表示装置
【課題】奥行き感のある立体的な画像を表示することができる表示装置を提供する。
【解決手段】第１の画像表示パネル２と第１のマイクロレンズアレイ３とからなり、第１の画像光ａによる第１の画像を観察方向に結像させる第１の結像手段１と、前記第１の結像手段の光路上に配置され、第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射した光を観察方向に反射するハーフミラー１１と、第２の画像表示パネル５と第２のマイクロレンズアレイ６とからなり、第１の結像手段の光路に対して交差する方向に配置され、第２の画像光ｂをハーフミラー１１に向けて出射する第２の結像手段４とを備え、第１と第２の結像手段１，４による第１と第２の画像を前記第１の結像手段の光路上で観察側から見て前後にずれた異なる位置に結像させた。
【解決手段】第１の画像表示パネル２と第１のマイクロレンズアレイ３とからなり、第１の画像光ａによる第１の画像を観察方向に結像させる第１の結像手段１と、前記第１の結像手段の光路上に配置され、第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射した光を観察方向に反射するハーフミラー１１と、第２の画像表示パネル５と第２のマイクロレンズアレイ６とからなり、第１の結像手段の光路に対して交差する方向に配置され、第２の画像光ｂをハーフミラー１１に向けて出射する第２の結像手段４とを備え、第１と第２の結像手段１，４による第１と第２の画像を前記第１の結像手段の光路上で観察側から見て前後にずれた異なる位置に結像させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、立体的な画像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置として、液晶層を挟んで対向する一対の基板の対向する内面のうち、一方の基板の内面に、予め定めた形状の複数の主セグメント電極と、これらの主セグメント電極の半周の縁部に隣接させてその縁部の輪郭形状に形成された複数の副セグメント電極とを設け、他方の基板の内面に、前記複数の主セグメント電極及び副セグメント電極に対向するコモン電極を設けた液晶表示素子を備え、前記液晶表示素子に、前記主セグメント電極の形状に対応する主表示パターンと、前記副セグメント電極の形状に対応する副表示パターン（主表示パターンの半周に沿う影のような輪郭パターン）とからなる、前記副表示パターンにより厚みを表現した図形、つまり、厚みのある形状物を斜め方向から見たような図形を表示させるようにしたものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０１７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の表示装置の表示は、奥行き感の無い平面的な表示である。
【０００４】
この発明は、奥行き感のある立体的な画像を表示することができる表示装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の表示装置は、
第１の画像表示パネルと、前記第１の画像表示パネルから出射した第１の画像光により表示の観察方向の第１の位置に第一の像を結像させる第１のレンズ部材とからなる第１の結像手段と、
前記第１の結像手段の光路上に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させ、前記第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射する光を、前記第１の結像手段の光路と一致する前記観察方向に反射する光合成手段と、
第２の画像表示パネルと、前記第２の画像表示パネルから出射した第２の画像光により第２の画像を結像させる第２のレンズ部材とからなり、前記光合成手段に前記第１の結像手段の光路と交差する方向から前記第２の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１の位置とは異なる第２の位置に前記第２の画像表示パネルの第２の画像を結像させる第２の結像手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この表示装置は、さらに、第３の画像表示パネルと、前記第３の画像表示パネルから出射した第３の画像光による第３の画像を結像させる第３のレンズ部材とからなり、前記第１の結像手段の光路と交差する方向から、前記第３の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１及び第２の位置とは異なる第３の位置に前記第３の画像表示パネルの第３の画像を結像させる第３の結像手段を備えているのが好ましい。
【０００７】
その場合、前記第３の結像手段は、前記第１の結像手段の光路を挟んで第２の結像手段が配置された側とは反対側に配置され、前記光合成手段は、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させ、前記第２の結像手段からの第２の画像光を観察方向に反射し、前記第３の結合手段からの前記第３の画像光を前記観察方向とは反対方向に反射する第１の光学部材と、前記第１の光学部材の前記観察側とは反対側に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させて前記第１の光学部材に入射させ、前記第１の光学部材により前記反対方向に反射された前記第３の画像光を反射して前記第１の光学部材に入射させる第２の光学部材とにより構成するのが望ましい。
【０００８】
また、この表示装置において、前記各画像光投射手段のレンズ部材は、複数のマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の表示装置は、第１の画像表示パネルとレンズ部材とからなる第１の結像手段と、前記第１の結像手段の光路上に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させ、前記第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射する光を、前記第１の結像手段の光路と一致する前記観察方向に反射する光合成手段と、第２の画像表示パネルと第２のレンズ部材とからなり、前記光合成手段に前記第１の結像手段の光路と交差する方向から前記第２の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１の位置とは異なる第２の位置に前記第２の画像表示パネルの第２の画像を結像させる第２の結像手段とを備えているため、前記第１の画像光の結像位置に結像した第１の実像と、前記第２の画像光の結像位置に結像した第２の実像とが重なって見える、奥行き感のある立体的な画像を表示することができる。
【００１０】
この表示装置は、さらに、第３の画像表示パネルと、前記第３の画像表示パネルから出射した第３の画像光による第３の画像を結像させる第３のレンズ部材とからなり、前記第１の結像手段の光路と交差する方向から、前記第３の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１及び第２の位置とは異なる第３の位置に前記第３の画像表示パネルの第３の画像を結像させる第３の結像手段を備のが好ましく、このようにすることにより、前記第１の画像光の結像位置に結像した第１の実像と、前記第２の画像光の結像位置に結像した第２の実像と、前記第３の画像光の結像位置に結像した第３の実像とが重なって見える、さらに奥行き感のある立体的な画像を表示することができる。
【００１１】
その場合、前記第３の結像手段は、前記第１の結像手段の光路を挟んで第２の結像手段が配置された側とは反対側に配置され、前記光合成手段は、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させ、前記第２の結像手段からの第２の画像光を観察方向に反射し、前記第３の結合手段からの前記第３の画像光を前記観察方向とは反対方向に反射する第１の光学部材と、前記第１の光学部材の前記観察側とは反対側に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させて前記第１の光学部材に入射させ、前記第１の光学部材により前記反対方向に反射された前記第３の画像光を反射して前記第１の光学部材に入射させる第２の光学部材とにより構成するのが望ましく、このようにすることにより、前記第１、第２、第３の画像光投射手段を集中的に配置し、表示装置を小型化することができる。
【００１２】
また、この表示装置において、前記各画像光投射手段のレンズ部材は、複数のマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイが好ましく、このようにすることにより、前記レンズ部材の配置スペースを小さくし、表示装置を小型化することができるとともに、各画像表示パネルから出射した画像光を均等に投射し、高品質の立体的な画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
図１及び図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は表示装置の斜視図、図２は前記表示装置の各画像光投射手段からの投射光線図である。
【００１４】
この表示装置は、図１及び図２のように、第１の画像光ａを出射し、その第１の画像光ａにより表示の観察方向に第１の画像を結像する第１の結像手段１と、前記第１の結像手段１の光路上に配置され、前記第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、前記第１の結像手段の光路対して交差する方向から入射した光を前記観察方向に反射する光合成手段１０と、前記第１の結像手段の光路に対して直交する方向に配置され、第２の画像光ｂを前記光合成手段１０に向けて出射する第２の結像手段４とを備えている。
【００１５】
前記第１の結像手段１は、第１の画像表示パネル２と、前記第１の画像表示パネル２の光出射側に設けられ、前記第１の画像表示パネル２から出射した第１の画像光ａにより第１の画像を結像する第１のレンズ部材３とからなっており、前記第１の画像光ａの出射方向を前記観察方向に向けて配置されている。
【００１６】
また、前記第２の結像手段４は、第２の画像表示パネル５と、前記第２の画像表示パネル５の光出射側に設けられ、前記第２の画像表示パネル５から出射した第２の画像光ｂにより第２の画像を結像させる第２のレンズ部材６とからなっており、前記第１の結像手段の光路と直交する方向に、前記第２の画像光ｂの出射方向を前記光合成手段１０に向け、且つ前記第２の画像光ｂの中心線Ｏ２を前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１に対して実質的に直交させて配置されている。
【００１７】
前記第１の結像手段１の画像表示パネル２と、前記第２の結像手段４の画像表示パネル５は、実質的に同じ画面サイズの表示パネルであり、例えばＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示パネル等の自発光型表示パネルからなっている。
【００１８】
前記第１と第２の結像手段１，４の画像表示パネル２，５は、図示しない表示駆動手段により、両方の画像表示パネル２，５の各画素に同じ画像データに応じた駆動信号を印加され、同じ画像を同時に表示する。
【００１９】
また、前記第１の結像手段１のレンズ部材３と、前記第２の結像手段４のレンズ部材６は、前記画像表示パネル２，５の画面２ａ，５ａに対応する面積を有し、その全域に、両凸レンズ状の複数のマイクロレンズ３ａ，６ａを密に並べて蝿の目状に配列したマイクロレンズアレイからなっている。以下、これらのレンズ部材３，６をマイクロレンズアレイという。
【００２０】
前記第１と第２の結像手段１，４のマイクロレンズアレイ３，６は、同じ焦点距離を有する同一規格のものであり、前記第１及び第２の画像表示パネル２，５に対して、これらの画像表示パネル２，５から同じ距離をとった位置に配置されている。
【００２１】
前記光合成手段１０はハーフミラー１１からなっており、前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１と前記第２の画像光ｂの中心線Ｏ２とが交差する位置に、前記第１と第２の画像光ａ，ｂの両方の中心線Ｏ１，Ｏ２に対して実質的に４５°の角度で傾けて配置されている。
【００２２】
このハーフミラー１１は、前記第１の結像手段１の光路上の光、つまり前記第１の結像手段１から出射された第１の画像光ａを、図２に矢線で示したように予め定めた透過率で透過させ、前記第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射した光、つまり前記第２の結像手段４から投射された第２の画像光ｂを、図２に破矢線で示したように予め定めた反射率で前記観察方向に反射する。
【００２３】
そして、前記第１と第２の結像手段１，４は、前記第１の結像手段１から出射され、前記ハーフミラー１１を透過した第１の画像光ａによる第１の画像の結像位置と、前記第２の結像手段４から出射され、前記ハーフミラー１１により前記観察方向に反射された前記第２の画像光ｂによる第２の画像の結像位置とが、前記第１の結像手段光路上で異なるように配置されている。
【００２４】
なお、上述したように、前記第１の結像手段１のマイクロレンズアレイ３と、前記第２の結像手段４のマイクロレンズアレイ６は、同じ焦点距離を有しているため、前記第１の結像手段１のマイクロレンズアレイ３から前記第１の画像の結像位置までの距離と、前記第２の結像手段４のマイクロレンズアレイ６から前記第２の画像の結像位置までの距離（ハーフミラー１１を介した屈折距離）は同じである。
【００２５】
そのため、この実施例では、前記第１の結像手段１と第２の結像手段４とを、それぞれのマイクロレンズアレイ３，６から前記ハーフミラー１１までの距離を互いに異ならせて配置し、前記第１の結像手段１から出射され、前記ハーフミラー１１を透過した第１の画像光ａによる第１の画像と、前記第２の結像手段４から出射され、前記ハーフミラー１１により前記観察方向に反射された前記第２の画像光ｂによる第２の画像とを、前記第１の結像手段の光路上で観察側からみて前後に異なる位置に結像させるようにしている。
【００２６】
この表示装置は、第１の画像表示パネル２と第１のマイクロレンズアレイ３とからなり、第１の画像光ａの出射方向を表示の観察方向に向けて配置された第１の結像手段１と、前記第１の結像手段の光路上に配置され、前記第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、前記第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射した光を前記観察方向に反射するハーフミラー１１と、第２の画像表示パネル５と第２のマイクロレンズアレイ６とからなり、前記第１の結像手段と交差する方向に配置され、前記第２の画像光ｂを前記ハーフミラー１１に向けて出射する第２の結像手段４とを備え、前記第１と第２の結像手段１，４を、前記第１の結像手段１から出射され、前記ハーフミラー１１を透過した第１の画像光ａによる第１の画像の結像位置と、前記第２の結像手段４から出射され、前記ハーフミラー１１により前記観察方向に反射された前記第２の画像光ｂによる第２の画像の結像位置とを、前記第１の結像手段の光路で前後に異ならしているため、図２に示したように、前記第１の結像手段１から出射された第１の画像光ａによる第１の画像Ａと、前記第２の結像手段４から出射された第２の画像光ｂによる第２の画像Ｂとを、前記第１の結像手段の光路で前後にずらした位置に結像することができる。
【００２７】
そして、この実施例では、前記第１と第２の結像手段１，４の画像表示パネル２，５に同じ画像を表示させ、結像位置が前後に異なる実質的に同じ前記第１の画像Ａと第２の画像Ｂを観察することにより、、奥行き感のある立体的な画像を表示することができる。
【００２８】
この表示装置において、画像表示パネルの画面全体に画像を表示させ、他方の画像表示パネルの画面の予め定めた部分に前記一方の画像表示パネルの対応する部分の表示と同じパターンの画像を表示させ、この他方の表示パネルの画面の他の部分を無表示（白）にすることにより、前記予め定めた部分に奥行き感をもたせた立体的な画像を表示することができる。
【００２９】
また、この表示装置は、前記各結像手段１，４のレンズ部材を、複数のマイクロレンズ３ａ，６ａを配列したマイクロレンズアレイ３，６としているため、前記レンズ部材に厚型の大口径レンズを用いる場合に比べて、前記レンズ部材の配置スペースを小さくし、表示装置を小型化することができる。
【００３０】
しかも、前記マイクロレンズアレイ３，６は、サーキュラフレネルレンズのように投射光に同心円上の縞模様を生じさせることが無いため、各画像表示パネル２，５から出射した画像光をむら無く投射し、高品質の立体的な画像を表示することができる。
【００３１】
なお、上記第１の実施例では、前記第１の結像手段１から出射された第１の画像光ａと前記第２の結像手段４から投射された第２の画像光ｂとを１つの光路に一致させて合成する光合成手段１０をハーフミラー１１により構成しているが、前記光合成手段１０は、互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸とをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記透過軸に平行な直線偏光成分を透過させ、前記反射軸に平行な直線偏光成分を反射する反射偏光板により構成してもよい。
【００３２】
また、上記第１の実施例では、前記第１と第２の結像手段１，４の画像表示パネル２，３を、ＥＬ表示パネル等の自発光型表示パネルとしているが、前記画像表示パネル２，３を液晶表示パネルとし、その背後に前記液晶表示パネルに向けて照明光を照射する面光源を配置してもよい。
【００３３】
なお、前記画像表示パネル２，３を液晶表示パネルとし、前記光合成手段１０を前記反射偏光板により構成する場合は、第１の結像手段１の液晶表示パネルの出射側偏光板の透過軸を、前記反射偏光板の透過軸と平行にし、第２の結像手段４の液晶表示パネルの出射側偏光板の透過軸を、前記反射偏光板の反射軸と平行にするのが好ましく、このようにすることにより、前記第１の結像手段１及び第２の結像手段４から投射された第１及び第２の画像光ａ，ｂを、前記反射偏光板により効率良く透過及び反射させてそれぞれの結像位置に結像させ、明るい立体的画像を表示することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図３はこの発明の第２の実施例を示す表示装置の各結像手段からの投射光線図である。
【００３５】
この実施例の表示装置は、上述した第１の実施例の表示装置において、さらに第３の結像手段７を備え、前記第１の結像手段１の光路上に、前記第２の結像手段４から出射された第２の画像光ｂと、前記第３の結像手段７から出射された第３の画像光ｃとの出射方向を一致させて合成するための光合成手段１０ａを配置したものである。
【００３６】
前記第３の結像手段７は、第３の画像表示パネル８と、前記第３の画像表示パネル８の光出射側に設けられ、前記第３の画像表示パネル８から出射した第３の画像光ｃを図に破矢線で示したように出射する第３のレンズ部材９とからなっており、前記第１の結像手段１の光路と交差する方向の、前記第１の結像手段１と前記第２の結像手段４との間に位置させて、前記第３の画像光ｃの出射方向を前記光合成手段１０ａに向け、且つ前記第３の画像光ｃの中心線Ｏ３を前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１に対して実質的に直交させて配置されている。
【００３７】
なお、前記第３の画像表示パネル８は、前記第１及び第２の結像手段１，４の画像表示パネル２，５と同じＥＬ表示パネル等の自発光型表示パネルからなっており、前記第１と第２の結像手段１，４の画像表示パネル２，５の表示画像と同じ画像を同時に表示する。
【００３８】
また、前記第３のレンズ部材９は、前記第１及び第２の結像手段１，４のレンズ部材であるマイクロレンズアレイ３，６と同一規格のマイクロレンズアレイからなっている。
【００３９】
さらに、前記光合成手段１０ａは、前記第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、前記第２の結像手段４から出射された第２の画像光ｂを表示の観察方向に反射する第１の光学部材１２と、前記第１の光学部材１２の前記第１の結像手段１の側に配置され、前記第１の結像手段１から出射された第１の画像光ａを透過させ、前記第３の結像手段７から出射された第３の画像光ｃを前記観察方向に反射する第２の光学部材１３とからなっている。
【００４０】
この光合成手段１０ａの第１と第２の光学部材１２，１３はそれぞれハーフミラーからなっており、第１のハーフミラー１２は、前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１と前記第２の画像光ｂの中心線Ｏ２とが交差する位置に、前記第１と第２の画像光ａ，ｂの両方の中心線Ｏ１，Ｏ２に対して実質的に４５°の角度で傾けて配置され、第２のハーフミラー１３は、前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１と前記第３の画像光ｃの中心線Ｏ３とが交差する位置に、前記第１と第３の画像光ａ，ｃの両方の中心線Ｏ１，Ｏ３に対して実質的に４５°の角度で傾けて配置されている。
【００４１】
そして、前記第１の結像手段１と第２の結像手段４は、それぞれのマイクロレンズアレイ３，６から前記第１のハーフミラー１２までの距離を互いに異ならせて配置され、前記第３の結像手段７は、そのマイクロレンズアレイ９から前記第２のハーフミラー１３までの距離を、前記第１の結像手段１のマイクロレンズアレイ３から前記第２のハーフミラー１３までの距離と、前記第２の結像手段２のマイクロレンズアレイ６から前記第１のハーフミラー１２までの距離に前記第１と第２のハーフミラー１２，１３間の距離を加えた長さの両方に対して異ならせて配置されている。
【００４２】
すなわち、前記第１と第２と第３の結像手段１，４，７は、前記第１の結像手段１から観察方向に出射され、前記光合成手段１０ａの第２のハーフミラー１３と第１のハーフミラー１２とを順に透過した第１の画像光ａと、前記第２の結像手段４から出射され、前記第１のハーフミラー１２により前記観察方向に反射された第２の画像光ｂと、前記第３の結像手段７から出射され、前記第２のハーフミラー１３により前記観察方向に反射されて前記第１のハーフミラー１２を透過した第３の画像光ｃとによるそれぞれの第１、第２、第３の画像を、前記第１の結像手段の光路でそれぞれ前後にずれた３つの位置に結像させるように配置されている。
【００４３】
この表示装置は、上記第１の実施例の表示装置において、さらに第３の結像手段７を備え、前記第３の結像手段７を、この第３の結像手段７から出射され、前記光合成手段１０ａの第２のハーフミラー１３により観察方向に反射された第３の画像光ｃによる第３の画像の結像位置を、前記第１の結像手段１から観察方向に出射され、前記光合成手段１０ａの第２と第１のハーフミラー１３，１２を透過した第１の画像光ａによる第１の画像の結像位置、及び前記第２の結像手段４から出射され、前記光合成手段１０ａの第１のハーフミラー１２により前記観察方向に反射された第２の画像光ｂによる第２の画像の結像位置に対して、前記第１の結像手段の光路上で、前後に異なった位置に見えるため、さらに奥行き感のある立体的な画像を表示することができる。
【００４４】
なお、この実施例では、前記光合成手段１０ａの第１と第２の光学部材１２，１３をハーフミラーとしているが、これらの光学部材１２，１３一方または両方を反射偏光板としてもよく、両方の光学部材１２，１３を反射偏光板とする場合は、これらの反射偏光板を、それぞれの透過軸を互いに平行にして配置すればよい。
【００４５】
また、この実施例の表示装置において、前記第１、第２及び第３の結像手段１，４，７の画像表示パネル２，３，８は、ＥＬ表示パネル等の自発光型表示パネルに限らず、液晶表示パネルでもよい。
【００４６】
（第３の実施形態）
図４及び図５はこの発明の第２の実施例を示しており、図４は表示装置の斜視図、図５は前記表示装置の各結像手段からの投射光線図である。
【００４７】
この実施例の表示装置は、上記第２の実施例の表示装置において、第３の結像手段７を、第１の結像手段１の光路を挟んで第２の結像手段４の配置側とは反対側に配置し、光合成手段１０ｂを、前記第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、前記第２の結像手段４から出射された第２の画像光ｂを観察方向に反射し、前記第３の結像手段７から投射された第３の画像光ｃを前記観察方向とは反対方向に反射する第１の光学部材１４と、前記第１の光学部材１４の前記第１の結像手段１に対向する側に配置され、前記第１の結像手段１から投射された第１の画像光ａを透過させて前記第１の光学部材１４に入射させ、前記第１の光学部材１４により前記反対方向に反射された前記第３の画像光ｃを反射して前記第１の光学部材１４に入射させる第２の光学部材１５とにより構成したものであり、他の構成は第２の実施例の表示装置と同じである。
【００４８】
この表示装置において、前記第３の結像手段７は、前記第１の結像手段の光路を挟んで前記第２の結像手段４の配置側とは反対側に、前記第３の画像光ｃの中心線Ｏ３を、前記第２の画像光ｂの中心線Ｏ２に一致させて配置されている。
【００４９】
前記光合成手段１０ｂの第１の光学部材１４はハーフミラーからなっており、前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１と前記第２の画像光ｂの中心線Ｏ２とが交差する位置に、前記第１と第２の画像光ａ，ｂの両方の中心線Ｏ１，Ｏ２に対して実質的に４５°の角度で傾けて配置されている。
【００５０】
また、前記光合成手段１０ｂの第２の光学部材１５は、互いに直交する２つの方向に透過軸１５ａと反射軸１５ｂとをもった反射偏光板からなっており、前記ハーフミラー１４の前記第１の結像手段１に対向する側に、前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１に対して垂直に配置されている。
【００５１】
この反射偏光板１５は、前記第１の結像手段１から投射された第１の画像光ａのうち、前記透過軸１５ａに平行な直線偏光成分の光を透過させて前記ハーフミラー１４に入射させ、前記ハーフミラー１４により前記観察方向とは反対方向に反射された前記第３の画像光ｃのうち、前記反射軸１５ｂに平行な直線偏光成分の光を前記観察方向に反射して前記ハーフミラー１４に入射させる。
【００５２】
さらに、この表示装置は、前記第１、第２及び第３の結像手段１，４，７の画像表示パネル２，５、８を、ＥＬ表示パネル等の自発光型表示パネルとしたものであり、この実施例では、前記第３の結像手段７の画像表示パネル８またはマイクロレンズアレイ９の出射側（図ではマイクロレンズアレイ９の出射側）に、前記ハーフミラー１４により観察方向とは反対方向に反射されて前記反射偏光板１５に入射する屈折光路を直線光路に展開したときの前記反射偏光板１５の反射軸１５ｂの向きと実質的に平行な直線偏光からなる第３の画像光ｃを投射するための偏光素子１６を備えさせている。
【００５３】
この偏光素子１６は、互いに直交する２つの方向に透過軸と吸収軸とをもった偏光板、あるいは、互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸とをもった反射偏光板であり、その透過軸１６ａを、前記第３の画像光ｃの屈折光路を直線光路に展開したときの前記反射偏光板１５の反射軸１５ｂの向きと平行にして、前記第３の画像光ｃの中心線Ｏ３に対して垂直に配置されている。
【００５４】
そして、前記第１と第２と第３の結像手段１，４，７は、前記第１の結像手段１から観察方向に出射され、前記光合成手段１０ｂの反射偏光板１５とハーフミラー１４とを順に透過した第１の画像光ａと、前記第２の結像手段４から出射され、前記ハーフミラー１４により前記観察方向に反射された第２の画像光ｂと、前記第３の結像手段７から出射され、前記ハーフミラー１４により観察方向とは反対方向に反射され、さらに前記反射偏光板１５により前記観察方向に反射されて前記ハーフミラー１４を順に透過した第３の画像光ｃとによる第１、第２、第３の画像を、前記第１の結像手段の光路上で前後にずれた３つの位置にそれぞれ結像させるように配置されている。
【００５５】
したがって、この表示装置は、前記第１の結像手段の結像位置に結像した前記第１の画像Ａと、前記第２の結像手段４の結像位置に結像した第２の画像Ｂと、前記第３の結像手段７の結像位置に結像した第３の画像Ｃとを観察することによって、さらに奥行き感のある立体的な画像を表示することができる。
【００５６】
そして、この表示装置は、前記第３の結像手段７を、前記第１の結像手段の光路を挟んで前記第２の結像手段４の配置側とは反対側に配置し、前記光合成手段１０ｂを、前記第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、前記第２の結像手段４から出射された第２の画像光ｂを観察方向に反射し、前記第３の結像手段７から出射された第３の画像光ｃを前記観察方向とは反対方向に反射するハーフミラー１４と、前記ハーフミラー１４の第１の結像手段１に対向する側に配置され、前記第１の結像手段１から出射された第１の画像光ａを透過させて前記ハーフミラー１４に入射させ、前記ハーフミラー１４により前記反対方向に反射された第３の画像光ｃを反射して前記ハーフミラー１４に入射させる反射偏光板１５とにより構成しているため、前記第１、第２、第３の結像手段１，２，７を集中的に配置し、表示装置を小型化することができる。
【００５７】
なお、この実施例では、前記第３の結像手段７の出射側に、前記ハーフミラー１４により反射されて前記反射偏光板１５に入射する屈折光路を直線光路に展開したときの前記反射偏光板１５の反射軸１５ｂの向きと実質的に平行な直線偏光からなる第３の画像光ｃを出射するための偏光素子１６を備えさせているが、この偏光素子１６は省略してもよい。
【００５８】
また、この実施例では、前記光合成手段１０ｂの第１の光学部材１４をハーフミラーとし、第２の光学部材１５を反射偏光板としているが、それと逆に、前記第１の光学部材１４を反射偏光板とし、第２の光学部材１５をハーフミラーとしてもよい。
【００５９】
さらに、前記光合成手段１０ｂの第１と第２の光学部材１４，１５は、その両方をハーフミラーとしても、両方を反射偏光板としてもよく、両方の光学部材１４，１５を反射偏光板とする場合は、これらの反射偏光板を、それぞれの透過軸を互いに平行にして配置すればよい。
【００６０】
また、この実施例の表示装置において、前記第１、第２及び第３の結像手段１，４，７の画像表示パネル２，３，８は、ＥＬ表示パネル等の自発光型表示パネルに限らず、液晶表示パネルでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の第１の実施例を示す表示装置の斜視図。
【図２】第１の実施例の表示装置の各結像手段からの投射光線図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す表示装置の各結像手段からの投射光線図。
【図４】この発明の第３の実施例を示す表示装置の斜視図。
【図５】第３の実施例の表示装置の各結像手段からの投射光線図。
【符号の説明】
【００６２】
１，４，７…結像手段、２，５，８…画像表示パネル、３，６，９…マイクロレンズアレイ（レンズ部材）、１０，１０ａ，１０ｂ…光合成手段、１１，１２，１３，１４…ハーフミラー（光学部材），１５…反射偏光板（光学部材）、１５ａ…透過軸、１５ｂ…反射軸、１６…偏光素子、１６ａ…透過軸、ａ…第１の画像光、ｂ…第２の画像光、ｃ…第３の画像光。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、立体的な画像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置として、液晶層を挟んで対向する一対の基板の対向する内面のうち、一方の基板の内面に、予め定めた形状の複数の主セグメント電極と、これらの主セグメント電極の半周の縁部に隣接させてその縁部の輪郭形状に形成された複数の副セグメント電極とを設け、他方の基板の内面に、前記複数の主セグメント電極及び副セグメント電極に対向するコモン電極を設けた液晶表示素子を備え、前記液晶表示素子に、前記主セグメント電極の形状に対応する主表示パターンと、前記副セグメント電極の形状に対応する副表示パターン（主表示パターンの半周に沿う影のような輪郭パターン）とからなる、前記副表示パターンにより厚みを表現した図形、つまり、厚みのある形状物を斜め方向から見たような図形を表示させるようにしたものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０１７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の表示装置の表示は、奥行き感の無い平面的な表示である。
【０００４】
この発明は、奥行き感のある立体的な画像を表示することができる表示装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の表示装置は、
第１の画像表示パネルと、前記第１の画像表示パネルから出射した第１の画像光により表示の観察方向の第１の位置に第一の像を結像させる第１のレンズ部材とからなる第１の結像手段と、
前記第１の結像手段の光路上に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させ、前記第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射する光を、前記第１の結像手段の光路と一致する前記観察方向に反射する光合成手段と、
第２の画像表示パネルと、前記第２の画像表示パネルから出射した第２の画像光により第２の画像を結像させる第２のレンズ部材とからなり、前記光合成手段に前記第１の結像手段の光路と交差する方向から前記第２の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１の位置とは異なる第２の位置に前記第２の画像表示パネルの第２の画像を結像させる第２の結像手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
この表示装置は、さらに、第３の画像表示パネルと、前記第３の画像表示パネルから出射した第３の画像光による第３の画像を結像させる第３のレンズ部材とからなり、前記第１の結像手段の光路と交差する方向から、前記第３の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１及び第２の位置とは異なる第３の位置に前記第３の画像表示パネルの第３の画像を結像させる第３の結像手段を備えているのが好ましい。
【０００７】
その場合、前記第３の結像手段は、前記第１の結像手段の光路を挟んで第２の結像手段が配置された側とは反対側に配置され、前記光合成手段は、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させ、前記第２の結像手段からの第２の画像光を観察方向に反射し、前記第３の結合手段からの前記第３の画像光を前記観察方向とは反対方向に反射する第１の光学部材と、前記第１の光学部材の前記観察側とは反対側に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させて前記第１の光学部材に入射させ、前記第１の光学部材により前記反対方向に反射された前記第３の画像光を反射して前記第１の光学部材に入射させる第２の光学部材とにより構成するのが望ましい。
【０００８】
また、この表示装置において、前記各画像光投射手段のレンズ部材は、複数のマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の表示装置は、第１の画像表示パネルとレンズ部材とからなる第１の結像手段と、前記第１の結像手段の光路上に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させ、前記第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射する光を、前記第１の結像手段の光路と一致する前記観察方向に反射する光合成手段と、第２の画像表示パネルと第２のレンズ部材とからなり、前記光合成手段に前記第１の結像手段の光路と交差する方向から前記第２の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１の位置とは異なる第２の位置に前記第２の画像表示パネルの第２の画像を結像させる第２の結像手段とを備えているため、前記第１の画像光の結像位置に結像した第１の実像と、前記第２の画像光の結像位置に結像した第２の実像とが重なって見える、奥行き感のある立体的な画像を表示することができる。
【００１０】
この表示装置は、さらに、第３の画像表示パネルと、前記第３の画像表示パネルから出射した第３の画像光による第３の画像を結像させる第３のレンズ部材とからなり、前記第１の結像手段の光路と交差する方向から、前記第３の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１及び第２の位置とは異なる第３の位置に前記第３の画像表示パネルの第３の画像を結像させる第３の結像手段を備のが好ましく、このようにすることにより、前記第１の画像光の結像位置に結像した第１の実像と、前記第２の画像光の結像位置に結像した第２の実像と、前記第３の画像光の結像位置に結像した第３の実像とが重なって見える、さらに奥行き感のある立体的な画像を表示することができる。
【００１１】
その場合、前記第３の結像手段は、前記第１の結像手段の光路を挟んで第２の結像手段が配置された側とは反対側に配置され、前記光合成手段は、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させ、前記第２の結像手段からの第２の画像光を観察方向に反射し、前記第３の結合手段からの前記第３の画像光を前記観察方向とは反対方向に反射する第１の光学部材と、前記第１の光学部材の前記観察側とは反対側に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させて前記第１の光学部材に入射させ、前記第１の光学部材により前記反対方向に反射された前記第３の画像光を反射して前記第１の光学部材に入射させる第２の光学部材とにより構成するのが望ましく、このようにすることにより、前記第１、第２、第３の画像光投射手段を集中的に配置し、表示装置を小型化することができる。
【００１２】
また、この表示装置において、前記各画像光投射手段のレンズ部材は、複数のマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイが好ましく、このようにすることにより、前記レンズ部材の配置スペースを小さくし、表示装置を小型化することができるとともに、各画像表示パネルから出射した画像光を均等に投射し、高品質の立体的な画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
図１及び図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は表示装置の斜視図、図２は前記表示装置の各画像光投射手段からの投射光線図である。
【００１４】
この表示装置は、図１及び図２のように、第１の画像光ａを出射し、その第１の画像光ａにより表示の観察方向に第１の画像を結像する第１の結像手段１と、前記第１の結像手段１の光路上に配置され、前記第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、前記第１の結像手段の光路対して交差する方向から入射した光を前記観察方向に反射する光合成手段１０と、前記第１の結像手段の光路に対して直交する方向に配置され、第２の画像光ｂを前記光合成手段１０に向けて出射する第２の結像手段４とを備えている。
【００１５】
前記第１の結像手段１は、第１の画像表示パネル２と、前記第１の画像表示パネル２の光出射側に設けられ、前記第１の画像表示パネル２から出射した第１の画像光ａにより第１の画像を結像する第１のレンズ部材３とからなっており、前記第１の画像光ａの出射方向を前記観察方向に向けて配置されている。
【００１６】
また、前記第２の結像手段４は、第２の画像表示パネル５と、前記第２の画像表示パネル５の光出射側に設けられ、前記第２の画像表示パネル５から出射した第２の画像光ｂにより第２の画像を結像させる第２のレンズ部材６とからなっており、前記第１の結像手段の光路と直交する方向に、前記第２の画像光ｂの出射方向を前記光合成手段１０に向け、且つ前記第２の画像光ｂの中心線Ｏ２を前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１に対して実質的に直交させて配置されている。
【００１７】
前記第１の結像手段１の画像表示パネル２と、前記第２の結像手段４の画像表示パネル５は、実質的に同じ画面サイズの表示パネルであり、例えばＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示パネル等の自発光型表示パネルからなっている。
【００１８】
前記第１と第２の結像手段１，４の画像表示パネル２，５は、図示しない表示駆動手段により、両方の画像表示パネル２，５の各画素に同じ画像データに応じた駆動信号を印加され、同じ画像を同時に表示する。
【００１９】
また、前記第１の結像手段１のレンズ部材３と、前記第２の結像手段４のレンズ部材６は、前記画像表示パネル２，５の画面２ａ，５ａに対応する面積を有し、その全域に、両凸レンズ状の複数のマイクロレンズ３ａ，６ａを密に並べて蝿の目状に配列したマイクロレンズアレイからなっている。以下、これらのレンズ部材３，６をマイクロレンズアレイという。
【００２０】
前記第１と第２の結像手段１，４のマイクロレンズアレイ３，６は、同じ焦点距離を有する同一規格のものであり、前記第１及び第２の画像表示パネル２，５に対して、これらの画像表示パネル２，５から同じ距離をとった位置に配置されている。
【００２１】
前記光合成手段１０はハーフミラー１１からなっており、前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１と前記第２の画像光ｂの中心線Ｏ２とが交差する位置に、前記第１と第２の画像光ａ，ｂの両方の中心線Ｏ１，Ｏ２に対して実質的に４５°の角度で傾けて配置されている。
【００２２】
このハーフミラー１１は、前記第１の結像手段１の光路上の光、つまり前記第１の結像手段１から出射された第１の画像光ａを、図２に矢線で示したように予め定めた透過率で透過させ、前記第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射した光、つまり前記第２の結像手段４から投射された第２の画像光ｂを、図２に破矢線で示したように予め定めた反射率で前記観察方向に反射する。
【００２３】
そして、前記第１と第２の結像手段１，４は、前記第１の結像手段１から出射され、前記ハーフミラー１１を透過した第１の画像光ａによる第１の画像の結像位置と、前記第２の結像手段４から出射され、前記ハーフミラー１１により前記観察方向に反射された前記第２の画像光ｂによる第２の画像の結像位置とが、前記第１の結像手段光路上で異なるように配置されている。
【００２４】
なお、上述したように、前記第１の結像手段１のマイクロレンズアレイ３と、前記第２の結像手段４のマイクロレンズアレイ６は、同じ焦点距離を有しているため、前記第１の結像手段１のマイクロレンズアレイ３から前記第１の画像の結像位置までの距離と、前記第２の結像手段４のマイクロレンズアレイ６から前記第２の画像の結像位置までの距離（ハーフミラー１１を介した屈折距離）は同じである。
【００２５】
そのため、この実施例では、前記第１の結像手段１と第２の結像手段４とを、それぞれのマイクロレンズアレイ３，６から前記ハーフミラー１１までの距離を互いに異ならせて配置し、前記第１の結像手段１から出射され、前記ハーフミラー１１を透過した第１の画像光ａによる第１の画像と、前記第２の結像手段４から出射され、前記ハーフミラー１１により前記観察方向に反射された前記第２の画像光ｂによる第２の画像とを、前記第１の結像手段の光路上で観察側からみて前後に異なる位置に結像させるようにしている。
【００２６】
この表示装置は、第１の画像表示パネル２と第１のマイクロレンズアレイ３とからなり、第１の画像光ａの出射方向を表示の観察方向に向けて配置された第１の結像手段１と、前記第１の結像手段の光路上に配置され、前記第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、前記第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射した光を前記観察方向に反射するハーフミラー１１と、第２の画像表示パネル５と第２のマイクロレンズアレイ６とからなり、前記第１の結像手段と交差する方向に配置され、前記第２の画像光ｂを前記ハーフミラー１１に向けて出射する第２の結像手段４とを備え、前記第１と第２の結像手段１，４を、前記第１の結像手段１から出射され、前記ハーフミラー１１を透過した第１の画像光ａによる第１の画像の結像位置と、前記第２の結像手段４から出射され、前記ハーフミラー１１により前記観察方向に反射された前記第２の画像光ｂによる第２の画像の結像位置とを、前記第１の結像手段の光路で前後に異ならしているため、図２に示したように、前記第１の結像手段１から出射された第１の画像光ａによる第１の画像Ａと、前記第２の結像手段４から出射された第２の画像光ｂによる第２の画像Ｂとを、前記第１の結像手段の光路で前後にずらした位置に結像することができる。
【００２７】
そして、この実施例では、前記第１と第２の結像手段１，４の画像表示パネル２，５に同じ画像を表示させ、結像位置が前後に異なる実質的に同じ前記第１の画像Ａと第２の画像Ｂを観察することにより、、奥行き感のある立体的な画像を表示することができる。
【００２８】
この表示装置において、画像表示パネルの画面全体に画像を表示させ、他方の画像表示パネルの画面の予め定めた部分に前記一方の画像表示パネルの対応する部分の表示と同じパターンの画像を表示させ、この他方の表示パネルの画面の他の部分を無表示（白）にすることにより、前記予め定めた部分に奥行き感をもたせた立体的な画像を表示することができる。
【００２９】
また、この表示装置は、前記各結像手段１，４のレンズ部材を、複数のマイクロレンズ３ａ，６ａを配列したマイクロレンズアレイ３，６としているため、前記レンズ部材に厚型の大口径レンズを用いる場合に比べて、前記レンズ部材の配置スペースを小さくし、表示装置を小型化することができる。
【００３０】
しかも、前記マイクロレンズアレイ３，６は、サーキュラフレネルレンズのように投射光に同心円上の縞模様を生じさせることが無いため、各画像表示パネル２，５から出射した画像光をむら無く投射し、高品質の立体的な画像を表示することができる。
【００３１】
なお、上記第１の実施例では、前記第１の結像手段１から出射された第１の画像光ａと前記第２の結像手段４から投射された第２の画像光ｂとを１つの光路に一致させて合成する光合成手段１０をハーフミラー１１により構成しているが、前記光合成手段１０は、互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸とをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記透過軸に平行な直線偏光成分を透過させ、前記反射軸に平行な直線偏光成分を反射する反射偏光板により構成してもよい。
【００３２】
また、上記第１の実施例では、前記第１と第２の結像手段１，４の画像表示パネル２，３を、ＥＬ表示パネル等の自発光型表示パネルとしているが、前記画像表示パネル２，３を液晶表示パネルとし、その背後に前記液晶表示パネルに向けて照明光を照射する面光源を配置してもよい。
【００３３】
なお、前記画像表示パネル２，３を液晶表示パネルとし、前記光合成手段１０を前記反射偏光板により構成する場合は、第１の結像手段１の液晶表示パネルの出射側偏光板の透過軸を、前記反射偏光板の透過軸と平行にし、第２の結像手段４の液晶表示パネルの出射側偏光板の透過軸を、前記反射偏光板の反射軸と平行にするのが好ましく、このようにすることにより、前記第１の結像手段１及び第２の結像手段４から投射された第１及び第２の画像光ａ，ｂを、前記反射偏光板により効率良く透過及び反射させてそれぞれの結像位置に結像させ、明るい立体的画像を表示することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図３はこの発明の第２の実施例を示す表示装置の各結像手段からの投射光線図である。
【００３５】
この実施例の表示装置は、上述した第１の実施例の表示装置において、さらに第３の結像手段７を備え、前記第１の結像手段１の光路上に、前記第２の結像手段４から出射された第２の画像光ｂと、前記第３の結像手段７から出射された第３の画像光ｃとの出射方向を一致させて合成するための光合成手段１０ａを配置したものである。
【００３６】
前記第３の結像手段７は、第３の画像表示パネル８と、前記第３の画像表示パネル８の光出射側に設けられ、前記第３の画像表示パネル８から出射した第３の画像光ｃを図に破矢線で示したように出射する第３のレンズ部材９とからなっており、前記第１の結像手段１の光路と交差する方向の、前記第１の結像手段１と前記第２の結像手段４との間に位置させて、前記第３の画像光ｃの出射方向を前記光合成手段１０ａに向け、且つ前記第３の画像光ｃの中心線Ｏ３を前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１に対して実質的に直交させて配置されている。
【００３７】
なお、前記第３の画像表示パネル８は、前記第１及び第２の結像手段１，４の画像表示パネル２，５と同じＥＬ表示パネル等の自発光型表示パネルからなっており、前記第１と第２の結像手段１，４の画像表示パネル２，５の表示画像と同じ画像を同時に表示する。
【００３８】
また、前記第３のレンズ部材９は、前記第１及び第２の結像手段１，４のレンズ部材であるマイクロレンズアレイ３，６と同一規格のマイクロレンズアレイからなっている。
【００３９】
さらに、前記光合成手段１０ａは、前記第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、前記第２の結像手段４から出射された第２の画像光ｂを表示の観察方向に反射する第１の光学部材１２と、前記第１の光学部材１２の前記第１の結像手段１の側に配置され、前記第１の結像手段１から出射された第１の画像光ａを透過させ、前記第３の結像手段７から出射された第３の画像光ｃを前記観察方向に反射する第２の光学部材１３とからなっている。
【００４０】
この光合成手段１０ａの第１と第２の光学部材１２，１３はそれぞれハーフミラーからなっており、第１のハーフミラー１２は、前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１と前記第２の画像光ｂの中心線Ｏ２とが交差する位置に、前記第１と第２の画像光ａ，ｂの両方の中心線Ｏ１，Ｏ２に対して実質的に４５°の角度で傾けて配置され、第２のハーフミラー１３は、前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１と前記第３の画像光ｃの中心線Ｏ３とが交差する位置に、前記第１と第３の画像光ａ，ｃの両方の中心線Ｏ１，Ｏ３に対して実質的に４５°の角度で傾けて配置されている。
【００４１】
そして、前記第１の結像手段１と第２の結像手段４は、それぞれのマイクロレンズアレイ３，６から前記第１のハーフミラー１２までの距離を互いに異ならせて配置され、前記第３の結像手段７は、そのマイクロレンズアレイ９から前記第２のハーフミラー１３までの距離を、前記第１の結像手段１のマイクロレンズアレイ３から前記第２のハーフミラー１３までの距離と、前記第２の結像手段２のマイクロレンズアレイ６から前記第１のハーフミラー１２までの距離に前記第１と第２のハーフミラー１２，１３間の距離を加えた長さの両方に対して異ならせて配置されている。
【００４２】
すなわち、前記第１と第２と第３の結像手段１，４，７は、前記第１の結像手段１から観察方向に出射され、前記光合成手段１０ａの第２のハーフミラー１３と第１のハーフミラー１２とを順に透過した第１の画像光ａと、前記第２の結像手段４から出射され、前記第１のハーフミラー１２により前記観察方向に反射された第２の画像光ｂと、前記第３の結像手段７から出射され、前記第２のハーフミラー１３により前記観察方向に反射されて前記第１のハーフミラー１２を透過した第３の画像光ｃとによるそれぞれの第１、第２、第３の画像を、前記第１の結像手段の光路でそれぞれ前後にずれた３つの位置に結像させるように配置されている。
【００４３】
この表示装置は、上記第１の実施例の表示装置において、さらに第３の結像手段７を備え、前記第３の結像手段７を、この第３の結像手段７から出射され、前記光合成手段１０ａの第２のハーフミラー１３により観察方向に反射された第３の画像光ｃによる第３の画像の結像位置を、前記第１の結像手段１から観察方向に出射され、前記光合成手段１０ａの第２と第１のハーフミラー１３，１２を透過した第１の画像光ａによる第１の画像の結像位置、及び前記第２の結像手段４から出射され、前記光合成手段１０ａの第１のハーフミラー１２により前記観察方向に反射された第２の画像光ｂによる第２の画像の結像位置に対して、前記第１の結像手段の光路上で、前後に異なった位置に見えるため、さらに奥行き感のある立体的な画像を表示することができる。
【００４４】
なお、この実施例では、前記光合成手段１０ａの第１と第２の光学部材１２，１３をハーフミラーとしているが、これらの光学部材１２，１３一方または両方を反射偏光板としてもよく、両方の光学部材１２，１３を反射偏光板とする場合は、これらの反射偏光板を、それぞれの透過軸を互いに平行にして配置すればよい。
【００４５】
また、この実施例の表示装置において、前記第１、第２及び第３の結像手段１，４，７の画像表示パネル２，３，８は、ＥＬ表示パネル等の自発光型表示パネルに限らず、液晶表示パネルでもよい。
【００４６】
（第３の実施形態）
図４及び図５はこの発明の第２の実施例を示しており、図４は表示装置の斜視図、図５は前記表示装置の各結像手段からの投射光線図である。
【００４７】
この実施例の表示装置は、上記第２の実施例の表示装置において、第３の結像手段７を、第１の結像手段１の光路を挟んで第２の結像手段４の配置側とは反対側に配置し、光合成手段１０ｂを、前記第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、前記第２の結像手段４から出射された第２の画像光ｂを観察方向に反射し、前記第３の結像手段７から投射された第３の画像光ｃを前記観察方向とは反対方向に反射する第１の光学部材１４と、前記第１の光学部材１４の前記第１の結像手段１に対向する側に配置され、前記第１の結像手段１から投射された第１の画像光ａを透過させて前記第１の光学部材１４に入射させ、前記第１の光学部材１４により前記反対方向に反射された前記第３の画像光ｃを反射して前記第１の光学部材１４に入射させる第２の光学部材１５とにより構成したものであり、他の構成は第２の実施例の表示装置と同じである。
【００４８】
この表示装置において、前記第３の結像手段７は、前記第１の結像手段の光路を挟んで前記第２の結像手段４の配置側とは反対側に、前記第３の画像光ｃの中心線Ｏ３を、前記第２の画像光ｂの中心線Ｏ２に一致させて配置されている。
【００４９】
前記光合成手段１０ｂの第１の光学部材１４はハーフミラーからなっており、前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１と前記第２の画像光ｂの中心線Ｏ２とが交差する位置に、前記第１と第２の画像光ａ，ｂの両方の中心線Ｏ１，Ｏ２に対して実質的に４５°の角度で傾けて配置されている。
【００５０】
また、前記光合成手段１０ｂの第２の光学部材１５は、互いに直交する２つの方向に透過軸１５ａと反射軸１５ｂとをもった反射偏光板からなっており、前記ハーフミラー１４の前記第１の結像手段１に対向する側に、前記第１の画像光ａの中心線Ｏ１に対して垂直に配置されている。
【００５１】
この反射偏光板１５は、前記第１の結像手段１から投射された第１の画像光ａのうち、前記透過軸１５ａに平行な直線偏光成分の光を透過させて前記ハーフミラー１４に入射させ、前記ハーフミラー１４により前記観察方向とは反対方向に反射された前記第３の画像光ｃのうち、前記反射軸１５ｂに平行な直線偏光成分の光を前記観察方向に反射して前記ハーフミラー１４に入射させる。
【００５２】
さらに、この表示装置は、前記第１、第２及び第３の結像手段１，４，７の画像表示パネル２，５、８を、ＥＬ表示パネル等の自発光型表示パネルとしたものであり、この実施例では、前記第３の結像手段７の画像表示パネル８またはマイクロレンズアレイ９の出射側（図ではマイクロレンズアレイ９の出射側）に、前記ハーフミラー１４により観察方向とは反対方向に反射されて前記反射偏光板１５に入射する屈折光路を直線光路に展開したときの前記反射偏光板１５の反射軸１５ｂの向きと実質的に平行な直線偏光からなる第３の画像光ｃを投射するための偏光素子１６を備えさせている。
【００５３】
この偏光素子１６は、互いに直交する２つの方向に透過軸と吸収軸とをもった偏光板、あるいは、互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸とをもった反射偏光板であり、その透過軸１６ａを、前記第３の画像光ｃの屈折光路を直線光路に展開したときの前記反射偏光板１５の反射軸１５ｂの向きと平行にして、前記第３の画像光ｃの中心線Ｏ３に対して垂直に配置されている。
【００５４】
そして、前記第１と第２と第３の結像手段１，４，７は、前記第１の結像手段１から観察方向に出射され、前記光合成手段１０ｂの反射偏光板１５とハーフミラー１４とを順に透過した第１の画像光ａと、前記第２の結像手段４から出射され、前記ハーフミラー１４により前記観察方向に反射された第２の画像光ｂと、前記第３の結像手段７から出射され、前記ハーフミラー１４により観察方向とは反対方向に反射され、さらに前記反射偏光板１５により前記観察方向に反射されて前記ハーフミラー１４を順に透過した第３の画像光ｃとによる第１、第２、第３の画像を、前記第１の結像手段の光路上で前後にずれた３つの位置にそれぞれ結像させるように配置されている。
【００５５】
したがって、この表示装置は、前記第１の結像手段の結像位置に結像した前記第１の画像Ａと、前記第２の結像手段４の結像位置に結像した第２の画像Ｂと、前記第３の結像手段７の結像位置に結像した第３の画像Ｃとを観察することによって、さらに奥行き感のある立体的な画像を表示することができる。
【００５６】
そして、この表示装置は、前記第３の結像手段７を、前記第１の結像手段の光路を挟んで前記第２の結像手段４の配置側とは反対側に配置し、前記光合成手段１０ｂを、前記第１の結像手段１の光路上の光を透過させ、前記第２の結像手段４から出射された第２の画像光ｂを観察方向に反射し、前記第３の結像手段７から出射された第３の画像光ｃを前記観察方向とは反対方向に反射するハーフミラー１４と、前記ハーフミラー１４の第１の結像手段１に対向する側に配置され、前記第１の結像手段１から出射された第１の画像光ａを透過させて前記ハーフミラー１４に入射させ、前記ハーフミラー１４により前記反対方向に反射された第３の画像光ｃを反射して前記ハーフミラー１４に入射させる反射偏光板１５とにより構成しているため、前記第１、第２、第３の結像手段１，２，７を集中的に配置し、表示装置を小型化することができる。
【００５７】
なお、この実施例では、前記第３の結像手段７の出射側に、前記ハーフミラー１４により反射されて前記反射偏光板１５に入射する屈折光路を直線光路に展開したときの前記反射偏光板１５の反射軸１５ｂの向きと実質的に平行な直線偏光からなる第３の画像光ｃを出射するための偏光素子１６を備えさせているが、この偏光素子１６は省略してもよい。
【００５８】
また、この実施例では、前記光合成手段１０ｂの第１の光学部材１４をハーフミラーとし、第２の光学部材１５を反射偏光板としているが、それと逆に、前記第１の光学部材１４を反射偏光板とし、第２の光学部材１５をハーフミラーとしてもよい。
【００５９】
さらに、前記光合成手段１０ｂの第１と第２の光学部材１４，１５は、その両方をハーフミラーとしても、両方を反射偏光板としてもよく、両方の光学部材１４，１５を反射偏光板とする場合は、これらの反射偏光板を、それぞれの透過軸を互いに平行にして配置すればよい。
【００６０】
また、この実施例の表示装置において、前記第１、第２及び第３の結像手段１，４，７の画像表示パネル２，３，８は、ＥＬ表示パネル等の自発光型表示パネルに限らず、液晶表示パネルでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の第１の実施例を示す表示装置の斜視図。
【図２】第１の実施例の表示装置の各結像手段からの投射光線図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す表示装置の各結像手段からの投射光線図。
【図４】この発明の第３の実施例を示す表示装置の斜視図。
【図５】第３の実施例の表示装置の各結像手段からの投射光線図。
【符号の説明】
【００６２】
１，４，７…結像手段、２，５，８…画像表示パネル、３，６，９…マイクロレンズアレイ（レンズ部材）、１０，１０ａ，１０ｂ…光合成手段、１１，１２，１３，１４…ハーフミラー（光学部材），１５…反射偏光板（光学部材）、１５ａ…透過軸、１５ｂ…反射軸、１６…偏光素子、１６ａ…透過軸、ａ…第１の画像光、ｂ…第２の画像光、ｃ…第３の画像光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の画像表示パネルと、前記第１の画像表示パネルから出射した第１の画像光により表示の観察方向の第１の位置に第一の像を結像させる第１のレンズ部材とからなる第１の結像手段と、
前記第１の結像手段の光路上に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させ、前記第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射する光を、前記第１の結像手段の光路と一致する前記観察方向に反射する光合成手段と、
第２の画像表示パネルと、前記第２の画像表示パネルから出射した第２の画像光により第２の画像を結像させる第２のレンズ部材とからなり、前記光合成手段に前記第１の結像手段の光路と交差する方向から前記第２の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１の位置とは異なる第２の位置に前記第２の画像表示パネルの第２の画像を結像させる第２の結像手段とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
さらに、第３の画像表示パネルと、前記第３の画像表示パネルから出射した第３の画像光による第３の画像を結像させる第３のレンズ部材とからなり、第１の結像手段の光路と交差する方向から、前記第３の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１及び第２の位置とは異なる第３の位置に前記第３の画像表示パネルの第３の画像を結像させる第３の結像手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
第３の結像手段は、第１の結像手段の光路を挟んで第２の結像手段が配置された側とは反対側に配置され、
光合成手段は、第１の結像手段の光路上の光を透過させ、第２の結像手段からの第２の画像光を観察方向に反射し、前記第３の結合手段からの前記第３の画像光を前記観察方向とは反対方向に反射する第１の光学部材と、前記第１の光学部材の前記観察側とは反対側に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させて前記第１の光学部材に入射させ、前記第１の光学部材により前記反対方向に反射された前記第３の画像光を反射して前記第１の光学部材に入射させる第２の光学部材とからなることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
各画像光投射手段のレンズ部材は、複数のマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイからなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１】
第１の画像表示パネルと、前記第１の画像表示パネルから出射した第１の画像光により表示の観察方向の第１の位置に第一の像を結像させる第１のレンズ部材とからなる第１の結像手段と、
前記第１の結像手段の光路上に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させ、前記第１の結像手段の光路に対して交差する方向から入射する光を、前記第１の結像手段の光路と一致する前記観察方向に反射する光合成手段と、
第２の画像表示パネルと、前記第２の画像表示パネルから出射した第２の画像光により第２の画像を結像させる第２のレンズ部材とからなり、前記光合成手段に前記第１の結像手段の光路と交差する方向から前記第２の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１の位置とは異なる第２の位置に前記第２の画像表示パネルの第２の画像を結像させる第２の結像手段とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
さらに、第３の画像表示パネルと、前記第３の画像表示パネルから出射した第３の画像光による第３の画像を結像させる第３のレンズ部材とからなり、第１の結像手段の光路と交差する方向から、前記第３の画像光を入射させ、前記第１の結像手段の光路上の、前記第１及び第２の位置とは異なる第３の位置に前記第３の画像表示パネルの第３の画像を結像させる第３の結像手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
第３の結像手段は、第１の結像手段の光路を挟んで第２の結像手段が配置された側とは反対側に配置され、
光合成手段は、第１の結像手段の光路上の光を透過させ、第２の結像手段からの第２の画像光を観察方向に反射し、前記第３の結合手段からの前記第３の画像光を前記観察方向とは反対方向に反射する第１の光学部材と、前記第１の光学部材の前記観察側とは反対側に配置され、前記第１の結像手段の光路上の光を透過させて前記第１の光学部材に入射させ、前記第１の光学部材により前記反対方向に反射された前記第３の画像光を反射して前記第１の光学部材に入射させる第２の光学部材とからなることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
各画像光投射手段のレンズ部材は、複数のマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイからなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２６４４４８（Ｐ２００７−２６４４４８Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９１６２５（Ｐ２００６−９１６２５）
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２９日（２００６．３．２９）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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