(57)【要約】【課題】  観察者からみて奥行きの異なる位置にある複数の観察対象を光学的に重ねて表示する表示装置において、部品点数を削減し、装置を薄型化し、より明るい表示を実現する。【解決手段】  表示面を遠距離表示領域と近距離表示領域に分けた単一の液晶表示素子と、近距離表示領域の前面に配置する偏光分離素子と、遠距離表示領域の前面に配置する偏光変換素子と、遠距離表示領域から放射する映像光を偏光分離素子に向けて反射する全反射ミラーを備える表示装置であって、近距離表示領域から放射する映像光は偏光分離素子を透過して観察者に観察され、遠距離表示領域から放射する映像光は偏光変換素子を通過し、全反射ミラーで反射した後、偏光分離素子で反射して観察者に観察される表示装置。【選択図】図１
2005181914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列配置した複数の観察対象と、複数の反射鏡とを備え、前記複数の反射鏡のひとつは全反射ミラーであり、その他の反射鏡はハーフミラーであり、前記ハーフミラーは観察者からみて最も遠い位置に配置した観察対象以外の観察対象の前面側に配置し、前記全反射ミラーは観察者からみて最も遠い位置に配置した観察対象からの光を前記ハーフミラーに向けて反射するように配置し、観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象からの光は、観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象の前面に配置したハーフミラーを透過して観察され、観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象以外の観察対象からの光は、観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象の前面に配置したハーフミラーで反射して観察されることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記複数の観察対象が同一平面上、或いは略同一平面上に配置され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】
前記複数の反射鏡はその反射面が互いに平行であり、さらに、前記反射面は前記複数の観察対象が配置される平面に対して、０°から４５°の角度で配置することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記複数の観察対象が複数の２次元表示素子の表示面であり、前記複数の２次元表示素子はその構成部材の少なくともひとつが共通化されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面であり、前記２次元表示素子は映像光として所定の偏光を放射するものであり、前記ハーフミラーの少なくとも一つが所定の偏光成分は反射し、これと偏光状態が異なる偏光成分は透過する偏光分離素子、あるいは、所定の偏光成分は透過し、これと偏光状態が異なる偏光成分は反射する偏光分離素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面であり、前記２次元表示素子は映像光として所定の直線偏光を放射するものであり、前記ハーフミラーの少なくとも一つが所定の直線偏光成分は反射し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は透過する偏光分離素子、あるいは所定の直線偏光成分は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は反射する偏光分離素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面であり、前記２次元表示素子は映像光として所定の直線偏光を放射するものであり、前記ハーフミラーの少なくとも一つが所定の直線偏光成分は反射し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は透過する偏光分離素子であり、
前記偏光分離素子をその前面に配置する２次元表示素子の表示面、もしくは表示領域と、前記偏光分離素子の間に、入射する光の直線偏光の偏光軸を９０°回転させる偏光変換素子を配置することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面であり、前記２次元表示素子は映像光として所定の直線偏光を放射するものであり、前記ハーフミラーのうち、観察者からみて２番目に遠い位置に配置した観察対象の前面に配置するハーフミラーが所定の直線偏光成分は反射し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は透過する偏光分離素子であり、この偏光分離素子と観察者からみて最も遠い位置に配置した観察対象との間に、入射する光の直線偏光の偏光軸を９０°回転させる偏光変換素子を配置することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面であり、前記２次元表示素子は映像光として所定の直線偏光を放射するものであり、前記ハーフミラーのうち、観察者からみて２番目に遠い位置に配置した観察対象の前面に配置するハーフミラーが所定の直線偏光成分は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は反射する偏光分離素子であり、この偏光分離素子と観察者からみて最も遠い位置に配置した観察対象との間に、入射する光の直線偏光の偏光軸を９０°回転させる偏光変換素子を配置することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域であり、前記複数の表示領域のうち、少なくとも１組の隣り合う表示領域から放射される映像光が互いに偏光軸が直交した直線偏光であり、前記１組の隣り合う表示領域のうち、観察者からみて近い距離にある表示領域の前面に配置する前記ハーフミラーが、前記１組の隣り合う表示領域のうち観察者からみて近い距離にある表示領域から放射する直線偏光は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は反射する偏光分離素子、或いは前記１組の隣り合う表示領域のうち観察者からみて近い距離にある表示領域から放射する直線偏光は反射し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は透過する偏光分離素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記複数の観察対象が複数の２次元表示素子の表示面であり、前記複数の表示面のうち、少なくとも１組の隣り合う表示面から放射される映像光が互いに偏光軸が直交した直線偏光を放射するものであり、前記１組の隣り合う表示面のうち、観察者からみて近い距離にある表示面の前面に配置する前記ハーフミラーが、前記１組の隣り合う表示面のうち観察者からみて近い距離にある表示面から放射する直線偏光は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は反射する偏光分離素子、或いは前記１組の隣り合う表示面のうち観察者からみて近い距離にある表示面から放射する直線偏光は反射し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は透過する偏光分離素子であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１３】
観察者からみて奥行きの異なる位置にある複数の観察対象を光学的に重ねて表示する表示装置の表示方法であって、前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面であり、前記複数の表示領域、もしくは前記複数の表示面には同じ表示対象を同時には表示せず、さらに遠くにあるものはその距離に対応する表示領域もしくは表示面に表示し、近くにあるものはその距離に対応する表示領域もしくは表示面に表示することを特徴とする表示方法。
【請求項１４】
観察者からみて奥行きの異なる位置にある複数の観察対象を光学的に重ねて表示する表示装置の表示方法であって、前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面であり、前記２次元表示素子に表示する映像は、異なる奥行きにわたり連続的に存在する表示対象については観察者から遠い奥行きにある部分はその奥行きに対応する表示領域もしくは表示面のみに表示し、観察者から近い奥行きにある部分はその奥行きに対応する表示領域もしくは表示面のみに表示し、異なる奥行きの中間位置に相当する部分はそれ以外の部分よりも暗く表示することを特徴とする表示方法。
【請求項１５】
観察者からみて奥行きの異なる位置にある複数の観察対象を光学的に重ねて表示する表示装置の表示方法であって、前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面であり、前記２次元表示素子に表示する映像は、奥行きの異なる位置にある表示対象が重なる場合、相対的に遠くにある表示対象のうち、相対的に近くにある表示対象によって遮蔽される部分は、前記相対的に遠くにある表示対象を表示する表示領域もしくは表示面において、前記相対的に近くにある表示対象によって遮蔽される領域に相当する部分の少なくとも一部を暗く表示することを特徴とする表示方法。
【請求項１６】
並列配置した複数の観察対象と、複数の反射鏡とを備え、前記複数の反射鏡のひとつは全反射ミラーであり、その他の反射鏡はハーフミラーであり、前記ハーフミラーは前記複数の観察対象の前面に配置し、前記全反射ミラーは前記ハーフミラーの前面側であって、前記複数の観察対象のうち、その両端に配置する観察対象の一方の観察対象を第１の観察者が観察する際に妨げとならず、さらに前記両端に配置する観察対象の他方の観察対象を第２の観察者が観察する際に妨げとならない形状および位置に配置し、第１の観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象からの光は、第１の観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象の前面に配置するハーフミラーを透過して観察され、第１の観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象以外の観察対象からの光は、第１の観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象の前面に配置するハーフミラーで反射して観察され、第２の観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象からの光は、第２の観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象の前面に配置するハーフミラーを透過して観察され、第２の観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象以外の観察対象からの光は、第２の観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象の前面に配置するハーフミラーで反射して観察されることを特徴とする表示装置。
【請求項１７】
前記複数の観察対象が同一平面上、或いは略同一平面上に配置されることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記複数の反射鏡はその反射面が互いに平行であり、さらに、前記反射面は前記複数の観察対象が配置される平面に対して、平行に配置することを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記複数の観察対象が複数の２次元表示素子の表示面であり、前記複数の２次元表示素子はその構成部材の少なくともひとつが共通化されている、或いは前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面であり、前記２次元表示素子は映像光として所定の偏光を放射するものであり、前記ハーフミラーの少なくとも一つが所定の偏光成分は反射し、これと偏光状態が異なる偏光成分は透過する偏光分離素子、あるいは、所定の偏光成分は透過し、これと偏光状態が異なる偏光成分は反射する偏光分離素子であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の表示装置と、前記表示装置を固定する筐体、もしくは板状部材と、前記表示装置を観察するための表示部を有し、
前記表示部が前記筐体、もしくは板状部材に設けられた開口部、あるいはその一部を遮光部材で遮蔽した部分であることを特徴とする機器。
【請求項２２】
請求項１６に記載の表示装置と、前記表示装置を固定する筐体、もしくは板状部材と、前記表示装置を観察するための表示部を有し、
前記表示部が前記筐体、もしくは板状部材に設けられた２つの開口部、あるいはその一部を遮光部材で遮蔽した２つの部分であることを特徴とする機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者からみて距離（奥行き）が異なる位置にある複数の観察対象を光学的に重ねて観察できる表示装置、及び奥行きを感じさせる表示方法、及びこれらを備える機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
映像情報を表示する装置としては表示素子としてＣＲＴ(Cathod-Ray Tube），プラズマディスプレイパネル，液晶表示素子，有機エレクトロルミネッセンス表示素子等を備える直視型の表示装置や、小型の表示素子が形成した光学画像をスクリーンに拡大投影するプロジェクション型の表示装置がある。
【０００３】
これらの表示装置はいずれも基本的には２次元の映像情報をもとに２次元像を表示するものである。ここでは以下、２次元像を表示する表示素子およびこれを備える表示装置のことをそれぞれ２次元表示素子及び２次元表示装置と呼ぶ。
【０００４】
これらの表示装置のうち、特に液晶表示素子を備える表示装置は薄型，軽量であることから大画面テレビ，パーソナルコンピューター用のモニター，携帯電話，ゲーム機、或いはパチンコやパチスロなどの遊技機等に幅広く利用されている。
【０００５】
ところで、従来から複数の２次元表示素子または２次元表示装置の表示面を観察者からみて奥行きの異なる位置（距離）に配置し、光学的に重ねて表示することで観察者に奥行き感や立体感を感知させる表示装置がある。このような表示装置は単に２次元像を表示する表示装置と比べると表現力が高く、より臨場感のある表示を実現できる。
【０００６】
このような表示装置の典型的な構造としては複数の２次元表示素子と、ハーフミラーを有し、ハーフミラーを透過して観察される２次元表示素子の表示面と、ハーフミラーで反射して観察される２次元表示素子の表示面を奥行きの異なる位置に配置する表示装置がある。図４３はこのような従来技術の一例を示すもので、２つの表示素子とハーフミラーを備える表示装置の概略断面図である。ここでは２次元表示素子として液晶表示素子を用い、観察者からみて奥行きが遠い位置に配置した表示素子（以下、遠距離用表示素子とも呼ぶ）からの映像光（以下、遠距離映像光とも呼ぶ）はハーフミラーを透過して観察され、観察者からみて奥行きが近い位置に配置した表示素子(以下、近距離用表示素子とも呼ぶ)からの映像光（以下、近距離映像光とも呼ぶ）はハーフミラーで反射して観察される場合を示す。この場合、観察者からみて奥行きの異なる位置に配置した２つの表示面に表示される映像は、ハーフミラーで光学的に合成され、重なった状態で観察される。
【０００７】
このような構造では異なる奥行き（距離）に配置する表示面が２つの場合、２つの２次元表示素子が必要となる。つまり、このような構造では異なる奥行きに配置する表示面の数と同じ数の２次元表示素子が必要となるため部品点数が増え、装置が大型化してしまうという欠点がある。特に２次元表示素子として液晶表示素子や有機エレクトロルミネッセンス表示素子などの薄型の表示素子を用いる場合にはその薄型という特徴は十分に活かすことができない。
【０００８】
また、従来技術では遠距離映像光と近距離映像光の合成はハーフミラーを介して行うが、一般にハーフミラーは透過率Ｔ％と反射率Ｒ％の合計が最大で１００％となるものである。このため表示素子から放射する遠距離映像光と近距離映像光はそれぞれＲ％とＴ％の光が観察者には至らず損失光となり、観察者に届く映像光は表示素子から放射する光の半分以下に低減してしまうという問題があった。
【０００９】
特許文献１には観察者からみて異なる奥行き位置に配置した複数の反射型ホログラフィック拡散板と、各反射型ホログラフィック拡散板に２次元像を投影する複数のプロジェクタから構成される表示装置が開示されている。反射型ホログラフィック拡散板は設定された一定の方向、つまり対応するプロジェクタからの光は反射，散乱し、その他の方向から入射する光、例えば背面に配置した反射型ホログラフィック拡散板で反射，散乱した光は透過するものである。このため、奥行きの異なる位置に配置した複数の反射型ホログラフィック拡散板に投影される映像が重なった状態で観察される。
【００１０】
この場合、反射型ホログラフィック拡散板の透過率が１００％でなければ奥行きが遠い位置に配置する反射型ホログラフィック拡散板に投影される映像光は観察者に至るまでに損失が生じる。
【００１１】
また、複数の反射型ホログラフィック拡散板を観察者に観察される奥行きと同じ距離を隔てて並べる必要があるため、装置は奥行き方向に厚くなる。さらに複数の反射型ホログラフィック拡散板と同じ数のプロジェクタが必要となるため部品点数が増えて装置が大型になる。
【００１２】
尚、特許文献１、及び特許文献２には観察者に３次元立体像を感知させる表示方法が開示されている。この方法では観察者からみて奥行きの異なる複数の表示素子の表示面に形成される２次元像（映像）が、観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点からみた場合に重なるように表示する。さらに奥行きの異なる各表示面に表示される２次元像（映像）は、観察者からみた場合の輝度を一定に保ちつつ、表示対象の奥行き位置、つまり表示対象の観察者からの距離に応じた輝度の調整を施すことで観察者に３次元立体像が感知されるというものである。
【００１３】
この方法は立体視の生理的要因間の矛盾を抑制でき、なおかつ情報量を少なくできる新たな３次元表示方法として期待されるが、３次元立体像が良好に観察できる観察者の位置は限定される。つまり、観察者の視点が大きく変わると良好な３次元立体像は観察できなくなる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−５７５９５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４４１３号公報
【特許文献３】国際公開番号：ＷＯ９５／２７９１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明が解決しようとする問題点は、観察者からみて奥行きの異なる位置（距離）に配置する複数の観察対象を光学的に重ねて表示する表示装置を実現する場合に部品点数が多くなり、装置が大型化する点にある。つまり、本発明が解決しようとする課題は観察者からみて奥行きの異なる位置（距離）に配置する複数の観察対象を光学的に重ねて表示する表示装置において、部品点数を削減し、装置を小型化、あるいは薄型化することにある。また、本発明が解決しようとする第２の問題は、観察者からみて奥行きの異なる位置（距離）に配置する２次元表示素子の表示面などの複数の観察対象を光学的に重ねて表示する装置において、２次元表示素子から放射する映像光が、観察者に到達する前にその一部が損失することにある。つまり、本発明が解決しようとする第２の課題は２次元表示素子から放射される映像光を効率よく観察者に到達させることでより明るい表示装置を実現することにある。
【００１６】
また、本発明が解決しようとする第３の課題は、観察者からみて奥行きの異なる位置
（距離）に配置する２次元表示素子の表示面などの複数の観察対象を光学的に重ねて表示する装置において、視点が変化しても奥行き感を損なわない表示方法を実現することにある。本発明のその他の課題と新規な特徴については本明細書の記述及び添付図面を参照して明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は観察者からみて奥行きの異なる位置にある複数の観察対象を光学的に重ねて表示する表示装置であり、並列配置した複数の観察対象と、複数の反射鏡とを備える。前記複数の反射鏡のひとつは全反射ミラーであり、その他の反射鏡はハーフミラーである。前記ハーフミラーは観察者からみて最も遠い位置に配置した観察対象以外の観察対象の前面側に配置する。また、前記全反射ミラーは観察者からみて最も遠い位置に配置した観察対象からの光を前記ハーフミラーに向けて反射するように配置する。
【００１８】
さらに観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象からの光は、観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象の前面に配置したハーフミラーを透過して観察され、観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象以外の観察対象からの光は、観察者からみて最も近い位置に配置した観察対象の前面に配置したハーフミラーで反射して観察されることを特徴とする。
【００１９】
また、前記複数の観察対象は同一平面上もしくは略同一平面上に配置されることを特徴とするものである。
【００２０】
この際、前記表示装置は前記複数の反射鏡の反射面が互いに略平行となるように配置し、さらに前記反射面は前記複数の観察対象が配置される略同一平面に対して、０°から
４５°の角度をなすことを特徴とする。
【００２１】
また、前記表示装置は前記複数の観察対象が複数の２次元表示素子の表示面であり、該複数の２次元表示素子はその構成部材の少なくとも一つが共通化されていることを特徴とする。或いは前記表示装置は前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域であることを特徴とする。
【００２２】
また、前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面であって、前記２次元表示素子は映像光として所定の偏光を放射するものである。さらに前記ハーフミラーの少なくとも一つが所定の偏光成分は反射し、これと偏光状態が異なる偏光成分は透過する偏光分離素子、あるいは、所定の偏光成分は透過し、これと偏光状態が異なる偏光成分は反射する偏光分離素子であることを特徴とする。
【００２３】
また、この際、前記２次元表示素子から放射され、前記偏光分離素子に入射する光はその８０％以上が反射、もしくは透過することを特徴とする。
【００２４】
本発明の表示方法は、観察者からみて奥行きの異なる位置にある複数の観察対象を光学的に重ねて表示する表示装置の表示方法であって、前記複数の観察対象が単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、もしくは複数の２次元表示素子の表示面である場合に以下の通りに表示することを特徴とする。
（１）異なる表示領域、或いは表示面には同時に同一の表示対象を表示しない。さらに遠くにあるものはその距離に対応する表示領域もしくは表示面に表示し、近くにあるものはその距離に対応する表示領域もしくは表示面に表示する。
（２）異なる奥行きに渡り連続的に存在する表示対象については観察者から遠い奥行き、つまり観察者から長い距離にある部分はその奥行き（距離）に対応する表示領域もしくは表示面のみに表示し、観察者から近い奥行き、つまり観察者から短い距離にある部分はその奥行き（距離）に対応する表示領域もしくは表示面のみに表示する。また、異なる奥行きの中間位置に相当する部分はそれぞれの表示領域もしくは表示面において、それ以外の部分よりも暗く表示する。この際、異なる奥行きの中間位置に相当する部分は異なる奥行きの中間に近づくに従い連続的に輝度が下がるように表示する。
（３）奥行きの異なる位置にある表示対象が重なる場合、相対的に遠くにある表示対象のうち、相対的に近くにある表示対象によって遮蔽される部分は、相対的に遠くにある表示対象を表示する表示領域もしくは表示面において、相対的に近くにある表示対象によって遮蔽される領域に相当する部分の少なくとも一部を暗く表示する。この際、遮蔽される部分はその遮蔽部分の周辺部から中央部に向かい連続的に表示を暗くする。
【００２５】
この他の手段については以下の記述で明らかとする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の表示装置は、同一平面上、または略同一平面上に並列配置した複数の観察対象を、観察者からみて奥行きの異なる位置にある複数の観察対象が光学的に重なった状態で観察できるものである。このため観察者が感知する奥行きよりも実際の奥行きが小さく、薄型の表示装置が実現できるという利点がある。
【００２７】
さらに、単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域を複数の観察対象とすることで、部品点数が少なく、低コストで薄型の表示装置を実現できるという利点がある。
【００２８】
また、前記複数の観察対象のうち、少なくとも一つの観察対象が所定の偏光を映像光として放射する２次元表示素子の表示面とし、この表示面の前面に配置するハーフミラーを所定の偏光成分は反射し、これと異なる偏光成分は透過する偏光分離素子、もしくは所定の偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射する偏光分離素子とすると、少なくともこの表示面から放射する映像光はほとんど損失することなく、観察者からの距離がこの表示面よりも遠い（長い）位置にある観察対象からの光と合成することができる。このため、ハーフミラーに偏光分離素子を用いない場合に比べて、映像光の損失が少なく、より明るい表示装置を実現することができる。
【００２９】
また、本発明の表示方式では観察者からみて奥行きが異なる表示面には同一の表示対象を同時に表示しないようにする。これにより奥行き感を感知できる視点の裕度が広がり、視点が多少変化しても奥行き感のある表示を維持できるという利点がある。
【００３０】
また、本発明の表示装置を備える機器では、通常の２次元表示装置では表現できない奥行き感のある表示を、観察者が感知する奥行きよりも実際の奥行きが小さく、薄型の機器で実現できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は観察者からみて奥行きの異なる位置にある複数の観察対象を光学的に重ねて表示する表示装置及び表示方法とこれを備える機器に関するものである。
【００３２】
複数の観察対象はほぼ同一平面上に並列に配置する。これは観察者からみた表示装置の奥行き方向の厚さを薄くするために極めて有効な配置である。
【００３３】
観察対象はＣＲＴ，液晶表示素子，有機エレクトロルミネッセンス表示素子，プラズマディスプレイパネルなどの２次元像を表示する表示素子（以下、２次元表示素子）の表示面を用いることができる。或いは、観察対象としてスロットマシンなどで使用される外周面に複数の絵柄を配置したリールを回転させることで絵柄を切り替える表示素子の表示面などが考えられる。
【００３４】
観察対象は特に限定されるものではないが、装置の小型化のためには液晶表示素子、もしくは有機エレクトロルミネッセンス表示素子といった薄型の２次元表示素子の表示面を用いることが望ましい。
【００３５】
さらに、複数の観察対象は単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域とすることが部品点数を少なくするために望ましい。また、こうすることで観察対象は自ずと同一平面に配置されることになる。
【００３６】
ここでは以下、観察対象として液晶表示素子を用い、観察対象が単一の液晶表示素子の表示面における２つの異なる表示領域である場合を説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
【００３７】
本発明の表示装置は複数の観察対象と複数の反射鏡を備える。反射鏡のひとつは少なくとも観察者からみて最も遠い位置に配置する観察対象からの光に対する反射率が高いミラー（以下、全反射ミラーとよぶ）とする。また、これ以外の反射鏡はハーフミラーとする。ここでは観察対象が２つの場合を説明するため、反射鏡は観察対象と同数の２つであり、一つの反射鏡はハーフミラー、もう一つの反射鏡は全反射ミラーである。
【００３８】
ハーフミラーは観察者からみて奥行きが近い、即ち観察者からの距離が短い位置にある観察対象と観察者との間に配置する。つまり、ハーフミラーは液晶表示素子の表示面のうち、奥行きが近い位置にある観察対象に対応する表示領域(以下、近距離表示領域と呼ぶ)の前面に配置する。
【００３９】
一方、全反射ミラーは観察者からみて奥行きが遠い、即ち観察者からの距離が長い位置にある観察対象からの光をハーフミラーに向けて反射する位置に配置する。つまり、全反射ミラーは液晶表示素子の表示面のうち、奥行きが遠い位置となる観察対象に対応する表示領域（以下、遠距離表示領域と呼ぶ）からの光をハーフミラーに向けて反射する位置に配置する。また、全反射ミラーは観察者が近距離表示領域を観察する際、妨げとならない形状とする。
【００４０】
ハーフミラーは液晶表示素子の近距離表示領域からの映像光（以下、近距離映像光と呼ぶ）と遠距離表示領域からの映像光（以下、遠距離映像光とよぶ）を合成する機能を担うものである。つまり、近距離映像光はハーフミラーを透過して観察者に観察され、遠距離映像光はハーフミラーで反射して観察される。
【００４１】
全反射ミラーは液晶表示素子の遠距離表示領域から放射する映像光をハーフミラーに向けて反射する機能を有するものである。このため、全反射ミラーは少なくとも遠距離映像光に対して反射率の高いミラーとすることが明るい映像を得るために重要である。
【００４２】
尚、液晶表示素子としてはバックライトを備え、バックライトからの光の透過光量を調整することで映像を表示する透過型の液晶表示素子を用いることができる。特に偏光板を備え、液晶層に入射する光の偏光状態を制御することで映像表示を行う液晶表示素子は比較的低い駆動電圧でコントラスト比の高い映像が得られることから望ましい。このような液晶表示素子から放射する映像光は直線偏光光となる。
【００４３】
このためハーフミラーとしては明るい映像光を得るために液晶表示素子の近距離表示領域から放射されハーフミラーに入射する直線偏光光は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光光は反射する偏光分離素子を用いることが望ましい。さらに遠距離表示領域とハーフミラーの間には遠距離表示領域から放射されハーフミラーに入射する映像光をハーフミラーが反射する偏光状態の光に変換する偏光変換素子を配置することが明るい映像を得るために望ましい。
【００４４】
ハーフミラーとして機能する偏光分離素子としては例えば特許文献３に開示されている複屈折反射型偏光フィルム、或いは、コレステリック液晶フィルムの表と裏に位相差フィルムを配置したもの、或いは屈折率の異なる誘電体を積層した誘電体多層膜を用いることができる。
【００４５】
また、偏光変換素子としてはこれに入射する直線偏光の偏光軸を９０°回転させる旋光素子や１／２波長板を用いることができる。
【００４６】
ハーフミラーと全反射ミラーは共に反射面が平面であり、互いの反射面が平行となるように配置することが望ましい。これはレンズなどの光学部材を付加したり、反射鏡の反射面を曲面にしなくても観察者に遠距離表示領域の映像が近距離表示領域の映像と相似な形状で観察されるようにするためである。尚、本発明はレンズなどの光学部材を付加したり、反射面の形状を任意の曲面形状にすることを排除するものではないが、部品点数を少なくし、より低コストな表示装置を実現するためには上記構成とすることが望ましい。
【００４７】
また、ハーフミラーと全反射ミラーは液晶表示素子の表示面に対しては平行、或いは傾きを有して配置する。ここでは以下、図面を参照してハーフミラーと全反射ミラーを液晶表示素子の表示面に対して４５°傾けて配置する場合を説明する。尚、液晶表示素子の表示面に対するハーフミラーと全反射ミラーの角度は用途によりそれぞれ好適な角度があるが、このことについては後述の実施例において詳細に説明する。
【００４８】
図２１は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図であり、ハーフミラー２と全反射ミラー３を液晶表示素子１の表示面に対して４５°傾けて配置する場合を示す。
【００４９】
上記構成とすることで、液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎから放射する映像光１１はハーフミラー２でほとんど反射されることなく透過して観察者２０に観察される。一方、液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから放射する映像光１２は全反射ミラー３で反射した後、ハーフミラー２で反射して観察者２０に観察される。
【００５０】
この際、遠距離映像光１２は遠距離表示領域１ｆとハーフミラー２の間に配置した偏光変換素子４の作用によって、その大部分が偏光軸が９０°回転した直線偏光成分に変換されるため、ハーフミラー２でそのほとんどが反射して観察者２０に観察される。
【００５１】
つまり、ハーフミラー２として偏光分離素子を用い、さらに偏光変換素子を備えることで近距離映像光１１と遠距離映像光１２は共にほとんど損失することなく観察者２０に観察されるため映像光の損失がほとんどない明るい表示が得られる。
【００５２】
尚、遠距離表示領域１ｆは近距離表示領域１ｎと比べると、全反射ミラー３からハーフミラー２までの距離の分だけ観察者２０からの距離が遠くなる。このため、この表示装置では観察者２０からみて奥行きの異なる位置に配置した２つの２次元像を重ねた状態で表示することができる。
【００５３】
この際、観察者からみて奥行きの異なる観察対象は、実際には同一平面上に配置されているため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さい薄型の表示装置が実現できる。
【００５４】
ところで、奥行きの異なる２次元像を重ねて表示する場合、表示方法を工夫することで立体感のある表示が可能となる。
【００５５】
そのひとつの方法は基本的には同一の表示対象を遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎの両方に表示し、観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点からみた場合に各表示領域に表示する表示対象が重なるように表示するものである。
【００５６】
この際、遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎに表示される２次元像は観察者からみた場合にその合計の輝度が表示対象の輝度と等しくなるように保った上で、表示対象のうち観察者からみて遠い奥行きにある部分は遠距離表示領域での輝度を高くし、近距離表示領域での輝度は低くする。また、表示対象のうち観察者から近い奥行きにある部分は近距離表示領域での輝度を高くし、遠距離表示領域での輝度は低くする。
【００５７】
このように、表示対象の観察者からみた奥行き位置、つまり、観察者からの距離に応じた輝度調整を行うことで観察者には３次元立体像が感知される。しかし、この方法は観察者の視点が変わり、遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎに表示する表示対象の相対的な位置がずれると良好な３次元立体像は観察できなくなる。そこで、３次元立体像が良好に観察できる視点位置を観察者が容易に判別できるようにするための位置合わせの印を遠距離表示領域と近距離表示領域の両方に適宜表示する、或いは表示領域外で観察可能な領域、例えば表示領域の額縁部分に表示するようにするとよい。
【００５８】
位置合わせの印としては図８に例示するような十文字とＬ字の組み合わせや、図９に例示するような同心の円と中空の円など上下左右全方位に渡って位置合わせを確認できる印を用いればよいだろう。
【００５９】
尚、医療用や美術品の観察といった観察対象を正確に再現することが要求される用途ではなく、例えば、ゲーム機やパチンコなどの遊技機において表示装置の表現力を高める方法として奥行き感のある表示を実現する場合には以下の方法で映像を表示すると視点が多少変わっても奥行き感のある表示を維持することができるようになる。尚、ここでは複数の観察対象を単一の２次元表示素子の表示面における複数の異なる表示領域、あるいは複数の２次元表示素子の表示面とする場合を述べる。
【００６０】
（１）異なる表示領域、或いは表示面には同時に同一の表示対象を表示しない。さらに遠くにあるものはその距離に対応する表示面、もしくは表示領域（例えば遠距離表示領域）に表示し、近くにあるものはその距離に対応する表示面、もしくは表示領域（例えば近距離表示領域）に表示する。
（２）異なる奥行きに渡り連続的に存在する表示対象については観察者から遠い奥行き、つまり観察者から長い距離にある部分はその奥行き（距離）に対応する表示面もしくは表示領域（例えば遠距離表示領域）のみに表示し、観察者から近い奥行き、つまり観察者から短い距離にある部分はその奥行き（距離）に対応する表示面もしくは表示領域（例えば近距離表示領域）のみに表示する。また、異なる奥行きの中間位置に相当する部分は各表示面もしくは表示領域において、それ以外の部分よりも暗く表示する。この際、異なる奥行きの中間位置に相当する部分は異なる奥行きの中間に近づくに従い連続的に表示を暗くする、つまり連続的に輝度が下がるように表示することが不自然さを感じさせないために望ましい。
（３）奥行きの異なる位置にある表示対象が重なる場合、相対的に遠くにある表示対象のうち、相対的に近くにある表示対象によって遮蔽される部分は、相対的に遠くにある表示対象を表示する表示面もしくは表示領域において、相対的に近くにある表示対象によって遮蔽される領域に相当する部分の少なくとも一部を暗く表示する。この際、遮蔽される部分はその遮蔽部分の周辺部から中央部に向かい連続的に表示を暗くする、つまり連続的に輝度が下がるように表示することが不自然さを感じさせないために望ましい。
【００６１】
さらに、表示面もしくは表示領域に表示する映像は奥行き知覚の心理的要因を積極的に利用するとよい。例えば、近いものははっきりと表示し、遠いものはぼんやりと表示する大気遠近法や、遠くに向かう道の幅が徐々に狭くなっていくように見えることを利用する線遠近法、あるいは、きめを構成する要素の密度が遠くにいくほど高くなることを利用するきめの勾配や、陰影をつけることで奥行き感を表現する方法を利用することができる。
【００６２】
これらの心理的要因を利用した方法と、上記（１）（２）（３）に記載の方法を適宜用いることで視点が多少変化しても奥行き感のある表示を維持することができる表示装置を実現できる。
【００６３】
本発明の表示装置は、実際に奥行きが異なる観察対象を重ねて表示するため、奥行き知覚の生理的要因である眼のピント調節，輻輳，両眼視差などにより自然に奥行きを感知できる表示装置が実現できる。
【００６４】
また、本発明の表示装置では観察対象を同一平面に配置するため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の長さが小さく薄型の表示装置が実現できる。さらに観察対象を単一の２次元表示素子とすることで部品点数を少なくすることができる。
【００６５】
尚、本発明の表示装置の用途としてはゲーム機やパチンコなどの遊技機の他に、視力訓練用機器への適用が考えられる。これは、本発明の表示装置では映像を表示する位置を観察者からみて奥行き（距離）の異なる任意の位置に切り替えることができるためである。つまり、観察者からみて映像が表示される位置が切り替わると、観察者は映像の表示位置が変わるたびに目の焦点調節を行うため、目の焦点調節機能、即ち視力の訓練ができると考えらる。
【実施例１】
【００６６】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１と図２は本発明の表示装置の一実施例を示す概略断面図である。また、図３は同じく本発明の表示装置の一実施例を示す概略斜視図である。
【００６７】
この表示装置は観察者からみて奥行きの異なる２つの観察対象を光学的に重ねて表示する表示装置であり、表示素子１と、ハーフミラー２と、全反射ミラー３と、偏光変換素子４とを備える。尚、本発明の主体は光学系の構成にあるので、信号系，電気系，機構系、及びこれらを支える構造部材などの説明は省略する。
【００６８】
表示素子１は映像情報をもとに映像を表示するものであり、その表示面は観察者２０からみて奥行きの異なる位置に配置される２つの観察対象として機能するものである。このため、表示素子１の表示面は２つの観察対象に対応する２つの表示領域を有する。つまり、観察者からみて奥行きが近い位置となる観察対象に対応する表示領域１ｎ（以下、近距離表示領域１ｎと呼ぶ）と、観察者からみて奥行きが遠い位置となる観察対象に対応する表示領域１ｆ（以下、遠距離表示領域１ｆと呼ぶ）とを有する。
【００６９】
表示素子１としては薄型，軽量であることから液晶表示素子や有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることが表示装置全体の薄型化のために望ましい。また、後述するハーフミラー２による映像光の合成における損失をできるだけ小さくするために表示素子１としては映像光として偏光光を放射するものが望ましく、このような表示素子１としては液晶表示素子を用いることが好適である。ここでは以下、表示素子１として液晶表示素子を用いる場合を説明するので符号１を液晶表示素子に対しても使用する。
【００７０】
液晶表示素子はバックライトと、バックライトから放射される光の透過量を調節することで映像を表示する液晶表示パネルとから構成される。液晶表示素子としては例えばＴＮ（Twisted Nematic ）方式，ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）方式，ＥＣＢ(ElectricalControlled Birefringence) 方式などを用いることができる。また、広視野角を特徴とするＩＰＳ（In Plane Switching）方式，ＶＡ(Vertical Alingned）方式などを用いることができる。これらの液晶表示素子は偏光板を備え、液晶層に入射する光の偏光状態を制御することで映像の表示を行うものであり、比較的低い駆動電圧でコントラスト比の高い映像が得られるものである。
【００７１】
次に図４を参照して液晶表示素子１について説明する。ここでは以下、液晶表示素子１としてＩＰＳ方式を用いる場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７２】
図４は液晶表示素子１の概略断面図である。液晶表示素子１は液晶表示パネル２００とその背面に配置したバックライト１００とから構成される。
【００７３】
バックライト１００は液晶表示パネル２００の表示領域を照明するもので、エッジライト方式（導光体方式），直下方式（反射板方式），面状光源方式などがある。バックライト１００はこれらの方式やその他の方式の中から用途や目的，表示領域の大きさに合わせて最適な方式を選べばよい。ここでは、エッジライト方式のバックライトについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７４】
バックライト１００は、裏面に白色顔料によるドット印刷、或いは微細な凹凸形状やレンズ形状等の光の進行方向を変える手段を形成した透明な樹脂からなる導光体１０３と、導光体１０３の端面に配置した光源１０１と、導光体１０３の裏面側に配置した反射シート１０４と、導光体１０３の表面側に配置したプリズムシートや、拡散シートなどの光学フィルム１０５，１０６とを有している。
【００７５】
光源１０１としては冷陰極管や熱陰極管などの線状光源やＬＥＤなどの点状光源を使用することができる。ここでは以下、光源１０１として冷陰極管を使用する場合を説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
【００７６】
光源１０１として冷陰極管を用いる場合は、光源からの光を導光体に効率よく入射させるため、光源を覆うようにランプカバー１０２を配置すると良い。
【００７７】
この構成において、光源１０１から出射した光は直接、或いはランプカバー１０２で反射した後、導光体１０３に入射する。導光体１０３に入射した光は全反射しながら導光体１０３内を伝播するが、導光体１０３の裏面に施された、光の進行方向を変える手段に至った光は、その進行方向が変わり、導光体１０３表面側から出射する。導光体１０３から出射した光は、プリズムシートや拡散シートなどの光学フィルムにより出射角度の分布や、面内での輝度分布が調整された後、液晶表示パネル２００に照射される。
【００７８】
液晶表示パネル２００は、平坦かつ透明で光学的に等方なガラス、あるいはプラスチックからなる第１の透明基板２０１および第２の透明基板２０２とを有する。透明基板201には、カラーフィルタや、ポリイミド系高分子からなる配向膜（いずれも不図示）が積層されている。第２の透明基板２０２には、配向膜，画素を形成する電極，信号電極，薄膜トランジスタ等のスイッチング素子（いずれも不図示）が形成されている。
【００７９】
図５は本実施例の液晶表示パネル２００の１画素の構成を示す概略正面図である。液晶表示パネル２００の１画素は透明基板２０２上に形成した共通電極２００３及び走査信号電極２００４と、これらの上層に図示しないゲート絶縁膜を介して形成した映像信号電極２００１及び画素電極２００２と、非晶質もしくは多結晶Ｓｉ膜等により形成したスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）２００６を有する。
【００８０】
また、画素電極２００２は共通電極２００３と一部重なり合い、保持容量を形成する。共通電極２００３、及び画素電極２００２は一画素を４つの領域に分割しており、互いに略一定の間隙を保ちながら、ジクザク型になっている。また、液晶表示素子の表示面における表示領域分割方向に対する共通電極２００３、および画素電極２００２のジグザグの傾き角度γは約±１０°である。さらにこれらの上層には保護層が形成され、その上に配向膜が形成される。
【００８１】
２枚の透明基板２０１，２０２は配向膜形成面を向かい合わせ、図示しないスペーサーにより一定の間隙を設けた状態で枠状のシール材で周囲を接着することで内部に空間が形成される。この空間に誘電異方性が正のネマチック液晶を封入し、封止することで液晶層２０３が設けられる。
【００８２】
液晶層２０３は２枚の透明基板２０１，２０２上に形成された配向膜に施される配向処理により、その液晶分子長軸の配向方向が規定される。液晶層２０３の液晶配向方向は、２枚の透明基板２０１，２０４間で捩じれのない、いわゆるホモジニアス配向とする。
【００８３】
透明基板２０１の前面と透明基板２０２の背面にはそれぞれ偏光板２０４及び２０５を配置する。
【００８４】
図６は偏光板２０４及び偏光板２０５の直線偏光の透過軸と液晶層２０３の液晶分子長軸の配向方向の一例を示す図である。ここでは以下、図示の通り、液晶層の配向方向203aは表示領域分割方向と平行とし、偏光板２０４の直線偏光の透過軸２０４ａは液晶層203の配向方向２０３ａと平行とし、偏光板２０５の直線偏光の透過軸２０５ａは液晶層203の配向方向２０３ａと直交する場合を説明する。
【００８５】
尚、偏光板２０４，２０５の直線偏光の透過軸は図６に例示した方向に対して共に90°回転していても良い。
【００８６】
偏光板２０４および偏光板２０５としては、例えば延伸したポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させることにより偏光機能を付与した膜の両面に、トリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いることができる。なお、偏光板２０４および偏光板２０５は、それぞれ透明基板２０１及び透明基板２０２に、透明な接着剤により接着される。
【００８７】
バックライト１００からの光は偏光板２０５を透過した後、液晶層２０３を通過して偏光板２０４に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電圧を共通電極および画素電極に印加することで液晶層２０３を通過する光の偏光状態を変えて偏光板２０４を透過する光の量を制御することができる。これにより、偏光板２０４を透過する直線偏光からなる所望の映像光を形成することができる。
【００８８】
尚、液晶表示素子１は１つの連続した表示面を便宜上、近距離表示領域１ｎと遠距離表示領域１ｆに分割することで２つの観察対象を実現する。これにより、単一の表示素子で２つの異なる奥行きに配置した観察対象を実現できるため、部品点数が減る。また、２つの観察対象は同一平面上に配置されることになるので、観察者からみて奥行き方向の長さが小さく、薄型の表示装置が実現できるという利点がある。
【００８９】
本実施例では、ハーフミラー２は液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎからの映像光
１１（以下、近距離映像光１１と呼ぶ）と遠距離表示領域１ｆからの映像光１２（以下、遠距離映像光１２とよぶ）を合成する機能を有するものである。また、全反射ミラー３は液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから放射する映像光１２をハーフミラー２に向けて反射する機能を有するものである。このため、全反射ミラー３は少なくともこれに入射する遠距離映像光１１に対して反射率が高いミラーとすることが明るい映像を得るために望ましい。
【００９０】
ここでは、ハーフミラー２と全反射ミラー３は共に反射面が平面であり、互いに平行となるように配置する場合を説明する。これはレンズなどの光学部材を新たに付加する、あるいはハーフミラーや全反射ミラーの反射面を曲面にする、あるいは遠距離表示領域や近距離表示領域の形状を変形させる、などしなくても観察者に遠距離表示領域の映像と近距離表示領域の映像を相似な形状で観察できるようにするためである。尚、本発明はレンズなどの光学部材を付加したり、ハーフミラーや全反射ミラーの反射面を任意の曲面形状にすることを排除するものではないが、部品点数を少なくし、より低コストな表示装置を実現するためには上記構成とすることが望ましい。
【００９１】
ハーフミラー２と全反射ミラー３は液晶表示素子１の表示面に対して平行、或いは傾きを有して配置する。ここでは以下、ハーフミラー２及び全反射ミラー３を液晶表示素子１の表示面に対して平行に配置する場合を説明する。
【００９２】
この場合、ハーフミラー２は液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎの前面に配置する。ここでは特にハーフミラー２を液晶表示素子１の表示面に密着して配置する場合について述べる。ハーフミラー２の大きさは近距離表示領域１ｎを覆うのに必要最低限の大きさであれば良く、高い位置精度で組み立てられる場合には近距離表示領域と同じ大きさにすれば部材面積が必要最小限となり低コスト化につながる。ただし、ハーフミラー２の大きさは合わせずれを考慮して、近距離表示領域１ｎの大きさよりもやや大きくすることが現実的である。
【００９３】
全反射ミラー３は液晶表示素子１の前面側であって、想定する観察者の方向に応じて適切な距離だけ液晶表示素子１の表示面から離れた位置に配置する。
【００９４】
以下、全反射ミラー３の配置位置について図２及び図３を参照して説明する。ここでは、観察者２０が液晶表示素子１の表示面に垂直な方向に対し、表示領域分割方向と平行で、なおかつ近距離表示領域１ｎ側の方位（図では右側方向）へ、所定の角度（以下、観察角度とも呼ぶ）傾いた方向から観察する場合を想定する。
【００９５】
この場合、全反射ミラー３は観察者２０からみて近距離表示領域１ｎを遮らず、なおかつ遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎがハーフミラー２を介して重なって見える位置に配置する。
【００９６】
ハーフミラー２を液晶表示素子１の表示面上に密着して配置する場合は、ハーフミラー２の反射面は液晶表示素子１の表示面に極めて近い位置に存在する。そこで、ハーフミラー２の反射面と液晶表示素子１の表示面とが同じ平面に存在すると仮定し、ハーフミラー２の反射面から全反射ミラー３の反射面までの最短距離をＨ、観察角度をθ、遠距離表示領域１ｆの表示領域分割方向における幅をＷ１、遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域
１ｎのすき間の距離をＷ０とする。この場合、距離Ｈが数式（数１）を満足していると、観察者２０は遠距離表示領域１ｆの映像をハーフミラー２を介して観察することができるようになる。
【００９７】
（数１）
Ｈ＝（Ｗ０＋Ｗ１）／２／tanθ                                       …（１）
例えば、Ｗ０＋Ｗ１＝１００mm，θ＝３５°とすると、Ｈ＝約７１.４mm とすれば、観察者２０は遠距離表示領域１ｆの映像をハーフミラー２を介して観察することができるようになる。
【００９８】
尚、実際には液晶表示素子１の表示面とハーフミラー２の反射面は完全に同一の平面にあるわけではない。このため、ハーフミラー２の反射面と液晶表示素子１の表示面との間にある有限の距離を考慮すると、遠距離表示領域１ｆの映像をハーフミラー２を介して観察できる場合、距離Ｈは数式（数２）を満足する。
【００９９】
（数２）
Ｈ≧（Ｗ０＋Ｗ１）／２／tanθ                                       …（２）
この際、全反射ミラー３の近距離表示領域１ｎ側の端部（図中、右側の端部）の位置は想定される観察者が近距離表示領域１ｎを観察する際、妨げとならない位置とする。また、全反射ミラー３はその反射面の大きさが少なくとも遠距離表示領域１ｆ以上の大きさであればよく、高い合わせ精度で組み立てられる場合には遠距離表示領域１ｆと同じ大きさにすれば部材面積が必要最小限に小さくなり低コスト化につながなる。ただし、全反射ミラー３の反射面の大きさは合わせずれの大きさを考慮して、遠距離表示領域１ｆよりもやや大きくすることが現実的である。
【０１００】
近距離映像光１１はハーフミラー２を透過して観察者２０に観察される。また、遠距離映像光１２はハーフミラー２で反射して観察者２０に観察される。このため観察者が明るい映像を得るにはハーフミラー２はこれに入射する近距離映像光１１に対しては透過率が高く、遠距離映像光１２に対しては反射率が高いことが望ましい。
【０１０１】
そこで、本発明ではハーフミラー２として入射する光を透過と反射で偏光状態が異なる光に分離する偏光分離素子を用いる。偏光分離素子は言い換えると２方向から入射する偏光状態の異なる光を透過と反射により一方向に合成する機能を有するものである。
【０１０２】
ここでは液晶表示素子１が映像光として直線偏光を放射することから、ハーフミラー２として液晶表示素子１から放射する直線偏光成分は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は反射する偏光分離素子を用いる。
【０１０３】
この際、偏光分離素子を用いることでより明るい映像を得るために、偏光分離素子は所定の直線偏光に対する透過率と、これと偏光軸が直交する直線偏光に対する反射率の和が１００％よりも大きい必要がある。また、ハーフミラーでの映像光の損失を完全に無くすために偏光分離素子は所定の直線偏光に対する透過率と、これと偏光軸が直交する直線偏光に対する反射率の和が２００％となることが望ましい。
【０１０４】
このため、偏光分離素子の所定の直線偏光に対する透過率と、これと偏光軸が直交する直線偏光に対する反射率の和をＴＲ％とすると、ハーフミラー２としては１００％＜ＴＲ％≦２００％となる偏光分離素子を用いる必要がある。
【０１０５】
尚、偏光分離素子は、偏光分離素子でない通常のハーフミラーと比べると高価であるため、費用対効果を考慮すると、ハーフミラー２としては１６０％＜ＴＲ％≦２００％となる偏光分離素子を用いることが望ましい。この場合、近距離映像光１１と遠距離映像光
１２の明るさを同程度にするために、偏光分離素子の所定の直線偏光に対する透過率と、これと偏光軸が直交する直線偏光に対する反射率は共に８０％以上で同程度の値であることが望ましい。
【０１０６】
尚、以下の説明ではハーフミラー２として偏光分離素子を用いる場合を説明するため、偏光分離素子に対してもハーフミラー２と同じ符号２を用いる。
【０１０７】
偏光分離素子２は液晶表示素子１から放射する直線偏光は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光は反射するものを用いる。
【０１０８】
このような偏光分離素子２としては例えば特許文献３に開示されている異なる複屈折性を有する高分子フィルムを複数層積層した複屈折反射型偏光フィルム、もしくはコレステリック液晶フィルムの表と裏に位相差フィルムを配置したもの、もしくは屈折率の異なる誘電体を積層した誘電体多層膜、もしくは金属ワイヤーグリッドによる偏光フィルターを用いることができる。
【０１０９】
複屈折反射型偏光フィルムの場合、これに入射する光のうち所定の直線偏光成分は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光成分は反射するフィルムが３Ｍ社（米国）からDBEFという商品名で市販されており、これを偏光分離素子２として使用することができる。この際、マット処理等のように映像がぼやけるような処理がなされていないものを使用することが鮮明な映像を得るために重要である。
【０１１０】
偏光分離素子２としてコレステリック液晶フィルムの表と裏に位相差フィルムを配置したものを使用する場合、コレステリック液晶フィルムの裏側、すなわち液晶表示素子１側に配置する位相差フィルムは液晶表示素子１から放射する映像光がコレステリック液晶フィルムを透過する楕円偏光（円偏光を含む）に変換するものを用いる。一方、コレステリック液晶フィルムの表側、すなわち観察者側に配置する位相差フィルムは、遠距離表示領域１ｆから放射し、全反射ミラー３で反射した後、偏光分離素子２に入射する映像光をコレステリック液晶フィルムで反射する楕円偏光（円偏光）に変換するものを用いる。
【０１１１】
コレステリック液晶は、ヘリカルな分子配列に基づく特異な光学特性を示すもので、ヘリカル軸に対してやや傾いた角度で入射した光が、コレステリック螺旋の回転方向に応じて、一方の回転方向の楕円偏光は反射し、他方は透過するという選択反射を示すものである。選択反射の波長域は、分子配列のピッチによって決まるので、可視波長域全域で選択反射が起こるようにするためには、ピッチの異なる複数のコレステリック液晶を積層して用いることが必要である。或いは、可視波長域全域で選択反射を得るために、Asia 
Display 95 Digest, p735, The Institute of Television Engineers of Japan (ITE) & The Society for Information Display (SID) に記載されているようなピッチを連続的に変化させたコレステリック液晶を用いてもよい。
【０１１２】
誘電体多層膜による偏光分離素子は透明基材上に屈折率の異なる誘電体薄膜を積層するもので、プリズムタイプと平板タイプがある。
【０１１３】
金属ワイヤーグリッドによる偏光フィルターは透明基材上に千数百オングストロームのピッチで、銀，アルミニウム，クロムなどの導電性の金属線状パターンを形成したもので、透明基材を平板とすれば平板タイプの偏光分離素子を実現できる。
【０１１４】
尚、偏光分離素子２として、複屈折反射型偏光フィルムや、コレステリック液晶フィルムのように、フィルム状の部材を用いる場合は以下の点に注意することが望ましい。
【０１１５】
すなわちフィルム状の偏光分離素子２は、そのままでは平坦性が低いため単に液晶表示素子１の前面に配置しただけではフィルムのゆがみにより映像がゆがむ場合がある。そこで、偏光分離素子２としてフィルム状の部材を使用する場合は、透明な粘着剤を介して、ガラス板あるいはプラスチック板等のように剛性が高く、平坦、かつ透明で光学的に等方な透明基材に粘着固定し、歪みがないようにすることが望ましい。あるいは偏光分離素子２を平坦な状態で固定するために新たな透明基材を用いるのではなく、液晶表示素子１の表示面上に偏光分離素子２を透明な粘着剤を介して粘着固定するようにしてもよい。
【０１１６】
遠距離表示領域１ｆから放射する映像光が全反射ミラー３を介して偏光分離素子２に至る光路中には偏光変換素子を配置する。偏光変換素子は遠距離表示領域１ｆから放射され偏光分離素子２に入射する映像光を偏光分離素子２が反射する偏光状態の光に変換するものである。
【０１１７】
ここでは、偏光変換素子４を遠距離表示領域１ｆの前面に密着して配置する場合を説明する。この場合、偏光変換素子４は遠距離表示領域１ｆから放射する直線偏光を、その偏光軸が９０°回転した直線偏光に変換するものである。つまり、偏光変換素子４としてはこれに入射する直線偏光の偏光軸を９０°回転させる旋光子や１／２波長板を用いればよい。この場合、偏光変換素子４の大きさは観察者２０からみて遠距離表示領域１ｆが覆われるのに必要最低限の大きさであれば良い。偏光変換素子４が液晶表示素子１の表示面と平行に配置され、高い位置精度で組み立てられる場合には遠距離表示領域１ｆと同じ大きさにすれば部材面積が必要最小限となり低コスト化につながる。ただし、偏光変換素子４の大きさは合わせずれを考慮して、遠距離表示領域１ｆの大きさよりもやや大きくすることが現実的である。
【０１１８】
偏光変換素子４としては配向処理された２枚の透明基板の間に液晶層を封入し、液晶の分子長軸を２枚の透明基板間で９０°捩じった状態の液晶セルを用いることができる。この場合、偏光変換素子を実現する液晶セルは遠距離映像光１２に対してウエーブガイドの条件を満足するように構成される。ウエーブガイドの条件は、例えば、Ｊ.Ｐｈｙｓ.Ｄ：Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ.８（１９７５）の１５７５〜１５８４頁のＣ.Ｈ.ＧｏｏｃｈとＨ.Ａ.Ｔａｒｒｙによる論文に記載されている。
【０１１９】
ウエーブガイドの条件は、異常光モードと常光モードでは変わらないので、偏光変換素子４として使用する液晶セルの液晶表示素子側における液晶分子長軸の配向方向は、液晶表示素子１の偏光板２０４の直線偏光の透過軸に平行であっても垂直であってもどちらでもよい。
【０１２０】
偏光変換素子としてはこの他に１／２波長板や、位相差フィルムの積層による捩じれ構造体を用いることができる。
【０１２１】
１／２波長板としては、可視波長域において高い透過率を有する、一軸延伸した高分子のフィルム、例えばポリビニルアルコール，ポリカーボネート，ポリサルフォン，ポリスチレン，ポリアリレート、或いはノルボルネン系の樹脂などからなる位相差フィルムを用いることができる。この他にも雲母や水晶または分子長軸を一方向に揃えて配向した液晶層等を用いることができる。
【０１２２】
尚、一般的には１／２波長板を構成する材質の屈折率の波長依存性（以下、波長分散）により、一種類の位相差板で可視波長の広い波長範囲に渡って１／２波長板として機能する位相差板を構成することは困難である。そこで波長分散の異なる少なくとも２種類の位相差板をその光学軸が交差するように貼り合わせることで広い波長域で１／２波長板として機能するよう構成したものを使用してもよい。或いは、波長が短くなるほど複屈折が大きくなる、いわゆる逆分散と呼ばれる性質を有する高分子フィルムを用いてもよい。位相差フィルムの積層による捩じれ構造体は、例えば１／２波長の位相差を有する位相差フィルムを複数枚その光学軸を連続的にずらしながら積層することで実現される。位相差フィルムとしては上記１／２波長板に使用する高分子フィルムを使用することができる。尚、ここで例示した偏光変換素子は光が垂直に入射する際に最も有効に機能するものである。従って、本実施例のようにハーフミラー（偏光分離素子）２及び全反射ミラー３を液晶表示素子１の表示面に対して平行に配置して、観察角度θが０°と成らない場合は考慮が必要である。
【０１２３】
つまり、偏光変換素子として上記旋光子や一軸延伸した位相差フィルムからならる１／２波長板や捩じれ構造体を使用する場合は、図７に例示する通り、偏光変換素子４を液晶表示素子の表示面に対して、想定する観察角度θと同じ角度θだけ傾けて配置することが望ましい。ここで、図７は本発明の表示装置の一実施例を示す概略断面図である。
【０１２４】
この場合、遠距離表示領域１ｆから放射される遠距離映像光１２は偏光変換素子４に垂直に入射するため上記旋光子及び一軸延伸した位相差フィルムからならる１／２波長板や捩じれ構造体により実現する偏光変換素子４は最も有効に機能するようになる。さらに偏光変換素子４を液晶表示素子１の表示面に対して角度θだけ傾けて配置する場合は、偏光変換素子４を液晶表示素子１の表示面に平行に配置する場合に比べて、偏光変換素子４の必要最低限の大きさをcosθ倍だけ小さくすることができる。
【０１２５】
尚、本発明は図１から図３に例示する通り、偏光変換素子を液晶表示素子１の表示面に対して平行に配置する場合を除外するものではない。偏光変換素子として上記旋光子及び一軸延伸した位相差フィルムからなる１／２波長板や捩じれ構造体を使用する場合であっても観察角度θが小さければ偏光変換素子は有効に機能する。
【０１２６】
しかし、この場合は観察角度θを大きくすると偏光変換素子４の機能が低下して遠距離映像光１２のハーフミラー（偏光分離素子）２での反射率が低下し、観察者２０に観察される遠距離映像光の明るさが低下する。従って、この場合には光が斜めに入射しても有効に機能する偏光変換素子を用いるようにするとよい。つまり、偏光変換素子として光の入射角度θに対して有効に機能するものを用いれば良い。このような偏光変換素子は例えば１／２波長板であれば２軸異方性の位相差フィルムを用いることで実現できる。
【０１２７】
尚、偏光変換素子４を液晶表示素子１の表示面に対して平行に配置する場合は、偏光変換素子４を液晶表示素子１の表示面上に透明な粘着材などにより接着固定すれば余分な保持部材が不要になり部品点数を減らすことができる。
【０１２８】
全反射ミラー３は液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１２をハーフミラー２に向けて反射する機能を有するものである。このため、全反射ミラー３は少なくとも遠距離映像光１２に対して反射率の高いミラーとすることが明るい映像を得るために重要である。
【０１２９】
全反射ミラー３としてはガラスやプラスチックなどの光学的に等方で透明な平坦な基板に銀やアルミニウムなどの反射率の高い金属膜により反射面を形成したものや、誘電体多層膜により反射面を形成したものを用いることができる。
【０１３０】
或いは全反射ミラー３に入射する遠距離映像光１２に対応した偏光成分の光を反射する偏光反射ミラーであってもよい。偏光反射ミラーとしてはハーフミラー２と同様な偏光分離素子を用いることができる。
【０１３１】
次に本表示装置の動作について説明する。上記構成とすることで、液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎから放射される近距離映像光１１はハーフミラー（偏光分離素子）２でほとんど反射されることなく透過して観察者２０に観察される。一方、液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１２は偏光変換素子４を通過する際、偏光軸が９０度回転した直線偏光となり、全反射ミラー３で反射した後、ハーフミラー（偏光分離素子）２でそのほとんどが反射して観察者２０に観察される。
【０１３２】
つまり、ハーフミラー２として偏光分離素子を用いることで近距離映像光１１と遠距離映像光１２は共にほとんど損失することなく観察者２０に観察されるため明るい表示が得られる。この際、遠距離表示領域１ｆは近距離表示領域１ｎと比べると、遠距離表示領域１ｆから全反射ミラー３までの距離と全反射ミラー３からハーフミラー２までの距離の分だけ観察者２０からみた距離が遠くなる。このため、観察者２０からみて奥行きの異なる位置に配置した２つの２次元像が重なった状態で観察されることになる。
【０１３３】
本発明の表示装置では特に観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象は、実際には同一平面上に配置しているため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さく、薄型の表示装置が実現できる。さらに観察対象を単一の表示素子とすることで部品点数を少なくすることができる。
【０１３４】
尚、部品点数を減らすためには複数の観察対象は単一の液晶表示素子の表示面とすることが望ましいが、複数の観察対象を並列に配置した複数の液晶表示素子の表示面で実現するようにしても良い。この場合は、部品点数を少しでも減らすために、並列配置した複数の液晶表示素子は、それを構成する部材、例えば、バックライトや筐体、或いはバックライトを構成する光源，導光体，反射シート，光学フィルムなどの部材の一部を共通化することが望ましい。
【０１３５】
尚、本実施例では液晶表示素子１が、表示領域分割方向と平行もしくは直交する方向に偏光軸を有する直線偏光を映像光として放射する場合を述べた。これは以下の理由による。一般に反射面に斜めに入射して反射する光は反射面に対してｓ偏光成分とｐ偏光成分とで位相差を生じる。このため、反射面に対してｓ偏光あるいはｐ偏光となる直線偏光以外の光が反射面に斜めに入射すると反射の前後でその偏光状態は変化する。
【０１３６】
本表示装置では液晶表示素子１から放射する遠距離映像光１２は全反射ミラー３に斜めに入射するが、液晶表示素子１が表示領域分割方向と平行もしくは直交する方向に偏光軸を有する直線偏光を映像光として放射するため、遠距離映像光１２は全反射ミラー３に対してｐ偏光またはｓ偏光として入射する。この場合、遠距離映像光１２は全反射ミラー３での反射の際、偏光状態が変化しないので、ハーフミラー（偏光分離素子）２において効率良く反射されて明るい映像を得ることができる。
【０１３７】
一方、もしも液晶表示素子１が表示領域分割方向と平行もしくは直交する方向に偏光軸を有する直線偏光以外の偏光を映像光として放射するとすると、遠距離映像光は全反射ミラーでの反射の前後でその偏光状態が変わってしまう。このためハーフミラー（偏光分離素子）２において、効率良く映像光を反射させるためには新たに映像光の偏光状態を制御する部材を追加する必要が生じてしまう。
【０１３８】
つまり、本実施例の表示装置のように液晶表示素子１が表示領域分割方向と平行もしくは直交する方向に偏光軸を有する直線偏光を映像光として放射するようにすることで、より明るい映像をより少ない部材で実現することができる。
【０１３９】
尚、液晶表示素子１の表示面の形状は一般に矩形であるため、遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎが同じ大きさの矩形であれば表示領域を有効に利用できる。ただし、本表示装置では遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎが重なって観察されるが、観察者２０からみて遠距離表示領域１ｆは遠くにあるため、遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎの実際の大きさが同じである場合には観察者２０には遠距離表示領域１ｆが近距離表示領域１ｎよりも小さく観察される。この状態は遠距離表示領域１ｆの周囲を光吸収部材により黒くするなどして不要な光が観察されないようにすれば用途によっては許容されると考えられる。
【０１４０】
尚、観察者からみた遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎの大きさが過不足なく同じに見えるようにするには観察者の視点を固定したうえで以下の通りとすると良い。
【０１４１】
ここで、図２，図３に示す通り、遠距離表示領域１ｆの表示領域分割方向における幅をＷ１、これと直行する方向の幅をＷ３、近距離表示領域１ｎの表示領域分割方向における幅をＷ２、これと直行する方向の幅をＷ４とする。さらに観察者２０から近距離表示領域１ｎの中央部までの距離をＬ１、観察者２０からみた近距離表示領域１ｎから遠距離表示領域１ｆまでの距離をＬ２とする。
【０１４２】
この場合、液晶表示素子１での実際の遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎの大きさの比、すなわち、Ｗ１／Ｗ２及びＷ３／Ｗ４が数式（数３）を満足すると観察者からみて遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎが同じ大きさに見える。
【０１４３】
（数３）
Ｗ１／Ｗ２＝Ｗ３／Ｗ４＝（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１＝Ｌ２／Ｌ１＋１        …（３）
尚、ハーフミラー２を液晶表示素子１の表示面上に密着配置する場合、ハーフミラー２の反射面は液晶表示素子１の表示面に極めて近い位置に存在する。そこで、ハーフミラー２の反射面と液晶表示素子１の表示面とが同じ平面に存在すると仮定し、ハーフミラー２の反射面から全反射ミラー３の反射面までの最短距離をＨ、観察角度をθとすると、Ｌ２は数式（数４）で表される。
【０１４４】
（数４）
Ｌ２＝２Ｈ／cosθ                                                   …（４）
例えば、Ｌ１＝５００mm，θ＝３５°，Ｈ＝７１.４mm の場合は、数式（数３）及び
（数４）からＷ１／Ｗ２およびＷ３／Ｗ４の値は約１.３５ となり、遠距離表示領域は近距離表示領域に対して３５％程度その幅を大きくすると、観察者からみた各表示領域の大きさは等しく見える。
【０１４５】
尚、観察者からみた遠距離表示領域１ｆの大きさが近距離表示領域１ｎの大きさよりも大きくなると、遠近感が損なわれる場合がある。また、実際の遠距離表示領域１ｆの大きさを近距離表示領域１ｎの大きさよりも小さくすると液晶表示素子１の表示面に無駄な領域が生じてしまう。そこで、遠近感を損なうことがなく、さらに液晶表示素子１の表示面にできる不要な領域を小さくするためにＷ１／Ｗ２及びＷ３／Ｗ４は数式（数５）を満足するように設定することが望ましい。
【０１４６】
（数５）
１≦Ｗ１／Ｗ２＝Ｗ３／Ｗ４≦Ｌ２／Ｌ１＋１                          …（５）
尚、観察者からみて奥行きの異なる位置にある表示領域の映像を重ねて表示する場合、表示方法を工夫することで立体感のある表示が可能となる。
【０１４７】
そのひとつの方法は奥行きの異なる位置にある表示領域に表示される映像は基本的には同一の表示対象とし、観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点からみた場合に重なるように表示するものである。この際、遠距離表示領域と近距離表示領域に表示される２次元像（映像）は観察者からみた場合の合計の輝度が表示対象の輝度と等しくなるように保った上で、観察者から遠い奥行きにあるものは遠距離表示領域の輝度を高くし、近距離表示領域の輝度は低くする。また、観察者から近い奥行きにあるものは近距離表示領域の輝度を高くし、遠距離表示領域の輝度は低くする。
【０１４８】
このように表示対象の奥行き位置に応じた輝度調整をすることで観察者には３次元立体像が感知される。しかし、この方法は観察者の視点が変わると良好な３次元立体像が観察できなくなる。そこで、３次元立体像が良好に観察できる視点位置を観察者が容易に判別できるようにするための位置合わせの印を遠距離表示領域と近距離表示領域の両方に適宜表示する、或いは表示領域外で観察可能な領域、例えば表示領域の額縁部分に表示するようにするとよい。
【０１４９】
位置合わせの印としては図８に例示するように遠距離表示領域もしくはその額縁部分に表示する十文字と、近距離表示領域もしくはその額縁部分であって、上記十文字が表示される位置に対応する位置に表示するＬ字を４つ組み合わせた図形を用いることができる。あるいは図９に例示するように遠距離表示領域もしくはその額縁部分に表示する円と、近距離表示領域もしくはその額縁部分であって、上記円が表示される位置に対応する位置に表示する上記円と同心の中空円を用いることができる。尚、位置合わせの印はこれらに限定されるものではなく、上下左右全方位に渡り位置合わせができる印であればよい。
【０１５０】
尚、医療用や美術品の観察といった観察対象を正確に再現することが要求される用途ではなく、例えば、ゲーム機やパチンコなどの遊技機において表示装置の表現力を高める方法として奥行き感のある表示を実現する場合には以下の方法で各表示領域の映像を作成すると多少視点が変わっても奥行き感のある表示を維持することができるようになる。
【０１５１】
（１）観察者からみて奥行きが異なる位置にある表示領域には同時に同一の表示対象を表示しない。つまり、遠くにあるもの（表示対象）は遠距離表示領域に表示し、近くにあるものは近距離表示領域に表示する。この際、遠くにあるものは小さく表示し、近くにあるものは大きく表示するとより大きな遠近感が得られる。
（２）観察者からみて異なる奥行きに渡り連続的に存在する表示対象は観察者から遠い奥行きにある部分は遠距離表示領域のみに表示し、観察者から近い奥行きにある部分は近距離表示領域のみに表示する。また、異なる奥行きの中間位置に相当する部分は各表示領域において、それ以外の部分よりも暗く表示する。この際、異なる奥行きの中間位置に相当する部分は異なる奥行きの中間に近づくに従い連続的に表示を暗くする、つまり連続的に輝度が下がるように表示することが不自然さを感じさせないために望ましい。
（３）奥行きの異なる位置にある表示対象が重なる場合、遠くにある表示対象のうち、近くにある表示対象によって遮蔽される部分は、遠距離表示領域において、近くにある表示対象によって遮蔽される領域に相当する部分の少なくとも一部を暗く表示する。この際、遮蔽される部分はその遮蔽部分の周辺部から中央部に向かい連続的に表示を暗くする、つまり連続的に輝度が下がるように表示することが不自然さを感じさせないために望ましい。さらに、各表示領域に表示する映像は奥行き知覚の心理的要因を積極的に利用するとよい。例えば、近いものははっきりと表示し、遠いものはぼんやりと表示する大気遠近法や、遠くに向かう道の幅が徐々に狭くなっていくように見えることを利用する線遠近法、あるいは、きめを構成する要素の密度が遠くにいくほど高くなることを利用するきめの勾配や、陰影をつけることで奥行き感を表現する方法を利用するとよい。
【０１５２】
図１０は液晶表示素子１の表示面における表示例を示す図である。このように近距離表示領域１ｎには近くに存在する表示対象（ここでは木および道）をより明るく、より大きく表示し、表示対象が遠ざかるにつれて徐々に暗く表示するようにする。また、道は遠ざかるにつれてその幅が連続的に狭くなるように表示する。
【０１５３】
一方、遠距離表示領域１ｆには遠くに存在する表示対象をより明るく、より小さく表示し、表示対象が近づくにつれて徐々に暗く表示するようにする。また、遠距離表示領域
１ｆと近距離表示領域１ｎには同じ表示対象を同時に表示しないようにする。
【０１５４】
図１１は液晶表示素子１に図１０に例示する映像を表示した場合に観察者に観察される映像を模擬的に示す図である。このように観察者には２つの異なる奥行きの中間に位置する対象がやや暗く表示されるが、視点が多少ずれても奥行き感のある映像が損なわれることを抑制できる。
【０１５５】
図１２から図１４は第１の表示対象がまっすぐ伸びる道であり、第１の表示対象の上方であって、なおかつ遠方にある第２の表示対象が、徐々に近づいてくる場合の液晶表示素子１の表示例である。
【０１５６】
図１２に例示する通り、第２の表示対象１ｏはこれが遠くにある場合は遠距離表示領域１ｆのみに小さく表示し、近づくにつれて第２の表示対象１ｏをだんだん大きく表示するようにする。
【０１５７】
また、図１３に例示する通り、第２の表示対象１ｏがさらに近づくと、第２の表示対象１ｏを表示する領域を遠距離表示領域１ｆから近距離表示領域１ｎに切り替える。
【０１５８】
このとき、移動する表示対象に対しては２つの異なる奥行きの中間に相当する位置に存在する場合に暗く表示しなくても奥行き感はあまり損なわれないようである。
【０１５９】
ここで、視点が多少ずれても奥行き感や遠近感を損なわないために重要なのはひとつの表示対象を同時に２つの異なる奥行きに位置に相当する表示領域に表示しないことである。つまり、ひとつの表示対象を遠距離表示領域と近距離表示領域の両方に同時に表示しないことである。
【０１６０】
また、図１４に例示する通り、近距離表示領域１ｎに表示する第２の表示対象１ｏと遠距離表示領域１ｆに表示する第１の表示対象が重なるときには、遠くにある第１の表示対象のうち、近くにある第２の表示対象１ｏにより遮蔽される部分（以下、遮蔽部１ｓとよぶ）は表示を暗くする。この際、観察者から見た遮蔽部１ｓの大きさは多少視点がずれても違和感が生じないようにするために、第２の表示対象１ｏに遮蔽される部分の大きさよりも小さくする、或いはその遮蔽部１ｓの周辺部から遮蔽部１ｓの中央部に向かい連続的に表示を暗くする、つまり連続的に輝度を低くしていくことが望ましい。
【０１６１】
これらの方法を用いることで本表示装置は視点が多少変化しても奥行き感のある表示を維持することができる。また、本表示装置は、観察者からみて実際に奥行きが異なる位置にある観察対象を重ねて表示するため、奥行き知覚の生理的要因である眼のピント調節，輻輳，両眼視差などにより奥行きを感知できる表示装置が実現できる。
【実施例２】
【０１６２】
次に本発明の表示装置の他の実施例について図１５を参照して説明する。図１５は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。
【０１６３】
本実施例は（実施例１）で図１から図３を参照して説明した表示装置において、偏光変換素子の構造とその配置位置を変えてたこと以外は基本的に同じであるため同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１６４】
本実施例では偏光変換素子４ｂを全反射ミラー３の反射面を覆うように配置する。また、全反射ミラー３としてはガラスやプラスチックなどの平坦で、なおかつ光学的に等方な透明基板に銀やアルミニウムなどの反射率の高い金属膜を形成したものを用いる。
【０１６５】
本発明における偏光変換素子４ｂは遠距離表示領域１ｆから放射され、ハーフミラー
（偏光分離素子）２に入射する遠距離映像光１２をハーフミラー（偏光分離素子）２において高い反射率で反射する光に変換するものである。つまり、偏光変換素子４ｂは遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１２を、その偏光軸が９０°回転した直線偏光に変換するものである。
【０１６６】
このような偏光変換素子４ｂとしては１／４波長板を用いることができる。１／４波長板としては、可視波長域において高い透過率を有する、延伸した高分子のフィルム、例えばポリビニルアルコール，ポリカーボネート，ポリサルフォン，ポリスチレン，ポリアリレート、或いはノルボルネン系の樹脂等からなる位相差フィルムを用いることができる。
【０１６７】
尚、一般的に１／４波長板を構成する材質の屈折率の波長依存性（波長分散）により、一種類の位相差フィルムで可視波長の広い波長範囲に渡って１／４波長板として機能する位相差フィルムを構成することは困難である。
【０１６８】
そこで、波長分散の異なる少なくとも２種類の位相差フィルムをその光学軸が交差するように貼り合わせることで広い波長域で１／４波長板として機能するよう構成したもの、あるいは、１／４波長板として機能する位相差フィルムと１／２波長板として機能する位相差フィルムをその光学軸が交差するように貼り合わせることで広い波長域で１／４波長板として機能するよう構成したものを使用するとよい。
【０１６９】
或いは、波長が短くなるほど複屈折が大きくなる、いわゆる逆分散と呼ばれる性質を有する高分子フィルムからなる位相差フィルムを用いてもよい。
【０１７０】
尚、遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１２は偏光変換素子４ｂに対して観察角度θと同じ角度で入射する。このため観察角度θを大きく設定すると、偏光変換素子１ｂとして一軸異方性の位相差フィルムで実現する１／４波長板を用いる場合にはその機能が低下して、遠距離映像光１２のハーフミラー２での反射率が低下して表示が暗くなってしまう。
【０１７１】
従って、観察角度θを大きく設定する場合には光が斜めに入射しても有効に機能する偏光変換素子を用いるようにすることが望ましい。このような偏光変換素子は２軸異方性の位相差フィルムを用いることで実現できる。
【０１７２】
尚、偏光変換素子４ｂは全反射ミラー３に直接、透明な粘着材などにより接着固定すれば余分な保持部材が不要になり部品点数を減らすことができる。
【０１７３】
本実施例においても、（実施例１）と同様に観察対象が同一平面に配置されるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の長さが小さく薄型の表示装置が実現できる。さらに観察対象を単一の２次元表示素子とすることで部品点数を少なくすることができる。また、遠距離映像光１２と近距離映像光１１はほとんど損失することなくハーフミラー（偏光分離素子）２において合成され観察者に観察されるため明るい映像を得ることができる。
【実施例３】
【０１７４】
次に本発明の表示装置の他の実施例について図１６から図１８を参照して説明する。本実施例は（実施例１）或いは（実施例２）において、偏光変換素子を無くし、液晶表示素子１の偏光板に一部変更を加えたこと以外は基本的に上記実施例と同じ構成であるため同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１７５】
図１６は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。図示の通り、この表示装置では遠距離映像光１２の偏光状態を変える偏光変換素子を配置しない。その代わりに、液晶表示素子１を構成する偏光板の直線偏光の透過軸を遠距離表示領域１ｆと近距離表示領域１ｎとで異ならせている。
【０１７６】
図１７はこの表示装置を構成する液晶表示素子１の概略断面図である。液晶表示素子１は液晶表示パネル２００とその背面に配置したバックライト１００とから構成される。液晶表示パネル２００を構成する透明基板２０１の前面と透明基板２０２の背面にはそれぞれ偏光板を配置するが、ここでは近距離表示領域１ｎ及び遠距離表示領域１ｆに対応する領域でそれぞれ直線偏光の透過軸が異なる偏光板を配置する。
【０１７７】
透明基板２０１の前面であって遠距離表示領域１ｆに相当する領域には偏光板２０４Ａを配置し、近距離表示領域１ｎに相当する領域には偏光板２０４Ｂを配置する。また、透明基板２０２の背面であって遠距離表示領域１ｆに相当する領域には偏光板２０５Ａを配置し、近距離表示領域１ｎに相当する領域には偏光板２０５Ｂを配置する。
【０１７８】
図１８は偏光板２０４Ａ，２０４Ｂ及び偏光板２０５Ａ，２０５Ｂの直線偏光の透過軸と液晶層２０３の液晶分子長軸の配向方向の一例を示す図である。図示の通り、液晶層
２０３の配向方向２０３ａは表示領域分割方向と平行にする。また、偏光板２０４Ａの直線偏光の透過軸２０４Ａａは液晶層２０３の配向方向２０３ａと直交させ、偏光板204Ｂの直線偏光の透過軸２０４Ｂａは液晶層２０３の配向方向２０３ａと平行とする。また、偏光板２０５Ａの直線偏光の透過軸２０５Ａａは液晶層２０３の配向方向２０３ａと平行とし、偏光板２０５Ｂの直線偏光の透過軸２０５Ｂａは液晶層２０３の配向方向２０３ａと直交させる。
【０１７９】
上記構成とすることで遠距離表示領域１ｆから放射される遠距離映像光１２と近距離表示領域１ｎから放射される近距離映像光１１は互い偏光軸が直交した直線偏光となる。
【０１８０】
この場合、近距離表示領域１ｎから放射する近距離映像光１１はハーフミラー（偏光分離素子）２でほとんど損失することなく透過して観察者２０に観察される。また、遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１２は全反射ミラー３に対して斜めに入射するが、遠距離映像光１２は全反射ミラー３の反射面に対してｓ偏光となる直線偏光であるため、全反射ミラー３での反射の際、偏光状態を維持したままハーフミラー（偏光分離素子）２に至る。
【０１８１】
このため遠距離映像光１２はハーフミラー（偏光分離素子）２でほとんど損失なく反射されて観察者２０に観察される。
【０１８２】
つまり、本表示装置では偏光変換素子を備えなくても、近距離映像光１１と遠距離映像光１２はハーフミラー（偏光分離素子）２においてほとんど損失なく合成され、観察者
２０に観察されるため明るい映像を表示することができる。
【０１８３】
尚、全反射ミラー３に入射する遠距離映像光は全反射ミラー３の反射面に対して、ｓ偏光またはｐ偏光であれば全反射ミラーでの反射の際、その偏光状態は維持される。このため、偏光板の直線偏光の透過軸は図１８に例示する方向に対して全ての偏光板の透過軸を９０度回転させて配置してもよい。
【０１８４】
ただし、一般にｓ偏光はｐ偏光よりも反射率が高くしやすいのでより、図１８に例示する構成にすることで反射率がより高い全反射ミラー３が実現できることになる。
【０１８５】
尚、本実施例では液晶表示素子１の表面に偏光軸が異なる２枚の偏光板を配置するため、偏光板を高い精度で配置しなければ２枚の偏光板の間に隙間ができてしまう。もし、２枚の偏光板の間に隙間ができると、バックライト１００からの光がこの隙間を通して漏れてしまい画質を劣化させる場合がある。
【０１８６】
このため、偏光板２０４Ａと２０４Ｂの間、或いは偏光板２０５Ａと２０５Ｂの間に相当する位置には光漏れを防ぐための遮光部材を配置することが望ましい。
【０１８７】
遮光部材は２枚の偏光板の間の光漏れを防ぐものであれば良い。従って、偏光板204Ａと２０４Ｂの間、或いは偏光板２０５Ａと２０５Ｂの間に、遮光性のある部材、例えば金属箔や黒色の顔料や染料を含有する樹脂フィルムを遮光部材として配置することで光漏れを防止するようにしても良い。尚、遮光部材として金属箔を用いる場合は少なくとも観察者側の表面を不要な光を反射をしないように黒色にするとよい。
【０１８８】
或いは、図１７に例示する通り、透明基板２０１もしくは透明基板２０２において、偏光板２０４Ａと２０４Ｂの間、或いは偏光板２０５Ａと２０５Ｂの間に相当する位置にクロムなどの金属膜や黒い顔料や染料を混入した樹脂膜を設けることで遮光部材２１０を実現するようにしてもよい。
【０１８９】
本実施例においても、（実施例１）と同様に観察対象が同一平面に配置されるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の長さが小さく薄型の表示装置が実現できる。さらに観察対象を単一の２次元表示素子とすることで部品点数を少なくすることができる。
【０１９０】
本実施例では特に上記実施例のように偏光分離素子を設ける必要がないので部品点数をより少なくすることができる。
【０１９１】
尚、（実施例１）から（実施例３）で説明した表示装置はいずれも液晶表示素子１の表示面に対して垂直な方向から所定の角度（観察角度θ）傾いた状態で観察するものである。このため液晶表示素子１としては、斜め方向から観察してもコントラスト比の低下が少ない液晶表示素子１を用いることが望ましい。このような液晶表示素子としては上記実施例で説明したＩＰＳ方式、或いはＶＡ方式が望ましく、ＯＣＢ方式や視野角を拡大するための位相差フィルムを備えるＴＮ方式を用いてもよい。
【０１９２】
また、観察者は液晶表示素子１を斜め方向から観察することになるため、遠距離表示領域１ｆおよび近距離表示領域１ｎの実際の形状が長方形の場合には、観察者には表示領域が台形にみえることになる。
【０１９３】
表示装置の用途によっては、観察者にみえる表示領域が長方形であることが望ましい場合がある。この場合は、遠距離表示領域１ｆおよび近距離表示領域１ｎの実際の形状を観察者からみて遠い方の辺が長い台形にするなどして、観察者には長方形に見えるように補正するとよい。
【０１９４】
また、より少ない消費電力で、より明るい表示を実現するために、液晶表示素子１を構成するバックライト１００から放射する光を観察者の方向、すなわち観察角度θだけ傾いた方向へより多く放射するように指向性を持たせることが望ましい。
【０１９５】
バックライト１００から放射される光の指向性は導光体１０３の裏面に形成する微細な凹凸形状やレンズ形状等の光の進行方向を変える微細な構造の形状、或いは導光体１０３上に配置する光学フィルム１０５、例えばプリズムシートのプリズムの頂角を変えることで制御することができる。
【実施例４】
【０１９６】
次に本発明の表示装置の他の実施例について図１９を参照して説明する。本実施例は
（実施例３）で説明した表示装置において、ハーフミラー２と全反射ミラー３の配置方法等を変更したものである。このため、（実施例３）で説明した表示装置と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０１９７】
図１９は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。本実施例の表示装置ではハーフミラー（偏光分離素子）２と全反射ミラー３を液晶表示素子１の表示面に対して45°傾けた状態で配置する。
【０１９８】
この場合、観察者２０からみて近距離表示領域１ｎが全てハーフミラー２で覆われるようにするには液晶表示素子１の表示領域分割方向と直交する方向（図では紙面に垂直な方向）でのハーフミラー２の幅は、同じ方向における近距離表示領域１ｎの幅と同じ、あるいは組み立て時の位置ずれ等を考慮して近距離表示領域１ｎの幅よりもやや大きくする。また、これと直交する方向におけるハーフミラー２の幅は近距離表示領域１ｎの表示領域分割方向における幅の√２倍、あるい組み立て時の位置ずれ等を考慮して近距離表示領域１ｎの表示領域分割方向における幅の√２倍よりもやや大きくする。
【０１９９】
全反射ミラー３は遠距離表示領域１ｆから放射される遠距離映像光１２をその領域が欠けることなくハーフミラー２に向けて反射できる大きさにする。このため、液晶表示素子１の表示領域分割方向と直交する方向（図では紙面に垂直な方向）における全反射ミラー３の幅は、同じ方向における遠距離表示領域１ｆの幅と同じ、あるいは組み立て時の位置ずれ等を考慮して遠距離表示領域１ｆの幅よりもやや大きくする。また、これと直交する方向における全反射ミラー３の幅は遠距離表示領域１ｆの表示領域分割方向における幅の√２倍、あるいは位置ずれ等を考慮して遠距離表示領域１ｆの表示領域分割方向における幅の√２倍よりもやや大きくする。
【０２００】
ハーフミラー２としては上記実施例と同様、偏光分離素子を用いる。偏光分離素子として例えば特許文献３に開示されている異なる複屈折性を有する高分子フィルムを複数層積層した複屈折反射型偏光フィルム、コレステリック液晶フィルムの表と裏に位相差フィルムを配置したもの、屈折率の異なる誘電体を積層した誘電体多層膜、或いは金属ワイヤーグリッドによる偏光フィルターを用いることができる。
【０２０１】
尚、偏光分離素子として、複屈折反射型偏光フィルムや、コレステリック液晶フィルムのように、フィルム状の部材を用いる場合は以下の点に注意することが望ましい。
【０２０２】
フィルム状の偏光分離素子はそのままでは平坦性を保つことが難しく歪みにより映像を乱す場合がある。このため、偏光分離素子としてフィルム状の素子を使用する場合は、透明な粘着剤を介して、ガラス板あるいはプラスチック板等の平坦で、なおかつ光学的に等方な透明基材に接着固定し、歪まないようにすることが望ましい。
【０２０３】
偏光分離素子として誘電体多層膜を用いる場合は平板タイプだけでなく、プリズムタイプを用いることができる。プリズムタイプの偏光分離素子は断面形状が直角２等辺三角形である三角柱状のプリズムの斜面に誘電体多層膜による偏光分離面を形成し、別の３角柱状のプリズムを貼り合わせたものである。プリズムタイプの偏光分離素子は高価であるが、高い光学性能が得られるため、映像光の損失が極めて少なく、明るい映像を実現できる。本表示装置では上記実施例と同様に、液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎから放射する近距離映像光１１はハーフミラー（偏光分離素子）２でほとんど反射されることなく透過して観察者２０に観察される。一方、液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１２は全反射ミラー３で反射した後、ハーフミラー２でそのほとんどが反射して観察者２０に観察される。つまり、近距離映像光１１と遠距離映像光１２は共にほとんど損失することなく観察者２０に観察されるため明るい表示が得られる。
【０２０４】
また、遠距離表示領域１ｆは近距離表示領域１ｎと比べると、全反射ミラー３からハーフミラー２までの距離の分だけ観察者２０からの距離が遠くなる。このため、観察者２０からみて奥行きの異なる位置にある２つの表示領域の２次元像（映像）を重ねた状態で表示することができる。
【０２０５】
この際、観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象（表示領域）は、実際には同一平面上に配置されているため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の長さが小さい、薄型の表示装置が実現できる。
【０２０６】
尚、（実施例３）と（実施例４）を比べた場合、（実施例３）の表示装置では観察者は液晶表示素子の表示面を所定の観察角度θだけ傾いた状態で観察することになるが、（実施例４）の表示装置では液晶表示素子１の表示面を垂直方向、つまり、真正面から観察することになる。このため(実施例４)の表示装置では液晶表示素子の表示領域の形状は何ら補正しなくてもそのままの形状で観察者に観察される。また、液晶表示素子としてＩＰＳ方式やＶＡ方式などの広視野角な方式ではなく、ＴＮ方式などの比較的視野角の狭い方式を用いてもよい。
【０２０７】
ところで、本発明の表示装置において、表示素子の表示面を正面方向から観察する構成にするには（実施例４）で説明した表示装置のようにハーフミラーと全反射ミラーの反射面を液晶表示素子の表示面に対して傾けて配置するとよい。このとき、ハーフミラーと全反射ミラーの液晶表示素子の表示面に対する傾きの角度は４５°に限定されるものではない。図２０は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。この表示装置は（実施例４）で説明した表示装置において、全反射ミラー３とハーフミラー（偏光分離素子）２の配置を変更したものである。
【０２０８】
ハーフミラー２の反射面は液晶表示素子１の表示面に対して、角度βだけ傾けて配置する。また、全反射ミラー３は観察者が近距離表示領域を観察する際に妨げとならず、その反射面がハーフミラー２の反射面に対して平行で、さらに遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１２をハーフミラー２に向けて反射できる位置に配置する。
【０２０９】
この場合、ハーフミラー２の傾斜角度βが０°よりも大きければ、原理的には表示素子の表示面を正面方向から観察する表示装置を実現できる。ただし、角度βがちいさすぎる、または大きすぎる場合には表示装置の光学系の厚みの大部分を占める液晶表示素子の表示面から、ハーフミラーもしくは全反射ミラーの観察者側の端部までの距離が長くなり装置は大型化してしまう。
【０２１０】
このため、表示素子の表示面を正面方向から観察する表示装置を実現する場合には角度βの大きさは２０°〜４５°とすることが望ましい。
【０２１１】
尚、表示素子の表示面を正面方向から観察するという制限をなくせば、（実施例１）から（実施例３）で説明した表示装置のようにハーフミラーを表示素子の表示面と平行、つまり、角度βが０°となるように配置しても薄型の表示装置を実現することができる。
【０２１２】
表示装置の光学系の厚さの大部分を占める液晶表示素子の表示面からハーフミラーもしくは全反射ミラーの観察者側の端部までの距離は、（実施例４）の表示装置のようにハーフミラーの傾き角度βが４５°の場合には、遠距離表示領域の表示領域分割方向における幅以上の距離が必要となる。
【０２１３】
これに対し、（実施例３）の表示装置では観察角度θを３０°よりも大きくすれば、液晶表示素子の表示面から全反射ミラー３までの距離が遠距離表示領域の表示領域分割方向における幅よりも短くできる。
【０２１４】
つまり、（実施例１）から（実施例３）の表示装置ようにハーフミラーと全反射ミラーを液晶表示素子の表示面と平行に配置する、即ち、ハーフミラーの傾き角度βを０°すると、観察角度θを３０°以上にすればより薄型の表示装置が実現できることになる。
【０２１５】
従って、本発明の表示装置ではハーフミラーの傾き角度βを０°〜４５°の範囲から選択することが望ましい。
【０２１６】
このように本発明の表示装置ではハーフミラーと全反射ミラーの液晶表示素子の表示面に対する傾き角度を変えることで、それぞれ特徴の異なる表示装置が実現できる。このため、ハーフミラーと全反射ミラーの液晶表示素子の表示面に対する傾き角度は、表示装置の用途に合わせ、適当な構成を選択するようにすればよい。
【実施例５】
【０２１７】
次に本発明の表示装置の他の実施例について図２１を参照して説明する。本実施例は
（実施例１）で図１を参照して説明した表示装置において、ハーフミラー２と全反射ミラー３の配置方法などを変えたものである。このため（実施例１）と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０２１８】
図２１は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。本表示装置ではハーフミラー（偏光分離素子）２と全反射ミラー３を液晶表示素子１の表示面に対して４５°傾けた状態で配置する。つまり、ハーフミラー（偏光分離素子）２と全反射ミラー３に関しては（実施例４）で説明した表示装置と同じである。
【０２１９】
本実施例の表示装置が（実施例１）の表示装置と異なる特徴は観察者２０に観察される遠距離映像光１２は偏光変換素子４に対して垂直に入射していることである。
【０２２０】
ここで、偏光変換素子４は遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１２を、その偏光軸が９０°回転した直線偏光に変換するものである。偏光変換素子４としては上記と同様、配向処理された２枚の透明基板の間に液晶層を封入し、液晶の分子長軸を２枚の透明基板間で９０°捩じった液晶セルを用いることができる。或いは１／２波長板として機能する位相差フィルム、または位相差フィルムの積層による捩じれ構造体を用いることができる。これらの偏光変換素子はいずれも光が垂直に入射する際に最も有効に機能するものである。本実施例の表示装置では遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１２は偏光変換素子４に垂直に入射するので、偏光変換素子４を通過する遠距離映像光１２は高い効率で偏光軸が９０度回転した直線偏光に変換される。このためハーフミラー（偏光分離素子）２に入射する遠距離映像光１２は高い反射率で反射されて観察者２０に向かうため、より明るい映像を得ることができる。
【０２２１】
図２２は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。この表示装置は図２１を参照して説明した表示装置において、偏光変換素子４の位置を液晶表示素子１と全反射ミラー３との間から、全反射ミラー３とハーフミラー（偏光分離素子）２の間に変更したものである。
【０２２２】
この場合は偏光変換素子４を液晶表示素子１の表示面に対して垂直に配置することで、遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１２は全反射ミラー３で反射した後、偏光変換素子４に垂直に入射することになる。このため偏光変換素子４を通過する遠距離映像光１２は高い効率で偏光軸が９０度回転した直線偏光に変換される。従って、ハーフミラー（偏光分離素子）２に入射する遠距離映像光１２は高い反射率で反射され、観察者２０に向かうためより明るい映像を得ることができる。
【実施例６】
【０２２３】
次に本発明の表示装置の他の実施例について図２３を参照して説明する。本実施例は
（実施例２）で図１５を参照して説明した表示装置において、ハーフミラー（偏光分離素子）２を液晶表示素子１の表示面の全面に配置し、２つの方向から観察するように構成したものである。このため、（実施例２）で説明した表示装置と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０２２４】
図２３は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。この表示装置は二人の観察者２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ異なる方向から表示装置を観察するように構成したもので、観察者２０Ａからみて奥行きが近い位置、つまり距離が短い位置にある表示領域が、観察者２０Ｂに対しては奥行きが遠い位置、つまり距離が長い位置にある表示領域となるものである。このため、液晶表示素子１の２つの表示領域をここでは表示領域１Ａ、及び表示領域１Ｂと呼ぶ。
【０２２５】
ハーフミラー（偏光分離素子）２は表示領域１Ａおよび表示領域１Ｂを完全に覆うように配置する。
【０２２６】
表示領域１Ａと表示領域１Ｂの形状は同じ形状とすることで、観察者２０Ａと観察者
２０Ｂに同じ条件で映像が観察されるようになる。
【０２２７】
全反射ミラー３は表示領域１Ａから放射される映像光のうち、観察者２０Ａの方向へ向かう映像光１３をハーフミラー（偏光分離素子）２の表示領域１Ｂの前面に相当する領域に向けて反射し、表示領域１Ｂから放射される映像光のうち、観察者２０Ｂの方向へ向かう映像光１５をハーフミラー（偏光分離素子）２の表示領域１Ａの前面に相当する領域に向けて反射するものである。
【０２２８】
さらに、全反射ミラー３の形状と位置は観察者２０Ａから観察した際には表示領域１Ｂを遮ることがなく、観察者２０Ｂから観察した際には表示領域１Ａを遮ることがないものとする。
【０２２９】
偏光変換素子４ｂは全反射ミラー３の反射面と同じ形状とすれば良く、透明な接着剤などにより全反射ミラー３に貼り付ければよい。
【０２３０】
例えば、表示領域１Ａおよび表示領域１Ｂが表示領域分割方向に平行な方向の幅がＷ１、これと直交する方向の幅がＷ３の長方形であれば、全反射ミラー３及び偏光変換素子
４ｂは表示領域分割方向に平行な方向の幅がＷ１、これと直交する方向の幅がＷ３の長方形とすればよい。ただし、位置ずれなどを考慮して、全反射ミラー３及び偏光変換素子４の大きさは観察者２０Ａから観察した際には表示領域１Ｂを遮ることがなく、観察者20Ｂから観察した際には表示領域１Ａを遮ることがない程度にやや大きくすることが現実的である。このとき全反射ミラー３の中心位置は表示領域１Ａと表示領域１Ｂとの間の中心位置１ｃの直上部と一致させるとよい。
【０２３１】
観察者２０Ａは液晶表示素子１の表示面を液晶表示素子１の表示面に垂直な方向に対し、表示領域分割方向と平行で、なおかつ表示領域１Ｂ側の方位（図では右側方向）へ、所定の角度（観察角度）θだけ傾いた方向から観察する。この場合、観察者２０Ｂは液晶表示素子１の表示面に垂直な方向に対し、表示領域分割方向と平行で、なおかつ表示領域
１Ａ側の方位（図では左側方向）へ、所定の角度（観察角度）θだけ傾いた方向から観察することになる。観察者２０Ａに対する観察角度と観察者２０Ｂに対する観察角度は方位が異なるため、ここでは便宜上、観察者２０Ｂに対する観察角度はマイナスの符号をつけて−θと表記する。
【０２３２】
ここで、ハーフミラー（偏光分離素子）２の反射面と液晶表示素子１の表示面とが同じ平面に存在すると仮定し、ハーフミラー（偏光分離素子）２の反射面から全反射ミラー３の反射面までの最短距離をＨ、観察者２０Ａに対する観察角度をθ、表示領域１Ａと表示領域１Ｂのすき間の距離をＷ０とすると距離Ｈが上記数式（数１）を満足すれば、観察者２０Ａは表示領域１Ａの映像をハーフミラー（偏光分離素子）２を介して観察することができるようになる。また、観察者２０Ｂは表示領域１Ｂの映像をハーフミラー（偏光分離素子）２を介して観察することができるようになる。
【０２３３】
例えば、Ｗ０＋Ｗ１＝１００mm，θ＝３５°とすると、Ｈ＝約７１.４mm となるが、実際にはハーフミラー（偏光分離素子）２の反射面と液晶表示素子１の表示面は完全に同じ平面に存在するわけではないので、この位置のずれの分だけ距離Ｈはやや大きめにするとよい。
【０２３４】
本表示装置では表示領域１Ｂから放射する映像光のうち、観察角度θと平行な方向に放射する映像光１４はハーフミラー（偏光分離素子）２でほとんど反射されることなく透過して観察者２０Ａに観察される。一方、表示領域１Ａから放射する映像光のうち、観察角度θと平行な方向に放射する映像光１３は全反射ミラー３で反射してハーフミラー（偏光分離素子）２の表示領域１Ｂの前面に相当する領域に向かう。
【０２３５】
映像光１３は全反射ミラー３で反射してハーフミラー（偏光分離素子）２に向かう際、偏光変換素子４ｂを通過する。偏光変換素子４ｂは液晶表示素子１から放射し、全反射ミラー３で反射してハーフミラー（偏光分離素子）２に向かう映像光を、その偏光軸が90°回転した直線偏光に変換するものである。従って、表示領域１Ａから放射する映像光１３は全反射ミラー３で反射して、ハーフミラー（偏光分離素子）２に向かう際、偏光変換素子４ｂの作用により偏光軸が９０°回転した直線偏光に変換される。このため映像光１３はハーフミラー（偏光変換素子）２でその大部分が反射して観察者２０Ａに観察される。
【０２３６】
この際、表示領域１Ａは表示領域１Ｂと比べると、おおよそ表示領域１Ａから全反射ミラー３までの距離と全反射ミラー３からハーフミラー２までの距離の分だけ観察者２０Ａからの距離が遠くなる。このため、この表示装置では観察者２０Ａからみて奥行きの異なる位置にある２つの表示領域の２次元像（映像）を重ねた状態で表示することができる。
【０２３７】
一方、表示領域１Ａから放射する映像光のうち、観察角度―θと平行な方向に放射する映像光１６はハーフミラー（偏光分離素子）２でほとんど反射されることなく透過して観察者２０Ｂに観察される。また、表示領域１Ｂから放射する映像光のうち、観察角度−θと平行な方向に放射する映像光１５は全反射ミラー３で反射してハーフミラー（偏光分離素子）２の表示領域１Ａの前面に相当する領域に向かう。
【０２３８】
映像光１５は全反射ミラー３で反射してハーフミラー（偏光分離素子）２に向かう際、偏光変換素子４ｂの作用により偏光軸が９０°回転した直線偏光に変換される。このためハーフミラー（偏光分離素子）２に向かう映像光１５はその大部分が反射して観察者20Ｂに観察される。
【０２３９】
この際、表示領域１Ｂは表示領域１Ａと比べると、おおよそ表示領域１Ｂから全反射ミラー３までの距離と全反射ミラー３からハーフミラー（偏光分離素子）２までの距離の分だけ観察者２０Ｂからの距離が遠くなる。このため、この表示装置では観察者２０Ｂからみて奥行きの異なる位置にある２つの表示領域の２次元像（映像）を重ねた状態で表示することができる。
【０２４０】
本表示装置では観察者２０Ａに対しては、表示領域１Ａが距離の遠い位置に配置された観察対象となり、表示領域１Ｂが距離の近い位置に配置された観察対象となる。一方、観察者２０Ｂに対しては、表示領域１Ｂが距離の遠い位置に配置された観察対象となり、表示領域１Ａが距離の近い位置に配置された観察対象となる。
【０２４１】
つまり、液晶表示素子の一つの表示領域の映像が、この表示領域から近い位置の観察者に対しては、奥行きが近い位置、つまり距離が短い位置にある映像となり、この表示領域から遠い位置の観察者に対しては奥行きの遠い位置、つまり距離の長い位置にある映像となる。
【０２４２】
この表示装置は二人の異なる位置にいる観察者に対して、奥行きが異なる２つの２次元像（映像）を観察者の位置に応じた順序で重ねた状態で同時に表示することができる。このため、より臨場感の高い対戦型のゲーム機などの表示装置として好適な表示装置が実現できる。
【０２４３】
また、この表示装置では二人の異なる位置にいる観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象は、実際には単一の表示素子の表示面である。このため、部品点数が少なく、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さい薄型の表示装置が実現できる。
【０２４４】
尚、偏光分離素子からなるハーフミラー２を用いることで表示領域１Ａおよび表示領域１Ｂから放射される映像光は共にほとんど損失することなく観察者２０Ａと観察者２０Ｂに観察されるため明るい表示が得られる。
【０２４５】
ここでは偏光変換素子４ｂを全反射ミラー３に貼り付ける場合を説明したが、偏光変換素子４ｂはハーフミラー（偏光分離素子）２に貼り付けても機能する。ただし、この場合は偏光変換素子を、表示領域１Ａおよび表示領域１Ｂを覆うハーフミラー(偏光変換素子)２と同じ大きさにする必要があるため、その面積は偏光変換素子を全反射ミラーに貼り付ける場合の倍以上となってしまう。
【０２４６】
あるいは偏光変換素子として（実施例１）で説明した１／２波長板や、旋光子を用いることができる。この場合、偏光変換素子はハーフミラー（偏光分離素子）２の表面のうち、液晶表示素子１の表示領域１Ａ、あるいは表示領域１Ｂのいずれか一方の前面に相当する領域に配置すればよい。
【実施例７】
【０２４７】
次に本発明の表示装置の他の実施例について図２４を参照して説明する。この表示装置は（実施例３）で図１６を参照して説明した表示装置において、遠距離表示領域１ｆの前面に新たにハーフミラーを配置して、２つの異なる方向から表示装置を観察するように構成したものである。このため（実施例３）で説明した表示装置と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０２４８】
図２４は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。この表示装置は二人の観察者２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ異なる方向から表示装置を観察するように構成したもので、観察者２０Ａからみて奥行きが近い位置、つまり距離が短い位置にある表示領域が、観察者２０Ｂに対しては奥行きが遠い位置、つまり距離が長い位置にある表示領域となるものである。このため、液晶表示素子１の２つの表示領域をここでは表示領域１Ａ、及び表示領域１Ｂと呼ぶ。
【０２４９】
表示領域１Ａと表示領域１Ｂの前面にはそれぞれ偏光分離素子からなるハーフミラー
２Ａとハーフミラー２Ｂが配置される。
【０２５０】
図２５はハーフミラー２Ａ及びハーフミラー２Ｂと、液晶表示素子１を構成する偏光板の直線偏光の透過軸と、液晶層における液晶分子長軸の配向方向の一例を示す説明図である。図示の通り、液晶層２０３の配向方向２０３ａは表示領域分割方向と平行とする。また、偏光板２０４Ａの直線偏光の透過軸２０４Ａａは液晶層２０３の配向方向２０３ａと直交させ、偏光板２０４Ｂの直線偏光の透過軸２０４Ｂａは液晶層２０３の配向方向203aと平行とする。また、偏光板２０５Ａの直線偏光の透過軸２０５Ａａは液晶層２０３の配向方向２０３ａと平行とし、偏光板２０５Ｂの直線偏光の透過軸２０５Ｂａは液晶層203の配向方向２０３ａと直交させる。
【０２５１】
また、ハーフミラー２Ａの直線偏光の透過軸２Ａａは偏光板２０４Ａの直線偏光の透過軸２０４Ａａと平行とし、ハーフミラー２Ｂの直線偏光の透過軸２Ｂａは偏光板２０４Ｂの直線偏光の透過軸２０４Ｂａと平行とする。
【０２５２】
上記構成とすることで表示領域１Ａから放射される映像光と表示領域１Ｂから放射される映像光は互い偏光軸が直交した直線偏光となる。また、表示領域１Ａ及び表示領域１Ｂから放射される映像光はそれぞれハーフミラー２Ａ及びハーフミラー２Ｂをほとんど損失することなく透過する。
【０２５３】
全反射ミラー３や表示領域１Ａと表示領域１Ｂの形状については（実施例６）で説明した表示装置と同じ思想を適用する。つまり、全反射ミラー３は表示領域１Ａから放射する映像光のうち、観察者２０Ａの方向へ向けて放射する映像光１３をハーフミラー２Ｂに向けて反射し、表示領域１Ｂから放射される映像光のうち、観察者２０Ｂの方向へ向けて放射する映像光１５をハーフミラー２Ａに向けて反射するものである。さらに、全反射ミラー３の形状と位置は観察者２０Ａから観察した際には表示領域１Ｂを遮ることがなく、観察者２０Ｂから観察した際には表示領域１Ａを遮ることがないものとする。また、表示領域１Ａと表示領域１Ｂの形状は同一の形状とすることで、観察者２０Ａと観察者２０Ｂには同じ条件で映像が観察されるようになる。
【０２５４】
尚、ハーフミラー２Ａおよびハーフミラー２Ｂの形状はそれぞれ表示領域１Ａと表示領域１Ｂを欠くことなく覆うことができる形状とする。つまり、ハーフミラー２Ａおよびハーフミラー２Ｂの形状はそれぞれ表示領域１Ａと表示領域１Ｂと同じ形状、或いは位置ずれなどを考慮して表示領域１Ａ及び表示領域１Ｂよりもやや大きな形状とする。
【０２５５】
ここで、（実施例６）で説明した表示装置と同様に、観察者２０Ａは液晶表示素子１をその表示面に垂直な方向に対して観察角度θだけ傾いた方向から観察し、観察者２０Ｂは液晶表示素子１をその表示面に垂直な方向に対して観察角度−θだけ傾いた方向から観察する場合を想定する。
【０２５６】
この場合、表示領域１Ｂから放射する映像光のうち、観察角度θと平行な方向に放射する映像光１４はハーフミラー（偏光分離素子）２Ｂを透過して観察者２０Ａに観察される。一方、表示領域１Ａから放射する映像光のうち、観察角度θと平行な方向に放射する映像光１３はハーフミラー（偏光分離素子）２Ａを透過して、全反射ミラー３で反射してハーフミラー（偏光分離素子）２Ｂに向かう。映像光１３は全反射ミラー３での反射の際、その偏光状態が維持されるため、ハーフミラー（偏光分離素子）２Ｂでその大部分が反射されて観察者２０Ａに観察される。
【０２５７】
この際、表示領域１Ａは表示領域１Ｂに対して、おおよそ表示領域１Ａから全反射ミラー３までの距離と全反射ミラー３からハーフミラー（偏光分離素子）２Ｂまでの距離の分だけ観察者２０Ａからの距離が遠くなる。このため、観察者２０Ａには奥行きの異なる位置にある２つの表示領域に表示される２次元像（映像）が重った状態で観察される。
【０２５８】
一方、表示領域１Ａから放射する映像光のうち、観察角度―θと平行な方向に放射する映像光１６はハーフミラー（偏光分離素子）２Ａを透過して観察者２０Ｂに観察される。また、表示領域１Ｂから放射する映像光のうち、観察角度−θと平行な方向に放射する映像光１５はハーフミラー（偏光分離素子）２Ｂを透過して、全反射ミラー３で反射してハーフミラー（偏光分離素子）２Ａに向かう。映像光１５は全反射ミラー３での反射の際、その偏光状態が維持されるため、ハーフミラー（偏光分離素子）２Ａでその大部分が反射されて観察者２０Ｂに観察される。
【０２５９】
この際、表示領域１Ｂは表示領域１Ａと比べると、おおよそ表示領域１Ｂから全反射ミラー３までの距離と全反射ミラー３からハーフミラー（偏光分離素子）２Ａまでの距離の分だけ観察者２０Ｂからの距離が遠くなる。このため、観察者２０Ａには奥行きの異なる位置にある２つの表示領域に表示される２次元像（映像）が重った状態で観察される。
【０２６０】
つまり、この表示装置では観察者２０Ａに対しては、表示領域１Ａが距離の遠い位置にある観察対象となり、表示領域１Ｂが距離の近い位置にある観察対象となる。一方、観察者２０Ｂに対しては、表示領域１Ｂが距離の遠い位置にある観察対象となり、表示領域
１Ａが距離の近い位置にある観察対象となる。
【０２６１】
この表示装置は二人の異なる位置にいる観察者に対して、奥行きが異なる２つの２次元像（映像）を観察者の位置に応じた順序で重ねた状態で同時に表示することができる。このため、より臨場感の高い対戦型のゲーム機などの表示装置として好適な表示装置が実現できる。
【０２６２】
また、この表示装置では二人の異なる位置にいる観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象は、実際には単一の表示素子の表示面である。このため、部品点数が少なく、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さい薄型の表示装置が実現できる。
【０２６３】
尚、ハーフミラー２Ａおよびハーフミラー２Ｂとして偏光分離素子を用いることで表示領域１Ａおよび表示領域１Ｂから放射される映像光は共にほとんど損失することなく観察者２０Ａと観察者２０Ｂに観察されるため明るい表示が得られる。
【０２６４】
本表示装置では特に（実施例６）で説明した表示装置と異なり、偏光変換素子を必要としないため部材を減らすことができる。また、偏光変換素子の性能に起因する映像の明るさ低下の懸念がない。
【実施例８】
【０２６５】
次に本発明の表示装置の他の実施例について説明する。ここで説明する表示装置は（実施例３）で図１６を参照して説明した表示装置において、液晶表示素子１を小型化し、液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆに相当する部分に別の表示素子を配置したものである。このため上記実施例で説明した表示装置と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０２６６】
図２６は本発明の表示装置の一例を示す概略斜視図である。この表示装置は観察対象として液晶表示素子１のほかにスロットマシンなどで使用される外周面に複数の絵柄を配置したリールを回転させることで絵柄を切り替える表示素子(以下、リール表示素子とよぶ)５を配置したものである。
【０２６７】
リール表示素子５は図示しない照明装置によって照明されるリールの外周面に配置した絵柄が表示面となる。リール表示素子５の表示面は観察者２０からみて奥行きが遠い位置、つまり距離が長い位置に配置する観察対象であり、液晶表示素子１の表示面は観察者
２０からみて奥行きが近い位置、つまり、距離が短い位置に配置する観察対象となる。
【０２６８】
この場合、液晶表示素子１から放射する映像光１７はハーフミラー（偏光分離素子）２をほとんど損失することなく透過して観察者２０に観察される。また、リール表示素子５から放射する映像光１８は全反射ミラー３で反射してハーフミラー（偏光分離素子）２に至る。リール表示素子５から放射する映像光は一般に無偏光であるため、ハーフミラー
（偏光分離素子）２に入射する映像光１８はその約半分がハーフミラー（偏光分離素子）２で反射して観察者２０に観察される。
【０２６９】
つまり、本表示装置ではリール表示素子５からの映像光１８はハーフミラー２においてその約半分が損失するが、液晶表示素子１からの映像光１７はハーフミラーとして偏光分離素子を用いることでほとんど損失することなく観察者２０に観察されるため明るい映像を表示することができる。
【０２７０】
この場合、リール表示素子５の表示面は液晶表示素子１の表示面と比べると、おおよそリール表示素子５の表示面から全反射ミラー３までの距離と全反射ミラー３からハーフミラー（偏光分離素子）２までの距離の分だけ観察者２０からの距離が遠くなる。このため、観察者２０には奥行きの異なる位置にある２つの表示面が重なった状態で観察される。
【０２７１】
つまり、本表示装置では、リール表示素子５の表示面の手前に液晶表示素子１の表示面の映像が浮かんでみえることになる。
【０２７２】
このような表示はパチンコやスロットマシンなどの遊技機において、演出効果を高めるために極めて有効である。
【０２７３】
なお、このような表示はリール表示素子の前面に液晶表示パネルを配置することで実現することが可能である。この場合、リール表示素子の表示面からの光は液晶表示パネルを透過する必要があるが、液晶表示パネルの透過率は通常１０％に満たないため、９０％以上の光が損失することになる。
【０２７４】
これに対し、本実施例の表示装置ではリール表示素子の表示面からの光はハーフミラーで約５０％損失するが、液晶表示パネルを透過する必要がないのでより明るい映像を得ることができる。
【０２７５】
さらに本発明の表示装置では観察者からみて２つの異なる奥行き（距離）にある観察対象がほぼ同一平面上に配置されるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の長さが小さく、薄型の表示装置が実現できる。
【実施例９】
【０２７６】
次に本発明の表示装置の他の実施例について説明する。ここで説明する表示装置は（実施例３）で図１６を参照して説明した表示装置において、液晶表示素子１を小型化し、液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎに相当する部分に別の表示素子を配置したものである。このため上記実施例で説明した表示装置と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０２７７】
図２７は本発明の表示装置の一例を示す概略斜視図である。この表示装置は観察対象として液晶表示素子１のほかにスロットマシンなどで使用されるリール表示素子５を配置したものである。
【０２７８】
リール表示素子５の表示面は観察者２０からみて奥行きが近い位置、つまり距離が短い位置に配置する観察対象であり、液晶表示素子１の表示面は観察者２０からみて奥行きが遠い位置、つまり、距離が長い位置に配置する観察対象となる。
【０２７９】
また、リール表示素子５の観察者２０側の表示面上には偏光分離素子からなるハーフミラー２を配置する。
【０２８０】
この場合、リール表示素子５の表示面から放射する映像光１７は非偏光であるため、その約５０％がハーフミラー（偏光分離素子）２を透過して観察者２０に観察される。また、液晶表示素子１から放射する映像光１８は全反射ミラー３で反射してハーフミラー（偏光分離素子）２に至る。
【０２８１】
液晶表示素子１から放射される映像光は直線偏光であり、ハーフミラー(偏光分離素子)２に入射する映像光１８はほとんど損失することなく、その大部分が反射して観察者２０に観察される。
【０２８２】
つまり、本表示装置ではリール表示素子５からの映像光１７はハーフミラー（偏光分離素子）２においてその約半分が損失するが、液晶表示素子１からの映像光１８はハーフミラーとして偏光分離素子を用いることでほとんど損失することなく観察者２０に観察されるため明るい映像を表示することができる。
【０２８３】
この際、液晶表示素子１の表示面はリール表示素子５の表示面と比べると、液晶表示素子１の表示面から全反射ミラー３までの距離と全反射ミラー３からハーフミラー（偏光分離素子）２までの距離の分だけ観察者２０からの距離が遠くなる。このため、観察者２０には奥行きの異なる位置にある２つの表示面が重なった状態で観察される。
【０２８４】
つまり、本表示装置では、リール表示素子５の表示面の背面に液晶表示素子１の表示面の映像がみえることになる。
【０２８５】
このような表示はパチンコやスロットマシンなどの遊技機において、演出効果を高めるのに有効である。
【実施例１０】
【０２８６】
次に本発明の表示装置の他の実施例について説明する。ここで説明する表示装置は（実施例４）で図１９を参照して説明した表示装置において、液晶表示素子１を小型化し、液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆに相当する部分に別の表示素子を配置したものである。このため上記実施例で説明した表示装置と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０２８７】
図２８は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。この表示装置は観察対象として液晶表示素子１のほかにスロットマシンなどで使用される外周面に複数の絵柄を配置したリールを回転させることで絵柄を切り替える表示素子(以下、リール表示素子とよぶ)５を配置したものである。
【０２８８】
リール表示素子５は図示しない照明装置によって照明されるリールの外周面に配置した絵柄が表示面となる。リール表示素子５の表示面は観察者２０からみて奥行きが遠い位置、つまり距離が長い位置に配置する観察対象であり、液晶表示素子１の表示面は観察者
２０からみて奥行きが近い位置、つまり、距離が短い位置に配置する観察対象となる。
【０２８９】
この場合、液晶表示素子１から放射する映像光１７はハーフミラー（偏光分離素子）２をほとんど損失することなく透過して観察者２０に観察される。また、リール表示素子５から放射する映像光１８は全反射ミラー３で反射してハーフミラー（偏光分離素子）２に至る。
【０２９０】
リール表示素子５から放射する映像光は一般に無偏光であるため、ハーフミラー（偏光分離素子）２に入射する映像光１８はその約半分がハーフミラー（偏光分離素子）２で反射して観察者２０に観察される。
【０２９１】
つまり、本表示装置ではリール表示素子５からの映像光１８はハーフミラー２においてその約半分が損失するが、液晶表示素子１からの映像光１７はハーフミラーとして偏光分離素子を用いることでほとんど損失することなく観察者２０に観察されるため明るい映像を表示することができる。
【０２９２】
この場合、リール表示素子５の表示面は液晶表示素子１の表示面と比べると、おおよそ全反射ミラー３からハーフミラー２までの距離の分だけ観察者２０からの距離が遠くなる。このため、観察者２０には奥行きの異なる位置にある２つの表示面が重なった状態で観察される。
【０２９３】
つまり、本表示装置では、リール表示素子５の表示面の手前に液晶表示素子１の表示面の映像が浮かんでみえることになる。
【０２９４】
このような表示はパチンコやスロットマシンなどの遊技機において、演出効果を高めるために極めて有効である。
【０２９５】
なお、このような表示はリール表示素子の前面に液晶表示パネルを配置することで実現することが可能である。この場合、リール表示素子の表示面からの光は液晶表示パネルを透過する必要があるが、液晶表示パネルの透過率は通常１０％に満たないため、９０％以上の光が損失することになる。
【０２９６】
これに対し、本実施例の表示装置ではリール表示素子の表示面からの光はハーフミラーで約５０％損失するが、液晶表示パネルを透過する必要がないのでより明るい映像を得ることができる。
【０２９７】
さらに本発明の表示装置では観察者からみて２つの異なる奥行き（距離）にある観察対象がほぼ同一平面上に配置されるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の長さが小さく、薄型の表示装置が実現できる。
【実施例１１】
【０２９８】
次に本発明の表示装置の他の実施例について説明する。ここで説明する表示装置は（実施例１）で図１から図３を参照して説明した表示装置において、液晶表示素子１の表示領域を３つの表示領域に分割し、新たに別のハーフミラーを配置したものである。このため上記実施例で説明した表示装置と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０２９９】
図２９は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。この表示装置は液晶表示素子１の表示面を３つの表示領域に分割したもので、これらの表示領域は観察者２０からみて３つの奥行き（距離）が異なる位置にある観察対象に相当するものである。このため、ここでは観察者からの奥行きが最も遠い位置、つまり、観察者からみて最も距離が長い位置にある観察対象に相当する表示領域を遠距離表示領域１ｆと呼び、観察者からの奥行きが最も近い位置、つまり、観察者からみて最も距離が短い位置にある観察対象に相当する表示領域を近距離表示領域１ｎと呼び、観察者からの奥行きが中間の位置、つまり、観察者からみた距離が中間となる位置にある観察対象に相当する表示領域を中距離表示領域
１ｍと呼ぶ。
【０３００】
また、液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆの前面には偏光変換素子４を配置し、中距離表示領域１ｍの前面には偏光分離素子からなるハーフミラー２を配置し、近距離表示領域１ｎの前面にはハーフミラー６を配置する。
【０３０１】
液晶表示素子１の３つの表示領域１ｆ，１ｍ，１ｎは観察者２０からみて３つの異なる奥行き（距離）にある観察対象に相当するものである。このため本表示装置では観察者からみて奥行きが異なる位置にある観察対象と同じ数の３つの反射鏡、すなわち全反射ミラー３，ハーフミラー（偏光分離素子）２，ハーフミラー６の３つの反射鏡を備える。
【０３０２】
全反射ミラー３は液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから放射する映像光１９ｆをハーフミラー（偏光分離素子）２に向けて反射する機能を有するものであり、さらに中距離表示領域１ｍから放射する映像光１９ｍをハーフミラー６に向けて反射する機能を有するものである。
【０３０３】
全反射ミラー３としてはガラスやプラスチックなどからなる平坦で、光学的に等方な透明基板に銀やアルミニウムなどの反射率の高い金属膜により反射面を形成したものや、誘電体多層膜により反射面を形成したものを用いる。ここでは全反射ミラー３はこれに入射する映像光１９ｆ及び映像光１９ｍに対して反射率が高いものを用いることが明るい映像を得るために望ましい。
【０３０４】
全反射ミラー３は観察者２０からみて近距離表示領域１ｎを遮らず、なおかつ遠距離表示領域１ｆと中距離映像表示領域１ｍと近距離表示領域１ｎとがハーフミラー６を介して重なって見える位置に配置する。
【０３０５】
また、全反射ミラー３はその反射面の大きさが少なくとも液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから中距離映像表示領域１ｍまでの領域の大きさ以上の大きさであればよく、高い合わせ精度で組み立てられる場合には遠距離表示領域１ｆから中距離映像表示領域１ｍまでの領域と同じ大きさにすれば部材面積を小さくできる。ただし、全反射ミラー３の反射面の大きさは合わせずれの大きさを考慮して、遠距離表示領域１ｆから中距離映像表示領域１ｍまでの領域よりもやや大きくすることが現実的である。
【０３０６】
本表示装置では、ハーフミラー（偏光分離素子）２は液晶表示素子１の中距離表示領域１ｍからの映像光１９ｍ（以下、中距離映像光１９ｍと呼ぶ）と遠距離表示領域１ｆからの映像光１９ｆ（以下、遠距離映像光１９ｆとよぶ）を合成する機能を有するものである。また、ハーフミラー６は中距離映像光１９ｍ及び遠距離映像光１９ｆを、近距離表示領域１ｎからの映像光１９ｎ（以下、近距離映像光１９ｎとよぶ）と合成する機能を有するものである。
【０３０７】
液晶表示素子１は映像光として直線偏光を放射することから、ハーフミラー（偏光分離素子）２は液晶表示素子１から放射する直線偏光は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光は反射する偏光分離素子を用いることが明るい映像を得るために望ましい。
【０３０８】
一方、ハーフミラー６としては、異なる２方向から入射する光をその偏光状態によらず透過、あるいは反射することで一方向に合成する機能を有するものを用いる。このようなハーフミラーとしてはガラスやプラスチックなどの透明で平坦な基板に銀やアルミニウムなどの反射率の高い金属薄膜により、入射する光の一部が透過し、一部が反射するような反射面を形成したものや、誘電体多層膜によって入射する光の半分程度が透過し、半分程度が反射する反射面を形成したものを用いることができる。
【０３０９】
遠距離表示領域１ｆの前面には偏光変換素子４を配置する。偏光変換素子は遠距離表示領域１ｆから放射される映像光１９ｆを、その偏光軸が９０°回転した直線偏光に変換するものである。つまり、偏光変換素子４としてはこれに入射する光の直線偏光の偏光軸を９０°回転させる旋光子や１／２波長板を用いればよい。
【０３１０】
この場合、偏光変換素子４の大きさは観察者２０からみて遠距離表示領域１ｆが覆われるのに必要最低限の大きさであれば良い。偏光変換素子４が液晶表示素子１の表示面と平行に配置され、高い位置精度で組み立てられる場合には遠距離表示領域１ｆと同じ大きさにすれば部材面積が必要最小限となり低コスト化につながる。ただし、偏光変換素子４の大きさは合わせずれを考慮して、遠距離表示領域１ｆの大きさよりもやや大きくすることが現実的である。
【０３１１】
偏光変換素子４としては上記実施例と同様、配向処理された２枚の透明基板の間に液晶層を封入し、液晶の分子長軸を２枚の透明基板間で９０°捩じった液晶セルや位相差フィルムからなる１／２波長板や、位相差フィルムを積層することで実現する捩じれ構造体を用いることができる。尚、これらの偏光変換素子は光が垂直に入射する際に最も有効に機能するものである。従って、偏光変換素子４は遠距離映像光１９ｆが垂直に入射するように液晶表示素子１の表示面に対して傾けて配置するようにしてもよい。
【０３１２】
本表示装置では液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから放射する映像光１９ｆは偏光変換素子４を通過する際、偏光軸が９０度回転した直線偏光となり、全反射ミラー３で反射した後、ハーフミラー（偏光分離素子）２でほとんど損失することなく反射して、再び全反射ミラー３に向かう。
【０３１３】
また、中距離表示領域１ｍから放射する映像光１９ｍはハーフミラー（偏光分離素子）２でほとんど反射することなく透過して全反射ミラー３へ向かう。
【０３１４】
つまり、遠距離表示領域１ｆの前面に偏光変換素子４を配置し、ハーフミラー２として偏光分離素子を用いることで遠距離映像光１９ｆと中距離映像光１９ｍは共にほとんど損失することなく合成されて全反射ミラー３へ向かう。
【０３１５】
全反射ミラー３へ向かった遠距離映像光１９ｆと中距離映像光１９ｍは全反射ミラー３で反射して、ハーフミラー６へ向かい、さらにハーフミラー６でその一部が反射して観察者２０に観察される。
【０３１６】
一方、近距離表示領域１ｎから放射する映像光１９ｎはその一部がハーフミラー６を透過して観察者２０に観察される。
【０３１７】
この際、中距離表示領域１ｍは近距離表示領域１ｎと比べると、おおよそ中距離表示領域１から全反射ミラー３までの距離と全反射ミラー３からハーフミラー６までの距離の分だけ観察者２０からみた距離が遠くなる。また、遠距離表示領域１ｆは中距離表示領域
１ｍと比べると、おおよそ遠距離表示領域１ｆから全反射ミラー３までの距離と全反射ミラー３からハーフミラー（偏光分離素子）２までの距離の分だけ観察者２０からみた距離が遠くなる。
【０３１８】
このため、観察者２０からみて奥行きの異なる３つの位置にある表示領域に表示される２次元像（映像）が重なった状態で観察される。つまり、本表示装置は観察者からみて奥行きが異なる位置にある３つの観察対象を重ねた状態で表示することができる。従って、観察者により深い奥行き感を感知させることができる表示装置を実現できる。
【０３１９】
また、本表示装置は観察者からみて奥行きの異なる位置にある複数の観察対象が、実際には同一平面上に配置しているため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さく、薄型の表示装置が実現できる。
【０３２０】
特に本実施例では３つの観察対象を単一の表示素子の表示面で実現しているので部品点数を少なくすることができる。
【０３２１】
また、ハーフミラー２として偏光分離素子を用いることで遠距離映像光１９ｆと中距離映像光１９ｍはほとんど損失なく合成されるためハーフミラーに偏光分離素子を用いない場合に比べて、映像光の損失が少なく、より明るい表示装置を実現することができる。
【０３２２】
尚、本発明の表示装置は奥行きの異なる位置にある観察対象が４つ以上であってもよい。この場合、液晶表示素子１の表示領域を４つ以上に分割し、観察対象、つまり分割した表示領域と同じ数の反射鏡を配置する。この際、反射鏡の１つは全反射ミラーとし、液晶表示素子の前面であって、その表示面から一定の距離だけ離れた位置に表示面と平行に配置する。
【０３２３】
また、残りの反射鏡はハーフミラーとし、観察者からみて最も奥行きの遠い位置、つまり、観察者からみて最も距離が長い位置に配置する観察対象に相当する表示領域を除く表示領域の前面に表示面と平行となるように配置する。
【０３２４】
より明るい映像を得たい場合には、観察者からみて最も距離が長い位置に配置する観察対象に相当する表示領域とは別の表示領域の前面に配置するハーフミラーのひとつを偏光分離素子とする。
【０３２５】
偏光分離素子は液晶表示素子から放射する直線偏光は反射し、これと偏光軸が直交する直線偏光は透過するものとし、この偏光分離素子が前面に配置される表示領域とこの偏光分離素子の間には偏光変換素子を配置する。
【０３２６】
この場合、偏光分離素子が前面に配置された表示領域から放射する映像光と、この表示領域よりも観察者からみて奥行きが遠い位置にある観察対象に相当する表示領域からの映像光は偏光分離素子でほとんど損失することなく合成される。このため、ハーフミラーに偏光分離素子を用いない場合に比べて、映像光の損失が少なく、より明るい表示装置を実現することができる。
【０３２７】
この他の構成でより明るい映像を得るには観察者からみて最も奥行きの遠い位置、つまり、観察者からみて最も距離が長い位置にある観察対象に相当する表示領域の前面に偏光変換素子を配置する。さらに、観察者からみて２番目に奥行きの遠い位置、つまり、観察者からみて２番目に距離が長い位置にある観察対象に相当する表示領域の前面に配置するハーフミラーを偏光分離素子とする。この偏光分離素子は液晶表示素子から放射する直線偏光は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光は反射するものとする。
【０３２８】
この場合、観察者からみて最も奥行きの遠い位置にある観察対象に相当する表示領域から放射される映像光と、観察者からみて２番目に奥行きの遠い位置にある観察対象に相当する表示領域から放射される映像光は共に偏光分離素子においてほとんど損失することなく合成される。このため、ハーフミラーに偏光分離素子を用いない場合に比べて、映像光の損失が少なく、より明るい表示装置を実現することができる。
【０３２９】
尚、液晶表示素子の各表示領域に配置するハーフミラーは、ハーフミラーとして偏光分離素子を用いないものに関しては隣り合う表示領域の前面に配置するハーフミラーどうしを一体化してもよい。この場合、ハーフミラー一つの面積は大きくなるが数は少なくなる。つまり、本発明の表示装置では観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象と同じ数の反射鏡を配置するが、複数のハーフミラーを一体化することで見かけ上、反射鏡の数は減らすことができる。このため、反射鏡の数は部品点数を少なくするという観点からは観察対象の数と同じ数以下で、なおかつ２枚以上とすることが現実的である。
【実施例１２】
【０３３０】
次に本発明の表示装置の他の実施例について説明する。ここで説明する表示装置は（実施例５）で図２１を参照して説明した表示装置において、液晶表示素子１の表示領域を３つの表示領域に分割し、新たに別のハーフミラーを配置したものである。このため上記実施例で説明した表示装置と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０３３１】
図３０は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。この表示装置は液晶表示素子１の表示面を便宜上３つの表示領域に分割したもので、これらの表示領域は観察者２０からみて奥行き（距離）の異なる３つの位置にある観察対象に相当するものである。このため、ここでは観察者からの奥行きが最も遠い位置、つまり、観察者からみて最も距離が長い位置にある観察対象に相当する表示領域を遠距離表示領域１ｆと呼び、観察者からの奥行きが最も近い位置、つまり、観察者からみて最も距離が短い位置にある観察対象に相当する表示領域を近距離表示領域１ｎと呼び、観察者からの奥行きが中間の位置、つまり、観察者からみた距離が中間となる位置にある観察対象に相当する表示領域を中距離表示領域１ｍと呼ぶ。
【０３３２】
液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆの前面には全反射ミラー３を液晶表示素子１の表示面に対して４５°傾けた状態で配置する。また、中距離表示領域１ｍの前面にはハーフミラー（偏光分離素子）２を、近距離表示領域１ｎの前面にはハーフミラー６を液晶表示素子１の表示面に対して４５°傾けた状態で配置する。さらに、液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆの前面にはこれを覆うように偏光変換素子４を配置する。
【０３３３】
液晶表示素子１の３つの表示領域１ｆ，１ｍ，１ｎは観察者２０からみて奥行き(距離)の異なる３つの位置にある観察対象に相当するものである。このため本表示装置では奥行きの異なる観察対象と同数の３つの反射鏡、すなわち全反射ミラー３，ハーフミラー（偏光分離素子）２，ハーフミラー６の３つの反射鏡を備える。
【０３３４】
全反射ミラー３は液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから放射する映像光１９ｆをハーフミラー（偏光分離素子）２に向けて反射する機能を有するものである。全反射ミラー３としてはガラスやプラスチックなどの平坦で光学的に等方な透明基板に銀やアルミニウムなどの反射率の高い金属膜により反射面を形成したものや、誘電体多層膜により反射面を形成したものを用いる。ここでは全反射ミラー３はこれに入射する映像光１９ｆに対して反射率が高いものを用いることが明るい映像を得るために望ましい。
【０３３５】
ハーフミラー２は液晶表示素子１の中距離表示領域１ｍからの映像光１９ｍ（以下、中距離映像光１９ｍと呼ぶ）と遠距離表示領域１ｆからの映像光１９ｆ（以下、遠距離映像光１９ｆとよぶ）を合成する機能を有するものである。また、ハーフミラー６は中距離映像光１９ｍ及び遠距離映像光１９ｆを、近距離表示領域１ｎからの映像光１９ｎ（以下、近距離映像光１９ｎとよぶ）と合成する機能を有するものである。
【０３３６】
液晶表示素子１は映像光として直線偏光を放射する。ここでは液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆの前面にこれを覆うように偏光変換素子４を配置する。また、ハーフミラー２としては液晶表示素子１から放射する直線偏光は反射し、これと偏光軸が直交する直線偏光は透過する偏光分離素子を用いる。
【０３３７】
ハーフミラー６としては、異なる２方向から入射する光をその偏光状態によらず透過、あるいは反射することで一方向に合成する機能を有するものを用いる。このようなハーフミラーとしてはガラスやプラスチックなどの透明で平坦な基板に銀やアルミニウムなどの反射率の高い金属薄膜によって入射する光の一部が透過し、一部が反射するような反射面を形成したものや、誘電体多層膜によって入射する光の半分程度が透過し、半分程度が反射する反射面を形成したものを用いることができる。
【０３３８】
偏光変換素子４は液晶表示素子１の表示面から放射される映像光をその偏光軸が９０°回転した直線偏光に変換するものである。
【０３３９】
偏光変換素子４としては配向処理された２枚の透明基板の間に液晶層を封入し、液晶の分子長軸を２枚の透明基板間で９０°捩じった液晶セルや位相差フィルムからなる１／２波長板や、位相差フィルムを積層することで実現する捩じれ構造体を用いることができる。尚、これらの偏光変換素子は光が垂直に入射する際に最も有効に機能するものである。このため、偏光変換素子４は液晶表示素子１の表示面に対して平行に配置して、液晶表示素子１から放射する遠距離映像光１９ｆが垂直に入射するようにする。
【０３４０】
偏光変換素子４の大きさは遠距離表示領域１ｆが覆われるのに必要最低限の大きさであれば良く、高い位置精度で組み立てられる場合には遠距離表示領域１ｆと同じ大きさにすれば部材面積が必要最小限となる。ただし、偏光変換素子の大きさは合わせずれを考慮して、遠距離表示領域１ｆの大きさよりもやや大きくすることが現実的である。
【０３４１】
本実施例の表示装置では液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから放射する遠距離映像光１９ｆは偏光変換素子４を通過する際、偏光軸が９０度回転した直線偏光となり、全反射ミラー３で反射した後、ハーフミラー（偏光分離素子）２でほとんど反射することなく大部分が透過して、ハーフミラー６に向かう。
【０３４２】
また、中距離表示領域１ｍから放射する中距離映像光１９ｍはハーフミラー（偏光分離素子）２をほとんど透過することなく、その大部分が反射してハーフミラー６へ向かう。
【０３４３】
つまり、遠距離表示領域１ｆの前面に偏光変換素子を配置し、ハーフミラー２として偏光分離素子を用いることで遠距離映像光１９ｆと中距離映像光１９ｍは共にほとんど損失することなく合成されてハーフミラー６へ向かう。
【０３４４】
ハーフミラー６へ向かった遠距離映像光１９ｆと中距離映像光１９ｍはハーフミラー６でその一部が反射して観察者２０に観察される。
【０３４５】
一方、近距離表示領域１ｎから放射する近距離映像光１９ｎはその一部がハーフミラー６を透過して観察者２０に観察される。
【０３４６】
この際、中距離表示領域１ｍは近距離表示領域１ｎと比べると、ハーフミラー（偏光分離素子）２からハーフミラー６までの距離の分だけ観察者２０からみた距離が遠くなる。また、遠距離表示領域１ｆは中距離表示領域１ｍと比べると、全反射ミラー３からハーフミラー（偏光分離素子）２までの距離の分だけ観察者２０からみた距離が遠くなる。
【０３４７】
このため、観察者２０からみて奥行きの異なる３つの位置にある表示領域に表示される２次元像（映像）が重なった状態で観察される。つまり、本表示装置は観察者からみて奥行きが異なる位置にある３つの観察対象を重ねた状態で表示することができる。従って、観察者により深い奥行き感を感知させることができる表示装置を実現できる。
【０３４８】
尚、本実施例の表示装置では特に液晶表示素子の表示面を垂直方向から、つまり正面方向から観察できる。このため観察者は液晶表示素子の表示面に表示される映像をそのままの形状で観察することができる。
【０３４９】
また、本表示装置は観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象は、実際には同一平面上に配置しているため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さく、薄型の表示装置が実現できる。
【０３５０】
特に本実施例では３つの観察対象を単一の表示素子の表示面で実現しているので部品点数を少なくすることができる。
【０３５１】
また、ハーフミラー２として偏光分離素子を用いることで遠距離映像光１９ｆと中距離映像光１９ｍはほとんど損失なく合成されるためハーフミラーに偏光分離素子を用いない場合に比べて、映像光の損失が少なく、より明るい表示装置を実現することができる。
【０３５２】
尚、もしも、液晶表示素子１の中距離表示領域１ｍの前面にこれを覆うように偏光変換素子４を配置する場合には、ハーフミラー２としては液晶表示素子１から放射する直線偏光は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光は反射する偏光分離素子を用いることが明るい映像を得るために望ましいことは本発明のこれまでの説明から明らかだろう。
【０３５３】
尚、本発明の表示装置ではハーフミラー等の反射鏡を液晶表示素子の表示面に対して傾けて配置する場合にも、観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象を４つ以上としてもよい。
【０３５４】
ここでは以下、液晶表示素子１の表示領域を４つ以上に分割し、表示領域の分割数と同じ数の反射鏡を各表示領域の前面に液晶表示素子の表示面に対して４５°傾けた状態で配置する場合について説明する。
【０３５５】
この場合、反射鏡は観察者からみて最も奥行きの遠い位置、つまり、観察者からみて最も距離が長い位置にある観察対象に相当する表示領域の前面に配置するものを除きハーフミラーとする。また、観察者からみて最も奥行きの遠い位置にある観察対象に相当する表示領域の前面に配置する反射鏡は全反射ミラーもしくは少なくともこれに入射する映像光の反射率が高いミラーとする。
【０３５６】
より明るい映像を得たい場合には、観察者からみて最も距離が長い位置にある観察対象に相当する表示領域とは別の表示領域の前面に配置するハーフミラーのひとつを偏光分離素子とする。
【０３５７】
偏光分離素子は液晶表示素子から放射する直線偏光は透過し、これと偏光軸が直交する直線偏光は反射するものとし、この偏光分離素子が前面に配置される表示領域とこの偏光分離素子の間に偏光変換素子を配置する。
【０３５８】
この場合、偏光分離素子が前面に配置された表示領域からの映像光と、この表示領域よりも観察者からみた距離が長い位置にある観察対象に相当する表示領域からの映像光は偏光分離素子ではほとんど損失することなく合成される。このため、ハーフミラーに偏光分離素子を用いない場合に比べて、映像光の損失が少なく、より明るい表示装置を実現することができる。
【０３５９】
この他の構成でより明るい映像を得るには、観察者からみて最も奥行きの遠い位置、つまり、観察者からみて最も距離が長い位置にある観察対象に相当する表示領域の前面に偏光変換素子を配置する。さらに、観察者からみて２番目に奥行きの遠い位置、つまり、観察者からみて２番目に距離が長い位置にある観察対象に相当する表示領域の前面に配置するハーフミラーを液晶表示素子から放射する直線偏光は反射し、これと偏光軸が直交する直線偏光は透過する偏光分離素子とする。
【０３６０】
この場合、観察者からみて最も奥行きの遠い位置にある観察対象に相当する表示領域から放射される映像光と、観察者からみて２番目に奥行きの遠い位置にある観察対象に相当する表示領域から放射される映像光は共にほとんど損失することなく合成される。このため、ハーフミラーに偏光分離素子を用いない場合に比べて、映像光の損失が少なく、より明るい表示装置を実現することができる。
【実施例１３】
【０３６１】
次に本発明の表示装置を備える機器の実施例について図面を参照して説明する。ここでは以下、代表的な遊技機であるパチンコ遊技機を例にあげて説明する。
【０３６２】
図３１は本発明の表示装置を備えるパチンコ遊戯機の概略正面図である。このパチンコ遊技機３００は筐体に額縁状の前面枠３７０が開閉可能に取り付けられており、前面枠
３７０の開口部には板状の遊戯板３２０が取り付けられている。また、前面枠３７０の前面には遊戯板３２０の前面を覆うように透明なガラス板や樹脂板で構成される透明板360が開閉可能に取り付けられる。
【０３６３】
前面枠３７０の下方には遊戯用の球（以下、パチンコ玉とよぶ）を受ける受け皿３４０や、パチンコ玉の発射操作を制御する操作ハンドル３５０などが取り付けられている。
【０３６４】
遊戯板３２０の前面にはパチンコ玉の入賞口３３０や、ガイドレール，釘などが取り付けられる。また、遊戯板３２０はパチンコ玉が入賞口に入った場合などに変動表示が観察できる表示部３１０を備える。
【０３６５】
次に本発明の主体である表示部３１０およびその近傍の構成について説明する。図３２は本発明の表示装置を備える遊戯機の表示部３１０およびその近傍の概略断面図である。
【０３６６】
このパチンコ遊技機は遊戯板３２０に対して（実施例１）で説明した表示装置を適用したものであり、上記実施例と同じ部分については同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。遊戯板３２０は表示部３１０に対応する位置に開口部３１１を有する。遊戯板３２０の背面側であって、開口部３１１を通して観察できる位置にはハーフミラー２と偏光変換素子４を備える液晶表示素子１を配置する。また、開口部３１１よりも上側の遊戯板３２０の背面には全反射ミラー３を備える。
【０３６７】
観察者２０は開口部３１１を通して、液晶表示素子１からの放射する映像光を観察することになる。このため、開口部３１１の大きさと近距離表示領域１ｎの大きさはほぼ同じ大きさとし、観察者２０が開口部３１１を介して、液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎを観察できるように構成する。
【０３６８】
また、遊戯板３２０の背面側であって、開口部３１１を通して観察者が観察できる部分には少なくともその表面を黒色化した遮光部材３２１を適宜配置することが外部からの光によって、表示に悪影響がでないようにするために望ましい。
【０３６９】
この場合、観察者２０は表示部３１０をやや下方から見上げるように観察することになるため、表示部３１０、つまり、開口部３１１は遊戯板の上の方に設けることが望ましい。また、必要に応じて遊戯板３２０の開口部３１１には透明なガラス板や樹脂板からなる保護板を備えてもよい。
【０３７０】
本遊技機では表示部３１０に観察者２０からみて奥行きの異なる位置にある２つの２次元像（映像）を重ねた映像を表示できる。つまり、奥行き感がある映像や、立体感のある映像など、通常の２次元映像では表現できない、極めて表現力の高い映像を表示することができる。
【０３７１】
このため本遊技機では他の遊技機に対して差別化された斬新な演出ができる遊技機を実現できる。
【０３７２】
また、本遊技機では観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象は、実際には単一の表示素子の表示面であるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さい薄型の遊技機を実現できる。
【実施例１４】
【０３７３】
次に本発明の表示装置を備える機器の他の実施例について図面を参照して説明する。ここで説明する機器は（実施例１３）で図３１を参照して説明したパチンコ遊戯機において、遊技機に備える表示装置の構成を変えたものである。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。また、ここでは特に本発明の主体である表示部３１０およびその近傍の構成について説明する。
【０３７４】
図３３は本発明の表示装置を備える遊戯機の表示部３１０およびその近傍の概略断面図である。
【０３７５】
このパチンコ遊技機は遊戯板３２０に対して（実施例８）で説明した表示装置を適用したものであり、上記実施例と同じ部分については同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。遊戯板３２０は表示部３１０に対応する位置に開口部３１１を有する。遊戯板３２０の背面側であって、開口部３１１を通して観察できる位置にはハーフミラー２を備える液晶表示素子１を配置する。また、開口部３１１よりも上側の遊戯板３２０の背面には全反射ミラー３を備える。
【０３７６】
観察者２０は開口部３１１を通して、リール表示素子５及び液晶表示素子１から放射する映像光を観察することになる。このため、開口部３１１の大きさと液晶表示素子１の表示面の大きさはほぼ同じ大きさとし、観察者２０が開口部３１１を介して、液晶表示素子１の表示面を直接、観察できるように構成する。
【０３７７】
また、遊戯板３２０の背面側であって、開口部３１１を通して観察者が観察できる部分には少なくともその表面を黒色化した遮光部材３２１を適宜配置することが外部からの光によって、表示に悪影響がでないようにするために望ましい。
【０３７８】
この場合、観察者２０は表示部３１０をやや下方から見上げるように観察することになるため、表示部３１０、つまり、開口部３１１は遊戯板の上の方に設けることが望ましい。また、必要に応じて遊戯板３２０の開口部３１１には透明なガラス板や樹脂板からなる保護板を備えてもよい。
【０３７９】
本遊技機では表示部３１０に観察者２０からみて奥行きの異なる位置にある２つの２次元像を重ねた映像を表示できる。つまり、観察者２０にはリール表示素子５の絵柄の手前に液晶表示素子１の映像が浮かんでみえることになる。このような映像表示は遊技機において、演出効果を高めるために極めて有効である。
【０３８０】
このため本遊技機では他の遊技機に対して差別化された斬新な演出ができる遊技機を実現できる。
【０３８１】
また、本遊技機では観察者からみて奥行き（距離）の異なる２つの位置にある観察対象は実際には同一平面に配置しているため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の長さが小さく、薄型の表示装置が実現できる。
【実施例１５】
【０３８２】
次に本発明の表示装置を備える機器の他の実施例について図面を参照して説明する。ここで説明する機器は（実施例１３）で図３１を参照して説明したパチンコ遊戯機において、遊技機に備える表示装置の構成を変えたものである。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。また、ここでは特に本発明の主体である表示部３１０およびその近傍の構成について説明する。
【０３８３】
図３４は本発明の表示装置を備える遊戯機の表示部３１０およびその近傍の概略断面図である。このパチンコ遊技機は遊戯板３２０に対して（実施例５）で図２１を参照して説明した表示装置を適用したものであり、上記実施例と同じ部分については同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。
【０３８４】
遊戯板３２０は表示部３１０に対応する位置に開口部３１１を有する。遊戯板３２０の背面側であって、開口部３１１を通して観察できる位置には遊戯板３２０に対して４５°傾けて配置されたハーフミラー２と、液晶表示素子１を配置する。また、開口部３１１よりも上側の遊戯板３２０の背面側にはその反射面がハーフミラー２と平行になるように配置した全反射ミラー３を備える。
【０３８５】
観察者２０は開口部３１１を通して、液晶表示素子１から放射する映像光を観察することになる。このため、開口部３１１の大きさと液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎの大きさはほぼ同じ大きさとし、観察者２０が開口部３１１を介して、液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎを直接、観察できるように構成する。
【０３８６】
また、遊戯板３２０の背面側であって、開口部３１１を通して観察者が観察できる部分には少なくともその表面を黒色化した遮光部材３２１を適宜配置することが外部からの光によって、表示に悪影響がでないようにするために望ましい。
【０３８７】
この場合、観察者２０は表示部３１０を垂直方向から、つまり、真正面から観察することになるので、表示部３１０、つまり、遊戯板の開口部３１１は遊戯板３２０の中央部に設けることが望ましい。また、必要に応じて遊戯板３２０の開口部３１１には透明なガラス板や樹脂板からなる保護板を備えてもよい。
【０３８８】
本遊技機では表示部３１０に観察者２０からみて奥行きの異なる位置にある２つの２次元像（映像）を重ねた映像を表示できる。つまり、奥行き感がある映像や、立体感のある映像など、通常の２次元映像では表現できない、極めて表現力の高い映像を表示することができる。
【０３８９】
このため本遊技機では他の遊技機に対して差別化された斬新な演出ができる遊技機を実現できる。
【０３９０】
また、本遊技機では観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象は、実際には単一の表示素子の表示面であるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さい薄型の遊技機を実現できる。
【実施例１６】
【０３９１】
次に本発明の表示装置を備える機器の他の実施例について図面を参照して説明する。ここで説明する機器は（実施例１３）で図３１を参照して説明した遊戯機において、遊技機に備える表示装置の構成を変えたものであるため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。また、ここでは特に本発明の主体である表示部３１０およびその近傍の構成について説明する。
【０３９２】
図３５は本発明の表示装置を備える遊戯機の表示部３１０およびその近傍の概略断面図である。
【０３９３】
このパチンコ遊技機は遊戯板３２０に対して（実施例１０）で図２８を参照して説明した表示装置を適用したものであり、上記実施例と同じ部分に関しては同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。
【０３９４】
遊戯板３２０は表示部３１０に対応する位置に開口部３１１を有する。遊戯板３２０の背面側であって、開口部３１１を通して観察できる位置には遊戯板３２０に対して４５°傾けて配置するハーフミラー２を備え、さらにその奥に液晶表示素子１を配置する。また、開口部３１１よりも上側の遊戯板３２０の背面側にはその反射面がハーフミラー２と平行になるように全反射ミラー３を備え、さらにその奥にその表示面が液晶表示素子１の表示面と略平行となる位置にリール表示素子５を配置する。
【０３９５】
観察者２０は開口部３１１を通して、リール表示素子５及び液晶表示素子１から放射する映像光を観察することになる。このため、開口部３１１の大きさと液晶表示素子１の表示領域の大きさはほぼ同じ大きさとし、観察者２０が開口部３１１を介して、液晶表示素子１の表示面を直接、観察できるように構成する。
【０３９６】
また、遊戯板３２０の背面側であって、開口部３１１を通して観察者が観察できる部分には少なくともその表面を黒色化した遮光部材３２１を適宜配置することが外部からの光によって、表示に悪影響がでないようにするために望ましい。
【０３９７】
特に本実施例ではリール表示素子５からの光の一部はハーフミラー２を透過する為、このハーフミラー２を透過した光が迷光となって画質劣化の原因にならないように遮光部材によって吸収するようにすると良い。
【０３９８】
この場合、観察者２０は表示部３１０を垂直方向から、つまり、真正面から観察することになるので、表示部３１０、つまり、開口部３１１は遊戯板３２０の中央部に設けることが望ましい。また、必要に応じて遊戯板３２０の開口部３１１には透明なガラス板や樹脂板からなる保護板を備えてもよい。
【０３９９】
本遊技機では表示部３１０に、リール表示素子５の表示面と、その手前に浮かんでみえる液晶表示素子１の映像が観察できる。このような表示はパチンコやスロットマシンなどの遊技機において、演出効果を高めるために極めて有効である。
【０４００】
このため本遊技機では他の遊技機に対して差別化された斬新な演出ができる遊技機を実現できる。
【０４０１】
また、本遊技機では観察者からみて奥行き（距離）の異なる位置にある２つの観察対象は、実際には略同一平面上に配置しているため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の長さが小さく、薄型の遊技機が実現できる。
【実施例１７】
【０４０２】
次に本発明の表示装置を備える機器の他の実施例について図面を参照して説明する。ここでは以下、代表的な遊技機であるパチンコ遊技機を例にあげて説明する。
【０４０３】
図３６は本発明の表示装置を備えるパチンコ遊戯機の概略正面図である。このパチンコ遊技機３００は筐体に額縁状の前面枠３７０が開閉可能に取り付けられており、前面枠
３７０の開口部には板状の遊戯板３２０が取り付けられている。また、前面枠３７０の前面には遊戯板３２０の前面を覆うように透明なガラス板や樹脂板で構成される透明板360が開閉可能に取り付けられる。この際、透明板３６０と遊戯板３２０の間には遊戯板320の上に取り付けられる構造物が透明板３６０と接触しないように一定の間隔が設けられる。
【０４０４】
また、前面枠３７０の下方にはパチンコ玉を受ける受け皿３４０や、パチンコ玉の発射操作を制御する操作ハンドル３５０などが取り付けられている。
【０４０５】
遊戯板３２０の前面にはパチンコ玉の入賞口３３０や、ガイドレール，釘などが取り付けられる。また、遊戯板３２０はパチンコ玉が入賞口に入った場合などに変動表示が観察できる表示部３１０を備える。また、表示部３１０の上部に相当する位置には、遮光手段３６５が配置され、その表面側には必要に応じて装飾絵柄やロゴなどが印字される。
【０４０６】
次に本発明の主体である表示部３１０およびその近傍の構成について説明する。図３７は本発明の表示装置を備える遊戯機の表示部３１０およびその近傍の概略断面図である。
【０４０７】
このパチンコ遊技機は遊戯板３２０に対して（実施例１）で説明した表示装置を適用したものであり、上記実施例と同じ部分に関しては同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。この遊技機は遊戯板３２０に液晶表示素子１の表示面と同じ、もしくはそれよりもやや大きな開口部３１１を有し、ハーフミラー２と偏光変換素子４を備える液晶表示素子１をその開口部３１１、或いはそれよりもやや奥に配置する。透明板３６０の背面には、液晶表示素子１から所定の距離、つまり本発明の表示装置を実現できる距離だけ離れた位置に全反射ミラー３を備える。
【０４０８】
また、透明板３６０には観察者２０が液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎを観察するのに妨げとならず、なおかつ、観察者２０から全反射ミラー３や遠距離表示領域１ｆを見えないようにする位置に遮光手段３６５を備える。
【０４０９】
遮光手段３６５は観察者から見て透明板３６０の表側、もしくは裏側、あるいは透明板の内部に配置すれば良い。遮光手段３６５は顔料や染料を含む樹脂板や金属板、あるいは、遮光性の塗料を透明板３６０に塗布することで実現すれば良い。この際、遊技機のデザインを損なわないようにするために遮光手段３６５の観察者側の面には装飾絵柄やロゴなどを配置するとよい。
【０４１０】
観察者２０は遮光手段３６５より下の部分で液晶表示素子１からの放射する映像光を観察することになる。このため、遮光手段３６５の下の部分が表示部３１０に相当することになる。
【０４１１】
この場合、観察者２０は表示部３１０をやや下方から見上げるように観察することになるため、表示部３１０、つまり、開口部３１１は遊戯板３２０の上の方に設けることが望ましい。また、必要に応じて遊戯板３２０の開口部３１１には透明なガラス板や樹脂板からなる保護板を備えてもよい。保護板を備える場合は、保護板での光の反射で表示部310から観察される映像が悪影響を受けないために、表面反射を抑える反射防止処理を施すことが望ましい。
【０４１２】
本遊技機では表示部３１０に観察者２０からみて奥行きの異なる位置にある２つの２次元像を重ねた映像を表示できる。つまり、奥行き感がある映像や、立体感のある映像など、通常の２次元映像では表現できない、極めて表現力の高い映像を表示することができる。このような表示は遊技機の演出効果を高めるのに極めて有効である。
【０４１３】
尚、本実施例ではパチンコ玉が全反射ミラー３と液晶表示素子１の間を通過できるように構成することができる。この場合、全反射ミラー３と液晶表示素子１の間を通過するパチンコ玉は表示部３１０において観察されることになる。例えば、パチンコ玉が液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆの前面から近距離表示領域１ｎの前面に移動すると、観察者には表示部３１０において、パチンコ玉が遠くから近くに移動するように見える。このため、本遊技機では従来の遊技機ではできなかった斬新な演出ができる遊技機を実現できる。また、本遊技機では観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象が、実際には単一の表示素子の表示面であるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さい薄型の遊技機を実現できる。
【０４１４】
特に本実施例では全反射ミラー３を遊技機の透明板３６０に配置することで、遊戯板
３２０と透明板３６０の間にある空間を効率よく利用できるためより薄型の遊技機を実現できる。
【実施例１８】
【０４１５】
次に本発明の表示装置を備える機器の他の実施例について図面を参照して説明する。ここで説明する機器は（実施例１７）で図３６を参照して説明したパチンコ遊戯機において、遊技機に備える表示装置の構成を変えたものである。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。また、ここでは特に本発明の主体である表示部３１０およびその近傍の構成について説明する。
【０４１６】
図３８は本発明の表示装置を備える遊戯機の表示部３１０およびその近傍の概略断面図である。
【０４１７】
このパチンコ遊技機は遊戯板３２０に対して（実施例５）で図２１を参照して説明した表示装置を適用したものであり、上記実施例と同じ部分については同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。
【０４１８】
この遊技機は遊戯板３２０に液晶表示素子１の表示領域と同じ、もしくはそれよりもやや大きな開口部を有し、偏光変換素子４を備える液晶表示素子１をその開口部の奥に配置する。
【０４１９】
液晶表示素子１と透明板３６０の間にはハーフミラー２と、全反射ミラー３を液晶表示素子１の表示面に対して４５°傾けて配置する。また、液晶表示素子１の表示面は遊戯板３２０に対してほぼ平行に配置する。
【０４２０】
また、透明板３６０には観察者２０が液晶表示素子１の近距離表示領域１ｎを観察するのに妨げとならず、観察者２０から全反射ミラー３が見えないようにする位置に遮光手段３６５を備える。
【０４２１】
遮光手段３６５は観察者から見て透明板３６０の表側、もしくは裏側、あるいは透明板の内部に配置すれば良い。遮光手段３６５は顔料や染料を含む樹脂板や金属板、あるいは、遮光性の塗料を透明板３６０に塗布することで実現すれば良い。この際、遊技機のデザインを損なわないようにするために遮光手段３６５の観察者側の面には装飾絵柄やロゴなどを配置するとよい。
【０４２２】
観察者２０は遮光手段３６５より下の部分で液晶表示素子１からの放射する映像光を観察することになる。このため、遮光手段３６５の下の部分が表示部３１０に相当することになる。
【０４２３】
この場合、観察者２０は表示部３１０を垂直方向から、つまり、真正面から観察することになるので、表示部３１０は遊戯板の中央部に設けることが望ましい。
【０４２４】
また、遊戯板３２０の開口部の周りには外部から液晶表示素子１に不要な光が入射して表示に悪影響が生じないようにするために、遮光部材３２１を設けると良い。この遮光部材３２１はパチンコ玉が表示部３１０に進入しないようにするための隔壁と兼用しても良い。本遊技機では表示部３１０に観察者２０からみて奥行きの異なる位置にある２つの２次元像を重ねた映像を表示できる。つまり、奥行き感がある映像や、立体感のある映像など、通常の２次元映像では表現できない、極めて表現力の高い映像を表示することができる。このため、本遊技機では従来の遊技機ではできなかった斬新な演出ができる遊技機を実現できる。
【０４２５】
また、本遊技機では観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象は、実際には単一の表示素子の表示面であるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さい薄型の遊技機を実現できる。特に本実施例では全反射ミラー３やハーフミラー（偏光分離素子）２を遊技機の透明板３６０と遊戯板３２０の間にある空間も利用して配置するため、より薄型の遊技機を実現できる。
【実施例１９】
【０４２６】
次に本発明の表示装置を備える機器の他の実施例について図面を参照して説明する。ここで説明する機器は（実施例１７）で図３６を参照して説明したパチンコ遊戯機において、遊技機に備える表示装置の構成を変えたものである。このため、上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。また、ここでは特に本発明の主体である表示部３１０およびその近傍の構成について説明する。
【０４２７】
図３９は本発明の表示装置を備える遊戯機の表示部３１０およびその近傍の概略断面図である。
【０４２８】
このパチンコ遊技機は遊戯板３２０に対して（実施例１０）で図２８を参照して説明した表示装置を適用したものであり、上記実施例と同じ部分については同じ符号を付け、詳細な説明は省略する。
【０４２９】
この遊技機は遊戯板３２０に液晶表示素子１の表示面とリール表示素子５の表示面を足した大きさと同程度の開口部を有し、液晶表示素子１とリール表示素子５をその開口部の奥に配置する。
【０４３０】
液晶表示素子１と透明板３６０の間にはハーフミラー（偏光分離素子）２を液晶表示素子１の表示面に対して４５°傾けて配置する。また、リール表示素子５と透明板３６０の間には全反射ミラー３をハーフミラー２と平行に配置する。また、液晶表示素子１の表示面は遊戯板３２０に対してほぼ平行となるように配置する。
【０４３１】
透明板３６０には観察者２０が液晶表示素子１の表示領域を観察するのに妨げとならず、全反射ミラー３が観察者２０に見えないようにする位置に遮光手段３６５を備える。
【０４３２】
遮光手段３６５は観察者から見て透明板３６０の表側、もしくは裏側、あるいは透明板の内部に配置すれば良い。遮光手段３６５は顔料や染料を含む樹脂板や金属板、あるいは、遮光性の塗料を透明板３６０に塗布することで実現すれば良い。この際、遊技機のデザインを損なわないようにするために遮光手段３６５の観察者側の面には装飾絵柄やロゴなどを配置するとよい。
【０４３３】
観察者２０は遮光手段３６５より下の部分で液晶表示素子１とリール表示素子５から放射する映像光を観察することになる。このため、遮光手段３６５の下の部分が表示部310に相当することになる。
【０４３４】
この場合、観察者２０は表示部３１０を垂直方向から、つまり、真正面から観察することになるので、表示部３１０は遊戯板の中央部に設けることが望ましい。また、遊戯板
３２０の開口部の周りには外部から液晶表示素子１に不要な光が入射して表示に悪影響が生じないようにするために遮光部材３２１を設けると良い。この遮光部材３２１はパチンコ玉が表示部３１０に進入しないようにするための隔壁と兼用しても良い。
【０４３５】
本遊技機では表示部３１０に観察者２０からみて奥行きの異なる位置にある２つの２次元像を重ねた映像を表示できる。つまり、観察者２０にはリール表示素子５の絵柄の手前に液晶表示素子１の映像が浮かんでみえることになる。このような表示はパチンコやスロットマシンなどの遊技機において、演出効果を高めるために極めて有効である。
【０４３６】
このため本遊技機では他の遊技機に対して差別化された斬新な演出ができる遊技機を実現できる。
【０４３７】
また、本遊技機では観察者からみて奥行き（距離）の異なる位置にある観察対象が略同一平面上に配置されるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の長さが小さく、薄型の表示装置が実現できる。特に本遊技機では全反射ミラー３やハーフミラー（偏光分離素子）２を遊技機の透明板３６０と遊戯板３２０の間にある空間も利用して配置するため、より薄型の遊技機を実現できる。
【実施例２０】
【０４３８】
次に本発明の表示装置を備える機器の他の実施例について図面を参照して説明する。ここでは以下、テーブル状のゲーム機を例にあげて説明する。
【０４３９】
図４０は本発明の表示装置を備えるゲーム機の概略斜視図である。このゲーム機５００は筐体５３０内に本発明の表示装置５１０を備え、側面にはゲームの動作を操作するための操作部５２０が取り付けられている。筐体５３０の上面部には開口部５３１が設けられ、観察者２０はこの開口部５３１を通して表示装置の映像を観察する。
【０４４０】
このゲーム機５００に備えられる表示装置５１０は（実施例１）で図１から図３を参照して説明した表示装置であり、観察者２０は表示装置を構成する液晶表示素子１を斜め方向から観察することになる。
【０４４１】
本ゲーム機のようなテーブル状のゲーム機では観察者２０は斜め方向から表示装置を観察することになる。このため、（実施例１）で説明した表示装置は本ゲーム機の表示装置５１０として好適である。
【０４４２】
尚、筐体５３０の内部には少なくともその表面を黒色化した遮光部材を適宜配置することが外部からの光によって、表示に悪影響がでないようにするために望ましい。
【０４４３】
また、筐体内部に埃などが進入することを防ぐために筐体の開口部５３１には透明なガラス板や樹脂板からなる保護板を備えるとよい。
【０４４４】
本ゲーム機では観察者２０からみて奥行きの異なる位置にある２つの２次元像を重ねた映像を表示できる。つまり、奥行き感がある映像や、立体感のある映像など、通常の２次元映像では表現できない、極めて表現力の高い映像を表示することができる。このため本ゲーム機では斬新な演出ができるゲーム機を実現することができる。
【０４４５】
また、本ゲーム機では観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象は、実際には単一の表示素子の表示面であるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さい薄型のゲーム機を実現できる。
【実施例２１】
【０４４６】
次に本発明の表示装置を備える他の機器の実施例について図面を参照して説明する。ここでは以下、テーブル状の対面型のゲーム機を例にあげて説明する。
【０４４７】
図４１は本発明の表示装置を備えるゲーム機の概略斜視図である。このゲーム機６００は筐体６３０内に本発明の表示装置６１０を備え、筐体の対向する側面の外側にはそれぞれゲームの動作を操作するための操作部６２０Ａ，６２０Ｂが取り付けられている。筐体６３０の上面部には２つの開口部６３１Ａ，６３１Ｂが設けられ、観察者２０Ａと観察者２０Ｂはそれぞれ開口部６３１Ａと開口部６３１Ｂを通して表示装置６１０の映像を観察する。
【０４４８】
ゲーム機６００に備えられる表示装置６１０は（実施例６）で図２３を参照して説明した表示装置、或いは（実施例７）で図２４を参照して説明した表示装置であり、表示装置６１０は二つの異なる方向、つまり二人の対面する観察者に対して、奥行きが異なる位置にある２つの２次元像を重ねた映像を同時に表示することができる。また、このとき、２人の観察者は表示装置を構成する液晶表示素子１を斜め方向から観察することになる。
【０４４９】
本ゲーム機のようなテーブル状のゲーム機では観察者２０Ａと観察者２０Ｂはともに斜め方向から表示装置を観察することになる。このため、（実施例６）と（実施例７）で説明した表示装置は本ゲーム機の表示装置６１０として好適である。
【０４５０】
尚、筐体６３０の内部には少なくともその表面を黒色化した遮光部材を適宜配置することが外部からの光によって、表示に悪影響がでないようにするために望ましい。
【０４５１】
また、筐体内部に埃などが進入することを防ぐために筐体の開口部６３１Ａ及び開口部６３１Ｂには透明なガラス板や樹脂板からなる保護板を備えるとよい。
【０４５２】
本ゲーム機では観察者２０Ａと観察者２０Ｂは共に観察者からみて奥行きの異なる位置にある２つの２次元像を重ねた映像を表示できる。つまり、奥行き感がある映像や、立体感のある映像など、通常の２次元映像では表現できない、極めて表現力の高い映像を表示することができる。このため本ゲーム機では斬新な演出ができるゲーム機を実現することができる。
【０４５３】
特に本ゲーム機では、液晶表示素子の同じ表示領域の映像が、この表示領域から近い位置の観察者に対しては、奥行きが近い位置、つまり距離が短い位置にある映像となり、この表示領域から遠い位置の観察者に対しては奥行きの遠い位置、つまり距離が長い位置にある映像となる。
【０４５４】
つまり、本ゲーム機では二人の異なる位置にいる観察者に対して、同じ２つの２次元像を観察者の位置に応じた順序で重ねた状態で表示することができる。このため、より臨場感の高い表示ができるゲーム機を実現できる。このようなゲーム機は対戦型のゲーム機に好適である。
【０４５５】
また、本ゲームでは観察者からみて奥行きの異なる位置にある観察対象は、実際には単一の表示素子の表示面であるため、観察者に感知される奥行きよりも実際の奥行き方向の厚みが小さい薄型のゲーム機を実現できる。
【実施例２２】
【０４５６】
次に本発明の表示装置の他の実施例について説明する。ここで説明する表示装置は（実施例１２）で図３０を参照して説明した表示装置において、液晶表示素子１の３つの表示領域のうち近距離表示領域に相当する部分をなくし、その部分に観察者から表示装置の外部を観察できる開口部７を設けたものである。
【０４５７】
このため上記実施例で説明した表示装置と同じ部分には同じ符号を付け詳細な説明は省略する。
【０４５８】
図４２は本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。この表示装置は液晶表示素子１の２つの表示領域と、表示装置の外部を観察対象とするものである。液晶表示素子１の２つの表示領域は観察者２０からみて奥行き（距離）の異なる位置にある２つの観察対象に相当するものである。ここでは液晶表示素子１の表示領域のうち、観察者２０からみて奥行きが遠い位置、つまり、観察者２０からみて距離が長い位置にある観察対象に相当する表示領域を遠距離表示領域１ｆと呼び、観察者からみて奥行きが近い位置、つまり、観察者からみて距離が短い位置にある観察対象に相当する表示領域を中距離表示領域１ｍと呼ぶ。
【０４５９】
また、表示装置の外部の観察対象８（以下、外部観察対象と呼ぶ）は表示装置の用途に応じた任意の位置に存在し、観察者２０からみた奥行き、つまり観察者２０からの距離は任意に定めることができる。
【０４６０】
例えば、外部観察対象８が液晶表示素子１の表示面と略同一平面、あるいはこれに近い位置にあれば、外部観察対象８は観察者からの奥行きが最も近い位置、つまり、観察者からみて最も距離が短い位置にある観察対象となる。
【０４６１】
また、外部観察対象８が外部観察対象８からハーフミラー６までの距離が、液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから全反射ミラー３までの距離と、全反射ミラー３からハーフミラー６までの距離との合計の距離よりも長くなる位置にあれば、外部観察対象８は観察者２０からの奥行きが最も遠い位置、つまり、観察者からみて最も距離が長い位置にある観察対象となる。
【０４６２】
つまり、外部観察対象８は観察者２０からみた奥行き方向の位置が、最も近い位置から最も遠い位置まで任意の位置とすることができる。
【０４６３】
本実施例の表示装置では液晶表示素子１の遠距離表示領域１ｆから放射する映像光19ｆは偏光変換素子４を通過する際、偏光軸が９０度回転した直線偏光となり、全反射ミラー３で反射した後、ハーフミラー（偏光分離素子）２をほとんど反射することなく大部分が透過して、ハーフミラー６に向かう。
【０４６４】
また、中距離表示領域１ｍから放射する映像光１９ｍはハーフミラー（偏光分離素子）２をほとんど透過することなく、その大部分が反射してハーフミラー６へ向かう。
【０４６５】
つまり、遠距離表示領域１ｆの前面に偏光変換素子４を配置し、ハーフミラー２として偏光分離素子を用いることで遠距離映像光１９ｆと中距離映像光１９ｍは共にほとんど損失することなく合成されてハーフミラー６へ向かうため明るい映像光が得られる。
【０４６６】
ハーフミラー６へ向かった遠距離映像光１９ｆと中距離映像光１９ｍはハーフミラー６でその一部が反射して観察者２０に観察される。
【０４６７】
一方、外部観察対象８から放射する映像光１９ｅは開口部７を通過して、その一部がハーフミラー６を透過して観察者２０に観察される。
【０４６８】
このため、観察者２０からみて奥行きの異なる位置にある２つの表示領域に表示される２次元像（映像）と、外部観察対象８が重なった状態で観察者２０に観察される。
【０４６９】
つまり、本表示装置は観察者からみて奥行きが異なる位置にある２つの観察対象と、任意の奥行き位置にある外部観察対象を重ねた状態で表示することができる。
【０４７０】
このため様々な用途への展開が考えられる。例えば、外部観察対象を遠方の物体や風景とすれいば、表示装置の大きさに制限されない大きな奥行き感を感知させる表示装置が実現できる。
【０４７１】
あるいは、外部観察対象８と、液晶表示素子１に表示される電子化された映像情報を照合することで真贋判定を行うといった用途に使用することができる。
【０４７２】
あるいは、外部観察対象８を自動車の外部の風景とし、車外の風景と、液晶表示素子１の映像を重ねて表示することで自動車のさまざまな情報を表示する装置としても使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０４７３】
本発明の表示装置では観察者からみて奥行き（距離）の異なる位置にある複数の観察対象を光学的に重ねた状態で観察できるので、観察者に奥行き感、あるいは３次元立体像が感知される表示装置を実現できる。
【０４７４】
このため、臨場感や高い表現力が望まれるゲーム機やパチンコなどの遊技機の表示装置として好適である。
【０４７５】
或いは、医療用や美術品の観察といった観察対象をより正確に再現することが要求される表示装置にも適用できる。
【０４７６】
また、本発明の表示装置では観察者からみて奥行き（距離）の異なる位置にある観察対象を交互に切り替えて表示することができるため、観察者の目の焦点調節機能を訓練するといった用途にも適用できる。
【０４７７】
また、本発明の表示装置では観察対象の少なくともひとつを表示装置外部の物体や風景とすることができる。この場合、表示装置外部の観察対象と、表示素子に表示される電子化された映像情報を照合することで真贋判定を行うといった用途にも適用できる。
【０４７８】
あるいは、外部の観察対象を自動車の外部の風景とし、車外の風景と、表示素子の映像を重ねて表示することで自動車のさまざまな情報を表示する装置としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０４７９】
【図１】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例１）
【図２】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例１）
【図３】本発明の表示装置を説明するための概略斜視図である。（実施例１）
【図４】本発明の表示装置に係る液晶表示素子の概略断面図である。（実施例１）
【図５】本発明の表示装置に係る液晶表示パネルの画素の構成を示す正面図である。（実施例１）
【図６】本発明の表示装置に係る部材の直線偏光の透過軸と液晶層の配向方向の一例を示す説明図である。（実施例１）
【図７】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。
【図８】本発明の表示装置に係る視点の位置合わせの印の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の表示装置に係る視点の位置合わせの印の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明の表示装置に係る表示素子の表示面における表示の一例を示す説明図である。
【図１１】本発明の表示装置において観察者に観察される映像を模擬的に示す説明図である。
【図１２】本発明の表示装置に係る表示素子の表示面における表示の一例を示す説明図である。
【図１３】本発明の表示装置に係る表示素子の表示面における表示の一例を示す説明図である。
【図１４】本発明の表示装置に係る表示素子の表示面における表示の一例を示す説明図である。
【図１５】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例２）
【図１６】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例３）
【図１７】本発明の表示装置に係る液晶表示素子の概略断面図である。（実施例３）
【図１８】本発明の表示装置に係る部材の直線偏光の透過軸と液晶層の配向方向の一例を示す説明図である。（実施例３）
【図１９】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例４）
【図２０】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。
【図２１】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例５）
【図２２】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。
【図２３】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例６）
【図２４】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例７）
【図２５】本発明の表示装置に係る部材の直線偏光の透過軸と液晶層の配向方向の一例を示す説明図である。（実施例７）
【図２６】本発明の表示装置を説明するための概略斜視図である。（実施例８）
【図２７】本発明の表示装置を説明するための概略斜視図である。（実施例９）
【図２８】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例１０）
【図２９】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例１１）
【図３０】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例１２）
【図３１】本発明の表示装置を備える遊技機を説明するための概略正面図である。（実施例１３）
【図３２】本発明の表示装置を備える遊技機の表示部とその近傍の概略断面図である。（実施例１３）
【図３３】本発明の表示装置を備える遊技機の表示部とその近傍の概略断面図である。（実施例１４）
【図３４】本発明の表示装置を備える遊技機の表示部とその近傍の概略断面図である。（実施例１５）
【図３５】本発明の表示装置を備える遊技機の表示部とその近傍の概略断面図である。（実施例１６）
【図３６】本発明の表示装置を備える遊技機を説明するための概略正面図である。（実施例１７）
【図３７】本発明の表示装置を備える遊技機の表示部とその近傍の概略断面図である。（実施例１７）
【図３８】本発明の表示装置を備える遊技機の表示部とその近傍の概略断面図である。（実施例１８）
【図３９】本発明の表示装置を備える遊技機の表示部とその近傍の概略断面図である。（実施例１９）
【図４０】本発明の表示装置を備えるゲーム機を説明するための概略斜視図である。（実施例２０）
【図４１】本発明の表示装置を備えるゲーム機を説明するための概略斜視図である。（実施例２１）
【図４２】本発明の表示装置を説明するための概略断面図である。（実施例２２）
【図４３】従来の表示装置を説明するための概略断面図である。
【符号の説明】
【０４８０】
１…液晶表示素子、２…ハーフミラー（偏光分離素子）、３…全反射ミラー、４…偏光変換素子、５…リール表示素子、６…ハーフミラー、３００…パチンコ遊技機、３１０…表示部、３１１，５３１，６３１Ａ，６３１Ｂ…開口部、３２０…遊戯板、５００…ゲーム機、５１０，６１０…表示装置、５３０，６３０…筐体、６００…ゲーム機。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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