CN108663815A - 光射出装置以及图像显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光射出装置以及图像显示系统，组装容易，并沿着规定的平面高效地射出来自光源的光。该光射出装置具有射出光的光射出部(3)，其中，光射出部(3)具有：光源(31)，其射出光；准直透镜(32)，其用于使从光源(31)射出的光平行化；以及光学元件(33)，其具有多个小透镜(331)，该多个小透镜(331)使通过了准直透镜(32)的光在与第1方向H和第2方向V中的第1方向H对应的方向上广角化，该第1方向(H)和第2方向(V)与光轴(3A)垂直并且彼此垂直。

Description

光射出装置以及图像显示系统
技术领域
本发明涉及光射出装置以及图像显示系统。
背景技术
以往，公知有如下的图像显示系统：检测在显示有图像的显示面上进行操作的指示体(例如，笔或使用者的手指等)的位置，并根据该检测结果来进行与指示体的轨迹对应的显示或显示的变更。例如，公开了如下的图像显示系统：具有投影仪和沿着投影仪进行投射的投射面射出光的光射出装置，投影仪通过在投射面上进行操作的指示体对光的反射来检测指示体的位置，进行基于该检测结果的投射(例如，专利文献1)。
专利文献1所记载的光射出装置具有：光源；准直透镜，其使从光源射出的光平行化；指向性透镜(鲍威尔透镜)，其使由准直透镜平行化后的光中的、沿着投射面的方向(第1方向)的光广角化。
关于鲍威尔透镜，在从与第1方向垂直的第2方向观察时，光入射侧为凸面状且光射出侧形成为平坦状，在从第1方向观察时，形成为矩形。
专利文献1：日本特开2015-111385号公报
但是，关于专利文献1所记载的光射出装置，在光源与鲍威尔透镜的位置发生偏移时，投射面上的光强度的偏差变得显著，因此，投影仪难以高精度地检测指示体的位置。因此，专利文献1所记载的光射出装置存在用于光源与鲍威尔透镜的对位的工时增加的课题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够以下述的方式或应用例来实现。
[应用例1]
本应用例的光射出装置具有射出光的光射出部，其特征在于，所述光射出部具有：光源，其射出光；准直透镜，其用于使从所述光源射出的光平行化；以及光学元件，其具有多个小透镜，该多个小透镜使通过所述准直透镜的光向与第1方向和第2方向中的所述第1方向对应的方向上广角化，该第1方向和第2方向与所述光源的光轴垂直并且彼此垂直。
根据该结构，光射出装置通过光学元件使从光源射出并由准直透镜大致平行化后的光在与第1方向对应的方向上广角化并射出。由此，能够提供如下的光射出装置：通过以使第1方向沿着对象平面的方式将光射出装置配置于作为对象的规定平面(对象平面)的一方侧，有效地利用从光源射出的光，并沿着该对象平面射出光。
此外，在光射出装置中，光学元件具有多个小透镜，该多个小透镜分别使入射的光广角化。而且，从光学元件射出的光成为由多个小透镜广角化后的光重叠所成的光。由此，与由1个透镜形成进行广角化的部件的结构相比，光射出装置即使缓和光源与光学元件的对位精度，也能够抑制沿着对象平面的区域中的光强度分布的偏差。因此，能够提供如下的光射出装置：减少组装工时(位置的调整工时)，向沿着对象平面的区域射出抑制了光强度分布的偏差的光。
此外，能够减少光源射出的光的强度分布的依赖度，因此，能够提高光源选择的自由度。
[应用例2]
在上述应用例的光射出装置中，优选的是，所述光源具有发光部，该发光部的所述第1方向上的尺寸大于所述第2方向上的大小，所述光学元件使入射的光仅在与所述第1方向对应的方向上广角化。
根据该结构，来自发光部的光入射到准直透镜，因此，从准直透镜射出的光成为第2方向比第1方向更加平行的光，该发光部的第2方向的尺寸小于第1方向的尺寸。而且，光学元件使入射的光仅在与第1方向对应的方向上广角化。由此，光射出装置能够抑制衍射，并且沿着对象平面向更大范围高效地射出光。
[应用例3]
在上述应用例的光射出装置中，优选的是，该光射出装置具有第1所述光射出部和第2所述光射出部，该第1所述光射出部和第2所述光射出部相对于沿着所述第2方向的假想中心面配置成射出的光的行进方向从所述假想中心面逐渐远离，所述第1所述光射出部以相对于所述假想中心面向一方侧倾斜的第1倾斜方向为中心射出光，所述第2所述光射出部以相对于所述假想中心面向另一方侧倾斜的第2倾斜方向为中心射出光，所述第1所述光射出部和所述第2所述光射出部被配置成：各自射出的光的一部分在所述假想中心面的两侧重叠。
根据该结构，光射出装置具有如上所述配置的第1光射出部和第2光射出部，因此，能够从对象平面的一方侧沿着更大的对象平面射出光。
此外，关于矩形的对象平面，在该矩形的四边中的一边的中央部附近配置光射出装置，设从第1光射出部朝向与该一边相对的边的一个角部的方向为第1倾斜方向、从第2光射出部朝向另一个角部的方向为第2倾斜方向，由此，能够提高朝向该对象平面中的位于离光射出装置最远位置的角部附近的光的强度。因此，能够提供一种沿着矩形的较大对象平面高效地射出光的光射出装置。
[应用例4]
在上述应用例的光射出装置中，优选的是，所述多个小透镜分别具有沿着所述第2方向的中心轴，所述第1所述光射出部中的所述多个小透镜分别形成为关于第1透镜中心面不对称，该第1透镜中心面通过所述中心轴并且沿着所述第1倾斜方向，所述第2所述光射出部中的所述多个小透镜分别形成为关于第2透镜中心面不对称，该第2透镜中心面通过所述中心轴并且沿着所述第2倾斜方向，所述第1所述光射出部射出如下的光：相对于所述第1倾斜方向向所述假想中心面侧倾斜的角度方向的光强度低于相对于所述第1倾斜方向朝向与所述假想中心面相反侧倾斜的角度方向的光强度，所述第2所述光射出部射出如下的光：相对于所述第2倾斜方向向所述假想中心面侧倾斜的角度方向的光强度低于相对于所述第2倾斜方向朝向与所述假想中心面d相反侧倾斜的角度方向的光强度。
根据该结构，第1光射出部和第2光射出部的光学元件具有的多个小透镜分别如上所述形成为不对称，第1光射出部、第2光射出部各自射出的光构成为射出朝向假想中心面侧的光强度低于朝向其相反侧的光强度的光。第1光射出部和第2光射出部配置成：各自射出的光的一部分在假想中心面的两侧重叠，因此，能够如下这样构成：重叠而成的光的强度与第1光射出部、第2光射出部分别射出的光中的、朝向假想中心面的相反侧的光强度相等。因此，能够提供如下的光射出装置：在不提高光源的输出的情况下，从矩形的对象平面的一侧向沿着该对象平面的整个区域射出光强度充分的光。因此，能够提供如下的光射出装置：向沿着与光射出装置具有不同距离的对象平面的区域高效地射出优化了光强度分布的光。
[应用例5]
在上述应用例的光射出装置中，优选的是，所述第1所述光射出部中的所述光学元件与所述第2所述光射出部中的所述光学元件一体化。
根据该结构，由于能够提高第1光射出部中的光学元件与第2光射出部中的光学元件的相对位置精度，因此，能够抑制第1光射出部射出的光的强度分布与第2光射出部射出的光的强度分布的偏差。因此，能够提供如下的光射出装置：进一步抑制沿着对象平面的区域内的光强度的偏差而射出光。
此外，使光学元件一体化，因此，能够实现光射出装置的小型化。
[应用例6]
在上述应用例的光射出装置中，优选的是，入射到所述光学元件的光是P偏振光。
根据该结构，反射率低于S偏振光的P偏振光入射到光学元件，因此，能够有效地利用从光源射出的光。
[应用例7]
在上述应用例的光射出装置中，优选的是，所述准直透镜的所述第1方向上的截面的曲率与所述第2方向上的截面的曲率不同。
根据该结构，例如，通过设为使入射的光相对于第2方向平行化的曲率，并针对第1方向设为与第2方向不同的曲率，能够更加抑制光学元件中的衍射。
[应用例8]
本应用例的图像显示系统的特征在于，具有：上述任一项所述的光射出装置；检测装置，其检测从所述光射出装置射出的光的反射位置；以及投射装置，其投射与由所述检测装置检测到的检测结果对应的图像。
根据该结构，图像显示系统具有上述光射出装置，因此，能够有效地利用从光源射出的光，并沿着屏幕或白板等投射面(对象平面)的整个面射出光。因此，图像显示系统的检测装置能够稳定地检测反射沿着投射面射出的光的指示体等的反射位置，并利用投射装置将与检测结果对应的图像、例如包含投射面上的指示体的轨迹的图像投射到投射面上。
附图说明
图1是示出第1实施方式的图像显示系统的概略结构的示意图。
图2是示出第1实施方式的投影仪的概略结构的框图。
图3是示出第1实施方式的光射出装置的概略结构的示意图。
图4是分别示意性示出第1实施方式中的第1光射出部、第2光射出部的立体图。
图5是示出第1实施方式的光源的示意图。
图6是示出从第1实施方式的光射出装置射出的光的强度分布的示意图。
图7是示出第1实施方式的光学元件所采用的材料的光的入射角与反射率的关系的曲线图。
图8是示出第1实施方式的光学元件的透射率的曲线图，且是示出对P偏振光入射到光学元件的情况下的扩散角度与透射率的关系进行了模拟的结果的曲线图。
图9是与图8的比较图，且是示出对与本实施方式不同的、S偏振光入射到光学元件的情况下的扩散角度与透射率的关系进行了模拟的结果的曲线图。
图10是第1实施方式的光学元件的局部俯视图。
图11是示出从第1实施方式的光射出装置射出的光的强度分布的图。
图12是与图4的比较图。
图13是示出第2实施方式的光学元件的光入射侧的一部分的俯视图。
图14是示出第3实施方式的光射出装置的概略结构的示意图。
图15是示出第4实施方式的光射出装置的概略结构的示意图。
图16是示出变形例的光学元件的一部分的俯视图。
标号说明
1：投影仪；2、500、600：光射出装置；3、510、610：第1光射出部、3A、4A：光轴；4、520、620：第2光射出部；11：投射用光源；12：光调制装置；13：投射透镜；14：控制部；15：投射装置；16：摄像装置(检测装置)；31、41：光源；32、42：准直透镜；33、43、33A、43A：光学元件；100：图像显示系统；331、431、331x：小透镜；331a：中心轴；331f、331g：第1透镜中心面；511、521：棱镜阵列；611、621：反射镜；H：第1方向；Pv：假想中心面；V：第2方向。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，参照附图对本实施方式的光射出装置和图像显示系统进行说明。
图1是示出本实施方式的图像显示系统100的概略结构的示意图。
如图1所示，图像显示系统100具有投影仪1和光射出装置2。
图2是示出投影仪1的概略结构的框图。
如图2所示，投影仪1具有投射装置15以及作为检测装置的摄像装置16。
投射装置15具有投射用光源11、光调制装置12、投射透镜13和控制部14，并投射与所输入的图像信息对应的图像以及与由摄像装置16检测到的检测结果对应的图像。
如图1所示，投影仪1被支承装置M支承，从朝向下方的一侧向投射面SC投射图像，该支承装置M设置于屏幕或白板等投射面SC的上方的壁面上。另外，下面为了方便说明，如图1所示，将以相对于投射面SC的法线方向为前后方向时的、朝向投射面SC的方向记作前方(+Y方向)、与重力相反的方向记作上方(+Z方向)、朝向投射面SC时的右侧记作右方(+X方向)。
投射装置15通过光调制装置12根据图像信息调制从投射用光源11射出的光，将调制后的光从投射透镜13投射到投射面SC上。另外，作为光调制装置12，能够使用利用了液晶面板的光调制装置、或利用了微镜型装置例如DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜装置)等的光调制装置。
控制部14具有CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等，作为计算机发挥功能，并进行投影仪1的动作的控制、例如与基于从后述摄像装置16输出的信息的图像的投射相关的控制等。
关于光射出装置2，之后说明详细的结构，但如图1所示，设置于作为对象平面的投射面SC上方的壁面上，沿着该投射面SC射出光。
摄像装置16例如具有CCD(Charge Coupled Device；电荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor；互补金属氧化物半导体)等摄像元件(省略图示)，拍摄作为被摄体的投射面SC，将拍摄出的信息输出到控制部14。此外，摄像装置16利用指示体(例如，笔10或使用者的手指等)反射从光射出装置2射出的光，由此，检测指示体的位置(反射位置)，并将检测到的信息输出到控制部14。
投影仪1根据从摄像装置16输出的信息来解析投射面SC上的指示体的位置，根据其解析结果来进行例如将表示指示体的轨迹的线与图像信息重叠所成的重叠图像的投射、或投射的图像的变更等。
〔光射出装置的结构〕
图3是示出光射出装置2的概略结构的示意图。
如图3所示，光射出装置2从投射面SC向上方离开，配置于投射面SC的左右方向上的大致中央。光射出装置2具有第1光射出部3、第2光射出部4以及收纳这些部件的壳体21。
第1光射出部3和第2光射出部4在左右方向上并列设置。而且，第1光射出部3和第2光射出部4相对于假想中心面Pv倾斜地配置成射出的光的行进方向从假想中心面Pv逐渐远离，该假想中心面Pv在第1光射出部3与第2光射出部4之间与投射面SC垂直并且在上下方向上延伸。
第1光射出部3具有光源31、准直透镜32、以及具有多个小透镜331的光学元件33。准直透镜32和光学元件33配置在光源31的光轴3A上。
第2光射出部4具有与第1光射出部3共同的结构，具有光源41、准直透镜42、以及具有多个小透镜431的光学元件43。准直透镜42和光学元件43配置在光源41的光轴4A上。
如图3所示，第1光射出部3位于假想中心面Pv的右方，配置成光轴3A相对于假想中心面Pv具有沿逆时针方向(右斜下方)倾斜的倾斜角θa。第2光射出部4位于假想中心面Pv的左方，配置成光轴4A相对于假想中心面Pv具有沿顺时针方向(左斜下方)倾斜的倾斜角θb。此外，本实施方式的第1光射出部3和第2光射出部4配置成关于假想中心面Pv大致对称。而且，第1光射出部3和第2光射出部4各自射出的光的一部分在假想中心面Pv的两侧重叠，整体上向沿着投射面SC的整个面的区域射出光。
图4是分别示意性示出第1光射出部3、第2光射出部4的立体图。图5是示出光源31、41的示意图。
光源31、41例如是射出光强度的峰值为大约940nm的波长的激光光源，如图5所示，具有作为发光部的活性层以及层叠在活性层的两侧的包覆层等。发光部的与第2方向V垂直的方向(第1方向H)的尺寸大于包覆层所层叠的方向(第2方向V)的尺寸。光源31、41的光强度分布在第1方向H和第2方向V上不同，以与第1方向H和第2方向V垂直的射出方向S为中心射出光。光源31、41的射出方向S成为沿着光轴3A、4A的方向。即，光源31射出在与光轴3A垂直并且相互垂直的第1方向H和第2方向V上光强度分布不同的光。同样，光源41射出在与光轴4A垂直并且相互垂直的第1方向H和第2方向V上光强度分布不同的光。而且，光源31、41在第1方向H比第2方向V大的范围内射出强度较高的光。作为光源31、41，例如使用了多模振荡型的激光光源。
此外，光源31、41射出与第1方向H平行的偏振光，P偏振光入射到光学元件33、43。之后详细地进行说明，但通过使P偏振光入射到光学元件33、43，抑制光学元件33、43中的光的损失。
准直透镜32、42具有用于使入射的光平行化的功能。光源31具有第2方向V的尺寸大于第1方向H的尺寸的发光部，因此，从光源31射出并通过了准直透镜32的光在第2方向V上以与光轴3A大致平行的方式行进，在第1方向H上以相对于光轴3A具有微小角度的方式行进。同样，从光源41射出并通过了准直透镜42的光在第2方向V上以与光轴4A大致平行的方式行进，在第1方向H上以相对于光轴4A具有微小角度的方式行进。
光学元件33、43由折射率高的合成树脂等形成为俯视时的矩形。
如图4所示，光学元件33在光的入射侧设置有多个小透镜331，光的射出侧形成为平坦状。多个小透镜331分别沿着矩形的一边延伸，并沿着与该一边垂直的方向配设。光学元件33被配置成使得配设有多个小透镜331的方向成为第1方向H。即，光学元件33的多个小透镜331在第1光射出部3中沿着第1方向H配设，且分别在第2方向V上延伸。
而且，光学元件33使通过了准直透镜32的光在第1方向H上广角化并在第2方向V上维持由准直透镜32平行化后的方向，以光轴3A为中心射出。即，光学元件33使入射的光在与垂直于光轴3A的第1方向H对应的方向上广角化。并且，光学元件33使入射的光仅在与垂直于光轴3A的第1方向H对应的方向上广角化。从光学元件33射出的光成为被多个小透镜331广角化后的光重叠而成的光。
与光学元件33同样，光学元件43具有多个小透镜431，使通过准直透镜42的光在第1方向H上广角化并在第2方向V上维持由准直透镜42平行化后的方向，以光轴4A为中心射出。即，光学元件43使入射的光在与垂直于光轴4A的第1方向H对应的方向上广角化。并且，光学元件43使入射的光仅在与垂直于光轴4A的第1方向H对应的方向上广角化。从光学元件43射出的光成为被多个小透镜431广角化后的光重叠而成的光。
另外，之后详细地进行说明，但小透镜331、431分别不对称地形成。
光射出装置2被配置成使得第1光射出部3、第2光射出部4各自的第1方向H沿着投射面SC。此外，假想中心面Pv成为沿着第2方向V的面。
图6是示出从光射出装置2射出的光的强度分布的示意图，且是示出沿着投射面SC的区域中的强度分布的图。另外，第1光射出部3、第2光射出部4各自的射出光的部位与假想中心面Pv的距离比投射面SC的尺寸明显小，因此，在说明强度分布时，如图6所示，能够近似为第1光射出部3、第2光射出部4各自的射出光的部位位于假想中心面Pv。此外，关图6所示的光的强度分布3L、4L、20L，3L表示从第1光射出部3射出的光(第1射出光)的强度分布，4L表示从第2光射出部4射出的光(第2射出光)的强度分布，20L表示将第1射出光和第2射出光合成后的合成光的强度分布。此外，图6所示的光的强度分布3L、4L是示出第1射出光、第2射出光各自的能够检测指示体的光强度范围，强度分布20L表示第1射出光与第2射出光的合成光的能够检测指示体的光强度范围。
本实施方式的光射出装置2被设定成：沿着横向长度与纵向长度之比为2：1的横长的投射面SC高效地射出光。
作为从光射出装置2射出的光，朝向相对于投射面SC位于与光射出装置2最远的位置的下边的左右端部的光优选成为强度的峰值。因此，关于本实施方式的光射出装置2，在设相对于假想中心面Pv向逆时针倾斜的角度为+(正)时，第1光射出部3的倾斜角θa(参照图3)设定为45°、第2光射出部4的倾斜角θb(参照图3)设定为-45°。
这样，第1光射出部3以相对于假想中心面Pv向一方侧倾斜的第1倾斜方向为中心射出光。而且，第2光射出部4以相对于假想中心面Pv向另一方侧倾斜的第2倾斜方向为中心射出光。另外，上述倾斜角θa、θb的角度与上述纵横比的投射面SC对应，如果作为对象的投射面SC的形状不同(例如，纵横比为16：9或4：3的投射面SC等)，则优选与该形状对应地设定成不同的角度。
如上所述，光源31、41射出P偏振光。由此，抑制了入射到光学元件33、43的光在光学元件33、43处的反射，有效地利用了来自光源31、41的光。
图7是示出本实施方式的光学元件33、43所采用的材料中的光的入射角与反射率的关系的曲线图。
如图7所示，光的反射率随着入射角变大而变大。在对入射的光为P偏振光的情况和S偏振光的情况进行比较时，关于光的反射率，S偏振光比P偏振光高。即，关于光学元件33、43所采用的材料的透射率，P偏振光比S偏振光高。另外，包含P偏振光和S偏振光的全部光的反射率成为S偏振光的反射率与P偏振光的反射率之间的值。
图8是示出本实施方式的光射出装置2中的光学元件43的透射率的曲线图，且是示出对P偏振光入射到光学元件43的情况下的扩散角度与透射率的关系进行了模拟的结果的曲线图。图9是与图8的比较图，且是示出对与本实施方式不同的、S偏振光入射到光学元件43的情况下的扩散角度与透射率的关系进行了模拟的结果的曲线图。另外，扩散角度是指与假想中心面Pv(参照图6)的角度。
如图8、图9所示，在光学元件43中，关于扩散角度为-45°的光、即沿着光轴4A(参照图3)的方向的光，S偏振光的透射率与P偏振光的透射率相等，但对于扩散角度超过-45°的区域或低于-45°的区域的光而言，P偏振光的透射率比S偏振光的透射率高。例如，在扩散角度为0°的情况或者-90°的情况下，S偏振光的透射率为大约70％，与此相对，P偏振光的透射率成为90％以上。
光学元件33的透射率具有隔着假想中心面Pv与光学元件43的透射率对称的特性。而且，在光学元件33中，关于扩散角度为45°的光、即沿着光轴3A(参照图3)的方向的光，S偏振光的透射率与P偏振光的透射率相等，但对于扩散角度超过45°的区域或低于45°的区域的光而言，P偏振光的透射率比S偏振光的透射率高。
这样，光射出装置2构成为使P偏振光入射到光学元件33、43，有效地利用了来自光源31、41的光。
这里，对光学元件33、43的小透镜331、431进行说明。
图10是光学元件33的局部俯视图，且是用于说明小透镜331的形状的图。
如图10所示，光学元件33的多个小透镜331分别具有沿着第2方向V的中心轴331a，形成为关于第1透镜中心面331f不对称，该第1透镜中心面331f通过该中心轴331a并沿着第1倾斜方向(与光轴3A平行)。
虽然省略图示，但光学元件43的多个小透镜431分别具有沿着第2方向V的中心轴，形成为关于第2透镜中心面不对称，该第2透镜中心面通过该中心轴并沿着第2倾斜方向(与光轴4A平行)。
此外，光学元件33上的多个小透镜331的形状与光学元件43中的多个小透镜431的形状关于假想中心面Pv对称。虽然之后叙述，但小透镜331、431分别形成为不对称，由此，从第1光射出部3、第2光射出部4射出的各个光在沿着投射面SC的区域中的光强度分布(强度分布3L、4L)变得以光轴3A、4A为中心不对称，能够在合成光中优化光的强度。因此，光射出装置2提高了从光源31、41射出的光的利用效率，能够应对更大的屏幕。
这里，使用图6、图11对从光射出装置2射出的光在沿着投射面SC的区域中的强度分布进行说明。
图11是示出从光射出装置2射出的光的强度分布的图，且是示出相对于假想中心面Pv(参照图6)的角度θp与光强度的关系的图。具体而言，图11是第1射出光的强度分布3L、第2射出光的强度分布4L以及将第1射出光与第2射出光合成后的合成光的强度分布20L的图。
如图11的强度分布3L所示，第1射出光的光强度在角度θp为45°、即第1光射出部3射出的光的中心方向(第1倾斜方向)上最高。如图6的强度分布3L所示，该光强度最高的光朝向投射面SC的下边的右侧(+X侧)的端部、即投射面SC中的作为第1光射出部3的照射对象的区域中距第1光射出部3最远的位置射出。
如上所述，小透镜331的形状不对称地形成，由此，如图11所示，第1射出光的角度θp小于45°的区域的光强度低于角度θp超过45°的区域的光强度。
具体而言，如图6、图11的强度分布3L所示，角度θp越大于45°、即越从投射面SC下边的右侧端部朝向投射面SC上边的右侧端部，第1射出光的强度越与从光射出装置2到投射面SC的右边的距离对应地下降。此外，如图6的强度分布3L所示，第1射出光的强度在超过45°的区域中具有能够检测指示体的光强度。
此外，角度θp越小于45°、即越从投射面SC下边的右侧端部朝向假想中心面Pv，第1射出光的强度越下降。此外，其下降的程度比角度θp超过45°的区域的下降更急剧。此外，第1射出光还朝向沿着投射面SC的区域中的假想中心面Pv的左侧(-X侧)射出，但朝该左侧(-X侧)射出的光的强度尤其低。
另一方面，如图6、图11所示，第2射出光具有隔着角度θp为0°的位置与第1射出光的强度分布3L对称的强度分布4L，一部分在假想中心面Pv的两侧与第1射出光的一部分重叠。
这样，第1光射出部3朝向第1倾斜方向射出最高强度的光，并射出相对于第1倾斜方向向假想中心面Pv侧倾斜的角度方向的光强度低于相对于第1倾斜方向朝向与假想中心面Pv相反侧倾斜的角度方向的光强度的光。第2光射出部4朝向第2倾斜方向射出最高强度的光，并射出相对于第2倾斜方向向假想中心面Pv侧倾斜的角度方向的光强度低于相对于第2倾斜方向朝向与假想中心面Pv相反侧倾斜的角度方向的光强度的光。
而且，如图11所示，第1射出光与第2射出光在大约40°～大约-40°之间重叠，在其间具有能够检测指示体的光强度。而且，如图11的强度分布20L所示，从光射出装置2射出的光(第1射出光与第2射出光的合成光)的强度在角度θp为45°和-45°时成为最高，在除此以外的角度的区域中平滑地下降。即，如图6的强度分布20L所示，从光射出装置2射出的光以与从光射出装置2到投射面SC的各边的距离对应的强度、即能够检测指示体的光强度，沿着整个投射面SC射出。
这样，从光射出装置2射出的光的光强度在沿着投射面SC的整个区域中最优化。由此，投影仪1能够高精度地进行投射面SC上的指示体的位置检测。
此外，第1光射出部3和第2光射出部4的光学元件33、43具有多个小透镜331、431，各个小透镜331、431使入射的第1方向H的光广角化，因此，能够缓和光源31与光学元件33的对位精度、以及光源41与光学元件43的对位精度。
这里，与具有与本实施方式的光学元件33、43不同的透镜131的光射出部130进行比较，说明能够缓和光源31、41与光学元件33、43的对位精度。
图12是与图4的比较图，且是示意性示出光射出部130的立体图。
如图12所示，光射出部130具备的透镜131的光入射侧的整个面形成为凸面状，光射出侧形成为平坦状。而且，透镜131使由准直透镜32平行化后的光在第1方向H上广角化，在第2方向V上维持由准直透镜32平行化后的方向。
但是，在光射出部130中，在光源31与透镜131的位置在第1方向H上偏移的情况、或者相对于在第2方向V上延伸的基准轴在旋转方向(图12中的α方向)上偏移的情况下，射出的光的强度分布与该偏移量对应地偏斜。即，沿着投射面SC的区域内的光强度分布发生偏差，投影仪1难以高精度地进行投射面SC上的指示体的位置检测。
另一方面，本实施方式的第1光射出部3和第2光射出部4的光学元件33、43中的多个小透镜331、431分别使入射的光广角化，因此，即使产生在与上述方向相同的方向(图4中的第1方向H、α方向)上的偏移，也可缓和射出的光的强度分布的偏差。即，从光学元件33、43射出的光是由多个小透镜331、431广角化后的光重叠而成的光，因此，即使在上述方向上偏移，也可抑制光强度分布的偏差。
这样，第1光射出部3和第2光射出部4各自的光学元件33、43具有多个小透镜331、431，由此，与由透镜131形成进行广角化的部件的结构相比，能够缓和光源31、41与光学元件33、43的对位精度。
如以上所说明那样，根据本实施方式的光射出装置2和图像显示系统100，能够获得以下的效果。
(1)光射出装置2具有使第1方向H的光广角化的光学元件33、43，因此，能够向沿着投射面SC的区域射出光。
此外，光射出装置2的光学元件33、43具有多个小透镜331、431，因此，与由透镜131形成进行广角化的部件的结构相比，能够缓和光源31、41与光学元件33、43的对位精度。由此，能够提供如下的光射出装置2：减少组装工时，向沿着投射面SC的区域射出抑制了光强度分布的偏差的光。
此外，从光学元件33、43射出的光是由多个小透镜331、431广角化后的光重叠而成的光，因此，能够减少光源31、41射出的光的强度分布的依赖度，能够提高光源31、41选择的自由度。
(2)来自发光部的光入射到准直透镜32、42，因此，从准直透镜32、42射出的光成为第2方向V比第1方向H更加平行的光，该发光部的第2方向V的尺寸小于第1方向H的尺寸。而且，光学元件使入射的光仅在与第1方向对应的方向上广角化。由此，光射出装置2能够抑制衍射，并且沿着更大的投射面SC射出光。
(3)光射出装置2具有：第1光射出部3，其以相对于假想中心面Pv向一方侧倾斜的第1倾斜方向为中心射出光；以及第2光射出部4，其以相对于假想中心面Pv向另一方侧倾斜的第2倾斜方向为中心射出光。由此，光射出装置2提高了朝向矩形的投射面SC中的位于最远位置的角部附近的光强度，能够沿着较大的投射面SC高效地射出光。
(4)光射出装置2具有如上所述配置的第1光射出部3和第2光射出部4，多个小透镜331、431分别如上所述形成为不对称。由此，光射出装置2能够在不提高光源31、41的输出的情况下，向沿着矩形的投射面SC的整个区域稳定地射出具有能够稳定地检测指示体的充分的光强度分布的光。因此，能够提供如下的光射出装置2：向沿着与光射出装置2具有不同距离的投射面SC的区域高效地射出优化了光强度分布的光。
(5)光射出装置2构成为使P偏振光入射到光学元件33、43，因此，能够抑制光学元件33、43中的反射，高效地利用从光源31、41射出的光。
(6)图像显示系统100具有光射出装置2，因此，能够高精度地检测投射面SC上的指示体的位置，可靠地进行与检测结果对应的图像的投射和图像的变更等。
(7)光射出装置2射出比在遥控器等中使用的波段的光或荧光灯主要发出的波段的光长的波段(大约940nm)的光，因此，投影仪1抑制了由于这些设备发出的光而引起的错误动作，能够稳定地检测投射面SC上的指示器械的位置，投射与检测结果对应的图像。
(第2实施方式)
以下，参照附图对第2实施方式的光射出装置进行说明。在以下的说明中，对与第1实施方式相同的结构要素标注相同标号，并省略或简化其详细说明。
本实施方式的光射出装置具有光学元件33A、43A(省略光学元件43A的图示)，该光学元件33A、43A的光入射侧的形状与第1实施方式的光射出装置2具备的光学元件33、43不同。
图13是示出光学元件33A的光入射侧的一部分的俯视图。
光学元件33A具有多个小透镜331x，该多个小透镜331x沿着第1方向H配设，分别在第2方向V上延伸。而且，光学元件33A在相邻的小透镜331x之间具有凹部331y，该凹部331y具有与小透镜331x的曲面平滑地连续的曲面。
与第1实施方式的小透镜331同样，小透镜331x形成为关于第1透镜中心面331g不对称，该第1透镜中心面331g通过该小透镜331x的中心轴。
凹部331y形成为关于凹部中心面331h不对称，该凹部中心面331h通过该凹部331y的中心轴并与第1透镜中心面331g平行。此外，在凹部331y中也形成为有助于入射的光的广角化的形状。
省略了图示的光学元件43A形成为关于假想中心面Pv与光学元件33A对称，并具有小透镜431x和凹部431y。
而且，与第1实施方式的光射出装置2同样，本实施方式的光射出装置在沿着投射面SC的整个区域中射出抑制了光强度的偏差的光。
如以上所说明那样，根据本实施方式的光射出装置，能够获得以下的效果。
(1)光学元件33A、43A设置有有助于入射到相邻的小透镜331x、431x之间的光的广角化的凹部331y、431y，因此，能够更加高效地利用从光源31、41射出的光。
(2)光学元件33A、43A的小透镜331x、431x与凹部331y、431y平滑地连续，因此，用于对该光学元件33A、43A进行成型的模具的制造和成型变得容易。
(第3实施方式)
以下，参照附图对第3实施方式的光射出装置500进行说明。在以下的说明中，对与第1实施方式相同的结构要素标注相同标号，并省略或简化其详细说明。
图14是示出本实施方式的光射出装置500的概略结构的示意图。
如图14所示，光射出装置500具有第1光射出部510、第2光射出部520和壳体530。
除了光源31、准直透镜32和光学元件33以外，第1光射出部510还具有棱镜阵列511。与第1光射出部510同样，除了光源41、准直透镜42和光学元件43以外，第2光射出部520还具有棱镜阵列521。
光源31、41被配置成光轴3A、4A与假想中心面Pv大致平行，朝下方射出光。
准直透镜32配置于光源31的下方，使从光源31射出的光平行化。
棱镜阵列511在光路上配置于准直透镜32与光学元件33之间，光入射侧(准直透镜32侧)形成得平坦，在光射出侧(光学元件33侧)设置有多个棱镜511a。此外，棱镜阵列511相对于光源31的光轴3A倾斜地配置成使得多个棱镜511a朝向右斜下方。多个棱镜511a形成为在第2方向V上延伸的三棱柱状，并与光学元件33的小透镜331对应地形成。
从准直透镜32射出的光利用棱镜阵列511朝右斜下方变更方向。
光学元件33的各小透镜331与棱镜阵列511的各棱镜511a相对配置，使从棱镜阵列511射出的光中的、第1方向H的光广角化，以右斜下方为中心射出。即，光学元件33使入射的光在与垂直于光轴3A的第1方向H对应的方向上广角化。并且，光学元件33使入射的光仅在与垂直于光轴3A的第1方向H对应的方向上广角化。
第2光射出部520的各结构要素具有关于假想中心面Pv与第1光射出部510的结构要素对称的结构，使从光源41射出的光中的第1方向H的光广角化，以左斜下方为中心射出。即，光学元件43使从棱镜阵列521射出的光在与垂直于光轴4A的第1方向H对应的方向上广角化。并且，光学元件43使入射的光仅在与垂直于光轴4A的第1方向H对应的方向上广角化。
这样，光射出装置500具有棱镜阵列511、521，构成为从光源31、41射出的光的方向与从第1光射出部510、第2光射出部520射出的光的方向不同。而且，在光射出装置500中，第1光射出部510以相对于假想中心面Pv向一方侧倾斜的第1倾斜方向为中心射出光，第2光射出部520以相对于假想中心面Pv向另一方侧倾斜的第2倾斜方向为中心射出光，从而向沿着投射面SC的区域射出光。
另外，在本实施方式中示出了以光轴3A、4A与假想中心面Pv大致平行的方式配置有光源31、41的例子，但不限于该方向，还能够构成为通过变更棱镜阵列511、521的形状而使光轴3A、4A相对于假想中心面Pv倾斜。此外，还能够构成为光轴3A和光轴4A的相对于假想中心面Pv倾斜的角度不同。
如以上所说明那样，根据本实施方式的光射出装置500，能够获得以下的效果。
(1)由于能够改变从光源31、41射出的光的方向与从第1光射出部510、第2光射出部520射出的光的方向，因此，光射出装置500内的光源31、41的配置自由度提高。
(2)由于能够缩小光学元件33与光学元件43之间的距离，因此，能够实现光射出装置500的左右方向上的小型化。此外，通过缩小光学元件33与光学元件43的距离，能够使从第1光射出部510、第2光射出部520射出的光重叠的区域接近光射出装置500，因此，可提供一种能够更接近投射面SC配置的光射出装置500。
(第4实施方式)
以下，参照附图对第4实施方式的光射出装置600进行说明。在以下的说明中，对与第1实施方式相同的结构要素标注相同标号，并省略或简化其详细说明。
图15是示出本实施方式的光射出装置600的概略结构的示意图。
如图15所示，光射出装置600具有第1光射出部610、第2光射出部620和壳体630。
除了光源31、准直透镜32和光学元件33以外，第1光射出部610还具有反射镜611。除了光源41、准直透镜42和光学元件43以外，第2光射出部620还具有反射镜621。
光源31、41配置成隔着假想中心面Pv相互面向地射出光。
准直透镜32配置于光源31的左方，使从光源31射出的光平行化。
反射镜611配置在准直透镜32与假想中心面Pv之间，向右斜下方反射从准直透镜32射出的光。光学元件33将各小透镜331以与反射镜611面对的朝向配置在准直透镜32附近。而且，光学元件33使由反射镜611反射后的光中的、第1方向H的光广角化，以右斜下方为中心射出。即，光学元件33使由反射镜611反射后的光在与垂直于光轴3A的第1方向H对应的方向上广角化。并且，光学元件33使入射的光仅在与垂直于光轴3A的第1方向H对应的方向上广角化。
第2光射出部620的各结构要素具有关于假想中心面Pv与第1光射出部610的结构要素对称的结构，使从光源41射出并由反射镜621反射后的光中的第1方向H的光广角化，以左斜下方为中心射出。即，光学元件43使由反射镜621反射后的光在与垂直于光轴4A的第1方向H对应的方向上广角化。并且，光学元件43使入射的光仅在与垂直于光轴4A的第1方向H对应的方向上广角化。
这样，光射出装置600的第1光射出部610和第2光射出部620的上下方向上的配置区域构成得较小。而且，在光射出装置600中，第1光射出部610以相对于假想中心面Pv向一方侧倾斜的第1倾斜方向为中心射出光，第2光射出部620以相对于假想中心面Pv向另一方侧倾斜的第2倾斜方向为中心射出光，从而向沿着投射面SC的区域射出光。
如以上所说明那样，根据本实施方式的光射出装置600，能够获得以下的效果。
由于光射出装置600的第1光射出部610和第2光射出部620的上下方向上的配置区域构成得较小，因此，能够实现上下方向上的小型化。此外，在采用在光射出侧的相反侧设置有供给光源31、41的电力的端子(省略图示)的光射出装置的情况下，该效果变得显著。
(变形例)
另外，所述实施方式可以如下述这样进行变更。
可以构成使第1实施方式中的光射出装置2的第1光射出部3中的光学元件33与第2光射出部4中的光学元件43一体化的光射出装置。
根据该结构，能够提高光学元件33与光学元件43的相对位置精度，因此，能够抑制第1射出光的强度分布与第2射出光的强度分布的偏移。因此，能够提供如下的光射出装置：进一步抑制沿着投射面SC的区域内的光强度的偏差而射出光。
此外，根据该结构，能够提供一种比光射出装置2更小型的光射出装置。
所述实施方式的光射出装置2、500、600使用了射出P偏振光的光源31、41，但也可以使用射出S偏振光的光源。在该结构的情况下，优选在准直透镜32、42与光学元件33、43之间配置λ/2板，构成为使P偏振光入射到光学元件33、43。
作为准直透镜32、42，可以采用第1方向H上的截面的曲率与第2方向V上的截面的曲率不同的准直透镜。例如，通过设为使所入射的第2方向V的光平行化地行进并且使第1方向H的光稍微偏离平行化地行进的曲率形状，能够抑制光学元件33、43中的衍射。
所述实施方式的光学元件33、43中的小透镜331、431形成为不对称，但在容许光强度的偏差的系统所使用的光射出装置中也可以采用具有如下光学元件的结构：该光学元件具有对称形成的小透镜。
所述实施方式的光学元件33、43规则地形成有多个小透镜331、431，但不限于此。
图16是示出作为变形例的一例的光学元件700的一部分的俯视图。
如图16所示，可以构成采用了光学元件700的光射出装置，该光学元件700具有尺寸和间距不同的多个小透镜710。图16所示的光学元件700具有多个小透镜710，该多个小透镜710的尺寸不同，以相似形状形成。根据该结构，能够抑制产生从光射出装置射出的光的衍射。
所述实施方式的光射出装置2、500、600具有2个光射出部，但不限于2个，也可以构成为具有1个或者3个以上的光射出部。
所述实施方式的图像显示系统100构成为将光射出装置2、500、600设置于投射面SC的上方，但也可以是配置于投射面SC的侧方或下方的结构。
所述实施方式的光源31、41由激光光源构成，但不限于激光光源，例如也可以构成为将指向性高的多个LED并列设置1列，并将并列设置的方向作为第1方向H。
在所述实施方式中，说明了采用从投射面的前面侧投射图像的前投式投影仪1作为图像显示系统100的结构，但只要是采用显示图像的装置的结构，则不限定于此。例如，可以是替代从屏幕的背面侧投射图像的背投式的投影仪或投射图像的屏幕而配置有液晶显示器、CRT(Cathode Ray Tube：阴极射线管)、等离子显示器、有机EL显示器等的结构。

Claims (8)

1.一种光射出装置，其具有射出光的光射出部，其特征在于，
所述光射出部具有：
光源，其射出光；
准直透镜，其用于使从所述光源射出的光平行化；以及
光学元件，其具有多个小透镜，该多个小透镜使通过了所述准直透镜的光在与第1方向和第2方向中的所述第1方向对应的方向上广角化，该第1方向和第2方向与所述光源的光轴垂直并且彼此垂直。
2.根据权利要求1所述的光射出装置，其特征在于，
所述光源具有发光部，该发光部的所述第1方向上的尺寸大于所述第2方向上的尺寸，
所述光学元件使入射的光仅在与所述第1方向对应的方向上广角化。
3.根据权利要求1或2所述的光射出装置，其特征在于，
该光射出装置具有第1所述光射出部和第2所述光射出部，该第1所述光射出部和第2所述光射出部相对于沿着所述第2方向的假想中心面被配置成：射出的光的行进方向从所述假想中心面逐渐远离，
所述第1所述光射出部以相对于所述假想中心面向一侧倾斜的第1倾斜方向为中心射出光，
所述第2所述光射出部以相对于所述假想中心面向另一侧倾斜的第2倾斜方向为中心射出光，
所述第1所述光射出部和所述第2所述光射出部被配置成：各自射出的光的一部分在所述假想中心面的两侧重叠。
4.根据权利要求3所述的光射出装置，其特征在于，
所述多个小透镜分别具有沿着所述第2方向的中心轴，
所述第1所述光射出部中的所述多个小透镜分别形成为关于第1透镜中心面不对称，该第1透镜中心面通过所述中心轴并且沿着所述第1倾斜方向，
所述第2所述光射出部中的所述多个小透镜分别形成为关于第2透镜中心面不对称，该第2透镜中心面通过所述中心轴并且沿着所述第2倾斜方向，
所述第1所述光射出部射出如下的光：相对于所述第1倾斜方向朝向所述假想中心面侧倾斜的角度方向的光强度低于相对于所述第1倾斜方向朝向与所述假想中心面相反侧倾斜的角度方向的光强度，
所述第2所述光射出部射出如下的光：相对于所述第2倾斜方向朝向所述假想中心面侧倾斜的角度方向的光强度低于相对于所述第2倾斜方向朝向与所述假想中心面相反侧倾斜的角度方向的光强度。
5.根据权利要求3或4所述的光射出装置，其特征在于，
所述第1所述光射出部中的所述光学元件与所述第2所述光射出部中的所述光学元件一体化。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的光射出装置，其特征在于，
入射到所述光学元件的光是P偏振光。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的光射出装置，其特征在于，
所述准直透镜的所述第1方向上的截面的曲率与所述第2方向上的截面的曲率不同。
8.一种图像显示系统，其特征在于，具有：
权利要求1～7中的任一项所述的光射出装置；
检测装置，其检测从所述光射出装置射出的光的反射位置；以及
投射装置，其投射与由所述检测装置检测到的检测结果对应的图像。
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