ホーム > 特許ランキング > ＣＯＥＬＵＸ Ｓ．Ｒ．Ｌ．
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ コエルクス・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-02
(54)【発明の名称】光学フィルタおよびそれを備えた照明ユニット
(51)【国際特許分類】
G02B 6/08 20060101AFI20240925BHJP
G02B 6/02 20060101ALI20240925BHJP
G02B 6/036 20060101ALI20240925BHJP
G02B 6/028 20060101ALI20240925BHJP
F21V 8/00 20060101ALI20240925BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20240925BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20240925BHJP
【ＦＩ】
G02B6/08
G02B6/02 431
G02B6/036
G02B6/028
F21V8/00 263
F21V8/00 241
F21S2/00 600
F21Y115:10
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024515889
(86)(22)【出願日】2021-09-13
(85)【翻訳文提出日】2024-05-09
(86)【国際出願番号】 IB2021058316
(87)【国際公開番号】W WO2023037150
(87)【国際公開日】2023-03-16
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520457694
【氏名又は名称】コエルクス・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＥＬＵＸ Ｓ．Ｒ．Ｌ．
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100189555
【弁理士】
【氏名又は名称】徳山 英浩
(74)【代理人】
【識別番号】100100479
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 三喜夫
(72)【発明者】
【氏名】ディ トラパーニ，パオロ
【テーマコード（参考）】
2H038
2H250
【Ｆターム（参考）】
2H038BA23
2H250AD17
2H250AD46
2H250AD47
2H250BA32
2H250BA33
2H250BA34
2H250BB07
2H250BB17
2H250BB22
2H250BD01
2H250CA02
2H250CA06
2H250CA09
(57)【要約】
実質的に平坦で互いに平行な第１表面および第２表面と、互いに平行であって、少なくとも１つの固体材料で製作された複数の光学的に透明なチャネルであって、各チャネルは、長手方向軸に沿って細長い形状を有し、前記第１表面と前記第２表面との間に延びており、各チャネルは個々の側面を有する、複数の光学的に透明なチャネルと、を備える。各チャネルは、少なくとも１つの、第１屈折率を有する中心コアと、前記中心コアの外側表面を包み、前記第１屈折率よりも小さい第２屈折率を有する第１クラッドと、隣接するチャネルの側面の間に介在し、隣接するチャネルを通る光の通過を低減するように構成される第１光学吸収材料と、を備える。各チャネル（１０３）は、下記の関係を満たす、前記長手方向軸（Ｙ－Ｙ）に沿った長さ（Ｌ）を有する、光学フィルタ（１００）。
【数１】
ここで、ｎａは第１屈折率の値、Ｒは複数のチャネル（１０３）の平均チャネル半径、θ０はフィルタ（１００）のカットオフ角、Ａは５に等しい定数である。
【数１】
ここで、ｎａは第１屈折率の値、Ｒは複数のチャネル（１０３）の平均チャネル半径、θ０はフィルタ（１００）のカットオフ角、Ａは５に等しい定数である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
実質的に平坦な第１表面（１０１）および、前記第１表面（１０１）に対して平行であれ、実質的に平坦な第２表面（１０２）と、互いに平行であって、少なくとも１つの固体材料で製作された複数の光学的に透明なチャネル（１０３）であって、各チャネル（１０３）は、長手方向軸（Ｙ－Ｙ）に沿って細長い構造を有し、前記第１表面（１０３）と前記第２表面（１０２）との間に延びており、各チャネル（１０３）は、個々の側面を有する、複数の光学的に透明なチャネル（１０３）と、を備え、
各チャネル（１０３）は、少なくとも、
第１屈折率を有する中心コア（１１０ａ）と、
前記中心コア（１１０ｂ）の外側表面を包む第１クラッド（１１０ｂ）であって、前記第１屈折率よりも小さい第２屈折率を有する第１クラッド（１１０ｂ）と、
隣接するチャネル（１０３）の側面の間に介在する第１光学吸収材料（１１１）と、を備え、
前記第１光学吸収材料（１１１）は、隣接するチャネル（１０３）を通る光の通過を低減するように構成され、
各チャネル（１０３）は、下記の関係を満たす、前記長手方向軸（Ｙ－Ｙ）に沿った長さ（Ｌ）を有する、光学フィルタ（１００）。
【数1】
ここで、ｎａは第１屈折率の値、Ｒは複数のチャネル（１０３）の平均チャネル半径、θ０はフィルタ（１００）のカットオフ角、Ａは５に等しい、または好ましくは３に等しい、またはより好ましくは２に等しい、またはさらに好ましくは１．５に等しい、またはさらにより好ましくは１．３に等しい定数である。
【請求項2】
各チャネル（１０３）は、複数のクラッド（１１０ｂ，…，１１０ｎ）を備え、各クラッドは、個々の屈折率を有し、各チャネル（１０３）は、個別の屈折率プロファイルを有し、前記屈折率プロファイルは、前記中心コア（１１０ａ）の空間で最大値を有し、半径方向外向き方向に沿って減少する、請求項１に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項3】
前記長さ（Ｌ）はさらに、下記の関係を満たす。【数2】
ここで、ｎａは前記第１屈折率の値、Ｒは複数のチャネル（１０３）の前記平均チャネル半径、θ０はフィルタ（１００）の前記カットオフ角、Ａは５に等しい、または好ましくは３に等しい、またはより好ましくは２に等しい、またはさらに好ましくは１．５に等しい、またはさらにより好ましくは１．３に等しい定数である、請求項２に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項4】
個々のチャネル（１０３）の中心が、個々のチャネル（１０３）の断面の重心点に対応しており、各チャネル（１０３）は、最内側クラッド（１１０ｉ－１）または中心コア（１１０ａ）と隣接する最外側クラッド（１１０ｉ＋１）との間に介在する中間クラッド（１１０ｉ）を備え、前記中間クラッド（１１０ｉ）、前記最内側クラッド（１１０ｉ－１）および前記最外側クラッド（１１０ｉ＋１）は、個々の屈折率を有し、
個々のチャネル（１０３）について、下記の関係が適用される、請求項２または３のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【数3】
ここで、ｎ（ｉ－１）は、前記最内側クラッド（１１０ｉ－１）または前記中心コア（１１０ａ）の屈折率、
ｎ（ｉ）は、前記中間クラッド（１１０ｉ）の屈折率、
ｎ（ｉ＋１）は、前記隣接する最外側クラッド（１１０ｉ＋１）の屈折率、
ｄ（ｉ－１）は、長手方向軸（Ｙ－Ｙ）に対して平行で、個々のチャネル（１０３）の前記中心を通過する軸から、最内側クラッド（１１０ｉ－１）または前記中心コア（１１０ａ）の半径方向外側表面までの平均距離、
ｄ（ｉ）は、長手方向軸（Ｙ－Ｙ）に対して平行で、個々のチャネル（１０３）の前記中心を通過する軸から、中間クラッド（１１０ｉ）の半径方向外側表面までの平均距離、
ｄ（ｉ＋１）は、長手方向軸（Ｙ－Ｙ）に対して平行で、個々のチャネル（１０３）の前記中心を通る軸から、隣接する最外側クラッド（１１０ｉ＋１）の半径方向外側表面までの平均距離である。
【請求項5】
前記光学フィルタ（１００）は、像面および物面を有し、前記物体面および／または前記像面は、前記第１表面（１０１）および／または前記第２表面（１０２）から、下記の関係によって与えられる距離Ｄ１のいずれかまたは両方に配置される、請求項２～４に記載の光学フィルタ（１００）。
【数4】
ここで、Ｌは、個々のチャネル（１０３）の長さ（Ｌ）、
ｎａは、前記中心コア（１１０ａ）の屈折率である。
【請求項6】
前記光学フィルタ（１００）は、像面および物面を有し、前記物体面および／または前記像面は、前記第１表面（１０１）および／または前記第２表面（１０２）から、下記の関係によって与えられる距離Ｄ２のいずれかまたは両方に配置される、請求項２～４に記載の光学フィルタ（１００）。
【数5】
ｎａは、前記中心コア（１１０ａ）の屈折率である。
【請求項7】
各チャネル（１０３）は、最大屈折率ｎｍａｘと最小屈折率ｎｍｉｎを有し、前記最大屈折率ｎｍａｘは、前記中心コア（１１０ａ）の前記第１屈折率に対応し、前記最小屈折率ｎｍｉｎは、チャネル（１０３）の最外側クラッド（１１０ｂ／１１０ｎ）の屈折率に対応しており、
前記最大屈折率ｎｍａｘおよび前記最小屈折率ｎｍｉｎは、約５０％の許容範囲で、下記の関係を満たす、請求項１～６のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【数6】
【請求項8】
各チャネル（１０３）は、実質的に円形断面を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項9】
各チャネル（１０３）は、正多角形断面を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項10】
各チャネル（１０３）は、実質的に楕円形断面を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項11】
各チャネル（１０３）は、非多角形の凹状または凸状の断面を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項12】
各チャネル（１０３）は、正多角形以外の多角形断面、好ましくは正多角形以外の凸状多角形断面を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項13】
各チャネル（１０３）は、少なくとも他のチャネル（１０３）の断面の面積および／または形状とは実質的に異なる面積および／または形状を有する断面を有する、請求項１～１２のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項14】
各チャネル（１０３）の前記中心コア（１１０ａ）は、実質的に円形断面を有する、請求項１～１３のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項15】
前記フィルタ（１００）は、複数の統計的に等価なチャネル（１０３）を備える、請求項１～１４のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項16】
チャネル（１０３）は、長手方向軸（Ｙ－Ｙ）に直交する平面内で実質的にランダムに配向した断面を有する、請求項１～１５のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項17】
前記複数のチャネル（１０３）は、平均的に円形断面を備えた複数のチャネルである、請求項１～１６のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項18】
各チャネル（１０３）は、放物線プロファイルに近似する個別屈折率プロファイルを有する、請求項２～１７のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項19】
下記の式が、各チャネル（１０３）に適用され、【数7】
ｎａは、中心コア（１１０ａ）の屈折率、
ｒは、チャネル（１０３）の中心からの半径距離、
ｇは、下記の式で歌えられる勾配係数、
【数8】
ｎａは、個々のチャネル（１０３）の中心コア（１１０ａ）の屈折率、
Ｒは、平均チャネル半径（１０３）である。
【請求項20】
各チャネルは、複数の少なくとも３個のクラッド、好ましくは少なくとも４個のクラッド、より好ましくは少なくとも５個のクラッド、さらに好ましくは少なくとも７個のクラッドを含む、請求項２～１９のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）。
【請求項21】
・請求項１～２０のいずれか１項に記載の光学フィルタ（１００）と、・光学フィルタ（１００）の第１略平坦表面（１０１）に隣接し、好ましくは接触して位置決めされた反射面（８１０）と、を備える、光反射ユニット（８００）。
【請求項22】
光学フィルタ（１００）の略平坦な第２表面（１０２）に隣接し、好ましくは接触して位置決めされた裏面と、入射光によって照射されるように構成された前面とを含む有彩色拡散層（８２０）を備え、有彩色拡散層（８２０）は、実質的に透明なマトリクス内に分散された複数の実質的に透明なナノエレメントを含み、ナノエレメントおよびマトリクスは異なる屈折率を有し、入射光が標準光源ＣＩＥ Ｅである場合、光反射ユニット（８００）が、カットオフ角（θ０）よりも低い極角で第１ＣＣＴの第１直接光と、カットオフ角（θ０）よりも大きい極角で第２ＣＣＴの第２拡散光とを生成するように構成され、第２ＣＣＴは、第１ＣＣＴの少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、またはより好ましくは１．５倍に等しい、請求項２１に記載の光反射ユニット（８００）。
【請求項23】
・請求項１～２０のいずれか１項に記載の光学フィルタ（１００）と、・光学フィルタ（１００）の第１略平坦表面（１０１）または第２略平坦表面（１０２）に隣接して、好ましくは接触して位置決めされ、入射光によって照射されるように構成された表面を含む有彩色拡散層（９１０）と、を備える有彩色ユニット（９００）であって、
有彩色拡散層（９１０）は、実質的に透明なマトリクス内に分散された複数の実質的に透明なナノエレメントを含み、ナノエレメントおよびマトリクスは異なる屈折率を有し、入射光が標準光源ＣＩＥ Ｅである場合、有彩色ユニット（９００）が、カットオフ角（θ０）よりも低い極角で第１ＣＣＴの第１直接光と、カットオフ角（θ０）よりも大きい極角で第２ＣＣＴの第２拡散光とを生成するように構成され、第２ＣＣＴは、第１ＣＣＴの少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、またはより好ましくは１．５倍に等しい、有彩色ユニット（９００）。
【請求項24】
可視光を非等方性に放射するように構成された直接光源（２００、７００）と、直接光源の下流側に位置決めされた請求項１～２０のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）であって、直接光源（２００）から放射された光によって光学フィルタの入力面（１０１）が照射される光学フィルタ（１００）と、を備える、太陽光を再現するための人工光の照明ユニット（１０００，１０００’）。
【請求項25】
直接光源（２００）は、第１色相関温度またはＣＣＴを有する可視光を放射し、
可視光エミッタ（２０１）と、可視光エミッタによって放射された光をコリメートするための光学系（２０２）と、直接光を放射するための平坦放射面（２０３）とを備え、
直接光放射の平面表面に対して垂直な放射円錐（２０５）の準線を有し、５０度未満、好ましくは３０度未満、より好ましくは１０度未満である、平面放射面上の直接光源の角度輝度プロファイルの半幅として定義される、直接光（２０６）の角度半開口を有する放射円錐（２０７）内に含まれる方向に主に沿って光（２３０）を生成するように構成され、
半幅は、ピーク値の０．５倍に等しい高さで測定され、
角度輝度プロファイルは、空間座標および方位座標に渡って平均化され、
人工光の照明ユニット（１０００）は、第１ＣＣＴよりも少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍に等しい第２色相関温度またはＣＣＴを有する拡散可視光を放射するように構成された拡散光源（３００）を備える、請求項２４に記載の人工光照明ユニット（１０００）。
【請求項26】
直接光源（７００）は、・第１色相関温度またはＣＣＴを有する可視光を放射し、
・実質的に透明な表面（７１０）上に配置された複数の光源（７０２）を備え、複数の光源のうちの各光源（７０２）は、同じ主方向（７０５）に沿ってピークを有する光源角度輝度のプロファイルを備えた光ビーム（７０４）を生成するように配置され構成され、
人工光の照明ユニット（１０００’）は、実質的に平面であり、主方向（７０５）に対して実質的に平行である法線を備えた有彩色光反射ユニット（１１００）を備え、前記有彩色光反射ユニット（１１００）は空間内に位置決めされ、複数の光源（７０２）の光源は、空間を実質的に均一に照射し、
光学フィルタ（１００）は、前記有彩色光反射ユニット（１１００）に含まれ、前記有彩色光反射ユニット（１１００）はさらに少なくとも、
直接光源（７００）に配向した反射面（１１０１）であって、光学フィルタ（１００）は、反射面（１１０１）に隣接して、好ましくは反射面（１１０１）と接触して位置決めされる、反射面（１１０１）と、
光学フィルタ（１００）と直接光源（７００）との間に介在し、第１ＣＣＴの１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは１．８倍に等しい第２色相関温度またはＣＣＴを有する拡散可視光を放射するように構成された拡散光源（３００）とを、備える、請求項２４に記載の人工光の照明ユニット（１０００）。
【請求項27】
自然光を受光するように構成された受光面（２００１）と、受光面（２００１）と少なくとも部分的に重なり合う第１表面（１０１）または第２表面（１０２）を有する、請求項１～２０のいずれか一項に記載の光学フィルタ（１００）と、を備える、太陽光を再現するための自然照明ユニット（２０００，２０００’，２０００”）。
【請求項28】
自然光のＣＣＴより、および／または、５６００ケルビンに等しいＣＣＴより、少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは１．８倍の色相関温度またはＣＣＴを有する拡散可視光を放射するように構成された拡散光源（３００）、あるいは、実質的に透明なマトリクスに分散された複数の実質的に透明なナノエレメントを含む有彩色拡散層（８２０，９１０）であって、ナノエレメントおよびマトリクスは異なる屈折率を有し、入射光が標準光源ＣＩＥ Ｅである場合、自然光ユニット（２０００’，２０００”）が、カットオフ角（θ０）よりも低い極角で第１ＣＣＴの第１直接光と、カットオフ角（θ０）よりも大きい極角で第２ＣＣＴの第２拡散光とを生成するように構成され、第２ＣＣＴは、第１ＣＣＴの少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、またはさらに好ましくは１．５倍に等しい、有彩色拡散層（８２０，９１０）をさらに備える、請求項２７に記載の自然照明ユニット（２０００’，２０００”）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に光学フィルタに関する。さらに本発明は、照明ユニット、特に、こうした光学フィルタを使用する、人工光および／または自然太陽光を模擬する自然光の照明ユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
周知のように、晴れた日の自然光の主な特徴は、ランプの人工光と異なり、下記を行う能力に関連している。
（ｉ）無限遠距離における観察者の眼によって認知される太陽の像を生成する。
（ｉｉ）丸い太陽の像を生成する。
（ｉｉｉ）太陽光の高い指向性（０．５度だけの発散角を有する）により、鮮明な影を生成する。
（ｉｖ）相関色温度（ＣＣＴ）が太陽光の相関色温度よりもはるかに高い天空光によって照射されるため、青い影を生成する。
（ｖ）明るい影、即ち、典型的には、空と太陽光の両方に曝される表面の特性輝度の１５～２０％以上である輝度を備えた影を生成する。
（ｖｉ）晴れた雲のない空と、その空に対して鮮明なコントラストの太陽の像を生成する。
（ｉ）無限遠距離における観察者の眼によって認知される太陽の像を生成する。
（ｉｉ）丸い太陽の像を生成する。
（ｉｉｉ）太陽光の高い指向性（０．５度だけの発散角を有する）により、鮮明な影を生成する。
（ｉｖ）相関色温度（ＣＣＴ）が太陽光の相関色温度よりもはるかに高い天空光によって照射されるため、青い影を生成する。
（ｖ）明るい影、即ち、典型的には、空と太陽光の両方に曝される表面の特性輝度の１５～２０％以上である輝度を備えた影を生成する。
（ｖｉ）晴れた雲のない空と、その空に対して鮮明なコントラストの太陽の像を生成する。
【0003】
自然太陽光と同一の光、即ち、上記特性を備えた光を生成できる照明ユニットの開発は、現在まで達成されていない。特に、自然太陽光に類似した人工光および／または自然光を生成できる照明ユニットの開発は、コストを伴い、得られる製品を市場に出すことが困難になる。
【0004】
実際、本出願人は、無限遠距離における眼に太陽の像を生成するためには（特徴（ｉ））、光の輝度プロファイルが観察面に渡って空間的に均一であることが必要であることを指摘している。この条件は、観察者の両眼が同じ像を見るために必要であり、実質的に無限距離における物体に関する情報を脳に提供する。
【0005】
さらに、雲のない空と鮮明なコントラストの太陽の像（特徴（ｖｉ））を確保するには、太陽光からの角度輝度プロファイルは、カットオフ角に等しい極角の所定の値について打ち消して、即ち、カットオフ角より大きい極角について実質的にゼロに等しい値をとることが必要であり、この極角は、角度輝度プロファイルが最大値を示す方向に対する角度である。さらに、よりリアル感を実現するには、太陽光からの角度輝度プロファイルがカットオフ角付近の極角で最大のコントラストを示すこと、即ち、カットオフ角付近で輝度値の鮮鋭なジャンプを示すことが有用である。さらに、カットオフ角度よりも小さい角度、即ち、角度受容円錐内で実質的に一定、そしてそれ以外では実質的にゼロに等しい輝度値によって特徴付けられる、フラットトップのプロファイルに類似した角度輝度プロファイルの場合、より良好なリアル感が得られる。
【0006】
実際、本出願人は、眼が、雲または霞の空におけるその存在を、標準的なベル形状タイプの角度輝度プロファイル（例えば、ガウシアン）、即ち、カットオフ角なしと関連付けることを指摘している。不都合には、この機能は、晴れた日の体験を呼び起こす照明ユニットの能力を損なうため、市場で人気がない。
【0007】
最後に、丸い太陽の像を保証するために（特徴（ｉｉ））、太陽光からの角度輝度プロファイルが方位角に実質的に依存せず、またはあまり依存しないことが必要である。
【0008】
理論的には、所定の表面に渡って空間的に均一な輝度を生成でき、同時に、カットオフ角より低い極角、即ち、角度受容円錐内で実質的に一定の角度輝度プロファイルを生成できる光学フィルタが、国際公開第２０２０／２０１９３８号に記載された照明ユニットにおいて本出願人によって検討されたマイクロ光学タンデムミキサ（以下、より簡単に「タンデムミキサ」）である。周知のように、こうした光学フィルタは、共通の焦点距離に等しい距離に配置された、互いに向かい合う同一のレンズ（またはマイクロレンズ）の２つのマトリクスで構成される。この光学フィルタは、遠視野でレンズアパーチャの均一に照射された像を生成し、そのため、無限遠視の場合は網膜上にも生成する。従って、レンズが円形であって均一に照射される場合（これは極めて小さいサイズのレンズの場合、達成することは困難ではない）、角度受容円錐内で実質的に一定の輝度の角度プロファイルを生成する。
【0009】
不都合には、国際公開第２０２０／２０１９３８号で使用されているタンデムミキサには、実際にはいくつかの重大な問題を提示する。
【0010】
網膜上に、主像に加えて、主像と実質的に類似した形状（ただし、典型的には主像よりもあまり明るくない）を有する、１つ以上の均一照射の２次像またはゴースト像を再現する。
【0011】
最大の構造簡素化と最大の明るさを確保するには、それを構成するレンズマトリクスは、正方形、長方形、六角形のレンズで構成され、あるいは、いずれの場合も、最大のコンパクト化と入力面と出力面の最大のカバーを可能にする形状を備える。その結果、網膜上に生成される像は円形ではなく、正方形、長方形、六角形などである。
【0012】
要約すると、国際公開第２０２０／２０１９３８号に記載されているタンデムミキサを使用する照明ユニットは、強度が低いことを除いて、主像と同一のゴースト像によって包囲された正方形（または長方形または六角形）の太陽の主像を生成するであろう。
【0013】
国際公開第２０２０／２０１９３８号に記載されているように、２次像の問題を排除するには、タンデムミキサの下流側に、吸収壁（例えば、ハニカム構造に従って編成される）で製作された空の並列チャネルのマトリクスを用いて得られる空間フィルタを導入することが検討された。不都合には、こうした空間フィルタは、フィルタの幾何学的カットオフ角よりも小さい角度でフィルタに入射する光線の５０％だけが吸収されずに出射するため、高い損失を導入し、高い損失または低い伝送効率を生じさせる。さらに、空気から来て吸収壁に出会う場合に光線が受ける必然的な低い角度の拡散により、迷光を生成し、これは、コントラストを低下させ、フィルタの空間変調を有し、そのためフィルタは、輝度プロファイルに望ましくない規則的なパターンを示し、これは観察者によって容易に認知できる。
【0014】
不都合には、上記の輝度プロファイル内の規則的パターンを除去するために、追加のフィルタ、即ち、その下流側に低角度拡散器フィルタを導入する必要がある。重大には、こうした低角度拡散器は、タンデムミキサの第２の述べた問題を軽減する目的を有し、物体が遠くにあるほど、その向こう側に位置決めされた物体の像をぼかすことができるため、正方形、長方形、六角形などの像を円形に変換する。しかしながら、不都合には、低角度拡散器フィルタは、ガウシアン型のテールによって特徴付けられる角度輝度プロファイル、即ち、鋭いカットオフ角のないプロファイルを生成する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の目的は、上記問題点を克服する光学フィルタを提供することである。本発明の更なる目的は、自然太陽光を模擬する照明ユニットに使用すると、良好に明確化された輪郭を備えた円形の太陽の像を無期限に生成できる光学フィルタを提供することである。本発明の他の目的は、円形の太陽の像を再現する照明ユニットを提供することである。さらに他の目的は、自然光を模擬する照明ユニットに使用すると、光学フィルタの下流側にある低角度拡散器フィルタの使用を不要にし、太陽の像と空の像との間の鮮明なコントラストを維持することが可能になる。特に、本発明の目的は、良好に明確化された輪郭を備えた円形の太陽の像を無期限に提供できる、自然太陽光を模擬する照明ユニットを実現することである。本発明の更なる目的は、雲のない空に対して鮮明なコントラストで太陽の像を無期限に提供できる、自然太陽光を模擬する照明ユニットを実現することである。本発明の更なる目的は、自然太陽光を模擬する人工光および／または自然光の照明ユニットに使用すると、良好に明確化された輪郭を備えた円形の太陽の像を無期限に生成できる光学フィルタを提供することである。本発明の更なる他の目的は、良好に明確化された輪郭を備えた円形の太陽の像を無期限に提供できる、自然太陽光を模擬する人工光の照明ユニットを実現することである。最後に特に、本発明の更なる目的は、良好に明確化された輪郭を備えた円形の太陽の像を無期限に提供できる、自然太陽光を模擬する自然光の照明ユニットを実現することである。
【0016】
本発明のこれらおよび他の目的は、本明細書の不可欠な部分を形成する、添付請求項の特徴を組み込んだ、自然光を模擬する照明デバイス用の光学フィルタによって達成される。
【0017】
第１態様によれば、本発明は、光学フィルタを提供するものであり、これは、実質的に平坦な第１表面と、第１表面に対して平行であり、実質的に平坦な第２表面と、互いに平行であって、少なくとも１つの固体材料で製作された複数の光学的に透明なチャネルと、隣接するチャネルの側面の間に介在する第１光学吸収材料とを備え、前記第１光学吸収材料は、隣接するチャネルを通る光の通過を低減するように構成される。
【0018】
各チャネルは、長手方向軸に沿って細長い構造を有し、第１表面と第２表面との間に延びている。各チャネルは、個々の側面を有する。
【0019】
各チャネルはさらに、少なくとも、第１屈折率を有する中心コアと、中心コアの外側面を包み、第１屈折率よりも低い第２屈折率を有する第１クラッドとを備える。
【0020】
また、各チャネルは、下記の関係を満たす、長手方向軸に沿った長さ（Ｌ）を有する。
ここで、ｎａは第１屈折率の値、θ０はフィルタのカットオフ角、Ｒは複数のチャネルの平均チャネル半径、Ａは５に等しい、または好ましくは３に等しい、またはより好ましくは２に等しい、またはさらに好ましくは１．５に等しい、またはさらにより好ましくは１．３に等しい定数である。
【数1】
ここで、ｎａは第１屈折率の値、θ０はフィルタのカットオフ角、Ｒは複数のチャネルの平均チャネル半径、Ａは５に等しい、または好ましくは３に等しい、またはより好ましくは２に等しい、またはさらに好ましくは１．５に等しい、またはさらにより好ましくは１．３に等しい定数である。
【0021】
カットオフ角θ０の小さい値、即ち、θ０の＜１０°の場合、前述の関係は下記のように近似できる。
【数2】
【0022】
この説明および添付の請求項において、用語「平均」および「平均値」を含む表現は、特段の指定がない限り、複数のチャネルの分布に渡る平均を示すことを意図する。
【0023】
具体的には、複数のチャネルに渡って平均された平均チャネル半径は、下記の関係によって定義される。
Ｆｃは、チャネルの入力面または出力面の面積であり、チャネルの長手方向軸と第１表面または第２表面の法線との間の角度である。
【数3】
【0024】
具体的には、フィルタのカットオフ角θ０は、長手方向軸を基準として測定される極角の平均であり、その結果、フィルタの角度輝度プロファイルが実質的に相殺される（隣接するチャネル間に介在する第１光学吸収材料の存在に起因して）、即ち、例えば、フィルタが、拡散光によって、即ち、均一かつ等方性の輝度プロファイルを備えた光によって照射される場合など、ピーク値の１／１０、好ましくは１／２０、好ましくは１／３０に等しい値をとり、平均は、方位角に渡って、そして、フィルタの表面全体に渡って評価される。代替として、フィルタのカットオフ角θ０は、極角値の方位座標に渡る平均であり、そのためフィルタが拡散光によって照射された場合、フィルタの発光強度プロファイルが実質的に打ち消される。
【0025】
好都合には、隣接チャネル間に介在する第１光学吸収材料により、光学フィルタの隣接チャネル間のクロストーク現象を低減および／または排除することが可能になる。
【0026】
好都合には、隣接チャネル間に介在する第１光学吸収材料により、チャネルの外側にあるフィルタの第１表面と第２表面との間の光の通過を低減および／または排除することが可能になる。
【0027】
本出願人は、隣接チャネル間に介在する第１光学吸収材料の使用により、隣接チャネル間、およびチャネルの外側にある第１表面と第２表面との間の光の通過を低減および／または排除することが可能となり、これによりθ０の鋭いカットオフ角に寄与することを有利に観察した。
【0028】
さらに、本出願人は、空気の代わりに固体材料をチャネルに使用することにより、吸収性クラッドによって低角度拡散を低減または除去することが可能になり、こうしてコントラストを増加させ、チャネルの望ましくない視認性を低減できることを有利に観察した。
【0029】
さらに、各チャネルが少なくとも中心コアと第１クラッドを含む構成により、均質チャネルの場合と比較して、フィルタの伝送効率を著しく増加させ、消費を低減する。実際、吸収されるはずの光線の少なくともいくつかは、全反射（ＴＩＲ）によって反射され、角度θ＜θ０で各チャネルに出入りする。
【0030】
さらに、上部において、チャネルの長さＬをＬ０よりわずかに大きい値に制限すること、即ち、チャネルの幾何学的カットオフ角およびＴＩＲ角度が一致する長さ、即ち、各出射光線がチャネル内で１回だけの反射を受ける長さに制限することにより、例えば、ガイドチャネルを備えたフィルタの一般的ケースと比較して、フィルタの厚さを最小限にすることが可能になり、従って、原材料のコストおよび消費も最小限にできる。
【0031】
本発明は、下記の好ましい特徴の少なくとも１つを有してもよく、特にこれらは、特定用途のニーズを満たすために、必要に応じて互いに組合せてもよい。
【0032】
好ましくは、平均チャネル半径は、０．５ｍｍ未満（Ｒ＜０．５ｍｍ）であり、より好ましくは０．２ｍｍ未満（Ｒ＜０．２ｍｍ）であり、さらに好ましくは０．１ｍｍ未満（Ｒ＜０．１ｍｍ）である。
【0033】
好都合には、平均チャネル半径のサブミリメートルまたはマイクロメートルの寸法は、チャネルの視覚解像度より下回るため、その視認性をさらに減少させる。
【0034】
好ましくは、カットオフ角は、１°＜θ０＜５０°の範囲であり、より好ましくは２°＜θ０＜２０°の範囲であり、さらに好ましくは３°＜θ０＜１０°の範囲である。
【0035】
好ましくは、１つだけのクラッドを含むチャネルの場合、各チャネルの長さＬは、下記の関係を満たす。
ここで、Ｂは、１／５に等しい、好ましくは１／３に等しい、より好ましくは１／２に等しい、さらに好ましくは１／１．５に等しい、さらにより好ましくは１／１．３に等しい定数である。
【数4】
【0036】
好ましくは、各チャネルは、複数のクラッドを含み、各クラッドは、個々の屈折率を有する。好ましい構成では、各チャネルは、少なくとも３個のクラッド、好ましくは少なくとも４個のクラッド、より好ましくは少なくとも５個のクラッド、さらに好ましくは少なくとも７個のクラッドの複数のクラッドを含む。
【0037】
好ましくは、各チャネルは、個別の屈折率プロファイルを有し、前記屈折率プロファイルは、前記中心コアの空間で最大値を有し、半径方向外向き方向に沿って減少する。
【0038】
好ましくは、各チャネルは、最大屈折率ｎｍａｘおよび最小屈折率ｎｍｉｎを有する。前記最大屈折率ｎｍａｘは、前記中心コアの前記第１屈折率に対応し、前記最小屈折率ｎｍｉｎは、チャネルの最外側クラッドの屈折率に対応する。
【0039】
好ましくは、前記最大屈折率ｎｍａｘおよび前記最小屈折率ｎｍｉｎは、約５０％の許容範囲で下記の関係を満たす。
ここで、θ０は、フィルタ（１００）の前記カットオフ角である。
【数5】
【0040】
好都合には、この条件（Ｌ≒Ｌ０と等価）は、角度θ＜θ０において、コアに入るすべての光線にＴＩＲ反射を拡張することによって、効率をさらに最大化する。第１クラッドの充分に薄い厚さの場合、５０％より著しく大きいチャネルの透過係数Ｔ、例えば、角度θ＜θ０では、Ｔ＞６０％、またはＴ＞７０％が得られる。
【0041】
好ましくは、長さＬは、下記の関係も満たす。
ここで、ｎａは、第１屈折率の値、Ｒは、複数のチャネルの平均チャネル半径、θ０は、フィルタ１００のカットオフ角、Ａは、５に等しい、または好ましくは３に等しい、またはより好ましくは２に等しい、またはさらにより好ましくは１．５に等しい、またはさらにより好ましくは１．３に等しい定数である。
【数6】
【0042】
小さい値のカットオフ角θ０、即ち、θ０＜１０°の場合、前述の関係は下記のように近似できる。
【数7】
【0043】
具体的には、本出願人が検証したように、Ｌ１は、公称長さであり、これは、放物線屈折率、円形断面、半径Ｒ、中心屈折率ｎａの半径方向プロファイルを備えたＧＲＩＮ(GRaded INdex)ファイバが、均一に照射され、光学吸収性の外部カバーで覆われる場合、媒体内でその長さに等しい焦点を生成し、遠視野において入力アパーチャの像を生成し、特に、カットオフ角θ０で実質的にフラットトップ（平坦頂）の光強度の角度プロファイルを作成するために有するべき長さである。
【0044】
好ましくは、複数のクラッドを含むチャネルの場合、各チャネルの長さＬは以下の関係を満たす。
ここで、Ｂは、１／５に等しい、好ましくは１／３に等しい、より好ましくは１／２に等しい、さらに好ましくは１／１．５に等しい、さらにより好ましくは１／１．３に等しい定数である。
【数8】
【0045】
本出願人は、「鮮明なカットオフ」または、最大傾斜または、最大コントラストを備えたフィルタを達成するために、ＢＬ１より短いチャネルの長さは、フィルタの性能低下をもたらし、例えば、３０％より大きいカットオフ角の近傍において角度輝度プロファイルの傾斜の減少に関連したコントラストの損失をもたらすことを検証した。
【0046】
好ましくは、各チャネルは、個々のチャネルの長手方向軸に対して直交する断面の重心点に対応する個々の中心を有する。
【0047】
本説明および添付の請求項において、用語「断面」は、長手方向軸に直交する平面における断面を意味することを意図している。
【0048】
好ましくは、各チャネルは、最内側クラッドまたは中心コアと、隣接する最外側クラッドとの間に介在する中間クラッドを含み、前記中間クラッド、前記最内側クラッド、および前記最外側クラッドは、個々の屈折率を有し、各チャネルについて、下記の関係が適用される。
ここで、ｎ（ｉ－１）は、前記最内側クラッドまたは前記中心コアの屈折率、
ｎ（ｉ）は、前記中間クラッドの屈折率、
ｎ（ｉ＋１）は、隣接する最外側クラッドの屈折率、
ｄ（ｉ－１）は、長手方向軸に対して平行で、個々のチャネルの前記中心を通過する軸から、最内側クラッドまたは前記中心コアの半径方向外側表面までの平均距離、
ｄ（ｉ）は、長手方向軸に対して平行で、個々のチャネルの前記中心を通る軸から、前記中間クラッドの半径方向外側表面までの平均距離、
ｄ（ｉ＋１）は、長手方向軸に対して平行で、個々のチャネルの前記中心を通過する軸から、前記隣接する最外側クラッドの半径方向外側表面までの平均距離であり、平均は、方位角に渡って、そして個々のチャネルの断面に渡る平均を意味することを意図している。
【数9】
ｎ（ｉ）は、前記中間クラッドの屈折率、
ｎ（ｉ＋１）は、隣接する最外側クラッドの屈折率、
ｄ（ｉ－１）は、長手方向軸に対して平行で、個々のチャネルの前記中心を通過する軸から、最内側クラッドまたは前記中心コアの半径方向外側表面までの平均距離、
ｄ（ｉ）は、長手方向軸に対して平行で、個々のチャネルの前記中心を通る軸から、前記中間クラッドの半径方向外側表面までの平均距離、
ｄ（ｉ＋１）は、長手方向軸に対して平行で、個々のチャネルの前記中心を通過する軸から、前記隣接する最外側クラッドの半径方向外側表面までの平均距離であり、平均は、方位角に渡って、そして個々のチャネルの断面に渡る平均を意味することを意図している。
【0049】
好ましくは、光学フィルタは、像面を有する。
好ましくは、光学フィルタは、物面も有する。
好ましくは、光学フィルタは、物面も有する。
【0050】
特に、物体面および／または像面は、以下の関係式によって与えられる長手方向軸の方向に沿って第１面および／または第２面から距離Ｄ１に配置される。
ここで、Ｌは、個々のチャネルの長さ（Ｌ）、
ｎａは、中心コアの屈折率である。
【数10】
ｎａは、中心コアの屈折率である。
【0051】
好都合には、チャネルの中心から遠くに行くにつれて減少する屈折率を備えた複数のクラッドの使用により、および／または、屈折率の変化と中心からの平均距離の変化との間の比率が、１つのクラッドから次のクラッドまでに増加すること、および／または、チャネルが、Ｄ１に等しい空気中の焦点距離を備えたＧＲＩＮレンズまたはファイバのように挙動するため、互いに共役で、長手方向軸の方向に沿ってフィルタの第１表面１０１からおよび第２表面１０２から距離Ｄ１に位置決めされた物面および像面を生成できるようにすること、即ち、正であってＬに等しい媒体中の焦点を有する、長さＬを備えたＧＲＩＮレンズまたはファイバの場合に生ずるように、単一のクラッドを備えたフィルタの場合に比べてフィルタの厚さをさらに減少させることによって、高い効率およびコントラストを持つ光学フィルタを得ることができる。例えば、チャネルの中心から遠くに行くにつれて減少する屈折率を備えた複数のクラッドの使用により、単一のクラッドの場合と比較して、同じカットオフ角で、効率の著しい損失なしで、コントラストの著しい増加とともに、光学フィルタの長さをＬ０／Ｌ１≒１．３のオーダーの比率で低減できる。
【0052】
好都合には、個別の屈折率プロファイルを備えたフィルタの設計により、連続的な屈折率プロファイルを持つＧＲＩＮファイバの使用をベースとした設計の場合と比較して、製造プロセスを大幅に簡素化でき、よってコストを削減できる。
【0053】
驚くべきことに、本出願人が検証したように、性能を著しく損なうことなしにこれら全てが可能である。具体的には、本発明の解決主題は、マルチクラッドポリマー光ファイバ（ポリマーマルチステップインデックス光ファイバ）の使用を可能にし、これは、石英またはガラスのＧＲＩＮ光ファイバよりもはるかに安価であり、連続的な屈折率変調を生成する場合にはその使用が実質的に必要となる。こうしたポリマーファイバは、例えば、中心プリフォームコアと、光学フィルタのチャネルの中心コアおよびクラッドの屈折率、半径、平均厚さにそれぞれ等しい屈折率、平均半径、平均厚さを有する複数のクラッドと、を含む、例えば、円筒形、正方形、六角形などのプリフォームから開始して得ることができる。
【0054】
好ましくは、物面および／または像面は、第１表面および／または第２表面から、下記の関係式によって与えられる距離Ｄ２に配置される。
ここで、Ｌは、個々のチャネルの長さ、
ｎａは、中心コアの屈折率であり、フィルタの長手方向軸は、第１表面および第２表面に対して実質的に直交している。
【数11】
ｎａは、中心コアの屈折率であり、フィルタの長手方向軸は、第１表面および第２表面に対して実質的に直交している。
【0055】
好都合には、こうしたチャネルは、長さＬを持つＧＲＩＮレンズまたはファイバのように挙動し、媒体内の焦点は、正であり２Ｌに等しい。従って、フィルタの入力面および出力面のうちの１つを適切にミラーリング（鏡映）することによって、２段階で動作し、厚さＬ≒１／２×Ｌ１を有し、２倍長さのフィルタと同様の性能を有するフィルタを得ることが可能であり、その結果、更なるコストと原材料の節約をもたらす。
【0056】
好ましくは、各チャネルは、一定の断面構造を有し、以下では「押し出し固体構造」とも呼ばれる。
【0057】
いくつかの実施形態によれば、各チャネルは、実質的に円形断面を有する円筒構造を有する。フィルタの長手方向軸が、第１表面または第２表面の法線に対してゼロ以外の角度αで傾斜している場合、各チャネルの断面の形状は、例えば、チャネルの面を長手方向軸に直交する平面、即ち、断面平面に投影することによって得られることに留意すべきである。
【0058】
好都合には、例えば、拡散光源の場合、こうしたチャネルは、方位角とは独立した発光強度の角度プロファイルを生成し、複数のこうしたチャネルを含む光学フィルタが、丸い太陽の像を再現するために必要な方位角とは独立した角度輝度プロファイルを生成する。
【0059】
他の実施形態によれば、各チャネルは、実質的に非円形断面を有する。
【0060】
いくつかの実施形態によれば、各チャネルの断面に外接する円周の半径と内接する円周の半径の比の複数のチャネルに渡る平均が、１．０５より大きい値、好ましくは１．２より大きい値、より好ましくは１．３より大きい値を有する。
【0061】
本明細書および添付の請求項の文脈において、表現「内接円周」は、複数の内接円周を意味することを意図しており、各円周は、個々のチャネルの断面に内接する。
【0062】
本明細書および添付の請求項の文脈において、表現「外接円周」は、複数の外接円周を意味することを意図しており、各円周は、個々のチャネルの断面に外接する。
【0063】
好ましくは、各チャネルの断面に外接する円周の半径と内接する円周の半径の比の平均は、３未満、好ましくは２．５未満、より好ましくは２未満の値を有する。
【0064】
種々の実施形態によれば、光学フィルタは、多角形断面を備えた複数のチャネルを含む。好ましくは、光学フィルタは、正多角形断面、例えば、三角形、正方形、または六角形の断面を有する複数のチャネルを含んでもよい。
【0065】
好都合には、多角形断面を備えたチャネルは、円形断面を備えたチャネルの場合よりも、平面のより大きい被覆または平面充填(tessellation)を可能にし、従って、入射光を収集できるチャネルのより大きい全体断面、そして可能ならばより大きい透過効率を可能にする。
【0066】
代替の実施形態では、各チャネルは、実質的に非円形断面を備えた押し出し固体に実質的に一致し、および／または、実質的に円形断面を備えた円筒形状を有する中心コアを有する。
【0067】
好都合には、この構造により、チャネルによってフィルタの第１表面に入射する光の収集を最適化することが可能になる。実際、この構造により、チャネルの断面によるフィルタの表面の占有を最適化でき、可能性のある隙間を最小限に低減できる。しかしながら、光束の大部分を搬送する中心コアの断面の実質的に円形形状は、チャネル断面の非円形、例えば、多角形の形状にもかかわらず、方位座標φに実質的に独立し、またはほとんど依存しない各チャネルの発光強度プロファイルを生成するのに役立つ。この機構は、円形の太陽の像を効率的に生成するという目的に積極的に寄与する。
【0068】
本発明のいくつかの実施形態によれば、フィルタは、互いに異なる、即ち、断面平面において互いに異なる面積および／または形状および／または配向を有する断面の分布によって特徴付けられる複数のチャネルを備える。好ましくは、各チャネルはそれぞれ、少なくとも他のチャネルの断面の面積および／または形状とは実質的に異なる面積および／または形状を備えたセクションを有する。
【0069】
他の実施形態によれば、フィルタは、複数のチャネルを備え、各チャネルの各断面に内接する円周の半径の分布は、同じ分布に渡る平均値の２％、好ましくは４％、より好ましくは６％より大きい標準偏差を有し、断面は、長手方向軸に対して直交する平面内にある。
【0070】
好ましくは、フィルタは、複数のチャネルを備え、各チャネルの各断面に内接する円周の半径の分布は、平均値の７０％未満、好ましくは５０％、より好ましくは３０％未満の標準偏差を有する。
【0071】
本発明のいくつかの実施形態によれば、フィルタは、互いに異なる、および／または統計的に等価である複数のチャネルを備える。
【0072】
「統計的に等価」とは、チャネルが特定の特性、例えば、断面平面における特定の面積、形状、または配向の断面を有する確率が、複数のチャネルの各チャネルについて実質的に同じであることを意味する。一例として、複数の統計的に等価なチャネルが、断面平面内の特定の位置から実質的に独立した、断面の面積および／または形状および／または配向の平均など、局所的な平均値を生成し、局所平均は、例えば、１５ｃｍに等しい、好ましくは１０ｃｍに等しい、より好ましくは５ｃｍに等しい半径を持つ円形領域に渡る平均として定義される。
【0073】
好都合には、チャネルの統計的等価性により、単一チャネルの特性が他のチャネルの特性とどれだけ異なるかに関係なく、フィルタ内で観察される特定の位置に関して観察者によって知覚されるフィルタの光学特性の不変性をもたらす。
【0074】
好ましくは、複数のチャネルは、各チャネルの前述した光学特性の各々が、フィルタの局所的に検証された平均光学特性でもあるように構成される。例えば、共役な物面と像面もフィルタの機構であり、この場合、第１表面および／または第２表面に対して平行であり、距離は、常に長手方向軸に沿って測定される。
【0075】
好ましくは、光学フィルタは、下記のような複数のチャネルを備える。
・内接円周の半径の分布は、平均値の３％、好ましくは５％、より好ましくは７％より大きい標準偏差によって特徴付けられる。
・複数の内接円周の半径の局所的平均の分布は、フィルタ全体に渡る平均値の５％未満、好ましくは３％未満、より好ましくは１％未満の標準偏差によって特徴付けられ、こうした局所的平均は、１５ｃｍ未満、好ましくは１０ｃｍ未満、より好ましくは５ｃｍ未満の半径を持つ円に含まれるフィルタの領域に渡って行われる。
・内接円周の半径の分布は、平均値の３％、好ましくは５％、より好ましくは７％より大きい標準偏差によって特徴付けられる。
・複数の内接円周の半径の局所的平均の分布は、フィルタ全体に渡る平均値の５％未満、好ましくは３％未満、より好ましくは１％未満の標準偏差によって特徴付けられ、こうした局所的平均は、１５ｃｍ未満、好ましくは１０ｃｍ未満、より好ましくは５ｃｍ未満の半径を持つ円に含まれるフィルタの領域に渡って行われる。
【0076】
好ましくは、フィルタは、長手方向軸に対して直交する平面内で実質的にランダムに配向した断面を持つ複数のチャネルを備える。
【0077】
特に、本発明のいくつかの実施形態によれば、フィルタは、下記のように、実質的に非円形断面を持ち、実質的にランダムに配向した複数のチャネルを備える。
（ｉ）長手方向軸に対して直交する断面を備えた平面における各チャネルの断面に外接する円周の半径と内接する円周の半径の比の平均は、１．０５より大きい値、好ましくは１．２より大きい値、より好ましくは１．３より大きい値を有する。
（ｉｉ）関係Ｆ（ｘ，ｙ）＞ＣＦｍａｘを満たす断面平面内の点の軌跡｛ｘ，ｙ｝は、実質的に円であり、即ち、中心からの周囲の最大距離と、中心からの周囲の最小距離が、中心からの周囲の平均距離の３０％未満、好ましくは２０％未満、より好ましくは１０％未満の量だけ互いに異なるような周囲によって区切られた表面であり、平均は、チャネルの周囲に渡って行われ、Ｃ＝０．５、好ましくはＣ＝０．３、より好ましくはＣ＝０．２であり、Ｆ（ｘ，ｙ）は、下記によって取得される関数である。
（ｉ）断面平面（ｘ，ｙ）内で全てのチャネル断面を回転なしで並進（平行移動）させ、その結果、これらが中心において垂直に、即ち、座標ｙに沿って、水平に、即ち、座標ｘに沿って整列すること。
（ｉｉ）点（ｘ，ｙ）を含む並進した断面の数に等しい値をＦ（ｘ，ｙ）に与えること。
（ｉ）長手方向軸に対して直交する断面を備えた平面における各チャネルの断面に外接する円周の半径と内接する円周の半径の比の平均は、１．０５より大きい値、好ましくは１．２より大きい値、より好ましくは１．３より大きい値を有する。
（ｉｉ）関係Ｆ（ｘ，ｙ）＞ＣＦｍａｘを満たす断面平面内の点の軌跡｛ｘ，ｙ｝は、実質的に円であり、即ち、中心からの周囲の最大距離と、中心からの周囲の最小距離が、中心からの周囲の平均距離の３０％未満、好ましくは２０％未満、より好ましくは１０％未満の量だけ互いに異なるような周囲によって区切られた表面であり、平均は、チャネルの周囲に渡って行われ、Ｃ＝０．５、好ましくはＣ＝０．３、より好ましくはＣ＝０．２であり、Ｆ（ｘ，ｙ）は、下記によって取得される関数である。
（ｉ）断面平面（ｘ，ｙ）内で全てのチャネル断面を回転なしで並進（平行移動）させ、その結果、これらが中心において垂直に、即ち、座標ｙに沿って、水平に、即ち、座標ｘに沿って整列すること。
（ｉｉ）点（ｘ，ｙ）を含む並進した断面の数に等しい値をＦ（ｘ，ｙ）に与えること。
【0078】
好都合には、実質的に非円形で実質的にランダムに配向した断面を備えた複数のチャネルを提供するフィルタ構成は、円形断面を備えた同一のチャネルの場合よりも製造のより容易さ、および／または、より大きい被覆または平面充填を可能にし、よってより低いコストおよびより大きい透過効率を可能にするとともに、平均して方位角から実質的に独立した角度輝度プロファイルの生成を可能にする。輝度プロファイルのこれらの平均特性は、観察者において丸い太陽の認識を生成するのに充分である。例えば、平均半径Ｒ＜０．５ｍｍ、Ｒ＜０．２ｍｍ、より好ましくはＲ＜０．１ｍｍを備え、カットオフ角θ０＞１°、好ましくはθ０＞２°、より好ましくはθ０＞４°によって特徴付けられるチャネルを考えると、フィルタから典型的な距離、即ち、数十センチメートルを超える距離にいる観察者における太陽の像の形成に関与するチャネルの数は、数百、数千、または数万のユニットより多く、即ち、観察者に平均輝度の認知を生成するのに充分である。
【0079】
好ましくは、各チャネルは、一定の断面を備えた構造、または非多角形の凹面断面または凸面断面を備えた押し出し固体の構造を有する。
【0080】
好ましくは、各チャネルは、一定の断面を備えた構造、または正多角形以外(irregular)の多角形断面を有する押し出し固体の構造、即ち、非正多角形に一致する断面を有する構造を有する。さらに好ましくは、各チャネルは、一定の断面を備えた構造、または正多角形以外の凸状多角形断面を備えた押し出し固体の構造を有する。
【0081】
好ましくは、フィルタは、下記のように、正多角形以外の多角形断面を備えたプリズム構成を備えた複数のチャネルを備える。
（ｉ）長手方向軸に対して直交する断面を備えた平面における各チャネルの断面に外接する円周の半径と内接する円周の半径の比の平均は、１．０５より大きい値、好ましくは１．２より大きい値、より好ましくは１．３より大きい値を有する。
（ｉｉ）関係Ｆ（ｘ，ｙ）＞ＣＦｍａｘを満たす断面平面内の点の軌跡｛ｘ，ｙ｝は、実質的に円であり、即ち、中心からの周囲の最大距離と、中心からの周囲の最小距離が、中心からの周囲の平均距離の３０％未満、好ましくは２０％未満、より好ましくは１０％未満の量だけ互いに異なるような周囲によって区切られた表面であり、平均は、チャネルの周囲に渡って行われ、Ｃ＝０．５、好ましくはＣ＝０．３、より好ましくはＣ＝０．２であり、Ｆ（ｘ，ｙ）は、下記によって取得される関数である。
（ａ）断面平面内で全てのチャネル断面を回転なしで並進（平行移動）させ、その結果、これらが中心において垂直に座標ｙに沿って、水平に座標ｘに沿って整列すること。
（ｂ）点（ｘ，ｙ）を含む並進した断面の数に等しい値をＦ（ｘ，ｙ）に与えること。
（ｉ）長手方向軸に対して直交する断面を備えた平面における各チャネルの断面に外接する円周の半径と内接する円周の半径の比の平均は、１．０５より大きい値、好ましくは１．２より大きい値、より好ましくは１．３より大きい値を有する。
（ｉｉ）関係Ｆ（ｘ，ｙ）＞ＣＦｍａｘを満たす断面平面内の点の軌跡｛ｘ，ｙ｝は、実質的に円であり、即ち、中心からの周囲の最大距離と、中心からの周囲の最小距離が、中心からの周囲の平均距離の３０％未満、好ましくは２０％未満、より好ましくは１０％未満の量だけ互いに異なるような周囲によって区切られた表面であり、平均は、チャネルの周囲に渡って行われ、Ｃ＝０．５、好ましくはＣ＝０．３、より好ましくはＣ＝０．２であり、Ｆ（ｘ，ｙ）は、下記によって取得される関数である。
（ａ）断面平面内で全てのチャネル断面を回転なしで並進（平行移動）させ、その結果、これらが中心において垂直に座標ｙに沿って、水平に座標ｘに沿って整列すること。
（ｂ）点（ｘ，ｙ）を含む並進した断面の数に等しい値をＦ（ｘ，ｙ）に与えること。
【0082】
好都合には、非正多角形断面を備えたプリズム構成を備えた複数のチャネル、および／または、各チャネルが他のチャネルの形状および／または面積とは実質的に異なる形状および／または面積を備えた多角形断面を有する場合、多角形の配向が実質的にランダムであれば、方位座標から実質的に独立した平均輝度の角度プロファイルの生成を可能にするとともに、平面の最大の断面被覆または平面充填を可能にする。
【0083】
更なる態様によれば、本発明は、照明ユニットを提供する。
【0084】
好ましくは、照明ユニットは、人工光の照明ユニットである。
【0085】
人工光の照明ユニットは、直接光源を備える。直接光源は、非等方的に可視光を放射し、第１色相関温度またはＣＣＴを有する。
【0086】
好ましくは、直接光源は、可視光エミッタと、可視光エミッタによって放射される光をコリメートする光学系と、直接光を放射する平坦表面と、を備える。
【0087】
好ましくは、直接光源は、直接光放射の平面表面に対して垂直な放射円錐の準線(directrix)を有し、平面放射表面上の直接光源の角度輝度プロファイルの半値幅として、５０度未満、好ましくは３０度未満、より好ましくは１０度未満が定義される、直接光の角度半開口を有する、放射円錐内に含まれる方向に主に沿って光を発生するように構成される。この半値幅は、ピーク値の０．５倍に等しい高さで測定され、角度輝度プロファイルは、空間座標および方位座標φに渡って平均化される。
【0088】
人工光の照明ユニットはさらに、直接光源の下流側に位置決めされた、本発明に係る光学フィルタを備え、光学フィルタの第１表面１０１は、直接光源の直接光の放射の平坦表面上に少なくとも部分的に重ね合わされる。
【0089】
好ましくは、人工光の照明ユニットは、第１ＣＣＴおよび／または５６００ケルビンに等しいＣＣＴよりも少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは１．８倍大きい第２色相関温度またはＣＣＴを有する拡散可視光を放射するように構成された拡散光源を含む。
【0090】
代替の実施形態によれば、太陽光を再現するための人工光の照明ユニットは、第１色相関温度またはＣＣＴを有する可視光を非等方的に放射するように構成された直接光源を備え、直接光源は、実質的に透明な表面上に配置された複数の光源を含み、複数の光源の各光源は、同じ主方向に沿ってピークを有する光源角度輝度のプロファイルを備えた光ビームを発生するように配置され構成される。
【0091】
この代替の実施形態によれば、太陽光を再現する人工光の照明ユニットはさらに、実質的に平面であり、主方向に対して実質的に平行である法線を備えた有彩色光反射ユニットを備え、前記有彩色光反射ユニットは空間内に位置決めされ、複数の光源の光源は、それを実質的に均一に照射する。
【0092】
好ましくは、前記有彩色光反射ユニットは、直接光源に配向した反射面を備える。
【0093】
好ましくは、有彩色光反射ユニットはさらに、反射面に隣接し、好ましくは反射面と接触して位置決めされた、本発明に係る光学フィルタを備える。
【0094】
好ましくは、前記有彩色光反射ユニットはさらに、光学フィルタと直接光源との間に介在し、第１ＣＣＴおよび／または５６００ケルビンに等しいＣＣＴよりも少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは１．８倍大きい第２色相関温度またはＣＣＴを有する拡散可視光を放射するように構成された拡散光源を備える。
【0095】
異なる態様によれば、本発明は、自然光の照明ユニットを提供する。
【0096】
自然光の照明ユニットは、自然光を受光するように構成された受光面と、前記受光面と少なくとも部分的に重なる第１表面および／または第２表面を有する、本発明に係る光学フィルタとを備える。
【0097】
好ましくは、自然光の照明ユニットは、自然光のＣＣＴおよび／または５６００ケルビンに等しいＣＣＴよりも少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは１．８倍大きい色相関温度またはＣＣＴを有する拡散可視光を放射するように構成された拡散光源を備える。
【図面の簡単な説明】
【0098】
本発明は、下記の詳細な説明からより明らかになるであろう。これは、非限定的な例として提供され、添付図面（スケール通りでない）を参照して読まれるべきである。
【0099】
【図1】本発明に係る光学フィルタの第１実施形態の上方からの概略斜視図である。
【図2】本発明に係るチャネルの概略斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る光学フィルタのある表面の概略平面図である。
【図5】本発明に係る、例示的なチャネルの半径方向距離の関数としての屈折率の半径方向プロファイルの例示的なグラフである。
【図6】本発明に係るフィルタを照射するのに適した例示的な光のプロファイルを示す。
【図7a】本発明に係る、チャネルの長さＬの関数としてフィルタ処理された光のプロファイルの変化を示す。
【図7b】本発明に係る、チャネルの長さＬの関数としてフィルタ処理された光のプロファイルの変化を示す。
【図7c】本発明に係る、チャネルの長さＬの関数としてフィルタ処理された光のプロファイルの変化を示す。
【図8a】本発明に係る、チャネルの中心コアを包む光学クラッドの数の関数としてフィルタ処理された光のプロファイルの変化を示す。
【図8b】本発明に係る、チャネルの中心コアを包む光学クラッドの数の関数としてフィルタ処理された光のプロファイルの変化を示す。
【図8c】本発明に係る、チャネルの中心コアを包む光学クラッドの数の関数としてフィルタ処理された光のプロファイルの変化を示す。
【図9a】本発明の更なる実施形態に係る光学フィルタの表面の概略平面図である。
【図9c】本発明の更なる実施形態に係る光学フィルタの表面の概略平面図である。
【図10a】本発明の更なる実施形態に係る光学フィルタを製作するために使用されるチャネルのある面の概略平面図である。
【図10b】本発明の更なる実施形態に係る光学フィルタのある表面の概略平面図である。
【図11a】本発明に係る光学フィルタを用いた光反射ユニットおよび有彩色ユニットの例示的な実施形態の概略図である。
【図11b】本発明に係る光学フィルタを用いた光反射ユニットおよび有彩色ユニットの例示的な実施形態の概略図である。
【図12】本発明に係る太陽光を再現するための人工光の照明ユニットの概略斜視図である。
【図13】本発明に係る太陽光を再現するための人工光の照明ユニットに用いられる光源の第１変形例の概略斜視図である。
【図14】本発明に係る太陽光を再現するための人工光の照明ユニットのコンポーネントに出入りする光の概略図である。
【図15】本発明に係る太陽光を再現するための人工光の照明ユニットのコンポーネントに出入りする光の概略図である。
【図16】本発明に係る太陽光を再現するための人工光の更なる照明ユニットの概略図である。
【図17】本発明に係る太陽光を再現するための人工光の更なる照明ユニットの概略図である。
【図18a】本発明に係る光学フィルタを用いた自然光の照明ユニットの異なる実施形態の概略図である。
【図18b】本発明に係る光学フィルタを用いた自然光の照明ユニットの異なる実施形態の概略図である。
【図18c】本発明に係る光学フィルタを用いた自然光の照明ユニットの異なる実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0100】
下記は、本発明の例示的な実施形態の詳細な説明である。ここで説明し図面に示した例示的な実施形態は、本発明の原理を伝達することを意図しており、当業者が多くの異なる状況および用途において本発明を実装し使用することを可能にする。従って、例示的な実施形態は、特許保護の範囲を限定することを意図しておらず、そう考えるべきではない。むしろ、特許保護の範囲は、添付の請求項によって定義される。
【0101】
図面の説明のために、下記の説明において、同じ機能を持つ構成要素を示すために同一の番号または符号が使用される。さらに、説明の明確化のために、特定の参照が全ての図面において繰り返していないことがある。
【0102】
「例えば」、「など」、「または」の使用は、他に示していない限り、限定することのない非排他的な代替物を示す。「備える」および「含む」の使用は、他に示していない限り、「それに限定しないで備える、または含む」を意味する。
【0103】
さらに、「およそ」、「ほぼ」、「実質的に」などの用語に関連付けられた測定値、値、形状および幾何学的基準（例えば、垂直および平行など）の使用は、「測定誤差なし」、または「製造許容範囲による不正確さを除いて」、そしていずれの場合もその用語と関連した「値、測定値、形状および幾何学的基準からの少し発散未満」として理解されるべきである。
【0104】
本説明および添付請求項の文脈において、用語「光学的に吸収」および「光学的に透明」は、可視光線、即ち、３８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の波長を有する光線を吸収または透過する材料の特性を意味することを意図する。
【0105】
最後に、「第１」、「第２」、「上側」、「下側」、「主（メイン）」、「２次」などの用語は、一般に、同じタイプに属する構成要素を区別するために使用され、必ずしも関係または位置の順序または優先順位を意味していない。
【0106】
最初に図１を参照すると、本発明は、全体として符号１００で示す光学フィルタを提供する。光学フィルタ１００は、実質的に平坦で、互いに平行である、第１表面１０１と第２表面１０２とを備える。光学フィルタ１００はさらに、複数のチャネル１０３を備える。チャネル１０３は、少なくとも１つの固体材料で製作され、可視光に対して実質的に透明である。チャネル１０３は、互いに平行である。
【0107】
用語「可視光」は、好ましくは３８０ｎｍ～７８０ｎｍの間に含まれる波長を有する光を参照する。
【0108】
各チャネル１０３は、長手方向軸Ｙ－Ｙに沿って実質的に細長い構造を有する。各チャネル１０３は、入力面１０３’（例えば、第１端）と、出力面１０３’（例えば、第２端）と、外側面とを備える。
【0109】
図１の実施形態では、各チャネル１０３は、光学フィルタ１００（以下では単に「フィルタ１００」とも称する）の第１表面１０１と第２表面１０２との間に延びている。例えば、各チャネル１０３は、第１表面１０１および／または第２表面１０２に対して垂直な個々の長手方向展開軸Ｙ－Ｙを有する。代替として、図に示していない実施形態によれば、各チャネル１０３の長手方向展開軸Ｙ－Ｙは、第１表面１０１および／または第２表面１０２に対して垂直な軸を基準として、５°～８０°、好ましくは１０°～７０°、より好ましくは２０°～６０°の範囲にある傾斜角αを有する。好ましくは、上述のような傾斜角が存在する場合、各チャネル１０３の入力面１０３’および出力面１０３”は、軸Ｙ－Ｙに直交する平面を基準として、第１表面１０１および第２表面１０２に対して平行となるようにそれぞれ傾斜している。特に、各チャネル１０３の入力面１０３’は、フィルタ１００の第１表面１０１に位置し、各チャネル１０３の出力面１０３”は、フィルタ１００の第２表面１０２に位置する。
【0110】
図示の実施形態では、各チャネル１０３は、長手方向軸Ｙ－Ｙに直交する断面を有し、これは、長手方向軸Ｙ－Ｙに沿って実質的に一定であり、即ち、各チャネル１０３は、押し出し固体に一致する。特に、個々のチャネル１０３の断面は、チャネル１０３の面積（符号Ａｃで示す）およびチャネルの有効半径Ｒｃ≡√Ａｃ／πを定義する。ここで、下記の関係が適用される。
ここで、Ｆｃは、チャネル１０３の入力面１０３’または出力面１０３”の面積であり、αは、長手方向軸Ｙ－Ｙの方向とフィルタ１００の第１表面１０１または第２表面１０２の出射法線との間の傾斜角である。
【数12】
【0111】
好ましくは、フィルタ１００の第１表面１０１および／または第２表面１０２の部分は、チャネル１０３の入力面１０３’および出力面１０３”によって全体的に覆われており、あるいは、ＯＡＲ（開口比）が、第１表面１０１および／または第２表面１０２の合計表面の少なくとも５０％に等しく、好ましくは６０％、より好ましくは７０％、さらに好ましくは８５％に等しい。
【0112】
本発明の一実施形態によれば、複数のチャネル１０３は、使用される製造プロセスによる許容差を除いて、互いに実質的に同一のチャネル１０３の分布を有する。
【0113】
代替として、複数のチャネル１０３は、互いに異なるチャネル１０３の分布を有する。好ましくは、複数のチャネル１０３は、互いに統計的に等価なチャネルの分布を定義する。特に、複数のチャネル１０３は、平均チャネル半径Ｒ≡＜Ｒｃ＞に関連付けられる。好ましくは、複数のチャネル１０３の平均半径は、１ｍｍ未満であり、より好ましくは０．５ｍｍ未満であり、さらに好ましくは０．２ｍｍ未満であり、さらに好ましくは０．１ｍｍ未満である。
【0114】
本発明によれば、光学フィルタ１００は、カットオフ角θ０を有する。好ましくは、フィルタのカットオフ角θ０は、長手方向軸Ｙ－Ｙに対して測定された極角の平均であり、そのためフィルタ１００の角度輝度プロファイルは実質的に打ち消され、即ち、フィルタが拡散光、即ち、均一かつ等方性の輝度プロファイルを備えた光によって照射された場合、ピーク値の１／１０、好ましくは１／２０、好ましくは１／３０に等しい値をとり、この平均は、方位角に関して、そしてフィルタの表面全体に渡って評価される。代替として、フィルタのカットオフ角θ０は、極角値の方位座標についての平均であり、そのためフィルタ１００が拡散光によって照射されたときに、フィルタ１００の発光強度プロファイルは実質的に打ち消される。
【0115】
【0116】
図２に示す実施形態によれば、各チャネル１０３は、第１屈折率を有する中心コア１１０ａと、第２屈折率を有する１つだけのクラッド１１０ｂとを備え、第１屈折率は第２屈折率よりも大きい。例えば、このタイプのチャネル１０３が、「シングルクラッドファイバ」として知られる光ファイバに対応する。代替として、図４に示すように、各チャネル１０３は、中心コア１１０ａと、複数のクラッド１１０ｂ，…，１１０ｄとを有する。換言すると、各チャネル１０３は、「シングルクラッドファイバ」または「マルチクラッドファイバ」のいずれかである。
【0117】
図１～図４に示すように、中心コア１１０ａは、好ましくは円形断面を有する。特に、中心コア１１０ａは、円形断面を備えた円筒形状を有し、各クラッド１１０ｂ，…，１１０ｄは、円形断面を備えた実質的に円筒形の外面によって特徴付けられた構造を有する。
【0118】
図１０ａ、図１０ｂ、図９ａ、図９ｃを参照すると、中心コア１１０ａは、好ましくは実質的に円形断面を備えた円筒形状を有する。好ましくは、少なくとも１つのクラッド１１０ｂ，…，１１０ｎは、円形以外の断面を有する押し出し固体の外面によって特徴付けられた構造を有する。
【0119】
いくつかの特定の実施形態では、例えば、図１０ａと図１０ｂに例示しているように、中心コア１１０ａおよび半径方向最内側クラッド１１０ｂ，１１０ｃは、押し出し固体の外面および凸形状に一致する断面によって特徴付けられた構造を有し、一方、半径方向最外側クラッド１１０ｆ，１１０ｇ，１１０ｈの少なくともいくつかは、ある程度の凹面を有する断面を有する。特に、特定の実施形態では、最外側半径方向クラッド１１０ｈは、実質的に多角形断面を有する。
【0120】
特に図１０ａを参照すると、図示したチャネル１０３の中心コア１１０ａおよびクラッド１１０ｂ，…，１１０ｈの断面の特定の構造は、円形断面を備えた円筒形状に一致する外面を備えたコアおよびクラッドを最初に有するマルチステップ円筒状ポリマーファイバの変形プロセスをモデル化することによって得られる。具体的には、この変形は、ファイバを構成材料のガラス転移温度まで加熱し、最外側クラッド１１０ｈ、即ち、チャネル１０３全体に付勢する外力を印加して、六角柱の外面と一致する外面をとることによって達成され、さらに、変形プロセスは、中心コア１１０ａおよび各クラッド１１０ｂ～１１０ｈの断面積、即ち、チャネル１０３の断面積を維持しながら生ずる。チャネルからの変形のプロセスでは、最外側クラッドが最大の変形を受けて、最内側クラッド、特に中央コアは、ほとんど無しまたは皆無の変形を受ける。チャネル１０３、中心コア１１０ａ、そこに含まれるクラッド１１０ｂ～１１０ｎ、そして外側カバー１１１の様々な最終構造は、初期条件および／またはプロセスパラメータを変更することによって、特に、マルチステップポリマーファイバのバンドルに外力を印加することによって得られ、１つ以上の吸収材料に埋め込まれた透明チャネルのバンドルが得られ、必要に応じて、チャネルの所望の寸法を達成するために、このプロセスを複数回繰り返すことも可能である。こうして光学フィルタは、チャネルの長手方向軸に対して適切に配向した平面に沿って、このチャネルのバンドルのスライスを所望の厚さでカットすることによって得られる。
【0121】
代替の実施形態によれば、チャネル１０３は、実質的に非円形断面を備えた押し出し固体に一致する。特に、前記チャネル１０３は、実質的に非円形断面を備えた円筒形状を有する中心コア１１０ａを含む。各チャネル１０３について、量ηｃ，ηａを下記の式のように定義する。
ここで、ρｃｉｒｃ／ρｉｎｓｃ｜ｃｈａｎｎｅｌは、特定のチャネル１０３の断面に外接し、そして内接する円周の２つの半径の間の比率であり、ρｃｉｒｃ／ρｉｎｓｃ｜ｃｏｒｅは、同じチャネル１０３の中心コア１１０ａの断面に外接し、そして内接する円周の２つの半径の間の比として定義される。複数のチャネルについて計算された量ηｃ，ηａの間の比率の平均は、下記の式に等しいことが得られる。
Ｇは３より大きく、好ましくは、Ｇは５より大きく、さらに好ましくは、Ｇは１０より大きい。
【数13】
【数14】
【0122】
中心コア１１０ａは、好ましくは、ガラス、石英、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリスチレン、またはその他のポリマー樹脂を含むグループから選択される材料で製作される。
【0123】
各クラッド１１０ａ，…，１１０ｎは、好ましくは、ガラス、石英、ＰＭＭＡ、ポリスチレン、ポリカーボネート、またはその他のポリマー樹脂からなるグループから選択される材料、または、より高い屈折率とより低い屈折率を持つポリマーまたはコポリマーを混合または重合することによって得られる複合材料から製作される。後者は、例えば、光ファイバのクラッドに通常使用されるもの（クラッド樹脂）から、所望の屈折率を得るのに適した百分率で選択される。
【0124】
各チャネル１０３は、外側カバー１１１を有する。外側カバー１１１は、個々のチャネル１０３の外側表面を包む。例えば、図２に示すチャネル１０３を考えると、外側カバー１１１はチャネル１０３の外側表面を包む。外側カバー１１１は、第１光学吸収材料で製作される。第１光学吸収材料は、好ましくは、ガラス、石英、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、または光学吸収成分の添加によって光学吸収性にされた形態の他のポリマー樹脂からなるグループから選択される。
【0125】
好ましくは、第１光学吸収材料の吸収係数は、Ｒ／２に等しい、好ましくはＲ／３に等しい、より好ましくはＲ／５に等しい材料厚さの場合（Ｒは、上述した平均チャネル半径）、可視光の少なくとも５０％、好ましくは８０％、より好ましくは９０％の吸収を確保する。例えば、第１光学吸収材料で製作された外側カバー１１１は、個々のチャネル１０３の側面を実質的に覆うジャケット、または、チャネル１０３が埋め込まれた材料である。
【0126】
好ましくは、εｃが、所定チャネルの外面とそれに隣接するチャネルの外面との間の最小距離として定義され、関係ε＜Ｒ／２、好ましくはε＜Ｒ／３、より好ましくはε＜Ｒ／４が適用され、ここで、ε≡＜εｃ＞であり、＜εｃ＞は、複数のチャネル１０３に渡って計算された隣接するチャネル１０３間の距離の平均である。
【0127】
図１、図４、図９ａ、図９ｃ、図１０ｂに示すように、フィルタ１００は、隣接するチャネル１０３の間に隙間を有する。外側カバー１１１は、隣接するチャネル１０３の間の隙間をほぼ完全に充填する。換言すると、外側カバー１１１を形成する第１光学吸収材料は、隣接するチャネル１０３の側面の間に介在される。第１光学吸収材料１１１は、隣接するチャネル１０３を通る光の通過を低減するように構成される。
【0128】
図１と図４を参照すると、実質的に円形断面を備えた円筒形チャネル１０３を考えると、隣接するチャネル１０３間の隙間は、外側カバー１１１によって部分的に充填される。好ましくは、隣接するチャネル１０３間の隙間は、第１光学吸収材料とは異なるか、または同じである第２光学吸収材料１０９で充填され、隣接するチャネル１０３間の隙間を通ってチャネル１０３の外側にある第１表面と第２表面との間の光の通過を防止する。好ましくは、第２光学吸収材料の吸収係数は、チャネル１０３の長さの１／５、好ましくは１／１０に等しい厚さの場合に、可視光の少なくとも５０％、好ましくは８０％、より好ましくは９０％の吸収を確保する。
【0129】
本発明によれば、各チャネル１０３の長さＬは、下記の関係を満たす。
【数15】
【0130】
代替として、カットオフ角θ０の小さい値の場合、即ち、１０°未満のθ０の場合、前述の関係は、下記のように近似できる。
ここで、ｎａは第１屈折率の値、Ｒは平均チャネル半径、θ０は第１光学吸収材料および／または第２光学吸収材料の存在に起因したフィルタ１００のカットオフ角、Ａは５に等しい、好ましくは３に等しい、より好ましくは２に等しい、さらに好ましくは１．５に等しい、さらにより好ましくは１．３に等しい定数である。
【数16】
【0131】
好ましくは、各チャネルの長さＬは、下記の関係を満たす。
ここで、Ｂは、１／５に等しい、好ましくは１／３に等しい、より好ましくは１／２に等しい、さらに好ましくは１／１．５に等しい、さらに好ましくは１／１．３に等しい定数である。
【数17】
【0132】
好ましくは、１つのクラッド１１０ｂだけを有するチャネル１０３を考えると、中心コア１１０ａの屈折率および第１クラッド１１０ｂの屈折率（即ち、チャネル１０３の最外側クラッドの屈折率）は、約５０％、好ましくは約２０％の許容範囲で、下記の関係を満たす。
ここで、ｎａは第１屈折率の値、ｎｂは第２屈折率の値、θ０はフィルタ１００のカットオフ角である。
【数18】
【0133】
上記で予測されるように、本発明の実施形態によれば、各チャネル１０３は、中心コア１１０ａと、複数の光学クラッド１１０ｂ，…，１１０ｄとを含む。例えば、図３と図４を参照すると、各チャネル１０３は、
第１屈折率ｎ１を有する中心コア１１０ａと、
中心コア１１０ａの外側に配置され、中心コア１１０ａの外面に接触する、第２屈折率ｎ２を有する第１クラッド１１０ｂと、
第１クラッド１１０ｂの外側に配置され、中心コア１１０ｂの外面に接触する、第３屈折率ｎ３を有する第２クラッド１１０ｃと、
第２クラッド１１０ｃの外側に配置され、第２クラッド１１０ｃの外面に接触する、第４屈折率ｎ４を有する第３クラッド１１０ｄと、を含む。
第１屈折率ｎ１を有する中心コア１１０ａと、
中心コア１１０ａの外側に配置され、中心コア１１０ａの外面に接触する、第２屈折率ｎ２を有する第１クラッド１１０ｂと、
第１クラッド１１０ｂの外側に配置され、中心コア１１０ｂの外面に接触する、第３屈折率ｎ３を有する第２クラッド１１０ｃと、
第２クラッド１１０ｃの外側に配置され、第２クラッド１１０ｃの外面に接触する、第４屈折率ｎ４を有する第３クラッド１１０ｄと、を含む。
【0134】
特に、第１屈折率ｎ１は第２屈折率ｎ２よりも大きく、第２屈折率ｎ２は第３屈折率ｎ３よりも大きく、第３屈折率ｎ３は第４屈折率ｎ４よりも大きい。換言すると、各チャネル１０３は、チャネル１０３自体の中心から開始して、半径外向き方向に屈折率の個別の減少する半径方向プロファイルを示す。中心コア１１０ａの空間内には屈折率の最大値が存在し、屈折率の値は、中心コア１１０ａからチャネル１０３の複数のクラッド１１０ｂ，…，１１０ｄを通って半径外向き方向に行くにつれて減少する。例示のチャネル１０３の屈折率の半径方向プロファイルを図５に示す。
【0135】
好ましくは、各チャネル１０３の屈折率の半径方向プロファイルは、放物線プロファイルに近似する。換言すると、光学クラッド１１０ｂ，…，１１０ｎの数ｎ－１、各クラッド１１０ｂ，…，１１０ｎの厚さ、中心コア１１０ａの厚さ、中心コア１１０ａの屈折率、および各クラッド１１０ｂ，…，１１０ｎの屈折率は、放物線プロファイルに近似する個別の減少する屈折率の半径方向プロファイルを有するチャネル１０３を形成するように選択される。例えば、こうした放物線プロファイルは、下記の式で表現できる。
ここで、Ｆ（ｒ）は、チャネル１０３の個別の屈折率の半径方向プロファイルを、チャネル１０３自体の中心からの半径距離の関数として近似する関数であり、ｎａは、中心コア１１０ａの第１屈折率の値、ｒは、チャネル１０３の中心からの半径距離、ｇは、チャネル１０３の光学パワー、よって、それが生成するビームの発散を決定する勾配係数である。特に、カットオフ角θ０を有するフィルタ１００を考えると、勾配係数ｇは、下記の式で与えられる。
ここで、θ０は、フィルタ１００のカットオフ角θ０、ｎａは、個々のチャネル１０３の中心コア１１０ａの第１屈折率、Ｒは、平均チャネル半径１０３である。
【数19】
【数20】
【0136】
勾配係数ｇは、個々のチャネル１０３の光学パワーを決定し、よってそれが生成するビームの発散を決定することに注意する。例えば、フィルタ１００のカットオフ角θ０と実質的に類似するカットオフ角によって特徴付けられた発光強度の角度プロファイルを生成するように構成されたチャネル１０３が、例えば、数式［１０］で表される放物線関数によって最もよく近似される個別の屈折率プロファイルを有し、ここで勾配係数ｇは数式［１１］によって与えられる。
【0137】
好ましくは、中心コア１１０ａの屈折率および第３クラッド１１０ｄの屈折率（即ち、チャネル１０３の半径方向最外側クラッドの屈折率）は、約５０％、好ましくは約２０％の許容範囲で下記の関係を満たす。
ここで、ｎａは、第１屈折率の値、ｎｄは、第４屈折率の値、θ０は、フィルタ１００のカットオフ角である。
【数21】
【0138】
換言すると、好ましくは、各チャネル１０３は、最大屈折率ｎｍａｘ（即ち、中心コア１１０ａの屈折率）と、最小屈折率ｎｍｉｎ（即ち、チャネル１０３の半径方向最外側クラッドの屈折率）とを有し、こうした屈折率は、約５０％、好ましくは約２０％の許容範囲で下記の関係を満たす。
ここで、θ０は、フィルタ１００のカットオフ角である。
【数22】
【0139】
好ましくは、各チャネル１０３が複数のクラッド１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，…，１１０ｎを含む場合、各チャネル１０３の長さＬはさらに、下記の関係を満たす。
代替として、カットオフ角θ０の小さい値では、即ち、カットオフ角θ０の値が１０°より小さい場合、関係［１５］は、下記のように近似できる。
ここで、ｎａは、中心コア１１０ａの屈折率の値、Ｒは、平均チャネル半径、θ０は、フィルタ１００のカットオフ角、Ａは、５に等しい、または好ましくは３に等しい、またはより好ましくは２に等しい、またはさらにより好ましくは１．５に等しい、またはさらにより好ましくは１．３に等しい定数である。
【数23】
【数24】
【0140】
好ましくは、各チャネル１０３が、複数のクラッド１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ，…，１１０ｎを含む場合、各チャネル１０３の長さＬは、下記の関係を満たす。
ここで、Ｂは、１／５に等しい、好ましくは１／３に等しく、より好ましくは１／２に等しい、さらに好ましくは１／１．５に等しく、さらにより好ましくは１／１．３に等しい定数である。
【数25】
【0141】
好ましくは、各チャネル１０３は、正の光学パワー（または屈折力）を有するチャネル、即ち、そのチャネルに入射する光を少なくとも部分的に集光ができる屈折光学素子である。特に、各チャネル１０３は、少なくとも１つの「物面」と１つの「像面」に関連付けできる。さらに具体的には、こうした「物面」と「像面」は、チャネル１０３に対して両方とも直交しており、そのため略点状光源を物面内にチャネル１０３自体の軸上に位置決めすることによって、最大コントラストおよび／または最大ピーク値、即ち、チャネルの下流側で前記画面の前方にある任意の他の面で得られるコントラストおよび／またはピーク値よりもそれぞれ大きいコントラストおよび／またはピーク値によって特徴付けられる輝度プロファイルが像面に生成される。
【0142】
好ましくは、光学フィルタ１００も、ゼロより大きい光学パワー（または屈折力）を有する屈折光学素子である。具体的には、光学フィルタ１００は、少なくとも１つの「物面」と１つの「像面」を有する。さらに具体的には、光学フィルタ１００はまた、フィルタの入力面および出力面に対して平行な少なくとも１つの「物面」および１つの「像面」がこれらと関連付けできるように構成された光学素子である。より具体的には、物面および像面は、物面に光源を位置決めすることによって、例えば、物面に、５０％より大きいコントラストによって特徴付けられる輝度のパターンまたはプロファイルを生成できる光源（例えば、画素または暗い線と交互に現れる画素または明るい線のパターンを生成するディスプレイまたは透明フィルム）を位置決めすることによって、最大コントラスト、即ち、チャネルの下流側にあり、前記像面の前方において任意の他の平面において得られるコントラストよりも大きいコントラストによって特徴付けられる輝度プロファイルが像面に生成されるようにする。
【0143】
好ましくは、光学フィルタ１００は、フィルタ１００の第１表面１０１および／または第２表面１０２から、長手方向軸Ｙ－Ｙの方向に沿って測定され、下記の関係で与えられる距離（Ｄ１）に配置された像面および物面を有する。
ここで、Ｌは、個々のチャネル１０３の長さ、ｎａは、中心コア１１０ａの屈折率であり、関係［１８］は±５０％の精度で検証される。
【数26】
【0144】
上述のように、図３に示すように、各チャネル１０３は、中心コア１１０ａと複数のクラッド１１０ｂ，…，１１０ｄとを備える。中心コア１１０ａと各クラッド１１０ｂ，…，１１０ｄの屈折率は、例えば、式［１０］で与えられる放物線に近似する屈折率の個別の減少する半径方向プロファイルが得られるように選択される。本出願人は、各クラッド１１０ｂ，…，１１０ｄの平均厚さＳｂ，…，Ｓｄおよび中心コア１１０ａの平均半径Ｓａを変化させることによって、屈折率の半径方向プロファイルが変更できることを観察する。ここで、平均は、チャネル空間に渡って理解すべきである。特に、いくつかの実施形態では、例えば、図３と図４に示すように、個々のチャネル１０３のクラッド１１０ｂ，…，１１０ｄは、同じ平均厚さＳｂ，…，Ｓｄを有する。代替として、例えば図１０ａに示すように、クラッド１１０ｂ，…，１１０ｈは、異なる平均厚さを有する。好ましくは、中心コア１１０ａは、各クラッド１１０ｂ，…，１１０ｄの平均厚さＳｂ，…，Ｓｄより大きい平均半径Ｓａを有する。
【0145】
好ましくは、複数のクラッド１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄを含む個々のチャネル１０３を考えると、こうした複数のクラッド１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄは、半径方向最内側のクラッド１１０ｉ－１または中心コア１１０ａと、半径方向最外側のクラッド１１０ｉ＋１との間に介在する少なくとも１つの中間クラッド１１０ｉ（図３を参照すると、中間クラッドは、第１クラッド１１０ｂまたは第２クラッド１１０ｃに対応する）を有する。該チャネル１０３の断面の重心点として定義される、チャネル１０３の中心を考えると、下記の関係が適用される。
ここで、ｎ（ｉ－１）は、最内側のクラッド１１０ｉ－１または中心コア１１０ａの屈折率、
ｎ（ｉ）は、中間クラッド１１０ｉの屈折率、
ｎ（ｉ＋１）は、隣接する最外側のクラッド１１０ｉ＋１の屈折率、
ｄ（ｉ－１）は、長手方向軸Ｙ－Ｙに対して平行で、個々のチャネル１０３の前記中心を通過する軸から、最内側のクラッド１１０ｉ－１または前記中心コア１１０ａの半径方向外側表面までの平均距離、
ｄ（ｉ）は、長手方向軸Ｙ－Ｙに対して平行で、個々のチャネル１０３の前記中心を通る軸から、中間クラッド１１０ｉの半径方向外側表面までの平均距離、
ｄ（ｉ＋１）は、長手方向軸Ｙ－Ｙに対して平行で、個々のチャネル１０３の前記中心を通る軸から、隣接する最外側クラッド１１０ｉ＋１の半径方向外側表面までの平均距離であり、平均は、方位角および個々のチャネルの断面に渡る平均として定義される。
【数27】
ｎ（ｉ）は、中間クラッド１１０ｉの屈折率、
ｎ（ｉ＋１）は、隣接する最外側のクラッド１１０ｉ＋１の屈折率、
ｄ（ｉ－１）は、長手方向軸Ｙ－Ｙに対して平行で、個々のチャネル１０３の前記中心を通過する軸から、最内側のクラッド１１０ｉ－１または前記中心コア１１０ａの半径方向外側表面までの平均距離、
ｄ（ｉ）は、長手方向軸Ｙ－Ｙに対して平行で、個々のチャネル１０３の前記中心を通る軸から、中間クラッド１１０ｉの半径方向外側表面までの平均距離、
ｄ（ｉ＋１）は、長手方向軸Ｙ－Ｙに対して平行で、個々のチャネル１０３の前記中心を通る軸から、隣接する最外側クラッド１１０ｉ＋１の半径方向外側表面までの平均距離であり、平均は、方位角および個々のチャネルの断面に渡る平均として定義される。
【0146】
好ましくは、これらの平均距離は、様々な方位角で、そして個々のチャネル１０３の断面について実行される。
【0147】
出願人は、チャネル１０３の長さＬがフィルタ１００の挙動にかなり影響を与えることを観察している。特に、「鮮明なカットオフ」、または最大傾斜、または最大コントラストの特性、即ち、カットオフ角θ０付近で強度の急激な変化を表現する輝度強度の角度プロファイルの特性を記述するパラメータを定義することによって、ピーク強度の１０％と２０％に等しい値における輝度強度の角度プロファイルの平均幅と、ピーク強度の１０％と２０％に等しい値における輝度強度の角度プロファイルの幅の間で計算される平均幅ととの間の差の比率の逆数として、平均は、全ての方位角に渡って計算される。即ち、以下で「急勾配パラメータＳ」とも称されるパラメータが、下記の関係で与えられる。
ここで、θ１０％は、１０％に等しい値における、輝度強度の角度プロファイルの幅の間で計算される平均幅、
θ２０％は、２０％に等しい値における、輝度強度の角度プロファイルの幅の間で計算される平均幅、
最大スロープまたは最大コントラストまたは最大急勾配パラメータＳを備えた角度プロファイルは、公称長さＬ≒Ｌ１に等しい、即ち、下記の式で与えられる長さに等しいチャネル１０３の長さについて得られる。
ここで、ｎａは、第１屈折率の値、Ｒは、個々のチャネル１０３の平均半径、θ０は、フィルタ１００のカットオフ角である。例えば、図７ａ、図７ｂ、図７ｃは、３つのフィルタ１００を用いてフィルタ処理される光のプロファイルの変化を示す。これらのフィルタ１００の各々は、カットオフ角θ０（約５°に等しい）を有する。特に、図７ａ、図７ｂ、図７ｃは、長さＬ＝Ｌ１－２５％を有するチャネル１０３を含む第１フィルタ１００（図７ａ）、長さＬ＝Ｌ１のチャネル１０３を含む第２フィルタ１００（図７ｂ）、および長さＬ＝Ｌ１＋２５％のチャネル１０３を含む第３フィルタ１００（図７ｃ）を用いてフィルタ処理される光のプロファイルの変化を示す。
【数28】
θ２０％は、２０％に等しい値における、輝度強度の角度プロファイルの幅の間で計算される平均幅、
最大スロープまたは最大コントラストまたは最大急勾配パラメータＳを備えた角度プロファイルは、公称長さＬ≒Ｌ１に等しい、即ち、下記の式で与えられる長さに等しいチャネル１０３の長さについて得られる。
【数29】
【0148】
図７ａ、図７ｂ、図７ｃの例では、各フィルタ１００は、円形断面を備えた複数の円筒形チャネル１０３を備え、これらは、互いに平行であり、個々のフィルタ１００の表面に対して直交しており、上述したように第１光学吸収材料に没入されている。各チャネル１０３は、下記を備える。
・半径０．０１９２ｍ、屈折率１．４９２４を有する、円形断面１１０ａを備えた円筒形の中心コア。
・円形断面を備えた円筒形の外面を有する複数のクラッド、特に、
・外半径０．０３５２ｍｍ、屈折率１．４９１６を有する第１クラッド１１０ａ。
・外半径０．０４５５ｍｍ、屈折率１．４９０７を有する第２クラッド１１０ｂ。
・外半径０．０５００ｍｍ、屈折率：１．４８９８を有する第３クラッド１１０ｃ。
これらのフィルタ１００の各々の第１表面１０１を、ガウシアン型の発光強度の角度プロファイルを有し、最大値の１／ｅ２に等しい高さにおいて５°に等しい幅を有し、ピークの１０％に等しい強度の全ての角度において一定のバックグラウンドの存在（図６）によって特徴付けられる入力光源で照射することによって、フィルタ１００の第２表面１０２からの出力においてフィルタ１００のチャネル１０３の長さＬの関数として、急勾配パラメータＳの様々な値を有するフィルタ処理された光を得ることが可能である。特に、Ｌ＝Ｌ１＝１．３４ｍｍの場合に計算される急勾配パラメータＳは、Ｌ＝Ｌ１＋２５％＝１．６８ｍｍの場合の２倍以上であり、Ｌ＝Ｌ１－２５％＝１．０ｍｍの場合よりも少なくとも３０％大きい。
・半径０．０１９２ｍ、屈折率１．４９２４を有する、円形断面１１０ａを備えた円筒形の中心コア。
・円形断面を備えた円筒形の外面を有する複数のクラッド、特に、
・外半径０．０３５２ｍｍ、屈折率１．４９１６を有する第１クラッド１１０ａ。
・外半径０．０４５５ｍｍ、屈折率１．４９０７を有する第２クラッド１１０ｂ。
・外半径０．０５００ｍｍ、屈折率：１．４８９８を有する第３クラッド１１０ｃ。
これらのフィルタ１００の各々の第１表面１０１を、ガウシアン型の発光強度の角度プロファイルを有し、最大値の１／ｅ２に等しい高さにおいて５°に等しい幅を有し、ピークの１０％に等しい強度の全ての角度において一定のバックグラウンドの存在（図６）によって特徴付けられる入力光源で照射することによって、フィルタ１００の第２表面１０２からの出力においてフィルタ１００のチャネル１０３の長さＬの関数として、急勾配パラメータＳの様々な値を有するフィルタ処理された光を得ることが可能である。特に、Ｌ＝Ｌ１＝１．３４ｍｍの場合に計算される急勾配パラメータＳは、Ｌ＝Ｌ１＋２５％＝１．６８ｍｍの場合の２倍以上であり、Ｌ＝Ｌ１－２５％＝１．０ｍｍの場合よりも少なくとも３０％大きい。
【0149】
出願人はさらに、急勾配パラメータＳは、各チャネル１０３の中心コア１１０ａに対して半径方向に配置された光学クラッド１１０ｂ，…，１１０ｎの数ｎにも依存することを観察している。特に、個々のチャネル１０３の中心コア１１０ａを包む複数のクラッド１１０ｂ，…，１１０ｎを含むチャネル１０３を有するフィルタ１００により、光学フィルタ１００を用いてフィルタ処理される光の最大スロープまたは最大コントラストを得ることができる。特に、クラッド１１０ｂ，…，１１０ｎの数Ｎが大きいほど、より高いコントラストが得られる。例えば、図８ａ、図８ｂ、図８ｃに示すように、下記フィルタを用いてフィルタ処理された光のプロファイルの変化。
上述のように、単一のクラッド１１０ｂを有するチャネル１０３を含む第１フィルタ１００（図８ａ）。
上述のように、３個のクラッド１１０ｂ，…，１１０ｄを有するチャネル１０３を含む第２フィルタ１００（図８ａ）。
上述のように、８個のクラッド１１０ｂ，…，１１０ｉを有するチャネル１０３を含む第３フィルタ１００（図８ａ）。
各フィルタ１００は、同じカットオフ角θ０（約５°に等しい）を有し、各フィルタ１００は、同じ厚さ（即ち、チャネル１０３と同じ長さＬ）を有し、８個のクラッドを含むチャネル１０３を含む第３フィルタ１００は、より高いコントラスト、即ち、急勾配パラメータＳのより高い値を有する。
上述のように、単一のクラッド１１０ｂを有するチャネル１０３を含む第１フィルタ１００（図８ａ）。
上述のように、３個のクラッド１１０ｂ，…，１１０ｄを有するチャネル１０３を含む第２フィルタ１００（図８ａ）。
上述のように、８個のクラッド１１０ｂ，…，１１０ｉを有するチャネル１０３を含む第３フィルタ１００（図８ａ）。
各フィルタ１００は、同じカットオフ角θ０（約５°に等しい）を有し、各フィルタ１００は、同じ厚さ（即ち、チャネル１０３と同じ長さＬ）を有し、８個のクラッドを含むチャネル１０３を含む第３フィルタ１００は、より高いコントラスト、即ち、急勾配パラメータＳのより高い値を有する。
【0150】
さらに具体的には、本出願人は、複数のクラッド１１０ｂ，…，１１０ｎを有するチャネル１０３を含むフィルタ１００が、１つのクラッドだけを備えた場合、または均質チャネル（即ち、クラッドが不在）の場合にそれぞれ関連する値の５倍または６倍に等しい急勾配パラメータＳを有することを計算した。
【0151】
本出願人はさらに、チャネル１０３のさらに短縮した長さＬを有するフィルタ１００が得られることをさらに観察している。この変形例によれば、各チャネル１０３は、フィルタ１００の第１表面１０１および第２表面１０２に対して実質的に垂直な長手方向軸Ｙ－Ｙを有する。さらに、フィルタ１００の第１表面１０１または第２表面１０２において反射面（不図示）を連結する必要がある。
【0152】
好ましくは、この実施形態によるチャネル１０３が、下記に等しい長さＬを有する。
その関係は、±５０％の精度で検証される。好ましくは、光学フィルタ１００を実現するのに適した長さＬのエレメントが、ミラーがない場合、像面と物面とを有する。具体的には、物面および／または像面は、第１表面１０１および／または第２表面１０２から、下記の関係で与えられる距離Ｄ２に配置される。
ここで、Ｌは、個々のチャネル１０３の長さ、
ｎａは、中心コア１１０ａの屈折率、この関係は、±５０％の精度で検証される。
【数30】
【数31】
ｎａは、中心コア１１０ａの屈折率、この関係は、±５０％の精度で検証される。
【0153】
図１～図４を再び参照すると、本発明の一実施形態によれば、各チャネル１０３は、実質的に円形断面を有する円筒形状を有する。好ましくは、実質的に円形断面を備えた円筒形状を有するチャネル１０３は、実質的に同じ面積を有する基部を有する。換言すると、チャネル１０３は互いに実質的に等しい。
【0154】
図示していない他の実施形態では、実質的に円形断面を備えた円筒形状を有するチャネル１０３は、異なる面積を有する基部を有し、例えば、フィルタ１００のチャネル１０３の平均面積の３％～３０％の範囲で変化する。
【0155】
更なる実施形態によれば、チャネル１０３は、非円形断面を備えた押し出し固体に一致する。チャネル１０３は、必ずしも互いに等しくない面積を備えた基部を有する。こうした実施形態では、例えば、各チャネル１０３は、少なくとも他のチャネル１０３の有効半径Ｒｃとは実質的に異なる有効半径Ｒｃを有する断面を有し、および／または、少なくとも他のチャネル１０３の断面の形状とは実質的に異なる形状を有する。こうした実施形態の例は、図９ａ～図９ｂと図９ｃ～図９ｄに例示的かつ非限定的な観点で示している。
【0156】
好ましくは、有効光線Ｒｃの分布の標準偏差は、平均半径Ｒの値の２％～５０％、好ましくは３％～３０％、より好ましくは４％～２０％の範囲の値を有する。
【0157】
好ましくは、図９ａ～図９ｂと図９ｃ～図９ｄに非限定的な例として示すように、長手方向軸に直交する平面におけるチャネル１０３の断面は非円形であり、実質的にランダムな向きを有する。換言すると、複数のチャネル１０３は、複数の「平均的に円形断面を備えたチャネル」である。
【0158】
好ましくは、図９ｂと図９ｄに示すように、各チャネル１０３の断面または基部を回転なしで並進（平行移動）させ、各断面または個々の重心において重ね合わせることによって得られる図形は、実質的に円形または楕円形の図形である。特に、こうした実質的に楕円形の図形は、楕円の長軸の少なくとも５０％、好ましくは６０％、より好ましくは少なくとも７０％に等しい長さを有する楕円の短軸によって特徴付けられる。
【0159】
より詳細には、チャネル１０３の各断面に属するポイントには１に等しい値を、それ以外の場所では０に等しい値を割り当てることによって、上述のように並進された断面の代数和は、値の「合計(sum)分布」を生成し、これらの値は、断面の共通重心から遠い位置についての値から、断面の共通重心に一致し、またはそれに近い位置について、チャネル１０３の数に等しい最大値までの範囲で変化し、断面の合計が最大値の５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上の値を生成するポイントのセットは、実質的に円形または楕円形の図形を定義する。
【0160】
本出願人は、平均的に円形断面を有するチャネル１０３を有する光学フィルタ１００の場合、拡散光（即ち、実質的に均一な輝度プロファイルを備え、即ち、位置に依存せず、等方性、即ち、実質的にランバートである光）によって照射されたときの光学フィルタ１００の発光強度Ｉ（θ，φ）の角度プロファイルが、φに実質的に依存しないか、またはわずかに依存することになる。ここで、θは、チャネルの方向に対する極角であり、φは、方位角である。
【0161】
特に、拡散光によって照射された光学フィルタ１００の発光強度Ｉ（θ，φ）の角度プロファイルは、ピーク値の５０％未満、好ましくは７０％未満、より好ましくは８０％未満の値をとる、Ｉ（θ，φ）の外側にある角度座標（θ，φ）の空間内の領域が、実質的に、円形の基部または、楕円の長軸の少なくとも５０％、好ましくは６０％、より好ましくは少なくとも７０％に等しい長さを持つ楕円の短軸の長さによって特徴付けられる楕円の基部を備えた円錐であり、あるいは、最大極角と最小極角との間の差が、平均極角の３０％未満、好ましくは２０％未満、より好ましくは１０％未満である円錐であるようにしており、この平均は、方位角に渡って実行される。
【0162】
代替として、拡散光によって照射される、平均的に円形断面を備えたチャネルを有する光学フィルタ１００の発光強度Ｉ（θ，φ）の角度プロファイルは、その外側がＩ（θ，φ）＜ＣＩｍａｘである（Ｉｍａｘは、全ての角度での発光強度の最大値であり、Ｃ＝０．５、より好ましくはＣ＝０．３、より好ましくはＣ＝０．２である）角度座標（θ，φ）の空間内の領域を区切る曲線θＣＭ（φ）は、実質的に円周であるようにしており、即ち、それは閉曲線であり、それに外接する円周の直径とそれに内接する円周の直径と間の差が、２つの直径の間の平均値の５０％未満、好ましくは３０％、より好ましくは１０％未満であるようにしている。
【0163】
平均的に円形断面を備えたチャネル１０３を有する光学フィルタ１００のいくつかの実施形態によれば、拡散光によって照射された場合、光学フィルタ１００の任意の部分によって生成される光の発光強度Ｉ（θ，φ）の角度プロファイルは、その結果、方位角φに実質的に依存しないか、または弱く依存しており、ここで、前記部分は、１５ｃｍに等しい、好ましくは少なくとも１０ｃｍに等しい、より好ましくは少なくとも５ｃｍに等しい半径を有する円を外接する。
【0164】
本出願人は、平均的に円形断面を備えたチャネルを有する光学フィルタ１００により、互いに異なり、および／または、非円形断面を有するチャネル１０３の使用にもかかわらず、実質的に円形の太陽の像を取得できることを観察している。
【0165】
平均的に円形断面を備えたチャネルを有する第１実施形態では、図９ａに非限定的な例として示しており、各チャネル１０３は、凹状または凸状の非多角形断面を有する。
【0166】
平均的に円形断面を備えたチャネルを有する第２実施形態では、図９ｃに非限定的な例として示しており、各チャネル１０３は、簡単で非規則的（正多角形以外）の多角形断面を有する。好ましくは、この実施形態によれば、複数のチャネル１０３のチャネルは、平均で６個の側面を有する。
【0167】
好ましくは、各チャネル１０３が簡単で非正多角形断面を有する場合、チャネル１０３は、平均で４個、５個、６個、７個、または８個の辺を有する基部を有する。さらに好ましくは、各チャネル１０３の基部の辺の数の平均は、４～８の範囲で構成され、好ましくは約６個である。
【0168】
図１１ａと図１１ｂを参照して、本発明による光学フィルタ１００を利用するユニット８００，９００（それぞれ光反射ユニット８００および有彩色(chromatic)ユニット９００）の第１例および第２例を示している。
【0169】
図１１ａの光反射ユニット８００は、光学フィルタ１００の第１略平坦表面１０１に隣接し、好ましくは接触して位置決めされた反射面８１０を備える。図示の実施形態では、光反射ユニット８００は、必要に応じて、有彩色拡散層８２０を追加的に備える。本発明の範囲内では、有彩色拡散層８２０を含む光反射ユニット８００は、有彩色光反射ユニット１１００とも称される。図示の実施形態では、有彩色拡散層８２０は、光学フィルタ１００の第２略平坦表面１０２に隣接し、好ましくは接触して位置決めされた裏面と、入射光によって照射されるように構成された前面とを有する。好ましくは、有彩色拡散層８２０は、レイリー型の拡散器であり、即ち、実質的に透明なホスト材料内に分散された複数の実質的に透明なナノエレメントを含む光拡散器である。特に、ナノエレメントとホスト材料は、異なる屈折率を有する。好ましくは、ナノエレメントおよびホスト材料の屈折率のうち大きい方と小さい方の比率は、１．０２より大きく、好ましくは１．０４より大きく、より好ましくは１．１より大きく、さらに好ましくは１．５より大きく、さらにより好ましくは１．８より大きい。有彩色拡散層８２０は、入射光が標準光源ＣＩＥ Ｅである場合、光反射ユニット８００が、光反射ユニット８００のカットオフ角θ０よりも小さい極角で、平均して第１ＣＣＴを有する第１直接光と、光反射ユニット８００のカットオフ角θ０よりも大きい極角で、平均して第１ＣＣＴの少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは１．８倍に等しい第２ＣＣＴを有する第２拡散光とを生成するように構成される。ここで、平均とは、方位角に渡って、θ０よりも小さく、かつ、θ０より大きい極角に渡って、そして光反射ユニット８００に渡る平均を意味する。光反射ユニット８００のカットオフ角θ０または受容角θ０いう用語は、反射面８１０によって反射され、フィルタ１００を２段階で横切る光の経路に関連付けられたカットオフ角または受容角を意味する。従って、それは、そこに含まれる光学フィルタ１００のカットオフ角θ０または受容角θ０とは異なる。有彩色光反射ユニット１１００に関して、カットオフ角θ０または受容角θ０は、有彩色拡散層８２０を適切に除去した後、または、光反射ユニット８００によって反射された光の発光強度の角度プロファイルから有彩色拡散層８２０によって拡散された光に起因した関与分を適切に減算した後に、測定される光反射ユニット８００のカットオフ角または受容角を意味するものと理解される。
【0170】
本明細書および後続の請求項の範囲内で、ＣＣＴの値の定量化について、一般に、および上記で示したものの場合、可視スペクトル内で等しいエネルギーを放射し、一定のスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）を有する、例えば、標準光源ＣＩＥ Ｅ などの白色光源から来る入射照射を参照する。これは、理論的な基準ではあるが、標準光源ＣＩＥ Ｅは、全ての波長に対して均一なスペクトル重みを有するため、波長の関数として拡散変動の場合に特に適している。
【0171】
有彩色拡散特性は、ナノエレメントとホスト材料との間の相対屈折率に関連していることに留意する。従って、ナノエレメントは、固体粒子、例えば、少なくとも１つのナノメートル寸法を有する球状ナノ粒子、および／または、ナノクラスター、および／または、ナノシリンダ、および／または、ナノエレメントを参照しており、ここで、ナノメートル寸法とは、好ましくは平均して３００ｎｍ未満、より好ましくは２５０ｎｍ未満、さらに好ましくは１５０ｎｍ未満の寸法を意味し、そして、液相または気相中の光学的に等価なナノメートルのエレメント、例えば、一般に液相または気相中の含有物（例えば、ナノドロップ、ナノボイド、ナノ含有物、ナノバブル、ナノチャネルなど）も参照し、これらは、ナノメートル寸法を有し、ホスト材料に組み込まれる。固体マトリクス内の気相の含有物（ナノボイド／ナノポア）を含む例示的な材料は、ナノメートルスケールの寸法を持つ固体ポア（細孔）（空気／ガス含有物）を受け入れる３次元金属酸化物（例えば、シリカ、アルミナ、酸化鉄など）または有機ポリマー（例えば、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリウレタン、エポキシドなど）によって一般に形成されるエアロゲルを含む。一例として、液相中に含有物を含む材料は、ナノメートル寸法を持つ液晶（ＬＣ）相を含み、これは、一般にポリマー性質を有するマトリクス内に閉じ込められたナノ液滴を含む液相としばしば称される。
【0172】
有彩色拡散層８２０は、例えば、バルクパネル、コーティング、ペイント、クラッドフィルム等として製作される。
【0173】
図１１ｂの有彩色ユニット９００は、光学フィルタ１００の第１略平坦表面１０１または第２略平坦表面１０２に隣接し、好ましくは接触して位置決めされ、入射光によって照射されるように構成された表面を含む有彩色拡散層９１０を備える。好ましくは、光反射ユニットの有彩色拡散層８２０に関して上述したものと同様に、有彩色拡散層９１０もレイリー型の拡散器であり、即ち、それは、実質的に透明なマトリクス中に分散された複数の実質的に透明なナノエレメントを含む光拡散器であり、ナノエレメントおよびマトリクスは、異なる屈折率を有する。有彩色拡散層９１０は、入射光が標準光源ＣＩＥ Ｅ である場合、有彩色ユニット９００が、カットオフ角θ０よりも小さい極角で、平均して第１ＣＣＴを有する第１直接光と、カットオフ角θ０よりも大きい極角で、平均して第１ＣＣＴの少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは１．８倍に等しい第２ＣＣＴを有する第２拡散光とを生成するように構成される。この場合も、有彩色拡散層９１０は、例えば、バルクパネル、コーティング、ペイント、クラッドフィルムなどとして製作される。
【0174】
不図示の他の実施形態では、有彩色拡散層８２０、あるいは実施形態に応じた有彩色拡散層９１０は、実質的に平面で透明な光ガイドに横方向に連結された複数のＬＥＤ光源を含む拡散光発生器であり、５６００ケルビンの値の少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは１．８倍の値を持つＣＣＴを有する拡散光を生成するように構成される。
【0175】
更なる態様によれば、本発明は照明ユニットを提供する。
【0176】
好ましくは、照明ユニットは、人工光の照明ユニットである。
【0177】
図１２を参照すると、本発明による光学フィルタ１００を使用して太陽光を再現する人工光の照明ユニット１０００の第１例を示している。人工光の照明ユニット１０００は、主方向２０５の近傍の方向に沿って、第１色相関温度（ＣＣＴ）を有する、可視光を非等方的に放射するように構成された直接光源２００を備える。本発明に係るいくつかの実施形態では、直接光源２００は、固定ＣＣＴ、例えば、５０００ケルビンより大きいＣＣＴを有する可視光を放射するように構成される。
【0178】
本発明による他の実施形態では、直接光源２００は、可変ＣＣＴ、例えば、１７００～８０００ケルビンの範囲の可変ＣＣＴを有する可視光を放射するように構成される。
【0179】
本発明による光学フィルタ１００は、主方向２０５に関して直接光源２００の下流側に配置される。好ましくは、光学フィルタは、主方向２０５に対して実質的に平行である長手方向軸Ｙ－Ｙを有するように、直接光源２００に対して配向される。
【0180】
図１２の実施形態では、光学フィルタ１００は、主方向２０５に対して垂直に配向された第１表面１０１および／または第２表面１０２を有するように位置決めされる。不図示の本発明の他の実施形態では、光学フィルタ１００は、第１表面１０１および／または第２表面１０２の法線は、主方向２０５に対して、５°～８０°、好ましくは１０°～７０°、より好ましくは２０°～６０°の範囲の傾斜角αだけ傾斜するように位置決めされる。本発明の更なる実施形態では、例えば、図１２に示すように、人工光照明ユニット１０００はさらに、主方向２０５に対して光学フィルタ１００の下流側に位置決めされた拡散光源３００を備える。拡散光源３００は、フィルタ１００からの出力においてフィルタ処理された光を少なくとも部分的に透過するように構成される。具体的には、拡散光源は、フィルタ処理された光の角度輝度プロファイルに類似した角度輝度プロファイルを備えた、即ち、θ０に近い値を備えたカットオフ角の存在によって特徴付けられる、拡散光成分および透過光成分を生成するように構成される。
【0181】
本発明のいくつかの実施形態では、拡散光源３００は、直接光源２００によって生成される光の色相関温度またはＣＣＴよりも少なくとも２０％低い色相関温度またはＣＣＴを有する直接成分を有する光を生成するように構成される。例えば、拡散光源３００は、レイリー拡散器である。
【0182】
本発明の他の実施形態では、拡散光源３００は、直接光源２００によって生成される光のＣＣＴと実質的に同一であるＣＣＴを有する直接成分を有する光を生成するように構成される。例えば、拡散光源３００は、側面照射式の拡散パネルであり、即ち、直接光源以外の光源によって側方から照射される。
【0183】
本発明のいくつかの実施形態では、拡散光源３００はさらに、直接成分の発散の少なくとも２倍、好ましくは３倍、より好ましくは４倍の発散によって特徴付けられる角度輝度プロファイルによって、および／または、第１ＣＣＴおよび／または、５６００ケルビンに等しいＣＣＴよりも少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは１．８倍大きい色相関温度またはＣＣＴによって特徴付けられる、角度輝度プロファイルによって特徴付けられる拡散光成分を生成するように構成される。
【0184】
本発明の他の実施形態では、例えば、図１３に示す例のように、直接光源２００は、可視光エミッタ２０１と、可視光エミッタによって放射された光をコリメートするための光学系２０２と、直接光を放射するための平坦表面２０３とを備える。光学系２０２は、主方向２０５の周りに実質的にコリメートされた主成分を含む光２３０を、好ましくは、主方向２０５に沿った準線(directrix)と、５０度未満、好ましくは３０度未満、より好ましくは１０度未満の半開口(half-opening)２０６とを有する放射円錐２０７内に含まれる方向に沿って生成する。
【0185】
本発明の他の実施形態では、放射円錐２０７は、２０度未満、好ましくは１５度未満、より好ましくは８度未満の半開口を有する。
【0186】
本発明のいくつかの実施形態では、図１３に非限定的な例として示すように、光学系２０２によって生成される光２３０は、放射円錐２０７の外側にある方向に沿って伝搬する２次成分またはスプリアス成分２３０’も含む。
【0187】
本発明のいくつかの実施形態では、例えば、図１３に示すように、光学系２０２によって生成された光は、異なる方向から平坦な放射面２０３に到達し、即ち、平坦な放射面２０３上での光学系２０２によって生成された光２３０の輝度は、空間的に均一ではなく、ある方向のピークによって特徴付けられ、その表面に渡って変化する角度プロファイルを有し、例えば、それは、中心から遠くなるほど、主方向２０５から遠くに移動しながら変化する。
【0188】
不図示の他の実施形態では、平坦な放射面２０３上での光学系２０２によって生成される光２３０の輝度は、ある方向にピークを有し、それは、放射面全体に渡って非単調な方法で、例えば、周期的に変化する。
【0189】
本発明のいくつかの実施形態では、光学系２０２はさらに、それによって生成される光２３０の主成分が、ある表面上で実質的に均一な輝度を生成するように構成され、例えば、図１３を参照すると、平坦な放射面２０３上で実質的に均一な輝度を生成する。
【0190】
本発明のいくつかの実施形態では、図１４に非限定的な例として示すように、光学フィルタ１００は、好ましくは、可視光エミッタ２０１によって放射され、光学系２０２によってコリメートされる光２３０によって特徴付けられる放射円錐２０７の半開口２０６と実質的に一致するか、または、これよりも、例えば、１．５倍、２倍、または３倍大きい、半開口１２０を備えた受容円錐を生成するようにサイズ設定され、受容円錐の前記半開口１２０は、フィルタ１００のカットオフ角θ０に等しい。
【0191】
本明細書および添付の請求項の範囲内において、表現「角度受容円錐」は、長手方向軸を基準としてカットオフ角θ０以下の角度を形成する方向のセットを意味することを意図する。
【0192】
本発明のいくつかの実施形態では、図１５に非限定的な例として示すように、拡散光源３００は、例えば、同じ出願人の国際特許出願番号ＷＯ２００９／１５６３４８号に記載されているような、レイリー拡散パネルを備える。レイリー拡散パネルは、好ましくは、ポリマーマトリクス中にナノ粒子の分散を含み、ナノ粒子の直径、単位面積あたりのナノ粒子の数、ナノ粒子およびそれらが分散されるマトリクスの屈折率は、例えば、レイリー拡散パネルが、放射面３０２上に、少なくとも６０°、好ましくは少なくとも７０°の拡散光３０４の角度半開口と、レイリー拡散パネル３０１に入射するフィルタ処理された光１３０の全光束の少なくとも１０％に等しい全光束とを備える輝度プロファイルによって、第１ＣＣＴよりも少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍大きいものに等しい色相関温度またはＣＣＴによって特徴付けられる拡散光３０３を生成することを可能にするものである。
【0193】
本発明による光学フィルタ１００を用いて太陽光を再現するための人工光の照明ユニット１０００’の異なる例が、直接光源７００を備え、これは、図１２と図１３を参照して既に述べた直接光源２００の全ての特性を検証する。特に、それは、実質的に透明な表面７１０上に配置され、表面７１０の片側に光を案内するように配向された複数の光源７０２を備え、前記光源７０２は、最小光源距離ｄｓだけ互いに離れている。好ましくは、光源７０２は、等距離に配置される。具体的には、透明表面７１０は、観察者がそれを通して背景シーンの大部分を見ることができ、即ち、背景シーンの少なくとも５０％、好ましくは６０％、より好ましくは少なくとも７０％を見ることができるように構成され、百分率は、シーンに対する立体角または視野の立体角の意味で評価される。
【0194】
複数の光源のうちの各光源７０２は、主方向７０５に沿ったピークと、ピークの半分の高さにおける角度半幅θｓ＿ＨＷＨＭとを有する光源角度輝度のプロファイルを備えた光ビーム７０４を生成するように配置され構成される。主方向７０５および光源の角度半幅θｓ＿ＨＷＨＭは、複数の光源７０２の全ての光源に共通であり、主方向７０５は、静止面の法線に対して０°～８０°の間、好ましくは０°～７０°の間、より好ましくは０°～６０°の間の角度だけ傾斜している。
【0195】
人工光の照明ユニット１０００’はさらに、実質的に平面であり、主方向７０５に対して実質的に平行である法線を備えた有彩色光反射ユニット１１００を備える。特に、有彩色光反射ユニット１１００は、空間内に位置決めされ、複数の光源７０２の光源が空間を実質的に均一に照射している。この目的のために、例えば、主方向７０５に沿って測定される、各光源７０２と有彩色光反射ユニット１１００との間の最小距離Ｄｍｉｎが、次の関係を満たす：Ｄｍｉｎ＞０．５ｄｓ×ｔａｎ（θｓ＿ＨＷＨＭ）、好ましくはＤｍｉｎ＞ｄｓ×ｔａｎ（θｓ＿ＨＷＨＭ）、さらに好ましくはＤｍｉｎ＞２ｄｓ×ｔａｎ（θｓ＿ＨＷＨＭ）。
【0196】
有彩色光反射ユニット１１００は、少なくとも、
直接光源７００に配向した反射面１１０１と、
反射面１１０１に隣接する位置、好ましくは反射面１１０１に接触して配置された、本発明に係る光学フィルタ１００と、
光学フィルタ１００と直接光源７００との間に介在し、特に光学フィルタ１００に隣接して配置された拡散光源３００とを備える。特に、拡散光源３００は、好ましくは、図１２～図１５の実施形態を参照して上述した内容に従って実現される。
直接光源７００に配向した反射面１１０１と、
反射面１１０１に隣接する位置、好ましくは反射面１１０１に接触して配置された、本発明に係る光学フィルタ１００と、
光学フィルタ１００と直接光源７００との間に介在し、特に光学フィルタ１００に隣接して配置された拡散光源３００とを備える。特に、拡散光源３００は、好ましくは、図１２～図１５の実施形態を参照して上述した内容に従って実現される。
【0197】
光学フィルタ１００は、好ましくは、反射面１１０１および光学フィルタ１００自体によって構成されるアセンブリが、光源７０２の各々によって放射される光を特徴付ける放射円錐７０４の半開口θｓ＿ＨＷＨＭと実質的に一致するか、またはそれより大きい、例えば、１．５倍、２倍、または３倍大きい半開口１２０を備えた角度受容円錐を生成するようにサイズ設定される。さらに、上述のように、光学フィルタ１００のチャネル１０３は、好ましくは下記の式に実質的に等しい長さＬを有する。
この関係は、±５０％の精度で検証される。
【数32】
この関係は、±５０％の精度で検証される。
【0198】
好都合には、こうした構成された人工光の照明ユニット１０００’により、直接光源７００が観察者と有彩色光反射ユニット１１００との間に介在するように位置決めされた観察者が、光源７００の実質的に透明な表面７１０を通して前記ユニットを観察すると、この透明な表面７１０を超えて、均一な空と無限遠に配置された円形の太陽、換言すると、観察者の動きに追従する太陽の像、例えば、観察者が主方向７０５に対して垂直な平面内を移動する場合、同じ距離で移動するか、同じ速度で移動する太陽を知覚することを可能にする。この効果は、直接光源７００が透明な表面７１０上に分散された複数の光源７０２を通じて実現されるかどうかに関係なく発生する。
【0199】
更なる利点として、こうして構成された人工光の照明ユニット１０００’は、極めて明るい屋外環境の条件でも、空に対して鮮鋭なコントラストの丸い太陽の像を生成する。理由は、光学フィルタ１００のカットオフ角θ０よりも大きい角度で反射面によって反射した光が、光学フィルタ１００によって遮断され、実質的に除去されるためである。
【0200】
人工光の照明ユニット１０００’の第１の例示的かつ非限定的な実施形態を図１６に示す。こうした実施形態では、直接光源は、透明な表面７１０を定義し、複数の光源７０２を支持するサポートグリッド７０１を含む。特に、図１６のグリッド７０１は、正方形のピッチを有するが、全く同等の方法で三角形、六角形、またはその他の規則的なピッチを備えたグリッドを製作することが可能である。図１６の実施形態では、光源７０２は、光源距離ｄｓにおいて互いに実質的に等距離である方法でサポートグリッド７０１上に配置される。特に、光源７０２は、グリッド７０１の頂点上に配置される。
【0201】
人工光の照明ユニット１０００’の第２の例示的かつ非限定的な実施形態を図１７に示す。図１７の人工光の照明ユニット１０００’は、図１６を参照して説明したものに加えて、サポートグリッド７０１を通して有彩色光反射ユニット１１００の観察者からの光源７０２の視界を阻止するように位置決めされ構成されたマスキング構造７０７を備える。特に、マスキング構造７０７は、生きた植物または人工植物の分布７０８を含むパーゴラ(pergola)である。
【0202】
本発明の異なる態様によれば、照明ユニットは、自然光の照明ユニット２０００，２０００’，２０００”であり、これは、自然光に由来する光、および／または、自然光を処理することによって得られる光を生成するように構成された照明ユニットである。本発明による自然光照明ユニット２０００，２０００’，２０００”の例示的な実施形態が図１８ａ～図１８ｃに示される。
【0203】
本発明の範囲内において、用語「自然光」は、太陽によって最初に生成される光を意味する。非限定的な例として、自然光は、例えば、直射日光、および／または、雲、霧、ミスト、空、月または壁によって拡散された太陽光など、自然要素および／または人工要素によって透過および／または反射および／または拡散および／または屈折および／または回折された太陽光である。
【0204】
好ましくは、自然光の照明ユニット２０００，２０００’，２０００”は、自然光を受光するように構成された受光面２００１と、本発明に係る光学フィルタ１００とを備え、前記光学フィルタは、受光面２００１と少なくとも部分的に重なり合う第１表面および／または第２表面を有する。
【0205】
好ましくは、自然光の照明ユニット２０００’，２０００”は、自然光のＣＣＴおよび／または５６００ケルビンのＣＣＴよりも少なくとも１．２倍、好ましくは１．３倍、より好ましくは１．５倍、さらに好ましくは１．８倍大きい、色相関温度またはＣＣＴを有する拡散可視光２１０１を放射するように構成された拡散光源３００を備える。
【0206】
好ましくは、自然光の照明ユニット２０００，２０００’，２０００”は、自然光を受光するように構成された受光面２００１と、本発明に係る光反射ユニット８００および／または有彩色ユニット９００および／または有彩色光反射ユニット１１００とを備える。好ましくは、光反射ユニット８００および／または有彩色ユニット９００および／または有彩色光反射ユニット１１００の光学フィルタ１００の第１表面または第２表面の少なくとも１つは、自然光の照明ユニット２０００，２０００’，２０００”の受光面２００１と少なくとも部分的に重なり合う。
【0207】
図１８ａに示す代替の実施形態では、自然光の照明ユニット２０００は、光反射ユニット８００を備え、壁パネルおよび／または天井パネルとして構成される。
【0208】
図１８ｂに示す異なる実施形態では、自然光の照明ユニット２０００’は、有彩色ユニット９００を備え、天窓または窓として構成される。
【0209】
図１８ｃに示す更なる実施形態では、自然光の照明ユニット２０００”は、有彩色光反射ユニット１１００を備え、壁パネルおよび／または天井パネルおよび／または建物ファサード(facade)の要素として構成される。
【0210】
好都合には、光反射ユニット８００を備える自然光の照明ユニット２０００は、良好に明確化された輪郭を備えた円形の太陽の像を無期限に生成する。例えば、光反射ユニット８００の受容円錐に属する方向から光反射ユニット８００に入射する直射太陽光によって照射された場合、あるいは、拡散した自然光によって照射された場合、これは発生し、無限の空間の認識の作成に寄与する。好都合には、直射太陽光の存在でも、太陽のグレア効果を著しく低減することが可能であり、これにより無限遠までの視界を損なうことなく、観察者が太陽を直接見ることを有効に防止できる。この目的のために、太陽の反射像が、太陽の像に対応する立体角よりもはるかに大きい立体角、即ち、０．５°で認識されるように、カットオフ角θ０をサイズ設定するのに充分である。例えば、θ０＝１０°では、反射した太陽の輝度は、自然太陽よりも少なくとも１６００倍に減衰されるが、コントラストを実質的に損なうことがない（従来の拡散反射面の場合と同様）。
【0211】
好都合には、例えば、レイリー型の有彩色拡散層９１０を含む有彩色ユニット９００を備える自然光の照明ユニット２０００’は、雲が無い空に対して鮮明なコントラストで、太陽の像を無限に生成する。これは、例えば、拡散した白色光で照射された場合に発生する。例えば、天窓や窓として使用すると、野外で空が灰色かつ曇で覆われている場合、それが点灯して、空に太陽がある晴れた日の効果を生成し、一方、日中が野外で晴れている場合、直射太陽光の起源方向の大部分の光を遮断することによって、暗くなる。
【0212】
好都合には、例えば、レイリー型の有彩色拡散層８２０を含む有彩色光反射ユニット１１００を備える自然光の照明ユニット２０００”は、雲の無い空に対して鮮明なコントラストで太陽の像を無限に生成する。これは、有彩色ユニット９００を備える自然光の照明ユニット２０００’の場合と同様に、例えば、拡散した白色光で照射された場合である。例えば、建物ファサードの要素として使用すると、日中が完全に灰色で空が曇っている場合に空とは対照的に、澄んだ青い空および地平線上鮮明に浮かび上がる暖色の太陽の像を生成するように構成できる。好都合には、太陽による直接照明の代わりに、即ち、晴れた日には、有彩色光反射ユニット１１００を備える自然光の照明ユニット２０００”は、太陽光のＣＣＴよりも大きいＣＣＴを有する光、例えば、太陽光のＣＣＴよりも２倍、または３倍、または４倍大きいＣＣＴを有する光を全ての方向に拡散し、こうして空に類似した光表面を再現し、例えば、照明されたファサード上にそれを再現する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図8a】
【図8b】
【図8c】
【図9a】
【図9b】
【図9c】
【図9d】
【図10a】
【図10b】
【図11a】
【図11b】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18a】
【図18b】
【図18c】
【国際調査報告】