JP2004361771A - 背面投写型プロジェクタおよびその使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スクリーン投影面30に投影される変調光の光軸R−Sをスクリーン投影面30の法線N−Nに対して傾斜させ、実投影範囲EFGHを収容する台形状の範囲ABCDに投影する。また、スクリーン投影面30の後方に反射鏡20を配置し、変調光を投影する投影部10をスクリーン投影面30の側方に配置して、変調光を一旦後方に向けて投影した後、反射鏡20において屈折させる。さらに、映像情報を補正して歪みのない映像を投影する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は背面投写型プロジェクタ、特に、スクリーン投写面の後方から投写光を投写する背面投写型プロジェクタおよびその使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7は従来の背面投写型プロジェクタ、特に、遊技装置に設置された背面投写型プロジェクタを模式的に示す断面図であって、(a)は直接投写するもの、(b)は反射鏡を介して投写するものである。
図7の(a)において、背面投写型プロジェクタ5は、画像情報に応じて変調された投写光を投写する投写部10と、該投写光が投写されるスクリーン投写面30(図中、斜線にて示す)とを有し、投写される投写光の光軸R−S(図中、点線にて示す)がスクリーン投写面30の法線N−Nに一致している。このため、画像情報に忠実な画像がスクリーン投写面30上に再現される。(例えば、特許文献1参照。)。
また、図7の(b)において、背面投写型プロジェクタ6は反射鏡20を有し、反射鏡20を用いて光軸(図中、点線にて示す)を直角に向きを変えさせている。すなわち、投写部10からスクリーン投写面30に平行に出射された投写光(光軸R−M)は、反射鏡20で反射されてスクリーン投写面30の法線N−Nに一致する光軸M−Sとなって、スクリーン投写面30に投写される。なお、40はスクリーン投写面30を保持するスクリーン枠、50はスクリーン枠40が設置され図示しない機器を収納する筐体である(例えば、特許文献2参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−155442号公報(第3頁、図1)
【特許文献2】
特開平7−155442号公報(第4頁、図12)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の背面投写型プロジェクタ5、6は、画像情報に忠実な画像がスクリーン投写面30上に再現されるものであるため、画像情報が、例えば、アスペクト比4:3または16:9の長方形の液晶パネルによって付与される場合、実際に映し出されるスクリーン投写面30上の画像(以下、実投写範囲と称す)は液晶パネルのアスペクト比に同じアスペクト比の長方形になっていた。
図8は従来の背面投写型プロジェクタにおける実投写範囲を模式的に説明する正面図である。図中、斜線にて示す略楕円状の範囲EFGHは遊技者が視認することができる範囲(以下、有効投写範囲と称す)である。この有効投写範囲EFGHは、遊技機に応じて、例えば、矩形、円形、扇型等様々な形状の場合がある。一方、矩形範囲TUVWは投写部10から投写された光の実投写範囲を示す。
なお、説明を容易にするため、スクリーン投写面30は有効投写範囲EFGHに等しい範囲に設置されたものとしているため、実際に映し出される光は(実投写範囲TUVW)は、スクリーン投写面30を保持するスクリーン枠40にも投写されることになる。一方、スクリーン投写面30が十分に広い場合には、実投写範囲TUVWの全域がスクリーン投写面30内にあって、その一部が視認されることになる。
【0005】
このとき、有効投写範囲EFGHは実投写範囲TUVWの一部に限定されるため、実投写範囲TUVWから有効投写範囲EFGHを除いた中抜きの矩形範囲(以下、無効投写範囲と称す)は、遊技者からは視認されないにもかかわらず、有効投写範囲EFGHと同様に光が照射されるから、実際に有効な範囲における光の利用効率が低下するという問題点があった。
また、鉛直方向の有効投写高さE−Gを実投写範囲内に収容するために、水平方向では実投写幅を図中Q−Qで示す幅まで拡大する必要があるから、実投写幅Q−Qは有効投写幅F−Hに対して必要以上に拡大している(有効投写幅F−Hに対する実投写幅Q−Qの比率が大きい)。すなわち、画像が余計に拡大されることによって投写距離が延長し、装置が大型化するという問題点があった。
【0006】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、無効投写範囲を狭くして光の利用効率を向上するとともに、投写距離を短縮して装置の小型化を可能にする背面投写型プロジェクタを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る背面投写型プロジェクタは、画像情報に応じて変調された投写光を投写する投写部と、該投写光が投写されるスクリーン投写面とを有する背面投写型プロジェクタであって、
前記スクリーン投写面に投写される投写光の光軸を前記スクリーン投写面の形状に応じて前記スクリーン投写面の法線に対して傾斜させたことを特徴とする。
これにより、スクリーン投写面に投写される画像が傾斜方向に延長される。したがって、スクリーン投写面(実投写範囲に相当する)のアスペクト比が液晶パネルのアスペクト比に限定されることなく、スクリーン投写面を収容するより小さな範囲に限って画像を投写することができる。このため、無効投写範囲が減少して光の利用効率が向上し、投写された画像の照度向上または照明手段の容量低減が可能になる。また、投写倍率が低下するから、光路が短縮して装置が小型になる。
【0008】
また、本発明に係る背面投写型プロジェクタは、前記スクリーン投写面の後方に配置され、前記投写部から投写された投写光を反射する反射鏡を有することを特徴とする。これにより、反射鏡の設置姿勢を変更するだけで、投写される光の実投写範囲がスクリーン投写面の形状に対応したものになる。また、投写光の光路がV字状に屈折するから、装置が小型になる。
【0009】
また、本発明に係る背面投写型プロジェクタは、前記投写部が前記スクリーン投写面の下方側に配置され、前記投写光が該投写部から前記反射鏡を介して前記スクリーン投写面に投写されることを特徴とする。これにより、投写部がスクリーン投写面と反射鏡とによって挟まれた範囲に配置され、装置の奥行き(前後方向の厚さ)が薄くなる。
【0010】
また、本発明に係る背面投写型プロジェクタは、前記画像情報を、前記傾斜投写により生ずる画像歪を補正する処理を加えた仮想画像情報に変換することを特徴とする。これにより、スクリーン投写面に実際に映し出される画像は歪のないものになる。
【0011】
さらに、本発明に係る背面投写型プロジェクタは、前記仮想画像情報への変換が、前記傾斜に伴って投写光の光路が長くなった範囲から短かくなった範囲に向かって、前記画像情報を形成する液晶パネル上の画素を漸次幅狭にすることを特徴とする。これにより、液晶パネル上に台形補正された仮想画像情報が作成される。
【0012】
さらに、本発明に係る背面投写型プロジェクタの使用方法は、前記いずれかに記載の背面投写型プロジェクタを用い、そのスクリーン投写面を遊技のための表示面として使用することを特徴とする。これにより、遊技のための表示面の形状に対応して前記性能を発揮する背面投写型プロジェクタの使用ができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
(背面投写型プロジェクタ)
以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら説明する。なお、各図において、同一符号は同一物又は相当物を示すものとし、一部の説明を省略する。
図1は本発明の実施の形態に係る背面投写型プロジェクタを模式的に示す断面図であって、(a)は直接投写するもの、(b)は反射鏡を介して投写するものである。
【0014】
図1の(a)において、背面投写型プロジェクタ1は、投写部10の投写方向がスクリーン投写面30に対して傾斜している。すなわち、投写される投写光の光軸R−S(図中、点線にて示す)がスクリーン投写面30の法線N−Nに対して所定の角度だけ傾斜している。この所定の角度(以下、傾斜角度と称する)とは、実投写範囲のアスペクト比を有効投写範囲のアスペクト比に略同一にするような角度である。すなわち、有効投写範囲が縦長の場合、該傾斜角度は大きくなる。
【0015】
図1の(b)において、背面投写型プロジェクタ2は、投写部10から斜め後方上向きに出射された投写光が、スクリーン投写面30の後方に配置した反射鏡20によって斜め前方上向きに反射され、スクリーン投写面30に投写されている。すなわち、投写部10から出射された投写光(光軸R−M)はスクリーン投写面30に平行でなく、また、反射鏡20において反射した投写光の光軸R−Mはスクリーン投写面30の法線N−Nに平行でない。
【0016】
特に、背面投写型プロジェクタ2は、投写部10がスクリーン投写面30の下方に配置され(スクリーン投写面30と反射鏡20とによって挟まれる奥行きの範囲内に配置され)、投写部10から一旦後方に向けて投写した投写光を、反射鏡20によって前方に反射してからスクリーン投写面30に投写するため、投写光の光軸がV字状に屈曲するから、背面投写型プロジェクタ2の奥行きを薄くすることが可能になる。また、投写部10とスクリーン投写面30と反射鏡20とを収容する筐体50を有するから、図示しない各機器が前後方向で厚さの薄い筐体50に収容され、搬送、保管および設置が容易になるとともに、投写環境が保全される。
【0017】
図2は本発明の実施の形態に係る背面投写型プロジェクタにおける実投写範囲を模式的に説明する正面図である。図2において、前記のように、投写される投写光の光軸がスクリーン投写面30の法線に対して傾斜しているから、実投写範囲は縦長に変形して、そのアスペクト比が有効投写範囲EFGH(斜線にて示す範囲)のアスペクト比により近似したものになっている。このとき、光路が長い程大きく拡大されるから、光路のより長い上側が光路のより短い下側よりも水平方向で引き延ばされ、投写される画像は逆台形を呈する。さらに、実投写範囲を相似形のまま縮小して(投写部10とスクリーン投写面30との距離を短縮、または投写拡大率を低下して)、有効投写範囲EFGHをカバーできる大きさにしたものが図示する実投写範囲ABCDである。
したがって、実投写範囲ABCDは有効投写範囲EFGHを効果的にカバーするから、無効投写範囲が減少して光の利用効率が大幅に改善される。また、水平方向で実投写幅P−Pが有効投写幅F−Hに近づいている(有効投写幅F−Hに対する実投写幅P−Pの比率が小さくなる)から、画像の余計な拡大がない分、投写される投写光の光路が短縮して装置が小型になる。
特に、反射鏡20を配置した場合には、その配置姿勢(傾き角度)を変更するだけで、実投写範囲ABCDの形状の調整が容易にできる。
【0018】
なお、前記はスクリーン投写面30が、実際に視認することができる範囲である有効投写範囲EFGHと同一である場合について説明しているが、スクリーン投写面30を有効投写範囲EFGHより広い範囲にしてもよい。例えば、所定の形状(円形、扇形、異形等)の開口部を有するマスクをスクリーン投写面30に添設して、前面側からは、該所定の形状の範囲の画像(有効投写範囲EFGHに相当する)のみ視認するようにしてもよい。
さらに、前記は有効投写範囲が液晶パネルよりも縦長の場合において、投写される投写光の光軸を鉛直面内で傾斜させているが、有効投写範囲が液晶パネルよりも横長の場合には、投写部10をスクリーン投写面30の側方に配置して、前記光軸を水平面内で傾斜させればよい。
【0019】
(画像の歪の補正)
次に、スクリーン投写面に対して斜めに投写することに伴って生じる画像の歪の補正について説明する。
図3および図4は、それぞれ本発明の実施の形態に係る背面投写型プロジェクタにおける投写画像の補正を模式的に説明する正面図であって、図3はその補正のない場合、図4はその補正のある場合である。
図3の(a)に示す矩形状の液晶パネル(実線にて示す)上に円形画素I1J1K1L1(点線にて示す)が形成されている。このとき、矩形状の液晶パネルが実際に投写される範囲は台形状の実画像範囲ABCDであって、円形の画素I1J1K1L1に対応した画像は洋梨型画像I2J2K2L2(図3の(b)において点線にて示す)を呈する。
すなわち、投写光の光軸がスクリーン投写面30に対し傾斜しているから、実画像範囲ABCDは、全体が鉛直方向に伸張され、さらに、光路がより長い範囲(傾斜角度がより大きい範囲)において水平方向により大きく拡大し、光路がより短い範囲(傾斜角度がより小さい範囲)において拡大が少ない。これにより、円形の画素は「洋梨型」に歪んでいる。
【0020】
図4の(a)は液晶パネル上に「逆洋梨型」の仮想的な画素I3J3K3L3を形成したものである。このとき、実際に投写される範囲は台形状の実画像範囲ABCDであって、逆洋梨型画素I3J3K3L3に対応した仮想的な画像は楕円形画像I4J4K4L4(図4の(b)において点線にて示す)を呈する。
さらに、仮想的な画像である楕円形画像I4J4K4L4を鉛直方向で縮小(スケーリング)して、実画像範囲ABCD内に収容する補正をし、別途、水平方向に縮小して円形画像I5J5K5L5にする(図4の(c)参照)。
よって、該補正によって、円形画素I1J1K1L1に相似する円形画像I5J5K5L5がスクリーン投写面上に得られる。すなわち、このような補正を投写しようとする元の画像情報に対して加えて仮想画像情報に変換し、この仮想画像情報を液晶パネルに通すことによって、最終的に、歪みの少ない画像がスクリーン投写面に投写されることになる。
【0021】
(投写部の制御系)
図5は本発明の実施形態に係る投写部10の制御系を示すブロック図である。この制御系は、ランプ100、液晶パネル410R、410G、410B、クロスダイクロイックプリズム420、投写レンズ600、ランプ駆動回路702、画像処理回路704、画像補正回路705、音声処理回路707、スピーカ708、メモリ709、データ送受信回路711、ユーザーインターフェース回路714、中央処理制御部715等からなる。
【0022】
ランプ駆動回路702は、ランプ100を駆動するためのもので、ランプ100へ供給する電圧や電流がここで最終的に調整される。
画像処理回路704は、液晶パネル410R、410G、410Bで画像を生成させるために必要な画像信号や制御信号が処理される回路である。
画像補正回路705は、画像処理回路704内に設けられ、前記傾斜角度等の投写条件等に応じて投写しようとする元の画像情報を仮想画像情報に変換するものである。
音声処理回路707は、音声信号を処理しスピーカ708から音声を出力させるための回路である。
メモリ709は、投写部内に各種の情報を記憶保持しておくためのもので、投写関連データ(画像データ、光軸の傾斜角度等)や、その他のデータが記憶されている。
【0023】
データ送受信回路711は、投写部10の外部から投写関連データ及びその他のデータを、投写部内部に取り込むためのインターフェース回路であり、ここから取り込まれた液晶パネルに関する上記所定の値は、メモリ709に送られて記憶される。なお、この部分はデータの受信だけであればデータ受信だけを行う回路でもよいが、ここでは、投写部10から外部機器へデータの送信も可能となるように、データ送受信回路711としている。
ユーザーインターフェース回路714は、投写部10の動作を操作する信号を入力するための回路であり、投写部10に取り付けられた操作部又はリモコンからの操作信号が受信される回路である。
中央処理制御部715は、ここまで説明してきた各部(各回路等)を適切に関連付けて所定の動作を実行させるためのものであって、CPU及びRAM等から構成される。
【0024】
(投写部の構成)
図6は本発明の実施の形態に係る背面投写型プロジェクタにおける投写部の構成図である。図5において、この光学系は、発光管110およびリフレクター120とを備えたランプ100と、ランプ100からの出射光を所定の光に調整する手段とを備えた照明光学系300と、ダイクロイックミラー382、386、反射ミラー384等を有する色光分離光学系380と、入射側レンズ392、リレーレンズ396、反射ミラー394、398を有するリレー光学系390と、各色光に対応するフィールドレンズ400、402、404及び光変調装置としての液晶パネル410R、410G、410Bと、色光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム420と、投写レンズ600とを備えている。
【0025】
次に、上記構成の投写部の作用を説明する。ランプ100は、投写部10の照明源であり、発光管110の発光部の中心より出射された光の内で後方に向かったものは、リフレクター120によって反射され前方に向けて出射される。ランプ100を出た光は凹レンズ200に入り、そこで光の進行方向が照明光学系300の光軸とほぼ平行に調整された後、インテグレータレンズを構成する第1レンズアレイ320の各小レンズ321に入射する。
第1レンズアレイ320は、入射光を小レンズ321の数に応じた複数の部分光束に分割する。第1レンズアレイ320を出た各部分光束は、その各小レンズ321にそれぞれ対応した小レンズ341を有してなるインテグレータレンズを構成する第2レンズアレイ340に入射する。そして、第2レンズアレイ340からの出射光は、偏光変換素子アレイ360の対応する偏光分離膜(図示省略)の近傍に集光される。その際、遮光板(図示省略)により、偏光変換素子アレイ360への入射光のうち、偏光分離膜に対応する部分にのみ光が入射するように調整される。
【0026】
偏光変換素子アレイ360では、そこに入射した光束が同じ種類の直線偏光に変換される。そして、偏光変換素子アレイ360で偏光方向が揃えられた複数の部分光束は重畳レンズ370に入り、そこで液晶パネル410R、410G、410Bを照射する各部分光束が、対応する液晶パネル面上で重さなり合うように調整される。
【0027】
色光分離光学系380は、第1及び第2ダイクロイックミラー382、386を備え、照明光学系から射出される光を、赤、緑、青の3色の色光に分離する機能を有している。第1ダイクロイックミラー382は、重畳レンズ370から射出される光のうち赤色光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第1ダイクロイックミラー382を透過した赤色光は、反射ミラー384で反射され、フィールドレンズ400を通って赤色光用の液晶パネル410Rに達する。このフィールドレンズ400は、重畳レンズ370から射出された各部分光束をその中心軸(主光線)に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル410G、410Bの前に設けられたフィールドレンズ402、404も同様に作用する。
【0028】
さらに、第1ダイクロイックミラー382で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は第2ダイクロイックミラー386によって反射され、フィールドレンズ402を通って緑色光用の液晶パネル410Gに達する。一方、青色光は、第2ダイクロイックミラー386を透過し、リレー光学系390、すなわち、入射側レンズ392、反射ミラー394、リレーレンズ396、及び反射ミラー398を通り、さらにフィールドレンズ404を通って青色光用の液晶パネル410Bに達する。
なお、青色光にリレー光学系390が用いられているのは、青色光の光路長が他の色光の光路長よりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ392に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ404に伝えるためである。なお、リレー光学系390は、3つの色光のうちの青色光を通す構成としたが、赤色光等の他の色光を通す構成としてもよい。
【0029】
3つの液晶パネル410R、410G、410Bは、入射した各色光を、与えられた画像情報に従って変調し、各色光の画像を形成する。なお、3つの液晶パネル410R、410G、410Bの光入射面側、光出射面側には、通常、偏光板が設けられている。
各液晶パネル410R、410G、410Bから射出された3色の変調光は、これらの変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有するクロスダイクロイックプリズム420に入る。クロスダイクロイックプリズム420には、赤色光を反射する誘電体多層膜と、青色光を反射する誘電体多層膜とが、4つの直角プリズムの界面に略X字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって赤、緑、青の3色の変調光が合成されて、カラー画像を投写するための変調色合成光が形成される。そして、クロスダイクロイックプリズム420で合成された変調色合成光は、最後に投写レンズ600に入り、そこからスクリーン上にカラー画像として投写表示される。
【0030】
なお、以上、透過型の液晶パネルを用いた投写部を例に説明したが、本発明は、反射型の液晶パネルを用いた投写部にも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等の光変調装置が光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、それが光を反射するタイプであることを意味している。また、光変調装置は液晶パネルに限られるものではなく、例えば、矩形状に配置されたマイクロミラーを用いた装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る背面投写型プロジェクタを示す断面図。
【図2】背面投写型プロジェクタにおける実投写範囲を説明する正面図。
【図3】背面投写型プロジェクタにおける補正を説明する正面図。
【図4】背面投写型プロジェクタにおける補正を説明する正面図。
【図5】背面投写型プロジェクタにおける投写部の制御系を示すブロック図。
【図6】背面投写型プロジェクタにおける投写部の構成図。
【図7】従来の背面投写型プロジェクタを模式的に示す断面図。
【図8】従来の背面投写型プロジェクタの実投写範囲を説明する正面図。
【符号の説明】
1…背面投写型プロジェクタ(直接投写)、2…背面投写型プロジェクタ(反射投写)、10…投写部、20…反射鏡、30…スクリーン投写面、40…スクリーン枠、50…筐体、100…ランプ、200…凹レンズ、300…照明光学系、410R、410G、410B…液晶パネル、420…クロスダイクロイックプリズム、600…投写レンズ、704…画像処理回路、705…画像補正回路。
Claims (6)
- 画像情報に応じて変調された投写光を投写する投写部と、該投写光が投写されるスクリーン投写面とを有する背面投写型プロジェクタであって、
前記スクリーン投写面に投写される投写光の光軸を前記スクリーン投写面の形状に応じて前記スクリーン投写面の法線に対して傾斜させたことを特徴とする背面投写型プロジェクタ。 - 前記スクリーン投写面の後方に配置され、前記投写部から投写された投写光を反射する反射鏡を有することを特徴とする請求項1記載の背面投写型プロジェクタ。
- 前記投写部が前記スクリーン投写面の下方側に配置され、前記投写光が該投写部から前記反射鏡を介して前記スクリーン投写面に投写されることを特徴とする請求項2記載の背面投写型プロジェクタ。
- 前記画像情報を、前記傾斜投写により生ずる画像歪を補正する処理を加えた仮想画像情報に変換することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の背面投写型プロジェクタ。
- 前記仮想画像情報への変換が、前記傾斜に伴って投写光の光路が長くなった範囲から短かくなった範囲に向かって、前記画像情報を形成する液晶パネル上の画素を漸次幅狭にすることを特徴とする請求項4記載の背面投写型プロジェクタ。
- 前記いずれか1項に記載の背面投写型プロジェクタを用い、そのスクリーン投写面を遊技のための表示面として使用することを特徴とする背面投写型プロジェクタの使用方法。
Priority Applications (5)
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