JP2006343526A - リアプロジェクション表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 下側の突出部を解消し、小型化、薄型化を実現したリアプロジェクション表示装置等を提供する。
【解決手段】 映像光を出射するプロジェクター３と、プロジェクター３から出射された映像光を水平方向に拡散させる第１曲面ミラー４と、第１曲面ミラー４で反射された映像光を、鉛直方向に拡散させる第２曲面ミラー５と、第２曲面ミラー５で反射された映像光を平行化するフレネルレンズ７と、フレネルレンズ７で平行化された映像光を表示するスクリーン８とを備える表示装置１。プロジェクター３と、第１及び第２曲面ミラー４、５とを収容し、前面にフレネルレンズ７及びスクリーン８を有する筐体２を備え、筐体２内の中央部に、プロジェクター３と、第１及び第２曲面ミラー４、５とを配置することが好適である。パチンコ台等の表示装置の実装スペースが中央部に限定される場合でも設置することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リアプロジェクション表示装置に関し、特に、従来の装置に比較して、小型化、薄型化、省スペース化等を実現したリアプロジェクション表示装置に関する。

図１０は、従来のリアプロジェクション表示装置の一例を示し、この装置６１は、前面に位置し、表示部として機能するスクリーン６２と、スクリーン６２の下方に位置するプロジェクタ６３と、スクリーン６２の背面側に位置する平面ミラー６４と、スクリーン６２の後側に位置するフレネルレンズ６５とで構成される。

そして、このような構成により、プロジェクタ６３から投写された光は、平面ミラー６４で反射され、反射光がフレネルレンズ６５によって平行光となり、スクリーン６２に投射される。スクリーン６２の前面でこの光が発光し、画像を表示することができる。

図１１は、特許文献１に記載のリアプロジェクション表示装置を示し、この装置７１は、骨格をなす筐体７２と、筐体７２内の前面側に位置し、表示部として機能するスクリーン７３と、スクリーン７３の下方に位置するプロジェクタ７４と、筐体７２の背面側に位置する曲面ミラー７５と、スクリーン７３の後側に位置するフレネルレンズ７６とで構成される。

このような構成により、プロジェクタ７４から投写された光が曲面ミラー７５で反射され、曲面ミラー７５が湾曲しているため、反射光は、拡大投影される。さらに、この光がフレネルレンズ７６によって平行光となり、スクリーン７３に投射される。スクリーン７３の前面でこの光が発光し、画像を表示することができる。

図１２は、特許文献２に記載のマルチリアプロジェクション装置を示す。この装置８１は、骨格をなす筐体８２と、筐体８２の前面側に位置し、表示部として機能するスクリーン８３と、スクリーン８３の下部に位置するプロジェクタ（光源８４と、本体８５と、ミラー８６とで構成される）と、スクリーン８３の後側に位置するミラー８７とで構成される。

この構成により、光源８４から投影される光は、本体８５の内部でデータ化され、データ化された光は、ミラー８６によって反射され、反射光が垂直方向に投写される。この時、ミラー８６が４５°傾いているため、反射光は水平方向に投写され、この光がスクリーン８３に投射される。スクリーン８３の前面でこの光が発光し、画像を表示することができる。

特開２０００−１９６４７号公報 特開平０５−２９２４３５号公報

しかし、上記図１０及び図１１に示した従来のリアプロジェクション表示装置においては、装置６１、７１の下側にプロジェクター６３、７４が配置されるため、スペース効率が低下するという問題があった。例えば、通常のブラウン管のモニターと比較すると、高さ方向ではリアプロジェクション表示装置の方が大きくなるため、ブラウン管モニターからリアプロジェクション表示装置への置き換えができない場合がある。また、マルチモニターとして使用する場合にも、縦方向に積み上げる過程で、各々のプロジェクターの下部の突出部によって円滑な積層が妨げられるという問題があった。さらに、モニターを薄く形成する場合にも、図１０において、ａ＋ｂ＞ａ‘＋ｂ‘となってしまうため、台形補正が必要となり、これによって、モニターの上部の画素数が低下し、画面が粗くなるという問題があった。

一方、図１１に示した特許文献１に記載のリアプロジェクション装置の場合には、上記問題の他に、同文献には、ミラー部が球面状に形成されるとの記載がないため、円柱を切断しようなミラー部の形状を想定すると、縦方向は拡大投影されるが、横方向には拡大投影されないこととなり、装置の小型化、薄型化に関して期待が望めないという問題があった。

さらに、図１２に示した特許文献２に記載のマルチリアプロジェクション装置の場合には、上記下部の突出部を解消することができるという利点はあるが、プロジェクタ本体がミラーで反射させる光のエリア外に存在する必要があることなどを考慮すると、投写する映像の画角が３０°程度になってしまうため、表示エリア（高さ方向の長さ）の２倍程度の奥行きが必要になり、装置の薄型化を望むことは不可能であるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来のリアプロジェクション表示装置等における問題点に鑑みてなされたものであって、装置の下部の突出部を解消するとともに、小型化、薄型化、省スペース化を実現したリアプロジェクション表示装置等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、リアプロジェクション表示装置であって、映像光を出射するプロジェクターと、該プロジェクターから出射された映像光を一の方向に拡散させる第１曲面ミラーと、該第１曲面ミラーで反射された映像光を、前記一の方向に対して垂直な方向に拡散させる第２曲面ミラーと、該第２曲面ミラーで反射された映像光を平行化するフレネルレンズと、該フレネルレンズで平行化された映像光を表示するスクリーンとを備えることを特徴とする。

そして、本発明によれば、第１曲面ミラー及び第２曲面ミラーによって、プロジェクターからの光を均等に拡大することができるため、従来のリアプロジェクション表示装置において必要であった台形補正が不要となり、より鮮明な画像の表示が可能になるとともに、スクリーンにおける画像の明暗の調節も不要となるので、消費電力が小さくなり効率よく画像を表示することができる。また、第１及び第２曲面ミラーの曲率を調整することにより、プロジェクターからの光を均等に拡大させ、斑なく表示させることが可能となる。

前記リアプロジェクション表示装置において、前記第１曲面ミラーは、前記プロジェクターから出射された映像光を水平方向に拡散させ、前記第２曲面ミラーは、前記第１曲面ミラーで反射された映像光を鉛直方向に拡散させるように構成することができる。これによって、従来の装置に存在した下部の突出部を解消することができ、小型化、薄型化、省スペース化を実現することができる。現行のブラウン管方式のモニター対して、すべての方向（高さ、幅、奥行き）での寸法を小さくすることが可能となるため、ブラウン管モニターの代替としての普及を見込むことができる。さらに、マルチビジョン化（例えば、９個のモニター（リアプロジェクション表示装置）で１つの画面を作る）を行った場合、スペース的にはモニターを積み上げるだけで対応することができる。

前記リアプロジェクション表示装置に、前記プロジェクターと、前記第１及び第２曲面ミラーとを収容し、一の面に前記フレネルレンズ及び前記スクリーンを有する筐体を設け、該筐体内の中央部に、前記プロジェクターと、前記第１及び第２曲面ミラーとを配置することができる。これによって、装置の小型化、薄肉化を実現し、パチンコ台のように、上下、左右に部品が配置されているため、表示装置の実装スペースが中央部にしか存在しない装置についても、リアプロジェクション方式での前面表示が可能となる。

また、本発明は、前記リアプロジェクション表示装置の前記第１及び第２曲面ミラーの歪み及び／又は位置ずれを補正するための装置であって、前記スクリーンの前方に配置された撮像手段と、前記プロジェクターから出射された映像光を、前記第１及び第２曲面ミラーで反射し、該反射光をフレネルレンズで平行化した後、前記スクリーンで表示した画像を前記撮像手段で撮影した画像を解析する解析手段とを備えることを特徴とする。これによって、スクリーン上に正確な画像の表示が可能となる。また、第１及び第２曲面ミラーの精度を低下させても問題がなく、プロジェクターとこれらのミラーとの位置補正も不要となるため、装置の低価格化も実現することができる。

さらに、本発明は、前記リアプロジェクション表示装置の前記第１及び第２曲面ミラーの歪み及び／又は位置ずれを補正するための方法であって、前記プロジェクターから２色からなる格子状模様の映像光を出射し、該映像光を、前記第１及び第２曲面ミラーで反射し、該反射光をフレネルレンズで平行化した後、前記スクリーンで表示した画像を撮影し、該撮影した画像を解析することを特徴とする。これによって、上述のように、スクリーン上に正確な画像の表示が可能となるとともに、第１及び第２曲面ミラーの精度を低下させることなどが可能となり、装置の低価格化をも実現することができる。

また、本発明は、パチンコ台であって、前記リアプロジェクション表示装置と、パチンコ玉が流れる遊戯エリアと外部とを遮断する透明ガラス板と、前記遊戯エリアと前記リアプロジェクション表示装置のスクリーン部とを遮断し、表面に釘が打ち付けられた透明アクリル板とを備えることを特徴とする。これによって、リアプロジェクション表示装置を備えたパチンコ台を提供することができるとともに、パチンコ台の厚さも薄くすることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、下側の突出部を解消するなど、小型化、薄型化、省スペース化を実現したリアプロジェクション表示装置等を提供することが可能となる。

図１及び図２は、本発明にかかるリアプロジェクション表示装置の一実施の形態を示し、この装置１は、装置全体を覆い、かつ骨格をなす筐体２と、筐体２内の背面側の中央に位置し、画像を投射するプロジェクター３と、プロジェクター３の下方に位置し、プロジェクター３からの光を左右方向に拡散させる曲面を備えた第１曲面ミラー４と、プロジェクター３の前方に位置し、第１曲面ミラー４からの光を上下方向に拡散させる曲面を備えた第２曲面ミラー５と、前面側に位置するパネル部６の内側に位置し、第２曲面ミラー５で反射されて拡散した光を平行化するフレネルレンズ７と、パネル部６の外側に位置し、フレネルレンズ７からの平行光を透過しつつ投影するスクリーン８とで構成される。

次に、上記構成を有するリアプロジェクション表示装置１の動作について、図２を参照しながら説明する。

プロジェクター３から投射された光（画像）は、まず、画角が縦１０°／横１７．７８°で投射される。この光が第１曲面ミラー４で反射される。第１曲面ミラー４は、円筒形（完全な円ではない）をなしているため、光は、左右方向に拡散し、画角が縦１０°/横１１８°になる。さらに、この光が第２曲面ミラー５で反射される。第２曲面ミラー５は、円筒形（完全な円ではない）をなしているため、光は、上下方向に拡散し、画角が縦１２７．２°／横１１８°になる。そして、この光がフレネルレンズ７によって平行光となってスクリーン８に投射され、スクリーン８の前面で発光し、画像を表示することができる。

また、同図に示すように、ａ＋ｂ＋ｃ＝ａ‘＋ｂ’＋ｃ‘とすることができるため、上下方向で、プロジェクター３から発せられた光のスクリーン８までの到達距離を等しくすることができる。これによって、台形補正が不要となる。さらに、曲面ミラー４、５の形状を調整することで、
ｘ＝ｘ’＝ｘ“・・・・／ｙ＝ｙ’＝ｙ“・・・・
とすることができ、スクリーン８に均等に光を投影することができるため、スクリーン８の中央部が明るくなる現象も抑えることができる。

図３は、上記リアプロジェクション表示装置１と、３６インチのテレビ受像機とを比較した図である。リアプロジェクションテレビ受像機（以下、「リアプロ」と略称する）の４２Ｖ型は、現行のブラウン管方式の３６型テレビ受像機１０と比較し、奥行きで３８％（２３０／６００）、高さで９５％（５７０／６００）、幅で１１３％（９６２／８５０）となり、体積比は４１％となる。また、表示エリア１５３％（３６：４２．５ｘ７５．２／４２Ｖ：５３０ｘ９２２）となる。さらに、コーナーに設置した場合には、２７０ｍｍ後側に設置することができる。また、重さに関しては、３６型は、８０ｋｇ程度になるが、リアプロの場合には、２０ｋｇ以下とすることができる。尚、リアプロジェクション表示装置１のこれらの寸法及び重量は、液晶／プラズマ表示装置と比較しても遜色がない。

次に、本発明にかかるリアプロジェクション表示装置をパチンコ台に適用した場合を例にとって、図４乃至図６を参照しながら説明する。

同図に示すように、このパチンコ台２０の前面側は、下部にパチンコ玉を打ち出す玉打ち出しハンドル２１と、出玉を貯蔵する２ヶ所の出玉トレイ２２、２３と、遊戯エリア３０（玉が流れるエリア）と外部とを遮断する透明なガラス板２５と、遊戯エリア３０とスクリーン部３５とを遮断し、表面に釘が打ち付けられた透明なアクリル板２４とで構成される。

パチンコ台２０の裏面側は、アクリル板２４の後側に位置し、全面表示を行う表示装置２９と、上側に位置し、上部から出玉を補充する箱としての玉投入ボックス２６と、背面の縁部及び下側近傍に位置し、パチンコ台の制御を行う制御部２７、２８とで構成される。

表示装置２９の内部は、上記第１の実施の形態と同様に、全体を覆いかつ骨格をなす筐体３１と、パチンコ台２０の背面側の中央に位置し、画像を投射するプロジェクター３２と、プロジェクター３２の下方に位置し、プロジェクター３２からの光を左右方向に拡散させる曲面を備える第１曲面ミラー３３と、プロジェクター３２の前方に位置し、プロジェクター３２からの光を上下方向に拡散させる曲面を備える第２曲面ミラー３４と、パチンコ台２０の前面に位置するパネル部３５の内側に位置し、第２曲面ミラー３４で反射して拡散した光を平行化するフレネルレンズ（図示せず）と、パチンコ台２０の前面に位置したパネル部３５の外側に位置し、フレネルレンズからの平行光を透過しつつ投影するスクリーン（図示せず）とで構成される。

次に、上記構成を有するパチンコ台２０の動作について説明する。

図５及び図６に示すように、通常のパチンコ台と同様、ハンドル２１を回転させることで玉を打ち出す。玉は、遊戯エリア３０内に入る。遊戯エリア３０は、前面側がガラス板２５、後面側がアクリル板２４によって仕切られている。アクリル板２４には、釘が打ち付けられているため、通常のパチンコ台と同様に遊ぶことができる。また、アクリル板２４及びガラス板２５は透明であるため、表示装置２９で表示された画像を表示エリア３６において遊戯者に視認させることができる。

図６に示すように、プロジェクター３２から投射された光（画像）は、まず、画角が縦１０°／横１７．７８°で投射される。この光が第１曲面ミラー３３で反射される。第１曲面ミラー３３は、円筒形（完全な円ではない）をなしているため、反射光は、左右方向に拡散し、画角が縦１０°／横１１８°になる。さらに、この光が第２曲面ミラー３４で反射される。第２曲面ミラー３４は、円筒形（完全な円ではない）をなしているため、反射光は、上下方向に拡散し、画角が縦１２７．２°／横１１８°になる。そして、この光がアクリル板２４に投射される。アクリル板２４の前面では、この光が発光するため、画像を表示することができる。アクリル板２４からの光は、遊戯エリア３０を通り抜け、ガラス板２５を透過するため、パチンコ台の前面から見た場合の全面表示が可能となる。

次に、上記パチンコ台２０における表示画面の補正システム及び補正方法について、図７乃至図９を参照しながら説明する。

図７に示すように、本発明にかかる表示画面の補正システム４１は、表示画面４３と、表示画面４３の周りを囲うように配置されるフレーム４４を有するリアプロジェクション表示装置４２と、表示画面４３の前方に位置するカメラ４５と、カメラ４５の位置決め固定を行う三脚４６と、カメラ４５の画像を処理するパソコン４７と、モニター４２内に設置されたモニター制御部（図示せず）とで構成させる。

次に、上記補正システム４１を用いた補正方法について、図８及び図９を中心に参照しながら説明する。

まず、図８（ａ）に示すように、白黒格子を表示させる。この画像をカメラ４５によって撮影し、撮像データをパソコン４７へ転送する。画像データを解析して各格子のコーナー部の点の位置を求める。次に、フレーム４４からの距離Ｘ１・・・Ｘ４、Ｙ１・・・Ｙ４を求める。そして、Ｘ１＝Ｘ２＝Ｘ３＝Ｘ４、Ｙ１＝Ｙ２＝Ｙ３＝Ｙ４になるように投影する画像（プロジェクターからの投写データ）を変更する(図８（ｂ）)。

次に、図８（ｃ）の点ａｋｊｄが一直線上に並ぶように（フレーム４４から同距離になるように）、ａ‘→ａ、ｄ’→ｄの位置に画像を補正する（実際には、点のみ同等距離になり、直線にはならない）。同様に、点ｈｍｌｅについても画像を補正する。この補正によって、フレーム４４からの距離が点ａｋｊｄ、点ｈｍｌｅで同等になる。さらに、縦方向でも同じように、点ｂｋｍｇが一直線上に並ぶように（フレーム４４から同距離になるように）、ｂ‘→ｂ、ｇ’→ｇの位置に画像を補正する（実際には、点のみ同等距離になり、直線にはならない）。同じように、点ｈｍｌｅについても画像を補正する。この補正によって、フレーム４４からの距離が点ｂｋｍｇ、点ｈｍｌｅで同等になる。

次に、図８（ｄ）に示すように、中央部に縦横を加える。同様に、Ｖ１＝Ｖ２、Ｖ３＝Ｖ４になるように補正する。点ｂｃｇｆは、補正済みであるため、Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝Ｖ４になる。さらに、縦方向も Ｗ１＝Ｗ２、Ｗ３＝Ｗ４になるように補正する。点ａｂｅｈは、補正済みであるため、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４になる。さらに、同様にＱ１＝Ｑ２、Ｒ１＝Ｒ２とする補正も行う。こららの補正後の状態を図９（ａ）に示す。

次に、図９（ｂ）に示すように、点ｑｋｍｒが一直線上に並ぶように（フレーム４４から同距離になるように）、ｍ‘→ｍ、ｋ’→ｋの位置に画像を補正する（実際には、点のみ同等距離になり、直線にはならない）。さらに、縦方向についても同様に、点ｓｎｐｔが一直線上に並ぶように（フレーム４４から同距離になるように）、ｎ‘→ｎ、ｐ’→ｐの位置に画像を補正する（実際には、点のみ同等距離になり、直線にはならない）。

次に、図９（ｃ）に示すように、上記補正を繰り返すと、Ｓ＝Ｓ＝Ｓ＝Ｓ、Ｔ＝Ｔ＝Ｔ＝Ｔとなる。さらに、補正を繰り返すことにより、図９（ｄ）に示すようになる。この繰り返し回数を多くすることで、より精度の高い補正を行うことができる。

本発明にかかるリアプロジェクション表示装置の第１の実施の形態の全体構成を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側断面図である。 図１のリアプロジェクション表示装置の投射軌道を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は下面図である。 図１のリアプロジェクション表示装置と３６インチのブラウン管テレビ受像機との比較図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。 本発明にかかるリアプロジェクション表示装置の第２の実施の形態としてのパチンコ台の全体構成を示す斜視図であって、（ａ）は正面側、（ｂ）は裏面側を示す。 図４のパチンコ台の詳細な構成を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は右側断面図、（ｅ）は裏面図である。 図４のパチンコ台に用いたリアプロジェクション表示装置の投射軌道を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は下面図である。 本発明にかかるリアプロジェクション表示装置の表示部の補正システムを示す斜視図である。 本発明にかかるリアプロジェクション表示装置の表示部の補正システムのモニターに表示された画像を示す図である。 本発明にかかるリアプロジェクション表示装置の表示部の補正システムのモニターに表示された画像を示す図である。 従来のリアプロジェクション表示装置の一例を示す概略図である。 従来のリアプロジェクション表示装置の一例を示す概略断面図である。 従来のマルチリアプロジェクション表示装置の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ リアプロジェクション表示装置
２ 筐体
３ プロジェクター
４ 第１曲面ミラー
５ 第２曲面ミラー
６ パネル部
７ フレネルレンズ
８ スクリーン
１０ ３６インチのブラウン管テレビ受像機
２０ パチンコ台
２１ 玉打ち出しハンドル
２２ 出玉トレイ
２３ 出玉トレイ
２４ アクリル板
２５ ガラス板
２６ 玉投入ボックス
２７ 制御部
２８ 制御部
２９ リアプロジェクション表示装置
３０ 遊戯エリア
３１ 筐体
３２ プロジェクター
３３ 第１曲面ミラー
３４ 第２曲面ミラー
３５ パネル部
３６ 表示エリア
４１ 補正システム
４２ リアプロジェクション表示装置
４３ 表示画面
４４ フレーム
４５ カメラ
４６ 三脚
４７ パソコン

Claims (6)

1. 映像光を出射するプロジェクターと、
   該プロジェクターから出射された映像光を一の方向に拡散させる第１曲面ミラーと、
   該第１曲面ミラーで反射された映像光を、前記一の方向に対して垂直な方向に拡散させる第２曲面ミラーと、
   該第２曲面ミラーで反射された映像光を平行化するフレネルレンズと、
   該フレネルレンズで平行化された映像光を表示するスクリーンとを備えることを特徴とするリアプロジェクション表示装置。
2. 前記第１曲面ミラーは、前記プロジェクターから出射された映像光を水平方向に拡散させ、
   前記第２曲面ミラーは、前記第１曲面ミラーで反射された映像光を鉛直方向に拡散させることを特徴とする請求項１に記載のリアプロジェクション表示装置。
3. 前記プロジェクターと、前記第１及び第２曲面ミラーとを収容し、一の面に前記フレネルレンズ及び前記スクリーンを有する筐体を備え、
   該筐体内の中央部に、前記プロジェクターと、前記第１及び第２曲面ミラーとを配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のリアプロジェクション表示装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のリアプロジェクション表示装置の前記第１及び第２曲面ミラーの歪み及び／又は位置ずれを補正するための装置であって、
   前記スクリーンの前方に配置された撮像手段と、
   前記プロジェクターから出射された映像光を、前記第１及び第２曲面ミラーで反射し、該反射光をフレネルレンズで平行化した後、前記スクリーンで表示した画像を前記撮像手段で撮影した画像を解析する解析手段とを備えることを特徴とするリアプロジェクション表示装置の補正装置。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載のリアプロジェクション表示装置の前記第１及び第２曲面ミラーの歪み及び／又は位置ずれを補正するための方法であって、
   前記プロジェクターから、２色からなる格子状模様の映像光を出射し、該映像光を、前記第１及び第２曲面ミラーで反射し、該反射光をフレネルレンズで平行化した後、前記スクリーンで表示した画像を撮影し、
   該撮影した画像を解析することを特徴とするリアプロジェクション表示装置の補正方法。
6. 請求項１乃至３のいずれかに記載のリアプロジェクション表示装置と、
   パチンコ玉が流れる遊戯エリアと外部とを遮断する透明ガラス板と、
   前記遊戯エリアと前記リアプロジェクション表示装置のスクリーン部とを遮断し、表面に釘が打ち付けられた透明アクリル板とを備えることを特徴とするパチンコ台。

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