JP6296862B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置に関する。

スクリーンに実像を投影し、この実像を反射光学系を介して虚像として観察者に視認させることができる画像表示装置の一例として、いわゆるＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）が従来より知られている。たとえば、特許文献１には、スクリーンを複数備え、各スクリーンに表示される表示内容を異ならせ、各スクリーンの前後方向（光軸方向に沿う方向）の位置を互いに異ならせることで、運転者に対する虚像の表示距離をスクリーン毎に異ならせることができるＨＵＤが開示されている。

特開２００９−１５０９４７号

しかしながら、スクリーンの移動機構にはバックラッシュがあり、スクリーンを前後に移動させる際に、スクリーンが光軸と交差する方向にぶれて（移動して）しまうことがある。スクリーンが光軸と交差する方向に移動すると虚像も光軸と交差する方向にぶれるため、観察者にとって虚像が見難いものとなってしまう。

そこで、本発明は、スクリーンを前後に移動させる際に、スクリーンが光軸と交差する方向にぶれることを抑えることができる画像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１スクリーンと第２スクリーンとを有し、画像投影装置により各スクリーンに異なる内容の映像を実像として投影可能であり、この投影された実像を虚像として観察者に視認させることができる画像表示装置において、第１スクリーンが取り付けられる第１スクリーン枠と、第２スクリーンが取り付けられる第２スクリーン枠と、第１スクリーン枠に取り付けられ、画像投影装置の投影光学系の光軸に平行に配置され、第２スクリーン枠を光軸と平行な方向に移動可能にガイドするガイド部とを有し、第２スクリーン枠は、ガイド部に平行に配置されるリードスクリューの回転によりガイド部に沿って移動させられ、リードスクリューは、第１スクリーン枠側の端部に回転の駆動力が作用させられることとする。

上記発明において、リードスクリューを回転させる駆動源となるモーターは、第１スクリーン枠に対して画像投影装置が配置される側に配置され、モーターの回転力をリードスクリューに伝達するギア列は、第１スクリーン枠を挟んでモーターが配置される側とは反対側に配置されていることとする。

本発明によれば、スクリーンを前後に移動させる際に、スクリーンが光軸と交差する方向にぶれることを抑えることができる。

ＨＵＤの全体的な概略構成を示す図である。 画像投影装置の概略の構成を示す図である。 レンズ保持枠の外観を示す図である。 スクリーン保持機構の概略の構成を示す図である。 第２スクリーンが後方に配置されている状態のスクリーン保持機構を右前方から見た斜視図である。 第２スクリーンが後方に配置されているときのスクリーン保持機構を左後方から見た斜視図である。 第２スクリーンが後方に配置されているときのスクリーン保持機構を右後方から見た斜視図である。 スクリーン保持機構を前方から見た図である。 第２スクリーンが第１スクリーンと同一面上に配置される前方に配置されている状態のスクリーン保持機構３００を右前方から見た斜視図である。 図８に示す切断線Ａ−Ａにおける断面の概略の構成を示す断面図である。

（ＨＵＤ１の概略構成）
図１は、実像を観察者に対して虚像として表示する画像表示装置の一例として、自動車の運転者に、自己の自動車の情報をフロントガラスＦＧを介して視認させることができるＨＵＤ１の全体的な概略構成を示す図である。ＨＵＤ１は、画像投影装置２と、この画像投影装置２により出射される投影光が結像される光透過型のスクリーン３と、このスクリーン３に結像された実像Ｍを、虚像ＩＭとして観察者Ｓに表示させる反射光学系４とを有する。以下の説明において、画像投影装置２および反射光学系４を透過あるいは反射する投影光の進行方向を前方とし、その反対方向を後方として説明を行う。また、後方から前方に向かって右手側を右側（右方）左手側を左側（左方）として説明する。

なお、本実施の形態では、ＨＵＤ１を自動車用として説明しているが、ＨＵＤ１は自動車用に限らない。たとえば、フロントガラスＦＧを、反射ミラーあるいは透明な平面ガラスに置き換えることで、たとえば、ビデオゲーム機のＨＵＤとして用いることができる。また、フロントガラスＦＧを透明な平面ガラスに置き換え、平面ガラスを介して患者の患部を視認できるようにすれば、患者の患部に脈拍などのバイタルサインを重ねて表示できるＨＵＤとして用いることができる。

（画像投影装置２の構成）
図２は、画像投影装置２の概略の構成を示す図である。画像投影装置２は、画像形成光学系５と、複数のレンズで構成される投影光学系６とを有する。

（画像形成光学系５）
画像形成光学系５は、画像表示素子７と、色光合成プリズム（ダイクロイックプリズム）８とを有する。画像表示素子７には、反射型のライトバルブや透過型のライトバルブ等を用いることができる。画像表示素子７の表示面は、図示外の照明装置により照明され、また、画像表示素子７は、図示外の画像制御部により駆動制御される。これにより、画像表示素子７の表示面には、実像Ｍ（図１参照）の物体側の像となる画像が表示される。画像形成光学系５には、画像表示素子７が、ＲＧＢ（赤・緑・青）の各色光毎に１つずつ、合計３つ備えられているが、図面を理解し易くするため、図２においては、１つの画像表示素子７が代表的に示されている。３つの画像表示素子７は、投影光学系６に対して等価な位置に配置されている。ＲＧＢ（赤・緑・青）の各色光毎に１つずつ備えられる画像表示素子７から出射した光は、色光合成プリズム８にて合成され投影光学系６に入射する。画像形成光学系５は、画像表示素子７および色光合成プリズム８を用いる代わりに、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いてもよい。

（投影光学系６）
投影光学系６は、スクリーン３側から画像表示素子７の側、すなわちスクリーン３から後方に向かって順に配置される、小レンズ体Ｌ１Ａおよび小レンズ体Ｌ１Ｂ、正のメニスカスレンズＬ２、正の凸レンズＬ３、負のメニスカスレンズＬ４、負のメニスカスレンズＬ５、正の凸レンズＬ６、正の凸レンズＬ７、正の凸レンズＬ８を有する。投影光学系６は、固定焦点であり、全体として正の屈折力を有する。投影光学系６においては、凸レンズＬ３の光入射側に開口絞り９が配置されている。投影光学系６は、小レンズ体Ｌ１Ａを透過する投影光の主光線と小レンズ体Ｌ１Ｂを透過する投影光の主光線とが、開口絞り９において、光軸Ｘ上で交差するように構成されている。なお、レンズ構成等は上記に限らず、スクリーン３に結像される実像の明るさや収差補正の程度あるいは投影光学系６の全長等により適宜の構成とすることができる。

小レンズ体Ｌ１Ａおよび小レンズ体Ｌ１Ｂは、投影光学系６の中で最も前方に配置されている。小レンズ体Ｌ１Ａおよび小レンズ体Ｌ１Ｂは、負のメニスカスレンズを分割レンズ（分割される前のレンズ）として、光軸Ｘを境として上下に、すなわち光軸Ｘと交差する方向に２つに分割されたレンズである。また、小レンズ体Ｌ１Ａおよび小レンズ体Ｌ１Ｂは、光軸Ｘに対して対称な形状であり、互いに同一の光学特性を有している。

小レンズ体Ｌ１Ａには、画像表示素子７に形成される画像のうち、光軸Ｘを挟んで小レンズ体Ｌ１Ａの反対側（下側）となる位置に形成される画像の投影光が入射する。一方、小レンズ体Ｌ１Ｂには、画像表示素子７の光軸Ｘよりも上側半分（光軸Ｘを挟んだ小レンズ体Ｌ１Ｂの反対側）に形成される画像の投影光が入射する。

投影光学系６を構成する各レンズは、図３に示すレンズ保持枠１０に保持されている。レンズ保持枠１０は、鏡筒部１１、固定枠１２および可動枠１３等を有する。鏡筒部１１には、メニスカスレンズＬ２から凸レンズＬ８が保持される。固定枠１２には小レンズ体Ｌ１Ａが保持され、可動枠１３には小レンズ体Ｌ１Ｂが保持される。

レンズ保持枠１０には、可動枠１３を光軸Ｘに沿って前後に移動させることができるレンズ移動機構１４が備えられている。可動枠１３が光軸Ｘに沿って前後に移動されることで、小レンズ体Ｌ１Ｂが可動枠１３と一体に光軸Ｘに沿って前後に移動することができる。レンズ移動機構１４は、たとえば、モーターにより駆動されるボール螺子機構等により構成することができ、また、図示を省略する制御部により駆動を制御することができる。小レンズ体Ｌ１Ｂを光軸Ｘ方向に前後に移動させることで、小レンズ体Ｌ１Ｂを透過する投影光の結像の位置を移動させることができる。

なお、図１に示すように、小レンズ体Ｌ１Ａおよび小レンズ体Ｌ１Ｂの光出射側には、反射ミラー１５が配置されている。小レンズ体Ｌ１Ａおよび小レンズ体Ｌ１Ｂから出射された投影光は、反射ミラー１５でスクリーン３に向けて９０度折り曲げられる。

（スクリーン３の構成）
図４は、スクリーン３を保持するスクリーン保持機構３００の概略の構成を示す図である。スクリーン３は、図４に示すように、第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂの２つのスクリーンを備える。第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂは、透明樹脂に光拡散剤を混入させたり、あるいは表面を粗面化する等して光拡散性を持たせた光透過型のスクリーンである。したがって、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂの前方から、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂに結像した実像を観察することができる。また、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂが光拡散性を有することで、光拡散の程度に応じて、実像を観察できる視域の広さの拡大が図られている。

第１スクリーン３Ａは、第１スクリーン枠としての第１スクリーン枠１６に取り付けられている。また、第２スクリーン３Ｂは、第２スクリーン枠としての第２スクリーン枠１７に取り付けられている。そして、第２スクリーン枠１７は、支持機構１８を介して第１スクリーン枠１６に支持されている。第１スクリーン枠１６および第２スクリーン枠１７は、スクリーン移動機構１９により、図４の上段（Ａ）と下段（Ｂ）に示すように、光軸Ｘと直交する上下方向の２箇所に移動可能とされている。図４（Ａ）には、第１スクリーン枠１６および第２スクリーン枠１７が下方位置に配置された状態が示されている。図４（Ｂ）には、第１スクリーン枠１６および第２スクリーン枠１７が上方位置に配置された状態が示されている。スクリーン移動機構１９は、たとえば、後述する第１モーター２８により駆動されるボール螺子機構等により構成することができ、また、図示を省略する制御部により駆動を制御することができる。

第１スクリーン３Ａは第１スクリーン枠１６に取り付けられ、また、第２スクリーン３Ｂは第２スクリーン枠１７に取り付けられている。したがって、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂは、第１スクリーン枠１６および第２スクリーン枠１７の移動と一体に移動する。つまり、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂは、図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示すように、光軸Ｘと直交する上下方向の２箇所に移動可能とされている。第２スクリーン３Ｂは、第１スクリーン３Ａと光軸Ｘ方向で重ならないように、第１スクリーン３Ａよりも下側に配置されている。

図４（Ａ）に示すように、第１スクリーン３Ａの上下方向の高さＨ１は、第１スクリーン枠１６が下方位置に配置されたときに、小レンズ体Ｌ１Ａおよび小レンズ体Ｌ１Ｂから出射した投影光による実像Ｍ１、Ｍ２が収まる高さとされている。一方、図４（Ｂ）に示すように、第２スクリーン３Ｂの上下方向の高さＨ２は、第１スクリーン枠１６が上方位置に配置されたときに、小レンズ体Ｌ１Ｂから出射した投影光による実像Ｍ３が収まる高さとされている。また、第１スクリーン３Ａの上下方向の高さＨ１は、第１スクリーン枠１６が上方位置に配置されたときに、第１スクリーン３Ａ上に、小レンズ体Ｌ１Ａから出射した投影光による実像Ｍ４が収まる高さとされている。

第２スクリーン３Ｂは、スクリーン移動機構２０により、光軸Ｘに沿って前後に移動可能とされている。第２スクリーン３Ｂが光軸Ｘに沿って前後に移動すると、第２スクリーン３Ｂに形成される実像Ｍ３の虚像ＩＭも、第２スクリーン３Ｂの移動に従って観察者Ｓに対して前後に移動する。スクリーン移動機構２０は、たとえば、後述する第２モーター３４により駆動されるボール螺子機構等により構成することができ、また、図示を省略する制御部により駆動を制御することができる。スクリーン移動機構１９、スクリーン移動機構２０および支持機構１８は、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂを透過する投影光に干渉しないように、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂの外側に配置されている。

図４（Ａ）に示すように、小レンズ体Ｌ１Ｂによる結像を第１スクリーン３Ａに結像させる場合には、小レンズ体Ｌ１Ｂ（可動枠１３）は、位置Ｐ１に配置される。位置Ｐ１は、光軸Ｘ方向において、小レンズ体Ｌ１Ａと同一位置である。また、図４（Ｂ）に示すように、小レンズ体Ｌ１Ｂによる結像を第２スクリーン３Ｂに結像させる場合には、小レンズ体Ｌ１Ｂを位置Ｐ２に移動させる。位置Ｐ２は、位置Ｐ１よりもスクリーン３に近い位置であり、光軸Ｘ方向に移動する第２スクリーン３Ｂの位置に応じて変わる位置である。

第２スクリーン３Ｂは、第１スクリーン３Ａよりも後方側（画像表示素子７側）で移動可能とされている。第２スクリーン３Ｂが第１スクリーン３Ａよりも後方に配置されている場合、第１スクリーン３Ａ上に結像した実像Ｍ４と第２スクリーン３Ｂ上に結像した実像Ｍ３とを、反射光学系４を介して虚像ＩＭとして観察者Ｓが観察すると（図１参照）、第１スクリーン３Ａに結像した実像Ｍ４の虚像ＩＭに比べて、第２スクリーン３Ｂに結像した実像Ｍ３の虚像ＩＭの方をより遠方に見える像として観察できる。

（反射光学系４の構成）
図１に示すように、反射光学系４は、スクリーン３に結像された実像Ｍを反射させる凹面鏡２１と、フレネル凸レンズ２２とを有する。スクリーン３に形成される実像Ｍは、凹面鏡２１、フレネル凸レンズ２２およびフロントガラスＦＧにより、観察者Ｓへ投影される。観察者Ｓは、実像ＭをフロントガラスＦＧを介して虚像ＩＭとして観察することができる。観察者Ｓが、視域ＥＡ内で歪みの少ない虚像ＩＭを観察でき、また、入射瞳によるけられが少なくなるように、凹面鏡２１およびフレネル凸レンズ２２の面形状等が設定されている。

（ＨＵＤ１の概略動作）
画像表示素子７には、スクリーン３の上下方向の位置に対応して所定の画像が表示される。つまり、スクリーン３が、図４（Ａ）に示す下方位置に配置されている場合には、第１スクリーン３Ａに、実像Ｍ１および実像Ｍ２を表示するための画像が表示される。実像Ｍ１と実像Ｍ２とは、実像Ｍ１と実像Ｍ２とで、一つのコンテンツ（たとえば、ＴＶ映像やビデオ映像等）を表示する画像であってもよいし、実像Ｍ１と実像Ｍ２とが互いに異なるコンテンツ（たとえば、車速情報とエンジン回転数情報）を表示するものであってもよい。また、スクリーン３が、図４（Ｂ）に示す上方位置に配置されている場合には、第１スクリーン３Ａに実像Ｍ４を、第２スクリーン３Ｂに実像Ｍ３をそれぞれ表示するための画像が表示される。実像Ｍ３と実像Ｍ４は、異なるコンテンツとすることができ、たとえば、実像Ｍ３にはナビ情報（地図情報）を表示し、実像Ｍ４には車速情報を表示することができる。

また、実像Ｍ３には、前走車や前方の歩行者への異常接近等の危険情報を表示させることもできる。この場合には、危険状態が高まるほど、実像Ｍ３による虚像ＩＭが観察者Ｓに接近してくるように見せ、危険状態の認識を高めさせるように、第２スクリーン３Ｂを後方から前方に移動させることが好ましい。また、危険情報を含め観察者Ｓに注目度を上げたい情報については、第２スクリーン３Ｂを後方から前方に移動させ、実像Ｍ３による虚像ＩＭが観察者Ｓに接近してくるように見せることで、注目度を上げることができる。

第１スクリーン３Ａに実像Ｍ１、Ｍ２を表示する場合には、スクリーン３を図４（Ａ）に示す下方位置に配置させ、併せて、小レンズ体Ｌ１Ｂを位置Ｐ１に配置する。また、第１スクリーン３Ａに実像Ｍ４を表示し、第２スクリーン３Ｂに実像Ｍ３を表示する場合には、スクリーン３を図４（Ｂ）に示す上方位置に配置させ、併せて、小レンズ体Ｌ１Ｂを位置Ｐ２に配置する。

上述したように実像Ｍ３には、観察者Ｓに対して注目度を上げたい像が結像されることがある。そのため、第２スクリーン３Ｂの移動がスムーズに行われずぶれ（光軸Ｘと交差する方向への移動）等が発生してしまったり、あるいはスムーズに所定の位置に移動できない場合には、実像Ｍ３の虚像ＩＭが観察者Ｓにとって観難い画像となってしまう虞がある。そこで、以下に説明するように、本実施の形態のＨＵＤ１におけるスクリーン保持機構３００は、第２スクリーン３Ｂの移動をスムーズに所定の位置に移動できる構成となっている。また、スクリーン保持機構３００は、第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂとが同一面上に出来るだけ近接して配置され易い構成となっている。

（スクリーン保持機構３００の構成）
図５〜図１０を参照しながら、スクリーン保持機構３００の構成について説明する。図５は、第２スクリーン３Ｂが後方に配置されている状態のスクリーン保持機構３００を右前方から見た斜視図である。図６は、第２スクリーン３Ｂが後方に配置されている状態のスクリーン保持機構３００を左後方から見た斜視図である。図７は、第２スクリーン３Ｂが後方に配置されている状態のスクリーン保持機構３００を右後方から見た斜視図である。図８は、スクリーン保持機構３００を前方から見た図である。図９は、第２スクリーンが第１スクリーンと同一面上に配置される前方に配置されている状態のスクリーン保持機構３００を右前方から見た斜視図である。図１０は、図８に示す切断線Ａ−Ａにおける断面の概略の構成を示す断面図である。

スクリーン保持機構３００は、ベース枠２３と、第１スクリーン３Ａが取り付けられる第１スクリーン枠１６と、第２スクリーン３Ｂが取り付けられる第２スクリーン枠１７と、第１スクリーン枠１６を光軸Ｘに直交する方向に移動させるスクリーン移動機構１９と、第２スクリーン枠１７を光軸Ｘに平行に移動させるスクリーン移動機構２０とを有する。前側から順に、ベース枠２３、第１スクリーン枠１６、第２スクリーン枠１７の順で配置される。また、ベース枠２３に対して第１スクリーン枠１６が支持され、第１スクリーン枠１６に対して第２スクリーン枠１７が支持される。

（ベース枠２３）
ベース枠２３は、基板２４と、２本の第１ガイドポール２５Ａ，２５Ｂと、架設版２６とを有する。基板２４は、たとえば、ＨＵＤ１の図示を省略する筐体に対してねじ等で固定され取り付けられている。第１ガイドポール２５Ａ，２５Ｂは、一端側（下端側）を固定具２７により基板２４に対して取り付けられている。第１ガイドポール２５Ａ，２５Ｂは、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂから出射する投影光を遮らないように、基板２４の左右の両端側に配置されている。第１ガイドポール２５Ａと第１ガイドポール２５Ｂとは互いに平行であり、光軸Ｘに直交する平面内に配置されている。第１ガイドポール２５Ａ，２５Ｂの他端には、架設版２６が架け渡されている。架設版２６が第１ガイドポール２５Ａ，２５Ｂの他端に掛け渡されることで、ベース枠２３の剛性が向上し、第１ガイドポール２５Ａ，２５Ｂの互いの平行度が維持され易くなる。

（スクリーン移動機構１９）
スクリーン移動機構１９は、第１ガイドポール２５Ａ，２５Ｂと、第１モーター２８と、第１リードスクリュー２９と、第１ナット３０と、第１ギア列３１と、第１ガイド受部３２Ａ，３２Ｂとを有する。第１ガイド受部３２Ａ，３２Ｂは、第１スクリーン枠１６の前側面１６Ａに取り付けられている。また、第１ガイド受部３２Ａ，３２Ｂには、第１ガイドポール２５Ａ，２５Ｂが挿通されている。したがって、第１スクリーン枠１６は、第１ガイドポール２５Ａ，２５Ｂのガイドを受けて光軸Ｘに直交する方向に移動することができる。

第１ナット３０は、第１リードスクリュー２９にねじ結合している。また、第１ナット３０は、第１スクリーン枠１６の前側面１６Ａに取り付けられている。第１リードスクリュー２９と第１モーター２８とは、第１ギア列３１を介して連結され、第１リードスクリュー２９は、第１モーター２８が駆動されることで回転させられる。したがって、第１モーター２８が駆動されると、第１スクリーン枠１６は、第１リードスクリュー２９と第１ナット３０の作用により第１ガイドポール２５Ａ，２５Ｂのガイドを受けて移動することができる。つまり、第１スクリーン枠１６は、スクリーン移動機構１９により光軸Ｘに直交する上下の方向に移動することができる。

（スクリーン移動機構２０）
スクリーン移動機構２０は、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂと、第２モーター３４と、第２リードスクリュー３５と、第２ナット３６と、第２ギア列３７と、第２ガイド受部３８Ａ，３８Ｂとを有する。第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂの前端側は、第１スクリーン枠１６に形成される孔部３９に挿通され、第１スクリーン枠１６の前側面１６Ａに配置される固定具４０（図８参照）により第１スクリーン枠１６に対して取り付けられている。第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂの後端側は、第１スクリーン枠１６に固定されるブラケット部１６Ｈに形成される軸受部１６Ｉに支持されている。第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂは、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂに入射する投影光を遮らないように、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂが第２ガイドポール３３Ａと第２ガイドポール３３Ｂとの内側に配置されるように配置されている。第２ガイドポール３３Ａと第２ガイドポール３３Ｂとは互いに平行であり、光軸Ｘと平行な平面内に配置されている。

第２スクリーン枠１７の後側面１７Ｆには、第２ガイド受部３８Ａ，３８Ｂが取り付けられている。第２ガイド受部３８Ａ，３８Ｂには、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂが挿通されている。したがって、第２スクリーン枠１７は、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂのガイドを受けて光軸Ｘと平行な方向に移動することができる。つまり、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂはガイド部として機能し、第２ガイド受部３８Ａ，３８Ｂはガイド受部として機能する。すなわち、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂと第２ガイド受部３８Ａ，３８Ｂとは、第２スクリーン枠１７を第１スクリーン枠１６に対して画像投影装置２の投影光学系６の光軸Ｘに平行な方向に移動可能に支持する支持機構１８を構成する。

第２ナット３６は、第２リードスクリュー３５にねじ結合している。また、第２ナット３６は、第２スクリーン枠１７の後側面１７Ｆに取り付けられている。第２リードスクリュー３５と第２モーター３４とは、第２ギア列３７を介して連結され、第２リードスクリュー３５は、第２モーター３４が駆動されることで回転させられる。したがって、第２モーター３４が駆動されると、第２スクリーン枠１７は、第２リードスクリュー３５と第２ナット３６の作用により第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂのガイドを受けて移動することができる。つまり、第２スクリーン枠１７は、スクリーン移動機構２０により光軸Ｘと平行な方向に移動することができる。

（第１スクリーン枠１６）
第１スクリーン枠１６は、第１スクリーン３Ａの左右両端を保持するスクリーン保持部１６Ｂ，１６Ｃと、スクリーン保持部１６Ｂとスクリーン保持部１６Ｃとの下端部を連結する連結部１６Ｄとを有する。図８に示す切断面Ａ−Ａにおけるスクリーン保持部１６Ｂ，１６Ｃの概略の構成は、図１０に示すように、スクリーン保持部１６Ｂとスクリーン保持部１６Ｃとが対向する側（内側）の縁部に後方から前方に凹む凹部１６Ｅ，１６Ｆが形成されている。

第１スクリーン３Ａは、凹部１６Ｅ，凹部１６Ｆに嵌め込まれた状態で、取付金具４１により、第１スクリーン枠１６に対して固定されている。凹部１６Ｅ，凹部１６Ｆは、第１スクリーン枠１６の後側面１６Ｊから前方への深さＤは、第１スクリーン３Ａの厚さと同一とされている。したがって、第１スクリーン３Ａを凹部１６Ｅ，凹部１６Ｆに嵌めて第１スクリーン枠１６に取り付けた状態で、第１スクリーン３Ａの投影光の入射面と後側面１６Ｊとは同一面に配置される。また、第１スクリーン枠１６は、第１スクリーン３Ａの下側に第２スクリーン３Ｂを収容できる開口部１６Ｇが形成されている。

（第２スクリーン枠１７）
第２スクリーン枠１７は、第２スクリーン３Ｂの左右両端を保持するスクリーン保持部１７Ａ，１７Ｂと、スクリーン保持部１７Ａとスクリーン保持部１７Ｂとの下端部を連結する連結部１７Ｃとを有する。そして、第２スクリーン３Ｂは、第２スクリーン枠１７の前側面１７Ｄ上に取付金具４２により固定される。そのため、第２スクリーン３Ｂは、前側面１７Ｄよりも第２スクリーン３Ｂの厚さ分だけ前方に突出している。第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂとは同一の厚さとされている。したがって、図９に示すように、第２スクリーン枠１７が後方から前方に移動し第２スクリーン枠１７の前側面１７Ｄが第１スクリーン枠１６の後側面１６Ｊに当接した状態で、第１スクリーン３Ａの前後面と第２スクリーン３Ｂの前後面とは同一面に配置される。つまり、第１スクリーン枠１６の後側面１６Ｊと第２スクリーン枠１７の前側面１７Ｄとは、互いに光軸方向で当接する当接部を構成する。第２スクリーン枠１７の前側面１７Ｄが第１スクリーン枠１６の後側面１６Ｊに当接した状態で、第２スクリーン３Ｂは、第１スクリーン枠１６の開口部１６Ｇ内に収容されている。

本実施の形態では、第２スクリーン３Ｂを第２スクリーン枠１７の前側面１７Ｄに取り付け、また、第１スクリーン３Ａを後側面１６Ｊに形成される凹部１６Ｅ，凹部１６Ｆの深さＤを第１スクリーン３Ａの厚さと同一とすることで、第１スクリーン３Ａの前後面と第２スクリーン３Ｂ前後面とは同一面に配置された状態で、第１スクリーン枠１６の後側面１６Ｊと第２スクリーン枠１７の前側面１７Ｄとが当接するように構成されている。

上述のように構成することで、第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂとを簡単な構成で光軸Ｘと直交する方向で同一面上に配置することができる。同一面上に配置された第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂとにそれぞれ投影される実像Ｍの虚像ＩＭは、観察者から同一距離に形成される像として観察することができる。

なお、第１スクリーン３Ａを第１スクリーン枠１６の後側面１６Ｊに取り付ける構成とし、第１スクリーン３Ａと重ならない位置であって、前側面１７Ｄと当接可能な位置に第１スクリーン３Ａと同一の厚さの部材（たとえば、板状体）を取り付ける構成としてもよい。かかる構成とした場合にも、該部材が前側面１７Ｄに当接したときに第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂとを光軸Ｘと直交する方向で同一面上に配置することができる。

上述の本実施の形態におけるＨＵＤ１において、第２スクリーン枠１７は、第１スクリーン枠１６の下方に配置されている。また、第２スクリーン枠１７を第１スクリーン枠１６に支持する支持部材は、第１スクリーン枠１６に取り付けられるガイド部としての第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂと、第２スクリーン枠１７に取り付けられると共に第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂのガイドを受ける第２ガイド受部３８Ａ，３８Ｂとを有し、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂは、光軸Ｘの両側に光軸Ｘと平行に配置されている。そして、第２ガイド受部３８Ａ，３８Ｂは、第２スクリーン３Ｂが取り付けられた状態の第２スクリーン枠１７の重心位置よりも上方に配置されている。

このように、第２スクリーン３Ｂが取り付けられた状態の第２スクリーン枠１７の重心位置よりも上方に第２ガイド受部３８Ａ，３８Ｂを配置することで、下方に配置する場合に比べて、第２スクリーン３Ｂを第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂに対して安定した状態で支持させることができる。そのため、第１スクリーン３Ａの下縁部３ＡＡと第２スクリーン３Ｂの上縁部３ＢＡとを一致させ易く、下縁部３ＡＡと上縁部３ＢＡとの間の隙間を狭くすることができる。

仮に、第２スクリーン３Ｂが、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂに対して安定した状態で支持されない場合には、下縁部３ＡＡと上縁部３ＢＡとの隙間の幅が安定しない。たとえば、第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂとを同一面上に配置させようとするときにＨＵＤ１に振動が加わると、該隙間の幅が変化して下縁部３ＡＡと上縁部３ＢＡとが干渉してしまう虞がある。下縁部３ＡＡと上縁部３ＢＡとが干渉してしまうと、第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂとを同一面上に配置させることができない。そのため、下縁部３ＡＡと上縁部３ＢＡとが干渉しないように下縁部３ＡＡと上縁部３ＢＡとの隙間を広く確保しておく必要が生じてしまう。該隙間が広くなると、第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂとに形成される実像Ｍによる虚像ＩＭに該隙間の部分が暗線として映り好ましくない。

これに対し、本実施の形態のように、第２スクリーン３Ｂを第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂに対して安定した状態で支持させることで下縁部３ＡＡと上縁部３ＢＡとの間の隙間を狭くすることができ、虚像ＩＭを見栄えの良いものとすることができる。

上述の本実施の形態におけるＨＵＤ１は、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂが、第２スクリーン枠１７の上縁部１７Ｅの近傍であって、第２スクリーン３Ｂの上縁部３ＢＡの延長線の近傍に配置されている。具体的には、上縁部１７Ｅと上縁部３ＢＡの延長線との間隔は、第２スクリーン枠１７の上下方向の４分の１以内であることが好ましく、この範囲内に第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂが配置されることが好ましい。

これにより、第２スクリーン枠１７は、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂに対して光軸方向へ搖動した場合にも、第２スクリーン３Ｂの上縁部３ＢＡに近い位置を中心に搖動することができる。このため、第２スクリーン３Ｂの上縁部３ＢＡの光軸Ｘ方向への搖動量を少なくすることができる。したがって、第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂとを同一面上に配置させようとするときに、第２スクリーン３Ｂの上縁部３ＢＡと第１スクリーン３Ａの下縁部３ＡＡとのずれを少なくすることができる。第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂが、上縁部３ＢＡの延長線に配置されることにより、第２スクリーン３Ｂの上縁部３ＢＡと第１スクリーン３Ａの下縁部３ＡＡとのずれをより少なくすることができる。

上述の本実施の形態におけるＨＵＤ１は、図８に示すように、第２スクリーン３Ｂの第１スクリーン３Ａ側の辺部の両端の角部３ＢＢが面取りされた形状となっている。

このように、第２スクリーン３Ｂに角部３ＢＢを形成することで、第１スクリーン３Ａを第１スクリーン枠１６に固定する取付金具４１の配置を、第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂが同一面上に配置されたときに角部３ＢＢに位置することができる。これにより、第２スクリーン３Ｂを第１スクリーン３Ａと同一面上に配置させる際に、第２スクリーン３Ｂと取付金具４１とが干渉することを防止できる。このため、第１スクリーン３Ａと第２スクリーン３Ｂとを同一面に配置でき、また、第１スクリーン３Ａの下縁部３ＡＡと第２スクリーン３Ｂの上縁部３ＢＡとの間隔を狭くすることができる。

上述の本実施の形態におけるＨＵＤ１は、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂを有する。そして、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂは、第１スクリーン枠１６に取り付けられ、画像投影装置２の投影光学系６の光軸Ｘに平行に配置され、第２スクリーン枠１７を光軸Ｘと平行な方向に移動可能にガイドする。第２スクリーン枠１７は、第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂと平行に配置される第２リードスクリュー３５の回転により第２ガイドポール３３Ａ，３３Ｂに沿って移動させられる。第２リードスクリュー３５の第１スクリーン枠１６側の端部３５Ａに第２ギア列３７が噛み合い、駆動力が作用させられる。つまり、第２モーター３４の駆動力は、第２リードスクリュー３５の第１スクリーン枠１６側の端部３５Ａに作用する。

ＨＵＤ１においては、第２リードスクリュー３５の前端側の端部である端部３５Ａに、第２ギア列３７を噛み合わせることで、端部３５Ａと第２ギア列３７との噛み合わせのバックラッシュ等により発生するブレが第２スクリーン３Ｂに与える影響を少なくすることができる。これについて以下に説明する。

第２リードスクリュー３５は前後方向に長い。そのため、一端側に発生したブレは、他端側に増幅して伝達され易い。したがって、仮に、第２ギア列３７を第２リードスクリュー３５の後端側となる端部３５Ｂ（図６参照）に噛み合わせた場合に、端部３５Ｂと第２ギア列３７との噛み合わせのバックラッシュ等に起因して端部３５Ｂに発生したブレは、端部３５Ａに増幅して伝達され易い。端部３５Ａに発生したブレは、第２スクリーン３Ｂに伝わり虚像ＩＭを観難くする虞がある。特に、第２スクリーン３Ｂが前方に移動するほど、第２スクリーン３Ｂの実像Ｍ３の虚像ＩＭは、観察者にとって近距離感を増す像として観察される。そのため、第２スクリーン３Ｂのブレは、第２スクリーン３Ｂの実像Ｍ３の虚像ＩＭのブレとして目立ち易くなる。

これに対し、本実施の形態のＨＵＤ１においては、第２リードスクリュー３５の前端側の端部である端部３５Ａに第２ギア列３７を噛み合わせている。端部３５Ａと第２ギア列３７との噛み合わせのバックラッシュに起因するブレが第２リードスクリュー３５に発生した場合、端部３５Ａ側の方が端部３５Ｂ側に比べてブレ量が小さい。したがって、端部３５Ｂに第２ギア列３７を噛み合わせる構成よりも端部３５Ａに第２ギア列３７を噛み合わせる構成の方が、第２リードスクリュー３５に発生するブレに起因する第２スクリーン３Ｂのブレを小さくすることができる。これにより、第２スクリーン３Ｂが前方に移動したときの実像Ｍ３の虚像ＩＭが観難くなる虞を少なくできる。

上述の本実施の形態におけるＨＵＤ１において、第２リードスクリュー３５を回転させる駆動源となる第２モーター３４は、第１スクリーン枠１６に対して投影装置としての投影光学系６が配置される側、すなわち、第１スクリーン枠１６の後側に配置されている。そして、第２モーター３４の回転力を第２リードスクリュー３５に伝達する第２ギア列３７は、第１スクリーン枠１６を挟んで第２モーター３４が配置される側とは反対側、すなわち、第１スクリーン枠１６の前側に配置されている。

第２モーター３４は、第２ギア列３７に比べて占有容積が大きくなり易い。そのため、第２モーター３４を第１スクリーン枠１６の後側に、第２ギア列３７を第１スクリーン枠１６の前側に配置することで、仮に、第２モーター３４を第１スクリーン枠１６の前側に配置する場合に比べて、第１スクリーン３Ａおよび第２スクリーン３Ｂから出射する光が第２モーター３４にけられてしまう虞を小さくできる。

１ … ＨＵＤ（画像表示装置）
２ … 画像投影装置
３Ａ … 第１スクリーン
３Ｂ … 第２スクリーン
３ＢＢ … 角部
６ … 投影光学系
１６ … 第１スクリーン枠
１６Ｆ … 後側面（第１スクリーン枠の当接部）
１７ … 第２スクリーン枠
１７Ｄ … 前側面（第２スクリーン枠の当接部）
１７Ｅ … 第２スクリーン枠の上縁部
１８ … 支持機構
３３Ａ，３３Ｂ … 第２ガイドポール（支持機構の一部，ガイド部）
３４ … 第２モーター（モーター）
３５ … 第２リードスクリュー（リードスクリュー）
３５Ａ … リードスクリューの第１スクリーン枠側の端部
３７ … 第２ギア列（ギア列）
３８Ａ，３８Ｂ … 第２ガイド受部（支持機構の一部，ガイド受部）
Ｘ … 光軸
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４ … 実像
ＩＭ … 虚像
Ｓ … 観察者

Claims (2)

1. 第１スクリーンと第２スクリーンとを有し、画像投影装置により前記各スクリーンに異なる内容の映像を実像として投影可能であり、この投影された前記実像を虚像として観察者に視認させることができる画像表示装置において、
   前記第１スクリーンが取り付けられる第１スクリーン枠と、
   前記第２スクリーンが取り付けられる第２スクリーン枠と、
   前記第１スクリーン枠に取り付けられ、前記画像投影装置の投影光学系の光軸に平行に配置され、前記第２スクリーン枠を前記光軸と平行な方向に移動可能にガイドするガイド部と、
   を有し、
   前記第２スクリーン枠は、前記ガイド部に平行に配置されるリードスクリューの回転により前記ガイド部に沿って移動させられ、
   前記リードスクリューは、前記第１スクリーン枠側の端部に回転の駆動力が作用させられる、
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記リードスクリューを回転させる駆動源となるモーターは、前記第１スクリーン枠に対して前記画像投影装置が配置される側に配置され、前記モーターの回転力を前記リードスクリューに伝達するギア列は、前記第１スクリーン枠を挟んで前記モーターが配置される側とは反対側に配置されている、
   ことを特徴とする画像表示装置。

Images