(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
その光源から発せられた光が照射されることで発光表示を行う表示部と、
を備える表示装置において、
前記光源と前記表示部との間に設けられ、前記光源からの光が入射されてその光を集光する集光レンズと、
前記光源と前記表示部との間の、前記集光レンズよりも前記表示部側に設けられ、前記集光レンズから出射された光が入射されてその光を拡散する拡散レンズと、
前記集光レンズと前記拡散レンズの間に設けられ、前記集光レンズ及び前記拡散レンズよりも屈折率が低い材質で形成された内層と、
前記拡散レンズから出射側に設けられ、前記拡散レンズよりも屈折率の低い表層と、を備え、
前記集光レンズ、前記内層、前記拡散レンズ、前記表層が一体となっており、
前記拡散レンズは、前記光源の直下に前記集光レンズを介して位置する前記拡散レンズの中央部の曲面の曲率が周辺部の曲面の曲率よりも小さくて該周辺部よりも光を拡散させる形状とされている、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記表示部は、細長形状とされ、
前記集光レンズは、前記表示部の細長形状における短辺方向に光を集光し、前記表示部の細長形状における長辺方向には光を集光しない形状とされたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示部は、細長形状とされ、
前記拡散レンズは、前記表示部の細長形状における長辺方向に光を拡散し、前記表示部の細長形状における短辺方向には光を拡散しない形状とされたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示部は、細長形状とされ、
前記集光レンズは、前記表示部の細長形状における短辺方向に光を集光し、前記表示部の細長形状における長辺方向には光を集光しない形状とされ、
前記拡散レンズは、前記表示部の細長形状における長辺方向に光を拡散し、前記表示部の細長形状における短辺方向には光を拡散しない形状とされたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
請求項１に記載の表示装置を備えたことを特徴とする機械製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源とその光源から発せられた光が照射されることで発光表示を行う表示部とを備える表示装置、及びこれを備えた機械製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機などの機械製品では、ＬＥＤや電球などの光源を点灯あるいは点滅させることで、機械の状態を利用者に知らせる機能を有するものがある。この種の機能としての表示装置は、機械の状態を表示するための表示部を備え、光源からの光がその表示部に照射されることで、表示部が発光表示、つまり機械の状態の表示がなされる。
【０００３】
ところで、表示装置においては、表示部が発光されたときの視認性を向上させることが重要である。この点、従来では、表示部の発光を均一にして視認性を向上させるために、表示部の表面にシボを入れたり、表示部に設けられた樹脂カバーを半透明にしたりして、表示部に照射された光を拡散させる方法は知られていた。
【０００４】
また、視認性の向上に関連する先行技術文献として、例えば特許文献１、２がある。この特許文献１では、発光素子（光源）とその発光素子からの光が透過される表示窓（表示部）を備えたインジケータ装置（表示装置）が開示されている。また、そのインジケータ装置は、発光素子からの光を表示窓に導くためのレンズを備える。そして、特許文献１は、インジゲータ装置に必要な輝度を達成する目的で、発光素子とレンズの受光部と出光部の中心位置を同軸上にあわせる技術を提案するものである。
【０００５】
また、特許文献２では、導光板の一辺にＬＥＤランプ（光源）が設けられ、そのＬＥＤランプからの光を導光板内に透過させ対峙する辺（表示部）から放射することで、ライン状に光を得るライン状照明灯具（表示装置）が開示されている。そして、特許文献２は、品質の向上と生産性の向上とコストダウンとを共に可能とする目的で、導光板を分割して成型し、光を導光板内部で反射させることで、光を効率よく表示部に導光させる技術を提案するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５６７５５８号
【特許文献２】特許第４１８２０３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の表示装置では、表示部に設けられた透明、あるいは半透明のカバーに、光源から照射された光を透過させるだけであった。そのため、光源の照射面積に比べて発光面積の広い表示部や細長い形状の表示部では、周辺部が暗かったり、均一に光らせようとすると複数の光源が必要だったりする問題があった。
【０００８】
この点、特許文献１に開示の技術では、輝度を向上させるためにレンズを用いて光を集光しているが、その集光によって、表示部への照射角が狭くなるので、表示部の中央付近のみが明るくなり、発光面積の広い表示部や細長い形状の表示部を均一に発光させるという問題は解消できていない。
【０００９】
また、特許文献２に開示の技術では、光源からの光を効率よく表示部に導光させるものであるが、表示部を均一に発光させるためには複数の光源が必要という問題は解消できていない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、少ない光源で効率良くかつ均一に表示部を発光させることができる表示装置、及びこれを備えた機械製品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、
光源と、
その光源から発せられた光が照射されることで発光表示を行う表示部と、
を備える表示装置において、
前記光源と前記表示部との間に設けられ、前記光源からの光が入射されてその光を集光する集光レンズと、
前記光源と前記表示部との間の、前記集光レンズよりも前記表示部側に設けられ、前記集光レンズから出射された光が入射されてその光を拡散する拡散レンズと、
前記集光レンズと前記拡散レンズの間に設けられ、前記集光レンズ及び前記拡散レンズよりも屈折率が低い材質で形成された内層と、
前記拡散レンズから出射側に設けられ、前記拡散レンズよりも屈折率の低い表層と、を備え、
前記集光レンズ、前記内層、前記拡散レンズ、前記表層が一体となっており、
前記拡散レンズは、前記光源の直下に前記集光レンズを介して位置する前記拡散レンズの中央部の曲面の曲率が周辺部の曲面の曲率よりも小さくて該周辺部よりも光を拡散させる形状とされている、
ことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、光源からの光が、集光レンズに入射されて集光されるので、光が周囲に漏れるのを抑制することができる。また、集光レンズからの光が、拡散レンズに入射されて拡散され、その拡散された光が表示部に照射されるので、広範囲に光を照射させることができる。よって、効率よく均一に表示部を発光させることができる。またこれによれば、光源の直下に集光レンズを介して位置する拡散レンズの中央部に光源からの光が多く入射されると考えられるところ、その中央部が周辺部よりも光を拡散させる形状とされているので、表示部の中央付近に光の照射が偏ってしまうのを防止できる。よって、より均一に表示部を発光させることができる。
【００１３】
また、本発明の表示装置において、前記集光レンズと前記拡散レンズの間に設けられ、前記集光レンズ及び前記拡散レンズよりも屈折率が低い材質で形成された内層を備え、
前記集光レンズ、前記拡散レンズ及び前記内層が一体化されたことを特徴とする。
【００１４】
これによれば、集光レンズ、拡散レンズが内層を介して一体化されているので、それら集光レンズ、拡散レンズの取り扱いを容易にすることができる。また、集光レンズと拡散レンズの間に内層を設けることで、集光レンズからの光を効率良く拡散レンズに導くことができる。その結果、より一層、効率良く表示部を発光させることができる。また、その内層は、集光レンズ、拡散レンズよりも屈折率が低い材質で形成されているので、集光レンズと内層との境界や拡散レンズと内層との境界で光が不必要に屈折してしまうのを防止できる。
【００１５】
また、本発明の表示装置において、前記表示部は、細長形状とされ、
前記集光レンズは、前記表示部の細長形状における短辺方向に光を集光し、前記表示部の細長形状における長辺方向には光を集光しない形状とされたことを特徴とする。
【００１６】
これによれば、集光レンズが、表示部の細長形状における短辺方向に光を集光する形状とされているので、その短辺方向に光が漏れるのを防止でき、効率良く表示部に光を照射させることができる。また、集光レンズが、表示部の細長形状における長辺方向には光を集光しない形状とされているので、表示部の長辺方向に対して、広範囲に光を照射させることができる。すなわち、細長形状の表示部でも効率良く均一に発光させることができる。
【００１７】
また、本発明の表示装置において、前記表示部は、細長形状とされ、
前記拡散レンズは、前記表示部の細長形状における長辺方向に光を拡散し、前記表示部の細長形状における短辺方向には光を拡散しない形状とされたことを特徴とする。
【００１８】
これによれば、拡散レンズが、表示部の細長形状における長辺方向に光を拡散する形状とされているので、表示部の長辺方向に対して、広範囲に光を照射させることができる。また、拡散レンズが、表示部の細長形状における短辺方向には光を拡散しない形状とされているので、その短辺方向に光が漏れるのを防止でき、効率良く表示部に光を照射させることができる。すなわち、細長形状の表示部でも効率良く均一に発光させることができる。
【００１９】
また、これら集光レンズ、拡散レンズを組み合わせても良い。すなわち、本発明の表示装置において、前記表示部は、細長形状とされ、
前記集光レンズは、前記表示部の細長形状における短辺方向に光を集光し、前記表示部の細長形状における長辺方向には光を集光しない形状とされ、
前記拡散レンズは、前記表示部の細長形状における長辺方向に光を拡散し、前記表示部の細長形状における短辺方向には光を拡散しない形状とされたことを特徴とする。
【００２０】
これにより、細長形状の表示部に対して、より一層、効率良く均一に発光表示を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】複写機１の斜視図である。
【図２】表示部４周辺の断面図である。
【図３】ＬＥＤからの光の進行を説明する図である。
【図４】レンズの形状を説明する図である。
【図５】表示部を明るく発光させることができることを説明する図である。
【図６】表示部を均一に発光させることができることを説明する図である。
【図７】細長形状の表示部４の平面図である。
【図８】変形例１に係る表示部４周辺の断面図である。
【図９】変形例２に係る表示部４周辺の断面図である。
【図１０】変形例３に係る表示部４周辺の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の表示装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の表示装置が適用された、文書等を複写する複写機１の斜視図を示している。この複写機１は、各種操作をしたり複写機１の各種状態を表示したりする操作表示部２を有している。その操作表示部２は、タッチパネル式の操作部３を有しており、ユーザは、その操作部３をタッチ操作することで、複写する紙の大きさを選択したり複写部数を選択したりすることができる。
【００２５】
また、操作表示部２は、本発明に係る「表示装置」に相当し、複写機１の各種状態を表示する表示部４を有している。表示部４は、複写機１が特定の状態であるときに発光される部分である。換言すると、表示部４は、発光されることで、複写機１が特定の状態であることを表示する部分である。複写機１の状態としては、例えば、電源がＯＮされている状態、現在複写中である状態、紙詰まりが発生している状態などがある。操作表示部２は、複数の表示部４を有しており、各表示部４は、複写機１の各状態が割り当てられている。つまり、例えば、複写機１に紙詰まりが発生している場合には、複数の表示部４のうち、紙詰まりの発生に対応する表示部４が発光される。また、各表示部４の横には、対応する複写機１の状態に関連する記号（例えば、電源ＯＮに関連する記号としてはバッテリの記号）が記されており、ユーザは、発光された表示部４及びその横に記された記号を視認することで、複写機１の状態を把握することができる。
【００２６】
また、操作表示部２は、複写機１の外装の一部を構成する板状の外装板１２が有しており、操作部３及び表示部４は、その外装板１２の面内に設けられている。
【００２７】
ここで、図２は、図１の複数の表示部４のうち、任意の表示部４を横切るように操作表示部２を切ったときの断面図を示している。図２に示すように、外装板１２に貫通孔が形成され、その貫通孔が表示部４とされる。外装板１２の裏側にはプリント基板１１が設けられる。そのプリント基板１１には、表示部４に対応する位置（表示部４の下）に光源としてのＬＥＤ１０が設けられる。そのＬＥＤ１０は、プリント基板１１に形成された駆動回路からの点灯信号に基づいて発光するものでる。ＬＥＤ１０は、表示部４の下に設けられているため、ＬＥＤ１０からの光は表示部４に向けて進行する。したがって、表示部４は、ＬＥＤ１０からの光が照射（透過）されることで発光表示することになる。
【００２８】
また、表示部４とＬＥＤ１０との間には、レンズ部品２０が設けられる。そのレンズ部品２０は、それぞれ異なる機能を有する複数の部分から構成され、具体的には、凸レンズ２１、内層２２、凹レンズ２３及び表層２４から構成される。
【００２９】
凸レンズ２１は、本発明の「集光レンズ」に相当するものであり、入射光を集光するレンズである。本実施形態では、凸レンズ２１は、両端面２１１、２１２が凸面とされた、いわゆる両凸レンズである。その凸レンズ２１は、ＬＥＤ１０からの光が直接入射されるように、ＬＥＤ１０の直ぐ上に設けられる。凸レンズ２１は、ガラスや透明な樹脂（プラスチック）等、レンズの材質として一般的に用いられる光透過性を有する材質で形成される。
【００３０】
凹レンズ２３は、本発明の「拡散レンズ」に相当するものであり、入射光を拡散するレンズである。本実施形態では、凹レンズ２３は、両端面２３１、２３２が凹面とされた、いわゆる両凹レンズである。その凹レンズ２３は、凸レンズ２１から出射された光が入射されるように、凸レンズ２１よりも表示部４側に設けられる。凹レンズ２３も、ガラスや透明な樹脂（プラスチック）等の光透過性を有する材質で形成される。
【００３１】
内層２２は、凸レンズ２１と凹レンズ２３の間に設けられ、凸レンズ２１、凹レンズ２３をその内層２２を介して一体化するためのものである。より具体的には、内層２２は、一方の端面２２１が凸レンズ２１の凸面２１２の曲率と同じ曲率の凹面とされる。そして、その内層２２の凹面２２１と凸レンズ２１の出射側の凸面２１２とが接続され、内層２２と凸レンズ２１とが一体化されている。また、内層２２は、他方の端面２２２が凹レンズ２３の凹面２３１の曲率と同じ曲率の凸面とされる。そして、その内層２２の凸面２２２と凹レンズ２３の入射側の凹面２３１とが接続され、内層２２と凹レンズ２３とが一体化されている。このように、凸レンズ２１、凹レンズ２３及び内層２２が一体化されている。凸レンズ２１と凹レンズ２３は別部品にすることができるが、別部品にすると製品組立が煩雑になる。内層２２を設けることで、凸レンズ２１と凹レンズ２３が一体部品にできるので扱いを容易にすることができる。
【００３２】
また、内層２２も、ガラスや透明な樹脂（プラスチック）等の光透過性を有する材質で形成される。ただし、上記したように内層２２は、主に凸レンズ２１と凹レンズ２３を一体化させるためのものであるので、内層２２があることによって光の進行方向が変化するのは好ましくない。そのため、内層２２の屈折率θ２が、凸レンズ２１の屈折率θ１よりも低く（θ１＞θ２）、かつ、凹レンズ２３の屈折率θ３よりも低い（θ３＞θ２）材質で内層２２は形成される。これによって、凸レンズ２１と内層２２との境界及び内層２２と凹レンズ２３との境界で不必要に光が屈折してしまうのを防止できる。
【００３３】
表層２４は、凹レンズ２３の出射側の凹面２３２から表示部４に渡って設けられ、レンズ部品２０を外装板１２の形状に合わせるためのものである。より具体的には、表層２４は、凹面２３２と表示部４の貫通孔との間の隙間を埋めるように設けられる。これによって、凹レンズ２３をそのまま製品外装に用いるのを避けることができる。また、外装板１２の表面１２１と表層２４の表面２４１とを同一平面とすることができるので、デザインを損なわないようにすることができる。
【００３４】
また、表層２４は、光透過性を有する材質で形成されるが、デザイン上、乳白色や灰色などの半透過の樹脂で形成されたとしてもよい。半透過の樹脂で表層２４を形成すると、表示部４を淡い光で発光させることができる。この場合であっても、凸レンズ２１、内層２２、凹レンズ２３を透明の樹脂で形成すれば、外観を損なわず、レンズ部品２０全体を半透過の樹脂で形成した場合よりも、ＬＥＤ１０からの光の透過率を向上でき、発光効率を向上できる。
【００３５】
また、表層２４は、上記したように主にデザイン上の観点から設けられるものであるので、表層２４があることによって光の進行方向が変化するのは好ましくない。そのため、表層２４の屈折率θ４が、凹レンズ２３の屈折率θ３よりも低い材質（θ３＞θ４）で表層２４は形成される。これによって、凹レンズ２３と表層２４との境界で不必要に光が屈折してしまうのを防止できる。
【００３６】
このように、レンズ部品２０は、それぞれ異なる材質の凸レンズ２１、内層２２、凹レンズ２３及び表層２４が一体化されて構成される。このレンズ部品２０は、例えば二色成形の技法を用いて形成される。ただし、レンズ部品２０は、４つの部品２１〜２４から構成されるので、４段階に分けて形成される。すなわち、例えば先ず１次キャビティに凸レンズ２１の材料を流し込んで凸レンズ２１を形成する。その後、凸レンズ２１を金型内に残したままで、２次キャビティに内層２２の材料を流し込んで、凸レンズ２１と一体的に内層２２を形成する。その後、凸レンズ２１、内層２２を金型内に残したままで、３次キャビティに凹レンズ２３の材料を流し込んで、凸レンズ２１、内層２２と一体的に凹レンズ２３を形成する。その後、凸レンズ２１、内層２２、凹レンズ２３を金型内に残したままで、４次キャビティに表層２４の材料を流し込んで、凸レンズ２１、内層２２、凹レンズ２３と一体的に表層２４を形成する。これによって、凸レンズ２１、内層２２、凹レンズ２３及び表層２４が一体化したレンズ部品２０を形成することができる。なお、これら凸レンズ２１、内層２２、凹レンズ２３、表層２４を形成する順番は、上記の順番に限られるものではない。
【００３７】
このように、ＬＥＤ１０と表示部４の間には、凸レンズ２１及び凹レンズ２３を含むレンズ部品２０が設けられているので、そのレンズ部品２０の作用によって、ＬＥＤ１０からの光を効率よくかつ均一に表示部４に照射させることができる。ここで、図３は、ＬＥＤ１０からの光が、レンズ部品２０内部をどのように進行して、どのように表示部４に照射されるかを説明する図である。なお、図３では、一般的に、ＬＥＤからの光が、凸レンズ、凹レンズがあることでどのように進行し、どのように表示部に照射されるかを説明するために、ＬＥＤ、凸レンズ、凹レンズ及び表示面（表示部）には、図２のそれと異なる符号を付している。また、図２の内層２２、表層２４は、光を集光又は拡散させる目的で設けられたものではないので、図３では、内層、表層は示していない。
【００３８】
図３に示すように、ＬＥＤ１０１（図２のＬＥＤ１０に相当）と表示面１０４（図２の表示部４に相当）との間には、凸レンズ１０２（図２の凸レンズ２１に相当）が設けられ、その凸レンズ１０２よりも表示面１０４側に凹レンズ１０３（図２の凹レンズ２３に相当）が設けられる。つまり、図２の位置関係と同じである。ＬＥＤ１０１からの光Ｌ１は、凸レンズ１０２に入射されて、凸レンズ１０２によって集光（屈折）されるので、その光Ｌ１の広がりを抑制することができる。ここで、ＬＥＤ１０１と凸レンズ１０２の距離が凸レンズ１０２の焦点距離ｆ１とすると、凸レンズ１０２を透過した光Ｌ２は、幅ｙ１の平行な光線となる。なお、この場合、ＬＥＤ１０１は、凸レンズ１０２の焦点Ｆ１に配置されることになる。このとき、ＬＥＤ１０１からの光Ｌ１が指向角２θの広がりを有しているとすると、光Ｌ２の幅ｙ１は、以下の式１で示される。
【００３９】
【数１】
0005660367.tif 000002
【００４０】
凸レンズ１０２から出射された幅ｙ１の平行な光Ｌ２は、凹レンズ１０３に入射されて、凹レンズ１０３によって拡散される。そして、凹レンズ１０３を透過して拡散された光Ｌ３が表示面１０４に照射されることになる。これによって、表示面１０４の広範囲に光を照射することができる。ここで、光Ｌ３の表示面１０４における照射幅をｙ０、凹レンズ１０３の焦点距離（焦点Ｆ２と凹レンズ１０３との距離）をｆ２、凹レンズ１０３と表示面１０４の距離をｘ２とすると、以下の式２が成立する。さらに、式２を変形すると、照射幅ｙ０は以下の式３で示される。
【００４１】
【数２】
0005660367.tif 000003
【００４２】
【数３】
0005660367.tif 000004
【００４３】
この式３で示すように、照射幅ｙ０は、凸レンズ１０２から出射された光Ｌ２の幅ｙ１に依存するので、その光Ｌ２の幅ｙ１を調節することで、照射幅ｙ０を調節することができる。その光Ｌ２の幅ｙ１は、上記式１で示すように、凸レンズ１０２の焦点距離ｆ１やＬＥＤ１０１からの光Ｌ１の指向角２θに依存する。よって、凸レンズ１０２の形状を適宜決定したり、使用するＬＥＤ１０１を適宜決定したりすることで、焦点距離ｆ１や指向角２θを調節することができるので、光Ｌ２の幅ｙ１を調節することができ、ひいては照射幅ｙ０を調節することができる。
【００４４】
また、式３で示すように、照射幅ｙ０は、凹レンズ１０３の焦点距離ｆ２に依存するので、その焦点距離ｆ２を調節することにより、つまり凹レンズ１０３の形状を適宜決定することにより、照射幅ｙ０を調節することができる。
【００４５】
また、式３で示されるように、照射幅ｙ０は、凹レンズ１０３と表示面１０４の距離ｘ２に依存するので、その距離ｘ２を調節することにより、つまり凹レンズ１０３の配置位置を調節することにより、照射幅ｙ０を調節することができる。
【００４６】
このように、式３を考慮して、指向角２θ、凸レンズ１０２の焦点距離ｆ１、凹レンズ１０３の焦点距離ｆ２、凹レンズ１０３と表示面１０４の距離ｘ２を決定することにより、表示面１０４に応じた照射幅ｙ０の光Ｌ３を表示面１０４に照射させることができる。例えば、照射幅ｙ０を表示面１０４の幅と同じにすることで、表示面１０４を均一に発光させることができる。
【００４７】
ここで、図４は、式３を考慮して決定された焦点距離ｆ１の凸レンズ１０２や、焦点距離ｆ２の凹レンズ１０３を形成するために、レンズの形状によってどのように焦点距離が異なってくるかを説明する図である。なお、図４では、一般的なレンズという意味で、図２、図３とは異なる符号を付している。
【００４８】
図４に示すように、レンズ１０５に入射光Ｌが入射されるとする。また、そのレンズ１０５の入射側の曲面１０６の曲率半径をＲ１、出射側の曲面１０７の曲率半径をＲ２、レンズ１０５の厚さをｄ、レンズ１０５の屈折率をｎとすると、レンズ１０５の焦点距離ｆは、以下の式４の近似式（レンズの公式）で示される。なお、式４において、曲面１０６、１０７が入射光Ｌの入射方向に対して凸型となる場合には、曲率半径Ｒ１、Ｒは正の値となり、凹型となる場合には、曲率半径Ｒ１、Ｒは負の値となる。なお、図４の場合では、曲面１０６の曲率半径Ｒ１は正の値となり、曲面１０７の曲率半径Ｒ２は負の値となる。
【００４９】
【数４】
0005660367.tif 000005
【００５０】
よって、この式４を考慮して、レンズ１０５の形状（曲面の曲率半径、厚さ等）を決定することで、所望の焦点距離ｆとすることができる。
【００５１】
図２の各部品についても、以上説明した観点で、配置位置、形状を決定、つまり凸レンズ２１の各凸面２１１、２１２の曲率半径、厚さ、凹レンズ２３の各凹面２３１、２３２の曲率半径、厚さ、各レンズ２１、２３の配置位置を決定することで、ＬＥＤ１０からの光を効率良く均一に表示部４に照射することができる。
【００５２】
なお、図３では、ＬＥＤ１０１が凸レンズ１０２の焦点Ｆ１に配置されているとして説明したが、ＬＥＤ１０１は必ずしも凸レンズ１０２の焦点Ｆ１に配置されている必要は無く、各レンズ１０２、１０３の大きさやＬＥＤ１０１から表示面１０４の距離、表示面１０４の幅などに応じて最適な配光になるように、ＬＥＤ１０１を配置すればよい。ＬＥＤ１０１が凸レンズ１０２の焦点距離ｆ１より遠い位置にある場合は、凸レンズ１０２を透過した光はより内側に集光され、凹レンズ１０３での拡散は平行光線より小さくなる。逆にＬＥＤ１０１が焦点距離Ｆ１より近い位置にある場合は、光がやや広がる形となり、凹レンズ１０３での拡散は平行光線より大きくなる。
【００５３】
次に、図２の構成を採用することで表示部４を明るく発光させることができることについて、さらに説明する。ここで、図５は、そのことを説明する図であり、具体的には、図５（ａ）は、本発明に係る構成（図３の構成）における表示面１０４に照射される光の量（明るさ）を模式的に説明する図であり、図５（ｂ）は、従来の構成における表示面１０４に照射される光の量（明るさ）を模式的に説明する図である。なお、図５において、図３で示す部品と同じ機能を有するものには同じ符号を付している。また、図５では、ＬＥＤ１０１から発せられる光を線で表し、光の量（明るさ）をその線の数で表している。
【００５４】
図５（ａ）に示すように、本発明に係る構成においては、上述したように、ＬＥＤ１０１からの光Ｌ１は、凸レンズ１０２で集光されるので、その光Ｌ１が発散してしまうのを抑制できる。そして、凸レンズ１０２で集光された光Ｌ２は、凹レンズ１０３で拡散されて、その拡散された光Ｌ３が表示面１０４に照射される。その表示面１０４に照射される光Ｌ３の線の数は３３本とされる。これに対し、図５（ｂ）に示すように、従来の構成においては、ＬＥＤ１０１からの光Ｌ４は、指向角２θ（図３参照）で発散し、表示面１０４に到達する光Ｌ４の数としては１５本とされる。このように、本発明の構成を採用することで（特に凸レンズ１０２を設けることで）、同じ表示面１０４に対して、従来よりも光の明るさが明るくなるのがわかる。
【００５５】
なお、図５（ｂ）に示す従来の構成であっても、表示面１０４が円形もしくは正方形のような形であれば、ＬＥＤ１０１の距離を調節することで表示面１０４の明るさを変えられるが、表示面１０４が長方形や細長形状の場合には、ＬＥＤ１０１の距離だけでは表示面１０４を均一に発光させることはできない。この点、図５（ａ）に示す本発明に係る構成では、表示面１０４の形状に合わせたレンズ形状として光を集光、拡散すれば、表示面１０４以外へ漏れる光を抑え、効率良くかつ均一に表示面１０４を発光させることができる。例えば、長方形の表示面１０４の場合、凸レンズ１０２、凹レンズ１０３の断面形状を、表示面１０４の短辺方向と長辺方向とで異ならせることで、短辺方向と長辺方向とで光の集光、拡散度合いを変えることができる。よって、長方形の表示面１０４に対しても、効率良くかつ均一に発光させることができる。
【００５６】
次に、図２の構成を採用することで、表示部４が広い場合であってもその表示部４を均一に発光させることができることについて、さらに説明する。ここで、図６は、そのことを説明する図であり、具体的には、図６（ａ）は、本発明に係る構成（図３の構成）における表示面１０４に照射される光の照射幅を模式的に説明する図であり、図６（ｂ）は、従来の構成における表示面１０４に照射される光の照射幅を模式的に説明する図である。なお、図６において、図３で示す部品と同じ機能を有するものには同じ符号を付している。また、図６では、ＬＥＤ１０１から発せられる光を線で表している。
【００５７】
図６（ａ）に示すように、本発明に係る構成においては、ＬＥＤ１０１からの光Ｌ１が凸レンズ１０２で集光され、その集光された光Ｌ２が、凹レンズ１０３で拡散される。よって、その拡散された光Ｌ３を表示面１０４の広範囲に照射させることができる。なお、図６（ａ）では、表示面１０４の全域に光Ｌ３が照射されている。
【００５８】
これに対し、図６（ｂ）に示す従来の構成においては、表示面１０４の全域に光を照射させようとすると、複数のＬＥＤが必要となる。すなわち、図６（ｂ）では、３つのＬＥＤ１０１ａ〜１０１ｃが並べて配置される。それらＬＥＤ１０１ａ〜１０１ｃは、互いに同じＬＥＤとされ、かつ、図６（ａ）のＬＥＤ１０１とも同じとされる。各ＬＥＤ１０１ａ〜１０１ｃ単独では表示面１０４の全域に光を照射することができず、表示面１０４の一部に光を照射することになる。具体的には、図６（ｂ）における一番上のＬＥＤ１０１ａからの光Ｌ４１は、表示面１０４上部を照射する。また、真ん中のＬＥＤ１０１ｂからの光Ｌ４２は、表示面１０４中央部を照射する。また、一番下のＬＥＤ１０１ｃからの光Ｌ４３は、表示面１０４下部を照射する。このように、３つのＬＥＤ１０１ａ〜１０１ｃからの光Ｌ４１〜Ｌ４３によって、表示面１０４の全域を発光させることができる。
【００５９】
このように、本発明の構成を採用することで（特に凹レンズ１０３を設けることで）、凹レンズ１０３による拡散を大きくすれば少ないＬＥＤ個数でも均一に表示面１０４を発光させることができるのがわかる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態では、複写機１の表示部４とＬＥＤ１０との間に、凸レンズ２１及び凹レンズ２３を含むレンズ部品２０を設けたので、ＬＥＤ１０からの光を、効率良くかつ均一に表示部４に照射させることできる。よって、表示部４を明るく、均一に発光させることができる。
【００６１】
（変形例１）
次に、本発明に係る表示装置の変形例１について説明する。一般的なＬＥＤは、光が円形状に広がるように作られているため、例えば表示部が細長い場合は、正面（短辺側）から見た場合と、側面(長辺側)から見た場合では異なる集光、拡散をしなければ効率良く表示部を発光させることができない。この変形例１では、表示部が細長形状の場合であっても、効率良く表示部を発光させることができるようにしたものである。
【００６２】
図７は、変形例１に係る表示部４の平面図である。図７に示すように、表示部４は、短辺４１、長辺４２の長方形（細長形状）とされている。ここで、図８は、図１の複数の表示部４のうち、任意の表示部４を横切るように操作表示部２を切ったときの断面図を示している。より具体的には、図８（ａ）は、図７の短辺４１と平行な線で表示部４を切ったときの断面図であり、図８（ｂ）は、図７の長辺４２と平行な線で表示部４を切ったときの断面図である。なお、図８において、図２の部品と同一名称の部品には同一符号を付している。
【００６３】
凸レンズ２１は、図８（ａ）の正面方向（短辺方向）と、図８（ｂ）の側面方向（長辺方向）とで、断面形状が異なっている。具体的には、凸レンズ２１は、表示部４の形状に合わせて細長形状とされ、その端面２１１が、短辺方向においては凸型に湾曲（図８（ａ）参照）され、長辺方向においては真っ直ぐ（図８（ｂ）参照）とされた蒲鉾形状とされる。つまり、凸レンズ２１は、短辺方向には光を集光するが、長辺方向には光を集光しない形状とされる。
【００６４】
また、凹レンズ２３も、表示部４の形状に合わせて細長形状とされ、図８（ａ）の正面方向（短辺方向）と、図８（ｂ）の側面方向（長辺方向）とで、断面形状が異なっている。具体的には、凹レンズ２３は、その端面２３１が、短辺方向においては真っ直ぐ（図８（ａ）参照）とされ、長辺方向においては凹型に湾曲（図８（ｂ）参照）されている。つまり、凹レンズ２３は、短辺方向には光を拡散せず、長辺方向には光を拡散する形状とされる。なお、凸レンズ２１、凹レンズ２３以外の部品については、図２のそれと同じである。
【００６５】
凸レンズ２１、凹レンズ２３を図８のような形状とすることで、ＬＥＤ１０からの光を効率良く表示部４に照射させることができる。すなわち、ＬＥＤ１０からの光Ｌ１は、ある指向角で広がるように進行していき、凸レンズ２１に入射される。この際、その光Ｌ１は、凸レンズ２１によって、短辺方向においては集光されるので、その短辺方向の光の広がり（光の漏れ）を抑制できる（図８（ａ）参照）。なお、図８（ａ）では、光Ｌ１は、凸レンズ２１によって、短辺方向において平行光Ｌ２に集光されている。一方、ＬＥＤ１０からの光Ｌ１は、凸レンズ２１において長辺方向には集光されないので、凸レンズ２１に入射された光Ｌ１は、そのままの広がりをもって凸レンズ２１から出射される（図８（ｂ）参照）。
【００６６】
凸レンズ２１から出射された光Ｌ２は、短辺方向においては平行光として、長辺方向においては広がりをもって内層２２を進行していき、凹レンズ２３に入射される。この際、その光Ｌ２は、凹レンズ２３において短辺方向には拡散されないので、入射光Ｌ２とほぼ同じ幅の光Ｌ３が凹レンズ２３から出射される（図８（ａ）参照）。よって、表示部４の短辺方向に対して、光が漏れるのを抑制でき、効率良く表示部４に光を照射させることができる。
【００６７】
一方、凹レンズ２３に入射された光Ｌ２は、凹レンズ２３によって、長辺方向においては拡散されるので、その光Ｌ２よりも大きな広がりをもった光Ｌ３が凹レンズ２３から出射される（図８（ｂ）参照）。よって、表示部４の長辺方向に対して、広範囲に光を照射させることができる。以上より、細長形状の表示部４が細長形状であっても、光の損失を最小限にでき、表示部４の発光効率を向上できる。
【００６８】
（変形例２）
次に、本発明に係る表示装置の変形例２について説明する。ＬＥＤからの光は、ある広がりをもって表示部に照射されるので、その表示部のうち、ＬＥＤ直下部分が最も明るくなると考えられる。つまり、先の図５（ａ）のように、光の明るさを光の線の数で考えたとき、表示部のうち、ＬＥＤの直下に位置する中央部に照射される光の線の数が、その周辺部に照射される数よりも多くなる（光の線の間隔が、中央部が最も密となっていると考えることもできる。）。この変形例２では、表示部４の中央部とその周辺部との明るさの違いを考慮して、表示部４をより均一に発光させるようにしたものである。
【００６９】
図９は、変形例２に係る図２に対応する断面図を示している。なお、図９において、図２の部品と同一名称の部品には同一符号を付している。図９に示すように、凹レンズ２３は、その入射側の曲面２３１の中央部が窪んだ形状とされる。より具体的には、凹レンズ２３は、その中央部の曲面２３１ａの曲率のほうが、曲面２３１ａ以外の周辺部の曲面２３１ｂの曲率よりも小さくされている。これによれば、上記式４よりレンズの曲率半径が小さくなると、焦点距離は短くなるので、凹レンズ２３は、その中央部２３１ａに入射された光を周辺部２３１ｂに入射された光よりも拡散させる。なお、凹レンズ２３以外の部品については、図２のそれと同じである。
【００７０】
凹レンズ２３を図９のような形状とすることで、表示部４をより均一に発光させることができる。すなわち、凹レンズ２３に入射される光Ｌ２のうち、中央部２３１ａに入射される光Ｌ２は、より大きく拡散されるので、表示部４の中央付近に光Ｌ３の照射が偏ってしまうのを防止できる。
【００７１】
（変形例３）
次に、本発明に係る表示装置の変形例３について説明する。上記実施形態では、光を拡散させるレンズとして凹レンズを採用していたが、光を拡散させる方法は凹レンズによるものでなくても良い。ここで、図１０は、この変形例３に係る図２に対応する断面図を示している。なお、図１０において、図２の部品と同一名称の部品には同一符号を付している。図１０に示すように、凹レンズが設けられておらず、内層２２と表層２４とが互いの端面２２２、２４２にて直接接続されている。ただし、それら内層２２の端面２２２、表層２４の端面２４２は、互いに同じ凹凸形状とされる。これによって、内層２２を進行した光が表層２４の端面２４２に入射されると、その光は、その端面２４２の凹凸形状によって乱反射、つまり拡散される。
【００７２】
また、これら端面２２２、端面２４２の凹凸の大きさや密度を、部位によって変えても良い。これによって、表示部４をより均一に発光させることができる。例えば、図１０では、ＬＥＤ１０の直下に位置する内層２２（端面２２２）、表層２４（端面２４２）の中央部は、その周辺部よりも、凹凸の密度が大きくされている。そのため、その中央部での光の拡散を、周辺部よりも大きくすることができ、表示部４の中央付近に光の照射が偏ってしまうのを防止できる。なお、これら端面２２２、２４２が本発明の「拡散レンズ」に相当する。
【００７３】
なお、本発明の表示装置は上記実施形態の他にも、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて変形することができる。例えば、上記実施形態では、凸レンズとして両凸レンズ、凹レンズとして両凹レンズを採用した例について説明したが、平凸レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ等の各種レンズを採用してもよい。また、薄型形状にするためフレネルレンズを採用してもよい。また、集光レンズ又は拡散レンズとして、複数のレンズを並べた形状にしてもよい。こうすることで、より均一に、ＬＥＤからの光を表示部に照射させることができる。また、複写機の他、各種機械に本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００７４】
１  複写機
２  操作表示部（表示装置）
３  操作部
４、１０４  表示部
４１  表示部４の細長形状における短辺
４２  表示部４の細長形状における長辺
１０、１０１  ＬＥＤ（光源）
１１  プリント基板
１２  外装板
２０  レンズ部品
２１、１０２  凸レンズ（集光レンズ）
２２  内層
２３、１０３  凹レンズ（拡散レンズ）
２４  表層
２１１  凸レンズ２１の入射側の端面
２１２  凸レンズ２１の出射側の端面
２２１  内層２２の入射側の端面
２２２  内層２２の出射側の端面
２３１  凹レンズ２３の入射側の端面
２３２  凹レンズ２３の出射側の端面
２３１ａ  凹レンズ２３の中央部の端面
２３１ｂ  凹レンズ２３の周辺部の端面
２４１  表層２４の出射側の端面
２４２  表層２４の入射側の端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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