(57)【要約】  実施形態は一般に、裸眼立体表示装置用照明装置（１１０）に関し、これは、裸眼立体表示装置（１００）の中の表示パネル（１３０）の画素（１３２）の列を照明するための線形配置エミッタとして、１つまたは複数の光ファイバ、すなわちフレキシブル光拡散導波路（１１４）を有する。いくつかの実施形態において、線形配置エミッタは、基板（１１２）上に蛇行回路状に配置されて、線形配置エミッタのアレイを形成する１本の光ファイバによって画定される。いくつかの実施形態において、線形配置エミッタは複数の光ファイバにより画定される。いくつかの実施形態の照明装置はまた、光ファイバの複数の像を生成するように構成されたプリズム装置（１４０）も含んでいてよい。
2015503177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裸眼立体表示装置用照明装置において、
前面を含む基板と、
前記基板上に配置された光ファイバであって、前記光ファイバが複数の直線部分を画定するようになっており、第一の端とコアを含み、前記光ファイバが光をその側面から半径方向に散乱させて、前記光が前記光ファイバの前記コアから案内され、前記直線部分が線形配置エミッタとして機能するようになっている光ファイバと、
前記光ファイバの前記第一の端に光学的に連結された光源であって、１つまたは複数の所望の波長の光を発する光源と、
を含むことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
裸眼立体表示装置において、
（ｉ）請求項１に記載の照明装置と、
（ｉｉ）画素アレイを含む表示パネルであって、前記画素が光を前記表示パネルに向けて発し、前記直線部分が、光を前記表示パネルに向けて発する線形配置エミッタとして機能する表示パネルと、
を含むことを特徴とする裸眼立体表示装置。
【請求項３】
（ｉ）前記光ファイバが前記基板上に、前記複数の直線部分の個々の直線部分が前記光ファイバの屈曲部分によって分離され、および／または（ｉｉ）前記照明装置の直線部分の数が、前記裸眼立体表示装置の前記表示パネルの幅に沿った画素数を同時画像の数Ｎで割ったものとほぼ等しいことを特徴とする、請求項１に記載の照明装置または請求項２に記載の裸眼立体表示装置。
【請求項４】
（ｉ）前記基板の前記前面が複数の溝を含み、前記光ファイバの前記複数の直線部分が前記複数の溝の中に位置付けられ、および／または
（ｉｉ）前記光ファイバの上に設置された透明基板をさらに含み、前記光ファイバが前記基板と前記透明基板との間に配置されるようになっていることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の照明装置または裸眼立体表示装置。
【請求項５】
（ｉ）前記光ファイバの光路内に設置されたプリズム装置であって、前記光ファイバの２つ以上の像を生成するプリズム装置、および／または（ｉｉ）前記光ファイバの第二の端に連結された終端装置と、をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の照明装置または裸眼立体表示装置。
【請求項６】
前記光ファイバの前記コアが、
前記コア内の複数のナノサイズ構造を有する領域であって、前記ナノサイズ構造を介して外面に向けて光を散乱させるように構成された領域と、
前記複数のナノサイズ構造を有する領域を取り囲み、前記複数のナノサイズ構造を有する領域より高い反射率分布を有する中実ガラス領域と、
を含み、
前記光ファイバが、前記コアを取り囲む低屈折率クラッドをさらに含み、前記クラッドが前記中実ガラス領域より低い屈折率分布を有することを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の照明装置または裸眼立体表示装置。
【請求項７】
前記基板上に配置された複数の光ファイバであって、前記複数の光ファイバの個々の光ファイバが少なくとも１つの直線部分を画定するようになっており、前記個々の光ファイバの各々が第一の端とコアを含み、前記個々の光ファイバの前記各々が光をその側面から半径方向に散乱させて、前記光が前記コアから案内され、前記複数の光ファイバによって提供される前記直線部分が線形配置エミッタとして機能するようになっている複数の光ファイバ、
をさらに含み、
前記光源が前記光ファイバの各々の前記第一の端に光学的に連結されることを特徴とする、請求項１に記載の裸眼立体表示装置用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１１年１０月１２日に出願された米国特許出願第６１／５４６３０３号明細書の優先権を主張するものであり、その内容に依拠し、その全文を参照によって本願に援用する。
【０００２】
本発明の実施形態は、裸眼立体表示用照明装置に関し、より詳しくは、１本または複数の光ファイバを含む裸眼立体表示用照明装置に関する。実施形態はまた、光ファイバ照明装置を内蔵する裸眼立体表示装置にも関する。
【背景技術】
【０００３】
裸眼立体表示装置は、観察者が特別な眼鏡（例えば、アクティブシャッタグラスまたは受動偏光グラス）をかけなくても、立体画像を生成できる。このような裸眼立体表示装置は、表示パネル（例えば、液晶表示パネル）の画素列を、観察者の両目がそれぞれパネルの中の異なる画素を見るように照明することによって、立体画像を生成できる。したがって、表示パネル内の個々の画素をアドレス指定することにより、各々の目が、表示される画像に対応する異なる画素集合を見ているため、立体感を作り出すことができる。
【０００４】
画素列は、表示パネルの背後に位置付けられた線形配置エミッタによって照明され、線形配置エミッタによって発せられた光が表示パネルの画素および他の光学系を通過して、観察者により見られるようになっている。線形配置エミッタは、十分な輝度の画像を作り出すのに十分な光を生成できるべきである。従来の線形配置エミッタには、キセノンフラッシュランプ、蛍光ランプ、白熱ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）が含まれていてもよい。
【０００５】
ＬＥＤ（例えば、白色ＬＥＤ）からなる線形配置エミッタはかなりの量の光を生成できるが、このような線形配置エミッタは、表示装置の各線形配置エミッタに多くのＬＥＤが必要となるため、コスト高となりうる。これに加えて、Ｎ個の同時画像を作り出す表示システムの場合、線形配置エミッタを表示パネルの画素ピッチのＮ倍にほぼ等しいピッチで設置するべきであると示すことができる。一例として、これに限定されないが、９の同時画像を表示する１０８０ｐ表示装置では、約２１３個の線形配置エミッタが必要となりうる（１９２０／９）。
【０００６】
これに加えて、生成される画像間のクロストークを防止するために、線形配置エミッタをできるだけ細くすることが望ましい。線形配置エミッタの幅が広くなると、個々のエミッタが発する光錐の角度範囲が増大し、したがって、個々のビューウィンドウが分離されなくなる。例えば、個々のＬＥＤからなる線形配置エミッタは大きすぎて、画像間でクロストークを生じさせる可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は、１本または複数の光ファイバを利用する裸眼立体表示装置用照明装置に関し、この光ファイバは、ファイバの側面から光を散乱または拡散させて、光が光ファイバのコアから外面を通じて案内され、線形の照明を提供するように構成される。本明細書において使用される場合、「フレキシブル光拡散導波路」という語句はこのような光ファイバを指す。光ファイバはまた「漏洩光ファイバ」とも呼ばれる場合があり、これは、光ファイバの側面から光が漏出する（例えば、散乱または拡散される）からである。
【０００８】
裸眼立体表示装置用照明装置の線形配置エミッタに光ファイバを使用することにはいくつかの利点があり、例えば、個々のエミッタ（例えば、ＬＥＤ）の必要数が減り、画像間クロストークを防止するために線形配置エミッタの幅が縮小されることによる低コスト化であるが、これに限定されない。
【０００９】
本発明の具体的な実施形態の以下の詳細な説明は、次のような図面に関連して読むことによって最もよく理解でき、図中、同様の構造は同様の参照番号で示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本願で示され、説明される１つまたは複数の実施形態による裸眼立体表示装置の照明装置と表示パネルの概略正面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示された照明装置の一部の概略正面図である。
【図１Ｃ】本願で示され、説明される１つまたは複数の実施形態による光ファイバによって照明された画素を見ている観察者の概略図である。
【図１Ｄ】本願で示され、説明される１つまたは複数の実施形態による照明装置の断面の概略図である。
【図２】本願で示され、説明される１つまたは複数の実施形態による照明装置の概略正面図である。
【図３Ａ】本願で示され、説明される１つまたは複数の実施形態による裸眼立体表示装置のプリズム装置により結像される光ファイバの概略上面図である。
【図３Ｂ】本願で示され、説明される１つまたは複数の実施形態によるプリズム装置の概略側面図である。
【図４】例示的な光拡散光ファイバの一部の概略側面図である。
【図５】本願において示され、説明される１つまたは複数の実施形態による、図４の光ファイバの２−２の方向に沿って見た概略断面図である。
【図６Ａ】例示的な光拡散ファイバについての、ファイバ半径に関する相対屈折率のグラフの概略図である。
【図６Ｂ】他の例示的な光拡散ファイバについての、ファイバ半径に関する相対屈折率のグラフの概略図である。
【図６Ｃ】他の例示的な光拡散ファイバを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで、本発明の好ましい実施形態を詳しく説明するが、その例が添付の図面に示されている。図面全体を通じて、同じまたは類似の部品を指すために、できるだけ同じ参照番号を使用する。
【００１２】
以下の詳細な説明は、特許請求の範囲の性質と特徴を理解するための概要または枠組を提供するように意図された実施形態を示す。添付の図面は、特許請求の範囲をさらによく理解するために含められ、明細書の一部を構成する。図面は各種の実施形態を示しており、説明と併せて、特許請求されているこれらの実施形態の原理と動作を解説するのに役立つ。
【００１３】
これらの例には特許請求項の範囲内で様々な改良や改変を加えてもよく、異なる例の態様を異なる方法で組み合わせて、別の例を実現してもよい。したがって、特許請求項の実際の範囲は、これに限定されないが、本明細書で説明されている実施形態を鑑み、本願全体から理解されるであろう。
【００１４】
実施形態は一般に、裸眼立体表示装置用照明装置に関し、これは、裸眼立体表示装置内の表示パネルの画素列を照明するための線形配置エミッタとして、１つまたは複数の光ファイバ（すなわち、フレキシブル光拡散導波路）を含む。いくつかの実施形態において、線形配置エミッタは１本の光ファイバからなり、これは基板上に蛇行させて配置され、線形配置エミッタのアレイを形成する。いくつかの実施形態において、線形配置エミッタは複数の光ファイバからなる。
【００１５】
「フレキシブル光拡散導波路」という用語は、ファイバの側面から光を散乱または拡散させるために利用されるナノサイズ構造を採用したフレキシブル光学的導波路（例えば、光ファイバ）を指し、これによって光は導波路のコアから導波路の外面を通って案内され、照明を提供する。フレキシブル光拡散導波路は、米国特許出願第１２／９５０，０４５号（米国特許出願公開第２０１１／０１２２６４６  Ａ１号）明細書において開示されており、同文献の全体を参照によって本願に援用する。
【００１６】
「導波路セグメント」という用語は、１本の線形光拡散導波路または、同一のフレキシブル光拡散導波路の屈曲部分、すなわちセグメント間に位置するフレキシブル光拡散導波路の直線部分の何れを指してもよい。例えば、１本のフレキシブル光拡散導波路を１８０度ずつ繰り返し曲げて、相互に隣接するように配置し、概して同一平面上に配置された一連の平行な導波路セグメントを提供することができる。
【００１７】
「光源」という用語は、レーザ、発光ダイオードまたは、可視波長範囲内にあるか、発光団と相互作用して可視波長範囲の光を発することのできる波長のいずれかの電磁放射を発生することのできるその他の構成要素を指す。
【００１８】
「発光の色を制御する」という表現は、発光の波長を所望のとおりに経時的に変化させることができるダイナミック制御か、例えば特定の発光団および／または光源を選択することによって、発せられる色が事前に決定されるパッシブ制御の何れかを指す。
【００１９】
「発光団」という用語は、光を出現させる原子または化合物を指し、各種の蛍光色素分子および蛍光体を含む。
【００２０】
「水平」、「垂直」、「前」、「後」等の用語およびデカルト座標の使用は、図面における基準を示し、また説明しやすくするためであり、説明文と特許請求の範囲の何れにおいても、絶対的な方位および／または方向に関して厳密に限定することは意図されない。
【００２１】
以下の用語と語句は、ナノサイズ構造を有する光拡散ファイバに関連して使用される。
【００２２】
「屈切率分布」とは、屈折率または相対屈折率と導波路（ファイバ）半径との間の関係である。
【００２３】
「相対屈折率パーセント」とは、以下のように定義される。
Δ（ｒ）％＝１００×［ｎ（ｒ）２−ｎＲＥＦ２）］／２ｎ（ｒ）２
ただし、特にことわりがないかぎり、ｎ（ｒ）は半径ｒでの屈折率である。相対屈折率パーセントは、特にことわりがないかぎり、８５０ｎｍで定義される。１つの態様において、基準屈折率ｎＲＥＦは、８５０ｎｍでの屈折率が１．４５２４９８のシリカガラスであり、他の態様において、これは８５０ｎｍでのクラッドガラスの最大屈折率である。本明細書において使用される場合、特にことわりがないかぎり、相対屈折率はΔで表され、その数値は単位「％」で示される。ある領域の屈折率が基準屈折率ｎＲＥＦより小さい場合、相対屈折率パーセントは負となり、低下領域または低下屈折率を有する、と言われ、最小相対屈折率は、特にことわりがないかぎり、相対屈折率が負の最下点である地点で計算される。ある領域の屈折率が基準屈折率ｎＲＥＦより大きい場合、相対屈折率パーセントは正となり、その領域は高い、または正の屈折率を有する、と言うことができる。
【００２４】
「アップドーパント」とは、本明細書においては、屈折率を純粋な非ドープＳｉＯ２に関して高くする性質を有するドーパントと考えられる。「ダウンドーパント」とは、本明細書においては、屈折率を純粋な非ドープＳｉＯ２に関して低くする性質を有するドーパントと考えられる。アップドーパントは、光ファイバの中の、アップドーパントではない１種または複数の他のドーパントが加えられた時に負の相対屈折率を有する領域の中に存在してもよい。同様に、アップドーパントではない１種または複数の他のドーパントは、光ファイバの中の、正の相対屈折率を有する領域の中に存在してもよい。ダウンドーパントは、光ファイバの中の、ダウンドーパントではない１種または複数の他のドーパントが加えられた時に正の相対屈折率を有する領域の中に存在してもよい。
【００２５】
同様に、ダウンドーパントではない１種または複数の他のドーパントは、光ファイバの中の、負の相対屈折率を有する領域の中に存在してもよい。
【００２６】
「α分布」または「アルファ分布」という用語は、「％」の単位のΔ（ｒ）で表現した相対屈折率分布を指し、ｒは半径であり、以下の式のようになる。
Δ（ｒ）＝Δ（ｒ０）（１−［｜ｒ−ｒ０｜／（ｒ１−ｒ０）］α）
式中、ｒ０は、Δ（ｒ）が最大の地点、ｒ１はΔ（ｒ）％がゼロである地点、ｒはｒｉ≦ｒ≦ｒｆの範囲あり、Δが上記のように定義される時、ｒｉはα分布の初期地点、ｒｆはα分布の最終地点、αは実数である指数である。
【００２７】
本明細書中で使用されるかぎり、「放物線」という用語はしたがって、コアにおける１つまたは複数の地点で２．０のαの値から若干変化していてもよい実質的に放物線状の屈折率分布および、小さなばらつきおよび／または中心線窪みを有する分布を含む。いくつかの例示的な実施形態において、αは、８５０ｎｍで測定した時に、１．５より大きく、２．５より小さく、より好ましくは１．７より大きくかつ２．３まで、さらにより好ましくは１．８〜２．３の間である。他の実施形態において、屈折率分布の１つまたは複数の区間は実質的に階段状の屈折率形状を有し、αの値は、８５０ｎｍで測定した時に、８より大きく、より好ましくは１０より大きく、さらにより好ましくは２０より大きい。
【００２８】
「ナノ構造ファイバ領域」という用語は、ファイバ断面に多くの（５０より多くの）気体充満空隙またはその他のナノサイズ構造、例えば５０より多くの、１００より多くの、または２００より多くの空隙を有する領域または区域を有するファイバを示す。気体充満空隙は、例えばＳＯ２、Ｋｒ、Ａｒ、ＣＯ２、Ｎ２、Ｏ２またはこれらの混合物を含んでいてもよい。本明細書に記載されるナノサイズ構造（例えば、空隙）の断面の大きさ（例えば、直径）は、１０ｎｍ〜１マイクロメートル（例えば、５０ｎｍ〜５００ｎｍ）の何れでもよく、長さは１ミリメートル〜５０メートル（例えば、２ｍｍ〜５メートル、または５ｍｍ〜１ｍの範囲）の何れでもよい。
【００２９】
ここで、図１Ａを参照すると、１つの実施形態による裸眼立体表示装置１００が示されている。裸眼立体表示装置１００の構成要素は正しい縮尺で描かれておらず、実際の実施形態は、図１Ａに示されている裸眼立体表示装置１００より小さくても、大きくても（または異なる幾何学形状であっても）よいことに留意するべきである。裸眼立体表示装置１００は一般に、照明装置１１０と表示パネル１３０を含む。表示パネル１３０は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の、バックライト光源を使用する１つまたは複数の表示技術として構成されてもよい。表示パネル１３０は一般に、個々の画素１３２のアレイを含む。一例として、これに限定されることなく、各画素は赤部と緑部と青部を含んでいてもよく、これらが個々にアドレス指定されて、その画素の色が制御される。
【００３０】
１つの実施形態によれば、図の装置１１０は一般に、基板１１２に連結された光ファイバ１１４を含む。代替的実施形態では、光ファイバ１１４は基板に連結されていない。詳しくは後述するように、光ファイバ１１４は、その長さに沿ってそのコアから光を発して、それが線形配置光エミッタとしての挙動を示すように構成される。
【００３１】
図１Ａに示される実施形態の光ファイバ１１４は、基板１１２上に蛇行回路状に配置され、照明装置１１０の線形配置エミッタが光ファイバ１１４の直線部分１１５によって形成されるようになっている。光ファイバ１１４は直線部分１１５が垂直に配置されているように描かれているが、実施形態はこれに限定されない。例えば、光ファイバ１１４は、直線部分が垂直に関して斜めに配置されてもよい。これに加えて、Ｎ個の同時画像を作り出す表示システムの場合、線形配置エミッタを表示パネルの画素ピッチのＮ倍にほぼ等しいピッチで設置するべきであると示すことができる。一例として、これに限定されることなく、９の同時画像を表示する１０８０ｐの表示デバイスでは約２１３の線形配置エミッタが必要であることもある（１９２０／９）。
【００３２】
光ファイバ１１４は、第一の端で光源１２０に連結されていてもよい。光源１２０は、可視スペクトルの波長を有する放射を放出することができる何れの光線であってもよく、それによって、光ファイバ１１４は、そのコアからその長さに沿って均一に、様々な画像を生成するために表示パネル１３０の各画素列を十分に照明する光強度で光を発する。例示的な光源１２０はまた、レーザとＬＥＤを含んでいてもよいが、これらに限定されない。照明装置１１０はまた、終端装置１２２を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、終端装置１２２は反射性であり、光ファイバ１１４の端の光が反射されて光ファイバ１１４の中を通って光源１２０へと戻される。他の実施形態において、終端装置１２２は吸収性であり、光ファイバ１１４の端に到達した光が吸収される。
【００３３】
図１Ａと１Ｃに示されるように、光ファイバ１１４は、それが直線部分（１１５ａ、１１５ｂ等）と、上側屈曲部分１１７ａと、下側屈曲部分１１７ｂと、を有するように基板１１２に連結される。上下の屈曲部分１１７ａ、１１７ｂの半径は、照明される表示パネルの画素ピッチと全体の大きさに依存してもよい。いくつかの実施形態において、上側屈曲部分と下側屈曲部分は被覆され（例えば、めっきまたは不透明コーティングによる）、光が屈曲部分から表示パネル１３０に向かって発せられないようになっている。他の実施形態において、光は上下の屈曲部分から発せられる。
【００３４】
特に図１Ａを参照すると、裸眼立体表示装置１００の実施形態は、照明装置１１０と表示パネル１３０との間に追加の光学的構成要素を含んでいてもよいことがわかる。例えば、レンチキュラレンズアセンブリ（図示せず）および／または拡散装置（図示せず）を、光路の中の、照明装置１１０の後に配置して、光ファイバ１１４によって発せられた光を表示パネル１３０の画素１３２に合焦させるほか、光ファイバ１１４によって発せられた光の角度を広げるようにしてもよい。
【００３５】
図１Ｃは、光ファイバ１１４のある直線部分が光錐Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄをそれぞれ画素１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄから観察者Ｏに向かって発している上面図の概略図である。図１Ｃは、裸眼立体表示装置の一部のみを示しており、多くのその他の線形配置エミッタと画素が提供されてもよいと理解するべきである。光ファイバ１１４は、その長さに沿って光を発して、光ファイバ１１４の直線部分により画定される特定の線形配置エミッタに関連付けられる画素が後部の照明を受けるように構成されている。図１Ｃに示されるように、光錐Ｌｂは画素１３２ｂを通過し、光錐Ｌｃは画素１３２ｃを通過し、等々である。光ファイバによって発せられた光は、図１Ｃの用紙の中に入る方向の画素列を構成する画素を照明することがわかる。観察者Ｏは、裸眼立体表示装置１００から特定の距離（例えば３メートル）に位置する。画素を通過する隣接する光錐は、これらが観察者の両目間で測定される距離とほぼ等しい距離だけ離れるようになっている。図１Ｃに示される実施形態において、観察者の右目ｅｒは画素１３２ｂを見て、観察者の左目ｅｌは画素１３２ｃを見ており、これらはそれぞれ光錐Ｌｂ、Ｌｃによる。
【００３６】
ここで図１Ｄを参照すると、照明装置１１０の部分的断面図が示されている。図の照明装置１１０は、基板１１２と、前述の光ファイバ１１４の複数の直線部分１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃと、透明基板１１９と、を含む。基板１１２は複数の溝１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ（例えば、Ｖ字形溝、Ｕ字形溝等）を含んでいてもよく、その中に光ファイバ１１４が設置される。他の実施形態において、光ファイバ１１４は溝のない基板１１２の上に設置されてもよい。透明基板は、光ファイバ１１４によって発せられた光の波長を透過させる材料（例えば、ガラス材料またはプラスチック材料）で作製されてもよい。いくつかの実施形態において、照明装置１１０は、基板１１２から溝１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ間に延びるバッフル（図示せず）をさらに含んでいてもよい。バッフルは、観察者から見えるクロストークの量を減らすように画定された光錐を形成するのに役立つ。
【００３７】
裸眼立体表示装置は、シーンの複数の投影図を表示するために複数の画像を表示することができる。Ｎ個の画像を同時に表示するために、線形配置エミッタは、画素ピッチのＮ倍にほぼ等しいピッチで設置する必要がある。すなわち、裸眼立体表示装置において、照明装置の多数の直線部分は、画素アレイの幅に沿った画素数を同時画像数Ｎで割ったものと略等しくてもよい。少なくともいくつかの実施形態において、光源から発せられた光は、隣接する画素１３２ｉを透過し、典型的には約７０ｍｍ〜約９０ｍｍである観察者の目ｅｒ、ｅｌの中心間距離とほぼ等しい距離（±２０％以内、より好ましくは±１０％以内）だけ分離された光錐Ｌｉを作り出す（例えば、図１Ｃ参照）。
【００３８】
図２は、線形配置エミッタが上述のような１本の蛇行した光ファイバによってではなく、複数の個々の光ファイバ（例えば、光ファイバ１１４ａ’、１１４ｂ’、１１４ｃ’、まとめて「１１４’」とする）として画定される実施形態を示している。光ファイバ１１４’は、所望の線形配置エミッタの数に依存してもよい。例えば、１０８０ｐ表示装置において、約２１３の光ファイバ１１４’があってもよく、これらが線形配置エミッタとして機能する。光源１２０’は、基板１１２の長さに沿って、個々の光ファイバ１１４’が光学的に光源１２０’に連結されるように配置されてもよい。光ファイバ１１４’は、基板１１２の反対側の端の終端装置１２２’によって終端処理されてもよい。終端装置１２２’は、上述のように、光を反射しても、吸収してもよい。いくつかの実施形態において、１本の光ファイバで２つ以上の線形配置エミッタを画定してもよい。例えば、１本の光ファイバが１つの屈曲部分を有していてもよく、それによって２つの線形配置エミッタが画定される。
【００３９】
いくつかの実施形態では、プリズム装置を使用することによって、裸眼立体表示装置の表示パネルを十分に照明するのに必要な光ファイバの数および／または長さを減らしてもよい。図３Ａは、プリズム装置１４０が光ファイバ１１４によって発せられる光の光路内に設置されている実施形態を示す。説明しやすさのために、図３Ａでは光ファイバ１１４によって画定された線形配置エミッタが１つのみ示されていることを理解するべきである。プリズム装置１４０は、光ファイバ１１４の第一のファイバ像１１４１１と第二のファイバ像１１４１２を作り出してもよく、それによって１つではない３つの線形配置エミッタが存在する印象が作り出される（図３Ａに描かれている物理的な光ファイバは光ファイバ１１４のみである）。したがって、プリズム装置１４０は線形配置エミッタのピッチを縮小するため、およびそれゆえ、所望の数の線形配置エミッタを作るのに必要な光ファイバの長さおよび／または光ファイバの数を減らすために利用可能である。光ファイバ１１４によって発せられた光の輝度は、光ファイバ１１４の１つまたは複数の像が生成される事実を考慮して調整されてもよい。さらに、プリズム装置１４０が光ファイバ１１４の３つ以上の像を生成するように構成されてもよいと理解するべきである。
【００４０】
図３Ｂは、１つの実施形態によるプリズム装置１４０の一部を示す。１つの実施形態において、プリズム装置１４０は、表面に複数のプリズムが画定された角フィルタフィルムとして構成されてもよい。図３Ｂに示される実施形態において、光ファイバ１４０により発せられる光を光学的に透過させるプリズム装置１４０は、図３Ａに示される光ファイバの画像を生成する複数のマイクロプリズム機能部を有する。１つの実施形態において、マイクロプリズム機能部は約５０マイクロメートルである。例示的なプリズム装置１４０は、光を偏倚させない比較的平坦な部分１４１と、光を正の方向に（例えば、＋θ）偏倚させる第一の傾斜部分１４２と、光を負の方向に（例えば、−θ）偏倚させる第二の傾斜部分１４３と、を有する。比較的平坦な部分と第一の傾斜部分と第二の傾斜部分のパターンは、プリズム装置に沿って繰り返される。プリズム装置１４０を通過する光は３つの異なる角度で透過し、そのため、光ファイバ１１４の複数の像が生成される。
【００４１】
第一と第二の傾斜部分１４２、１４３の角度は等しくなくてもよい。さらに、他の実施形態によるプリズムアセンブリは、４つ以上の異なる傾斜部分を持っていても、および／または比較的平坦部分がなくてもよい。
【００４２】
ここで、照明装置の光ファイバの各種の実施形態について説明する。一例として、これに限定されることなく、２０１１年１０月１１日に出願された、“Ｍｕｌｔｉ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ  Ｄｉｆｆｕｓｉｎｇ  Ｆｉｂｅｒｓ”と題する米国仮特許出願第６１／５４５，７１３号明細書において教示されているように、漏洩光ファイバをフレキシブル光拡散導波路として構成してもよく、同文献の全体を参照によって本願に援用する。上記の光ファイバは、それがそのコアからその長さに沿って光を発し、線形配置エミッタとして機能するような、何れの構成でもよいことがわかる。
【００４３】
図４は、中心軸（「中心線」という）１６を有する光拡散光ファイバ（以下、「ファイバ」という）１１４のコアの中に複数の空隙を有する光拡散ファイバのある例示的実施形態の一部の概略側面図である。図５は、図４の２−２の方向に沿って見た光拡散光ファイバ１１４の概略断面図である。光拡散ファイバ１１４は、例えば、周期的、または非周期的なナノサイズ構造３２（例えば、空隙）を有するナノ構造ファイバ領域を有する各種の光ファイバの何れとすることもできる。ある例示的実施形態において、ファイバ１１４は、３つのセクションまたは領域に分けられるコア２０を有する。これらのコア領域は、中実中心部分２２と、ナノ構造リング部分（内側環状コア領域）２６と、内側環状コア領域２６を取り囲む外側中実部分２８である。クラッド領域４０（「クラッド」という）は、環状コア２０を取り囲み、外面を有する。クラッド４０は低い屈折率を有して、高い開口数（ＮＡ）を提供してもよい。クラッド４０は例えば、ＵＶまたは熱硬化性フルオロアクリレートまたはシリコーン等の低屈折率ポリマとすることができる。
【００４４】
後述の他の例示的実施形態において、コーティング４４が、コア２０からクラッド４０を通過する「放射光」の分散および／または性質を向上させるように設計される。クラッド４０の外面または、任意選択により設置可能なコーティング４４の外面は、ファイバ１１４の「側面」４８を表し、そこから、本明細書に記載されるように、ファイバの中を通る光が散乱を通じて出される。
【００４５】
任意選択により、保護カバーまたはシース（図示せず）でクラッド４０を被覆してもよい。ファイバ１１４はフッ素化クラッド４０を含んでいてもよいが、ファイバを漏出による損失が照明特性を劣化させないような長さの短い用途に使用する場合には、フッ素化クラッドは不要である。
【００４６】
いくつかの例示的実施形態において、光拡散ファイバ１１４のコア領域２６は、ガラスマトリクス（「ガラス」という）３１を含み、その中には非周期的に配置された複数のナノサイズ構造（例えば、「空隙」）３２があり、例えば、図５の拡大挿入図に詳しく示されている例示的空隙等である。他の例示的実施形態において、空隙３２は、例えば、フォトニッククリスタル光ファイバ等のように周期的に配置されてもよく、この場合、空隙は典型的には、直径約１×１０−６ｍ〜１×１０−５ｍである。空隙３２はまた、非周期的またはランダムに配置されてもよい。いくかの例示的実施形態において、領域２６のガラス３１はフッ素ドープシリカであり、また別の実施形態において、ガラスは非ドープ純シリカである。好ましくは、空隙の直径は少なくとも１０ｎｍである。
【００４７】
ナノサイズ構造３２は、光をコア２０からファイバの外面に向かって散乱させる。散乱した光は次に、ファイバ１１４の外面を通じて「拡散」され、所望の照明を提供する。すなわち、光のほとんどが（散乱を通じて）ファイバ１１４の側面からファイバの長さに沿って拡散される。
【００４８】
コア領域２２と２８の中のガラスは、Ｇｅ、Ａｌ、および／またはＰ等のアップドーパントを含んでいてもよい。「非周期的に配置された」、または「非周期的分散」とは、光ファイバの断面（例えば、図５に示されるとおり）を見た時に、空隙３２はファイバの一部にわたってランダムまたは非周波的に分散されていることを意味する。ファイバの長さに沿った異なる地点で切った同様の断面は、異なる断面空隙パターンを示し、すなわち、様々な断面が異なる空隙パターンを有し、この場合、空隙の分布と空隙の大きさは一致しない。すなわち、空隙は非周期的であり、すなわち、これらはファイバ構造内で周期的に配置されていない。これらの空隙は、光ファイバの長さ（すなわち、縦軸に平行）に沿って引き延ばされる（長く伸ばされる）が、透過性ファイバの一般的な長さとしてのファイバ全体の全長にわたっていない。理論に縛られることは望まないが、空隙はファイバの長さに沿って１０メートル未満、および多くの場合、１メートル未満にわたると考えられる。
【００４９】
光拡散ファイバ１１４は、本明細書において後述の照明システムの中で使用される場合、成形されたガラスブランクの中に有意な量の気体が捕捉されるようなプリフォーム圧密条件を利用して、その結果、成形されたガラス光ファイバプリフォーム内に空隙が形成されるような方法で作製できる。これらの空隙を除去するステップをとるのではなく、結果として得られたプリフォームを使って、その中に空隙、またはナノサイズ構造を含む光ファイバを形成する。このようにして得られたファイバのナノサイズ構造または空隙は、ファイバから、その側面を通じてファイバの長さに沿って光を外に散乱させ、または案内するために利用される。すなわち、光はコア２０から、ファイバの外面を通じて案内され、所望の照明を提供する。
【００５０】
本明細書において使用されるかぎり、空隙等のナノサイズ構造の直径は、ナノサイズ構造の中に含まれる線分のうち、光ファイバをファイバの長手軸を横切る垂直断面の中で見た時にその終点がナノサイズ構造の境界にある、最も長い線分である。ナノサイズ空隙を有する光ファイバの製造方法は、例えば、米国特許出願第１１／５８３，０９８号（米国特許出願公開第２００７／０１０４４３７  Ａ１号）明細書に記載されており、同文献を参照によって本願に援用する。
【００５１】
前述のように、ファイバ１１４のいくつかの実施形態において、コアセクション２２と２８はゲルマニウムをドープしたシリカ、すなわち、ゲルマニアドープシリカを含む。ゲルマニウム以外のドーパントを単独で、または組み合わせて、光ファイバのコア、特に中心線１６において、またはその付近で使用することにより、所望の屈折率と密度を得てもよい。少なくともいくつかの実施形態において、本明細書に開示される光ファイバの相対屈折率分布は、セクション２２と２８においては負ではない。これらのドーパントは例えばＡｌ、Ｔｉ、Ｐ、Ｇｅまたはそれらの組合せであってもよい。少なくともいくつかの実施形態において、光ファイバはコア中に屈折率を低下させるドーパントを含まない。いくつかの実施形態において、本明細書に開示される光ファイバの相対屈折率分布は、セクション２２、２４、２８において負ではない。
【００５２】
本明細書で使用される光ファイバ１１４のいくつかの例において、コア２０はグレーデッドインデックスコアであり、好ましくは、コアの屈折率分布が放物線（または、実質的に放物線）状であり、例えば、いくつかの実施形態において、コア２０の屈折率分布はα形で、αの値は、８５０ｎｍで測定して、約２、好ましくは１．８〜２．３の間である。他の実施形態において、屈折率分布の１つまたは複数の区間は実質的にステップインデックス形であり、αの値は、８５０ｎｍで測定して、８より大きく、より好ましくは１０より大きく、さらにより好ましくは２０より大きい。いくつかの実施形態において、コアの屈折率は、中心線窪みを有することもあり、この場合、コアの最大屈折率と光ファイバ全体の最大屈折率は中心線１６から短い距離だけ離れた位置にあるが、他の実施形態では、コアの屈折率に中心線窪みがなく、コアの最大屈折率と光ファイバ全体の最大屈折率は中心線上にある。
【００５３】
ある例示的実施形態において、ファイバ１１４はシリカ系のコア２０と、（シリカに対して）低下した屈折率のポリマクラッド４０を有する。低屈折率ポリマクラッド４０は好ましくは、相対屈折率が負であり、より好ましくは−０．５％より低く、さらにより好ましくは−１％より低い。いくつかの例示的実施形態において、クラッド４０は、厚さが２０マイクロメートルまたそれより厚い。いくつかの実施形態において、クラッド４０は、コアより屈折率が低く、厚さは１０マイクロメートルまたはそれより厚い（例えば、２０マイクロメートルまたはそれより厚い）。いくつかの例示的実施形態において、クラッドの外径は、例えば約１２５マイクロメートル（例えば、１２０マイクロメートル〜１３０マイクロメートル、または１２３マイクロメートル〜１２８マイクロメートル）のＲｍａｘの２倍である。他の実施形態において、クラッドの直径は１２０マイクロメートルより小さく、例えば６０または８０マイクロメートルである。他の実施形態において、クラッドの外径は２００マイクロメートルより大きく、３００マイクロメートルより大きく、または５００マイクロメートルより大きい。いくつかの実施形態において、クラッドの外径は、ファイバ１１４の長さに沿って一定である。いくつかの実施形態において、ファイバ１１４の屈折率は半径方向に対称である。好ましくは、コア２０の外径２Ｒ３はファイバの長さに沿って一定である。好ましくは、コアセクション２２、２６、２８の外径もまた、ファイバの長さに沿って一定である。一定とは、平均値に関する直径の変動が１０％より小さい、好ましくは５％より小さい、より好ましくは２％より小さいことを意味する。図６Ａは、図５に示される例示的ファイバ１１４の、ファイバ半径に関する例示的な相対屈折率Δのグラフ（実線）である。コア２０はまた、グレーデッドインデックス形のコア屈折率分布、例えばα値が１．８〜２．３（例えば、１．８〜２．１）のα分布を有していてもよい。
【００５４】
図６Ａは、図５に示される例示的ファイバ１１４の、ファイバ半径に関する例示的な相対屈折率Δのグラフ（実線）である。コア２０はまた、例えば１．７〜２．３（例えば、１．８〜２．３）のα値を特徴とするグレーデッドインデックス形のコア屈折率分布を有していてもよい。別の代替的な例示的屈折率分布が破線で示されている。コア領域２２は、中心線からその外半径Ｒ１まで半径方向に外側に延び、その相対屈折率分布Δ１（ｒ）は最大屈折率ｎ１（および相対屈折率パーセントΔ１ＭＡＸ）に対応する。この実施形態において、基準屈折率ｎＲＥＦはクラッドでの屈折率である。第二のコア領域（ナノ構造領域）２６は、最小屈折率ｎ２、相対屈折率分布Δ２（ｒ）、最大相対屈折率Δ２ＭＡＸ、最小相対屈折率Δ２ＭＩＮを有し、いくつかの実施形態において、Δ２ＭＡＸ＝Δ２ＭＩＮである。第三のコア領域２８は、最大屈折率ｎ３と、最大相対屈折率がΔ３ＭＡＸ、最低相対屈折率がΔ３ＭＩＮの相対屈折率分布Δ３（ｒ）を有し、いくつかの実施形態において、Δ３ＭＡＸ＝Δ３ＭＩＮである。この実施形態では、環状クラッド４０は、屈折率ｎ４と、最大相対屈折率Δ４ＭＡＸと最小相対屈折率Δ４ＭＩＮの相対屈折率分布Δ４（ｒ）を有する。いくつかの実施形態において、Δ４ＭＡＸ＝Δ４ＭＩＮである。いくつかの実施形態において、Δ１ＭＡＸ＞Δ４ＭＡＸかつΔ３ＭＡＸ＞Δ４ＭＡＸである。いくつかの実施形態において、Δ２ＭＩＮ＞Δ４ＭＡＸである。図５と６Ａに示される実施形態において、Δ１ＭＡＸ＞Δ３ＭＡＸ＞Δ２ＭＡＸ＞Δ４ＭＡＸである。この実施形態おいて、領域の屈折率には以下の関係がある：ｎ１＞ｎ３＞ｎ２＞ｎ４。
【００５５】
いくつかの実施形態において、コア領域２２、２８は実質的に一定の屈折率分布を有し、図６Ａに示されるように、Δ１（ｒ）とΔ３（ｒ）が一定である。これらの実施形態のいくつかにおいて、Δ２（ｒ）は、わずかに正（０＜Δ２（ｒ）＜０．１％）、負（−０．１％＜Δ２（ｒ）＜０）、または０％である。いくつかの実施形態において、Δ２（ｒ）の絶対大きさは０．１％より小さく、好ましくは０．０５％より小さい。いくつかの実施形態において、外側クラッド領域４０は実質的に一定の屈折率分布を有し、図６Ａに示されるように、Δ４（ｒ）が一定である。これらの実施形態のいくつかにおいて、Δ４（ｒ）＝０％である。コアセクション２２の屈折率は、Δ１（ｒ）≧０％である。いくつかの実施形態において、空隙を含む領域２６の相対屈折率分布Δ２（ｒ）は負の屈折率を有し、絶対大きさは０．０５％より小さく、また、コア領域２８のΔ３（ｒ）は、例えば正またはゼロとすることができる。少なくともいくつかの実施形態において、ｎ１＞ｎ２かつｎ３＞ｎ４である。
【００５６】
いくつかの実施形態において、クラッド４０の屈折率は−０．０５％＜Δ４（ｒ）＜０．０５％である。他の実施形態において、クラッド４０とコア部分２０、２６、２８は純（非ドープ）シリカを含んでいてもよい。
【００５７】
いくつかの実施形態において、クラッド４０は純シリカまたはＦドープシリカを含む。いくつかの実施形態において、クラッド４０は純粋な低屈折率ポリマを含む。いくつかの実施形態において、ナノ構造領域２６は複数の空隙３２を含む純シリカを含む。好ましくは、ナノ構造領域２６の最小相対屈折率と平均有効相対屈折率は、１つでも空隙が存在すると考えて、どちらも−０．１％未満である。１つまたは複数の空隙３２は１種または複数の気体、例えばアルゴン、窒素、酸素、クリプトン、またはＳＯ２を含んでいてもよく、または実質的に気体を含まない真空とすることができる。しかしながら、何れかの気体の有無にかかわらず、ナノ構造領域２６の平均屈折率は空隙３２の存在によって低下する。空隙３２はナノ構造領域２６の中にランダムに、または非周期的に配置されてもよく、他の実施形態において、空隙は周期的にその中に配置される。
【００５８】
いくつかの実施形態において、複数の空隙３２は、非周期的に配置された複数の空隙と周期的に配置された複数の空隙を含む。
【００５９】
例示的実施形態において、コアセクション２２はゲルマニアドープシリカを含み、コア内側環状領域２８は純シリカを含み、クラッド環状領域４０はガラスまたは低屈折率ポリマを含む。これらの実施形態のいくつかにおいて、ナノ構造領域２６は純シリカ中に複数の空隙３２を含み、これらの実施形態のまた別のものにおいて、ナノ構造領域２６はフッ素化ドープシリカ中に複数の空隙３２を有する。
【００６０】
いくつかの実施形態において、コアの外半径Ｒｅは１０マイクロメートルより大きく、６００マイクロメートルより小さい。いくつかの実施形態において、コアの外半径Ｒｅは３０マイクロメートルより大きく、および／または４００マイクロメートルより小さい。例えば、Ｒｅは１２５マイクロメートル〜３００マイクロメートルであってもよい。他の実施形態において、コア２０の外半径Ｒｅ（図６Ａに示される実施形態では、Ｒｅ＝Ｒ３であることに留意されたい）は、５０マイクロメートルより大きく、２５０マイクロメートルより小さい。コア２０の中央部分２２は、半径が０．１Ｒｅ≦Ｒ１≦０．９Ｒｅ、好ましくは０．５Ｒｅ≦Ｒ１≦０．９Ｒｅの範囲である。ナノ構造リング領域２６の幅Ｗ２は、好ましくは０．０５Ｒｅ≦Ｗ２≦０．９Ｒｅ、好ましくは０．１Ｒｅ≦Ｗ２≦０．９Ｒｅであり、いくつかの実施形態では０．５Ｒｅ≦Ｗ２≦０．９Ｒｅである（ナノ構造領域が広くなると、ナノ構造の密度が同じであれば、散乱による減衰が大きくなる）。中実ガラスコア領域２８は、幅ＷＳ＝Ｗ３であり、０．１Ｒｅ＞Ｗ３＞０．９Ｒｅである。コア２０の各セクションはシリカ系ガラスを含む。ナノ構造領域２６の半径幅Ｗ２は、好ましくは１マイクロメートルより大きい。例えば、Ｗ２は５マイクロメートル〜３００マイクロメートル、好ましくは２００マイクロメートルまたはそれより小さくてもよい。いくつかの実施形態において、Ｗ２は２マイクロメートルより大きく、１００マイクロメートルより小さい。他の実施形態において、Ｗ２は２マイクロメートルより大きく、５０マイクロメートルより小さい。他の実施形態において、Ｗ２は、２マイクロメートルより大きく、２０マイクロメートルより小さい。いくつかの実施形態において、Ｗ２は少なくとも７マイクロメートルである。他の実施形態において、Ｗ２は２マイクロメートルより大きく、１２マイクロメートルより小さい。コア領域２８の幅Ｗ３は（Ｒ３−Ｒ２）であり、その中間点Ｒ３ＭＩＤは（Ｒ２＋Ｒ３）／２である。いくつかの実施形態において、Ｗ３は１マイクロメートルより大きく、１００マイクロメートルより小さい。
【００６１】
ファイバ１１４の開口数（ＮＡ）は好ましくは、ファイバの中に光を向ける光源のＮＡと等しいか、これより大きい。好ましくは、ファイバ１１４の開口率（ＮＡ）は０．２より大きく、いくつかの実施形態において、０．３より大きく、さらにより好ましくは０．４より大きい。
【００６２】
いくつかの実施形態において、第一のコア領域２２のコア外半径Ｒ１は、好ましくは２４マイクロメートル以上であり、５０マイクロメートルを超えず、すなわち、コアの直径は約４８〜１００マイクロメートルの間である。他の実施形態において、Ｒ１＞２４マイクロメートルであり、また別の実施形態において、Ｒ１＞３０マイクロメートルであり、さらに別の実施形態において、Ｒ１＞４０マイクロメートルである。
【００６３】
いくつかの実施形態において、環状内側部分２６の半径方向の幅の５０％より大きい部分について、｜Δ２（ｒ）｜＜０．０２５％であり、他の実施形態において、領域２６の半径方向の幅の５０％より大きい部分について、｜Δ２（ｒ）｜＜０．０１％である。低下屈折率環状部分２６は、クラッドの相対屈折率が最初に−０．０５％より低い値に到達した地点から始まり、中心線から半径方向に外側に向かう。いくつかの実施形態において、クラッド４０の相対屈折率分布Δ４（ｒ）の最大絶対大きさは０．１％より小さく、この実施形態において、Δ４ＭＡＸ＜０．０５％、Δ４ＭＩＮ＞−０．０５％であり、低下屈折率環状部２６は最も外側の空隙が見られる地点で終了する。
【００６４】
クラッド構造４０は半径Ｒ４まで延び、これはまた、光ファイバの最も外側の周辺でもある。いくつかの実施形態において、クラッドの幅、Ｒ４−Ｒ３は、２０マイクロメートルより大きく、他の実施形態において、Ｒ４−Ｒ３は少なくとも５０マイクロメートルであり、いくつかの実施形態において、Ｒ４−Ｒ３は少なくとも７０マイクロメートルである。
【００６５】
他の実施形態において、コア全体２０がナノ構造であり（例えば、空隙で満たされている）、コア２０がクラッド４０により取り囲まれる。コア２０は「ステップ」インデックス形の屈折率分布を有していてもよく、またはグレーデッドインデックス形のコア屈折率分布、例えばα値が１．８〜２．３の間のα分布を有していてもよい。
【００６６】
図６Ｂは、光拡散ファイバ１１４のまた別の例示的実施形態を概略的に示す。図６Ｂのファイバは、相対屈折率Δ１のコア２０と、コア２０を覆うように、これを取り囲んで配置されたナノ構造領域２６’を含む。コア２０は、「ステップ」インデックス形分布または、グレーデッドインデックス形のコア屈折率分布、例えばα値が１．８〜２．３の間のα分布を有していてもよい。
【００６７】
この例示的実施形態（図６Ｂ参照）において、ナノ構造領域２６’は複数の空隙３２を有する環状リングである。この実施形態において、領域２６’の幅は１〜２マイクロメートル程度に小さくすることができ、負の平均相対屈折率Δ２を有していてもよい。クラッド４０がナノ構造領域２６’を取り囲む。クラッド４０の（半径方向の）幅は、１マイクロメートル程度に小さくてもよく、クラッドは負、正、または０％の相対屈折率（純粋シリカに関する）の何れでもよい。図６Ａと６Ｂの例の主な相違は、図６Ａに示されるナノ構造領域は光拡散ファイバ１１４のコア２０の中に配置され、図６Ｂでは、コア／クラッドの界面に配置されていることである。低下屈折率環状部２６’は、コアの相対屈折率が最初に−０．０５％より小さい値に到達した地点から始まり、中心線から半径方向に外側に広がる。図６Ｂの実施形態では、クラッド４０の相対屈折率分布Δ３（ｒ）は最大絶対大きさが０．１％より小さく、この実施形態ではΔ３ＭＡＸ＜０．０５％かつΔ３ＭＩＮ＞−０．０５％であり、低下屈折率環状部分２６’は最も外側の空隙が空隙を含む領域に現れた地点で終了する。
【００６８】
図６Ｂに示される実施形態において、コア２０の屈折率は環状領域２６’の屈折率ｎ２より大きく、クラッド４０の屈折率ｎ３もまた屈折率ｎ２より大きい。
【００６９】
図６Ｃは、作製した光ファイバ１１４の１つの実施形態のコア２０を示す。このファイバは、外半径Ｒ１が約３３．４マイクロメートルの第一のコア領域２２と、外半径Ｒ２＝４２．８マイクロメートルのナノ構造領域２６と、外半径Ｒ３＝６２．５マイクロメートルの第三のコア領域２８と、外半径Ｒ４（図示せず）が８２．５マイクロメートルのポリマクラッド４０と、を有する）。この実施形態において、コアの材料は純シリカ（非ドープシリカ）であり、クラッドの材料は低屈折率ポリマ（例えば、Ｍｉｃｈｉｇａｎ、ＭｉｄｌａｎｄのＤｏｗ−Ｃｏｒｎｉｎｇから商品名Ｑ３−６６９６により入手可能な屈折率１．４１３のＵＶ硬化性シリコーン）であり、これをガラスコアと合せることで、ＮＡ０．３のファイバを得た。光ファイバ１１４は、例えばＳＭＦ−２８ｅＲファイバ等の標準的な単一モード透過ファイバと比較して、波長依存性が比較的平坦（弱い）であった。標準的な単一モード（例えばＳＭＦ−２８Ｒ）または多モード光ファイバでは、１３００ｎｍより短い波長での損失は主としてレイリ散乱による。このようなレイリ散乱の損失は材料の特性によって決まり、典型的には、可視波長（４００〜７００ｎｍ）で約２０ｄＢ／ｋｍである。レイリ散乱損失の波長依存性は、λ・ｐに比例し、ｐ≒４である。少なくとも１つのナノ構造領域を含むファイバにおける波長依存散乱損失の指数は、４００ｎｍ〜１１００ｎｍの波長範囲の少なくとも８０％（例えば、９０％を超える）について２より小さく、好ましくは１より小さい。４００ｎｍ〜１１００ｎｍの平均スペクトル減衰は、ファイバを４０ｇの張力で線引きした時には約０．４ｄＢ／ｍ、ファイバ１１４を９０ｇの張力で線引きした時には約０．１ｄＢ／ｍであった。この実施形態において、ナノサイズ構造はＳＯ２ガスを含む。ナノ構造リング内のＳＯ２充満空隙は、散乱に大きく貢献する可能性がある。さらに、ＳＯ２ガスを使ってナノ構造を形成したところ、このガスによって熱可逆的損失が得られることが発見され、すなわち、６００℃未満ではナノ構造ファイバは光を散乱させるが、６００℃を超えると、同じファイバが光を案内する。ＳＯ２が付与するこのような特異な挙動はまた、同じファイバを６００℃未満まで冷却すると、ファイバ１１４が光拡散ファイバとして機能し、再び観察可能な散乱効果を生成するという点で可逆的である。
【００７０】
好ましい実施形態において、ファイバの長さに沿った照明の均一性は、最小散乱照度が最大散乱照度の０．７より小さくならないように、線引き工程中にファイバ張力を制御することによって、または適当な線引き張力を選択することによって（例：３０ｇ〜１００ｇの間、または４０ｇ〜９０ｇの間）、制御される。
【００７１】
本願の実施形態を説明し、定義するために、「実質的に」という用語は、何れかの定量的比較、数値、測定またはその他の表現に起因しうる特有の程度の不確実性を表すために使用されている点に留意するべきである。
【００７２】
特定の実施形態の構成要素が特定の方法で「プログラムされた」、または特定の特性または機能を特定の方法で実施するように「構成された」または「プログラムされた」との本明細書中の言及は、所期の用途に言及したのではなく、構造に言及している点に留意するべきである。より具体的には、本明細書中で、ある構成要素が「プログラムされる」または「構成される」方法は、その構成要素の既存の物理的状態を示しており、それゆえ、その構成要素の構造的特徴の明確な言及と解釈されるものとする。
【００７３】
また、特定の構成要素または要素の説明において「少なくとも１つの」という語句が使用されても、他の構成要素または要素の説明において、「ある（ａ）」という用語を使用した場合にはその特定の構成要素または要素を２つ以上使用することが排除されるということが示唆されているのではない点も留意するべきである。より具体的には、構成要素は、「ある（ａ）」という用語を使用して説明され得るが、その構成要素が１つのみに限定されると解釈すべきではない。
【００７４】
本明細書で特定の実施形態を例示し、説明したが、他の各種の変更や改変を、特許請求されている主旨の本質と範囲から逸脱することなく加えることができると理解するべきである。より詳しくは、説明された実施形態のいくつかの態様は本明細書において、好ましい、または特に有利であると明示されているが、特許請求される主旨が必ずしもこれらの好ましい態様に限定されるわけではないと想定される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【国際調査報告】
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