(57)【要約】      （修正有）【課題】リアプロジェクタ型パチンコ機のような小型・薄型機器において、実際の投射距離よりも焦点距離の大きいフレネルレンズを用いて、良好な画質を得ること。【解決手段】スクリーン上にフレネルレンズを配したリアプロジェクタにおいて、実際の投射距離よりも焦点距離の大きいフレネルレンズを用い、投射光学系の光軸とフレネルレンズの光軸とをオフセットして配置することにより、画面中央の光を最も効率的に利用することが可能になり、上下の輝度ムラも緩和できる。さらに、フレネルレンズを変形することによって左右方向に関しても輝度ムラの緩和も可能にする。【選択図】図２
2005274936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射光学系によって投影画像を背面から投射する背面投射型の投射装置本体と、
前記投射装置本体より投射される投射光の光路を補正する光路補正光学系と、
前記光路補正光学系により光路補正された前記投射装置本体による投射光を前記投影画像として表示するスクリーンとを備え、
前記投射装置本体は、前記投射光学系の主点が前記光路補正光学系の光軸から離間するようにオフセットして配置されており、前記投射装置本体からの投射光の光束のうち、中心部が通過する中心光路は、前記光路補正光学系の所定の焦点光路に沿って配置されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記光路補正光学系の焦点距離は、前記投射光の投射距離より長いことを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記投射装置本体の前記中心光路は、前記スクリーンの中心を垂直に通過する光路を、前記光路補正光学系を介して逆方向に延長した線上にあることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記光路補正光学系は、前記スクリーンから射出する投射光の射出角を調整するフレネルレンズであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記フレネルレンズの光軸は、前記スクリーンの中心を通る垂線を下方に所定間隔だけシフトさせた平行線と一致することを特徴とする請求項４記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記光路補正光学系は、前記投射装置本体からの投射光のうち、前記中心光路のまわりのうち少なくとも縦方向の周辺光路を前記スクリーンの垂線に関して平行化することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記光路補正光学系は、さらに前記中心光路のまわりの横方向の周辺光路も前記スクリーンの垂線に関して平行化することを特徴とする請求項６記載のプロジェクタ。
【請求項８】
投射光学系によって投影画像を背面から投射する背面投射型の投射装置本体と、
フレネルレンズの輪帯の曲率を変化させることにより得られ、前記投射装置本体からの投射光の光束のうち中心部が通過する中心光路のまわりのうち少なくとも横方向の周辺光路を前記中心光路に対して相対的に平行化するフレネルレンズ型の光路補正光学系と、
前記光路補正光学系により光路補正された前記投射装置本体による投射光を前記投影画像として表示するスクリーンとを備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項９】
前記光路補正光学系は、フレネルレンズの輪帯の軸外し光学断面を当該フレネルレンズの光軸から所定距離だけ平行に離間した対称軸のまわりに回転させた形状を有することを特徴とする請求項８記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記投射装置本体と、前記スクリーンとの間にさらに前記投射光の光路を折り曲げる光路方向変換部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項記載のプロジェクタと、当該プロジェクタの前記スクリーンを設けた遊技盤とを備え、前記プロジェクタによって前記スクリーンに遊技に関連する画像を投影することを特徴とする遊技機。
【請求項１２】
画像投射手段によって投影画像を表示するための投射光をスクリーンの背面側から投射する工程と、
光路補正光学系によって前記投射光の光路を前記スクリーンの入射前に補正する工程とを備え、
前記光路補正光学系による光路補正を行う際に、前記投射光の中心光路が前記スクリーンの中央を垂直に透過するように前記投射光の画像投射手段の位置を前記光路補正光学系の光軸に対してシフトさせることを特徴とする画像投影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊技機等に好適に組み込まれるプロジェクタ、かかるプロジェクタを用いた遊技機、及び画像投影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リアプロジェクタ型パチンコ機のような小型・薄型の遊技機では、短焦点で広角な投射を行う必要があるが、実状として、遊技機内に収まる範囲での焦点距離を持つレンズは設計困難である。一般的なプロジェクタでは、これを薄型にするため、光学シフトによるあおりを加えるか、もしくは斜め投射した後に画像修正によって台形補正を行う等の対策が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−３１９５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この場合、スクリーンの背後に配置されて像光の射出角を調整しているフレネルレンズに対する像光の入射角が上端位置で極めて大きくなるので、射出光を平行までに屈折するフレネルレンズを作成することが出来ず、フレネルレンズの屈折力を最も高めた場合であってもフレネルレンズからの射出光は放射状になる。
【０００４】
このようにスクリーンからの射出光が放射状である場合において、パチンコ機のように近距離でスクリーンを見る場合、射出光の角度の違いにより、スクリーン下側では像光が遊技者の目の方向に向かうため輝度が高いが、スクリーン上側では像光が上に逸れるため輝度が低くなる。また、斜めに投射しているため、上端側より下端側の投射距離が短く、構造的にも光束の密度差が生じて上端側が暗くなるため、輝度ムラはさらに顕著になる。
【０００５】
従って、本発明では、投射光の輝度ムラが少ない良好な画質の像を形成することができるプロジェクタを提供することを目的とする。また、本発明は、輝度ムラの少ないディスプレイを有する遊技機やかかる遊技機で好適に使用される画像投影方法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】
【０００６】
本発明の課題を解決するために、本発明に係る第１のプロジェクタは、投射光学系によって投影画像を背面から投射する背面投射型の投射装置本体と、上記投射装置本体より投射される投射光の光路を補正する光路補正光学系と、上記光路補正光学系により光路補正された上記投射装置本体による投射光を上記投影画像として表示するスクリーンとを備え、上記投射装置本体は、上記投射光学系の主点が上記光路補正光学系の光軸から離間するようにオフセットして配置されており、上記投射装置本体からの投射光の光束のうち、中心部が通過する中心光路は、上記光路補正光学系の所定の焦点光路に沿って配置されていることを特徴とする。ここで、焦点光路とは、上記光路補正光学系の焦点を通る光路を指す。
【０００７】
この場合、投射装置本体を、光路補正光学系の光軸に対してオフセットする際に、投射光の中心光路を光路補正光学系の焦点光路上に持ってくることができる。つまり、投射光の中心光路を光路補正光学系に適合させつつ、投射光の光路方向の調整を行うことが可能となる。例えば、投射装置本体内の投射光学系の主点を焦点光路上でシフトさせる。主点は投射光の光路中心上にあるので、中心光路の向きを焦点光路に合わせることができる。この調整により、投射光の中心光路は、光路補正光学系通過後、スクリーンの垂線に対して略平行になる。
【０００８】
プロジェクタの具体的な一態様として、上記光路補正光学系の焦点距離が、上記投射光の投射距離より長い。この場合、光路補正光学系の焦点位置より手前に投射装置本体を設置できるので、投射装置本体を光路補正光学系により近づけることができ、プロジェクタの小型化が図れる。
【０００９】
また、別のプロジェクタの具体的な一態様として、上記投射装置本体の上記中心光路が、上記スクリーンの中心を垂直に通過する光路を、上記光路補正光学系を介して逆方向に延長した線上にある。この場合、スクリーンの中心に視点を配置することができ、スクリーン中心部に対面する者に対して輝度ムラの少ない画像が提供できる。
【００１０】
プロジェクタのさらに具体的な一態様として、上記光路補正光学系が、上記スクリーンから射出する投射光の射出角を調整するフレネルレンズである。この場合、フレネルレンズを用いることによって投射光は光路の補正がなされ、通常のレンズを上記光路補正光学系として用いるのに比べ、レンズの薄型化が図れる。
【００１１】
プロジェクタの具体的な別の一態様として、上記フレネルレンズの光軸が、上記スクリーンの中心を通る垂線を下方に所定間隔だけシフトさせた平行線と一致する。この場合、投射装置本体をフレネルレンズ焦点から下方にずらした位置にシフトして配置することができる。
【００１２】
また、プロジェクタの具体的な別の一態様として、上記光路補正光学系が、上記投射装置本体からの投射光のうち、上記中心光路のまわりのうち少なくとも縦方向の周辺光路を上記スクリーンの垂線に関して平行化する。この場合、中心画像周辺の像光は、縦方向に関して、射出角や光束の密度が均一化されているので、映し出される画像は輝度ムラの少ない良質なものとなる。
【００１３】
また、プロジェクタの具体的なさらに別の一態様として、上記光路補正光学系が、さらに上記中心光路のまわりの横方向の周辺光路も上記スクリーンの垂線に関して平行化する。この場合、中心画像周辺の像光は、横方向に関しても、射出角や光束の密度が均一化されているので、映し出される画像はさらに輝度ムラの少ない良質なものとなる。
【００１４】
本発明の課題を解決するために、第２のプロジェクタは、投射光学系によって投影画像を背面から投射する背面投射型の投射装置本体と、フレネルレンズの輪帯の曲率を変化させることにより得られ、上記投射装置本体からの投射光の光束のうち中心部が通過する中心光路のまわりのうち少なくとも横方向の周辺光路を上記中心光路に対して相対的に平行化するフレネルレンズ型の光路補正光学系と、上記光路補正光学系により光路補正された前記投射装置本体による投射光を前記投影画像として表示するスクリーンとを備える。
【００１５】
背面投射によって画像投影を行う際、通常、平行光を得るために、例えばフレネルレンズが用いられるが、プロジェクタの小型化等のために、斜め投射や投射光学系等の光軸をレンズの光軸からオフセットする投射といった投射方法を強いられる場合がある。この場合、上記のような通常のフレネルレンズによっては、投射光の横方向に関して、平行光を得ることが出来ないことがある。特にフレネルレンズの周辺部等を使用した場合、横方向について投射光が発散してしまうことがある。これに対し、本発明では、フレネルレンズの輪帯の曲率を変化させることにより、投射光の光路の横方向に関する補正が可能となり、投射光が上記スクリーンに射出される際に発散してしまうのを防ぐことが出来る。
【００１６】
上記プロジェクタの光路補正光学系に関するさらに具体的な一態様として、上記光路補正光学系が、フレネルレンズの輪帯の軸外し光学断面を当該フレネルレンズの光軸から所定距離だけ平行に離間した対称軸のまわりに回転させた形状を有する。
【００１７】
通常のフレネルレンズの一部を上記光路補正光学系としてそのまま用いた場合、特に使用されるフレネルレンズの一部がレンズの周辺部であると、左右方向に関して投射光の発散が顕著になり投影画像の輝度ムラ等の原因となることがある。しかし、この場合、フレネルレンズの輪帯に新たな曲率を持たせるので、左右方向に関して投射光の光路の補正を行うことが可能となる。
【００１８】
上記第１及び第２のプロジェクタの別の具体的な一態様として、上記投射装置本体が、上記スクリーンとの間にさらに上記投射光の光路を折り曲げる光路方向変換部材を有する。この場合、光路方向変換部材により、投射光の向きが制御できるので、上記プロジェクタのさらなる小型化が可能となる。
【００１９】
上述のような装置を例えば、パチンコ機のような投影画像表示機能を有する遊技機に組み込むことが可能である。上述のプロジェクタを用いた遊技機の一態様として、遊技機は、上記いずれかのプロジェクタと、当該プロジェクタの上記スクリーンを設けた遊技盤とを備え、上記プロジェクタによって上記スクリーンに遊技に関連する画像を投影する。この場合、スクリーンに映し出される画像は、画面中央部周辺の投射光が遊技盤盤面の垂線に対して平行化されているので、全体として輝度ムラの少ない良好な画質となる。
【００２０】
画像投影を行うにあたって、様々な手法によって良好な画質を保ちつつ、プロジェクタの小型化、薄型化が必要になる。投影を行う際に光路を調整することによってプロジェクタの小型化、薄型化を図るために、本発明における画像投影方法は、画像投射手段によって投影画像を表示すための投射光をスクリーンの背面側から投射する工程と、光路補正光学系によって上記投射光の光路を上記スクリーンの入射前に補正する工程とを備え、上記光路補正光学系による光路補正を行う際に、上記投射光の中心光路が上記スクリーンの中央を垂直に透過するように前記投射光の画像投射手段の位置をシフトさせる。
【００２１】
プロジェクタを小型化するには、光路補正光学系の焦点距離より短い投射距離で投射を行う必要が生じる。このように、通常焦点位置より手前側に投射光の光源点を持ってきた場合、投射光を平行にすることは不可能であるが、本発明による方法では、投射光の画像投射手段の位置をシフトしているので、当該投射光の中心光路をスクリーンの垂線に対して平行にすることができ、またその周辺光も略平行化されるので、輝度ムラの少ない良好な画質を投影することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明に係る遊技機の第１実施形態であるリアプロジェクタを備えるパチンコ遊技機の正面図である。本パチンコ遊技機は、パチンコ玉の供給、回収、通過チェック等を行うための内部動作機構を収める遊技機本体部１と、正面画像前面に設置され、遊技者に当該パチンコ機の図柄を視認させる透視板１０と、玉射出を調節するハンドル３１と、出玉を受ける玉受け３２と、さらに余剰に生じる出玉を受ける余剰玉受け３３と、画像を映し出すスクリーン８と、各種遊技で必要となる入賞口３４や釘３５等の表面突起構造物を有することにより遊技用の図柄を形成する遊技盤９とを備える。
【００２３】
図２は、パチンコ遊技機の内部構造を説明するための側断面図である。本遊技機は、遊技機本体部（不図示）１と、画像を作り出すためのプロジェクタ機構２と、プロジェクタ機構２によって作り出された画像を含む各種図柄を表示する画像形成部６とを備える。
【００２４】
プロジェクタ機構２は、映像を投射する投射装置本体であり、投射光学系である投影レンズＯＬを内蔵するプロジェクタ本体３と、プロジェクタ本体３からの投射光ＰＬを画像表示方向に反射する光路方向変換部材である反射ミラー４と、反射された投射光ＰＬを平行化する光路補正光学系であるフレネルレンズ５とからなる。
【００２５】
画像形成部６は、投射光ＰＬによる画像を映し出し、適当な角度で発散させるスクリーン８と、入賞口３４や釘３５等の表面突起構造物を備えることにより遊技用の図柄を形成する遊技盤９と、遊技盤９前面に位置し、遊技盤面を遊技者に視認させる透視板１０よりなる。
【００２６】
プロジェクタ本体３より投射された投射光ＰＬは、遊技盤裏面に設置された反射ミラー４によって反射され、正面の画像表示方向に向けられる。この場合、反射ミラー４を用いることにより、遊技機本体部１の薄型化が図れる。反射された投射光ＰＬは、フレネルレンズ５を介して平行化され、スクリーン８を経て遊技盤９を背面から照射する。遊技盤９を透過した投射光ＰＬは、スクリーン８によって規定される適当な角度で発散される。遊技者は、透視板１０越しに、遊技盤９の表面パターンや表面突起構造物の像等を図柄として捉えることができる。
【００２７】
以上説明した光学系装置は、一見一般的なリアプロジェクタ型遊技機と同様の光学系構造である。この場合、プロジェクタ機構２によって投射光ＰＬをスクリーン８に対して斜め投射させるとともに、反射ミラー４によって光路を折り曲げることにより薄型化が図られてはいるものの、これだけでは十分とは言えない。そこで、本実施形態においては、通常はフレネルレンズ５の光軸上に存在する投影レンズＯＬの主点即ち射出瞳の位置を光軸上からシフトし、さらに、フレネルレンズ５側に近づけることによってさらなる薄型化を実現している。
【００２８】
図３は、本実施形態における特徴を説明するための投射光ＰＬの光路を示す図である。尚、簡単に説明するため、反射ミラー４は省略し、光路は折り曲げないものとする。実際の使用に際しては、後述するように、本発明のみで十分な薄型化が可能であるときは反射ミラー４を用いなくてもよく、必要であれば、反射ミラー４を用いてさらに薄型化を図ってもよい。
【００２９】
フレネルレンズ５の光軸をＯＡ、主点をＳ、焦点をＦとする。この場合、主点Ｓ、焦点Ｆはともに光軸ＯＡ上に存在する。距離ＳＦはフレネルレンズ５の焦点距離となる。これをｆで表す。焦点位置からフレネルレンズ５への光路である焦点光路を破線で示し、ＯＡ、ＯＢ、ＯＣとする。つまり、光軸ＯＡも焦点光路の１つである。一方、遊技者の観察点をＥとする。焦点光路のうち、特に観察点Ｅを通過するものは破線ＯＢとなっている。プロジェクタ本体３に内蔵されており、投射光ＰＬを投射する投影レンズＯＬの主点をＲとする。主点Ｒを中心として投射される投射光ＰＬを実線で表す。投射光ＰＬの光束のうち、中心部が通過するものを中心光路とし、ＣＰで表す。よって主点Ｒは中心光路ＣＰ上にある。中心光路ＣＰの周辺光の光路をＡＰ、ＢＰとする。
【００３０】
焦点Ｆよりスクリーン８に対して垂直に投射光ＰＬが投射された場合、フレネルレンズ５を透過後、投射光ＰＬは平行光となる。しかし、光軸ＯＡ上、フレネルレンズ５に関して焦点Ｆより近い位置に投射光ＰＬの光源点をもってきた場合、投射光ＰＬはフレネルレンズ透過後、平行光とはなり得ない。そこで、本実施形態では、主点Ｒの位置を光軸ＯＡから外れた位置に持ってくることによって、当該遊技機のスクリーン８による画面の中央部にあたる遊技者の観察点Ｅを通過する中心光路ＣＰ上の像光をスクリーン８の垂線に対して平行にし、また、その周辺の像光を中心光路ＣＰに対して平行化することによってスクリーン８全体からの像光の光束を均一化し、本課題を解決する。
【００３１】
上述のように、焦点光路である破線ＯＢは、フレネルレンズ５通過後、光軸ＯＡに平行となる。従って、まず、主点Ｒの位置を破線ＯＢ上でシフトする。さらに、主点Ｒを中心として発せられる投射光ＰＬの中心光路ＣＰの方向を破線ＯＢの方向に合わせる。これにより、中心光路ＣＰは、フレネルレンズ５透過後、光軸ＯＡに対して平行となる。即ち、中心光路ＣＰは、スクリーン８に対して垂直となる。またこの際、周辺光路ＡＰ、ＢＰも、例えば、従来の斜め投射の場合と比較して、スクリーン８に対してより垂直に近くなり、光束は均一化されている。（詳しくは後述する。）これにより、遊技者の視点である観察点Ｅ及びその周辺において、当該画像は像光が均一された、輝度ムラの少ない良質な画像が形成され、遊技者は画像を遊技画面として認識できる。
【００３２】
投射光ＰＬが十分広角であれば、主点Ｒの位置をフレネルレンズ５に近づけることが可能であり、焦点距離ｆに比べ、主点Ｒとフレネルレンズ５との距離ｄは短くなり、プロジェクタの十分な小型化が図れる。これにより、パチンコ機等の遊技機本体部１の薄型化が可能となる。
【００３３】
以下、本実施形態の光学的機能の説明のために、比較対象となる従来型の構造について記述する。図４（ａ）は、一般的なリアプロジェクタの光学的構造を説明する側断面図である。投影方法については、図２と同様であるから説明を割愛する。また、図３同様、フレネルレンズ５の光軸をＯＡ、主点をＳ、焦点をＦとし、焦点距離ＳＦをｆで表す。反射ミラー４を用いない場合、投射光ＰＬの発生源であるプロジェクタ本体３′（図中点線にて図示）は、焦点Ｆ近辺に設置されなければならない。従って、反射ミラー４を用いることによって確かにプロジェクタ機構の小型化が図られている。しかし、例えば、通常のパチンコ遊技機においてスクリーン８全体に十分な大きさの投射を行うためには、焦点距離ｆは、最小でも３６０ｍｍ程度が設計上限界である。一方、当該リアプロジェクタ型パチンコ機では、スクリーンから本体背面までを２００ｍｍ程度に収める必要がある。この厚みでは、短焦点で広角にし、スクリーン８と反射ミラー４とを鋭角に配置するだけでは不十分であり、斜め投射等による薄型化が必要になる。
【００３４】
図４（ｂ）は、従来用いられてきた斜め投射によるリアプロジェクタ型パチンコ遊技機の光学的構造を説明する側断面図である。図３のものと同名の各符号の意味するところは、図３と同様であるから説明を割愛する。尚、比較を簡単にするため、反射ミラー４を用いない場合について図示する。点Ｒ′は、投影レンズＯＬの主点を示し、主点Ｒ′は、フレネルレンズ５の光軸ＯＡ上にあり、焦点Ｆに比べ、フレネルレンズ５に対して手前側に位置する。主点Ｓから主点Ｒ′までの距離をｅとする。尚、実際の使用に際しては、投射光ＰＬを、斜め上方に投射することにより、反射ミラー４とスクリーン８のなす角をより鋭角にできる。これにより、リアプロジェクタ型パチンコ遊技機内において使用可能な薄型化が図れる。しかし、この場合、中心光路ＣＰを含め、全ての投射光路の方向が斜め上方であるため、フレネルレンズ５透過後、屈折による光路方向の差はさらに大きくなり、実線ＡＰ側は光量が密である一方、実線ＢＰ側は光量が疎になってしまう。つまり、上述のようにスクリーン上、下端側に比べ、上端側が暗くなってしまう。また、それに応じて画像補正を行う必要がある。さらに、中心光路ＣＰの傾斜角が大きくなった場合、フレネルレンズ５で投射光ＰＬを屈折させることができなくなる。
【００３５】
図４（ｃ）は、図３において説明された本実施形態によるリアプロジェクタ型パチンコ遊技機の光学的構造を比較のため再度示した側断面図である。各符号については図３と同様であるから説明を割愛する。上述のように、主点Ｒは、破線ＯＢの光路上にあり、中心光路ＣＰの方向を破線ＯＢと一致させることによって観察点Ｅが、投射光ＰＬの中心光路ＣＰ上にあるようにでき、さらに、この時、中心光路ＣＰは水平である。この場合、投射光ＰＬはもともと、中心光路ＣＰを中心に放射状に広がっているため、周辺光路である光路ＡＰ及びＢＰも略平行化される。よって、ＡＰ側の光量とＢＰ側の光量との差が図４（ｂ）に比べ小さく、特に遊技機の画面中央部付近における光量のバランスがとれ、良質な画像が得られる。
【００３６】
さらに、図中一点差線によって分かるように、フレネルレンズ５から主点Ｒの距離ｄをフレネルレンズ５から本来の主点Ｒ′の距離ｅより短くすれば、反射ミラー４を用いずに、プロジェクタ機構の薄型化を図ることが可能である。尚、従来技術と同様に反射ミラー４を用いることも可能である。
【００３７】
以上本実施形態について説明してきたが、本発明は、パチンコ遊技機にのみ関するものではなく、スロットマシーン等他の遊技機やその他近距離で観察をする全ての背面投射型プロジェクタを組み込んだ機器にも応用可能である。
【００３８】
〔第２実施形態〕
第１実施形態においては、主に主点や投射方向について考察することによって当該課題を解決したが、本実施形態では、さらに光路補正光学系であるフレネルレンズ５（図３参照）について考察することとする。尚、フレネルレンズ５を除いては、本実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のものと同様であるとする。
【００３９】
第１実施形態において、フレネルレンズ５に関し、通常の使用において、問題は発生しない。しかし、フレネルレンズ５として、特にフレネルレンズ全体のうち、光軸から大きく外れた周辺部分を用いた場合などに、画像面の左右方向について、投射光ＰＬが発散してしまい、投影画像の画質が落ちるという問題が発生する場合がある。
【００４０】
図５は、本実施形態における課題及びその解決方法を説明するための図であり、第１実施形態のフレネルレンズ５に代わる新たなレンズを作成するための基準となるフレネルレンズＦＬ１の正面の様子を示している。同心状の円はフレネルレンズのピッチＮＴを示しており、これは言わばフレネルレンズを通常のレンズに置き換えた場合におけるレンズの等高線であり、これによってフレネルレンズＦＬ１の曲がり具合が示されていると考えてよい。レンズの中央付近を切り出したものを領域ａ、レンズの周辺部を切り出したものを領域ｂとする。フレネルレンズ５の有効領域として、領域ａのようにフレネルレンズＦＬ１の中央付近を投影画像面とした場合、使われるレンズの上下方向と左右方向とも屈折力が十分で、投射光ＰＬの各位置のフレネルレンズ５による光路変換が問題なく行われている。よってフレネルレンズ５による投射光ＰＬの平行化に際して問題は生じない。しかし、フレネルレンズ５の有効領域として、領域ｂのようにフレネルレンズＦＬ１の中心から大きく外れた周辺部分を切り出したものを用いると、特に、フレネルレンズＦＬ１の径が大きい場合、フレネルレンズのピッチＮＴは左右方向に関して平行化している。焦点光路から投射光ＰＬが投射される場合、左右方向に関しても投射光ＰＬは平行化されるが、本実施形態においては、入射瞳位置である主点Ｒは、シフトによって焦点Ｆよりもフレネルレンズ５より近い位置にあるので、左右方向に関して投射光ＰＬが発散してしまい、投影画像の画質が落ちてしまう。そこで、本実施形態ではさらに上下方向の曲率を左右方向に対しても用いることによってフレネルレンズ５に必要な屈折力を与えた新たなレンズを作成することによって、当該課題を解決する。
【００４１】
図６は、本実施形態によるリアプロジェクタ型パチンコ遊技機の光学的構造を説明するための側断面図である。図３におけるフレネルレンズ５の代わりに本実施形態においては、フレネルレンズを変形したレンズであるレンズ１０５を用いる。その他の各符号の意味するところは図３等と同様であるが、説明のため、仮想的にフレネルレンズＦＬ１が点線にて表示されている。実際の使用においては、レンズ１０５のみが用いられるが、本実施形態における光軸ＯＡ、焦点Ｆ等の光学系における基準は全てフレネルレンズＦＬ１によるものとする。尚、主点Ｓから光軸ＯＡに対して垂直に延ばした直線Ｌ１と主点Ｒから光軸ＯＡに対して平行に延ばした直線Ｌ２との交点を点Ｐとする。以下、本実施形態における発明であるレンズ１０５の設計方法について説明する。
【００４２】
図７は、仮想的なフレネルレンズＦＬ１を正面から見た図である。尚、ピッチＮＴは省略されている。フレネルレンズＦＬ１のレンズ中心は、主点Ｓである。ここからあらたなレンズ形成を行う。まず、上述した点Ｐを中心としてフレネルレンズＦＬ１から切り出すことによって得られるレンズをレンズＦＬ２とする。直線Ｌ１と、レンズＦＬ２の縁との交点を点Ｑとする。本実施形態では、レンズＦＬ２をさらに設計上の意味で加工することとする。
【００４３】
図８（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に用いるレンズ１０５の設計方法を説明するための図である。図８（ａ）は、レンズＦＬ２の正面図である。この場合、ピッチＮＴは、主点Ｓ即ちフレネルレンズＦＬ１の中心から同心円状に広がっており、レンズＦＬ２は、フレネルレンズＦＬ１の光軸位置を示す主点Ｓから大きく外れているので、レンズＦＬ２をそのまま用いると図５で説明した課題が発生してしまう。そこで、レンズＦＬ２の中心である点Ｐから点Ｑにかけての断面ＳＦを取り、図８（ｂ）のように、点Ｐを中心にして断面ＳＦを回転させることによって新たなレンズＦＬ３の形状を得る。レンズＦＬ３の中心点をＰ′、円周のうち点Ｑに対応する点をＱ′とする。この設計方法により、レンズＦＬ３は左右方向に関しても上下方向と同様の曲率を持つ。ただし、この場合、点Ｐは、ピッチＮＴの中心ではないので、レンズＦＬ３の中心点Ｐ′は滑らかでない。よって本実施形態では、レンズＦＬ３の不連続を発生させる中心点Ｐ′以外の領域ｃをレンズ１０５の有効領域として用いる。例えば、図示のように中心点Ｐ′より上の領域を領域ｃとする。これにより、左右方向に関する投射光ＰＬの発散を防ぐことが可能となり、画質の良い投影画像が得られる。尚、投射に十分であるようにレンズＦＬ３の半径Ｐ′Ｑ′は、スクリーン８の縦幅より大きくとっておく必要がある。
【００４４】
以上本実施形態について説明してきたが、本発明は、パチンコ遊技機にのみ関するものではなく、スロットマシーン等他の遊技機やその他近距離で観察をする全ての背面投射型プロジェクタを組み込んだ機器にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る遊技機の第１実施形態であるリアプロジェクタを備えるパチンコ遊技機の正面図である。
【図２】リアプロジェクタを備えるパチンコ遊技機の光学系構造を説明するための側断面図である。
【図３】本実施形態における特徴を説明するための投射光ＰＬの光路を示す図である。
【図４】（ａ）は、一般的なリアプロジェクタの光学的構造を説明する側断面図である。（ｂ）は、従来用いられてきた斜め投射によるリアプロジェクタ型パチンコ遊技機の光学的構造を説明する側断面図である。（ｃ）は、図３において説明された本実施形態によるリアプロジェクタ型パチンコ遊技機の光学的構造を比較のため再度示した側断面図である。
【図５】第２実施形態における課題及びその解決方法を説明するための図である。
【図６】第２実施形態によるリアプロジェクタ型パチンコ遊技機の光学的構造を説明するための側断面図である。
【図７】第２実施形態に用いる光路補正光学系を作成するための基準となるフレネルレンズの様子を示す正面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に用いる光路補正光学系の形成方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
３…プロジェクタ本体、  ４…反射ミラー、  ５…フレネルレンズ、  ８…スクリーン、  ９…遊技盤、  ＯＬ…投影レンズ、  ＰＬ…投射光、  ＣＰ…中心光路、  ＯＡ…フレネルレンズの光軸、  Ｅ…観察点、  Ｓ…フレネルレンズの主点、  Ｆ…フレネルレンズの焦点、  Ｒ、Ｒ′…投影レンズの主点
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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