(57)【要約】  光源（１５２）と光ファイバ（１５４）とを含む照明装置（１５０、１５８）が報告されている。光ファイバ（１５４）は、光源（１５２）から発せられた光の少なくとも一部が光ファイバ（１５４）の入力端（２０）に当たるように光学的に光源（１５２）に結合されている。光ファイバ（１５４、１０）は、光源(１５２)からの光を受ける入力端（２０）と、コア内を伝送された光を発する出力端（２３）と、入力端（２０）と出力端(２３）との間にコア（１２）の長軸に沿って延びる側面とを有する細長い高分子コア（１２）を含む。光ファイバ（１０）は、光ファイバ内を進む光を光ファイバの側面（２６、１５５）の少なくとも一部から長軸に対して略横断方向に向ける少なくとも１つの光学要素（１５６）を含む発光領域（２６、１５５）を含む。コア（１２）より低い屈折率を有する高分子材料を含む連続外側クラッド層（１４）がコアおよび光学要素の側面（２６、１５５）上に延びている。
2005514648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）光源と、
（ｂ）光ファイバとを含む照明装置であって、
前記光ファイバが、
細長い高分子コアであって、光源からの光を受ける入力端と、前記コア内を伝送された光を発する出力端と、前記入力端と前記出力端との間に前記コアの長軸に沿って延びる側面とを有するコアと、
前記光ファイバ内を進む光を前記光ファイバの側面の少なくとも一部から前記長軸に対して略横断方向に向ける、少なくとも１つの光学要素を含む発光領域と、
前記コアおよび前記光学要素の側面上に延びる前記コアより低い屈折率を有する高分子材料を含む連続外側クラッド層とを含み、
前記光ファイバが、前記光源から発せられた光の少なくとも一部が前記光ファイバの前記入力端に当たるように光学的に前記光源に結合されている照明装置。
【請求項２】
前記発光領域が前記コアの前記長軸に沿って互いにある距離離間した一連の２つ以上の光学要素を含む請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記発光領域が前記長軸に沿った前記光ファイバの全長より短い前記長軸に沿った長さを有する請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光ファイバの前記発光領域が３６０度未満の横方向角度分布で発光する請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光ファイバの前記発光領域が１８０度未満の横方向角度分布で発光する請求項２に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光ファイバが前記光源に回転可能に接続されている請求項２に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光ファイバが前記光源に着脱可能に接続されている請求項２に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光ファイバが前記出力端及び前記発光領域の両方から発光する請求項２に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光源がフラッシュライトである請求項２に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記連続外側クラッドがフッ化エチレンプロピレンを含む請求項２に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記発光領域が前記コアの前記長軸に沿って規則的に離間した少なくとも３つの光学要素を含む請求項２に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記発光領域が前記コアの前記長軸に沿って不規則に離間した少なくとも３つの光学要素を含む請求項２に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記光学要素が前記光ファイバの厚さの約１％〜１０％の範囲の深さを有する請求項２に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記光ファイバが第１の深さを有する第１の光学要素と第２の深さを有する第２の光学要素とを含み、前記第１の深さが前記第２の深さと等しくない請求項２に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記光ファイバが円形断面形状を有するとともに、約１ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲の直径を有する請求項２に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記外側クラッド層が約１ｍｍ未満の厚さを有する請求項２に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記外側クラッド層上にジャケット層をさらに含む請求項２に記載の照明装置。
【請求項１８】
前記光学要素の各々が、前記コアの前記長軸に垂直な平面に対して１０°〜８０°の角度で傾斜した少なくとも１つの反射面を含む請求項２に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全内部反射により光を伝達する光ファイバを備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスまたはポリマーなどの光学的透過材料を光ファイバとして用いて全内部反射により光を伝播することが知られている。概して光ファイバは一般に無機ガラスあるいは合成ポリマーのコアと、当該コア上の随意のクラッド層とを備えている。クラッド材料はコア材料より低い屈折率を有し、全内部反射によりコア内を伝播するように光エネルギーを閉じ込めることが好ましい。
【０００３】
ある例では、光ファイバの横すなわち側面の少なくとも一部分に沿って発光領域を設けることが望ましい。このような発光領域を設けるために、光ファイバの長さに沿って光ファイバの長軸に対して垂直な平面に対してある角度で一連の切り込みを配置することが知られている。これらの切り込みは、ファイバの側すなわち横面から出たファイバ内を伝送された光の一部を反射するように作用する一連の反射面を形成する。光ファイバが外側クラッド材料を有する場合には、これらの切り込みはクラッドを介して光ファイバのコア内に延びる。長さに沿ってノッチカットを有するクラッド高分子光ファイバは「ポリ・ブライト（ＰＯＬＹ  ＢＲＩＧＨＴ）」という商品名でポリオプティクス・オーストラリア・プロプライエタリ・リミテッド（Ｐｏｌｙ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ａｕｓｔｒａｌｉａ  Ｐｔｙ．  Ｌｔｄ．）から市販されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光ファイバを内燃機関内とその周囲の手の届き難い領域用および／または自動車体修理時の照明装置の設計に用いてもよい。一般的にはこれらの装置は光源（例えばフラッシュライトあるいはＡＣ光源）と、その光源と連通している光ファイバの部分とを含み、光源から発せられた光が光ファイバの一端に当たってファイバ内を伝送されるようになっている。照明装置がエンドライト（すなわち光ファイバの端部から発せられる光）とサイドライト（すなわち光ファイバの側面から発せられる光）の両方を発光することが望ましいことが多い。上記のタイプの照明装置は目視する遠方領域に達するように繰返し屈曲および／またはねじられる過酷な環境で用いられるとともに油またはグリースで汚れる場合もあるため、繰返し屈曲および／またはねじり可能な堅牢な光ファイバや容易に洗浄可能なものが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、発光領域と光ファイバおよび発光領域の側面（すなわち側壁）を被覆する連続外側クラッド層とを有する改良クラッド光ファイバを提供する。この改良クラッド光ファイバは耐久性が向上するとともに、外側クラッドにわたって延在する一連の切り込みあるいはエンボスノッチを有するタイプの先行技術の光ファイバより容易に洗浄できる。また本発明は、本発明のクラッド光ファイバおよび本発明のクラッド光ファイバを備える照明装置を作製する方法を提供する。
【０００６】
一実施形態において、本発明は
（ａ）細長い高分子コアであって、光源からの光を受ける入力端と、上記コア内を伝送された光を発する出力端と、上記コアの長軸に沿って延びる側面（すなわち側壁）とを有するコアと、
（ｂ）上記コア内を進む光を上記光ファイバの側面の少なくとも一部から上記長軸に対して略横断方向に向ける、少なくとも１つの光学要素を含む発光領域と、
（ｃ）上記コアおよび上記発光領域の側面上に連続的に延びる上記コアの屈折率より低い屈折率を有する高分子材料を含む外側クラッド層とを含む光ファイバを提供する。
【０００７】
上記光ファイバの一実施形態では上記発光領域が上記コアの上記長軸に沿って互いにある距離離間した一連の２つ以上の光学要素を含む。
【０００８】
好適には上記光ファイバのコアがポリ（アルキルアクリレート）またはポリ（アルキルメタクリレート）を含むとともに、上記外側クラッドがフッ化エチレンプロピレンを含む。状況に応じて上記光ファイバが上記外側クラッド層上にジャケット層を有することにより上記光ファイバをさらに保護するようにしてもよい。
【０００９】
上記発光領域が上記コアの上記長軸に沿って規則的に離間した光学要素あるいは上記コアの上記長軸に沿って不規則に（すなわち不均等に）離間した光学要素を含んでもよい。上記光学要素の深さは一般的には上記光ファイバの厚さの約１％〜約１０％の範囲である。
【００１０】
他の実施形態において本発明は、
（ａ）細長い高分子コアであって、光源からの光を受ける入力端と、上記コア内を伝送された光を発する出力端と、上記コアの長軸に沿って延びる側面（すなわち側壁）とを有するコアを備えるクラッド光ファイバを提供するステップと、
（ｂ）少なくとも１つの型押要素を有する型押ツールを提供するステップと、
（ｃ）上記型押ツールの型押要素を上記光ファイバのクラッド層と接触させて、上記型押要素が上記光ファイバの上記コアをくぼませるように圧力をかけることによって上記光ファイバを型押することにより光学要素を形成するステップとを含み、
上記クラッド層が上記型押ステップ（すなわちステップｃ）中に切断されずに上記クラッドが上記コアと上記発光領域の側面上に連続的に延びている、発光領域を有する光ファイバの作製方法を提供する。
【００１１】
この方法の一実施形態では、ホイールの周囲に離間した一連の型押要素を有する型押ホイールを含む回転型押装置が用いられる。クラッド光ファイバの型押はホイールの型押要素を光ファイバの側面と接触させた状態でホイールの中心軸を中心にホイールを回転させることにより達成される。
【００１２】
この方法の他の実施形態では、少なくとも１つの型押要素が第１の側面と第２の側面とを含み、これらが接して約２０°〜約１５０°の範囲の角度を有する頂点を規定している。好適には型押要素の頂点は先端が切り取られるかあるいは丸みをつけられて、型押要素が光ファイバのクラッドを切断しないようになっている。
【００１３】
さらに他の実施形態では本発明は、
（ａ）光源と、
（ｂ）光ファイバとを含む照明装置であって、
上記光ファイバが、
細長い高分子コアであって、光源からの光を受ける入力端と、上記コア内を伝送された光を発する出力端と、上記入力端と上記出力端との間に上記コアの長軸に沿って延びる側面とを有するコアと、
上記光ファイバ内を進む光を上記光ファイバの側面の少なくとも一部から上記長軸に対して略横断方向に向ける、少なくとも１つの光学要素を含む発光領域と、
上記コアおよび上記光学要素の側面上に延びる上記コアより低い屈折率を有する高分子材料を含む連続外側クラッド層とを含み、
上記光ファイバが、上記光源から発せられた光の少なくとも一部が上記光ファイバの上記入力端に当たるように光学的に上記光源に結合されている照明装置を提供する。
【００１４】
上記光ファイバは回転可能あるいは回転不可能に上記光源に接続されていてもよい。ある実施形態では、上記光ファイバが上記光源に着脱可能に接続されていることが好ましい場合もある。このようにすれば、例えば異なる光の横方向角度分布を有する他の光ファイバと共に上記光源を用いることもできる。好適な一実施形態では上記光源は標準的なフラッシュライトである。
【００１５】
用語解説
用語「発光領域」は光ファイバ内を伝播する光が発せられる光ファイバの部分を指す。発光領域は光ファイバの全長に沿って延在してもよく、または光ファイバの長さの一部のみに沿って延在してもよい。発光領域は３６０度以下の横方向角度分布で発光することができる。
【００１６】
本明細書で用いられる用語「光学要素」は、型押プロセスにより光ファイバのコア内に形成される任意の制御くぼみを網羅するが、ファイバの壁を介して当たる光の少なくとも一部を反射することができる１つ以上の反射面を定義する。このような光学要素は、光ファイバ内に時間と共に発生するスクラッチ傷や他の欠陥および他の表面の凹凸と区別されることになる。ファイバに沿った要素のパターンや間隔に加えて各光学要素の大きさや形状も適切に制御することにより、ファイバの側壁の発光領域を介して選択的に光を発することができる。
【００１７】
用語「照明装置」は所望の波長、強度、および拡散性を有する光を提供する装置を指す。照明装置は携帯型でも固定型でもよい。
【００１８】
用語「ワークライト」は人、動物あるいは機械（例えば、カメラや他のセンサによる検査）によって作業を行う際に領域を照らすように設計された照明装置を指す。ワークライトは携帯型でも固定型でもよい。
【００１９】
用語「横方向角度分布」は光ファイバの長軸に略直交する平面で測定した光ファイバから光が発せられる角度を指す。
【００２０】
用語「光ファイバ」は入力端で光を受けて光を大きな損失なく出力端および／または発光領域へ伝播する物品を指す。一般には光ファイバは全内部反射の原理で動作することにより、光ファイバ内を進む光は光ファイバの材料と光ファイバを直に包囲する材料、例えば空気、クラッド等の屈折率の差に基づいて光ファイバの表面で反射される。
【００２１】
用語「クラッドファイバ」は、コア材料より低い屈折率を有するクラッド材料の被膜を有するコアで構成されるファイバを説明するのに用いられる。
【００２２】
本発明のこれらおよび他の特徴と利点とを本発明の様々な例示的実施形態に関して以下にさらに十分に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は照明装置の構成に特に有用性が見出せる選択的に発光する高分子光ファイバを提供する。
【００２４】
図１は本発明の光ファイバ１０の部分の斜視図である。図１ａは図１の１ａ−１ａ線に沿った光ファイバ１０の縦断面図である。光ファイバ１０は長軸１１を規定する細長い形状を有するとともに、側面１３を規定する円形断面プロフィルを有する。光ファイバ１０は外側クラッド層１４に囲まれた細長い中心コア１２を備えている。外側クラッド層１４は中心コア１２の屈折率より低い屈折率を有するポリマーを含んでいる。光ファイバ１０は光源からの光を受ける入力端２０と光ファイバ１０の部分内を伝送された光（エンドライト）を発する出力端２３とをさらに含んでいる。光ファイバ１０は、光が光ファイバから光ファイバ１０の長軸１１に対して略横断方向に発光される発光領域２６を含んでいる。光ファイバ１０の発光領域２６は少なくとも１つの光学要素１６を備えている。一般的には発光領域は光ファイバ１０の少なくとも一部あるいは全長にわたって離間した一連の光学要素で構成されている。図１の実施形態では、光学要素１６は光ファイバ１０の長さに沿って一定の距離で互いに離間した一連の型押くぼみ形状である。状況に応じて光学要素１６を不規則に離間させてもよい。各光学要素１６は中心コア１２内へ延びて第１の反射面１８および第２の反射面２０を形成する。光ファイバ１０の外面から光学要素１６の最低点まで測定したときの光学要素１６の深さは図１ａに「ｄ」として表示されている。一般には深さ「ｄ」は光ファイバの厚さと共に変化する。例えば深さ「ｄ」は一般的にファイバの全体の厚さ（例えば直径）の約０．５％〜約３０％の範囲であり、光ファイバの厚さの約１％〜１０％の範囲であることがより好ましい。第１の反射面１８および第２の反射面２０は一般的に光ファイバ１０の長軸１１に垂直な平面に対してある角度で傾斜している。図１ａに示したように、外側クラッド層１４は光学要素１６上を含む光ファイバ１０のコア１２の側面上に連続的に延在している。すなわち外側クラッド層１４は光ファイバ１０内に光学要素１６を形成することにより切断あるいは分断されてはいない。
【００２５】
光ファイバ１０の動作中、第１の反射面１８は光ファイバ１０の側面１３の発光領域２６を介してファイバを縦方向に伝送された光の少なくとも一部を反射する。本発明の光ファイバは任意の所望の横方向角度分布を有することが可能であるが、一般的には発光領域２６から発せられる光の強度は光学要素１６から約１８０°で最も強いことが観察される。
【００２６】
光ファイバ１０は任意の有用な断面プロファイルを有することができる。図２ａ〜２ｃは本発明に関して有用な光ファイバ用の様々な異なる断面プロファイルを図示する。例えば、図２ａの光ファイバ１１０ａは略正方形の断面形状を有するが、図２ｂの光ファイバ１１０ｂは三角形の断面形状を有し、図２ｃの光ファイバ１１０ｃは略楕円の断面形状を有する。図２ａ〜２ｃに図示された光ファイバ用のこれらの様々な断面形状は例示に過ぎず、何ら本発明を限定しようとするものではない。本発明の光ファイバが任意の好適な形状（すなわち円形、正方形、長方形、三角形、楕円形、多角形、上記の１つ以上の組み合わせ等）の断面形状を有することが可能であることは当業者には理解できるであろう。ファイバ全体の光の均一分布を確保するためには、通常断面形状がファイバの少なくとも発光領域にわたって実質的に均一であることが好ましい。
【００２７】
本発明の光ファイバの寸法は光ファイバの使用目的によって変更可能である。多くの照明装置の場合、光ファイバの直径が約１ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲であり、約５ｍｍ〜約１４ｍｍの範囲であることがより好適であり、約７ｍｍ〜約１２ｍｍの範囲であることが最も好適である。光ファイバの長さは利用用途によって変更可能であるとともに、場合によって１ｃｍ未満〜１００ｍを超える範囲が可能である。
【００２８】
外側クラッド層１４は光ファイバのコアを構成する材料より低い屈折率を有する高分子材料を含んでいる。その低い屈折率のため、クラッド層は、同じコア材料を含む非クラッド光ファイバと比べて光ファイバの側壁からの光の迷放射を低減するように作用する。クラッド層１４の好適な材料は当該技術で周知であり、例えばフッ化エチレンプロピレン共重合体（「テフロン（ＴＥＦＬＯＮ）ＦＥＰ」という商品名でデュポン・カンパニー（ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｏ．）から市販されている）、ポリフッ化ビニリデン、パーフルオロアクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、およびテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−フッ化ビニリデンである。一般的にはクラッド材料の厚さは光ファイバのコアの直径に比べて薄いが、ファイバ内を伝送される光の波長に比べて厚い。一般的には約２５ｍｍ未満の直径を有する光ファイバに対して、クラッド厚さは約１ｍｍ未満であり、約０．２ｍｍ〜約０．４ｍｍの範囲であることが好ましい。光ファイバは小さな開口に挿入されて、例えば自動車のドア、エンジン室、エンジンポート、１個の機器の筐体等内で所望の照明を提供するように比較的小さいプロファイルを有することが好適である。
【００２９】
好適な光ファイバコア材料には例えば、ポリ（アルキルアクリレート）およびポリ（アルキルメタクリレート）がある。コア用の好適な材料はポリ（メチルメタクリレート）および、メチルメタクリレートと他のアクリレートおよびメタクリレートモノマー、例えばエチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、およびｎ−ブチルメタクリレートとの共重合体を含む。ある例では、高い可撓度を有する光ファイバを製造するためにさらに可撓性のあるコア材料が望まれる場合がある。メチルメタクリレートの低ガラス転移温度（Ｔｇ）モノマー、例えばエチルアクリレートおよびｎ−ブチルアクリレートとの共重合はより可撓性のあるコア材料になる場合がある。１つの好適なコア組成は重合メチルメタクリレートを含み、約５４℃のガラス転移温度を有する。
【００３０】
本発明で用いるのに適したクラッド高分子光ファイバおよびクラッド高分子光ファイバの作製方法が、例えばＰＣＴ公報、国際公開第９９／５９８０４号、ＰＣＴ公報、国際公開第０１／４７６９６号、米国特許第５，２９８，３２７号（ザリアン（Ｚａｒｉａｎ）ら）に報告されている。
【００３１】
状況に応じて本発明の光ファイバはクラッド層を被覆する高分子材料の外層を有してもよい。この層は通例ジャケット層と称される。ジャケット層は光ファイバをダメージから保護するための追加保護層を提供する。ジャケット層用の好適な高分子材料は例えばポリ塩化ビニル等である。
【００３２】
発光領域内の各光学要素の反射面は通常ファイバの長軸に垂直な平面に対してある角度で傾斜している。概してこの反射面はファイバの長軸に垂直な平面に対して１０°〜８０°の角度で傾斜しており、２０°〜７０°が好ましく、さらに３０°〜６０°がさらに好ましいが、０°〜９０°未満の任意の有用な角度を用いることができる。各光学要素の反射面は湾曲させても略平面でもよい。
【００３３】
光学要素の反射面を光学的特性を有するように作製することが好ましい。「光学的特性」とは通例、反射面がそこに入射する光の少量を（概して２０％未満、好適には１０％未満）拡散して散乱させ、残りは鏡面反射あるいは屈折されることを意味すると理解される。各光学要素の反射面は通例ファイバの長軸に対して横断方向に延びているが、それに対してある角度で形成してもよい。
【００３４】
光学要素は通例ファイバの中心線に沿って規則的に離間しているが、ファイバの使用目的に適した光学要素の任意の有用なパターンであってもよい。ある実施形態では、ファイバの発光領域に沿って略均一な光の出力を維持することが望ましい場合がある。これを達成するために連続光学要素のパターンおよび間隔を制御して上記の光学要素により反射されてファイバから出た光を補償するようにもよい。例えば、連続光学要素の反射面の断面積を意図する光の進行方向に増加する（例えば光学要素の型押深さを増加することにより）ことができる。代替的には連続光学要素間隔を減少させたり、反射面の角度を変えたり、あるいはこれらの方法のいずれかあるいはすべての組み合わせを用いてもよい。
【００３５】
本発明の光ファイバの一製造方法はバッチのエンボス加工すなわち一括型押プロセスである。ここで図３ａ〜３ｃを参照すると、本発明の光ファイバを製造するのに適した型押プロセスが図示されている。型押ツール６０は、その一面が加工されて光ファイバ６６の長軸６５に対して横断方向に互いに並行に延びる一連のｖ字形状型押要素６２を提供する金属型を含んでいる。型押要素６２は断面が三角形あるいはｖ字形状であるが、本発明の教示による他の断面形状を用いてもよいことは理解できよう。状況に応じて、クラッド光ファイバ６６の型押前および／またはその最中に型押ツール６０を加熱して高温にするための１つ以上のヒータ６３（例えばカートリッジタイプ電気抵抗ヒータ）を型押ツール６０に装備してもよい。図３ｄを参照すると、光ファイバ６６の断面図が示されている。光ファイバ６６は側面６１を有するコア６９を含んでいる。コア６９は外側クラッド層６７に囲まれている。使用時には型押ツール６０を押してクラッド光ファイバ６６の側面と接触させる。型押ツール６０の型押要素６２は図３ｂに示すようにクラッド光ファイバ６６の表面にくぼみを付ける機能を有する。この型押プロセスは高温、例えば約６０°Ｆ〜約２７５°Ｆの範囲の温度で行うことが好適である。一般的には型押ツール６０をクラッド光ファイバ６６と圧接させて約５秒から数分の範囲の時間、好適には約１分間保持することになる。ある例では型押ツール６０を光ファイバ６６と接触させて保持しながら型押ツール６０を冷却できるようにして、光ファイバ６６を構成する高分子材料を型押要素上で硬化できるようにすることが望ましい。このようにすれば光ファイバに付与された光学要素の形状が型押ツール６０の型押要素６２の形状にさらに厳密に一致することになる。図３ｃは長軸６５に沿った本発明の型押光ファイバの断面図を示す。図３ｃに示したように型押動作により作製された光ファイバ６６は、当該光ファイバ６６の側面に沿って互いにある距離離間した一連の光学要素６８を含んでいる。光学要素６８はクラッド光ファイバ６６の中心コア６９を囲む外層クラッド材料６７を切断することなく形成されている。従ってクラッド層６７は光学要素６８を含む光ファイバのコアの側面上で連続している。
【００３６】
図４は本発明の光ファイバの製造に用いるのに適した型押ツール８０の分解図を示す。型押ツール８０は上部プラテン８２と下部プラテン８４とを含む。上部プラテン８２はクラッド光ファイバの型押しの際に上部プラテン８２を下部プラテン８４に位置合わせするために一連の６つの位置合わせ穴１００内に嵌合する大きさの一連の６つの位置合わせピン１０２を含んでいる。上部および下部プラテン８２および８４は各々型押しの際にクラッド光ファイバを保持するような大きさおよび形状にされたチャネル８７および８８をそれぞれ含む。型押ツール８０においてチャネル８７および８８は形状が半円形であり円形断面プロファイルを有する光ファイバを保持することが好ましい。型押ツール８０は上部プラテン８２のチャネル８７内に嵌合する取り外し可能な型押部材８６を含んでいる。型押部材８６は調整ねじ９８を収容する２つのねじ穴９４を含んでいる。図４ａは型押部材８６の一実施形態の側面図を示す。型押部材８６は、背面板８９から延びる隆起部形状であるとともに背面板８９に沿って互いに距離「ａ」離間した一連の型押要素８８を含んでいる。型押要素８８は各々２つの平坦な側面９０および９２を含み、これらが接して隆起部８８の頂点で頂角「ｂ」を規定している。隆起部の側面は略平坦であるが、側面の一方または両方が湾曲していてもよい。頂角ｂは一般に約２０°〜約１５０°の範囲であり、さらに好適には約４５°〜９０°の範囲である。特に好適な頂角ｂは約６０°である。図４ｂは本発明の光ファイバの製造に用いるのに適した型押部材８６ｂのさらに他の実施形態を図示する。図４ｂでは図４ａの型押要素８８の先端が切り取られて面幅「ｃ」を有する平坦な上面１０６ａを構成している。好適な実施形態では、先端を切り取った上面１０６ａの面幅ｃは約０．１ｍｍ〜約３ｍｍの範囲で変化するが、約０．２ｍｍ〜約２ｍｍの範囲であることがさらに好適である。型押部材８６ｃのさらに他の実施形態が図４ｃに図示されている。図４ｃでは図４ａの型押要素８８の頂点が、例えばサンドペーパーを用いて丸みがつけられているため丸みのある頂点を構成している。型押要素の頂点の先端の切り取りまたは丸みつけ（図４ｂ〜４ｃ参照）は、型押プロセスの際に型押要素が光ファイバ上の外層クラッド材料を切断あるいは貫通を防止するために好適である。
【００３７】
再度図４を参照すると、使用時には型押部材８６が上部プラテン８２のチャネル８８内に載置され、調整ねじ９８を用いて所望の位置に調整される。例えば、型押部材８６をチャネル８８に並行に載置してもよく、あるいは型押部材８６をチャネル８８に対してある角度で載置してもよい。光ファイバの部分上の光学要素の深さを変えるために型押部材８６をチャネル８８に対してある角度で載置することが望ましい場合もある。クラッド光ファイバ（図示せず）は下部プラテン８４のチャネル８８内に配置される。上部プラテン８２を下部プラテン８４上に配置し、位置合わせピン１０２を利用してこれらを１つにする。そして例えば液圧プレスあるいはＣクランプを用いて上部プラテン８２および下部プラテン８４の表面に圧力をかけることにより型押圧力を型押部材８６にかける。他の実施形態では、位置合わせピン１０２を一連のねじに代えて、そのねじを締めることによりクラッド光ファイバに型押圧力をかける。
【００３８】
本発明の光ファイバを製造するさらに他の方法は回転型押方法を含む。図５ａを参照すると、本発明の光ファイバを製造するのに適した回転型押装置３０が示されている。回転型押装置３０は型押ホイール筐体３４に回転可能に載置された型押ホイール３２を含んでいる。型押ホイール３２は、その型押ホイール３２の周囲に規則的に離間するとともに半径方向に延びる型押要素４４を含んでいる。型押ホイール３２は鎖歯車、例えばＡＮＳＩ４０スプロケット、ＡＮＳＩ３５スプロケットまたはＡＮＳＩ２４スプロケットでもよく、あるいは平歯車でもよい。型押ホイール３２はハンドル３６に取り付けられ、そのハンドル３６を例えば時計回り方向に回転させると型押ホイール３２がその中心軸３３を中心に同じ方向に回転するようになっている。型押ホイール筐体３４は摺動可能に軌道３８に取り付けられている。軌道３８は回転型押プロセス中にクラッド光ファイバ（図示せず）を確実に保持する溝４０を含んでいる。図５の実施形態では溝４０は形状が半円形で、例えば円形断面形状を有する光ファイバを保持する。他の断面プロファイルを有するクラッド光ファイバを型押するために他の溝構造がより望ましい場合もある。
【００３９】
回転型押装置３０を使用する際、クラッド光ファイバ４２（コア４９および外側クラッド層４７とを有する）が軌道３８の溝４０内に配置されている（図５ｂ参照）。ハンドル３６が時計回り方向に回転されることにより、型押ホイール３２の型押要素４４が押されてクラッド光ファイバ４２の側面４３と型押接触する。回転型押装置３０の動作の間、型押ホイール３２および型押ホイール筐体３４は、クラッド光ファイバ４２をたどり且つ軌道３８に沿って移動する際に光ファイバを型押しながら軌道３８に沿って（矢印３９で示した方向に）移動する。ここで図５ｃを参照すると、回転型押プロセスの概略図が示されている。図５ｃに示したように型押された光ファイバ４２の一部は光ファイバ４２に沿って互いにある距離離間した一連の光学要素４６を含んでいる。光学要素４６は光ファイバ４２のコア４９を取り囲む外側クラッド材料４７を切断あるいは完全状態を犠牲にすることなく形成されている。
【００４０】
型押ホイール３２を機械的手段、例えば１つ以上の歯車を介して型押ホイール３２に接続された電気モータによって駆動するように回転型押装置３０を変更できることは当業者は理解できるであろう。
【００４１】
本発明の光ファイバを製造するのに適した型押装置１１０の他の実施形態の概略図が図６に示されている。型押装置１１０はその中心軸１１６を中心に回転できるように載置された型押ホイール１１２を含んでいる。型押ホイール１１２は当該ホイールの周囲に離間するとともに半径方向に延びる複数の型押要素１１４を含んでいる。状況に応じて型押ホイール１１２は加熱あるいは冷却する手段、例えば型押ホイール１１２の内部のキャビティ（図示せず）内を蒸気および／または所望の温度の水を循環させる手段を含んでもよい。型押装置１１０はその中心軸１１９を中心に時計回り方向に回転できるように載置されたニップロール１１８をさらに含んでいる。型押されるクラッド光ファイバはクラッド光ファイバ１２４の一定の長さを含んだ供給ロール１２２から型押ホイールに供給される。装置１１０は型押が行われた後のクラッド光ファイバの部分を保持する巻取ロール１２６をさらに含んでいる。
【００４２】
型押装置１１０の動作において、型押ホイール１１２が反時計回り方向に回転される（例えば電気モータによって）ことにより、クラッド光ファイバ１２４が型押ホイール１１２とニップロール１１８との間に形成されたニップ１２６を介して供給ロール１２２（回転軸１２３を有する）から引っ張られる。クラッド光ファイバ１２４がニップ１２６（すなわち型押ホイール１１２とニップロール１１８との間の空間）を介して引っ張られると、型押要素１１４により型押しされて、クラッド光ファイバ１２４の長さに沿って互いにある距離離間した一連の光学要素１２８を生じる。光学要素１２８はクラッド光ファイバ１２４を取り囲む外側クラッド材料（図示せず）を切断することなく形成される。型押の後、クラッド光ファイバ１２４は巻取ロール１２６に巻かれる。
【００４３】
クラッド光ファイバ１２４に型押された光学要素１２８の深さは例えば型押ホイール１１２とニップロール１１８との間のニップ１２６を開閉することにより制御できる。例えばニップ１２６を小さくすると、光学要素１２８の深さは増加する傾向がある。ある例では光ファイバの長さに沿って光学要素の深さが制御変化した光ファイバの長さを作製することが望ましい場合がある。これは型押装置１１０を用いて、例えば型押動作中にニップ１２６の大きさを制御して変化させることにより達成してもよい。例えばニップ１２６の大きさがニップロール１１８の回転全体にわたって変化するようにニップロール１１８を楕円形状を有するようにすることもできる。代替的には制御手段を利用してニップロール１１８および型押ホイール１１２の一方または両方を互いに移動させることによりニップ１２６の大きさを変化させることもできる。このようにして光ファイバ上の光学要素の深さを制御することができる。
【００４４】
型押要素の形状、大きさ、向き、および間隔を選択することにより光ファイバに沿って光学要素の所望の形状、大きさ、向き、間隔を提供できることは当業者には理解できよう。一般的に言うと、型押要素の形状、大きさ、向き、および間隔は通例、光ファイバに付与された光学要素の形状、大きさ、向き、間隔とまったく一致するということはない。従って、所望の光学特性を有する光ファイバを作製するためには、型押のためのプロセス条件（例えば温度、圧力および接触時間）とともに型押要素の形状、大きさ、向き、間隔で実験を行うことが必要である。さらにまた連続且つ未切断外側クラッド材料を有する本発明の光ファイバを作製するためには、型押プロセス条件（例えば温度、圧力および接触時間）および型押要素の形状、大きさ、向き、および間隔で実験を行うことが必要である。一般的に言うと、当業者が熟知の他の要因のうちとりわけ温度、型押圧力、クラッド厚さ、型押要素の形状、冷却時間、および光ファイバクラッドおよびコアの組成が、クラッド光ファイバに型押しされた型押要素の最終的な形状、大きさ、向き、および間隔に影響することになる。
【００４５】
本発明の光ファイバを照明装置に利用すると有利である。図７は本発明による照明装置１５０の概略図である。照明装置１５０は本発明のクラッド光ファイバ１５４に光学的に連結された光源１５２を含んでいる。光源の細目は本発明にとって重要ではない。例えば特に有用な光源はフラッシュライトであり、例えば「ストリームライト・スティンジャー（ＳＴＲＥＡＭＬＩＧＨＴ  ＳＴＩＮＧＥＲ）」（ペンシルバニア州イーグルヴィルのストリームライト・インコーポレーション（Ｓｔｒｅａｍｌｉｇｈｔ，Ｉｎｃ．（Ｅａｇｌｅｖｉｌｌｅ，ＰＡ））から入手可能）という商品名で入手可能なもの、あるいは「マグライト（ＭＡＧＬＩＴＥ）」（カリフォルニア州オンタリオのマグ・インスツルメンツ・インコーポレーション（Ｍａｇ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．（Ｏｎｔａｒｉｏ，ＣＡ））から入手可能）という商品名で入手可能なものである。他の好適な市販の光源には、例えば「ライト・ポンプ（ＬＩＧＨＴ  ＰＵＭＰ）」（カリフォルニア州のリモート・ソース・ライティング・インターナショナル・インコーポレーション（Ｒｅｍｏｔｅ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，ＣＡ）から入手可能）という商品名で入手可能な光源や「パワーハウス・メタル・ハライド・イルミネータ（ＰＯＷＥＲＨＯＵＳＥ  ＭＥＴＡＬ  ＨＡＬＩＤＥ  ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＯＲ）」（カリフォルニア州のルメナイト・インターナショナル・コーポレーション（Ｌｕｍｅｎｙｔｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐ．，ＣＡ）から市販）という商品名で入手可能な光源がある。クラッド光ファイバ１５４はその長さの一部に沿って延びる発光領域１５５を含んでいる。発光領域１５５は少なくとも１つ、さらに好適には一連の離間押光学要素１５６を含んでいる。本発明によればクラッド光ファイバ１５４は発光領域１５５を備える光学要素１５６を含む光ファイバの側面上に連続している連続外側クラッド層１５９を有する。使用時には光源１５２からの光はクラッド光ファイバ１５４に向けられてその光が全内部反射によって光ファイバ内を伝播するようになっている。クラッド光ファイバ１５４を通って伝播する光の一部が光学要素１５６の反射面に入射して発光領域１５５を介してファイバから反射される。
【００４６】
図８は本発明のクラッド光ファイバ１６２に光学的に連結された光源１６０を含む本発明による１つの照明装置１５８の斜視図である。光ファイバ１６２は長軸１６４に沿って細長い。図８に図示された照明装置を用いて任意の所望の目的に対して照明を提供することができる。例えばこの照明装置をワークライトとして用いることもできる。
【００４７】
光源１６０は任意の適当な機構により光を提供することができる。例えば光源１６０は白熱灯、蛍光灯、一連の発光ダイオード、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ、あるいは所望の波長あるいは波長領域を有する光を生成する任意の他の適当な光源であってもよい。一般的には好適な光源は可視波長スペクトルあるいは少なくとも一部の可視波長スペクトルの光エネルギーを発するものである。図８に図示された光源１６０はバッテリ１６６によって電力が供給されるが、光源１６０に電力を供給するのに用いられるエネルギーは代替的に交流電流、直流電流等であってもよいことは理解できよう。
【００４８】
光源１６０がクラッド光ファイバ１６２の断面直径より大きい場合は、光源１６０の大きい断面サイズを光ファイバ１６２の小さな断面サイズに遷移させるために連結器１６８を含むことも望ましい。連結器１６８は光を効率的にクラッド光ファイバ１６２に向けるために金属コーティングなどの高反射材料に沿っていることが好ましい場合がある。連結器１６８の内部用金属コーティングに対する１つの代替物は例えば、ＰＣＴ公報、国際公開第９５／１７３０３号、同第９５／１７６９１号、同第９５／１７６９２号、同第９５／１７６９９号、および同第９６／１９３４７号に報告されている反射多層光学フィルムなどの反射材料である。上記のＰＣＴ公報に報告されたものなどの反射多層光学フィルムの例は、ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏ．（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））から入手可能である。このような反射フィルムは連結器１６８内で集結された光を反射する能力のため特に望ましい。
【００４９】
光源１６０は動作中に光源により発生する熱エネルギーを除去するためにファンあるいは他の冷却装置を含んでもよい。加えて連結器が当該連結器からの熱エネルギーを放散するために冷却フィン１７０を含んでいてもよい。
【００５０】
クラッド光ファイバ１６２は図１にさらに詳細に説明されており、少なくとも１つ、さらに好適にはファイバの長さの少なくとも一部に沿って離間するとともに発光領域１６７を規定する一連の型押光学要素１６３を含んでいる。クラッド光ファイバ１６２は光ファイバコアおよび光学要素１６３の側面上に連続している外側クラッド層１６５をさらに含んでいる（図１も参照）。
【００５１】
クラッド光ファイバ１６２は光源１６０に回転可能あるいは回転不可能に取り付けられている。一実施形態では、クラッド光ファイバ１６２をその長軸１６４に沿った光ファイバの回転を可能にするように光源に取り付ける。長軸を中心としたクラッド光ファイバ１６２の回転は発光領域１６７も回転させるため好ましい。光源１６０に対して長軸１６４を中心としたクラッド光ファイバ１６０の回転によりもたらされる利点は、発光領域１６７から出射する光の方向を変えてユーザの要求による所望の方向に照明を提供することができることである。
【００５２】
連結器１６８を用いて光源１６０およびクラッド光ファイバ１６２を連結する場合、連結器１６８をクラッド光ファイバ１６２に固定してもよく、この場合クラッド光ファイバ１６２および連結器１６８は両方とも光源１６０に対して回転できる。代替的には連結器１６０を光源に固定してもよく、この場合クラッド光ファイバ１６２は連結器および光源１６０に対して回転可能である。代替的にはクラッド光ファイバ１６２と、連結器１６８がある場合には連結器１６８とを光源１６０に回転不可能に取り付けてもよい。
【００５３】
ここで図９ａを参照すると本発明の照明装置が示されている。照明装置１８０は光源１８２を含んでおり、それは図９ａの実施形態では標準的なフラッシュライトである。照明装置１８０は光源１８２の発光端１８９上にクサビ嵌合する光学的連結器１８４をさらに含んでいる。光学的連結器１８４は入力端１８５と、出力端１８７と、光学的連結器１８４の入力端１８５と出力端１８７との間に延びる円錐形光方向付け領域１８９とを含んでいる。出力端１８７は本発明のクラッド光ファイバ１８６を保持する。光学的連結器１８４の入力端１８５は円形であるとともに光源１８２の発光端１８９を着脱可能に、例えばクサビ嵌合により保持するような大きさになっている。光源１８２から外された光学的連結器１８４およびクラッド光ファイバ１８６の斜視図が図９ｂに示されている。光学的連結器１８４は光源１８２をクラッド光ファイバ１８６と光学的に連結する機能をして、光源１８２から発せられた光が円錐形光方向付け領域１８９によりクラッド光ファイバ１８６の入力端１９１へと向けられるようになっている。連結器１８４の内部は高反射材料、例えば図８の実施形態に対して前述したものなどに沿って、光源１８２からの光を効率的にクラッド光ファイバ１８６に向けることが好ましい。
【実施例】
【００５４】
これらの実施例は単に例示目的であり、添付の請求の範囲を限定しようとするものではない。
【００５５】
全般的な実験
これらの実験に使用される光ファイバはすべて、ミネソタ州セントポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））、カリフォルニア州コスタメサのルメナイト・インターナショナル（Ｌｕｍｅｎｙｔｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｃｏｓｔａ  Ｍｅｓａ，ＣＡ））あるいはオーストラリアのポリオプティクス（Ｐｏｌｙ  Ｏｐｔｉｃｓ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ））から市販されている。記載した以外、光ファイバは円形断面形状を有するとともに外径は公称１０ｍｍであった。
【００５６】
実施例１
この実施例は中実コア光ファイバ（「ポリ（ＰＯＬＹ）１００」という商品名でオーストラリアのポリオプティクス（Ｐｏｌｙ  Ｏｐｔｉｃｓ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ））から市販されている）の一括型押を例示する。この光ファイバのコアはメチルメタクリレートを含む純粋キャストアクリルモノマーを含んでいた。外側クラッド層はポリテトラフルオロエチレン（すなわちテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）を含んでいた。光ファイバ全体の直径は約１０ｍｍ±０．５ｍｍおよび外側クラッドは約０．２ｍｍ±０．０５ｍｍの厚さを有していた。
【００５７】
装置を光ファイバの側壁に一連の光学要素を型押しするように作製した。型押要素は１４０ｍｍの全体長さを有するとともに、型押要素に沿って６．３５ｍｍ毎に離間し且つ３．０ｍｍの高さを有する繰返し略三角形状隆起部で構成された。各要素は６０°の頂角を有していた。各隆起部の先端は切り取られて隆起部の先端に１ｍｍの平坦部を形成した。
【００５８】
型押装置を保持するためにツーピース型締付け具を作製した。一連のガイドピンにより締付け具の両側を互いに位置合わせした。液圧プレス（カリフォルニア州エルモンテのパサデナ・ハイドローリックスＷＧ（Ｐａｓａｄｅｎａ  Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ  ＷＧ（Ｅｌｍｏｎｔｅ，ＣＡ））から入手可能な「ＰＨＩ」プレス）により締付け具に圧力をかけた。圧力は約２８１２ｋｇ／ｃｍ2と測定された。型押時間は５秒であった。
【００５９】
ファイバを締付け具から外した後、ファイバの型押光学要素のある程度の回復があった。ファイバの熱機械処理後のこの緩和プロセスが、一般的な型押プロセス中にどの位光抽出が達成されるかを限定した。光学要素の型押深さは０．２ｍｍであった。
【００６０】
フラッシュライト（「ストリームライト・スティンジャー（ＳＴＲＥＡＭＬＩＧＨＴ  ＳＴＩＮＧＥＲ）」フラッシュライトとして６７２１２カンザス州ウィチタのタクティカル・フラッシュライト・ショップ（Ｔａｃｔｉｃａｌ  Ｆｌａｓｈｌｉｇｈｔ  Ｓｈｏｐ（Ｗｉｃｈｉｔａ，ＫＳ  ６７２１２）から市販されている）が光ファイバの一端に採用されてサイドライト（すなわち光ファイバの側面から発せられた光）が目視観察された。
【００６１】
裸眼では無傷クラッドを有するように見えた上述のように用意された型押サンプルを、最大倍率５１２倍が可能なライカ（Ｌｅｉｃａ）製光学立体顕微鏡でさらに調べた。これらのサンプルを暗視野、明視野で、および光源でファイバを照明することにより調べた。最大倍率でクラッドに欠陥がまったく見つからない場合には、クラッドは無傷であるととともに実験が所望の物品を作製するのに成功したと見なした。
【００６２】
実施例２
この実施例は型押プロセスへの温度の効果を例示する。この実施例における試験すべてに対して型押要素は１４０ｍｍの全体長さを有するとともに、６．３５ｍｍの先端同士の間隔と４．０ｍｍの深さとを有する三角形状隆起部で構成された。隆起部の頂角は６０°であった。金属製５インチ（１２．７ｃｍ）Ｃクランプを用いて型押要素に圧力をかけた。追加トルクを与えるために１１．５インチ（２９．２ｃｍ）のエクステンションバーを用いてＣクランプの締付けレバーを延長した。エクステンションバーを用いてＣクランプを相互に締め付けた。Ｃクランプを十分に締め付けながら型押時間を計った。裸眼の目視検査では無傷クラッドを有するように見えた型押光ファイバサンプルを、最大倍率５１２倍が可能なライカ（Ｌｅｉｃａ）製光学立体顕微鏡でさらに調べた。これらのサンプルは暗視野、明視野で、および光源でファイバを照明することにより調べられた。最大倍率でクラッドに欠陥がまったく見つからない場合には、クラッドは無傷であると見なした。この実施例の結果が以下の表１に報告されている。
【００６３】
【表１】
2005514648.tif 000003
【００６４】
実施例３
この実施例は数個の型押ホイール形状および回転型押圧力測定結果の評価を含めて本発明の光ファイバを製造するための回転型押技術を例示する。装置はほぼ図５ａに示したように構成する。型押ホイールとして一連のＡＮＳＩスプロケットを評価した。ＡＮＳＩ３５（０．９５ｃｍの型押要素間隔）およびＡＮＳＩ２５（０．６３５ｃｍの型押要素間隔）スプロケットは型押要素を有しているが、これらは鋭すぎて回転型押中に光ファイバのクラッドを貫通あるいは切断することが多いことが一般に観察された。その後１．２７ｃｍ離間した型押要素を有するＡＮＳＩ４０スプロケットを評価したところ、連続外側クラッドを有する本発明の光ファイバを製造するのに申し分ない型押要素を有することが分かった。
【００６５】
次に１６ピッチ、７．６２ｃｍ直径平歯車（ボストン・ギア（Ｂｏｓｔｏｎ  Ｇｅａｒ）から市販されている部品番号ＮＢ４８）を型押ホイールとして評価した。その非変形型では平歯車の型押要素（すなわち歯）は歯車の半径方向が（すなわち周囲に沿って）２ｍｍおよび縦方向が（すなわち歯車の厚さ）１．２７ｃｍの大きさの上面を有していた。光ファイバコアの粘弾性により歯の寸法は型押中に正確に再現されなかった。平歯車の歯を２ｍｍ面を０．５ｍｍに減少させるように変形した。この変形平歯車を回転型押プロセスで用いたところ、室温ではクラッド光ファイバのクラッドを切断することが判明した。高温ではこの変形平歯車をクラッドを切断することなくクラッド光ファイバを型押するのに十分使用できることが判明した。
【００６６】
第２の１６ピッチ、７．６２ｃｍ直径平歯車（ボストン・ギア（Ｂｏｓｔｏｎ  Ｇｅａｒ）から市販されている部品番号ＮＢ４８）を半径方向に１ｍｍの面を有するように変形した。この変形平歯車を室温で回転型押プロセスで用いたところ、本発明の光ファイバの製造用型押ホイールとして十分に機能することが判明した。
【００６７】
回転型押プロセス中に型押要素（すなわち歯）によりクラッド光ファイバにかけられた圧力を測定するために、圧力表示フィルムを用いた（圧力表示フィルムはニュージャージー州イーストハノーバーのセンサ・プロダクツ・インコーポレーション（Ｓｅｎｓｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．（Ｅａｓｔ  Ｈａｎｏｖｅｒ，ＮＪ））から市販されたものである）。この実施例に対して、高範囲圧力表示フィルム（約４９９〜約１３００ｋｇ／ｃｍ2の圧力範囲を示す）を用いた。この圧力表示フィルムをクラッド光ファイバと型押ホイール（半径方向に１ｍｍの面を有するように変形されたＮＢ４８平歯車）の型押要素の間に挿入した。型押の圧力にかけた後、圧力表示フィルムを製造者により与えられた指示に従って読み取った。圧力表示フィルムの仕様書によれば、すべての結果には測定値の±１５％の誤差がある。本発明の光ファイバの回転型押中に測定された圧力値は以下のとおりであった。
【００６８】
【表２】
2005514648.tif 000004
【００６９】
実施例４
サイドライト抽出率を定量化するために、ライトゲージ（Ｌｉｇｈｔ  Ｇａｕｇｅ）製光度計（コヒレント・オーバーン・グループ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ａｕｂｕｒｎ  Ｇｒｏｕｐ）から入手可能）を用いてエンドライト輝度の測定を行った。この光度計は最近マサチューセッツ州ニューベリーポートのインターナショナル・ライト（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｉｇｈｔ（Ｎｅｗｂｕｒｙｐｏｒｔ，ＭＡ））によって較正されたものである。光ファイバサンプルはすべて室温で操作された非変形平歯車を用いて作製された（実施例４参照）。光ファイバサンプルを１８８ｍの長さに切断した。光ファイバの直径は９．０〜９．１ｍｍの範囲であった。円錐形状アダプタに反射フィルム（ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））からのＶＭ２０００）を装着した。絶縁テープを用いて円錐形状アダプタからの迷光放射を遮断した。完全に充電されたフラッシュライト（「ストリームライト・スティンジャー（ＳＴＲＥＡＭＬＩＧＨＴ  ＳＴＩＮＧＥＲ）」フラッシュライトという商品名で市販）を照明源として用いた。光ファイバサンプルを挿入深さおよび位置合わせの影響を最小限に抑えるように配置した。ファイバ端をファイバの長さに直交し且つ互いに並行に切断した。光メータを、ファイバの端部から出る伝送されたエンドライトを測定するための最大出力の位置でファイバの端部に配置した。ファイバの非変形片を対照標準として用いて側部からの光抽出量を差により算出することができる。表２は光抽出に対する型押深さの影響を示すデータを提供する。
【００７０】
【表３】
2005514648.tif 000005
【００７１】
実施例５
実質的に図５ａに示したような回転型押装置を用いて本発明の型押ファイバを用意した。使用した型押ホイールは非変形平歯車（ボストン・ギア（Ｂｏｓｔｏｎ  Ｇｅａｒ）から市販されている部品番号ＮＢ４８）であった。光ファイバクラッドの切断を防止するため、いくつかのファイバを型押前に加熱した。加熱は赤外線加熱ランプ（「２０００ワット・スピード・レイ（２０００ＷＡＴＴ  ＳＰＥＥＤ  ＲＡＹ）」という商品名でカリフォルニア州コルビナのインフラテック・コーポレーション（Ｉｎｆｒａｔｅｃｈ  Ｃｏｒｐ．（Ｃｏｒｖｉｎａ，ＣＡ））から市販）を用いて行った。比較のため、ノッチ付き（比較例Ａ）およびノッチなし（比較例Ｂ）構成のクラッド光ファイバサンプルをオーストラリアのポリオプティクス（Ｐｏｌｙ  Ｏｐｔｉｃｓ  ＡＵ）から入手した。比較例Ａは互いに６．３５ｍｍ±１．２７ｍｍ離間した光ファイバの長さに沿って切り込まれたノッチを有していた。ノッチは１．０１５ｍｍ±０．２５ｍｍの深さを有するとともに３５°±５°の角度で光ファイバの長軸に対して角度が付けられた。
【００７２】
テスト前に光ファイバサンプルはすべて１２４ｍｍの長さに切断された。実施例１に報告された顕微鏡技術を用いてクラッド状態を判定した。様々な光ファイバサンプルから発せられたエンドライトの量を、各ファイバの長さが１２４ｍｍであること以外は実施例４に報告された技術を用いて各光ファイバサンプル毎に測定した。
【００７３】
その結果が以下の表３に報告されている。
【００７４】
【表４】
2005514648.tif 000006
【００７５】
実施例６
この実施例はノッチ付きファイバと比較して向上した型押ファイバの機械的頑健性を例示する。
【００７６】
公称１０ｍｍファイバを標準（ノッチなし）およびポリ・ブライト（Ｐｏｌｙ  Ｂｒｉｇｈｔ）（ノッチ付き）構成でオーストラリアのポリオプティクス（Ｐｏｌｙ  Ｏｐｔｉｃｓ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ））から購入した（実施例５参照）。
【００７７】
この公称１０ｍｍファイバをファイバに１ｍｍ面を提供するように丸みを付けられた平歯車を用いて型押した（実施例３参照）。型押光学要素の平均深さは０．２５ｍｍであった。ノッチ付き且つ型押光ファイバサンプルを耐久試験に備えて各々１５ｍｍの長さに切断した。
【００７８】
光ファイバの耐久性を以下のようにテストした。ファイバを両端で保持して、ファイバを「Ｕ」字状に曲げた後、ノッチすなわち型押要素が「Ｕ」の内部に配置された状態で両端を接触させることによりそのファイバの端部を合わせた。そしてそのファイバを反対方向に１８０度曲げることにより、そのノッチすなわち型押光学要素が今度は「Ｕ」の外側になるように端部を再度接触させた。このファイバを再度１８０度曲げることによりノッチすなわち型押光学要素が「Ｕ」の内側にある最初の構成に戻した。この動作は１つの屈曲サイクルを表わしている。１つの屈曲サイクルを完了するための時間（周期）は４秒であった。測定計数ベルを測定毎に４拍に設定した状態で６０ｂｐｍに設定したメトロノームを用いて屈曲サイクルを計時した。テスト中ノッチすなわち型押要素を連続して検査した結果、クラッドの引き裂きや光ファイバの破断に至るサイクル数が報告された。
【００７９】
最大倍率５１２倍が可能なライカ（Ｌｅｉｃａ）製光学立体顕微鏡を用いて光ファイバの検査を行った。このサンプルを暗視野、明視野で、および光源でファイバを照明することにより調べた。最大倍率でクラッドに欠陥がまったく見つからない場合には、クラッドは無傷であると見なした。この実施例の結果が以下の表４に報告されている。示した数は特定された破損までのサイクル数である。破損はクラッド引き裂きおよびファイバの破断として規定した。
【００８０】
【表５】
2005514648.tif 000007
【００８１】
実施例７
この実施例は高温に曝されたときの型押光学要素の性能を例示する。１０ｍｍファイバを非変形平歯車を用いて実施例５と同様に型押した。光ファイバに型押されたの光学要素の平均深さは０．６５ｍｍであった。そして型押光ファイバを７９℃の炉内で７日間熱老化させた。熱老化の後、光学要素を再度測定したところ０．６０ｍｍの平均深さを有することが判明した。
【００８２】
実施例８
この実施例は型押プロセスをＰＶＣジャケット付きファイバとともに用いることができることを例示する。公称１０ｍｍＰＶＣジャケット付きファイバ（ルメナイト・インターナショナル・コーポレーション（Ｌｕｍｅｎｙｔｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から市販）を、そのファイバに１ｍｍ面を提供するように丸みを付けられた平歯車を用いて型押した（実施例４参照）。このファイバ内の光学要素の平均深さは０．９ｍｍであった。光学顕微鏡で検査することにより、クラッドおよびＰＶＣジャケットが型押後に無傷であることが観察された。
【００８３】
本明細書に引用された特許、特許文献および公報の全開示を、各々が個々に引用されたようにそのすべてを本明細書に引用して援用する。本発明に対する様々な変形および変更は本発明の範囲と精神とから逸脱することなく当業者には明らかになるであろう。本発明は本明細書に記載された例示的実施形態および実施例により必要以上に限定されるものではなく、このような実施例および実施形態は単に例として提示されたものに過ぎず、本発明の範囲は以下のように本明細書に記載された請求項によってのみ限定されるものであることは理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明によるクラッド光ファイバの斜視図である。
【図１ａ】図１の１ａ−１ａ線に沿った図１の光ファイバの断面図である。
【図２ａ】本発明のクラッド光ファイバの断面プロファイルを示す。
【図２ｂ】本発明のクラッド光ファイバの断面プロファイルを示す。
【図２ｃ】本発明のクラッド光ファイバの断面プロファイルを示す。
【図３ａ】本発明のクラッド光ファイバを製造するのに有用な型押装置を示す。
【図３ｂ】本発明のクラッド光ファイバを製造するのに有用な型押装置を示す。
【図３ｃ】本発明のクラッド光ファイバを製造するのに有用な型押装置を示す。
【図３ｄ】図３ａに示した光ファイバの断面図を示す。
【図４】本発明のクラッド光ファイバを製造するのに有用な型押装置を示す。
【図４ａ】本発明のクラッド光ファイバを製造するために図４の型押装置と共に用いることができる型押要素を示す。
【図４ｂ】本発明のクラッド光ファイバを製造するために図４の型押装置と共に用いることができる型押要素を示す。
【図４ｃ】本発明のクラッド光ファイバを製造するために図４の型押装置と共に用いることができる型押要素を示す。
【図５ａ】本発明のクラッド光ファイバを製造するのに有用な回転型押装置を示す。
【図５ｂ】本発明のクラッド光ファイバを製造するのに有用な回転型押装置を示す。
【図５ｃ】回転型押プロセスの概略図である。
【図６】本発明のクラッド光ファイバを製造するのに有用な回転型押装置を示す。
【図７】本発明の照明装置の実施形態の側面図である。
【図８】本発明の照明装置の実施形態の斜視図である。
【図９ａ】本発明の照明装置の実施形態の側面図である。
【図９ｂ】図９ａの照明装置の一部の斜視図である。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【国際調査報告】
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