JP6112677B2 - 照明システム - Google Patents

Description

本開示は、一般に照明システムに係り、特に、自然太陽光照明を模擬する照明システムに関する。また本開示は、一般に、建物内部、特に、建物の壁や天井に照明システムを実装すること等に関する。また、本開示は、自然太陽光照明を模擬する天井構造に関する。

閉じた環境の中で使用される人工照明システムは、ユーザに対する視覚的な快適さを改善することを狙ったものが多い。特に、自然光、なかでも太陽光照明を模擬する照明システムが知られている。模擬される屋外の照明の特性は、太陽光と地球環境の相互作用に依存しており、特定の陰影特性を作り出す。

同一出願人による特許文献１及び特許文献２は、可視光を生成する光源と、ナノ粒子を含むパネルとを備える照明システムを開示している。照明システムの動作中は、パネルが光源からの光を受光して、所謂レイリー拡散体として機能する。即ち、パネルが、晴天時の地球環境に類似した光線を拡散する。具体的な概念として、太陽光に対応し、照らされた物体の影を作る、低い色相関温度（ＣＣＴ：Correlated Color Temperature）で指向性のある光を使用する一方、青空の光に対応し、理論的には青みを帯びた影をつくることでできる、より高い色相関温度をもつ拡散光を使用している。

欧州特許出願公開公報EP 2 304 478 A1 欧州特許出願公開公報EP 2 304 480 A1

本出願の開示は、少なくとも部分的には、従来技術の１つ又は複数の態様を改善し、或いは、克復することに向けられている。

第１の態様において、本開示に係る照明システムは、第１の色相関温度を持つ有指向性の非拡散光の光線を、主光線方向に沿って提供する光源と、前記光源によってその一方の側から照射される底部体と、前記底部体の照射される側の反対側（相対する側とも呼ぶ）に設けられるスクリーン構造と、を具備するランプ傘状構造と、を備え、前記底部体と前記スクリーン構造とで光通路を規定し、前記有指向性の非拡散光の伝搬方向は、前記光線の横断方向で異なっており、内側の領域では実質的に前記主光線方向と平行であり、前記内側の領域から離れるにつれて前記主光線方向に対する傾斜を増加させる。また、前記底部体は、前記第１の色相関温度よりも大きな第２の色相関温度を持つ拡散光を発生する拡散光発生体を有し、前記拡散光発生体は、前記光線の前記有指向性の非拡散光を少なくとも部分的に透過させ、少なくとも前記光線の部分発散光線が前記光通路に入るように構成され、前記スクリーン構造の前記部分発散光線の主光線方向に対する向きは、前記部分発散光線の少なくとも一部が前記スクリーン構造に照射されるように設定され、前記スクリーン構造は、散乱光源の機能を果たす照射スクリーンを提供する。
他の実施形態においては、複数の上述したタイプの照明システムが開示されており、夫々の前記照明システムは、動作中において、少なくとも１つのコントラストラインによって特徴付けられ、前記照明システムは、それぞれのコントラストラインが平行となるように、或いは、少なくとも平行であると観測者が知覚するように互いに配置される。

他の実施形態においては、照明システムは、第１の色相関温度を持つ有指向性の非拡散光の光線を、主光線方向に沿って提供する光源と、開口を有する平面状フロントカバーと、前記光源によってその一方の側から照射される位置に置かれる底部体と、スクリーン構造と、を具備するランプ傘状構造と、を備えている。前記底部体と前記スクリーン構造とで、前記底部体の照射される側の反対側から前記開口に延びる光通路を規定し、前記底部体は、前記第１の色相関温度よりも大きな第２の色相関温度を持つ拡散光を発生する拡散光発生体を有し、前記拡散光発生体は、前記光線の前記有指向性の非拡散光を少なくとも部分的に透過させ、少なくとも例えば前記光線の部分発散光線が前記光通路に入るように構成されている。さらに、前記拡散光発生体は、前記平面状フロントカバーに対して傾斜している（チルトしている）。

他の実施形態においては、照明ユニットが上述した照明システムを複数具備する、及び／又は、照明ユニットが複数の照明システムを具備し、この複数の照明システムのそれぞれは、第１の色相関温度を持つ有指向性の非拡散光の光線を、主光線方向に沿って提供する光源と、開口を有する平面状フロントカバーと、前記光源によってその一方の側から照射される位置に置かれる底部体と、スクリーン構造と、を具備するランプ傘状構造と、を備え、前記底部体と前記スクリーン構造とで、前記底部体の照射される側の反対側から前記開口に延びる光通路を規定し、前記底部体は、前記第１の色相関温度よりも大きな第２の色相関温度を持つ拡散光を発生する拡散光発生体を有し、前記拡散光発生体は、前記光線の前記有指向性の非拡散光を少なくとも部分的に透過させ、少なくとも例えば前記光線の部分発散光線が前記光通路に入るように構成されている。これらの照明ユニットでは、前記照明システムは実質的に同一であり、前記照明システムは、本照明ユニット内において、総ての照明システムに対して実質的に同じ空間的な向きに配置される、

上述した態様の更なる実施形態が従属請求項に開示されており、それらは本明細書に組み込まれる。例えば、いくつかの実施形態では、前記光通路に入るときの前記部分発散光線の主光線方向周りにおける前記スクリーン構造の方位方向の広がり、及び／又は、前記部分発散光線に対する前記スクリーン構造の向きは、前記部分発散光線が前記光通路に入るとき、前記主光線方向周りの方位方向において、前記照射スクリーンが部分的に広がるように、例えば、最大でも、２２０度、２００度、又は１９０度に亘って広がるように、或いは、いくつかの実施形態においては数１０度にしか広がらないように選択される。

いくつかの実施形態では、照明システムは、部屋の壁や天井と一体化されても良く、光井を介して部屋を照射してもよい。

本開示の他の特徴や態様は、以下の記述や図面から明らかになる。

例示的な照明システムの概略断面図。 ビーム内で非一様な伝搬方向をもつ光線の概略説明図。 天井内の例示的な光井の概略斜視図。 図３に示す光井の幾何学的関係を説明する概略図。 図３に示す例示的な光井の短手方向の概略断面図。 図３に示す例示的な光井の長手方向の概略断面図。 丸い例示的な光井の例示的概略断面図。 図７に示す光井の幾何学的関係を説明する概略図。 照明システムの例示的な照射スクリーンを説明する概略斜視図。 傾斜した底部体を有する照明システムの更なる実施形態の概略斜視図。 更なる照明システムの幾何学的パラメータを説明する概略断面図。 複数の照明システムを有する照明ユニットで照射された部屋を説明する概略斜視図。

以下に、本開示に係る例示的な実施形態を詳細に記述する。ここに記述し、図を用いて説明する例示的な実施形態は、本開示の概念を教示することで、種々の環境で、また種々の応用で、当業者実が本開示を実施し、使用することを意図したものである。したがって、例示的な実施形態は、特許による保護の範囲の限定を意図したしたものではなく、またそのように考えるべきものでもない。特許による保護の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて規定されるべきものである。

本開示は、部分的には、太陽光の摸擬に基づく照明システム、及びレイリー拡散体によって、一方ではレイリー拡散体による拡散光を提供し、他方ではレイリー拡散体を透過する強い有指向性の光（直接光とも呼ぶ）を提供することを実現するものである。したがって、本照明システムが天井に実装された場合には、天井にはレイリー拡散体を介した照明が提供され、床には直接光によって生成されたスポット照明が提供される。また、散乱面としての照射スクリーンを、レイリー拡散体の下流側の直接光の通路に更に設けることによって、上方からの照明を増加させることができる。これによって、上方からの照明（ライトアップスクリーンとも呼ぶ）を増加させる更なる拡散体を生成することができる。

さらに、照射スクリーンを追加することによって影と光の遷移を提供することができ、原理的には発散を持つ直接光の光源に対しても特定の光の伝搬方向を強調することができ、これによって、太陽光を良好に摸擬した印象を作り出すことができる。

太陽光の印象を与えるのに役立つ影と光の遷移に関して、ここでの影は、直接光に関しての影である。一方、拡散光に関しての影の遷移も存在しうる。しかしながら、この影は、太陽光の入射方向を示すものではなく、それ故、太陽光の印象を与える幾何学的なラインの向きには寄与しない。

光が特定の方向に伝搬していることを印象付けるには、レイリー拡散体から出射した光の伝搬方向の周りを、方位方向の角度範囲で限定しさえすればよい。太陽光（即ち、本質的に非発散光）に対しては、斜めの入射光に対して、方位方向で半分の角度範囲ほどが照射されるであろう。人工的なシステムにおいては、方位方向の角度範囲を増加させても、例えば、約２２０度、或いは２００度、或いは１８０度に増加させても、太陽光の印象を与えることができるであろう。

なお、所定の角度範囲の中であれば、理想的な方位方向の角度範囲からずれたとしても、太陽光を摸擬することができる。

しかしながら、構造によって特定の方位範囲を選択してもよい。例えば、長方形の開口／パネルと平行六面体の光井（即ち、パネルに垂直な壁をもつ光井）を考えた場合、傾斜した太陽光線は、４つの壁のうち最大で２つを照射することになる（これは、方位方向で１８０度の範囲を照射することになる）。これに対して、長方形のうちの１つの平面内において傾斜していて、（角側からではなく）１つの側面の方向から照射する発散光は、言い換えると、主光線方向が、平行六面体の光井の４つの壁のうちの２つの壁に対して傾斜し、他の２つの壁の面内を伝搬する発散光は、２つではなく３つの壁を照射することになり、不自然な印象を与えることになる。一方、主光線方向を、上記の他の２つの壁の面内からある角度だけ動かした場合は、発散光は（この場合、発散光は光井の角の方向から入射することになる）、２つの壁だけを照射することなる。上記の認識に基づくと、ある側面からの発散光の入射方向を変えるために、発散光であっても最大で２つの壁が照射されるように、その側面の２つの壁のうち、少なくとも１つの壁のうちの１つの壁のチルト角を変えても良いことになる。対応する実施形態は以下に述べられる。具体的には、チルトすべき壁は、側方にある２つの壁のうちの１つに対応する壁であり、例えば、主光線方向に沿って延びる壁、或いは主光線方向と実質的に平行な壁である。これによって、側壁の照射を、主光線方向に対向する壁と、その隣の壁に限定することができる。さらに、光線が入射してくる側方の壁を、主光線方向から離れるようにチルトさせる（これを、チルトバックと呼ぶ）ことによって、側方の壁の照射される部分の堺を形成する、１つまたは２つの影／光遷移ラインを得ることができる。

発散によって、スクリーン構造を入射角に適応させることもできる。例えば、長方形の拡散光発生体に対しては、４つの側方スクリーンのうち、隣り合う２つのスクリーンを後方にチルトさせてもよい。この結果、透過した有指向性の光は、それらのスクリーンに当たらず、残りの２つのスクリーンにのみ、少なくとも部分的には、当たることになる。いくつかの実施形態においては、上述したように、最も単純なケースとして、１つの側のみがチルトしている。

太陽光の摸擬をさらに改善するために、残りの２つの側の一方又は両方が少し折り曲げられている。更なる散乱面が提供さる。またこれによって、照射された部屋の少なくともある位置から見たときに、実質的に平行となる影のラインが更に提供される。もし、照明システムが例えば、部屋の壁や隅の近くに実装されるならば、部屋の主たる部分はそのような印象を与える。いくつかの実施形態では、ランプの照射された部分と部屋までの距離が、０メートルから２メートル、例えば、０メートルから１メートルの範囲の位置となるように部屋内に実装される。

例えば、少なくとも部分的に照射されるスクリーン構造に、ランプ傘状構造が設けられている。少なくともいくつかの実施形態では、ランプ傘状構造は、照射スクリーンと非照射スクリーンとの間にある遷移部分を、少なくとも１つ提供している。

他の実施形態では、レイリー拡散体の向きが、天井、壁、或いはより一般的には、照射システムの（例えば平面状の）フロントカバーに対して傾斜しており、これによって、レイリー拡散体への直接光の入射角を所望の角度に維持しつつも、構成を小型にすることができる。つまり、照明システムが必要とするスペースを小さくすることができる。

他の実施態様では、複数の照明システムを実装することによって、照射方向をより一層印象付けることができる。具体的には、複数の照明システムを、互いの位置に対して固定された幾何学的向きに配置することによって、複数の平行なコントラストラインを提供することができる。

ここに開示された技術に対しては、同一出願人による、PCT/EP2012/072648, "Artificial illumination device" （出願日２０１２年１１月１４日）、及び、PCT/IB2013/060141, "Artificial lighting system for simulating natural lighting" をさらに参照することができる。これらの文献の内容は、レイリー拡散体を用いた照明システムを説明する目的において、その全体が本明細書に組み込まれる。本明細書に開示される実施形態のレイリー拡散体は、各図において例示的に、平板パネル形状で示されており、窓を摸擬しているように見えるが、例えば、湾曲した構造のような、非平板パネル形状でもよい。

本明細書において、「パネル」という用語は、一般に、レイリー拡散体に対して用いられている。一方、「スクリーン」という用語は、レイリー拡散体を通過した有指向性の非拡散光を拡散する照射されたスクリーンに対して用いられている。

一般に、レイリー拡散体は、受動的な拡散体、或いは側方照射拡散体（例えば、青色ＬＥＤによって側方から照射されるパネル）として構成することができる。したがって、いくつかの実施形態においては、レイリー拡散体は、（主）光源の光の一部を透過させるにも関わらず、拡散光を発する第２の光源となり得る。

本明細書に開示されるように、レイリー拡散体と同様にスクリーンも実質的に光を吸収しない。また、レイリー拡散体とスクリーンは、いずれも、照明用放射の第２の光源となり得ることが理解されよう。

図１を参照して、部屋３０の断面図で示す照明システム１を概略説明する。

詳細には、照明システム１は第１の光源２を有し、この第１の光源２は、放射立体角内に光を放射して主光線方向４に沿って伝搬する光線３を形成するように構成される。第１の光源２は、例えば４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長をもつ、光スペクトラム上の可視領域の光を放出する。また、第１の光源２は、スペクトル幅が好ましくは１００ｎｍよりも大きく、より好ましくは、１７０ｎｍよりも大きい光（可視電磁放射）を放出する。スペクトル幅は、第１の光源の波長スペクトラムの標準偏差として定義されてもよい。

また、照明システム１は、スクリーン構造１４と底部体１２とを備えるランプ傘状構造１０を具備する。図１に示されるように、第１の光源２とランプ傘状構造１０は、暗箱１６内に配設され、これによって、光が第１の光源２からではなく、暗箱１６内から底部体１２に入るのを防止している。底部体１２は、部屋３０からみたときに、ランプ傘状構造１０の底部になるため底部体１２と呼んでいる。しかしながら、照明システムは、天井や側壁に設けても良く、したがって、底部体１２は部屋３０の底部ではなく、ランプ傘状構造１０の低い方の端部に垂直に配置されてもよい。

暗箱１６は、軽量で堅固なハウジング構造を有し、例えば、カバー、側壁、及び底部を有する。軽量で堅固なハウジング構造の底部の一部は、スクリーン構造１４と底部体１２によって形成されてもよい。照明システムを部屋の天井や側壁に組み込む場合には、暗箱の底部は、それぞれ天井や側壁の一部となるであろう。

底部体１２は、拡散光発生体２０を有する。拡散光発生体２０は、例えば、平行六面体パネルのようなパネルとして形成される。特に、パネルは、互いに平行な第１の面と第２の面（例えば、図１０の符号１０１２Ａと１０１２Ｂを参照）によって境界が定められている。また、パネルは薄く、第１の面と第２の面に垂直な方向で測定したとき、パネルの厚みの２乗値は、第１の面と第２の面の面積の５％を超えない、例えば１％を超えない。

また、拡散光発生体２０はレイリー拡散体として働き、可視光領域は実質的に吸収せず、衝突する光の長波長成分に比べて短い波長をより効率的に拡散する。パネルは、可視光領域は実質的に吸収せず、例えば、波長が約６５０ｎｍの光（赤色光）に対して、波長が４５０ｎｍの光（青色光）を少なくとも１．２倍、例えば少なくとも１．４倍、或いは少なくとも１．６倍程、効率よく拡散する。ここで、拡散効率は、衝突してくる光の放射パワーに対する拡散光の放射パワーの比で与えられる。
レイリー状拡散の光学的特性及び微視的特性は、上記の特許文献１にも詳細に記載されている。また、微視的特性の更なる考察は以下にも記載する。

図１に示す実施形態において、第１の光源２は、拡散光発生体２０の中心に対して、垂直方向及び水平方向にずれた位置に配置されており、拡散光発生体２０の上面を全体的に約６０度の角度（この角度を、主光線方向と呼ぶ）で照射している。なお、薄い拡散光発生体２０を有するいくつかの実施形態の図においては、拡散光発生体２０の中心は、符号Ｘとして表記されている。

また、いくつかの実施形態においては、例えば、部屋の壁や天井に対して拡散光発生体２０が傾斜している（チルトしている）場合は、第１の光源２は、拡散光発生体２０の中心の、例えば垂直上方に配置してもよい。しかしながら、当業者に理解されるように、特に以下に記載されるいくつかの実施形態においては、光線３の主光線方向４が壁や天井に対して９０°の角度のとき、複雑なスクリーン構造１４が必要となる。そこで、簡単にするため、以下の実施形態では、主光線方向４が、照明システム１が一体化される壁や天井に対して傾斜しているということに基づいて説明する。

照明システム１は、照明されるべき領域、例えば建物内の部屋３０に、スクリーン構造１４を介して光学的に連結されている。部屋３０は、例えば、平行六面体として形成され、側壁、床、及び天井６０で仕切られている。特に、一般性を欠くことなく、スクリーン構造１４は、部屋３０に光を供給する光井（光の井戸：light well）４０として構成されると考えることができる。

このような考えによれば、底部体１２は光井４０の底にあり、また、スクリーン構造１４は、光井４０の側壁を提供している。また、底部体１２とスクリーン構造１４は、光通路４６を規定している。いずれにしても、ここに記載される実施形態は、上記の光井４０の形状、及び／又は、配置に限定されるものではない。例えば、他の実施形態（図７から図９参照）によれば、光井４０は丸い形状に形成されてもよい。或いは、光井４０は、例えば、平らな、湾曲した、及び／又は、傾斜したスクリーンであって、分離された複数のスクリーン、又は単一のスクリーンを備えるものであってもよい。

ここで、拡散光発生体２０に戻り、光線３が、拡散光発生体２０を完全に照射する、或いは拡散光発生体２０の少なくとも大部分を照射するように十分に広がっているものとすると、拡散光発生体２０は、光線３を、次の（１）から（４）の４つの成分に分離する。
（１）透過成分（即ち、拡散されない成分）：透過成分は、拡散光発生体２０を通過する光線によって形成され、大きな偏向を受けない成分によって形成される。例えば、透過成分は、０．１度よりも小さな偏向しか受けない光線によって形成され、透過成分の光束は、拡散光発生体２０に入射する光束全体のかなりの割合を占める。
（２）前方拡散成分：前方拡散成分は、拡散光発生体２０を出て光通路４６に入る散乱光によって形成される（但し、光線方向からの差が０．１度未満の方向のものを除く）。前方拡散成分の光束は、拡散光発生体２０に入射する光束全体から生成される青空光の割合に対応する。
（３）後方拡散成分：後方拡散成分は、拡散光発生体２０を出て暗箱１６に入る散乱光によって形成される。後方拡散成分の光束は、好ましくは、青空光の割合よりも小さい。
（４）反射成分：反射成分は、反射光によって形成され、ミラー角の方向に沿って暗箱１６に伝搬する。反射成分の光束は、例えば、拡散光発生体２０への光線の入射角に依存する。

拡散光発生体２０の光学特性は、例えば、次の様なものである。
（ａ）青空光の割合は、５％から５０％の範囲、或いは、７％から４０％の範囲、或いは、１０％から３０％の範囲、或いは、１５％から２０％の範囲である。
（ｂ）前方拡散成分の平均色相関温度（average ＣＣＴ）は、透過成分の平均色相関温度よりもかなり高く、例えば、１．２倍、或いは１．３倍、或いは１．５倍かそれ以上高い。
（ｃ）拡散光発生体２０は、入射光をそれ程多く吸収しない。即ち、上記の４つの成分の合計は、少なくとも８０％、或いは９０％、或いは９５％、或いは９７％と同じかそれ以上である。
（ｄ）拡散光発生体２０は、ほとんど前方に散乱する。即ち、後方に散乱するよりも、１．１倍以上、或いは１．３倍以上、或いは１．５倍以上、或いは２倍以上、前方に散乱する。
（ｅ）拡散光発生体２０の反射成分は小さい。即ち、衝突した光の９％以下、或いは６％以下、或いは３％以下、或いは２％以下の部分が反射される程度である。

いくつかの実施形態においては、拡散光発生体２０は、第１の材料からなる固体母材（固体マトリクス）と、この固体マトリクスに分散される第２の材料からなるナノ粒子とを含んで構成される。
ここで、第１の材料は、例えば優れた光学的透過性を有する樹脂であり、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、ポリビニル樹脂、ブチラール樹脂、フッ素系樹脂、酢酸ビニル樹脂、又は、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、非晶性ポリオレフィン等のプラスチック類、又は、それらの混合物又はコポリマである。
一方、第２の材料は、例えば、ＺｎＯ、ＴiＯ_２、ＺｒＯ_２、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の無機酸化物である。第２の材料は、第１の材料と異なる屈折率を有している。図中において、ナノ粒子は、拡散光発生体２０内の複数のドットによって概略表されている。
また、いくつかの実施形態においては、第１の材料と第２の材料の双方は、可視波長領域の電磁放射を、基本的には吸収しない。

また、拡散光発生体２０は一様でもよい。ここで、一様の意味は、拡散光発生体２０内の任意の点が与えられたとき、拡散光発生体２０の物理的特性が、その点の位置に依存しない、ということである。
また、拡散光発生体２０はモノリシックでもよい。即ち、固体マトリクスは、接着や機械的結合によるどのような不連続性を示さない。しかしながら、このような特性は、拡散光発生体２０の製造を容易にするものではあるが、必ずしも必要なものではない。

いくつかの実施形態では、ナノ粒子は単分散でもよい。また、ナノ粒子は球形状でもよいし、他の形状でもよい。ナノ粒子の有効径Ｄ（以下に示すように、非球形の場合におけるナノ粒子の径の定義）は、５ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲内、或いは、１０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内、或いは、４０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲内、或いは、６０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲内である。ここで、有効径Ｄは、ナノ粒子の径に第１の材料の屈折率を乗じたものである。

また、ナノ粒子は、面密度、即ち、１平方メートル当たりのナノ粒子の数Ｎ（即ち、面積１（メートル）^２の、拡散光発生体２０の表面の一部、で区切られた体積要素内のナノ粒子の数）が、Ｎ≧Ｎmin、を満たすように拡散光発生体２０に分散されている。ここで、Ｎminは、以下の式で表される。

上式において、ｖは、１（メートル）^６のディメンジョンの定数であり、Ｎminは、数／（メートル）^２で表され、有効径Ｄは、メートルの単位で表される。また、上式におけるｍは、第１の材料の屈折率に対する第２の材料の屈折率の比である。

いくつかの実施形態においては、ナノ粒子は均一に分布されており、少なくとも面密度に関しては、拡散光発生体２０上において実質的に均一である。ただし、面密度は、拡散光発生体２０の全体に亘っては変化してもよい。例えば、面密度は、平均面密度に対して５％以下の範囲で変化してもよい。なお、ここでの面密度は、０．２５ｍｍ^２以上の面積に対する定義であることを意図している。

いくつかの実施形態においては、拡散光発生体２０が光源２によって照射されたとき、拡散光発生体２０の全体に亘る照度の差を補償するように、面密度を変化させる。例えば、点（x, y）における面密度Ｎ（x, y）は、光源２によって生成される点（x, y）における照度Ｉ（x, y）と、次式
Ｎ（x, y）＝Ｎav＊Ｉav／I（x, y）±５％
によって関係づけられる。ここで、Ｎavは平均面密度り、Ｉavは平均照度であり、これらは、拡散光発生体２０の面全体に亘って平均される。この場合、拡散光発生体２０上への光源２の照度プロファイルの不均一性に関わらず、拡散光発生体２０の照度を均一化することができる。ここで、照度は、例えば、標準規格ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials）Ｅ２８４−０９ａに報告されているように、拡散光発生体２０から発せられる（或いは拡散光発生体２０上へ照射される）光線の、所定の方向における、前記所定の方向から見たときの拡散光発生体２０の単位投影面積当たり、単位立体角当たりの光束のことである。

面密度Ｄが小さく体積分率が小さい極限においては（即ち、厚いパネル）、Ｎ≒Ｎminの面密度によって、約５％の散乱効率が得られることが期待されている。単位面積あたりのナノ粒子の数が増えると、多重散乱や干渉（これらは、体積分率が大きいときに起こる）が起きるまで、散乱効率はＮに比例して大きくなることが期待されている。したがって、色の品質とのトレードオフが必要となる。つまり、特許文献１に詳細に開示されているように、ナノ粒子の数の選択は、所望の色と散乱効率との間のトレードオフによって影響を受けることになる。
また、ナノ粒子のサイズが大きくなるほど、後方光束に対する前方光束の比率は大きくなり、レイリー限界の１に等しくなっていく。また、比率が大きくなるにつれて、前方散乱コーンの開口は小さくなる。したがって、この比率の選択は、光の散乱角を大きくすることと、後方散乱の光束を小さくすることとの間のトレードオフによって影響を受けることになる。しかしながら、それ自体が知られている方法によって、反射を最小にする目的で、図示しない反射防止層を拡散光発生体２０の上に設けても良い。そうすることによって、照明システム１の発光効率は向上し、部屋３０にいる観察者から見た、物理的な素子としての拡散光発生体２０の視認性を抑制することができる。

いくつかの実施形態において、ナノ粒子の形状は球でなくてもよい。この場合、有効径Ｄは、等価的な球状粒子の有効径として定義される。即ち、非球形状の粒子と同じ体積の球形状の粒子の径として有効径が定義される。

また、いくつかの実施形態において、ナノ粒子は、多分散（polydispersed）となる。即ち、有効径Ｄは分布Ｎ（Ｄ）として特徴づけられる。このような分布は、単位面積当たり、及び隣り合う有効径Ｄの単位間隔当たりのナノ粒子の数、即ち、単位面積当たり、及び有効径Ｄ１とＤ２とのナノ粒子の数Ｎ_{Ｄ２−Ｄ１}として、次式で記述することができる。

これらの有効径は、５ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲に入り得る。即ち、この分布は、この範囲において、ゼロとならない分布となりうる。この場合、微小粒子の限界において、散乱効率が、ナノ粒子の径のおおよそ６乗に比例して大きくなることを考慮すると、多分散の分布は、おおよそ、次式で示される代表径Ｄ’effをもつ単分散の分布として振る舞う。

ここで、上式のＮは、

である。また、代表径Ｄ’effは、５ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲から、好ましくは１０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲から、より好ましくは４０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲から、さらに好ましくは６０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲から選択することができる。

また、光源２が部屋３０にいる観察者から見えるとしたとき、光源２から拡散光発生体２０までの距離が、太陽のような印象を与えるのに不十分な場合もあり得る。しかしながら、以下に説明するように、いくつかの実施形態では、部屋３０から光源２が見えないようにスクリーン構造１４が遮っている。したがって、観察者がいるであろう位置と光源２との間の距離は、５メートル以下、或いは３メートル以下にすることもできる。例えば、天井型の応用例の場合には、拡散光発生体２０と光源２との距離は２メートル以下であり、非常にコンパクトなデバイスの場合、０．２メートル、或いは０．１メートル、或いは０．０１メートル以下にすることもできる。

また、いくつかの実施形態では、照明システム１は、例えば、上記の特許文献に開示されるように、図示しない反射システムを備えてもよい。これらの実施形態では、反射光が部屋３０に入らないように照明システムに幾何学的な条件をつけ、反射システムによって、光が拡散光発生体２０に再入射するようにしている。或いは、拡散光発生体２０の位置に関わらず、拡散光発生体２０から出て反射システムに当たる総ての光線が暗箱１６の内側表面に吸収されるように、反射システムを配置してもよい。

また、いくつかの実施形態では、上記の幾何学的条件は、スクリーン構造１４があることによって緩和される。例えば、反射光に対する幾何学的条件は、部屋３０の内部で発生した光線が、下流方向においてスクリーン構造１４を通らないようにすることもできる。これにより、暗箱１６の内側表面において吸収すべき量を低減することができる。

図１のランプ傘状構造１０に戻ると、光線３は、拡散光発生体２０の厚みによって若干偏向する可能性はあるものの、本質的には、主光線方向の向きを変えることなく拡散光発生体２０を出ていく。主光線方向４は、原理的には、拡散光発生体２０の上流側にある光学素子において空間内の向きを変える可能性がある。しかしながら、拡散光発生体２０とスクリーン構造１４との相互作用については、当業者に理解されるように、拡散光発生体２０の直ぐ上流側における向きのみを考慮すれば足りる。また、透過光（拡散光発生体２０が所定範囲の大きさを有していることにより、光線３の一部は遮断されるため、ここでの透過光は、部分発散光線５３と呼ぶものとする）は、部分発散光線５３が拡散光発生体２０を出て光通路４６内を進む場合には、透過光の主光線方向５４によって特徴づけられる。

図１に示すように照明システム１が天井に組み込まれる場合には、部屋３０の照明に寄与する更なる散乱光を提供するために、側壁４４が部分発散光線５３の中に延びている。これにより、以降、いくつかの図を参照しながら説明するように、指向性をもった非拡散光を、側壁４４の内側スクリーン面上で散乱させることができる。
側壁４４が部分発散光線５３を遮断する程度によって、第２の拡散光源としての（白色）散乱光の量が規定される。いくつかの実施形態においては、指向性をもつ非拡散光が部屋３０の内側に届かないように、部分発散光線５３は光井４０の側壁によって完全に遮断される。加えて、拡散光発生体２０の散乱光を側壁４４に衝突させて再度散乱させてもよい。

図１に示されるように、側壁４４と側壁４２は、天井６０に対して異なる角度で延びている。この角度の差は、照明システム１が、図２に概略的に示されるように、発散光線に基づくことを考慮したものである。

また、この角度の差は、拡散光発生体２０からの青空散乱光が見える領域を広げたいと思う人がいるかもしれないということを考慮したものである。側壁４４が、主光線方向４（光線３によって直接照らされる方向）に向かって折れているのに対して、側壁４２は、人の好みによって、主光線方向４から離れて傾斜してもよい。この傾斜角を大きくすることによって、拡散光発生体２０が模擬する空を、主光線方向４から見てより大きな角度から見ることができる。また、光井４０が所定の高さで部屋３０の中に位置する場合においては、人が光井４０を見るときの光井４０までの距離を大きくする。

図２においては、発散光線２０３が、主光線方向２０４によって特徴づけられている。しかしながら、発散光線２０３内の局所的な伝搬方向、即ち、指向性のある非拡散光の伝搬方向は、発散光線２０３の断面内の位置に依存して変化する。具体的には、中央伝搬方向２１０は、発散光線２０３の内部において、主光線方向２０４と本質的に平行となる。しかしながら、伝搬方向２０２は、内部領域からの距離が増えるにつれて、主光線方向４に対する傾きが増加していく。図２に示される例では、最も離れた光線では傾きの角度は５度となっている。あるケースでは、発散角は光線の断面（ビーム断面）によって異なる。直交するビーム断面間においては、発散角は、例えば、夫々１０度と３０度であるかもしれない。或いは、例えば、５度と１５度の間、或いは、１０度又は２０度から４０度又は３０度の間でもよい。したがって、このような発散光線は、中空円筒の軸方向に入射すると、この円筒内の内壁の周方向の範囲を完全に照らすことができる。これに対して、発散が全くない光線の場合は、円筒の内壁を照らすことなく、円筒を通り抜ける可能性がある。

同様に、発散が全くない光線は、ある角度で円筒に入った時、反対側の半分を照射することになる。即ち、最大でも、進行方向の周囲の周方向１８０度を照らすだけである。
これに対して、発散光線２０３は、主光線方向２０４の周囲の周方向を１８０度以上、照らすことができる。太陽光の放射を模擬することに関しては、この状況を矛盾として感じ、光源が無現点にあるという印象を受けないかもしれない。

このような矛盾した印象を避けるために、主光線方向２０４周囲の選択された周方向の範囲のみ、ランプ傘状構造１０に、部分発散光線５３に向けられたスクリーン構造１４を持たせるようにしてもよい。そして、選択された周方向の範囲の外側ではスクリーン構造１４を設けないか、或いは、例えば、スクリーン構造１４を主光線方向５４に対して直交方向、或いは後方向に伸ばすことにより、スクリーン構造１４が、部分発散光線５３から見て外側を向くようにしてもよい。これによって、部分発散光線５３が、選択された周方向の範囲の外側に入るのを防止することができる。

言い換えると、いくつかの実施形態では、ランプ傘状構造１４は、部分発散光線以上に下流方向に発散させるじょうご（漏斗）状構造として構成される。それによって、相対する両側が影と、照射とでそれぞれ維持されるようにスクリーン構造の照射を制限することが可能となる。その結果、太陽光の照射を模擬し、発散光を補償することができる。

次に、ランプ傘状構造の実施形態としての光井３４０の例示的な構造を、図３乃至図６を参照して説明する。

光井３４０は、天井３６０と一体化され、天井３６０に対して小さな角度で延びる２つの側壁３４２、３４３と、天井３６０に対して約９０度の角度で延びる２つの側壁３４４、３４４を有している。側壁３４４、３４４は、例えば、６０度から１３０度以上の範囲の角度で延び、例えば、５度から１５度（例えば１０度）、或いは、２０度から４０度（例えば３０度）のそれぞれの方向に光線を発散する。

開口３８０は、側壁３４２、３４３、３４４、３４４と天井３６０で形成される４つのコーナ（corner）によって形成される。開口３８０の形状は例えば方形であり、幅、及び長さが、夫々、１．４メートルから１．６メートル（例えば１．５メートル）、及び２メートルから２．５メートル（例えば２．２メートル）である。側壁３４２、３４３、３４４、３４４は非対照なじょうご（漏斗）を形成し、開口３８０と、拡散光発生体３１２に設けられる照射底面３１３とを接続する。底面３１３は、下から見た時、側壁３４２、３４３、３４４、３４４と拡散光発生体３１２とで形成される４つのコーナ（corner）３８２によって仕切られる。底面３１３の形状は例えば方形であり、幅、及び長さが、夫々、０．８メートルから１．１メートル（例えば０．９メートル）、及び１．５メートルから２メートル（例えば１．８メートル）である。天井３６０又はその一部は、天井一体型照明システムの前面カバーの一例としてもよい。

図３の斜示図において、観測者は、側壁３４４、３４５で形成されるコーナ３７０に向かう方向で、天井３６０に対して約４０度の角度で、下から光井３４０を見る。光線は、類似した（水平方向）角度成分で、但し、上側から、拡散光発生体３１２の上に落ち込む。なお、図３乃至図６において、主光線方向は矢印３０４で示されている。

図３乃至図６に開示される実施形態において、開口３８０を形成する隣り合うコーナと、照射底面３１３を形成する隣り合うコーナは、開口３８０と底面３１３がそれぞれ方形となるように、直交する角（edge）を形成している。側壁３４２、３４３、３４４、３４４の側面は、それぞれのコーナ間に平面状に延びている。

しかしながら、コーナ間に延びる側面が平面だけでなく、非平面ともなり得るように、開口３８０と照射底面３１３を他の形状にしてもよい。

図３に示されるように、側壁３４２、３４３は陰になるため照射されず、それゆえ、それぞれが、図４において参照される非照射スクリーン３９２、３９３を形成する。これに対して、側壁３４４、３４５は、（少なくとも）一部が照射され、それゆえ、非照射スクリーン３９６、３９７と共に、照射スクリーン３９４、３９５を形成する。

図３乃至図６に示されるように、光線の中心は、照射底面３１３の中心Ｘに突き当たる。少なくとも部分発散構成３５３は、主光線方向３５４に沿って、拡散光発生体３１２を通って照射底面３１３から抜け出る。主光線方向３５４に関して、照射スクリーン３９４、３９５は、明るく照らされた第２の散乱光源を提供することになる。第２の散乱光源は、最初に（正確には、照射底面３１３の次に）１８０度の方位方向の範囲に亘って広がり、その後、発散の大きさやスクリーンの傾斜角によって（例えば、非照射スクリーン３９６、３９７の存在によっても）、方位方向の広がりは小さくなったり、大きくなったりする。側壁３４４、３４５上のこの広がりを制限するために、側壁３４２、３４３を、主光井方向３５４に関して後ろ側に傾けてもよい。

照射スクリーン３９４、３９５と非照射スクリーン３９６、３９７との間の夫々の遷移部分では、影の境界（以下、コントラストライン、或いは、影／光遷移ラインとも呼ぶ）が、図３及び図４において、符号４００、４０２で示されている。一般に、側壁の傾斜の構成の仕方によって、側方は、直接照射される領域から、照射されない領域まで延びることになり、これにより、コントラストラインが形成される。他の側壁は、直接照射によっては照射されない。

輝度の差に加えて、直接照射された部分は、散乱光によってのみ照射された壁の部分とは異なる色として認識され得る。例えば、直接照射された部分は暖かい（完全な太陽光スペクトラムによる照明）と認識され、散乱光によってのみ照射された部分は冷たい（拡散光発生体の青色のみによる照明）と認識されるかもしれない。

部分発散光線３５３の発散の大きさ及び側壁３４４、３４５の傾き角によって、部屋内のある選択された位置から見たとき、図３に概略示されるように、影の各境界の方向が平行に見えるように向かせることもできる。この結果、また、発散光線に対して、スクリーン構造、具体的には側壁の向きを調整することによって、太陽光の印象と、夫々、期待された通りの方向の影の境、及び期待されたとおりの広がりの照射面の印象を、与えることができる。

図３乃至図６では、照明システム１による照明のための、以下のような様々な光の成分が示されている。
（ア）拡散光発生体３１２の散乱光５００：例えば、衝突した光線よりも高い色相関温度（ＣＣＴ）をもつ。
（イ）散乱光５１０：部分発散光線３５３によって生成され、光井３４０の側壁３４４、３４５の照射スクリーン３９４、３９５から発生する。
（ウ）指向性をもつ非拡散光：部分発散光線３５３内にある。

拡散光発生体３１２の散乱光５００、及び部分発散光線３５３内の指向性をもつ非拡散光の量は、照射スクリーン３９４、３９５の空間的な向きと、それらの表面特性と同様に
光井３４０の深さによって制御することができる。少なくとも、照射スクリーン３９４、３９５は、例えば、７０％又は８０％以上、或いはさらに９０％以上の大きな反射率の拡散反射率をもつ材料、又はコーティング材により生成される。この結果、照射スクリーン３９４、３９５は、入射した光を、本質的には吸収することなく、後方に拡散する。

いくつかの実施形態では、側壁は、異方性の拡散反射率をもつ面でコーティングされており、特に、理想的なランバート拡散板とは異なる拡散反射率をもっており、例えば、鏡面反射方向の周囲にピークをもつ拡散反射率をもっている。いくつかの実施形態の表面は、全幅半値角が１２０度よりも小さく、例えば９０度、より好ましくは６０度である。このような特性によって、スクリーン構造１４によって散乱される光の関係する部分が拡散光発生体２０を通って後方に戻り、暗箱１６の壁に吸収されるのを防ぐことができる。このように、特定の表面特性により、光源２によって生成された光束を増加させる（或いは、減少を避ける）ことができる。さらに、側壁の拡散反射率が、鏡面反射方向の周囲にピークをもっていることにより、スクリーン構造１４によって散乱される直接光が、実質的に総て、光通路４６を出て下流方向に向かい、確実に部屋３０の中に入るようにすることができる。

いくつかの実施形態においては、指向性をもった非拡散光線が部屋の中に入るのを意図する場合には、不透明なスクリーンを通して非拡散光線を部分的に送り込んでもよい。また、いくつかの実施形態においては、照射スクリーン３９４、３９５に白色の粗面を持たせてもよい。部分的に透過させる照射スクリーンは、例えば、図９に示す実施形態の一部となり得る。

図７の断面図は、原理上は図５の断面図と類似するものである。例えば、光線７０３は、約２５度の角度をもって、レイリーパネルを具備する拡散光発生体７１２の上に落ち込む。しかしながら、図８に見られるように、拡散光発生体７１２は、光井７４０の円形の底面７１３を形成している。光井７４０の深さは、拡散光発生体７１２を透過した完全な部分発散光線７５３が湾曲した側壁７４４によって散乱されるように、また、照射スクリーン７９４が、底面７１３に隣接する部分を除いて、非照射スクリーン７９３によって完全に囲まれるように、選択される。照射スクリーン７９４は、明るく照らされた第２の散乱光源になる。この第２の散乱光源は、最初に（正確には、照射底面７１３の次に）１８０度の方位方向の範囲に亘って広がり、その後、発散の大きさによって、方位方向の広がりは大きくなる。側壁７４４上のこの広がりを制限するために、側壁７４４を、図７の側壁７４２によって示されるように、主光井方向３５４に対して例えば１００度の角度まで
後ろ側に徐々に傾けてもよい。

これにより、発散光線７５４に対しても、スクリーン構造、具体的には側壁の向きを調整することによって、太陽光の印象と、夫々、期待された方向性をもつ影／光遷移ライン８００（特に、実質的に垂直部分８０２、８０４）、及び期待されたとおりの広がりの照射面の印象を、与えることができる。

図８は、傾斜角の効果と、それが自然光照明に与える効果をさらに説明する図である。図８では、点線で示した部分８０２、８０４が下流方向において左側を向いており、これによって、方位方向の照射範囲を１８０度から増やすことができ、入口側が照らされた半円を特徴づけることができる。照射された明るい壁が右側にあることによって、太陽が左側から来ていると思われるため、この構成は、正確には自然ではない。この場合、部分８０３、８０５で示されるように、影／光遷移ライン８００の部分８０２、８０４を、下流方向において夫々右側を向かせればよい。これによって、太陽光が期待した方向を向くことになる。光井が天井に実装されていると仮定すると、垂直方向に対して傾斜角を増加させると、各部分が部分８０２、８０４の位置から部分８０３、８０５の位置に移動する。

言い換えれば、再度光井が天井に実装されていると仮定すると、垂直な影／光遷移ライン８００の周りの領域にある側壁が、直接光線の発散よりも大きな発散で特徴づけられる場合、上記の各部分は、線８０３、８０５で示されるように右側を向き、人が自然であると感じるものと一致する。この場合、照射スクリーンの方位角は、床に対して増加するのではなく、減少する。

図３乃至図６に示される実施形態とは異なり、図７及び図８に示される照明システム１は、部屋の中に、指向性をもった非拡散光線を提供しない。つまり、この照明システム１は、拡散光発生体７１２の散乱光５００と、側壁７４４の照射スクリーン７５３から発せられる部分発散光線５１０の成分のみを有する。

図９は他の照明システム９００を示す図である。この照明システム９００は、特に、高い天井を有するホールに適用することができ、出射拡散光発生体９１２から出る部分発散光線９５３は、例えば、照明システム９００と本質的に同じ隣の照明システムの発散光線と部分的に重なり合うように部屋全体に広がる。

例示的には、図１２に関連して説明される。

一般的にいえば、単一の又は複数のスクリーン光源対（光井構造）によって、複数の平行な光／影ラインを形成することそれ自体が、異なる光線が部屋の中でオーバラップするという事実に関連する課題に関連するわけではない。

第１の課題は、それぞれの光源からの１つ又は２つのラインをとって、それらの光源間で平行となるようにすることで、光源が遠くにあるという印象を醸し出すことを意図している。

加えて、第２の課題は、与えられた距離において多くの光源が観察者から見えないように、直接光を完全に遮ることである。

図９に戻り、遠近感のある印象を作り出すために、ランプ傘状構造は、例えば、取り付け具９６１によって天井９６０に取り付けられた１つのスクリーン構造９１４に簡素化される。部分発散光線９５３の部分の光だけがスクリーン構造９１４に当たり、その結果、照射スクリーン９９４と、非照射スクリーン９９６とを作り出す。

スクリーン構造９１４の大きさは限られているため、単一のコントラストライン９０２のみがスクリーン構造９１４の上に形成される。そのため、再度、複数の照明システム９００の配置によって、平行なコントラストライン９０２のセットに基づく遠近効果が作り出される。上述したように、照射スクリーン９９４は、少なくとも拡散反射率を有する材料として構成されており、完全に不透明でもよく、又は、指向性をもつ非拡散光のいくつかの割合を伝搬させてもよい。

ここまでは、発散直接光線に基づいて太陽光の模擬を実現する実施形態に焦点を絞って議論してきたが、以下の実施形態は、原理上は、非発散直接光線に基づく太陽光の模擬にも適用することができる。関連するいくつかの効果は、必ずしも太陽光の印象を提供するのに必要ではないものの、当業者であれば、それらの構造的な特徴（発散直接光線に対して記載されている）が、非発散直接光線に対しても適用できることを理解するであろう。

当業者に明らかなように、以下の実施形態は、縮小された「高さ」を有する照明システムの実装化（天井に実装されることを想定している）に向けられている。つまり、これらの照明システムは、例えば、影のラインの存在に気付く限りにおいて、高さが０．５メートルから１メートルの範囲に、或いは０．１メートルの高さでさえ、或いは０．０１メートルかそれ以下の高さにさえ実装することが可能である。

具体的には、拡散光発生体を傾斜させることによって、拡散光発生体における光学的条件（例えば、拡散光発生体への入射角や拡散光発生体における反射点）を維持しつつ、入射光線の天井に対する角度を、拡散光発生体が水平に設置された場合における角度よりも小さくすることができる。同時に、照射スクリーンを、天井に対してさらに傾斜させることが可能であり、これによって、拡散光発生体を視認できる角度を広げることができ、直接光によって照射される領域をさらに拡大することができる。また同時に、照射領域の天井面／水平面への投影を（具体的には投影面積を）拡大することができる（ここでも、天井実装型の照明システムを想定している）。明らかに、上方からの照明に影響を与える（例えば、拡大する）ことができる。

図１０及び図１１は、傾斜させた拡散光発生体を用いた照明システムの実施形態を例示する図である。図１０は、ランプ傘状構造の種々の構造的構成を説明する図である。一方、図１１は、ランプ傘状構造の関連実施形態に基づくこれらの構造を特徴づける幾何学的パラメータについて説明する図である。側壁に対するこれらの幾何学的考察は、「傾斜していない」レイリー拡散体にも適用することができる。

具体的には、図１０は、拡散光発生体１０２０の中心Ｘを通って延びる平面に沿った、照明システム１０００の断面を開示している。この断面は、拡散光発生体１０２０（例示的に平面を想定している）に直交して延びており、また、光源１００２を通って延びている。

以下に説明する空間的な配置及び向きにおいては、照明システム１０００が部屋の天井に一体化されていることを想定している。具体的には、この照明システム１０００は、光源１００２、底部体１０１２とスクリーン構造１０１４とを具備する光井１０４０、及び平面状フロントカバー１０１１を備えている。

平面状フロントカバー１０１１は、天井と一体化され、及び／又は、部屋内にいる人が平面状フロントカバー１０１１の低い方の面を見るように天井の一部を形成している。平面状フロントカバー１０１１は水平に延びているが、いくつかの実施形態では、照明システムを部屋の壁に実装することもできる。この場合、空間的な配置は、９０度だけ回転することになる。平面状フロントカバー１０１１、及び／又は、分離されたスクリーン要素（図示せず）を用いた暗箱が設けられてもよい。

光源１００２は、例えば、発散光線１００３が、主光線方向１００４に沿って底部体１０１２の上に落ち込むように構成されている。なお、以下に記載する概念は、本質的に、非発散光線にも適用することができる。

光井１０４０は、光源１００２からの光が部屋に入る、垂直方向（一点鎖線１０１３で示される）周りの光通路１０４６を規定している。

底部体１０１２は、直接光線１００３によって照射される第１の面１０１２Ａを有している。底部体１０１２は、光通路１０４６に対向する第２の面１０１２Ｂによっても特徴づけられる。第１及び第２の面１０１２Ａ、１０１２Ｂは、底部体１０１２の向かい合った側に位置する。底部体１０１２は、拡散光発生体１０２０をさらに備える。

照明システム１０００を下側から天井に向かって見た場合、人は光井１０４０の中から底部体１０１２を、具体的には第２の面１０１２Ｂを見ることになる。光源１００２の動作中は、底部体１０１２は、具体的には拡散光発生体１０２０は、例えば、空のように拡散された青色の光を発する。

図１０において、底部体１０１２は水平面に対して傾斜しており、拡散光発生体１０２０も水平面に対して傾斜している。この構成においては、拡散光発生体１０２０に対する入射角を維持しつつ、光源１００２を天井１０１１により近づけることが可能である。

図１０は、光井１０４０がランプ傘状構造１０１０として構成され、光井１０４０の側壁が、スクリーン構造１０１４の照射スクリーン及び非照射スクリーンを形成することも示している。スクリーン構造１０１４において、光井１０４０の側壁は、種々の角度となり得る（これは、一般に、傾斜していない拡散光発生体１０２０に対しても適用可能である）。

実線で示される第１の実施形態では、光井１０４０は、底部体１０１２を通る直接光線によって照射されない第１の側壁１０４２Ａを有している。また、光井１０４０は、少なくとも部分的に照射される側壁１０４４Ａを有している。図１０に概念的に示されるように、側壁１０４２Ａと側壁１０４４Ａは、垂直方向に対して実質的に平行となるように延びている。側壁１０４４Ａは、直接光に基づく散乱光によって部屋を照射する。

図１０では、側壁の他の幾何学的構成が破線によって示されている。例えば、光井１０４０の非照射側壁に関しては、水平から離れるように傾斜してもよい。例えば、側壁１０４２Ｂは垂直方向に対して３０度で、側壁１０４２Ｃは垂直方向に対して６０度で、また側壁１０４２Ｄは底部体と実質的に同じ面に、延びている。

一方、光井１０４０の照射側壁に関しては、反対側方向に水平方向から傾斜させてもよく、これにより、底部体１０１２を通った光線から逸れるように傾斜させることができる。例えば、側壁１０４４Ｂは、主光線方向１００４に対して約４５度の角度であり、側壁１０４４Ｃは、主光線方向１００４に対して約１５度の角度である。

これらの側壁の様々な向きを組み合わせて光井１０４０を形成してもよく、傾斜の範囲は、入射角、部屋の大きさ、天井の高さ等に応じて適応させることができる。

図１０から明らかなように、側壁を傾斜させることによって、拡散光発生体１０２０の可視性を高めることができる。即ち、例えば、模擬された青空が見える位置の角度範囲を広げることができる。加えて、側壁を傾斜させることによって、照射面をより広い面積にすることができ、上方（天井への実装を想定した場合）から、より明るい照明を提供することができる。

図１１では、他の実施形態に係る照明システム１１００における幾何学的パラメータが示されている。この照明システム１１００では、平面状フロントカバー１１１１（例えば、部屋の天井）が、光井１１４０の傾斜した底部体１１１２の一方の端と境を接している。したがって、図１１に示す断面図では、光井１１４０の（分離された）非照射側壁は示されていない。一方、照射側壁１１４４は概略示されている。入射光線１１０３は、２つの境界線と主光線方向１１０４によって概略示されている。

図１１では、平面状フロントカバー１１１１の法線方向ｎ_Ｃが、平面状フロントカバー１１１１から上方方向に（照明システムが天井に実装されることを想定した場合）延びるように図示されている。主光線方向１１０４は、天井１１１１の法線ｎ_Ｃに対して、角度α_ｉで延びている。

また、法線ｎ_Ｐが、例えばパネル状の拡散光発生体１１２０に対して図示されている。法線ｎ_Ｐは、天井の法線ｎ_Ｃに対して、（パネル）チルト角α_ｔで傾斜している。

照射側壁１１４４の照射スクリーンは、主光線方向１１０４（説明の便宜上、矢印１１０４’として図示されている）に対して、スクリーン角α_Ｓで延びている。

拡散光発生体（２０）に直交し、光源を通る面に沿った断面内において、上記の種々の角度に対する数値例を以下に示す。

拡散光発生体１１２０に入射する前の主光線方向１１０４は、平面状フロントカバー１１１１の法線方向ｎ_Ｃに対して、入射角α_ｉだけ傾斜している。入射角は、例えば、４０度、５０度、或いは６０度のように、１０度から８０度の角度範囲に設定することができる。
拡散光発生体１１２０によって規定される面の法線方向ｎ_Ｐは、平面状フロントカバー１１１１の法線方向ｎ_Ｃに対して、入射角α_ｉよりも小さく設定されるチルト角α_ｔだけ傾斜している。例えば、チルト角α_ｔは、５度〜８０度の角度範囲、例えば、４０度、５０度、或いは６０度のように、１５度から７５度の角度範囲に設定することができる。
スクリーン構造は、主光線方向１１０４に対して、０度から９０度の角度範囲で設定される第１のスクリーン角α_Ｓ１だけ、例えば、入射角α_ｉだけ傾斜した照射面を有している。
スクリーン構造は、主光線方向１１０４に対して、入射角α_ｉと同じ、又はそれ以上の第２のスクリーン角α_Ｓ２だけ傾斜した暗面を有している。
暗面の法線方向は、平面状フロントカバー１１１１の法線方向ｎ_Ｃに対して、チルト角α_ｔから９０度の角度範囲内で傾斜している。

図１０及び図１１にさらに示されるように、光源は、底部体に対して、平面状フロントカバーに平行な方向に移動させてもよい。さらに、光源から平面状フロントカバーまでの距離は、底部体から平面状フロントカバーまでの距離と同程度、或いはそれよりも大きくすることができる。既に述べたように、傾斜した拡散光発生体によって、入射角α_ｉ（天井に対する）を、水平に設置した拡散光発生体に対するものよりも大きくすることができる。したがって、光源を、（天井の面内において）更に拡散光発生体側に位置させることができる。

図１２は、複数の光井を組み合わせて、特定の照明効果を実現する実装形態を説明する図である。例えば、そのような複数の光井は、（ｉ）一体化された天井、例えば、照明デバイスと天井パネルとを備える一体化された金属製の天井、或いは、（ii）例えば、用明用タイルとして構成される複合化された照明デバイス、のような特定の製品の形態で構成され得る。適用例としては、列車や地下鉄の駅のような、より大きな建物のホールのような広い部屋の照明が挙げられる。

図１２に示されるように、複数の（図の例では４つの）照明システムが天井１３６０に組み込まれ、これらを組み合わせて、天井システムを形成している。個々の照明システムは、実質的に同じ構成であり、天井１３６０内において、実質的に同じ空間的な向きで配置される。したがって、それぞれの光井もまた、天井１３６０内において、実質的に同じ空間的な向きで配置される。各光井は、例えば、長方形の平面状拡散光発生体の底面１３１３を有している。各光井は、更に、照射スクリーン１３９４、１３９５を具備する照射側壁、非照射スクリーン１３９３を具備する非照射側壁、及び、照射スクリーン１３９５に隣接する非照射スクリーン１３９７を有している。この文脈において、「照射」とは、光源の非拡散光による直接の照射のことである。非照射スクリーン１３９３、１３９７は、拡散光発生体から発せられる拡散光によって照射されてもよい。

図１２の光井では、コントラストライン１４００、１４０２が示されている。図１２の斜視図では、５つのコントラストライン１４００、１４０２が、実質的に平行な方向に延びている。見かけ上平行であることによって、太陽光が底面１３１３を通り抜けているような印象を与える。

天井１３６０、壁１５００、及び床１５１０によって仕切られている部屋の照明は、拡散光発生体の上からの拡散光の他に、照射側壁、具体的には、照射スクリーン１３９４、１３９５から発せられる散乱直接光によっても、実現される。さらに、部屋の照明は、床１５１０や床１５１０上の何らかの物体に到達する直接光によっても実現される。図１２において、各照射領域１６００は実質的に同じ形状である。また、各照射領域１６００間の距離は、天井１３６０に実装された各照明システム間の距離の他、各光線の発散の程度に本質的に対応するものである。照射領域１６００は、互いに重なり合っていないため、部屋の中の観察者は、光井を通過する複数の発散光線の１つに対応する位置にいて、天井を見たとき、高々１つの直接光源が見えるだけである。

いくつかの実施形態においては、照射領域１６００を大きくし、１つ又はそれ以上の隣の照射領域と一部が重なる程度に、光源の発散を大きくすることもできる。したがって、この場合、部屋の床がほとんど連続的に照射され得ることになる。しかしながら、この状況においては、観察者は、天井を見るとき、複数の光源を見ることになり、目の高さにおいて複数の光線が重なりある環境となり得る。

いくつかの実施形態においては、拡散光発生体を通る光線が完全にブロックされて、直接の照射領域１６００が床１５１０の上に全く存在しない場合もある。

コントラストライン１４０２、照射領域１６００の幾何学的なラインが存在することの他、例えば、最大でも２つの光井の照射壁が存在することによって、部屋に太陽光による照明の印象を与えることができる。

照明システムを調整することによって、部屋内に、発散光線間の重なりが全くないようにすることもできるし、いくつかの重なりを作り出すこともできる。例えば、複数の照明システムのそれぞれを、各照明システムの直接非拡散光線が少なくとも部分的にスクリーン構造を通過するように構成する場合（これによって、発散光線部分を作ることができる）、隣り合う照明システムのそれぞれの発散光線部分が、少なくとも１．５メートル、或いは、例えば少なくとも２．５メートル、或いは、さらに少なくとも４メートルの伝搬長に亘って重なり合わないように、各照明システムの互いの距離を離して配置してもよいし、及び／又は、各照明システムに発散を設けるようにしてもよい。

いくつかの実施形態においては、照明ユニットから、距離にして３メートル未満、例えば２メートル未満、さらに１メートル未満ほど伝搬した後に、隣り合う照明システムのそれぞれの発散光線部分が重なり合うように、各照明システムの互いの距離を離して配置してもよいし、及び／又は、各照明システムに発散を設けるようにしてもよい。

図１２は、図１乃至図６に示した第１のタイプの光井に類似した構成の照明システムを示しているが、これに換えて、図７乃至図１１に示した他のタイプの実施形態とすることもできる。また、図１２に示す天井は、複数の照明システムを有する照明ユニットとして考えることもできる。しかしながら、天井は、複数の照明タイル、或いは、集まって天井を構成する複数の照明部品から作り上げられてもよい。

既に述べたように、一方においては、空と太陽からの自然照明であるとの知覚は、照明デバイスによって発せられる光に依存している。ここでの照明デバイスは、低い色相関温度（ＣＣＴ）で、かつ、より強く平行化された（highly collimated）直接光成分を持ち、太陽からの光を模擬する直接光成分と、高い色相関温度で空からの照射を模擬する拡散光成分とで特徴付けられる。ここで、直接光成分は、照明デバイスによって照射された物体の、輪郭のはっきりした平行な影をつくることができる。また、拡散光成分は、その影に青みがかった成分を与えることができる。他方においては、空と太陽からの自然照明であるとの知覚は、照明デバイス自体を直接見たとき、空と太陽の像が無限の深さを持つという知覚に依存している。

観察者が物体の距離、即ち、３次元的な景観によって構成される視界の深さ、を評価する能力は、焦点調節に関連する複数の生理学的メカニズムと心理学的なメカニズム、両眼視差や輻輳、運動視差、輝度、大きさ、コントラスト、空気遠近法、等に基づいている。観察条件（例えば、観察者が動いているか静止しているか、単眼で見ているか両眼でみているか等）の他、景観の特性に応じて、いくつかのメカニズムは、他のメカニズムに比べて重要性が高いかもしれない。ここで、後者の景観の特性は、例えば、既知の大きさ、既知の距離、既知の輝度の物体（これらは、景観のなかの観察対象要素がどの程度離れているかを評価する基準として役立つ）が存在するか否かにも依存する。ここで注目すべきは、これらのメカニズムが、実像と仮想的な像の両方のケースに当てはまるということである。より具体的には、観測者によって、異なる深さにあることが同時に知覚される２つ以上の異なる像面間において、単一の視覚上の手がかりのせいで、或いは、２以上の矛盾する高レベルの視覚上の手がかりのせいで、不一致が生じた場合に、視覚的な不快感や眼の疲れが起こる。

本発明者らの知見によれば、観測者によって模擬太陽が見られないような位置、及び／又は、実施形態においては、深さの視覚的な認識は、主に、伝搬光の種類に基づいて決定される。したがって、収容設備、両眼輻輳、運動視差、空気遠近法のような手掛かりは、無限遠点で収束する平行コントラストラインを生成する太陽光の遠近効果に比べると、それ程重要でないかもしれない。

いくつかの実施形態においては、照明システムの多様性によって、例えば、図３におけるコントラストライン４００、４０２、図８におけるコントラストライン８０２、８０４、図９におけるコントラストライン９０２のように、光から影への遷移を繰り返すことができる。

同一の、或いは、少なくとも類似した複数の照明システムを、これらのコントラストラインが平行に走るようなパターンと向きによって配置することによって、観察者に対して、部屋が空や太陽から自然に照射されていような知覚を提供することができる。また、複数の照明システムは、１つの大きな暗箱に統合してもよく、この場合、それぞれの照明システムは、それ自身の箱部を具備しており、各箱部は、それ自身の光井を介して部屋の中に光学的に連結されている。但し、隣り合う照明システムとは光学的に連結されてはいない。

組み合わせによって模擬太陽光の遠近感を生成するように配置された複数の照明システムにおいては、各照明システム１、９００の直接の非拡散光がスクリーン構造１４、９１４によって完全にブロックされるように、各照明システム１、９００を構成してもよい。これによって、観測者が、複数の模擬太陽を同時に見ることを防ぐことができる。

組み合わせによって模擬太陽光の遠近感を生成するように配置された複数の照明システムによるいくつかの実施形態においては、各照明システム１、９００の直接の非拡散光をスクリーン構造１４、９１４によって完全にはブロックできない可能性はあるものの、少なくとも選択された位置の範囲においては、ひとつの模擬太陽のみが観察者に見えるように、スクリーン構造の位置と大きさを設定することができる。

また、組み合わせによって模擬太陽光の遠近感を生成するように配置された複数の照明システムによるいくつかの実施形態においては、部分発散光線５３、９５３が部屋内で重なり合わないようにして、２つの模擬太陽が観察される位置が決して存在しないように、照明システムは構成される。

いくつかの実施形態においては、照明システムの箱１６の内部が、例えば、入射する光放射を吸収する能力のある材料の内部層でコーティングされている。そのような材料は、例えば、黒色で、７０％より高い、例えば９０％或いは９５％よりも高い、更には９７％よりも高い、可視領域の吸収率をもつ材料である。この内部層は、光源２から直接入ってくる光や、拡散光発生体２０による散乱プロセス、及び／又は、反射プロセスからの入射光、或いは、ランプ傘状構造１０やスクリーン構造１４を通って部屋３０から入ってくる光を吸収し、拡散光発生体２０の後ろ（観察者から見て後ろ）が、確実に暗背景となるようにする。これによって、拡散光発生体２０に所望の色特徴、例えば、拡散光発生体２０がレイリー散乱パネルである場合においては、空の色と実質的に同一の色、を確実に持たせることができる。また、これによって、拡散光発生体２０の色や輝度の空間的な変化（これらは、観察者に不自然さを感じさせる）の発生を防止することができる。

好ましくは、箱１６は、拡散光発生体２０の部分を除く内部全体が、内部層でコーティングされる。言い換えれば、箱１６は、一種の暗いチャンバーとして規定されるものである。ここで、「暗い」との用語は、ほとんど照明がない状態、及び／又は、光を吸収する能力、に関するものであり、これによって、光が、ランプ傘状構造１０を通って実質的に暗箱１６に入り、また、暗箱１６から出てくるにも関わらず、拡散光発生体２０を通して箱の内部をほとんど見えなくすることができる。

しかしながら、いくつかの実施形態においては（例えば、主たる制約条件が、デバイスのエネルギー効率を増加させ、これによって、例えば、ルーメン／ワット性能を最大にするような場合）、暗箱１６の一部分のみを光吸収材料によってコーティングすることもできる。例えば、コーティング部分を、拡散光発生体２０と光通路４６を通る直線が到達する暗箱１６の内部面上の点に対応する部分に限定してもよい。そうであっても、この場合、光通路４６と、準透明な拡散光発生体２０とを通して暗箱１６の内部を見る観察者は、パネルの向こうの暗背景のみを見ることになる。

ここで述べるように、拡散光発生体２０の上流側において、入射光線の光路を折り曲げる光学素子を使用することもできる。しかしながら、説明の便宜上、各説明や記述では、光路の折れ曲がりのない構成を用いている。

また、ここで述べるように、底部体は、拡散光発生体と、例えば、拡散光発生体を側方から照射するいくつかの照明デバイスのような追加的要素とを備える。なお、これらの追加的要素が存在しないと仮定すると、底部体は拡散光発生体である、と考えて良い。

さらにまた、ここに提示した概念は、屋内のスペースにのみの使用に限定されるわけではない。いくつかの実施形態においては、照明システム１は、夜間において、日中のような照明を提供する屋外のシステムとして使用することができる。この場合、照明システム１は、屋外環境、即ち、黒色の壁や部屋、或いは、無限遠点に配置された壁や部屋と等価な環境に連結されることになる。

以下では、これまでに述べた照明システム、及び請求項に記載する照明システムの各種の態様や実施形態を要約している。
（態様Ａ１）
第１の色相関温度を持つ有指向性の非拡散光の光線（１００３）を、主光線方向（１００４）に沿って提供する光源（１００２）と、
開口（１０８０）を有する平面状フロントカバー（１０１１）と、前記光源（１００２）によってその一方の側（１０１２Ａ）から照射される位置に置かれる底部体（１０１２）と、スクリーン構造（１０１４）と、を具備するランプ傘状構造と、
を備え、
前記底部体（１０１２）と前記スクリーン構造（１０１４）とで、前記底部体（１０１２）の照射される側の反対側（１０１２Ｂ）から前記開口（１０８０）に延びる光通路（１０４６）を規定し、
前記底部体（１０１２）は、前記第１の色相関温度よりも大きな第２の色相関温度を持つ拡散光を発生する拡散光発生体（１０２０）を有し、前記拡散光発生体（１０２０）は、前記光線（１００３）の前記有指向性の非拡散光を少なくとも部分的に透過させ、少なくとも前記光線（１００３）の部分光線が前記光通路（１０４６）に入るように構成され、前記拡散光発生体（１０２０）は、前記平面状フロントカバー（１０１１）に対して傾斜している、
ことを特徴とする照明システム（１０００）。
（態様Ａ２）
前記拡散光発生体（１０２０）の法線と、前記平面状フロントカバー（１０１１）の法線との間のチルト角（α_ｔ）は、５度〜８０度の角度範囲、例えば、３０度、４０度、或いは５０度のように、１０度から６０度の角度範囲である、
ことを特徴とする（態様Ａ１）に記載の照明システム（１０００）。
（態様Ａ３）
前記拡散光発生体（１０２０）に直交し、前記光源（１０２０）を通る面に沿った断面内において、
前記拡散光発生体（２０）に入射する前の主光線方向（１１０４）は、平面状フロントカバー（１１１１）の法線方向に対して、例えば、４０度、５０度、或いは６０度のように、１０度から８０度の角度範囲に設定される入射角（α_ｉ）だけ傾斜しており、
拡散光発生体（２０）によって規定される面の法線方向は、平面状フロントカバー（１１１１）の法線方向に対して、前記入射角よりも小さく設定されるチルト角（α_ｔ）だけ傾斜しており、前記チルト角（α_ｔ）は、５度〜８０度の角度範囲、例えば、４０度、５０度、或いは６０度のように、１５度から７５度の角度範囲に設定される、
ことを特徴とする（態様Ａ１）又は（態様Ａ２）に記載の照明システム（１０００）。
（態様Ａ４）
前記スクリーン構造は、主光線方向（１１０４）に対して、０度から９０度の角度範囲で設定される第１のスクリーン角（α_Ｓ１）だけ、例えば、入射角α_ｉだけ、前記断面内において傾斜した照射面を有している、
ことを特徴とする（態様Ａ３）に記載の照明システム（１０００）。
（態様Ａ５）
前記スクリーン構造（１０１４）は、主光線方向（１１０４）に対して、入射角（α_ｉ）と同じ、又はそれ以上の第２のスクリーン角だけ、前記断面内において傾斜した、直接照射されない面を有しており、及び／又は、
前記直接照射されない面の法線方向は、前記平面状フロントカバー（１０１１）の法線方向に対して、チルト角（α_ｔ）から９０度の角度範囲内で、前記断面内において傾斜している、
ことを特徴とする（態様Ａ３）又は（態様Ａ４）に記載の照明システム（１０００）。
（態様Ａ６）
前記拡散光発生体（１１２０）に直交し、前記光源（１０２０）を通る面に沿った断面内において、前記拡散光発生体（１１２０）は、前記平面状フロントカバー（１１１１）と実質的に接している、
ことを特徴とする（態様Ａ１）乃至（態様Ａ５）のいずれか１つに記載の照明システム（１１００）。
（態様Ａ７）
前記光源（１００２）は、底部体（１０１２）に対して、前記平面状フロントカバー（１０１１）に平行な方向に移動された位置にあり、及び／又は、
前記光源（１００２）から前記平面状フロントカバー（１０１１）までの距離は、前記底部体（１０１２）から前記平面状フロントカバー（１０１１）までの距離と同程度、或いはそれよりも大きい、
ことを特徴とする（態様Ａ１）乃至（態様Ａ６）のいずれか１つに記載の照明システム（１０００）。
（態様Ａ８）
前記照明システム（１０００）は、各請求項に記載の照明システムの任意の１つに従うように更に構成される、
ことを特徴とする（態様Ａ１）乃至（態様Ａ７）のいずれか１つに記載の照明システム（１０００）。
（態様Ａ９）
前記有指向性の非拡散光の伝搬方向は、前記光線（１００３）内において実質的に一定である、
ことを特徴とする（態様Ａ１）乃至（態様Ａ８）のいずれか１つに記載の照明システム（１０００）。

また、ここに開示される照明システムのいくつかの実施形態においては、拡散光発生体（２０）は、第２の光源からの光を受け、拡散光発生体（２０）内で散乱されて、散乱光（５００）を提供する。

本発明の好ましい実施形態がここに開示されているが、請求項に記載の範囲から離れることなく、これらの改良や変形も本開示に含まれ得る、

１ 照明システム、２ 第１の光源、３ 光線、４ 主光線方向、１０ ランプ傘状構造、１２ 底部体、１４ スクリーン構造、１６ 暗箱（箱）、２０ 拡散光発生体、３０ 部屋、４０ 光井、４２ 側壁、４４ 側壁、４６ 光通路、５３ 部分発散光線、５４ 主光線方向、６０ 天井、２０３ 発散光線、２０４ 主光線方向、２１０ 中央伝搬方向、２１２ 伝搬方向、３０４ 矢印、３１２ 拡散光発生体、３１３ 底面、３４０ 光井、３４２ 側壁、３４３ 側壁、３４３ 側壁、３４５ 側壁、３４２ 主光線方向、３５３ 部分発散光線、３５４ 主光線方向、３６０ 天井、３７０ コーナ、３８０ 開口、３８２ コーナ、３９２ 非照射スクリーン、３９３ 非照射スクリーン、３９４ 照射スクリーン、３９５ 照射スクリーン、３９６ 非照射スクリーン、４００ コントラストライン、４０２ コントラストライン、５００ 拡散光（散乱光）、５１０ 拡散光（散乱光）、７０３ 光線、７１０ ランプ傘状構造、７１２ 拡散光発生体、７１３ 底面、７１４ スクリーン構造、７４０ 光井、７４２ 壁部、側壁７４４、７４６ 光通路、７５３ 部分発散光線、７５４ 発散光線、７９３ 非照射スクリーン、７９４ 照射スクリーン、８００ 影／光遷移ライン、８０２ コントラストライン、８０３ ライン、８０４ コントラストライン、８０５ ライン、９００ 照明システム、９０２ 平行コントラストライン、９１２ 出射拡散光発生体、９１４ スクリーン構造、９５３ 部分発散光線、９６０ 天井、９９４ 照射スクリーン、９９６ 非照射スクリーン、１０００ 照明システム、１００２ 光源、１００３ 光線、１００４ 主光線方向、１０１０ ランプ傘状構造、１０１１ 平面状フロントカバー、１０１２Ａ 第１の面、１０１２Ｂ 第２の面、１０１２ 底部体、１０１３ 一点鎖線、１０１４ スクリーン構造、１０２０ 拡散光発生体、１０４０ 光井、１０４２Ａ 第１の側壁、１０４２Ｂ 側壁、１０４２Ｃ 側壁、１０４２Ｄ 側壁、１０４４Ａ 少なくとも一部が照射される側壁、１０４４Ｂ 側壁、１０４４Ｃ 側壁、１０４６ 光通路、１１００ 照明システム、１１０２ 光源、１１０３ 入射光線（光線）、１１０４ 主光線方向、１１０４’ 矢印、１１１０ ランプ傘状構造、１１１１ 平面状フロントカバー、１１１２ 底部体、１１１４ スクリーン構造、１１２０ 拡散光発生体、１１４０ 光井、１１４４ 照射側壁、１１４６ 光通路、１１８０ 開口、１３１３ 底面、１３６０ 天井、１３９３ 非照射スクリーン、１３９４ 照射スクリーン、１３９５ 照射スクリーン、１３９７ 非照射スクリーン、１４００ コントラストライン、１４０２ コントラストライン、１５００ 壁、１５１０ 床、１６００ 直接光領域

Claims (27)

1. 自然光、特に、太陽光を摸擬する照明システムであって、
   第１の色相関温度を持つ有指向性の非拡散光の光線（３）を、主光線方向（４）に沿って提供する光源（２）と、
   前記光源（２）によってその一方の側から照射される底部体（１２）と、前記底部体（１２）の照射される側の反対側に設けられるスクリーン構造（１４）と、を具備するランプ傘状構造（１０）と、
   を備え、
   前記底部体（１２）と前記スクリーン構造（１４）とで光通路（４６）を規定し、
   前記有指向性の非拡散光の伝搬方向は、前記光線（３）の横断方向で異なっており、内側の領域では実質的に前記主光線方向（４）と平行であり、前記内側の領域から離れるにつれて前記主光線方向（４）に対する傾斜を増加させ、
   前記底部体（１２）は、前記第１の色相関温度よりも大きな第２の色相関温度を持つ拡散光を発生する拡散光発生体（２０）を有し、前記拡散光発生体（２０）は、前記光線（３）の前記有指向性の非拡散光を少なくとも部分的に透過させ、少なくとも前記光線（３）の部分発散光線（５３）が前記光通路（４６）に入るように構成され、
   前記部分発散光線（５３）は、前記拡散光発生体（２０）を出て前記光通路（４６）内を進むときの、透過光の主光線方向（５４）によって特徴づけられ、
   前記スクリーン構造（１４）は、前記部分発散光線（５３）の主光線方向（５４）を向くように空間的に傾斜した光の散乱面を有する側壁（４４）を有し、前記光の散乱面は、前記光源（２）の動作中、前記部分発散光線（５３）の少なくとも一部によって照射されることにより、散乱光源の機能を果たす照射スクリーン（３９４、３９５）を提供し、
   前記スクリーン構造（１４）は、前記光源（２）の動作中において、前記部分発散光線（５３）によって直接照射されない非照射スクリーン（３９２、３９３、３９６、３９７）をさらに有し、
   前記照明システム（１）の動作中において、前記非照射スクリーン（３９２、３９３、３９６、３９７）と前記照射スクリーン（３９４、３９５）との間に影／光遷移ライン（４００、４０２）を形成する、
   ことを特徴とする照明システム（１）。
2. 前記スクリーン構造（１４）は、前記スクリーン構造（１４）の光通路内の下流方向に、前記部分発散光線（５３）以上に発散させる漏斗状構造として構成され、
   （ａ）前記光通路（４６）に入るときの前記部分発散光線（５３）の主光線方向（５４）の周り方向における前記スクリーン構造（１４）の広がり、及び、（ｂ）前記部分発散光線（５３）に対する前記スクリーン構造（１４）の向き、の少なくとも１つは、前記部分発散光線（５３）が前記光通路（４６）に入るとき、前記主光線方向（５４）周りの方向において、前記照射スクリーン（３９４、３９５）が部分的に広がるように、例えば、最大でも、２２０度、２００度、又は１９０度に亘って広がるように選択される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明システム（１）。
3. 前記スクリーン構造（１４）は、前記スクリーン構造（１４）の光通路内の下流方向に、前記部分発散光線（５３）以上に発散させる漏斗状構造として構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明システム（１）。
4. 前記非照射スクリーン（３９２、３９３、３９６、３９７）は、前記部分発散光線（５３）が前記光通路（４６）に入るときの前記部分発散光線（５３）の主光線方向（５４）周りの方向において、前記照射スクリーン（３９４、３９５）の両側又は一方の側に配置され、
   前記部分発散光線（７５３）は、散乱光（５００、５１０）のみが前記ランプ傘状構造（７１０）の光通路（７４６）から出るように、前記スクリーン構造（７１４）によって完全にブロックされ、
   前記照射スクリーン（７９４）は、前記非照射スクリーン（７９３）によって囲まれる、又は、前記底部体（１２）と前記非照射スクリーン（７９３）とに接する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明システム。
5. 前記非照射スクリーン（３９２、３９３、３９６、３９７）は、前記部分発散光線（５３）が前記光通路（４６）に入るときの前記部分発散光線（５３）の主光線方向（５４）周りの方向において、前記照射スクリーン（３９４、３９５）の両側又は一方の側に配置され、
   前記部分発散光線（７５３）は、散乱光（５００、５１０）のみが前記ランプ傘状構造（７１０）の光通路（７４６）から出るように、前記スクリーン構造（７１４）によって完全にブロックされる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明システム。
6. 前記非照射スクリーン（３９２、３９３、３９６、３９７）は、前記部分発散光線（５３）が前記光通路（４６）に入るときの前記部分発散光線（５３）の主光線方向（５４）周りの方向において、前記照射スクリーン（３９４、３９５）の両側又は一方の側に配置され、
   前記照射スクリーン（７９４）は、前記非照射スクリーン（７９３）によって囲まれる、又は、前記底部体（１２）と前記非照射スクリーン（７９３）とに接する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明システム。
7. 前記スクリーン構造（１４）は、少なくとも前記照射スクリーン（３９４、３９５、７９４）内において、（ａ）前記部分発散光線の前記有指向性の非拡散光、（ｂ）前記拡散光発生体（２０）の拡散光（５００）、及び、（ｃ）スクリーン構造（１４）自体の拡散光（５１０）、の少なくとも１つに対して、低い吸収特性をもつ光散乱面を有し、
   前記スクリーン構造（１４）は、少なくとも前記照射スクリーン（３９４、３９５、７９４）内において、異方性の拡散反射率をもつ、例えば、鏡面反射方向の周囲にピークをもつ拡散反射率をもつ光散乱面を有し、この散乱光の分布は、全幅半値角が１２０度よりも小さく、例えば９０度、より好ましくは６０度であるピークをもつ、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明システム（１）。
8. 前記スクリーン構造（１４）は、少なくとも前記照射スクリーン（３９４、３９５、７９４）内において、（ａ）前記部分発散光線の前記有指向性の非拡散光、（ｂ）前記拡散光発生体（２０）の拡散光（５００）、及び、（ｃ）スクリーン構造（１４）自体の拡散光（５１０）、の少なくとも１つに対して、低い吸収特性をもつ光散乱面を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明システム（１）。
9. 前記ランプ傘状構造（１０）は、建物の天井（６０）又は壁と一体化され、光井（４０）を形成する、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明システム。
10. 前記光井（４０）は、前記天井（６０）又は壁に形成される開口（３８０）から、前記天井（６０）又は壁の中に延び、
    前記光井（４０）の底面（３１３）は、前記拡散光発生体（２０）によって形成され、
    前記光井（４０）の側壁（４２、４４）は、前記底面（３１３）から前記開口（３８０）に延び、前記照射スクリーン（３９４、３９５）、及び、前記非照射スクリーン（３９２、３９３、３９６、３９７）の少なくとも一方を形成する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の照明システム（１）。
11. 前記スクリーン構造（１４）は、（ａ）前記部分発散光線（５３）の主光線方向（５４）、及び、（ｂ）前記開口（３８０）の少なくともいずれか一方に対して非対照である、
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の照明システム（１）。
12. 前記非照射スクリーン（３９２、３９３、３９６、３９７）を形成する前記側壁（４２）の、前記部分発散光線（５３）の主光線方向（５４）に対する角度は、前記照射スクリーン（３９４、３９５）を形成する前記側壁（４２）の、前記部分発散光線（５３）の主光線方向（５４）に対する角度よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の照明システム（１）。
13. 前記光通路（４６）は、所定の幾何学的形状、例えば、長方形となるように前記底部体によって区切られ、
    前記スクリーン構造（１４）は、前記部分発散光線（５３）に対向する少なくとも１つの面（３９４、３９５）を有し、
    前記スクリーン構造（１４）は、前記部分発散光線（５３）から見て外方に向く少なくとも１つの面（３９２、３９３）を有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明システム。
14. 前記拡散光発生体（２０）は、可視範囲の光を実質的に透過する一方、前記光線の長波長成分よりも短波長成分の方を、より高い効率で散乱し、
    前記拡散光発生体（２０）は第１の材料から成る母材を具備し、前記母材には第２の材料から成る第１の粒子が分散され、前記第１の材料及び第２の材料は、それぞれ第１の屈折率及び第２の屈折率を有し、前記第１の粒子は、その径と前記第１の屈折率との積が、５ナノメートルから３５０ナノメートルの範囲内となるような径を有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明システム。
15. 前記光源（２）は、５度から５０度の範囲内の発散角を有する光源であり、例えば、長方形の拡散光発生体（２０）へ照射する場合に、前記長方形の直交する２方向に対して異なる２つの発散角を有し、例えば、１つの方向では、１０度となるような５度から１５度の範囲の発散角を有し、前記１つの方向に直交する方向では、３０度なるような２０度から４０度の範囲の発散角を有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明システム。
16. 前記光源（２）と前記拡散光発生体（２０）の粒子分布の密度は、前記密度と、前記照明システムが動作中に前記光源（２）によって提供される前記拡散光発生体（２０）上の照度との積が、前記拡散光発生体（２０）上において実質的に一定となるように選択される、
    ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の照明システム。
17. 前記照明システムは、照明タイルのような複合照明モジュールとして構成される、
    ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の照明システム（１０００）。
18. 複数の照明システムであって、各照明システムが請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の照明システムとして構成される複数の照明システムを備え、
    前記複数の照明システムは実質的に同一であり、前記複数の照明システムの夫々は、本照明ユニット内において、総ての照明システムに対して実質的に同じ空間的な向きに配置される、
    ことを特徴とする照明ユニット。
19. 夫々の前記照明システムは、動作中において、少なくとも１つのコントラストライン（４００、４０２、８０２、８０４、９０２、１４００、１４０２）によって特徴付けられ、前記照明システムは、それぞれのコントラストライン（４００、４０２、８０２、８０４、９０２、１４００、１４０２）が平行となるように、或いは、平行であると観測者が知覚するように互いに配置され、
    各照明システムは、各照明システムの有指向性の非拡散光が、部屋内において重なり合わないように構成される、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の照明ユニット。
20. 夫々の前記照明システムは、動作中において、少なくとも１つのコントラストライン（４００、４０２、８０２、８０４、９０２、１４００、１４０２）によって特徴付けられ、前記照明システムは、それぞれのコントラストライン（４００、４０２、８０２、８０４、９０２、１４００、１４０２）が平行となるように、或いは、平行であると観測者が知覚するように互いに配置される、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の照明ユニット。
21. 夫々の前記照明システムは、各照明システムの前記有指向性の非拡散光が、前記スクリーン構造によって完全にブロックされるように構成される、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の照明ユニット。
22. 夫々の前記照明システムは、各照明システムの前記有指向性の非拡散光をスクリーン構造によって完全にはブロックできない可能性はあるものの、少なくとも選択された位置の範囲においては、ひとつの模擬太陽のみが観察者に見えるように、スクリーン構造の位置と大きさを設定することができる、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の照明ユニット。
23. 前記照明システムは、建物の天井（６０）と一体化され、夫々が光井（４０）を形成し、
    前記照明ユニットは、天井ユニットとして構成される、
    ことを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれか１項に記載の照明ユニット。
24. 前記照明システムは、建物の天井（６０）又は壁と一体化され、夫々が光井（４０）を形成する、
    ことを特徴とする請求項１８乃至２２のいずれか１項に記載の照明ユニット。
25. 前記複数の照明システムの各照明システムは、各照明システムの前記有指向性の非拡散光が部分的に前記スクリーン構造を通り、部分発散光線を生成するように構成され、
    前記照明システムは、隣り合う照明システムのそれぞれの部分発散光線が、少なくとも１．５メートル、或いは、例えば少なくとも２．５メートル、或いは、さらに少なくとも４メートルの伝搬長に亘って重なり合わないように、各照明システムの互いの距離を離して配置される、
    ことを特徴とする請求項１８、１９、２０、２２、２３、及び２４の中のいずれか１項に記載の照明ユニット。
26. 前記複数の照明システムの各照明システムは、各照明システムの前記有指向性の非拡散光が部分的に前記スクリーン構造を通り、部分発散光線を生成するように構成され、
    隣り合う照明システムは、隣り合う照明システムのそれぞれの部分発散光線が、前記照明ユニットから、距離にして３メートル未満、例えば２メートル未満、さらに１メートル未満ほど伝搬した後に、隣り合う照明システムのそれぞれの発散光線部分が重なり合うように、各照明システムの互いの距離を離して配置される、
    ことを特徴とする請求項１８、２０、２２、２３、及び２４の中のいずれか１項に記載の照明ユニット。
27. 隣り合う２つの照明システムの前記スクリーン構造は、互いに隣り合う、
    ことを特徴とする請求項１８乃至２６のいずれか１項に記載の照明ユニット。

Images