(57)【要約】【課題】高精細な立体画像を見るときの左眼用画像と右眼用画像の明るさが同じに感じられるように正確に視感度調整をすることができる画像表示装置を提供する。【解決手段】第１の平面１１に平行な偏光面１１ａを有する第１のコヒーレント光１２を出射する第１のレーザ光源１２ａと、第１の平面１１に垂直な偏光面１１ｂを有する第２のコヒーレント光１３を出射する第２のレーザ光源１３ａと、第１の光変調素子１２ｂと、第２の光変調素子１３ｂと、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３の一部を受光する受光部１４とを備え、受光部１８の検出信号に基づき、第１のコヒーレント光１２により表示される右眼用画像１２ｃと第２のコヒーレント光１３により表示される左眼用画像１３ｃから感じられる明るさの差が軽減するように視感度調整して立体画像を表示している構成からなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平面に平行な偏光面を有する第１のコヒーレント光を出射する第１のレーザ光源と、
第１の平面に垂直な偏光面を有し、前記第１のコヒーレント光の波長と異なる波長を有する第２のコヒーレント光を出射する第２のレーザ光源と、
前記第１のコヒーレント光を右眼用の画像信号に基づいて変調する第１の光変調素子と、
前記第２のコヒーレント光を左眼用の画像信号に基づいて変調する第２の光変調素子と、
前記第１のコヒーレント光および前記第２のコヒーレント光の一部を受光し、検出信号を出力する受光部と、
前記第１のレーザ光源および前記第２のレーザ光源、前記第１の光変調素子および前記第２の光変調素子、前記受光部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は前記受光部により出力される検出信号に基づき、前記第１のコヒーレント光により表示される右眼用画像と、前記第２のコヒーレント光により表示される左眼用画像から感じる明るさの差を軽減する制御を行うことを特徴とする、画像表示装置。
【請求項２】
前記制御は、前記制御部が前記受光部により出力される検出信号に基づき、前記第１のレーザ光源および／もしくは前記第２のレーザ光源を制御し、前記第１のコヒーレント光および／もしくは前記第２のコヒーレント光の光量を調整することにより行われることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１のレーザ光源および前記第２のレーザ光源は、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源からなるＲＧＢ光源であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１のコヒーレント光および前記第２のコヒーレント光は、時間分割された光パルスからなる光パルス列として出射され、前記光パルス列は第１の光パルス列と第２の光パルス列からなり、前記第１の光パルス列と前記第２の光パルス列は、同じ時間帯に赤色、緑色および青色のうちいずれか一色の同じ色の光パルスからなることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１のコヒーレント光および前記第２のコヒーレント光は、時間分割された光パルスからなる光パルス列として出射され、前記光パルス列は第１の光パルス列と第２の光パルス列からなり、前記第１の光パルス列と前記第２の光パルス列は、同じ時間帯に赤色、緑色および青色のうちいずれか一色の異なる色の光パルスからなることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１の光変調素子および前記第２の光変調素子により変調されたのちに入射した前記第１のコヒーレント光および前記第２のコヒーレント光を同じ方向に出射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタから出射される前記第１のコヒーレント光および前記第２のコヒーレント光を拡大投射する光学系と、
をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１の光変調素子および前記第２の光変調素子により変調された前記第１のコヒーレント光および前記第２のコヒーレント光それぞれを走査する第１の走査部および第２の走査部をさらに備える、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記第１のコヒーレント光および前記第２のコヒーレント光により画像を表示するスクリーンをさらに備え、
前記スクリーンは立体画像を表示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１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
第１の平面に平行な偏光面を有する第１のコヒーレント光を出射する赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源からなるＲＧＢ光源である第１のレーザ光源と、
第１の平面に垂直な偏光面を有し、前記第１のコヒーレント光の波長と異なる波長を有する第２のコヒーレント光を出射する赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源からなるＲＧＢ光源である第２のレーザ光源と、
前記第１のコヒーレント光を右眼用の画像信号に基づいて変調する第１の光変調素子と、
前記第２のコヒーレント光を左眼用の画像信号に基づいて変調する第２の光変調素子と、
前記第１のコヒーレント光および前記第２のコヒーレント光の一部を受光し、検出信号を出力する受光部と、
前記第１のコヒーレント光および前記第２のコヒーレント光が入射される、出力側に偏光板が配置された液晶パネルと、
前記第１のレーザ光源および前記第２のレーザ光源、前記第１の光変調素子および前記第２の光変調素子、前記受光部および前記液晶パネルを制御する制御部とを備え、
前記制御部は前記受光部により出力される検出信号に基づき、前記第１のコヒーレント光により表示される右眼用画像と、前記第２のコヒーレント光より表示される左眼用画像から感じる明るさの差を軽減する制御を行い、
前記液晶パネルはフィールドシーケンシャル方式により立体画像を表示することを特徴とする、画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低消費電力で高輝度の立体画像を表示することができる画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭では大型でかつ高輝度のフラットパネルディスプレイが急激に普及し、移動時には解像度のよい高輝度のディスプレイ、例えば携帯電話用の画像表示装置が普及している。このように、画像表示装置は、様々な生活シーンで必要不可欠なものとなっており、今後は映画館やホームシアターなどで鑑賞できる高輝度の立体画像を表示するものの開発が期待されている。
【０００３】
このような画像表示装置として、２組のレーザ光源、光変調器、光路変換素子および２次元光偏光器などを用いて左眼用の画像と右眼用の画像としてそれぞれ異なる偏光特性のレーザビームをスクリーン上に同時に投影表示を行うことにより、立体画像を表示した装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、複数のレーザ光源のそれぞれの波長を異ならせることによりカラー表示を可能としている。
【０００４】
このようにして投影表示された画像は、偏光眼鏡を用いてスクリーンを観察することにより左眼用画像と右眼用画像とを分離することができるので立体画像を見ることができる。また、異なる波長のレーザビームで左眼用画像と右眼用画像とをスクリーンに投影表示した場合には、透過波長特性の異なるレンズからなる眼鏡を用いて立体画像を見ることができるとしている。
【０００５】
また、同様の光学構成においてレーザビームを連続的に早い光パルスにして時間多重的に投影表示させて立体画像のカラーバランスを調節することも提案されている（特許文献３参照）。
【０００６】
一方、１組の光源からの光を偏光ビームスプリッタで直交する２つの偏光成分に分離して、それぞれの偏光成分の光を２つの液晶パネルにより左眼用画像および右眼用画像として変調したのちに投影表示してカラー立体画像を表示することが提案されている（例えば、特許文献４）。このようにすると、カラーフィルタおよび１／２波長板を用いることなくフィールドシーケンシャル方式により立体画像を表示できるので、安価な構成の立体画像を表示する画像表示装置を実現できるとしている。
【特許文献１】特開昭６１−１４４６９１号公報
【特許文献２】特開昭６１−１４４６９２号公報
【特許文献３】特表平９−５０８４７６号公報
【特許文献４】特開２００４−１１７６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記で説明した従来技術においては、高精細な立体画像を見るときの左眼用画像と右眼用画像の明るさの微妙なアンバランスが発生し、このアンバランスを解消する構成が示されていないという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高精細な立体画像を見るときの左眼用画像と右眼用画像の明るさを感じる度合い（視感度）のアンバランスを解消し、人が感じる明るさが左眼用画像と右眼用画像で同じになるように正確に視感度調整をすることができる画像表示装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、第１の平面に平行な偏光面を有する第１のコヒーレント光を出射する第１のレーザ光源と、第１の平面に垂直な偏光面を有し、前記第１のコヒーレント光の波長と異なる波長を有する第２のコヒーレント光を出射する第２のレーザ光源と、上記第１のコヒーレント光を右眼用の画像信号に基づいて変調する第１の光変調素子と、上記第２のコヒーレント光を左眼用の画像信号に基づいて変調する第２の光変調素子と、上記第１のコヒーレント光および上記第２のコヒーレント光の一部を受光し、検出信号を出力する受光部と、前記第１のレーザ光源および前記第２のレーザ光源、前記第１の光変調素子および前記第２の光変調素子、前記受講部を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記受光部により出力される検出信号に基づき、上記第１のコヒーレント光により表示される右眼用画像と、上記第２のコヒーレント光により表示される左眼用画像から感じる明るさの差を軽減する制御を行う構成からなる。このような構成とすることにより、高精細な立体画像を見るときの左眼用画像と右眼用画像の明るさが同じに感じられるように視感度調整をすることができる。これにより、左眼用画像と右眼用画像がバランスのよい明るさで高精細な立体画像を表示することができる。
【００１０】
また、この制御は、制御部が受光部により出力される検出信号に基づき、第１のレーザ光源および／もしくは第２のレーザ光源を制御し、第１のコヒーレント光および／もしくは第２のコヒーレント光の光量を調整することにより行われる構成としてもよい。このような構成とすることにより、高精細な立体画像を見るときの左眼用画像と右眼用画像の明るさが同じに感じられるように正確に視感度調整をすることができ、左眼用画像と右眼用画像がバランスのよい明るさで高精細な立体画像を表示することができる。
【００１１】
また、第１のレーザ光源および第２のレーザ光源は、赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源からなるＲＧＢ光源である構成としてもよい。このような構成とすることにより、色再現性がよく小型で低消費電力の画像表示装置を実現することができる。
【００１２】
また、第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光は、時間分割された光パルスからなる光パルス列として出射され、前記光パルス列は第１の光パルス列と第２の光パルス列からなり、第１の光パルス列と第２の光パルス列は、同じ時間帯に赤色、緑色および青色のうちいずれか一色の同じ色の光パルスからなる構成としてもよい。このような構成とすることにより、同じ色の光パルスを左眼用画像および右眼用画像として同じ時間帯に交互に出射することができるのでコヒーレント光の光量を半分にすることができ、効率のよい低消費電力の画像表示装置を実現することができる。
【００１３】
また、第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光は、時間分割された光パルスからなる光パルス列として出射され、前記光パルス列は第１の光パルス列と第２の光パルス列からなり、第１の光パルス列と第２の光パルス列は、同じ時間帯に赤色、緑色および青色のうちいずれか一色の異なる色の光パルスからなる構成としてもよい。このような構成とすることにより、受光部に簡単な構成の波長選択フィルタを使用するだけで赤色、緑色および青色のレーザ光の出力を容易に測定することができる。
【００１４】
また、第１の光変調素子および第２の光変調素子により変調されたのちに入射した第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光を同じ方向に出射する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタから出射される第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光を拡大投射する光学系とをさらに備えた構成としてもよい。このような構成とすることにより、高精細な立体画像を見るときの左眼用画像と右眼用画像の明るさが同じに感じられるように正確に視感度調整をすることができる。これにより、左眼用画像と右眼用画像がバランスのよい明るさで高精細な立体画像を表示する投射型の画像表示装置を実現することができる。
【００１５】
また、第１の光変調素子および第２の光変調素子により変調された第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光それぞれを走査する第１の走査部および第２の走査部をさらに備える構成としてもよい。このような構成とすることにより、高精細な立体画像を見るときの左眼用画像と右眼用画像の明るさが同じに感じられるように正確に視感度調整をすることができる。これにより、左眼用画像と右眼用画像がバランスのよい明るさで高精細な立体画像を表示する走査型の画像表示装置を実現することができる。
【００１６】
また、第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光により画像を表示するスクリーンをさらに備え、前記スクリーンは立体画像を表示する構成としてもよい。このような構成とすることにより、スクリーンに投射または走査された高精細な立体画像を３次元視覚ができる簡単な低コストの３Ｄ眼鏡によりバランスのよい明るさで見ることができる。
【００１７】
また、本発明の画像表示装置は、第１の平面に平行な偏光面を有する第１のコヒーレント光を出射する赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源からなるＲＧＢ光源である第１のレーザ光源と、第１の平面に垂直な偏光面を有し、前記第１のコヒーレント光の波長と異なる波長を有する第２のコヒーレント光を出射する赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源からなるＲＧＢ光源である第２のレーザ光源と、第１のコヒーレント光を右眼用の画像信号に基づいて変調する第１の光変調素子と、第２のコヒーレント光を左眼用の画像信号に基づいて変調する第２の光変調素子と、第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光の一部を受光し、検出信号を出力する受光部と、第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光が入射される、出力側に偏光板が配置された液晶パネルと、第１のレーザ光源および第２のレーザ光源、第１の光変調素子および第２の光変調素子、受光部および液晶パネルを制御する制御部とを備え、制御部は受光部により出力される検出信号に基づき、第１のコヒーレント光により表示される右眼用画像と、第２のコヒーレント光より表示される左眼用画像から感じる明るさの差を軽減する制御を行い、前記液晶パネルはフィールドシーケンシャル方式により立体画像を表示する構成からなる。このような構成とすることにより、スクリーンの代わりに液晶パネルを用いても高精細な立体画像を見るときの左眼用画像と右眼用画像明るさが同じに感じられるように正確に視感度調整をすることができる。これにより、左眼用画像と右眼用画像がバランスのよい明るさで高精細な立体画像を表示する投射型の画像表示装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、高精細な立体画像を見るときに左眼用画像と右眼用画像から感じる明るさの差を軽減するようコヒーレント光の光量を調整することにより正確に視感度調整をすることができる。その結果、左眼用画像と右眼用画像がバランスのよい明るさで色再現性のよい高精細な立体画像を表示する画像表示装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。
【００２０】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置１０の概略構成図を示す。まず、図１を用いて、画像表示装置１０の主要な構成について説明する。
【００２１】
画像表示装置１０は、第１の平面１１に平行な偏光面１１ａを有する第１のコヒーレント光１２を出射する第１のレーザ光源１２ａと、第１の平面１１に垂直な偏光面１１ｂを有する第２のコヒーレント光１３を出射する第２のレーザ光源１３ａとを備えている。また、第１のコヒーレント光１２を右眼用の画像信号に基づいて変調する第１の光変調素子１２ｍと、第２のコヒーレント光１３を左眼用の画像信号に基づいて変調する第２の光変調素子１３ｍとを備えている。さらに、画像表示装置１０は、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３の一部を受光する受光部１８を備えている。この受光部１８の検出信号に基づき、第１のコヒーレント光１２により表示される右眼用画像１２ｃの明るさと第２のコヒーレント光１３により表示される左眼用画像１３ｃの明るさとが同じに感じられるように視感度調整する制御部２１を備えている。画像表示装置１０は、これらの主要構成要素を備え、立体画像を表示する構成からなる。
【００２２】
このような構成とすることにより、高精細な立体画像を見るときの右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃの明るさが同じに感じられるように正確に視感度調整をすることができ、右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃがバランスのよい明るさで高精細な立体画像を表示することができる。
【００２３】
次に、図１を用いて、画像表示装置１０の構成要素である各部分を示しながら、画像表示装置１０の基本的な動作の仕組みについて説明する。第１のレーザ光源１２ａおよび第２のレーザ光源１３ａは、それぞれ赤色レーザ光源（以下、「Ｒ光源」とする）１２Ｒ、１３Ｒ、緑色レーザ光源（以下、「Ｇ光源」とする）１２Ｇ、１３Ｇ、および青色レーザ光源（以下、「Ｂ光源」とする）１２Ｂ、１３ＢからなるＲＧＢ光源である構成としている。ここで、Ｒ光源１２Ｒ、１３ＲおよびＢ光源１２Ｂ、１３Ｂには、例えば波長６３０ｎｍから６６０ｎｍおよび波長４４０ｎｍから４７０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザを用い、Ｇ光源１２Ｇ，１３Ｇには、波長５２０ｎｍから５５０ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザ励起のＳＨＧレーザを用いることができる。また、レーザ光源１２ａと、レーザ光源１３ａは、同じ色の波長帯の光源から出射されるレーザ光の波長が、赤、緑、青のそれぞれの色において１０ｎｍ程度互いに異なるように構成されている。このように小型で高効率の半導体レーザおよびＳＨＧレーザを使用する構成とすることにより、色再現性がよく小型で低消費電力の画像表示装置１０を実現することができる。
【００２４】
第１のレーザ光源１２ａまたは第２のレーザ光源１３ａから出射されるそれぞれのレーザ光は、ファイバ１２ｄ、１３ｄにより一つにまとめられている。前述したＲＧＢ光源により、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３は、それぞれ赤色レーザ光（以下、「Ｒ光」とする）１２ｒ、１３ｒ、緑色レーザ光（以下、「Ｇ光」とする）１２ｇ、１３ｇ、および青色レーザ光（以下、「Ｂ光」とする）１２ｂ、１３ｂからなるＲＧＢ光から構成される。そして、ファイバ１２ｄからはＲＧＢ光からなる第１のコヒーレント光１２が、ファイバ１３ｄからはＲＧＢ光からなる第２のコヒーレント光１３が、それぞれ出射される。第１のコヒーレント光１２と、第２のコヒーレント光１３は、それぞれコリメートレンズ１２ｅ、１３ｅを介して平行光線に変換されて、第１の光変調素子１２ｍまたは第２の光変調素子１３ｍに入射する。
【００２５】
第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３は、第１の光変調素子１２ｍおよび第２の光変調素子１３ｍにより、それぞれ右眼用および左眼用の画像信号に基づいて変調される。変調された第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３は、それぞれを合波する偏光ビームスプリッタ１４に入射して矢印１２ｆ、１３ｆに示すように同じ方向に出射される。
【００２６】
そして、偏光ビームスプリッタ１４から同じ方向に出射された第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３の一部は、部分反射板１６により反射され、集光レンズ１７により集光され、受光部１８により受光される。この受光部１８の検出信号に基づき、制御部２１が視感度を調整するように制御をする。この視感度調整の詳細は、後述するが、第１のコヒーレント光１２により表示される右眼用画像１２ｃの明るさと第２のコヒーレント光１３により表示される左眼用画像１３ｃの明るさとが同じに感じられるように行う。
【００２７】
また、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３の部分反射板１６を透過した大部分の光は、光学系１５により矢印１５ａの方向に拡大投射され、スクリーン１９上に画像を表示する。人は、このスクリーン１９から等方的に反射された右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃの一部を、矢印１９ａの方向の右眼と左眼に透過する偏光の方向が直交する偏光板を配置した３Ｄ眼鏡１９ｂをかけ、見ることとなる。そうすると、３Ｄ眼鏡１９ｂにより右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃとがそれぞれ分離して右眼と左眼とに入射するので３Ｄ眼鏡１９ｂをかけた人は立体画像を見ることができる。なお、立体画像を見るための３Ｄ眼鏡として、時間的に右眼と左眼のシャッタを切り替えるもの、右眼と左眼で異なるカラーフィルタを用いるもの、偏光フィルタを用いるもの、と大きく三種類ある。本発明にかかる画像表示装置１０では最も簡単な仕組みで安価な偏光板を用いた３Ｄ眼鏡を使用することができる。このように画像表示装置１０により、スクリーン１９に投射された高精細な立体画像を、偏光板を用いた簡単な低コストの３Ｄ眼鏡１９ｂなどにより３次元の視覚として見ることができる。
【００２８】
このような構成により、高精細な立体画像を後述するように正確に視感度調整をすることができ、人は高精細な立体画像を見ることができる。
【００２９】
次に、画像表示装置１０における視感度調整のための構成について詳細を説明する。視感度調整は、受光部１８の検出信号に基づき第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３のうち少なくともいずれかの波長または光量を調整することにより行う構成としている。まず、受光部１８は、部分反射板１６により反射された第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３の一部を検出する。受光部１８は、第１のコヒーレント光１２を構成するＲ光１２ｒ、Ｇ光１２ｇ、Ｂ光１２ｂ、第２のコヒーレント光１３を構成するＲ光１３ｒ、Ｇ光１３ｇ、Ｂ光１３ｂの光量および波長を検出し、その光量と波長を関連付けて検出信号にする。これらの光量および波長に関する検出信号は、配線２１ａを介して制御部２１に取り込まれる。この検出信号の取り込みは、制御部２１が受光部１８を制御することで行ってもよいし、所定のタイミングで受光部１８から制御部２１に送信することで行ってもよい。制御部２１はこの検出信号に基づいて、第１の光源制御部２１ｂおよび第２の光源制御部２１ｃにより第１のレーザ光源１２ａおよび第２のレーザ光源１３ａを制御する。この制御は、右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃの明るさが同じに感じられるように行われる。このような構成により、正確に視感度調整をして左眼用画像１３ｃと右眼用画像１２ｃがバランスのよい明るさで高精細な立体画像を表示することができる。
【００３０】
次に、画像表示装置１０における視感度調整のための制御方法を説明する。まず、図２を用いて、波長に対する人の眼の視感度について説明する。図２は、波長に対する人の眼の視感度曲線を示す図である。縦軸は視感度を任意強度で示している。例えば、図１の第１のレーザ光源１２ａのＲ光源１２Ｒから出射されるＲ光１２ｒの波長が６３０ｎｍで、第２のレーザ光源１３ａのＲ光源１３Ｒから出射されるＲ光１３ｒの波長が６５０ｎｍであった場合には、図２の視感度曲線により視感度において２．５倍の差が生じている。また、同様に第１のレーザ光源１２ａのＢ光源１２Ｂから出射されるＢ光１２ｂの波長が４４０ｎｍで、第２のレーザ光源１３ａのＢ光源１３Ｂから出射されるＢ光１３ｂの波長が４７０ｎｍであった場合には、図２の視感度曲線により視感度において４倍の差が生じている。
【００３１】
このような波長に対する人の眼の視感度の差は、波長によって光量を変更することにより、軽減させることができる。光量の変更は、光源の出射時の電流値を変化させることや、光源をパルス発光させたときのパルス幅および周期を変えることにより、行うことができる。例えば、上記の波長が６３０ｎｍのＲ光１２ｒ、波長が６５０ｎｍのＲ光１３ｒの場合、Ｒ光１２ｒに比べてＲ光１３ｒの光量を増加することで、視感度の差を軽減させることができる。また、Ｒ光源１２Ｒ、Ｒ光源１３Ｒをパルス発光させたときのパルス幅および周期について、Ｒ光源１２Ｒに比べてＲ光源１３Ｒのパルス幅を大きくしたり、周期を細かくしたりすることで軽減させることができる。上記で例示した波長が４４０ｎｍのＢ光１２ｂ、波長が４７０ｎｍのＢ光１３ｂにおいても同様にして、視感度の差を軽減させることができる。このようにＲＧＢ光源それぞれから出射されるＲＧＢ光それぞれの光量やパルス幅、周期を変えるよう第１のレーザ光源１２ａおよび第２のレーザ光源１３ａを制御することにより、右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃの明るさを同じにすることができる。このようにして、制御部２１は右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃをバランスのよい明るさに調整し、高精細な立体画像を表示させる。
【００３２】
次に、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３の一部を受光し、測定する受光部１８の構成と受光した光の検出方法について説明する。図３は受光部１８の光学構成の１例を示す模式図である。受光部１８は、例えばＳｉ半導体からなる受光素子１８ａ、部分反射板１８ｂ、スペクトラムアナライザ１８ｃ、および受光制御部１８ｄを備えている。図１に示す部分反射板１６で反射された反射光１６ａは、集光レンズ１７により集光され、受光部１８に入射する。受光部１８に入射した反射光１６ａは、受光素子１８ａにより、その光量が検出される。また、反射光１６ａの一部は部分反射板１８ｂで反射されて、スペクトラムアナライザ１８ｃに入射し、その波長が検出される。受光制御部１８ｄは、この検出された光量および波長の情報を検出信号とし、配線２１ａを介して制御部２１に伝達する。この伝達は、制御部２１が受光制御部１８ｄを制御することで行ってもよいし、受光制御部１８ｄが所定のタイミングで制御部２１に送信することで行ってもよい。
【００３３】
図４は受光部１８の光学構成におけるその他の１例を示す模式図である。受光部１８は、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過するダイクロイックミラー１８ｅ、１８ｊを備えている。また、受光部１８は、回折格子であるグレーティング１８ｆと、受光素子１８ｇ、１８ｈ、１８ｋ、１８ｍ、１８ｎ、１８ｐを備えている。さらに受光部１８は、受光制御部１８ｓを備えている。
【００３４】
図１に示す部分反射板１６で反射された反射光１６ａは受光部１８に入射する。受光部１８に入射した反射光１６ａのうち、ダイクロイックミラー１８ｅによりＲ光１２ｒ、１３ｒのみが反射され、Ｇ光１２ｇ、１３ｇおよびＢ光１２ｂ、１３ｂはダイクロイックミラー１８ｅを透過する。Ｒ光１２ｒ、１３ｒは、例えば互いに１０ｎｍ程度波長が異なる場合、グレーティング１８ｆにより異なった回折角により回折されて、それぞれ受光素子１８ｇまたは１８ｈにより光量を受光される。このようにして互いにわずか１０ｎｍ程度しか異ならない波長のＲ光１２ｒ、１３ｒが同時に出射されても、それぞれの光量を正確に検出することができる。同様にＧ光１２ｇ、１３ｇはダイクロイックミラー１８ｊにより反射され、グレーティング１８ｆにより異なった回折角により回折され、受光素子１８ｋまたは１８ｍにより光量を受光される。そして、Ｂ光１２ｂ、１３ｂはダイクロイックミラー１８ｊを透過し、グレーティング１８ｆにより異なった回折角により回折され、受光素子１８ｎまたは１８ｐにより光量を受光される。このようにして、Ｇ光１２ｇ、１３ｇ、およびＢ光１２ｂ、１３ｂについても、それぞれの光量を正確に検出することができる。
【００３５】
ここでは、ダイクロイックミラー１８ｅは、Ｒ光の波長の光を反射し、その他の光を透過させるものとし、ダイクロイックミラー１８ｊは、Ｇ光の波長の光を反射し、その他の光を透過させるものとしたが、この構成に限られない。例えば、ダイクロイックミラー１８ｅをＧ光の波長の光を反射させ、ダイクロイックミラー１８ｊがＢ光の波長の光を反射させるものとしてもよい。つまり、ダイクロイックミラー１８ｅと、ダイクロイックミラー１８ｊにより、ＲＧＢ光をそれぞれ分離できるような構成であればよい。
【００３６】
このように各受光素子により、正確に検出されたそれぞれの光量の情報と、その検出をした受光素子の情報は、配線１８ｑを介して電気的に接続される受光制御部１８ｓにより関連付けられ、検出信号とされ、配線２１ａを介して制御部２１に伝達する。この伝達は、制御部２１が受光制御部１８ｓを制御することで行ってもよいし、受光制御部１８ｓが所定のタイミングで制御部２１に送信することで行ってもよい。
【００３７】
上記のように、図４に示すような受光部１８の構成であれば、アナライザを備えなくとも、光量と、その光量を検出した受光素子の情報も制御部２１に伝達されることで、検出された光量は、どの波長帯のレーザ光の光量であるかを判断することができる。
【００３８】
このように、図３および図４に示す構成からなる受光部１８により、ＲＧＢ光からなる第１コヒーレンス光１２、および第２コヒーレンス光１３は測定され、検出信号として光量や波長に関する情報が制御部２１に送られる。この検出信号に基づき、制御部２１は、右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃの赤色、緑色、および青色の明るさが同じになるようにしてバランスのよい明るさに調整することができる。
【００３９】
次に、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３について詳細に説明する。図５は画像表示装置１０において、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３として出射される、時間分割された光パルス列を模式的に示す図である。ここで、Ｒ光１２ｒ、Ｇ光１２ｇ、およびＢ光１２ｂの光パルスからなる第１のコヒーレント光１２と、Ｒ光１３ｒ、Ｇ光１３ｇ、およびＢ光１３ｂの光パルスからなる第２のコヒーレント光１３は、矢印２８の方向に進行している。また、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３は、時間分割された光パルスからなる光パルス列として出射される。この光パルス列は第１のコヒーレント光１２に対応する第１の光パルス列２５と、第２のコヒーレント光１３に対応する第２の光パルス列２６からなる。第１の光パルス列２５と第２の光パルス列２６は、同じ時間帯２７ｒ、２７ｇ、２７ｂにおいて、赤色、緑色および青色のうちいずれか一色の同じ色の光パルスからなる構成としている。したがって、例えば、図５に示すように時間帯２７ｒでは、Ｒ光１２ｒとＲ光１３ｒとが時間帯２７ｒを前半と後半とに分けていずれかが出射されている。同様に時間帯２７ｇでは、Ｇ光１２ｇとＧ光１３ｇとが、時間帯２７ｂでは、Ｂ光１２ｂとＢ光１３ｂとが、時間帯を前半と後半とに分けていずれかが出射されている。このように同じ色の光パルスを、右眼用画像１２ｃと、左眼用画像１３ｃとして、同じ時間帯に交互に出射し、コヒーレント光の光量を半分にすることにより、効率のよい低消費電力の画像表示装置を実現することができる。
【００４０】
図６はこのような光パルス列を用いた本発明の実施の形態１にかかる他の画像表示装置２０の概略構成図を示す。図６において第１の光パルス列２５と第２の光パルス列２６は、同じ時間帯２７ｂ、２７ｇ、２７ｒに赤色、緑色および青色のうちいずれか一色の同じ色の光パルスからなる構成としていることがわかる。
【００４１】
また、図６に示すようにスクリーン１９から等方的に反射された右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃの一部は、右眼と左眼に透過する偏光の方向が直交する偏光板を配置した３Ｄ眼鏡１９ｂをかけて見ることとなる。そうすると、３Ｄ眼鏡１９ｂにより右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃとがそれぞれ分離して右眼と左眼とに入射するので３Ｄ眼鏡１９ｂをかけた人は立体画像を見ることができる。また、このようにするとスクリーン１９に投射された高精細な立体画像を簡単な低コストの３Ｄ眼鏡１９ｂなどにより３次元の視覚として見ることができる。
【００４２】
図７は本発明の実施の形態１にかかるさらに他の画像表示装置３０の概略構成図を示す。図６に示す画像表示装置２０と同様に第１のコヒーレント光３２および第２のコヒーレント光３３は、時間分割された光パルスからなる光パルス列として出射され、この光パルス列は第１の光パルス列３４と第２の光パルス列３５からなる。そして、図６に示す画像表示装置２０と異なり、図７に示す画像表示装置３０において第１の光パルス列３４と第２の光パルス列３５は、同じ時間帯に赤色、緑色および青色のうちいずれか一色の異なる色の光パルスからなる構成としている。すなわち、図７に示す第１のコヒーレント光３２および第２のコヒーレント光３３は、同じ時間帯にＲ光３２ｒとＧ光３３ｇ、Ｇ光３２ｇとＢ光３３ｂおよびＢ光３２ｂとＲ光３３ｒの異なる色の光パルスからなる第１の光パルス列３４と第２の光パルス列３５とから構成されている。
【００４３】
このような構成とすることにより、図７に示すようにスクリーン１９から等方的に反射された右眼用画像３２ｃと左眼用画像３３ｃの一部は、右眼と左眼に透過する偏光の方向が直交する偏光板を配置した３Ｄ眼鏡１９ｂをかけて見ることとなる。そうすると、３Ｄ眼鏡１９ｂにより右眼用画像３２ｃと左眼用画像３３ｃとがそれぞれ分離して右眼と左眼とに入射するので３Ｄ眼鏡１９ｂをかけた人は立体画像を見ることができる。また、このようにするとスクリーン１９に投射された高精細な立体画像を簡単な低コストの３Ｄ眼鏡１９ｂなどにより３次元の視覚として見ることができる。
【００４４】
図８は第１の光パルス列３４および第２の光パルス列３５の波長と光量とを測定する受光部１８の光学構成の１例を示す模式図である。図４に比べて、同じ時間帯において異なる色の光パルスを検出するだけでよいので光学構成が簡単で部品点数も少なくすることができる。反射光１６ａは受光部１８に入射して、ダイクロイックミラー１８ｅによりＲ光３２ｒ、３３ｒのみが反射され、Ｇ光３２ｇ、３３ｇおよびＢ光３２ｂ、３３ｂはダイクロイックミラー１８ｅを透過する。Ｒ光３２ｒ、３３ｒは、受光素子１８ｇにより光量を受光される。このときにＲ光３２ｒ、３３ｒは、同じ時間帯に同時に入射することがないのでそれぞれの光量を受光することができる。同様にＧ光３２ｇ、３３ｇはダイクロイックミラー１８ｊにより反射されて受光素子１８ｋにより光量を受光される。そして、同じくＢ光３２ｂ、３３ｂはダイクロイックミラー１８ｊを透過して受光素子１８ｎにより光量を受光される。このようにして、Ｇ光１２ｇ、１３ｇおよびＢ光１２ｂ、１３ｂも受光部１８によりそれぞれの光量を正確に検出することができる。したがって、右眼用画像３２ｃと左眼用画像３３ｃの赤色、緑色および青色の明るさが同じになるようにしてバランスのよい明るさに調整することができる。
【００４５】
このような構成とすることにより、受光部に簡単な構成の波長選択フィルタを使用するだけで赤色、緑色および青色のレーザ光の出力を容易に測定することができる。
【００４６】
（実施の形態２）
図９に本発明の実施の形態２にかかる画像表示装置４０の概略構成図を示す。まず、図９を用いて、画像表示装置４０の構成について説明する。なお、実施の形態１において説明した構成要素については同じ符号で記載し、説明を省略する場合がある。
【００４７】
画像表示装置４０は、実施の形態１にかかる、例えば画像表示装置１０と異なり、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３を合波する偏光ビームスプリッタ、および拡大投射する光学系１５に代えて、走査部４１ａ、４１ｂを備えている。さらに、画像表示装置４０は、左右に配置された一対の受光部４２ａ、４２ｂを備えている。
【００４８】
制御部２１は、画像表示装置１０と同様に、第１の光源制御部２１ｂ、第２の光源制御部２１ｃ、および第１の光変調素子１２ｍ、第２の光変調素子１３ｍを制御する。画像表示装置４０において、制御部２１はさらに、第１の走査部４１ａ、第２の走査部４１ｂも制御する。また、画像表示装置４０において、制御部２１は、受光部４２の検出信号に基づいて、第１の光源制御部２１ｂ、および第２の光源制御部２１ｃを制御することで、第１のレーザ光源１２ａおよび第２のレーザ光源１３ａを制御する。なお、受光部４２ａ、４２ｂの具体的な光学構成については、実施の形態１にかかる受光部１８と同様に、図３、図４、または図８に示す光学構成を必要に応じて使用すればよい。なお、受光部は受光部４２ａ、４２ｂのように左右に配置される構成に限らず、走査部４１ａ、４１ｂの走査外となる中央付近に、受光部を一つ配置する構成であってもよい。
【００４９】
このような構成とすることにより、高精細な立体画像を見るときの右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃの明るさが同じに感じられるように正確に視感度調整をすることができ、右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃがバランスのよい明るさで高精細な立体画像を表示することができる。
【００５０】
次に、図９を用いて、画像表示装置４０の基本的な動作の仕組みについて説明する。実施の形態１にかかる、例えば画像表示装置１０と同様にして、ＲＧＢ光からなる第１コヒーレント光１２と、第２コヒーレント光１３は、それぞれ第１の光変調素子１２ｍ、第２の光変調素子１３ｍに入射する。変調された第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３は、それぞれ第１の走査部４１ａ、または第２の走査部４１ｂにより走査される。走査された第１のコヒーレント光１２と、第２のコヒーレント光１３が、スクリーン１９上のほぼ同じ位置１９ｃに到達するように、制御部２１は第１の走査部４１ａ、および第２の走査部４１ｂを制御する。そして、このようにほぼ同じ位置１９ｃに到達した状態から、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３は、スクリーン１９上を、例えば矢印１９ｄの方向に、第１の走査部４１ａ、第２の走査部４１ｂにより、走査される。また、スクリーン１９の表示面１９ｅにおける矢印１９ｄに垂直な方向にも、第１のコヒーレント光１２および第２のコヒーレント光１３は、第１の走査部４１ａ、第２の走査部４１ｂにより走査される。このように第１コヒーレント光１２と、第２コヒーレント光１３を別々の走査部により左右からスクリーン１９に投影する構成とすることにより、例えば画像表示装置１０の偏光ビームスプリッタ１４、光学系１５を省くことができる。このため、画像表示装置４０は、例えば画像表示装置１０と比べ、薄型化を図れ、軽量で安価な構成とすることができる。
【００５１】
このような構成により、視感度調整され、スクリーン１９に走査された高精細な立体画像を３次元視覚ができる簡単な低コストの３Ｄ眼鏡１９ｂによりバランスのよい明るさで見ることができる。
【００５２】
（実施の形態３）
図１０に本発明の実施の形態３にかかる画像表示装置５０の概略構成図を示す。まず、図１０を用いて、画像表示装置５０の構成について説明する。なお、実施の形態１および実施の形態２において説明した構成要素については同じ符号で記載し、説明を省略する場合がある。
【００５３】
画像表示装置５０は、実施の形態１にかかる、例えば画像表示装置１０や、実施の形態２にかかる画像表示装置４０と異なり、スクリーン１９に代えて液晶パネル１０１を備えている。
【００５４】
液晶パネル１０１は、ガラス基板１０２、１０４と、液晶層１０３、画素１０５、出射側偏光板１０６、入射偏光板１０７、拡散板１０８、裏面１０９から構成されている。ガラス基板１０２、１０４には画素電極や、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子などが（図示せず）配置されている。画素１０５は、Ｒサブピクセル１０５Ｒ、Ｇサブピクセル１０５Ｇ、およびＢサブピクセル１０５Ｂを含んでいる。なお、入射側偏光板１０７が不要な場合は取り除いた構成としてもよい。なお、液晶パネル１０１は、制御部１１１に制御されることにより、５０ａから入力されるビデオ信号を表示する。
【００５５】
制御部２１は、画像表示装置１０と同様に、第１の光源制御部２１ｂ、第２の光源制御部２１ｃ、および第１の光変調素子１２ｍ、第２の光変調素子１３ｍを制御する。画像表示装置５０において、制御部２１はさらに、制御部１１１が液晶パネル１０１を制御するための情報を送る。これにより、制御部１１１は、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色のレーザ光源の発光タイミングに合わせて５０ａから入力されるビデオ信号のＲ、Ｇ、Ｂ成分を表示するように液晶パネル１０１を制御することができる。また、制御部２１は、受光部１８の検出信号に基づき、第１の光源制御部２１ｂ、および第２の光源制御部２１ｃを制御することで、第１のレーザ光源１２ａ、および第２のレーザ光源１３ａを制御する。なお、受光部１８の具体的な光学構成については、実施の形態１で示した図３、図４、または図８の光学構成を必要に応じて使用すればよい。なお制御部２１は、検出信号を、制御部２１が受光部１８を制御することで取得してもよいし、受光部１８が所定のタイミングで制御部２１に送信することで取得してもよい。
【００５６】
次に、図１０を用いて、画像表示装置５０の基本的な動作の仕組みについて説明する。実施の形態１にかかる、例えば画像表示装置１０と同様にして、ＲＧＢ光からなる第１コヒーレント光１２と、第２コヒーレント光１３のうち、部分反射板１６を透過した大部分の光は、光学系１５により矢印１５ａの方向に拡大投射される。このように光学系１５により、第１のコヒーレント光１２と、第２のコヒーレント光１３は、液晶パネル１０１の裏面１０９の全体に対して高速で照射されることになる。裏面１０９に入射した第１のコヒーレント光１２と、第２のコヒーレント光１３は、入射側偏光板１０７により、分離される。分離された第１のコヒーレント光１２と、第２のコヒーレント光１３は、液晶パネル１０１を制御する制御部１１１の制御にしたがって、さらに変調され、ガラス基板１０２、１０４で挟まれた液晶層１０３を透過する。この液晶層１０３を透過した光は、画素１０５の各サブピクセルを透過し、立体画像の表示に寄与する。なお、画素１０５を従来技術よりも高透過率、高解像度を実現するフィールドシーケンシャル方式により駆動する構成としてもよい。この場合、画素１０５は、各色のサブピクセルを必要としない。また、サブピクセルを用いて、面分割でカラー表示をするよりも高解像度、高画質な映像を実現することができる。
【００５７】
以上のようにしてガラス基板１０２、１０４で挟まれた液晶層１０３を透過した光は、出射側偏光板１０６により偏光され、右眼用画像１２ｃを表示する光と、左眼用画像１３ｃを表示する光に分離され、拡散板１０８を透過し、拡散される。そして、３Ｄ眼鏡１９ｂにより右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃとがそれぞれ分離して右眼と左眼とに入射するので、３Ｄ眼鏡１９ｂをかけた人は立体画像を見ることができる。
【００５８】
このような構成により、スクリーン１９の代わりに液晶パネル１０１を用いても高精細な立体画像を見るときの右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃの明るさが同じに感じられるように正確に視感度調整をすることができ、右眼用画像１２ｃと左眼用画像１３ｃがバランスのよい明るさで高精細な立体画像を表示する投射型の画像表示装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の画像表示装置は、高精細な立体画像を見るときに左眼用画像と右眼用画像の明るさが同じに感じられるように、コヒーレント光の波長や光量などを調整することにより正確に視感度調整をすることができる。その結果、左眼用画像と右眼用画像がバランスのよい明るさで色再現性のよい高精細な立体画像を表示する画像表示装置を実現することができ有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置の概略構成図
【図２】波長に対する人の眼の視感度曲線を示す図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置において第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光の波長と光量とを測定する受光部の光学構成の１例を示す模式図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置において第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光の波長と光量とを測定する受光部の光学構成の他の１例を示す模式図
【図５】本発明の実施の形態１にかかる画像表示装置において第１のコヒーレント光および第２のコヒーレント光として出射される時間分割された光パルス列を模式的に示す図
【図６】本発明の実施の形態１にかかる他の画像表示装置の概略構成図
【図７】本発明の実施の形態１にかかるさらに他の画像表示装置の概略構成図
【図８】図７の画像表示装置において第１の光パルス列および第２の光パルス列の波長と光量とを測定する受光部の光学構成の１例を示す模式図
【図９】本発明の実施の形態２にかかる画像表示装置の概略構成図
【図１０】本発明の実施の形態３にかかる画像表示装置の概略構成図
【符号の説明】
【００６１】
１０，２０，３０，４０，５０    画像表示装置
１１    第１の平面
１１ａ，１１ｂ    偏光面
１２，３２    第１のコヒーレント光
１２ａ    第１のレーザ光源
１２ｂ，１３ｂ，３２ｂ，３３ｂ    青色レーザ光（Ｂ光）
１２ｃ，３２ｃ    右眼用画像
１２ｄ，１３ｄ    ファイバ
１２ｅ，１３ｅ    コリメートレンズ
１２ｆ，１３ｆ，１５ａ，１９ａ，１９ｄ，２８    矢印
１２ｇ，１３ｇ，３２ｇ，３３ｇ    緑色レーザ光（Ｇ光）
１２ｍ    第１の光変調素子
１２ｒ，１３ｒ，３２ｒ，３３ｒ    赤色レーザ光（Ｒ光）
１２Ｒ，１３Ｒ    赤色レーザ光源（Ｒ光源）
１２Ｇ，１３Ｇ    緑色レーザ光源（Ｇ光源）
１２Ｂ，１３Ｂ    青色レーザ光源（Ｂ光源）
１３，３３    第２のコヒーレント光
１３ａ    第２のレーザ光源
１３ｃ，３３ｃ    左眼用画像
１３ｍ    第２の光変調素子
１４    偏光ビームスプリッタ
１５    光学系
１６，１８ｂ    部分反射板
１６ａ    反射光
１７    集光レンズ
１８，４２（４２ａ，４２ｂ）    受光部
１８ａ，１８ｇ，１８ｈ，１８ｋ，１８ｍ，１８ｎ，１８ｐ    受光素子
１８ｃ    スペクトラムアナライザ
１８ｄ，１８ｓ    受光制御部
１８ｅ，１８ｊ    ダイクロイックミラー
１８ｆ    グレーティング
１８ｑ，２１ａ    配線
１９    スクリーン
１９ｂ    ３Ｄ眼鏡
１９ｃ    位置
１９ｅ    表示面
２１，１１１    制御部
２１ｂ    第１の光源制御部
２１ｃ    第２の光源制御部
２５，３４    第１の光パルス列
２６，３５    第２の光パルス列
２７ｂ，２７ｇ，２７ｒ    時間帯
４１    走査部
４１ａ    第１の走査部
４１ｂ    第２の走査部
１０１    液晶パネル
１０２，１０４    ガラス基板
１０３    液晶層
１０５    画素
１０５Ｒ    赤色画素部（Ｒサブピクセル）
１０５Ｇ    緑色画素部（Ｇサブピクセル）
１０５Ｂ    青色画素部（Ｂサブピクセル）
１０６    出射側偏光板
１０７    入射側偏光板
１０８    拡散板
１０９    裏面
【図１】
2010128414.tif 000003
【図２】
2010128414.tif 000004
【図３】
2010128414.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010128414.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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