(57)【要約】【課題】従来の車両用灯具では、発光素子と投影レンズとの相対位置精度において、複数の部品の相互の取付公差が累積される。【解決手段】この発明は、リフレクタ４と、半導体型光源２と、投影レンズ３と、ヒートシンク部材５と、を備える。半導体型光源２と投影レンズ３とがヒートシンク部材５に位置決めされて取り付けられている。この結果、この発明は、半導体型光源２と投影レンズ３との相対位置精度を高精度に向上させることができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
楕円を基調とする反射面を有するリフレクタと、
前記反射面の第１焦点もしくはその近傍に配置されている半導体型光源と、
レンズ焦点が前記反射面の第２焦点もしくはその近傍に位置する投影レンズと、
少なくとも前記半導体型光源と前記投影レンズとが複数の位置決め部により位置決めされて取り付けられているヒートシンク部材と、
を備え、
前記投影レンズと前記ヒートシンク部材との複数の前記位置決め部は、複数の前記位置決め部同士を結ぶ線分が前記投影レンズのレンズ軸を通らない位置に配置されている、
ことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記投影レンズと前記ヒートシンク部材との複数の前記位置決め部は、前記投影レンズのレンズ軸よりも下側に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記第２焦点および前記レンズ焦点は、前記第１焦点よりも上側に位置し、
前記反射面の光軸と、前記レンズ軸とは、前記第２焦点あるいは前記レンズ焦点もしくはその近傍において交差する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源として半導体型光源を使用するいわゆるプロジェクタタイプの車両用灯具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両用灯具は、従来からある（たとえば、特許文献１）。従来の車両用灯具は、発光素子、リフレクタ、シェード、投影レンズ、ヒートシンク、レンズホルダを備え、投影レンズの後方にレンズホルダ、シェード、ヒートシンクおよび発光素子が配置されているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１４６２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の車両用灯具は、発光素子がヒートシンクに取り付けられていて、一方、投影レンズがレンズホルダおよびシェードを介してヒートシンクに取り付けられている。このために、発光素子と投影レンズとの間には、ヒートシンク、レンズホルダ、シェードが介在されている。この結果、発光素子と投影レンズとの相対位置精度において、ヒートシンク、レンズホルダ、シェードの複数の部品の相互の取付公差が累積される。
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、従来の車両用灯具では、発光素子と投影レンズとの相対位置精度において、複数の部品の相互の取付公差が累積される、という点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明（請求項１にかかる発明）は、楕円を基調とする反射面を有するリフレクタと、反射面の第１焦点もしくはその近傍に配置されている半導体型光源と、レンズ焦点が反射面の第２焦点もしくはその近傍に位置する投影レンズと、少なくとも半導体型光源と投影レンズとが複数の位置決め部により位置決めされて取り付けられているヒートシンク部材と、を備え、投影レンズとヒートシンク部材との複数の位置決め部が、複数の位置決め部同士を結ぶ線分が投影レンズのレンズ軸を通らない位置に配置されている、ことを特徴とする。
【０００７】
この発明（請求項２にかかる発明）は、投影レンズとヒートシンク部材との複数の位置決め部が、投影レンズのレンズ軸よりも下側に位置する、ことを特徴とする。
【０００８】
この発明（請求項３にかかる発明）は、第２焦点およびレンズ焦点が、第１焦点よりも上側に位置し、反射面の光軸と、レンズ軸とが、第２焦点あるいはレンズ焦点もしくはその近傍において交差する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の車両用灯具は、半導体型光源と投影レンズとがヒートシンク部材に複数の位置決め部により位置決めされて取り付けられているので、半導体型光源と投影レンズとの相対位置精度において、ヒートシンク部材との取付公差が存在するだけである。このために、従来の車両用灯具と比較して、半導体型光源と投影レンズとの相対位置精度を高精度に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、この発明にかかる車両用灯具の実施形態を示す正面図である。
【図２】図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図（図１におけるＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線断面図および図１におけるＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図）である。
【図４】図４は、投影レンズを示す正面図である。
【図５】図５は、ヒートシンク部材およびシェードを示す正面図である。
【図６】図６は、２個のランプユニットが左右に水平に配置された状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、この発明にかかる車両用灯具の実施形態（実施例）の１例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。この明細書および別紙の特許請求の範囲において、前、後、上、下、左、右とは、この発明にかかる車両用灯具を車両に装備した際の前、後、上、下、左、右である。
【００１２】
（実施形態の構成の説明）
以下、この実施形態における車両用灯具の構成について説明する。この例は、たとえば、自動車用前照灯のヘッドランプについて説明する。
【００１３】
（車両用灯具１の説明）
図において、符号１は、この実施形態における車両用灯具である。前記車両用灯具１は、車両の前部の左右両側にそれぞれ搭載されている。前記車両用灯具１は、図２に示すように、ランプハウジング（図示せず）と、ランプレンズ（図示せず）と、半導体型光源２と、投影レンズ３と、リフレクタ４と、ヒートシンク部材５と、シェード６と、プレート７と、を備える。
【００１４】
前記ランプハウジングおよび前記ランプレンズ（たとえば、素通しのアウターレンズなど）は、灯室（図示せず）を画成する。前記半導体型光源２および前記投影レンズ３および前記リフレクタ４および前記ヒートシンク部材５および前記シェード６および前記プレート７は、プロジェクタタイプのランプユニットを構成する。前記ランプユニット２、３、４、５、６、７は、前記灯室内に配置されていて、かつ、上下方向用光軸調整機構（図示せず）および左右方向用光軸調整機構（図示せず）を介して前記ランプハウジングに取り付けられている。なお、前記灯室内には、図示されていないが、フォグランプ、コーナリングランプ、クリアランスランプ、ターンシグナルランプ、オーバーヘッドサインランプなどの他のランプユニットが配置されている場合がある。
【００１５】
（ヒートシンク部材５の説明）
前記ヒートシンク部材５は、たとえば、金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高い材料からなる。前記ヒートシンク部材５は、水平取付部５０と、前記水平取付部５０の下面から一体に設けられている複数のフィン部５１と、前記水平取付部５０の前面の左右両端部から水平延長部５２を介して一体に設けられている垂直取付部５３と、から構成されている。前記ヒートシンク部材５は、前記半導体型光源２および前記投影レンズ３および前記リフレクタ４および前記シェード６を取り付ける取付部材を兼用する。
【００１６】
前記水平取付部５０の上面（平面）には、第１位置決め部としての複数の例では２本の第１ピン５４が一体にそれぞれ設けられている。前記垂直取付部５３は、図５に示すように、正面視が前記投影レンズ３の外周縁部の円形の一部の円弧形状をなす。前記垂直取付部５３の前面（正面）には、第２位置決め部としての複数の例では２本の第２ピン５５が一体にそれぞれ設けられている。
【００１７】
（リフレクタ４の説明）
前記リフレクタ４は、たとえば、樹脂部材や金属製ダイカスト（アルミダイカスト）などの熱伝導率が高くかつ光不透過性の材料からなる。前記リフレクタ４は、前記ヒートシンク部材５に取り付けられている。前記リフレクタ４は、前側部分および下側部分が開口し、かつ、後側部分および上側部分および左右両側部分が閉塞した中空形状をなす。前記リフレクタ４の閉塞部分の凹内面には、回転楕円面（楕円）を基本（基調）とした自由曲面からなる反射面（収束型反射面）４０が設けられている。前記反射面４０は、前記半導体型光源２からの光を反射光として前記投影レンズ３および前記シェード６側に反射させるものである。なお、前記反射面４０としては、単なる回転楕円面からなる反射面であっても良い。
【００１８】
前記反射面４０は、自由曲面から構成されている。このために、前記反射面４０の第１焦点Ｆ１および第２焦点（もしくは第２焦線）Ｆ２においては、厳密な意味での単一の焦点を有していないが、複数の反射面相互の焦点距離の差異が僅少であり、ほぼ同一の焦点を共有している。そこで、この明細書および図面においては、ただ単に第１焦点および第２焦点と称する。
【００１９】
前記反射面４０は、前記第１焦点Ｆ１と前記第２焦点Ｆ２とを結ぶ光軸Ｚ２を有する。前記反射面４０の前記光軸Ｚ２においては、厳密な意味での単一の光軸を有していないが、複数の反射面相互の光軸の差異が僅少であり、ほぼ同一の光軸を共有している。そこで、この明細書および図面においては、ただ単に光軸と称する。
【００２０】
前記第２焦点Ｆ２は、前記第１焦点Ｆ１よりも上側に位置する。すなわち、前記反射面４０は、前記半導体型光源２側の前記第１焦点Ｆ１を中心として、前記シェード６側の前記第２焦点Ｆ２を上側に回転移動させてなる。この結果、前記反射面４０の前記光軸Ｚ２は、前側が上側に後側が下側に傾斜している。なお、通常のプロジェクタタイプのランプユニットにおける反射面の光軸（図示せず）は、水平である。すなわち、通常のプロジェクタタイプのランプユニットにおける第２焦点は、第１焦点Ｆ１と同じ高さの水平線上に位置しているので、光軸は、水平である。
【００２１】
（半導体型光源２の説明）
前記半導体型光源２は、たとえば、ＬＥＤ、ＯＥＬまたはＯＬＥＤ（有機ＥＬ）などの自発光半導体型光源である。前記半導体型光源２は、前記光を放射する発光面を有する発光部２０と、前記発光部２０が実装されている基板部２１と、から構成されている。前記基板部２１には、複数の位置決め部としての円形孔２２と長円形切欠（もしくは長円形孔）２３とがそれぞれ設けられている。
【００２２】
前記半導体型光源２の前記円形孔２２と前記長円形切欠２３とに前記ヒートシンク部材５の２本の前記第１ピン５４がそれぞれ嵌合することにより、前記半導体型光源２は、前記ヒートシンク部材５に対して、前記水平取付部５０の上面における前後方向および左右方向および回転方向の位置が決められる。前記半導体型光源２の前記基板部２１は、前記ヒートシンク部材５の前記水平取付部５０にスクリュー２４により取り付けられている。前記半導体型光源２は、前記ヒートシンク部材５に対して、前記水平取付部５０の上面の垂直方向（上下方向）の位置が決められる。この結果、前記半導体型光源２は、前記ヒートシンク部材５に位置決めされて取り付けられている。
【００２３】
前記半導体型光源２の前記発光部２０の前記発光面は、前記リフレクタ４の前記反射面４０の前記第１焦点Ｆ１もしくはその近傍に位置する。前記半導体型光源２の前記発光部２０の前記発光面は、上に向いていて、前記リフレクタ４の前記反射面４０に対向する。
【００２４】
（投影レンズ３の説明）
前記投影レンズ３は、たとえば、ＰＣ材、ＰＭＭＡ材、ＰＣＯ材などの樹脂製のレンズからなるものである。すなわち、前記半導体型光源２から放射される前記光は、高い熱を持たないので、前記投影レンズ３として樹脂製のレンズを使用することができる。前記投影レンズ３は、前記半導体型光源２からの前記光であって、所定のメイン配光パターンたとえばロービーム配光パターン、所定のサブ配光パターンたとえば付加配光パターンを、外部すなわち車両の前方に照射する。
【００２５】
前記投影レンズ３は、非球面を基本とする投影レンズである。前記投影レンズ３は、後面の入射面３０と、前面の出射面３１と、外周縁部のフランジ部３２と、から構成されている。前記入射面３０は、前記リフレクタ４の前記反射面４０と対向する。前記入射面３０は、平面もしくは非球面のほぼ平面（前記反射面４０に対して凸面あるいは凹面）をなす。前記出射面３１は、非球面の凸面をなす。前記フランジ部３２には、複数の位置決め部としての円形孔３３と長円形切欠（もしくは長円形孔）３４とがそれぞれ設けられている。
【００２６】
前記投影レンズ３の前記円形孔３３と前記長円形切欠３４とに前記ヒートシンク部材５の２本の前記第２ピン５５がそれぞれ嵌合することにより、前記投影レンズ３は、前記ヒートシンク部材５に対して、前記入射面３０における上下方向および左右方向および回転方向の位置が決められる。前記投影レンズ３の前記フランジ部３２は、前記ヒートシンク部材５の前記垂直取付部５３に環状形状のリテーナ３５により取り付けられている。前記投影レンズ３は、前記ヒートシンク部材５に対して、前記入射面３０の垂直方向（前後方向）の位置が決められる。この結果、前記投影レンズ３は、前記ヒートシンク部材５に位置決めされて取り付けられている。前記投影レンズ３の前記フランジ部３２と前記ヒートシンク部材５の前記垂直取付部５３との間には、前記プレート７が緩衝部材や断熱部材として介在されている。
【００２７】
前記投影レンズ３のレンズ焦点Ｆ３（物空間側の焦点面であるメリジオナル像面）は、前記反射面４０の前記第２焦点Ｆ２に一致もしくはほぼ一致する。これにより、前記レンズ焦点Ｆ３は、前記第１焦点Ｆ１よりも上側に位置する。この結果、前記投影レンズ３は、前記反射面４０の前記第２焦点Ｆ２の上側への回転移動量に対応して上側に移動する。すなわち、前記投影レンズ３のレンズ軸Ｚ１は、前記反射面４０の前記第２焦点Ｆ２の上側への回転移動量に対応して上側に移動する。これにより、前記光軸Ｚ２と、前記レンズ軸Ｚ１とは、前記第２焦点Ｆ２あるいは前記レンズ焦点Ｆ３もしくはその近傍において交差する。なお、通常のプロジェクタタイプのランプユニットにおけるレンズ軸（図示せず）は、光軸と一致もしくはほぼ一致する。すなわち、通常のプロジェクタタイプのランプユニットにおける第１焦点と第２焦点とレンズ焦点とは、同じ高さの水平線上に位置しているので、レンズ軸は、光軸と同様に水平であって、光軸と一致もしくはほぼ一致する。
【００２８】
（位置決め部３３、３４、５５の説明）
前記投影レンズ３の前記円形孔３３および前記長円形切欠３４と前記ヒートシンク部材５の２本の前記第２ピン５５とは、図１、図６の正面図（正面視）に示すように、前記投影レンズ３の前記レンズ軸Ｚ１よりも下側に位置する。すなわち、前記投影レンズ３の複数の位置決め部としての前記円形孔３３および前記長円形切欠３４と、前記ヒートシンク部材５の複数の位置決め部としての２本の前記第２ピン５５とは、複数の前記位置決め部同士を結ぶ線分（図６中の二点鎖線に示すように、前記円形孔３３および前記第２ピン５５と、前記長円形切欠３４および前記第２ピン５５と、を結ぶ線分）が前記投影レンズ３のレンズ軸Ｚ１を通らない位置に配置されている。前記円形孔３３と前記第２ピン５５との間の隙間は、前記長円形切欠３４と前記第２ピン５５との間の隙間とほぼ同等かもしくは若干小さい。
【００２９】
（シェード６の説明）
前記シェード６は、光不透過部材、この例では金属（ＳＵＳ）板から構成されている。前記シェード６は、前記金属板にプレス絞り加工を施して形成されている。前記シェード６は、図２に示すように、シェード部６０と、２次反射面部６１と、取付部６２と、から一体に構成されている。前記シェード６は、前記リフレクタ４および前記半導体型光源２と前記投影レンズ３との間に配置されている。前記シェード６の前記取付部６２が、前記ヒートシンク部材５の前記水平取付部５０に、位置決めされてスクリュー（図示せず）などにより取り付けられている。  
【００３０】
前記シェード部６０は、前記投影レンズ３と前記半導体型光源２との間に配置されている。前記シェード部６０は、前記半導体型光源２からの前記光であって前記リフレクタ４の前記反射面４０で反射された前記反射光の一部をカットオフしカットオフされていない前記反射光でカットオフラインおよびエルボー点を有する前記ロービーム配光パターンを形成する。前記シェード部６０は、前記レンズ軸Ｚ１よりも下側に位置する。前記シェード部６０の上端には、前記カットオフラインを形成するエッジが設けられている。前記エッジは、前記第２焦点Ｆ２あるいは前記レンズ焦点Ｆ３もしくはその近傍に位置する。
【００３１】
前記２次反射面部６１は、前記シェード部６０と前記半導体型光源２との間に配置されている。前記２次反射面部６１は、前記半導体型光源２よりも上側に位置する。すなわち、前記２次反射面部６１は、前記レンズ軸Ｚ１に沿って位置する。前記２次反射面部６１は、前記半導体型光源２からの前記光であって前記リフレクタ４の前記反射面４０で反射された前記反射光の一部を前記付加配光パターンとして前記投影レンズ３側に反射させる。前記２次反射面部６１は、平面（平板）形状に形成されている。前記２次反射面部６１の表面には、表面処理（めっき処理）などにより反射面が設けられている。なお、前記２次反射面部６１が高反射率の素材から構成されているのであれば、表面処理が不要である。
【００３２】
（実施形態の作用の説明）
この実施形態における車両用灯具１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。
【００３３】
半導体型光源２を点灯発光させる。すると、半導体型光源２から放射された光は、リフレクタ４の反射面４０で投影レンズ３およびシェード６側に反射する。その反射光の一部は、シェード６のシェード部６０および２次反射面部６１により遮蔽される。遮蔽されなかった残りの反射光は、投影レンズ３を透過してカットオフラインおよびエルボー点を有するロービーム配光パターンとして、投影レンズ３を透過して外部すなわち車両の前方に照射される。
【００３４】
また、反射光の一部は、シェード６の２次反射面部６１において反射して、付加配光パターンとして、投影レンズ３を透過して外部すなわち車両の前方に照射される。さらに、半導体型光源２からの直射光（図示せず）が所定の配光パターンこの例ではオーバーヘッドサイン配光パターンとして、投影レンズ３を透過して外部すなわち車両の前方に照射される。
【００３５】
（実施形態の効果の説明）
この実施形態における車両用灯具１は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。
【００３６】
この実施形態における車両用灯具１は、半導体型光源２と投影レンズ３とがヒートシンク部材５に、複数の位置決め部（半導体型光源２の円形孔２２、長円形切欠２３およびヒートシンク部材５の第１ピン５４、投影レンズ３の円形孔３３、長円形切欠３４およびヒートシンク部材５の第２ピン５５）により位置決めされて、かつ、スクリュー２４、リテーナ３５により取り付けられている。この結果、半導体型光源２と投影レンズ３との相対位置精度において、ヒートシンク部材５との取付公差が存在するだけである。このために、従来の車両用灯具と比較して、半導体型光源２と投影レンズ３との相対位置精度を高精度に向上させることができる。
【００３７】
特に、この実施形態における車両用灯具１のように、半導体型光源２からの直射光がたとえばオーバーヘッドサイン配光パターンとして、投影レンズ３を透過して外部すなわち車両の前方に照射される場合においては、オーバーヘッドサイン配光パターンを高精度に配光制御することができ、オーバーヘッドサイン配光パターンの性能を向上させることができる。
【００３８】
その上、この実施形態における車両用灯具１は、リフレクタ４やシェード６がヒートシンク部材５の水平取付部５０に取り付けられている。このために、半導体型光源２とリフレクタ４およびシェード６との相対位置精度、また、投影レンズ３とリフレクタ４およびシェード６との相対位置精度を高精度に向上させることができる。
【００３９】
この実施形態における車両用灯具１は、投影レンズ３とヒートシンク部材５との複数の位置決め部（投影レンズ３の円形孔３３、長円形切欠３４およびヒートシンク部材５の第２ピン５５）は、投影レンズ３のレンズ軸Ｚ１よりも下側に位置する。すなわち、図１、図６の正面図（正面視）に示すように、投影レンズ３とヒートシンク部材５との複数の位置決め部（投影レンズ３の円形孔３３、長円形切欠３４およびヒートシンク部材５の第２ピン５５）は、複数の位置決め部同士（円形孔３３および第２ピン５５と、長円形切欠３４および第２ピン５５と）を結ぶ線分（図６中の二点鎖線参照）が投影レンズ３のレンズ軸Ｚ１を通らない位置に配置されている。このために、投影レンズ３のフランジ部３２のうち円形孔３３、長円形切欠３４が位置する部分の外形の大きさが、位置決め部が投影レンズ３のレンズ軸Ｚ１を通る左右水平方向の高さに位置する場合と比較して、小さい。この結果、複数個のランプユニットで同一の配光パターンを形成する場合、たとえば、図６に示すように、２個のランプユニット２、３、４、５、６、７が左右に水平に配置された場合、２個のランプユニット２、３、４、５、６、７の間の隙間を小さくすることができ、同一の配光パターンを形成することができる。なお、図６以外に、２個のランプユニット２、３、４、５、６、７が上下にあるいは斜めに配置された場合、２個のランプユニット２、３、４、５、６、７の間の隙間を小さくすることができ、同一の配光パターンを形成することができる。
【００４０】
この実施形態における車両用灯具１は、図２に示すように、第２焦点Ｆ２およびレンズ焦点Ｆ３が第１焦点Ｆ１よりも上側に位置し、反射面４０の光軸Ｚ２とレンズ軸Ｚ１とが第２焦点Ｆ２あるいはレンズ焦点Ｆ３もしくはその近傍において交差する。このために、半導体型光源２がレンズ軸Ｚ１および光軸Ｚ２よりも下側に位置し、半導体型光源２が取り付けられているヒートシンク部材５の水平取付部５０もレンズ軸Ｚ１および光軸Ｚ２よりも下側に位置する。この結果、投影レンズ３のレンズ軸Ｚ１よりも下側において、ヒートシンク部材５の水平取付部５０および水平延長部５２、また、投影レンズ３とヒートシンク部材５との位置決め部（投影レンズ３の円形孔３３、長円形切欠３４およびヒートシンク部材５の第２ピン５５）などを集中して配置させて設けることができる。これにより、投影レンズ３やヒートシンク部材５の構造が簡略化されて製造が簡単となり製造コストを安価にすることができる。
【００４１】
（実施形態以外の例の説明）
なお、この実施形態においては、樹脂製の投影レンズ３と金属製ダイカストからなるヒートシンク部材５との間には、樹脂製のプレート７が介在されているものである。ところが、この発明においては、ヒートシンク部材として樹脂からなるヒートシンク部材を使用するものであれば、投影レンズとヒートシンク部材との間にプレートを介在させる必要がない。
【００４２】
また、この実施形態においては、位置決め部を２個もしくは２本設けたものである。ところが、この発明においては、位置決め部を３個もしくは３本以上設けても良い。この場合においては、位置決め部同士を結ぶ線分が投影レンズ３のレンズ軸Ｚ１を通らないようにする。
【符号の説明】
【００４３】
１  車両用灯具
２  半導体型光源
２０  発光部
２１  基板部
２２  円形孔
２３  長円形切欠
２４  スクリュー
３  投影レンズ
３０  入射面
３１  出射面
３２  フランジ部
３３  円形孔
３４  長円形切欠
３５  リテーナ
４  リフレクタ
４０  反射面
５  ヒートシンク部材
５０  水平取付部
５１  フィン部
５２  水平延長部
５３  垂直取付部
５４  第１ピン
５５  第２ピン
６  シェード
６０  シェード部
６１  ２次反射面部
６２  取付部
７  プレート
Ｆ１  第１焦点
Ｆ２  第２焦点
Ｆ３  レンズ焦点
Ｚ１  レンズ軸
Ｚ２  光軸
【図１】
2014175102.tif 000003
【図２】
2014175102.tif 000004
【図３】
2014175102.tif 000005
【図４】
2014175102.tif 000006
【図５】
2014175102.tif 000007
【図６】
2014175102.tif 000008