JPH07270709A

JPH07270709A - 平行光束拡大型面光源装置

Info

Publication number: JPH07270709A
Application number: JP6083719A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Koike; 康博小池; Takayuki Arai; 孝之荒井
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-20
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: JP3745389B2

Abstract

(57)【要約】【目的】入射光束を均一な拡大平行光束に変換して出
射させることが出来る面光源装置。【構成】１は指向出射性の光散乱導光体からなる楔形
状の平行光束化素子で、所定範囲の有効散乱照射パラメ
ータ値及び相関距離ａ［μｍ］の値によって散乱能が規
定されている。光入射面２に面して配置された蛍光ラン
プＬから平行光束化素子１内に入射した光は、内部の前
方散乱、楔形形状の表裏面での繰り返し反射、臨界角条
件及び光取出面３における界面透過率等の要因が複合的
に作用して、光取出面３から平行化された光束が出射さ
れる（Ｇ1 で代表）。平行光束出射部から出射された平
行光束のほぼ全量は、表裏二重プリズム反射素子ＰＲの
表裏プリズム面で反射され、断面積を拡大された光束
（Ｇ2 ，Ｇ3 で代表）に変換され、光拡散板ＤＦを介し
て液晶パネルＬＰに入射し、バックライト光として利用
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、液晶表示装置のバッ
クライト光源部等に適用して有利な面光源装置に関し、
更に詳しく言えば、蛍光ランプ等の通常の光供給源から
の光を、拡大された断面積を有すると共に平行度が高く
均一な光束に変換して出射することが出来る面光源装置
に関する。本願発明は、上記液晶表示装置のバックライ
ト光源部への適用の他に、比較的大断面積の平行光束を
必要とする任意のアプリケーションに適用可能である
が、特に、平行光束を照明、投光、情報伝達等の目的で
用いる型の各種装置に有効に利用され得るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、非平行性の光束を平行度の高い光
束に変換する必要がある場合には、レンズや曲面鏡（放
物面鏡等）からなる光学系が用いることが通常であっ
た。このレンズや曲面鏡を利用した光束平行化技術は、
非平行性光束源（単数または複数の光源素子あるいは光
ファイバ出射端等）から多方向に出射される光を、レン
ズや曲面鏡の持つ光収束あるいは光発散の機能を利用し
て平行化するというものである。

【０００３】従って、非平行性光束源が発散性（例え
ば、単一の点光源）あるいは収束性（例えば、１点に向
けられて配置された多数の指向性点光源）のいずれか一
方の性質のみを帯びている場合には有効な平行化手段と
なり得るが、拡がりのある光源から多方向に向けて放射
される光のように、発散性あるいは収束性の一方の性質
で規定出来ないような光束を平行化することは困難であ
った。

【０００４】また、レンズや凹面鏡からなる光学系を利
用した場合には、平行化された光束の光強度プロファイ
ル（光束断面上における光強度分布）を平坦にすること
が原理的に難しく（通常は光軸付近をピークとするガウ
シアン型のプロファイルとなる。）、光強度の均一な平
行光束を得る為の用途には適していない。

【０００５】更に、レンズや曲面鏡に光収束・発散機能
を発揮させる為には、光軸方向に沿った距離を充分に確
保する必要があるので、装置全体の奥行き方向の寸法を
小さくすることが一般に難しい。

【０００６】これらレンズや凹面鏡からなる光学系を利
用する技術とは全く別型の技術として、光散乱体を用い
て側方から入射させた光を正面側の光取出面から出射さ
せる技術が知られているが（例えば、特開平２−２２１
９２６号、特開平４−１４５４８５号及び実開昭５１−
８９８８８号公報）、これら技術は、導光体内部あるい
は表面領域に与えられた光散乱作用によって光の進行方
向を出来るだけランダムなものとすることを通して光取
出面から出射させる光量を確保するというものであり、
光取出面からの出射光を平行化するという技術課題を前
提にしたものではなかった。

【０００７】このように、従来は、均一なプロファイル
を有する平行光束を生成すること自体が困難であった為
に、光束の平行度とプロファイルの均一性に加えて更
に、光束断面積の大きさを同時に確保することは更に困
難であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、入
射光を均一度が高く拡大された断面積を有する平行化さ
れた光束を生成することが出来る平行光束拡大型の光源
装置を提供することにある。

【０００９】また、本願発明は、このような平行光束拡
大型の光源装置を提供することにより、高画質化、大画
面化の要望が高まっている液晶表示装置のバックライト
光源の用途に対応し得る面光源装置を提供することを企
図するものである。

【００１０】更に、本願発明は上記平行光束化を３次元
的なレベルで達成する手段あるいは該平行化光束の指向
性の度合を緩和する手段を備えた上記面光源装置を提供
することを併せて提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願発明は、先ず、上記
基本的な目的を達成する技術手段として、「面状の拡が
りを有する表裏二重プリズム反射素子と、該表裏二重プ
リズム反射素子の側方に配置され、平行化された光束を
該表裏二重プリズム反射素子に対して斜方より入射させ
る平行光束出射部を備え、前記平行光束出射部が、有効
散乱照射パラメータＥ［cm^-1］の値が０．５≦Ｅ≦５０
の範囲にあり、光散乱能を生み出す屈折率不均一構造の
相関関数γ（ｒ）をγ（ｒ）＝ｅｘｐ［−ｒ／ａ］（但
し、ｒは光散乱導光体内の２点間距離）で近似した時の
相関距離ａ［μｍ］の値が０．０６≦ａ≦３５の範囲に
ある一様な散乱能が与えられた楔形状断面を有する体積
領域を含む光散乱導光体からなる平行光束化素子と、該
平行光束化素子の前記楔形状断面の断面積が相対的に大
きな方の端面側に配置された光入射手段を含んでいるこ
とを特徴とする平行光束拡大型面光源装置」（請求項１
に記載された構成）を提案したものである。

【００１２】また、上記基本構成に対し、明るさの均一
性を更に向上させると共に指向性の度合を調節緩和した
態様として、「面状の拡がりを有すると共に、繰り返し
傾斜面形状の反射面を備えた表裏二重プリズム反射素子
と、該表裏二重プリズム反射素子の側方に配置され、平
行化された光束を該表裏二重プリズム反射素子に対して
斜方より入射させる平行光束出射部と、前記表裏二重プ
リズム反射素子からの反射光束の光路中に配置された光
拡散板を備え、前記平行光束出射部が、有効散乱照射パ
ラメータＥ［cm^-1］の値が０．５≦Ｅ≦５０の範囲にあ
り、光散乱能を生み出す屈折率不均一構造の相関関数γ
（ｒ）をγ（ｒ）＝ｅｘｐ［−ｒ／ａ］（但し、ｒは光
散乱導光体内の２点間距離）で近似した時の相関距離ａ
［μｍ］の値が０．０６≦ａ≦３５の範囲にある一様な
散乱能が与えられた楔形状断面を有する体積領域を含む
光散乱導光体からなる平行光束化素子と、該平行光束化
素子の前記楔形状断面の断面積が相対的に大きな方の端
面側に配置された光入射手段を含んでいることを特徴と
する平行光束拡大型面光源装置」を提案したものであ
る。

【００１３】更に、上記各構成において、平行光束化素
子の光入射面側から見て横断方向（以下、単に「横断方
向」と言う。）に関して平行光束出射部から出射される
光束の伝播方向を整えて３次元的な平行度を向上させる
為に、上記各構成に、「前記平行光束化素子の光入射面
側から見て横断方向の光出射方向特性を修正する光出射
方向修正手段が、前記平行光束出射部の前記平行光束化
素子の光出射面に臨んで設けられていることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載された面光源装置」と
いう要件を課すことを提案したものである。

【００１４】

【作用】本願発明は、一様な散乱能が与えられた楔形状
断面を有する体積領域を含む平行光束化素子を用いて伝
播方向が揃えられた相対的に小断面積の光束を、斜方向
から比較的広面積の反射面を有する表裏二重プリズム反
射素子に入射させ、相対的に大断面積を有する反射光束
の形で取り出そうとするものである。そこで、先ず、本
願発明における平行光束化素子を構成する光散乱導光体
の散乱特性を記述する際に使用されている散乱照射パラ
メータＥと相関距離ａについて、Ｄｅｂｙｅの理論を引
用して説明する。強度Ｉ0 の光が媒体中をｙ(cm)透過
し、その間の散乱により強度がＩに減衰した場合に、有
効散乱照射パラメータＥを次式（１）または（２）で定
義する。

【００１５】

【数１】上式（１），（２）は各々いわゆる積分形及び微分形の
表現であって、物理的な意味は等価である。なお、この
Ｅは濁度と呼ばれることもある。一方、媒体内に分布し
た不均一構造によって光散乱が起こる場合の散乱光強度
は、縦偏光の入射光に対して出射光の大半が縦偏光であ
る通常の場合（ＶV 散乱）には、次式（３）で表され
る。

【００１６】

【数２】自然光を入射させた場合には、Ｈh 散乱を考慮して、式
（３）の右辺に（１＋cos²Φ）／２を乗じた次式を考え
れば良いことが知られている。

【００１７】

【数３】ここで、λ0 は入射光の波長、ν＝（２πｎ）／λ0 、
ｓ＝２sin （Φ／２）である。また、ｎは媒体の屈折
率、Φは散乱角、＜η2 ＞は媒体中の誘電率ゆらぎ２乗
平均（以下、＜η2 ＞＝τとして、τを適宜使用す
る。）であり、γ（ｒ）は相関関数と呼ばれるものであ
る。相関関数γ（ｒ）は、次式（６）で表わされる。

【００１８】そして、Ｄｅｂｙｅによると、媒体の屈折
率不均一構造が界面を持ってＡ相とＢ相に分かれて分散
している場合には、相関関数γ（ｒ）、相関距離ａ、誘
電率ゆらぎ２乗平均τの関係について次の式（７），
（８）が成立する。

【００１９】

【数４】不均一構造が半径Ｒの球状界面で構成されているとみな
せば、相関距離ａは次式で表される。

【００２０】

【数５】相関関数γ（ｒ）についての式（６）を用い、式（５）
に基づいて自然光を媒体に入射させた時の有効散乱照射
パラメータＥを計算すると結果は次のようになる。

【００２１】

【数６】以上述べた関係から、相関距離ａ及び誘電率ゆらぎ２乗
平均τを変化させることにより、散乱光強度、散乱光強
度の角度依存性及び有効散乱照射パラメータＥを制御す
ることが可能であることが判る。図１は、横軸に相関距
離ａ、縦軸に誘電率ゆらぎ２乗平均τをとり、有効散乱
照射パラメータＥを一定にする条件を表わす曲線を、Ｅ
＝５０［cm^-1］及びＥ＝１００［cm^-1］の場合について
描いたものである。

【００２２】一般に、Ｅが大きければ散乱能が大きく、
Ｅが小さければ散乱能が小さい、換言すれば透明に近く
なる。Ｅ＝０は全く散乱の無いことに対応する。従っ
て、一般には、大寸法の平行光束化素子にはＥの小さな
光散乱導光体を用い、小寸法の面光源装置にはＥの大き
な平行光束化素子を用いることが好ましいと言うことが
出来る。上記基準を考慮に入れて本願発明で使用される
平行光束化素子の有効散乱照射パラメータＥのレンジを
定めると、Ｅ＝０．５〜５０［cm^-1］の程度となる。一
方、相関距離ａは、平行光束化素子に用いる光散乱導光
体内部における個々の散乱現象における散乱光の方向特
性に深く関わっている量である。即ち、上記（３）式乃
至（５）式の形から推察されるように、光散乱導光体内
部における光散乱は一般に前方散乱性を帯びているが、
前方散乱性の強さが相関距離ａによって変化する。

【００２３】図２は、これをａの２つの値について例示
したグラフである。同図において、横軸は散乱角度Φ
（入射光線の進行方向をΦ＝０°とした。）を表わし、
縦軸は自然光を仮定した場合の規格化散乱光強度、即
ち、上記（５）式をΦ＝０°に対して規格化した値、Ｖ
vh（Φ）／Ｖvh（０）を表わしている。同図に併記され
ているように、ａ＝０．１３μｍの場合、即ち、上記
（９）式による粒径算値で２Ｒ＝０．２μｍの場合に
は、Φに関する緩やかな減少関数を表わすグラフが得ら
れるが、ａ＝１．３μｍ、同（９）式による粒径換算値
で２Ｒ＝２．０μｍの場合には、Φが小さい値にある領
域内で急激に減少する関数を表わすグラフが得られる。

【００２４】このように、光散乱導光体内の屈折率の不
均一構造によって生ずる散乱は、基本的には前方散乱の
性格を有しているが、相関距離ａの値が小さくなるに従
って前方散乱性が弱まり、個々の散乱過程における散乱
角度の範囲が広がる傾向が生じて来る。これは実験的に
も確認済みの事柄である。

【００２５】以上の議論は、平行光束化素子を構成する
光散乱導光体内部に分布した屈折率不均一構造による散
乱現象そのものに着目した場合に成り立つものである
が、光散乱導光体で構成される平行光束化素子の光取出
面から実際に出射される光の方向特性を評価する為に
は、光取出面における全反射の現象と光出射時の透過率
（平行光束化素子から同素子外への脱出率）を併せて考
慮する必要がある。

【００２６】基礎的な光学理論によって全反射の条件と
して良く知られているように、光散乱導光体の内部側か
ら光取出面に光が入射した時、光散乱導光体内外の媒質
の屈折率によって決まる臨界角αc （ここでは、光取出
面に立てた法線方向を０°とする。）を入射角が上回る
場合には、外部（空気層）への出射（脱出）が起らな
い。本願発明に使用される代表的な材料であるＰＭＭＡ
（屈折率１．４９２）では、αc ＝４２°となる。

【００２７】後述するように、本願発明で平行光束化素
子のマトリックス材料として好適に使用される通常の樹
脂材料の屈折率は、１．４〜１．７の範囲にあるので、
実際的なαc の範囲は、３６．０°〜４５．６°の程度
の値となる。

【００２８】上述したように、光散乱導光体内部におけ
る散乱は前方散乱性を示すから、光取出面の側方に光入
射面をとる通常のケースでは、光入射面から入射した光
が不均一構造に遭遇して発生した１次散乱光が直ちに上
記臨界角条件を満たすことは稀であると考えられる。

【００２９】従って、光取出面からの光出射には、光散
乱導光体内部における多重散乱過程や、光散乱導光体の
背面側の界面あるいは反射部材による反射過程を経た光
が上記臨界角条件を満たして外部に出射されるという現
象が大きく関与しているものと考えるべきである。

【００３０】そうだとすると、臨界角条件を満たす光に
注目した場合には、個々の散乱現象の属性である前方散
乱性は相当程度薄められ、光の進行方向分布には相当の
拡がりが生じている筈である。その結果、光散乱導光体
で構成された平行光束化素子から出射される光の方向特
性は、臨界角条件を満たした光の光取出面における透過
率（脱出率）の角度依存性に大きく左右されることにな
る。

【００３１】一般に、臨界角条件をぎりぎりで満たすよ
うな入射角をもって媒体界面に入射した光の界面透過率
は極めて低い。例えば、アクリル樹脂−空気界面の場
合、Ｐ偏光成分４０％程度、Ｓ偏光成分２０％程度であ
る。そして、入射角が臨界角を下回る角度が増加するに
従って光透過等は急激に上昇し、５°乃至１０°以上下
回った条件ではほぼ一定となる。アクリル樹脂−空気界
面の場合では、Ｐ偏光成分９０％以上、Ｓ偏光成分８５
％以上となる。

【００３２】以上のことから、アクリル樹脂の場合で言
えば、光取出面への入射角が３５°〜４０°前後の光
が、平行光束化素子の光取出面からの光出射に最も大き
く寄与しているものと考えられる。屈折に関するスネル
の法則を考慮すると、光取出面がアクリル樹脂−空気界
面である場合、３５°〜４０°前後の入射角で光取出面
に入射した光は、光取出面に空気側から立てた法線に対
して６５°付近から前後数度程度の範囲内に収まる方向
へ向けて出射される。

【００３３】平行光束化素子を構成する光散乱導光体に
アクリル樹脂以外の材料を使用した場合でも、実際的な
材料の屈折率の範囲は１．４〜１．７の程度であるか
ら、上記角度に数度程度のずれを見込めば、全く同様の
議論が成立する。

【００３４】即ち、平行光束化素子の光取出面からの出
射光は、粗く見積って光取出面表面に対して２０°〜３
０°前後も立ち上がった方向に明瞭な指向性を有する光
となる。

【００３５】但し、ここで注意すべきことは、相関距離
ａの値が余り小さくなると、個々の散乱過程における前
方散乱性が薄れ、一次散乱のみで後方散乱を含む広範囲
の散乱光が発生するようになる為に、このような指向性
を与える前提条件が崩れてしまうことである。本願発明
では、このような現象が顕著とならないような光散乱導
光体（以下、「指向出射性の光散乱導光体」と呼ぶ。）
で構成された平行光束化素子を使用する。この条件を考
慮した場合の相関距離ａの下限値は０．０６μｍの程度
である。

【００３６】一方、図１から判るように、相関距離ａが
大きい程有効散乱照射パラメータＥの値を大きくするこ
とが難しくなる傾向がある。本願発明では、この条件を
も考慮に入れて、平行光束化素子を構成する光散乱導光
体の相関距離ａの値の実際的な範囲として、０．０６μ
ｍ〜３５μｍを選択した。光散乱導光体を異屈折率粒子
を分散させた場合には、（９）式から、粒子径０．１μ
ｍ〜５４μｍの範囲がこれに対応することになる。

【００３７】このような条件で一様な散乱能を与えられ
た楔形状の指向出射性の平行光束化素子の厚みが大きい
側の側面を光入射面として、通常の蛍光ランプ等の光源
（一般には、光供給手段）からの光を入射させると、平
行光束化素子の表裏両面から指向性の光束が出射され
る。その一方の面が平行光束化素子の光取出面として用
いられる。他方の面には適宜反射性の部材を配置して光
の散逸を防止することが好ましい。

【００３８】平行光束化素子の光取出面から出射した光
は、上述したように、光取出面に対して２０°から３０
°前後立ち上がった方向に指向性を有している。ところ
が、液晶表示装置のバックライト光源の用途をはじめと
して、面光源装置には正面あるいはこれに近い方向から
見た明るさが要求されることが多い。また、平行光束化
素子の光取出面から出射される平行光束の断面積は、光
取出面の大きさより小さくなるから、比較的大きな断面
積の光束を必要とする場合には、それに合わせて平行光
束化素子のサイズも大型化する必要が生じる。

【００３９】本願発明では、このような不都合を回避す
る為に平行光束化素子から出射された平行光束を該平行
光束の伝播方向に対して傾斜配置された表裏二重プリズ
ム反射素子の反射面で反射させることによって、平行光
束の伝播方向を所定の方向、例えば、面光源装置全体の
延在方向に対して垂直な方向（以下、単に「正面方向」
と言う。）に転換させると共に、光束の断面積を拡大さ
せる。

【００４０】ここで、平行光束化素子が楔形状断面の光
散乱導光体で構成されていることの光学的な意義につい
て説明しておく。図３は、本願発明で使用される楔形状
の平行光束化素子の楔形断面を表わす図であり、その内
部における繰り返し反射の様子が、光入射面から平行光
束化素子内部に取り込まれる光線の光路を光線Ｂ0 で代
表させる形で記されている。

【００４１】符号１は「作用」の欄で述べた散乱特性を
有する光散乱導光体で構成された平行光束化素子を表わ
しており、楔形状の断面積の大きな方の側端部に形成さ
れた光入射面２に臨んで蛍光ランプＬ（一般には、光供
給手段であるが、以下、蛍光ランプでこれを代表させ
る。）が配置されている。蛍光ランプＬから出射されて
平行光束化素子１内に入射される光を代表する代表光線
Ｂ0 の伝播方向は、図示したように、平行光束化素子の
延在方向と小さな角度をなしているものと考えることが
出来る。

【００４２】この光線Ｂ0 の挙動を考察してみると、入
射面２から平行光束化素子１内に入射した光線Ｂ0 は、
一定割合で散乱による方向転換を受けながら、図示した
ように光取出面３とこれに対して傾斜した裏面４におい
て反射を繰り返しながら、平行光束化素子１の厚みの薄
い末端部６へ近づいていく。面４，５の内側表面におけ
る反射は正反射であるから、個々の反射における入射角
と反射角は等しい（θ1 ，θ2 ，θ3 ・・・・）。ここ
で、光取出面３における各回の反射に注目すると、θ2
＞θ4 ＞θ6 ・・・の関係が成立していることが判る。

【００４３】更に、各反射時における界面透過率を考え
てみると、光散乱導光体の指向出射性の場合と同様の議
論によって、θi ＞αc （臨界角；ＰＭＭＡ−空気界面
で４２°）の条件では全反射が起こり、θi がαc を下
回ると透過率が急上昇し、θi が所定値（ＰＭＭＡ−空
気界面で３５°前後）以下で透過率はほぼ一定となる。
図では、θ2 ＞αc ＞θ4 ＞θ6 の関係によって、出射
光Ｂ4 ，Ｂ6 が生じている様子が描かれている。

【００４４】このような効果は、代表光線Ｂ0 （無散乱
光）に限らず、１次散乱光や多重散乱光についても程度
の差はあっても同様に生じている筈であるから、平行光
束化素子１全体としては光入射面２から遠ざかる程光取
出面３からの光出射率を高める効果を生んでいるものと
考えられる。この効果を、光入射面２からの距離ｘの関
数ｆ（ｘ）で評価すると、ｆ（ｘ）はｘに関する増加関
数である。一方、光入射面２に近い部分では光源Ｌに近
いという効果が直接光、散乱光いずれについても働く。
この近接効果をｇ（ｘ）で評価すれば、ｇ（ｘ）は減少
関数となる。

【００４５】従って、近接効果ｇ（ｘ）がｆ（ｘ）によ
って相殺され、より遠くまで光を導いた上で光取出面３
から光を出射させる傾向が生まれることになる。また、
平行光束化素子１内の光が光取出面３に入射する機会
も、楔形状の効果によって入射面２から遠ざかるにつれ
て増大する傾向を持ちつつ全体的に増大すると考えられ
るから、光取出面３全体に亙って輝度レベルを一段と向
上させる効果も生じているものと思われる。

【００４６】両面３，４のなす角度ψに絶対的な制限は
特にないが、明るさのレベル、均一度、指向特性等を考
慮した実際的な範囲としては、０．５°≦ψ≦５°が考
えられる。また、傾斜した裏面４（場合によっては光取
出面３）を曲面とすることにより、反射角θ1 、θ2 、
θ3 ・・・・の増大推移を制御し、より望ましい特性を
実現することも可能である。

【００４７】ここで述べたような効果は、裏面４に沿っ
て反射体５を配置した場合にも同様に成立することは明
らかである。平行光束化を阻害しない観点から、この反
射体５は拡散反射性の反射体よりも正反射性を有する反
射体であることが好ましい。

【００４８】なお、平行光束化素子を含む平行光束出射
部と組み合わせて配置される表裏二重プリズム反射素子
の反射面の形状や配置方向の選択、並びに平行光束化素
子を構成する光散乱導光体の材料・製法については、次
記実施例の中で述べることとする。

【００４９】

【実施例】図４は、本願発明の基本配置に相当する構成
を備えた面光源装置を液晶表示装置のバックライト光源
として使用した実施例を、要部断面図の形で表わしたも
のであり、拡大化機能を分かりやすくする為に、実際的
な寸法データが例示的に併記されている。

【００５０】同図９において、符号Ｆで示された部分は
平行光束出射部であり、蛍光ランプＬと背面側から蛍光
ランプＬを取り囲むように設けられた反射体Ｒ、平行光
束化素子１から構成されている。平行光束化素子１は、
楔形状の断面を有する光散乱導光体で構成されており、
ここでは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）中に
シリコーン系樹脂材料（屈折率＝１．４３４５）を０．
１ｗｔ％の割合で一様に分散させたものが使用されてい
る。

【００５１】裏面４の長さサイズは図中に示した通り３
８ｍｍであり、入射面２側の端部の厚みは８．０ｍｍで
ある。末端部６の厚みは０．２ｍｍ程度とする。幅につ
いては適宜の値（例えば、２００ｍｍ）とすることが出
来る。

【００５２】蛍光ランプＬは平行光束化素子１の入射面
２から１ｍｍ離して配置されておりその直径は８ｍｍ、
長さは平行光束化素子１の幅とほぼ等しいものとする。
反射体Ｒは入射面２から入射する光量を出来るだけ多く
する為に適宜配置されるもので、例えば、酸化防止の為
の表面処理を施した銀箔が使用される。平行光束化素子
１の裏面４にも、正反射性の反射体が設けられている。
この反射体５は、平行光束化素子１とは別体の反射部材
（例えば、銀箔シート）であっても良く、また、裏面４
上に形成された反射膜（例えばＡｇ蒸着膜、Ａｌ蒸着膜
等）であっても良い。銀箔シートのように、紫外線によ
る反射性能の劣化の恐れがある反射部材を用いる場合に
は、裏面４への固着手段として紫外線吸収性の接着剤を
用いることが好ましい。後述するように、平行光束化素
子１はプラスチック材料の射出成形技術によって製造す
ることが実用的であり、反射部材の固着に際してインモ
ールド法を適用することが可能である。

【００５３】蛍光ランプＬからの放射光及び反射体Ｒに
よる反射光は、光散乱導光体で構成された平行光束化素
子１の光入射面２から平行光束化素子１の内部に進入
し、光散乱作用を受けながら、末端部６へ向けて導光さ
れる。「作用」の欄で詳しく説明したように、この過程
を通して平行光束化素子１の光取出面３からは、平行化
された光束（以下、単に「平行光束」と言う。）が出射
される。符号Ｇ1 は、この平行光束を代表する光線であ
る。代表光線Ｇ1 の出射角β（光取出面３に立てた垂線
から測ることとする。）は、「作用」の欄で述べたよう
に、６５°前後となる。

【００５４】符号ＰＲは、平行光束出射部から出射され
る平行光束のほぼ全量を受光する位置に、平行光束の伝
播方向（即ち、代表光線Ｇ1 の伝播方向）に対して所定
角度傾斜して配置された表裏二重プリズム反射素子であ
る。この表裏二重プリズム反射素子ＰＲは、次に述べる
平行光束の断面積拡大機能と伝播方向転換機能を有して
おり、平行光束出射部Ｆからの平行光束のほぼ全量は、
図中上方へ向けて反射される。

【００５５】表裏二重プリズム反射素子ＰＲからの反射
光束の光路には、適当な散乱能を与えられた光拡散板Ｄ
Ｆが配置されており、更にその上方には液晶パネル部Ｌ
Ｐが配置されている。液晶パネル部ＬＰは、偏光透過軸
を直交させた２枚の偏光子２１，２３の間に液晶セル部
２２を挟んだ基本構成を有している。

【００５６】このような配置により、平行光束出射部Ｆ
から供給された平行光束は、表裏二重プリズム反射素子
ＰＲで上方に向かう拡大された反射光束に転換されて光
拡散板ＤＦに入射する。この光拡散板ＤＦは、表裏二重
プリズム反射素子ＰＲの反射光束の指向性を適宜緩和調
整すると共に、表裏二重プリズム反射素子ＰＲにおける
反射過程で発生する可能性のある微細なレベルでの明る
さのムラを除去する為に適宜使用されるものであり、場
合によっては、省略あるいは透明板に代えることも有り
得る。

【００５７】光拡散板ＤＦを通過して、適度に指向性を
緩和調整された平行光束は、液晶パネル部ＬＰに入射
し、バックライト光としての役割を果たす。平行光束の
持つ指向性と均一性によって、所望の観察方向（ここで
は、正面方向）から見た表示品位に優れた液晶表示画面
が実現される。また、光拡散板ＤＦに付与する散乱能の
強さを調整することによって、明るい表示画面が観察さ
れる方向の幅を適宜調整することも可能である。

【００５８】次に、表裏二重プリズム反射素子ＰＲの構
造と機能について説明する。図５は上記実施例に使用さ
れている表裏二重プリズム反射素子ＰＲの符号３０で示
した部分を拡大描示した断面図であり、光線Ｇ1 で代表
される平行光束ＦＬ１の反射の様子が併記されている。
同図に示されているように、表裏二重プリズム反射素子
ＰＲの表裏には、プリズム状の起伏を構成する繰り返し
傾斜面Ｈ，Ｈ’，Ｊ，Ｊ’が形成されている。また、裏
面からの光の透過散逸を防止する為に、適宜Ａｌあるい
Ａｇ等の蒸着膜ＶＬが形成されている。表裏二重プリズ
ム反射素子ＰＲを構成する材料には任意の透明光学材料
が使用可能であるが、平行光束化素子１のマトリックス
に使用される材料と同じ材料、例えばＰＭＭＡ（ポリメ
チルメタクリレート）を使用すれば、経済的に有利であ
る。

【００５９】代表光線Ｇ1 の伝播方向と表裏各面の傾斜
面のＨ，Ｈ’及びＪ，Ｊ’の傾斜角の間には次の条件が
成立していることが望ましい。換言すれば、この条件を
満たすように、平行光束化素子１と表裏二重プリズム反
射素子ＰＲの材料（屈折率）、平行光束化素子１と表裏
二重プリズム反射素子ＰＲの姿勢関係、傾斜面Ｈ，Ｈ’
及びＪ，Ｊ’の傾斜角度を選択することが好ましい。

【００６０】（１）各傾斜面Ｈ’と光線Ｇ1 の伝播方向
が平行であること。（２）各傾斜面Ｊは、Ｈから入射した屈折光束のほぼ全
量を受ける位置に延在していること。

【００６１】（３）各傾斜面Ｈ’は、各傾斜面Ｈから入
射した屈折光束の面Ｊ（蒸着膜との界面）における正反
射光束のほぼ全量を受ける位置に延在していること。

【００６２】（４）各傾斜面Ｈにおける正反射光束ＦＬ
２と、各傾斜面Ｈ’から出射される光束ＦＬ３を各々代
表する光線Ｇ2 ，Ｇ3 がほぼ平行であり、且つ、
所望の出射方向にほぼ合致していること。

【００６３】このような条件を常に厳密に満足させるこ
とは難しいが、少なくとも、希望する出射方向が正面方
向から大幅にはずれない範囲では、近似的な満足を得る
ことは容易である。例えば、表裏二重プリズム反射素子
ＰＲの平行光束化素子１に対する姿勢の調整と、表裏二
重プリズム反射素子ＰＲの屈折率選択だけで、相当の幅
で出射方向を調整することが出来る。

【００６４】好ましくは、上記条件を満たすように設計
された表裏二重プリズム反射素子ＰＲの表裏面における
反射作用によって、光線Ｇ1 で代表される入射光束ＦＬ
１は各面Ｈにおける正反射光束ＦＬ２（Ｇ2 で代表）と
各面Ｈ’からの屈折出射光束ＦＬ３（Ｇ3 で代表）に分
割され、その断面積が拡大される（ＦＬ１→ＦＬ２＋Ｆ
Ｌ３）。なお、各面Ｈにおける反射／透過の割合を調整
する為に、半透光膜を各面Ｈ上に形成することも考えら
れる。また、偏光成分（Ｐ偏光成分とＳ偏光成分）の各
面Ｈにおける反射／透過の割合の差が液晶表示面の明る
さのムラになって現われる場合には、繰り返し斜面Ｈ，
Ｈ’，Ｊ，Ｊ’の繰り返しピッチを小さくし、光拡散板
ＤＦに与える散乱能を強くすることが有効である。

【００６５】上記実施例に関する以上の議論は、主とし
て平行光束化素子１の光入射面２から見て縦断方向（紙
面に沿った方向、以下単に「縦断方向」と言う。）に注
目したものであるが、平行光束化素子１の光入射面２か
ら見て横断方向（紙面に垂直な方向、以下単に「横断方
向」と言う）について、光束の伝播方向を整えて、面光
源装置の横断方向側方への光の散逸を防止することが望
まれる場合には、平行光束化素子１の光取出面３に臨ん
で光出射方向修正手段が設けることが出来る。

【００６６】この光出射方向修正手段は、平行光束化素
子１と一体、別体いずれの形態で設けても良い。図６
は、前者の例を示した斜視図であり、図７は、後者の例
を示した斜視図である。各図において、符号ＣＲ，Ｃ
Ｒ’は平行光束化素子１の光取出面３側に縦断方向に配
向して形成されたプリズム状の起伏列であり、図６では
平行光束化素子１の光取出面３の表面がこれを兼ねてい
る。また、図７では、起伏列ＣＲ’を形成した別体の光
出射方向修正素子７が配置された形態が示されている。
符号２，３，４，５は、図４と同じく各々光入射面、光
取出面、裏面及び反射体（銀箔）を表わしている。

【００６７】図６、図７いずれの配置においても、光入
射面２から平行光束化素子１内に進入した光は、「作
用」の欄で述べたように、縦断方向について平行化さ
れ、６５度前後の出射角をもって光取出面３から出射さ
れる（矢印群３ｆで表示）。ここで、この出射時の横断
方向についての光路を考えて見ると、平行光束化素子１
に与えられた散乱能によって伝播方向に相当の拡がりが
存在していると考えられる（矢印群３ｆ’で表示）。

【００６８】縦断方向に配向して形成された各図におけ
るプリズム状起伏列は、このような横断方向の光束伝播
方向の拡がりを抑制して、光の三次元的に平行性を向上
させるものであり、この作用を通して光の横断方向側方
への散逸を防止する上で有効なものである。

【００６９】図８は、各図における横断方向の光出射方
向修正機能を説明する図であり、平行光束化素子１ある
いは光出射方向修正素子７を符号８で示された方向に沿
って切りとった断面を表わしている。同図において、方
向にバラツキがある符号Ｂ1〜Ｂ3 で示された光線は、
平行光束化素子１または光出射方向修正素子７から外部
へ出射される直前の光を代表している。

【００７０】先ず、左右方向に近い進行方向を有する光
線Ｂ1 ，Ｂ2 は、図示されているように、起伏面ＣＲあ
るいはＣＲ’を構成するプリズム面Ｃａ，Ｃｂの一方か
ら一旦空気層ＡＲへ出射されるが、その相当部分は他方
のプリズム面Ｃｂ，Ｃａで正反射し、横断方向成分がほ
ぼ除去されて光線Ｂ1 ’，Ｂ2 ’として出射される。

【００７１】一方、横断方向成分が乏しい光線Ｂ3 は、
図示されているように、一方のプリズム面Ｃａで反射さ
れてから、他方のプリズム面Ｃｂを通過して一旦空気層
ＡＲへ出射されるが、その相当部分は隣接したプリズム
面Ｃａで正反射され、横断方向成分の乏しい状態を保っ
た光線Ｂ3 ’として出射されるものと考えることが出来
る。このような屈折作用によって、図６、図７において
矢印群３ｆで示されているような方向に伝播する光の割
合が増加し、矢印群３ｆ’で示されているように横断方
向側方へそれる光の割合が減少するから、結局、平行光
束出射部Ｆから供給される光束の平行度が三次元的に改
善される。

【００７２】なお、平行光束化素子１あるいは光出射方
向修正素子７に通常の材料（例えば、ＰＭＭＡ）を使用
した場合、光出射方向修正機能を良好に発揮させる上で
好適なプリズム頂角（プリズム面Ｃａ，Ｃｂのなす角
度）の大きさは、８０°〜１１０°の程度である。

【００７３】また、以上の説明では、光源として棒状の
蛍光ランプが用いられているが、本願発明が光源の種
類、形状等に格別の制限を設けるものでないことは、本
願発明の原理とこれまで説明事項に照らして明らかであ
ろう。例えば、光拡散性の面光源の光を平行光束化素子
の光入射面から入射させても良いし、発光ダイオードア
レイからの複数ビームを入射光として、これを均一な平
行光束に変換することも可能である。

【００７４】更に、図４の配置を対向した向きで並列配
置し、２灯式としてほぼ倍のサイズの拡大光束を生成す
る面光源装置を構成しても良い。

【００７５】最後に、本願発明に使用される平行光束化
素子を構成する光散乱導光体の材料及び製造方法につい
て説明する。本願発明で使用する平行光束化素子を構成
する光散乱導光体のベースには、ポリマー材料をベース
とした種々のものが利用可能である。これらポリマーの
代表的なものを下記の表１及び表２に示した。

【００７６】

【表１】

【００７７】

【表２】このようなポリマー材料をベースとする平行光束化素子
は、次のような製造法によって製造することが可能であ
る。先ず、その１つは、２種類以上のポリマーを混練す
る工程を含む成形プロセスを利用する方法である。即
ち、２種類以上の屈折率の相互に異なるポリマー材料
（任意形状で良い。工業的には、例えばペレット状のも
のが考えられる。）を混合加熱して、練り合わし（混練
工程）、混練された液状材料を射出成形機の金型内に高
圧で射出注入し、冷却固化することによって成形された
平行光束化素子を金型から取り出せば金型形状に対応し
た形状の平行光束化素子を得ることが出来る。

【００７８】混練された２種類以上の異屈折率のポリマ
ーは完全には混ざり合うことなく固化するので、それら
の局所的濃度に不均一（ゆらぎ）が生まれて固定され、
一様な散乱能が与えられる。また、混練された材料を押
し出し成形機のシリンダー内に注入し、通常のやり方で
押し出せば目的とする成形物を得ることが出来る。

【００７９】これらポリマーブレンドの組合せや混合割
合については、非常に幅広い選択が可能であり、屈折率
差、成形プロセスで生成される屈折率不均一構造の強さ
や性質（散乱照射パラメータＥ、相関距離ａ、誘電率ゆ
らぎ２乗平均τ等）を考慮して決定すれば良い。なお、
使用し得るポリマー材料の代表的なものは前記表１及び
表２に示されている。

【００８０】平行光束化素子を構成する材料の製造法の
別の１つは、ポリマー材料中に屈折率の異なる（０．０
０１以上の屈折率差）粒子状材料を一様に混入分散させ
るものである。そして、粒子状材料の一様混入に利用可
能な方法の１つにサスペンション重合法と呼ばれる方法
がある。即ち、粒子状材料をモノマー中に混入し、湯中
に懸濁させた状態で重合反応を行なわせると、粒子状材
料が一様に混入されたポリマー材料を得ることが出来
る。これを原材料に用いて成形を行なえば、所望の形状
の平行光束化素子が製造される。

【００８１】また、サスペンション重合を種々の粒子状
材料とモノマーの組合せ（粒子濃度、粒径、屈折率等の
組合せ）について実行し、複数種類の材料を用意してお
き、これを選択的にブレンドして成形を行なえば、多様
な特性の平行光束化素子を製造することが出来る。ま
た、粒子状材料を含まないポリマーをブレンドすれば、
粒子濃度を簡単に制御することが出来る。

【００８２】粒子状材料の一様混入に利用可能な方法の
他の１つは、ポリマー材料と粒子状材料を混練するもの
である。この場合も、種々の粒子状材料とポリマーの組
合せ（粒子濃度、粒径、屈折率等の組合せ）で混練・成
形（ペレット化）を行なっておき、これらを選択的にブ
レンドして平行光束化素子を成形製造することにより、
多様な特性の平行光束化素子を得ることが出来る。

【００８３】また、上記のポリマーブレンド法と粒子状
材料混入方法を組み合わせることも可能である。例え
ば、屈折率の異なるポリマーのブレンド・混練時に粒子
状材料を混入させることが考えられる。

【００８４】以下、製造法の幾つかの実例を挙げてお
く。＜製造例１＞メタクリル樹脂のペレット（旭化成製、デ
ルベット８０Ｎ）に粒径０．８μｍのシリコーン系樹脂
粉体（東芝シリコーン製、トスパール１０８）を０．３
ｗｔ％添加し、ミキサーで混合分散させた後、押し出し
機でストランド状に押し出し、ペレタイザーでペレット
化することにより、シリコーン系樹脂粉体が均一に分散
されたペレットを調製した。

【００８５】このペレットを射出成形機を用い、シリン
ダー温度２３０゜Ｃ〜２６０゜Ｃ、型温度５０゜Ｃの条
件で成形して、縦３８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方
向に３．８ｍｍから０．２ｍｍ迄徐々に変化した楔型の
平行光束化素子を得た。

【００８６】製造された平行光束化素子の相関距離はａ
＝０．５３μｍであり、有効散乱照射パラメータの前記
（１１）式による見積計算値はＥ＝１２．６[cm^-1]であ
った。

【００８７】＜製造例２＞ＭＭＡに粒径０．８μｍのシ
リコーン系樹脂粉体（東芝シリコーン製、トスパール１
０８）を０．３ｗｔ％添加し、公知のサスペンション重
合法により、該粉体が均一に分散した球状粒子を得た。
これを製造例１と同様にペレタイザーでペレット化する
ことにより、シリコーン系樹脂粉体が均一に分散された
ペレットを調製した。

【００８８】以下、製造例１と同じ条件で同型の楔状平
行光束化素子を得た。この平行光束化素子は、製造例１
で作製された平行光束化素子と外観上全く区別がつかな
いものであった。そして、相関距離はａ＝０．５３μｍ
であり、有効散乱照射パラメータの前記（１１）式によ
る見積値はＥ＝１２．６[cm^-1]であった。

【００８９】＜製造例３＞ポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）にポリスチレン（ＰＳｔ）を０．５ｗｔ％
添加し、Ｖ型タンブラーを用いて１０分間、次いでヘン
シェルミキサーを用いて５分間混合した。これを径３０
ｍｍの２軸押し出し機［ナカタニ機械（株）製］を使っ
て、シリンダー温度２２０゜Ｃ〜２５０゜Ｃ、スクリュ
ー回転数７５ｒｐｍ、吐出量６ｋｇ／ｈｒの条件で融解
混合してペレットを作成した。

【００９０】このペレットを射出成形機を用い、シリン
ダー温度２２０゜Ｃ〜２５０゜Ｃ、型温度６５゜Ｃ、射
出速度中速、射出圧力ショートショット圧プラス１０ｋ
ｇ／ｃｍ2 の条件で成形して、縦３８ｍｍ、横８５ｍｍ
で厚さが長辺方向に３．８ｍｍから０．２ｍｍ迄徐々に
変化した楔型の平行光束化素子を得た。

【００９１】＜製造例４＞ＭＭＡ（メチルメタクリレー
ト）に粒径２μｍのシリコーン系樹脂粉体（東芝シリコ
ーン製、トスパール１２０）を各々０．０５ｗｔ％、
０．０８ｗｔ％、０．１０ｗｔ％、０．１５ｗｔ％を加
えて均一に分散した４種類の試料と粒子無添加のＭＭＡ
試料を用意し、計５種類の試料の各々にラジカル重合開
始剤としてベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）０．５
ｗｔ％、連鎖移動剤としてｎ―ラウリルメルカプタン
（ｎ−ＬＭ）を０．２ｗｔ％加え、７０℃で２４時間注
型重合させて縦３８ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向
に３．８ｍｍから０．２ｍｍ迄徐々に変化した楔型の平
行光束化素子を１枚づつ作製した。

【００９２】＜製造例５＞ＭＭＡ（メチルメタクリレー
ト）にシリコーンオイルを０．０２５ｗｔ％加えて均一
に分散させ、ラジカル重合開始剤としてベンゾイルパー
オキサイド（ＢＰＯ）を０．５ｗｔ％、連鎖移動剤とし
てｎ―ブチルメルカプタン（ｎ−ＢＭ）を０．２ｗｔ
％、各々加え、７０℃で３０分間にわたりゾル化を行な
った上で、更に６５℃で２４時間注型重合させて縦３８
ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから
０．２ｍｍまで徐々に変化した楔型の平行光束化素子を
作製した。

【００９３】＜製造例６＞ＰＭＭＡ（ポリメチルメタク
リレート）に粒径２μｍのシリコーン系樹脂粉体（東芝
シリコーン製、トスパール１２０）を０．０８ｗｔ％加
え、Ｖ型タンブラを用いて１０分間、次いでヘンシェル
ミキサを用いて５分間混合した。これを２軸押し出し機
で溶融混合（シリンダ温度２２０℃〜２５０℃）・押出
成形して、ペレットを作製した。

【００９４】このペレットを射出成形機を用いてシリン
ダ温度２２０℃〜２５０℃の条件で射出成形し、縦３８
ｍｍ、横８５ｍｍで厚さが長辺方向に３．８ｍｍから
０．２ｍｍまで徐々に変化した楔型の平行光束化素子を
作製した。

【００９５】

【発明の効果】本願発明によれば、従来のレンズや曲面
鏡を利用した方法では困難であった無秩序な方向性を有
する光束の平行化と拡大化が同時に達成される。また、
その際に得られる平行光束は、そのフラックス断面の強
度プロファイルの平坦度が高いことも従来の方法には期
待し得なかった利点である。

【００９６】更に、本願発明では、光入射面側から見て
横断方向に関しても平行度を向上させる技術手段を提供
したので、非平行性の光束を３次元的な意味で高い平行
性を有する拡大光束に変換することも可能となった。

【００９７】従って、比較的小型の平行光束化素子を用
いて、大きな断面積を有する平行光束を生成する面光源
装置を構成することが出来る。

【００９８】このような諸利点は、液晶表示装置のバッ
クライト光源への適用に際して特に有利に作用する。

【図面の簡単な説明】

【図１】横軸に相関距離ａ、縦軸に誘電率ゆらぎ２乗平
均τをとって有効散乱照射パラメータＥを一定にする条
件を表わす曲線を、Ｅ＝５０［cm^-1］及びＥ＝１００
［cm^-1］の場合について描いたものである。

【図２】相関距離ａによって平行光束化素子を構成する
光散乱導光体の前方散乱性の強さが変化することを説明
するグラフである。

【図３】本願発明で使用される楔形状の平行光束化素子
の楔形断面を表わす図であり、その内部における繰り返
し反射の様子が、光入射面から平行光束化素子内部に取
り込まれる光線の光路を光線Ｂ0 で代表させる形で記さ
れている。

【図４】本願発明の基本配置に相当する構成を備えた面
光源装置を液晶表示装置のバックライト光源として使用
した実施例を、要部断面図の形で表わしたものである。

【図５】実施例に使用されている表裏二重プリズム反射
素子の一部を拡大描示した断面図であり、光線Ｇ1 で代
表される平行光束ＦＬ１の反射の様子が併記されてい
る。

【図６】平行光束化素子と一体に設けられた光出射方向
修正手段について説明する斜視図である。

【図７】平行光束化素子と別体に設けられた光出射方向
修正手段（光出射方向修正素子）について説明する斜視
図である。

【図８】図６、図７に示した光出射方向修正手段の光出
射方向修正機能を説明する図である。

【符号の説明】

１平行光束化素子２光入射面３光取出面３ｆ，３ｆ’ 出射光４裏面５平行光束化素子裏面側に設けられた反射体（銀箔）６平行光束化素子の末端部（末端面）７光出射方向修正素子２１，２３偏光子２２液晶セル部ＡＲ空気層ＣＲ，ＣＲ’ プリズム状起伏ＤＦ光拡散板Ｆ平行光束出射部Ｌ蛍光ランプＬＰ液晶表示パネル部ＰＲ表裏二重プリズム反射素子Ｒ蛍光ランプ背面側に設けられた反射体（銀箔）ＶＬＡｌあるいＡｇ等の蒸着膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】面状の拡がりを有する表裏二重プリズム
反射素子と、該表裏二重プリズム反射素子の側方に配置
され、平行化された光束を該表裏二重プリズム反射素子
に対して斜方より入射させる平行光束出射部を備え、前記平行光束出射部が、有効散乱照射パラメータＥ［cm
^-1］の値が０．５≦Ｅ≦５０の範囲にあり、光散乱能を
生み出す屈折率不均一構造の相関関数γ（ｒ）をγ
（ｒ）＝ｅｘｐ［−ｒ／ａ］（但し、ｒは光散乱導光体
内の２点間距離）で近似した時の相関距離ａ［μｍ］の
値が０．０６≦ａ≦３５の範囲にある一様な散乱能が与
えられた楔形状断面を有する体積領域を含む光散乱導光
体からなる平行光束化素子と、該平行光束化素子の前記
楔形状断面の断面積が相対的に大きな方の端面側に配置
された光入射手段を含んでいることを特徴とする平行光
束拡大型面光源装置。
【請求項２】面状の拡がりを有すると共に、繰り返し
傾斜面形状の反射面を備えた表裏二重プリズム反射素子
と、該表裏二重プリズム反射素子の側方に配置され、平
行化された光束を該表裏二重プリズム反射素子に対して
斜方より入射させる平行光束出射部と、前記表裏二重プ
リズム反射素子からの反射光束の光路中に配置された光
拡散板を備え、前記平行光束出射部が、有効散乱照射パラメータＥ［cm
^-1］の値が０．５≦Ｅ≦５０の範囲にあり、光散乱能を
生み出す屈折率不均一構造の相関関数γ（ｒ）をγ
（ｒ）＝ｅｘｐ［−ｒ／ａ］（但し、ｒは光散乱導光体
内の２点間距離）で近似した時の相関距離ａ［μｍ］の
値が０．０６≦ａ≦３５の範囲にある一様な散乱能が与
えられた楔形状断面を有する体積領域を含む光散乱導光
体からなる平行光束化素子と、該平行光束化素子の前記
楔形状断面の断面積が相対的に大きな方の端面側に配置
された光入射手段を含んでいることを特徴とする平行光
束拡大型面光源装置。
【請求項３】前記平行光束化素子の光入射面側から見
て横断方向の光出射方向特性を修正する光出射方向修正
手段が、前記平行光束出射部の前記平行光束化素子の光
出射面に臨んで設けられていることを特徴とする請求項
１または請求項２に記載された面光源装置。