JP2018166039A - 光射出装置および画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、光源からの光を効率良く、所定の平面に沿って射出する光射出装置を提供する。
【解決手段】光射出装置２は、第１の光射出部３および第２の光射出部４を備える。第１の光射出部３は、第１光源３１と、第１コリメーターレンズ３２と、第１コリメーターレンズ３２を通過した光を広角化する第１光学素子３３と、を備え、第２の光射出部４は、第２光源４１と、第２コリメーターレンズ４２と、第２コリメーターレンズ４２を通過した光を広角化する第２光学素子４３と、を備え、第１の光射出部３および第２の光射出部４は、第１光源３１から第１光学素子３３に至る第１光路３Ｌｐと、第２光源４１から第２光学素子４３に至る第２光路４Ｌｐとが、第１光学素子３３および第２光学素子４３の光路前段で交差し、それぞれが射出する光の一部が重なるように配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光射出装置および画像表示システムに関する。

従来、画像が表示された表示面上で操作される指示体（例えば、ペンや使用者の指等）の位置を検出し、この検出結果に基づいて、指示体の軌跡に応じた表示や、表示の変更を行う画像表示システムが知られている。例えば、プロジェクター、およびプロジェクターが投写するスクリーンやホワイトボード等の投写面（対象平面）に沿って光を射出する光射出装置を備え、投写面上で操作される指示体による光の反射によって、プロジェクターが指示体の位置を検出し、この検出結果に基づく投写を行う画像表示システムが開示されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に記載の光射出装置は、第１光射出部および第２光射出部を備え、それぞれが光源、光源から射出された光を平行化するコリメートレンズ、コリメートレンズにて平行化された光のうち、所定の方向の光を広角化する指向性レンズ（パウエルレンズ）と、を備えている。そして、この光射出装置は、投写面の一方の側に配置され、第１光射出部が射出する光の中心軸と、第２光射出部が射出する光の中心軸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し、それぞれが射出する光の一部が投写面に沿う領域で重なるように構成されている。

特開２０１５−１１１３８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光射出装置は、第１光射出部から射出された光と第２光射出部から射出された光とが、この光射出装置から大きく離れた位置で重なるため、光射出装置近くの領域では指示体を検出可能とする強度の光を射出できないという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る光射出装置は、互いに異なる方向を中心とした光を射出する第１の光射出部および第２の光射出部を備え、前記第１の光射出部は、光を射出する第１光源と、前記第１光源から射出された光を平行化するための第１コリメーターレンズと、前記第１コリメーターレンズを通過した光を第１の所定方向に広角化する第１光学素子と、を備え、前記第２の光射出部は、光を射出する第２光源と、前記第２光源から射出された光を平行化するための第２コリメーターレンズと、前記第２コリメーターレンズを通過した光を第２の所定方向に広角化する第２光学素子と、を備え、前記第１の光射出部および前記第２の光射出部は、前記第１光源から前記第１光学素子に至る第１光路と、前記第２光源から前記第２光学素子に至る第２光路とが、前記第１光学素子および前記第２光学素子の光路前段で交差し、それぞれが射出する光の一部が重なるように配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、光射出装置は、互いに異なる方向を中心とした光を射出する第１および第２の光射出部を備え、第１および第２の光射出部それぞれは、上述した光源、コリメーターレンズ、および光学素子を備えている。これによって、対象とする所定の平面（対象平面）の一方の側に、第１、第２の所定方向がこの対象平面に沿うように光射出装置を配置することで、第１光源、第２光源から射出された光を有効に利用して、広い対象平面に沿って光を射出する光射出装置を提供することができる。
また、第１および第２の光射出部は、上述したように互いの光路が交差するように配置されている。これによって、第１光学素子と第２光学素子とを近づけて光射出装置を構成できるとともに、第１および第２の光射出部それぞれが射出する光の一部が重なる位置を対象平面に近づけることが可能となる。よって、光射出装置は、第１光学素子と第２光学素子とが並設された方向（並設方向という）における小型化が可能で、近くの領域に十分な光強度の光を射出することが可能となる。

［適用例２］上記適用例に係る光射出装置において、前記第１光源および前記第２光源は、光軸に直交するとともに、互いに直交する第１方向および第２方向において、前記第１方向の大きさが前記第２方向の大きさより大きな発光部を有し、前記第１の所定方向は、前記第１光源の前記光軸に直交する前記第１方向に対応する方向であり、前記第２の所定方向は、前記第２光源の前記光軸に直交する前記第１方向に対応する方向であり、前記第１光学素子は、入射した光を前記第１の所定方向にのみ広角化し、前記第２光学素子は、入射した光を前記第２の所定方向にのみ広角化することが好ましい。

この構成によれば、第１コリメーターレンズには、第１光源における第１方向の大きさより第２方向の大きさの方が小さい発光部からの光が入射するので、第１コリメーターレンズから出射される光は、第１方向よりも第２方向の方がより平行となった光となる。そして、第１光学素子は、入射する光を第１方向に対応する方向にのみ広角化する。同様に、第２コリメーターレンズから出射される光は、第２光源における第１方向よりも第２方向の方がより平行となった光となる。そして、第２光学素子は、入射する光を第１方向に対応する方向にのみ広角化する。これによって、光射出装置は、より広い範囲に効率よく対象平面に沿って光を射出することが可能となる。

［適用例３］上記適用例に係る光射出装置において、前記第１光学素子は、前記第１の所定方向に対応する方向に沿って配列され、入射した光を広角化させる複数の小レンズを有し、前記第２光学素子は、前記第２の所定方向に対応する方向に沿って配列され、入射した光を広角化させる複数の小レンズを有していることが好ましい。

この構成によれば、光射出装置は、第１光学素子および第２光学素子が複数の小レンズを有し、この複数の小レンズそれぞれが入射する光を広角化する。これによって、第１の光射出部（第１光学素子）、第２の光射出部（第２光学素子）から射出された光は、複数の小レンズで広角化された光が重畳した光となる。
よって、第１の光射出部は、入射する光を広角化する部材が１つのレンズで形成される構成に比べ、第１光源と第１光学素子との位置合わせ精度を緩和しても、対象平面に沿う全領域において十分な光強度を確保することが可能となる。同様に、第２の光射出部は、第２光源と第２光学素子との位置合わせ精度を緩和しても、対象平面に沿う全領域において十分な光強度を確保することが可能となる。
よって、組み立て工数（位置の調整工数）を低減し、対象平面に沿う全領域を十分な光強度とすることが可能となる。
また、第１光源、第２光源が射出する光の強度分布の依存度を低減させることが可能なので、第１光源、第２光源の選択の自由度を高めることが可能となる。

［適用例４］上記適用例に係る光射出装置において、前記第１光学素子と前記第２光学素子とが一体化されていることが好ましい。

この構成によれば、第１光学素子および第２光学素子の配置領域を小さく構成することが可能となる。また、第１光学素子と第２光学素子との相対位置精度を高めることができるので、第１の光射出部が射出する光の強度分布と第２の光射出部が射出する光の強度分布とのずれを抑制できる。よって、並設方向のさらなる小型化、および対象平面に沿う領域内の光強度分布の偏りをさらに抑えて光を射出する光射出装置の提供が可能となる。

［適用例５］上記適用例に係る光射出装置において、前記第１コリメーターレンズおよび前記第１光学素子は、前記第１光源の光軸上に配置され、前記第２コリメーターレンズおよび前記第２光学素子は、前記第２光源の光軸上に配置され、前記第１光路と前記第２光路とは、前記第１コリメーターレンズと前記第１光学素子との間、および前記第２コリメーターレンズと前記第２光学素子との間で交差していることが好ましい。

この構成によれば、第１、第２の光射出部は、それぞれが有する第１光源、第２光源の光軸を中心に広角化した光を射出する。これによって、並設方向における小型化が可能になるとともに、第１光源、第２光源が射出する光の損失を抑制し、効率良く対象平面に沿って光を射出する光射出装置の提供が可能となる。

［適用例６］上記適用例に係る光射出装置において、前記第１光源および前記第２光源は、互いに向き合う側に光を射出するように配置され、前記第１の光射出部は、前記第１コリメーターレンズを通過した光の進行方向を変更する第１方向変更部を備え、前記第１光学素子は、前記第１方向変更部を通過した光を広角化し、前記第２の光射出部は、前記第２コリメーターレンズを通過した光の進行方向を変更する第２方向変更部を備え、前記第２光学素子は、前記第２方向変更部を通過した光を広角化し、前記第１光路と前記第２光路とは、前記第１方向変更部と前記第１光学素子との間、および前記第２方向変更部と前記第２光学素子との間で交差していることが好ましい。

この構成によれば、光射出装置は、第１光源および第２光源が互いに向き合う側に光を射出するように配置され、第１、第２の光射出部それぞれが上述した第１方向変更部、第２方向変更部を備えている。そして、第１光路と第２光路とは、上述したように交差している。これによって、第１光源および第２光源が配置されている領域を第１光学素子および第２光学素子が配置されている領域に近づけることが可能なので、光射出装置は、対象平面に対向する側から見て、並設方向に交差する方向の小型化が可能となる。

［適用例７］上記適用例に係る光射出装置において、前記第１光源および前記第２光源は、互いに向き合う側に光を射出するように配置され、前記第１の光射出部は、前記第１コリメーターレンズの光路後段に配置され、第１偏光を透過し、第２偏光を反射する第１偏光素子を備え、前記第２の光射出部は、前記第２コリメーターレンズの光路後段に配置され、第１偏光を透過し、第２偏光を反射する第２偏光素子を備え、当該光射出装置は、前記第１偏光素子と前記第２偏光素子との間に配置され、第１偏光を第２偏光に変換する第１位相差素子を備え、前記第１光学素子は、前記第１偏光素子を透過して前記第１位相差素子で変換された後、前記第２偏光素子にて反射した光を広角化し、前記第２光学素子は、前記第２偏光素子を透過して前記第１位相差素子で変換された後、前記第１偏光素子にて反射した光を広角化し、前記第１光路と前記第２光路とは、前記第１光学素子と前記第２偏光素子との間、および前記第２光学素子と前記第１偏光素子との間で交差していることが好ましい。

この構成によれば、光射出装置は、第１光源および第２光源が互いに向き合う側に光を射出するように配置され、上述した第１位相差素子を備え、第１光路と第２光路とが、上述したように交差している。そして、第１、第２の光射出部は、それぞれが上述した第１偏光素子、第２偏光素子を備えている。これによって、第１光源、第２光源からの光の進行方向を変えるために特別な部材を用いることなく、第１光源および第２光源が配置されている領域を第１光学素子および第２光学素子が配置されている領域に近づけることが可能となる。よって、光射出装置は、容易に製造可能な部材で構成され、対象平面に対向する側から見て、並設方向に交差する方向の小型化が可能となる。

［適用例８］上記適用例に係る光射出装置において、前記第１の光射出部は、前記第１光学素子と前記第２偏光素子との間に配置され、第２偏光を第１偏光に変換する第２位相差素子を備え、前記第２の光射出部は、前記第２光学素子と前記第１偏光素子との間に配置され、第２偏光を第１偏光に変換する第３位相差素子を備え、前記第１光学素子は、前記第２偏光素子にて反射した後、前記第２位相差素子で変換された第１偏光を広角化し、前記第２光学素子は、前記第１偏光素子にて反射した後、前記第３位相差素子で変換された第１偏光を広角化し、前記第１光路と前記第２光路とは、前記第２位相差素子と前記第１光学素子との間、および前記第３位相差素子と前記第２光学素子との間で交差していることが好ましい。

この構成によれば、光射出装置は、上述した位置に配置された第２位相差素子、および第３位相差素子を備えているので、それぞれの光学素子における反射の発生を抑制することが可能となり、より効率的に機能を発揮できる。また製造が容易となるように各構成要素を形成することが可能となる。

［適用例９］上記適用例に係る光射出装置において、前記第１光源および前記第２光源は、同一側に向かって光を射出し、前記第１の光射出部は、前記第１コリメーターレンズを通過した光を、前記第１光源の光軸に交差する方向に反射する第１ミラーを備え、前記第１光学素子は、前記第１ミラーで反射した光を広角化し、前記第２の光射出部は、前記第２コリメーターレンズを通過した光を、前記第２光源の光軸に交差する方向に反射する第２ミラーを備え、前記第２光学素子は、前記第２ミラーで反射した光を広角化し、前記第１光路と前記第２光路とは、前記第１ミラーと前記第１光学素子との間、および前記第２ミラーと前記第２光学素子との間で交差していることが好ましい。

この構成によれば、光射出装置は、第１光源および第２光源が同一側に光を射出するように配置され、第１、第２の光射出部それぞれが上述した第１ミラー、第２ミラーを備えている。これによって、第１光源と第２光源とを近づけて配置することに加え、対象平面に対向する側から見て、第１光源および第２光源が配置されている領域を第１光学素子および第２光学素子が配置されている領域に近づけることが可能となる。よって、光射出装置は、並設方向、および対象平面に対向する側から見て、並設方向に交差する方向の小型化が可能となる。

［適用例１０］本適用例に係る画像表示システムは、上記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。

この構成によれば、画像表示システムは、上述した光射出装置を備えるので、第１光源、第２光源から射出された光を有効に利用してスクリーンやホワイトボード等の投写面（対象平面）の一方の側から、この投写面に沿って光を射出することが可能となる。よって、画像表示システムは、投写面に沿って射出された光を反射する指示体等の反射位置を検出装置が安定して検出し、検出結果に応じた画像、例えば、投写面上での指示体の軌跡を含む画像を投写装置によって投写面に投写することができる。
また、投写面に近づけて光射出装置を配置可能なので、投写面の光射出装置側において指示体等の位置を検出可能な領域を広げることができる。

第１実施形態に係る画像表示システムの概略構成を示す模式図。 第１実施形態のプロジェクターの概略構成を示すブロック図。 第１実施形態の光射出装置の概略構成を示す模式図。 第１実施形態の第１光源、第２光源を模式的に示す斜視図。 第１実施形態の光射出装置から射出された光の強度分布を示す模式図。 第１実施形態の光学素子に用いた材料における光の入射角と反射率との関係を示すグラフ。 第１実施形態の第１光学素子の透過率を示すグラフであり、Ｐ偏光が入射した場合の拡散角度と透過率との関係をシミュレーションした結果を示すグラフ。 図７との比較図であり、本実施形態とは異なり、第１光学素子にＳ偏光が入射した場合の拡散角度と透過率との関係をシミュレーションした結果を示すグラフ。 光学素子体の部分平面図であり、第１光学素子の形状を説明するための図。 第１実施形態の光学素子体の一例における小レンズのレンズデータを示す図。 第１実施形態の光学素子体の他の例における小レンズのレンズデータを示す図。 第１実施形態の光射出装置から射出された光の強度分布を示す図。 第２実施形態の光射出装置の概略構成を示す模式図。 第３実施形態の光射出装置の概略構成を示す模式図。 第４実施形態の光射出装置の概略構成を模式的に示す斜視図。 第４実施形態の光射出装置を後方（−Ｙ側）から見た模式図。

（第１実施形態）
以下、本実施形態に係る光射出装置、および画像表示システムについて、図面を参照して説明する。
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。
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。

図２は、プロジェクター１の概略構成を示すブロック図である。
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とを備えている。
投写装置１５は、投写用光源１１、光変調装置１２、投写レンズ１３、および制御部１４を備え、入力された画像情報に応じた画像や、撮像装置１６により検出された検出結果に応じた画像を投写する。
プロジェクター１は、図１に示すように、スクリーンやホワイトボード等の投写面ＳＣの上方の壁面に設置された支持装置Ｍに支持され、下方を向く側から投写面ＳＣに画像を投写する。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。

投写装置１５は、投写用光源１１から射出された光を、画像情報に応じて光変調装置１２にて変調し、変調した光を投写レンズ１３から投写面ＳＣに投写する。なお、光変調装置１２としては、液晶パネルを利用したものや、マイクロミラー型の装置、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等を利用したものを用いることができる。

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、後述する撮像装置１６から出力された情報に基づく画像の投写に関わる制御等を行う。

光射出装置２は、詳細な構成は後で説明するが、図１に示すように、対象平面となる投写面ＳＣ上方の壁面に設置され、この投写面ＳＣに沿って光を射出する。

撮像装置１６は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子（図示省略）を備え、被写体としての投写面ＳＣを撮影し、撮影した情報を制御部１４に出力する。また、撮像装置１６は、光射出装置２から射出された光が指示体（例えば、ペン１０や使用者の指等）によって反射されることにより、指示体の位置（反射位置）を検出し、検出した情報を制御部１４に出力する。
プロジェクター１は、撮像装置１６から出力された情報に基づいて、投写面ＳＣ上における指示体の位置を解析し、その解析結果に基づいて、例えば、画像情報に指示体の軌跡を示す線を重畳した重畳画像の投写や、投写する画像の変更等を行う。

〔光射出装置の構成〕
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、投写面ＳＣの上端から離間し、左右方向における投写面ＳＣの略中央に配置される。光射出装置２は、第１の光射出部３、第２の光射出部４、およびこれらの部材を収納する筐体２１を備えている。

第１の光射出部３および第２の光射出部４は、互いに異なる方向を中心とした光を射出する。
第１の光射出部３は、第１光源３１、第１コリメーターレンズ３２、および第１光学素子３３を備え、第１光源３１から第１光学素子３３に至る第１光路３Ｌｐを有している。第１の光射出部３は、第１コリメーターレンズ３２および第１光学素子３３が第１光源３１の光軸３Ａ上に配置され、左斜め下方に光を射出する。
第２の光射出部４は、第１の光射出部３と同様に、第２光源４１、第２コリメーターレンズ４２、および第２光学素子４３を備え、第２光源４１から第２光学素子４３に至る第２光路４Ｌｐを有している。第２の光射出部４は、第２コリメーターレンズ４２および第２光学素子４３が第２光源４１の光軸４Ａ上に配置され、右斜め下方に光を射出する。

第１光路３Ｌｐと第２光路４Ｌｐとが、第１コリメーターレンズ３２と第１光学素子３３との間、および第２コリメーターレンズ４２と第２光学素子４３との間で交差している。また、光射出装置２は第１の光射出部３および第２の光射出部４それぞれが射出する光の一部が重なるように構成されている。
すなわち、第１の光射出部３および第２の光射出部４は、図３に示すように、第１の光射出部３と第２の光射出部４との間で、投写面ＳＣに直交し、上下方向に延出する仮想中心面Ｐｖに対し、傾斜する方向を中心とした光を射出する。また、一体化された第１光学素子３３および第２光学素子４３を光学素子体３４Ｕとする。

具体的に、第１の光射出部３は、−Ｙ方向から見て光軸３Ａが仮想中心面Ｐｖに対して時計回りの方向（左斜め下方）に傾斜する傾斜角θａを有して配置される。第２の光射出部４は、光軸４Ａが仮想中心面Ｐｖに対して反時計回り方向（右斜め下方）に傾斜する傾斜角θｂを有して配置される。また、本実施形態の第１の光射出部３と第２の光射出部４とは、仮想中心面Ｐｖに対して略対称に配置されている。そして、第１の光射出部３および第２の光射出部４は、それぞれが射出する光の一部が仮想中心面Ｐｖで交わり、全体として投写面ＳＣの全面に沿う領域に光を射出する。

図４は、第１光源３１、第２光源４１を模式的に示す斜視図である。
第１光源３１、第２光源４１は、例えば、光強度のピークが約９４０ｎｍの波長を射出するレーザー光源であり、図４に示すように、発光部である活性層、活性層の両側に積層されたクラッド層等を有している。発光部の大きさは、クラッド層が積層された方向（第２方向Ｖ）の大きさより第２方向Ｖに直交する方向（第１方向Ｈ）の大きさが大きく形成されている。第１光源３１、第２光源４１は、第１方向Ｈと第２方向Ｖとで放射強度分布が異なり、第１方向Ｈおよび第２方向Ｖに直交する射出方向Ｓを中心として光を射出する。第１光源３１、第２光源４１の射出方向Ｓは、光軸３Ａ、光軸４Ａに沿う方向となる。すなわち、第１光源３１は、光軸３Ａに直交するとともに、互いに直交する第１方向Ｈおよび第２方向Ｖにおいて放射強度分布が異なる光を射出する。同様に、第２光源４１は、光軸４Ａに直交するとともに、互いに直交する第１方向Ｈおよび第２方向Ｖにおいて放射強度分布が異なる光を射出する。第１光源３１、第２光源４１としては、例えば、マルチモード発振型のレーザー光源が用いられている。

図３に戻って、第１光源３１および第２光源４１は、第２方向Ｖが仮想中心面Ｐｖに沿う方向となるように配置される。
また、第１光源３１、第２光源４１は、第１方向Ｈに平行な偏光を射出し、第１光学素子３３、第２光学素子４３にはＰ偏光が入射する。後で詳細に説明するが、第１光学素子３３、第２光学素子４３にＰ偏光が入射することによって、第１光学素子３３、第２光学素子４３での光の損失が抑制される。

第１コリメーターレンズ３２、第２コリメーターレンズ４２は、入射する光を平行化するための機能を有している。具体的に、第１光源３１から射出され、第１コリメーターレンズ３２を通過した光は、第２方向Ｖにおいては、光軸３Ａに略平行となるように進行する。一方、第１方向Ｈにおいては、第１光源３１における発光サイズが第２方向Ｖより大きいため、光軸３Ａに対して僅かに角度を有して進行する。同様に、第２光源４１から射出され、第２コリメーターレンズ４２を通過した光は、第２方向Ｖにおいては、光軸４Ａに略平行となるように進行し、第１方向Ｈにおいては、光軸４Ａに対して僅かに角度を有して進行する。

第１光学素子３３および第２光学素子４３が一体化された光学素子体３４Ｕは、屈折率が高い合成樹脂等で、Ｚ方向から見て矩形状に形成されている。光学素子体３４Ｕは、図３に示すように、左側に第１光学素子３３を有し、右側に第２光学素子４３を有し、左右対称に形成されている。すなわち、光学素子体３４Ｕは、仮想中心面Ｐｖに対して対称に形成されている。

第１光学素子３３は、第１コリメーターレンズ３２を通過した光を、第１の所定方向に広角化する。
第１光学素子３３は、光の入射側（第１コリメーターレンズ３２に対向する側）に複数の小レンズ３３１を有し、光の射出側に第１基準面３３Ｓを有している。
第１光学素子３３の光の入射側は、仮想中心面Ｐｖから遠ざかる程、第１コリメーターレンズ３２からの距離が大きくなるように、全体として傾斜している。複数の小レンズ３３１は、各々が第２方向Ｖに延出し、全体として傾斜する方向に沿って配列されている。各小レンズ３３１は、入射する光を第１の所定方向に広角化する。

第１基準面３３Ｓは、仮想中心面Ｐｖから遠ざかる程、＋Ｚ方向に位置するように傾斜しており、仮想中心面Ｐｖ（Ｙ−Ｚ平面）に直交するＸ−Ｙ平面に対して角度（基準面角θｓ）を有している。

そして、第１光学素子３３は、入射する光を光軸３Ａに直交する第１方向Ｈに対応する方向においては広角化し、第２方向Ｖにおいては、第１コリメーターレンズ３２にて平行化された方向を維持し、光軸３Ａを中心として射出する。すなわち、第１の所定方向は、光軸３Ａに直交する第１方向Ｈに対応する方向であり、複数の小レンズ３３１は、第１の所定方向に対応する方向に沿って配列されている。第１光学素子３３は、入射する光を第１の所定方向にのみ広角化する。第１光学素子３３から射出された光は、複数の小レンズ３３１で広角化された光が重畳した光となる。

第２光学素子４３は、第２コリメーターレンズ４２を通過した光を、第２の所定方向に広角化する。
第２光学素子４３は、第１光学素子３３の複数の小レンズ３３１および第１基準面３３Ｓと対称の、複数の小レンズ４３１および第２基準面４３Ｓを有している。そして、第２光学素子４３は、入射する光を光軸４Ａに直交する第１方向Ｈに対応する方向においては広角化し、第２方向Ｖにおいては、第２コリメーターレンズ４２にて平行化された方向を維持し、光軸４Ａを中心として射出する。すなわち、第２の所定方向は、光軸４Ａに直交する第１方向Ｈに対応する方向であり、複数の小レンズ４３１は、第２の所定方向に対応する方向に沿って配列されている。第２光学素子４３は、入射する光を第２の所定方向にのみ広角化する。第２光学素子４３から射出された光は、複数の小レンズ４３１で広角化された光が重畳した光となる。
なお、後で詳細に説明するが、小レンズ３３１および小レンズ４３１それぞれは非対称に形成されている。

光射出装置２は、投写面ＳＣに第１の光射出部３、第２の光射出部４それぞれの第１方向Ｈが沿うように配置される。また、仮想中心面Ｐｖは、第２方向Ｖに沿う面となる。
また、光射出装置２は、第１光路３Ｌｐと第２光路４Ｌｐとが交差していることにより、図３に示すように、光射出装置２の近い位置で第１の光射出部３、第２の光射出部４それぞれが射出する光が交わる。すなわち、光射出装置２は、近くの領域に十分な光強度の光を射出することが可能となる。これによって、光射出装置２は、投写面ＳＣ近くに配置された場合であっても、この投写面ＳＣにおける光射出装置２近傍の領域においても、指示体を検出可能な光強度の光を射出する。

図５は、光射出装置２から射出された光の強度分布を示す模式図であり、投写面ＳＣに沿う領域における強度分布を示す図である。具体的に、図５は、第１の光射出部３から射出された光（第１射出光）の強度分布３Ｌ、第２の光射出部４から射出された光（第２射出光）の強度分布４Ｌ、および第１射出光と第２射出光とが合成された合成光の強度分布２０Ｌを示したものである。

なお、投写面ＳＣのサイズに比べて第１の光射出部３、第２の光射出部４それぞれの光を射出する部位と仮想中心面Ｐｖとの距離が著しく小さいため、強度分布を説明するにあたっては、図５に示すように、第１の光射出部３、第２の光射出部４それぞれの光を射出する部位が仮想中心面Ｐｖに位置するものとして近似できる。また、図５に示す光の強度分布３Ｌ，４Ｌは、第１射出光、第２射出光それぞれの指示体を検出可能な光強度の範囲を示したものであり、強度分布２０Ｌは、第１射出光と第２射出光との合成光の指示体を検出可能な光強度の範囲を示したものである。

本実施形態の光射出装置２は、横方向の長さと縦方向の長さとの比が２：１の横長の投写面ＳＣに沿って効率良く光が射出されるように設定されている。
光射出装置２から射出された光としては、投写面ＳＣに対し光射出装置２から最も遠い位置となる下辺の左右の端部に向かう光が強度のピークとなることが望まれる。そのため、本実施形態の光射出装置２は、仮想中心面Ｐｖに対して反時計回りに傾斜する角度を＋（正）とすると、第１の光射出部３の傾斜角θａ（図３参照）が−４５°、第２の光射出部４の傾斜角θｂ（図３参照）が４５°に設定されている。

このように、第１の光射出部３は、仮想中心面Ｐｖに対して一方側に傾斜する第１傾斜方向を中心とした光を射出する。そして、第２の光射出部４は、仮想中心面Ｐｖに対して他方側に傾斜する第２傾斜方向を中心とした光を射出する。なお、上述した傾斜角θａ，θｂの角度は、上述した縦横比の投写面ＳＣに対応したものであり、対象となる投写面ＳＣの形状が異なれば（例えば、アスペクト比が１６：９や、４：３の投写面ＳＣ等）、この形状に対応して異なる角度に設定されることが望まれる。

前述したように、第１光学素子３３、第２光学素子４３には、Ｐ偏光が入射する。これによって、第１光源３１、第２光源４１から射出された光は、第１光学素子３３、第２光学素子４３での反射が抑制され、有効に利用される。
図６は、本実施形態の第１光学素子３３、第２光学素子４３に用いた材料における光の入射角と反射率との関係を示すグラフである。
図６に示すように、光の反射率は、入射角が大きくなるに従って大きくなる。入射する光がＰ偏光の場合とＳ偏光との場合を比べると、光の反射率は、Ｐ偏光よりＳ偏光の方が高くなる。すなわち、第１光学素子３３、第２光学素子４３に用いた材料の透過率は、Ｓ偏光よりＰ偏光の方が高いものとなる。なお、Ｐ偏光とＳ偏光とを含む全光の反射率は、Ｓ偏光の反射率とＰ偏光の反射率との間の値となる。

図７は、本実施形態の光射出装置２における第１光学素子３３の透過率を示すグラフであり、Ｐ偏光が第１光学素子３３に入射した場合の拡散角度と透過率との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。図８は、図７との比較図であり、本実施形態とは異なり、第１光学素子３３にＳ偏光が入射した場合の拡散角度と透過率との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。なお、拡散角度は、仮想中心面Ｐｖ（図５参照）に対する角度をいう。

図７、図８に示すように、第１光学素子３３は、拡散角度が−４５°の光、すなわち、光軸３Ａ（図３参照）に沿う方向の光については、Ｓ偏光の透過率とＰ偏光の透過率とは同等であるが、拡散角度が−４５°を超えた領域や、−４５°を下回る領域の光においては、Ｓ偏光の透過率よりＰ偏光の透過率が高いものとなる。例えば、拡散角度が０°の場合や−９０°の場合、Ｓ偏光の透過率が約７０％であるのに対し、Ｐ偏光の透過率は、９０％以上となる。

第２光学素子４３の透過率は、仮想中心面Ｐｖを挟んで第１光学素子３３の透過率と対称の特性を有している。そして、第２光学素子４３は、拡散角度が４５°の光、すなわち、光軸４Ａ（図３参照）に沿う方向の光については、Ｓ偏光の透過率とＰ偏光の透過率とは同等であるが、拡散角度が４５°を超えた領域や、４５°を下回る領域の光においては、Ｓ偏光の透過率よりＰ偏光の透過率が高いものとなる。
このように、光射出装置２は、第１光学素子３３、第２光学素子４３にＰ偏光が入射するように構成され、第１光源３１、第２光源４１からの光が有効に利用される。

ここで、光学素子体３４Ｕの一例（光学素子体３４Ｕａという）について具体的に説明する。また、第１光学素子３３と第２光学素子４３とは対称に形成されているので、第１光学素子３３に注目して説明する。
図９は、光学素子体３４Ｕａの部分平面図であり、第１光学素子３３の形状を説明するための図である。
第１光学素子３３の複数の小レンズ３３１それぞれは、図９に示すように、第２方向Ｖに沿う中心軸３３１ａを有し、この中心軸３３１ａを通り、第１基準面３３Ｓに直交する第１レンズ中心面３３１ｆに対して非対称の非球面に形成されている。具体的に、小レンズ３３１は、第１レンズ中心面３３１ｆに対して仮想中心面Ｐｖ側となる第１面３３１１、および第１レンズ中心面３３１ｆの第１面３３１１とは反対側の第２面３３１２を有している。

第１面３３１１および第２面３３１２の形状は、以下の式（１）によって特定される。

ここで、ｈ：原点からの距離、ｒ：曲率半径、ｋ：コーニック定数とする。
また、小レンズ３３１のレンズデータを図１０に示す。なお、図１０に示すレンズデータは、基準面角θｓが２５°で第１基準面３３Ｓを基準としたものである。また、図１０および後述する図１１において、１０のべき乗数（例えば１．１１×１０＋０５）については、Ｅを用いて表した（１．１１Ｅ＋０５）ものである。また、本実施形態の複数の小レンズ３３１は、ピッチＰｉが１ｍｍで形成されている。

第２光学素子４３の複数の小レンズ４３１は、仮想中心面Ｐｖに対して第１光学素子３３の複数の小レンズ３３１の形状と対称の形状を有している。後述するが、小レンズ３３１，４３１それぞれが非対称に形成されていることによって、第１光源３１、第２光源４１から射出された光の利用効率が高められている。

また、光学素子体３４Ｕａは、Ｚ方向に移動する金型を用いた成型が可能に、小レンズ３３１，４３１の形状が設定されている。具体的に、小レンズ３３１に注目して説明する。
図９に示すように、小レンズ３３１は、第１面３３１１が＋Ｘ側（仮想中心面Ｐｖ側）を向き、第２面３３１２が＋Ｚ側を向くように形成されている。第２面３３１２においては、明白に、Ｚ方向に移動する金型を用いた形成が可能である。第１面３３１１においては、図９に示すように、この第１面３３１１における接線３３１１ｅが、＋Ｚ方向に向かう程、仮想中心面Ｐｖからの距離が大きくなるように傾斜している。そして、第１面３３１１は、仮想中心面Ｐｖと接線３３１１ｅとの成す角度（接線角θｔ）が約７°以上となるように形成されている。この約７°の角度は、金型による成型のいわゆる抜きテーパーに相当するものであり、Ｚ方向に移動する金型を用いた成型が可能な角度である。

ところで、Ｙ方向、すなわち、小レンズ３３１，４３１それぞれが延出する方向に移動する金型を用いた成型においては、小レンズ３３１，４３１それぞれは、延出する方向に対して表面が傾斜する形状（抜きテーパー）が必要になるため、小レンズ３３１，４３１の高精度の成型が難しくなる。
一方、本実施形態の光学素子体３４Ｕａのように、Ｚ方向に移動する金型を用いての成型が可能に形成されているので、複数の小レンズ３３１，４３１を高精度に形成することが可能である。

光学素子体３４Ｕの他の例を説明する。
形状の図示は省略するが、例えば、基準面角θｓが１７°に設定され、図１１に示すレンズデータを有する光学素子体３４Ｕ（光学素子体３４Ｕｂという）を形成することも可能である。なお、図１１に示す光学素子体３４Ｕｂのレンズデータは、光学素子体３４Ｕａと同様に、第１基準面３３Ｓを基準としたものである。
光学素子体３４Ｕａは、接線角θｔが約２２°以上となり、Ｚ方向に移動する金型を用いた成型がより容易に形成されている。
なお、光学素子体３４Ｕとしては、前述した光学素子体３４Ｕａ，３４Ｕｂに限定されるものではなく、例えば、基準面角θｓが１７°と２５°との間の値を有するような光学素子体３４Ｕを形成することができる。

ここで、光射出装置２から射出された光の投写面ＳＣに沿う領域における強度分布について、図５、図１２を用いて説明する。
図１２は、光射出装置２から射出された光の強度分布を示す図であり、仮想中心面Ｐｖ（図５参照）に対する角度θｐと、光強度との関係を示す図である。具体的に、図１２は、第１射出光の強度分布３Ｌ、第２射出光の強度分布４Ｌ、および第１射出光と第２射出光とが合成された合成光の強度分布２０Ｌを示す図である。

図１２の強度分布３Ｌに示すように、第１射出光は、角度θｐが−４５°、すなわち、第１の光射出部３が射出する光の中心方向（第１傾斜方向）において、最も光強度が高くなる。この最も光強度が高い光は、図５の強度分布３Ｌに示すように、投写面ＳＣの下辺における左側（−Ｘ側）の端部、すなわち、投写面ＳＣにおける第１の光射出部３が照射対象とする領域で第１の光射出部３から最も遠い位置に向けて射出される。

小レンズ３３１の形状が非対称に形成されていることにより、図１２に示すように、第１射出光の強度分布３Ｌは、角度θｐが−４５°よりマイナス側の領域の光強度より、角度θｐが−４５°よりプラス側の（仮想中心面Ｐｖ側の）領域の光強度の方が弱くなる。
具体的に、第１射出光の強度は、図５、図１２の強度分布３Ｌに示すように、角度θｐが−４５°からマイナス方向に行くほど、すなわち、投写面ＳＣ下辺の左側端部から投写面ＳＣ上辺の左側端部に向かう程、光射出装置２から投写面ＳＣの左辺までの距離に応じて下降する。また、第１射出光の強度は、図５の強度分布３Ｌに示すように、−４５°よりマイナス側の領域で指示体を検出可能な光強度を有している。

また、第１射出光の強度は、角度θｐが−４５°からプラス方向に行くほど、すなわち、投写面ＳＣ下辺の左側端部から仮想中心面Ｐｖに向かう程、下降する。また、その下降の程度は、角度θｐが−４５°よりマイナス側の領域の下降より急激なものとなる。また、第１射出光は、投写面ＳＣに沿う領域における仮想中心面Ｐｖの右側（＋Ｘ側）にも射出されるが、特にこの右側（＋Ｘ側）に射出される光の強度は弱いものとなる。

一方、第２射出光は、図５、図１２に示すように、角度θｐが０°を挟んで第１射出光の強度分布３Ｌと対称の強度分布４Ｌを有し、一部が仮想中心面Ｐｖの両側で第１射出光の一部と重なる。
このように、第１の光射出部３は、第１傾斜方向に向けて最も高い強度の光を射出し、第１傾斜方向に対して仮想中心面Ｐｖ側へ傾斜する角度方向の光強度が、第１傾斜方向に対して仮想中心面Ｐｖとは反対側へ傾斜する角度方向の光強度より低い光を射出する。第２の光射出部４は、第２傾斜方向に向けて最も高い強度の光を射出し、第２傾斜方向に対して仮想中心面Ｐｖ側へ傾斜する角度方向の光強度が、第２傾斜方向に対して仮想中心面Ｐｖとは反対側へ傾斜する角度方向の光強度より低い光を射出する。

そして、第１射出光と第２射出光とは、図１２に示すように、約４０°〜約−４０°の間で重なり、この間で、指示体を検出可能な光強度を有している。そして、光射出装置２から射出された光（第１射出光と第２射出光との合成光）の強度は、図１２の強度分布２０Ｌに示すように、角度θｐが４５°および−４５°で最も高くなり、それ以外の角度の領域で滑らかに低くなる。すなわち、光射出装置２から射出された光は、図５の強度分布２０Ｌに示すように、光射出装置２から投写面ＳＣの各辺までの距離に応じた強度、すなわち、指示体を検出可能な光強度で投写面ＳＣ全てに沿って射出される。
このように、光射出装置２から射出された光は、投写面ＳＣに沿う全領域において光強度が最適化されたものとなる。これによって、プロジェクター１は、投写面ＳＣ上における指示体の位置検出を精度よく行うことが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の光射出装置２および画像表示システム１００によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）光射出装置２は、互いに異なる方向を中心とした光を射出する第１の光射出部３および第２の光射出部４を備えているので、第１光源３１、第２光源４１から射出された光を有効に利用して、広い投写面ＳＣに沿って光を射出することができる。
また、第１の光射出部３および第２の光射出部４は、上述したように互いの光路がコリメートレンズと光学素子の間で交差するように配置されている。これによって、第１光学素子３３と第２光学素子４３とを近づけて光射出装置２を構成できるとともに、第１の光射出部３および第２の光射出部４それぞれが射出する光の一部が重なる位置を投写面ＳＣに近づけることが可能となる。よって、光射出装置２は、左右方向（Ｘ方向）における小型化が可能で、近くの領域に十分な光強度の光を射出することが可能となる。

（２）画像表示システム１００は、光射出装置２を備えるので、第１光源３１、第２光源４１から射出された光を有効に利用してスクリーンやホワイトボード等の投写面ＳＣの一方の側から、この投写面ＳＣに沿って光を射出することが可能となる。よって、画像表示システム１００は、投写面ＳＣに沿って射出された光を反射する指示体等の反射位置を安定して検出し、検出結果に応じた画像、例えば、投写面ＳＣ上での指示体の軌跡を含む画像の投写や、画像の変更等を確実に行うことが可能となる。
また、投写面ＳＣに近づけて光射出装置２を配置可能なので、投写面ＳＣの光射出装置２側において指示体等の位置を検出可能な領域を広げることができる。

（３）第１コリメーターレンズ３２には、第１光源３１における第１方向Ｈの大きさより第２方向Ｖの大きさの方が小さい発光部からの光が入射するので、第１コリメーターレンズ３２から出射される光は、第１方向Ｈよりも第２方向Ｖの方がより平行となった光となる。そして、第１光学素子３３は、入射する光を第１方向Ｈに対応する方向にのみ広角化する。同様に、第２コリメーターレンズ４２から出射される光は、第２光源４１における第１方向Ｈよりも第２方向Ｖの方がより平行となった光となる。そして、第２光学素子４３は、入射する光を第１方向Ｈに対応する方向にのみ広角化する。これによって、光射出装置２は、回折を抑制するとともに、より広い範囲に効率よく投写面ＳＣに沿って光を射出することが可能となる。

（４）光射出装置２は、第１光学素子３３および第２光学素子４３が複数の小レンズ３３１，４３１を有し、第１の光射出部３、第２の光射出部４から射出された光は、複数の小レンズ３３１，４３１で広角化された光が重畳した光となる。これによって、第１の光射出部３は、入射する光を広角化する部材が１つのレンズで形成される構成に比べ、第１光源３１と第１光学素子３３との位置合わせ精度を緩和しても、投写面ＳＣに沿う全領域において十分な光強度を確保することが可能となる。同様に、第２の光射出部４は、第２光源４１と第２光学素子４３との位置合わせ精度を緩和しても、投写面ＳＣに沿う全領域において十分な光強度確保することが可能となる。
よって、組み立て工数（位置の調整工数）を低減し、投写面ＳＣに沿う全領域に十分な光強度を確保する光射出装置２の提供が可能となる。
また、第１光源３１、第２光源４１が射出する光の強度分布の依存度を低減させることが可能なので、第１光源３１、第２光源４１の選択の自由度を高めることが可能となる。

（５）光射出装置２は、第１光学素子３３と第２光学素子４３とが一体化されている。これによって、第１光学素子３３および第２光学素子４３の配置領域を小さく構成することが可能となる。また、第１光学素子３３と第２光学素子４３との相対位置精度を高めることができるので、第１の光射出部３が射出する光の強度分布と第２の光射出部４が射出する光の強度分布とのずれを抑制できる。よって、左右方向のさらなる小型化、および投写面ＳＣに沿う領域内の光強度分布の偏りをさらに抑えて光を射出する光射出装置２の提供が可能となる。

（６）光射出装置２は、第１コリメーターレンズ３２および第１光学素子３３が第１光源３１の光軸３Ａ上に配置され、第２コリメーターレンズ４２および第２光学素子４３が第２光源４１の光軸４Ａ上に配置されている。そして、第１の光射出部３、第２の光射出部４は、それぞれが有する第１光源３１、第２光源４１の光軸３Ａ，４Ａを中心に広角化した光を射出する。また、光射出装置２は、第１光路３Ｌｐと第２光路４Ｌｐとが前述したように交差している。これによって、左右方向における小型化が可能になるとともに、第１光源３１、第２光源４１が射出する光の損失を抑制し、効率良く投写面ＳＣに沿って光を射出する光射出装置２の提供が可能となる。

（７）光射出装置２は、仮想中心面Ｐｖに対して一方側に傾斜する第１傾斜方向を中心とした光を射出する第１の光射出部３、および仮想中心面Ｐｖに対して他方側に傾斜する第２傾斜方向を中心とした光を射出する第２の光射出部４を備えている。これによって、光射出装置２は、最も遠くに位置する矩形状の投写面ＳＣの角部近傍に向かう光の強度を高めたものとし、広い投写面ＳＣに沿って効率良く光を射出することが可能となる。

（８）光射出装置２は、複数の小レンズ３３１，４３１それぞれが前述したように非対称に形成されている。これによって、光射出装置２は、第１光源３１、第２光源４１の出力を上げることなく、矩形状の投写面ＳＣに沿う全領域に、安定して指示体の検出を可能とするに十分な光強度分布を有する光を射出することが可能となる。よって、光射出装置２から異なる距離を有する投写面ＳＣに沿う領域に、光強度分布を適正化した光を効率良く射出する光射出装置２の提供が可能となる。

（９）光射出装置２は、第１光学素子３３、第２光学素子４３にＰ偏光が入射するように構成されているので、第１光学素子３３、第２光学素子４３での反射を抑え、第１光源３１、第２光源４１から射出された光を有効に利用することができる。

（１０）光射出装置２は、リモコン等で使われる波長帯域の光や、蛍光灯が主に発する波長帯の光より長い波長帯（約９４０ｎｍ）の光を射出するので、プロジェクター１は、これらの機器が発する光による誤動作が抑制され、安定して投写面ＳＣ上における指示体の位置を検出し、検出結果に応じた画像を投写することが可能となる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態に係る光射出装置５００について、図面を参照して説明する。以下の説明では、第１実施形態の光射出装置２と同様の構成要素には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図１３は、本実施形態の光射出装置５００の概略構成を示す模式図である。
光射出装置５００は、図１３に示すように、第１の光射出部５１０、第２の光射出部５２０、および筐体５３０を備えている。

第１の光射出部５１０は、第１光源３１、第１コリメーターレンズ３２に加え、第１プリズムアレイ５１１、および複数の小レンズ５１２ａを有する第１光学素子５１２を備えている。第２の光射出部５２０は、第１の光射出部５１０と同様の構成を有し、第２光源４１、第２コリメーターレンズ４２に加え、第２プリズムアレイ５２１、および複数の小レンズ５２２ａを有する第２光学素子５２２を備えている。第１プリズムアレイ５１１は、第１方向変更部に相当し、第２プリズムアレイ５２１は、第２方向変更部に相当する。

第１光源３１および第２光源４１は、互いに向き合う側に光を射出するように配置されている。具体的に、第１光源３１は、仮想中心面Ｐｖの＋Ｘ側から第２光源４１側に光を射出するように配置され、第２光源４１は、仮想中心面Ｐｖの−Ｘ側から第１光源３１側に光を射出するように配置されている。なお、第１光源３１と第２光源４１とが互いに向き合う側に光を射出するように配置とは、光軸３Ａと光軸４Ａとが同一線上に位置するように第１光源３１と第２光源４１が配置されることに限定されることではなく、光軸３Ａと光軸４Ａとがずれて配置されることや、仮想中心面Ｐｖに対する光軸３Ａの角度と光軸４Ａの角度が異なるように配置される構成も含む。

第１コリメーターレンズ３２は、第１光源３１の−Ｘ側（仮想中心面Ｐｖ）に配置されている。
第１プリズムアレイ５１１は、光入射側（第１コリメーターレンズ３２側）が平面に形成され、光射出側（第１光学素子５１２側）に複数のプリズム５１１ａが設けられている。各プリズム５１１ａは、第２方向Ｖに延出する三角柱状に形成され、第１光学素子５１２の小レンズ５１２ａに対応して形成されている。第１プリズムアレイ５１１は、光入射側の平面が光軸３Ａに交差し、複数のプリズム５１１ａが左斜め下方を向くように傾斜して配置されている。そして、第１プリズムアレイ５１１は、第１コリメーターレンズ３２を通過した光を屈折させ、第２光源４１側に向かう光の進行方向を第２光源４１の−Ｚ側に変更する。

第１光学素子５１２は、各小レンズ５１２ａが第１プリズムアレイ５１１の各プリズム５１１ａに対向して配置され、各小レンズ５１２ａとは反対側の平面は入射する光の光軸に垂直であり、第１プリズムアレイ５１１を通過した光のうち第１方向Ｈの光を広角化し、左斜め下方を中心に射出する。すなわち、第１光学素子５１２は、入射する光を第１の所定方向（光軸３Ａに直交する第１方向Ｈに対応する方向）に広角化する。

第２の光射出部５２０は、仮想中心面Ｐｖに対して第１の光射出部５１０の構成要素と対称の構成を有している。
第２プリズムアレイ５２１は、第２光学素子５２２の小レンズ５２２ａに対応する複数のプリズム５２１ａを有し、第２コリメーターレンズ４２を通過した光を屈折させ、第１光源３１側に向かう光の進行方向を第１光源３１の−Ｚ側に変更する。
第２光学素子５２２は、第２プリズムアレイ５２１を通過した光のうち第１方向Ｈの光を広角化し、右斜め下方を中心に射出する。すなわち、第２光学素子５２２は、入射する光を第２の所定方向（光軸４Ａに直交する第１方向Ｈに対応する方向）に広角化する。

また、光射出装置５００は、第１光源３１から第１光学素子５１２に至る第１光路５１Ｌｐと、第２光源４１から第２光学素子５２２に至る第２光路５２Ｌｐとが、第１光学素子５１２および第２光学素子５２２の光路前段で交差している。具体的に、第１光路５１Ｌｐと第２光路５２Ｌｐとは、第１プリズムアレイ５１１と第１光学素子５１２との間、および第２プリズムアレイ５２１と第２光学素子５２２との間で交差している。

このように、光射出装置５００は、第１プリズムアレイ５１１、第２プリズムアレイ５２１を備え、上下方向において、第１光源３１および第２光源４１が配置されている領域が、第１光学素子５１２および第２光学素子５２２が配置されている領域に近づいて配置されている。
そして、光射出装置５００は、第１実施形態における光射出装置２と同様に、投写面ＳＣに沿う全領域において光強度が適正化された光を射出する。

以上説明したように、本実施形態の光射出装置５００によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）光射出装置５００は、上下方向において、第１光源３１および第２光源４１が配置されている領域が、第１光学素子５１２および第２光学素子５２２が配置されている領域に近づいて配置されている。また、光射出装置５００は、第１光路５１Ｌｐと第２光路５２Ｌｐとが前述したように交差している。これによって、上下方向の小型化とともに、投写面ＳＣにより近づけて配置可能な光射出装置５００の提供が可能となる。また、第１光源３１、第２光源４１の電力が供給される接続部（図示省略）が光射出側の反対側に設けられたものを用いれば、この接続部に接続されるケーブル等を上下方向に飛び出さずに配置可能なので、上下方向のさらなる小型化が可能となる。

（２）光射出装置５００を備えた画像表示システムは、投写面の上方にプロジェクターが配置された使用シーン等に顕著な効果を奏する。例えば、投写面ＳＣとしてホワイトボードが用いられ、このホワイトボード上端に支持具を介してプロジェクター１が配置された場合、支持具の下方に光射出装置５００が配置されることとなるが、光射出装置５００の小型化が可能なので、投写面ＳＣにおける指示体を検出可能な有効領域を上方に広く設けることが可能となる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態に係る光射出装置６００について、図面を参照して説明する。以下の説明では、第１実施形態の光射出装置２と同様の構成要素には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図１４は、本実施形態の光射出装置６００の概略構成を示す模式図である。
光射出装置６００は、図１４に示すように、第１の光射出部６１０、第２の光射出部６２０、第１位相差素子６００Ａ、および筐体６３０を備えている。なお、図１４は、光の進行方向を明確にするため、第２の光射出部６２０における光の進行方向を示し、第１の光射出部６１０においては、光の進行方向を省略した図である。

第１の光射出部６１０は、第１光源３１、第１コリメーターレンズ３２に加え、第１偏光素子６１１、第２位相差素子６１２および第１光学素子６１３を備えている。第２の光射出部６２０は、仮想中心面Ｐｖに対して第１の光射出部６１０の構成要素と対称の構成を有し、第２光源４１、第２コリメーターレンズ４２に加え、第２偏光素子６２１、第３位相差素子６２２および第２光学素子６２３を備えている。

第１光源３１および第２光源４１は、互いに向き合う側に光を射出するように配置されている。具体的に、第１光源３１は、仮想中心面Ｐｖの＋Ｘ側から第２光源４１側に光を射出するように配置され、第２光源４１は、仮想中心面Ｐｖの−Ｘ側から第１光源３１側に光を射出するように配置されている。

先ず、第２の光射出部６２０に注目して説明する。
第２コリメーターレンズ４２は、第２光源４１の＋Ｘ側に配置されている。
第２偏光素子６２１は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する機能を有し、第２コリメーターレンズ４２の光路後段側に配置されている。第２偏光素子６２１は、光軸４Ａに対して傾斜し、仮想中心面Ｐｖ側の面が右斜め下方を向くように配置されている。第２偏光素子６２１は、第２コリメーターレンズ４２を通過し、入射するＰ偏光を透過させる。Ｐ偏光は第１偏光に相当し、Ｓ偏光は第２偏光に相当する。

第１位相差素子６００Ａ、第２位相差素子６１２、および第３位相差素子６２２は、入射するＰ偏光およびＳ偏光の一方を他方に変換する機能を有している。
第１位相差素子６００Ａは、第１偏光素子６１１と第２偏光素子６２１との間に配置され、第２偏光素子６２１を透過したＰ偏光をＳ偏光に変換する。

第１の光射出部６１０の第１偏光素子６１１は、仮想中心面Ｐｖを挟んで、第２偏光素子６２１と対称に配置され、仮想中心面Ｐｖ側の面が左斜め下方を向くように配置されている。第２偏光素子６２１を透過し、第１位相差素子６００Ａで変換されたＳ偏光は、第１偏光素子６１１で反射される。

第３位相差素子６２２は、第１偏光素子６１１に対向して配置され、第１偏光素子６１１で反射されたＳ偏光をＰ偏光に変換する。
第２光学素子６２３は、光の入射側の面に小レンズを備え、光の出射側の平面は光の光軸に垂直となるように配置され、第１偏光素子６１１で反射した後、第３位相差素子６２２で変換されたＰ偏光を広角化し、左斜め下方を中心に射出する。すなわち、第２光学素子６２３は、入射する光を第２の所定方向（光軸４Ａに直交する第１方向Ｈに対応する方向）に広角化する。

第１の光射出部６１０は、前述したように、仮想中心面Ｐｖに対して第２の光射出部６２０の構成要素と対称の構成を有している。具体的に、第１光源３１から射出され、第１コリメーターレンズ３２および第１偏光素子６１１を通過したＰ偏光は、第１位相差素子６００ＡでＳ偏光に変換された後、第２偏光素子６２１で反射される。第１光学素子６１３は、第２偏光素子６２１で反射した後、第２位相差素子６１２で変換されたＰ偏光を広角化し、右斜め下方を中心に射出する。すなわち、第１光学素子６１３は、入射する光を第１の所定方向（光軸３Ａに直交する第１方向Ｈに対応する方向）に広角化する。

また、光射出装置６００は、第１光源３１から第１光学素子６１３に至る第１光路６１Ｌｐと、第２光源４１から第２光学素子６２３に至る第２光路６２Ｌｐとが、第１光学素子６１３および第２光学素子６２３の光路前段で交差している。具体的に、第１光路６１Ｌｐと第２光路６２Ｌｐとは、第２位相差素子６１２と第１光学素子６１３との間、および第３位相差素子６２２と第２光学素子６２３との間で交差している。

このように、光射出装置６００は、第１偏光素子６１１、第２偏光素子６２１、および３つの位相差素子（第１位相差素子６００Ａ、第２位相差素子６１２、第３位相差素子６２２）を備え、上下方向において、第１光源３１および第２光源４１が配置されている領域が、第１光学素子６１３および第２光学素子６２３が配置されている領域に近づいて配置されている。
そして、光射出装置６００は、第１実施形態における光射出装置２と同様に、投写面ＳＣに沿う全領域において光強度が適正化された光を射出する。

以上説明したように、本実施形態の光射出装置６００によれば、第２実施形態の光射出装置５００が有する効果に加え、以下の効果を得ることができる。
第１光源３１、第２光源４１から光の進行方向を変えるために特別な部材を用いることなく、第１光源３１および第２光源４１が配置されている領域を第１光学素子６１３および第２光学素子６２３が配置されている領域に近づけることが可能となる。よって、光射出装置６００は、容易に製造可能な部材で構成され、上下方向の小型化が可能となる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態に係る光射出装置７００について、図面を参照して説明する。以下の説明では、第１実施形態の光射出装置２と同様の構成要素には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
図１５は、本実施形態の光射出装置７００の概略構成を模式的に示す斜視図である。図１６は、光射出装置７００を投写面ＳＣに対向する側（−Ｙ側）から見た模式図である。
光射出装置７００は、図１５、図１６に示すように、第１の光射出部７１０、第２の光射出部７２０、および図示しない筐体を備えている。

第１の光射出部７１０は、第１光源３１、第１コリメーターレンズ３２に加え、第１ミラー７１１、および第１光学素子３３を備えている。第２の光射出部７２０は、第１の光射出部７１０と同様の構成を有し、第２光源４１、第２コリメーターレンズ４２に加え、第２ミラー７２１、および第２光学素子４３を備えている。第１光学素子３３と第２光学素子４３とは、第１実施形態で説明したように、光学素子体３４Ｕとして一体化されている。

第１光源３１および第２光源４１は、第１光源３１が第２光源４１の右側（＋Ｘ側）に位置し、互いに近接して配置されている。また、第１光源３１および第２光源４１は、同一側（＋Ｙ側）に向かって、具体的には、投写面ＳＣの上側に向かって光を射出するように配置される。また、第１光源３１および第２光源４１は、図１５に示すように、光を射出する側とは反対側に電力が供給される端子３１Ｔ，４１Ｔを有している。そして、この端子３１Ｔ，４１Ｔには、図示しない電源部に接続されるケーブル３１Ｃａ，４１Ｃａが接続されている。

第１コリメーターレンズ３２は、第１光源３１の＋Ｙ側に配置される。
第１ミラー７１１は、第１コリメーターレンズ３２の＋Ｙ側に、光軸３Ａに対して傾斜して配置されている。第１ミラー７１１は、第１コリメーターレンズ３２を通過した光を、光軸３Ａに交差する方向、具体的には、図１６に示すように、左斜め下方に向かって反射する。

第１光学素子３３は、第１ミラー７１１で反射された光のうち第１方向Ｈの光を広角化し、左斜め下方を中心に射出する。すなわち、第１光学素子３３は、入射する光を第１の所定方向（光軸３Ａに直交する第１方向Ｈに対応する方向）に広角化する。

第２の光射出部７２０は、仮想中心面Ｐｖに対して第１の光射出部７１０の構成要素と対称の構成を有している。そして、第２光源４１から射出され、第２コリメーターレンズ４２を通過した光は、第２ミラー７２１で反射し、第２光学素子４３に入射する。第２光学素子４３は、第２ミラー７２１で反射された光のうち第１方向Ｈの光を広角化し、右斜め下方を中心に射出する。すなわち、第２光学素子４３は、入射する光を第２の所定方向（光軸４Ａに直交する第１方向Ｈに対応する方向）に広角化する。

また、光射出装置７００は、第１光源３１から第１光学素子３３に至る第１光路７１Ｌｐと、第２光源４１から第２光学素子４３に至る第２光路７２Ｌｐとが、第１光学素子３３および第２光学素子４３の光路前段で交差している。具体的に、第１光路７１Ｌｐと第２光路７２Ｌｐとは、第１ミラー７１１と第１光学素子３３との間、および第２ミラー７２１と第２光学素子４３との間で交差している。

このように、光射出装置７００は、第１ミラー７１１および第２ミラー７２１を備え、第１光源３１と第２光源４１とが近接して配置されている。さらに、光射出装置７００は、投写面ＳＣに対向する側から見て、第１光源３１および第２光源４１が光学素子体３４Ｕにさらに近づいて配置されている。
そして、光射出装置７００は、第１実施形態における光射出装置２と同様に、投写面ＳＣに沿う全領域において光強度が適正化された光を射出する。

以上説明したように、本実施形態の光射出装置７００によれば、第２実施形態の光射出装置５００が有する効果に加え、以下の効果を得ることができる。
光射出装置７００は、第１光源３１と第２光源４１とが近接して配置され、投写面ＳＣに対向する側から見て、第１光源３１および第２光源４１が光学素子体３４Ｕにさらに近づいて配置されている。これによって、さらに小型の光射出装置７００の提供が可能となる。

（変形例）
なお、前記実施形態は、以下のように変更してもよい。
第１実施形態、第４実施形態の光射出装置２，７００は、第１光学素子３３と第２光学素子４３とが一体化されているが、第１光学素子３３と第２光学素子４３とが別体で形成された構成であってもよい。
例えば、光射出装置２における光学素子体３４Ｕに替え、第２実施形態の光射出装置５００における第１光学素子５１２および第２光学素子５２２を備えた光射出装置を構成してもよい。同様に、光射出装置７００における光学素子体３４Ｕに替え、第２実施形態の光射出装置５００における第１光学素子５１２および第２光学素子５２２を備えた光射出装置を構成してもよい。
また、第２実施形態の光射出装置５００は、第１光学素子５１２と第２光学素子５２２とが別体で形成されているが、一体化された構成であってもよい。同様に、第３実施形態の光射出装置６００において、第１光学素子６１３と第２光学素子６２３とが一体化された構成であってもよい。

第１実施形態の光射出装置２は、Ｐ偏光を射出する第１光源３１、第２光源４１が用いられているが、Ｓ偏光を射出する光源を用いたものであってもよい。この構成の場合、位相差素子をさらに備える構成とし、第１光学素子３３、第２光学素子４３にＰ偏光が入射するように構成することが望ましい。他の実施形態における光射出装置５００，７００も同様である。

第３実施形態の光射出装置６００は、３つの位相差素子（第１位相差素子６００Ａ、第２位相差素子６１２、第３位相差素子６２２）を備えているが、第１位相差素子６００Ａを備え、第２位相差素子６１２および第３位相差素子６２２を備えない光射出装置を構成することも可能である。この構成の場合、Ｓ偏光が第１偏光に相当し、Ｐ偏光が第２偏光に相当することとなり、また、第１偏光素子および第２偏光素子が、第１偏光（Ｓ偏光）を透過し、第２偏光（Ｐ偏光）を反射する機能を有することとなる。そして、第１光学素子が第２偏光素子で反射した第２偏光（Ｐ偏光）を広角化し、第２光学素子が第１偏光素子で反射した第２偏光（Ｐ偏光）を広角化する構成となる。

第１コリメーターレンズ３２、第２コリメーターレンズ４２として、第１方向Ｈにおける断面の曲率と第２方向Ｖにおける断面の曲率とが異なるものを用いてもよい。例えば、入射する第２方向Ｈの光に対しては平行化し、第１方向Ｖの光に対しては平行化から僅かにずれたように進行させる曲率形状とすることで、回折をさらに抑制することが可能となる。

前記実施形態の第１光学素子３３、第２光学素子４３における小レンズ３３１，４３１は、非対称に形成されているが、光強度のバラツキが許容されるシステムに用いられる光射出装置においては、対称に形成された小レンズを有する構成であってもよい。

前記実施形態の第１光学素子３３、第２光学素子４３は、複数の小レンズ３３１，４３１が規則的に形成されているが、大きさや配置されるピッチが異なる複数の小レンズを有する構成であってもよい。

前記実施形態の第１光源３１、第２光源４１は、レーザー光源で構成されているが、レーザー光源に限らず、例えば、指向性の高いＬＥＤを１列で複数並設し、並設される方向を第１方向Ｈとして構成してもよい。

前記実施形態では、画像表示システム１００として、投写面の前面側から画像を投写するフロント型のプロジェクター１を用いる構成を説明したが、画像を表示する装置を用いる構成であれば、これに限定されるものではない。例えば、スクリーンの背面側から画像を投写するリア型のプロジェクターや、画像が投写されるスクリーンに代えて、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等が配置された構成であってもよい。

１…プロジェクター、２，５００，６００，７００…光射出装置、３，５１０，６１０，７１０…第１の光射出部、３Ａ，４Ａ…光軸、３Ｌｐ，５１Ｌｐ，６１Ｌｐ，７１Ｌｐ…第１光路、４，５２０，６２０，７２０…第２の光射出部、４Ｌｐ，５２Ｌｐ，６２Ｌｐ，７２Ｌｐ…第２光路、１５…投写装置、１６…撮像装置（検出装置）、３１…第１光源、３２…第１コリメーターレンズ、３３，５１２，６１３…第１光学素子、４１…第２光源、４２…第２コリメーターレンズ、４３，５２２，６２３…第２光学素子、１００…画像表示システム、３３１，４３１，５１２ａ，５２２ａ…小レンズ、５１１…第１プリズムアレイ（第１方向変更部）、５２１…第２プリズムアレイ（第２方向変更部）、６００Ａ…第１位相差素子、６１１…第１偏光素子、６１２…第２位相差素子、６２１…第２偏光素子、６２２…第３位相差素子、７１１…第１ミラー、７２１…第２ミラー、Ｈ…第１方向、Ｖ…第２方向。

Claims (10)

1. 互いに異なる方向を中心とした光を射出する第１の光射出部および第２の光射出部を備え、
   前記第１の光射出部は、
   光を射出する第１光源と、
   前記第１光源から射出された光を平行化するための第１コリメーターレンズと、
   前記第１コリメーターレンズを通過した光を第１の所定方向に広角化する第１光学素子と、を備え、
   前記第２の光射出部は、
   光を射出する第２光源と、
   前記第２光源から射出された光を平行化するための第２コリメーターレンズと、
   前記第２コリメーターレンズを通過した光を第２の所定方向に広角化する第２光学素子と、を備え、
   前記第１の光射出部および前記第２の光射出部は、前記第１光源から前記第１光学素子に至る第１光路と、前記第２光源から前記第２光学素子に至る第２光路とが、前記第１光学素子および前記第２光学素子の光路前段で交差し、それぞれが射出する光の一部が重なるように配置されていることを特徴とする光射出装置。
2. 請求項１に記載の光射出装置であって、
   前記第１光源および前記第２光源は、光軸に直交するとともに、互いに直交する第１方向および第２方向において、前記第１方向の大きさが前記第２方向の大きさより大きな発光部を有し、
   前記第１の所定方向は、前記第１光源の前記光軸に直交する前記第１方向に対応する方向であり、
   前記第２の所定方向は、前記第２光源の前記光軸に直交する前記第１方向に対応する方向であり、
   前記第１光学素子は、入射した光を前記第１の所定方向にのみ広角化し、
   前記第２光学素子は、入射した光を前記第２の所定方向にのみ広角化することを特徴とする光射出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の光射出装置であって、
   前記第１光学素子は、前記第１の所定方向に対応する方向に沿って配列され、入射した光を広角化させる複数の小レンズを有し、
   前記第２光学素子は、前記第２の所定方向に対応する方向に沿って配列され、入射した光を広角化させる複数の小レンズを有していることを特徴とする光射出装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光射出装置であって、
   前記第１光学素子と前記第２光学素子とが一体化されていることを特徴とする光射出装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光射出装置であって、
   前記第１コリメーターレンズおよび前記第１光学素子は、前記第１光源の光軸上に配置され、
   前記第２コリメーターレンズおよび前記第２光学素子は、前記第２光源の光軸上に配置され、
   前記第１光路と前記第２光路とは、前記第１コリメーターレンズと前記第１光学素子との間、および前記第２コリメーターレンズと前記第２光学素子との間で交差していることを特徴とする光射出装置。
6. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光射出装置であって、
   前記第１光源および前記第２光源は、互いに向き合う側に光を射出するように配置され、
   前記第１の光射出部は、前記第１コリメーターレンズを通過した光の進行方向を変更する第１方向変更部を備え、
   前記第１光学素子は、前記第１方向変更部を通過した光を広角化し、
   前記第２の光射出部は、前記第２コリメーターレンズを通過した光の進行方向を変更する第２方向変更部を備え、
   前記第２光学素子は、前記第２方向変更部を通過した光を広角化し、
   前記第１光路と前記第２光路とは、前記第１方向変更部と前記第１光学素子との間、および前記第２方向変更部と前記第２光学素子との間で交差していることを特徴とする光射出装置。
7. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光射出装置であって、
   前記第１光源および前記第２光源は、互いに向き合う側に光を射出するように配置され、
   前記第１の光射出部は、前記第１コリメーターレンズの光路後段に配置され、第１偏光を透過し、第２偏光を反射する第１偏光素子を備え、
   前記第２の光射出部は、前記第２コリメーターレンズの光路後段に配置され、第１偏光を透過し、第２偏光を反射する第２偏光素子を備え、
   当該光射出装置は、
   前記第１偏光素子と前記第２偏光素子との間に配置され、第１偏光を第２偏光に変換する第１位相差素子を備え、
   前記第１光学素子は、前記第１偏光素子を透過して前記第１位相差素子で変換された後、前記第２偏光素子にて反射した光を広角化し、
   前記第２光学素子は、前記第２偏光素子を透過して前記第１位相差素子で変換された後、前記第１偏光素子にて反射した光を広角化し、
   前記第１光路と前記第２光路とは、前記第１光学素子と前記第２偏光素子との間、および前記第２光学素子と前記第１偏光素子との間で交差していることを特徴とする光射出装置。
8. 請求項７に記載の光射出装置であって、
   前記第１の光射出部は、前記第１光学素子と前記第２偏光素子との間に配置され、第２偏光を第１偏光に変換する第２位相差素子を備え、
   前記第２の光射出部は、前記第２光学素子と前記第１偏光素子との間に配置され、第２偏光を第１偏光に変換する第３位相差素子を備え、
   前記第１光学素子は、前記第２偏光素子にて反射した後、前記第２位相差素子で変換された第１偏光を広角化し、
   前記第２光学素子は、前記第１偏光素子にて反射した後、前記第３位相差素子で変換された第１偏光を広角化し、
   前記第１光路と前記第２光路とは、前記第２位相差素子と前記第１光学素子との間、および前記第３位相差素子と前記第２光学素子との間で交差していることを特徴とする光射出装置。
9. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光射出装置であって、
   前記第１光源および前記第２光源は、同一側に向かって光を射出し、
   前記第１の光射出部は、前記第１コリメーターレンズを通過した光を、前記第１光源の光軸に交差する方向に反射する第１ミラーを備え、
   前記第１光学素子は、前記第１ミラーで反射した光を広角化し、
   前記第２の光射出部は、前記第２コリメーターレンズを通過した光を、前記第２光源の光軸に交差する方向に反射する第２ミラーを備え、
   前記第２光学素子は、前記第２ミラーで反射した光を広角化し、
   前記第１光路と前記第２光路とは、前記第１ミラーと前記第１光学素子との間、および前記第２ミラーと前記第２光学素子との間で交差していることを特徴とする光射出装置。
10. 請求項１〜請求項９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。

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