各々の連続するノッチから放射
される光が光ファイバのノッチの密度により補償される
ように、光の進む方向における連続するノッチの間隔を
減少することにより達成される。
【００７１】図１１の（ａ）〜（ｃ）は、ファイバをノ
ッチするために以下の例で使用されたスタンプ法を示
す。スタンプ工具（６０）は、金属ダイを備え、金属ダ
イの１つの表面は、たとえば電気溶着または火花腐食に
より加工され、１連の隆起部（６２）が設けられる。こ
の隆起部は、相互に平行であり、溝（６４）のいずれか
の側面に配置される。スタンプ工具（６０）は、ファイ
バ（６６）に圧しつけられ、図１１の（ｂ）に示される
ように、ファイバの表面に刻みをつけるために使用され
る。スタンプ操作は、好ましくは、温度を上げて実行さ
れる。隆起部（６２）のいずれかの側に設けられる溝
（６４）は、図１１の（ｃ）に示されるように、移動さ
れたクラッド材料を受け入れる。
【００７２】（例１）本発明による照明装置は、以下の
ように組み立てられる。ファイバライトガイド（Fiber
Lightguide）社から市販されている６０本の１ｍのポリ
（メチルメタアクリレート）（ＰＭＭＡ）光ファイバ
（１.０ｍｍ直径）が平面上に並んで置かれ、約３０ｃ
ｍ離れた２点に塗られた速乾性エポキシ接着剤で相互に
固定された。ポリ（エチレンテレフテレート）（ＰＥ
Ｔ）シート（７５ｐｍ厚さ）を備える前パネルは、接着
剤（チバガイギー社から市販されているＣＹ１３１１と
アラルダイトの速乾硬化剤の２：３の重量比の混合物）
で、７５ｇｍの厚さまで、被覆された。この光ファイバ
アレイは、次に、接着剤膜の上におかれ、重い重量で適
当な所に置かれた。接着剤が硬化すると、アレイはゴム
マットの上に、ＰＥＴ膜を下に向けて置かれ、スタンプ
工具が、アレイの上に置かれた。５０８２.５ｋｇの圧
力が工具に８０℃で１分間加えられた。その後、圧力が
除かれ、工具はアレイから移動された。
【００７３】ノッチのデータは次の通りである（図６の
（ａ）と（ｂ）参照）。 （i） ノッチの深さ ＝０.０３７５ｍｍ （ii） ノッチが設けられた表面の長さ ＝１５０ｍｍ （iii） ノッチの断面積 ＝０.００９５７３ｍｍ2 （iv） 第１と第２のノッチの間隔 ＝２.０７４ｍｍ （v） １７４番目と１７５番目のノッチのの間隔＝０.２４６ｍｍ
【００７４】ＰＥＴシート（７５μｍ厚さ）を備える後
パネルは、（ほこりがノッチに混じらないことを保証す
るために）ノッチが設けられた光ファイバの上に置か
れ、接着テープでアレイに固定された。
【００７５】光ファイバは、上に説明したように束ねら
れ、アクリル埋込用樹脂の中に固定され、ガラスペーパ
ーで研磨されてファイバの端が露出された。仕上げ研磨
は、６μｍのダイアモンドグリットを用いて実行され
た。５ｍＷのＨｅＮｅレーザ（６３３ｎｍ）からのチョ
ップされた光は、対物レンズを通って約１５ｍｍの直径
に発散し、光ファイバの研磨された端面に入射された。
本装置の前パネルと後パネルからの光の強度は、以下に
示されるディスプレイ上の１１点で（シリコンフォトダ
イオードを用いてスタンフォードリサーチシステム社の
ロックインアンプに供給され）測定された。１１の測定
点は次のとおりであった。
【００７６】得られた結果は表１に示される。
【表１】
【００７７】次に、表１に得られた結果（単位は任意）
を図式的に示す。ここに、数値は測定点での光強度を示
す。 入射 ４５２ ４１４ ４４２ ５９７ −−→ ４２９ ４２２ ４９２ 前 ４０１ ３８８ ４１９ ５５３ 入射 １４２ １６０ １６８ ２２３ −−→ − − − 後 １５１ １６８ １６７ ２２６ この結果は、光ファイバから放射された光の大部分が前
パネルを通ることを示す。
【００７８】（例２）アレイのファイバの端の埋め込み
と研磨の前に、伝送測定が、アレイ内のランダムに選ん
だ５本の光ファイバに対して行われた。また、ノッチの
ある光ファイバと比較するために、同様な測定が、同じ
長さ（１ｍ）のノッチの無い光ファイバのサンプルにつ
いて行われた。得られた結果が表２に示される。
【００７９】
【表２】
【００８０】（例３）１つのアレイが、例１に説明され
たように、組み立てられ、ノッチが設けられた。例１と
の相違点として、ファイバライトガイド社から市販され
ている７０本の１.５ｍのＰＭＭＡ光ファイバ（直径１.
０ｍｍ）が用いられ、前方向の漏れた光を反射するため
にアルミ化されたＰＥＴのシートが後パネルとして用い
られた。光は、例１に説明されたように、本装置の中に
入射され、次に示すように前パネルの上の１５点で測定
が行われた。 入射 １ ４ ７ １０ １３ −−→ ２ ５ ８ １１ １４ ３ ６ ９ １２ １５
【００８１】測定された出力光強度は、表３に示され
る。
【表３】
【００８２】次に、表３に得られた結果（単位は任意）
を図式的に示す。ここに、数値は測定点での光強度を示
す。 入射 ３４２ ３５６ ４０７ ４５８ ４８５ −−→ ３３２ ３３７ ３７４ ３９８ ４９６ ５０９ ５０８ ５５８ ６４０ ６６９
【００８３】（例４）１つのアレイが、例１に説明され
たように、組み立てられ、ノッチが設けられた。例１と
の相違点として、ファイバライトガイド社から市販され
ている２５本の１ｍのＰＭＭＡ光ファイバ（直角断面
２.０ｍｍ×１.５ｍｍ）が用いられ、これらの光ファイ
バは、本装置の前パネルと後パネルに短い面を露出して
並べて置かれた。光は、例１に説明されたように、本装
置の中に入射され、前パネルの上の１８点で測定され
た。１８の測定点が次に示される。 入射 １ ４ ７ １０ １３ １６ −−→ ２ ５ ８ １１ １４ １７ ３ ６ ９ １２ １５ １８
【００８４】測定された出力光強度は、表４に示され
る。
【表４】
【００８５】次に、表４に得られた結果（単位は任意）
を図式的に示す。ここに、数値は測定点での光強度を示
す。 入射 ３０３ ３０１ ３２５ ３５５ ３５７ ２７０ −−→ ３５４ ３８１ ３９５ ４０９ ４０１ ３３５ ２２２ ２５４ ２６６ ２９９ ２８５ ２６０
【００８６】この結果は、出力光強度が、アレイにそっ
た経路の約２／３のところで最大値にまで達して端で減
少することを示す。強い光源を用いた本装置の照明は、
非常に明るいディスプレイを実現し、目には一様に分散
したように見える。
【００８７】（例５）１つのアレイが、例１に説明され
たように、組み立てられ、ノッチが設けられた。例１と
の相違点として、ファイバライトガイド社から市販され
ている３９本の１ｍのＰＭＭＡ光ファイバ（直径１.０
ｍｍ）が用いられ、ＰＥＴ膜上に低ｎDの接着剤で取り
付けられた。この接着剤は、３Ｍ社から市販されている
ＦＸ３とブチルアクリレート（４０：６０ｗｔ％）との
コポリマからなり、このコポリマは、エチルアセテート
中での溶液高分子化により作成され、エチルアセテート
から１５０μｍの湿った厚さ（５０μｍの乾いた厚さ）
に塗られた。このアレイは、５０８２.５ｋｇの圧力で
２分間７０℃で例１のスタンプ工具で加工することによ
り刻みが設けられ、アルミ化されたＰＥＴのシートが例
３に示されたように後パネルの上に設けられ、本装置の
組み立てが完成した。光は、例１に説明されたように、
本装置の中に入射され、前パネルにそった１２点で測定
された。１２の測定点が次に示される。 入射 −−→ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２
【００８８】測定された出力光強度は、表５に示され
る。
【表５】
【００８９】次に、表５に得られた結果（単位は任意）
を図式的に示す。ここに、数値は測定点での光強度を示
す。 入射 −−→ 244 220 221 227 232 249 256 244 258 274 277 260
【００９０】「ＦＸ１３」（３Ｍ社）と「ＣＹ１３１
１」およびアラルダイト（チバガイギー社）は、すべて
商標／名称である。
【００９１】
【発明の効果】本発明に係る発光デバイスの利点は多数
あり、それらは以下を含む。 （１）発光デバイスは、（実際的には）無制限の大きさ
を有する明るい光源を提供することができる。 （２）発光デバイスは、熱伝導がほとんどない遠隔の光
源を利用する冷却運転を実行できる。 （３）比較的簡単な構造を有する当該発光デバイスは、
比較的軽量・小型であってそれを保持することが容易で
あって柔軟性がある。 （４）表示される画像を変化することができる能力を有
する。 （５）発光の選択可能な均一性を有する。 （６）発光デバイスは薄い。 （７）発光デバイスは、方向づけられた光出力を提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る光ファイバの部分側面図であ
る。
【図２】 （ａ）から（ｄ）は本発明に係る光ファイバ
の他の実施例の側面図である。
【図３】 （ａ）から（ｃ）は本発明に係るさらに他の
実施例の断面図である。
【図４】 （ａ）および（ｂ）は本発明に係る光ファイ
バの別の実施例の平面図である。
【図５】 （ａ）および（ｂ）は本発明に係る光ファイ
バのさらに別の実施例の断面図である。
【図６】 （ａ）は本発明に係る光ファイバの側面図で
あり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線にそった断面図であ
る。
【図７】 本発明に係る光ファイバの他の実施例の側面
図である。
【図８】 本発明に係る光ファイバの他の実施例の模式
図である。
【図９】 （ａ）は本発明に係る照明装置の好ましい実
施例の斜視図であり、（ｂ）は本発明に係る照明装置の
いま一つの実施例の端面図である。
【図１０】 本発明に係る照明装置の他の好ましい実施
例の模式図である。
【図１１】 （ａ）から（ｃ）は、例に使用される光フ
ァイバを製造するために使用される方法の説明図であ
る。
【符号の説明】
２ 光ファイバ、 ４ ノッチ、 ６ 第１の面（反射面）、 ８ 反対側の側壁、 １２，１４ ノッチ、 １６，１８ 光ファイバ、 ２２，２６ ノッチ、 ２４ 反対側の側壁、 ３８，４８，６６ 光ファイバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン・ジョージ・ハルム−ロウ イギリス、イングランド、シーエム19・５ エイイー、エセックス、ハーロウ、ザ・ピ ナクルズ（番地の表示なし) (72)発明者 マイケル・チャールズ・リー イギリス、イングランド、シーエム19・５ エイイー、エセックス、ハーロウ、ザ・ピ ナクルズ（番地の表示なし)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 あらかじめ選択された方向に光を伝搬す
    る光ファイバであって、この光ファイバは発光領域を備
    え、この発光領域は複数の光の反射面を備え、これらの
    反射面は、上記の光ファイバの中にまで存在し、光ファ
    イバにそって伝搬し上記の表面に当たる光の１部が光フ
    ァイバの側壁を通って光ファイバから反射されて出てい
    くように配置され、少なくとも１つの反射面が光ファイ
    バの断面積より狭い断面積を有することを特徴とする光
    ファイバ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載された光ファイバにおい
    て、 上記のあらかじめ選択された方向において光ファイバに
    そった距離が増加するにつれ、連続する２つの反射面の
    間隔が減少することを特徴とする光ファイバ。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載された光
    ファイバにおいて、上記のあらかじめ選択された方向に
    おいて光ファイバにそった距離が増加するにつれ、上記
    の反射面の断面積が増加することを特徴とする光ファイ
    バ。
  4. 【請求項４】 請求項１、請求項２または請求項３に記
    載された光ファイバにおいて、 上記の反射面の各々が、実質的に平面であることを特徴
    とする光ファイバ。
  5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれか１項に
    記載された光ファイバにおいて、 上記の反射面の各々が、上記の光ファイバにおけるノッ
    チの壁からなることを特徴とする光ファイバ。
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