JP5568844B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
このような画像表示装置としては、特許文献1に開示されているように、フルカラーの画像を表示するものが提案されている。
このように蛍光体を用いてフルカラー画像を表示することにより、用いる光源の小型化、ひいては、画像表示装置の小型化等を図ることができる。
本発明の画像表示装置は、蛍光材料を含んで構成された蛍光領域を備えたスクリーンと、
前記蛍光材料を励起し得る励起光を出射する第1の光源と、可視光を出射する少なくとも1つの第2の光源と、画像情報に応じて前記第1の光源および前記第2の光源をそれぞれ駆動させる駆動手段と、前記第1の光源および前記第2の光源のそれぞれからの光を前記スクリーン上を主走査方向およびこれと交わる副走査方向にそれぞれ走査する走査手段とを備えた光照射手段と、
前記スクリーンに対し前記光照射手段からの光の出射側に設けられ、前記励起光の波長帯域の光を前記スクリーンに向け反射する機能を有する励起光波長帯域反射体とを有し、
前記第2の光源から出射された前記可視光が前記スクリーンに投影されて拡散発色するとともに、前記第1の光源からの出射された前記励起光が前記蛍光領域に投影されて前記可視光とは異なる色で蛍光により発色して、前記画像情報に応じた画像を前記スクリーン上に表示させることを特徴とする。
これにより、蛍光領域の形成を簡単なものとし、画像表示装置をより低コストなものとすることができる。
本発明の画像表示装置では、前記励起光波長帯域反射体は、前記励起光が前記スクリーンを透過して外部へ漏れるのを防止する機能を有することが好ましい。
これにより、不要な励起光の漏洩をより確実に防止することができる。
これにより、励起光波長帯域反射体は優れた波長選択性を発揮し、第2の光源からの可視光の利用効率の低下を防止しつつ、励起光による蛍光材料の発光効率(励起光から蛍光への変換効率)を向上させることができる。また、励起光波長帯域反射体の波長選択域を最適化することで、第2の光源からの可視光の減衰を防止したり、表示される画像に意図せぬ色変化が生じるのを防止したりすることができる。
これにより、フルカラーの画像を表示させることができる。
これにより、第1の光源および第2の光源をそれぞれ半導体レーザで構成して、画像表示装置の小型化および低コスト化を図りつつ、フルカラーの画像を表示させることができる。現段階では高速変調可能な緑色の光を出射する半導体レーザの有効な実現方法がないため、このような場合、本発明を適用することによる効果が顕著となる。
これにより、走査手段が1つの光を走査すればよいため、走査手段の構成を簡単化することができ、その結果、画像表示装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
これにより、励起光の利用効率をより高めることができる。
本発明の画像表示装置では、前記反射励起光反射体は、偏光板で構成されていることが好ましい。
例えば、励起光として直線偏光のレーザを用いた場合、励起光は励起光波長帯域反射体で反射したときに偏光が変化する。したがって、その変化した反射光を反射励起光反射体でスクリーンに向け反射することができる。
これにより、蛍光材料(スクリーン)によって入射側へ散乱してしまう蛍光を出射側へ向けることができるため、出射する蛍光の光量(蛍光領域で生じた蛍光の利用効率)を高めて、高輝度かつ高品位な画像を表示させることができる。さらに、蛍光波長帯域反射体が波長選択性を有する場合には、色純度を高めることができ、高輝度かつ高品位な画像を表示させることができる。
これにより、蛍光波長帯域反射体は優れた波長選択性を発揮し、第1の光源からの励起光の利用効率の低下を防止しつつ、蛍光領域で生じた蛍光の利用効率を向上させることができる。また、蛍光波長帯域反射体の波長選択域を最適化することで、色純度を高めて色再現性に優れた画像を表示させることができる。
これにより、光学系の構成を簡単化して、画像表示装置の小型化および低コスト化を図ることができる。
本発明の画像表示装置では、前記スクリーンは、立体的な凹凸形状をなす部分を有することが好ましい。
これにより、立体的な画像を表示することで、画像の有する表現力を意外性や迫力などがある豊かなものとすることができる。
これにより、表現の多様性を高めることができる。
本発明の画像表示装置では、前記立体的な凹凸形状は、動的に変化するように構成されていることが好ましい。
これにより、表現の多様性を高めることができる。
<第1実施形態>
まず、本発明の画像表示装置の第1実施形態を説明する。
図1は、本発明にかかる画像表示装置の第1実施形態として、本発明を適用したスロットマシンの外観を示す斜視図である。
このスロットマシン10は、箱状をなす筐体11を有し、筐体11の前面上部のパネル面11aにおける中央部には、表示窓12が設けられ、筐体11の前面中部の操作卓11b上には、スタートレバー14a、ベットボタン14b、およびコイン投入口14cがそれぞれ設けられている。また、筐体11の前面下部のパネル面11cにおける上部には、3つのストップボタン16が設けられている。
前述したように表示窓12に対向して配置された各回胴リール21、22、23は、回転駆動装置であるモータ25に駆動されて水平な軸線まわりに個別に回転する。
このような回胴リール21、22、23の周辺には、本発明にかかる画像表示装置30が配置されている。
プロジェクタ本体50は、後に詳述するように、2つのレーザ光L1、L2を出射するように構成されている。レーザ光L1は、プロジェクタ本体50から回胴リール21、22、23の下側を通るように出射され、第1スクリーン41に直接入射して第1スクリーン41上で走査される。一方、レーザ光L2は、プロジェクタ本体50から回胴リール21、22、23の後側を通るように出射され、導光光学系60を介して第2スクリーン42に入射して第2スクリーン42上で走査される。
第1スクリーン41は、略長帯状をなし、その長手方向での中央部には、立体形状をなす立体部41aが設けられている。この立体部41aは、正面側に突出する立体的な凹凸形状を有する。なお、本実施形態では立体部41aが正面側のみに突出する凸部として形成されている例を示したが、立体部41aは、後方のみに突出(凹没)する凹部として形成されていてもよく、前後に突出する凹凸部として形成されていてもよい。
また、第2スクリーン42(図2参照)も、前述した第1スクリーン41と同様の構造を有し、プロジェクタ本体50から出射されるレーザ光L2の走査によって、第2スクリーン42内の適所において、例えば当たり演出、予告演出、前兆演出等に対応させて変化する立体画像等を表示することができる。
プロジェクタ本体(光照射手段)50は、回胴リール21、22、23の下方に配置されており、スクリーン41、42に対して直接または間接にレーザ光L1、L2を照射する。
プロジェクタ本体50は、変調された細径の光束を略平行光として出射する光源装置51と、光源装置51からの光束を走査する光走査部(走査手段)53と、光源装置51および光走査部53を入力信号に応じて動作させる駆動装置(駆動手段)55とを備える。
レーザ光源51vは、蛍光材料を励起し得る励起光である青紫色のレーザ光VV(以下、単に「励起光」とも言う)を出射するもの(第1の光源)である。レーザ光源51rは、可視光である赤色のレーザ光RR(以下、単に「可視光」とも言う)を出射するもの(第2の光源)である。レーザ光源51bは、可視光である青色のレーザ光BB(以下、単に「可視光」とも言う)を出射するもの(第2の光源)である。各色のレーザ光RR、BB、VVは、駆動装置55から送信される駆動信号に対応して変調され、コリメート光学素子であるコリメータレンズ52a1、52a2、52a3によって略平行化されて細いビームとされる。
ミラー52cで反射したレーザ光RRと、ダイクロイックミラー52vで反射したレーザ光VVと、ダイクロイックミラー52bで反射したレーザ光BBとは、合成されて1つのレーザ光LLとなる。
なお、前述した光源装置51において、コリメータレンズ52a1、52a2、52a3に代えてコリメータミラーを用いることができ、この場合も、略平行光束の細いビームを形成することができる。また、各色のレーザ光源51r、51b、51vのそれぞれ出射されるレーザ光が略平行光束である場合、コリメータレンズ52a1、52a2、52a3を省略することができる。さらに、レーザ光源51r、51b、51vについては、同様の光束を発生する発光ダイオード等の光源に置き換えることができる。
光走査部53は、レーザ光源51r、51b、51vのそれぞれからの光をスクリーン41、42上を主走査方向およびこれと交わる副走査方向にそれぞれ走査するものであり、ミラー53a、53bと、アクチュエータ53d、53eとを備える。
駆動装置55は、図示を省略する制御装置から送信される電気的信号(画像情報)に応じて、光源装置51および光走査部53をそれぞれ駆動させるものである。そして、駆動装置55は、光源装置51と光走査部53とを同期させながら、光源装置51および光走査部53の動作を制御して、レーザ光LLの強度、投射位置、照射タイミング等の調整を行う。
プロジェクタ本体50から出射されたレーザ光L1(図4参照)は、まず、スクリーン41の画像表示領域DDの最上段左端からX方向正の向き(図5にて右方向)に軌跡TR1に沿って走査される。この際、図4のレーザ光源51r、51b、51vのそれぞれの出力が制御され、X方向に並ぶ画素PE1がスポット状のレーザ光L1によって必要な輝度で照明(投影)される。
この表示制御装置80は、遊技制御回路90からの制御信号に基づいて動作する回路装置であり、表示制御回路81と、画像処理回路82と、記憶装置84とを備えている。
表示制御回路81は、遊技制御回路90からの制御信号に基づいて、画像表示装置30の全体的な動作を統括する。具体的には、表示制御回路81は、遊技制御回路90からの制御信号に基づいて、プロジェクタ本体50の動作タイミングや表示内容を決定するとともに、昇降装置44、45の駆動を制御する。
以上説明したスロットマシン10では、光走査部53が、光源装置51からのレーザ光L1、L2をスクリーン41、42上で走査させるので、スクリーン41、42上に任意の画像を高品位で描写することができ、このような画像によって遊技の進行に際しての演出を多様で趣向を凝らしたものにできる。なお、光走査部53によるレーザ光L1、L2の走査によってスクリーン41、42上に描画を行う場合、スクリーン41、42の配置等を含めて画像の表示位置や表示領域を自在に変更することができ、表現の多様性を高めることができる。さらに、立体部41aにも3次元的な描画を行って3次元画像を表示させることができるので、遊技の進行に付随する表示演出を意外性、迫力等のある豊かなものにすることができる。
図7は、図2に示す画像表示装置に備えられたスクリーンおよびその周辺部の断面図、図8は、図7に示すスクリーンに対し入射側に設けられた蛍光波長帯域反射体の構成を示す断面図、図9は、図7に示すスクリーンに対し出射側に設けられた励起光波長帯域反射体の構成を示す断面図である。
そして、第2の光源であるレーザ光源51r、51bから出射された可視光がスクリーン41(蛍光領域411)に投影されて拡散発色するとともに、第1の光源であるレーザ光源51vからの出射された励起光が蛍光領域411に投影されて前記可視光とは異なる色で蛍光により発色して、画像を第1スクリーン41上に表示させる。より具体的には、レーザ光RR、BBにより赤色R、青色Bを発色させるとともに、励起光VVにより蛍光による緑色Gを発色させて、フルカラーの画像を第1スクリーン41上に表示させる。
このような蛍光領域411に含まれる蛍光材料としては、前述した励起光であるレーザ光VVにより励起され、緑色の蛍光を発するものであれば、特に限定されず、各種蛍光材料を用いることができるが、レーザ光源51r、51bからのレーザ光によって励起されず、かつ、レーザ光源51vからのレーザ光VVによる発光効率が高いもの、例えばZnS;Cu,Alなどが好適に用いられる。
赤色に発光する蛍光材料としては、例えば、トリス(1−フェニルイソキノリン) イリジウム(III)、ポリ[2,5−ビス(3、7−ジメチルオクチロキシ)−1,4−フェニレンビニレン]、ポリ[2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキシルオキシ)−1,4−(1−シアノビニレン)フェニレン]、ポリ[2−メトキシ−5−(3,7−ジメチルオクチルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン]等が挙げられ、これらのうち1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることもできる。
このような蛍光領域411は、各種成膜法や塗布法を用いて、比較的簡単に形成することができる。
このような蛍光波長帯域反射体415は、前述したような機能を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、図8に示すように、光学多層薄膜(誘電体多層膜)などで構成することができる。
また、各低屈折率層415aを構成する材料は、蛍光波長帯域反射体415に必要な光学特性を得ることができるものであれば、特に限定されないが、例えば、MgF2、SiO2などが挙げられる。
このように多層膜で構成された蛍光波長帯域反射体415は、構成する高屈折率層415bおよび低屈折率層415aの厚さ、層数、材質を設定(調整)することによって、所望の特性を得ることができる。
このような蛍光波長帯域反射体415の蛍光領域411とは反対側の面上には、光透過層416が形成されている。
この光透過層416は、後述する反射励起光反射体419と蛍光波長帯域反射体415との間の距離を最適な距離に保つスペーサとしての機能を有する。このような光透過層416は、例えばガラスや樹脂で構成され、赤色、青色、緑色、および青紫色の各波長の光を透過するように構成されている。
このような光透過層416の蛍光波長帯域反射体415とは反対側の面上には、反射励起光反射体419が形成されている。すなわち、反射励起光反射体419は、蛍光波長帯域反射体415のプロジェクタ本体50からのレーザ光L1の入射側に設けられている。
より具体的に説明すると、励起光波長帯域反射体418でスクリーン41に向け反射した励起光の反射光(反射励起光)は、その一部が蛍光領域411の蛍光材料の励起に寄与するが、残部が蛍光領域411の蛍光材料の励起に寄与せずにスクリーン41(蛍光領域411)を透過してしまう。そこで、前述したような反射励起光反射体419を設けることによって、前述したような残部の反射光をスクリーン41に向け反射し蛍光領域411の蛍光材料の励起に利用して、励起光の利用効率を向上させることができる。
したがって、反射励起光反射体419は、偏光板で構成されているのが好ましい。例えば、励起光として直線偏光のレーザを用いた場合、励起光は励起光波長帯域反射体418で反射したときに偏光が変化することに加え拡散体であるスクリーン本体413を透過する際に偏光が乱れる。したがって、その乱れた光の一部を反射励起光反射体419でスクリーンに向け反射することができる。
なお、このような反射励起光反射体419は、省略することができる。
また、励起光波長帯域反射体418は、前述したような機能を有するものであれば、特に限定されないが、光学多層薄膜で構成されているのが好ましい。これにより、励起光波長帯域反射体418は優れた波長選択性を発揮し(波長選択域が狭帯域となり)、レーザ光源51r、51bからの可視光の利用効率の低下を防止しつつ、励起光による蛍光材料の発光効率(励起光から蛍光への変換効率)を向上させることができる。また、励起光波長帯域反射体418の波長選択域を最適化することで、レーザ光源51r、51bからの可視光の減衰を防止したり、表示される画像に意図せぬ色変化が生じるのを防止したりすることができる。
より具体的に説明すると、励起光波長帯域反射体418は、前述した蛍光波長帯域反射体415と同様、図9に示すように、低屈折率層418aと高屈折率層418bとが交互に複数積層されて構成されている。このような励起光波長帯域反射体418にあっては、赤色、青色、および緑色の各波長の光の透過を許容しつつ、励起光のみを高効率で反射するように、これらの波長に応じて、各高屈折率層418bおよび各低屈折率層418aの厚さが設定されている。
また、各低屈折率層418aを構成する材料は、励起光波長帯域反射体418に必要な光学特性を得ることができるものであれば、特に限定されないが、例えば、MgF2、SiO2などが挙げられる。
このように多層膜で構成された励起光波長帯域反射体418は、構成する高屈折率層および低屈折率層の厚さ、層数、材質を設定(調整)することによって、所望の特性を得ることができる。
特に、励起光の利用効率に優れるため、蛍光領域411の厚さを薄くしても、蛍光領域411での蛍光による発色不足を防止することができる。また、蛍光領域411の厚さを薄くすることで、蛍光領域411での可視光(本実施形態では赤色および青色)減衰を抑え、効率よく高品位な画像を表示することができる。
次に、本発明の画像表示装置の第2実施形態を説明する。
図10は、本発明の第2実施形態にかかる画像表示装置に備えられたスクリーンの拡大平面図、図11は、図10中におけるA−A線断面図である。
本実施形態にかかる画像表示装置は、蛍光領域の構成が異なるとともに、マイクロレンズアレイを設けた以外は、前述した第1実施形態の画像表示装置と同様である。
第1スクリーン41Aは、図10に示すように、平面視にて多数分散して設けられ、蛍光材料を含んで構成された複数の蛍光領域411Aと、これら蛍光領域411A同士の間を埋めるように設けられ、前記蛍光材料を実質的に含まずに構成された非蛍光領域412とを備える。
第1スクリーン41Aは、図11に示すように、スクリーン本体413のレーザ光L1の入射側の面上に、多数の蛍光領域411Aが互いに間隔を隔てて設けられ、これら蛍光領域411A同士の間の領域が非蛍光領域412を構成する。
そして、スクリーン本体413のレーザ光L1の入射側には、光透過層414、蛍光波長帯域反射体(蛍光反射層)415、光透過層416、およびマイクロレンズアレイ417がこの順で順次積層されている。一方、スクリーン本体413のレーザ光L1の出射側には、励起光波長帯域反射体(励起光反射層)418が設けられている。
なお、各蛍光領域411Aの平面視形状は、前述したものに限定されず、例えば、3角形、4角形などの多角形や、楕円形などであってもよい。
このように各蛍光領域411Aの直径がスクリーン41上におけるレーザ光L1のスポット径よりも小さいため、可視光と励起光とを合成してスクリーン41上の同一領域に同時に照射しても、蛍光領域411Aに励起光を照射するとともに、非蛍光領域412に可視光を照射することができる。
光透過層414は、前述した蛍光領域411A同士の間を埋めるとともに、各蛍光領域411Aを覆うように設けられている。このような光透過層414は、例えばガラスや樹脂で構成され、赤色、青色、緑色、および青紫色の各波長の光を透過するように構成されている。そして、光透過層414のうち蛍光領域411A同士の間の部分が、前述した蛍光材料を実質的に含まないで構成された非蛍光領域412を構成する。
なお、光透過層414は、省略することができる。この場合、蛍光領域411A同士の間に空隙を形成してもよいし、蛍光波長帯域反射体415を蛍光領域411A同士の間でスクリーン本体413に密着させてもよい。
また、光透過層416は、各蛍光領域411Aと、後述するマイクロレンズアレイ417との間の距離を最適な距離に保つスペーサとしての機能も有する。
なお、光透過層416は、省略することができる。
このような各マイクロレンズ417aは、対応する各蛍光領域411Aに励起光を集光する。これにより、励起光の利用効率を向上させ、蛍光による発色の不足を簡単かつ確実に防止し、高品位な画像を表示させることができる。
また、本発明の画像表示装置は、前述した各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した実施形態では、赤色および青色を光源からの光の色により発色させるとともに、緑色を蛍光により発色させてフルカラーの画像を表示するものについて説明したが、これに限定されず、赤色、緑色、および青色のうちの2色を光源からの光の色で発色させるとともに、赤色、緑色、および青色のうちの前記2色以外の色を蛍光により発色させるものであれば、本発明を適用することができる。
また、前述した実施形態ではフルカラーの画像を表示するものについて説明したが、少なくとも2色の色を用いて画像を表示するものであれば、本発明を適用することができる。
また、本発明の画像表示装置は、単独でディスプレイとして用いることも可能である。
特に看板等の表示装置として非常に好ましい特性を有している。
Claims (12)
- 蛍光材料を含んで構成された蛍光領域を備えたスクリーンと、
前記蛍光材料を励起し得る励起光を出射する第1の光源と、可視光を出射する少なくとも1つの第2の光源と、画像情報に応じて前記第1の光源および前記第2の光源をそれぞれ駆動させる駆動手段と、前記第1の光源および前記第2の光源のそれぞれからの光を前記スクリーン上を主走査方向およびこれと交わる副走査方向にそれぞれ走査する走査手段とを備えた光照射手段と、
前記スクリーンに対し前記光照射手段からの光の出射側に設けられ、前記励起光の波長帯域の光を前記スクリーンに向け反射する機能を有する励起光波長帯域反射体と、
前記スクリーンに対し前記光照射手段からの光の入射側に設けられ、前記励起光波長帯域反射体での前記励起光の反射光を前記スクリーンに向け反射する、偏光板で構成されている反射励起光反射体と、を有し、
前記第2の光源から出射された前記可視光が前記スクリーンに投影されて拡散発色するとともに、前記第1の光源からの出射された前記励起光が前記蛍光領域に投影されて前記可視光とは異なる色で蛍光により発色して、前記画像情報に応じた画像を前記スクリーン上に表示させることを特徴とする画像表示装置。 - 前記スクリーンは、前記画像を表示する表示領域を有し、前記蛍光領域は、前記表示領域の略全域に亘って一様に形成されている請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記励起光波長帯域反射体は、前記励起光が前記スクリーンを透過して外部へ漏れるのを防止する機能を有する請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記励起光波長帯域反射体は、光学多層薄膜で構成されている請求項1ないし3のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記光照射手段は、前記第2の光源として、赤色、緑色、および青色のうちの2色の光をそれぞれ出射する2つの光源を備え、前記蛍光領域は、前記第2の光源からの前記励起光が照射されることにより、赤色、緑色、および青色のうちの前記2色以外の色に発色するように構成されている請求項1ないし4のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記光照射手段は、前記第2の光源として、赤色および青色の光をそれぞれ出射する2つの光源を備え、前記蛍光領域は、前記第2の光源からの励起光が照射されることにより、緑色に発色するように構成されている請求項5に記載の画像表示装置。
- 前記光照射手段は、前記第1の光源から出射された前記励起光と、前記第2の光源から出射された前記可視光とを合成して、前記スクリーン上の同一領域に同時に照射するように構成されている請求項1ないし6のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記スクリーンに対し前記光照射手段からの光の入射側には、前記可視光および前記励起光のそれぞれの透過を許容するとともに、前記蛍光領域から発せられた蛍光の波長帯域の全域または一部の光を反射する機能を有する蛍光波長帯域反射体が設けられている請求項1ないし7のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記蛍光波長帯域反射体は、光学多層薄膜で構成されている請求項8に記載の画像表示装置。
- 前記第1の光源は、レーザ光源である請求項1ないし9のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記スクリーンは、立体的な凹凸形状をなす部分を有する請求項1ないし10のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記スクリーンは、進退可能である請求項11に記載の画像表示装置。
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