特開 2024-62569 プロジェクター及び柄フィルター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024062569

(43)【公開日】2024-05-10

(54)【発明の名称】プロジェクター及び柄フィルター

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20240501BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20240501BHJP

   F21V 13/02 20060101ALI20240501BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20240501BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240501BHJP

【ＦＩ】

G03B21/14 Z

F21S2/00 390

F21V13/02 200

G03B21/00 Z

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170483

(22)【出願日】2022-10-25

(71)【出願人】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002583

【氏名又は名称】弁理士法人平田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹内 将人

【テーマコード（参考）】

2K203

【Ｆターム（参考）】

2K203FA17

2K203FA80

2K203GA36

2K203GB30

2K203GC02

2K203HA67

2K203HB25

2K203MA35

(57)【要約】

【課題】低コストで製造することのできる、車両室内などで柄を投影するプロジェクター、及び、そのプロジェクターに用いられる、低コストで製造することのできる柄フィルターを提供することにある。
【解決手段】光を発する光源１１と、投影用の柄を有する透明材料からなる柄プレート２０と、柄プレート２０の柄を拡大して投影するための投影レンズ２２１と、を備え、柄プレート２０が柄形成面を有し、前記柄形成面が、柄プレート２０の厚さ方向に対する角度が７５°以上、１０５°以下である第１の面と、前記厚さ方向に対する角度が３０°以上、６０°以下である第２の面が、前記柄に応じて配置された面である、プロジェクター１を提供する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を発する光源と、
投影用の柄を有する透明材料からなる柄フィルターと、
前記柄フィルターの柄を拡大して投影するための投影レンズと、
を備え、
前記柄フィルターが柄形成面を有し、
前記柄形成面が、前記柄フィルターの厚さ方向に対する角度が７５°以上、１０５°以下である第１の面と、前記厚さ方向に対する角度が３０°以上、６０°以下である第２の面が、前記柄に応じて配置された面である、
プロジェクター。

【請求項2】

前記柄フィルターの前記柄形成面が、前記第１の面からなる基礎平面と、前記基礎平面に設けられた、向かい合う２つの前記第２の面を含む突起と向かい合う２つの前記第２の面を含む窪みの少なくともいずれか一方とによって構成される、
請求項１に記載のプロジェクター。

【請求項3】

前記柄フィルターがプレート状であり、その両面に前記柄形成面を有する、
請求項１又は２に記載のプロジェクター。

【請求項4】

前記柄フィルターが、前記柄形成面の反対側に、前記光源が発する光を集める集光レンズとして機能するレンズ部を備えた、
請求項１又は２に記載のプロジェクター。

【請求項5】

プロジェクター投影用の柄を有する、透明材料からなるプレート状の柄フィルターであって、
柄形成面を両面に有し、
前記柄形成面が、前記柄フィルターの厚さ方向に対する角度が７５°以上、１０５°以下である第１の面と、前記厚さ方向に対する角度が３０°以上、６０°以下である第２の面が、前記柄に応じて配置された面である、
柄フィルター。

【請求項6】

プロジェクター投影用の柄を有する、透明材料からなる柄フィルターであって、
柄形成面と、
前記柄形成面の反対側に設けられた、前記プロジェクターの光源が発する光を集める集光レンズとして機能するレンズ部と、
を有し、
前記柄形成面が、前記柄フィルターの厚さ方向に対する角度が７５°以上、１０５°以下である第１の面と、前記厚さ方向に対する角度が３０°以上、６０°以下である第２の面が、前記柄に応じて配置された面である、
柄フィルター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プロジェクター及び柄フィルター、特に車両室内で用いられるプロジェクター及び柄フィルターに関する。

【背景技術】

【0002】

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）。

【0003】

特許文献１に記載の車両用灯具においては、照射パターンを形成するため、集光レンズで集光された光を部分的に通す照射スリットが遮光部材としてのフィルターに設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－２０５２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の車両用灯具のようにフィルターに照射スリットを設けるためには、一般的に、印刷やフォトリソグラフィ等によりスリットを有する遮光層を基材の上に設けるという煩雑な工法が用いられるため、コストが掛かるという問題がある。

【0006】

本発明の目的は、低コストで製造することのできる、車両室内などで柄を投影するプロジェクター、及び、そのプロジェクターに用いられる、低コストで製造することのできる柄フィルターを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記のプロジェクター及び柄フィルターを提供する。

【0008】

［１］光を発する光源と、投影用の柄を有する透明材料からなる柄フィルターと、前記柄フィルターの柄を拡大して投影するための投影レンズと、を備え、前記柄フィルターが柄形成面を有し、前記柄形成面が、前記柄フィルターの厚さ方向に対する角度が７５°以上、１０５°以下である第１の面と、前記厚さ方向に対する角度が３０°以上、６０°以下である第２の面が、前記柄に応じて配置された面である、プロジェクター。
［２］前記柄フィルターの前記柄形成面が、前記第１の面からなる基礎平面と、前記基礎平面に設けられた、向かい合う２つの前記第２の面を含む突起と向かい合う２つの前記第２の面を含む窪みの少なくともいずれか一方とによって構成される、上記［１］に記載のプロジェクター。
［３］前記柄フィルターがプレート状であり、その両面に前記柄形成面を有する、上記［１］又は［２］に記載のプロジェクター。
［４］前記柄フィルターが、前記柄形成面の反対側に、前記光源が発する光を集める集光レンズとして機能するレンズ部を備えた、［１］又は［２］に記載のプロジェクター。
［５］プロジェクター投影用の柄を有する、透明材料からなるプレート状の柄フィルターであって、柄形成面を両面に有し、前記柄形成面が、前記柄フィルターの厚さ方向に対する角度が７５°以上、１０５°以下である第１の面と、前記厚さ方向に対する角度が３０°以上、６０°以下である第２の面が、前記柄に応じて配置された面である、柄フィルター。
［６］プロジェクター投影用の柄を有する、透明材料からなる柄フィルターであって、柄形成面と、前記柄形成面の反対側に設けられた、前記プロジェクターの光源が発する光を集める集光レンズとして機能するレンズ部と、を有し、前記柄形成面が、前記柄フィルターの厚さ方向に対する角度が７５°以上、１０５°以下である第１の面と、前記厚さ方向に対する角度が３０°以上、６０°以下である第２の面が、前記柄に応じて配置された面である、柄フィルター。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、低コストで製造することのできる、車両室内などで柄を投影するプロジェクター、及び、そのプロジェクターに用いられる、低コストで製造することのできる柄フィルターを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】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を異なる角度から視た斜視図である。

【図2】図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係るプロジェクター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の断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態に係るプロジェクターの分解斜視図である。

【図4】図４（ａ）～（ｄ）は、第１のレンズ部品、柄プレート、及び第２のレンズ部品を筐体の部品に組み付ける流れを示す斜視図である。

【図5】図５（ａ）は、図４（ｄ）に示される切断線Ｂ－Ｂで切断された筐体の部品、第１のレンズ部品、及び第２のレンズ部品の断面図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態に係る柄プレートの垂直断面図である。

【図7】図７は、柄プレートの光遮蔽部が、向かい合う２つの傾斜面を含む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。

【図8】図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ角度θ_ｔが９０°、１４０°、４０°である柄プレートに進入した光の光路を示す模式図である。

【図9】図９（ａ）～（ｅ）は、それぞれ傾斜面の配置例を示す柄プレートの断面図である。

【図10】図１０（ａ）～（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る柄プレートの変形例の垂直断面図である。

【図11】図１１は、他の形態の柄フィルターを備えたプロジェクターの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔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。

【0012】

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。

【0013】

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の柄を拡大して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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

図６は、柄プレート２０の垂直断面図である。柄プレート２０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。

【0033】

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２０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２０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。

【0034】

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。

【0035】

柄プレート２０は、板状の樹脂成形品など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と比較して、柄プレート２０は安価に形成することができる。

【0036】

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２０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。

【0037】

図７は、柄プレート２０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２０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θ_１、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θ_２、突起の頂点の断面の角度をθ_ｔとする。

【0038】

柄プレート２０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２０がポリカーボネートからなる場合はθ_１が３８．７°以上である必要があり、この場合、θ_ｔは１０２．６°以下となる。また、柄プレート２０がポリメチルメタクリレートからなる場合はθ_１が４１．８°以上である必要があり、この場合、θ_ｔは９６．４°以下となる。

【0039】

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２０がポリカーボネートからなる場合はθ_２が３８．７°以上である必要があり、この場合、θ_ｔは８５．８°以上となる。また、柄プレート２０がポリメチルメタクリレートからなる場合はθ_２が４１．８°以上である必要があり、この場合、θ_ｔは８７．９°以上となる。

【0040】

したがって、柄プレート２０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θ_ｔ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２０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θ_ｔを８７．９°以上、９６．４°以下に設定することが好ましい。

【0041】

図８（ａ）は、角度θ_ｔが９０°である柄プレート２０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２０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θ_ｔ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θ_ｔの特に好ましい値は９０°であるといえる。

【0042】

図８（ｂ）は、角度θ_ｔが１４０°である柄プレート２０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２０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２０を透過してしまう。

【0043】

図８（ｃ）は、角度θ_ｔが４０°である柄プレート２０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２０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２０を透過してしまう。

【0044】

図９（ａ）～（ｅ）は、それぞれ傾斜面２０６の配置例を示す柄プレート２０の断面図である。

【0045】

図９（ａ）に示される柄プレート２０は、一方の面に、傾斜面２０６を含む突起を有する。この突起は、上述のように、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、４つの傾斜面２０６によって形成される四角錐の突起）であることが好ましい。

【0046】

図９（ｂ）に示される柄プレート２０は、一方の面に、傾斜面２０６を含む窪みを有する。この窪みは、突起と同様に、向かい合う２つの傾斜面２０６を含む窪み（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窪みや、４つの傾斜面２０６によって形成される四角錐の窪み）であることが好ましい。

【0047】

図９（ｃ）に示される柄プレート２０は、一方の面に、傾斜面２０６を含む突起及び窪みを有する。なお、突起は窪みと比べて成形時の転写性が悪いため、先端にＲ（湾曲）が形成され易い。Ｒ部分では光が反射し難いため、Ｒの形成をなるべく抑えるためには、図９（ｂ）に示されるように、柄プレート２０が窪みのみを有することが好ましい。

【0048】

図９（ａ）～（ｃ）に示される柄プレート２０は、その一方の面が、平面２０５と傾斜面２０６を含む、柄を形成するための面（以下、柄形成面と呼ぶ）となっている。柄プレート２０は、この柄形成面が集光レンズ２１１側と投影レンズ２２１側のどちらを向くようにプロジェクター１に取り付けられてもよい。

【0049】

図９（ｄ）に示される柄プレート２０は、両面に、傾斜面２０６を含む突起を有する。また、柄プレート２０は、突起の代わりに、窪みを両面に有してもよい。

【0050】

図９（ｅ）に示される柄プレート２０は、両面に、突起又は窪みを有し、少なくとも一方の面では突起と窪みの両方を有する。

【0051】

図９（ｄ）、（ｅ）に示される柄プレート２０は、その両面が柄形成面となっている。この場合、柄プレート２０の平面方向の領域のうち、少なくともいずれか一方の面に傾斜面２０６が存在する領域が光遮蔽部２０８となり、いずれの面にも平面２０５が存在する領域が光透過部２０７となる。

【0052】

図９（ｄ）、（ｅ）に示されるように、柄プレート２０の両面が柄形成面となる場合、一方の面により投影される柄と他方の面により投影される柄の結像位置が異なるため、この結像位置の違いを利用して表現の幅を広げることができる。例えば、投影面に一方の面の柄を鮮明に投影し、他方の面の柄をぼかして投影することができる。なお、柄プレート２０の柄を全体的に鮮明に投影したい場合は、図９（ａ）～（ｃ）に示されるように、一方の面を柄形成面とすることが好ましい。

【0053】

なお、光透過部２０７を構成する平面２０５は、より多くの光を透過させるため、光軸に対する角度は９０°であることが好ましいが、これに限定されるものではなく、柄プレート２０に対して垂直に入射した光の反射を抑えて効率的に透過させることのできる角度に形成されればよく、例えば、光軸に対する角度が７５°以上、１０５°以下であればよい。また、傾斜面２０６は、上述のように、柄プレート２０に対して垂直に入射した光の透過が突起や窪みを構成する傾斜面２０６での全反射によって妨げられるような角度に形成されることが好ましいが、これに限定されるものではなく、柄プレート２０に対して垂直に入射した光が突起や窪みを構成する傾斜面２０６で効率的に反射されて透過が効果的に抑えられる角度に形成されればよく、例えば、光軸に対する角度が３０°以上、６０°以下になるように形成される。また、平面２０５や傾斜面２０６の角度は一定である必要はなく、柄形成面上の場所ごとに異なっていてもよい。通常、柄プレート２０は、その厚さ方向が光軸に平行になる様に設置されるため、上記の光軸に対する角度は柄プレート２０の厚さ方向に対する角度と言い換えることができる。

【0054】

図１０（ａ）～（ｃ）は、柄プレート２０の変形例の垂直断面図である。図１０（ａ）～（ｃ）に示されるように、柄プレート２０は、平面からなる傾斜面２０６の代わりに、曲面からなる傾斜面を有していてもよい。

【0055】

図１０（ａ）、（ｂ）に示される傾斜面２０９ａは、柄プレート２０の外側に湾曲した曲面からなる傾斜面であり、傾斜面２０９ｂは、柄プレート２０の内側に湾曲した曲面からなる傾斜面である。また、傾斜面を構成する曲面の形態はこれらに限定されず、例えば、図１０（ｃ）に示される傾斜面２０９ｃが有する曲面のように、断面が波形の曲面であってもよい。

【0056】

傾斜面２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃなどの曲面からなる傾斜面においては、その曲面の光軸（柄プレート２０の厚さ方向）に対する角度が７５°以上、１０５°以下である領域を光透過部２０７、光軸に対する角度が３０°以上、６０°以下である領域を光遮蔽部２０８として用いることができる。また、光軸に対する角度が６０°と７５°の間にある領域は、プロジェクター１による投影画像において光透過部２０７による明度と光遮蔽部２０８による明度の中間の明度を表現するための領域として用いることができる。また、曲面においては光軸に対する角度が連続的に変化するため、投影画像において明るさが連続的に変化するグラデーション表現が可能である。

【0057】

また、傾斜面２０６と同様に、平面２０５の代わりに、曲面からなる面を用いてもよい。この場合も、曲面の形態は特に限定されず、その曲面の光軸（柄プレート２０の厚さ方向）に対する角度が７５°以上、１０５°以下である領域を光透過部２０７、光軸に対する角度が３０°以上、６０°以下である領域を光遮蔽部２０８として用いることができる。なお、当然ながら、傾斜面２０６に置き換えられた曲面よりも平面２０５に置き換えられた曲面の方が光透過部２０７として機能する領域の割合が大きい。

【0058】

柄プレート２０は、上記の複数の形態を含むものであり、例えば、次のように定義できる。
（１）プロジェクター投影用の柄を有する、透明材料からなるプレート状の柄フィルターであって、柄形成面を少なくともいずれか一方の面に有し、前記柄形成面が、前記柄フィルターの厚さ方向に対する角度が７５°以上、１０５°以下である光を透過させるための第１の面と、前記厚さ方向に対する角度が３０°以上、６０°以下である光を遮蔽するための第２の面が、前記柄に応じて配置された面である、柄フィルター。
（２）前記柄フィルターの前記柄形成面が、前記第１の面からなる基礎平面と、前記基礎平面に設けられた、向かい合う２つの前記第２の面を含む突起と向かい合う２つの前記第２の面を含む窪みの少なくともいずれか一方とによって構成される、上記（１）に記載の柄フィルター。
例えば、図９（ａ）～（ｅ）に示される柄プレート２０においては、平面２０５と傾斜面２０６が、それぞれ上記（１）、（２）の第１の面と第２の面に該当する。また、図１０（ａ）～（ｃ）に示される傾斜面２０９ａ～２０９ｃなどの曲面からなる傾斜面は、その曲面の形状によって上記（１）、（２）の第１の面と第２の面を含み得る。

【0059】

柄プレート２０は、投影用の柄を有する柄フィルターの一種であり、プレート状の柄フィルターであるが、プロジェクター１においては、柄プレート２０の代わりに他の形状を有する柄フィルターを用いることもできる。

【0060】

図１１は、他の形態の柄フィルターである柄フィルター５０を備えたプロジェクター１の断面図である。図１１の断面の位置は、図２（ｂ）の断面の位置に対応する。

【0061】

柄フィルター５０は、柄プレート２０と同様に、プロジェクター投影用の柄を有する透明材料からなる柄フィルターであるが、集光レンズを備えることを特徴とする。

【0062】

柄フィルター５０は、図９（ａ）～（ｃ）に示される柄プレート２０のような、一方の面に柄形成面を有する柄プレートと、集光レンズが一体化したような構造を有しており、柄形成面５００と、柄形成面５００の反対側に設けられた、光源１１が発する光を集める集光レンズとして機能する集光レンズ部５０１とを備える。

【0063】

柄形成面５００は、柄プレート２０の柄形成面と同様であり、例えば、柄フィルター５０の厚さ方向（柄形成面５００の表面に垂直な方向）に対する角度が７５°以上、１０５°以下である、光を透過させるための平面２０５などの第１の面と、前記厚さ方向に対する角度が３０°以上、６０°以下である、光を遮蔽するための傾斜面２０６などの第２の面が、柄に応じて配置された面である。

【0064】

柄フィルター５０においては、柄形成面５００と集光レンズ部５０１が一部品に含まれるため、柄形成面５００と集光レンズ部５０１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がない。

【0065】

柄フィルター５０は、柄形成面５００が投影レンズ２２１側を向き、集光レンズ部５０１が光源１１側を向くように、プロジェクター１に取り付けられる。集光レンズ部５０１は、光源１１に向かって突出するように湾曲している。

【0066】

柄フィルター５０は、図１（ｂ）などに示される柄プレート２０を含む構成の、柄プレート２０と第１のレンズ部品２１の代わりに用いられる。柄フィルター５０は、図１１に示されるように、第１のレンズ部品２１の枠部２１２、固定部２１５、孔２１６とそれぞれ同様の機能を有する枠部５０２、固定部５０５、孔５０６を有する。

【0067】

また、柄フィルター５０の柄形成面５００の周りの縁である端面と枠部２２２の開口面の縁である端面２２３とが密着した状態で、柄フィルター５０と第２のレンズ部品２２が固定され、柄フィルター５０と第２のレンズ部品２２の内部の柄形成面５００を含む空間が密閉される。このため、柄形成面５００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。

【0068】

柄フィルター５０も、柄プレート２０と同様に、樹脂成形品などの透明材料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と比較して、安価に形成することができる。

【0069】

柄プレート２０や柄フィルター５０などの本発明の実施の形態に係る柄フィルターの材料は、光源１１が発する光を透過する性質を有する材料であればよいが、特に、ポリカーボネート、アクリルなどの射出成形可能な透明樹脂であることが好ましい。射出成形により成形することができれば、柄フィルターの製造コストをより低く抑えることができる。

【0070】

なお、図２（ｂ）などに示される例においては、プロジェクター１において光源１１が発する光の利用効率を上げるために集光レンズ２１１が用いられているが、集光レンズ２１１を用いずに光源１１が発する光を直接柄プレート２０や柄フィルター５０などに入射させてもよい。また、光源１１が発する光をミラーで反射させた後、柄プレート２０や柄フィルター５０などに入射させてもよい。

【0071】

（実施の形態の効果）
上記の本発明の実施の形態によれば、従来の物よりも低コストで製造することができる柄プレート２０や柄フィルター５０などの柄フィルターを用いることにより、車両室内などで柄を投影するプロジェクターを低コストで提供することができる。

【0072】

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。

【0073】

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。

【符号の説明】

【0074】

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
５０ 柄フィルター
５００ 柄形成面
５０１ 集光レンズ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】