JP4994625B2 - 画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶プロジェクタ等の画像投射装置に関し、さらに詳しくは投射画像の色調整や明るさ調整を行うための受光系を有する画像投射装置に関する。

最近の液晶プロジェクタ等の画像投射装置には、オートフォーカス機能、オートキーストン歪み（台形歪み）補正機能などが搭載されている。また、壁等の投射面が白色以外の色を有する場合に、白色投射面に投射した場合と同等の色や明るさの画像を投射できるように色補正や明るさ補正を行う機能も搭載されるようになってきている。このような色補正や明るさ補正を行うためには、投射面のうち画像投射領域からの反射光を受光して投射画像の色や明るさの情報を得るための受光系（測光系）が必要となる。

従来の受光系は、光電変換素子である受光素子と、該受光素子に投射面側からの光を集光するレンズとにより構成されている。そして、該受光系の光の取り込み範囲は、画像投射領域の全体をカバーするように広く設定されていることが多い。図１３には、従来の受光系の構成を示している。

図１３において、２０３は受光素子であり、２０２はレンズである。２０５は投射画像（画像投射領域）である。レンズ２０２には投射画像２０５よりも広い範囲２０６からの光が入射し、該光は受光素子２０３上に到達する。

このような測光技術は、液晶プロジェクタの分野に限らなければカメラ等の撮像装置に用いられている（例えば、特許文献１）。
特開平０６−２５８６９１号公報

しかしながら、従来の受光系には、レンズ２０２に入射する光を制限する絞りが設けられていない。このため、図１３に示すように、投射面上の投射画像２０５の近傍に電灯等の発光体２０７が存在するような場合には、該発光体２０７からの光もレンズ２０２を通して受光素子２０３に入射してしまう。この場合、受光素子２０３からの出力には発光体２０７からの光に対応したノイズ成分が含まれることになるため、該出力に基づいて投射画像の色や明るさを制御しても、適正な制御が行えない。また、発光体２０３に限らず、遮光していない窓が投射面の近くに存在する場合も同様である。

本発明は、画像投射領域からの光以外の光が受光素子に入射するのを極力避けることができるようにした受光系を有する画像投射装置を提供することを目的り１つしている。

本発明の一側面としての画像投射装置は、ズーム機能を有し、投射面の画像投射領域に画像を投射する投射系と、投射面側からの光を受ける受光系とを有し、前記受光系は、受光素子と、入射光を前記受光素子上に集光する集光光学系と、前記受光素子に入射する光を前記ズーム機能により最小とされた前記画像投射領域からの光に制限する光制限部材とを有し、前記受光素子からの出力に基づいて投射画像の色調整又は明るさ調整を行う調整手段を有し、前記受光素子は、前記集光光学系の焦点位置よりも該集光光学系に近い位置に配置されることを特徴とする。
また、本発明の他の側面としての画像投射装置は、投射面の画像投射領域に画像を投射する単焦点の投射系と、投射面側からの光を受ける受光系とを有し、前記受光系は、受光素子と、入射光を前記受光素子上に集光する集光光学系と、前記受光素子に入射する光を前記画像投射領域からの光に制限する光制限部材を有し、前記受光素子からの出力に基づいて投射画像の色調整又は明るさ調整を行う調整手段を有し、前記受光素子は、前記集光光学系の焦点位置よりも該集光光学系に近い位置に配置されることを特徴とする。
また、本発明の他の側面としての画像投射装置は、ズーム機能を有し、投射面の画像投射領域に画像を投射する投射系と、投射面側からの光を受ける受光系とを有し、前記受光系は、各色用の受光領域が配列された受光素子と、入射光を前記受光素子上に集光する集光光学系と、前記受光素子に入射する光を前記ズーム機能により最小とされた前記画像投射領域からの光に制限する光制限部材を有し、前記受光素子からの出力に基づいて投射画像の色調整又は明るさ調整を行う調整手段を有し、前記受光素子は、前記集光光学系の焦点位置とは異なる位置に配置され、前記画像投射領域における前記各色用の受光領域の光取り込み範囲は、互いに重なり合うことを特徴とする。
また、本発明の他の側面としての画像投射装置は、投射面の画像投射領域に画像を投射する単焦点の投射系と、投射面側からの光を受ける受光系とを有し、前記受光系は、各色用の受光領域が配列された受光素子と、入射光を前記受光素子上に集光する集光光学系と、前記受光素子に入射する光を前記画像投射領域からの光に制限する光制限部材を有し、前記受光素子からの出力に基づいて投射画像の色調整又は明るさ調整を行う調整手段を有し、前記受光素子は、前記集光光学系の焦点位置とは異なる位置に配置され、前記画像投射領域における前記各色用の受光領域の光取り込み範囲は、互いに重なり合うことを特徴とする。

本発明によれば、光制限部材によって画像投射領域の近くに存在する発光体や窓等からの光を遮断し、画像投射領域からの光だけを受光素子に入射させることができる。したがって、該受光素子からの出力に基づいて適正な投射画像の色補正や明るさ補正を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である液晶プロジェクタの構成を示している。本実施例のプロジェクタは、光源ユニット１００と、照明光学系αと、色分解合成光学系βと、画像形成素子としての反射型液晶表示素子（液晶パネル）１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂと、投射レンズ１１３とにより構成される。これら光源ユニット１００、照明光学系α、色分解合成光学系β、反射型液晶表示素子１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂおよび投射レンズ１１３により画像投射系が構成される。

１０１は連続スペクトルで白色光を発光する発光管、１０２は発光管１０１からの光を所定の方向に集光するリフレクタである。発光管１０１とリフレクタ１０２により光源ユニット１００が構成される。ＡＸＬは照明光学系α、色分解合成光学系βおよび投射レンズ１５０の光軸であり、光源ユニット１００からの光の進行方向を示す。

１０３は図１の紙面に平行な方向において屈折力を有する複数のシリンドリカルレンズにより構成された第１のシリンドリカルレンズアレイ、１０４は第１のシリンドリカルレンズアレイ１０３の個々のレンズに対応した複数のシリンドリカルレンズを有する第２のシリンドリカルレンズアレイである。

１０５は無偏光光を所定の偏光光に揃える偏光変換素子、１１５はミラー、１１６はコンデンサーレンズである。

１０６はダイクロイックミラーであり、青（Ｂ：４３０〜４９５ｎｍ）と赤（Ｒ：５９０〜６５０ｎｍ）の光を透過し、緑（Ｇ：５０５〜５８０ｎｍ）の光を反射する。１０７はＧ光とＲ光の中間の波長領域の光を一部カットするカラーフィルタである。１０８ａ，１０８ｂはともに、Ｂ光の偏光方向を９０度変換し、Ｒ光の偏光方向は変換しない第１の色選択性位相差板および第２の色選択性位相差板である。

１０９ａ，１０９ｂは第１の１／２波長板および第２の１／２波長板である。１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃはＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタおよび第３の偏光ビームスプリッタである。

１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂはそれぞれ、原画を形成し、入射した光を反射するとともに画像変調する赤用反射型液晶パネル、緑用反射型液晶パネルおよび青用反射型液晶パネルである。ここで、これら液晶パネル１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂには駆動回路１２０が接続され、駆動回路１２０には、パーソナルコンピュータ、カメラ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオデッキ、放送受信器等の画像情報供給装置１３０からの画像情報が供給される。駆動回路１２０は、入力された画像情報に基づいて液晶パネル１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂを駆動し、画像情報に対応した各色用の原画を形成させる。

１１２ｒ，１１２ｇ，１１２ｂはそれぞれ、赤用の１／４波長板、緑用の１／４波長板、青用の１／４波長板である。なお、ダイクロイックミラー１０６から第３の偏光ビームスプリッタ１１０ｃまでの光路を構成する光学系は、光の色分離と色合成とを行う色分離合成光学系βである。１１３は投射レンズである。

次に、光学的な作用を説明する。発光管１０１から発した光はリフレクタ１０２により所定の方向に集光される。リフレクタ１０２は放物面形状を有しており、放物面の焦点位置からの光は放物面の対称軸に平行な光束となる。この平行光束は第１レンズアレイ１０３により複数の光束に分割され、かつ集光され、第２レンズアレイ１０４の近傍に複数の光源像を形成して、偏光変換素子１０５に至る。

偏光変換素子１０５は、入射側から順に、偏光分離面と反射面と１／２波長板とを有している。偏光変換素子１０５に入射したマトリクスの各列の集光光束は、その列に対応した列の偏光分離面に入射し、これを透過するＰ偏光成分と反射するＳ偏光成分とに分割される。反射されたＳ偏光成分は、反射面で反射し、Ｐ偏光成分と同じ方向に出射する。一方、透過したＰ偏光成分は、１／２波長板を透過する際にＳ偏光成分と同じ偏光成分に変換され、偏光方向が揃った光（ここでは、Ｓ偏光とする）として射出する。偏光変換された複数の光束は偏光変換素子の近傍で集光した後、発散光束としてミラー１１５を介してコンデンサーレンズ１１６に至る。

コンデンサーレンズ１１６の集光作用により、複数の光束は第１および第２のシリンドリカルレンズアレイ１０３，１０４における個々のシリンドリカルレンズの形状に対応する像が形成される位置で重なり合い、矩形の均一な照明エリアを形成する。コンデンサーレンズ１１６から射出した光束は、ダイクロイックミラー１０６に入射する。ダイクロイックミラー１０６は、ＢとＲの光を透過し、Ｇの光を反射する。

図１において、偏光変換素子１０４から射出したＳ偏光は、ダイクロイックミラー１０６に対してもＳ偏光である。

Ｇ光の光路において、ダイクロイックミラー１０６を反射した光は、カラーフィルタ１０７に入射する。カラーフィルタ１０７は、ＧとＲの中間の波長領域にあたる黄色の光を反射するダイクロイックフィルタであり、これにより黄色の光が除去される。緑色に黄色成分が多いと、黄緑色になってしまうので、カラーフィルタ１０７により黄色成分を除去する方が色再現上望ましい。また、カラーフィルタ１０７は、黄色の光を吸収する特性を有していてもよい。

こうして色を調整されたＧ光は、第１の偏光ビームスプリッタ１１０ａに対してＳ偏光として入射し、その偏光分離面で反射され、Ｇ用反射型液晶パネル１１１ｇへと至る。Ｇ用反射型液晶パネル１１１ｇにおいて、Ｇ光が画像変調されて反射される。変調および反射されたＧ光のうちＳ偏光成分は、再び第１の偏光ビームスプリッタ１１０ａの偏光分離面で反射され、光源側に戻されて投射光から除去される。

一方、変調および反射されたＧ光のうちＰ偏光成分は、第１の偏光ビームスプリッタ１１０ａの偏光分離面を透過して投射光となる。このとき、すべての偏光成分をＳ偏光に変換した状態（黒を表示した状態）において第１の偏光ビームスプリッタ１１０ａとＧ用反射型液晶パネル１１１ｇの間に設けられた１／４波長板１１２ｇの複屈折主軸の１つである遅相軸を所定の方向に調整する。これにより、第１の偏光ビームスプリッタ１１０ａとＧ用反射型液晶パネル１１１ｇで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。

第１の偏光ビームスプリッタ１１０ａを透過したＰ偏光としてのＧ光は、第１の１／２波長板１０９ａによりその偏光方向を９０度回転され、第３の偏光ビームスプリッタ１１０ｃにＳ偏光として入射する。こうして第３の偏光ビームスプリッタ１１０ｃに入射したＧ光は、その偏光分離面で反射されて、投射レンズ１１３へと至る。

一方、ダイクロイックミラー１０６を透過したＲ，Ｂ光は、第１の色選択性位相差板１０８ａに入射する。第１の色選択性位相差板１０８ａは、Ｂ光のみ偏光方向を９０度回転する作用を持っている。これにより、Ｂ光はＰ偏光として、Ｒ光はＳ偏光として第２の偏光ビームスプリッタ１１０ｂに入射する。そして、Ｂ光は、第２の偏光ビームスプリッタ１１０ｂの偏光分離面を透過し、１／４波長板１１２ｂを介してＢ用反射型液晶パネル１１１ｂに至る。また、Ｒ光は該偏光分離面で反射され、１／４波長板１１２ｒを介してＲ用反射型液晶パネル１１１ｒに至る。

Ｂ用反射型液晶パネル１１１ｂにおいて、Ｂ光は画像変調されて反射される。変調されたＢ光のうちＰ偏光成分は再び偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。変調されたＢ光のうちＳ偏光成分は、偏光分離面で反射されて投射光となる。

同様に、Ｒ用反射型液晶パネル１１１ｒにおいて、Ｒ光が画像変調されて反射される。変調されたＲ光のうちＳ偏光成分は、再び偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。また、変調されたＲ光のうちＰ偏光成分は、偏光分離面を透過して投射光となる。これにより、ＢとＲの投射光は一つの光束に合成される。

こうして合成されたＢとＲの投射光は、第２の色選択性位相差板１０８ｂに入射する。第２の色選択性位相差板１０８ｂは、第１の色選択性位相差板１０８ａと同じものであり、Ｂ光の偏光方向のみを９０度回転させる。これにより、Ｒ光およびＢ光はともにＰ偏光として第３の偏光ビームスプリッタ１１０ｃに入射し、その偏光分離面を透過することでＧの投射光と合成されて投射レンズ１１３へと至る。そして、投射レンズ１１３によりスクリーンなどの投射面に投射される。

駆動回路１２０には、調整手段としての補正回路１４０が接続され、補正回路１４０には受光系を構成する受光ユニット４が接続されている。

受光ユニット４は、図中に矢印Ａで示した画像投射側から順に、光制限部材としての絞り１と、集光光学系を構成する集光レンズ２と、光電変換素子である受光素子（以下、センサという）３とにより構成されている。画像投射側から絞り１の光通過開口１ａを通過して受光ユニット４に入射した光は、集光レンズ２によって集光され、センサ３に到達する。センサ３による光電変換出力は、補正回路１４０に入力される。

補正回路１４０は、センサ３からの出力に基づいて、投射面に投射される画像の色や明るさの補正（調整）を行うよう駆動回路１２０を通じて反射型液晶表示素子１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂを制御する。具体的には、投射面が白以外の色を有する場合に、白色の投射面に投射したのと同等の色や明るさの画像が表示されるように、投射画像の色や明るさを補正する。

以下、受光ユニット４について、図２を用いて詳しく説明する。この図において、１１３は前述した投射レンズであり、１１１は反射型液晶パネルである。５は投射レンズ１１３によって投射面９（ここでは、特に白色以外の色を有する壁面）上に投射された画像（投射画像）である。

受光ユニット４は、投射レンズ１１３から射出して投射面９により反射された光を取り込む。受光ユニット４は、画像投射側（投射面９側）から順に、絞り１と、集光レンズ２と、センサ３とが配置されて構成されている。集光レンズ２の光軸７は、投射面９における投射画像５の中心８を向いている。

絞り１には光通過開口としての絞り開口１ａが形成されている。絞り開口１ａは、投射面側から見たときに、水平方向（第１の方向）にＬ１の開口幅を有し、垂直方向（第２の方向）にＬ１よりも短いＬ２の開口幅を有する矩形に形成されている。

絞り開口１ａは、図２に示すように、投射面９のうち画像５が投射された領域（画像投射領域）内の所定範囲６からの反射光のみをセンサ３に向けて通過させる大きさに形成されている。すなわち、絞り１は、センサ３に入射する光を画像投射領域からの光のみに制限する機能を有する。

図３および図４にはそれぞれ、受光ユニット４の水平断面および垂直断面を示す。水平方向とは、投射画像５の長辺方向に対応する方向であり、投射画像５の長辺に平行な方向（例えば、図に示す正面投射の場合や上下方向からの斜め投射の場合）や投射画像５の長辺を含む面の面内方向（例えば、横からの斜め投射の場合）を含む。なお、水平方向は、反射型液晶パネル１１１の長辺方向に対応する方向、すなわち、例えば液晶パネル１１１の長辺に平行な方向や該長辺を含む面の面内方向であるとも言える。

また、垂直方向とは、投射画像５の短辺方向に対応する方向であり、投射画像５の短辺に平行な方向や投射画像５の短辺を含む面の面内方向を含む。なお、垂直方向は、反射型液晶パネル１１１の短辺方向に対応する方向、すなわち、例えば液晶パネル１１１の短辺に平行な方向や該短辺を含む面の面内方向であるとも言える。

前述したように、絞り開口１ａが水平方向を長辺とする矩形に形成されているため、センサ３の光の取り込み範囲（図２〜４中に実線で示す画角）は、投射画像５の長辺方向において広く、短辺方向において狭い範囲になる。

図５には、画像投射領域におけるセンサ３の光の取り込み範囲６をより詳しく示している。センサ３には、画像投射領域（図５には符号５を付して示す）をはみ出さない範囲で、可能な限り広い範囲からの光を取り込む。該取り込み範囲６としては、画像投射領域の面積の１／３以上の面積を有する範囲とすることが好ましい。これより狭い範囲からの光を取り込んでも、投射画像の全体的な明るさや色味を検出することが難しいからである。

逆に言えば、画像投射領域の面積の１／３以上の面積を有する範囲からの光を取り込むことにより、投射画像の全体的な明るさや色味を適正に制御することができるからである。

本実施例では、所定投射距離において投射レンズ１１３をそのズーム機能によりワイド端（Ｗｉｄｅ）として最大画像を投射した場合の画像投射領域の１／３以上の面積を有する範囲６からの光を取り込むことができるように絞り開口１ａの大きさを設定している。

但し、投射レンズ１１３をテレ端（Ｔｅｌｅ）として最小画像を投射した場合の画像投射領域の１／３以上の面積を有する範囲からの光を取り込むことができるように絞り開口１ａの大きさを設定してもよい。この理由については、後述する実施例４で説明する。

なお、上記所定投射距離は、該プロジェクタが使用される最も一般的な距離に設定される。また、本実施例では、絞り１の位置を固定としているが、絞り１を受光ユニット４の光軸方向に移動可能とし、投射画像の大きさに合わせて画像投射領域からはみ出さず、かつ可能な限り広い光取り込み範囲を選択できるようにしてもよい。

さらに、図６には、本実施例におけるセンサ３の構成を示している。センサ３上には、Ｒ用受光部３ｒ、Ｇ用受光部３ｇおよびＢ用受光部３ｂが、水平方向に配列されている。このようなセンサ３を用いることにより、画像投射領域からの反射光に含まれるＲ光成分、Ｇ光成分およびＢ光成分のそれぞれの明るさ（つまりは、画像全体としての色味）を検出することができる。

ここで、図３および図４に示すように、センサ３は、集光レンズ２の焦点位置２ａよりも集光レンズ２に近い位置に配置されている。つまり、センサ３上にはピントがぼけた像が形成される。このため、画像投射領域上におけるＲ用受光部３ｒ、Ｇ用受光部３ｇおよびＢ用受光部３ｂの光取り込み範囲（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、図６に示すように、互いにオーバーラップしつつ水平方向に多少ずれた範囲となる。これにより、画像投射領域内での共通する範囲ＣでのＲ，Ｇ，Ｂの明るさを検出することができる。なお、図６では、説明のために各受光部の光取り込み範囲を大きくずらして示しているが、実際は大部分が互いにオーバーラップする。

仮に、センサ３が集光レンズ２の焦点位置２ａ上に配置されると、画像投射領域上におけるＲ用受光部３ｒ、Ｇ用受光部３ｇおよびＢ用受光部３ｂの光取り込み範囲は、互いにオーバーラップすることなく水平方向に隣接する範囲となる。このため、画像投射領域内で互いに異なる範囲でのＲ，Ｇ，Ｂの明るさしか検出することができなくなる。

具体的には、以下の式（１）で示される条件を満足することが望ましい。

１．０≦Ｌａ／Ｌｓ≦３．０ …（１）
ここで、Ｌｓはセンサ３から集光レンズ２（後述する実施例３では、凹面ミラー１２）までの距離である。また、Ｌａは集光レンズ２から絞り１までの距離である。

Ｌａ／Ｌｓが（１）式の下限値を下回ると、絞り１がレンズ２に近くなりすぎて、センサ３に入射する光を画像投射領域からの光のみに制限する絞り１の機能を十分に果たせなくなる。また、Ｌａ／Ｌｓが（１）式の上限値を上回ると、受光ユニット４が大型化して好ましくない。

ここで、画像投射領域からの光（反射光）には、投射レンズ１１３から射出されて投射画像５を表示する画像光と、該プロジェクタが使用される部屋の電灯や窓からの光の投射面９での反射光（外光）とが含まれる。受光ユニット４（センサ３）はこれら画像光と外光を含む画像投射領域からの光を取り込む。このため、画像光のみを検出したい場合には、画像を投射していない状態で受光ユニット４により外光を測定しておき、その測定結果を（画像光＋外光）の測定結果から差し引けばよい。

前述した補正回路１４０は、（画像光の明るさ）／（画像光＋外光の明るさ）の値を所定範囲に収めるように画像光の明るさを制御する、つまりは液晶パネル１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂを制御する。これにより、投射面９のもともとの明るさに対して適正な明るさの投射画像を表示することができる。

また、補正回路１４０は、画像光＋外光の色味が、投射面９が白色である場合と同等となるように液晶パネル１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂを制御する。これにより、投射面９の色にかかわらず自然な色の投射画像を得ることが可能である。

なお、本実施例では、絞り１が矩形の絞り開口１ａを有する場合について説明したが、絞り開口１ａの形状はこれに限られない。例えば、図７および図８に示すように、楕円や、８角形等の多角形でもよい。但し、いずれの形状の場合でも、水平方向の開口幅Ｌ１が垂直方向の開口幅Ｌ２よりも大きい形状とするのが望ましい。

実施例１では、センサ３においてＲ用受光部３ｒ、Ｇ用受光部３ｇおよびＢ用受光部３ｂが水平方向（投射画像５の長辺方向に対応する方向）に配列されている場合について説明した。しかし、図９に示すように、Ｒ用受光部３ｒ、Ｇ用受光部３ｇおよびＢ用受光部３ｂを垂直方向（投射画像５の短辺方向に対応する方向）に配列してもよい。

より具体的には、各受光部は水平方向に長い矩形形状を有するため、その長辺方向を投射画像５の長辺方向に対応する方向に合わせた上で、Ｒ用受光部３ｒ、Ｇ用受光部３ｇおよびＢ用受光部３ｂを垂直方向に配列する。これにより、Ｒ用受光部３ｒ、Ｇ用受光部３ｇおよびＢ用受光部３ｂの光取り込み範囲が互いにオーバーラップした共通の光取り込み範囲Ｃを、実施例１に比べて水平方向に長い形状とすることができる。つまり、横長の画像投射領域内でより水平方向に広い共通の光取り込み範囲Ｃを確保することができる。

なお、図９では、説明のために各受光部の光取り込み範囲を大きくずらして示しているが、実際は大部分が互いにオーバーラップする。

図１０には、本発明の実施例３である液晶プロジェクタにおける受光ユニット４′の構成を示している。本実施例の液晶プロジェクタの全体構成は、実施例１と同じである。

本実施例の受光ユニット４′は、画像投射側（投射面９側）から順に、絞り１と、凹面ミラー１２と、センサ３とが配置されて構成されている。凹面ミラー１２の入射側の光軸７は、投射面９における投射画像５の中心８を向いている。

本実施例では、受光ユニット４′の集光光学系として凹面ミラー１２を用い、センサ３に向かう光路を折り曲げている。これにより、実施例１のようにレンズを用いる場合に比べて、受光ユニット４′を小型化することができる。

なお、本実施例では、凹面ミラー１２によって光路を投射画像５の短辺方向に対応する方向に折り曲げているが、投射画像の長辺方向に対応する方向に折り曲げるようにしてもよい。

絞り１には、実施例１と同様に、光通過開口としての絞り開口１ａが形成されている。絞り開口１ａは、投射面側から見たときに、投射画像５の長辺方向に対応する水平方向にＬ１の開口幅を有し、投射画像の短辺方向に対応する垂直方向にＬ１よりも短いＬ２の開口幅を有する矩形に形成されている。また、絞り開口１ａは、図１０に示すように、投射面９のうち画像５が投射された領域（画像投射領域）内の所定範囲６からの反射光のみをセンサ３に向けて通過させる大きさに形成されている。すなわち、絞り１は、センサ３に入射する光を画像投射領域からの光のみに制限する機能を有する。

また、本実施例では、図１１に示すように、センサ３の光取り込み範囲６を、投射レンズ１１３のワイド端とテレ端との間のミドル（Ｍｉｄ）域での投射画像１４の大きさに合わせている。図示はしないが、センサ３上でのＲ，Ｇ，Ｂ受光部の配列方向は、図６に示した配列方向と同じである。但し、図９に示す配列方向としてもよい。

図１１は、本発明の実施例４である液晶プロジェクタにおける受光ユニット（センサ）の光取り込み範囲を示している。本実施例における液晶プロジェクタの構成および受光ユニットの構成は、実施例１，２と同じである。但し、本実施例では、センサ３の光取り込み範囲を、投射レンズ７０をテレ端にズームしたときの最小画像１１の大きさに合わせている。

投射レンズ１１３をテレ端にズームすることにより、ワイド端やミドル域にズームする場合に比べて、投射画像５が明るくなり、センサ３に入射する画像光の光量を多くすることができる。

また、テレ端での最小画像１１に光取り込み範囲を合わせることで、ワイド端での最大画像やミドル域での中間画像に光取り込み範囲を合わせる場合に比べて、投射画像周辺の不要光成分の影響をより少なくすることができる。

なお、上記各実施例では、絞り１を集光光学系よりも画像投射側に配置した場合について説明したが、集光光学系とセンサ３との間に配置してもよい。

本発明の実施例１である液晶プロジェクタの構成を示す断面図。 実施例１の液晶プロジェクタに設けられた受光ユニットの構成と該受光ユニットを構成する絞りの形状を示す概略図。 実施例１の受光ユニットの水平断面図。 実施例１の受光ユニットの垂直断面図。 実施例１の受光ユニットの光取り込み範囲を示す図。 実施例１の受光ユニットに設けられたセンサの構成と各色受光部の光取り込み範囲を示す図。 実施例１の受光ユニットに設けられた絞りの変形例を示す図。 実施例１の受光ユニットに設けられた絞りの変形例を示す図。 本発明の実施例２である液晶プロジェクタに設けられた受光ユニットのセンサの構成と各色受光部の光取り込み範囲を示す図。 本発明の実施例３である液晶プロジェクタに設けられた受光ユニットの構成と該受光ユニットを構成する絞りの形状を示す概略図。 実施例３の受光ユニットの光取り込み範囲を示す図。 本発明の実施例４である液晶プロジェクタに設けられた受光ユニットの光取り込み範囲を示す図。 従来の液晶プロジェクタに設けられた受光ユニットの構成および光取り込み範囲を示す図。

符号の説明

１ 絞り
２ 集光レンズ
３ 受光素子（センサ）
４ 受光ユニット
５ 投射画像（画像投射領域）
６ （センサの）光取り込み範囲
９ 投射面
１２ 凹面ミラー
１００ 光源ユニット
１１１ｒ，１１１ｇ，１１１ｂ 反射型液晶パネル
１１３ 投射レンズ
α 照明光学系
β 色分解合成光学系

Claims (12)

1. ズーム機能を有し、投射面の画像投射領域に画像を投射する投射系と、
   投射面側からの光を受ける受光系とを有し、
   前記受光系は、受光素子と、入射光を前記受光素子上に集光する集光光学系と、前記受光素子に入射する光を前記ズーム機能により最小とされた前記画像投射領域からの光に制限する光制限部材とを有し、
   前記受光素子からの出力に基づいて投射画像の色調整又は明るさ調整を行う調整手段を有し、
   前記受光素子は、前記集光光学系の焦点位置よりも該集光光学系に近い位置に配置されることを特徴とする画像投射装置。
2. 投射面の画像投射領域に画像を投射する単焦点の投射系と、
   投射面側からの光を受ける受光系とを有し、
   前記受光系は、受光素子と、入射光を前記受光素子上に集光する集光光学系と、前記受光素子に入射する光を前記画像投射領域からの光に制限する光制限部材を有し、
   前記受光素子からの出力に基づいて投射画像の色調整又は明るさ調整を行う調整手段を有し、
   前記受光素子は、前記集光光学系の焦点位置よりも該集光光学系に近い位置に配置されることを特徴とする画像投射装置。
3. ズーム機能を有し、投射面の画像投射領域に画像を投射する投射系と、
   投射面側からの光を受ける受光系とを有し、
   前記受光系は、各色用の受光領域が配列された受光素子と、入射光を前記受光素子上に集光する集光光学系と、前記受光素子に入射する光を前記ズーム機能により最小とされた前記画像投射領域からの光に制限する光制限部材を有し、
   前記受光素子からの出力に基づいて投射画像の色調整又は明るさ調整を行う調整手段を有し、
   前記受光素子は、前記集光光学系の焦点位置とは異なる位置に配置され、
   前記画像投射領域における前記各色用の受光領域の光取り込み範囲は、互いに重なり合うことを特徴とする画像投射装置。
4. 投射面の画像投射領域に画像を投射する単焦点の投射系と、
   投射面側からの光を受ける受光系とを有し、
   前記受光系は、各色用の受光領域が配列された受光素子と、入射光を前記受光素子上に集光する集光光学系と、前記受光素子に入射する光を前記画像投射領域からの光に制限する光制限部材を有し、
   前記受光素子からの出力に基づいて投射画像の色調整又は明るさ調整を行う調整手段を有し、
   前記受光素子は、前記集光光学系の焦点位置とは異なる位置に配置され、
   前記画像投射領域における前記各色用の受光領域の光取り込み範囲は、互いに重なり合うことを特徴とする画像投射装置。
5. 前記光制限部材は、前記集光光学系よりも画像投射側に離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の画像投射装置。
6. 前記受光素子は、前記集光光学系の焦点位置よりも該集光光学系に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１つに記載の画像投射装置。
7. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１、２、６に記載の画像投射装置。
   １．０＜Ｌａ／Ｌｓ≦３．０
   但し、Ｌｓは前記受光素子から前記集光光学系までの距離、Ｌａは前記集光光学系から前記光制限部材までの距離である。
8. 前記光制限部材は、第１の方向での開口幅が該第１の方向に対して直交する第２の方向での開口幅よりも大きい光通過開口を有し、
   前記第１の方向が、投射画像の長辺方向に対応するように設定されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の画像投射装置。
9. 前記光制限部材は、前記ズーム機能により最小とされた前記画像投射領域のうち、該領域の面積の１／３以上の面積を有する部分からの光を通過させることを特徴とする請求項１、３、５から８のいずれか１つに記載の画像投射装置。
10. 前記光制限部材は、前記画像投射領域のうち、該領域の面積の１／３以上の面積を有する部分からの光を通過させることを特徴とする請求項２、４から８いずれか１つに記載の画像投射装置。
11. 前記受光素子は、赤、緑および青用の受光領域を有し、
    これらの受光領域が、投射画像の短辺方向に対応する方向に配列されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の画像投射装置。
12. 前記各色用の受光領域は、赤、緑および青用の受光領域であり、
    これらの受光領域が、投射画像の短辺方向に対応する方向に配列されていることを特徴とする請求項３から１０のいずれか１つに記載の画像投射装置。