(57)【要約】【課題】光源にチップ型ＬＥＤを採用することによって装置全体として小型化が図れる投射ユニットを提供する。【解決手段】本発明は、チップ型ＬＥＤ１２と、このチップ型ＬＥＤを実装した基板１１と、この基板が一端開口側に固定される筒状の筐体１６と、筐体内にチップ型ＬＥＤに対向して所定の間隔をあけて設けられるマスクフィルム１５と、マスクフィルムとチップ型ＬＥＤとの間に設けられた集光レンズ１３と、筐体の他端開口側に配置した、マスクフィルムを透過した透過光を投射面２０に投射して結像させる結像レンズ１７と、チップ型ＬＥＤ、集光レンズ及びマスクフィルムを一義的に所定の間隔を維持して固定保持する保持手段１４とを具備した投射ユニットを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ型ＬＥＤと、
前記ＬＥＤを実装した基板と、
前記基板が一端開口側に固定される筒状の筐体と、
前記筐体内に前記チップ型ＬＥＤに対向して所定の間隔をあけて設けられるマスクフィルムと、
前記マスクフィルムと前記チップ型ＬＥＤとの間に設けられた集光レンズと、
前記筐体の他端開口側に配置した、前記マスクフィルムを透過した透過光を投射面に投射する結像レンズと、
前記チップ型ＬＥＤ、集光レンズ及びマスクフィルムを一義的に所定の間隔を維持して固定保持する保持手段とを具備したことを特徴とする投射ユニット。
【請求項２】
前記マスクフィルムはカラーフィルムであり、前記チップ型ＬＥＤは白色発光するものであることを特徴とする請求項１に記載の投射ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源にチップ型ＬＥＤを用いる投射ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２００５-１１８２２６号公報（特許文献１）や特開平５−２００１５１号公報（特許文献２）に記載されているような文字や図形を投射面に投射する投射装置が知られている。しかしながら、従来の投射装置は、レーザー光を利用して天井面に投射したり、遊技機の前面ガラスにして投射したりするために、投射装置が遊技機の外に取り付けられており、また大型になっていた。そのため、例えば、パチンコ機のような遊技機の中の空きスペースに組み込んでガラス面や利用者の着衣を投射面にして図形や文字を投射する投射装置の場合、上記従来公知の投射装置は大きすぎて採用できない。
【０００３】
そこで、小型化した投射ユニットとして、特開２０１０-０６６７４２号公報（特許文献３）に記載されたものが知られている。この従来の投射ユニットは、平行光を出射する反射型ＬＥＤを光源にして光軸長を短くして装置全体として小型化が図れ、遊技機内の空きスペースといった狭いスペースへの組み込みを可能にしたものである。
【０００４】
しかしながら、特許文献３の投射ユニットについては、光源が反射型ＬＥＤであるため、高輝度発光は可能であるが、発光量の大光量化の点ではさらなる改善が求められていた。特に、カラーマスクフィルムのようなカラー画像の鮮明な投射像を得る必要がある用途では、光源には高輝度発光であると共に大光量発光できるＬＥＤが要求されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５-１１８２２６号公報
【特許文献２】特開平５−２００１５１号公報
【特許文献３】特開２０１０-０６６７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、光源に大光量の発光が可能なチップ型ＬＥＤを採用することによって装置全体として大光量発光と小型化とが共に図れ、遊技機内の空きスペースといった狭いスペースへの組み込みが可能であり、その上に高照度に鮮明な像を投射できる投射ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の特徴は、チップ型ＬＥＤと、前記ＬＥＤを実装した基板と、前記基板が一端開口側に固定される筒状の筐体と、前記筐体内に前記チップ型ＬＥＤに対向して所定の間隔をあけて設けられるマスクフィルムと、前記マスクフィルムと前記チップ型ＬＥＤとの間に設けられた集光レンズと、前記筐体の他端開口側に配置した、前記マスクフィルムを透過した透過光を投射面に投射する結像レンズと、前記チップ型ＬＥＤ、集光レンズ及びマスクフィルムを一義的に所定の間隔を維持して固定保持する保持手段とを具備した投射ユニットである。
【０００８】
上記発明の投射ユニットでは、前記マスクフィルムはカラー画像が印画されているカラーフィルムとし、前記チップ型ＬＥＤは白色発光するものを採用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の投射ユニットよれば、光源としてのチップ型ＬＥＤの出射する光を集光レンズにて集光してマスクフィルムに照射し、マスクフィルムを通過した光を結像レンズにて投射面に投射して結像させることでマスクフィルムに例えばカラー映像のような印刷あるいは描かれた絵や文字の明るい鮮明な像を結像レンズの前方の投射面に拡大して投射し結像させることができる。さらに、チップ型ＬＥＤを光源とすることにより小型化して光軸長を短くし、装置全体としての小型化が図れ、遊技機内の空きスペースといった狭いスペースへの組み込みを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態の投射ユニットの断面図。
【図２】上記実施の形態の投射ユニットの平面図、正面図及び底面図。
【図３】上記実施の形態の投射ユニットの分解正面図。
【図４】本発明の投射ユニットの使用例としてピンク地に青色の「ＳＲ−ＬＥＤ」の文字を印刷したカラーマスクフィルムを採用した投射ユニットによる像投射動作の説明図。
【図５】本発明の実施例と比較例との光学特性のシミュレーション結果の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。
【００１２】
図１〜図３を用いて、本発明の第１の実施の形態の投射ユニット１０について説明する。本実施の形態の投射ユニット１０は、実装基板１１、この実装基板１１の上に実装されたチップ型ＬＥＤ１２、集光レンズ１３、この集光レンズ１３と一体になり、かつ、集光レンズ１３を所定の位置に固定するレンズ固定部材としての集光レンズホルダ１４、この集光レンズホルダ１４の先端面にて保持されるマスクフィルム１５、筐体１６、そして結像レンズ１７にて構成される。
【００１３】
ここでチップ型ＬＥＤには、ＳＭＤ型と呼ばれるものや箱型と呼ばれるものを採用している。すなわち、基板上にＬＥＤ（発光ダイオード）を緻密に実装して樹脂封止し、その表面を蛍光膜で覆ったような小チップ大光量発光型の白色光を発光するＬＥＤ発光素子のことである。
【００１４】
このようなチップ型ＬＥＤ１２を実装基板１１上に実装し、このチップ型ＬＥＤ１２の周囲を取り囲むようにして実装基板１１の上面に筐体１６がねじ１８にて取り付けられている。１１１は基板１１上のアノード端子、１１２はカソード端子である。
【００１５】
マスクフィルム１５には、カラー画像が印画されているカラーフィルムが用いられる。
【００１６】
筐体１６は下半分が四角筒形の台筒部１６１、上半分が円筒形の投射筒部１６２となっている。台筒部１６１と投射筒部１６２との接続部分には四角の連通孔１６３が形成されており、この連通孔１６３の縁面がマスク支持部１６４となっていて、カラーのマスクフィルム１５の周縁部を支持している。台筒部１６１の外面の相反対側となる２箇所それぞれにねじ受け部１６６が形成されている。
【００１７】
集光レンズ１３と集光レンズホルダ１４とは一体ものとして形成されており、集光レンズ１３の四隅それぞれの上面側、下面側に一定長の位置決め脚１４１，１４２が形成されている。これらの上下各４本ずつの位置決め脚１４１，１４２によりレンズ保持手段としての集光レンズホルダ１４を構成している。
【００１８】
投射ユニット１０の組み立てに当たっては、図３に示したように、筐体１６の台筒部１６１内にマスクフィルム１５を挿入し、台筒部１６１の内部上面のマスク支持部１６４にてマスクフィルム１５の四周縁部を支持させ、マスクフィルム１５の下側に、集光レンズ１３と一体になった集光レンズホルダ１４を挿入する。そして、基板１１に筐体１６の底部のねじ受け部１６６をねじ１８にて固定する。
【００１９】
筐体１６の上半分の投射筒部１６２の上部開口面には結像レンズ１７を挿入して結像レンズ１７の周縁を投射筒部１６２の内段面部１６５に接着固定している。尚、この結像レンズ１７の固定は接着によるものに限定されることはなく、結像レンズ１７を所定の位置に固定できる手段であれば他の手段であってもよい。例えば、特許文献３に記載されている「結像レンズ１５」の固定方法のいずれかを採用することができる。
【００２０】
図２に詳しいように、集光レンズホルダ１４の上下４本ずつの位置決め脚１４１，１４２により集光レンズ１３はチップ型ＬＥＤ１２とマスクフィルム１５との間の所定の位置に位置決めされ、またマスクフィルム１５は上側の４本の位置決め脚１４２の上端面によりその四隅が台筒部１６１の内部上面のマスク支持部１６４に下側から押し付けられた状態で位置決めされている。尚、集光レンズ１３の位置決め手段は、本実施の形態の集光レンズホルダ１４の構成に限られるものではなく、例えば、集光レンズ１３の上下にそれぞれ所定厚みの四角枠を配置する方法によっても可能であり、集光レンズ１３をチップ型ＬＥＤ１２とマスクフィルム１５との間において一義的に所定の間隔を維持して固定保持することができる保持手段であれば限定されるものではない。その理由については図５を使って後で詳述する。
【００２１】
上記の構造の投射ユニット１０では、実装基板１１のアノード端子１１１、カソード端子１１２に給電することによりチップ型ＬＥＤ１２を発光させ、このチップ型ＬＥＤ１２の光のほぼ全体を集光レンズ１３に入射させる。集光レンズ１３はチップ型ＬＥＤ１２からの光を集光して透過させ、マスクフィルム１５のほぼ全面に照射する。集光レンズ１３を出射した光はマスクフィルム１５を透過して結像レンズ１７に至る。結像レンズ１７はマスクフィルム１５からの光を透過させ、マスクフィルム１５に印刷された絵や図形を所定位置の投射面２０に結像させる。これにより、マスクフィルム１５に印刷された絵や図形１５ａが投射面２０に大きく拡大された投射図形２０ａになって投射される。尚、図１では投射図形２０ａに厚みを持たせて表現しているが、これは説明の便宜のためであって、投射文字、図形が実際に厚みを持つことはない。以下の他の図でも同様である。
【００２２】
次に、図４を用いて本実施の形態の投射ユニット１０の使用例を説明する。図４（ａ）に示すように、マスクフィルム１５には、ピンク地に青色で「ＳＲ−ＬＥＤ」の文字が描かれた図形１５ａが印刷されているとする。白色のチップ型ＬＥＤ１２を発光させると、チップ型ＬＥＤ１２からの光が集光レンズ１３に入射して集光され、束になった光が集光レンズ１３から出光してマスクフィルム１５に照射される。マスクフィルム１５を透過した光は、マスクフィルム１５の各部の色の透過光となり、結像レンズ１７に入射する。そして結像レンズ１７が投射面２０にこの透過光を結像させる。これにより、図４（ｂ）に示すように、投射面２０にピンク地に青色の「ＳＲ−ＬＥＤ」の文字が描かれた投射像２０ａが結像する。
【００２３】
このように、本実施の形態の投射ユニットによれば、チップ型ＬＥＤを光源とする投射ユニットに採用することにより、大光量発光の光源を備えながらもユニットサイズの小型化が図れ、狭い空間からでも高輝度で鮮明な図形等のカラー画像を投射面に投射して結像させることができる投射ユニットを提供することができる。
【００２４】
尚、上の実施の形態ではチップ型ＬＥＤ１２に白色発光のものを採用したが、マスクフィルムに文字部分だけ穴をあけ、文字の穴の部分を通過する光だけを結像レンズ１７にて投射面２０に結像させる構成を採用することもできる。そしてその場合には、チップ型ＬＥＤ１２には大発光量の単色発光のものを採用することが可能である。
【実施例】
【００２５】
本発明の実施例の投射ユニットと比較例１，２との光学特性についてシミュレーションした結果を説明する。図５（ａ）に本発明の実施例の投射ユニット、図５（ｂ）に比較例１としてチップ型ＬＥＤから集光レンズまでの距離を実施例のものよりも長くした投射ユニット、図５（ｃ）に比較例２としてチップ型ＬＥＤから集光レンズまでの距離を実施例のものよりも短くした投射ユニットを設定し、実施例、比較例１，２についてマスクフィルムの位置での照度分布をシミュレーションした。
【００２６】
実施例の投射ユニットの場合、チップ型ＬＥＤからの光のほぼ全体が集光レンズの入射面の全面に亘って入射するので、チップ型ＬＥＤの光のほぼ全光量を集光してマスクフィルムのほぼ全面に対して放射することができている。この結果、投射ユニットとして結像レンズから出光する光量も大きく、必要な明るさとコントラストの投射像が得られることが分かった。
【００２７】
これに対して、比較例１の投射ユニットではチップ型ＬＥＤから集光レンズの入射面までの距離が大きいためにチップ型ＬＥＤからの光が大きく広がり、外周部の光が集光レンズに入射しないで外部に放散している。このために、集光レンズに入射する光量が低下する。同時に、集光レンズとマスクフィルムとの距離が短くなるために集光レンズから放射される光がマスクフィルムの全体に拡がらしない。この結果、集光レンズから放射される光量が低下し、またマスクフィルムの位置では四隅において光が当たらない影となる部分が発生している。そして、投射ユニットとしても、結像レンズから出光する光量が低下し、必要な明るさとコントラストの投射像が得られないことが分かった。
【００２８】
また比較例２の投射ユニットでは、チップ型ＬＥＤ１２から集光レンズ１３の入射面までの距離が短いため、逆に集光レンズ１３からマスクフィルム１５までの距離が大きくなっている。このため、集光レンズ１３から放射される光がマスクフィルム１５に到達するまでに拡散し、マスクフィルム１５に到達する光量が低下する。このために、集光レンズ１３から放射される光量が低下し、投射ユニットとして結像レンズ１７から出光する光量も低下し、必要な明るさとコントラストの投射像で得られないことが分かった。
【符号の説明】
【００２９】
１０  投射ユニット
１１  実装基板
１２  チップ型ＬＥＤ
１３  集光レンズ
１４  集光レンズホルダ
１５  マスクフィルム
１５ａ  図形
１６  筐体
１６１  台筒部
１６２  投射筒部
１７  結像レンズ
１９  光軸
２０  投射面
２０ａ  投射像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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