面光源装置、光学部材、該光学部材を用いた原稿読取装置及び面光源装置
【課題】２枚のプリズムシートに入射する光のうち、当該プリズムシートから正面方向に出射される光の割合を多くし、正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる面光源装置を提供する。
【解決手段】発光部２３と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシート２２とを備える面光源装置１０において、発光部２３は有機ＥＬ素子１２と、仮想底面が矩形である立体形状の複数の光学素子１８を有する光学素子シート１７とを備えている。２枚のプリズムシート２２は、面光源装置１０の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、光学素子シート１７は発光部２３の光出射面側に設けられている。そして、発光部２３は、プリズムシート２２のプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。
【解決手段】発光部２３と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシート２２とを備える面光源装置１０において、発光部２３は有機ＥＬ素子１２と、仮想底面が矩形である立体形状の複数の光学素子１８を有する光学素子シート１７とを備えている。２枚のプリズムシート２２は、面光源装置１０の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、光学素子シート１７は発光部２３の光出射面側に設けられている。そして、発光部２３は、プリズムシート２２のプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置に関する。また、本発明は、光学部材、該光学部材を用いた原稿読取装置及び面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置のバックライトとしてエレクトロルミネッセンス素子（以下、エレクトロルミネッセンス素子をＥＬ素子と記載する場合もある。）を備えた照明装置が提案されている。ＥＬ素子から発せられた光はあらゆる方向に向かって放射される。従って、透明基板上にＥＬ素子が形成された照明装置において、ＥＬ素子から透明基板に入射する光の角度は様々であり、透明基板に入射された光のうちの一部は透明基板の出射面で全反射して透明基板から出射できない。即ち、ＥＬ素子から透明基板に入射された光の透明基板からの取り出し効率が低いという問題がある。
【０００３】
この問題を改善する技術として、透明基板の光出射面に微小レンズアレイ素子を設けたＥＬ素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図７に示すように、このＥＬ素子５０は、透明基板５１と、透明基板５１の下面に形成された透明電極５２と、透明電極５２の下面に形成されたＥＬ発光層５３と、ＥＬ発光層５３の下面に形成された裏面電極５４とから構成され、透明基板５１の出射面に微小レンズアレイ素子５５が設けられている。微小レンズアレイ素子５５は、隣接して形成された多数の円錐状あるいは四角錐状のレンズ素子５５ａで構成されている。
【０００４】
また、液晶パネル及び照明装置を備えた液晶装置であって、前記照明装置がＥＬ素子を光源とした発光部と、該発光部上に配設されたプリズムシートとを備え、前記発光部を構成するＥＬ素子の発光面側に、光を散乱させるための散乱手段が設けられた液晶装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。前記プリズムシートは、少なくとも一面側が、前記発光部から出射された光を集光するためのプリズム形状を有するプリズム面とされ、該プリズムの頂角が９５°以上１２５°以下とされている。
【０００５】
また、ファクシミリ、コピー、スキャナなどは、原稿に記載されている情報を読み取る原稿読取装置を有する。原稿読取装置においては、光源からの光を原稿に照射し、原稿で反射される光をセンサで受光する。そして、受光した光の強弱により原稿に記載されている情報を読み取る。
【０００６】
近年、ファクシミリ等の装置にも小型化の要求が強まり、それに従い、ファクシミリ等に用いられる原稿読取装置も小型化する必要性が生じてきた。同時に、原稿を読み取る時間の短縮や読取画質の向上の要求も強く、原稿読取装置に用いられる光源からの光を強くする必要もある。
【０００７】
これらの要求を同時に満たすために、たとえば特許文献１に記載の原稿読取装置では、原稿読取装置において、照明光源として長尺のＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いるとともに、このＥＬ素子からの光をその幅方向に斜めに導いて読取部分に集光させるためのライトガイドとして多数の長尺の微小プリズムを前記ＥＬ素子と平行に配列して平板状に集積してなるプリズムアレイを用い、ＥＬ素子上に前記プリズムアレイを重ねたものをガラス板の直下にこれと平行に配設している。これにより、装置の小型化と読取画質の向上をはかっている。
【特許文献１】特開２００３-５９６４１号公報（明細書の段落［０００８］、図１，３）
【特許文献２】特開２００３-７５８３４号公報（明細書の段落［０００９］、図１）
【特許文献３】特開平６−２１７０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の構成では、規則正しく配列された微小レンズアレイ素子５５により、特定の入射角度の光のみが透明基板５１から正面方向（図７の上方）に出射することとなり、特定の入射角度以外の光は、光出射面での全反射と裏面電極５４（金属電極）での反射とを繰り返したり、正面方向以外に出射したりする。従って、正面方向以外に出射する光も多く存在するため、高輝度化が難しい。
【０００９】
また、特許文献２の構成の照明装置では、散乱手段がＥＬ素子の発光面側に設けられており、散乱手段によって光の取り出し効率を向上させてから、その取り出された光をプリズムシートで集光している。このため、特許文献１の構成に比較して高輝度化が容易である。しかし、特許文献２ではプリズムシートは１枚しか使用していない。
【００１０】
特許文献２に記載されているような、側面三角波状の周期的な凹凸が形成されたプリズムシートを使用して照明装置の正面輝度をさらに高くする方法として、発光部の光出射面に対して２枚のプリズムシートをプリズムの延びる方向が直交する状態となるように配置するという構成が考えられる。この構成を用いた場合、各プリズムシートのプリズムの頂角が９０°の時に最も正面輝度が高くなる。一方で、この構成を持つ照明装置では、発光部の光出射面から出射される光のうち、極角で５０°付近の方向に出射した光をプリズムシートで集光して正面方向に出射している。従って、さらなる高輝度化のためには、発光部から出射される光のうち、極角で５０°付近の方向に出射する光を多くする必要がある。しかし、特許文献２に記載の、光取り出し面に設けられる散乱手段では、発光部は様々な方向に光を出射することになるため、極角で５０°付近の方向に出射される光を多くすることはできない。従って、さらなる高輝度化が困難である。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は２枚のプリズムシートに入射する光のうち、当該プリズムシートから正面方向に出射される光の割合を多くし、正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる面光源装置を提供することにある。
【００１２】
また、特許文献３に記載されているような、ＥＬ素子からの光を集光するためのプリズムアレイ等の光学部材を用いると、確かに集光方向の輝度を向上させることができるが、照明対象である原稿の読取部分での照度は逆に低下する場合もある。これは、ＥＬ素子からの光が光学部材を透過する間に減衰してしまうからである。
【００１３】
また、ＥＬ素子からの光を取り出すための拡散シート等の光学部材を用いると、確かに光を効率良く取り出すことができ、光の利用効率を向上させることができるが、特定方向に光を取り出すことができない。これは、ＥＬ素子からの光が拡散シートによって拡散されてしまい、特定方向（原稿読取装置においては、原稿の読取部分）のみに多くの光を取り出せないからである。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、特定方向に光を取り出すことのできる光学部材を提供することであり、また、そのような光学部材を用いた原稿読取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置である。発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、発光部の光出射面側に設けられた立体形状の複数の光学素子とを備えており、エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えている。２枚のプリズムシートは、面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、発光部は、プリズムシートのプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。ここで、「極角」とは、発光部の光出射面に対する垂直方向と成す角度を意味しており、例えば、光出射面から垂直に出射する光は極角０°である。
【００１５】
この発明では、発光部から出射される光において、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシートを使用した場合の面光源装置の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置である。発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、発光部の光出射面側に設けられた仮想底面が矩形である立体形状の複数の光学素子とを備えており、エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えている。２枚のプリズムシートは、面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、発光部は、光学素子の仮想底面の一つの辺が延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。
【００１７】
この発明でも、発光部から出射される光において、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシートを使用した場合の面光源装置の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、光学素子は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面と、対向する二つの非対称な台形状側面とを備えた五面体で構成されている。二つの台形状側面の接合線を含み仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、台形状側面の接合線と直交し、仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足する。１０°≦角度θ３≦２５°、４５°≦角度θ４≦８５°、６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°。
【００１９】
この発明では、仮想底面が矩形で特定の条件を満たす五面体で光学素子を構成することにより、発光部から出射される光において、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシートを使用した場合の面光源装置の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、光学素子の仮想底面は正方形である。
【００２１】
また、上記の目的を達成するために鋭意研究開発した結果、本願の発明者らは、光学部材として、立体形状の複数の光学素子を備えることを想到するに至り、本願発明を完成させた。すなわち、請求項５に記載の発明は、複数の光学素子の少なくとも一部は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面と、対向する二つの非対称な台形状側面とを備えた仮想底面を含む五面体で構成されている光学部材である。
【００２２】
この発明によれば、二つの三角形状側面と、二つの台形状側面の四面から光を取り出すことができるため、特定方向に光を取り出すことができる。ここで、本発明における「光学部材」とは、この光学部材を設けない場合には、有機ＥＬ素子と空気との屈折率との差により有機ＥＬ素子の内部に全反射を繰り返してしてしまい有機ＥＬ素子の外部に取り出すことができない光を、外部に取り出すための光学部材を指す。このような機能を有する光学部材を光源の光出射側に設けることにより、光源内部で発生する光を効率的に照明対象に照射することが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、複数の光学素子の少なくとも一部は、二つの台形状側面の接合線を含み仮想底面に垂直な平面による断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、台形状側面の接合線と直交し、仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、角度θ３とθ４とが次の関係を満足する。角度θ３＜角度θ４。
【００２４】
この発明においても、仮想底面が矩形で特定の条件を満たす五面体で光学素子を構成することにより、特定方向に光を取り出すことができる。即ち、角度θ１〜角度θ４の角度を、角度θ３＜角度θ４を満たす範囲内で、それぞれ任意の角度に選択することにより、取り出したい方向に光を出射することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の発明において、光学素子は全て同一形状である。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか一項に記載の発明において、光学素子の仮想底面は正方形である。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、請求項５〜８のいずれか一項に記載の発明において、複数の光学素子はマトリクス状に配置されている。
【００２８】
本願の別の発明である請求項１０に記載の発明は、照明装置と、センサと、原稿を載置する透明板とを有する原稿読取装置である。この発明で、照明装置は、線状に形成された有機ＥＬ素子よりなる光源と、この光源に対して光が出射される側に設けられた請求項６〜９のいずれか一項に記載された光学部材とを有しており、光源からの光を光学部材により原稿の読取対象部分の方向へ出射し、照明装置を透明板に沿って走査して、原稿で反射された光をセンサで読み取る。光学部材の光学素子は、台形状側面の接合線が、光源の長手方向と平行になるように配置されており、仮想底面に垂直な断面における三角形の底角のうち、読取対象部分に近い方の角度をθ４、他方の底角をθ３とすることを特徴とする。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、複数の光学素子は、読取対象部分に近い側から遠い側へ配置されるに従い、角度θ３が大きくなる。
【００３０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の発明において、照明装置をセンサに対して対称に２つ設ける。照明装置をセンサに対して対称に２つ設けることにより、原稿上の照度を更に上げることができる。
【００３１】
また、請求項１３に記載の発明は、発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置である。発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、発光部の光出射面側に設けられた請求項７〜９のいずれか一項に記載の光学部材とを備えており、エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えている。２枚のプリズムシートは、面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、発光部は、プリズムシートのプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。ここで、「極角」とは、発光部の光出射面に対する垂直方向と成す角度を意味しており、例えば、光出射面から垂直に出射する光は極角０°である。光学部材の光学素子は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面と、対向する二つの非対称な台形状側面とを備えた五面体で構成されている。二つの台形状側面の接合線を含み仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、台形状側面の接合線と直交し、仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足する。１０°≦角度θ３≦２５°、４５°≦角度θ４≦８５°、６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°。
【００３２】
この発明では、仮想底面が矩形で特定の条件を満たす五面体で光学素子を構成することにより、発光部から出射される光において、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシートを使用した場合の面光源装置の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、２枚のプリズムシートに入射する光のうち、当該プリズムシートから正面方向に出射される光の割合を多くし、正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００３４】
更に、本願発明によれば、特定方向に光を取り出すことができる光学部材、そのような光学部材を用いた原稿読取装置及び面光源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。図１（ａ）は面光源装置の模式図、（ｂ）は（ａ）の部分模式斜視図、図２（ａ）は光学素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ-Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ-Ｃ線断面図である。なお、図１（ａ）は面光源装置の構成を模式的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くしているために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。また、図２（ｂ），（ｃ）ではハッチングを省略している。
【００３６】
図１（ａ）に示すように、面光源装置１０は、発光部２３と、２枚のプリズムシート２２とを備えている。
発光部２３は、基板１１と、基板１１の光出射側と反対側の面に設けられたエレクトロルミネッセンス素子としての有機ＥＬ素子１２とを備えている。この実施形態では基板１１として透明なガラス基板が使用されている。
【００３７】
有機ＥＬ素子１２は、基板１１側から第１電極１３、発光層を含む有機ＥＬ層１４及び第２電極１５、保護部１６が順に積層されて形成されている。有機ＥＬ素子１２は、有機ＥＬ層１４からの光が基板１１側から取り出される（出射される）所謂ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を構成している。第１電極１３及び第２電極１５は、例えば、ベタ電極で構成され、この実施形態では第１電極１３が陽極を構成し、第２電極１５が陰極を構成する。
【００３８】
第１電極１３は公知の透明な導電性材料で形成されており、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）や、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化錫）等を用いることができる。
【００３９】
有機ＥＬ層１４は、公知の有機ＥＬ材料を用いて単層又は多層状に形成され、有機ＥＬ素子１２の目的とする発光色に応じて構成されている。
第２電極１５は、従来用いられている公知の陰極材料や第１電極１３と同様の材料等が使用でき、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、クロム等の金属やこれらの合金が用いられる。この実施形態では光反射性を有するアルミニウムが使用されている。
【００４０】
有機ＥＬ素子１２には、有機ＥＬ層１４を酸素及び水分から保護するための保護部１６が設けられており、この実施形態では保護部１６は、公知のパッシベーション膜、例えば、窒化ケイ素膜で構成されている。
【００４１】
また、図１（ａ）に示すように、発光部２３は、基板１１の光出射側の面に光学部材としての光学素子シート１７を備えている。光学素子シート１７は、図１（ｂ）に示すように、複数の光学素子１８がマトリックス状に設けられている。
【００４２】
光学素子シート１７は、透明な材質で形成されるとともに、光学素子１８が形成された面と反対側の面において接着剤（図示せず）を介して基板１１に接着されている。この実施形態では光学素子シート１７は、透明な樹脂、例えば、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネイト等で形成されるとともに、型によって各光学素子１８が作製されている。接着剤には、光学素子シート１７の屈折率と同じ又は近い屈折率を有する紫外線硬化型接着剤や高分子系接着剤等が使用されている。「近い屈折率」とは、屈折率の差が数％以内であることを意味する。
【００４３】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、各光学素子１８は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面１９ａ，１９ｂと、対向する二つの台形状側面２０ａ，２０ｂとを備えた五面体で構成されている。この実施形態では仮想底面は正方形に形成されている。
【００４４】
光学素子１８は、二つの台形状側面２０ａ，２０ｂが非対称となるように形成されている。台形状側面２０ａ，２０ｂの接合線２１を含み仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、台形状側面２０ａ，２０ｂの接合線２１と直交し、前記仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足する。
【００４５】
１０°≦角度θ３≦２５°
４５°≦角度θ４≦８５°
６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°
光学素子１８の大きさは、使用する光の波長の数倍（例えば、５倍）以上で、２００μｍ以下の範囲が好ましい。光の波長の数倍未満だと光の干渉の影響を受けて好ましくなく、２００μｍより大きいと光学素子１８一つ一つの明暗が視認されるようになる可能性があるため好ましくない。
【００４６】
面光源装置１０を構成する２枚のプリズムシートは、図１（ａ）に示すように、発光部２３の光出射面を形成する光学素子シート１７と対向するように、面光源装置１０の光取り出し側に配置される。２枚のプリズムシート２２は頂角が９０°のプリズムを備え、プリズムの延びる方向が互いに直交するように配置される。２枚のプリズムシート２２のうち、光学素子シート１７と対向するように（図１（ａ）における下側に）配置されるプリズムシート２２は、そのプリズムの延びる方向が光学素子１８の接合線２１と平行になるように配置される。
【００４７】
次に前記のように構成された面光源装置１０の作用を説明する。
面光源装置１０は、例えば、液晶表示装置のバックライトとして使用される。
有機ＥＬ素子１２の第１電極１３及び第２電極１５間に直流駆動電圧が印加されると、有機ＥＬ層１４が発光する。有機ＥＬ層１４が発した光は、第１電極１３を介して基板１１に入射する。基板１１に入射した光のうち光学素子シート１７に向かって進んだ光の大部分が光学素子シート１７から出射する。
【００４８】
発光部２３の光出射面に光学素子シート１７に代えて拡散シートを設けた場合は、発光部２３から出射される光については、極角が０°付近の方向に出射される光が最も多くなり、極角が５０°付近の方向に出射する光は少ない。一方、この実施形態では、特定の形状の五面体構造の光学素子１８がマトリックス状に配置された光学素子シート１７が発光部２３の光出射面に設けられているため、極角が５０°付近の方向に出射する光の割合が多くなる。ここで「極角」とは、図３に示すように、出射面Ｐ１に対して垂直な線と成す角度を意味する。また、方位角とは、出射面Ｐ１内において基準線と成す角度を意味する。この実施形態では、出射面Ｐ１は各側面１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂではなく、基板１１と平行な仮想的な面として説明している。
【００４９】
また、極角が５０°付近の方向に出射する光の割合は、光学素子１８の各側面１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂにおいて同じではなく、台形状側面２０ａにおいて最も大きくなる。三角形状側面１９ａ，１９ｂから極角が５０°付近の方向に出射する光は台形状側面２０ａ，２０ｂから出射される光より少ない。三角形状側面１９ａ，１９ｂは光学素子シート１７全体から出射される光を増加させる役割を果たす。
【００５０】
１辺の長さが５０μｍである正方形の仮想底面を持つ光学素子１８が複数形成された２０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの光学素子シート１７及び２枚のプリズムシート２２を備える面光源装置１０の正面輝度について、光学素子１８の角度θ１，θ２，θ３，θ４を種々変更してシミュレーションによる解析を行った。その中で最も良い結果の角度条件について光学素子シート１７を作製した。そして、作製した光学素子シート１７及びプリズムシート２２を備える面光源装置１０について、発光部２３からの取り出し光量（Ａ）、プリズムシート２２からの取り出し光量（Ｂ）、プリズムシート２２からの正面光の（極角１５°以内の光）取り出し光量（Ｃ）、基板１１側面からの漏れ光量（Ｄ）等について測定を行った。また、光学素子シート１７に代えて市販の拡散シートを備えた面光源装置についても同様の測定を行った。光量Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図１（ａ）の各矢印に相当する。
【００５１】
図４に、発光部２３の光出射面に実施形態の光学素子シート１７を設けた場合と、入手できた最良の拡散シートを設けた場合の、発光部２３からの各極角における光度について示す。ここで、縦軸は、最良の拡散シートを備える発光部２３の極角０°方向における光度を１とした場合の相対値である。また、入手できた幾つかの拡散シートを使用して同様の測定を行い、全ての測定値の平均値についても合わせて図示した。実施形態の光学素子シート１７の角度条件は、角度θ１＝５０°、角度θ２＝４０°、角度θ３＝２５°、角度θ４＝７５°の場合である。
【００５２】
なお、図４において、各測定点を結ぶ線は、同じ条件の測定点をグループ化するために描かれたものであり、測定点間の値を示すものではない。
表１に図４に示す実施形態の面光源装置１０及び最良の拡散シートを使用した面光源装置１０についての前記各光量等の値を示す。なお、各光量の値は光源の光量の値を１００とした場合の相対値である。（ここで「光源」とは、光を発する部分を示し、例えばこの実施形態では、有機ＥＬ素子１２を示す。）
【００５３】
【表１】
表１から、発光部２３の光出射面に実施形態の光学素子シート１７を設けた場合は、最良の拡散シートを設けた場合よりも、面光源装置１０のプリズムシート２２からの正面光の取り出し光量は約１割増加することが確認できる。
【００５４】
また、図４から、実施形態の光学素子シート１７を設けた発光部２３では、極角２３°〜７０°の範囲において、各極角における光度が、最良の拡散シートを設けた発光部２３の光度よりも大きくなっていることが確認される。そして、極角２５°〜５０°の範囲における実施形態の光学素子シート１７を設けた発光部２３の光度は、最良の拡散シートを設けた発光部２３の極角０°における光度よりも大きくなっていることが確認される。従って、拡散シートを使用した従来構成に比較して、光学素子シート１７を使用した場合は、プリズムシート２２から取り出される正面光の光量が増加することが裏付けられる。
【００５５】
次に、角度θ１，θ２をそれぞれ３７．５°とし、角度θ３，θ４を変化させた場合の輝度上昇度についてのシミュレーションによる解析結果を、図５及び表２に示す。また、角度θ１，θ２を等しい値とし、角度θ１と角度θ２の合計値を変化させるとともに、角度θ３を２５°で一定として、角度θ４を変化させた場合の輝度上昇度についてのシミュレーションによる解析結果を、図６及び表３に示す。ここで「輝度上昇度」とは、最良の拡散シートが設けられた発光部２３及び２枚のプリズムシート２２を備える面光源装置１０の正面輝度を１とした場合の、拡散シートに代えて光学素子シート１７を配置した面光源装置１０の正面輝度の相対値を意味する。
【００５６】
なお、図５及び図６において、各解析点を結ぶ線は、同じ条件の解析点をグループ化するために描かれたものであり、解析点間の値を示すものではない。
【００５７】
【表２】
【００５８】
【表３】
図５及び表２から、１０°≦角度θ３≦２５°のときに、光学素子シート１７を備えた面光源装置１０が、最良の拡散シートを備えたものより正面輝度が大きくなることが確認される。また、図６及び表３から、４５°≦角度θ４≦８５°かつ６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°のときに、光学素子シート１７を備えた面光源装置１０が、最良の拡散シートを備えたものより正面輝度が大きくなることが確認される。
【００５９】
前記の例ではいずれも角度θ１及び角度θ２が同じ角度であったが、角度θ１及び角度θ２は同じに限らず異なる場合でも、最良の拡散シートに代えて光学素子シート１７を配置することにより、面光源装置１０の正面輝度が最良の拡散シートを備える場合より大きくなることがシミュレーション解析により確認された。この解析結果を表４及び表５に示す。なお、表４は、角度θ３＝１５°、角度θ４＝６５°の条件で角度θ１及び角度θ２を変更した場合の例を示し、表５は、角度θ３＝１５°、角度θ４＝７５°の条件で角度θ１及び角度θ２を変更した場合の例を示す。
【００６０】
【表４】
【００６１】
【表５】
この実施形態では以下の効果を有する。
【００６２】
（１）面光源装置１０は、発光部２３と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシート２２とを備えている。発光部２３は、有機ＥＬ素子１２と、該発光部２３の光出射面側に設けられた仮想底面が矩形である立体形状の複数の光学素子１８とを備えており、有機ＥＬ素子１２は、陽極としての第１電極１３、発光層を含む有機ＥＬ層１４、陰極としての第２電極１５とを備えている。そして、２枚のプリズムシート２２は、面光源装置１０の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、発光部２３は、プリズムシート２２のプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。従って、発光部２３から出射される光のうち、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシート２２を使用した場合の面光源装置１０の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００６３】
（２）面光源装置１０は、発光部２３と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシート２２とを備えている。発光部２３は、有機ＥＬ素子１２と、該発光部２３の光出射面側に設けられた仮想底面が矩形である立体形状の複数の光学素子１８とを備えている。有機ＥＬ素子１２は、陽極としての第１電極１３、発光層を含む有機ＥＬ層１４、陰極としての第２電極１５とを備えている。そして、２枚のプリズムシート２２は、面光源装置１０の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、発光部２３は、光学素子１８の仮想底面の一つの辺が延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。従って、発光部２３から出射される光のうち、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシート２２を使用した場合の面光源装置１０の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００６４】
（３）光学素子１８は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面１９ａ，１９ｂと、対向する二つの台形状側面２０ａ，２０ｂとを備えた五面体で構成されている。二つの台形状側面の接合線２１を含み仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２とし、台形状側面の接合線２１と直交し仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足する。１０°≦角度θ３≦２５°、４５°≦角度θ４≦８５°、６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°。従って、発光部２３から出射される光のうち、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシート２２を使用した場合の面光源装置１０の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００６５】
（４）光学素子１８は、光学素子１８を複数備える光学素子シート１７を基板１１に貼付することにより有機ＥＬ素子１２に設けられている。従って、光学素子１８を基板１１に直接形成する場合に比較して、光学素子１８の形成（加工）が容易になる。
【００６６】
（５）面光源装置１０の発光部は有機ＥＬ素子１２で構成されている。従って、無機ＥＬ素子を使用する場合に比較して低電圧で駆動することができる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
【００６７】
○ 発光部２３の光出射面に設けられる光学素子１８の形状は、頂角が９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートをプリズムの延びる方向が互いに直交する状態で発光部の光出射側に配置した状態において、プリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の発光部の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つような形状であればよい。例えば、矩形の仮想底面と、対向する２つの三角形と、対向する２つの四角形とから構成される立体形状としてもよい。
【００６８】
○ 光学素子１８の仮想底面は、矩形であればよく、正方形に限らず長方形であってもよい。
【００６９】
○ 面光源装置１０は、発光部２３の光出射面側に光学素子１８が設けられていればよく、光学素子１８を備える光学素子シート１７は接着剤を介して貼付された構成に限らず、他の固定手段で発光部２３の光出射側に固定された構成としてもよい。
【００７０】
○ 基板１１の光出射側の面に光学素子１８が直接形成された構成としてもよい。
【００７１】
○ 基板１１は、ガラス製に限らず樹脂製であってもよい。樹脂製の場合は、光学素子１８を基板１１に直接形成する場合において、ガラス製の基板よりも加工が容易となる。
【００７２】
○ 有機ＥＬ素子１２はボトムエミッション型に限らず、トップエミッション型に形成されていてもよい。例えば、有機ＥＬ素子１２は、基板上に第１電極１３、有機ＥＬ層１４及び第２電極１５が順に形成されており、有機ＥＬ層１４からの光が第２電極１５から取り出される。この場合、基板及び第１電極１３は光に対する透過性があってもなくてもよい。しかし、第２電極１５は透明である必要がある。第２電極１５をＩＴＯ等の非金属製の透明電極で形成する場合は、第２電極１５を陽極とし、第１電極１３を陰極とするのが好ましい。しかし、第２電極１５を極薄い（５０ｎｍ以下）金属層で透明に形成した場合は、第２電極１５を陰極としてもよい。
【００７３】
○ ＥＬ素子として有機ＥＬ素子１２に代えて無機ＥＬ素子を用いてもよい。
【００７４】
（第２の実施形態）
以下、本発明を、スキャナの原稿読取装置に具体化した第２の実施形態を、図８〜図１１にしたがって説明する。図８はスキャナの模式断面図、図９は照明装置およびセンサの模式平面図、図１０は図９のＡ−Ａ線における照明装置の模式断面図、図１１（ａ）は光学素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くしているために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。また、図１１（ｂ）、（ｃ）ではハッチングを省略している。
【００７５】
図８に示すように、原稿読取装置としてのスキャナ装置１０１は、透明板であるガラス板１０２とそのガラス板１０２の下方に配置され、ガラス板１０２上に載せられた原稿１０３に光を照射するための照明装置１０４と、原稿１０３で反射した光を受光するセンサ１０５とを有する。そして、照明装置１０４から照射される光で原稿１０３の一部（読取対象部分Ｒ）を照明し、当該原稿１０３の読取対象部分Ｒから反射される光をセンサ１０５で受光し、反射される光の強弱によって、原稿１０３の読取対象部分Ｒに記載された情報を読み取る。照明装置１０４とセンサ１０５とを一体的にガラス板１０２に沿って（図８中の矢印Ｄの方向）走査することにより、原稿１０３の全体を読み取る。
【００７６】
照明装置１０４は、光源である有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）１０６と複数の光学素子１０７（図１０参照）がマトリクス状に配置された光学部材１０８とを有する。この実施形態では、図８，９に示すように、照明装置１０４はセンサ１０５に対して対称に２つ設けられており、両照明装置１０４ともガラス板１０２と平行に配置されている。
【００７７】
図９に示すように、有機ＥＬ素子１０６は矩形状で長辺が短辺に比べて著しく長い線状であり、２つある長辺のうちセンサ１０５側に位置する長辺に沿って発光部１０９が設けられている。そして、光学部材１０８は、発光部１０９の全長にわたり有機ＥＬ素子１０６の光出射側の全域に設けられている。また、有機ＥＬ素子１０６は、発光部１０９に対してセンサ１０５とは反対側に、有機ＥＬ素子１０６に電力を供給するための２つの電極端子１１０、１１１を有している。
【００７８】
有機ＥＬ素子１０６は、図１０に示すように、基板１２０上に、第一電極１２１、発光層を含む有機層１２２、第二電極１２３および保護膜１２４をこの順に積層した構造を有する。
【００７９】
基板１２０は、有機ＥＬ素子１０６を支えるための板状の部材であり、取り出す光に対して高い透過率を示す透明基板が用いられる。例えば、可視光領域で高い透過率を示すガラスや、透明なアクリル樹脂等を用いることができる。
【００８０】
第一電極１２１には、公知の透明電極材料が用いられ、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）や、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等を用いることができる。
【００８１】
第二電極１２３には、有機層１２２から出射された光に対する反射性を有する電極材料が用いられる。電極材料としては、公知の金属電極や合金電極を用いることができ、例えば、ＡｇやＡｌ等が用いられる。
【００８２】
上記の第一電極１２１と第二電極１２３との間に設けられる有機層１２２は、発光層を含む有機層より構成され、例えば、発光層１層から構成される場合や、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層、バッファー層等のうちの１層以上と発光層との組み合わせにより構成される場合等がある。本実施形態では、有機層１２２は白色発光を示すように構成されている。
【００８３】
保護膜１２４は、第一電極１２１、有機層１２２および第二電極１２３を外部の水分や酸素等から保護するためのものであり、公知のパッシベーション膜で構成される。保護膜としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜等の無機化合物膜や、樹脂膜等の有機化合物膜等を採用することができる。
【００８４】
なお、透明電極１２１は、保護膜１２４の外部に延出しており、保護膜１２４の外側の部分が一方の電極端子１１０を構成している。また、この有機ＥＬ素子１０６では、有機層１２２と第二電極１２３とが重なる部分が発光部１０９を構成する。
【００８５】
有機ＥＬ素子１０６の光出射側には、光学部材１０８が設けられている。光学部材１０８は、複数の光学素子１０７がマトリックス状に設けられている。光学部材１０８は、透明な材質で形成されるとともに、光学素子１０７が形成された面と反対側の面において接着剤（図示せず）を介してガラス基板１２０に接着されている。この実施形態では光学部材１０８は、透明な樹脂、例えば、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネイト等で形成されるとともに、型によって各光学素子１０７が作製されている。接着剤には、光学部材１０８の屈折率と同じ、又は近い屈折率を有する紫外線硬化型接着剤や高分子系接着剤等が使用されている。「近い屈折率」とは、屈折率の差が数％以内であることを意味する。
【００８６】
図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、各光学素子１０７は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面１２５ａ，１２５ｂと、対向する二つの台形状側面１２６ａ，１２６ｂとを備えた仮想底面を含む五面体で構成されている。この実施形態では、各光学素子１０７は同一形状で形成され、仮想底面は正方形に形成されている。
【００８７】
光学素子１０７は、二つの三角形状側面１２５ａ，１２５ｂが対称となるように形成されており、二つの台形状側面１２６ａ，１２６ｂの少なくとも一部が非対称となるように形成されている。台形状側面１２６ａ，１２６ｂの接合線１２７を含み仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、台形状側面１２６ａ，１２６ｂの接合線１２７と直交し、前記仮想底面に垂直な断面における三角形の底角のうち、読取対象部分Ｒに近い方の底角を角度θ４、他方の底角を角度θ３とした場合、角度θ３，θ４が次の関係を満足する。
【００８８】
角度θ３＜角度θ４
光学素子１０７の大きさは、使用する光の波長の数倍（例えば、５倍）以上で、２００μｍ以下の範囲が好ましい。光の波長の数倍未満だと光の干渉の影響を受けて好ましくなく、２００μｍより大きいと光学素子１０７一つ一つの明暗が画像情報に影響を与える可能性があるため好ましくない。
【００８９】
センサ１０５は、原稿１０３で反射した光の強弱を検知するためのもので、公知のイメージセンサを用いることができる。必要に応じて、原稿１０３とセンサ１０５との間に、反射した光を集光するレンズ等を設けてもよい。
【００９０】
このように構成された照明装置１０４およびスキャナ装置１０１の動作を説明する。
【００９１】
有機ＥＬ素子１０６の両電極端子１１０、１１１間に電圧が印加されると、有機層１２２中の発光層が発光する。この光のうち一部は直接ガラス基板１２０を通り、残りの一部は第二電極１２３で反射された後ガラス基板１２０を通って光学部材１０８に入射する。そして、光学部材１０８に入射した光の大部分が光学部材１０８から出射する。
【００９２】
ここで、有機ＥＬ素子１０６の光出射面に光学部材１０８に代えて拡散シートを設けた場合は、拡散シートから出射された光のうちの一部が、直接原稿１０３の読取対象部分Ｒに到達する。しかし、有機ＥＬ素子１０６の光出射特性は等方性であり、拡散シートによって拡散されているため、他の大部分の光は直接原稿１０３の読取対象部分Ｒには向かわない。
【００９３】
一方、この実施形態では、特定形状の五面体構造の光学素子１０７がマトリクス状に配置された光学部材１０８が有機ＥＬ素子１０６の光出射面に設けられている。この光学部材１０８は、特定方向に光を取り出すことができるため、光学部材１０８から出射された光の大部分は、直接原稿１０３の読取対象部分Ｒに到達し、読取対象部分Ｒの照度が向上する。
【００９４】
原稿１０３の読取対象部分Ｒに到達した光は、この部分で反射されてセンサ１０５に向かう。このとき、読取対象部分Ｒの状態、すなわち、どんな色かによって反射する光が変わる。有機ＥＬ素子１０６は白色の光を発しているため、読取対象部分Ｒで反射される光の状態は、自然光下で人間の目に認識される色の状態に近いものとなる。このように反射された光をセンサ１０５で受光して、その受光した光の状態を電気信号に変換して、画像として読み込む。
【００９５】
このようにして原稿１０３の読取対象部分Ｒに記載されている情報を読み取った後、センサ１０５と照明装置１０７とを一体的にガラス板１０２に沿って移動させて、原稿１０３上の読取対象部分Ｒを変える。そして、上記のようにこの新たな読取対象部分Ｒに記載されている情報を読み取る。このような読取動作を原稿１０３全体にわたって行う（走査する）ことにより、原稿１０３に記載されている情報の全部を読み取る。
【００９６】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（６）有機ＥＬ素子１０６の光出射側に複数の五面体状の光学素子１０７が設けられた光学部材１０８が貼付されている。このため、照明装置１０４は、有機ＥＬ素子１０６内部で発せられた光を特定方向に取り出すことができる。よって、スキャナ光源１０１は、有機ＥＬ素子１０６からの光を効率的に読取対象部分Ｒの方向に取り出すことができる。また、スキャナ装置１０１において、読取対象部分Ｒの照度を向上させることができ、同じ照度を得るために必要な有機ＥＬ素子１０６を小型にすることができる。また、同じ照度を得るために必要な有機ＥＬ素子１０６に供給される電力を少なくすることができる。
（７）光学部材１０８は、発光部１０９の全長にわたり有機ＥＬ素子１０６の光出射側の全域に設けられている。このため、照明装置１０４は、有機ＥＬ素子１０６からの光を効率的に外部に取り出すことができる。また、スキャナ装置１０１において、有機ＥＬ素子１０６からの光を効率的に読取対称部分Ｒの方向に取り出すことができる。
（８）光学部材１０８の各光学素子１０７は同一形状で形成されている。このため、有機ＥＬ素子１０６内部で発せられた光が特定方向に多く取り出される。スキャナ光源１０１は、有機ＥＬ素子１０６からの光を効率的に読取対象部分Ｒの方向に取り出すことができる。
（９）センサ１０５と照明装置１０４とを一体的にガラス板１０２に沿って走査する。このため、小型のセンサ１０５、照明装置１０４を用いても、大きな原稿に記載された情報を読み取ることが可能となる。
（１０）照明装置１０４をセンサ１０５に対して対称に２つ設けている。このため、原稿１０３の読取対象部分Ｒ上の照度をさらに上げることができる。
（１１）有機ＥＬ素子１０６は白色の光を発するように、有機層１２２が構成されている。このため、自然光とほぼ同じ状態で原稿１０３の読取対象部分Ｒを照明することができ、読取対象部分Ｒで反射される光の状態を自然光下で肉眼で認識される色の状態に近いものとすることができる。
（１２）光源として線状の有機ＥＬ素子１０６を用いている。このため、光源を小型（薄型）にでき、スキャナ装置１０１も全体として小型（薄型）にできる。
【００９７】
以下、本実施例の効果をシミュレーションによって確認した結果を示す。
【００９８】
図１２に示すような、幅４．５ｍｍのセンサの両側に発光部の幅が８ｍｍの有機ＥＬ素子を設けたスキャナ装置において、センサの中央部の上方１４ｍｍの位置にある読取対象部分Ｒの照度を、光学シミュレーションにより計算した。
【００９９】
＜実施例２＞
有機ＥＬ素子のガラス基板と同じ長さと幅の光学部材を、有機ＥＬ素子の光出射側に設けた。五面体形状の複数の光学素子は、１辺の長さが５０μｍである正方形の仮想底面を持ち、それぞれが同一形状で形成した。光学素子の角度θ１〜θ２は、角度θ１＝角度θ２＝６５°、角度θ３＝２０°、角度θ４＝６０°とした。
【０１００】
＜比較例１＞
比較のため、有機ＥＬ素子の光出射側に、光学部材に代えて市販の拡散シートを備えた場合の、読取対象部分Ｒの照度をシミュレーションにより計算した。シミュレーションにより、最も照度が高かった拡散シート（最良の拡散シート）を備えた場合を比較例１とした。
【０１０１】
以上のような場合でシミュレーションを行った結果、比較例１の相対照度を１とすると、実施例２の相対照度は１．２となった。すなわち、本実施例の光学部材を設けることにより、読取対象部分Ｒの照度が約１．２倍になることがわかる。このことから、有機ＥＬ素子から発せられた光が、光学部材によって読取対象部分Ｒの方向に取り出される光量が多くなったことが確認できた。
なお、角度θ１〜角度θ４の最適値は、光源の出射特性や、光源と読取対象部分Ｒとの相対的な位置関係に依存するので、それぞれの場合において、試作やシミュレーションによって最適値を求める必要がある。
【０１０２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、光学部材をいくつかの領域に分け、領域毎に光学素子の形状を変化させた点が、前記第２の実施形態と異なっている。その他の部分については、前記第２の実施形態と同様の構成となっている。
【０１０３】
本実施形態では、領域毎に光学素子の角度θ３及び角度θ４を任意の角度に変化させており、有機ＥＬ素子１０６内部で発せられた光の取り出される角度が、領域毎に変化する。すなわち、角度θ３及び角度θ４を領域毎に任意の角度に変化させることにより、照射したい特定部分（読取対象部分Ｒ）に光を集光する（取り出す）ことができる。
【０１０４】
この第２の実施形態においては、第２の実施形態の効果（６），（７），（９）〜（１２）と同様の効果を有する他に次の効果を有する。
（１３）光学部材をいくつかの領域に分け、領域毎に光学素子の形状を変化させた。このため、有機ＥＬ素子１０６内部で発せられた光が領域毎に異なる角度で取り出され、照射したい特定部分に光を集光することができる。よって、スキャナ光源１０１は、有機ＥＬ素子１０６からの光を効率的に読取対象部分Ｒの方向に取り出すことができ、読取対象部分Ｒに光を集光することができる。
【０１０５】
以下、第３の実施形態の効果についても、シミュレーションによって確認した結果を示す。スキャナ装置は実施例２と同様に図１２に示した構成である。
【０１０６】
＜実施例３＞
実施例２に示した光学部材において、有機ＥＬ素子の幅方向に対して、等しい幅の８つの領域に分け、領域毎に五面体形状の光学素子の角度θ３及び角度θ４を、表６に示すように変化させた。また、角度θ１及び角度θ２は６５°とした。なお、表６において、読取対象部分Ｒに近い方から、領域１、領域２、領域３、…とした。
【０１０７】
【表６】
以上のような場合でシミュレーションを行った結果、比較例１の相対照度を１とすると、実施例３の相対照度は１．４４となった。すなわち、本実施例の光学部材を設けることにより、読取対象部分Ｒの照度が約１．４４倍になることがわかる。このことから、有機ＥＬ素子から発せられた光が、光学部材によって読取対象部分Ｒの方向に取り出される光量が多くなったことが確認できた。
なお、角度θ１〜角度θ４の最適値は、光源の出射特性や、光源と読取対象部分Ｒとの相対的な位置関係に依存するので、それぞれの場合において、試作やシミュレーションによって最適値を求める必要がある。
【０１０８】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
【０１０９】
○ 光源として有機ＥＬ素子１０６を用いたが、光源として他の発光装置、例えばＬＥＤや冷陰極管、無機ＥＬ素子等も用いることができる。ＬＥＤや冷陰極管、無機ＥＬ素子等を用いた場合でも、光学部材によって特定方向に光を取り出すことができる。
【０１１０】
○ 上記実施形態では、有機ＥＬ素子１０６は基板側から光が出射される、いわゆるボトムエミッションタイプであったが、基板とは反対側から光が出射されるトップエミッションタイプであってもよい。トップエミッションタイプの有機ＥＬ素子を光源として採用する場合には、第二電極１２３および保護膜１２４を透明にする必要があり、基板１２０および第一電極１２１は透明である必要はない。また、光学部材１０８は保護膜１２４上に設ける。
【０１１１】
○ 原稿読取装置としてスキャナ装置１０１を用いたが、スキャナ装置以外にも、ファクシミリ装置やコピー装置にも用いることができる。
【０１１２】
○ スキャナ装置１０１において、照明装置１０４は２つ同時に用いる必要はなく、１つのみであってもよい。
【０１１３】
○ スキャナ装置１０１において、センサ１０５と照明装置１０４とを一体的に走査する必要はなく、例えば、センサ１０５をガラス板１０２に対して固定し、照明装置１０４のみを走査してもよい。この場合、原稿１０３からの反射光は別途光学系を用いてセンサ１０５に導けばよい。
【０１１４】
○ 光学部材１０８として、光学素子１０７をマトリクス状に配置したが、光学素子をマトリクス状に配置せず、ランダムに配置してもよい。
【０１１５】
○ 光学部材１０８として、光学素子１０７の形状を領域毎に徐々に変化させてもよい。例えば、スキャナ装置１０１においては、読取対象部分Ｒに近い側から遠い側の領域へ配置されるに従い、光学素子１０７の角度θ３が徐々に大きくなるように形成してもよい。また、ある特定の領域にある光学素子１０７のみを変化させてもよい。
【０１１６】
○ 照明装置１０４は、ガラス板１０２と平行に配置したが、ガラス板１０２に対して傾けて配置してもよい。
【０１１７】
○ 照明装置１０４において、光の出射面側である光学部材１０８上に反射板を設けてもよい。
【０１１８】
以下の技術的思想（発明）は前記実施の形態から把握できる。
【０１１９】
（１）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】（ａ）は面光源装置の模式図、（ｂ）は光学素子シートの模式斜視図。
【図２】（ａ）は光学素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ-Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ-Ｃ線断面図。
【図３】極角及び方位角を示す模式図。
【図４】発光部における極角と光度との関係を示すグラフ。
【図５】光学素子の形状と面光源装置の正面輝度との関係を示すグラフ。
【図６】光学素子の形状と面光源装置の正面輝度との関係を示すグラフ。
【図７】従来技術の模式図。
【図８】スキャナ装置の模式断面図。
【図９】図１のセンサおよび照明装置の模式平面図。
【図１０】図２中の有機ＥＬ素子のＡ−Ａ線における模式断面図。
【図１１】（ａ）は光学素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図１２】シミュレーションの条件を示す模式図。
【符号の説明】
【０１２１】
θ１，θ２，θ３，θ４…角度、１０…面光源装置、１１…基板、１２…エレクトロルミネッセンス素子としての有機ＥＬ素子、１３…陽極としての第１電極、１４…有機ＥＬ層、１５…陰極としての第２電極、１７…光学部材としての光学素子シート、１８…光学素子、１９ａ，１９ｂ…三角形状側面、２０ａ，２０ｂ…台形状側面、２１…接合線、２２…プリズムシート、２３…発光部、１０１…原稿読取装置としてのスキャナ装置、１０２…透明板としてのガラス板、１０４…照明装置、１０５…センサ、１０６…光源としての有機ＥＬ素子、１０７…光学素子、１０８…光学部材、Ｒ…読取対象部分。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面光源装置に関する。また、本発明は、光学部材、該光学部材を用いた原稿読取装置及び面光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置のバックライトとしてエレクトロルミネッセンス素子（以下、エレクトロルミネッセンス素子をＥＬ素子と記載する場合もある。）を備えた照明装置が提案されている。ＥＬ素子から発せられた光はあらゆる方向に向かって放射される。従って、透明基板上にＥＬ素子が形成された照明装置において、ＥＬ素子から透明基板に入射する光の角度は様々であり、透明基板に入射された光のうちの一部は透明基板の出射面で全反射して透明基板から出射できない。即ち、ＥＬ素子から透明基板に入射された光の透明基板からの取り出し効率が低いという問題がある。
【０００３】
この問題を改善する技術として、透明基板の光出射面に微小レンズアレイ素子を設けたＥＬ素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図７に示すように、このＥＬ素子５０は、透明基板５１と、透明基板５１の下面に形成された透明電極５２と、透明電極５２の下面に形成されたＥＬ発光層５３と、ＥＬ発光層５３の下面に形成された裏面電極５４とから構成され、透明基板５１の出射面に微小レンズアレイ素子５５が設けられている。微小レンズアレイ素子５５は、隣接して形成された多数の円錐状あるいは四角錐状のレンズ素子５５ａで構成されている。
【０００４】
また、液晶パネル及び照明装置を備えた液晶装置であって、前記照明装置がＥＬ素子を光源とした発光部と、該発光部上に配設されたプリズムシートとを備え、前記発光部を構成するＥＬ素子の発光面側に、光を散乱させるための散乱手段が設けられた液晶装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。前記プリズムシートは、少なくとも一面側が、前記発光部から出射された光を集光するためのプリズム形状を有するプリズム面とされ、該プリズムの頂角が９５°以上１２５°以下とされている。
【０００５】
また、ファクシミリ、コピー、スキャナなどは、原稿に記載されている情報を読み取る原稿読取装置を有する。原稿読取装置においては、光源からの光を原稿に照射し、原稿で反射される光をセンサで受光する。そして、受光した光の強弱により原稿に記載されている情報を読み取る。
【０００６】
近年、ファクシミリ等の装置にも小型化の要求が強まり、それに従い、ファクシミリ等に用いられる原稿読取装置も小型化する必要性が生じてきた。同時に、原稿を読み取る時間の短縮や読取画質の向上の要求も強く、原稿読取装置に用いられる光源からの光を強くする必要もある。
【０００７】
これらの要求を同時に満たすために、たとえば特許文献１に記載の原稿読取装置では、原稿読取装置において、照明光源として長尺のＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いるとともに、このＥＬ素子からの光をその幅方向に斜めに導いて読取部分に集光させるためのライトガイドとして多数の長尺の微小プリズムを前記ＥＬ素子と平行に配列して平板状に集積してなるプリズムアレイを用い、ＥＬ素子上に前記プリズムアレイを重ねたものをガラス板の直下にこれと平行に配設している。これにより、装置の小型化と読取画質の向上をはかっている。
【特許文献１】特開２００３-５９６４１号公報（明細書の段落［０００８］、図１，３）
【特許文献２】特開２００３-７５８３４号公報（明細書の段落［０００９］、図１）
【特許文献３】特開平６−２１７０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の構成では、規則正しく配列された微小レンズアレイ素子５５により、特定の入射角度の光のみが透明基板５１から正面方向（図７の上方）に出射することとなり、特定の入射角度以外の光は、光出射面での全反射と裏面電極５４（金属電極）での反射とを繰り返したり、正面方向以外に出射したりする。従って、正面方向以外に出射する光も多く存在するため、高輝度化が難しい。
【０００９】
また、特許文献２の構成の照明装置では、散乱手段がＥＬ素子の発光面側に設けられており、散乱手段によって光の取り出し効率を向上させてから、その取り出された光をプリズムシートで集光している。このため、特許文献１の構成に比較して高輝度化が容易である。しかし、特許文献２ではプリズムシートは１枚しか使用していない。
【００１０】
特許文献２に記載されているような、側面三角波状の周期的な凹凸が形成されたプリズムシートを使用して照明装置の正面輝度をさらに高くする方法として、発光部の光出射面に対して２枚のプリズムシートをプリズムの延びる方向が直交する状態となるように配置するという構成が考えられる。この構成を用いた場合、各プリズムシートのプリズムの頂角が９０°の時に最も正面輝度が高くなる。一方で、この構成を持つ照明装置では、発光部の光出射面から出射される光のうち、極角で５０°付近の方向に出射した光をプリズムシートで集光して正面方向に出射している。従って、さらなる高輝度化のためには、発光部から出射される光のうち、極角で５０°付近の方向に出射する光を多くする必要がある。しかし、特許文献２に記載の、光取り出し面に設けられる散乱手段では、発光部は様々な方向に光を出射することになるため、極角で５０°付近の方向に出射される光を多くすることはできない。従って、さらなる高輝度化が困難である。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は２枚のプリズムシートに入射する光のうち、当該プリズムシートから正面方向に出射される光の割合を多くし、正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる面光源装置を提供することにある。
【００１２】
また、特許文献３に記載されているような、ＥＬ素子からの光を集光するためのプリズムアレイ等の光学部材を用いると、確かに集光方向の輝度を向上させることができるが、照明対象である原稿の読取部分での照度は逆に低下する場合もある。これは、ＥＬ素子からの光が光学部材を透過する間に減衰してしまうからである。
【００１３】
また、ＥＬ素子からの光を取り出すための拡散シート等の光学部材を用いると、確かに光を効率良く取り出すことができ、光の利用効率を向上させることができるが、特定方向に光を取り出すことができない。これは、ＥＬ素子からの光が拡散シートによって拡散されてしまい、特定方向（原稿読取装置においては、原稿の読取部分）のみに多くの光を取り出せないからである。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、特定方向に光を取り出すことのできる光学部材を提供することであり、また、そのような光学部材を用いた原稿読取装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置である。発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、発光部の光出射面側に設けられた立体形状の複数の光学素子とを備えており、エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えている。２枚のプリズムシートは、面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、発光部は、プリズムシートのプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。ここで、「極角」とは、発光部の光出射面に対する垂直方向と成す角度を意味しており、例えば、光出射面から垂直に出射する光は極角０°である。
【００１５】
この発明では、発光部から出射される光において、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシートを使用した場合の面光源装置の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置である。発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、発光部の光出射面側に設けられた仮想底面が矩形である立体形状の複数の光学素子とを備えており、エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えている。２枚のプリズムシートは、面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、発光部は、光学素子の仮想底面の一つの辺が延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。
【００１７】
この発明でも、発光部から出射される光において、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシートを使用した場合の面光源装置の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、光学素子は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面と、対向する二つの非対称な台形状側面とを備えた五面体で構成されている。二つの台形状側面の接合線を含み仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、台形状側面の接合線と直交し、仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足する。１０°≦角度θ３≦２５°、４５°≦角度θ４≦８５°、６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°。
【００１９】
この発明では、仮想底面が矩形で特定の条件を満たす五面体で光学素子を構成することにより、発光部から出射される光において、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシートを使用した場合の面光源装置の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、光学素子の仮想底面は正方形である。
【００２１】
また、上記の目的を達成するために鋭意研究開発した結果、本願の発明者らは、光学部材として、立体形状の複数の光学素子を備えることを想到するに至り、本願発明を完成させた。すなわち、請求項５に記載の発明は、複数の光学素子の少なくとも一部は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面と、対向する二つの非対称な台形状側面とを備えた仮想底面を含む五面体で構成されている光学部材である。
【００２２】
この発明によれば、二つの三角形状側面と、二つの台形状側面の四面から光を取り出すことができるため、特定方向に光を取り出すことができる。ここで、本発明における「光学部材」とは、この光学部材を設けない場合には、有機ＥＬ素子と空気との屈折率との差により有機ＥＬ素子の内部に全反射を繰り返してしてしまい有機ＥＬ素子の外部に取り出すことができない光を、外部に取り出すための光学部材を指す。このような機能を有する光学部材を光源の光出射側に設けることにより、光源内部で発生する光を効率的に照明対象に照射することが可能となる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、複数の光学素子の少なくとも一部は、二つの台形状側面の接合線を含み仮想底面に垂直な平面による断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、台形状側面の接合線と直交し、仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、角度θ３とθ４とが次の関係を満足する。角度θ３＜角度θ４。
【００２４】
この発明においても、仮想底面が矩形で特定の条件を満たす五面体で光学素子を構成することにより、特定方向に光を取り出すことができる。即ち、角度θ１〜角度θ４の角度を、角度θ３＜角度θ４を満たす範囲内で、それぞれ任意の角度に選択することにより、取り出したい方向に光を出射することができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の発明において、光学素子は全て同一形状である。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか一項に記載の発明において、光学素子の仮想底面は正方形である。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、請求項５〜８のいずれか一項に記載の発明において、複数の光学素子はマトリクス状に配置されている。
【００２８】
本願の別の発明である請求項１０に記載の発明は、照明装置と、センサと、原稿を載置する透明板とを有する原稿読取装置である。この発明で、照明装置は、線状に形成された有機ＥＬ素子よりなる光源と、この光源に対して光が出射される側に設けられた請求項６〜９のいずれか一項に記載された光学部材とを有しており、光源からの光を光学部材により原稿の読取対象部分の方向へ出射し、照明装置を透明板に沿って走査して、原稿で反射された光をセンサで読み取る。光学部材の光学素子は、台形状側面の接合線が、光源の長手方向と平行になるように配置されており、仮想底面に垂直な断面における三角形の底角のうち、読取対象部分に近い方の角度をθ４、他方の底角をθ３とすることを特徴とする。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、複数の光学素子は、読取対象部分に近い側から遠い側へ配置されるに従い、角度θ３が大きくなる。
【００３０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の発明において、照明装置をセンサに対して対称に２つ設ける。照明装置をセンサに対して対称に２つ設けることにより、原稿上の照度を更に上げることができる。
【００３１】
また、請求項１３に記載の発明は、発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置である。発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、発光部の光出射面側に設けられた請求項７〜９のいずれか一項に記載の光学部材とを備えており、エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えている。２枚のプリズムシートは、面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、発光部は、プリズムシートのプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。ここで、「極角」とは、発光部の光出射面に対する垂直方向と成す角度を意味しており、例えば、光出射面から垂直に出射する光は極角０°である。光学部材の光学素子は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面と、対向する二つの非対称な台形状側面とを備えた五面体で構成されている。二つの台形状側面の接合線を含み仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、台形状側面の接合線と直交し、仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足する。１０°≦角度θ３≦２５°、４５°≦角度θ４≦８５°、６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°。
【００３２】
この発明では、仮想底面が矩形で特定の条件を満たす五面体で光学素子を構成することにより、発光部から出射される光において、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシートを使用した場合の面光源装置の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、２枚のプリズムシートに入射する光のうち、当該プリズムシートから正面方向に出射される光の割合を多くし、正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００３４】
更に、本願発明によれば、特定方向に光を取り出すことができる光学部材、そのような光学部材を用いた原稿読取装置及び面光源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。図１（ａ）は面光源装置の模式図、（ｂ）は（ａ）の部分模式斜視図、図２（ａ）は光学素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ-Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ-Ｃ線断面図である。なお、図１（ａ）は面光源装置の構成を模式的に示したものであり、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くしているために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。また、図２（ｂ），（ｃ）ではハッチングを省略している。
【００３６】
図１（ａ）に示すように、面光源装置１０は、発光部２３と、２枚のプリズムシート２２とを備えている。
発光部２３は、基板１１と、基板１１の光出射側と反対側の面に設けられたエレクトロルミネッセンス素子としての有機ＥＬ素子１２とを備えている。この実施形態では基板１１として透明なガラス基板が使用されている。
【００３７】
有機ＥＬ素子１２は、基板１１側から第１電極１３、発光層を含む有機ＥＬ層１４及び第２電極１５、保護部１６が順に積層されて形成されている。有機ＥＬ素子１２は、有機ＥＬ層１４からの光が基板１１側から取り出される（出射される）所謂ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を構成している。第１電極１３及び第２電極１５は、例えば、ベタ電極で構成され、この実施形態では第１電極１３が陽極を構成し、第２電極１５が陰極を構成する。
【００３８】
第１電極１３は公知の透明な導電性材料で形成されており、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）や、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化錫）等を用いることができる。
【００３９】
有機ＥＬ層１４は、公知の有機ＥＬ材料を用いて単層又は多層状に形成され、有機ＥＬ素子１２の目的とする発光色に応じて構成されている。
第２電極１５は、従来用いられている公知の陰極材料や第１電極１３と同様の材料等が使用でき、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、クロム等の金属やこれらの合金が用いられる。この実施形態では光反射性を有するアルミニウムが使用されている。
【００４０】
有機ＥＬ素子１２には、有機ＥＬ層１４を酸素及び水分から保護するための保護部１６が設けられており、この実施形態では保護部１６は、公知のパッシベーション膜、例えば、窒化ケイ素膜で構成されている。
【００４１】
また、図１（ａ）に示すように、発光部２３は、基板１１の光出射側の面に光学部材としての光学素子シート１７を備えている。光学素子シート１７は、図１（ｂ）に示すように、複数の光学素子１８がマトリックス状に設けられている。
【００４２】
光学素子シート１７は、透明な材質で形成されるとともに、光学素子１８が形成された面と反対側の面において接着剤（図示せず）を介して基板１１に接着されている。この実施形態では光学素子シート１７は、透明な樹脂、例えば、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネイト等で形成されるとともに、型によって各光学素子１８が作製されている。接着剤には、光学素子シート１７の屈折率と同じ又は近い屈折率を有する紫外線硬化型接着剤や高分子系接着剤等が使用されている。「近い屈折率」とは、屈折率の差が数％以内であることを意味する。
【００４３】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、各光学素子１８は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面１９ａ，１９ｂと、対向する二つの台形状側面２０ａ，２０ｂとを備えた五面体で構成されている。この実施形態では仮想底面は正方形に形成されている。
【００４４】
光学素子１８は、二つの台形状側面２０ａ，２０ｂが非対称となるように形成されている。台形状側面２０ａ，２０ｂの接合線２１を含み仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、台形状側面２０ａ，２０ｂの接合線２１と直交し、前記仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足する。
【００４５】
１０°≦角度θ３≦２５°
４５°≦角度θ４≦８５°
６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°
光学素子１８の大きさは、使用する光の波長の数倍（例えば、５倍）以上で、２００μｍ以下の範囲が好ましい。光の波長の数倍未満だと光の干渉の影響を受けて好ましくなく、２００μｍより大きいと光学素子１８一つ一つの明暗が視認されるようになる可能性があるため好ましくない。
【００４６】
面光源装置１０を構成する２枚のプリズムシートは、図１（ａ）に示すように、発光部２３の光出射面を形成する光学素子シート１７と対向するように、面光源装置１０の光取り出し側に配置される。２枚のプリズムシート２２は頂角が９０°のプリズムを備え、プリズムの延びる方向が互いに直交するように配置される。２枚のプリズムシート２２のうち、光学素子シート１７と対向するように（図１（ａ）における下側に）配置されるプリズムシート２２は、そのプリズムの延びる方向が光学素子１８の接合線２１と平行になるように配置される。
【００４７】
次に前記のように構成された面光源装置１０の作用を説明する。
面光源装置１０は、例えば、液晶表示装置のバックライトとして使用される。
有機ＥＬ素子１２の第１電極１３及び第２電極１５間に直流駆動電圧が印加されると、有機ＥＬ層１４が発光する。有機ＥＬ層１４が発した光は、第１電極１３を介して基板１１に入射する。基板１１に入射した光のうち光学素子シート１７に向かって進んだ光の大部分が光学素子シート１７から出射する。
【００４８】
発光部２３の光出射面に光学素子シート１７に代えて拡散シートを設けた場合は、発光部２３から出射される光については、極角が０°付近の方向に出射される光が最も多くなり、極角が５０°付近の方向に出射する光は少ない。一方、この実施形態では、特定の形状の五面体構造の光学素子１８がマトリックス状に配置された光学素子シート１７が発光部２３の光出射面に設けられているため、極角が５０°付近の方向に出射する光の割合が多くなる。ここで「極角」とは、図３に示すように、出射面Ｐ１に対して垂直な線と成す角度を意味する。また、方位角とは、出射面Ｐ１内において基準線と成す角度を意味する。この実施形態では、出射面Ｐ１は各側面１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂではなく、基板１１と平行な仮想的な面として説明している。
【００４９】
また、極角が５０°付近の方向に出射する光の割合は、光学素子１８の各側面１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂにおいて同じではなく、台形状側面２０ａにおいて最も大きくなる。三角形状側面１９ａ，１９ｂから極角が５０°付近の方向に出射する光は台形状側面２０ａ，２０ｂから出射される光より少ない。三角形状側面１９ａ，１９ｂは光学素子シート１７全体から出射される光を増加させる役割を果たす。
【００５０】
１辺の長さが５０μｍである正方形の仮想底面を持つ光学素子１８が複数形成された２０ｍｍ×３０ｍｍの大きさの光学素子シート１７及び２枚のプリズムシート２２を備える面光源装置１０の正面輝度について、光学素子１８の角度θ１，θ２，θ３，θ４を種々変更してシミュレーションによる解析を行った。その中で最も良い結果の角度条件について光学素子シート１７を作製した。そして、作製した光学素子シート１７及びプリズムシート２２を備える面光源装置１０について、発光部２３からの取り出し光量（Ａ）、プリズムシート２２からの取り出し光量（Ｂ）、プリズムシート２２からの正面光の（極角１５°以内の光）取り出し光量（Ｃ）、基板１１側面からの漏れ光量（Ｄ）等について測定を行った。また、光学素子シート１７に代えて市販の拡散シートを備えた面光源装置についても同様の測定を行った。光量Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図１（ａ）の各矢印に相当する。
【００５１】
図４に、発光部２３の光出射面に実施形態の光学素子シート１７を設けた場合と、入手できた最良の拡散シートを設けた場合の、発光部２３からの各極角における光度について示す。ここで、縦軸は、最良の拡散シートを備える発光部２３の極角０°方向における光度を１とした場合の相対値である。また、入手できた幾つかの拡散シートを使用して同様の測定を行い、全ての測定値の平均値についても合わせて図示した。実施形態の光学素子シート１７の角度条件は、角度θ１＝５０°、角度θ２＝４０°、角度θ３＝２５°、角度θ４＝７５°の場合である。
【００５２】
なお、図４において、各測定点を結ぶ線は、同じ条件の測定点をグループ化するために描かれたものであり、測定点間の値を示すものではない。
表１に図４に示す実施形態の面光源装置１０及び最良の拡散シートを使用した面光源装置１０についての前記各光量等の値を示す。なお、各光量の値は光源の光量の値を１００とした場合の相対値である。（ここで「光源」とは、光を発する部分を示し、例えばこの実施形態では、有機ＥＬ素子１２を示す。）
【００５３】
【表１】
表１から、発光部２３の光出射面に実施形態の光学素子シート１７を設けた場合は、最良の拡散シートを設けた場合よりも、面光源装置１０のプリズムシート２２からの正面光の取り出し光量は約１割増加することが確認できる。
【００５４】
また、図４から、実施形態の光学素子シート１７を設けた発光部２３では、極角２３°〜７０°の範囲において、各極角における光度が、最良の拡散シートを設けた発光部２３の光度よりも大きくなっていることが確認される。そして、極角２５°〜５０°の範囲における実施形態の光学素子シート１７を設けた発光部２３の光度は、最良の拡散シートを設けた発光部２３の極角０°における光度よりも大きくなっていることが確認される。従って、拡散シートを使用した従来構成に比較して、光学素子シート１７を使用した場合は、プリズムシート２２から取り出される正面光の光量が増加することが裏付けられる。
【００５５】
次に、角度θ１，θ２をそれぞれ３７．５°とし、角度θ３，θ４を変化させた場合の輝度上昇度についてのシミュレーションによる解析結果を、図５及び表２に示す。また、角度θ１，θ２を等しい値とし、角度θ１と角度θ２の合計値を変化させるとともに、角度θ３を２５°で一定として、角度θ４を変化させた場合の輝度上昇度についてのシミュレーションによる解析結果を、図６及び表３に示す。ここで「輝度上昇度」とは、最良の拡散シートが設けられた発光部２３及び２枚のプリズムシート２２を備える面光源装置１０の正面輝度を１とした場合の、拡散シートに代えて光学素子シート１７を配置した面光源装置１０の正面輝度の相対値を意味する。
【００５６】
なお、図５及び図６において、各解析点を結ぶ線は、同じ条件の解析点をグループ化するために描かれたものであり、解析点間の値を示すものではない。
【００５７】
【表２】
【００５８】
【表３】
図５及び表２から、１０°≦角度θ３≦２５°のときに、光学素子シート１７を備えた面光源装置１０が、最良の拡散シートを備えたものより正面輝度が大きくなることが確認される。また、図６及び表３から、４５°≦角度θ４≦８５°かつ６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°のときに、光学素子シート１７を備えた面光源装置１０が、最良の拡散シートを備えたものより正面輝度が大きくなることが確認される。
【００５９】
前記の例ではいずれも角度θ１及び角度θ２が同じ角度であったが、角度θ１及び角度θ２は同じに限らず異なる場合でも、最良の拡散シートに代えて光学素子シート１７を配置することにより、面光源装置１０の正面輝度が最良の拡散シートを備える場合より大きくなることがシミュレーション解析により確認された。この解析結果を表４及び表５に示す。なお、表４は、角度θ３＝１５°、角度θ４＝６５°の条件で角度θ１及び角度θ２を変更した場合の例を示し、表５は、角度θ３＝１５°、角度θ４＝７５°の条件で角度θ１及び角度θ２を変更した場合の例を示す。
【００６０】
【表４】
【００６１】
【表５】
この実施形態では以下の効果を有する。
【００６２】
（１）面光源装置１０は、発光部２３と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシート２２とを備えている。発光部２３は、有機ＥＬ素子１２と、該発光部２３の光出射面側に設けられた仮想底面が矩形である立体形状の複数の光学素子１８とを備えており、有機ＥＬ素子１２は、陽極としての第１電極１３、発光層を含む有機ＥＬ層１４、陰極としての第２電極１５とを備えている。そして、２枚のプリズムシート２２は、面光源装置１０の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、発光部２３は、プリズムシート２２のプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。従って、発光部２３から出射される光のうち、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシート２２を使用した場合の面光源装置１０の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００６３】
（２）面光源装置１０は、発光部２３と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシート２２とを備えている。発光部２３は、有機ＥＬ素子１２と、該発光部２３の光出射面側に設けられた仮想底面が矩形である立体形状の複数の光学素子１８とを備えている。有機ＥＬ素子１２は、陽極としての第１電極１３、発光層を含む有機ＥＬ層１４、陰極としての第２電極１５とを備えている。そして、２枚のプリズムシート２２は、面光源装置１０の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、発光部２３は、光学素子１８の仮想底面の一つの辺が延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ。従って、発光部２３から出射される光のうち、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシート２２を使用した場合の面光源装置１０の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００６４】
（３）光学素子１８は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面１９ａ，１９ｂと、対向する二つの台形状側面２０ａ，２０ｂとを備えた五面体で構成されている。二つの台形状側面の接合線２１を含み仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２とし、台形状側面の接合線２１と直交し仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足する。１０°≦角度θ３≦２５°、４５°≦角度θ４≦８５°、６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°。従って、発光部２３から出射される光のうち、極角５０°付近の方向に出射する光を多くすることができ、２枚のプリズムシート２２を使用した場合の面光源装置１０の正面方向の輝度を従来装置よりも高めることができる。
【００６５】
（４）光学素子１８は、光学素子１８を複数備える光学素子シート１７を基板１１に貼付することにより有機ＥＬ素子１２に設けられている。従って、光学素子１８を基板１１に直接形成する場合に比較して、光学素子１８の形成（加工）が容易になる。
【００６６】
（５）面光源装置１０の発光部は有機ＥＬ素子１２で構成されている。従って、無機ＥＬ素子を使用する場合に比較して低電圧で駆動することができる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
【００６７】
○ 発光部２３の光出射面に設けられる光学素子１８の形状は、頂角が９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートをプリズムの延びる方向が互いに直交する状態で発光部の光出射側に配置した状態において、プリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の発光部の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つような形状であればよい。例えば、矩形の仮想底面と、対向する２つの三角形と、対向する２つの四角形とから構成される立体形状としてもよい。
【００６８】
○ 光学素子１８の仮想底面は、矩形であればよく、正方形に限らず長方形であってもよい。
【００６９】
○ 面光源装置１０は、発光部２３の光出射面側に光学素子１８が設けられていればよく、光学素子１８を備える光学素子シート１７は接着剤を介して貼付された構成に限らず、他の固定手段で発光部２３の光出射側に固定された構成としてもよい。
【００７０】
○ 基板１１の光出射側の面に光学素子１８が直接形成された構成としてもよい。
【００７１】
○ 基板１１は、ガラス製に限らず樹脂製であってもよい。樹脂製の場合は、光学素子１８を基板１１に直接形成する場合において、ガラス製の基板よりも加工が容易となる。
【００７２】
○ 有機ＥＬ素子１２はボトムエミッション型に限らず、トップエミッション型に形成されていてもよい。例えば、有機ＥＬ素子１２は、基板上に第１電極１３、有機ＥＬ層１４及び第２電極１５が順に形成されており、有機ＥＬ層１４からの光が第２電極１５から取り出される。この場合、基板及び第１電極１３は光に対する透過性があってもなくてもよい。しかし、第２電極１５は透明である必要がある。第２電極１５をＩＴＯ等の非金属製の透明電極で形成する場合は、第２電極１５を陽極とし、第１電極１３を陰極とするのが好ましい。しかし、第２電極１５を極薄い（５０ｎｍ以下）金属層で透明に形成した場合は、第２電極１５を陰極としてもよい。
【００７３】
○ ＥＬ素子として有機ＥＬ素子１２に代えて無機ＥＬ素子を用いてもよい。
【００７４】
（第２の実施形態）
以下、本発明を、スキャナの原稿読取装置に具体化した第２の実施形態を、図８〜図１１にしたがって説明する。図８はスキャナの模式断面図、図９は照明装置およびセンサの模式平面図、図１０は図９のＡ−Ａ線における照明装置の模式断面図、図１１（ａ）は光学素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くしているために、それぞれの部分の幅、長さ、厚さ等の寸法の比は実際の比と異なっている。また、図１１（ｂ）、（ｃ）ではハッチングを省略している。
【００７５】
図８に示すように、原稿読取装置としてのスキャナ装置１０１は、透明板であるガラス板１０２とそのガラス板１０２の下方に配置され、ガラス板１０２上に載せられた原稿１０３に光を照射するための照明装置１０４と、原稿１０３で反射した光を受光するセンサ１０５とを有する。そして、照明装置１０４から照射される光で原稿１０３の一部（読取対象部分Ｒ）を照明し、当該原稿１０３の読取対象部分Ｒから反射される光をセンサ１０５で受光し、反射される光の強弱によって、原稿１０３の読取対象部分Ｒに記載された情報を読み取る。照明装置１０４とセンサ１０５とを一体的にガラス板１０２に沿って（図８中の矢印Ｄの方向）走査することにより、原稿１０３の全体を読み取る。
【００７６】
照明装置１０４は、光源である有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）１０６と複数の光学素子１０７（図１０参照）がマトリクス状に配置された光学部材１０８とを有する。この実施形態では、図８，９に示すように、照明装置１０４はセンサ１０５に対して対称に２つ設けられており、両照明装置１０４ともガラス板１０２と平行に配置されている。
【００７７】
図９に示すように、有機ＥＬ素子１０６は矩形状で長辺が短辺に比べて著しく長い線状であり、２つある長辺のうちセンサ１０５側に位置する長辺に沿って発光部１０９が設けられている。そして、光学部材１０８は、発光部１０９の全長にわたり有機ＥＬ素子１０６の光出射側の全域に設けられている。また、有機ＥＬ素子１０６は、発光部１０９に対してセンサ１０５とは反対側に、有機ＥＬ素子１０６に電力を供給するための２つの電極端子１１０、１１１を有している。
【００７８】
有機ＥＬ素子１０６は、図１０に示すように、基板１２０上に、第一電極１２１、発光層を含む有機層１２２、第二電極１２３および保護膜１２４をこの順に積層した構造を有する。
【００７９】
基板１２０は、有機ＥＬ素子１０６を支えるための板状の部材であり、取り出す光に対して高い透過率を示す透明基板が用いられる。例えば、可視光領域で高い透過率を示すガラスや、透明なアクリル樹脂等を用いることができる。
【００８０】
第一電極１２１には、公知の透明電極材料が用いられ、例えば、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）や、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等を用いることができる。
【００８１】
第二電極１２３には、有機層１２２から出射された光に対する反射性を有する電極材料が用いられる。電極材料としては、公知の金属電極や合金電極を用いることができ、例えば、ＡｇやＡｌ等が用いられる。
【００８２】
上記の第一電極１２１と第二電極１２３との間に設けられる有機層１２２は、発光層を含む有機層より構成され、例えば、発光層１層から構成される場合や、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層、バッファー層等のうちの１層以上と発光層との組み合わせにより構成される場合等がある。本実施形態では、有機層１２２は白色発光を示すように構成されている。
【００８３】
保護膜１２４は、第一電極１２１、有機層１２２および第二電極１２３を外部の水分や酸素等から保護するためのものであり、公知のパッシベーション膜で構成される。保護膜としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜等の無機化合物膜や、樹脂膜等の有機化合物膜等を採用することができる。
【００８４】
なお、透明電極１２１は、保護膜１２４の外部に延出しており、保護膜１２４の外側の部分が一方の電極端子１１０を構成している。また、この有機ＥＬ素子１０６では、有機層１２２と第二電極１２３とが重なる部分が発光部１０９を構成する。
【００８５】
有機ＥＬ素子１０６の光出射側には、光学部材１０８が設けられている。光学部材１０８は、複数の光学素子１０７がマトリックス状に設けられている。光学部材１０８は、透明な材質で形成されるとともに、光学素子１０７が形成された面と反対側の面において接着剤（図示せず）を介してガラス基板１２０に接着されている。この実施形態では光学部材１０８は、透明な樹脂、例えば、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネイト等で形成されるとともに、型によって各光学素子１０７が作製されている。接着剤には、光学部材１０８の屈折率と同じ、又は近い屈折率を有する紫外線硬化型接着剤や高分子系接着剤等が使用されている。「近い屈折率」とは、屈折率の差が数％以内であることを意味する。
【００８６】
図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、各光学素子１０７は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面１２５ａ，１２５ｂと、対向する二つの台形状側面１２６ａ，１２６ｂとを備えた仮想底面を含む五面体で構成されている。この実施形態では、各光学素子１０７は同一形状で形成され、仮想底面は正方形に形成されている。
【００８７】
光学素子１０７は、二つの三角形状側面１２５ａ，１２５ｂが対称となるように形成されており、二つの台形状側面１２６ａ，１２６ｂの少なくとも一部が非対称となるように形成されている。台形状側面１２６ａ，１２６ｂの接合線１２７を含み仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、台形状側面１２６ａ，１２６ｂの接合線１２７と直交し、前記仮想底面に垂直な断面における三角形の底角のうち、読取対象部分Ｒに近い方の底角を角度θ４、他方の底角を角度θ３とした場合、角度θ３，θ４が次の関係を満足する。
【００８８】
角度θ３＜角度θ４
光学素子１０７の大きさは、使用する光の波長の数倍（例えば、５倍）以上で、２００μｍ以下の範囲が好ましい。光の波長の数倍未満だと光の干渉の影響を受けて好ましくなく、２００μｍより大きいと光学素子１０７一つ一つの明暗が画像情報に影響を与える可能性があるため好ましくない。
【００８９】
センサ１０５は、原稿１０３で反射した光の強弱を検知するためのもので、公知のイメージセンサを用いることができる。必要に応じて、原稿１０３とセンサ１０５との間に、反射した光を集光するレンズ等を設けてもよい。
【００９０】
このように構成された照明装置１０４およびスキャナ装置１０１の動作を説明する。
【００９１】
有機ＥＬ素子１０６の両電極端子１１０、１１１間に電圧が印加されると、有機層１２２中の発光層が発光する。この光のうち一部は直接ガラス基板１２０を通り、残りの一部は第二電極１２３で反射された後ガラス基板１２０を通って光学部材１０８に入射する。そして、光学部材１０８に入射した光の大部分が光学部材１０８から出射する。
【００９２】
ここで、有機ＥＬ素子１０６の光出射面に光学部材１０８に代えて拡散シートを設けた場合は、拡散シートから出射された光のうちの一部が、直接原稿１０３の読取対象部分Ｒに到達する。しかし、有機ＥＬ素子１０６の光出射特性は等方性であり、拡散シートによって拡散されているため、他の大部分の光は直接原稿１０３の読取対象部分Ｒには向かわない。
【００９３】
一方、この実施形態では、特定形状の五面体構造の光学素子１０７がマトリクス状に配置された光学部材１０８が有機ＥＬ素子１０６の光出射面に設けられている。この光学部材１０８は、特定方向に光を取り出すことができるため、光学部材１０８から出射された光の大部分は、直接原稿１０３の読取対象部分Ｒに到達し、読取対象部分Ｒの照度が向上する。
【００９４】
原稿１０３の読取対象部分Ｒに到達した光は、この部分で反射されてセンサ１０５に向かう。このとき、読取対象部分Ｒの状態、すなわち、どんな色かによって反射する光が変わる。有機ＥＬ素子１０６は白色の光を発しているため、読取対象部分Ｒで反射される光の状態は、自然光下で人間の目に認識される色の状態に近いものとなる。このように反射された光をセンサ１０５で受光して、その受光した光の状態を電気信号に変換して、画像として読み込む。
【００９５】
このようにして原稿１０３の読取対象部分Ｒに記載されている情報を読み取った後、センサ１０５と照明装置１０７とを一体的にガラス板１０２に沿って移動させて、原稿１０３上の読取対象部分Ｒを変える。そして、上記のようにこの新たな読取対象部分Ｒに記載されている情報を読み取る。このような読取動作を原稿１０３全体にわたって行う（走査する）ことにより、原稿１０３に記載されている情報の全部を読み取る。
【００９６】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（６）有機ＥＬ素子１０６の光出射側に複数の五面体状の光学素子１０７が設けられた光学部材１０８が貼付されている。このため、照明装置１０４は、有機ＥＬ素子１０６内部で発せられた光を特定方向に取り出すことができる。よって、スキャナ光源１０１は、有機ＥＬ素子１０６からの光を効率的に読取対象部分Ｒの方向に取り出すことができる。また、スキャナ装置１０１において、読取対象部分Ｒの照度を向上させることができ、同じ照度を得るために必要な有機ＥＬ素子１０６を小型にすることができる。また、同じ照度を得るために必要な有機ＥＬ素子１０６に供給される電力を少なくすることができる。
（７）光学部材１０８は、発光部１０９の全長にわたり有機ＥＬ素子１０６の光出射側の全域に設けられている。このため、照明装置１０４は、有機ＥＬ素子１０６からの光を効率的に外部に取り出すことができる。また、スキャナ装置１０１において、有機ＥＬ素子１０６からの光を効率的に読取対称部分Ｒの方向に取り出すことができる。
（８）光学部材１０８の各光学素子１０７は同一形状で形成されている。このため、有機ＥＬ素子１０６内部で発せられた光が特定方向に多く取り出される。スキャナ光源１０１は、有機ＥＬ素子１０６からの光を効率的に読取対象部分Ｒの方向に取り出すことができる。
（９）センサ１０５と照明装置１０４とを一体的にガラス板１０２に沿って走査する。このため、小型のセンサ１０５、照明装置１０４を用いても、大きな原稿に記載された情報を読み取ることが可能となる。
（１０）照明装置１０４をセンサ１０５に対して対称に２つ設けている。このため、原稿１０３の読取対象部分Ｒ上の照度をさらに上げることができる。
（１１）有機ＥＬ素子１０６は白色の光を発するように、有機層１２２が構成されている。このため、自然光とほぼ同じ状態で原稿１０３の読取対象部分Ｒを照明することができ、読取対象部分Ｒで反射される光の状態を自然光下で肉眼で認識される色の状態に近いものとすることができる。
（１２）光源として線状の有機ＥＬ素子１０６を用いている。このため、光源を小型（薄型）にでき、スキャナ装置１０１も全体として小型（薄型）にできる。
【００９７】
以下、本実施例の効果をシミュレーションによって確認した結果を示す。
【００９８】
図１２に示すような、幅４．５ｍｍのセンサの両側に発光部の幅が８ｍｍの有機ＥＬ素子を設けたスキャナ装置において、センサの中央部の上方１４ｍｍの位置にある読取対象部分Ｒの照度を、光学シミュレーションにより計算した。
【００９９】
＜実施例２＞
有機ＥＬ素子のガラス基板と同じ長さと幅の光学部材を、有機ＥＬ素子の光出射側に設けた。五面体形状の複数の光学素子は、１辺の長さが５０μｍである正方形の仮想底面を持ち、それぞれが同一形状で形成した。光学素子の角度θ１〜θ２は、角度θ１＝角度θ２＝６５°、角度θ３＝２０°、角度θ４＝６０°とした。
【０１００】
＜比較例１＞
比較のため、有機ＥＬ素子の光出射側に、光学部材に代えて市販の拡散シートを備えた場合の、読取対象部分Ｒの照度をシミュレーションにより計算した。シミュレーションにより、最も照度が高かった拡散シート（最良の拡散シート）を備えた場合を比較例１とした。
【０１０１】
以上のような場合でシミュレーションを行った結果、比較例１の相対照度を１とすると、実施例２の相対照度は１．２となった。すなわち、本実施例の光学部材を設けることにより、読取対象部分Ｒの照度が約１．２倍になることがわかる。このことから、有機ＥＬ素子から発せられた光が、光学部材によって読取対象部分Ｒの方向に取り出される光量が多くなったことが確認できた。
なお、角度θ１〜角度θ４の最適値は、光源の出射特性や、光源と読取対象部分Ｒとの相対的な位置関係に依存するので、それぞれの場合において、試作やシミュレーションによって最適値を求める必要がある。
【０１０２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、光学部材をいくつかの領域に分け、領域毎に光学素子の形状を変化させた点が、前記第２の実施形態と異なっている。その他の部分については、前記第２の実施形態と同様の構成となっている。
【０１０３】
本実施形態では、領域毎に光学素子の角度θ３及び角度θ４を任意の角度に変化させており、有機ＥＬ素子１０６内部で発せられた光の取り出される角度が、領域毎に変化する。すなわち、角度θ３及び角度θ４を領域毎に任意の角度に変化させることにより、照射したい特定部分（読取対象部分Ｒ）に光を集光する（取り出す）ことができる。
【０１０４】
この第２の実施形態においては、第２の実施形態の効果（６），（７），（９）〜（１２）と同様の効果を有する他に次の効果を有する。
（１３）光学部材をいくつかの領域に分け、領域毎に光学素子の形状を変化させた。このため、有機ＥＬ素子１０６内部で発せられた光が領域毎に異なる角度で取り出され、照射したい特定部分に光を集光することができる。よって、スキャナ光源１０１は、有機ＥＬ素子１０６からの光を効率的に読取対象部分Ｒの方向に取り出すことができ、読取対象部分Ｒに光を集光することができる。
【０１０５】
以下、第３の実施形態の効果についても、シミュレーションによって確認した結果を示す。スキャナ装置は実施例２と同様に図１２に示した構成である。
【０１０６】
＜実施例３＞
実施例２に示した光学部材において、有機ＥＬ素子の幅方向に対して、等しい幅の８つの領域に分け、領域毎に五面体形状の光学素子の角度θ３及び角度θ４を、表６に示すように変化させた。また、角度θ１及び角度θ２は６５°とした。なお、表６において、読取対象部分Ｒに近い方から、領域１、領域２、領域３、…とした。
【０１０７】
【表６】
以上のような場合でシミュレーションを行った結果、比較例１の相対照度を１とすると、実施例３の相対照度は１．４４となった。すなわち、本実施例の光学部材を設けることにより、読取対象部分Ｒの照度が約１．４４倍になることがわかる。このことから、有機ＥＬ素子から発せられた光が、光学部材によって読取対象部分Ｒの方向に取り出される光量が多くなったことが確認できた。
なお、角度θ１〜角度θ４の最適値は、光源の出射特性や、光源と読取対象部分Ｒとの相対的な位置関係に依存するので、それぞれの場合において、試作やシミュレーションによって最適値を求める必要がある。
【０１０８】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
【０１０９】
○ 光源として有機ＥＬ素子１０６を用いたが、光源として他の発光装置、例えばＬＥＤや冷陰極管、無機ＥＬ素子等も用いることができる。ＬＥＤや冷陰極管、無機ＥＬ素子等を用いた場合でも、光学部材によって特定方向に光を取り出すことができる。
【０１１０】
○ 上記実施形態では、有機ＥＬ素子１０６は基板側から光が出射される、いわゆるボトムエミッションタイプであったが、基板とは反対側から光が出射されるトップエミッションタイプであってもよい。トップエミッションタイプの有機ＥＬ素子を光源として採用する場合には、第二電極１２３および保護膜１２４を透明にする必要があり、基板１２０および第一電極１２１は透明である必要はない。また、光学部材１０８は保護膜１２４上に設ける。
【０１１１】
○ 原稿読取装置としてスキャナ装置１０１を用いたが、スキャナ装置以外にも、ファクシミリ装置やコピー装置にも用いることができる。
【０１１２】
○ スキャナ装置１０１において、照明装置１０４は２つ同時に用いる必要はなく、１つのみであってもよい。
【０１１３】
○ スキャナ装置１０１において、センサ１０５と照明装置１０４とを一体的に走査する必要はなく、例えば、センサ１０５をガラス板１０２に対して固定し、照明装置１０４のみを走査してもよい。この場合、原稿１０３からの反射光は別途光学系を用いてセンサ１０５に導けばよい。
【０１１４】
○ 光学部材１０８として、光学素子１０７をマトリクス状に配置したが、光学素子をマトリクス状に配置せず、ランダムに配置してもよい。
【０１１５】
○ 光学部材１０８として、光学素子１０７の形状を領域毎に徐々に変化させてもよい。例えば、スキャナ装置１０１においては、読取対象部分Ｒに近い側から遠い側の領域へ配置されるに従い、光学素子１０７の角度θ３が徐々に大きくなるように形成してもよい。また、ある特定の領域にある光学素子１０７のみを変化させてもよい。
【０１１６】
○ 照明装置１０４は、ガラス板１０２と平行に配置したが、ガラス板１０２に対して傾けて配置してもよい。
【０１１７】
○ 照明装置１０４において、光の出射面側である光学部材１０８上に反射板を設けてもよい。
【０１１８】
以下の技術的思想（発明）は前記実施の形態から把握できる。
【０１１９】
（１）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】（ａ）は面光源装置の模式図、（ｂ）は光学素子シートの模式斜視図。
【図２】（ａ）は光学素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ-Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ-Ｃ線断面図。
【図３】極角及び方位角を示す模式図。
【図４】発光部における極角と光度との関係を示すグラフ。
【図５】光学素子の形状と面光源装置の正面輝度との関係を示すグラフ。
【図６】光学素子の形状と面光源装置の正面輝度との関係を示すグラフ。
【図７】従来技術の模式図。
【図８】スキャナ装置の模式断面図。
【図９】図１のセンサおよび照明装置の模式平面図。
【図１０】図２中の有機ＥＬ素子のＡ−Ａ線における模式断面図。
【図１１】（ａ）は光学素子の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図１２】シミュレーションの条件を示す模式図。
【符号の説明】
【０１２１】
θ１，θ２，θ３，θ４…角度、１０…面光源装置、１１…基板、１２…エレクトロルミネッセンス素子としての有機ＥＬ素子、１３…陽極としての第１電極、１４…有機ＥＬ層、１５…陰極としての第２電極、１７…光学部材としての光学素子シート、１８…光学素子、１９ａ，１９ｂ…三角形状側面、２０ａ，２０ｂ…台形状側面、２１…接合線、２２…プリズムシート、２３…発光部、１０１…原稿読取装置としてのスキャナ装置、１０２…透明板としてのガラス板、１０４…照明装置、１０５…センサ、１０６…光源としての有機ＥＬ素子、１０７…光学素子、１０８…光学部材、Ｒ…読取対象部分。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置であって、
前記発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、該発光部の光出射面側に設けられた立体形状の複数の光学素子とを備えており、
前記エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えており、
前記２枚のプリズムシートは、前記面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、
前記発光部は、前記プリズムシートのプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ
ことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置であって、
前記発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、該発光部の光出射面側に設けられた仮想底面が矩形である立体形状の複数の光学素子とを備えており、
前記エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えており、
前記２枚のプリズムシートは、前記面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、
前記発光部は、前記光学素子の仮想底面の一つの辺が延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ
ことを特徴とする面光源装置。
【請求項３】
前記光学素子は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面と、対向する二つの非対称な台形状側面とを備えた五面体で構成され、前記二つの台形状側面の接合線を含み前記仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、前記台形状側面の接合線と直交し、前記仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、前記角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足する請求項１又は請求項２に記載の面光源装置。
１０°≦角度θ３≦２５°
４５°≦角度θ４≦８５°
６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°
【請求項４】
前記光学素子の仮想底面は正方形である請求項３に記載の面光源装置。
【請求項５】
立体形状の複数の光学素子を備え、
前記複数の光学素子の少なくとも一部は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面と、対向する二つの非対称な台形状側面とを備えた前記仮想底面を含む五面体で構成されていることを特徴とする光学部材。
【請求項６】
前記複数の光学素子の少なくとも一部は、前記台形状側面の接合線と直交し、前記仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、前記角度θ３とθ４とが次の関係を満足する請求項５に記載の光学部材。
角度θ３＜角度θ４
【請求項７】
前記複数の光学素子は、全て同一形状である請求項５又は請求項６に記載の光学部材。
【請求項８】
前記複数の光学素子の仮想底面は正方形である請求項５〜７のいずれか一項に記載の光学部材。
【請求項９】
前記複数の光学素子は、マトリクス状に配置されている請求項５〜８のいずれか一項に記載の光学部材。
【請求項１０】
照明装置と、センサと、原稿を載置する透明板とを有し、前記照明装置が前記透明板に沿って走査されるとともに、前記原稿の読取対象部分で反射された光を前記センサで読み取る原稿読取装置であって、
前記照明装置は、線状に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子よりなる光源と、該光源の光が出射される側に設けられた請求項６〜９のいずれか一項に記載の光学部材とを有しており、
前記複数の光学素子は、前記台形状側面の接合線が、前記光源の長手方向と平行になるようにそれぞれ配置されており、
前記仮想底面に垂直な断面における三角形の底角のうち、前記読取対象部分に近い方の底角を角度θ４、他方の底角を角度θ３とすることを特徴とする原稿読取装置。
【請求項１１】
前記複数の光学素子は、前記読取対象部分に近い側から遠い側へ配置されるに従い、前記角度θ３が大きくなる請求項１０に記載の光学部材。
【請求項１２】
前記照明装置が前記センサに対して対称に２つ設けられている請求項１０又は請求項１１に記載の原稿読取装置。
【請求項１３】
発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置であって、
前記発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、該発光部の光出射面側に設けられた請求項７〜９のいずれか一項に記載の光学部材とを備えており、
前記エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えており、
前記２枚のプリズムシートは、前記面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、
前記発光部は、前記プリズムシートのプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持ち、
前記角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足することを特徴とする面光源装置。
１０°≦角度θ３≦２５°
４５°≦角度θ４≦８５°
６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°
【請求項１】
発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置であって、
前記発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、該発光部の光出射面側に設けられた立体形状の複数の光学素子とを備えており、
前記エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えており、
前記２枚のプリズムシートは、前記面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、
前記発光部は、前記プリズムシートのプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ
ことを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置であって、
前記発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、該発光部の光出射面側に設けられた仮想底面が矩形である立体形状の複数の光学素子とを備えており、
前記エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えており、
前記２枚のプリズムシートは、前記面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、
前記発光部は、前記光学素子の仮想底面の一つの辺が延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持つ
ことを特徴とする面光源装置。
【請求項３】
前記光学素子は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面と、対向する二つの非対称な台形状側面とを備えた五面体で構成され、前記二つの台形状側面の接合線を含み前記仮想底面に垂直な断面における台形の一方の底角を角度θ１、他方の底角を角度θ２、前記台形状側面の接合線と直交し、前記仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、前記角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足する請求項１又は請求項２に記載の面光源装置。
１０°≦角度θ３≦２５°
４５°≦角度θ４≦８５°
６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°
【請求項４】
前記光学素子の仮想底面は正方形である請求項３に記載の面光源装置。
【請求項５】
立体形状の複数の光学素子を備え、
前記複数の光学素子の少なくとも一部は、仮想底面が矩形状で、対向する二つの三角形状側面と、対向する二つの非対称な台形状側面とを備えた前記仮想底面を含む五面体で構成されていることを特徴とする光学部材。
【請求項６】
前記複数の光学素子の少なくとも一部は、前記台形状側面の接合線と直交し、前記仮想底面に垂直な断面における三角形の一方の底角を角度θ３、他方の底角を角度θ４とした場合、前記角度θ３とθ４とが次の関係を満足する請求項５に記載の光学部材。
角度θ３＜角度θ４
【請求項７】
前記複数の光学素子は、全て同一形状である請求項５又は請求項６に記載の光学部材。
【請求項８】
前記複数の光学素子の仮想底面は正方形である請求項５〜７のいずれか一項に記載の光学部材。
【請求項９】
前記複数の光学素子は、マトリクス状に配置されている請求項５〜８のいずれか一項に記載の光学部材。
【請求項１０】
照明装置と、センサと、原稿を載置する透明板とを有し、前記照明装置が前記透明板に沿って走査されるとともに、前記原稿の読取対象部分で反射された光を前記センサで読み取る原稿読取装置であって、
前記照明装置は、線状に形成された有機エレクトロルミネッセンス素子よりなる光源と、該光源の光が出射される側に設けられた請求項６〜９のいずれか一項に記載の光学部材とを有しており、
前記複数の光学素子は、前記台形状側面の接合線が、前記光源の長手方向と平行になるようにそれぞれ配置されており、
前記仮想底面に垂直な断面における三角形の底角のうち、前記読取対象部分に近い方の底角を角度θ４、他方の底角を角度θ３とすることを特徴とする原稿読取装置。
【請求項１１】
前記複数の光学素子は、前記読取対象部分に近い側から遠い側へ配置されるに従い、前記角度θ３が大きくなる請求項１０に記載の光学部材。
【請求項１２】
前記照明装置が前記センサに対して対称に２つ設けられている請求項１０又は請求項１１に記載の原稿読取装置。
【請求項１３】
発光部と、頂角９０°のプリズムが所定ピッチで平行に形成された２枚のプリズムシートとを備える面光源装置であって、
前記発光部は、エレクトロルミネッセンス素子と、該発光部の光出射面側に設けられた請求項７〜９のいずれか一項に記載の光学部材とを備えており、
前記エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極とを備えており、
前記２枚のプリズムシートは、前記面光源装置の光取り出し側に、プリズムの延びる方向が互いに直交する状態となるように配置されており、
前記発光部は、前記プリズムシートのプリズムの延びる方向に対して方位角で４５°をなす４方向の平均光度について、極角が３０°〜７０°にピークを持ち、
前記角度θ１，θ２，θ３，θ４が次の関係を満足することを特徴とする面光源装置。
１０°≦角度θ３≦２５°
４５°≦角度θ４≦８５°
６０°≦角度θ１＋角度θ２≦１３０°
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−５２７７（Ｐ２００７−５２７７Ａ）
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２８６９２（Ｐ２００５−３２８６９２）
【出願日】平成１７年１１月１４日（２００５．１１．１４）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１４日（２００５．１１．１４）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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