JP7740449B2 - projector - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクター、特に車両室内で用いられるプロジェクターに関する。 The present invention relates to a projector, particularly a projector for use in a vehicle interior.
従来、光源から出射された光を集光する集光レンズと、集光レンズで集光された光を部分的に通す遮光部材と、遮光部材を通過した光を投影して照射パターンを形成する投影レンズと、を備えた車両用灯具が知られている(特許文献1を参照)。 Conventionally, a vehicle lamp has been known that includes a condensing lens that condenses light emitted from a light source, a light-blocking member that partially transmits the light condensed by the condensing lens, and a projection lens that projects the light that has passed through the light-blocking member to form an illumination pattern (see Patent Document 1).
特許文献1に記載の車両用灯具においては、集光レンズとフィルタと投影レンズとが筐体に収容され、それぞれ筐体の有する集光レンズ溝、フィルタ溝、投影レンズ溝に嵌め入れられて固定される。 In the vehicle lamp described in Patent Document 1, the condenser lens, filter, and projection lens are housed in a housing and are fitted and fixed into the condenser lens groove, filter groove, and projection lens groove in the housing, respectively.
しかしながら、特許文献1に記載の車両用灯具においては、集光レンズとフィルタと投影レンズとがそれぞれ筐体によって位置を固定されるため、集光レンズとフィルタと投影レンズの相対的な位置決め精度が悪く、投影される画像が不鮮明になるおそれがある。また、集光レンズ溝内の集光レンズと筐体との隙間や、投影レンズ溝内の投影レンズと筐体との隙間を通って、外部からフィルタが設置された空間に塵などの異物が侵入し、投影される画像に異物が映り込むおそれがある。 However, in the vehicle lamp described in Patent Document 1, the focusing lens, filter, and projection lens are each fixed in position by the housing, which means that the relative positioning accuracy of the focusing lens, filter, and projection lens is poor, and there is a risk that the projected image will be unclear. Furthermore, there is a risk that foreign matter such as dust may enter the space where the filter is installed from the outside through the gap between the focusing lens and the housing in the focusing lens groove, or the gap between the projection lens and the housing in the projection lens groove, and that the foreign matter may be reflected in the projected image.
本発明の目的は、鮮明で、かつ異物の映り込みの抑えられた画像を投影することのできるプロジェクターを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a projector that can project clear images with reduced foreign object reflection.
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記[1]~[4]のプロジェクターを提供する。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides the following projectors [1] to [4].
[1]光を発する光源と、投影用の柄を構成する光透過部と光遮蔽部を有する柄プレートと、前記柄プレートの柄を投影するための投影レンズを含むレンズ部品と、を備え、前記柄プレートの前記柄の少なくとも一部に、前記光透過部と前記光遮蔽部により構成された、前記投影レンズの分解能を超えるほどの微細パターンが形成されている微細部を有し、前記微細部は、投影画像において、第1の明度と第2の明度との間の明度を有する領域を形成し、前記第1の明度は、前記光透過部の一部が前記柄の前記微細部以外の部分を構成する場合に、前記光透過部の前記一部によって形成される領域の明度であり、前記第2の明度は、前記光遮蔽部の一部が前記柄の前記微細部以外の部分を構成する場合に、前記光遮蔽部の前記一部によって形成される領域の明度である、プロジェクター。
[2]前記光遮蔽部の最小幅が10μm未満である、上記[1]に記載のプロジェクター。
[3]前記投影画像において、明度の異なる領域を並べたグラデーション表現を行う、上記[1]又は[2]に記載のプロジェクター。
[4]前記投影画像において、明度の異なる領域によって立体の異なる面を表す立体表現を行う、[1]又は[2]に記載のプロジェクター。
[1] A projector comprising: a light source that emits light; a pattern plate having light-transmitting portions and light-shielding portions that constitute a pattern for projection; and a lens component including a projection lens for projecting the pattern of the pattern plate; wherein at least a portion of the pattern of the pattern plate has a fine portion formed by the light-transmitting portions and the light-shielding portions, and in which a fine pattern exceeding the resolution of the projection lens is formed; and wherein the fine portion forms an area in the projected image having a brightness between a first brightness and a second brightness, wherein the first brightness is the brightness of the area formed by a portion of the light-transmitting portion when the portion of the light-shielding portion constitutes a portion of the pattern other than the fine portion, and the second brightness is the brightness of the area formed by the portion of the light-shielding portion when the portion of the light-shielding portion constitutes a portion of the pattern other than the fine portion.
[2] The projector according to [1] above, wherein the minimum width of the light-shielding portion is less than 10 μm.
[3] The projector according to [1] or [2], wherein the projected image displays a gradation by arranging areas of different brightness.
[4] The projector according to [1] or [2], wherein the projected image is a three-dimensional representation in which different surfaces of a three-dimensional object are represented by areas of different brightness.
本発明によれば、鮮明で、かつ異物の映り込みの抑えられた画像を投影することのできるプロジェクターを提供することができる。 This invention provides a projector that can project clear images with reduced foreign object reflection.
〔実施の形態〕
図1(a)、(b)は、それぞれ本発明の実施の形態に係るプロジェクター1を異なる角度から視た斜視図である。図2(a)は、プロジェクター1を光取り出し側から視た側面図であり、図2(b)は、図2(a)に記載された切断線A-Aで切断されたプロジェクター1の断面図である。図3は、プロジェクター1の分解斜視図である。
[Embodiment]
1A and 1B are perspective views of a projector 1 according to an embodiment of the invention, viewed from different angles. Fig. 2A is a side view of the projector 1 viewed from the light extraction side, and Fig. 2B is a cross-sectional view of the projector 1 taken along the line A-A in Fig. 2A. Fig. 3 is an exploded perspective view of the projector 1.
プロジェクター1は、主に車両室内で用いられ、例えば、車両内装のサイドパネルやインストルメントパネル、ドアなどに取り付けられ、ドア、フロアマット、天井や、インストルメントパネルやドアトリムなどに含まれる加飾パネルや加飾オーナメントなどに画像を投影する。 Projector 1 is primarily used inside a vehicle and is attached, for example, to the vehicle's interior side panels, instrument panel, or doors, and projects images onto the doors, floor mats, ceiling, and decorative panels and ornaments included in the instrument panel, door trim, etc.
プロジェクター1は、光を発する光源11と、投影用の柄を有する柄プレート20と、光源11から発せられた光を集めて柄プレート20に送る集光レンズ211を含む第1のレンズ部品21と、柄プレート20の柄を投影するための投影レンズ221を含む第2のレンズ部品22とを備える。プロジェクター1において、第1のレンズ部品21と第2のレンズ部品22は、柄プレート20を第1のレンズ部品21と第2のレンズ部品22の内部に密閉するように挟み込んで固定している。 Projector 1 comprises a light source 11 that emits light, a pattern plate 20 that has a pattern for projection, a first lens component 21 that includes a condenser lens 211 that collects the light emitted from light source 11 and sends it to pattern plate 20, and a second lens component 22 that includes a projection lens 221 for projecting the pattern on pattern plate 20. In projector 1, first lens component 21 and second lens component 22 securely sandwich pattern plate 20 inside first lens component 21 and second lens component 22 so that it is sealed.
光源11は、LEDチップなどを備えた発光素子である。光源11は、回路基板10に実装されており、回路基板10には、光源11に電力や信号を送るためのコネクター12が接続されている。 The light source 11 is a light-emitting element equipped with an LED chip or the like. The light source 11 is mounted on a circuit board 10, to which a connector 12 is connected for transmitting power and signals to the light source 11.
光源11が実装された回路基板10、第1のレンズ部品21、第2のレンズ部品22、及び柄プレート20は、部品30a、30b、30cで構成される筐体30に収容される。筐体30は、投影レンズ221からの光を取り出すための開口部301と、外部機器のコネクターをコネクター12に接続するための開口部302を有する。筐体30は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ABS樹脂などの樹脂からなる。 The circuit board 10 on which the light source 11 is mounted, the first lens component 21, the second lens component 22, and the handle plate 20 are housed in a housing 30 composed of components 30a, 30b, and 30c. The housing 30 has an opening 301 for extracting light from the projection lens 221 and an opening 302 for connecting an external device connector to the connector 12. The housing 30 is made of a resin such as polybutylene terephthalate (PBT) resin, polypropylene (PP) resin, or ABS resin.
部品30aと部品30bは、部品30bの両側面に設けられた突起305を部品30aに設けられた孔304にスナップフィットさせることにより固定される。また、部品30aと部品30cは、部品30cの両側面に設けられた突起307を部品30aに設けられた孔306にスナップフィットさせることにより固定される。回路基板10は、部品30aと部品30cに挟まれて固定される。 Components 30a and 30b are fixed together by snap-fitting protrusions 305 on both sides of component 30b into holes 304 in component 30a. Components 30a and 30c are fixed together by snap-fitting protrusions 307 on both sides of component 30c into holes 306 in component 30a. Circuit board 10 is sandwiched and fixed between components 30a and 30c.
第1のレンズ部品21は、集光レンズ211と、1つの面が開口した箱状(例えば直方体)の形状を有する枠部212と、第1のレンズ部品21を第2のレンズ部品22及び筐体の部品30bに固定するための固定部215を有する。集光レンズ211は、枠部212の開口面に対向する面内に位置する。第1のレンズ部品21は、例えば、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂などの樹脂からなる。 The first lens component 21 has a condenser lens 211, a frame 212 having a box-like shape (e.g., a rectangular parallelepiped) with one open side, and a fixing portion 215 for fixing the first lens component 21 to the second lens component 22 and the housing component 30b. The condenser lens 211 is located in a plane opposite the open surface of the frame 212. The first lens component 21 is made of a resin such as polycarbonate (PC) resin or polymethyl methacrylate (PMMA) resin.
第2のレンズ部品22は、投影レンズ221と、1つの面が開口した箱状(例えば直方体)の形状を有する枠部222と、第2のレンズ部品22を第1のレンズ部品21及び筐体の部品30bに固定するための固定部225を有する。投影レンズ221は、枠部222の開口面に対向する面内に位置する。第2のレンズ部品22は、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂などの樹脂からなる。 The second lens component 22 has a projection lens 221, a frame 222 having a box-like shape (e.g., a rectangular parallelepiped) with one open side, and a fixing portion 225 for fixing the second lens component 22 to the first lens component 21 and the housing component 30b. The projection lens 221 is located in a plane opposite the open surface of the frame 222. The second lens component 22 is made of a resin such as polycarbonate resin or polymethyl methacrylate resin.
プロジェクター1において、第1のレンズ部品21と第2のレンズ部品22は、枠部212の開口面と枠部222の開口面が向かい合い、枠部212の開口面の縁である端面213と枠部222の開口面の縁である端面223が全周に渡って密着した状態で固定される。これによって、第1のレンズ部品21と第2のレンズ部品22の内側の柄プレート20が含まれる空間が密閉される。なお、密着性を向上させるため、端面213と端面223には磨き処理が施されていることが好ましい。 In the projector 1, the first lens component 21 and the second lens component 22 are fixed in place with the opening surfaces of the frame portions 212 and 222 facing each other, and with the end surface 213, which is the edge of the opening surface of the frame portion 212, and the end surface 223, which is the edge of the opening surface of the frame portion 222, tightly in contact around the entire periphery. This seals the space inside the first lens component 21 and the second lens component 22, including the handle plate 20. It is preferable that the end surfaces 213 and 223 be polished to improve adhesion.
第1のレンズ部品21と第2のレンズ部品22を密着させると、枠部212の内部空間の四隅から内側に張り出した部分214と枠部222の内部空間の四隅から内側に張り出した部分224とが、柄プレート20の四隅を表裏から挟み込んで固定する。 When the first lens component 21 and the second lens component 22 are brought into close contact, the portions 214 that protrude inward from the four corners of the internal space of the frame 212 and the portions 224 that protrude inward from the four corners of the internal space of the frame 222 sandwich and secure the four corners of the handle plate 20 from the front and back.
図4(a)~(d)は、第1のレンズ部品21、柄プレート20、及び第2のレンズ部品22を筐体30の部品30bに組み付ける流れを示す斜視図である。 Figures 4(a) to 4(d) are perspective views showing the process of assembling the first lens component 21, the handle plate 20, and the second lens component 22 to the component 30b of the housing 30.
まず、図4(a)、(b)に示されるように、第2のレンズ部品22を筐体30の部品30bに組み付ける。枠部222の開口面を上に向けた状態で、固定部225を筐体30の部品30bに嵌め込む。 First, as shown in Figures 4(a) and (b), the second lens component 22 is assembled to component 30b of the housing 30. With the opening of the frame portion 222 facing upward, the fixing portion 225 is fitted into component 30b of the housing 30.
次に、図4(b)、(c)に示されるように、柄プレート20を第2のレンズ部品22の枠部222の開口面に嵌め込む。柄プレート20を第2のレンズ部品22の枠部222内の部分224に載せるようにして、枠部222の開口面に嵌め込む。 Next, as shown in Figures 4(b) and (c), the handle plate 20 is fitted into the opening of the frame portion 222 of the second lens component 22. The handle plate 20 is fitted into the opening of the frame portion 222 so that it rests on the portion 224 inside the frame portion 222 of the second lens component 22.
次に、図4(c)、(d)に示されるように、第1のレンズ部品21を筐体の部品30bに組み付ける。枠部212の開口面を下に向けた状態で、固定部215を筐体30の部品30bに嵌め込む。このとき、第2のレンズ部品22の固定部225に設けられた突起226が、第1のレンズ部品21の固定部215に設けられた孔216に嵌め込まれる。また、固定部215が部品30bに嵌め込まれると、固定部215の両側面に設けられた突起217が部品30bに設けられた孔303にスナップフィットする。 Next, as shown in Figures 4(c) and (d), the first lens component 21 is assembled to the housing component 30b. With the opening of the frame 212 facing downward, the fixing component 215 is fitted into the housing component 30b. At this time, the protrusions 226 on the fixing component 225 of the second lens component 22 are fitted into the holes 216 on the fixing component 215 of the first lens component 21. Furthermore, when the fixing component 215 is fitted into the component 30b, the protrusions 217 on both sides of the fixing component 215 snap-fit into the holes 303 on the component 30b.
図5(a)は、図4(d)に示される切断線B-Bで切断された筐体30の部品30b、第1のレンズ部品21、及び第2のレンズ部品22の断面図である。 Figure 5(a) is a cross-sectional view of the housing 30 component 30b, the first lens component 21, and the second lens component 22 taken along the cutting line B-B shown in Figure 4(d).
図5(a)に示されるように、第2のレンズ部品22は、部品30bの内側の底面に設けられた突起308を上方から押し潰して弾性変形させるため、突起308から上向きの反発力を受ける。一方で、第1のレンズ部品21の突起217が孔303に引っ掛かっていることにより、第1のレンズ部品21及び第2のレンズ部品22の上方向への移動は妨げられているため、第1のレンズ部品21及び第2のレンズ部品22は部品30bに固定される。 As shown in Figure 5(a), the second lens component 22 compresses the protrusion 308 on the inner bottom surface of component 30b from above, causing elastic deformation, and is subjected to an upward repulsive force from the protrusion 308. Meanwhile, the protrusion 217 of the first lens component 21 is caught in the hole 303, preventing the first lens component 21 and the second lens component 22 from moving upward, and therefore the first lens component 21 and the second lens component 22 are fixed to component 30b.
図5(b)は、図4(d)に示される切断線C-Cで切断された第1のレンズ部品21、第2のレンズ部品22、及び柄プレート20の断面図である。 Figure 5(b) is a cross-sectional view of the first lens component 21, the second lens component 22, and the handle plate 20 taken along the cutting line C-C shown in Figure 4(d).
図5(b)に示されるように、枠部212の開口面の縁である端面213と枠部222の開口面の縁である端面223とが密着した状態で、第1のレンズ部品21と第2のレンズ部品22が固定され、第1のレンズ部品21と第2のレンズ部品22の内部の空間が密閉される。また、柄プレート20は、枠部212の内部空間の四隅から内側に張り出した部分214と枠部222の内部空間の四隅から内側に張り出した部分224に挟まれて固定される。 As shown in Figure 5(b), the first lens component 21 and the second lens component 22 are fixed in place with the end face 213, which is the edge of the opening of the frame portion 212, and the end face 223, which is the edge of the opening of the frame portion 222, in close contact with each other, sealing the internal spaces of the first lens component 21 and the second lens component 22. Furthermore, the handle plate 20 is fixed by being sandwiched between the portions 214, which protrude inward from the four corners of the internal space of the frame portion 212, and the portions 224, which protrude inward from the four corners of the internal space of the frame portion 222.
プロジェクター1においては、第1のレンズ部品21、第2のレンズ部品22、及び柄プレート20が互いに密着した状態で固定されるため、第1のレンズ部品21に含まれる集光レンズ211、第2のレンズ部品22に含まれる投影レンズ221、及び柄プレート20の相対的な位置決め精度が高い。このため、集光レンズ211、投影レンズ221、及び柄プレート20の相対的な位置ずれにより投影画像が不鮮明になることを抑制できる。 In the projector 1, the first lens component 21, the second lens component 22, and the handle plate 20 are fixed in close contact with each other, resulting in high relative positioning accuracy between the condenser lens 211 included in the first lens component 21, the projection lens 221 included in the second lens component 22, and the handle plate 20. This prevents the projected image from becoming unclear due to relative misalignment between the condenser lens 211, the projection lens 221, and the handle plate 20.
また、第1のレンズ部品21と第2のレンズ部品22の内部の空間が密閉されているため、柄プレート20の周囲への塵などの異物の侵入を抑えることができる。このため、投影画像への異物の映り込みを抑制できる。 In addition, because the internal spaces of the first lens component 21 and the second lens component 22 are sealed, it is possible to prevent foreign matter such as dust from entering the area around the handle plate 20. This makes it possible to prevent foreign matter from appearing in the projected image.
なお、第1のレンズ部品21、第2のレンズ部品22、及び柄プレート20が互いに密着した状態で固定する方法は、上述の部品30bとのスナップフィットを利用した方法に限定されず、例えば、第1のレンズ部品21と第2のレンズ部品22とを接着剤により固定してもよい。 The method for fixing the first lens component 21, the second lens component 22, and the handle plate 20 in close contact with each other is not limited to the method using a snap fit with the component 30b described above; for example, the first lens component 21 and the second lens component 22 may be fixed with an adhesive.
図6は、柄プレート20の一形態である柄プレート20aの垂直断面図である。柄プレート20aは、光源11からの光を透過する透明基板201と、光源11からの光を透過しない不透明膜202を含む。不透明膜202は、柄プレート20aの柄を構成する所定の開口パターンを有し、開口部である光透過部203と開口していない部分である光遮蔽部204を有する。 Figure 6 is a vertical cross-sectional view of pattern plate 20a, one form of pattern plate 20. Pattern plate 20a includes a transparent substrate 201 that transmits light from light source 11, and an opaque film 202 that does not transmit light from light source 11. The opaque film 202 has a predetermined opening pattern that forms the pattern of pattern plate 20a, and has light-transmitting portions 203 that are openings and light-shielding portions 204 that are not openings.
プロジェクター1による投影画像は、光透過部203のパターンに対応するパターンを有する明度の高い領域と、光遮蔽部204のパターンに対応するパターンを有する明度の低い領域で構成される。 The image projected by projector 1 is composed of high-brightness areas with a pattern corresponding to the pattern of the light-transmitting portions 203 and low-brightness areas with a pattern corresponding to the pattern of the light-shielding portions 204.
不透明膜202に微細な開口パターンを形成し、柄プレート20aの柄を微細にするためには、ガラスからなる透明基板201上に成膜された金属からなる不透明膜202に、金属エッチングによりパターンを形成することが好ましい。金属膜を蒸着により成膜することにより、非常に薄い(100nm程度)不透明膜202を得ることができ、エッチングにより精度よくパターンを形成することができる。 To form a fine opening pattern in the opaque film 202 and create a finer pattern on the pattern plate 20a, it is preferable to form the pattern by metal etching on the opaque film 202, which is made of a metal and deposited on the transparent substrate 201 made of glass. By depositing the metal film by vapor deposition, a very thin (approximately 100 nm) opaque film 202 can be obtained, and the pattern can be formed with high precision by etching.
この場合、不透明膜202は、例えば、CrOからなる不透明膜202aとCrからなる不透明膜202bの積層膜からなる。また、例えば、不透明膜202、不透明膜202a、不透明膜202bの厚さは、それぞれ1.1mm、8nm、62nmであり、柄プレート20の平面サイズは8mm×8mmである。 In this case, the opaque film 202 is, for example, a laminated film of an opaque film 202a made of CrO and an opaque film 202b made of Cr. Furthermore, for example, the thicknesses of the opaque film 202, the opaque film 202a, and the opaque film 202b are 1.1 mm, 8 nm, and 62 nm, respectively, and the planar size of the pattern plate 20 is 8 mm x 8 mm.
ガラスからなる透明基板201上に成膜された金属からなる不透明膜202にパターンを形成する場合、パターンを形成された不透明膜202の最小幅(両側に光透過部203が形成された光遮蔽部204の最小幅)を1μm以上、10μm未満、より細かくは1μm以上、5μm以下とすることも可能である。 When forming a pattern on an opaque film 202 made of metal deposited on a transparent substrate 201 made of glass, the minimum width of the patterned opaque film 202 (the minimum width of the light-shielding portion 204 with light-transmitting portions 203 formed on both sides) can be set to 1 μm or more and less than 10 μm, or more precisely, 1 μm or more and 5 μm or less.
また、柄プレート20aの柄が投影レンズ221の分解能を超えるほど微細な部分を含む場合は、その微細な部分は焦点の合った投影画像においても解像されなくなる。具体的には、投影画像において、光透過部203によって形成される明度の高い領域と、光遮蔽部204によって形成される明度の低い領域との境界が視認できなくなり、明度の高い領域と明度の低い領域が混ざり合って、それらの明度の間の明度(解像された明度の高い領域の明度より低く、解像された明度の低い領域の明度より高い明度)を有する領域が視認される。 Furthermore, if the pattern on the pattern plate 20a includes fine details that exceed the resolution of the projection lens 221, those fine details will not be resolved even in a focused projected image. Specifically, in the projected image, the boundaries between the high-brightness areas formed by the light-transmitting portions 203 and the low-brightness areas formed by the light-shielding portions 204 will become invisible, and the high-brightness and low-brightness areas will blend together, leaving visible an area with a brightness between those two (lower than the brightness of the resolved high-brightness areas and higher than the brightness of the resolved low-brightness areas).
すなわち、柄プレート20aの柄に含まれる、焦点の合った投影画像において解像されない微細部を用いて、投影画像において、光透過部203により形成される部分の明度と光遮蔽部204により形成される部分の明度との間の明度を表現することができる。 In other words, by using the fine details contained in the pattern of the pattern plate 20a that are not resolved in a focused projected image, it is possible to express a brightness in the projected image that is between the brightness of the part formed by the light-transmitting part 203 and the brightness of the part formed by the light-blocking part 204.
図7(a)は、柄プレート20a上の柄の一例を示す模式図であり、図7(b)は、図7(a)の柄が投影された投影画像を示す模式図である。図7(a)の柄に含まれるラインアンドスペースパターン(左から2つめの三角形及び立方体の上面)とドットパターン(左から3つめの三角形及び立方体の側面)は、投影レンズ221の分解能を超えるほど微細なパターンであり、図7(b)に示される投影画像において、これらの微細なパターンにより形成される領域は、光透過部203により形成される領域(左から1つめの三角形及び立方体の正面)の白色と、光遮蔽部204により形成される領域(下地部分)の黒色との間の明度の灰色の領域として視認される。このように、図7(b)の3つの三角形の明度の違いによって示されるようなグラデーション表現や、図7(b)の立方体で例示されるような立体表現ができる。 Figure 7(a) is a schematic diagram showing an example of a pattern on pattern plate 20a, and Figure 7(b) is a schematic diagram showing a projected image of the pattern of Figure 7(a). The line-and-space pattern (second triangle from the left and top surface of the cube) and dot pattern (third triangle from the left and side surface of the cube) included in the pattern of Figure 7(a) are so fine that they exceed the resolution of the projection lens 221. In the projected image shown in Figure 7(b), the area formed by these fine patterns is visually recognized as a gray area with a brightness between the white of the area formed by light-transmitting portion 203 (first triangle from the left and front surface of the cube) and the black of the area formed by light-shielding portion 204 (base portion). In this way, a gradation effect, as shown by the difference in brightness of the three triangles in Figure 7(b), and a three-dimensional effect, as exemplified by the cube in Figure 7(b), can be achieved.
また、不透明膜202に微細なパターンを形成することができれば、柄プレート20を小型化することができる。投影画像のサイズは、柄プレート20の柄のサイズに光学系による拡大倍率を乗じたものになるため、柄プレート20を小型化することができれば、投影画像のサイズを維持したまま拡大倍率を上げることができる。そのため、柄プレート20と投影レンズ221との距離を小さくして(拡大倍率が上がる)、プロジェクター1を小型化することができる。すなわち、柄プレート20を小型化することにより、投影画像のサイズを維持したままプロジェクター1を小型化することができ、例えば、プロジェクター1の光軸方向の幅W1を35mm以下、光軸方向に直交する方向の幅W2を13mm以下、画角を20°以上とすることができる。 Furthermore, if a fine pattern can be formed on the opaque film 202, the pattern plate 20 can be made smaller. Since the size of the projected image is calculated by multiplying the size of the pattern on the pattern plate 20 by the magnification factor of the optical system, if the pattern plate 20 can be made smaller, the magnification factor can be increased while maintaining the size of the projected image. Therefore, by reducing the distance between the pattern plate 20 and the projection lens 221 (increasing the magnification factor), the projector 1 can be made smaller. In other words, by making the pattern plate 20 smaller, the projector 1 can be made smaller while maintaining the size of the projected image. For example, the width W1 of the projector 1 in the optical axis direction can be set to 35 mm or less, the width W2 in the direction perpendicular to the optical axis direction can be set to 13 mm or less, and the angle of view can be set to 20° or more.
図8は、柄プレート20の他の形態である柄プレート20bの垂直断面図である。柄プレート20bは、光源11からの光を透過する透明樹脂からなり、一方の面上に、平面205で構成される光透過部207と、平面に対して傾斜する傾斜面206で構成される光遮蔽部208を有する。 Figure 8 is a vertical cross-sectional view of handle plate 20b, another form of handle plate 20. Handle plate 20b is made of transparent resin that transmits light from light source 11, and has, on one side, a light-transmitting portion 207 composed of a flat surface 205 and a light-shielding portion 208 composed of an inclined surface 206 that is inclined relative to the flat surface.
光遮蔽部208は、傾斜面206での光の全反射を利用して、光源11からの光を遮蔽する。そのため、傾斜面206の傾斜角度は、柄プレート20bに対して垂直に入射した光が全反射するような角度に設定される。このため、傾斜面206で構成される光遮蔽部208では光が透過しない。例えば、柄プレート20bがポリカーボネート(屈折率1.6)からなる場合は入射角が38.7°以上であるときに全反射が生じ、ポリメチルメタクリレート(屈折率1.5)からなる場合は入射角が41.8°以上であるときに全反射が生じる。 The light-shielding portion 208 blocks light from the light source 11 by utilizing total reflection of light at the inclined surface 206. Therefore, the inclination angle of the inclined surface 206 is set so that light incident perpendicularly on the handle plate 20b is totally reflected. As a result, light does not pass through the light-shielding portion 208 formed by the inclined surface 206. For example, if the handle plate 20b is made of polycarbonate (refractive index 1.6), total reflection occurs when the angle of incidence is 38.7° or greater, and if it is made of polymethyl methacrylate (refractive index 1.5), total reflection occurs when the angle of incidence is 41.8° or greater.
プロジェクター1による投影画像は、光透過部207のパターンに対応するパターンを有する明度の高い領域と、光遮蔽部208のパターンに対応するパターンを有する明度の低い領域で構成される。 The image projected by projector 1 is composed of high-brightness areas with a pattern corresponding to the pattern of the light-transmitting portion 207 and low-brightness areas with a pattern corresponding to the pattern of the light-shielding portion 208.
柄プレート20bは、板状の樹脂成形品に微細加工を施すことに形成される。このため、金属膜の蒸着、フォトリソグラフィによるレジストパターンの形成、エッチングなどの複雑な工程を要する柄プレート20aと比較して、柄プレート20bは安価に形成することができる。 The handle plate 20b is formed by micro-machining a plate-shaped resin molded product. Therefore, compared to the handle plate 20a, which requires complex processes such as metal film deposition, resist pattern formation using photolithography, and etching, the handle plate 20b can be formed more inexpensively.
光遮蔽部208には、傾斜面206で形成される突起が設けられている。傾斜面206で構成される突起は、例えば、向かい合う2つの傾斜面206によって形成される断面が三角形の線状の突起、又は3つの以上の傾斜面206によって形成される多角錐の突起である。なお、柄プレート20bの成形時の転写性などにより突起の高さが制限される場合(例えば、30μm以下)は、光遮蔽部208の面積を確保するためには高さの低い複数の突起を連続して並べればよい。 The light-shielding portion 208 is provided with a protrusion formed by an inclined surface 206. The protrusion formed by the inclined surfaces 206 is, for example, a linear protrusion with a triangular cross section formed by two opposing inclined surfaces 206, or a polygonal pyramidal protrusion formed by three or more inclined surfaces 206. Note that if the height of the protrusion is limited by factors such as the transferability during molding of the handle plate 20b (for example, 30 μm or less), multiple low protrusions can be arranged in succession to ensure the area of the light-shielding portion 208.
図9は、柄プレート20bの光遮蔽部208が、向かい合う2つの傾斜面206を含む突起(例えば、向かい合う2つの傾斜面206によって形成される断面が三角形の線状の突起や、四角錐の突起)で構成される場合の、全反射が生じる条件を説明するための模式図である。ここで、柄プレート20bに垂直に進入した光が最初に入射する傾斜面206(傾斜面206aとする)への入射角をθ1、傾斜面206aで反射された光の次に入射する傾斜面(傾斜面206bとする)への入射角をθ2、突起の頂点の断面の角度をθtとする。 9 is a schematic diagram for explaining the conditions for total reflection when the light-shielding portion 208 of the pattern plate 20b is composed of a protrusion including two opposing inclined surfaces 206 (for example, a linear protrusion or a quadrangular pyramidal protrusion whose cross section formed by the two opposing inclined surfaces 206) is used. Here, the angle of incidence of light that enters the pattern plate 20b perpendicularly onto the first incident inclined surface 206 (assumed to be inclined surface 206a) is θ1 , the angle of incidence of the light reflected by inclined surface 206a onto the next incident inclined surface (assumed to be inclined surface 206b) is θ2 , and the angle of the cross section of the apex of the protrusion is θt .
柄プレート20bに垂直に進入した光が傾斜面206aで全反射するためには、柄プレート20bがポリカーボネートからなる場合はθ1が38.7°以上である必要があり、この場合、θtは102.6°以下となる。また、柄プレート20bがポリメチルメタクリレートからなる場合はθ1が41.8°以上である必要があり、この場合、θtは96.4°以下となる。 In order for light that enters the pattern plate 20b perpendicularly to be totally reflected by the inclined surface 206a, if the pattern plate 20b is made of polycarbonate, θ1 must be 38.7° or more, in which case θt will be 102.6° or less. If the pattern plate 20b is made of polymethyl methacrylate, θ1 must be 41.8° or more, in which case θt will be 96.4° or less.
さらに、傾斜面206aで全反射した光が傾斜面206bで全反射するためには、柄プレート20bがポリカーボネートからなる場合はθ2が38.7°以上である必要があり、この場合、θtは85.8°以上となる。また、柄プレート20bがポリメチルメタクリレートからなる場合はθ2が41.8°以上である必要があり、この場合、θtは87.9°以上となる。 Furthermore, in order for the light totally reflected by the inclined surface 206a to be totally reflected by the inclined surface 206b, if the pattern plate 20b is made of polycarbonate, θ2 must be 38.7° or more, in which case θt is 85.8° or more. Also, if the pattern plate 20b is made of polymethyl methacrylate, θ2 must be 41.8° or more, in which case θt is 87.9° or more.
したがって、柄プレート20bがポリカーボネートからなる場合は、光遮蔽部208において効果的に光を遮蔽するために、突起の頂点の断面の角度θtを85.8°以上、102.6°以下に設定することが好ましい。また、柄プレート20bがポリメチルメタクリレートからなる場合は、光遮蔽部208において効果的に光を遮蔽するために、突起の頂点の断面の角度θtを87.9°以上、96.4°以下に設定することが好ましい。 Therefore, when the handle plate 20b is made of polycarbonate, it is preferable to set the angle θt of the cross section of the apex of the protrusion to 85.8° or more and 102.6° or less in order to effectively block light in the light shielding portion 208. Also, when the handle plate 20b is made of polymethyl methacrylate, it is preferable to set the angle θt of the cross section of the apex of the protrusion to 87.9° or more and 96.4° or less in order to effectively block light in the light shielding portion 208.
図10(a)は、角度θtが90°である柄プレート20bに進入した光の光路を示す模式図である。この場合、柄プレート20bに垂直に進入した光は、入射角45°で傾斜面206aに入射して全反射され、その後、入射角45°で傾斜面206bに入射して全反射されて、光源11側に戻る。角度θtが90°である突起は、一般的な工具で形成することができるため、角度θtの特に好ましい値は90°であるといえる。 10(a) is a schematic diagram showing the optical path of light entering the handle plate 20b at an angle θt of 90°. In this case, light that enters the handle plate 20b perpendicularly is incident on the inclined surface 206a at an incident angle of 45° and is totally reflected, and then is incident on the inclined surface 206b at an incident angle of 45° and is totally reflected, returning to the light source 11. Since protrusions with an angle θt of 90° can be formed using a common tool, it can be said that the angle θt is particularly preferably 90°.
図10(b)は、角度θtが140°である柄プレート20bに進入した光の光路を示す模式図である。この場合、柄プレート20bに垂直に進入した光は、入射角20°で傾斜面206aに入射して、その一部は傾斜面206aで屈折して柄プレート20bを透過してしまう。 10B is a schematic diagram showing the optical path of light entering the pattern plate 20b at an angle θt of 140°. In this case, the light that enters the pattern plate 20b perpendicularly is incident on the inclined surface 206a at an incident angle of 20°, and part of the light is refracted by the inclined surface 206a and passes through the pattern plate 20b.
図10(c)は、角度θtが40°である柄プレート20bに進入した光の光路を示す模式図である。この場合、柄プレート20bに垂直に進入した光は、入射角70°で傾斜面206aに入射して全反射されるが、その後、入射角30°で傾斜面206bに入射して、その一部は傾斜面206bで屈折して柄プレート20bを透過してしまう。 10(c) is a schematic diagram showing the optical path of light entering the pattern plate 20b at an angle θt of 40°. In this case, the light that enters the pattern plate 20b perpendicularly is incident on the inclined surface 206a at an incident angle of 70° and is totally reflected, but then it is incident on the inclined surface 206b at an incident angle of 30°, and part of it is refracted by the inclined surface 206b and passes through the pattern plate 20b.
(実施の形態の効果)
上記の本発明の実施の形態に係るプロジェクター1においては、第1のレンズ部品21、第2のレンズ部品22、及び柄プレート20が互いに密着した状態で固定されるため、第1のレンズ部品21に含まれる集光レンズ211、第2のレンズ部品22に含まれる投影レンズ221、及び柄プレート20の相対的な位置決め精度が高い。このため、集光レンズ211、投影レンズ221、及び柄プレート20の相対的な位置ずれにより投影画像が不鮮明になることを抑制できる。また、第1のレンズ部品21と第2のレンズ部品22の内部の空間が密閉されているため、柄プレート20の周囲への塵などの異物の侵入を抑えることができる。このため、投影画像への異物の映り込みを抑制できる。
(Effects of the embodiment)
In the projector 1 according to the embodiment of the present invention described above, the first lens component 21, the second lens component 22, and the handle plate 20 are fixed in close contact with each other, so the relative positioning accuracy of the condenser lens 211 included in the first lens component 21, the projection lens 221 included in the second lens component 22, and the handle plate 20 is high. This makes it possible to prevent the projected image from becoming unclear due to relative positional misalignment of the condenser lens 211, the projection lens 221, and the handle plate 20. Furthermore, because the internal spaces of the first lens component 21 and the second lens component 22 are sealed, it is possible to prevent foreign matter such as dust from entering the periphery of the handle plate 20. This makes it possible to prevent foreign matter from appearing in the projected image.
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の主旨を逸脱しない範囲内において上記実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and various modifications are possible without departing from the spirit of the invention. Furthermore, the components of the above embodiments can be combined in any manner without departing from the spirit of the invention.
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Furthermore, the above-described embodiments do not limit the scope of the claimed invention. It should also be noted that not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention.
1 プロジェクター
11 光源
20 柄プレート
21 第1のレンズ部品
211 集光レンズ
212 枠部
22 第2のレンズ部品
221 投影レンズ
222 枠部
30 筐体
REFERENCE SIGNS LIST 1 Projector 11 Light source 20 Handle plate 21 First lens component 211 Condenser lens 212 Frame 22 Second lens component 221 Projection lens 222 Frame 30 Housing
Claims (4)
投影用の柄を構成する光透過部と光遮蔽部を有する柄プレートと、
前記柄プレートの柄を投影するための投影レンズを含むレンズ部品と、
を備え、
前記柄プレートの前記柄の少なくとも一部に、前記光透過部と前記光遮蔽部により構成された微細パターンであって、前記光遮蔽部を挟んで配置された前記光透過部どうしが前記投影レンズの分解能では分離できない位置にある微細パターンが形成されている微細部を有し、
前記微細部は、投影画像において、第1の明度と第2の明度との間の明度を有する領域を形成し、
前記第1の明度は、前記光透過部の一部が前記柄の前記微細部以外の部分を構成する場合に、前記光透過部の前記一部によって形成される領域の明度であり、
前記第2の明度は、前記光遮蔽部の一部が前記柄の前記微細部以外の部分を構成する場合に、前記光遮蔽部の前記一部によって形成される領域の明度である、
プロジェクター。 a light source that emits light;
a pattern plate having a light-transmitting portion and a light-shielding portion that constitute a pattern for projection;
a lens component including a projection lens for projecting the pattern of the pattern plate;
Equipped with
a fine pattern formed on at least a part of the pattern of the pattern plate, the fine pattern being composed of the light transmitting portion and the light blocking portion, and the light transmitting portions arranged on either side of the light blocking portion being in a position that cannot be separated by the resolution of the projection lens;
the fine portion forms an area in the projected image having a brightness between a first brightness and a second brightness;
the first brightness is a brightness of a region formed by a part of the light-transmitting portion when the part of the light-transmitting portion constitutes a part other than the fine part of the pattern,
the second brightness is the brightness of a region formed by a part of the light-shielding portion when the part of the light-shielding portion constitutes a part other than the fine part of the pattern;
projector.
請求項1に記載のプロジェクター。 The minimum width of the light-shielding portion is 1 μm or more and less than 10 μm.
The projector according to claim 1 .
請求項1又は2に記載のプロジェクター。 In the projected image, a gradation representation is performed by arranging areas of different brightness.
The projector according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載のプロジェクター。 In the projected image, a three-dimensional representation is performed in which different surfaces of the three-dimensional object are represented by areas of different brightness.
The projector according to claim 1 or 2.
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