JP2020031004A - 光射出装置および画像表示システム - Google Patents
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Abstract
Description
(画像表示システムの構成)
図1は、実施形態1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。
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5〜8は、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に対して後方の出射位置Qから下方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だけ前後方向Yに離れている。距離Dは、例えば、10mm程度である。
装置本体21およびカバーレンズ22の位置を初期位置にして光射出装置2を設置すると、図5に示すように、投写面SCから離れた位置で投写面SCに対して略平行なライトカーテンLCが形成される。装置本体21の取付角度の調整では、第1軸L1を中心として、光の射出方向を投写面SCの側へ向ける方向である第1回転方向R(図3、図4参照)に装置本体21を回転させる。これにより、図6に示すように、ライトカーテンLCは、平面状の形状を維持したままで、投写面SCに向けて斜めに打ち下ろすように傾く。従って、投写面SCの下部の領域でライトカーテンLCが投写面SCに近づく。
カバーレンズ22の取付角度の調整では、第2軸L2を中心として、下方に凸となる曲面形状のカバーレンズ22を第1回転方向Rと同じ方向に回転させる。このとき、左右方向Xから見た場合、カバーレンズ22は投写面SCに近づく方向に回転する。これにより、図7、図8に示すように、ライトカーテンLCが平坦でなくなり、投写面SCの上端においても、投写面SCの左右方向Xの両側の隅とライトカーテンLCとの距離が小さくなる。
ここで、カバーレンズ22の取付角度の調整によってライトカーテンLCの形状が平坦でない形状に変わる原理について説明する。図9は、カバーレンズ22の曲率中心Pと第1光E1および第2光E2の拡散中心を模式的に示す説明図である。カバーレンズ22は、下方(−Z方向)に凸の曲面形状である。具体的には、実施形態1のカバーレンズ22は前後方向Yから見て円弧形状であり、カバーレンズ22の曲率中心Pは仮想中心面Pv上に位置する。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。カバーレンズ22の内側面23と外側面24の曲率中心は一致する。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、第1光射出部3および第2光射出部4を光の出射側から覆っている。従って、第1光射出部3および第2光射出部4から投写面SCに向けて出射する光は、カバーレンズ22を透過して出射される。
以上のように、実施形態1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の下流側に設けられた曲面形状のカバーレンズ22の曲率中心Pは、前後方向Yから見た場合に、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、および、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のいずれとも異なる位置である。
図11は、実施形態2に係る光射出装置2Aの概略構成を示す模式図である。実施形態2の光射出装置2Aは、カバーレンズ22Aの形状を除いて、実施形態1と同様に構成されている。従って、同一の構成については同じ符号を付して説明を省略する。また、画像表示システムへの適用も実施形態1の場合と同様であるため、説明を省略する。
(1)実施形態1、2では、第1光学素子33および第2光学素子43としてパウエルレンズを用いているが、他の指向性レンズを用いても良い。例えば、シリンドリカルレンズを用いても良い。また、実施形態1、2では、小レンズをアレイ化したレンズアレイを用いているが、単一のレンズを用いてもよい。
図12は、実施形態3に係る光射出装置2Bの概略構成を示す模式図である。実施形態3の光射出装置2Bは、光学素子として円錐ミラー6を備える。円錐ミラー6は、投写面SCとは反対側(−Y方向)に頂点61を向けて配置される。光射出部7は、円錐ミラー6の頂点61の側に配置される。光射出部7の光軸方向は前後方向Yに沿う方向である。円錐ミラー6は、光射出部7から円錐面に入射した第1光を左右方向Xに拡散させて下方に出射し、ライトカーテンLCを形成する。円錐ミラー6は、下方から円弧形状のカバーレンズ22Bによって覆われている。カバーレンズ22Bは、左右方向Xに略平行な第2軸L2を中心として回転可能に支持される。なお、カバーレンズ22Bは、円弧形状でなく楕円弧形状であってもよい。
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、上記各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。
Claims (10)
- 光源と、
前記光源から射出された光を前記光源の光軸に対して略平行化するコリメーターと、
前記コリメーターから射出される第1光を、前記光軸と異なる第1方向について第1拡散中心を起点とし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た曲面形状のカバーレンズと、を有し、
前記光軸および前記第1方向と直交する方向から見た場合に、前記カバーレンズの曲率中心は、前記第1拡散中心と異なる位置であり、
前記カバーレンズは、前記光軸を含む面に対して傾いていることを特徴とする光射出装置。 - 前記カバーレンズは、前記光軸および前記第1方向と直交する方向から見て円弧形状または楕円弧形状であることを特徴とする請求項1に記載の光射出装置。
- 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た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、前記カバーレンズの曲率中心は、前記第1拡散中心、および、前記第2拡散中心のいずれとも異なる位置であり、
前記カバーレンズは、前記第1光軸、および、前記第2光軸を含む面に対して傾いていることを特徴とする光射出装置。 - 前記カバーレンズは、前記第1光軸、前記第2光軸、および前記第1方向と直交する方向から見て円弧形状または楕円弧形状であることを特徴とする請求項3に記載の光射出装置。
- 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から4の何れか一項に記載の光射出装置。
- 前記光学素子は、指向性レンズであることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の光射出装置。
- 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前記指向性レンズであることを特徴とする請求項6に記載の光射出装置。 - 前記光学素子は、円錐ミラーであることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の光射出装置。
- 請求項1から8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。 - 前記カバーレンズは、前記光射出装置から射出される光の射出方向を前記投写面の側へ向ける方向に傾いていることを特徴とする請求項9に記載の画像表示システム。
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