JP2015111385A - 光射出装置および画像表示システム - Google Patents
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Abstract
Description
また、センサユニットは、例えば2つ設けられ、矩形状の座標入力有効領域の外側の4辺の内の1辺の両側の端部近傍に配置されている。
そして、座標入力装置は、座標入力有効領域内での指示具の動作により発生する光量分布の変化範囲を複数のセンサユニットにより検出し、その変化範囲の数および指示具のペンダウン数に基づいて、座標入力有効領域内における座標値を制御・演算ユニットが算出する。
さらに、プロジェクター等の装置が画像を投写する投写面を座標入力有効領域として構成する場合、異なるサイズの投写面に対しては、投写面に対応して座標入力有効領域の全面に沿って光が進行するように、複数のセンサユニットの位置を調整する必要がある。また、特許文献1に記載の座標入力装置は、再帰反射部を備える構成のため、異なる大きさの投写面(座標入力有効領域)に対応する再帰反射部を準備しておく必要もある。このように、特許文献1に記載の座標入力装置では、投写面を座標入力有効領域として構成する場合、構造が複雑化するという課題がある。
また、投写面に特別な構成を盛り込む必要がなく、光射出装置は、サイズの異なる投写面に対応できるので、汎用性の高い画像表示システムを提供することが可能となる。
図1は、本実施形態に係る画像表示システム100の概略構成を示す模式図である。
本実施形態に係る画像表示システム100は、図1に示すように、プロジェクター1および光射出装置2を備える。
プロジェクター1は、図2に示すように、投写装置15と、検出装置としての撮像装置16とを備え、投写装置15は、光源11、光変調装置12、投写レンズ13、および制御部14を備えている。なお、図示は省略するが、プロジェクター1は、PC(Personal Computer)等の画像出力装置10との間で画像情報を入出力する信号入出力部を備えている。
プロジェクター1は、図1に示すように、スクリーン等の投写面SCの上方の壁面に設置された支持装置Mに支持されている。なお、以下では、説明の便宜上、図1に示すように、投写面SCに対する法線方向を前後方向として投写面SCに向かう方向を前方向(+Y方向)、重力に逆らう方向を上方向(+Z方向)、投写面SCに向かって右側を右方向(+X方向)として記載する。
制御部14は、CPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備え、コンピューターとして機能するものであり、プロジェクター1の動作の制御、例えば、画像の投写に関わる制御等を行う。
図3は、光射出装置2の概略構成を示す模式図である。
光射出装置2は、図3に示すように、第1光射出部3、第2光射出部4、および第1光射出部3、第2光射出部4を収納する筐体21を備えている。
第1光射出部3は、光源31、コリメートレンズ32、およびパウエルレンズ33を有している。第2光射出部4は、第1光射出部3と同様に構成された光源41、コリメートレンズ42、およびパウエルレンズ43を有している。すなわち、第1光射出部3および第2光射出部4は、共通の構成を有し、第1光射出部3は、光源31から発せられた光を、コリメートレンズ32およびパウエルレンズ33を介して射出し、第2光射出部4は、光源41から発せられた光をコリメートレンズ42およびパウエルレンズ43を介して射出する。パウエルレンズ33,43は、指向性レンズに相当する。
そして、第1光射出部3および第2光射出部4は、図3に示すように、第1光射出部3が射出する光の中心軸3Aと、第2光射出部4が射出する光の中心軸4Aとの距離が光の射出方向に向かう程広くなるような角度を有するように配置される。
このように、光源31,41は、第1方向Hと第2方向Vとで配光分布が異なり、光強度の高い照射角度領域が第2方向Vより第1方向Hの方が広い光を射出する。
図6は、第1光射出部3を示す模式図であり、(a)は、第2方向Vから見た図、(b)は、第1方向Hから見た図である。
コリメートレンズ32は、光源31から射出された光を略平行化する機能を有している。具体的に、コリメートレンズ32は、図6に示すように、光源31から射出され、中心軸3Aに対して角度を有して拡がる光を、中心軸3Aに略平行となるように進行させる。
そして、パウエルレンズ33は、コリメートレンズ32にて平行化された光を、図6(a)に示すように、第1方向Hにおいては拡げ、図6(b)に示すように、第2方向Vにおいては、コリメートレンズ32にて平行化された方向を維持し、第1方向Hおよび第2方向Vに直交する第3方向Sを中心軸3Aとする光として射出する。
図7に示すように、パウエルレンズ33から射出された光は、第1方向Hにおいて、強度の高い領域が、光源31が射出する光強度の高い領域(図5(a)参照)に比べ、広いものとなる。具体的に、光強度がピークの90%以上となる領域は、光源31が射出する光においては、前述したように、中心軸3Aに対する角度が約±12°以内の領域であるが、パウエルレンズ33から射出された光においては、約±35°以内の領域となる。
コリメートレンズ42およびパウエルレンズ43は、それぞれコリメートレンズ32およびパウエルレンズ33と同様に形成されている。
ここで、投写面SCに対する光射出装置2の配置位置、および第1光射出部3と第2光射出部4との位置関係について説明する。
図8は、投写面SCおよび光射出装置2を投写面SCの正面から見た模式図である。なお、図8においては、投写面SCとして、アスペクト比が16:9の画像の投写に適したスクリーンSCw、およびアスペクト比が4:3の画像の投写に適したスクリーンSCrを示し、いずれも投写面SCのサイズが約100インチを例示している。
そして、第1光射出部3が射出する光と、第2光射出部4が射出する光とは、それぞれの有効領域の一部が重なる。すなわち、重なる領域Paの基準面VLに対する角度φpは、φp=θa−φの関係があるので、本実施形態では、θa≒62°、φ≒40°であることから、φp≒22°となり、基準面VLに対して約±22°の範囲で第1光射出部3が射出する有効領域の光と、第2光射出部4が射出する有効領域の光とが重なる。
図9は、光射出装置2から射出された光の配光分布を示す図であり、基準面VLに対する角度と、光強度との関係を示す図である。具体的に、図9(a)は、第1光射出部3から射出された光の配光分布3L、および第2光射出部4から射出された光の配光分布4Lを示す図であり、光射出装置2からスクリーンSCwの下辺までの距離と同程度に離れた位置における分布を示す図である。図9(b)は、スクリーンSCwの3辺(左右の辺および下辺)に対応する位置における光強度を示す図であり、第1光射出部3および第2光射出部4からそれぞれ射出された光が合成された光の配光分布70、および理想的な配光分布80を示す図である。
しかしながら、光射出装置2近傍の投写面SC上においては、第1光射出部3および第2光射出部4からそれぞれ射出された光は、中心軸3A,4Aに対する角度が大きい位置に射出されるので、第1光射出部3および第2光射出部4からそれぞれ射出された光の一部が重っても、光強度は低いものとなる。
図10に示すように、光射出装置2近傍の投写面SC上においては、第1光射出部3、第2光射出部4から射出される光は、投写面SCにおける下辺近傍に比べて、それぞれの中心軸3A,4Aに対する角度が大きい位置に射出される。具体的に、図10に示すように、基準面VL上における投写面SCの上辺からの距離Lに対応する光線に注目すると、距離Lが小さい程、中心軸に対する角度θLが大きくなるので、光強度は小さくなる。例えば、角度θLが55°となるような距離Lの場合には、図7に示すように、第1光射出部3、第2光射出部4からそれぞれ射出される光の強度は、それぞれがピークの約30%となるので、合成された光の強度は、第1光射出部3、第2光射出部4からそれぞれ射出される光の強度のピークに対して約60%となる。
このように、第1光射出部3が射出する有効領域の光と、第2光射出部4が射出する有効領域の光とが重なる領域Paにおける光強度は、光射出装置2からの距離に応じて変わることとなり、本実施形態では、光射出装置2近傍の投写面SCにおいても、20%以上の強度となるように設定されている。
このように、光射出装置2は、第1光射出部3および第2光射出部4が、投写面SCに対応して配置され、投写面SCの全面に沿って光を射出する。
(1)光射出装置2は、光源31,41から射出された第2方向Vより第1方向Hの方が光強度の高い領域が広い分布の光をコリメートレンズ32,42にて平行化した後、パウエルレンズ33,43にて第1方向Hにおいてはさらに拡げ、第2方向Vにおいては拡散を抑制して進行させる。これによって、光源31,41から射出された光を有効に利用し、小型で、また、簡単な構成で、この投写面SCに沿って光を射出する光射出装置2を提供することが可能となる。
また、投写面SCに特別な構成を盛り込む必要がなく、光射出装置2は、サイズの異なる投写面SCに対応できるので、汎用性の高い画像表示システム100を提供することが可能となる。
なお、前記実施形態は、以下のように変更してもよい。
前記実施形態の光射出装置2は、投写面SCの上方に設置されるように構成されているが、投写面SCの側方や下方に配置するように構成してもよい。また、前記実施形態では、光射出装置2が壁面に設置される構成を示したが、ホワイトボード等の前面を投写面SCとし、光射出装置2がこのホワイトボード等の縁部に設置可能となるように構成してもよい。
Claims (6)
- 第1方向と前記第1方向に直交する第2方向とで配光分布が異なり、光強度の高い照射角度領域が前記第2方向より前記第1方向の方が広い光を射出する光源と、
前記光源から射出された光を平行化するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズにて平行化された光を、前記第1方向においては拡げ、前記第2方向においては前記コリメートレンズで平行化された方向を維持し、前記第1方向および前記第2方向に直交する第3方向を中心軸とする光として射出する指向性レンズと、
を備えることを特徴とする光射出装置。 - 請求項1に記載の光射出装置であって、
前記光源、前記コリメートレンズおよび前記指向性レンズをそれぞれ有する第1光射出部と第2光射出部とを備え、
前記第1光射出部および前記第2光射出部は、それぞれが射出する光の一部が前記第1方向において重なるように配置されることを特徴とする光射出装置。 - 請求項2に記載の光射出装置であって、
前記第1光射出部および前記第2光射出部それぞれから射出された光は、前記中心軸における強度が略ピークとなり、前記第1方向において、前記中心軸に対して45°傾いた方向の強度がピーク強度の50%以上であることを特徴とする光射出装置。 - 請求項2または請求項3に記載の光射出装置であって、
前記第1光射出部および前記第2光射出部は、前記第2方向から見て互いの前記中心軸の延長線が交差し、それぞれの前記延長線が交差する交点を通り、前記第2方向に沿う基準面に対してそれぞれの前記中心軸のなす角度が30°以上、50°以下の範囲で傾斜して配置されることを特徴とする光射出装置。 - 請求項2〜請求項4のいずれか一項に記載の光射出装置と、
前記光射出装置から射出された光の反射位置を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された検出結果に応じた画像を投写する投写装置と、
を備えることを特徴とする画像表示システム。 - 請求項5に記載の画像表示システムであって、
前記光射出装置は、前記投写装置が画像を投写する矩形状の投写面から離間し、前記投写面における4辺のうちの1辺の中央部近くに配置され、
前記第2方向から見て、前記第1光射出部から前記1辺の一方の端部に向けて射出された光の強度は、ピーク強度の50%以上であり、前記第2光射出部から前記1辺の他方の端部に向けて射出された光の強度は、ピーク強度の50%以上であることを特徴とする画像表示システム。
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