JP5701434B1 - 表示装置および表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】視差を利用して立体視やモーフィングの表示を行い、且つ背景を透かし見ることができる表示装置を提供する。【解決手段】透明材料からなる表示パネル３と、表示パネル３に光を入射させる光源４と、表示パネル３の表面または内部に設けられたドット状の反射要素２Ａを構成要素とし、全体として特定の表示パターン１０Ａを表示する要素群とを備え、要素群を、予め設定された複数の視点毎にそれぞれ設け、各視点について設けた要素群は、その視点に向けて光源４からの光を反射し、その反射光によって要素群が表示する表示パターン１０Ａは設定された視点で視認され、設定されない視点では視認されない表示装置。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置および表示方法に関する。

近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）は、高効率、長寿命の光源として、様々な用途に使われている。ＬＥＤは指向性を持つ点状光源であり、単独ではスポット照明などとしての使用に制限される。このため、透明な樹脂板等の導光板と組み合わせて線状や面状の光源として使用される場合も多い。この例としては、液晶バックライト、広告用ライトパネル等が挙げられる。

また、ＬＥＤを利用した表示装置として、透明なアクリル、ポリカーボネート等の導光板の表面にドット状の切り欠き（以下、単に、ドットともいう）を入れて、導光板の側面から入射されたＬＥＤ光をドットで反射させて表面に模様を描く表示装置が知られている。この表示装置は、ドットで反射されたＬＥＤ光がなす模様を透明な導光板上に表示させるものであり、透明性があり意匠性に優れるため、ディスプレイ等に用いられている。

このような表示装置に立体視の効果を与えるために、パララックスバリア方式やレンチキュラーレンズ方式などのなどの視差を利用した方式を用いることができる（例えば特許文献１）。
パララックスバリア方式では、パララックスバリアと呼ばれる遮光部と開口部が交互かつ所定の繰り返しピッチで並んだマスクを利用する。レンチキュラーレンズ方式では、微小なレンズが所定の繰り返しピッチで並んだレンズアレイを利用する。

特許第５２０５５１１号公報

しかしながら、パララックスバリア方式やレンチキュラーレンズ方式では、表示画素の前面にレンチキュラーレンズやパララックスバリアを配置する必要がある。レンチキュラーレンズやパララックスリバリアを配置する為に、表示画素を通してその背景を透かし見ることは原理的にできないという問題があった。

本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、視差を利用して立体視やモーフィングの表示を行い、且つ背景を透かし見ることができる表示装置の提供を目的とする。

本発明の表示装置は、透明材料からなる表示パネルと、前記表示パネルの表面または内部に設けられたドット状の反射要素を構成要素とし、全体として特定の表示パターンを表示する要素群とを備え、前記要素群を、予め設定された複数の視点毎にそれぞれ設け、各視点について設けた前記要素群は、その視点に向けて視差を与えるための光学素子を介さずに前記光源からの光を反射し、その反射光によって前記要素群が表示する前記表示パターンは前記設定された視点で視認され、設定されない視点では視認されない。
また、上記の表示装置は、前記光源をさらに備えていても良い。

また、上記の表示装置において、表示パネルが導光板であり、反射要素は導光板表面に設けられたドット状の窪みであり、導光板端面に光源が接続され、接続された光源は点状光源または平行光源であっても良い。

また、上記の表示装置において、前記点状光源と導光板の間にシリンドリカルレンズまたは放物面鏡を配し、レンズまたは放物面鏡の焦点に点状光源が設置されることにより、前記点状光源から照射された光の前記表示パネルの厚さ方向と直交する成分を平行としても良い。

また、上記の表示装置において、各視点について設けた前記要素群は、その視点から立体視される仮想的な特定の表示物を投影した前記表示パネル上の投影パターンを、前記表示パターンとして表示しても良い。

また、上記の表示装置において、前記設定された視点が並ぶ方向に対して直交する方向に前記光源が配置させていても良い。

また、上記の表示装置において、前記反射要素に入射する光の広がり角が、前記表示パネルの厚さ方向と直交する方向に１°以上１０°以下であっても良い。

また、上記の表示装置において、前記反射要素が、前記表示パネルの厚さ方向に沿った高さがｈであり、厚さ方向に直交する幅がｗであり、ｈ／ｗが０．２以下である反射面を有しても良い。

また、上記の表示装置において、前記ドット状の反射要素の反射面が、平面であるか、円筒面であっても良い。

また、上記の表示装置において、前記光源が、前記表示パネルの前面側に配置され、前記光源からの光が前記表示パネルの前面から入射しても良い。

また、上記の表示装置において、前記光源が、前記表示パネルの後面側に配置され、前記光源からの光が前記表示パネルの後面から入射しても良い。

また、上記の表示装置において、前記表示パネルを複数備え、これらが互いに積層されていても良い。
また、本発明の一実施形態に係る表示方法は、透明材料からなる表示パネルと、前記表示パネルの表面または内部に設けられたドット状の反射要素を構成要素とし、全体として特定の表示パターンを表示する要素群と、を備えた表示装置を用いて、前記要素群を、予め設定された複数の視点毎にそれぞれ設け、各視点について設けた前記要素群は、その視点に向けて視差を与えるための光学素子を介さずに光源からの光を反射し、その反射光によって前記要素群が表示する前記表示パターンは前記設定された視点で視認され、設定されない視点では視認されない。

本発明の表示装置によれば、反射要素により反射される光の方向を要素群ごとに変えることで複数の方向に反射光を射出し観察者の異なる視点にそれぞれ異なる像を認識させることができる。
観察者の右目と左目に対して視差を反映させた表示パターンを視認させた場合には、立体視を実現できる。また、要素群ごとに異なる方向に、異なる表示パターンの光を照射させる場合には、観察者と表示パネルとの相対的な位置関係が変わるにしたがって、異なる表示パターンを観察者に視認させることができる。

第１実施形態の表示装置を示す概念図である。 第１実施形態の表示装置において、各表示パターンの構成を説明する概念図である。 第１実施形態の表示装置を示し、図３（ａ）はその平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部領域の拡大図である。 第１実施形態の表示装置を示し、図４（ａ）はその断面模式図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す反射要素を光の経路と共に拡大して示す図である。 第１実施形態の表示装置の反射要素を示し、図５（ａ）は第２反射要素の斜視図であり、図５（ｂ）は第３反射要素の斜視図である。 第１実施形態の表示装置の表示パネルを光の光源側から見た模式図である。 第１実施形態の表示装置に適用可能な反射要素を示し、図７（ａ）〜図７（ｅ）はそれぞれの反射要素の斜視図である。 第１実施形態の表示装置の第１変形例の平面図である。 第１実施形態の表示装置の第２変形例の平面図である。 第１実施形態の表示装置の第３変形例の断面模式図である。 第１実施形態の表示装置の第４変形例の断面模式図である。 第２実施形態の表示装置を示す概念図である。 第３実施形態の表示装置を示す概念図である。 第４実施形態の表示装置を示す概念図である。 第４実施形態の表示装置の表示パネルを光の光源側から見た模式図である。

以下に、本発明の実施形態について各図を基に説明を行う。各図には、必要に応じてＸ−Ｙ−Ｚ座標系を記載した。本明細書においては、これらの座標系に沿って各方向を定め説明を行う。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の表示装置１の概念図である。また、図２〜図６は、第１実施形態の表示装置１のより具体的な構成について説明する図である。以下に、図１〜図６を基に表示装置１の概略構成、及び具体的な構成について説明を行う。

図１に示すように、表示装置１は、透明材料からなる表示パネル３と、この表示パネル３の端面３ｃから光を入射する点光源（光源）４とから概略構成されている。
この表示装置１は、光源４から入射した光を、表示パネル３の前面３ａ側の特定方向に反射させ、表示パネル３の前面３ａ側から観察する観察者（例えば観察者Ｏ）の両目に異なる画像を認識させることにより、特定の表示パターンの立体視を実現する装置である。
本実施形態において、表示パネル３の厚み方向を±Ｚ方向とし、＋Ｚ方向から観察者Ｏが観察するものとする。また、観察者Ｏは、表示パネル３と対向して直立し、観察者Ｏにとって左右方向（各視点が並ぶ方向）が±Ｘ方向であるとし、上下方向（即ち、両視点同士を結ぶ直線と直交する方向）が±Ｙ方向であるとする。

図１、図３に示すように、表示装置１は、点光源である光源４を有している。この点光源は、方形状に形成された表示パネル３の端面３ｃに配置されている。光源４としては、ＬＥＤ（発行ダイオード）などを採用することができる。光源４の色は特に限定されるものではない。

表示パネル３は、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、その他ガラスなどの透明材料からなる導光板である。
表示パネル３の厚さは、特に限定されるものではないが、光源４の大きさを包含する厚さとすることが好ましい。表示パネル３の厚さをこのように設定することで、端面３ｃに入射されない又は入射後に表面から抜け出る漏れ光を抑制できる。点光源として直径１ｍｍ〜２ｍｍのＬＥＤを用いる場合には、表示パネル３の厚さは２ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。

表示パネル３は、対向する２つの表面である前面３ａと後面３ｂを有し、方形状に形成されている。本実施形態においてＸ軸に沿って配置される表示パネル３の短辺の端面３ｃには、光源４が配置されている。表示パネル３には、この光源４からの光Ｌが端面３ｃを介し入射される。なお、表示パネル３の形状は、矩形板形状に限定されず、任意の形状としてもよい。また、表示パネル３は、平板が代表的な形状であるが、それに限定されるわけではなく、例えば曲面形状であってもよい。

表示パネル３は、描画「Ａ」として表される４つの表示パターン（第１表示パターン１０Ａ、第２表示パターン１０Ｂ、第３表示パターン１０Ｃ、第４表示パターン１０Ｄ）を有している。これら第１〜第４表示パターン１０Ａ〜１０Ｄは、光源４からの光Ｌを反射する第１反射要素２Ａ、第２反射要素２Ｂ、第３反射要素２Ｃ、第４反射要素２Ｄがそれぞれ集合して構成される要素群であり、各反射要素２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの集合として各表示パターンが描かれている。

図１、及び図２（ａ）〜（ｄ）に示す第１〜第４視点Ｅ１〜Ｅ４は、表示パネル３の前面３ａ側に位置する観察者の右目または左目となる視点である。第１〜第４視点Ｅ１〜Ｅ４のうち、任意の２つの視点を右目、左目として表示パネル３を観察する観察者は、表示パネル３に設定された立体表示パターン（表示物）１０Ｖを認識する。立体表示パターン１０Ｖは、表示パネル３に設定された仮想的な表示パターンであり、表示パネル３から高さＨの位置に浮き上がって描かれたものが想定される。

図２（ａ）に示すように、第１表示パターン１０Ａは、第１視点Ｅ１から仮想的な立体表示パターン１０Ｖを表示パネル３に投影させた投影描画となるように構成されている。同様に、図２（ｂ）〜（ｃ）に示すように、第２〜第４表示パターン１０Ｂ〜１０Ｄは、第２〜第４視点Ｅ２〜Ｅ４から立体表示パターン１０Ｖを表示パネル３に投影させた投影描画となるように構成されている。
各表示パターン１０Ａ〜１０Ｖは、特定の角度の反射面を持った反射要素２Ａ〜２Ｄにより、光Ｌを特定の視点方向に反射する。これにより、各々の表示パターン１０Ａ〜１０Ｄは、それぞれ設定された視点Ｅ１〜Ｅ４の方向にのみ光を反射する。これによって、観察者Ｏは、立体表示パターン１０Ｖを認識する。
このように、第１〜第４表示パターン１０Ａ〜１０Ｄを構成することで、視差を利用して立体表示パターン１０Ｖを観察者に認識させることができる。
光源４として、表示パネル３を平面視した際に放射状に広がる点状光源ではなく、平行に伝播する平行光源を使用しても同様の効果が得られる。
なお、図１及び図３以降においては、各表示パターンが形成する描画をわかりやすく示すことを優先させて投影させた状態を正確に表示したものではない。

図３（ａ）は、表示装置１の平面図である。
光源４から照射された光Ｌは、端面３ｃから表示パネル３に入射する。この光Ｌは、表示パネル３の内部を通過して第１〜第４表示パターン１０Ａ〜１０Ｄに達する。
第１〜第４表示パターン１０Ａ〜１０Ｄは、光源４が配される端面３ｃに対して距離Ｄに形成されている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）中の一部領域ＡＲ１を拡大して示す。一部領域ＡＲ１には、第２、第３表示パターン１０Ｂ、１０Ｃが形成された領域を含んでいる。
図３（ｂ）に示すように、第２表示パターン１０Ｂには、多数の第２反射要素２Ｂが配置されている。同様に第３表示パターン１０Ｃには、多数の第３反射要素２Ｃが配置されている。第２表示パターン１０Ｂと第３表示パターン１０Ｃとが重なりあう重複部１０ＢＣでは、第２反射要素２Ｂと第３反射要素２Ｃとが、互いに独立して形成されている。
このように、各表示パターンは、反射要素の集合（要素群）として構成されている。

第２反射要素２Ｂと第３反射要素２Ｃは、表示パネル３の厚さ方向の軸（Ｚ軸と平行な軸）を中心にそれぞれ所定の角度（後段で説明する第２角β_Ｂ、β_Ｃ）で斜めに配置されている。また、図示を略すが、第１反射要素２Ａ、第４反射要素２Ｄも所定の角度で斜めに配置されている。光源４と各反射要素の反射面と視点との位置関係から、反射面の角度を各々調整することにより、各反射要素から特定の視点の方向に反射光が射出されるように設定できる。

各々の表示パターンは、設定された視点から認識される必要があると共に、設定されない視点から認識されない。
設定されない視点から認識されると、異なる表示パターンが一つの視点で同時に認識されてしまうため望ましくない。
また、設定された視点からわずかにずれた視点から表示パターンが認識されないことも、表示パターンを認識できる視野範囲が限定されるので望ましくない。
従って一つの反射要素に入射する光Ｌの表示パネル３の厚さ方向（Ｚ軸方向）と直交する成分（Ｘ軸成分、Ｙ軸成分）は、その角度分布を一定の範囲にすることが望ましい。
より具体的には、一つの反射要素に入射する光Ｌの広がり角は、表示パネルの厚さ方向と直交する方向に１°以上１０°以下となるようにすることが好ましい。

図４（ａ）は、表示パネル３の断面模式図である。
図４（ａ）に示すように、第１〜第４反射要素２Ａ〜２Ｄは、表示パネル３の前面３ａと対向する面である後面３ｂに形成された切欠（窪み）である。表示パネル３の後面３ｂには、第１〜第４反射要素２Ａ〜２Ｄが複数形成されている。

図４（ａ）に示すように、第１〜第４反射要素２Ａ〜２Ｄは、その反射面２Ａａ〜２Ｄａが光源４と向き合うように配置されている。光源４から照射された光Ｌは、端面３ｃから表示パネル３に入射して表示パネルの内部を通過する。さらに、この光Ｌは、第１〜第４反射要素２Ａ〜２Ｄの反射面２Ａａ〜２Ｄａで反射され、表示パネル３の前面３ａ側に反射光ＬＡ〜ＬＤとして射出され、観察者によって認識される。

反射要素２Ａ〜２Ｄの形成方法は、各反射要素の形状を切削によって形成しても良く、また各反射要素の形状に対応する凸型を加熱転写やＵＶ効果転写により形成しても良い。また、各反射要素に対応する微細な凸部が形成された金型を用いて、表示パネル３の成型時に同時に形成しても良い。

なお、表示パネル３は、その後面３ｂに反射要素２Ａ〜２Ｄが直接的に形成する場合に限定されない。例えば、反射要素２Ａ〜２Ｄを予め形成した透明フィルムを、導光板の一方の面に貼り付けることで、後面３ｂに反射要素２Ａ〜２Ｄを設けた表示パネル３を構成しても良い。

図４（ｂ）に、図４（ａ）に示す第１反射要素２Ａの拡大図を、光Ｌの経路と共に示す。
表示パネル３の内部を通過する光Ｌは、前面３ａ、後面３ｂにおいて全反射を繰り返して反射面２Ａａに達する。これは、ここでは代表的な点光源としてＬＥＤを仮定しており、ＬＥＤ光は通常、一定の広がり角を有するためである。

このような光路を経るため、反射面２Ａａに達する光Ｌの進行方向は、Ｚ軸方向の成分を有し、表示パネル３の厚さ方向に広がり角を有する。光Ｌが、表示パネル３の厚さ方向に広がり角を有する為に、反射面２Ａａによって反射された反射光ＬＡは、Ｙ軸方向の成分の広がり角を有する。また、表示パネル３に入射した光Ｌが、反射要素２Ａの反射面２Ａａに入射するまでの距離Ｄ（図４（ａ））が十分に長く表示パネル３の厚さが十分に薄い場合には、実質的に厚み方向に連続的な分布を有する光と見なすことができる。
このように、反射光ＬＢは、一定の広がり角を持って表示パネル３の前面３ａ側に射出される。したがって、図４（ａ）に示す視点Ｅに位置する観察者が、Ｙ軸方向に所定の範囲で移動した場合であっても反射光ＬＢを認識できることになる。
これに対し、例えば図１において、点光源４が表示パネルの左右方向（＋Ｘ方向又は−Ｙ方向）に配置され、左右方から光が入射される構成の場合は、反射要素で反射された光は左右方向に広がりを持つことになる。したがって、一つの反射要素から反射された光が複数の視点で観察されることになり、望ましくない。
観察者Ｏの視点の並ぶ方向と直交する方向から表示パネル３に光を入射させることで、一つの反射要素から反射された光が複数の視点で観察されることがない。加えて、観察者Ｏが上下方向（Ｙ軸方向）に所定の範囲で移動した場合であっても、特定の反射光ＬＢを認識できる。したがって、観察者Ｏが表示パネル３に正対して立体表示パターン１０Ｖを観察する場合、光源４から表示パネル３への入光方向は、下方向または上方向から入射することが望ましい。

次に図５（ａ）を基に、反射要素の具体的な形状について説明する。
図５（ａ）は、第２反射要素２Ｂの斜視図であり、以下主に第２反射要素２Ｂについて説明を行う。なお、なお、各反射要素２Ａ〜２Ｄは同様の構成を有しており、第２反射要素２Ｂの説明は、各反射要素２Ａ〜２Ｄを代表するものである。

第２反射要素２Ｂは、光源４から照射された光Ｌを表示パネル３の前面３ａ側に反射する反射面２Ｂａを有する。この反射面２Ｂａは光源４に対向しており、略平坦に形成されている。また、第２反射要素２Ｂの光源４からの光の入射方向に沿った断面の形状は、反射面２Ｂａを斜辺とする三角形である。

反射面２Ｂａの高さｈに対する反射面２Ｂａの幅ｗの比ｈ／ｗは、０．２以下とすることが好ましい。加工上の制約により、反射面２Ｂａは、エッヂ部２Ｂｃを正確に形成することが難しい。加工時に反射面２Ｂａは、エッヂ部２ＢｃにＲがついたり、エッヂ部２Ｂｃ近傍の表面が粗くなったりするため、エッヂ部２Ｂｃに当たった光は、設計された方向以外に光を反射散乱することになる。高さｈに対して幅ｗを十分に大きく（５倍以上に）することで、反射面２Ｂａに対するエッヂ部２Ｂｃの割合を相対的に小さくすることができ、意図しない方向に反射する光の光量を相対的に少なくできる。

図４（ｂ）、図５（ａ）に示すように、反射面２Ｂａは、表示パネル３の後面３ｂに対し第１角α_Ｂで傾斜している。また、図３（ｂ）、図５（ａ）に示すように、反射要素２Ｂは、表示パネル３の厚み方向の軸（Ｚ軸と平行な軸）を中心に回転させたように、Ｘ軸に対して第２角β_Ｂで傾いて配置されている。

第１角α_Ｂと第２角β_Ｂを調整することで、入射光を、表示パネル前面側の任意の方向に（全反射臨界角を超えない範囲で）反射させることができる。
なお、反射要素の反射面に入射する光は、厚み方向に前述のようにある角度分布を持つので、入射光を特定の方向に反射する第１角α_Ｂと第２角β_Ｂの組み合わせは１種類ではない。第１角α_Ｂを一定として第２角β_Ｂのみを調整することで所定の方向へ射出することができれば簡便であるので望ましい。あるいは反射面への入射光の強度等を勘案して決定してもよい。

また、図５（ｂ）は、第３反射要素２Ｃの斜視図である。
第３反射要素２Ｃは、反射面２Ｃａを有し、この反射面２Ｃａが後面３ｂに対し第１角α_Ｃで傾斜している。また、第３反射要素２Ｃは、表示パネル３の厚み方向の軸（Ｚ軸と平行な軸）を中心に回転させたように、Ｘ軸に対して第２角β_Ｃで傾いて配置されている。
図５（ｂ）に示す第３反射要素２Ｃの第２角β_Ｃは、図５（ａ）に示す第２反射要素２Ｂの第２角β_Ｂと逆向きの角度である。第２、第３反射要素２Ｂ、２Ｃが、このようそれぞれ逆向きの第２角β_Ｂ、β_Ｃを有する場合に、第３反射要素２Ｃからの反射光ＬＣと、第２反射要素２Ｂからの反射光ＬＢは、Ｘ軸方向に反対向きに射出される。

以上に、第２、第３反射要素２Ｂ、２Ｃについて説明した。その他の反射要素である第１反射要素２Ａ、第４反射要素２Ｄは、これら第２、第３反射要素２Ｂ、２Ｃと同様の構成を有する。しかしながら、第１〜第４反射要素２Ａ〜２Ｄは、それぞれの配置における第２角の構成が異なり、それぞれ異なった方向に反射光を射出する。第１〜第４反射要素２Ａ〜２Ｄは、反射光を射出する方向に応じて、配置される向き（第２角）が決定されている。

図１に示すように、各表示パターン（要素群）１０Ａ〜１０Ｄの反射要素２Ａ〜２Ｄは、表示パネル３に入射した光Ｌを反射させ、反射光ＬＡ〜ＬＤとして前面３ａ側から射出する。各反射光ＬＡ〜ＬＤの射出方向は、表示パターンごとに異なった方向となるように設定されている。

第１表示パターン（第１要素群）１０Ａの第１反射要素２Ａは、表示パネル３に入射した光Ｌを前面３ａ側（＋Ｚ方向）であって、＋Ｘ軸側に傾いた方向に反射光ＬＡとして反射させる。反射光ＬＡは、特定の視点である第１視点Ｅ１に向かって射出される。
同様に、第２表示パターン（第２要素群）１０Ｂの第２反射要素２Ｂは、表示パネル３に入射した光Ｌを前面３ａ側（＋Ｚ方向）であって、＋Ｘ軸側に傾いた方向に反射光ＬＢとして反射させる。反射光ＬＢは、特定の視点である第２視点Ｅ２に向かって射出される。この反射光ＬＢは、第１表示パターン１０Ａの反射光ＬＡと比較して、＋Ｘ軸側への傾きが少ない。

第３表示パターン（第３要素群）１０Ｃの第３反射要素２Ｃは、表示パネル３に入射した光Ｌを前面３ａ側（＋Ｚ方向）であって、−Ｘ軸側に傾いた方向に反射光ＬＣとして反射させる。反射光ＬＣは、特定の視点である第３視点Ｅ３に向かって射出される。
同様に、第４表示パターン（第４要素群）１０Ｄの第４反射要素２Ｄは、表示パネル３に入射した光Ｌを前面３ａ側（＋Ｚ方向）であって、−Ｘ軸側に傾いた方向に反射光ＬＤとして反射させる。反射光ＬＤは、特定の視点である第４視点Ｅ４に向かって射出される。この反射光ＬＤは、第３表示パターン１０Ｃの反射光ＬＣと比較して、−Ｘ軸側への傾きが少ない。

第１〜第４表示パターン１０Ａ〜１０Ｄの反射要素２Ａ〜２Ｄから射出された反射光ＬＡ〜ＬＤは、表示パネル３の前面３ａから＋Ｚ方向に高さｈの交差点Ｃで交差する。
図１に示す第１〜第４視点Ｅ１〜Ｅ４は、表示パネル３の前面３ａ側に位置する観察者の右目または左目となる視点である。本実施形態において、第１視点Ｅ１は、表示パネル３の正面に向かって最も右側（＋Ｘ側）に位置する視点であり、この第１視点Ｅ１から―Ｘ方向に第２視点Ｅ２、第３視点Ｅ３、第４視点Ｅ４が順に配置されている。

第１視点Ｅ１は、第１表示パターン１０Ａから反射される反射光ＬＡのみが視認される視点である。同様に、第２視点Ｅ２は反射光ＬＢ、第３視点Ｅ３は反射光ＬＣ、第４視点Ｅ４は反射光ＬＤのみが視認される視点である。

観察者は、第１〜第４視点Ｅ１〜Ｅ４の中から選ばれる２つの視点をそれぞれ右目、左目となるように表示パネル３を観察する。
例えば、第２視点Ｅ２を左目、第３視点Ｅ３を右目として、表示パネル３の前面３ａ側から表示パネル３を観察する観察者Ｏを想定する（図１参照）。観察者Ｏは第２視点Ｅ２（左目）で第２表示パターン１０Ｂを認識し、第３視点Ｅ３（右目）で第３表示パターン１０Ｃを認識する。第２表示パターン１０Ｂから左目（第２視点Ｅ２）に達する反射光ＬＢと、第３表示パターン１０Ｃから右目（第３視点Ｅ３）に達する反射光ＬＣとの交差点Ｃは、表示パネル３から離れた高さＨに設定されている。これによって、観察者は、両目の視差により、表示パネル３から高さＨに浮き上がる立体表示パターン１０Ｖを認識する。

図１に示す観察者Ｏが、立体表示パターン１０Ｖを認識する原理について、図６を基に説明する。
図６は、表示パネル３を光源４側から見たときの原理的な模式図である。また、図６においては、第２表示パターン１０Ｂと第３表示パターン１０Ｃに係る反射要素のみを図示する。第２表示パターン１０Ｂの複数の反射要素２Ｂとして、４つの第２反射要素２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３、２Ｂ４を示し、第３表示パターン１０Ｃの複数の反射要素として、４つの第３反射要素２Ｃ１、２Ｃ２、２Ｃ３、２Ｃ４を示す。本実施形態において、反射要素はこれより多く形成されているが、ここでは各表示パターン１０Ｂ、１０Ｃに含まれる要素を４つであるとして説明する。また、第１、第４表示パターン１０Ａ、１０Ｄの反射要素２Ａ、２Ｄについては省略する。

第２表示パターン１０Ｂの４つの第２反射要素２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３、２Ｂ４は、それぞれ、第３表示パターンの４つの第３反射要素２Ｃ１、２Ｃ２、２Ｃ３、２Ｃ４に対応している。例えば、第２反射要素２Ｂ１は、第２表示パターン１０Ｂにおいて最も＋Ｘ側に位置するドットであり、これと対応する第３反射要素２Ｃ１は、第３表示パターン１０Ｃにおいて最も＋Ｘ側に位置するドットである。ここでは説明のために、第２、第３表示パターン１０Ｂ、１０Ｃは、一対一に対応する反射要素を有しているとして説明するが、各反射要素は必ずしも対応する反射要素を備えている必要はない。即ち、要素群（表示パターン）全体として、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように立体表示パターン１０Ｖの投影描画が形成されていればよく、各反射要素の配置は限定されない。

第２反射要素２Ｂ１〜２Ｂ４は、光源４からの光を反射してそれぞれ反射光ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３、ＬＢ４を表示パネル３の前面３ａ側に射出する。第２反射要素２Ｂ１〜２Ｂ４の反射面２Ｂａは、それぞれの反射光ＬＢ１〜ＬＢ４が、観察者Ｏの左目である第２視点Ｅ２に射出されるように、その角度（図５（ａ）の第２角β_Ｂ）が設定されている。
同様に、第３反射要素２Ｃ１〜２Ｃ４は、反射光ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４を表示パネル３の前面３ａ側に射出する。第３反射要素２Ｃ１〜２Ｃ４の反射面２Ｃａは、それぞれの反射光ＬＣ１〜ＬＣ４が、観察者Ｏの右目である第３視点Ｅ３に射出されるように、その角度（図５（ｂ）の第２角β_Ｃ）が設定されている。

対応する反射要素である第２反射要素２Ｂ１と第３反射要素２Ｃ１とは、表示パネル３から＋Ｚ方向の高さＨで交差点Ｃ１を結ぶ。同様に対応する反射要素２Ｂ２と反射要素２Ｃ２、反射要素２Ｂ３と反射要素２Ｃ３、反射要素２Ｂ４と反射要素２Ｃ４は、それぞれ高さＨで交差点Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を結ぶ。
各交差点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、表示パネル３から高さＨの平面上に配置されている。

第２表示パターン１０Ｂの各反射要素２Ｂ１〜２Ｂ４からの反射光ＬＢ１〜ＬＢ４は、第２視点Ｅ２に向かって射出され観察者Ｏの左目で視認され右目では視認されない。また、第３表示パターン１０Ｃの各反射要素２Ｃ１〜２Ｃ４からの反射光ＬＣ１〜ＬＣ４は、第３視点Ｅ３に向かって射出され観察者Ｏの右目で視認され左目では視認されない。

したがって観察者Ｏは、対応する反射要素２Ｂ１、２Ｃ１から発せられた反射光ＬＢ１、ＬＣ１を空間上の交差点Ｃ１から発せられたものであると認識する。同様に観察者は、それぞれ対応する反射光ＬＢ２と反射光ＬＣ２、反射光ＬＢ３と反射光ＬＣ３、反射光ＬＢ４と反射光ＬＣ４をそれぞれ交差点Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４から発せられたものであると認識する。観察者Ｏは空間上の交差点Ｃ１〜Ｃ４に、あたかも発光源があるかの如く感じることになり、立体表示された立体表示パターン１０Ｖを認識することとなる。
表示装置１は、このようにして立体視を実現できる。

以上に、第２視点Ｅ２を左目、第３視点Ｅ３を右目とする観察者Ｏを想定した場合の立体視について説明した。しかしながら表示装置１は、図１に示す第１〜第４視点Ｅ１〜Ｅ４のうち、何れの２視点を右目、左目とする観察者を想定した場合であっても立体視が可能である。
例えば、第１視点Ｅ１と第２視点Ｅ２を左目、右目とする観察者からも立体視が可能である。即ち、表示パネル３に対して右方、左方の様々な角度にいる観察者から立体視が可能である。
また、第１視点Ｅ１と第４視点Ｅ４を左目、右目とする観察者からも立体視が可能である。この場合は、図１の観察者Ｏよりも表示パネル３に近づいた位置にいる観察者を想定することになる。即ち、観察者が表示パネル３に対して近づいた場合、離れた場合などにも立体視が可能である。

なお、図６は原理的な説明を行うための図であり、第２表示パターン１０Ｂと第３表示パターン１０Ｃとが、それぞれ一対一に対応する反射要素を有している。しかしながら、必ずしも一対一に対応する反射要素を互いに有している必要はない。反射要素の集合体としての表示パターンが、立体表示パターン１０Ｖの投射描画として構成されていれば、視差を利用して立体表示パターン１０Ｖを観察者に視認させることができる。

次に、各反射要素２Ａ〜２Ｄの反射面２Ａａ〜２Ｄａに入射する光Ｌの進行方向の広がり角γについて図５（ａ）、（ｂ）を基に説明する。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、光ＬはＸＹ平面内での広がり角γを有している。広がり角γが大きいと、反射面２Ｂａによって反射された反射光ＬＢのＸ軸成分（Ｘ−Ｚ平面内での広がり角）が大きくなる。反射光ＬＢのＸ軸成分が大きくなりすぎると、第２反射要素２Ｂから反射された反射光ＬＢの認識可能範囲が広くなる。これにより、反射光ＬＢが両目から認識されることになり、視差を利用した立体表示を行うことができない。また、広がり角γが小さすぎると、反射光ＬＢの射出範囲が狭くなる。これによって、反射光ＬＢを認識できる領域が狭くなりすぎて、観察者の位置によって画像を観察できなくなってしまう。したがって、反射面２Ｂａに入射する光ＬのＸＹ平面内での広がり角γは、１°以上１０°以下とすることが好ましく、１°以上６°以下とすることがより好ましい。

図６に示す観察者Ｏが一般的な身体的特徴を持つ人である場合に、観察者Ｏの両目間距離Ｄｅは、６０ｍｍ程度である。また、観察者Ｏの視点Ｅ２、Ｅ３と表示パネル３との距離Ｄｏは、６００ｍｍ以下として使用することが想定される。
このような条件では、反射光ＬＡ〜ＬＤのＸ軸成分でありＸ−Ｚ平面内での広がり角は、６°以下とすることで、観察者の一方の目のみに反射光ＬＡ〜ＬＤが認識されるように構成することができる。反射光ＬＡ〜ＬＤの広がり角を６°以下とするために、図５（ａ）に示す、反射要素２Ａ〜２Ｄの反射面２Ａａ〜２Ｄａに入射する光のＸＹ平面内での広がり角γ（図５（ａ）、（ｂ）参照）は、６°以下とすることが好ましい。

また、観察者Ｏの視点Ｅ２、Ｅ３と表示パネル３との距離Ｄｏが、３５０ｍｍ以下として使用することが想定される場合には、反射光ＬＡ〜ＬＤのＸ軸成分でありＸ−Ｚ平面内での広がり角は、１０°以下とすることで、観察者の一方の目のみに反射光ＬＡ〜ＬＤが認識されるように構成することができる。反射光ＬＡ〜ＬＤのＸ−Ｚ平面内での広がり角を１０°以下とするために、図５（ａ）に示す、反射要素２Ａ〜２Ｄの反射面２Ａａ〜２Ｄａに入射するＸＹ平面内での光の広がり角γ（図５（ａ）、（ｂ）参照）は、１０°以下とすることが好ましい。

なお、上述した光ＬはＸＹ平面内での広がり角γは、あくまで個別の反射要素の反射面に入射する光に関するものである。したがって、例えば同一の表示パターン（要素群）に含まれる反射要素であっても、異なる反射要素に入射する光は、それぞれ異なった角度分布を有していても良い。しかしながら、特定の反射要素に入射する光に着目した場合に、その光のＸＹ平面内での広がり角γが１°以上１０°以下又は、１°以上６°以下となっている。

本実施形態において、反射光ＬＢ１〜ＬＢ４とこれらに対応する反射光ＬＣ１〜ＬＣ４は、表示パネル３の前面３ａ側において交差点Ｃ１〜Ｃ４を結び、前面３ａ側に浮き上がる立体表示パターン１０Ｖを形成する。しかしながら、反射光ＬＢ１〜ＬＢ４とこれらに対応する反射光ＬＣ１〜ＬＣ４は、直接交差せず、その延長線が表示パネル３の後面３ｂ側で交差しても良い。この場合は、観察者Ｏにとって立体表示パターン１０Ｖが表示パネル３に対して沈んだように視認される。

反射要素２Ａ〜２Ｄは、窪み形状として透明材料に物理的に形成し、全反射を利用して光を表示パネル３の前面３ａ側に反射する。しかしながら全反射を利用する場合は、臨界角の関係から反射光が弱くなる角度方向ができることがある。そこで、より反射可能な角度領域を広げる目的で、反射要素２Ａ〜Ｄの反射面２Ａａ〜２Ｄａに銀蒸着による鏡面処理を行っても良い。

反射要素２Ａ〜２Ｄは、光源４からの光を表示パネル３の前面３ａ側に反射する反射面２Ａａ〜２Ｄａを有する構造であればよく、他の形状であっても良い。
図７（ａ）〜（ｅ）に、第１実施形態に適用可能な例として、反射要素２１、２２、２３、２４、２５、を示す。

図７（ａ）に示す反射要素２１は、一つの面を反射面２１ａとする三角錐の形状を有する。図７（ｂ）に示す反射要素２２は、円柱を斜めに切断したような形状を有しており、その切断面が反射面２２ａとして構成されている。

図７（ｃ）、（ｄ）に示す反射要素２３、２４は、円柱を倒したような形状を有している。また、図７（ｅ）に示す反射要素２５は、三角錐に類似の形状であって、反射面である一面が曲面形状を有している。これらの反射要素２３、２４、２５の反射面２３ａ、２４ａ、２５ａは、円柱外周面として形成されている。

図７（ａ）、（ｂ）の反射要素２１、２２のように、反射面２１ａ、２２ａは、平面に形成することが好ましい。また、図７（ｃ）〜（ｅ）の反射要素２３、２４、２５のように反射面２３ａ、２４ａ、２５ａを曲面とした場合は、反射面２３ａ、２４ａ、２５ａと表示パネル３と平行な面（即ち、Ｘ−Ｙ平面と平行な面）とが交わる線が直線であり、かつそれらの直線が互いに平行であることが好ましい。表示パネル３と平行な面として、いかなる高さの面を想定した場合であっても、直線であり、かつそれらが互いに平行となるように形成されていれば、反射された光がＸ軸方向へ広がることがない。具体的には図７（ｃ）〜（ｅ）のように円筒面を寝かせた形状が挙げられる。
このような曲面を反射面と使用した場合には、反射要素２１、２２を形成するための各方法の選択肢を広げることができる。

なお、図７（ａ）〜（ｅ）に示す反射要素２１〜２５においても、反射面２１ａ〜２５ａの高さｈに対する幅ｗの比ｈ／ｗは、０．２以下とすることが好ましい。高さｈに対して幅ｗを十分に大きく（５倍以上）にすることで、反射面２１ａ〜２５ａの周縁に形成されるエッヂ部２Ｂｃの割合を相対的に小さくすることができ、意図しない方向に反射する光の光量を相対的に少なくできる。

＜第１変形例＞
第１実施形態の表示装置１は、光源４として、ＬＥＤに代表される点光源を使用する。これにより、単一の反射要素の反射面に入射する光の角度分布（即ち広がり角γ）を狭めている。このような場合には、入光部近傍の両側端部付近に光が届かない領域が発生するので、そのような領域には表示パターンを配置することができない。
これに対して、ＸＹ平面内での成分を予め平行に近づけた光（具体的には、ＸＹ平面内での広がり角を１°以上１０°以下、好ましくは６°以下の光）を、表示パネル３の端面３ｃの全域に入射させても良い。このような例について、第１実施形態の第１変形例、第２変形例として図８、図９を基に説明する。

図８は、第１変形例の表示装置４１である。この表示装置４１は、光源４と表示パネル３の間に表示パネル３と略同じ厚さを有する板状のシリンドリカルレンズ４２が配置されている。
シリンドリカルレンズ４２は、扇形状に形成されている。シリンドリカルレンズ４２の扇形曲線部であるレンズ面４２ａは、表示パネル３の端面３ｃと対向するように配置されている。また、シリンドリカルレンズ４２は、レンズ面４２ａと反対側でありレンズ面４２ａの焦点側に平坦面４２ｂが形成されている。光源４は、平坦面４２ｂに対向する位置であって、レンズ面４２ａの焦点と一致するように配置されている。

光源４から照射された光Ｌは、シリンドリカルレンズ４２の平坦面４２ｂからシリンドリカルレンズ４２に入射する。光源４は光を放射状に照射するため、光Ｌは、シリンドリカルレンズ４２の内部において放射状に広がる。シリンドリカルレンズ４２のレンズ面４２ａに達した光Ｌは、屈折して平行光となり、表示パネル３に向かって射出される。さらに、光Ｌは、平行を保った状態で表示パネル３の端面３ｃから表示パネル３に入射する。

第１変形例の表示装置４１によれば、表示パネル３に入射する光の厚み方向と直交する成分を予め平行とすることができる。したがって、表示パネル３の端面３ｃから各表示パターン１０Ａ〜１０Ｄまでの距離Ｄを大きくとる必要がなく、様々な用途に適用可能な表示装置４１を提供できる。
加えて、光源４から照射された光Ｌをシリンドリカルレンズ４２によって、表示パネル３の端面３ｃの全域に分布させて入射させることができる。したがって、表示パネル３の両側端部近傍に形成された表示パターンの表示要素にも確実に光Ｌを入射させることができる。
なお、図８に示す表示装置４１は、シリンドリカルレンズ４２が表示パネル３と別体として構成されているが、光Ｌを平行光とすることに支障のない範囲で、これらは部分的に連結されていても良い。
また、表示装置４１において、シリンドリカルレンズ４２は、単数に限らず複数を並べる構成であっても良い。

＜第２変形例＞
図９は、第２変形例の表示装置４４である。この表示装置４４は、点光源である光源５から照射された光Ｌを反射させて平行光とする反射体４５を有している。
反射体４５は、透明材料からなる。また、反射体４５は、その外形に放物線形状が形成された板状部材である。反射体４５の厚さは、表示パネル３と略同じ厚さである。反射体４５は、放物線状の反射曲面４５ａと、この反射曲面４５ａの反対側に形成される平坦面４５ｂを有している。反射曲面４５ａには、反射体４５の内側から入射する光が反射するように鏡面が形成されている。

反射体４５は、その平坦面４５ｂと表示パネル３の端面３ｃとが平行に向かい合うように配置されている。また、反射体４５の放物線の焦点にあたる部分には、光源５が配置されている。この光源５には、前記平坦面４５ｂ側に遮蔽部５ａが設けられている。この遮蔽部５ａによって、光源５から照射された光は、直接平坦面４５ｂ側に入射することがない。

光源５から照射された光Ｌは、反射曲面４５ａに達すると、表示パネル３側に反射される。反射曲面４５ａは、放物線状に形成されており、この放物線の焦点に光源５が配置されているため、反射された光ＬはＸ軸成分を持たない平行光となる。光Ｌは、平坦面４５ｂ、端面３ｃを介し表示パネル３に入射する。

第２変形例の表示装置４４によれば、上述した第１変形例の表示装置４１と同様の効果を得ることができる。即ち、表示パネル３の端面３ｃから各表示パターン１０Ａ〜１０Ｄまでの距離Ｄを大きくとる必要がなく、様々な用途に適用可能な表示装置４４を提供できる。さらに、光源４から照射された光Ｌを反射体４５によって、表示パネル３の端面３ｃの全域に分布させて入射させることで、表示パネル３の両側端部近傍に形成された表示パターンの表示要素にも確実に光Ｌを入射させることができる。
加えて、反射体４５の平坦面４５ｂから射出された光Ｌは、表示パネル３の端面３ｃのいかなる位置においても、同じ距離の隙間を通過して表示パネル３に入射する。したがって、光Ｌは光度分布を持ちにくい。即ち、各表示パターン１０Ａ〜１０Ｄに同等の光度の光を照射することができる。これにより、各表示パターン１０Ａ〜１０Ｄによって、光の光度を一定にして、より鮮明に立体表示パターン１０Ｖを視認させることが可能になる。
なお、図９に示す表示装置４４は、反射体４５が表示パネル３と別体として構成されているが、反射体４５を表示パネル３の一部とし、表示パネル３の一部に反射曲面４５ａを形成しても良い。
また、表示装置４４において、反射体４５は、単数に限らず複数を並べる構成であっても良い。

＜第３変形例＞
第１実施形態の表示装置１は、光源４を表示パネル３の端面３ｃ側に配置して、点光源から照射した光Ｌを端面３ｃから表示パネル３に入射させている。
これに対して、光源４を表示パネルの前面又は後面側に配置し、光源４からの光Ｌを前面又は後面から表示パネルに入射させても良い。このような例について第３、第４変形例として図１０、図１１を基に説明する。

図１０は、第１実施形態の第３変形例の表示装置７１の断面模式図である。この表示装置７１は、表示パネル７３とその前面７３ａ側に配置された光源４とを有している。表示パネル７３の前面または後面または内部には、複数の反射要素７２が形成されており、これらの反射要素７２が複数の表示パターンを構成している。
反射要素７２には、反射面７２ａが形成されている。反射面７２ａは、反射要素７２の光源４に対向する側の面に形成されている。この反射要素７２は、光を表示パネル７３の前面７３ａ側に反射するように鏡面が形成されている。
光源４から照射された光Ｌは、前面７３ａから表示パネル７３に入射して、反射要素７２の反射面７２ａに到達する。この光Ｌは、反射面７２ａによって反射されて、表示パネル７３の前面７３ａ側に射出される。さらに光Ｌは、表示パネル７３の前面７３ａ側の視点Ｅによって視認される。
各反射要素７２の反射面７２ａは、光源４から表示パネル７３に入射する方向（Ｙ軸方向）に沿って、各々傾斜角（第１角α）が変えられていてもよい。各反射要素７２の反射面７２ａは、光源４から入射した光を視点Ｅに向かって反射するように、第１角α（図示あり）と第２角β（図示を省略、図３（ｂ）のβ_Ｂ、β_Ｃに相当）が各々調整される。
このような場合、反射要素７２の反射面７２ａは常に全反射臨界角を外れるので、反射要素の反射面には鏡面処理を施す必要がある。

この表示装置７１によれば、光源４の配置を表示パネル７３の前面７３ａ側とすることができる。したがって、表示パネル７３の周縁にいかなる装置も配する必要がなく意匠性の高い表示装置７１を提供できる。

＜第４変形例＞
図１１は、第１実施形態の第４変形例の表示装置８１の断面模式図である。この表示装置８１は、表示パネル８３とその後面８３ｂ側に配置された光源４とを有している。表示パネル８３の前面または後面または内部には、複数の反射要素８２が形成されており、これらの反射要素８２が複数の表示パターンを構成している。
反射要素８２には、反射面８２ａが形成されている。反射面８２ａは、反射要素８２の光源４に対向する側の面に形成されている。この反射要素８２は、光を表示パネル８３の前面８３ａ側に反射するように鏡面が形成されている。
光源４から照射された光Ｌは、後面８３ｂから表示パネル８３に入射して、反射要素８２の反射面８２ａに到達する。この光Ｌは、反射面８２ａによって反射されて、表示パネル８３の前面８３ａ側に射出される。さらに光Ｌは、表示パネル８３の前面８３ａ側の視点Ｅによって視認される。
各反射要素８２の反射面８２ａは、光源４から表示パネル８３に入射する方向（Ｙ軸方向）に沿って、各々傾斜角（第１角α）が変えられていてもよい。各反射要素８２の反射面８２ａは、光源４から入射した光を視点Ｅに向かって反射するように、第１角α（図示あり）と第２角β（図示を省略、図３（ｂ）のβ_Ｂ、β_Ｃに相当）が各々調整される。
反射要素が、表示パネル８３の後面に形成された窪みである場合には、反射要素８２の反射面８２ａは常に全反射臨界角内であるので、反射面８２ａを鏡面処理する必要はない。

＜第２実施形態＞
次に第２実施形態について説明する。
上述の第１実施形態においては、対応する反射要素同士の交差点は、表示パネル３の前面３ａから一定の高さＨに構成される。したがって、立体表示パターン１０Ｖは、表示パネル３の前面３ａから浮き上がって見えるものの、浮き上がった立体表示パターン１０Ｖそのものは、平面的に視認される。
これに対し、対応する反射要素からの反射光の交差点を高さ方向にずらして配置してもよい。この場合には、立体表示パターンは、浮き上がって見えるのみならず、パターン自体が立体的に表現される。このような立体視を可能とする表示装置３１について、第２実施形態として図１２を基に説明する。

図１２は、第２実施形態の表示装置３１の概念図である。上述の第１実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図１２に示すように、表示装置３１は、透明材料からなる表示パネル３３と、この表示パネル３３の端面３３ｃから光を入射する点光源（光源）４とから概略構成されている。
この表示装置３１は、光源４から入射した光を表示パネル３３の前面３３ａ側に反射させ表示パネル３３の前面３３ａ側から観察する観察者の左目（第１視点Ｅ１）、右目（第２視点Ｅ２）にそれぞれ入射させて、観察者Ｏに対して球（立体表示パターン、表示物）３０Ｖを立体的に認識させる装置である。

表示パネル３３は、球３０Ｖを観察者に認識させるために第１視点Ｅ１と第２視点Ｅ２に対応する２つの表示パターン（第１表示パターン３０Ａ、第２表示パターン３０Ｂ）を有している。
第１表示パターン３０Ａは、表示パネル３３から浮き上がった仮想的な球３０Ｖに対して第１視点Ｅ１から表示パネル３３の面上に描画された投影描画である。同様に第２表示パターン３０Ｂは、球３０Ｖに対して第２視点Ｅ２から表示パネル３３の面上に描画された投影描画である。第１視点Ｅ１と第２視点Ｅ２をそれぞれ観察者の左目（第１視点Ｅ１）、右目（第２視点Ｅ２）から認識させることで、視差を利用して球３０Ｖを認識させることができる。
第１表示パターン（第１要素群）３０Ａは、第１反射要素３２Ａが集合して構成されている。複数の第１反射要素３２Ａは、それぞれ光源４からの光Ｌを反射して、第１視点Ｅ１に入射させる。
同様に、第２表示パターン（第２要素群）３０Ｂは、光Ｌを反射して第２視点Ｅ２に入射させる複数の第２反射要素３２Ｂが集合して構成されている。
なお、第１反射要素３２Ａ及び第２反射要素３２Ｂは、第１実施形態と同様に、表示パネル３３の後面３３ｂに形成されており、同様の形状を有している。

第１表示パターン３０Ａに含まれる複数の第１反射要素３２Ａのうち、任意のひとつを反射要素３２Ａ１とする。また、この反射要素３２Ａ１に対応する第２表示パターン３０Ｂの反射要素を反射要素３２Ｂ１とする。
第１表示パターン３０Ａの反射要素３２Ａ１は、第１視点Ｅ１に向かって反射光ＬＡ１を射出する。第２表示パターン３０Ｂの反射要素３２Ｂ１は、第２視点Ｅ２に向かって反射光ＬＢ１を射出する。これら反射光ＬＡ１、ＬＢ１は、それぞれ他方の視点からは認識されない。したがって、観察者Ｏは、反射光ＬＡ１と反射光ＬＢ１との交差点Ｃ１に発光点があるかのように認識する。この交差点Ｃ１は、表示パネル３３の前面３３ａ側であって高さＨ１の位置に構成される。

また、第１表示パターン３０Ａの第１反射要素３２Ａのうち、先の反射要素３２Ａ１とは異なる反射要素３２Ａ２と、この反射要素３２Ａ２に対応する第２表示パターン３０Ｂの反射要素３２Ｂ２について説明する。
反射要素３２Ａ２と反射要素３２Ｂ２とからそれぞれ反射される反射光ＬＡ２、ＬＢ２は、表示パネル３３の前面３３ａ側であって、高さＨ２の位置で交差点Ｃ２を構成する。したがって、観察者Ｏは、高さＨ２の位置に発光点があるかのように認識する。

交差点Ｃ１と交差点Ｃ２とは、それぞれ異なる高さＨ１、Ｈ２に認識される。このように、球３０Ｖの表面を構成するように、各表示パターン３０Ａ、３０Ｂの反射要素、３２Ａ、３２Ｂのそれぞれの反射方向を設定することで、球３０Ｖを立体的に認識させることができる。

なお、第１表示パターン３０Ａと第２表示パターン３０Ｂとは、必ずしも一対一に対応する反射要素を互いに有している必要はない。反射要素の集合体としての表示パターンが、仮想的な球３０Ｖの投射描画として構成されていれば、視差を利用して球３０Ｖを観察者に立体的に視認させることができる。

＜第３実施形態＞
次に、２枚の表示パネルを有する第３実施形態の表示装置５１について説明する。
図１３は、第３実施形態の表示装置５１の概念図である。上述の第１実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

表示装置５１は、第１表示パネル５３と、この第１表示パネル５３の後面５３ｂ側に積層された第２表示パネル５４と、第１表示パネル５３の端面５３ｃに設けられた光源４Ａと、第２表示パネル５４の端面５４ｃに設けられた光源４Ｂと、を有している。光源４Ａは、端面５３ｃから表示パネル３５の内部に光Ｌ１を照射し、光源４Ｂは、５４ｃから表示パネル５４の内部に光Ｌ２を照射する。

第１表示パネル５３と第２表示パネル５４とは、密着することなく積層されている。第１表示パネル５３と第２表示パネル５４とを密着させると、一方のパネルから他方のパネルに光が浸入し、立体的な視認性を阻害する虞がある。

第１表示パネル５３の後面５３ｂには、第１表示パターン５５Ａ、及び第２表示パターン５５Ｂが形成されている。第１表示パターン５５Ａは、複数の第１反射要素５７Ａの集合体（要素群）として構成され、第２表示パターン５５Ｂは、複数の第２反射要素５７Ｂの集合体（要素群）として構成されている。第１表示パターン５５Ａ、及び第２表示パターン５５Ｂは、共に描画「Ａ」を形成する。

第１表示パネル５３に照射された光Ｌ１は、第１、第２表示パターン５５Ａ、５５Ｂの反射要素５７Ａ、５７Ｂによって反射され、それぞれ反射光ＬＡ１、ＬＢ２として第１表示パネル５３の前面５３ａ側に射出される。反射光ＬＡ１と、反射光ＬＢ２は、第１表示パネル５３の前面５３ａ側の空間で交差して、それぞれ第１視点Ｅ１、第２視点Ｅ２に向かう。第１視点Ｅ１に向かう反射光ＬＡは、第２視点Ｅ２からは視認されず、第２視点Ｅ２に向かう反射光ＬＢは、第１視点Ｅ１からは視認されない。第１、第２視点Ｅ１、Ｅ２をそれぞれ左目、右目として、第１表示パネル５３の前面５３ａ側から第１、第２表示パネル５３、５４を観察する観察者は、表示パネル５３から浮き上がる立体表示パターン（表示物）５５Ｖとして描画「Ａ」を認識する。

第２表示パネル５４の後面５４ｂには、第１表示パターン５６Ａ、及び第２表示パターン５６Ｂが形成されている。第１表示パターン５６Ａは、複数の第１反射要素５８Ａの集合体（要素群）として構成され、第２表示パターン５６Ｂは、複数の第２反射要素５８Ｂの集合体（要素群）として構成されている。第１表示パターン５６Ａ、及び第２表示パターン５６Ｂは、共に描画「Ｂ」を形成する。

第２表示パネル５４に照射された光Ｌ２は、第１、第２表示パターン５６Ａ、５６Ｂの反射要素５８Ａ、５８Ｂによって反射され、それぞれ反射光ＬＡ２、ＬＢ２として第１表示パネル５３の前面５３ａ側に射出される。反射光ＬＡ２と、反射光ＬＢ２は、交差した後にそれぞれ第１視点Ｅ１、第２視点Ｅ２に向かう。第１、第２視点Ｅ１、Ｅ２をそれぞれ左目、右目として、第１表示パネル５３の前面５３ａ側から第１、第２表示パネル５３、５４を観察する観察者は、表示パネル５３から浮き上がる立体表示パターン（表示物）５５Ｖとして描画「Ｂ」を認識する。

第３実施形態の表示装置５１は、光源４Ａと光源４Ｂとを同時に点灯させることで、観察者に立体的に浮き上がる描画「Ａ」と描画「Ｂ」を同時に認識させることができる。
光源４Ａと光源４Ｂとを交互に点灯させた場合には、所定のタイミングで切り替わる立体的な描画「Ａ」と描画「Ｂ」とを表示することができる。このように、表示を切り替える手法によってアニメーションを表示させることもできる。

また、１枚の表示パネルは、１種類の色のみを表示するため、表示パネルを積層することにより、多色の表現が可能となる。
本実施形態においては、光源Ａと光源Ｂとを異なる色の光を発する光源とすることで、２色の立体表現が可能となる。
さらに、第１、第２の表示パネル５３、５４に加え第３の表示パネルを用いて、それぞれに照射する光源の色を光の三原色である赤、緑、青としても良い。この場合は、第１、第２、第３の表示パネルで同じ描画（例えば描画「Ａ」）を形成して、光源を切り替えることで、様々な色に発色する立体描画を表示させることができる。

加えて、第３実施形態の表示装置５１は、表示パネル５３、５４を積層した構造を有することで、観察者の目の焦点が表示パネルの前面に集中しにくくなる。したがって、この表示装置５１によれば、観察者にとって立体的な視認がしやすくなる。

＜第４実施形態＞
次に第４実施形態について説明する。
図１４は、第４実施形態の表示装置６１の概念図である。上述の第１実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図１４に示すように、表示装置６１は、透明材料からなる表示パネル６３と、この表示パネル６３の端面６３ｃから光を入射する点光源（光源）４とから概略構成されている。
この表示装置６１は、光源４から入射した光を表示パネル６３の前面６３ａ側に反射させ表示パネル６３の前面６３ａ側の互いに異なる方向に位置する第１観察者Ｏ１と第２観察者Ｏ２とに対して異なる表示パターン（それぞれ描画「Ａ」、描画「Ｂ」）を視認させる装置である。

表示パネル６３は、第１視点Ｅ１と第２視点Ｅ２に対応する２つの表示パターン（第１表示パターン６０Ａ、第２表示パターン６０Ｂ）を有している。
第１表示パターン６０Ａは、第１反射要素６２Ａの集合体（要素群）として、描画「Ａ」を表示する。第１反射要素６２Ａは、光源４からの光Ｌを反射して、第１視点Ｅ１に入射させる。
第２表示パターン６０Ｂは、第２反射要素６２Ｂの集合体（要素群）として描画「Ｂ」を表示する。第２反射要素６２Ｂは、光源４からの光Ｌを反射して、第２視点Ｅ２に入射させる。
第１、第２反射要素６２Ａ、６２Ｂは、表示パネル６３の後面６３ｂに形成された切欠（窪み）であり、第１実施形態の各反射要素２Ａ〜２Ｄと同様の形状を有する。
なお、第１反射要素６２Ａ及び第２反射要素６２Ｂは、第１実施形態と同様に、表示パネル６３の後面６３ｂに形成されており、同様の形状を有している。

図１５は、表示パネル６３を光源４側から見たときの模式図である。
第１表示パターン６０Ａに含まれる複数の第１反射要素６２Ａの反射面６２Ａａと、第２表示パターン６０Ｂに含まれる複数の第２反射要素６２Ｂの反射面６２Ｂａとは、互いに異なった方向（第１観察者Ｏ１に向かう方向と、第２観察者Ｏ２に向かう方向）に反射光ＬＡ、ＬＢを射出するように構成されている。
第１表示パターン６０Ａの第１反射要素６２Ａは、光源４からの光を反射し反射光ＬＡを第１観察者Ｏ１に向けて射出する。複数の第１反射要素６２Ａの反射面６２Ａａは、第１観察者Ｏ１の右目Ｅ１Ｒ及び左目Ｅ１Ｌからそれぞれ視認される。また、この反射光ＬＡの拡散は一定の範囲に収まっているため、反射光ＬＡは第２観察者Ｏ２からは視認されない。
同様に、第２表示パターン６０Ｂの反射要素は、光源４からの光を反射光ＬＢとして第２観察者Ｏ２に視認される。また、この反射光ＬＢは、第１観察者Ｏ１からは視認されない。

このように構成された表示装置６１によれば、第１観察者Ｏ１からは、第１表示パターン６０Ａの描画「Ａ」を視認することができ、第２表示パターン６０Ｂの描画「Ｂ」を視認できない。同様に、第２観察者Ｏ２からは、第２表示パターン６０Ｂの描画「Ｂ」を視認することができ、第１表示パターン６０Ａの描画「Ａ」を視認できない。即ち、この表示装置６１は、異なる視点で描画パターンを変えることができる。例えば第１観察者Ｏ１が、第２観察者Ｏ２の位置に移動することで、視認される表示パターンが描画「Ａ」から描画「Ｂ」に徐々に切り替わるモーフィングを実現できる。第１、第２表示パターン６０Ａ、６０Ｂに対応する描画を人物の動作に対応させることで、観察者の視点を変えることで動作するアニメーション表現を行うこともできる。また、表示パネル６３自体を移動させたり回転させたりして、観察者と表示パネルとの相対的な位置関係を変えることで、観察者に認識させる描画を切り替えても良い。

以上に、様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１、３１、４１、４４、５１、６１、７１、８１…表示装置、２Ａ、２Ｂ、２Ｂ１、２Ｂ２、２Ｂ３、２Ｂ４、２Ｃ、２Ｃ１、２Ｃ２、２Ｃ３、２Ｃ４、２Ｄ、２１、２２、２３、２４、２５、３２Ａ、３２Ｂ、５７Ａ、５７Ｂ、５８Ａ、５８Ｂ、６２Ａ、６２Ｂ、７２、８２…反射要素、２Ａａ、２Ｂａ、２Ｃａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２５ａ、６２Ａａ、６２Ｂａ、７２ａ、８２ａ…反射面、３、３３、５３、５４、６３、７３、８３…表示パネル、３ａ、３３ａ、５３ａ、５４ａ、６３ａ、７３ａ、８３ａ…前面（表面）、３ｂ、３３ｂ、５３ｂ、５４ｂ、６３ｂ、７３ｂ、８３ｂ…後面（表面）、３ｃ、３３ｃ、５３ｃ、５４ｃ、６３ｃ…端面、４、５…光源、５ａ…遮蔽部、１０Ａ、３０Ａ、５５Ａ、５６Ａ、６０Ａ、…第１表示パターン（要素群）、１０Ｂ、３０Ｂ、５５Ｂ、５６Ｂ、６０Ｂ…第２表示パターン（要素群）、１０Ｃ…第３表示パターン（要素群）、１０Ｄ…第４表示パターン（要素群）、１０Ｖ、５５Ｖ、５６Ｖ…立体表示パターン（表示物）、３０Ｖ…球（立体表示パターン、表示物）、４２…シリンドリカルレンズ、４４…表示装置、４５…反射体、４５ａ…反射曲面、４５ｂ…平坦面、Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４…交差点、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４…視点、Ｅ１Ｌ…左目、Ｅ１Ｒ…右目、Ｌ…光、ＬＡ、ＬＡ１、ＬＡ２、ＬＢ、ＬＢ１、ＬＢ２、ＬＢ３、ＬＢ４、ＬＣ、ＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３、ＬＣ４、ＬＤ…反射光、Ｏ、Ｏ１、Ｏ２…観察者、ｈ…高さ、ｗ…幅、α、α_Ｂ、α_Ｃ…第１角、β_Ｂ、β_Ｃ…第２角、γ…広がり角

Claims (13)

1. 透明材料からなる表示パネルと、
   前記表示パネルの表面または内部に設けられたドット状の反射要素を構成要素とし、全体として特定の表示パターンを表示する要素群とを備え、
   前記要素群を、予め設定された複数の視点毎にそれぞれ設け、各視点について設けた前記要素群は、その視点に向けて視差を与えるための光学素子を介さずに光源からの光を反射し、その反射光によって前記要素群が表示する前記表示パターンは前記設定された視点で視認され、設定されない視点では視認されない表示装置。
2. 前記光源をさらに備える請求項１に記載の表示装置。
3. 前記表示パネルが導光板であり、前記反射要素は導光板表面に設けられたドット状の窪みであり、導光板端面に前記光源が接続され、接続された前記光源は点状光源または平行光源である請求項２に記載の表示装置。
4. 前記点状光源と導光板の間にシリンドリカルレンズまたは放物面鏡を配し、レンズまたは放物面鏡の焦点に前記点状光源が設置されることにより、前記点状光源から照射された光の前記表示パネルの厚さ方向と直交する成分を平行とする請求項３に記載の表示装置。
5. 各視点について設けた前記要素群は、その視点から立体視される仮想的な特定の表示物を投影した前記表示パネル上の投影パターンを、前記表示パターンとして表示する請求項２から４の何れか一項に記載の表示装置。
6. 前記光源が前記表示パネルに対し、前記設定された複数の視点が並ぶ方向に直交する方向から前記表示パネルに光を入射させる請求項５に記載の表示装置。
7. 前記反射要素に入射する光の広がり角が、前記表示パネルの厚さ方向と直交する方向に１°以上１０°以下である請求項３から６の何れか一項に記載の表示装置。
8. 前記反射要素が、前記表示パネルの厚さ方向に沿った高さがｈであり、厚さ方向に直交する幅がｗであり、ｈ／ｗが０．２以下である反射面を有する請求項３から７の何れか一項に記載の表示装置。
9. 前記ドット状の反射要素の反射面が、平面、又は円筒面である請求項１から８の何れか一項に記載の表示装置。
10. 前記光源が、前記表示パネルの前面側に配置され、前記光源からの光が前記表示パネルの前面から入射する請求項２に記載の表示装置。
11. 前記光源が、前記表示パネルの後面側に配置され、前記光源からの光が前記表示パネルの後面から入射する請求項２に記載の表示装置。
12. 前記表示パネルを複数備え、これらが互いに積層されている請求項１から１１の何れか一項に記載の表示装置。
13. 透明材料からなる表示パネルと、
    前記表示パネルの表面または内部に設けられたドット状の反射要素を構成要素とし、全体として特定の表示パターンを表示する要素群と、を備えた表示装置を用いて、
    前記要素群を、予め設定された複数の視点毎にそれぞれ設け、各視点について設けた前記要素群は、その視点に向けて視差を与えるための光学素子を介さずに光源からの光を反射し、その反射光によって前記要素群が表示する前記表示パターンは前記設定された視点で視認され、設定されない視点では視認されない、表示方法。

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