JP2020034965A - 光射出装置および画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】光出射部に対するカバーレンズの傾きに起因するライトカーテンの歪みを抑制でき、且つ、カバーレンズでの界面反射による光量のロスを抑制すること。【解決手段】光射出装置２の第１光射出部３は、第１拡散中心３５を起点として第１光Ｅ１を広角化する第１光学素子３３を備え、第２光射出部４は、第２拡散中心４５を起点として第２光Ｅ２を広角化する第２光学素子４３を備える。第１光学素子３３および第２光学素子４３の下流側に設けられたカバーレンズ２２は、第１曲面部２５および第２曲面部２６を備える。第１曲面部２５の第１曲率中心Ｐ１は、第１光学素子３３の第１拡散中心３５と前後方向Ｙから見て重なり、第２曲面部２６の第２曲率中心Ｐ２は、第２光学素子４３の第２拡散中心４５と前後方向Ｙから見て重なる。これにより、カバーレンズ２２が傾くことによるライトカーテンＬＣの歪みを抑制できる。【選択図】図７

Description

本発明は、光射出装置及び光射出装置を備えた画像表示システムに関する。

特許文献１には、画像が表示されたスクリーンなどの表示面上で操作されるペンや指などの指示体の位置を検出し、指示体の軌跡に応じた表示や操作を行う画像表示システムが開示されている。特許文献１の画像表示システムは、プロジェクターおよびプロジェクターが投写する投写面（表示面）に沿って光を射出する光射出装置を備え、光射出装置から射出される光により、投写面を覆うライトカーテンを作り出す。投写面上で操作される指示体による光の反射に基づい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。

特許文献１の光射出装置は、光射出部および筐体を備える。光射出部は、光源と、光源から射出された光を略平行化するレンズであるコリメーターと、コリメーターにて略平行化された光のうち、投写面に沿う方向（第１方向）の光を広角化する指向性レンズを備える。特許文献１では、指向性レンズとしてパウエルレンズが用いられている。パウエルレンズは、第１方向に直交する第２方向から見て、光入射側が凸面状で、且つ、光射出側が平坦状であり、第１方向から見て矩形状である。

特開２０１５−１１１３８５号公報

光射出装置は、光射出部を出射側から覆うカバーレンズを備える。光射出装置を設置する際、光射出部を備えた装置本体と、カバーレンズを支持するフレームとが相対的に傾いて設置されることがあり、その場合は、光射出部に対してカバーレンズが傾いた状態になる。カバーレンズが曲面形状である場合、光射出部に対してカバーレンズが傾くと、光出射部から広角化されて出射する光がカバーレンズで屈折され、ライトカーテンが歪むという問題がある。

カバーレンズを曲面形状でなく平板形状にすれば、光出射部に対してカバーレンズが相対的に傾くことに起因するライトカーテンの歪みは発生しない。しかしながら、カバーレンズを平板状にすると、第１方向に広角化された光がカバーレンズに入射する際の入射角が大きくなる。その結果、カバーレンズでの界面反射による光量のロスが大きくなるという問題がある。

上記の問題点に鑑みて、本発明の課題は、光出射部に対するカバーレンズの傾きに起因するライトカーテンの歪みを抑制でき、且つ、カバーレンズでの界面反射による光量のロスを抑制することにある。

本発明に係る光射出装置は、第１光源と、前記第１光源から射出された光を前記第１光源の光軸である第１光軸に対して略平行化する第１コリメーターと、第２光源と、前記第２光源から射出された光を前記第２光源の光軸である第２光軸に対して略平行化する第２コリメーターと、前記第１コリメーターから射出される第１光、および、前記第２コリメーターから射出される第２光を、前記第１光軸および前記第２光軸のいずれとも異なる第１方向について広角化する光学素子と、前記光学素子の下流側に設けられ、第１曲面部および第２曲面部を備える曲面形状のカバーレンズと、を有し、前記光学素子は、第１拡散中心を起点として前記第１光を前記第１方向に広角化し、且つ、第２拡散中心を起点として前記第２光を前記第１方向に広角化し、前記第１光軸および前記第２光軸と直交する方向から見た場合に、前記カバーレンズは、前記第１曲面部の曲率中心である第１曲率中心と前記第１拡散中心とが重なり、且つ、前記第２曲面部の曲率中心である第２曲率中心と前記第２拡散中心とが重なることを特徴とする。

本発明において、前記カバーレンズは、前記第１方向に略平行な回転軸線を中心として回転可能である。

本発明において、前記光学素子は、パウエルレンズである。

本発明において、前記光学素子は、複数の小レンズを備え、前記複数の小レンズのそれぞれがパウエルレンズである。

本発明に係る画像表示システムは、上記の光射出装置と、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。

本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である。 プロジェクターの概略構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る光射出装置の概略構成を示す模式図である。 装置本体およびカバーレンズの平面図である。 装置本体に対してカバーレンズが傾いて設置された状態を示す模式図である。 本実施形態のライトカーテンの形状を模式的に示す説明図である。 カバーレンズの曲率中心と第１光および第２光の拡散中心を模式的に示す説明図である。 比較例１のライトカーテンの形状を模式的に示す説明図である。 比較例２のライトカーテンの形状を模式的に示す説明図である。 本実施形態のカバーレンズに対する光の入射角度分布を示すグラフである。 比較例１のカバーレンズに対する光の入射角度分布を示すグラフである。 比較例２のカバーレンズに対する光の入射角度分布を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜異ならせてある。

（画像表示システムの構成）
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。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。光射出装置２は、後で詳細に説明するが、図１に示すように、投写面ＳＣの上方に設置され、投写面ＳＣに沿って光を射出してライトカーテンＬＣを作り出す。

なお、本明細書では、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Ｙとし、投写面ＳＣに向かう方向を前方（＋Ｙ方向）とする。また、鉛直方向（重力方向）をＺ方向とし、重力に逆らう方向を上方（＋Ｚ方向）とする。また、前後方向Ｙおよび鉛直方向Ｚに直交する方向を左右方向Ｘとし、投写面ＳＣに向かって右側を＋Ｘ方向とする。投写面ＳＣは、ＸＺ面に略平行な面である。

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を備える。投写装置１５は、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、投写レンズ１３から映像光ＧＬとして投写する。

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、投写用光源１１としては、放電型のものや、発光ダイオード、レーザー等の固体光源を用いることができる。また、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等を利用したものを用いることができる。

制御部１４は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ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の動作の制御のほか、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。

撮像装置１６は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ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）によって反射された成分である反射光ＲＬを検知することにより、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。以上により、投写面ＳＣ上でのユーザーの動作に応じた画像表示であるインタラクティブな画像表示をすることができる。

（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、投写面ＳＣの上方（＋Ｚ方向）で左右方向Ｘにおいて投写面ＳＣの略中央に配置される。光射出装置２は、投写面ＳＣに沿って光を射出する。光射出装置２は、装置本体２１およびカバーレンズ２２を備えている。装置本体２１は、第１光射出部３、第２光射出部４、およびこれらを内部に収容する筐体５を備えている。

図１に示すように、光射出装置２は、投写面ＳＣの上方の壁面から前方に突出するように設置される。そのため、第１光射出部３および第２光射出部４は、投写面ＳＣに対して後方（−Ｙ方向）の出射位置Ｑから下方（−Ｚ方向）に向けて光を照射する。すなわち、光射出装置２における光の出射位置Ｑは、投写面ＳＣに対して距離Ｄだけ後方に位置する。距離Ｄは、例えば、１０ｍｍ程度である。

図４は、装置本体２１およびカバーレンズ２２の平面図である。後述するように、光射出装置２は、装置本体２１に対して、カバーレンズ２２が第１軸Ｌを中心として回転可能に支持されている。光射出装置２は、第１軸Ｌが左右方向Ｘと略平行になるように設置される。なお、カバーレンズ２２だけでなく、装置本体２１を左右方向Ｘと略平行な回転軸線を中心として回転可能に支持する構成を採用してもよい。図３に示すように、カバーレンズ２２は、下方（−Ｚ方向）に凸の第１曲面部２５および第２曲面部２６を備える。第１曲面部２５および第２曲面部２６は、前後方向Ｙから見て円弧形状であり、第１光射出部３と第２光射出部４との間で、投写面ＳＣに直交し、且つ、鉛直方向Ｚに延びる面（ＹＺ平面に沿う面）である仮想中心面Ｐｖを中心として対称に配置される。また、カバーレンズ２２は前後方向Ｙに延びており、鉛直方向Ｚから見て矩形状である。

図３に示すように、第１光射出部３および第２光射出部４は、左右方向Ｘに並んでおり、互いに異なる方向を中心に光を射出する。本実施形態では、第１光射出部３および第２光射出部４は、仮想中心面Ｐｖを基準として左右対称に構成される。第１光射出部３は、第１光源３１、第１コリメーター３２、および第１光学素子３３を備える。第１コリメーター３２および第１光学素子３３は、第１光源３１の光軸である第１光軸３Ａ上に配置され、左斜め下方に光を射出する。

第２光射出部４は、第１光射出部３と同様に、第２光源４１、第２コリメーター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光路を有する。第２コリメーター４２および第２光学素子４３は、第２光源４１の光軸である第２光軸４Ａ上に配置され、右斜め下方を中心に光を射出する。

光射出装置２は、第１光軸３Ａと第２光軸４Ａとが第１光学素子３３および第２光学素子４３の光路前段で交差する。具体的には、第１光軸３Ａと第２光軸４Ａとは、第１コリメーター３２と第１光学素子３３との間および第２コリメーター４２と第２光学素子４３との間で交差する。すなわち、光射出装置２において、第１光射出部３及び第２光射出部４からそれぞれ射出される光の一部が重なるように構成されている。

第１光源３１および第２光源４１は、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、例えば、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する。第１光源３１および第２光源４１は、活性層に沿う幅方向Ｈと、幅方向Ｈに直交し、活性層やクラッド層が積層される積層方向Ｖとで配光特性が異なるタイプ、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。第１光源３１および第２光源４１からの光は、幅方向Ｈおよび積層方向Ｖに直交するＳ方向に射出される。すなわち、Ｓ方向が第１光軸３Ａ、第２光軸４Ａに沿った方向である。本実施形態では、幅方向ＨとＳ方向とが、図１に示す投写面ＳＣに沿った方向となっている。すなわち、幅方向ＨとＳ方向とが、ＸＺ面に略平行になっている。

第１コリメーター３２は、第１光源３１から射出された光を略平行化する。同様に、第２コリメーター４２は、第２光源４１から射出された光を略平行化する。例えば、第１コリメーター３２は、第１光軸３Ａ上の１点から射出されて第１光軸３Ａに対して角度を有して拡がる成分光を、第１光軸３Ａに対して略平行となるように進行させる。同様に、第２コリメーター４２は、第２光軸４Ａ上の１点から射出されて第２光軸４Ａに対して角度を有して拡がる成分光を、第２光軸４Ａに対して略平行となるように進行させる。

第１光学素子３３および第２光学素子４３は、単一の光学素子体３４に設けられている。光学素子体３４は、屈折率が高い合成樹脂等の素材からなり、鉛直方向Ｚから見て矩形状である。光学素子体３４は、図３に示すように、左側（−Ｘ方向）に第１光学素子３３を有し、右側（＋Ｘ方向）に第２光学素子４３を有し、仮想中心面Ｐｖを基準として左右対称な形状である。第１光射出部３と第２光射出部４との間で、投写面ＳＣに直交し、鉛直方向Ｚに延びる面（ＹＺ平面に沿う面）を仮想中心面Ｐｖとしたとき、光学素子体３４は、仮想中心面Ｐｖに対して対称となるように配置される。

第１光学素子３３は、仮想中心面Ｐｖから遠ざかるに従って、第１コリメーター３２からの距離が大きくなる方向に傾斜する。第１光学素子３３は、第１コリメーター３２と対向する側（光入射側）に複数の小レンズ３３０を配列した第１入射面３３Ｎが設けられ、光射出側に第１平面３３Ｓが設けられている。各小レンズ３３０はパウエルレンズであり、第１コリメーター３２の側が凸面状である。第１入射面３３Ｎにおいて、各小レンズ３３０は積層方向Ｖに延びており、積層方向Ｖと直交する方向に複数の小レンズ３３０が配列される。複数の小レンズ３３０は、第１入射面３３Ｎにおいて幅方向Ｈに配列されると共に、仮想中心面Ｐｖから遠さかるに従って、第１コリメーター３２からの距離が大きくなる方向に配列される。

第１光学素子３３は、第１コリメーター３２から射出される第１光Ｅ１を、幅方向Ｈにおいては広角化し、積層方向Ｖにおいては、第１コリメーター３２にて略平行化された方向を維持し、第１光軸３Ａを中心として射出する。すなわち、第１光学素子３３は、入射する第１光Ｅ１を第１光軸３Ａに直交する方向のうち幅方向Ｈに対応する方向にのみ広角化する。この際、第１光学素子３３に設けられた複数の小レンズ３３０は、幅方向Ｈにおいて隣り合う小レンズ３３０で広角化した光が重畳されるように形成されている。

第２光学素子４３は、仮想中心面Ｐｖに対して第１光学素子３３と対称に構成される。すなわち、第２光学素子４３は、第２コリメーター４２と対向する側（光入射側）に複数の小レンズ４３０を配列した第２入射面４３Ｎが設けられ、光射出側に第２平面４３Ｓが設けられている。第２光学素子４３は、第２コリメーター４２から射出される第２光Ｅ２を第２光軸４Ａに直交する方向のうち幅方向Ｈに対応する方向にのみ広角化する。この際、第２光学素子４３に設けられた複数の小レンズ４３０は、幅方向Ｈにおいて隣り合う小レンズ４３０で広角化した光が重畳されるように形成されている。

光射出装置２は、図３に示すように、第１光学素子３３および第２光学素子４３から射出される光の幅方向Ｈが投写面ＳＣに沿う方向となるように配置される。すなわち、第１光射出部３および第２光射出部４は、第１光学素子３３および第２光学素子４３で広角化された光が投写面ＳＣの左右方向Ｘに沿う方向で広角化されるように配置される。すなわち、光射出装置２は、第１コリメーター３２および第２コリメーター４２から射出される第１光Ｅ１および第２光Ｅ２を、第１光軸３Ａおよび第２光軸４Ａのいずれとも異なる第１方向である左右方向Ｘに広角化させる。

また、光射出装置２は、図３に示すように、仮想中心面Ｐｖに対し、第１光射出部３および第２光射出部４が異なる方向に傾斜し、第１光射出部３が射出する光の一部と、第２光射出部４が射出する光の一部が仮想中心面Ｐｖの位置で重なる。具体的には、−Ｙ方向から見て、第１光軸３Ａが仮想中心面Ｐｖに対して時計回りの方向に傾斜し、第２光軸４Ａが仮想中心面Ｐｖに対して反時計回り方向に傾斜する。仮想中心面Ｐｖに対する第１光軸３Ａの傾斜角θａの大きさと第２光軸４Ａの傾斜角θｂの大きさは同一（θａ＝θｂ）であり、第１光射出部３と第２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る。これにより、光射出装置２は、投写面ＳＣの全面に沿う領域に光を射出して、投写面ＳＣの全面を覆うライトカーテンＬＣを作り出す。

傾斜角θａ、θｂは、投写面ＳＣの縦横比に対応した角度に設定される。例えば、光射出装置２は、縦横比が１６：１０の横長の投写面ＳＣに沿って効率良く光を射出するように構成される。具体的には、光射出装置２から最も遠い位置となる投写面ＳＣの下辺の左右の端部に向かう光が最も強度が高くなるようにするため、第１光軸３Ａが投写面ＳＣの下辺の左側の端部に向かい、且つ、第２光軸４Ａが投写面ＳＣの下辺の右側の端部に向かうように、傾斜角θａ、θｂが設定される。なお、投写面ＳＣの縦横比は、１６：１０に限定されるものではなく、他の値であってもよい。例えば、２：１であってもよい。縦横比が２：１の場合には、傾斜角θａ、θｂは４５°に設定される。

光射出装置２は、第１光射出部３の光路と第２光射出部４の光路とが交差していることにより、図３に示すように、第１光射出部３が射出する光と第２光射出部４が射出する光が光射出装置２に近い位置で重なる。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。

（ライトカーテンの形状）
図５は、装置本体２１に対してカバーレンズ２２が傾いて設置された状態を示す模式図である。図５の状態は、装置本体２１からの光の出射方向は投写面ＳＣに沿う方であるが、カバーレンズ２２を支持するフレームが投写面ＳＣに対して傾いて設置された状態を示す。図５の設置状態では、カバーレンズ２２は、第１光射出部３および第２光射出部４に対して傾いている。上記のように、カバーレンズ２２は、左右方向Ｘに略平行な第１軸Ｌを中心として回転可能に支持され、第１光射出部３および第２光射出部４に対するカバーレンズ２２の傾斜角度を調整可能となっている。

図６は、本実施形態のライトカーテンＬＣの形状を模式的に示す説明図である。図６は、第１光射出部３および第２光射出部４に対するカバーレンズ２２の傾斜角度Ｒが５°であるときのライトカーテンＬＣの形状である。本実施形態の光射出装置２は、図５に示すように、第１光射出部３および第２光射出部４に対してカバーレンズ２２が傾いて設置されていても、図６に示すように、ライトカーテンＬＣが平坦な形状を維持できるように構成されている。上記のように、第１光射出部３および第２光射出部４からの光の出射位置Ｑは投写面ＳＣから距離Ｄだけ離れているため、ライトカーテンＬＣは、投写面ＳＣから距離Ｄだけ離れた位置に形成されている。

図７は、カバーレンズ２２の曲率中心と第１光および第２光の拡散中心を模式的に示す説明図である。ここで、図７を参照して、第１光射出部３および第２光射出部４に対してカバーレンズ２２が傾いて設置されたとしてもライトカーテンＬＣの形状が変わらない原理について説明する。上記のように、カバーレンズ２２は、仮想中心面Ｐｖを中心として対称に配置される第１曲面部２５および第２曲面部２６を備える。第１光射出部３から出射する光は第１曲面部２５を透過し、第２光射出部４から出射する光は第２曲面部２６を透過する。

第１光射出部３において、第１コリメーター３２から第１光学素子３３の第１入射面３３Ｎへ入射した第１光Ｅ１は、第１光学素子３３内の第１拡散中心３５において左右方向Ｘに最も集光され、第１拡散中心３５を起点として左右方向Ｘに広角化される。同様に、第２光射出部４において、第２コリメーター４２から第２光学素子４３の第２入射面４３Ｎへ入射した第２光Ｅ２は、第２光学素子４３内の第２拡散中心４５において左右方向Ｘに最も集光され、第２拡散中心４５を起点として左右方向Ｘに広角化される。図７に示すように、本実施形態の光学素子体３４では、第１拡散中心３５および第２拡散中心４５は、いずれも１点ではなく、所定の大きさを持つ領域である。第１拡散中心３５および第２拡散中心４５は、仮想中心面Ｐｖに対して対称な位置にある。

カバーレンズ２２は、第１曲面部２５および第２曲面部２６を持つふた山のレンズ形状であり、第１曲面部２５および第２曲面部２６は、仮想中心面Ｐｖに対して対称に配置される。第１曲面部２５の曲率中心である第１曲率中心Ｐ１は、前後方向Ｙから見て第１光学素子３３の第１拡散中心３５と重なる位置にある。また、第２曲面部２６の曲率中心である第２曲率中心Ｐ２は、前後方向Ｙから見て第２光学素子４３の第２拡散中心４５と重なる位置にある。

本実施形態では、このように、第１曲率中心Ｐ１が第１拡散中心３５と重なっており、且つ、第２曲率中心Ｐ２が第２拡散中心４５と重なっているため、第１軸Ｌを中心としてカバーレンズ２２を傾けたとしても、第１曲面部２５の内側面２３に対する光の入射角度と、第１曲面部２５の外側面２４に対する光の入射角度とが一致する状態が維持される。そのため、カバーレンズ２２を傾けたとしても、第１曲面部２５を透過する光の方向は屈折によって変化することがない。同様に、第２曲面部２６を透過する光の方向についても、屈折によって変化することがない。そのため、第１光射出部３および第２光射出部４に対してカバーレンズ２２が傾いて設置されたとしてもライトカーテンＬＣの形状が歪むことはなく、図６に示すように、平坦な形状のライトカーテンＬＣが形成される。

（比較例のカバーガラスによるライトカーテンの形状）
図８は、比較例１のライトカーテンＬＣの形状を模式的に示す説明図である。また、図９は、比較例２のライトカーテンＬＣの形状を模式的に示す説明図である。比較例１、２の光射出装置は、カバーレンズの形状を除き、本実施形態と同一に構成されている。図８、図９は、本実施形態と同様に、第１光射出部３および第２光射出部４に対するカバーレンズの傾斜角度が５°であるときのライトカーテンＬＣの形状を示す。

図８において模式的に示すように、比較例１では、カバーレンズ２２Ａは１つの曲面部を備えた円弧形状であり、曲率中心Ｐは仮想中心面Ｐｖ上に位置する。カバーレンズ２２Ａは、左右方向Ｘから見た場合に、第１拡散中心３５および第２拡散中心４５と曲率中心Ｐとが異なる位置にある。このような構成では、カバーレンズ２２Ａが第１軸Ｌを中心として傾いたとき、カバーレンズ２２Ａの内側面に対する光の入射角度と、カバーレンズ２２Ａの外側面に対する光の入射角度とが一致しない。そのため、カバーレンズ２２Ａを透過する光の方向は屈折によって変化するため、図８に示すようにライトカーテンＬＣの形状が歪んでしまう。

一方、図９に示すように、比較例２のカバーレンズ２２Ｂは、仮想中心面Ｐｖを中心として対称な第１平坦部２７および第２平坦部２８を備えた形状である。このような構成では、カバーレンズ２２Ｂが第１軸Ｌを中心として傾いたとき、カバーレンズ２２Ｂの内側面に対する光の入射角度と、カバーレンズ２２Ｂの外側面に対する光の入射角度とが一致する状態が維持される。従って、比較例２では、本実施形態と同様に、第１光射出部３および第２光射出部４に対してカバーレンズ２２Ｂが傾いて設置されたとしても、ライトカーテンＬＣの形状が歪むことはない。しかしながら、比較例２のカバーレンズ２２Ｂは、以下に説明するように、界面反射による光のロスが本実施形態のカバーレンズ２２よりも大きい。

（カバーレンズへの光の入射角度）
図１０は、本実施形態のカバーレンズ２２に対する光の入射角度分布を示すグラフである。また、図１１は、比較例１のカバーレンズ２２Ａに対する光の入射角度分布を示すグラフであり、図１２は、比較例２のカバーレンズ２２Ｂに対する光の入射角度分布を示すグラフである。図１０〜図１２の横軸は入射角度であり、縦軸は入射光量（エネルギー）である。光射出装置２における光の出射位置Ｑと投写面ＳＣとの前後方向Ｙの距離Ｄを１０ｍｍとし、投写面ＳＣの幅Ｗｓｃ（図６参照）を２１５４ｍｍとし、投写面ＳＣの高さＨｓｃ（図６参照）を１３４６ｍｍとする条件の下で、カバーレンズ２２、２２Ａ、２２Ｂに対する光の入射角度分布をシミュレーションした結果、図１０〜図１２のデータが得られた。

図１０に示すように、本実施形態のカバーレンズ２２は、第１拡散中心３５および第２拡散中心４５のそれぞれに対応して２つの曲面部が設けられているため、入射角度の最大値は４０°程度である。一方、図１１に示すように、比較例１のカバーレンズ２２Ａは、曲面部が１つのみであるため、本実施形態のカバーレンズ２２よりも入射角度の大きい光が多く、入射角度の最大値は６０°程度である。そして、図１２に示すように、比較例２のカバーレンズ２２Ｂは、第１平坦部２７および第２平坦部２８によって構成されているため、円弧形状の比較例１よりもさらに入射角度の大きい光が多く、入射角度の最大値は８０°程度である。

このように、比較例２のカバーレンズ２２Ｂの形状は、ライトカーテンＬＣの形状が歪むことはないものの、第１光射出部３および第２光射出部４からカバーレンズ２２Ｂに入射する光の入射角度が大きいため、界面反射による光のロスが大きい。

（本形態の主な作用効果）
以上のように、本実施形態の光射出装置２は、第１光射出部３および第２光射出部４を備えており、第１光射出部３は、光を射出する第１光源３１と、第１光源３１から射出された光を第１光軸３Ａに対して略平行化する第１コリメーター３２と、第１コリメーター３２から射出された第１光Ｅ１を、第１光軸３Ａと異なる第１方向である左右方向Ｘについて広角化する第１光学素子３３を備える。また、第２光射出部４は、光を射出する第２光源４１と、第２光源４１から射出された光を第２光軸４Ａに対して略平行化する第２コリメーター４２と、第２コリメーター４２から射出された第２光Ｅ２を、第２光軸４Ａと異なる第１方向である左右方向Ｘについて広角化する第２光学素子４３を備える。さらに、第１光学素子３３および第２光学素子４３の下流側には、第１曲面部２５および第２曲面部２６を備える曲面形状のカバーレンズ２２が設けられている。

本実施形態の光射出装置２は、カバーレンズ２２の第１曲面部２５の曲率中心である第１曲率中心Ｐ１と、第１光学素子３３において第１光Ｅ１が広角化される起点となる第１拡散中心３５とが重なり、且つ、第２曲面部２６の曲率中心である第２曲率中心Ｐ２と、第２光学素子４３において第２光Ｅ２が広角化される起点となる第２拡散中心４５とが重なる。従って、第１光射出部３および第２光射出部４に対してカバーレンズ２２が傾いたとしても、カバーレンズ２２を透過する光がその出射方向に応じて屈折してライトカーテンＬＣが歪むことはない。また、第１光射出部３および第２光射出部４からカバーレンズ２２に入射する光の入射角度が小さいため、界面反射による光のロスを小さくすることができる。よって、ライトカーテンＬＣの歪みが少なく、かつ、ライトカーテンＬＣの光量の低下が少ない。よって、本実施形態の光射出装置２を備えた画像表示システムは、投写面ＳＣの上部におけるタッチ操作の操作性を向上させることができる。

本実施形態では、左右方向Ｘに略平行な回転軸線である第１軸Ｌを中心としてカバーレンズ２２が回転可能に支持されている。従って、第１光射出部３および第２光射出部４に対してカバーレンズ２２が傾斜していた場合に、カバーレンズ２２の取付角度を適正な角度に調整することが可能である。

本実施形態では、第１光学素子３３および第２光学素子４３は、パウエルレンズからなる小レンズ３３０、４３０をアレイ化したレンズアレイを備えている。このように、パウエルレンズをアレイ化することによって、隣り合う小レンズ３３０、４３０によって広角化された光が重畳される。従って、第１光源３１と第１光学素子３３との位置精度の低下、および、第２光源４１と第２光学素子４３との位置精度の低下があっても、投写面ＳＣに沿う方向の光の強度分布の偏りを抑制することができる。よって、第１光源３１と第１光学素子３３との位置合わせ精度の緩和、および、第２光源４１と第２光学素子４３との位置合わせ精度の緩和が可能となる。

［変形例］
（１）本実施形態では、光学素子として、パウエルレンズからなる小レンズをアレイ化したレンズアレイを用いているが、単一のパウエルレンズを用いてもよい。

（２）本実施形態では、第１光軸３Ａと第２光軸４Ａとが第１光学素子３３および第２光学素子４３の光路前段で交差するが、第１光軸３Ａと第２光軸４Ａとが交差しないように第１光射出部３と第２光射出部４を構成してもよい。

［他の実施形態］
本発明は、上記の各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。例えば、本実施形態の画像表示システム１００は、プロジェクター１によって投写面ＳＣに映像光ＧＬを投写するものであったが、投写面ＳＣは画像を表示する表示面であればよい。例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示面を光射出装置によって形成されるライトカーテンで覆う構成であってもよい。

１…プロジェクター、２…光射出装置、３…第１光射出部、３Ａ…第１光軸、４…第２光射出部、４Ａ…第２光軸、５…筐体、１０…ペン、１１…投写用光源、１２…光変調装置、１３…投写レンズ、１４…制御部、１５…投写装置、１６…撮像装置、２１…装置本体、２２、２２Ａ、２２Ｂ…カバーレンズ、２３…内側面、２４…外側面、２５…第１曲面部、２６…第２曲面部、２７…第１平坦部、２８…第２平坦部、３１…第１光源、３２…第１コリメーター、３３…第１光学素子、３３Ｎ…第１入射面、３３Ｓ…第１平面、３４…光学素子体、３５…第１拡散中心、４１…第２光源、４２…第２コリメーター、４３…第２光学素子、４３Ｎ…第２入射面、４３Ｓ…第２平面、４５…第２拡散中心、１００…画像表示システム、３３０…小レンズ、４３０…小レンズ、Ｄ…光の出射位置と投写面との前後方向の距離、Ｅ１…第１光、Ｅ２…第２光、ＧＬ…映像光、Ｈ…幅方向、Ｈｓｃ…投写面の高さ、Ｌ…第１軸、ＬＣ…ライトカーテン、Ｍ…支持装置、Ｐ…曲率中心、Ｐ１…第１曲率中心、Ｐ２…第２曲率中心、Ｐｖ…仮想中心面、Ｑ…出射位置、Ｒ…傾斜角度、ＲＬ…反射光、ＳＣ…投写面、Ｖ…積層方向、Ｗｓｃ…投写面の幅、Ｘ…左右方向、Ｙ…前後方向、Ｚ…鉛直方向。

Claims (5)

1. 第１光源と、
   前記第１光源から射出された光を前記第１光源の光軸である第１光軸に対して略平行化する第１コリメーターと、
   第２光源と、
   前記第２光源から射出された光を前記第２光源の光軸である第２光軸に対して略平行化する第２コリメーターと、
   前記第１コリメーターから射出される第１光、および、前記第２コリメーターから射出される第２光を、前記第１光軸および前記第２光軸のいずれとも異なる第１方向について広角化する光学素子と、
   前記光学素子の下流側に設けられ、第１曲面部および第２曲面部を備える曲面形状のカバーレンズと、を有し、
   前記光学素子は、第１拡散中心を起点として前記第１光を前記第１方向に広角化し、且つ、第２拡散中心を起点として前記第２光を前記第１方向に広角化し、
   前記第１光軸および前記第２光軸と直交する方向から見た場合に、前記カバーレンズは、前記第１曲面部の曲率中心である第１曲率中心と前記第１拡散中心とが重なり、且つ、前記第２曲面部の曲率中心である第２曲率中心と前記第２拡散中心とが重なることを特徴とする光射出装置。
2. 前記カバーレンズは、前記第１方向に略平行な回転軸線を中心として回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の光射出装置。
3. 前記光学素子は、パウエルレンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の光射出装置。
4. 前記光学素子は、複数の小レンズが前記第１方向に並ぶ入射面を備え、
   前記小レンズはパウエルレンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の光射出装置。
5. 請求項１から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、
   投写面と、
   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前記投写面に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。