(57)【要約】  （ａ）光源からの光を受けるための入射端（２０）と、コア（１２）を通って伝送される光を放射するための出射端（２３）と、入射端（２０）と出射端（２３）との間にコア（１２）の長手軸線に沿って延在する側面と、を有する細長いポリマーコアと、（ｂ）長手軸線（１１）に対して略横断方向において、光ファイバ（１０）の側面の少なくとも一部から光ファイバ（１０）を通って伝搬する光を導く発光領域（２６）であって、少なくとも１つの光学要素（１６）を具備する発光領域（２６）と、（ｃ）コア（１２）の側面および光学要素（１６）にわたって延在し、コアの屈折率より低い屈折率を有するポリマー材料を含む連続外部クラッディング層（１４）と、を含む光ファイバ（１０）。エンボス加工工程を用いた光ファイバの製造方法に関しても記載される。
2005514649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）細長いポリマーコアであって、光源からの光を受けるための入射端、該コアを通って伝送される光を放射するための出射端、および該入射端と該出射端との間で該コアの長手軸線に沿って延在する側面を有するポリマーコアと、
（ｂ）光ファイバを通って進む光を該光ファイバの側面の少なくとも一部から前記長手軸線を略横断する方向に導出する発光領域であって、少なくとも１つの光学要素を備える発光領域と、
（ｃ）前記コアの前記側面と前記光学要素とにわたって延在し、前記コアよりも低い屈折率を有するポリマー材料を含む連続外部クラッディング層と、
を具備する光ファイバ。
【請求項２】
前記発光領域が、前記コアの前記長手軸線に沿って互いから任意距離だけ離間して配置された一連の２つ以上の光学要素を具備する、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記コアが、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）からなる群から選択されたポリマーを含む、請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記連続外部クラッディングが、フッ化エチレンプロピレンを含む、請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記発光領域が、前記コアの前記長手軸線に沿って規則的に離間して配置された少なくとも３つの光学要素を具備する、請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記発光領域が、前記コアの前記長手軸線に沿って不規則に離間して配置された少なくとも３つの光学要素を具備する、請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記光ファイバが、円形、楕円形、三角形および正方形からなる形状の群から選択された断面形状を有する、請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項８】
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に記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記光ファイバは、第１の深さを有する第１の光学要素および第２の深さを有する第２の光学要素を具備し、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に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記光ファイバは、円形の断面形状を有し、約１ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲の直径を有する、請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記外部クラッディング層が約１ｍｍ未満の厚さを有する、請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記外部クラッディング層の上に被覆層をさらに具備する、請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項１３】
前記発光領域が、３６０°以下の横方向角度分布を有する、請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項１４】
前記光学要素のそれぞれが、前記コアの前記長手軸線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つの反射面を具備する、請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項１５】
前記発光領域が、前記長手軸線に沿って前記光ファイバの全長よりも短い該長手軸線方向への長さを有する、請求項１４に記載の光ファイバ。
【請求項１６】
少なくとも１つの光学要素を含む発光領域を有する光ファイバの製造方法であって、
（ａ）細長いポリマーコアであって、光源からの光を受けるための入射端、該コアを通って伝送される光を放射するための出射端、および該入射端と該出射端との間で該コアの長手軸線に沿って延在する側面を有するポリマーコアを備えた光ファイバを用意するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのエンボス加工要素を有するエンボス加工工具を用意するステップと、
（ｃ）前記光ファイバの前記側面に前記エンボス加工工具の少なくとも１つのエンボス加工要素を接触させて、前記エンボス加工要素が前記光ファイバの中心コアに凹みをつけるように圧力を印加することによって、前記光ファイバをエンボス加工し、それにより光学要素を形成するステップと、を含み、
前記エンボス加工ステップの後に、前記クラッディング層を、前記コアの前記側面と前記光学要素とにわたって延在する連続層として残すようにする、
光ファイバの製造方法。
【請求項１７】
前記エンボス加工工具は中心軸線を有するホイールの形式であり、一連のエンボス加工要素が、該ホイールの外周上で離間配置されて径方向に延在し、前記エンボス加工ステップは、前記エンボス加工工具をその中心軸線の周りで回転するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つのエンボス加工要素が、約２０°〜約１５０°の範囲の角度を有する頂点で交わる第１側面および第２側面を具備する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記エンボス加工要素の前記頂点が切頭されている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記エンボス加工要素の前記頂点が丸みを付けられている、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記エンボス加工工具が加熱される、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部全反射によって光を伝搬する光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスまたはポリマーなどの光学的に透過な材料は、内部全反射によって光を伝搬するために、光ファイバとして用いられることができることは公知である。光ファイバは一般に、通常は無機ガラスまたは合成ポリマーからなるコアおよびコアを覆っている任意のクラッディング層を含む。クラッディング材料は、コア材料より屈折率が低く、内部全反射によってコアを通って伝搬するために光エネルギーを閉じ込めることが好ましい。
【０００３】
場合によっては、光ファイバの側面または側面の少なくとも一部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手軸線に垂直である平面に対して一定の角度で一連の切欠きを配置することが公知である。切欠きは一連の反射面を形成し、ファイバを通って伝送される光の少なくとも一部をファイバの側面または側面から反射するように作用する。光ファイバが外部クラッディング材料を有する場合には、切欠きはクラッディングを通って光ファイバのコア内部に延在する。その長さに沿って切り込まれたノッチを有するクラッドポリマー光ファイバは、ポリ・オプティックス・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．）から商標名「ポリ・ブライト（ＰＯＬＹ  ＢＲＩＧＨＴ）」で市販されている。
【０００４】
光ファイバは、内燃機関およびその周辺の到達しにくい領域用および／または車体の修理中の照明装置の設計において用いられることができる。一般に、これらの装置は、光源（たとえば、懐中電灯またはＡＣ光源）および一定の長さの光ファイバを具備し、光ファイバは光源から放射される光が光ファイバの一端に当たり、ファイバを通じて伝送されるように、光源と通信を行っている。照明装置は、エンドライト（すなわち光ファイバの端部から放射される光）およびサイドライト（すなわち光ファイバの側面から放射される光）の両方を放射するためであることが望ましい場合がある。上述したタイプの照明装置は、表示のために遠隔領域に到達するために、繰り返し曲げられたり、および／または巻かれたりするような厳しい環境で用いられ、油またはグリースによって汚れる可能性があるため、繰り返し曲げられたり、および／または巻かれたりすることができ、簡単に清掃することができる堅牢な光ファイバが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、発光領域と、光ファイバの側面（すなわち側壁）および発光領域を覆う連続外部クラッディング層と、を有する改良型のクラッド光ファイバを提供する。改良型のクラッド光ファイバは、増大した耐久性を有し、外部クラッディングを通って延在する一連の切断部またはエンボス加工されたノッチを有する従来の光ファイバに比べて、より簡単に清掃しやすい可能性がある。本発明はまた、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具備する照明装置の製造方法も提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、本発明は、
（ａ）光源からの光を受けるための入射端と、コアを通って伝送される光を放射するための出射端と、コアの長手軸線に沿って延在する側面（すなわち側壁）と、を有する細長いポリマーコアと、
（ｂ）長手軸線に対して略横断方向において、コアを通って進む光を光ファイバの側面の少なくとも一部から導く少なくとも１つの光学要素を具備する発光領域と、
（ｃ）コアの側面および発光領域にわたって連続的に延在する外部クラッディング層であって、コアの屈折率より低い屈折率を有するポリマー材料を含む上記のクラッディング層と、を含む光ファイバを提供する。
【０００７】
光ファイバの一実施形態において、発光領域は、コアの長手軸線に沿って互いから一定の距離で離間して配置された一連の２つ以上の光学要素を具備する。
【０００８】
光ファイバのコアはポリ（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）を含み、外部クラッディングはフッ化エチレンプロピレンを含むことが好ましい。任意に、光ファイバは、光ファイバに対するさらなる保護を行うために、外部クラッディング層の上に被覆層を備えていてもよい。
【０００９】
発光領域は、コアの長手軸線に沿って規則的に離間して配置された光学要素またはコアの長手軸線に沿って不規則的に（不均等に）離間して配置された光学要素を具備していてもよい。光学要素の深さは一般に、光ファイバの厚さの約１％〜約１０％の範囲である。
【００１０】
別の実施形態において、本発明は、
（ａ）光源からの光を受けるための入射端と、コアを通って伝送される光を放射するための出射端と、コアの長手軸線に沿って延在する側面（すなわち側壁）と、を有する細長いポリマーコアを含む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つのエンボス加工要素を有するエンボス加工工具を提供するステップと、
（ｃ）光ファイバのクラッディング層をエンボス加工工具のエンボス加工要素に接触させて、エンボス加工要素が光ファイバのコアに凹みを付けるように圧力を印加させることによって、光ファイバをエンボス加工して、光学要素を提供するステップと、を含み、
クラッディングがコアの側面および発光領域にわたって連続的に延在するように、クラッディング層はエンボス加工ステップ（すなわちステップｃ）中に切断されない発光領域を有する光ファイバの製造方法を提供する。
【００１１】
本方法の一実施形態において、ホイールの外周にわたって離間して配置された一連のエンボス加工要素を有するエンボス加工ホイールを含む回転式エンボス加工装置が用いられる。クラッド光ファイバのエンボス加工は、ホイールのエンボス加工要素が光ファイバの側面と接触している間に、その中心軸線を中心にしてホイールを回転することによって実現される。
【００１２】
本方法の別の実施形態において、少なくとも１つのエンボス加工要素は、約２０°〜約１５０°の範囲の角度を有する頂点を定義するように交わる第１の側面および第２の側面を具備している。エンボス加工要素の頂点は、エンボス加工要素が光ファイバのクラッディングを切断しないように切頭されているか、または丸みが付けられていることが好ましい。
【００１３】
さらに別の実施形態において、本発明は、
（ａ）光源と、
（ｂ）光ファイバであって、
光源からの光を受けるための入射端と、コアを通って伝送される光を放射するための出射端と、入射端と出射端との間にコアの長手軸線に沿って延在する側面と、を有する細長いポリマーコアと、
長手軸線に対して略横断方向において、光ファイバを通って進む光を光ファイバの側面の少なくとも一部から導く発光領域であって、少なくとも１つの光学要素を具備する発光領域と、
コアの側面および光学要素にわたって延在し、コアの屈折率より低い屈折率を有するポリマー材料を含む連続外部クラッディング層と、を具備する光ファイバと、を具備し、
光源から放射された光の少なくとも一部が光ファイバの入射端に当たるように、光ファイバが光源に光学的に結合される照明装置を提供する。
【００１４】
光ファイバは、光源に回転可能に接続されてもよく、または非回転可能に接続されてもよい。一部の実施形態において、光ファイバが光源に着脱可能に接続されることが好ましい場合がある。このように、光源は、たとえば、光の異なる横方向への角度分布を有する他の光ファイバと共に用いられてもよい。好ましい一実施形態において、光源は、標準的な懐中電灯である。
【００１５】
用語集
「発光領域」なる語は、光ファイバを通って伝搬する光が放射さ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°以下の横方向への角度分布によって光を放射してもよい。
【００１６】
「光学要素」なる語は、エンボス加工工程によって光ファイバのコアに形成される任意の制御された凹みを包含し、凹みがファイバの壁に当たる光の少なくとも一部を反射することができる１つ以上の反射面を規定するように本願明細書では用いられる。このような光学要素は、光ファイバにおいてしばしば生じる可能性があるかき傷または他の不完全部および他の面の不規則性とは区別されることになっている。各光学要素のサイズおよび形状のほか、ファイバに沿った要素のパターンおよび間隔の適切な制御によって、光はファイバの側壁の発光領域によって選択的に放射されることができる。
【００１７】
「照明装置」なる語は、所望の波長、強度、分布特性を有する光を提供する装置を指す。照明装置は、携帯型または据置型のいずれであってもよい。
【００１８】
「ワークライト」なる語は、人、動物または機械による作業の遂行中（たとえば、カメラまたは他のセンサによる検査）、領域を照射するように設計された照明装置を指す。ワークライトは、携帯型または据置型のいずれであってもよい。
【００１９】
「横方向への角度分布」は、光ファイバの長手軸線に略垂直である平面において測定されるとき、光が光ファイバから放射される角度を指す。
【００２０】
「光ファイバ」なる語は、入射端において光を受光し、あまり損失することなく出射端および／または発光領域に光を伝搬する物品を指す。一般に、光ファイバは内部全反射の原理で動作し、光ファイバの材料および光ファイバに直に包囲する材料、たとえば、空気、クラッディングなどの屈折率の差に基づいて、光ファイバを進む光が光ファイバの面で反射される。
【００２１】
「クラッドファイバ」なる語は、コア材料より屈折率の低いクラッディング材料のコーティングを有するコアからなるファイバを表すために用いられる。
【００２２】
本発明のこれらの特徴および利点および他の特徴および利点は、本発明の種々の例示した実施形態に関して以下にさらに完全に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、選択的に光を放射し、照明装置の構造において特定の有用性を見いだすポリマー光ファイバを提供する。
【００２４】
図１は、本発明における一定の長さの光ファイバ１０の斜視図を示している。図１ａは、図１の線１ａ−１ａに沿った光ファイバ１０の長手断面図である。光ファイバ１０は、長手軸線１１を規定する細長い形状を有し、側面１３を規定する円形の断面外形を有する。光ファイバ１０は、外部クラッディング層１４によって包囲された細長いコア１２を具備している。外部クラッディング層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む。光ファイバ１０は、光源からの光を受けるための入射端２０および光ファイバ１０の長さを通って伝搬される光（すなわちエンドライト）を放射するための出射端２３をさらに備えている。光ファイバ１０は、光ファイバ１０の長手軸線１１に対して略横断方向に光ファイバから光が放射される発光領域２６を具備している。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を具備している。一般に、発光領域は、光ファイバ１０の少なくとも一部または全長にわたって離間して配置された一連の光学要素から構成される。図１の実施形態において、光学要素１６は、光ファイバ１０の長さに沿って互いから規則的な距離で離間して配置された一連のエンボス加工された凹みの形を取っている。任意に、光学要素１６は、不規則に離間して配置されていてもよい。各光学要素１６は、中心コア光１２に延在することによって、第１の反射面１８および第２の反射面２０を形成している。光ファイバ１０の外面から光学要素１６における最下点まで測定したとき、光学要素１６の深さは、図１ａにおける「ｄ」とラベル付けされる。一般的に、深さ「ｄ」は光ファイバの厚さにより変わる。たとえば、深さ「ｄ」は一般に、ファイバの全体的な厚さ（たとえば径）の約０．５％〜約３０％の範囲であり、光ファイバの厚さの約１％〜約１０％の範囲であればさらに好ましい。第１の反射面１８および第２の反射面２０は一般に、光ファイバ１０の長手軸線１１に対して直角である平面に対して一定の角度で傾斜される。図１ａに示されているように、外部クラッディング層１４は、光学要素１６の上も含めて、光ファイバ１０のコア１２の側面の上に連続的な態様で延在している。すなわち、外部クラッディング層１４は、光ファイバ１０に光学要素１６を形成することによって切断または分断されることはない。
【００２５】
光ファイバ１０の動作において、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、ファイバを通って長手方向伝搬される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への角度分布を有するが、発光領域２６から放射される光の強度は光学要素１６から約１８０°で最大であることが通常見て取れる。
【００２６】
光ファイバ１０は、任意の有用な断面外形を備えていてもよい。図２ａ〜２ｃは、本発明との関連において有用である可能性がある光ファイバに関する種々の異なる断面外形を示している。たとえば、図２ａの光ファイバ１１０ａは略正方形の断面形状を有し、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は略楕円形の断面形状を有する。図２ａ〜２ｃに示されている光ファイバに関する種々の断面形状は、例示のために過ぎず、本発明を限定するものと決して捉えるべきではない。当業者は、本発明の光ファイバが任意の適切な形状（すなわち、円形、正方形、矩形、三角形、楕円形、多角形および１つ以上の上記の形状の組合せなど）の断面形状を有することができることを理解されたい。ファイバ全体にわたる光の均等な分布を確保するために、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一般に好ましい。
【００２７】
本発明の光ファイバの寸法は、光ファイバの所期の用途に応じて変化する。大部分の照明装置の場合には、光ファイバの径は約１ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲にあり、約５ｍｍ〜約１４ｍｍの範囲であればさらに好ましく、約７ｍｍ〜約１２ｍｍの範囲であれば最も好ましい。光ファイバの長さは、初期の用途に応じて変化し、１ｃｍ未満から場合によっては１００ｍを超えるものまで多岐にわたる可能性がある。
【００２８】
外部クラッディング層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ポリマー材料を含む。より低い屈折率であるために、クラッディング層は、同一のコア材料を含むアンクラッド光ファイバに比べて、光ファイバの側壁からの光の迷放射を低減するように機能する。クラッディング層１４用の適切な材料は、当業界では公知であり、たとえば、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（デュポン・コーポレイテッド（ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｏ．）から商標名「テフロンＦＥＰ（ＴＥＦＬＯＮ  ＦＥＰ）」で市販されている）、ポリフッ化ビニリデン、ペル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−フッ化ビニリデンが挙げられる。一般に、クラッディング材料の厚さは、光ファイバのコアの径に比べると薄いが、ファイバを通って伝搬される光の波長に比べると厚い。一般に、約２５ｍｍ未満の径を有する光ファイバの場合には、クラッディングの厚さは約１ｍｍ未満であり、約０．２ｍｍ〜約０．４ｍｍの範囲であればさらに好ましい。光ファイバは、たとえば自動車のドア、エンジンルーム、エンジンポート、機器などの筐体などの内部に、所望の照明を提供するために、小さな開口部を通じって挿入することができるように比較的小さな外形を有することが好ましい。
【００２９】
適切な光ファイバコア材料としては、たとえば、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）が挙げられる。コア用の好ましい材料は、ポリ（メチルメタクリレート）および他のアクリレートモノマーおよびメタクリレートモノマー、たとえば、エチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレートを有するメチルメタクリレートのコポリマーを含む。場合によっては、高度の可撓性を有する光ファイバを製造するために、より可撓性のあるコア材料が望ましい場合もある。低いガラス転移温度（Ｔg）のモノマー、たとえば、エチルアクリレートおよびｎ−ブチルアクリレートを有するメチルメタクリレートの共重合は、より可撓性のあるコア材料を生じる可能性がある。好ましい１つのコア形成は、重合化された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】
本発明において利用するのに適したクラッドポリマー光ファイバおよびクラッドポリマー光ファイバの製造方法は、たとえば、ＰＣＴ特許国際公開第９９／５９８０４号パンフレット、ＰＣＴ特許国際公開第０１／４７６９６号パンフレットおよび米国特許第５，２９８，３２７号明細書（ツァーリアン（Ｚａｒｉａｎ）ら）に記載されている。
【００３１】
任意に、本発明の光ファイバは、クラッディング層を覆うポリマー材料の外層を有してもよい。この層は、被覆層と一般に呼ばれる。被覆層は、光ファイバを損傷から保護する追加層を提供する。被覆層用の適切なポリマー材料としては、たとえば、ポリ塩化ビニルなどが挙げられる。
【００３２】
発光領域における各光学要素の反射面は通常、ファイバの長手軸線に垂直である平面に対して一定の角度で傾斜される。反射面は、ファイバの長手軸線に対して垂直である平面に対して１０°〜８０°の角度で傾斜されることが一般的であり、２０°〜７０°であれば好ましく、３０°〜６０°であればさらに好ましいが、０°〜９０°未満の任意の有用な角度を用いてもよい。各光学要素の反射面は、湾曲していてもよく、実質的に平坦であってもよい。
【００３３】
光学要素の反射面は、光学的品質を備えるように製造されることが好ましい。「光学的品質」は、反射面がそこに入射する光のごく一部（２０％未満であれば一般的であり、１０％未満であれば好ましい）のみを拡散散乱し、残りの光は鏡面反射または屈折することを意味するものと一般に理解される。各光学要素の反射面は通常、ファイバの長手軸線に対して横断する方向に延在するが、長手軸線に対して任意の角度に形成されてもよい。
【００３４】
光学要素は通常、ファイバの中心線に沿って規則的に離間して配置されたが、ファイバの所期の用途に適した光学要素の任意の有用なパターンを採用してもよい。ある種の実施形態において、ファイバの発光領域に沿って光の実質的に均一な出力を維持することが望ましい場合がある。これを実現するために、先行する光学要素によってファイバから反射される光を補償するように、連続する光学要素のパターンおよび間隔を制御してもよい。たとえば、連続する光学要素の反射面の断面積は、所期の光の進行方向において（たとえば、光学要素のエンボス加工された深さを増大させることによって）増大してもよい。あるいは、連続する光学要素間の間隔を減少させてもよく、反射面の角度を変更してもよく、これらの方法の一部またはすべての組合せを用いてもよい。
【００３５】
本発明の光ファイバを製造する１つの方法は、バッチエンボス加工工程である。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エンボス加工工程が示されている。エンボス加工工具６０は金属ダイを具備し、その一面は光ファイバ６６の長手軸線６５に対して横断方向に互いに平行に延在する一連のＶ字形のエンボス加工要素６２を提供するために、機械加工されている。エンボス加工要素６２の断面は三角形またはＶ字形であるが、本発明の教示によれば他の断面形状も用いることができることを理解されたい。任意に、エンボス加工工具６０は、クラッド光ファイバ６６のエンボス加工前および／またはエンボス加工中に、エンボス加工工具６０を高温まで加熱するための１つ以上のヒータ６３（たとえば、カートリッジ型電気抵抗ヒータ）を装備していてもよい。ここで図３ａ’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を具備している。コア６９は、外部クラッディング層６７によって包囲される。使用時には、エンボス加工工具６０は、クラッド光ファイバ６６の側面と接触した状態に押し付けられる。エンボス加工工具６０のエンボス加工要素６２は、図３ｂに示されているように、クラッド光ファイバ６６の面に凹みをつけるように機能する。エンボス加工工程は、高温、たとえば約６０°Ｆ〜約２７５°Ｆの範囲にある温度で行うことが好ましい。一般に、エンボス加工工具６０は、約５秒〜数分の範囲の時間、好ましくは約１分間、圧力下でクラッド光ファイバ６６に接触した状態を保持する。場合によっては、光ファイバ６６を構成するポリマー材料がエンボス加工要素の形になることができるようにするために、エンボス加工工具６０が光ファイバ６６に接触した状態を保持したままで、エンボス加工工具６０を冷却することができることが望ましい場合もある。このように、光ファイバに与えられる光学要素の形状は、エンボス加工工具６０をエンボス加工要素６２の形状により厳密に適合させることである。図３ｃは、長手軸線６５に沿った本発明のエンボス加工された光ファイバの断面図を示している。図３ｃに示されているように、エンボス加工工程により製造された光ファイバ６６は、光ファイバ６６の側面に沿って互いから一定の距離で離間して配置された一連の光学要素６８を具備している。光学要素６８は、クラッド光ファイバ６６の中心コア６９を包囲する外部クラッディング材料６７を切断することなく形成される。したがって、クラッディング層６７は、光学要素６８を含み、光ファイバのコアの側面の上で連続している。
【００３６】
図４は、本発明の光ファイバを製造するために用いるのに適したエンボス加工工具８０の分解図を示している。エンボス加工工具８０は、上部プラテン８２および下部プラテン８４を具備している。クラッド光ファイバのエンボス加工中に、上部プラテン８２を下部プラテン８４と整列させるために、上部プラテン８２は一連の６つのアライメント孔１００にはまるようなサイズの一連の６つのアライメントピン１０２を具備している。上部プラテン８２および下部プラテン８４はそれぞれ、エンボス加工中に、クラッド光ファイバを収容するようなサイズおよび形状であるチャネル８７および８８を具備している。エンボス加工工具８０において、チャネル８７および８８は、円形の断面外形を有する光ファイバを収容するために好ましい半円形状である。エンボス加工工具８０は、上部プラテン８２のチャネル８７内部に納まる取外し可能なエンボス加工部材８６を具備している。エンボス加工部材８６は、調整ネジ９８を収容するための２つのネジ穴９４を具備している。図４ａは、エンボス加工部材８６の一実施形態の側面図を示している。エンボス加工部材８６は、裏板８９から延在する隆起部の形であり、裏板８９に沿って互いから距離「ａ」で離間して配置された一連のエンボス加工要素８８を具備している。エンボス加工要素８８はそれぞれ、隆起部８８の頂点で頂点角「ｂ」を規定するように交わる２つの平坦な側面９０および９２を具備している。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。頂点角ｂは一般に、約２０°〜約１５０度の範囲にあり、約４５°〜９０°の範囲であればさらに好ましい。特に好ましい頂点角ｂは、約６０°である。図４ｂは、本発明の光ファイバを製造する際に用いるのに適したエンボス加工部材８６ｂのさらに別の実施形態を示している。図４ｂにおいて、図４ａのエンボス加工要素８８の上部は、面幅「ｃ」の平坦な上面１０６ａを形成するために先端が切り取られている。好ましい実施形態において、先端を切り取った上面１０６ａの面幅ｃは、約０．１ｍｍ〜約３ｍｍまで変化し、約０．２ｍｍ〜約２ｍｍの範囲であればさらに好ましい。エンボス加工部材８６ｃのさらに別の実施形態が、図４ｃに示されている。図４ｃにおいて、図４ａのエンボス加工要素８８の頂点は、たとえば、紙やすりを用いて丸みを付けられている。エンボス加工工程中に、エンボス加工要素が光ファイバの外部クラッディング材料を切り開いたり、そうでなければ突き通したりしないようにするために、エンボス加工要素の頂点の切頭または丸み付け（図４ｂ〜図４ｃ参照）が好ましい。
【００３７】
再び図４を参照すると、使用時に、エンボス加工部材８６は、上部プラテン８２のチャネル８８に取り付けられ、調整ネジ９８を用いて所望の位置に調整される。たとえば、エンボス加工部材８６はチャネル８８に平行に取り付けられてもよく、またはエンボス加工部材８６はチャネル８８に対して一定の角度で取り付けられてもよい。光ファイバの長さにわたって光学要素の深さを変化させるために、チャネル８８に対して一定の角度でエンボス加工部材８６を取り付けることが望ましい場合がある。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に配置される。上部プラテン８２は、下部プラテン８４の上に配置され、アライメントピン１０２によって合わせられる。次にエンボス加工圧力が、たとえば油圧プレスまたはＣ型クランプを用いて、上部プラテン８２の面および下部プラテン８４の面に圧力を印加することによって、エンボス加工部材８６に印加される。別の実施形態において、アライメントピン１０２は、一連のネジに置き換えられ、エンボス加工圧力はネジを締めることによって、クラッド光ファイバに印加される。
【００３８】
本発明の光ファイバを製造するためのさらに別の方法は、回転式エンボス加工法を伴う。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式エンボス加工装置３０が示されている。回転式エンボス加工装置３０は、エンボス加工ホイールハウジング３４に回転可能に取り付けられるエンボス加工ホイール３２を具備している。エンボス加工ホイール３２は、エンボス加工ホイール３２の周囲に規則的に離間して配置され、放射方向に延在するエンボス加工要素４４を具備している。エンボス加工ホイール３２は、たとえば、ＡＮＳＩ４０スプロケット、ＡＮＳＩ３５スプロケットまたはＡＮＳＩ２４スプロケットなどのスプロケットであってもよく、または平歯車であってもよい。エンボス加工ホイール３２はハンドル３６に取り付けられ、ハンドル３６がたとえば時計回りに回転するとき、エンボス加工ホイール３２がその中心軸線３３を中心にして同一の方向に回転するようになっている。エンボス加工ホイールハウジング３４は、トラック３８に摺動可能に取り付けられる。トラック３８は、回転式エンボス加工工程中、クラッド光ファイバ（図示せず）を固定するように収容するための溝４０を具備している。図５の実施形態において、溝４０は、たとえば、円形の断面形状の光ファイバを収容するために半円の形状である。他の断面外形を有するクラッド光ファイバをエンボス加工する場合には、他の溝設計がより望ましい場合がある。
【００３９】
回転式エンボス加工装置３０の使用時には、クラッド光ファイバ４２（コア４９および外部クラッディング層４７を有する）は、トラック３８の溝４０に配置される（図５ｂ参照）。ハンドル３６は、エンボス加工ホイール３２のエンボス加工要素４４をクラッド光ファイバ４２の側面４３に接触させてエンボス加工を圧入させる時計回りに回転される。回転式エンボス加工装置３０の作動中、エンボス加工ホイール３２およびエンボス加工ホイールハウジング３４は、クラッド光ファイバ４２を伴うトラック３８に沿って（矢印３９に示される方向に）進み、トラック３８に沿って進むときに、光ファイバにエンボス加工を施す。ここで図５ｃを参照すると、回転式エンボス加工工程の概略図が示されている。図５ｃに示されているように、エンボス加工を施された光ファイバ４２の部分は、光ファイバ４２に沿って互いから一定の距離で離間して配置された一連の光学要素４６を含む。光ファイバ４２のコア４９を包囲する外部クラッディング材料４７を切断することなく、そうでなければ外部クラッディング材料４７の完全性を犠牲にすることなく、光学要素４６が形成される。
【００４０】
当業者は、エンボス加工ホイール３２がたとえば、エンボス加工ホイール３２に１つ以上のギアによって接続される電動機などの機械手段によって駆動されるように、回転式エンボス加工装置３０を変更することが可能であることを理解されたい。
【００４１】
本発明の光ファイバの製造に適したエンボス加工装置１１０の別の実施形態の概略図が、図６に示されている。エンボス加工装置１１０は、その中心軸線１１６を中心にして回転することができるように取り付けられるエンボス加工ホイール１１２を具備している。エンボス加工ホイール１１２は、ホイールの周囲に離間して配置され、放射方向に延在する複数のエンボス加工要素１１４を具備している。任意に、エンボス加工ホイール１１２は、エンボス加工ホイール１１２の内部にある空洞（図示せず）によって所望の温度の蒸気および／または水を循環するための手段などの加熱または冷却のための手段を具備していてもよい。エンボス加工装置１１０は、その中心軸線１１９を中心にして時計回りに回転することができるように取り付けられたニップロール１１８をさらに具備している。エンボス加工対象のクラッド光ファイバは、一定の長さのクラッド光ファイバ１２４を含む供給ロール１２２からエンボス加工ホイールに供給される。装置１１０は、エンボス加工後、一定の長さのクラッド光ファイバを収容するための巻取りロール１２６をさらに具備している。
【００４２】
エンボス加工装置１１０の動作において、エンボス加工ホイール１１２は、（たとえば電動機によって）反時計回りに回転され、クラッド光ファイバ１２４を供給ロール１２２（回転軸１２３を有する）からエンボス加工ホイール１１２とニップロール１１８との間に形成されるニップ１２６を通って引っ張られる。クラッド光ファイバ１２４はニップ１２６（すなわちエンボス加工ホイール１１２とニップロール１１８との間）ニップ１２６を通って引っ張られるとき、エンボス加工要素１１４によってエンボス加工され、クラッド光ファイバ１２４の長さに沿って互いから一定の距離で離間して配置された一連の光学要素１２８を形成する。光学要素１２８は、クラッド光ファイバ１２４を包囲する外部クラッディング材料（図示せず）を切断することなく形成される。エンボス加工後、クラッド光ファイバ１２４は、巻取りロール１２６に巻き取られる。
【００４３】
クラッド光ファイバ１２４にエンボス加工される光学要素１２８の深さは、たとえば、エンボス加工ホイール１１２とニップロール１１８との間のニップ１２６の開閉によって制御されることができる。たとえば、ニップ１２６がより小さく形成されるときには、光学要素１２８の深さは増大する傾向にある。場合によっては、光ファイバの長さに沿って光学要素の深さにおいて制御された変化を有する一定の長さの光ファイバを製造することが望ましい場合がある。これは、たとえば、エンボス加工動作中に制御された態様でニップ１２６のサイズを変化させることによって、エンボス加工装置１１０を用いて実現されてもよい。たとえば、ニップ１２６のサイズをニップロール１１８の回転にわたって変化させるように、ニップロール１１８が楕円形状を有するように構成されることが可能である。あるいは、ニップロール１１８およびエンボス加工ホイール１１２の一方または両方を互いに対して移動させることによって、ニップ１２６のサイズを変化させるために、制御手段を用いることも可能である。このように、光ファイバにおける光学要素の深さを制御することができる。
【００４４】
エンボス加工要素の形状、サイズ、向きおよび間隔は、光ファイバに沿って光学要素の所望の形状、サイズ、向きおよび間隔を提供するように選択されてもよいことを同業者は理解されたい。一般的に言えば、エンボス加工要素の形状、サイズ、向きおよび間隔は一般に、光ファイバに与えられる光学要素の形状、サイズ、向きおよび間隔に等しく適合されるわけではない。したがって、所望の光学特性を有する光ファイバを製造するために、エンボス加工に関する工程条件（たとえば、温度、圧力および接触時間）のほか、エンボス加工要素の形状、サイズ、向きおよび間隔に関して実験を行う必要があると考えられる。さらに、連続的であり、切断されていない外部クラッディング材料を有する本発明の光ファイバを製造するために、エンボス加工工程条件（たとえば、温度、圧力および接触時間）、エンボス加工要素の形状、サイズ、向きおよび間隔に関して実験を行う必要があると考えられる。一般的に言えば、他にも当業者によって理解されるべき他の要因もあるが、温度、エンボス加工圧力、クラッディングの厚さ、エンボス加工要素の形状、冷却時間、光ファイバクラッディングおよびコアの組成は、クラッド光ファイバにエンボス加工される光学要素の最終的な形状、サイズ、向きおよび間隔に影響を及ぼす可能性がある。
【００４５】
本発明の光ファイバは、照明装置に採用されるのに有利であると考えられる。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と光学的に結合される光源１５２を具備している。光源に関する詳細は、本発明では重要ではない。たとえば、特に有用な光源は、商標名「ストリームライトスティンガー（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・インコーポレイテッド（Ｓｔｒｅａｍｌｉｇｈｔ，Ｉｎｃ．（Ｅａｇｌｅｖｉｌｌｅ，ＰＡ）から市販）で入手可能なものまたは商標名「マグライト（ＭＡＧＬＩＴＥ）」（カリフォルニア州オンタリオのマグ・インストルメント・インコーポレイテッド（Ｍａｇ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．（Ｏｎｔａｒｉｏ，ＣＡ））から市販）で入手可能なものなどの懐中電灯である。他の適切な市販の光源としては、たとえば、商標名「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・インコーポレイテッド（Ｒｅｍｏｔｅ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，（ＣＡ））から市販）で入手可能な光源および商標名「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ーメナイト・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）で入手可能な光源が挙げられる。クラッド光ファイバ１５４は、その長さの一部に沿って延在する発光領域１５５を具備している。発光領域１５５は、少なくとも１つ、さらに好ましくは一連の離間して配置されたエンボス加工光学要素１５６を具備している。本発明によれば、クラッド光ファイバ１５４は、発光領域１５５を具備する光学要素１５６を含む光ファイバの側面にわたって連続している連続外部クラッディング層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、光は内部全反射によって光ファイバを通って伝搬する。クラッド光ファイバ１５４を伝搬する光の一部は、光学要素１５６の反射面に入射し、発光領域１５５によっ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に光学的に結合される光源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、長手軸線１６４に沿って細長くなっている。任意の所望の目的向けの照明を提供するために、図８に示された照明装置を用いてもよい。たとえば、照明装置は、ワークライトとして用いられてもよい。
【００４７】
光源１６０は、任意の適切な機構によって光を提供してもよい。たとえば、光源１６０は、白熱灯、蛍光灯、発光ダイオードのアレイ、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプまたは所望の波長または波長範囲を有する光を生成する任意の他の適切な光源であってもよい。一般に、好ましい光源は、可視波長スペクトルまたは少なくとも一部の可視波長スペクトルに光エネルギーを放射する。図８に示されている光源１６０はバッテリ１６６によって電力供給されるが、光源１６０に電力を供給するために用いられるエネルギーは別法として交流、直流などであってもよいことを理解されたい。
【００４８】
光源１６０はクラッド光ファイバ１６２の断面の径より大きいが、光源１６０のより大きい断面サイズからクラッド光ファイバ１６２のより小さい断面サイズまで変化する連結部１６８を具備することが望ましい場合もある。クラッド光ファイバ１６２に光を効率的に向けるために、連結部１６８は、金属コーティングなどの反射性の高い材料によって内側を覆われることが好ましいと考えられる。連結部１６８の内部の金属コーティングの１つの代替物は、たとえば、ＰＣＴ特許国際公開第９５／１７３０３号パンフレット、国際公開第９５／１７６９１号パンフレット、国際公開第９５／１７６９２号パンフレット、国際公開第９５／１７６９９号パンフレットおよび国際公開第９６／１９３４７号パンフレットに記載されているような反射性多層光学フィルムなどの反射材料である。上記のＰＣＴ特許に記載されたような反射性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・マニュファクチュアリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ,（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））から市販されている。このような反射性フィルムは、連結部１６８において構成される光を反射することができるようにするために、特に望ましい場合がある。
【００４９】
光源１６０は、動作中、光源によって生成される熱エネルギーを除去するために、ファンまたは他の冷却装置を具備していてもよい。さらに、連結部は、連結部から熱エネルギーを分散させるために、冷却フィン１７０を具備していてもよい。
【００５０】
クラッド光ファイバ１６２は、図１にさらに厳密に示されており、ファイバの少なくとも一部の長さに沿って離間して配置され、発光領域１６７を規定する少なくとも１つ、さらに好ましくは一連のエンボス加工された光学要素１６３を具備している。クラッド光ファイバ１６２は、光ファイバコアの側面および光学要素１６３にわたって連続している外部クラッディング層１６５をさらに具備している（これも図１参照）。
【００５１】
クラッド光ファイバ１６２は、光源１６０に回転可能に取付けられてもよく、非回転可能に取付けられてもよい。一実施形態において、クラッド光ファイバ１６２は、その長手軸線１６４に沿って（を中心とした）光ファイバの回転を行うことができるような態様で、光源に取付けられる。その長手軸線を中心としたクラッド光ファイバ１６２の回転はまた、発光領域１６７を回転することが好ましい。光源１６０に対する長手軸線１６４を中心にしたクラッド光ファイバ１６０（１６２）の回転によって提供される１つの利点は、利用者の必要に応じて、所望の方向に照明を提供するために、発光領域１６７から出射する光の方向を変化させることができることである。
【００５２】
連結部１６８は光源１６０およびクラッド光ファイバ１６２に連結するために用いられるが、連結部１６８はクラッド光ファイバ１６２に固定であってもよく、この場合には、クラッド光ファイバ１６２および連結部１６８はいずれも光源１６０に対して回転することができる。あるいは、連結部１６０（１６８）は光源に固定されてもよく、この場合には、クラッド光ファイバ１６２は連結部および光源１６０に対して回転することができる。あるいは、クラッド光ファイバ１６２および連結部１６８（存在する場合には）は、光源１６０に非回転可能に取付けられてもよい。
【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を具備し、光源１８２は図９ａの実施形態では標準的な懐中電灯である。照明装置１８０は、光源１８２の光出射端１８９の摩擦嵌合する光学連結部１８４をさらに具備している。光学連結部１８４は、入射端１８５、出射端１８７、光学連結部１８４の入射端１８５と出射端１８７との間に延在する円錐状の光指向領域１８９を具備している。出射端１８７は、本発明のクラッド光ファイバ１８６を収容している。光学連結部１８４の入射端１８５は、円形であり、たとえば摩擦嵌合によって光源１８２の光出射端１８９を着脱可能に収容するサイズである。光学連結部１８４および光源１８２から取外されたクラッド光ファイバ１８６の斜視図が、図９ｂに示されている。光学連結部１８４は、光源１８２をクラッド光ファイバ１８６と光学的に結合するように機能し、光源１８２から放射される光が円錐状の光指向領域１８９によってクラッド光ファイバ１８６の入射端１９１に向けられるようになっている。連結部１８４の内部は、光源１８２からクラッド光ファイバ１８６に光を効率的に導くために、図８の実施形態に関して前述したような反射性の高い材料によって内側を覆われることが好ましい。
【実施例】
【００５４】
これらの実施例は例示のために過ぎず、添付請求項の範囲に限定されるものを意味するわけではない。
【００５５】
一般的な実験
これらの実験に用いられるすべての光ファイバは、ミネソタ州セント・ポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング・カンパニー（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））、カリフォルニア州コスタメーサのルーメナイト・インターナショナル（Ｌｕｍｅｎｙｔｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｃｏｓｔａ  Ｍｅｓａ，ＣＡ））またはオーストラリアのポリ・オプティックス（Ｐｏｌｙ  Ｏｐｔｉｃｓ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ））から市販されている。記載した場合を除き、光ファイバは、円形の断面形状であり、公称の外径は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・オプティックス（Ｐｏｌｙ  Ｏｐｔｉｃｓ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ））から商標名「ポリ１００（ＰＯＬＹ  １００）」で市販されている）のバッチエンボス加工を証明する。光ファイバのコアは、メチルメタクリレートを含む純粋な硬化アクリルモノマーを含んでいた。外部クラッディング層は、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。光ファイバの全体的な径は約１０ｍｍ＋／−０．５ｍｍであり、外部クラッディングの厚さは約０．２ｍｍ±０．０５ｍｍであった。
【００５７】
装置は、光ファイバの側壁に一連の光学要素をエンボス加工するために製造された。エンボス加工要素は全長１４０ｍｍであり、エンボス加工要素に沿って６．３５ｍｍごとに離間して配置され、高さ３．０ｍｍである反復する実質的に三角形の隆起部からなっていた。各要素の頂点角は６０°であった。各隆起部の先端は、隆起部の先端に１ｍｍの平坦な部分を生成するために先端が切り取られた。
【００５８】
二部構成の締付け取付具が、エンボス加工装置を保持するために形成された。取付具の二面は、一連のガイドピンによって互いに対して整列された。油圧プレス（カリフォルニア州エルモンテのパサディナ・ハイドロリックスＷＧ（Ｐａｓａｄｅｎａ  Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ  ＷＧ，（Ｅｌｍｏｎｔｅ，ＣＡ））から市販されている「ＰＨＩ」プレス）によって取付具に圧力が印加された。圧力は約２８１２ｋｇ／ｃｍ2で測定された。エンボス加工時間は５秒であった。
【００５９】
ファイバを取付具から除去した後、ファイバのエンボス加工された光学要素がある程度再生した。ファイバの熱機械工程後のこの緩和工程は、どれだけの光抽出が一般的なエンボス加工工程中に実現されるかを制限した。光学要素のエンボス加工深さは０．２ｍｍであった。
【００６０】
懐中電灯（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（Ｗｉｃｈｉｔａ，ＫＳ  ６７２１２）から「ストリームライトスティンガー（ＳＴＲＥＡＭＬＩＧＨＴ  ＳＴＩＮＧＥＲ）」懐中電灯として市販されている）が光ファイバの一端に挿入され、サイドライト（すなわち光ファイバの側面から放射される光）は目で観察された。
【００６１】
裸眼によって無傷のクラッディングを有するように見える上述のような準備がなされたエンボス加工サンプルは、最大倍率５１２倍にすることができるライカ（Ｌｅｉｃａ）ブランドの光学ステレオ顕微鏡を用いてさらに検査された。サンプルは、暗視野、明視野、光源を用いてファイバを照射することによって検査された。クラッディングに欠陥がないものを最大倍率で見た場合には、クラッディングは無傷と判断され、実験は所望の製品を製造する際には成功であった。
【００６２】
実施例２
この実施例は、エンボス加工工程における温度の影響を証明する。この実施例におけるすべての試験に関して、エンボス加工要素は、全長１４０ｍｍであり、先端と先端との間隔が６．３５ｍｍであり、深さが４．０ｍｍである三角形の隆起部から構成された。隆起部の頂点角は６０°であった。エンボス加工要素に圧力を印加するために、金属製の５インチ（１２．７ｃｍ）のＣ型クランプが用いられた。さらなるトルクを提供するために、Ｃ型クランプの締付けレバーは、１１．５インチ（２９．２ｃｍ）の延長バーを用いて延長された。Ｃ型クランプは、延長バーを用いて手動で締付けられた。Ｃ型クランプを完全に締付けながら、エンボス加工時間が測定された。肉眼による目視検査によって無傷のクラッディングを有するように見えるエンボス加工された光ファイバサンプルは、最大倍率５１２倍にすることができるライカ（Ｌｅｉｃａ）ブランドの光学ステレオ顕微鏡を用いてさらに検査された。サンプルは、暗視野、明視野、光源を用いてファイバを照射することによって検査された。クラッディングに欠陥がないものを最大倍率で見た場合には、クラッディングは無傷と判断された。この実施例の結果は、以下の表１に記載されている。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
実施例３
この実施例は、複数のエンボス加工ホイールの形状の評価および回転式エンボス加工圧力測定を含む本発明の光ファイバを製造するための回転式エンボス加工技術を照明する。装置は、実質的に図５ａに示されたように構成された。一連のＡＮＳＩスプロケットが、エンボス加工ホイールとして評価された。ＡＮＳＩ３５（エンボス加工要素間の間隔が０．９５ｃｍ）スプロケットおよびＡＮＳＩ２５（エンボス加工要素間の間隔が０．６３５ｃｍ）スプロケットは、鋭すぎて、回転式エンボス加工中に、光ファイバのクラッディングを突き通したり切断したりすることがしばしばあるエンボス加工要素を有することが一般的に観察された。次に、１．２７ｃｍで離間して配置されたエンボス加工要素を有するＡＮＳＩ４０スプロケットが評価され、連続外部クラッディングを有する本発明の光ファイバの製造に十分なエンボス加工要素を有することが分かった。
【００６５】
続いて、１６ピッチ、径が７．６２ｃｍの平歯車（ボストン・ギア（Ｂｏｓｔｏｎ  Ｇｅａｒ）から部品番号ＮＢ４８で市販されている）が、エンボス加工ホイールとして評価された。修正されていない形では、平歯車のエンボス加工要素（すなわち歯）は、歯車の放射方向（すなわち円周に沿って）２ｍｍであり、長手方向（すなわち歯車の厚さ）において１．２７ｃｍであると測定された上面を備えていた。光ファイバコアの粘弾性のために、歯の大きさはエンボス加工中に正確に再生された。平歯車の歯は、２ｍｍの面が０．５ｍｍまで減少されるように修正された。この修正された平歯車は回転式エンボス加工工程において用いられ、室温でクラッド光ファイバのクラッディングを切断することが分かった。高温で、修正された平歯車は、クラッディングを切断することなく、クラッド光ファイバをエンボス加工するためにうまく用いることができることが分かった。
【００６６】
第２の１６ピッチ、径が７．６２ｃｍの平歯車（ボストン・ギア（Ｂｏｓｔｏｎ  Ｇｅａｒ）から部品番号ＮＢ４８で市販されている）は、放射方向において１ｍｍの面を有するように修正された。この修正された平歯車は、室温で回転式エンボス加工工程に用いられ、本発明の光ファイバの製造に関してエンボス加工ホイールとしてうまく機能することが分かった。
【００６７】
回転式エンボス加工工程中、エンボス加工要素（すなわち歯）によってクラッド光ファイバに印加される圧力を測定するために、圧力表示フィルム（ニュージャージー州イーストハノーバーのセンサー・プロダクツ・インコーポレイテッド（Ｓｅｎｓｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．（Ｅａｓｔ  Ｈａｎｏｖｅｒ，ＮＪ））から市販されている圧力表示フィルム）が用いられた。この実施例では、広範囲の圧力表示フィルム（約４９９〜約１３００ｋｇ／ｃｍ2の範囲の圧力を測定する）が用いられた。圧力表示フィルムは、クラッド光ファイバとエンボス加工ホイール（放射方向において１ｍｍの面を有するように修正されたＮＢ４８平歯車）のエンボス加工要素との間に挿入された。エンボス加工の圧力を受けた後、製造者によって形成された方向に従い、圧力表示フィルムが読み出された。圧力表示フィルムの仕様に基づいて、すべての結果は、測定値の±１５％の誤差であった。本発明の光ファイバの回転式エンボス加工中に測定された圧力値は、以下のとおりであった。
【００６８】
【表２】
2005514649.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、エンドライトの明るさの測定がライトゲージブランド光度計（コヒーレント・オーバーン・グループ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ａｕｂｕｒｎ  Ｇｒｏｕｐ）から市販されている）を用いて行われた。光度計は、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））によって最近較正された。すべての光ファイバサンプルは、室温で作動する未修正の平歯車を用いて行われた（実施例４参照）。光ファイバサンプルは、１８８ｍｍの長さに切断された。光ファイバの径は、９．０ｍｍ〜９．１ｍｍの範囲であった。円錐状のアダプタが、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））から市販されているＶＭ２０００）に適合された。電気テープが、円錐状のアダプタからの迷光放射を遮断するために用いられた。完全に充電された懐中電灯（商標名「ストリームライトスティンガー（ＳＴＲＥＡＭＬＩＧＨＴ  ＳＴＩＮＧＥＲ）」懐中電灯として市販されている）が、照射源として用いられた。光ファイバサンプルは、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された。ファイバ端部は、ファイバの長さに垂直であり、互いに平行であるように切断された。光度計は、ファイバの端部から伝搬されるエンドライトを測定するために、最大出力の位置にあるファイバの端部に配置された。ファイバの未修正の部分を比較基準として用いて、側面から抽出される光の量を差によって算出することができる。表２は、光抽出におけるエンボス加工深さの影響を示すデータを提供する。
【００７０】
【表３】
2005514649.tif 000005
【００７１】
実施例５
本発明のエンボス加工されたファイバは、実質的に図５ａに示されているような回転式エンボス加工装置を用いて製造された。用いられたエンボス加工ホイールは、未修正の平歯車（ボストン・ギア（Ｂｏｓｔｏｎ  Ｇｅａｒ）から部品番号ＮＢ４８で市販されている）であった。光ファイバクラッディングの切断を防止するために、一部のファイバは、エンボス加工前に加熱された。加熱は、赤外線加熱ランプ（カリフォルニア州コルヴィーナのインフラテック・コーポレーション（Ｉｎｆｒａｔｅｃｈ  Ｃｏｒｐ．（Ｃｏｒｖｉｎａ，ＣＡ））から商標名「２０００ワットスピードレイ（２０００−ＷＡＴＴ  ＳＰＥＥＤ  ＲＡＹ）」で市販されている）を用いて行われた。比較のため、ノッチのあるクラッド光ファイバサンプル（比較例Ａ）構成およびノッチのないクラッド光ファイバサンプル（比較例Ｂ）構成が、オーストラリアのポリ・オプティックス（Ｐｏｌｙ  Ｏｐｔｉｃｓ（Ａｕｓｔｒａｌｉａ））から入手された。比較例Ａは、互いから６．３５ｍｍ±１．２７ｍｍで離間して配置された光ファイバの長さに沿って切断されたノッチを備えていた。ノッチは、１．０１５ｍｍ±０．２５ｍｍの深さを有し、３５°±５°の角度で光ファイバの長手軸線に対して角度をなしていた。
【００７２】
試験前に、すべての光ファイバサンプルは、１２４ｍｍの長さに切断された。クラッディング状態は、実施例１に記載された顕微鏡技術を用いて決定された。種々の光ファイバサンプルから放射されたエンドライトの量は、各ファイバの長さが１２４ｍｍであることを除いて、実施例４に記載された技術を用いて、各光ファイバサンプルに関して測定された。
【００７３】
結果は、以下の表３に記載される。
【００７４】
【表４】
2005514649.tif 000006
【００７５】
実施例６
この実施例は、ノッチのあるファイバに比べたエンボス加工されたファイバの増大した機械的堅牢性を証明する。
【００７６】
公称１０ｍｍのファイバが、オーストラリアのポリ・オプティックス（Ｐｏｌｙ  Ｏｐｔｉｃｓ，（Ａｕｓｔｒａｌｉａ））から、標準（ノッチなし）構成およびポリブライト（ノッチあり）構成（実施例５参照）が購入された。
【００７７】
公称１０ｍｍのファイバは、ファイバに対して１ｍｍの面を提供するように丸みを付けた平歯車を用いてエンボス加工された（実施例３参照）。エンボス加工された光学要素の平均深さは０．２５ｍｍであった。ノッチのある光ファイバサンプルおよびエンボス加工された光ファイバサンプルはそれぞれ、耐久性試験に備えて、１５ｍｍの長さに切断された。
【００７８】
光ファイバの耐久性は、以下のように試験が行われた。２つの端部によってファイバを保持し、ファイバを「Ｕ」字形に曲げて、「Ｕ」字の内部に位置するノッチのある要素またはエンボス加工された要素と共に端部を接触させることによって、ファイバの端部が合わせられた。次に、ファイバが他の方向に１８０°曲げられ、再びノッチのある光学要素またはエンボス加工された光学要素が今度は「Ｕ」字の外側に来るように、端部を接触させた。ファイバは、１８０°再び曲げて、「Ｕ」字の内部にノッチのある光学要素またはエンボス加工された光学要素を有する最初の構成に戻された。この動作が１つの曲げサイクルを表した。１つの曲げサイクルを終了する時間（期間）は４秒であった。曲げサイクルの時間を測定するために、測定計数ベルが測定ごとに４回打つように設定され、６０ｂｐｍに設定されたメトロノームが用いられた。ノッチのある要素またはエンボス加工された要素は、試験中連続的に検査され、クラッディングの裂けおよび光ファイバの破損が記録された。
【００７９】
光ファイバの検査は、最大倍率５１２倍にすることができるライカ（Ｌｅｉｃａ）ブランドの光学ステレオ顕微鏡を用いて行われた。サンプルは、暗視野、明視野、光源を用いてファイバを照射することによって検査された。クラッディングに欠陥がないものを最大倍率で見た場合には、クラッディングは無傷と判断された。この実施例の結果は、以下の表４に記載されている。示されている番号は、指定された故障までのサイクル数である。故障は、クラッディングの裂けおよびファイバの破損として規定された。
【００８０】
【表５】
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【００８１】
実施例７
この実施例は、高温に曝した場合のエンボス加工された光学要素の性能を証明する。１０ｍｍのファイバは、未修正の平歯車を用いて実施例５のようにエンボス加工された。光ファイバにおいてエンボス加工された光学要素の平均深さは、０．６５ｍｍであった。次に、エンボス加工された光ファイバは、７日間７９℃の炉で熱老化させた。熱老化後、光学要素が再び測定され、平均深さは０．６０ｍｍであることが分かった。
【００８２】
実施例８
この実施例は、エンボス加工工程がＰＶＣ被覆ファイバと共に用いられることができることを証明している。公称１０ｍｍのＰＶＣ被覆ファイバ（ルーメナイト・インターナショナル・コーポレーション（Ｌｕｍｅｎｙｔｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から市販されている）は、ファイバに対して１ｍｍの面を提供するように丸みを付けた平歯車を用いてエンボス加工された（実施例４参照）。ファイバにおける光学要素の平均深さは、０．９ｍｍであった。光学顕微鏡による検査によって、クラッディングおよびＰＶＣ被覆はエンボス加工後、無傷であることが観察された。
【００８３】
本願明細書に記載された特許、特許文献および出版物の完全な開示内容は、それぞれが個々に引用されたかのように、その全体を参照によって引用される。本発明の種々の修正および偏光は、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、当業者には明白になるであろう。本発明は、例示の実施形態および本願明細書に記載された実施例によって過度に限定されるわけではなく、このような実施例および実施形態は、以下のような本願明細書に記載された特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲に関して一例を示しているに過ぎないことを理解すべきである。
【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の線１ａ−１ａ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種々の断面外形を示している。
【図２ｂ】本発明のクラッド光ファイバの種々の断面外形を示している。
【図２ｃ】本発明のクラッド光ファイバの種々の断面外形を示している。
【図３】図３ａ〜図３ｃは、本発明のクラッド光ファイバを製造するために有用なエンボス加工装置を示しており、図３ａ’は、図３ａに示された光ファイバの断面図を示している。
【図４】本発明のクラッド光ファイバを製造するために有用なエンボス加工装置を示している。
【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のエンボス加工装置と共に用いることができる種々のエンボス加工装置を示している。
【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のエンボス加工装置と共に用いることができる種々のエンボス加工装置を示している。
【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のエンボス加工装置と共に用いることができる種々のエンボス加工装置を示している。
【図５ａ】本発明の光ファイバを製造するために有用な回転式エンボス加工装置を示している。
【図５ｂ】本発明の光ファイバを製造するために有用な回転式エンボス加工装置を示している。
【図５ｃ】回転式エンボス加工工程の概略図を示している。
【図６】本発明の光ファイバを製造するために有用な回転式エンボス加工装置を示している。
【図７】本発明の照明装置の一実施形態に関する側面図である。
【図８】本発明の照明装置の一実施形態に関する斜視図である。
【図９ａ】本発明の照明装置の一実施形態に関する側面図である。
【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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