CN110858049B - 光射出装置和图像显示系统 - Google Patents

Abstract

光射出装置和图像显示系统。抑制由于从光射出装置照射的光与显示面远离而导致的触摸操作的操作性降低。光射出装置具有第1光射出部和第2光射出部。第1光射出部具有对第1光源的光进行广角化的第1光学元件，第2光射出部具有对第2光源的光进行广角化的第2光学元件。设置在第1光学元件和第2光学元件的下游侧的透镜罩为曲面形状，透镜罩的曲率中心位于与作为使第1光广角化的起点的第1扩散中心和作为使第2光广角化的起点的第2扩散中心不同的位置。由此，当透镜罩倾斜时，投射面的上部与光帘之间的距离变近，因此，能够提高触摸操作的操作性。

Description

光射出装置和图像显示系统

技术领域

本发明涉及光射出装置和具有光射出装置的图像显示系统。

背景技术

在专利文献1中公开了如下的图像显示系统：检测在显示图像的屏幕等显示面上进行操作的笔、手指等指示体的位置，进行与指示体的轨迹对应的显示、操作。专利文献1的图像显示系统具有投影仪和沿着投影仪投射的投射面(显示面)射出光的光射出装置，通过从光射出装置射出的光，生成覆盖投射面的光帘。投影仪根据在投射面上操作的指示体对光的反射来检测指示体的位置，进行基于其检测结果的投射。

专利文献1的光射出装置具有光射出部和壳体。光射出部具有光源、使从光源射出的光大致平行的透镜即准直仪、对通过准直仪而大致平行化后的光中的沿着投射面的方向(第1方向)的光进行广角化的定向性透镜。在专利文献1中，使用鲍威尔透镜作为定向性透镜。关于鲍威尔透镜，从与第1方向正交的第2方向观察时，光入射侧为凸面状，并且光射出侧为平坦状，从第1方向观察时为矩形状。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-111385号公报

发明内容

发明要解决的课题

在使用覆盖投射面的光帘进行在投射面上操作的指示体的位置检测的情况下，光帘与投射面之间的距离越近，则操作性越优良。在将光射出装置设置在投射面的上方的情况下，为了提高投射面的下部区域中的操作性，以倾斜向下的方式朝向投射面下方照射光，形成相对于投射面倾斜的光帘。由此，能够在投射面的下部区域中使光帘接近投射面。

但是，在投射面的上方，即使使来自光射出装置的光的射出位置与投射面之间的距离变近，但也存在极限。因此，在投射面的上部区域中，光帘与投射面之间拉开距离，因此，即使指示体不接触投射面，也可能误识别为指示体接触投射面，存在操作性较差这样的问题。

鉴于上述问题点，本发明的课题在于，抑制由于从光射出装置照射的光与显示面远离而导致的触摸操作的操作性降低。

用于解决课题的手段

本发明的光射出装置的特征在于，所述光射出装置具有：光源；准直仪，其使从所述光源射出的光与所述光源的光轴大致平行；光学元件，其使从所述准直仪射出的光以第1扩散中心为起点在与所述光轴不同的第1方向上广角化；以及曲面形状的透镜罩，其设置在所述光学元件的下游侧，在从与所述光轴以及所述第1方向正交的方向观察的情况下，所述透镜罩的曲率中心位于与所述第1扩散中心不同的位置。

在本发明中，从与所述光轴以及所述第1方向正交的方向观察时，所述透镜罩为圆弧形状或椭圆弧形状。

此外，本发明的光射出装置的特征在于，所述光射出装置具有：第1光源；第1准直仪，其使从所述第1光源射出的光与作为所述第1光源的光轴的第1光轴大致平行；第2光源；第2准直仪，其使从所述第2光源射出的光与作为所述第2光源的光轴的第2光轴大致平行；光学元件，其使从所述第1准直仪射出的第1光以及从所述第2准直仪射出的第2光在与所述第1光轴以及所述第2光轴均不同的第1方向上广角化；以及曲面形状的透镜罩，其设置在所述光学元件的下游侧，所述光学元件以第1扩散中心为起点在所述第1方向上对所述第1光进行广角化，并且以第2扩散中心为起点在所述第1方向上对所述第2光进行广角化，在从与所述第1光轴以及所述第2光轴正交的方向观察的情况下，所述透镜罩的曲率中心位于与所述第1扩散中心以及所述第2扩散中心均不同的位置。

在本发明中，从与所述第1光轴、所述第2光轴以及所述第1方向正交的方向观察时，所述透镜罩为圆弧形状或椭圆弧形状。

在本发明中，所述透镜罩能够以与所述第1方向大致平行的旋转轴线为中心进行旋转。

在本发明中，所述光学元件是定向性透镜。

该情况下，所述光学元件具有多个小透镜，所述多个小透镜分别是所述定向性透镜。

或者，在本发明中，所述光学元件是圆锥镜。

本发明的图像显示系统的特征在于，所述图像显示系统具有：上述光射出装置；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。

附图说明

图1是示出实施方式1的图像显示系统的概略结构的示意图。

图2是示出投影仪的概略结构的框图。

图3是示出实施方式1的光射出装置的概略结构的示意图。

图4是装置主体和透镜罩(cover lens)的俯视图。

图5是示意地示出大致平行地向投射面照射光的情况下的光帘的形状的说明图。

图6是示意地示出以倾斜向下的方式朝向投射面倾斜的光帘的形状的说明图。

图7是示意地示出以使与投射面的上端的左右端部之间的距离变近的方式变形的光帘的形状的说明图。

图8是示意地示出以使与投射面的上端的左右端部之间的距离变近的方式变形的光帘的形状的说明图。

图9是示意地示出透镜罩的曲率中心、第1光和第2光的扩散中心的说明图。

图10是示意地示出使透镜罩倾斜的状态的说明图。

图11是示出实施方式2的光射出装置的概略结构的示意图。

图12是示出实施方式3的光射出装置的概略结构的示意图。

标号说明

1：投影仪；2、2A、2B：光射出装置；3：第1光射出部；3A：第1光轴；4：第2光射出部；4A：第2光轴；5：壳体；6：圆锥镜；7：光射出部；10：笔；11：投射用光源；12：光调制装置；13：投射镜头；14：控制部；15：投射装置；16：摄像装置；21：装置主体；22、22A、22B：透镜罩；23：内侧面；24：外侧面；31：第1光源；32：第1准直仪；33：第1光学元件；33N：第1入射面；33S：第1平面；34：光学元件体；35：第1扩散中心；41：第2光源；42：第2准直仪；43：第2光学元件；43N：第2入射面；43S：第2平面；45：第2扩散中心；61：顶点；100：图像显示系统；330：小透镜；430：小透镜；D：光的射出位置与投射面之间的前后方向的距离；E1：第1光；E2：第2光；GL：影像光；H：宽度方向；Hsc：投射面的高度；L1：第1轴；L2：第2轴；LC：光帘；M：支承装置；P、P1、P2：曲率中心；Pv：假想中心面；Q：射出位置；R：第1旋转方向；R1：装置主体的旋转角度；R2：透镜罩的旋转角度；RL：反射光；SC：投射面；V：层叠方向；Wsc：投射面的宽度；X：左右方向；Y：前后方向；Z：铅垂方向。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下所示的各图中，将各结构要素形成为附图上能够识别的程度的大小，因此，使各结构要素的尺寸以及比率与实际情况适当不同。

[实施方式1]

(图像显示系统的结构)

图1是示出实施方式1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。如图1所示，投影仪1支承在设置于屏幕或白板等投射面SC的上方的壁面的支承装置M上，从朝向下方的一侧向投射面SC投射图像。光射出装置2在后面详细说明，但是，如图1所示，光射出装置2设置在投射面SC的上方，沿着投射面SC射出光而生成光帘LC。

另外，在本说明书中，为了便于说明，如图1所示，设相对于投射面SC的法线方向为前后方向Y，设朝向投射面SC的方向为前方(+Y方向)。此外，设铅垂方向(重力方向)为Z方向，设与重力相反的方向为上方(+Z方向)。此外，设与前后方向Y以及铅垂方向Z正交的方向为左右方向X，设朝向投射面SC的右侧为+X方向。投射面SC是与XZ面平行的面。

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和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、投射镜头13和控制部14。投射装置15将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作为影像光GL从投射镜头13进行投射。

投射装置15利用光调制装置12根据图像信息对从投射用光源11射出的光进行调制，从投射镜头13向投射面SC投射调制后的光。另外，作为投射用光源11，能够使用放电型的光源、发光二极管、激光器等固体光源。此外，作为光调制装置12，能够使用利用了液晶面板的装置、微镜型的装置、例如利用了DMD等的装置。

控制部14具有CPU、ROM、RAM等，作为计算机发挥功能，除了进行投影仪1的动作控制以外，例如还进行与基于从后述的摄像装置16输出的信息的图像的投射有关的控制等。

摄像装置16例如具有CCD、CMOS等摄像元件(图示省略)，拍摄作为被摄体的投射面SC，将所拍摄的信息输出到控制部14。此外，摄像装置16检测从光射出装置2射出的光被指示体(例如笔10或使用者的手指等)反射的成分即反射光RL，由此检测指示体的位置(反射位置)，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输出的信息对投射面SC上的指示体的位置进行分析，根据其分析结果，例如进行在图像信息上重叠了表示指示体的轨迹的线而得到的重叠图像的投射、要投射的图像的变更等。由此，能够进行与投射面SC上的用户动作对应的图像显示即交互图像显示。

(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。光射出装置2在投射面SC的上方(+Z方向)，在左右方向X上配置在投射面SC的大致中央。光射出装置2沿着投射面SC射出光。光射出装置2具有装置主体21和透镜罩22。装置主体21具有第1光射出部3、第2光射出部4和将它们收容在内部的壳体5。

图4是装置主体21和透镜罩22的俯视图。光射出装置2被支承成装置主体21和透镜罩22能够分别独立地旋转。装置主体21能够以第1轴L1为中心进行旋转，透镜罩22能够以第2轴L2为中心进行旋转。光射出装置2被设置成第1轴L1以及第2轴L2与左右方向X大致平行。

如图3所示，第1光射出部3和第2光射出部4在左右方向X上排列，以相互不同的方向为中心射出光。在第1光射出部3与第2光射出部4之间，设与投射面SC正交且沿铅垂方向Z延伸的面(沿着YZ平面的面)为假想中心面Pv时，第1光射出部3和第2光射出部4构成为以假想中心面Pv为基准左右对称。第1光射出部3具有第1光源31、第1准直仪32和第1光学元件33。第1准直仪32和第1光学元件33配置在第1光源31的光轴即第1光轴3A上，向左斜下方射出光。

第2光射出部4与第1光射出部3同样，具有第2光源41、第2准直仪42和第2光学元件43，具有从第2光源41到第2光学元件43的第2光路。第2准直仪42和第2光学元件43配置在第2光源41的光轴即第2光轴4A上，以右斜下方为中心射出光。

在光射出装置2中，第1光轴3A和第2光轴4A在第1光学元件33和第2光学元件43的光路前级交叉。具体而言，第1光轴3A和第2光轴4A在第1准直仪32与第1光学元件33之间以及第2准直仪42与第2光学元件43之间交叉。即，光射出装置2构成为使从第1光射出部3和第2光射出部4分别射出的光的一部分重叠。

第1光源31和第2光源41是射出光强度的峰值大约为940nm的波长的激光光源，例如具有作为发光部的活性层以及层叠在活性层的两侧的包层等。第1光源31和第2光源41使用配光特性在沿着活性层的宽度方向H和与宽度方向H正交且活性层和包层所层叠的层叠方向V中不同的类型，例如多模振荡型的激光光源。来自第1光源31和第2光源41的光向与宽度方向H以及层叠方向V正交的S方向射出。即，S方向是沿着第1光轴3A、第2光轴4A的方向。在实施方式1中，宽度方向H和S方向成为沿着图1所示的投射面SC的方向。即，宽度方向H以及S方向与XZ面平行。

第1准直仪32使从第1光源31射出的光大致平行。同样，第2准直仪42使从第2光源41射出的光大致平行。例如，第1准直仪32使从第1光轴3A上的1点射出且相对于第1光轴3A具有角度地扩展的成分光与第1光轴3A大致平行地行进。同样，第2准直仪42使从第2光轴4A上的1点射出且相对于第2光轴4A具有角度地扩展的成分光与第2光轴4A大致平行地行进。

第1光学元件33和第2光学元件43设置在单一的光学元件体34上。光学元件体34由折射率较高的合成树脂等原材料构成，从铅垂方向Z观察时为矩形状。如图3所示，光学元件体34在左侧(-X方向)具有第1光学元件33，在右侧(+X方向)具有第2光学元件43，是以假想中心面Pv为基准左右对称的形状。此外，光学元件体34配置成相对于假想中心面Pv对称。

第1光学元件33随着远离假想中心面Pv而向与第1准直仪32之间的距离变大的方向倾斜。第1光学元件33在与第1准直仪32对置的一侧(光入射侧)设置有排列了多个小透镜330而成的第1入射面33N，在光射出侧设置有第1平面33S。各小透镜330是鲍威尔透镜，第1准直仪32侧为凸面状。各小透镜330沿层叠方向V延伸，在与层叠方向V正交的方向上排列有多个小透镜330。多个小透镜330的第1入射面33N在宽度方向H上排列，并且，在随着远离假想中心面Pv而与第1准直仪32之间的距离变大的方向上排列。

第1光学元件33在宽度方向H上对从第1准直仪32射出的第1光E1进行广角化，在层叠方向V上维持通过第1准直仪32而大致平行化的方向，以第1光轴3A为中心进行射出。即，第1光学元件33仅在与第1光轴3A正交的方向中的与宽度方向H对应的方向上对入射的第1光E1进行广角化。此时，设置在第1光学元件33上的多个小透镜330形成为，使通过宽度方向H上相邻的小透镜330广角化后的光重叠。

第2光学元件43构成为与第1光学元件33相对于假想中心面Pv对称。即，第2光学元件43在与第2准直仪42对置的一侧(光入射侧)设置有排列了多个小透镜430而成的第2入射面43N，在光射出侧设置有第2平面43S。第2光学元件43仅在与第2光轴4A正交的方向中的与宽度方向H对应的方向上对从第2准直仪42射出的第2光E2进行广角化。此时，设置在第2光学元件43上的多个小透镜430形成为，使通过宽度方向H上相邻的小透镜430广角化后的光重叠。

如图3所示，光射出装置2以从第1光学元件33和第2光学元件43射出的光的宽度方向H成为沿着投射面SC的方向的方式配置。即，第1光射出部3和第2光射出部4配置成使通过第1光学元件33和第2光学元件43广角化后的光在沿着投射面SC的左右方向X的方向上广角化。即，光射出装置2在与第1光轴3A以及第2光轴4A均不同的第1方向即左右方向X上使从第1准直仪32和第2准直仪42射出的第1光E1和第2光E2广角化。

此外，在光射出装置2中，如图3所示，第1光射出部3和第2光射出部4相对于假想中心面Pv向不同的方向倾斜，第1光射出部3射出的光的一部分和第2光射出部4射出的光的一部分在假想中心面Pv的位置重叠。具体而言，从-Y方向观察时，第1光轴3A相对于假想中心面Pv向顺时针方向倾斜，第2光轴4A相对于假想中心面Pv向逆时针方向倾斜。第1光轴3A相对于假想中心面Pv的倾斜角θa的大小和第2光轴4A相对于假想中心面Pv的倾斜角θb的大小相同(θa＝θb)，第1光射出部3和第2光射出部4相对于假想中心面Pv大致对称地配置。由此，光射出装置2向沿着投射面SC的整面的区域射出光，生成覆盖投射面SC的整面的光帘LC。

倾斜角θa、θb设定为与投射面SC的纵横比对应的角度。例如，光射出装置2构成为沿着纵横比为16：10的横长的投射面SC高效地射出光。具体而言，朝向作为离光射出装置2最远的位置的投射面SC的下边的左右端部的光的强度最高，因此，以第1光轴3A朝向投射面SC的下边的左侧端部、且第2光轴4A朝向投射面SC的下边的右侧端部的方式设定倾斜角θa、θb。另外，投射面SC的纵横比不限于16：10，也可以是其他值。例如，也可以是2：1。在纵横比为2：1的情况下，倾斜角θa、θb设定为45°。

在光射出装置2中，第1光射出部3的光路和第2光射出部4的光路交叉，由此，如图3所示，第1光射出部3射出的光和第2光射出部4射出的光在接近光射出装置2的位置处重叠。即，光射出装置2能够向光射出装置2附近的区域射出光强度充足的光。由此，光射出装置2在配置在投射面SC附近的情况下，在该投射面SC中的光射出装置2附近的区域中，也射出能够检测指示体的光强度的光。

(光帘的形状)

图5～8是示意地示出光帘LC的形状的说明图。如图1所示，光射出装置2设置成从投射面SC的上方的壁面向后方突出。因此，第1光射出部3和第2光射出部4相对于投射面SC从后方的射出位置Q朝向下方照射光。即，光射出装置2中的光的射出位置Q相对于投射面SC在前后方向Y上分开距离D。距离D例如为10mm左右。

图5是示意地示出大致平行地对投射面SC照射光的情况下的光帘LC的形状的说明图。图5的光帘LC整体地从投射面SC分开。如以下说明的那样，光射出装置2能够调节装置主体21和透镜罩22的安装角度，能够调节朝向投射面SC的光的照射方向。因此，光射出装置2具有用于调整装置主体21和透镜罩22的安装角度的机构。

通过使装置主体21和透镜罩22的安装角度成为适当角度，由光射出装置2生成出的光帘LC变形为如下形状：不仅在投射面SC的下端使光帘LC与投射面SC之间的距离变近，在投射面SC的上端的左右端部也使光帘LC与投射面SC之间的距离变近。图5所示的光帘LC的形状是与投射面SC之间的距离变近之前的形状。图6是示意地示出光帘LC以倾斜向下的方式朝向投射面SC倾斜的形状的说明图。图7、图8是示意地示出以使与投射面SC的上端的左右端部之间的距离变近的方式变形的光帘LC的形状的说明图。

光射出装置2被支承成装置主体21和透镜罩22能够分别通过未图示的框架相互独立地旋转。如图3、图4所示，装置主体21能够以与左右方向X大致平行的旋转轴线即第1轴L1为中心进行旋转。此外，透镜罩22能够以第2轴L2为中心进行旋转，该第2轴L2是与左右方向X大致平行且在铅垂方向Z上设置在与第1轴L1不同的位置的旋转轴线。光射出装置2具有用于在以第1轴L1为中心的旋转方向上调整装置主体21的安装角度的未图示的第1角度调整机构、以及用于在以第2轴L2为中心的旋转方向上调整透镜罩22的安装角度的未图示的第2角度调整机构。第1角度调整机构和第2角度调整机构能够使用齿轮、轴部件等适当构成。

(装置主体的安装角度的调整)

在使装置主体21和透镜罩22的位置位于初始位置来设置光射出装置2时，如图5所示，在从投射面SC分开的位置形成与投射面SC大致平行的光帘LC。在装置主体21的安装角度的调整中，使装置主体21以第1轴L1为中心向使光的射出方向朝向投射面SC侧的方向即第1旋转方向R(参照图3、图4)旋转。由此，如图6所示，光帘LC在维持平面状的形状的状态下以倾斜向下的方式朝向投射面SC倾斜。因此，在投射面SC的下部的区域中，光帘LC接近投射面SC。

在图6中示出对光帘LC与投射面SC之间的距离和装置主体21朝向第1旋转方向R旋转的旋转角度R1之间的关系进行仿真的结果。当在设光射出装置2中的光的射出位置Q与投射面SC之间的前后方向Y上的距离D为10mm、投射面SC的宽度Wsc为2154mm、投射面SC的高度Hsc为1346mm的条件下进行仿真时，在设装置主体21朝向第1旋转方向R旋转的旋转角度R1为0.37°的情况下，能够使光帘LC接近投射面SC的下端。

(透镜罩的安装角度的调整)

在透镜罩22的安装角度的调整中，使向下方凸出的曲面形状的透镜罩22以第2轴L2为中心向与第1旋转方向R相同的方向旋转。此时，在从左右方向X观察的情况下，透镜罩22向接近投射面SC的方向旋转。由此，如图7、图8所示，光帘LC变得不平坦，在投射面SC的上端，也使投射面SC的左右方向X的两侧的角部与光帘LC之间的距离减小。

在图7、图8中示出对光帘LC与投射面SC之间的距离、装置主体21相对于初始位置朝向第1旋转方向R旋转的旋转角度R1、透镜罩22相对于初始位置朝向第1旋转方向R旋转的旋转角度R2之间的关系进行仿真的结果。另外，在设光射出装置2中的光的射出位置Q与投射面SC之间的前后方向Y上的距离D为10mm、投射面SC的宽度Wsc为2154mm、投射面SC的高度Hsc为1346mm的条件下进行了仿真。如图7所示，在设装置主体21朝向第1旋转方向R旋转的旋转角度R1为0.35°且透镜罩22朝向第1旋转方向R旋转的旋转角度R2为5°的情况下，变形为光帘LC的上端中央向后方侧凸出的形状，但是，光帘LC的上端的左右端部比光帘LC的下端更远离投射面SC。另一方面，如图8所示，在设装置主体21朝向第1旋转方向R旋转的旋转角度R1为0.32°且透镜罩22朝向第1旋转方向R旋转的旋转角度R2为8°的情况下，能够使光帘LC以相同程度接近投射面SC的下端和投射面SC的上端的左右端部。

在使投射面SC的尺寸小于上述条件、投射面SC的宽度Wsc小于2154mm的情况下，通过使透镜罩22的旋转角度进一步大于8°，能够以与图8相同的程度减小光帘LC的上端的左右端部与投射面SC之间的距离。即，根据投射面SC的尺寸决定透镜罩22的适当的旋转角度。

光射出装置2在设置时进行装置主体21的安装角度的调整和透镜罩22的安装角度的调整，设置成形成图8所示的光帘LC的状态。按照以下步骤进行装置主体21和透镜罩22的安装角度的调整。首先，使装置主体21和透镜罩22的位置位于初始位置来设置光射出装置2。接着，使用能够拍摄光射出装置2的射出光的照相机拍摄投射面SC，通过其影像来确认光帘LC与投射面SC之间的距离，并且进行装置主体21和透镜罩22的安装角度的调整。例如，在光射出装置2射出红外激光的情况下，通过红外线照相机拍摄投射面SC，并且进行装置主体21和透镜罩22的安装角度的调整。

另外，也可以在预先使装置主体21的安装角度和透镜罩22的安装角度相对于初始位置以某种程度倾斜的状态下设置光射出装置2，通过红外线照相机拍摄投射面SC，并且进行安装角度的微调整。或者，也可以将装置主体21的安装角度和透镜罩22的安装角度中的一方固定，仅对另一方进行调整。

(透镜罩的曲率中心和光学元件的扩散中心)

这里，对通过透镜罩22的安装角度的调整使光帘LC的形状变成不平坦的形状的原理进行说明。图9是示意地示出透镜罩22的曲率中心P、第1光E1和第2光E2的扩散中心的说明图。透镜罩22为向下方(-Z方向)凸出的曲面形状。具体而言，实施方式1的透镜罩22从前后方向Y观察时为圆弧形状，透镜罩22的曲率中心P位于假想中心面Pv上。此外，透镜罩22沿前后方向Y延伸，从铅垂方向Z观察时为矩形状。透镜罩22的内侧面23和外侧面24的曲率中心一致。透镜罩22以假想中心面Pv为中心对称配置，从光的射出侧覆盖第1光射出部3和第2光射出部4。因此，从第1光射出部3和第2光射出部4朝向投射面SC射出的光透过透镜罩22射出。

从第1准直仪32入射到第1光学元件33的第1入射面33N的第1光E1在第1光学元件33内的第1扩散中心35处在左右方向X上最聚光，以第1扩散中心35为起点在左右方向X上广角化。同样，从第2准直仪42入射到第2光学元件43的第2入射面43N的第2光E2在第2光学元件43内的第2扩散中心45处在左右方向X上最聚光，以第2扩散中心45为起点在左右方向X上广角化。如图9所示，在实施方式1的光学元件体34中，第1扩散中心35和第2扩散中心45均不是1点，而是具有规定大小的区域。第1扩散中心35和第2扩散中心45相对于假想中心面Pv对称。

在光射出装置2中，在从与第1光轴3A、第2光轴4A以及左右方向X正交的方向(即前后方向Y)观察的情况下，透镜罩22的曲率中心P位于与第1扩散中心35以及第2扩散中心45不同的位置。换言之，透镜罩22相对于第1扩散中心35和第2扩散中心45偏心。如图9所示，在从前后方向Y观察的情况下，曲率中心P不与第1扩散中心35以及第2扩散中心45重叠，相对于第1扩散中心35以及第2扩散中心45在铅垂方向Z上分开。例如，在透镜罩22的内侧面23的直径为16mm、外侧面24的直径为18mm的情况下，曲率中心P与第1扩散中心35以及第2扩散中心45在前后方向Y上分开9.5mm。

图10是示意地示出使透镜罩22相对于包含第1光轴3A和第2光轴4A的面倾斜的状态的说明图。在曲率中心P位于与第1扩散中心35以及第2扩散中心45不同的位置的情况下，在使透镜罩22以第2轴L2为中心倾斜时，光相对于透镜罩22的入射方向与内侧面23的切线方向所成的角度θ1和光相对于透镜罩22的入射方向与外侧面24的切线方向所成的角度θ2成为不同角度，因此，透过透镜罩22的光折射后射出。针对透镜罩22的入射光在左右方向X上被广角化，折射角度根据射出方向而不同。其结果，如图7、图8所示，形成以向后方(-Y方向)凸出的方式变形的光帘LC。

(本方式的主要作用效果)

如上所述，实施方式1的光射出装置2具有第1光射出部3和第2光射出部4，第1光射出部3具有射出光的第1光源31、使从第1光源31射出的光与第1光轴3A大致平行的第1准直仪32、以及在作为与第1光轴3A不同的第1方向的左右方向X上对从第1准直仪32射出的第1光E1进行广角化的第1光学元件33。此外，第2光射出部4具有射出光的第2光源41、使从第2光源41射出的光与第2光轴4A大致平行的第2准直仪42、以及在作为与第2光轴4A不同的第1方向的左右方向X上对从第2准直仪42射出的第2光E2进行广角化的第2光学元件43。进而，在从前后方向Y观察的情况下，设置在第1光学元件33和第2光学元件43的下游侧的曲面形状的透镜罩22的曲率中心P位于与第1光学元件33中的作为使第1光E1广角化的起点的第1扩散中心35以及第2光学元件43中的作为使第2光E2广角化的起点的第2扩散中心45均不同的位置。

在实施方式1的光射出装置2中，如上所述，透镜罩22为曲面形状，透镜罩22相对于第1扩散中心35和第2扩散中心45偏心。因此，在使透镜罩22相对于包含第1光轴3A和第2光轴4A的面倾斜时，在左右方向X上被广角化而射出的光根据其射出方向进行折射，光帘LC变得不平坦。由此，投射面SC与光帘LC之间的距离朝向投射面SC的上端的左右端部而减小。由此，具有实施方式1的光射出装置2的图像显示系统能够提高投射面SC的上部的触摸操作的操作性。

在实施方式1中，透镜罩22被支承为能够以与左右方向X大致平行的旋转轴线即第2轴L2为中心进行旋转。能够将透镜罩22的安装角度调整为适当的角度。此时，能够一边利用红外线照相机进行拍摄来确认光帘LC的形状一边进行安装角度的调整，因此，容易进行安装角度的调整。

实施方式1的透镜罩22在从前后方向Y观察的情况下为圆弧形状。因此，通过以使圆弧形状的中心点(曲率中心)和扩散中心35、45位于不同位置的方式配置透镜罩22，如上所述，能够使透镜罩22相对于包含第1光轴3A和第2光轴4A的面倾斜而使光帘LC与投射面SC的上端的左右端部之间的距离变近。

在实施方式1中，第1光学元件33和第2光学元件43是定向性透镜。因此，能够通过第1光学元件33和第2光学元件43在投射面SC的左右方向X上使光扩散，因此，能够对横长的投射面SC的全部范围照射光。此外，第1光学元件33和第2光学元件43作为定向性透镜具有对由鲍威尔透镜构成的小透镜330、430进行阵列化而得到的透镜阵列。这样，通过对鲍威尔透镜进行阵列化，能够使通过相邻的小透镜330、430广角化后的光重叠。因此，即使存在第1光源31与第1光学元件33的位置精度的降低以及第2光源41与第2光学元件43的位置精度的降低，也能够抑制沿着投射面SC的方向的光的强度分布的偏移。由此，能够缓和第1光源31与第1光学元件33的对位精度以及第2光源41与第2光学元件43的对位精度。

[实施方式2]

图11是示出实施方式2的光射出装置2A的概略结构的示意图。除了透镜罩22A的形状以外，实施方式2的光射出装置2A与实施方式1同样地构成。因此，对相同结构标注相同标号并省略说明。此外，针对图像显示系统的应用也与实施方式1的情况相同，因此，省略说明。

在从前后方向Y观察时，实施方式2的透镜罩22A为椭圆弧形状。透镜罩22A配置成长轴方向和左右方向X一致，并相对于假想中心面Pv对称。透镜罩22A的曲率中心P1、P2与实施方式1同样，在从前后方向Y观察的情况下位于与第1扩散中心35以及第2扩散中心45不同的位置。换言之，透镜罩22A相对于第1扩散中心35和第2扩散中心45偏心。因此，与实施方式1同样地，通过使透镜罩22A以第2轴L2为中心倾斜，对于投射面SC的上部而言，也能够使投射面SC与光帘LC之间的距离朝向投射面SC的上端的左右端部而减小。由此，具有实施方式2的光射出装置2A的图像显示系统能够提高投射面SC的上部的触摸操作的操作性。

[实施方式1、2的变形例]

(1)在实施方式1、2中，使用鲍威尔透镜作为第1光学元件33和第2光学元件43，但是，也可以使用其他定向性透镜。例如，也可以使用柱面透镜。此外，在实施方式1、2中，使用对小透镜进行阵列化而得到的透镜阵列，但是，也可以使用单一的透镜。

(2)在实施方式1、2中，将第1光学元件33和第2光学元件43设置在一个光学元件体34上，但是，也可以使第1光学元件33和第2光学元件43成为分体的部件。

(3)在实施方式1、2中，第1光轴3A和第2光轴4A在第1光学元件33和第2光学元件43的光路前级交叉，但是，也可以以第1光轴3A和第2光轴4A不交叉的方式构成第1光射出部3和第2光射出部4。

(4)在实施方式1、2中，具有第1光射出部3和第2光射出部4，使来自2个光源的光进行扩散而形成光帘LC，但是，光源的数量也可以是2个以外。例如，在设光源的数量为1个的情况下，作为光射出装置的结构，能够采用如下结构：具有光源、使从光源射出的光与光源的光轴大致平行的准直仪、在与光源的光轴不同的第1方向上以第1扩散中心为起点对从准直仪射出的第1光进行广角化的光学元件、以及设置在光学元件的下游侧的曲面形状的透镜罩，在从与光源的光轴以及第1方向正交的方向观察的情况下，透镜罩的曲率中心位于与第1扩散中心不同的位置。该情况下，透镜罩可以是圆弧形状，也可以是椭圆弧形状。

[实施方式3]

图12是示出实施方式3的光射出装置2B的概略结构的示意图。实施方式3的光射出装置2B具有圆锥镜6作为光学元件。使顶点61朝向与投射面SC相反的一侧(-Y方向)而配置圆锥镜6。光射出部7配置在圆锥镜6的顶点61侧。光射出部7的光轴方向是沿着前后方向Y的方向。圆锥镜6使从光射出部7入射到圆锥面的第1光在左右方向X上扩散并向下方射出，形成光帘LC。通过圆弧形状的透镜罩22B从下方覆盖圆锥镜6。透镜罩22B被支承为能够以与左右方向X大致平行的第2轴L2为中心进行旋转。另外，透镜罩22B也可以不是圆弧形状而是椭圆弧形状。

在实施方式3中，使光广角化的光学元件是圆锥镜6，通过圆锥镜6广角化的第1光的扩散中心位于穿过圆锥镜6的顶点61的中心线上。从前后方向Y观察时，透镜罩22B的曲率中心P位于与圆锥镜6的顶点61不同的位置。换言之，透镜罩22B相对于通过圆锥镜6广角化的第1光的扩散中心偏心。因此，与实施方式1、2同样，通过使透镜罩22B以第2轴L2为中心倾斜，能够使投射面SC与光帘LC之间的距离朝向投射面SC的上端的左右端部而减小。

[其他实施方式]

本发明不限于上述各实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种形式进行实施。例如，上述各实施方式的图像显示系统100通过投影仪1向投射面SC投射影像光GL，但是，投射面SC是显示图像的显示面即可。例如，也可以构成为利用由光射出装置形成的光帘覆盖液晶显示器、有机EL显示器等的显示面。

Claims (11)

1.一种光射出装置，其沿着投射面射出光，其特征在于，其具有：

光源；

准直仪，其使从所述光源射出的光与所述光源的光轴平行；

光学元件，在设相对于所述投射面的法线方向为前后方向、与所述前后方向以及铅垂方向正交的方向为第1方向的情况下，该光学元件使从所述准直仪射出的第1光以第1扩散中心为起点在所述第1方向上广角化；以及

曲面形状的透镜罩，其设置在所述光学元件的下游侧，

所述第1方向与所述光轴交叉，

在从与所述光轴以及所述第1方向正交的方向观察的情况下，所述透镜罩的曲率中心位于与所述第1扩散中心不同的位置，

所述透镜罩相对于包含所述光轴和所述第1方向的面倾斜。

2.根据权利要求1所述的光射出装置，其特征在于，

从与所述光轴以及所述第1方向正交的方向观察时，所述透镜罩为圆弧形状或椭圆弧形状。

3.根据权利要求1所述的光射出装置，其特征在于，

所述光学元件是定向性透镜。

4.根据权利要求3所述的光射出装置，其特征在于，

所述光学元件具有多个小透镜，

所述多个小透镜分别是所述定向性透镜。

5.根据权利要求1所述的光射出装置，其特征在于，

所述光学元件是圆锥镜。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的光射出装置，其特征在于，

所述透镜罩能够以与所述第1方向平行的旋转轴线为中心进行旋转。

7.一种光射出装置，其沿着投射面射出光，其特征在于，其具有：

第1光源；

第1准直仪，其使从所述第1光源射出的光与作为所述第1光源的光轴的第1光轴平行；

第2光源；

第2准直仪，其使从所述第2光源射出的光与作为所述第2光源的光轴的第2光轴平行；

光学元件，在设相对于所述投射面的法线方向为前后方向、与所述前后方向以及铅垂方向正交的方向为第1方向的情况下，该光学元件使从所述第1准直仪射出的第1光以及从所述第2准直仪射出的第2光在所述第1方向上广角化；以及

曲面形状的透镜罩，其设置在所述光学元件的下游侧，

所述第1光轴与所述第2光轴交叉，并且所述第1方向与所述第1光轴以及所述第2光轴均交叉，

所述光学元件以第1扩散中心为起点在所述第1方向上对所述第1光进行广角化，并且以第2扩散中心为起点在所述第1方向上对所述第2光进行广角化，

在从与所述第1光轴以及所述第2光轴正交的方向观察的情况下，所述透镜罩的曲率中心位于与所述第1扩散中心以及所述第2扩散中心均不同的位置，

所述透镜罩相对于包含所述第1光轴、所述第2光轴和所述第1方向的面倾斜。

8.根据权利要求7所述的光射出装置，其特征在于，

在从与所述第1光轴、所述第2光轴以及所述第1方向正交的方向观察时，所述透镜罩为圆弧形状或椭圆弧形状。

9.根据权利要求7或8所述的光射出装置，其特征在于，

所述透镜罩能够以与所述第1方向平行的旋转轴线为中心进行旋转。

10.一种图像显示系统，其特征在于，其具有：

权利要求1～9中的任意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；

投射面；以及

投射装置，其向所述投射面投射与由所述检测装置检测到的检测结果对应的图像。

11.根据权利要求10所述的图像显示系统，其特征在于，

所述透镜罩使从所述光射出装置射出的光的射出方向向朝向所述投射面侧的方向倾斜。

Images