JP2010197917A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの画像を立体感をもたせて明るく表示する。
【解決手段】第１の画像を表示する第１の表示体１０と、第１の表示体１０の観察点側に、第１の表示体１０から観察点側に向かう光の方向に対して傾けて配置され、互いに異なる２つの偏光のうちの一方の偏光を透過させ、他方の偏光を反射する反射偏光板１と、第１の表示体１０から観察点側に向かう光の方向に対して交差する方向で、且つその方向から反射偏光板１に入射してこの反射偏光板１により反射された光の向きが第１の表示体１０から観察点側に向かう光の方向と実質的に平行となる位置に配置され、第２の画像を表示する第２の表示体２０と、第２の表示体２０と反射偏光板１との間に配置され、第２の表示体２０の表示画像の実像を、第２の表示体２０から反射偏光板１を経て観察点側に向かう光路の途中に観察像として結像させる結像レンズ３０とを設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、立体感のある表示を行う表示装置に関する。

従来、立体感のある擬似立体表示を行う表示装置としては、例えば、第１の表示部と、この第１の表示部とその観察側との間に４５°の角度で傾けて配置されたハーフミラーと、前記第１の表示部の表示面に対してその表示面が直交させて配置された第２の表示部とを備え、第１の表示部により表示された第１の画像をハーフミラーを通して視認可能とし、同時に第２の表示部により表示された第２の画像をハーフミラーに反射させて視認可能とするものが知られている（特許文献１参照）。

すなわち上記表示装置は、前記第１の表示部により表示された第１の画像と、前記第２の表示部により表示された第２の画像とを、前記ハーフミラーにより合成して１つの画像として観察者に観察させるものであり、前記ハーフミラーと前記第１の表示部との間の距離と、前記ハーフミラーと前記第２の表示部との間の距離とを異ならせることにより、前記第１の画像と第２の画像とが遠近差をもって見える立体感のある表示を行うことができる。なお、前記第１及び第２の表示部には、ブラウン管表示デバイス、プラズマ表示デバイス、ＥＬ（Electroluminescence）表示デバイス或いは液晶表示デバイスの種々の表示デバイスが使用できる。

一方、表示デバイスの多くはドットマトリックス型と呼ばれるものであり、発光素子等からなる表示画素（これをサブピクセルという。）に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３色を一組として各々の色を水平及び垂直方向に一定の順序で並んだ配色パターンのカラーフィルタを設けることにより、各々の表示画素にＲＧＢのいずれかの基本色が割り当てられたものが一般的である。係る表示デバイスでは、カラー画像を表示するとき、隣接する３色の表示画素を単位とし、それらの表示画素の階調レベル（発光レベル）をカラー画像の各画素の色成分の階調レベルに応じて制御することにより、各画素を３色の表示画素によって空間分割的に表示する方法が一般に用いられている。以下、この表示方法を「ＲＧＢ空間分割方式」という。

また、ドットマトリックス型の表示デバイスにおいてカラー画像の表示する際の技術として、カラー画像の表示に際して、上記のＲＧＢ空間分割方式のように各表示画素の階調レベルをＲＧＢ３色を単位として制御するのではなく、個々の表示画素を単位として個別に制御する技術があり、一般にサブピクセルレンダリングとよばれている。そして、係る技術を用いることにより、例えば斜線や曲線部分を滑らかに表現する等のように表示するカラー画像の見易さを向上させたり、表示デバイスにおいて、物理的な画素数よりも多い論理画素数のカラー画像を表示させたりする方法が公知である。

さらに、例えば下記特許文献２には、表示デバイスに、ＲＧＢに白色（Ｗ）を加えた各色からなる特定の配色パターンの各色を各表示画素に割り当てた特定の表示画素構造を採用する一方、表示デバイスの駆動に際しては、上記特定の配色パターンに応じた所定のアルゴリズムに基づいて表示デバイスが有する表示画素の階調レベルを個々の表示画素を単位として個別に制御することによって、つまり上記特定の配色パターンに応じたサブピクセルレンダリングを行うことによって、より高輝度のカラー画像表示を可能とする技術が記載されている。

特開２００４−１９８６２９号公報 特開２００４−４８２２号公報

ところで、前述した従来の表示装置において立体感のある擬似立体表示を行う場合、前記第１の表示部で表示された第１の画像は前記ハーフミラーの透過に伴い輝度が低下し、前記第２の表示部で表示された第２の画像は前記ハーフミラーの透過に伴い輝度が低下することから、第１の表示部と第２の表示部とにおいて異なる画像（例えば一方が背景画像で他方が前景画像）を表示させた状態において、ハーフミラーによって合成され最終的に観察者によって観察される合成画像が不可避的に暗い画像となるという問題があった。

この発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、２つの画像を立体感をもたせて明るく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。

前記課題を解決するため、請求項１記載の発明に係る表示装置にあっては、第１の画像を表示する第１の表示体と、第２の画像を表示する第２の表示体と、前記第１の表示体または前記第２の表示体のいずれか一方の表示体から観察点側に向かう光路の途中に配置され、互いに異なる２つの偏光のうちの一方の偏光を透過させ、かつ他方の偏光を反射する光学面を有し、この光学面によって前記いずれか一方の表示体からの光を観察点側に透過させるとともに、前記第１の表示体または前記第２の表示体のいずれか他方からの光を観察点側に向けて反射する透過／反射部材と、前記第２の表示体と前記透過／反射部材との間に配置され、前記第２の表示体に表示された第２の画像の実像を、前記透過／反射部材を経て観察点側に向かう光路の途中に観察像として結像させる結像レンズと、前記第１の表示体に表示される第１の画像よりも高輝度で前記第２の表示体に前記第２の画像を表示させるための輝度確保手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項２記載の発明に係る表示装置にあっては、前記透過／反射部材は、前記第１の表示体から観察点側に向かう光路の途中に配置されたことを特徴とする。

また、請求項３記載の発明に係る表示装置にあっては、前記第２の表示体は、前記第１の表示体とは異なる特定の表示画素構造を有するとともに前記第２の画像を表示するドットマトリックス型の表示素子を備え、前記輝度確保手段は、前記特定の表示画素構造に応じたサブピクセルレンダリングによる表示処理を行い前記表示素子に前記第２の画像を表示させる表示処理手段であることを特徴とする。

また、請求項４記載の発明に係る表示装置にあっては、前記表示素子は、前記特定の表示画素構造として、各表示画素に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色に加え白色（Ｗ）を含む特定の配色パターンの各色が割り当てられた表示画素構造を有することを特徴とする。

また、請求項５記載の発明に係る表示装置にあっては、前記第２の表示体は、前記第２の画像を表示する液晶表示素子を備え、前記輝度確保手段は、前記液晶表示素子と共に前記第２の表示体を構成するとともに、前記第２の画像の表示に際し点灯され前記液晶表示素子が有する表示画素に表示輝度を確保する発光素子であることを特徴とする。

また、請求項６記載の発明に係る表示装置にあっては、前記第１の表示体及び前記第２の表示体は、前記第１の画像及び第２の画像として黒色の背景を有する画像を表示することを特徴とする。

また、請求項７記載の発明に係る表示装置にあっては、前記結像レンズは、前記第２の表示体と透過／反射部材との間の光路中の前記透過／反射部材の側に位置する第１のレンズと、この第１のレンズよりも前記第２の表示体の側に配置された第２のレンズとからなることを特徴とする。

また、請求項８記載の発明に係る表示装置にあっては、前記第２のレンズは、前記第２の表示体と前記第１のレンズとの間の任意の位置に移動可能に設けられていることを特徴とする。

また、請求項９記載の発明に係る表示装置にあっては、前記透過／反射部材は、フィルム状をなし、そのフィルム面内の実質的に互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸とをもち、その透過軸と平行な直線偏光を透過させ、その反射軸と平行な直線偏光を反射する光学面を有し、その光学面が、前記第１の表示体から観察点側に向かう光の方向に垂直な面に対して一方の方向に予め定めた傾き角で傾けて配置された反射偏光板であることを特徴とする。

また、請求項１０記載の発明に係る表示装置にあっては、前記第１の表示体は、前記第１の表示体からの出射光を反射偏光板の透過軸と実質的に平行な直線偏光にするための偏光手段を備え、前記第２の表示体は、前記第２の表示体からの出射光を前記反射偏光板の反射軸と実質的に平行な直線偏光にするための偏光手段を備えていることを特徴とする。

また、請求項１１記載の発明に係る表示装置にあっては、前記第１の表示体及び前記第２の表示体は、一方の面から入射した光の透過を制御し、透過光を他方の面から出射させて表示する透過型の液晶表示素子と、この液晶表示素子の入射面に対向して配置された面光源とをそれぞれ備えるとともに、前記偏光手段として前記液晶表示素子の出射面側に偏光板をそれぞれ備えたことを特徴とする。

本発明の表示装置によれば、２つの画像を立体感をもたせて明るく表示することができる。

本発明の第１の実施形態を示す表示装置の斜視図である。 第１及び第２の液晶表示素子のカラーフィルタを示す図である。 表示装置の電気的構成を示したブロック図である。 第１の実施形態における第２の画像の実像の結像光線図である。 本発明の第２の実施形態を示す表示装置の斜視図である。 第２の実施形態における第２の画像の実像の結像光線図である。 本発明の第３の実施形態を示す第２の画像の実像の結像光線図である。 第３の実施形態における第１の表示体の表示例（ａ）、第２の表示体の表示例（ｂ）を示す図である。 第３の実施形態における擬似立体表示の例を示す図である。

（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施形態を示す表示装置の斜視図である。図示したように本実施形態の表示装置は、所定の画像が表示される各々の表示面が所定の角度をなすように配置された第１の表示体１０および第２の表示体２０と、上記各々の表示面の中央からそれぞれ延びる仮想の垂線が交差する位置に配置された反射偏光板１と、この反射偏光板１と第２の表示体２０との間に配置された結像レンズ３０とを備えている。

前記反射偏光板１はフィルム状であって、そのフィルム面内の実質的に互いに直交する２つの方向に透過軸１ａと反射軸１ｂとをもち、前記透過軸１ａと平行な直線偏光を透過させ、前記反射軸１ｂと平行な直線偏光を反射する光学面を有する本発明の透過／反射部材であり、その光学面が前記第１の表示体１０から、それと対向する観察点（観察者）に向かう光の方向に対して予め定められた傾き角を確保されている。

ここで、本実施形態においては第１の表示体１０および第２の表示体２０の双方の表示面がなす角度が９０°、反射偏光板１の前記傾き角が４５°であるが、双方の角度は、基本的には第１の表示体１０から出て反射偏光板１を透過して前記観察点へ向かう光の軸と、第２の表示体２０から出て反射偏光板１に反射されて前記観察点へ向かう光の軸とが実質的に平行となる関係を確保できる角度であれば任意である。

前記結像レンズ３０は、例えばサーキュラフレネルレンズにより構成され、レンズ中心を前記第２の表示体２０からの出射光の軸線（＝表示面の中央を通る仮想の垂線）に一致しており、前記第２の表示体２０に表示される表示画像の実像を、前記反射偏光板１を経て前記観察点に向かう光路の途中に観察像として結像させる。

また、前記第１の表示体１０は、この第１の表示体１０からの出射光を前記反射偏光板１の透過軸１ａと実質的に平行な直線偏光にするための偏光手段を備え、前記第２の表示体２０は、この第２の表示体２０からの出射光を前記反射偏光板１の反射軸１ｂと実質的に平行な直線偏光にするための偏光手段を備えている。

すなわち図示したように前記第１の表示体１０は、一方の面から入射した光の透過を制御し、透過光を他方の面から出射させて画像を表示する透過型の第１の液晶表示素子１１と、第１の液晶表示素子１１の入射面に対向させた配置された発光素子である第１の面光源１４、つまりバックライトと、第１の液晶表示素子１１の入射面側に設けられた偏光板１２と、第１の液晶表示素子１１の出射面側に設けられ前記偏光手段として機能する第１の偏光板１３とから構成されている。同様に、第２の表示体２０は、一方の面から入射した光の透過を制御し、透過光を他方の面から出射させて画像を表示する透過型の第２の液晶表示素子２１と、第２の液晶表示素子２１の入射面に対向させた配置された発光素子である第２の面光源２４（バックライト）と、第２の液晶表示素子２１の入射面側に設けられた偏光板２２と、第２の液晶表示素子２１の出射面側に設けられ前記偏光手段として機能する第２の偏光板２３とから構成されている。

そして、前記第１の液晶表示素子１１の出射面側の偏光板１３の透過軸１３ａの向きは、第１の液晶表示素子１１から出射して前記反射偏光板１に入射する直線偏光１５の偏光面が、前記反射偏光板１の透過軸１ａと実質的に平行になるように設定され、前記第２の液晶表示素子２１の出射面側の偏光板２３の透過軸２３ａの向きは、この第２の液晶表示素子２１から出射して前記反射偏光板１に入射する直線偏光２５の偏光面が、前記反射偏光板１の反射軸１ｂと実質的に平行になるように設定されている。

また、第１及び第２の液晶表示素子１１，２１は、その内部構造は図示しないが、予め定めた間隙を設けて対向配置され、前述した表示面の画面エリア１１ａ，２１ａを囲む枠状のシール材を介して接合された一対の透明基板と、これらの基板間の間隙の前記シール材により囲まれた領域に封入された液晶層と、前記一対の基板の互いに対向する内面にそれぞれ設けられ、前記液晶層への電界の印加により液晶分子の配向状態を制御する多数の表示画素領域をマトリックス状に配列させて形成する透明電極と、いずれか一方の透明基板の内面に前記多数の表示画素領域にそれぞれ対応させて設けられた所定の配色パターンを有するカラーフィルタとから構成されている。

上記の第１及び第２の液晶表示素子１１，２１はそれぞれ、マトリックス状に配列させて形成された前記多数の表示画素領域の電極間に、表示対象の画像に対応した駆動電圧が印加されることによってカラー画像を表示する。

ここで、第１及び第２の液晶表示素子１１，２１は水平方向の表示画素数が互いに異なっており、３：２の割合で前記第２の液晶表示素子２１の水平方向の表示画素数は、前記第１の液晶表示素子１１の水平方向の表示画素数よりも少ない数である。さらに、第１及び第２の液晶表示素子１１，２１においては前記カラーフィルタの配色パターン、つまり各表示画素に割り当てる色の配色パターンも互いに異なっており、具体的には図２に示したとおりである。

すなわち同図（ａ）は、第１の液晶表示素子１１側のカラーフィルタの配色パターンを示した図であり、第１の液晶表示素子１１には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の各色フィルタを、それらを１組として水平方向に繰り返し配置するとともに、垂直方向に同色の色フィルタを配置した一般的なＲＧＢストライプ配列のカラーフィルタが設けられている。

また、同図（ｂ）は、第２の液晶表示素子２１側のカラーフィルタの配色パターンを示した図であり、第２の液晶表示素子２１には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）に白色（Ｗ）を加えた各色フィルタを、それらを１組として水平方向に繰り返し配置するとともに、同様の色配列を１ラインおきに繰り返し、それらの間のラインには、水平方向の色順は同一のままで、全領域内で各色が千鳥状になるように各色の配置を水平方向へずらした配列（以下、ＲＧＢＷモザイク配列）のカラーフィルタが設けられている。

一方、図３は上述した表示装置において前記第１の表示体１０および第２の表示体２０、具体的には第１及び第２の液晶表示素子１１，２１に所定の画像を表示させるための電気的構成を示したブロック図である。

表示装置は、主として制御部５０と、第１の表示部６０、第２の表示部７０、画像メモリ５１から構成されている。第１の表示部６０は、前述した第１の表示体１０における第１の液晶表示素子１１及び第１の面光源１４と、第１の液晶表示素子１１を駆動する第１の駆動回路６１とから構成されている。第２の表示部７０は、前述した第２の表示体２０における第２の液晶表示素子２１及び第２の面光源２４と、レンダリング処理回路７２と、第２の液晶表示素子２１を駆動する第２の駆動回路７１とから構成されている。

前記画像メモリ５１はＲＯＭやフラッシュメモリ等であり、画像メモリ５１には、第１の表示体１０および第２の表示体２０に表示する画像のデータが記憶されている。より具体的には、解像度が同一の２種類の画像データであって、第１の表示体１０に表示させるべき画像のデータ（以下、第１の画像データという。）と、第２の表示体２０に表示させるべき画像のデータ（以下、第２の画像データという。）とが記録されている。また、画像メモリ５１に第１及び第２の画像データとして記録されている画像は、それぞれが表示すべき物体が画像内の特定の領域にのみ存在する画像である。

前記制御部５０は、図示しない電源回路から第１及び第２の表示部６０，７０への電源供給を制御し、第１及び第２の面光源１４，２４を点灯または消灯させる。また、制御部５０は、画像メモリ５１から第１及び第２の画像データを読み出し、各画像データに基づく画像の背景部分を黒色とする処理を行い、係る処理後の画像データＤ１、Ｄ２を第１及び第２の表示部６０，７０へ出力する。

前記第１の表示部６０においては、前記第１の駆動回路６１が、制御部５０から送られた第１の画像データＤ１に応じた駆動信号を生成して第１の液晶表示素子１１を駆動し、第１の画像データＤ１に基づく画像を第１の液晶表示素子１１に表示させる。つまり第１の表示部６０においては、既説したＲＧＢ空間分割方式によって第１の液晶表示素子１１に表示させる。

また、前記第２の表示部７０においては、前記レンダリング処理回路７２が、制御部５０から出力された第２の第１の画像データに、第２の液晶表示素子２１に設けられているカラーフィルタの配色パターン、すなわち図２（ｂ）に示したＲＧＢＷモザイク配列に応じた所定のアルゴリズムに従ったレンダリング処理を施して描画用の画像データＤ２ａを生成する。そして、前記第２の駆動回路７１が、レンダリング処理回路７２によって生成された画像データＤ２ａに応じた駆動信号を生成して第２の液晶表示素子２１を駆動し、第２の画像データＤ２に基づく画像を第２の液晶表示素子２１に表示させる。

つまり第２の表示部７０においては、前記レンダリング処理回路７２と前記第２の駆動回路７１とによって本発明の表示処理手段（輝度確保手段）が構成され、ＲＧＢＷモザイク配列に応じたサブピクセルレンダリングを行うことによって、第１の液晶表示素子１１よりも解像度が低い第２の液晶表示素子２１に、第２の画像データＤ２に基づく画像を第１の液晶表示素子１１と同様の解像度で表示させる。

そして、以上の構成からなる本実施形態の表示装置においては、前述したように前記画像メモリ５１に記録されている画像データに基づき第１の液晶表示素子１１と第２の液晶表示素子２１、すなわち前記第１の表示体１０と前記第２の表示体２０に表示した互いに異なる画像を、第１の表示体１０の表示面と対向する側から前記反射偏光板１を介在させて観察者によって観察させる。

すなわち第１の表示体１０に表示した第１の画像を反射偏光板１を通して視認させ、かつ第２の表示体２０に表示した第２の画像を反射偏光板１に写して視認させ、結果的に双方の画像を１つの画像として観察者に観察させる。同時に、第２の画像については前記結像レンズ３０によって第２の表示体２０から反射偏光板１を経て観察者に向かう光路の途中において結像させることにより、観察者に対して第１の画像と第２の画像との間に異なる距離感を知覚させる。これにより第２の画像の実像を、第１の表示体１０の表示面から手前側に浮いているように見せることができ、立体感のある擬似立体表示が実現される。

より具体的に説明すると、図４は、前記第２の画像の実像の結像光線図であり、前記第１の表示体１０からの出射光、つまり前記第１の液晶表示素子１１からの出射光（反射偏光板１の透過軸ｌａと平行な直線偏光）は、前記反射偏光板１を透過して観察者側に出射するため、前記第１の表示体１０の表示画像（第１の画像）１６は、観察点である観察者の眼４０に、前記第１の表示体１０の表示面（第１の液晶表示素子１１の出射面）の位置に対応した距離感をもって観察される。

一方、前記第２の表示体２０からの出射光、つまり前記第２の液晶表示素子２１からの出射光（反射偏光板１の反射軸１ｂと平行な直線偏光）は、前記結像レンズ３０を通って前記反射偏光板１により観察者側へ反射されるため、前記第２の表示体２０の表示画像（第２の画像）２６は、前記結像レンズ３０により、前記第２の表示体２０から前記反射偏光板１を経て前記観察者側に向かう光路の途中に結像され、その実像２６ａが、前記観察者の眼４０に、前記実像２６ａの結像位置に対応した距離感をもって観察される。

その際、前記第２の表示体２０により表示され、前記結像レンズ３０により前記光路の途中に結像された実像２６ａの結像位置は、前記第２の表示体２０の表示面から前記結像レンズ３０のレンズ中心までの距離と、前記結像レンズ３０の焦点距離に対応し、前記第２の表示体２０により表示された第２の画像２６に対する前記実像２６ａの倍率は、前記第２の表示体２０の表示面から前記レンズ中心までの距離と、前記レンズ中心から前記実像２６ａの結像位置までの距離（反射偏光板１が介在された屈折光路上の距離）に対応する。

すなわち、前記第２の表示体２０の表示面から前記レンズ中心までの距離をＬａ、前記レンズ中心から前記実像２６ａの結像位置までの距離をＬｂ、前記結像レンズ３０の焦点距離をｆとすると、前記実像２６ａの結像位置は、
１／Ｌａ十１／Ｌｂ＝１／ｆで表される。

また、前記第２の画像２６に対する前記実像２６ａの倍率は、その倍率をＭとすると、
Ｍ＝Ｌａ／Ｌｂで表される。

図４は、前記第２の表示体２０の表示面から前記レンズ中心までの距離Ｌａと、前記レンズ中心から前記実像２６ａの結像位置までの距離Ｌｂと、前記実像２６ａの倍率Ｍを、Ｌａ＝Ｌｂ、Ｍ＝１に設定したときの光線図であり、係る条件下では、前記実像２６ａを、前記第１の表示体１０により表示された第１の画像１６よりも遙かに近い位置にあるように観察者に知覚させることができる。つまり前記実像２６ａに明らかな浮遊感を確保することができる。

なお、前記実像２６ａの結像位置と倍率Ｍは、前記表示装置の設計において、前記反射偏光板１と第２の表示体２０及び結像レンズ３０の配置位置と、前記結像レンズ３０の焦点距離ｆを選択することにより任意に設定することができる。

また、前記表示装置においては、互いに直交する２つの方向に透過軸１ａと反射軸１ｂとを有する反射偏光板１を用いることによって、透過軸１ａと平行な直線偏光である第１の表示体１０からの出射光をほとんどロスすることなく高い透過率で観察者側へ透過させ、かつ反射軸１ｂと平行な直線偏光である第２の表示体２０からの出射光をほとんどロスすることなく高い反射率で観察者側へ向けて反射させることができる。これにより、前記第１の表示体１０により表示された第１の画像１６と、前記第２の表示体２０により表示され、かつ前記結像レンズ３０により結像された第２の画像２６の実像２６ａの双方を充分な明るさで観察者に観察させることができる。

したがって、前記表示装置によれば、前記第１の表示体１０により表示された第１の画像１６と、前記第２の表示体２０により表示され、かつ前記結像レンズ３０により結像された第２の画像２６の実像２６ａとを、立体感をもたせて明るく表示することができる。

また、前記表示装置においては、第１の表示体１０を、一方の画から入射した光の透過を制御し、透過光を他方の画から出射させて表示する第１の液晶表示素子１１と、その第１の液晶表示素子１１の入射面に対向して配置された面光源１４とにより構成し、同様に、第２の表示体２０を、一方の画から入射した光の透過を制御し、透過光を他方の画から出射させて表示する第２の液晶表示素子２１と、第２の液晶表示素子２１の入射面に対向して配置された面光源２４とにより構成した。

そして、前記第１の表示体１０を構成する第１の液晶表示素子１１の出射面側の偏光板１３の透過軸１３ａの向きを、この第１の液晶表示素子１１から出射して前記反射偏光板１に入射する直線偏光１５の偏光面が、前記反射偏光板１の透過軸１ａと実質的に平行になるように設定し、かつ前記第２の表示体２０を構成する第２の液晶表示素子２１の出射面側の偏光板２３の透過軸２３ａの向きを、この第２の液晶表示素子２１から出射して前記反射偏光板１に入射する直線偏光２５の偏光面が、前記反射偏光板１の反射軸１ｂと実質的に平行になるように設定した。

そのため第１と第２の表示体１０，２０からの出射光が非偏光の光である場合のように、前記第１の表示体１０からの出射光のうちの前記反射偏光板１の透過軸１ａと平行な偏光成分以外の光が前記反射偏光板１を透過して観察者側に漏れたり、前記第２の表示体２０からの出射光のうちの前記反射偏光板１の反射軸１ｂと平行な偏光成分以外の光が前記反射偏光板１により観察者側に反射されたりすることは無い。

したがって、前記表示装置においては、前記第１の表示体１０により表示された第１の画像１６と、前記第２の表示体２０により表示され、かつ前記結像レンズ３０により結像された第２の画像２６の実像２６ａを鮮明な状態で観察させることができる。

さらに、前記表示装置は、前記第１と第２の表示体１０，２０がそれぞれ、黒色の背景中に画像を表示するため、これらの表示体１０，２０の表示の背景が明るい場合に比べて、前記第１の表示体１０により表示された第１の画像１６と、前記第２の表示体２０により表示され、前記結像レンズ３０により結像された第２の画像２６の実像２６ａの鮮明度を高くすることができる。

しかも、前記表示装置においては、前記第２の表示体２０を構成する第２の液晶表示素子２１の各表示画素に割り当てる色の配色パターン（カラーフィルタの配色パターン）を、白（Ｗ）を含むＲＧＢＷモザイク配列とし、そのＲＧＢＷモザイク配列に応じた所定のレンダリング処理を行って、第２の液晶表示素子２１に、第１の液晶表示素子１１と同様の解像度で前記第２の画像２６を表示する構成とした。

そのため、前記表示装置においては、第２の画像２６を第１の画像１６よりも高輝度で表示することができ、その結果、第２の画像２６の実像２６ａを背景となる第１の画像１６よりも明るくすることにより、より効果的な擬似立体表示を行うことができる。

なお、本実施形態においては、第２の液晶表示素子２１の各表示画素に割り当てる色の配色パターンとして白色（Ｗ）を含む所定の配色パターンを採用したが、白（Ｗ）を含まないＲＧＢのみの所定の配色パターンを採用し、第２の画像２６の表示に際し、その所定の配色パターンに応じたレンダリング処理を行うようにしてもよい。

その場合であっても、本実施形態と同様、第２の液晶表示素子２１として位面積当たりの表示画素数が第１の液晶表示素子１１よりも少ないものを使用すれば、全表示画素領域に占める表示画素間の格子の面積を減少させて全表示画素の開口率を大きくすることにより、第２の画像２６の高輝度表示が可能であり、第２の画像２６の実像２６ａを背景となる第１の画像１６よりも明るくすることができる。ただし、その場合においては、本実施形態に比べると第２の画像２６（実像２６ａ）と第１の画像１６との差は小さくなる。

また、上記とは別に、例えば第２の液晶表示素子２１に第１の液晶表示素子１１と同一構造のものを使用するとともに、第１及び第２の表示体１０，２０において第１及び第２の画像１６，２６を表示するとき、前記制御部５１に、第２の表示体２０側の第２の面光源２４の発光輝度を、第１の表示体１０側の第１の面光源１４の発光輝度よりも明るい輝度に制御させる構成としてもよい。つまり第２の面光源２４を輝度確保手段として機能させても良い。その場合においても、第２の画像２６の実像２６ａを背景となる第１の画像１６よりも明るくすることができ、より効果的な擬似立体表示を行うことができる。

また、第１及び第２の液晶表示素子１１，２１には透過型の液晶表示素子以外にも、反射型の液晶表示素子を使用することができ、その場合には、液晶表示素子の画面前面や画面横に配置する光源の発光量を調整することにより、第２の表示体２０側の第２の面光源２４の発光輝度を、第１の表示体１０側の第１の面光源１４の発光輝度よりも明るい輝度に制御するようにしてもよい。

なお、前記表示装置は、前記擬似立体表示だけでなく、必要に応じて平面的な二次元画像を表示することもでき、その場合は、前記第１と第２の表示体１０，２０のうちの第１の表示体１０に画像を表示させてその表示画像を観察させてもよいし、前記第２の表示体２０に画像を表示させ、前記結像レンズ３０により結像された実像を観察させてもよい。

また、前記表示装置において第１及び第２の表示体１０，２０を構成する第１及び第２の液晶表示素子１１，２１の画面サイズは同一でもよいし、互いに異なるサイズとしてもよい。特に前記第２の画像２６の実像２６ａは、前記第１の画像１６を背景等とした状態で観察されるものであるため、第１の液晶表示素子１１の画面サイズよりも第２の液晶表示素子２１の画面サイズを小さくすることができ、例えば前者を１２型（インチ）とし、後者を２．２型（インチ）とすることもできる。

（第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態を示す表示装置の斜視図である。なお、この実施形態において、上記第１の実施形態に対応するものには図に同符号を付し、同一のものについてはその説明を省略する。

以下、第１の実施形態に示したものと異なる構成について説明すると、本実施形態においては、前記第２の表示体２０と反射偏光板１との間の光路中には、前記反射偏光板１側に位置して、第１の実施形態における結像レンズに相当する第１の結像レンズ３０が設けられるとともに、この第１の結像レンズ３０よりも前記第２の表示体２０側に位置して、第２の結像レンズ３１が設けられている。なお、第１及び第２の結像レンズ３０は第１の実施形態と同様、例えばサーキュラフレネルレンズにより構成される。

一方、前記第２の表示体２０から前記第１の結像レンズ３０に向かう光路の側方に、当該光路と平行にガイド部材３２が配置され、このガイド部材３２には移動部材３３がラック・ピニオン機構により光路と平行な方向に移動可能に保持されており、係る移動部材３３に前記第２の結像レンズ３１が固定されている。これにより、第２の結像レンズ３１は、前記第２の表示体２０と前記第１の結像レンズ３０との間の任意の位置に移動可能となっている。

そして、本実施形態の表示装置においては、前記第２の表示体２０により表示された第２の画像２６の実像２６ａを、前記第２の表示体２０側に配置された第２の結像レンズ３１と、前記反射偏光板１側に配置された第１の結像レンズ３０とによって、前記第２の表示体２０から前記反射偏光板１を経て前記観察者側に向かう光路の途中に観察像として結像させる。

ここで、本実施形態の表示装置においては、前記第１及び第２の結像レンズ３０，３１のうちの前記第２の表示体２０側に配置された第２の結像レンズ３１が、前記第２の表示体２０と第１の結像レンズ３０との間の任意の位置に移動可能に設けられているため、この第２の結像レンズ３１を移動させれば、前記第２の表示体２０により表示され、前記第２と第１の結像レンズ３１，３０により結像された第２の画像２６の実像２６ａの結像位置と、前記第２の表示体２０により表示された第２の画像２６に対する前記実像２６ａの倍率とを、任意に調整することができる。

すなわち図６はこの実施形態における第２の画像２６の実像２６ａの結像光縮図であり、図６（ａ）に示したように、前記第２の結像レンズ３１を第１の結像レンズ３０側に移動させれば、前記第２の画像２６の実像２６ａを、前記反射偏光板１から観察者側の光路上の、前記反射偏光板１からある程度離れた位置に、大きい倍率で結像させることができる。

また、図６（ｂ）に示したように、前記第２の結像レンズ３１を第２の表示体２０側に移動させれば、前記第２の画像２６の実像２６ａを、前記反射偏光板１から観察者側の光路上の、前記反射偏光板１に近い位置に、図６（ａ）よりも小さい倍率で結像させることができる。

以上のように本実施形態の表示装置によれば、前記第２の画像２６の実像２６ａの結像位置と倍率とを調整することができる。したがって、擬似立体表示を行う際には、実像２６ａの結像位置と倍率とを調整を行うことにより、必要に応じて観察者に与える立体感を任意に変化させることができる。

（第３の実施形態）
また、上記第２の実施形態では、前記第１の結像レンズ３０を反射偏光板１の近くに配置したが、この第１の結像レンズ３０は、前記反射偏光板１から或る程度離れた位置に配置してもよい。

図７は、前記第１の結像レンズ３０を前記反射偏光板１から或る程度離れた位置に配置した第３の実施形態における第２の画像の実像の結像光線図であり、図７（ａ）は、前記第２の結像レンズ３１を第２の表示体２０と第１の結像レンズ３０の中間付近に移動させたときの結像光線、図７（ｂ）は、前記第２の結像レンズ３１を前記第１の結像レンズ３０側に移動させたときの結像光線、図７（ｃ）は、前記第２の結像レンズ３１を前記第２の表示体２０側に移動させたときの結像光線をそれぞれ示した図である。

本実施形態では、前記第１の結像レンズ３０を前記反射偏光板１から或る程度離れた位置に配置しているため、図７（ａ）のように、前記第２の結像レンズ３１を第２の表示体２０と第１の結像レンズ３０の中間付近に移動させると、前記第２の画像２６の実像２６ａが、前記第１の結像レンズ３０から前記反射偏光板１に向かう光路上の、前記反射偏光板１の近い位置に、前記第２の表示体２０により表示された第２の画像２６と略同じ大きさで結像され、その実像２６ａが反射偏光板１により観察者側へ反射される。

また、図７（ｂ）のように、前記第２の結像レンズ３１を第１の結像レンズ３０側に移動させたときは、前記第２の画像２６の実像２６ａが、前記第１の結像レンズ３０から前記反射偏光板１に向かう光路上の、前記反射偏光板１から或る程度離れた位置に、前記第２の表示体２０により表示された第２の画像２６よりも小さく結像され、その実像２６ａが反射偏光板１により観察者側へ反射される。

さらに、図７（ｃ）のように、前記第２の結像レンズ３１を第２の表示体２０側に移動させたときは、前記第２の画像２６の実像２６ａが、前記反射偏光板１から観察者側の光路上に、前記第２の表示体２０により表示された第２の画像２６よりも大きく結像される。

そのため、本実施形態の表示装置によれば、前記第２の画像２６の実像２６ａが第１の表示体１０において表示された第１の画像１６よりも後側（観察者側とは反対側）に見える擬似立体表示と、前記実像２６ａが前記第１の画像１６と略同じ位置に見える擬似立体表示と、前記実像２６ａが前記第１の画像１６よりも前側（観察者側）に見える擬似立体表示とを行うことができる。

ここで、本実施形態における擬似立体表示の具体例について説明する。図８（ａ）は前記第１の表示体１０の表示例、図８（ｂ）は前記第２の表示体２０の表示例を示しており、ここでは、前記第１の表示体１０に、人等の第１の画像１６を黒色の背景１７中の左右の領域に表示させ、前記第２の表示体２０に、第２の画像２６を、黒色の背景２７中の中央に表示させた例を示している。

また、図９は、前記第１と第２の表示体１０，２０に図８（ａ）、図８（ｂ）の画像１６，２６を表示させたときの擬似立体表示の例を示した図であり、図９（ａ）は、前記第２の結像レンズ３１を図７（ａ）の位置に移動させたときの擬似立体表示を示し、図９（ｂ）は、前記第２の結像レンズ３１を図７（ｂ）の位置に移動させたときの擬似立体表示を示し、図９（ｃ）は、前記第２の結像レンズ３１を図７（ｃ）の位置に移動させたときの擬似立体表示を示している。

図９（ａ）のように、前記第２の結像レンズ３１を図７（ａ）の位置に移動させたときは、前記結像レンズ３１，３０により結像された第２の画像２６の実像２６ａが、第１の画像１６の黒色の背景１７を背景として、前記第１の画像１６と同じ距離感の位置に、前記第２の画像２６と略同じ大きさに見える。

また、図９（ｂ）のように、前記第２の結像レンズ３１を図７（ｂ）の位置に移動させたときは、前記第２の画像２６の実像２６ａが、前記第１の画像１６よりも後側に、前記第２の画像２６よりも小さく見え、図９（ｃ）のように、前記第２の結像レンズ３１を図７（ｃ）の位置に移動させたときは、前記第２の画像２６の実像２６ａが、前記第１の画像１６よりも前側に、前記第２の画像２６よりも大きく見える。なお、図９（ｃ）は、擬似立体表示を概念的に表現したものであり、前記第２の画像２６の実像２６ａは、実際には黒色の背景１７が見える領域内に位置して見えることとなる。

（他の実施形態）
なお、以上説明した上記第１〜第３の実施形態では、結像レンズ３０（及び結像レンズ３１）を第２の表示体２０と反射偏光板１との間に配置しているが、前記結像レンズ３０（及び結像レンズ３１）は第１の表示体１０と反射偏光板１との間に配置してもよい。

また、上記各実施形態では、第１と第２の表示体１０，２０をそれぞれ液晶表示素子１１，２１と面光源１４，２４とにより構成しているが、これらの表示体１０，２０は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示素子や、プラズマ表示素子等の自発光型表示素子でもよい。その場合は、第１の自発光型表示素子に、出射光を前記反射偏光板１の透過軸１ａと実質的に平行な直線偏光にするための偏光手段を備えさせ、第２の自発光型表示素子に、出射光を前記反射偏光板１の反射軸１ｂと実質的に平行な直線偏光にするための偏光

さらに、上記各実施形態では、第１の表示体１０の観察者側に配置する透過／反射部材として反射偏光板１を備えているが、前記透過／反射部材は、互いに異なる２つの偏光のうちの一方の偏光を透過させ、他方の偏光を反射する光学面を有するものであれば、ダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズム等でもよい。

１ 反射偏光板（透過／反射部材）
１ａ 透過軸
１ｂ 反射軸
１０ 第１の表示体
１１ 第１の液晶表示素子
１３，２３ 出射面側の偏光板
１３ａ 透過軸
１４，２４ 面光源
１６ 第１の画像
１７ 黒色背景
２０ 第２の表示体
２１ 第２の液晶表示素子
２６ 第２の画像
２７ 黒色背景
２６ａ 第２の画像の実像
３０，３１ 結像レンズ
４０ 観察者の眼（観察点）
５０ 制御部
５１ 画像メモリ
６０ 第１の表示部
６１ 第１の駆動回路
７０ 第２の表示部
７１ 第２の駆動回路
７２ レンダリング処理回路

Claims (11)

1. 第１の画像を表示する第１の表示体と、
   第２の画像を表示する第２の表示体と、
   前記第１の表示体または前記第２の表示体のいずれか一方の表示体から観察点側に向かう光路の途中に配置され、互いに異なる２つの偏光のうちの一方の偏光を透過させ、かつ他方の偏光を反射する光学面を有し、この光学面によって前記いずれか一方の表示体からの光を観察点側に透過させるとともに、前記第１の表示体または前記第２の表示体のいずれか他方からの光を観察点側に向けて反射する透過／反射部材と、
   前記第２の表示体と前記透過／反射部材との間に配置され、前記第２の表示体に表示された第２の画像の実像を、前記透過／反射部材を経て観察点側に向かう光路の途中に観察像として結像させる結像レンズと、
   前記第１の表示体に表示される第１の画像よりも高輝度で前記第２の表示体に前記第２の画像を表示させるための輝度確保手段と
   を備えたことを特徴とする表示装置。
2. 前記透過／反射部材は、前記第１の表示体から観察点側に向かう光路の途中に配置されたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記第２の表示体は、前記第１の表示体とは異なる特定の表示画素構造を有するとともに前記第２の画像を表示するドットマトリックス型の表示素子を備え、
   前記輝度確保手段は、前記特定の表示画素構造に応じたサブピクセルレンダリングによる表示処理を行い前記表示素子に前記第２の画像を表示させる表示処理手段である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
4. 前記表示素子は、前記特定の表示画素構造として、各表示画素に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色に加え白色（Ｗ）を含む特定の配色パターンの各色が割り当てられた表示画素構造を有することを特徴とする請求項３記載の表示装置。
5. 前記第２の表示体は、前記第２の画像を表示する液晶表示素子を備え、
   前記輝度確保手段は、前記液晶表示素子と共に前記第２の表示体を構成するとともに、前記第２の画像の表示に際し点灯され前記液晶表示素子が有する表示画素に表示輝度を確保する発光素子である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の表示装置。
6. 前記第１の表示体及び前記第２の表示体は、前記第１の画像及び第２の画像として黒色の背景を有する画像を表示することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の表示装置。
7. 前記結像レンズは、前記第２の表示体と透過／反射部材との間の光路中の前記透過／反射部材の側に位置する第１のレンズと、この第１のレンズよりも前記第２の表示体の側に配置された第２のレンズとからなることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の表示装置。
8. 前記第２のレンズは、前記第２の表示体と前記第１のレンズとの間の任意の位置に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項７記載の表示装置。
9. 前記透過／反射部材は、フィルム状をなし、そのフィルム面内の実質的に互いに直交する２つの方向に透過軸と反射軸とをもち、その透過軸と平行な直線偏光を透過させ、その反射軸と平行な直線偏光を反射する光学面を有し、その光学面が、前記第１の表示体から観察点側に向かう光の方向に垂直な面に対して一方の方向に予め定めた傾き角で傾けて配置された反射偏光板であることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
10. 前記第１の表示体は、前記第１の表示体からの出射光を反射偏光板の透過軸と実質的に平行な直線偏光にするための偏光手段を備え、
    前記第２の表示体は、前記第２の表示体からの出射光を前記反射偏光板の反射軸と実質的に平行な直線偏光にするための偏光手段を備えている
    ことを特徴とする請求項９記載の表示装置。
11. 前記第１の表示体及び前記第２の表示体は、一方の面から入射した光の透過を制御し、透過光を他方の面から出射させて表示する透過型の液晶表示素子と、この液晶表示素子の入射面に対向して配置された面光源とをそれぞれ備えるとともに、前記偏光手段として前記液晶表示素子の出射面側に偏光板をそれぞれ備えたことを特徴とする請求項１０記載の表示装置。

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