(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然光をシミュレートする照明を用いて環境（６）を照明する（１）照明システムであって、
−  可視光のビームを放出するように構成された第１の光源（２）と、
−  前記光ビームを受け取るように構成された内面（Ｓ１、Ｓ３）および外面（Ｓ２）によって境界画定された拡散光発生器（４；６８）であり、前記光ビームに対して少なくとも部分的に透明であり、前記光ビームの少なくとも部分を透過させるように構成されており、さらに、前記外面を通して可視拡散光を放出するように構成されており、前記透過光の相関色温度（ＣＣＴ）が前記可視拡散光のＣＣＴよりも低い拡散光発生器と
を備え、
前記照明システムが、前記拡散光発生器を介して前記環境に光学的に結合されるように構成されたダーク構造体（１０、１２；３００；３１０）をさらに備え、
−  該ダーク構造体の少なくとも一部分が、可視範囲において実質的に均一な吸収係数を有し、前記ダーク構造体が、実質的に均一な背景を前記第１の光源に提供するように構成されており、かつ／または
−  前記ダーク構造体の少なくとも一部分が、可視範囲において少なくとも７０％に等しい吸収係数を有し、前記ダーク構造体が、前記第１の光源にダーク背景を提供するように構成されており、
前記ダーク構造体の前記一部分が、前記内面の面積の５０％以上の面積を有する照明システム。
【請求項２】
前記ダーク構造体（１０、１２；３００；３１０）の前記少なくとも一部分が、可視範囲において実質的に均一な吸収係数を有し、前記ダーク構造体が、実質的に均一な背景を前記第１の光源に提供するように構成されており、前記ダーク構造体の前記少なくとも一部分が、可視範囲において少なくとも７０％に等しい吸収係数を有し、前記ダーク構造体が、前記第１の光源にダーク背景を提供するように構成されている請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
外光が前記拡散光発生器（４；６８）を上流から照明することを防ぐように、前記ダーク構造体（１０、１２；３００；３１０）が構成された請求項１または２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記第１の光源（２）がオンであるときに、少なくとも０．１ステラジアンのトップ・アングルを有する方向束（２００）が与えられた場合に、前記外面（Ｓ２）の少なくとも一部分の任意の第１の点（２２０）において、該第１の点の第１の背景輝度と第２の背景輝度が、前記第１の背景輝度の５０％以下だけ互いに異なるように、前記ダーク構造体（１０、１２；３００；３１０）が構成されており、前記第１および第２の背景輝度がそれぞれ、第１および第２の観察方向（２３０、２４０）に測定され、該第１の観察方向が、前記方向束の方向のうちのどの方向に対しても平行であり、局所眩目方向（２５０）のうちのどの方向に対しても平行ではなく、前記第２の観察方向が、前記第１の観察方向から、範囲０．３°〜１°の角距離だけ離して設定され、局所眩目方向のうちのどの方向に対しても平行ではなく、前記局所眩目方向が、前記第１の点から前記第１の光源を見る任意の方向（２６０）から３°未満だけ離して設定された方向であり、前記第１および第２の背景輝度がそれぞれ、前記ダーク構造体に当たった、前記環境（６）をこれまで通過しなかった前記光線だけによって形成される請求項１から３のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項５】
前記方向束（２００）が円錐形であり、軸方向に沿って向けられた軸（２１０）を有し、該軸方向が、前記外面（Ｓ２）の前記一部分の少なくとも１つの第２の点から前記第１の光源（２）を見る方向（２６０）に対して平行である請求項４に記載の照明システム。
【請求項６】
前記第１の光源（２）がオンであるときに、前記第１の背景輝度が、前記環境（６）から到来する光線がない場合に、前記第１の点（２２０）の前記第１の観察方向（２３０）の全輝度の３０％に等しいしきい輝度値よりも大きくなることを防ぐように、前記ダーク構造体（１０、１２；３００；３１０）がさらに構成された請求項４または５に記載の照明システム。
【請求項７】
前記ダーク構造体（３１０）の前記一部分がエッジ・フリーである請求項１から６のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項８】
前記拡散光発生器（４；６８）が、前記透過光のＣＣＴが前記光ビームのＣＣＴよりも大きくならないような拡散光発生器である請求項１から７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項９】
前記拡散光発生器（４；６８）が、前記可視拡散光のＣＣＴが前記光ビームのＣＣＴよりも大きくなるような拡散光発生器である請求項１から８のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記内面（Ｓ１）上で、照度が、最小値と最大値の間で変化するように前記第１の光源（２）が構成されており、前記最大値が、前記最小値の３倍以下である請求項１から９のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１１】
関係
【数１】
0006276777.tif 000008
が当てはまるように、前記拡散光発生器（６；６８）が前記第１の光源（２）に対して配置されており、上式で、
−  θ１が、前記第１の光源の放出面（Ｓｆ）の重心（Ｏ”）から生じた前記光ビームの第１の光線が前記内面の重心に衝突する角度であり、
−  θｅが、前記第１の光源の前記放出面の重心から生じた第２の光線が前記内面の境界の点に衝突する角度であり、前記点が、境界の点のうち、前記内面の重心からの距離が最大である点である、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記内面（Ｓ１、Ｓ３）の重心（Ｏ）からＸだけ離隔した前記内面（Ｓ１）の少なくとも１つの点について、関係
【数２】
0006276777.tif 000009
が当てはまるように、前記拡散光発生器（４；６８）が前記第１の光源（２）に対して配置されており、上式で、
−  θ１が、前記第１の光源の放出面（Ｓｆ）の重心（Ｏ”）から生じた前記光ビームの第１の光線が前記内面の重心に衝突する角度であり、
−  θ２が、前記第１の光源の前記放出面の重心から生じた第２の光線が、前記内面の前記少なくとも１つの点に衝突する角度であり、
−  Ｌが、３メートルに等しいかまたは３メートルよりも大きい、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記内面（Ｓ１、Ｓ３）の重心（Ｏ）からＸだけ離隔した前記内面（Ｓ１）の少なくとも１つの点について、関係
【数３】
0006276777.tif 000010
が当てはまるように、前記拡散光発生器（６；６８）が前記第１の光源（２）に対して配置されており、上式で、
−  θ１が、前記第１の光源の放出面（Ｓｆ）の重心（Ｏ”）から生じた前記光ビームの第１の光線が前記内面の重心に衝突する角度であり、
−  θ２が、前記第１の光源の前記放出面の重心から生じた第２の光線が、前記内面の前記少なくとも１つの点に衝突する角度であり、
−  Ｌが、前記内面の任意の２点間の最大距離の少なくとも７０％に等しい、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記第１の光源（２）が、前記内面（Ｓ１、Ｓ３）の重心（Ｏ）を通る、前記内面（Ｓ１、Ｓ３）に対して直角な線（Ｈ）に関して、軸外れで配置された請求項１から１３のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記ダーク構造体（１０）の内側に配置された反射光学システム（２０）であり、前記内面（Ｓ１、Ｓ３）上へ前記光ビームを運ぶように構成された反射光学システム（２０）をさらに備え、該反射光学システムが、使用時に前記内面から到来し前記反射光学システムに衝突した光線が前記内面上へ反射されないような反射光学システムである請求項１から１４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１６】
前記反射光学システム（２０）が、平面型の第１のミラー（２２）を備える請求項１５に記載の照明システム。
【請求項１７】
前記内面を含む平面上への前記第１のミラーの投影が前記内面と重ならないような方式で、前記第１のミラー（２２）が、前記内面（Ｓ１、Ｓ３）に対して平行に配置された請求項１６に記載の照明システム。
【請求項１８】
前記反射光学システム（２０）が、収束型の第１のミラー（２２；２４）を備える請求項１５に記載の照明システム。
【請求項１９】
前記第１のミラー（２２）が、円形放物面の一部分として形づくられた請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２０】
前記第１のミラー（２２）が、放物柱の一部分として形づくられた請求項１８に記載の照明システム。
【請求項２１】
前記反射光学システム（２０）が、放物柱の一部分として形づくられた第２のミラー（２４）をさらに備え、前記第１のミラーの軸と前記第２のミラーの軸が互いに対して実質的に直交する請求項２０に記載の照明システム。
【請求項２２】
前記第１および第２のミラー（２２；２４）が、共通の焦点を共有するように配置されており、前記第１の光源（２）が実質的に前記共通の焦点に配置されている請求項２１に記載の照明システム。
【請求項２３】
前記反射光学システム（２０）が、前記第１の光源（２）を前記内面（Ｓ１、Ｓ３）に接続する光路を形成し、前記第１のミラー（２２）が、前記内面（Ｓ１、Ｓ３）の前の前記光路の最後の偏向を引き起こし、前記反射光学システムを介して前記第１のミラーの重心（Ｏ’）を前記内面の重心（Ｏ）に接続する光線が、前記内面の重心において、前記内面に対して直角な方向に対して４０°を含む４０°から６５°を含む６５°までの範囲の角度を形成する請求項１６から２２のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項２４】
前記ダーク構造体（３１０）の内側に配置された反射光学システム（２０）であり、前記内面（Ｓ１、Ｓ３）上へ前記光ビームを運ぶように構成された反射光学システム（２０）をさらに備え、該反射光学システムが、使用時に前記内面から到来し前記反射光学システムに衝突した光線は前記内面上へ反射されないような反射光学システムであり、前記反射光学システムが、第１のミラー（２２）を備え、前記第１の光源（２）を前記内面（Ｓ１、Ｓ３）に接続する光路を形成し、前記第１のミラー（２２）が、前記内面（Ｓ１、Ｓ３）の前の前記光路の最後の偏向を引き起こし、前記内面（Ｓ１）と前記第１のミラー（２２）の最も近い２つの点を通る線が、前記ダーク構造体（３１０）の前記一部分に衝突する請求項１から７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項２５】
前記第１の光源（２）が、複数の発光装置（５２）および複数の反射集光器（５４）によって形成され、それぞれの反射集光器が漏斗形であり、入力開口（ＩＮ）および出力開口（ＯＵＴ）を有し、前記入力開口の面積が前記出力開口の面積よりも小さく、それぞれの発光装置が、対応するそれぞれの反射集光器の前記入力開口に光学的に結合された請求項１から２４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項２６】
それぞれの反射集光器（５４）の前記出力開口（ＯＵＴ）が長方形として形づくられた請求項２５に記載の照明システム。
【請求項２７】
前記第１の光源（２）が、複数の発光装置（５２）および複数の反射集光器（５４）によって形成され、それぞれの反射集光器が漏斗形であり、入力開口（ＩＮ）および出力開口（ＯＵＴ）を有し、前記入力開口の面積が前記出力開口の面積よりも小さく、それぞれの発光装置が、対応するそれぞれの反射集光器の前記入力開口に光学的に結合されており、前記出力開口（ＯＵＴ）が伸長方向（５７）に沿って細長く、前記光ビームが、最大発散軸（５８）を有し、前記反射光学システム（２０）が、使用時に、前記第１の光源（２）の放出面（Ｓｆ）の重心（Ｏ”）から出る、最大発散平面にある光線の束が、前記内面の重心を通り、前記第１のミラー上へのキャリア光線の入射平面に対して直角な軸（ｙ）に接する線に沿って前記内面（Ｓ１、Ｓ３）に衝突するように構成されており、前記キャリア光線が、前記反射光学システムを介して前記放出面の重心を前記内面の重心に接続する光線である請求項１５から２４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項２８】
前記反射光学システム（２０）が、前記キャリア光線が単一の平面にあるように構成され、前記第１の光源（２）が、前記最大発散軸が前記単一の平面に対して直角になるように配置された請求項２７に記載の照明システム。
【請求項２９】
前記第１の光源（２）が、円形または楕円形の全体開口（６２）を有するマスク（６０）をさらに備え、前記マスクが、前記出力開口（ＯＵＴ）と共面であり、前記マスクが、前記全体開口の周りに配置された前記出力開口の部分から到来した光を遮断するのに適している請求項２５から２８のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項３０】
前記拡散光発生器が、可視範囲の光を実質的に吸収しないように構成された第１の拡散器（４）であり、前記光ビームの長波長成分よりも効率的に短波長成分を拡散するように構成された第１の拡散器（４）を備え、該拡散器が、４５０ｎｍに等しい波長を有する光線を、６５０ｎｍに等しい波長を有する光線よりも少なくとも１．２倍効率的に拡散させるように構成された請求項１から２９のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項３１】
前記第１の拡散器（４）が、第２の材料の第１の粒子がその中に分散した第１の材料のマトリックスを含み、前記第１および第２の材料がそれぞれ第１および第２の屈折率を有し、前記第１の粒子が、相当直径に前記第１の屈折率をかけた積が範囲５ｎｍ〜３５０ｎｍにあるような相当直径を有する、請求項３０に記載の照明システム。
【請求項３２】
前記第１の光源（２）および前記第１の拡散器（４）を横切る粒子分布の密度が、前記密度と使用時に前記第１の光源によって前記第１の拡散器上に提供される照度との積が前記第１の拡散器上で実質的に一定であるようなものである請求項３１に記載の照明システム。
【請求項３３】
前記第１の拡散器（４）がパネルの形状を有し、前記内面および前記外面（Ｓ１、Ｓ２）のうちの少なくとも一方の面が前記第１の拡散器によって形成された請求項３０から３２のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項３４】
前記拡散光発生器が、前記第１の光源（２）から独立して前記可視拡散光の少なくとも一部分を放出するように構成された第２の光源（６８）を備える請求項１から３３のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項３５】
前記第２の光源（６８）が、
−  光ガイド・パネルとして形づくられ、縁が照らされるように構成された第２の拡散器（６４）と、
−  前記第２の拡散器（６４）の縁を照らす照明器（６６）と
を備える請求項３４に記載の照明システム。
【請求項３６】
前記第１の光源（２）と前記照明器（６６）のうちの少なくとも一方のＣＣＴが、制御可能な形で可変である請求項３５に記載の照明システム。
【請求項３７】
前記第２の光源（６８）がＯＬＥＤを備える請求項３４から３６のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項３８】
前記拡散光発生器（４；６８）が細長い形状を有する請求項１から３７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項３９】
前記拡散光発生器（４；６８）の下流に配置され、反射面（３２０）によって形成された光学基準をさらに備え、前記反射面の一部分が、対応する縁部分によって境界画定されており、前記反射面の前記一部分が、
−  前記反射面の前記一部分および前記縁部分が、前記第１の光源（２）によって生み出され前記拡散光発生器を透過した光によって照らされ、
−  前記第１の光源を前記反射面の前記一部分に接続する前記光路のうちの最も短い光路が、前記反射面の前記一部分の任意の２点間の最大距離の少なくとも７０％に等しい長さを有する
ように構成されている請求項１から３８のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項４０】
前記拡散光発生器（４；６８）の下流に配置され、環境間の開口を境界画定する隔壁（３５０）によって形成された光学基準をさらに備え、環境間の前記開口の一部分が、対応する縁部分によって境界画定されており、環境間の前記開口の前記一部分が、
−  環境間の前記開口の前記一部分および前記縁部分が、前記第１の光源（２）によって生み出され前記拡散光発生器を透過した光によって照らされ、
−  前記第１の光源を環境間の前記開口の前記一部分に接続する前記光路のうちの最も短い光路が、環境間の前記開口の前記一部分の任意の２点間の最大距離の少なくとも７０％に等しい長さを有する
ように構成されている請求項１から３８のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項４１】
請求項１から４０のいずれか一項に記載の照明システム（１）と、前記環境（６）の壁（Ｐ２）とを備え、該壁がキャビティ（８）を形成し、該キャビティ（８）の中に前記拡散光発生器（４；６８）が延びている建造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工照明システムに関する。具体的には、本発明は、自然光を模擬する人工照明システムに関する。このような照明システムは、その照明システムが挿入された部屋を、その向こう側に空や太陽がある開口が開いている場合に同じ部屋で起こるであろう効果に非常に似た効果で照明することができる。
【背景技術】
【０００２】
現在、閉ざされた環境（「屋内」）用の人工照明システムであって、使用者が経験する視覚的な快適さを向上させることを目的とした人工照明システムが使用可能である。具体的には、自然光、すなわち野外環境（「屋外」）で得られるタイプの照明を模擬する照明システムが知られている。屋外照明のよく知られた特徴は、太陽によって生成された光線と地球の大気との間の相互作用に依存する。
【０００３】
本出願の出願人によって出願された係属中の特許文献１には、可視光を生成することを目的とする光源と、ナノ粒子を含むパネルとを備える照明システムが記載されている。使用時、このパネルは、源から到来した光線を受け取り、いわゆるレイリー拡散器（Rayleigh  diffuser）として機能する。すなわち、このパネルは、晴天条件の地球大気と同じように光線を拡散させる。
【０００４】
係属中の特許文献１に記載されたパネルに関する追加の詳細が、本発明の出願人によって出願された特許文献２に記載されている。係属中の特許文献１はさらに、例えば晴天の場合およびｉ）太陽が天頂にある場合またはｉｉ）太陽が水平線の近くにある場合に自然界で生じる照明条件などのさまざまな自然光条件を模擬することを目的とした、このパネルのさまざまな実施形態およびパネルと光源の互いに対するさまざまな配置を記載している。
【０００５】
特許文献１に記載されている照明システムは、太陽光を模し、照らされた物体の存在下で影をつくる低い相関色温度（Correlated  Color  Temperature）（「ＣＣＴ」）を有する直接光を周囲環境の内側で発生させることで、自然光を模擬する。特許文献１に記載されている照明システムはさらに、天空光を模し、青い色合いの影をつくる高いＣＣＴを有する拡散光を放つことで自然光を模擬する。それにもかかわらず、このような照明システムは、空に面した窓の前で観察者が経験するであろう知覚効果を完全には再現しない。具体的には、このような照明システムによって、無限の被写界深度の視知覚を観察者が経験することはない。
特許文献３は、光透過セルを備え、光透過セルが、光透過チャネル、光入力窓、光出口窓および壁を備える光学要素を開示している。光入力窓は、光透過チャネルの第１の側に配置され、光源から光を受け取る。光出口窓は、天空光のように見える光を放出する。光出口窓の少なくとも一部分は、第１の側とは反対側の光透過チャネルの第２の側に配置される。壁は、光入力窓と光出口窓の前記一部分の間に挿入され、光透過チャネルを取り囲む。光出口窓の前記一部分に対する垂線に対して比較的に大きな発光角で青色光を放出させるため、壁の少なくとも一部分は、予め決められたスペクトル範囲において反射性および／または透過性である。
特許文献４は、熱伝導要素と、固体発光器と、反射要素とを含む照明装置を開示している。伝導要素は開口部を画定し、発光器および反射要素は、伝導要素の第１の側に装着される。
特許文献５は、グレア（glare）のない均一な照明を提供する手段を使用した照明器具を開示している。
特許文献６は、拡散性透明プレートと、光均質化部材と、蛍光ランプと、反射部材とを含む装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願第２３０４４８０号明細書
【特許文献２】欧州特許出願第２３０４４７８号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１２／１４０５７９号
【特許文献４】米国特許第７，７２２，２２０号明細書
【特許文献５】米国特許第４，７４７，０２８号明細書
【特許文献６】米国特許第４，２６７，４８９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、知られている現状技術の限界を少なくとも部分的に克服することができる照明システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、独立請求項に記載された人工照明システムを提供する。有利な可能な実施態様が従属請求項の主題である。
【０００９】
本発明のより十分な理解のため、添付された図面を参照して、実施形態を、純粋に非限定的な例として本明細書に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本照明システムの実施形態の略断面図である。
【図２】本照明システムの実施形態の略断面図である。
【図３】本照明システムとは異なる可能な照明システムの略断面図である。
【図４ａ】光源の透視図を概略的に示す図である。
【図４ｂ】光源の透視図を概略的に示す図である。
【図５ａ】本照明システムの部分の透視図を概略的に示す図である。
【図５ｂ】図５ａに示された照明システムの部分に含まれる反射要素の断面図である。
【図６】本照明システムの部分の透視図を概略的に示す図である。
【図７】本照明システムの実施形態の略断面図である。
【図８】本照明システムの部分の透視図を概略的に示す図である。
【図９ａ】光源の透視図である。
【図９ｂ】図９ａに示された光源の一部分の断面図である。
【図１０】光源の透視図である。
【図１１】本照明システムの一実施形態の一部分の断面図である。
【図１２】本照明システムの別の実施形態の部分の略断面図である。
【図１３】本照明システムの別の実施形態の部分の略断面図である。
【図１４】本照明システムの別の実施形態の部分の略断面図である。
【図１５】本照明システムの別の実施形態の部分の略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
一般に、物体の距離を評価する観察者の能力、したがって３次元風景を構成する視野の被写界深度を評価する観察者の能力は、焦点合わせ、両眼の輻輳、両眼視差、運動視差、輝度、サイズ、コントラスト、エアリアル・パースペクティブ（aerial  perspective）などに関連した生理学的および心理学的な多数の機構に基づくことに本出願の出願人は気づいた。観察条件（例えば観察者が動いているのかまたは静止しているのか、観察者が片眼で見ているのかまたは両眼で見ているのかなど）と風景の特徴の両方に応じて、ある機構は他の機構に比べて重要であることがある。風景の特徴は例えば、風景の観測される要素がどれくらい遠くにあるのかを評価する基準となる既知のサイズ、距離または輝度を有する物体が存在するかどうかに依存する。
【００１２】
具体的には、光投射体の周囲の背景が黒色でかつ均一であると、窓を通して投射体を見ている観察者は、投射体までの距離が５メートル（好ましくは７メートル）よりも大きいときに、投射体がどのくらい遠くにあるのかを評価する能力を失うことに本出願の出願人は気づいた。このような状況に遭遇すると、観察者には、投射体からの距離がよく分からない。距離を推定する能力が失われるのは、ｉ）目を眩ませる光源の正確な焦点合わせが難しく、このことが、焦点合わせ機構を使用して観察者が物体の距離を評価することを妨げるため、およびｉｉ）物体が５メートル（好ましくは７メートル）よりも離れているときには、両眼の輻輳は、距離を評価する装置としてはほとんど効率的でないためであり、さらに、推定する能力が失われるのは、大きな距離の場合に一般的に有効で効率的であるその他の心理物理学的機構が、別の基準点がないことによって阻害されてうまく機能しないためでもある。
【００１３】
本出願の出願人はさらに、観察者と光投射体の間にレイリー拡散パネルが挿入されており、光投射体が、黒色の均一な背景によって取り囲まれているとき、観察者は、光投射体が観察者から事実上無限の距離のところにあると知覚するようになることに気づいた。より具体的には、観察者がレイリー拡散パネルを通して光投射体を見ており、レイリー拡散パネルの全体が投射体によって均一に照らされており、投射体から観察者までの実際の距離が少なくとも５メートル（好ましくは７メートル）であるときには常に、無限の距離にあるとの知覚効果が得られる。このような効果は、レイリー拡散パネルによって引き起こされる知覚機構であるいわゆる「エアリアル・パースペクティブ」の結果と解釈することができる。実際、レイリー拡散パネルによって散乱した光の色および強度は、天空光の対応する色および強度と事実上同一である。この場合、強度は、透過光の強度に対して評価される。具体的には、いわゆるエアリアル・パースペクティブ機構は、物体と観察者の間に挟まれた空気層の存在に関係し、このような空気層の色および輝度は、物体から観察者までの距離の推定に影響を及ぼす。物体は、空気層自体の後ろにあると観察者によって知覚される。このような機構は、大きな距離において、または、一般に、距離を評価するその他の心理物理学的機構が抑制されているかもしくはほとんど効率的でないときに、支配的である。
【００１４】
本出願の出願人はさらに、観察者の視野の中にスポットライトがある場合、観察者は、レイリー拡散パネルによって放出された光を、事実上無限の距離から到来した光として知覚することに気づいた。このような効果は、レイリー拡散パネルが２次的な光放射源の働きをすること、および光放射自体の高い空間的均一性のために、観察者は、このような光放射の放出平面から観察者までの距離をほとんど評価することができないことを考慮することによって、解釈することができる。光放射の高い空間的均一性は、見るための視覚的な基準点を提供しない。したがって、視野内の５メートル（好ましくは７メートル）の（物理的）距離のところに光投射体が存在することは、レイリー拡散パネルの推定位置を、両眼の輻輳による距離知覚のしきい値を超えて「引き下げる」ことにより、風景全体の被写界深度の評価に影響を及ぼす。このような効果は、光投射体の輝度に結びつけられ、さらに、レイリー拡散パネルを除けば、光投射体自体は、観察者によって知覚される空間的に限局された唯一の要素であることに結びつけられる。基本的に、レイリー拡散パネルを見ているとき、観察者の眼は、光投射体によって、あたかも観察者の眼が非常に遠くにある物体を見ているかのように観察者の眼自体を配置するように強制される。次いで、眼のこのような配置によって、精神は、視野の中央の物体、すなわちレイリー拡散パネルによって放出された光がパネル自体の真の位置に比べて非常に遠くにあると推断するように後押しされる。さらに、拡散光源が観察者から大きな距離のところにあると知覚する効果は、レイリー拡散パネルによって散乱する光が、（透過光と比較して）天空光に典型的な色および輝度と同じ色および輝度を有することによって支持される。前述のエアリアル・パースペクティブ機構によるこのような効果は特に効率的であり、それによって光投射体は事実上無限の距離にあると知覚される。本出願の出願人はさらに、記載された効果、すなわち無限の被写界深度の視覚的知覚（以後「ブレークスルー効果（breakthrough  effect）」と呼ぶ）は、レイリー拡散パネルを通した観察方向にかかわりなく生じることに気づいた。
【００１５】
加えて、光投射体が視野の外側にある場合には、レイリー拡散パネルのひっかき傷または境界の焦点合わせなどの他の心理物理的な機構が優勢であるため、エアリアル・パースペクティブ単独ではブレークスルー効果を完全に保証することはできないことに本出願の出願人は気づいた。
【００１６】
さらに、本出願の出願人は、光投射体がレイリー拡散パネルの隣に置かれるとき、例えば光投射体の虚像を遠くに移動させるミラーまたはレンズがないときには常に、前述のブレークスルー効果が低減することに気づいた。実際、この場合には、光投射体の距離が観察者によって容易に推定され、これによって、エアリアル・パースペクティブの寄与にもかかわらず、風景全体の被写界深度は制限されるであろう。同様に、黒色で均一な背景によって光投射体が取り囲まれていないときには常に、前述のブレークスルー効果が低減することに本出願の出願人は気づいた。実際、観察者は、黒色で均一な背景以外の背景からの距離を決定することができ、それによって、エアリアル・パースペクティブの寄与にもかかわらず、風景全体の被写界深度は制限される。
【００１７】
（本発明を実施するための最良の形態）
図１は人工照明システム１を示す。以後、人工照明システム１を簡潔に照明システム１と呼ぶ。
【００１８】
詳細には、照明システム１は第１の光源２を備える。第１の光源２は指向性光源であることが好ましい。すなわち、第１の光源２は、４πｓｒよりも小さな放出立体角で光を放出するように設計されていることが好ましい。さらに、第１の光源２は、スペクトルの可視領域の光、すなわち４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長を有する光を放出する。さらに、第１の光源２は、好ましくは１００ｎｍよりも大きいスペクトル幅Δλ、より好ましくは１７０ｎｍよりも大きいスペクトル幅Δλを有する光（可視電磁放射）を放出する。スペクトル幅Δλは、第１の光源の波長スペクトルの標準偏差と定義することができる。
【００１９】
照明システム１は第１の拡散器パネル４をさらに含み、第１の拡散器パネル４は例えば平行六面体として形づくられる。具体的には、第１の拡散器パネル４は、互いに平行な第１の表面Ｓ１および第２の表面Ｓ２によって境界画定される。第１の拡散器パネル４は薄いことが好ましい。すなわち、第１および第２の表面Ｓ１、Ｓ２に対して直角な方向に沿って測定した第１の拡散器パネル４の厚さｗが、第１および第２の表面Ｓ１、Ｓ２の面積の５％以下、好ましくは１％以下の平方値を有することが好ましい。
【００２０】
より具体的には、図１に示された実施形態では、第１の拡散器パネル４がいわゆるレイリー拡散器として機能する。すなわち、第１の拡散器パネル４は、可視範囲の光を実質的に吸収せず、衝突する光（以後、衝突光）の長波長成分に対して短波長成分の方をより効率的に拡散させるパネル、例えば、可視範囲の光を実質的に吸収せず、波長λ＝４５０ｎｍの光線（青）を、波長λ＝６５０ｎｍの光線（赤）よりも少なくとも１．２倍、好ましくは少なくとも１．４倍、より好ましくは少なくとも１．６倍効率的に拡散させるパネルとして機能する。拡散効率は、衝突光の放射パワー（radiant  power）に対する拡散光の放射パワーの比によって与えられる。レイリー様拡散器の光学特性および微視的特徴は、本出願の出願人と同じ出願人の特許文献２にも詳細に記載されている。微視的特徴に関する他の洞察は以下にも記載されている。
【００２１】
図１に示された実施形態では、第１の光源２が、第１の拡散器パネル４と垂直に整列する。すなわち、第１の光源２が、第１および第２の表面Ｓ１、Ｓ２の重心（図１には第１の表面Ｓ１の重心がＯで示されている）を通る、第１および第２の表面Ｓ１、Ｓ２に対して直角な軸Ｈに沿って位置する。そうではないと明示されている場合を除き、本明細書の説明では、用語「重心」が一般に、その物理的意味（質量中心）ではなく、その幾何学的意味において理解される。したがって、用語「重心」は、平面に対しても適用可能であり、実質的に無限小の厚さを有する物体にも適用可能である。したがって、用語「重心」は、「幾何学的中心」または「図心（centroid）」として理解されなければならず、無限小の厚さを有する物体（または表面）が与えられた場合、重心は、その物体が均一な密度および正確に無限小の厚さを有するとの仮定の下に計算されたその物体の質量中心と一致する。さらに、第１の光源２は第１の拡散器パネル４の全体を照明する。しかしながら、以下で説明するように、第１の光源２が、第１および第２の表面Ｓ１、Ｓ２の重心に対して軸外れで（off-axis）配置された実施形態も可能である。
【００２２】
照明システム１は、環境、例えば部屋６に光学的に結合される。部屋６は、平行六面体として形づくられており、下壁Ｐ１、上壁Ｐ２および４つの側壁Ｐ１によって境界画定されている。具体的には、一般性を失うことなく、上壁Ｐ２がキャビティ（cavity）８を有することが仮定される。キャビティ８は、上から見ると、第１の拡散器パネル４の同じ形状を有し、第１の拡散器パネル４によって完全に塞がれる。いずれにしても、本発明は、キャビティ８のこの形状および／または配置だけに限定されない。一例として、別の実施形態（図示せず）によれば、側壁にキャビティを形成することもできる。さらに、本発明は、屋内空間で使用されることだけに限定されない。したがって、照明装置１が、昼間照明に似た夜間屋外照明用のシステムとして使用される実施形態も可能である。したがって、照明システム１を、屋外環境、すなわち壁が黒色である部屋または壁が無限遠の距離のところに配置された部屋と等価の環境に結合することができる。
【００２３】
照明システム１は、第１の拡散器パネル４の第１の表面Ｓ１とともに部屋６の外側の外部容積Ｖを境界画定する支持要素１０を備える。第１の光源２は外部容積Ｖの内側に置かれる。示されてはいないが、外部容積Ｖが、部屋６の壁、例えば上壁Ｐ２によって少なくとも部分的に境界画定されるような方式で、支持要素１０が部屋６に機械的に結合された実施形態も可能である。
【００２４】
支持要素１０は、入射光放射を吸収することができる材料でできた内層１２によって内側からコーティングされる。このような材料は例えば、黒色で、可視範囲における吸収係数が７０％よりも高く、好ましくは９０％よりも高く、より好ましくは９５％よりも高く、よりいっそう好ましくは９７％よりも高い材料である。内層１２は、入射放射、例えば第１の光源２から直接に到来した入射放射、または第１の拡散器パネル４による反射過程および／もしくは散乱過程を経た入射放射、または第１の拡散器パネル４を通って部屋６から到来した入射放射を吸収することを目的とする。容積Ｖは、第１の拡散器パネル４の第１の表面Ｓ１を除くその全体が、内層１２によって内側からコーティングされていることが好ましい。言い換えると、支持要素１０および内層１２は一種のダーク・ボックス（dark  box）（またはチャンバ（chamber））を画定する。用語「ダーク」は、後に説明するように、ボックスをほとんど見えなくするような、照明がほとんどない条件および／または光を吸収する能力に関係する。したがって、以下では、ダーク・ボックス１０をさらに参照する。光は、第１の拡散器パネル４を通してしかダーク・ボックスに出入りすることができない。
【００２５】
第１の拡散器パネル４を再び参照する。第１の拡散器パネル４から大きな距離のところにある点状ＣＩＥ（International  Commission  on  Illumination（国際照明委員会））Ｄ６５標準光源によって光ビームが生み出され（したがってビームは互いに平行な光線によって構成されている）、そのビームが第１の表面Ｓ１に対して直角に導かれると仮定すると、第１の拡散器パネル４はこのようなビームを４つの成分、具体的には以下の４つの成分に分離する。
−  透過成分。この成分は、第１の拡散器パネル４を通過した、偏向をあまり経ていない光線、すなわち０．１°よりも小さな偏向を経た光線によって形成された成分であり、第１の拡散器パネル４に入射した全光束の部分τｄｉｒｅｃｔである光束を有する。
−  前方拡散成分。この成分は、第２の表面Ｓ２に対して直角な方向の周りに分布する方向（このような直角方向およびこのような直角方向から０．１°よりも小さな角度だけ異なる方向は除く）に沿って第２の表面Ｓ２を出た光線によって形成される成分であり、第１の拡散器パネル４に入射した全光束の部分τｓｃａｔｔｅｒｅｄである光束を有する。
−  後方拡散成分。この成分は、第１の表面Ｓ１に対して直角な方向の周りに分布する方向（このような直角方向およびこのような直角方向から０．１°よりも小さな角度だけ異なる方向は除く）に沿って第１の表面Ｓ１を出た光線によって形成される成分であり、第１の拡散器パネル４に入射した全光束の部分ρｓｃａｔｔｅｒｅｄである光束を有する。
−  反射成分。この成分は、第１の表面Ｓ１に対するミラー・アングル（mirror  angle）（例えばこの場合には直角または直角から０．１°よりも小さな角度だけ異なる角度）の方向に沿って第１の表面Ｓ１を出た光線またはこの方向に沿って第１の表面Ｓ１から生じた光線によって形成された成分であり、第１の拡散器パネル４に入射した全光束の部分ρｄｉｒｅｃｔである光束を有する。
【００２６】
第１の拡散器パネル４は以下のような光学特性を有する。
−  τｓｃａｔｔｅｒｅｄは、０．０５〜０．５、好ましくは０．０７〜０．４、より好ましくは０．１〜０．３、よりいっそう好ましくは０．１５〜０．２５の範囲にある。
−  前方拡散成分の平均相関色温度（「ＣＣＴ」）ＣＣＴ＿τｓｃａｔｔｅｒｅｄは、透過成分の平均相関色温度ＣＣＴ＿τｄｉｒｅｃｔよりもかなり高い。すなわち、ＣＣＴ＿τｓｃａｔｔｅｒｅｄ＞ｈ×ＣＣＴ＿τｄｉｒｅｃｔであり、ここでｈ＝１．２、好ましくはｈ＝１．３、より好ましくはｈ＝１．５である。
−  第１の拡散器パネル４は入射光をあまり吸収しない。すなわち、和τｄｉｒｅｃｔ＋τｓｃａｔｔｅｒｅｄ＋ρｄｉｒｅｃｔ＋ρｓｃａｔｔｅｒｅｄが、少なくとも、０．８、好ましくは０．９、より好ましくは０．９５、よりいっそう好ましくは０．９７に等しい。
−  第１の拡散器パネル４は大部分を前方へ散乱させる。すなわち、τｓｃａｔｔｅｒｅｄ＞η×ρｓｃａｔｔｅｒｅｄであり、ここで、ηは少なくとも１．１に等しく、好ましくはη＝１．３、より好ましくはη＝１．５、よりいっそう好ましくはη＝２である。
−  第１の拡散器パネル４の反射は小さい。すなわち、ρｄｉｒｅｃｔが＜０．０９、好ましくは＜０．０６、より好ましくは＜０．０３、よりいっそう好ましくは＜０．０２である。
【００２７】
より詳細には、第１の拡散器パネル４は、第１の材料（例えば、優れた光学的透明性を有する樹脂、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ブチラール樹脂、フッ素ベースの樹脂、酢酸ビニル樹脂もしくはプラスチック、例えばポリカーボネート、液晶ポリマー、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリーレートもしくは無定形ポリオレフィン、またはこれらの混合物もしくはコポリマー）の固体マトリックスを含み、その中には、第２の材料（例えばＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの無機酸化物）のナノ粒子が分散している。この第２の材料は、第１の材料の屈折率とは異なる屈折率を有する。第１の材料および第２の材料はともに、可視波長範囲の電磁放射を基本的に吸収しない。
【００２８】
さらに、図１に示された実施形態では、第１の拡散器パネル４の任意の１つの点を考えた場合に、その点における第１の拡散器パネル４の物理的特徴がその点自体に依存しないという意味において、第１の拡散器パネル４が均一である。さらに、第１の拡散器パネル４はモノリシック（monolithic）である。すなわち、固体マトリックスが、接着または機械的結合に起因する不連続を特徴としない。しかしながら、第１の拡散器パネル４のこのような特徴は本発明の目的にとって必須ではないが、それらの特徴は、第１の拡散器パネル４の製造をより容易にする。
【００２９】
より具体的には、ナノ粒子を単分散系とすることができる。ナノ粒子は球形としまたは別の形状とすることができる。ナノ粒子の有効径Ｄ（非球形粒子の場合の定義については下記参照）は、［５ｎｍ〜３５０ｎｍ］、好ましくは［１０ｎｍ〜２５０ｎｍ］、より好ましくは［４０ｎｍ〜１８０ｎｍ］、よりいっそう好ましくは［６０ｎｍ〜１５０ｎｍ］の範囲にある。有効径Ｄは、ナノ粒子の直径に第１の材料の屈折率を乗じることによって与えられる。
【００３０】
さらに、ナノ粒子は、ナノ粒子の面密度、すなわち１平方メートル当たりのナノ粒子の数Ｎ、すなわち第１の表面Ｓ１の面積１ｍ２の部分によって境界画定された体積要素内のナノ粒子の数が、条件Ｎ≧Ｎｍｉｎを満たすように、第１の拡散器パネル４内に分布する。この式で
【数１】
0006276777.tif 000002
であり、上式で、νは、１メートル６に等しい次元定数であり、Ｎｍｉｎは、数／メートル２として表され、有効径Ｄはメートルで表され、ｍは、第２の材料の屈折率と第１の材料の屈折率の比に等しい。
【００３１】
ナノ粒子は、少なくとも面密度に関する限り均質に分布することが好ましく、すなわち、第１の拡散器パネル４上で面密度が実質的に均一であることが好ましいが、ナノ粒子の分布は、第１および第２の表面Ｓ１、Ｓ２に対して直角な方向に沿って変化してもよい。面密度は例えば、平均面密度の５％未満だけ変化する。ここでは空中密度が、０．２５ｍｍ２よりも大きな面積にわたって定義される量として意図される。
【００３２】
あるいは、第１の光源２によって照らされた第１の拡散器パネル４を横切る照明の差を補償するために面密度が変化する実施形態も可能である。例えば、式Ｎ（ｘ，ｙ）＝Ｎａｖ×Ｉａｖ／Ｉ（ｘ，ｙ）±５％を介して、Ｓ１内の点（ｘ，ｙ）における面密度Ｎ（ｘ，ｙ）を、第１の光源２によって点（ｘ，ｙ）に生み出される照度Ｉ（ｘ，ｙ）に関係づけることができる。この式で、ＮａｖおよびＩａｖは平均された照度および平均された面密度であり、これらの平均された照度および面密度は第１の表面Ｓ１を横切って平均される。この場合、第１の拡散器パネル４の輝度は、第１の拡散器パネル４上における第１の光源２の照度プロファイルが不均一であるにもかかわらず、第１の拡散器パネル４上で等化される。この点に関して、輝度は、例えば規格ＡＳＴＭ（American  Society  for  Testing  and  Materials（アメリカ材料試験協会））Ｅ２８４−０９ａに報告されているとおり、所与の方向に表面から出る（または表面に入射する）ビームの、所与の方向から見たその表面の単位投射面積当たり、単位立体角当たりの光束であることが思い起こされる。
【００３３】
低Ｄおよび低体積分率（volume  fraction）（すなわち厚いパネル）の限界において、Ｎ≒Ｎｍｉｎの面密度は、約５％の散乱効率を生み出すと予想される。単位面積当たりのナノ粒子の数が多くなるにつれ、散乱効率は、Ｎに比例して増大し、ついには多数の散乱または干渉（高体積分率の場合）が起こると予想され、このことが色品質（color  quality）を危うくする可能性がある。したがって、ナノ粒子の数の選択は、特許文献２に詳細に記載されているように、散乱効率と所望の色の間の妥協点の探索によってバイアスされる。さらに、ナノ粒子のサイズが大きくなるにつれて、前方光束と後方光束の比η＝τｓｃａｔｔｅｒｅｄ／ρｓｃａｔｔｅｒｅｄが増大する。レイリー・リミットではこのような比が１に等しい。さらに、ηが増大するにつれて、前方散乱円錐の開口は小さくなる。したがって、ηの選択は、大きな角度で散乱する光を有することと後方散乱光の光束を最小化することの間の妥協点の探索によってバイアスされる。しかしながら、ρｄｉｒｅｃｔを最小化する目的で、第１および第２の表面Ｓ１およびＳ２上に反射防止層（図示せず）を、それ自体が知られている方式で付着させることができる。そうすることにより、照明システム１の発光効率は高められ、部屋６の中にいる観察者からの（物理的要素としての）第１の拡散器パネル４の可視性は低減される。
【００３４】
しかしながら、ナノ粒子が球形でない実施形態も可能である。このような場合、有効径Ｄは、等価の球形粒子の有効径、すなわち前述のナノ粒子と同じ体積を有する球形粒子の有効径として定義することができる。
【００３５】
さらに、ナノ粒子が多分散系である実施形態、すなわちナノ粒子の有効径が分布Ｎ（Ｄ）によって特徴づけられる実施形態も可能である。このような分布は、有効径Ｄの近くの表面単位および有効径の単位間隔当たりのナノ粒子の数を記述する（すなわち、Ｄ１とＤ２の間の有効径を有する表面単位当たりの粒子の数は
【数２】
0006276777.tif 000003
に等しい）。これらの有効径は［５ｎｍ〜３５０ｎｍ］の範囲に入ることができる。すなわち、この分布はこの範囲内で非ヌル（ｎｏｎ−ｎｕｌｌ）であることができる。この場合、散乱効率が、ほぼ、すなわち小粒子の限界において、ナノ粒子の直径の６乗とともに増大することを考えると、この多分散分布は、ほぼ、
【数３】
0006276777.tif 000004
として定義される代表直径Ｄ’ｅｆｆを有する単分散分布として振る舞う。上式で、
【数４】
0006276777.tif 000005
であり、Ｄ’ｅｆｆは、［５ｎｍ〜３５０ｎｍ］、好ましくは［１０ｎｍ〜２５０ｎｍ］、より好ましくは［４０ｎｍ〜１８０ｎｍ］、よりいっそう好ましくは［６０ｎｍ〜１５０ｎｍ］の範囲に入るように選択することができる。
【００３６】
さらに、第１の拡散器パネル４は、第１の光源２から距離ｄのところにある。距離ｄは軸Ｈに沿って測定される。このような距離ｄは、部屋６の中の観察者の予想される位置に従って、観察者の予想される位置と第１の光源２の間の距離が少なくとも５メートル、好ましくは７メートルに等しくなるように変更することができる。例えば、天井型用途の場合には、距離ｄを３メートルに等しくすることができる。観察者が第２の表面Ｓ２に非常に近い場合には、念のため、距離ｄを５メートルに等しくすることができる。
【００３７】
図２に示された異なる実施形態によれば、第１の光源２は再び外部容積Ｖの内側に配置されるが、軸外れで配置される。すなわち、第１の光源２は、第１の拡散器パネル４に対して側方に配置される。すなわち、第１の光源２は、第１の拡散器パネル４を通過する、軸Ｈに平行な、どの線とも交差しない。さらに、照明システム１は、第１のミラー２２を含む反射システム２０を含む。反射システム２０は、第１の光源２を第１の拡散器パネル４に接続する光路を形成する。言い換えると、第１の光源２によって生み出された光線は、反射システム２０によって第１の表面Ｓ１へ運ばれる。第１のミラー２２は、第１の拡散器パネル４の前のこの光路の最後の偏向（すなわち最後の方向変化）を引き起こす。
【００３８】
加えて、第１の光源２および反射システム２０は、第１の光源２から到来した光線によって第１の拡散器パネル４の全体が照らされるようなものである。さらに、後により正確に説明する理由から、第１の拡散器パネル４および反射システム２０は、それらが以下の幾何学的条件を満たすように配置される。光線ＲＬ１および光線ＲＬ２によって、
−  光線ＲＬ１が、（一例として部屋６から到来し）第１の拡散器パネル４を通り抜け、または第１の拡散器パネル４から生じ、
−  光線ＲＬ２が、反射システム２０による光線ＲＬ１の反射であり、第１の表面Ｓ１に再び衝突するように導かれる
ような態様の対が構成されることはない。
【００３９】
光線ＲＬ１およびＲＬ２に対する上述の幾何学的条件は、部屋６の内側で生み出され、第１の点で第１の表面Ｓ１を横切った光線は、続いて、その光線が再び第１の表面Ｓ１の第２の点に当たるような形で反射システム２０によって反射されることはないと言っているのに等しい。あるいは、反射システム２０は、第１の表面Ｓ１を出、反射システム２０に衝突した全ての上り光線が、上り光線が出射する第１の表面Ｓ１内の位置にかかわりなく、内層１２上へ反射されるような態様で配置される。
【００４０】
光線ＲＬ１およびＲＬ２に関する前述の幾何学的条件は、主に照明システム１によって部屋６の外側で占有される容積に関して、照明の品質を損なうことなく、占有される容積を低減させることにつながる。具体的には、照明システム１は、垂直に占有される空間、すなわち軸Ｈに沿って測定される空間の低減を特徴とする。多くの用途で垂直障害物の低減は前提条件であるため、上述の幾何学的条件は、実際的関心を引く多くの状況においてブレークスルー効果を得ることを可能にする。簡潔にするため、以後、占有される空間の垂直寸法についての言及は一般に省かれる。
【００４１】
より詳細には、反射システム２０と第１の拡散器パネル４のこの相反的配置は、占有される空間の低減につながることに加えて、照明の自然品質（natural  quality）を損ないうる２つの現象の発生を防ぐ。
【００４２】
図３に示されているように、万一、光線ＲＬ１およびＲＬ２に対する前述の幾何学的条件に違背が生じた場合には、以下のことが起こることになる。
−  第１の光源２によって生み出された光線ＩＲ１は反射システム（ここでは３０によって示される）に当たり、第１の拡散器パネル４上へ運ばれ、第１の拡散器パネル４を横切り、観察者に到達する。
−  第１の光源２によって生み出された光線ＩＲ２は反射システム３０に当たり（１度目）、第１の拡散器パネル４上へ運ばれ（１度目）、第１の表面Ｓ１によるフレネル反射によって部分的に反射され、反射システム３０に当たり（２度目）、第１の拡散器パネル４上へ運ばれ（２度目）、第１の拡散器パネル４を横切り、光線ＩＲ１に関して異なる方向から観察者に到達する。
【００４３】
この場合、観察者は、異なる方向に見える第１の光源２の２つの異なる像を見ることになるであろう。第１の像は、ＩＲ１およびＩＲ１の近くの全ての光線、すなわち第１の拡散パネル４を１度だけ横切った光線によって形成される像である。第２の像は、光線ＩＲ２およびＩＲ２の近くの全ての光線、すなわち第１の表面Ｓ１によって部分的に反射され、反射システム３０によって観察者に向かって再び導かれた光線によって形成される像である。フレネル反射は一部の光線の向きを変えるだけなので（例えば、ほぼ直角な入射およびＰＭＭＡ材料については第１の拡散器パネル４のそれぞれの表面ごとに約４％）、第１の光源２の第２の像は第１の像よりも弱い。それにもかかわらず、その輝度は依然として非常に高く、したがって観察者は、太陽のただ１つの像の存在によって明白に特徴づけられる自然光との違いを知覚するであろう。
【００４４】
同様に、万一、光線ＲＬ１およびＲＬ２に対する前述の幾何学的条件が失われた場合、部屋６から到来した任意の色を有する光線は、第１の拡散器パネル４を横切り、反射システム３０によって反射され、第１の拡散器パネル４を再び横切った後に、再び部屋６に入ることができる。そのような場合、観察者は、第１の拡散器パネル４の色とは異なる色を有する輝く物体の存在を、あたかもそれらの物体が第１の拡散器パネル４の向こう側に配置されているかのように知覚するであろう。さらに、いわゆる後方散乱のため、観察者は、第１の拡散器パネル４自体を直接に見るだけでなく、反射システム３０を介しても見ることになろう。実際には、第１の拡散器パネル４は、ミラーの枠によって空間的に制限された光スポット（luminous  spot）を生み出し、この光スポットは背景の均一性を損なうであろう。加えて、ミラーの縁で生じうる輝度の急な変化のため、観察者は、反射システム３０の存在に気づきうる。これらの全ての効果によってこの照明は不自然に見え、第１の拡散器パネル４の像は自然の空の像とは異なるであろう。さらに、第１の拡散器パネル４の背後に物体またはミラーが知覚されることは、ブレークスルー効果を得ることを妨げるであろう。
【００４５】
図２に示されているように、第１のミラー２２が平面であり、第１の拡散器パネル４に対して平行（すなわち第１および第２の表面Ｓ１、Ｓ２に対して平行）であり、その結果、占有される容積が最小化される実施形態が可能である。
【００４６】
さらに、第１のミラー２２の形状および傾斜にかかわりなく、第１の光源２および第１のミラー２２は、第１のミラー２２の表面を反射面Ｓｒと呼ぶ場合に、４０°から６５°の間、好ましくは４２°から５０°の間、より好ましくは約４５°である軸Ｈに対する入射角ＡＯを有する線によって、第１の表面Ｓ１の重心Ｏと反射面Ｓｒの重心Ｏ’を結ぶことができるような方式で配置される。このようにすると、第１の拡散器パネル４が基本的に１．５に等しい屈折率を有し、入射角ＡＯが４５°よりも大きいとの仮定の下で、照明システム１によって垂直に占有された、入射角ＡＯが大きくなるにつれて小さくなる空間を最小化することと、第１の拡散器パネル４で起こる部分反射に起因する、入射角ＡＯが大きくなるにつれて増大する光損失を最小化することとの間の妥協が成立する。実質的に４５°に等しい入射角ＡＯで第１の拡散器パネル４を照明することの利益は、後に記載する実施形態およびミラーを使用しない実施形態を含む全ての可能な実施形態に及ぶことを記すことには価値がある。
【００４７】
本出願の出願人はさらに、第１のミラー２が第１の拡散器パネル４に対して平行であるならば、第１のミラー２２が平面であるときに、任意の入射角ＡＯについて、照明システム１によって占有される垂直空間は最小化されることを確認した。
【００４８】
説明に移る前に、「キャリア光線（carrier  ray）」を、反射システム２０を介して第１の光源２の放出面Ｓｆ（後に定義する）の重心Ｏ”を第１の表面Ｓ１の重心Ｏに接続する折り曲げられた光路、または、２つ以上の光路が存在する場合には、それらの光路の中で最も短い光路と定義する。反射システム２０が結像光学構成部品として設計されている場合には１つの光路だけが存在する。
【００４９】
さらに、デカルト基準系が導入される。このような基準系は、第１の表面Ｓ１の重心Ｏに原点を有し、第１の表面Ｓ１によって画定された平面内にｘ軸およびｙ軸を含み、ｘ軸およびｙ軸は、ｙ軸が、第１のミラー２２の反射面Ｓｒ上へのキャリア光線の入射平面（すなわち、第１のミラー２２と接触するキャリア光線の２つの線分と、その接触点に位置する反射面Ｓｒに対して直角な線とを含む平面）に対して直角になるように配置される。
【００５０】
第１のミラー２２の形状および傾斜にかかわりなく、その長い方の軸がｙ軸と一致した長方形の形状または少なくとも細長い形状を第１の表面Ｓ１が有する実施形態が可能である。本出願の出願人は、軸Ｈに沿った照明システム１のより小さな高さで、第１の拡散器パネル４がｘ軸に沿って細長くなくまたはｘ軸に沿って細長く、第１の拡散器パネル４の面積および入射角ＡＯは同じである場合に対して、これらの実施形態が、光線ＲＬ１およびＲＬ２に対する幾何学的条件を満たすことを可能にすることを確認した。言い換えると、これらの実施形態は、所与の高さの照明システム１および所与の入射角ＡＯについて、第１の拡散器パネル４の面積を最大にすることを可能にする。実際、本出願の出願人は、所与の入射角ＡＯでは、ｘ軸に沿った第１の拡散器パネル４の最大幅が、軸Ｈに沿った照明システム１の最小高さに比例することに気づいた。入射角ＡＯが約４５°であるときには比例係数が約１である。
【００５１】
本出願の出願人はさらに、第１の光源２が、円形（図４ａ）または楕円形（図４ｂ）の放出面Ｓｆを特徴とする場合、照明の自然品質がさらに向上することに気づいた。第１の光源２が指向性光源である場合、第１の光源２は、光度の絶対最大（absolute  maximum）の方向である主方向と、輝度の絶対最大が生じる主平面とによって特徴づけられる。ここでは主平面が、主方向に対して直角な平面と定義される。放出面Ｓｆは、主方向に沿った輝度が光度のこの絶対最大の１０％よりも高い主平面の部分である。放出面Ｓｆを囲む、放出面Ｓｆの面積よりも３０％以下、好ましくは２０％以下、より好ましくは１０％以下だけ大きな面積を有する円周または楕円が存在する場合、その放出面Ｓｆは円形のまたは楕円であると言われる。
【００５２】
光線は、第１の表面Ｓ１の対応する入射点に当たり、第１の表面Ｓ１に対して直角な、入射点を通る線との間に、対応する入射角を形成する。反射システム２０、第１の光源２の配置および第１の拡散器パネル４の配置は、
−  反射システム２０を介して、放出面Ｓｆの重心Ｏ”を第１の表面Ｓ１の重心Ｏに接続する光線ＲＬ３であって、第１の表面Ｓ１に対して直角な、第１の表面Ｓ１の重心Ｏを通る線に対して角度θ１を形成する光線ＲＬ３と、
−  反射システム２０を介して、放出面Ｓｆの重心Ｏ”を、第１の表面Ｓ１の重心Ｏから距離Ｘだけ離隔した第１の表面Ｓ１の点に接続する光線ＲＬ４であって、第１の表面Ｓ１に対して直角な、この点を通る線に対して角度θ２を形成する光線ＲＬ４と
が与えられた場合に、式
【数５】
0006276777.tif 000006
が成立するようなものである。上式で、Ｌは、少なくとも３メートルに等しく、Ｘ＜＜Ｌ、例えばＸ＜１０ｃｍであることが好ましい。Ｌは、少なくとも４メートルに等しいことが好ましく、Ｌが少なくとも５メートルに等しいとよりいっそう好ましい。第１の光源２から第１の拡散器パネル４までの前述の距離ｄがＬに等しいとすれば、このような条件は、図１に示された実施形態によっても満たされることに留意されたい。
【００５３】
このようにすると、これらの光線は、自然界で起こるのと同様に、ほぼ平行な方向から第１の表面Ｓ１に衝突する。さらに、第１の光源２が、Ｌよりも小さい第１の拡散器パネル４からの物理的距離のところにあるときでも、反射システム２０が収束鏡、すなわち物理的距離よりも大きな距離のところに第１の光源２の虚像を形成するように設計されたミラーを備える場合には、この条件を満たすことができる。
【００５４】
本出願の出願人はさらに、ある種の用途では（例えば第１の拡散器パネル４が観察者から小さな距離だけ離して置かれる場合には）、Ｌが、第１の表面Ｓ１の任意の２点間の最大距離の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、よりいっそう好ましくは少なくとも１００％に等しければ十分であることに気づいた。
【００５５】
しかしながら、第１の光源２から第１の拡散器パネル４までの距離に関する上記の詳細にかかわりなく、第１の拡散器パネル４上の照度の変動を制限するために、第１の表面Ｓ１上の照度プロファイルが、ＩＬＬＵｍａｘ≦３×ＩＬＬＵｍｉｎである最小値ＩＬＬＵｍｉｎと最大値ＩＬＬＵｍａｘの間で変化するように光源２が配置された実施形態も可能である。照度の均一性に関するこのような条件は、第１の光源２と第１の表面Ｓ１の間にフリーフォーム（free-form）の光学部品を挿入することによって、および／または適当な距離の第１の表面Ｓ１から間隔を置いて光源２を配置することによって達成することができる。一例として、関係
【数６】
0006276777.tif 000007
が当てはまることによって、第１の光源２によって生成される第１の表面Ｓ１上の照度が実質的に均一である実施形態が可能である。上式で、θｅは、第１の光源２の放出面Ｓｆの重心Ｏ”から生じた別の光線が、第１の表面Ｓ１の境界の点に衝突する角度である。この点は、境界の点のうち、第１の表面Ｓ１の重心Ｏからの距離が最大である点である。本出願の出願人はさらに、この場合も、観察者が第１の拡散器パネル４から小さい距離だけ離れて位置しているのであれば、Ｌが、第１の表面Ｓ１の任意の２点間の最大距離の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、よりいっそう好ましくは少なくとも１００％に等しければ十分であることに気づいた。
【００５６】
本出願の出願人はさらに、第１の光源２の最大輝度が、１０６ｃｄ／ｍ２、好ましくは０．１×１０６ｃｄ／ｍ２、より好ましくは１×１０６ｃｄ／ｍ２、よりいっそう好ましくは１０×１０６ｃｄ／ｍ２よりも大きいときには常に、照明の自然品質が向上することに気づいた。実際、このような値について、第１の光源２は、源自体を見ることが困難な十分なグレア（glare）を発生させ、それによって、観察者が、眼の焦点合わせ機構によって源の距離を評価することを妨げる。したがって、これらの輝度値は、無限のブレークスルー効果を得ることに寄与する。さらに、グレアは、第１の光源２の輝度プロファイルの可能な不均一を検出することを難しくする。したがって、第１の光源２の像と太陽の像の違いを検出することを難しくする。
【００５７】
本出願の出願人はさらに、第１の光源２のサイズおよび形状が、放出面Ｓｆの周囲を第１の表面Ｓ１の重心Ｏに接続する光線が与えられた場合に、その光線が上述の光線ＲＬ３との間に形成する角度が、４°、好ましくは３°、より好ましくは１．２°、よりいっそう好ましくは１．０°よりも小さくなるようなものである場合には、照明の自然品質が向上することを確認した。実際、このような角度のより小さな値がより大きな輝度値に関連づけられているとき、照明の自然品質は向上する。この条件はより自然な知覚を得ることを可能にする。
【００５８】
図５ａおよび５ｂに示されているように、第１の拡散器パネル４の詳細から独立して、第１のミラー２２を、凹形に湾曲したミラー、例えば放物型の曲率を有する凹形に湾曲したミラーとすることができる。具体的には、図５ａおよび５ｂに示されているように、円形の放物面（以後、円形放物面）の一部分として、すなわち母放物線（generator  parabola）をその軸Ａを軸に、軸Ａを含む任意の平面との交線が同じ母放物線を画定するような態様で回転させることによって得られる表面の一部分として、第１のミラー２２を形づくることができる。具体的には、円形放物面のこの部分が、９０°以外の角度をなす軸Ａと交差する割平面（secant  planｅ）で円形放物面の一部分を分割することによって得られる。簡潔にするため、以後、円形放物面の一部分によってこのミラーが形成されていることを明示的に述べることなく、円形放物面に言及する。
【００５９】
この実施形態によれば、第１の光源２が円形放物面の焦点に配置される。より正確には、第１の光源の放出面の重心から到来した、円形放物面によって反射された光線が、全ての伝搬方向が軸Ａに対して平行な形で第１の表面Ｓ１に当たるように、第１の光源２の放出面Ｓｆの重心Ｏ”が円形放物面の焦点に配置される。このようにすると、観察者は、太陽の場合に起こるのと同様に、第１の光源２があたかも事実上無限の距離のところに配置されているかのように第１の光源２を知覚し、これによって照明の自然品質が強化される。言い換えると、第１の光源２の虚像は、観察者から無限の距離のところにある。
【００６０】
さらに、観察者によって知覚される第１の光源２のサイズは、網膜上の第１の光源２の像のサイズによって与えられ、第１の光源２の物理的な寸法、ならびに眼レンズ（結晶体）および円形放物面によって形成される光学望遠鏡システムの拡大倍率だけに依存する。このような光学望遠鏡システムは、それぞれ眼レンズの焦点および円形放物面の焦点に配置された像平面および物体平面を有する。上述の拡大倍率は、眼レンズの焦点距離と円形放物面の焦点距離の比によって与えられる。したがって、観察者によって知覚される第１の光源２のサイズは、照明システム１から観察者までの距離に依存しない。したがって、この追加の条件は、自然光効果を生み出すのに寄与する。知覚される太陽のサイズは観察者の位置に依存しないためである。
【００６１】
本出願の出願人はさらに、放出面Ｓｆが円として形づくられている場合、観察者によって知覚される第１の光源２の像も円形であることに気づいた。図５ａに示された光学システムは像をねじらないためである。
【００６２】
図５ａに示された実施形態は、円形放物面によって反射された光線が４５°の角度で第１の拡散器パネル４に当たり、上述の幾何学的条件が満たされる場合に、照明システム１によって占有される垂直空間が、ｘ軸に沿った第１の拡散器パネル４のサイズにほぼ等しいことを特徴とする。
【００６３】
図５ａに示された変型実施形態によれば、第１の拡散器パネル４の第１および第２の表面Ｓ１およびＳ２は楕円の形状を有し、このような形状は、軸Ａによって与えられる方向に沿ったｘｙ平面上への円形放物面２２の投影によって包囲される。したがって、円形放物面によってｘｙ平面に形成される光スポットＳＰは、第１および第２の表面Ｓ１およびＳ２に外接することができ、それによって光損失が低減する。さらに、第１のミラー２２は、円形の発散を有する光ビームを受け入れるようにカットされる。すなわち、第１のミラー２２は、放出面Ｓｆの重心Ｏ”と円形放物面の頂点を接続する線と直交する平面上への第１のミラー２２の投影が円形の形状を有するか、またはその投影が良好な近似で少なくとも円に外接するようにカットされる。しかしながら、第１のミラー２２の他の形状、例えばｙ方向に沿って細長い形状も可能である。
【００６４】
この円形放物面の使用は、太陽光が窓から入った場合に起こるのと同様に、第１の拡散器パネル４を通って部屋６に入った光が、部屋６の床に、第１の拡散器パネル４と同じ形状および同じサイズの光スポットを投射することを意味し、それによって自然光効果に寄与する。さらに、観察者は、総称光源の距離を、その光源が発生させる光ビームの発散に基づいて評価することができるため、図５ａに示された照明システム１は、たとえ第１の光源２が直接に観察者の視野に入らない場合であっても、大きな被写界深度の効果を生み出す。
【００６５】
図６に示されているように、第１のミラー２２を、円柱対称性を有する放物面の部分として、すなわち放物柱の一部分として形づくることができる。この部分は、３つの割平面で放物柱を横切ることによって得られる。詳細には、母放物線および基準線Ｒが与えられた場合に、放物柱は、基準線Ｒに平行な、母放物線上に入射する線によって形成される線織面（ruled  surface）であることが知られている。言い換えると、放物柱は、基準線Ｒに沿った母放物線の平行移動によって得られる。以下では、基準線Ｒを円柱軸とも呼ぶ。
【００６６】
図６に示された実施形態では、放物柱が、ｘ軸に平行な方向の母放物線の平行移動によって得られる。さらに、母放物線は、ｘＨ平面にその頂点を有し、その軸Ａは、第１の表面Ｓ１の重心Ｏと第１のミラー２２の反射面Ｓｒの重心Ｏ’とを接続する線の鏡面反射である線に沿った向きを有する。この実施形態では、母放物線の頂点で放物柱に接する平面がｘｙ平面に対して平行である。さらに、３つの割平面のうちの２つの割平面は例えばｙＨ平面に対して平行であり、第３の平面は例えば平面ｘｙに対して実質的に平行である。以後、簡潔にするため、放物柱の一部分によってこのミラーが形成されていることを明示的に述べることなく、放物柱に言及する。
【００６７】
図６に示された実施形態では、入射角ＡＯが実質的に４５°に等しくなるように、放物柱が、軸Ｈからｘ軸に沿って側方に間隔を置いて配置される。
【００６８】
より詳細には、ｘＨ平面内の、放物柱を形成する放物線の焦点によって形成された線の近くの位置であって、ｙ軸および放物柱の重心を含む平面内の光線の伝搬に関するもの、より一般的には、ｙ軸に平行な線に沿って第１の拡散器パネル４と交差する全ての平面内での光線の伝搬に関するものについて、第１の拡散器パネル４に向かって導かれる光線の最良のコリメーション（collimation）を保証する位置に、放出面Ｓｆの重心Ｏ”が配置される。以下では、単純にするため、ｙ軸に平行な線に沿って第１の拡散器パネル４と交差するこれらの平面内の平均発散を、ｙ軸方向に沿った発散と呼ぶ。
【００６９】
図６に示された実施形態は、ｘ軸に沿った長さよりもｙ軸に沿った長さの方がかなり長い第１の拡散器パネル４を使用することを可能にし、それによって第１の拡散器パネル４の面積を最大にし、それによって観察者がブレークスルー効果を知覚する角度を最大にすることを可能にする。より正確には、第１の拡散器パネル４のこのような大きな伸長が可能であるのは、この実施形態が、ｙ軸方向の大きな伸長を特徴とし、同時に同じｙ軸方向の限られた（出力）発散を維持するミラーの使用に依拠しているためである。より具体的には、本出願の出願人は、ｙ軸方向に沿った第１の光源２の知覚されるサイズ、すなわちｙ軸方向に沿った知覚される放出面Ｓｆの直径は、観察者と第１の光源２の間の距離に依存せず、またはこの距離に非常に弱く依存することに気づいた。ｘ軸方向に沿って観察者によって知覚される第１の光源２のサイズに関して、このサイズは観察者の位置に依存し、距離とともに低下する。したがって、第１の光源２の円形の形状が知覚されることを保証する目的で、楕円形の放出面Ｓｆを有する光源を採用することができ、この楕円の偏心は、部屋６の内側の予想される観察点に応じて固定される。
【００７０】
放物柱を使用することにより与えられる別の利点は、この種のミラーは、平面鏡箔、例えばアルミニウム・ミラー箔によって得ることができるため、製造が容易なことである。さらに、垂直に立って、中心位置から、すなわち第１の表面Ｓ１の重心Ｏを通して第１の光源２を見ている観察者、したがってｙ軸方向に沿って整列した眼を有する観察者に関して、この観察者は、第１の光源２を遠くにあると知覚する。観察者の眼の輻輳は、高い輻輳が起こる両方の眼を含む平面内（すなわちｙ軸方向）でしか機能しないためである。このことは、直交方向の光線発散がある場合でも起こる。
【００７１】
異なる実施形態（図示せず）では、第１の拡散器パネル４が天井に対してではなく垂直壁に対して平行になり、第１の光源２からの光ビームが、垂直壁に対して約４５°の角度で、床に平行な部屋６に入るような形で、照明システム１が装着される。この実施形態では、放物柱が、ｘ軸に対してではなくｙ軸に対して平行な方向への母放物線の平行移動によって得られ、これは、眼がｘ軸に沿って整列した観察者にとって最大の奥行知覚を可能にする構成である。さらにこの場合には、垂直壁を超える照明システム１の高さが与えられた場合に、ｙ軸方向に引き伸ばされた形状を採用することによって、第１の拡散器パネル４の最大面積を得ることができる。
【００７２】
異なる実施形態では、反射システム２０が、例えば図７に示されているような第２のミラー２４を含むことができる。すなわち、前述の第１のミラー２２を、反射システム２０の複数のミラーのうちの１つのミラーであって、第１の光源２によって生み出された光線がそれに沿って第１の拡散器パネル４上へ運ばれる光路の最後の偏向を引き起こすミラーとすることができる。
【００７３】
第２のミラー２４は、第１のミラー２２と第１の光源２の間に光学的に挿入される。この場合、上述の幾何学的条件は変わらない。この条件は、反射システム２０の全体に関するものであるためである。したがって、光線ＲＬ２が、第１のミラー２２での光線ＲＬ１の反射によって生み出されたものであるのか、または第１および第２のミラー２２、２４上での光線ＲＬ１の反射によって生み出されたものであるのかは無関係である。同様に、反射システム２０は、追加の反射要素（図示せず）を含むことができる。
【００７４】
第１および第２のミラー２２、２４はいずれも平面とすることができ、または異なる形状を有することができる。具体的には、図８に示されているように、第１のミラー２２と第２のミラー２４の両方が、２つの対応する放物柱の部分として形づくられた実施形態が可能であり、それらの２つの対応する放物柱の部分は、母放物線によって生み出され、それらの母放物線は、直交する平面内にあり、直交方向に沿って平行移動され、したがって直交平面内で光のコリメーションを実行する。この実施形態では、例えば、第１のミラー２２が、図６に示された放物柱と同様であり、第２のミラー２４を形成する第２の放物柱が、ｘＨ平面内の第２の母放物線をとり、その母放物線をｙ軸方向に沿って平行移動させることによって得られる。したがって、第２の放物柱は、ｘＨ平面内におけるビーム発散の低減を達成する。さらに、第２の母放物線の軸が、第１のミラー２２の母放物線の軸に対して実質的に平行な方向に向けられているときには、それらの２つの放物柱が共通の焦点を共有し（または、より正確には、第１のミラー２２の母放物線の焦点の位置がミラー２４による反射を考慮している場合に、それらの２つの放物柱が共通の焦点を共有し）、このような共通の焦点に第１の光源２が実質的に配置されるようにこれらの２つの放物柱が配置されていれば、第２のミラー２４によって第１のミラー２２に向かって反射された光線の全ての方向の良好なコリメーションが得られることを本発明の出願人は確認した。
【００７５】
図８に示された実施形態は、ｘ軸に沿った長さよりもｙ軸に沿った長さの方がかなり大きい拡散器パネルを使用することを可能にし、したがって、第１の拡散器パネル４の面積を最大にすることを可能にする。この実施形態によって占有される垂直空間は、正方形パネルの場合に占有される垂直空間に等しい。さらに、この実施形態は、ｘ軸とｙ軸の両方に沿った（すなわちｘ軸に平行な線に沿ってｘｙ平面と交差する平面およびｙ軸に平行な線に沿ってｘｙ平面と交差する平面に沿った）低減された発散で第１の表面Ｓ１に衝突する光ビームを発生させることを可能にする。したがって、透過光線は、太陽光線と同様の発散を有する。この条件は、たとえ第１の光源２が観察者の視野に入っていないときでも、大きな被写界深度知覚を生み出すのに寄与する。さらに、第１の光源２は共通の焦点の近くに配置されるため、観察者によって知覚される第１の光源２のサイズは距離に依存しない。最後に、ここでは、入射平面と直交平面の両方で実質的に同じ発散を有する第２のミラー２４に衝突する光ビームから出発することによって、すなわち正方形のような断面を有する光ビームを発生させる光源を効率的に使用することによって、ｙ軸方向に沿って細長い拡散器パネルの照明が可能になる。これらの２つの直交方向の２つの別々のステップで初期ビーム発散の低減を実行することによって達成されるこの結果は、後述するように、非対称なビームが必要となる単一の放物柱の場合に対する利点を表す。
【００７６】
第１の拡散器パネル４および反射システム２０の詳細にかかわりなく、第１の光源２は、前に説明したとおり、円または楕円の形状を有する放出面Ｓｆを有することができる。具体的には、反射システム２０が、円柱対称性を有する少なくとも１つの放物面を含むときは常に、放出面Ｓｆは楕円の形状を有することができ、そのため、ｘ軸およびｙ軸に沿って導入される異なる拡大倍率が補償され、したがって観察者の網膜上に円形の光スポットを形成することが可能になる。
【００７７】
図９ａおよび９ｂに示されているように、第１の光源２を、一組の放出装置５０によって形成することができる。それぞれの放出装置５０は、ＬＥＤ源５２および対応する長方形型の複合放物集光器（compound  parabolic  concentrator）（「ＣＰＣ」）５４によって形成され、ＣＰＣ５４は、入力開口ＩＮおよび出力開口ＯＵＴを特徴とし、入力開口ＩＮおよび出力開口ＯＵＴはそれぞれ、互いに平行で互いに整列した第１および第２の長方形として形づくることができる。第１の長方形は第２の長方形よりも小さな面積を有する。さらに、第１の長方形の対称軸の長さ間の比は、第２の長方形のそれとは異なる。例えば、第１の長方形は第２の長方形よりも大きな比を有する。すなわち、第１の長方形は第２の長方形よりも細長い。ＬＥＤ源５２は、ＬＥＤ放出器（図示せず）のアレイによって形成することができる。ＬＥＤ源５２は、ＬＥＤ源５２によって放出される放射が、入力開口ＩＮを通してＣＰＣ集光器５４に結合され、出力開口ＯＵＴを出るような方式で、対応する入力開口ＩＮの近くに配置される。しかしながら、他のタイプの反射集光器も可能であり、同様に、ＬＥＤ以外の発光装置を使用することもできる。
【００７８】
それぞれの放出装置５０によって生み出される光ビームは長方形の断面を有し、この光ビームの発散は、ビーム自体の軸を含む平面内、すなわち、集光器５４および対応するＬＥＤ源５２によって形成された対の光軸５６と、図９ａでは５７によって示された、出力開口ＯＵＴによって画定される長方形の対称軸のうちの大きい方の対称軸とを含む平面内で最大である。異なる出力開口ＯＵＴの場合、最大発散の平面は、伸長方向、すなわち出口ＯＵＴの最大延長の方向と光軸５６とによって張られることになる。
【００７９】
最大発散平面およびその直交平面（この直交平面も光軸５６を含む）内のビーム発散の量はそれぞれ、入力長方形の対応する辺の長さｄＩＮと出力長方形の対応する辺の長さｄＯＵＴの比とともに増大／低減し、具体的には、この比のアークサイン、すなわちａｒｃｓｉｎ（ｄＩＮ／ｄＯＵＴ）の２倍に等しい。この点に関して、これらの直交する２つの平面内で発散が異なることを保証するため、入力開口と出力開口は、面積だけでなく形状も異なっていなければならない。
【００８０】
入力開口ＩＮのサイズは、入力開口ＩＮがＬＥＤ源５２を取り囲むように選択されるべきである。図９ａおよび９ｂの実施形態では、それぞれの集光器５４が漏斗状の形状を有し、４つの反射放物面によって形成される。それらの反射放物面はそれぞれ１次元的に湾曲しており、最大発散平面内またはその直交平面内にある母放物線を有する。全ての母放物線は、入力開口ＩＮがある入力平面内に焦点を有する。さらに、これらの４つの反射放物面は光軸５６の方向に沿って同じ長さを有する。
【００８１】
一実施形態によれば、放出装置５０は全て等しく、集光器５４は、入力開口ＩＮが同じ入力平面Ｐ＿ＩＮ内にあり、出力開口ＯＵＴが同じ出力平面Ｐ＿ＯＵＴ内にあるように配置される。具体的には、集光器５４は、出力開口ＯＵＴが互いに隣接するように互いに隣り合わせに配置される。すなわち、集光器５４は、放出面Ｓｆの最大平均輝度が保証されるように密に束ねられる。さらに、集光器５４の数および配置は、全ての出力開口ＯＵＴの結合体によって構成される表面が円形の表面に近くなるような数および配置であるが、このように構成される表面が楕円形に近い実施形態も可能である。最後に、全ての放出装置５０は、放出装置５０の軸５６が同じ方向を向くように配置される。この状況では、第１の光源２が、それ自体の「発散がより大きい方の平面」を有する。この平面は、放出面Ｓｆの重心Ｏ”を含み、放出装置５０の最大発散の平面に対して平行な平面である。さらに、第１の光源２は、第１の光源２の発散がより大きい方の平面と第１の光源２の放出面Ｓｆとの間の交線によって与えられる「発散がより大きい方の軸」５８を有する。複数の長方形の集光器５４の場合に関してこの発散がより大きい方の軸が導入されたとしても、平行な軸５７に沿って細長い出力開口を有する漏斗状集光器５４の他の形状が、軸５７に対して平行な発散がより大きい方の軸を依然として有する光源を与えることは明白である。
【００８２】
図９ａおよび９ｂに示された第１の光源２は、光ビームの諸特徴、具体的には光ビームの断面形状および発散を、損失を一切導入することなく、放出面Ｓｆの形状から切り離すことを可能にする。放出装置５０が、長方形の断面を有する全く同じ「単位光ビーム」を生み出すこの場合には、出力開口ＯＵＴの中心間の距離が、全ての単位光ビームの和（summation）によって形成される合成光ビームの幅に比べて小さい。この和は、合成ビームの伝搬およびそれぞれの単位光ビームの発散によって起こる。実際には、これらの単位光ビームは、単一の単位光ビームと同じ長方形の断面および同じ発散を有する１つの合成光ビームになる。言い換えると、この合成光ビームは、互いにわずかにずらされた全く同じ複数の単位光ビームによって形成されるため、放出面Ｓｆの直径に対して大きな距離のところで、単一の放出装置５０によって生み出されるビームの同じ形状および発散を有する。したがって、図９ａおよび９ｂに示された実施形態は、合成ビーム自体の軸に対して直角で、第１の光源２から所望の距離のところにある平面内に、所望の面積および所望の形状の長方形である断面を有する合成ビームを生み出すことを可能にする。さらに、この実施形態は、任意の形状、例えば円または楕円の形状を有することができる放出面Ｓｆを有する光源を生み出すことを可能にする。以下では、この光源を「長方形ビーム源」と呼ぶ。例えば劇場に似た舞台光の標準投射器に対して実行されているようにナイフカット開口（knife-cut  aperture）および結像光学部品に頼っていてはこの結果は得られないことは強調されるべきである。このビーム・カットは高い透過損失を生じさせる。したがって、この長方形ビーム源は、全体のエネルギー消費を最小化することを可能にする。
【００８３】
示されてはいないが、第１の光源が複数の放出装置を備え、それぞれの放出装置が、正方形の形状を有するＬＥＤ源および対応する正方形型の複合放物集光器によって形成され、複合放物集光器が、正方形の入力開口および正方形の出力開口を特徴とする、異なる実施形態が可能である。このようにすると、それぞれの放出装置は正方形のビームを発生させ、この正方形のビームは、２つの直交方向において（すなわち集光器軸と出力開口の辺に平行な出力開口の２つの軸とを含む２つの平面内で）同じ発散を有する。具体的には、この実施形態は、任意の形状の放出面Ｓｆについて、所望の発散を有する正方形ビームを発生させることを可能にする。以下では、この第１の光源を「正方形ビーム源」と呼ぶ。
【００８４】
別の異なる実施形態（図示せず）では、第１の光源が複数の放出装置を備え、それぞれの放出装置が、円形の形状を有するＬＥＤ源および対応する円形型の複合放物集光器（図示せず）によって形成され、複合放物集光器が、円形の入力開口および円形の出力開口を特徴とする。この場合、第１の光源は、円対称性を有するビームを発生させる。したがって、この第１の光源は、任意の形状の放出面Ｓｆについて、所望の発散を有する円形のビームを発生させることを可能にする。以下では、この第１の光源を「円形ビーム源」と呼ぶ。
【００８５】
反射システム２０が１つもしくは複数の平面鏡でできている場合、または反射システム２０が、放物柱の形状を有する単一のミラーを含む場合、長方形ビーム源は、ｙ軸に沿って細長い光スポットＳＰ、すなわちｙ軸に沿って細長い長方形の形状を有する第１の拡散器パネル４の第１の表面Ｓ１に外接する光スポットＳＰを得ることを可能にする。いずれにしても、長方形ビーム源は、反射システムのレイアウトの複雑さを低減させるために、その発散がより大きい方の軸５８が、反射システム２０によってｙ軸上へ「マップされる」ような向きに向けられる。本発明の文脈では、放出面Ｓｆの重心Ｏ”から発し、発散がより大きい方の平面内にあるキャリア光線を含む幅の狭い光線束を考えたときに、反射システム２０によって、この光線束が、ｙ軸に接する線に沿って第１の拡散器パネル４を横切る場合に、反射システムが、発散がより大きい方の軸をｙ軸上へマップすると言う。例えば、反射システム２０が、キャリア光線が単一の平面内で折り曲げられるような反射システムである場合、長方形ビーム源は、発散がより大きい方の軸５８がｙ軸に平行になるような向きに向けられる。
【００８６】
反射システム２０が、放物柱の形状を有し円柱軸が直交した２つのミラーを備える場合、正方形ビーム源の使用は有利である。この場合、実際には、ｙ軸に沿って細長い光スポットＳＰを得る目的で、第１の光源２からの異なる２つの距離のところで正方形ビームの初期発散が低減されることに依拠することが可能である。この実施形態は、典型的には正方形である市販のＬＥＤ放出器と集光器との間の最適な結合を達成することを可能にする。
【００８７】
さらに、反射システム２０が、円形放物面の形状を有するミラーを備える場合には、円形ビーム源の使用が有利である。しかしながら、この場合には、光源２を、円形のＬＥＤアセンブリに結合された単一の円形ＣＰＣから構成することができる。この解決策は、円形の放出面Ｓｆを得ることを可能にする。
【００８８】
図１０は、この場合も第１の光源２が全く同じＣＰＣ集光器５４によって形成された追加の実施形態を示し、ＣＰＣ集光器５４の入力開口ＩＮおよび出力開口ＯＵＴも例示的に長方形に形づくられている。しかしながら、この場合には、これらの出力開口ＯＵＴによって形成される全体開口の上にマスク６０が取り付けられている。出力平面Ｐ＿ＯＵＴにあるマスク６０は、単一の出力開口ＯＵＴの面積よりも大きな面積を有する丸められた長方形の形状を有するマスク開口６２を画定する。具体的には、マスク開口６２だけを通って放射が出力平面Ｐ＿ＯＵＴを横切ることができるように、マスク６０は、光学的に吸収性の材料の層によって形成することができる。このようにしても、第１の光源２は依然として、円形の放出面Ｓｆを基本的に有するものとして知覚される。本出願の出願人はさらに、マスク６０が、第１の表面Ｓ１の平面内に形成される光スポットＳＰの形状を実質的に歪めないことに気づいた。
【００８９】
反射システム２０を形成するミラーの数および形状から独立して、照明システム１は第２の光源を含むことができる。この第２の光源は、拡散光を放出する層を備え、この層は、透明であるかまたは少なくとも部分的に透明である。使用時、この追加の光源は、第１の光源２によって照明されることから独立して放出層から拡散光を放出し、第２の光源の拡散光放出層を通して見た観察者は、この放出層の向こう側に第１の光源２を見ることができる。本明細書の説明では、いわゆる「シースルー（see  through）」光学特性、すなわち像を形成する光を透過させる光学要素の特性を示すために、用語「透明」が使用される。より具体的には、拡散光放出層から大きな距離のところに置かれた点状Ｄ６５標準光源によって生み出された光ビーム（したがって互いに平行な光線によって構成されたビーム）であって、拡散光放出層の一部分がＤ６５標準光源によって生み出されたある光線束によって照明されるように拡散光放出層に対して直角に導かれた光ビームを考えると、８°以下、好ましくは４°以下、最も好ましくは２°以下のＦＷＨＭ開口角を有する円錐内で、束の光線のうちの少なくとも５０％、好ましくは７０％、より好ましくは８５％が拡散光放出層を透過する場合、その拡散光放出層は部分的に透明であると定義される。完全にするため、第１の拡散器パネル４も部分的に透明であることも述べておかなければならない。
【００９０】
実際的な観点から、円形の放出面から光を均一に放出する標準光源（例えばＤ６５源）が使用され、標準観察者が、８°、好ましくは４°、最も好ましくは２°の円錐形の立体角の下で放出面を見るとすると、部分的に透明な拡散光放出層が観察者と放出面の間に挿入されているときに観察者によって知覚される放出面の輝度はしたがって、拡散光放出層がないときに観察者によって知覚される対応する輝度の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも８５％である。
【００９１】
図１１に示されているように、第２の光源（６８によって示されている）は、第１の拡散器パネル４に対して平行に、例えば第１の拡散器パネル４の上方に、例えば第１の拡散器パネル４とじかに接触するように配置することができる。
【００９２】
第２の光源６８は、第２の拡散器パネル６４および照明器６６を備えることができる。照明器６６によって放出された光が第２の拡散器パネル６４の内側で導波モードで伝搬し、第２の拡散器パネル６４がその光を均一に拡散するように、第２の拡散器パネル６４は、照明器６６によって側面が照らされる光ガイドとして形づくられ、照明器６６は、一例として、複数のＬＥＤからなる直線ストライプまたは蛍光管ランプによって形成される。第２の拡散器パネル６４は例えば、例えば「Acrylite（登録商標）  LED」または「Plexiglas（登録商標）  LED  EndLighten」としての側面照明に適した市販の拡散器とすることができる。さらに、図１１に示されているように、第２の拡散器パネル６４の軸Ｈに沿った厚さは、軸Ｈに対して直角な方向Ｋに沿った厚さに比べてごく小さい。
【００９３】
特定の一構成では、第２の拡散器パネル６４が、第３の材料（例えば第１の材料に関して以前に挙げた材料の中から選択された材料）によって形成され、この第３の材料の中には、第４の材料（例えばＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３）の微粒子が分散している。このような第３および第４の材料は、可視範囲の波長を有する光を吸収しない。具体的には、微粒子の直径は２μｍから２０μｍの範囲とすることができる。
【００９４】
使用時、第２の拡散器パネル６４によって案内された放射の部分は、第２の拡散器パネル６４に沿って伝搬している間に、第４の材料の微粒子による拡散によって第２の拡散器パネル６４を出る。第２の拡散器パネル６４の軸Ｈに沿った厚さは、方向Ｋに沿った厚さに比べてごく小さいため、第２の拡散器パネル６４は、軸Ｈに沿って伝搬している放射に対しては基本的に透明だが、方向Ｋに沿って伝搬している放射に対しては拡散器として機能する。
【００９５】
さらに、第２の拡散器パネル６４の上面および下面が、第３および第４の表面Ｓ３、Ｓ４によって境界画定されていると仮定すると、このような第３および第４の表面Ｓ３、Ｓ４のうちの少なくとも一方の表面に表面仕上げを実施して、粗さを導入することができる。このような粗さは、照明器６６によって生み出された光の第２の拡散器パネル６４による拡散に寄与し、この拡散過程は、方向Ｋに対して平行な任意の方向に沿って事実上均質である。照明器６６によって生み出される光の大きな部分が、第３および第４の表面Ｓ３、Ｓ４のうちの一方の表面を主に通過して、具体的には第１の拡散器パネル４に向かって散乱するように、それ自体が知られている方式で、粗さを設計することができる。第３および第４の表面Ｓ３、Ｓ４のうちの少なくとも一方の表面が粗さを特徴とする場合には、第２の拡散器パネル６４内に微粒子を分散させる必要はない。いずれの場合も、粗さは、第２の拡散器パネル６４の第３と第４の表面Ｓ３、Ｓ４の両方に存在することができる。
【００９６】
異なる一構成では、第２の光源６８が、ＯＬＥＤフィルムでできた実質的に透明な放出面を含む。ＯＬＥＤフィルムは、制御された色および強度を有する拡散光を発生させることもでき、同時に、ＯＬＥＤフィルムの表面に対して直角な方向に沿ってＯＬＥＤフィルムを横切る光に対して透明である。
【００９７】
第２の光源６８は、照明システム１によって生み出される拡散光成分の色および強度を、基本的に透過成分の色および強度を変化させることなく、変化させることを可能にする。この目的のために、第２の光源６８によって放出される光の色および強度に働きかけることが可能である。
【００９８】
例えば、遅い午後の光の特徴を再現することを目的に、低いＣＣＴを有するランプ、例えばＣＣＴが２５００Ｋのランプを、第１の光源２として使用することができる。このようにすると、透過成分の色は、日没前の太陽光の色に似る。第２の光源６８がない場合、第１の拡散器パネル４だけによって散乱する成分の色は、対応する自然成分の色とは異なるであろう。実際、自然界で起こるのは、観察者の上方の空が、白色の太陽光によって、すなわちランプのＣＣＴよりもはるかに高い値である６０００Ｋにほぼ等しいＣＣＴを有するまだ大気を横切っていない太陽光によって照らされるというものである。結果として、第１の拡散器パネル４を照明する第１の光源２が低いＣＣＴを有する場合、午後の遅い時間に観察者の上方の空によって散乱する光のＣＣＴは、第１の拡散器パネル４によって散乱する光のＣＣＴよりもかなり高い。しかしながら、第２の光源６８が使用される場合、具体的には、第２の拡散器パネル６４が照明器６６とともに使用され、照明器６６が、赤、緑、青（「ＲＧＢ」）のＬＥＤ放出器の集合からなる場合には、そのような３つのそれぞれの要素に対する光束を調整することが可能であり、このことは、第１の拡散器パネル４を出、第１および第２の拡散器パネル４、６４によって散乱した全体の成分が所望の色を有するような態様の色および強度を有する散乱成分を、第２の拡散器パネル６４が発生させることを可能にする。言い換えると、第２の源６８は、透過成分の色を散乱成分の色から切り離すことを可能にする。さらに、調整可能なＣＣＴを有するランプが第１の光源２として使用される場合、日中のさまざまな時刻における自然光の変動を再現することができる。
【００９９】
第１の光源２によって生み出された光が、第１の拡散器パネル４を通過してから第２の拡散器パネル６４を通過するような方式で、第１の拡散器パネル４の下に第２の光源６８が置かれた他の実施形態も可能である。さらに、第１の拡散器パネル４と第２の拡散器パネル６４が物理的に分離された追加の実施形態も可能である。
【０１００】
第１の拡散器パネル４なしで、すなわちレイリー・パネルなしで第２の光源６８が使用される実施形態も可能である。この場合、軸Ｈは、拡散光放出層に対して直角な、拡散光放出層の重心を通る線である。
【０１０１】
以上のことを考慮すると、開示された実施形態は全て、第１の光源と、拡散光発生器と、ダーク・チャンバとを含み、拡散光発生器が、（ダーク・チャンバに面した）内面と（部屋に面した）外面とによって境界画定された層状の構成部品として形づくられており、第１の光源が、可視光ビームを放出するように構成されており、ダーク・チャンバが、拡散光発生器を介して部屋に光学的に結合されているシステムに関する。さらに、拡散光発生器は、可視光ビームを受け取り、可視光ビームに対して少なくとも部分的に透明であり、可視光ビームの少なくとも部分を透過させ、可視拡散光を外面から放出し、可視拡散光のＣＣＴよりも低いＣＣＴを有する透過光を発生させるように構成されている。拡散光発生器は、色吸収（chromatic  absorption）または色反射（chromatic  reflection）から、すなわち可視光スペクトルの限定された部分を別の部分よりも優先的に吸収しまたは反射することから、実質的に自由であることができる。
【０１０２】
より具体的には、拡散光のＣＣＴは透過光のＣＣＴよりも高く、より具体的には、透過光のＣＣＴは、第１の光源によって生み出される光ビームのＣＣＴ以下である。さらに、既に述べたとおり、本発明の文脈では、光学要素を「透過した」光が、光学要素に衝突した光線のうち、角偏向をあまり受けることなく光学要素を横切った部分、例えば０．１°よりも小さな角度だけ偏向して光学要素を横切った部分を意味する。したがって、衝突した光ビームが透過光成分を生成するとき、光学構成部品は、衝突した光ビームの「少なくとも一部分を透過させる」と言われる。
【０１０３】
上で説明したとおり、拡散光発生器は、レイリー拡散層、すなわち主光源から到来した光放射の短波長成分を選択的に拡散させる層によって形成することができる。このレイリー拡散層は、例えば（第１の拡散器パネル４の場合のような）平らなパネルとして、または湾曲したパネル（図示せず）として形づくられる。それに加えてまたはその代わりに、拡散光発生器を、拡散光源、すなわち、主光源から受け取られる光から独立して軸Ｈと直交する延長された層から拡散光を放出する光源によって形成することもできる。拡散光源だけを使用する場合、この源は、例えば第１の拡散器パネル４によって生み出された拡散光の色を補正するようには機能せず、照明システムによって放出される光の全拡散成分を発生させるように機能する。ある種の実施形態では、内面に内接する第１の円が、同じ内面に外接する第２の円よりも少なくとも１．５倍、好ましくは２倍小さい直径を有するという意味において、拡散光発生器が細長い形状を有する。
【０１０４】
さらに、レイリー拡散層および／または拡散光を放出する光源の存在に関するこれらの考慮事項は、以下で説明する変型実施形態にも当てはまる。
【０１０５】
本発明の照明システムによってもたらされる利点は、以上の説明によって明らかにされている。
【０１０６】
詳細には、本発明の照明システムは、空および太陽が窓を通して部屋を照明するときに自然界で起こることと同様に、観察者が、拡散光発生器の向こう側に無限の空間が存在すると知覚することを可能にする。このような結果は、拡散光発生器によって部屋に結合されたダーク・チャンバの存在に起因する。ダーク・チャンバは、第１の拡散器パネルおよび／または第２の拡散器パネルが観察されるあらゆる方向から均質な黒色の背景を知覚することを可能にする。さらに、このような効果は、観察者から源までの適当な距離（したがって第１のパネルから源までの適当な距離および／もしくは第２のパネルから源までの適当な距離）を採用することによって、ならびに／または限られた範囲の傾斜を特徴とするような方式で光線を反射する反射システムを使用することによって改良される。
【０１０７】
さらに、本発明のいくつかの実施形態は、前述のブレークスルー効果を生じさせ、同時に、照明システムによって占有される空間を制限する。具体的には、図２に示された実施形態は、軸外れ照明システム、すなわち光源と第１の拡散器パネルが整列していないシステムであり、このことは、システム自体によって占有される空間を、照明の品質を損なうことなく低減することを可能にする。
【０１０８】
結局、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を逸脱しない範囲で、本照明システムに修正および変更を加えることができることは明白である。
【０１０９】
例えば、反射システムの光学要素の１つの／複数の焦点に対する光源の位置を、記載した位置とは異なる位置とすることができる。さらに、収束鏡の代わりにまたは収束鏡に加えて、反射システムが発散鏡を備えることもできる。加えて、発散の完全な除去を達成するため、少なくともｙ軸方向に沿って、ミラーのより複雑な形状（例えばフリーフォームの形状）を検討することもできる。
【０１１０】
さらに、ダーク構造体（dark  structure）の形態を、以前に示したものとは異なるものにすることもできる。実際、実質的に均一な背景を提供するためには、その幾何学的特徴および／または光吸収特徴が、第１の光源２（および存在する場合には照明器６６）がオンであるときには、図１２を参照して以下に記載される第１の構造条件が当てはまるようなものであるダーク構造体を形成すれば十分である。単純にするため、一般性の損失なしに、図１２には、点状光源型の第１の光源。さらに、ダーク構造体が３００で示されており、一般性の損失を含意するものではなく、ダーク構造体はコーナを持たない。いずれにせよ、以下に記載される第１の構造条件は、例えば支持要素１０および内層１２の諸特徴にその条件を適用することによって、以前に記載した実施形態にも適用可能である。また、図１２では角度が定性的に示されている。
【０１１１】
詳細には、上述の第１の構造条件は、少なくとも０．１ステラジアンのトップ・アングル（top  angle）および束軸２１０を有する方向束（direction  sheaf）（例えば円錐形の束）２００が与えられた場合、第２の表面Ｓ２の全面積の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％、よりいっそう好ましくは少なくとも１００％に等しい面積を有する第２の表面Ｓ２の少なくとも一部分の任意の第１の点２２０において、以後、第１の背景輝度および第２の背景輝度と呼ぶ第１の点２２０の第１の輝度と第２の輝度が、第１の背景輝度の５０％以下だけ互いに異なると規定している。より詳細には、第１および第２の背景輝度がそれぞれ、第１および第２の観察方向２３０、２４０に測定され、第１の観察方向２３０が、方向束２００の方向のうちのどの方向に対しても平行であり、局所眩目方向（local  dazzling  direciton）２５０のうちのどの方向に対しても平行ではなく、第２の観察方向２４０が、第１の観察方向２３０から０．３°と１°の間の範囲の角距離だけ離して設定され、局所眩目方向２５０のうちのどの方向に対しても平行ではなく、局所眩目方向２５０が、第１の点２２０から第１の光源２の任意の点を見る任意の方向２６０から３°未満だけ離して設定された方向である（点状源を仮定すると１つの方向２６０だけが存在する）。より詳細には、第１および第２の背景輝度がそれぞれ、ダーク構造体に当たった、部屋６（図１２には示されていない）をこれまで通過しなかった、したがって部屋６から到来して第２の表面Ｓ２をこれまで横切らなかった光線だけによって形成される。
【０１１２】
一例として、第１の背景輝度と第２の背景輝度のいずれかを参照すると、背景輝度は、第１の拡散器パネル４を可視範囲の第１のアネコーイック・チャンバ（anechoic  chamber）に結合するとの仮定の下で、すなわち、部屋６が衝突光の１００％を吸収すると仮定することによって、および以下のステップを実行することによって測定することができる：
−  ダーク構造体３００を可視範囲の第２のアネコーイック・チャンバに置き換えた後に、上述の第１の点２２０の輝度Ｌ１を、第１の観察方向２３０において測定するステップと、その後に、
−  第２のアネコーイック・チャンバを除去し、ダーク構造体３００を提供するステップと、その後に、
−  第１の点２２０の輝度Ｌ２を、やはり第１の観察方向２３０において測定するステップと、
−  輝度Ｌ２と輝度Ｌ１の差を計算するステップ。
【０１１３】
図１２に示されているように、束軸２１０は、第１の点２２０から第１の光源２を見る方向２６０と一致することがある。さらに、方向束２００および第１の拡散器パネル４に対する方向束２００の姿勢（attitude）は、第２の表面Ｓ２上の上述の第１の点２２０の位置に対して不変である。
【０１１４】
以前に述べたとおり、第１の構造条件は、他の実施形態によっても満たされることがある。したがって、一例として、支持要素１０および内層１２は示したものとは異なるが、第１の構造条件をどんな形で満たすことも可能である。一例として、内層１２が支持要素１０の一部分だけをコーティングしてもよく、支持要素１０が、２つ以上の部片で形成されてもよい。この点に関して、ダーク構造体の少なくとも部分を、第１の光源２のハウジングによって、または１つもしくは複数のスクリーンによって形成することができる。同様に、支持要素１０は、例えば可視範囲において無光沢の対応する要素によって閉じられまたはれんが積み要素によって覆われた、１つまたは複数の光学開口を特徴とすることができる。
【０１１５】
ダーク構造体３００はさらに、第２の構造条件を満たすように、すなわち第１の光源２がオンであるときに、上述の第１の背景輝度が、第１の点２２０の第１の観察方向２３０の全輝度の３０％に等しい輝度しきい値よりも大きくならないように、構成することができる。この全輝度は、部屋６から到来する光線がないとの仮定の下で測定され、したがって前述の第１のアネコーイック・チャンバによって測定される。さらに、第２の構造条件は満たされるが、第１の構造条件は満たされない実施形態も可能である。さらに、第２の構造条件は、他の実施形態によっても満たされることがある。したがって、一例として、支持要素１０および内層１２が示されたものとは異なるが、第２の構造条件をどんな形であれ満たすことも可能である。
【０１１６】
以前に記載した全ての実施形態に適用可能なダーク構造体の別の例が図１３に示されている。この例では、吸収パッチ３１０と呼ぶ内層の対応する部分によって支持要素１０の一部分だけがコーティングされている。吸収パッチ３１０は、可視範囲の実質的に均一な吸収係数、および／または少なくとも７０％、好ましくは少なくとも９０％に等しい可視範囲の吸収係数を有し、さらに、吸収パッチ３１０はエッジ・フリー（edge-free）であることが好ましく、第１の表面Ｓ１の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも８０％に等しい面積を有する。
【０１１７】
別の実施形態が図１４に示されている。この図では、単純にするため、第２の拡散器パネル６４および照明器６６がない場合を参照する。さらに、図１４には、ダーク構造体および反射システムも示されていない。この実施形態では、第１の拡散器パネル４の下流に、例えば反射面３２０などの視覚基準要素（visual  reference  element）が配置される。反射面３２０は、縁によって境界画定される。反射面３２０は、その少なくとも一部分が、縁の対応する部分とともに、第１の光源２によって生み出され第１の拡散器パネル４を透過した光によって照らされるように配置される。反射面３２０のこの部分は、反射面３２０の全面積の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、よりいっそう好ましくは少なくとも１００％に等しい面積を有する。さらに、反射面３２０のこの部分は、第１の光源２を反射面３２０に接続する光路のうちの最も短い光路が、反射面３２０のこの部分の任意の２点間の最大距離の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、よりいっそう好ましくは少なくとも１００％に等しい長さを有するような部分である。
【０１１８】
図１５に示されているように、２つの部屋間の隔壁３５０によって視覚基準要素を形成することができる。隔壁３５０は、対応する開口を境界画定し、この開口は、それらの２つの部屋を光学的に連通した状態に置く。したがって、この開口は、（縁を除いて）物質のない表面を形成し、縁の対応する部分によって境界画定された、反射面３２０の上述の部分に関して少し前に述べた要件を満たすそれぞれの部分を有する。
【０１１９】
実際には、図１４および１５に示された実施形態を参照すると、観察者が移動する速度と、視覚基準（反射面３２０および隔壁３５０の開口の上述の部分の縁）に対して移動する第１の光源２を観察者が見る速度との比が１に近いほど、すなわち観察者が視覚基準に近いほど、いわゆる運動視差によって引き起こされる奥行効果は大きくなる。さらに、反射面３２０の上述の部分および隔壁３５０の開口の上述の部分は、一例として第２の表面Ｓ２の面積の１／１０、好ましくは３／１０、よりいっそう好ましくは１／２に等しい幅の狭い面積を有することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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