(57)【要約】  本開示の一実施の形態の光源装置は、回転可能に構成された基板と、基板の中央に配置された蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する光源と、基板のうち、当該基板の中央以外の部分を支持する支持部とを備えている。これにより、蛍光体層で生じた熱が、基板を介してモータに伝達し難い。
2016185861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記基板のうち、当該基板の中央以外の部分を支持する支持部と
を備えた
光源装置。
【請求項２】
前記支持部は、前記基板のうち、前記蛍光体層と非対向の部分を支持する
請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記支持部は、前記基板のうち、前記蛍光体層と非対向の部分だけを支持する
請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記支持部は、少なくとも前記蛍光体層と対向する部分に窪みが形成された第１凹部を有し、
前記第１凹部は、前記基板のうち、前記蛍光体層と対向する部分と、前記支持部との間に空隙を形成する
請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記支持部は、前記蛍光体層と非対向の部分に複数の凸部を有し、
複数の前記凸部は、前記基板のうち、前記蛍光体層と対向する部分と、前記支持部との間に空隙を形成する
請求項３に記載の光源装置。
【請求項６】
前記支持部は、前記基板のうち、前記蛍光体層と非対向の部分と、前記基板のうち、前記蛍光体層と対向する部分の一部とを支持する
請求項２に記載の光源装置。
【請求項７】
前記支持部は、前記蛍光体層と対向する部分に複数の第２凹部を有し、
各前記第２凹部は、前記支持部と前記基板との間に空隙を形成する
請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
前記支持部は、前記第１凹部の底面に、モータのシャフトを固定する固定部を有する
請求項５に記載の光源装置。
【請求項９】
前記支持部は、前記第１凹部の底面のうち、前記固定部の周囲に、環状の第２凹部を有する
請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記基板および前記蛍光体層は、円板形状となっており、
前記蛍光体層は、前記基板と同心円状に配置されている
請求項２に記載の光源装置。
【請求項１１】
前記基板は、円板形状となっており、
前記蛍光体層は、環形状となっており、前記基板と同心円状に配置されている
請求項２に記載の光源装置。
【請求項１２】
当該光源装置は、前記支持部に連結されたモータを備え、
前記支持部は、前記モータの回転駆動力を前記基板に伝達するように構成されている
請求項２に記載の光源装置。
【請求項１３】
回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記基板のうち、当該基板の中央以外の部分を支持する支持部と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備えた
投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光源装置および投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等の投射型表示装置に用いられる光源として、長寿命であり色域の広い固体光源が注目されている。近年では、固体光源の光を蛍光体に照射することにより蛍光体から発せられる光を利用する光源装置がプロジェクタ等に利用されている。【０００３】
上記光源装置は、例えば、蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する固体光源とを備えている。蛍光体層の発光には、輝度飽和や温度消光という現象が存在する。これは、励起光の出力を高くした場合に、蛍光体層での変換損失の一部が熱に変わって蛍光体層が発熱し、蛍光変換効率が下がってしまう現象である。蛍光変換効率が低い状態では、効率のよい明るい光源装置は実現できない。そのため、蛍光体層は、熱伝導性の高い基板の表面に設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３０６０５号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、蛍光体層は、熱伝導性の高い基板に取り付けられたモータによって回転される。蛍光体層で生じた熱が、基板を介してモータに伝達した場合、モータの温度上昇によって、モータの信頼性が低下するという問題があった。
【０００６】
したがって、モータの温度上昇によるモータの信頼性の低下を抑制することの可能な光源装置および投射型表示装置を提供することが望ましい。
【０００７】
本開示の一実施形態に係る光源装置は、回転可能に構成された基板と、基板の中央に配置された蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する光源と、基板のうち、当該基板の中央以外の部分を支持する支持部とを備えている。
【０００８】
本開示の一実施形態に係る投射型表示装置は、回転可能に構成された基板と、基板の中央に配置された蛍光体層と、蛍光体層に励起光を照射する光源と、基板のうち、当該基板の中央以外の部分を支持する支持部とを備えている。この投射型表示装置は、さらに、光源から出射された励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、光変調部で生成された画像光を投射する投射部とを備えている。
【０００９】
本開示の一実施形態に係る光源装置および投射型表示装置では、基板のうち、当該基板の中央以外の部分を支持する支持部が設けられている。これにより、支持部が、蛍光体層の配置された、基板の中央全体を支持している場合と比べて、蛍光体層で生じた熱が、基板を介してモータに伝達し難い。
【００１０】
本開示の一実施形態に係る光源装置および投射型表示装置によれば、蛍光体層で生じた熱が基板を介してモータに伝達し難くなるようにしたので、モータの温度上昇によるモータの信頼性の低下を抑制することができる。なお、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る光源装置に用いられる蛍光体基板の断面構成例および平面構成例を表す図である。
【図２】図１の蛍光体基板の断面構成の一変形例を表す図である。
【図３】図１の蛍光体基板の断面構成の一変形例および平面構成の一変形例を表す図である。
【図４】図１の蛍光体基板に、アタッチメントを介してモータのシャフトを取り付けたときの断面構成例を表す図である。
【図５】図４において蛍光体基板に取り付けられた各部品を分解した様子を斜視的に表す図である。
【図６】図１の蛍光体基板に、アタッチメントを介してモータのシャフトを取り付けたときの断面構成例を表す図である。
【図７】図６において蛍光体基板に取り付けられた各部品を分解した様子を斜視的に表す図である。
【図８】図１の蛍光体基板に、アタッチメントを介してモータのシャフトを取り付けたときの断面構成例を表す図である。
【図９】図８において蛍光体基板に取り付けられた各部品を分解した様子を斜視的に表す図である。
【図１０】図１の蛍光体基板に、アタッチメントを介してモータのシャフトを取り付けたときの断面構成例を表す図である。
【図１１】図１０において蛍光体基板に取り付けられた各部品を分解した様子を斜視的に表す図である。
【図１２】図１の蛍光体基板に、アタッチメントを介してモータのシャフトを取り付けたときの断面構成例を表す図である。
【図１３】図１２において蛍光体基板に取り付けられた各部品を分解した様子を斜視的に表す図である。
【図１４】本開示の第１の実施の形態に係る光源装置の概略構成例を表す図である。
【図１５】図１４の光源装置における、蛍光体基板への励起光の照射の一例について説明するための図である。
【図１６】図１４の光源装置における、蛍光体基板への励起光の照射の一例について説明するための図である。
【図１７】図１４の光源装置における、蛍光体基板への励起光の照射の一例について説明するための図である。
【図１８】図１４の光源装置における、蛍光体基板への励起光の照射の一例について説明するための図である。
【図１９】本開示の第２の実施の形態に係る投射型表示装置の概略構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（蛍光体基板、光源装置）
２．第２の実施の形態（投射型表示装置）
【００１３】
＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
本開示の第１の実施の形態に係る光源装置に用いられる蛍光体基板１の構成について説明する。蛍光体基板１は、本開示の「蛍光体基板」の一具体例に対応する。図１は、本技術の第１の実施の形態に係る蛍光体基板１の断面構成例および平面構成例を表したものである。蛍光体基板１は、例えば、後述の光源装置２の光変換部２Ａ（図１４参照）に適用可能なものである。蛍光体基板１は、基板２０および蛍光体層１０を備えている。
【００１４】
基板２０は、回転可能に構成されており、例えば、回転対称となっている。基板２０は、後述のアタッチメント４２を介してシャフト４１に取り付けられたときに、例えば、後述のシャフト４１の回転軸ＡＸ１を中心に回転対称となるような形状となっている。基板２０は、例えば、図１（Ｂ）に示したように円板形状となっている。基板２０は、熱伝導率の高い材料によって構成されており、例えば、金属・合金系材料、セラミックス系材料、セラミックス金属混合系、サファイア等の結晶類、ダイヤモンド、またはガラスなどによって構成されている。ここで、金属・合金系材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｕＷなどが挙げられる。セラミックス系材料としては、例えば、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4、ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ3などが挙げられる。セラミックス金属混合系としては、例えば、ＳｉＣ−Ａｌ、ＳｉＣ−Ｍｇ、ＳｉＣ−Ｓｉなどが挙げられる。
【００１５】
基板２０の直径Ｄ２は、例えば、２０ｍｍ以上、１００ｍｍ以下となっている。基板２０の厚さは、例えば、０．３ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下となっている。基板２０は、単層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。基板２０が単層で構成されている場合、基板２０が反射率の高い材料によって構成されていることが好ましい。基板２０が複数の層で構成されている場合、基板２０の上面を構成する層が反射率の高い材料によって構成されていることが好ましい。
【００１６】
蛍光体層１０は、基板２０の中央に配置されている。蛍光体層１０は、例えば、図１（Ｂ）に示したように円板形状となっており、基板１０と同心円状に配置されている。蛍光体層１０は、特定の波長の光が入射すると、その特定の波長の光（入射光）によって励起されて、入射光の波長とは異なる波長域の光を発するものである。蛍光体層１０は、例えば、約４４５ｎｍの中心波長を持つ青色光によって励起されて黄色の蛍光（黄色光）を発する蛍光物質を含んでいる。蛍光体層１０は、例えば、青色光が入射すると、青色光の一部を、黄色光に変換するようになっている。蛍光体層１０に含まれる蛍光物質は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体（例えばＹ3Ａｌ5Ｏ12）である。ＹＡＧ系蛍光体は、約４４５ｎｍの中心波長を持つ青色光によって励起されて黄色の蛍光（黄色光）を発する蛍光物質の１つである。蛍光体層１０に含まれる蛍光物質がＹＡＧ系蛍光体である場合に、ＹＡＧ系蛍光体にＣｅがドープされていてもよい。
【００１７】
蛍光体層１０は、ＹＡＧ系蛍光体以外の酸化物蛍光体を含んで構成されていてもよい。蛍光体層１０は、酸化物蛍光体以外の蛍光体を含んで構成されていてもよく、例えば、酸窒化物蛍光体、窒化物系蛍光体、硫化物蛍光体、または、シリケート系蛍光体を含んで構成されていてもよい。ここで、酸窒化物蛍光体は、例えば、ＢＳＯＮ蛍光体（例えばＢａ3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ2+）である。窒化物系蛍光体は、例えば、ＣＡＳＮ蛍光体(例えばＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ)、または、ＳｉＡｌＯＮ蛍光体である。硫化物蛍光体は、例えば、ＳＧＳ蛍光体(例えばＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ)である。シリケート系蛍光体は、例えば、ＴＥＯＳ蛍光体(例えばＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）4)である。
【００１８】
蛍光体層１０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を保持するバインダとを含んで構成されている。蛍光体層１０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を無機材料で固めたものであってもよい。蛍光体層１０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を保持するバインダとを含んだものを基板２０上に塗布することにより形成されたものであってもよい。蛍光体層１０は、例えば、粉体の蛍光体と、粉体の蛍光体を保持するバインダ（例えばセラミックス材料）とを含んだものを焼結することにより形成されたものであってもよい。なお、蛍光体層１０に含まれる粉体の蛍光体は、例えば、上述した各種蛍光体である。蛍光体層１０は、蛍光体材料で構成された多結晶板であってもよい。多結晶板は、蛍光体材料で構成された多結晶材を板状に加工することにより形成される。
【００１９】
基板２０および蛍光体層１０は、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差が１ｍあたり、１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されていることが好ましい。蛍光体層１０が、ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体で構成された多結晶板である場合、蛍光体層１０の線膨張係数は、１ｍあたり、約８．０ｘ１０-6ｍ／℃となる。基板２０が、チタン合金で構成されている場合、基板２０の線膨張係数は、１ｍあたり、約８．４ｘ１０-6ｍ／℃となる。従って、蛍光体層１０が、ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体で構成された多結晶板であり、かつ、基板２０が、チタン合金で構成されている場合には、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差は、１ｍあたり、０．４×１０-6ｃｍ／℃となる。つまり、蛍光体層１０が、セラミックス材料によって構成された多結晶板であり、かつ、基板２０が、チタン合金で構成されている場合には、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差が、１ｍあたり、１×１０-6ｃｍ／℃以下となる。
【００２０】
基板２０が、線膨張係数の大きな材料、例えば、アルミニウム（１ｍあたり、２３ｘ１０-6ｃｍ／℃）、ステンレス（１ｍあたり、１７ｘ１０-6ｃｍ／℃）、銅（１ｍあたり、１７ｘ１０-6ｃｍ／℃）で構成されていてもよい。ただし、この場合には、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差は、１ｍあたり、１×１０-6ｃｍ／℃よりもはるかに大きな値となる。
【００２１】
例えば、蛍光体層１０をセラミックス材料で構成し、基板２０をアルミニウムで構成したとする。さらに、例えば、蛍光体層１０の直径を２０ｍｍとし、室温２０℃にて、蛍光体層１０の温度を２００℃にし、基板２０の温度を１５０℃としたとする。このときの膨張量は、それぞれ、
蛍光体層１０：  １４．４ｍｍ
基板２０：      ２９．９ｍｍ
となり、膨張量の差が、概略１５．５ｍｍとなる。
【００２２】
一方、例えば、蛍光体層１０をセラミックス材料で構成し、基板２０をチタン合金で構成したとする。さらに、例えば、蛍光体層１０の直径を２０ｍｍとし、室温２０℃にて、蛍光体層１０の温度を２００℃にし、基板２０の温度を１５０℃としたとする。このときの膨張量は、それぞれ、
蛍光体層１０：  １４．４ｍｍ
基板２０：      １０．９ｍｍ
となり、膨張量の差が、概略３．５ｍｍとなり、上記の膨張量の１／５にまで小さくなる。
【００２３】
蛍光体層１０の直径Ｄ１は、例えば、３ｍｍ以上、６０ｍｍ以下となっている。基板２０の直径Ｄ２が２０ｍｍとなっているときに、蛍光体層１０の直径Ｄ１は、例えば、３ｍｍとなっている。基板２０の直径Ｄ２が１００ｍｍとなっているときに、蛍光体層１０の直径Ｄ１は、例えば、６０ｍｍとなっている。蛍光体層１０は、単層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。蛍光体層１０が複数の層で構成されている場合、蛍光体層１０のうち、基板２０側の面（下面）を構成する層が反射率の高い材料を含んで構成されていてもよい。
【００２４】
蛍光体基板１は、さらに、例えば、図１に示したように、基板２０と蛍光体層１０との間に、基板２０および蛍光体層１０を互いに固定する固定層３０を備えていてもよい。固定層３０は、例えば、有機接着材、または、無機接着剤、低融点ガラス、または半田を含んで構成されている。固定層３０として用いられる有機接着材は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、または、フッ素樹脂である。固定層３０として用いられる無機接着材は、例えば、シリカ接着剤、アルミナ接着剤、または、セラミック系接着剤である。低融点ガラスは、例えば、フリットガラス、または、ケイ酸塩ガラスである。
【００２５】
なお、例えば、図２に示したように、蛍光体基板１において、固定層３０が省略されていてもよい。この場合、蛍光体層１０は、固定層３０を介さずに、基板２０に直接、固定されている。この場合に、基板２０および蛍光体層１０に含まれるバインダがセラミックス材料を含んで構成されていてもよい。このとき、基板２０および蛍光体層１０は、例えば、セラミックス材料を含む複数の層を互いに貼り合わせた状態で焼結することにより形成されたものであってもよい。
【００２６】
蛍光体基板１において、固定層３０が省略されている場合に、基板２０と蛍光体層１０とは、例えば、常温接合またはオプティカルコンタクトによって互いに接合されていてもよい。常温接合には、表面活性化結合と、原子拡散接合とが存在する。表面活性化結合とは、物質の接合面を真空中で表面処理し、活性化することで、接着剤や熱、圧力などを加えずに２つの物質を接合する接合方法を指している。アルゴンスパッタなどにより、物質の接合面に存在する酸化物や不純物を除去することで、物質の接合面が活性化される。原子拡散接合とは、物質の接合面に超高真空中で微細結晶膜を形成し、２つの薄膜を真空中で重ね合わせることで、常温、無加圧、無電圧で２つの物質を接合する接合方法を指している。オプティカルコンタクトとは、精密研磨された平面同士を密着させることにより、平面の分子に相互作用を働かせ、平面の分子を内部の分子のように安定させる接合方法を指している。
【００２７】
なお、蛍光体層１０は、例えば、図３に示したように、蛍光体層１０の中央に開口１０Ｈを有する環形状となっていてもよい。このとき、蛍光体層１０は、例えば、基板２０と同心円状に配置されている。また、このとき、蛍光体層１０の直径（外径）は、上述したＤ１と等しくなっている。蛍光体層１０の内径（開口１０Ｈの直径）は、蛍光体層１０に照射する励起光の照射領域（後述の光照射領域１０Ｂ（図１４参照））の内径よりも小さくなっている。
【００２８】
図４は、蛍光体基板１に、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられているときの、蛍光体基板１、アタッチメント４２、シャフト４１およびネジ４３の断面構成例を表したものである。図５は、図４において蛍光体基板１に取り付けられた各部品を分解した様子を斜視的に表したものである。なお、図４には、図１に記載の蛍光体基板１に、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられている様子が例示されている。なお、図１に記載の蛍光体基板１の代わりに、図３に記載の蛍光体基板１に対して、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられていてもよい。
【００２９】
アタッチメント４２は、蛍光体基板１と、モータのシャフト４１の先端とを互いに接続するためのものである。アタッチメント４２は、本開示の「支持部」の一具体例に対応する。アタッチメント４２は、回転可能に構成されており、例えば、回転対称となっている。アタッチメント４２は、例えば、円板形状となっている。アタッチメント４２は、基板２０の中央以外の部分を支持するようになっている。アタッチメント４２は、基板２０のうち、蛍光体層１０と非対向の部分を支持するようになっている。アタッチメント４２は、例えば、図４に示したように、基板２０のうち、蛍光体層１０と非対向の部分だけを支持するようになっている。つまり、アタッチメント４２は、例えば、基板２０のうち、蛍光体層１０の直下の部分を避けるようにして、基板２０に固定される。
【００３０】
シャフト４１は、アタッチメント４２の底面に固定され、例えば、接着剤などによってアタッチメント４２の底面に固定される。アタッチメント４２は、アタッチメント４２がシャフト４１に取り付けられたときに、例えば、シャフト４１の回転軸ＡＸ１を中心に回転対称となるような形状となっている。アタッチメント４２は、例えば、少なくとも蛍光体層１０と対向する部分に窪みが形成された凹部４２Ａを有している。凹部４２Ａが、本技術の「第１凹部」「凹部」の一具体例に対応する。凹部４２Ａは、基板２０のうち、蛍光体層１０と対向する部分と、アタッチメント４２との間に空隙を形成する。
【００３１】
アタッチメント４２は、例えば、アタッチメント４２の外縁に、ネジ４３を嵌め込むための複数の開口４２Ｂを有している。基板２０は、アタッチメント４２が基板２０に取り付けられたときに各開口４２Ｂと対応する箇所に、ネジ４３を嵌め込むための開口２１を１つずつ有している。ネジ４３が開口４２Ｂおよび開口２１に嵌め込まれることにより、アタッチメント４２が基板２０に固定される。なお、開口４２Ｂ、開口２１およびネジ４３は、省略されてもよい。ただし、その場合には、アタッチメント４２は、例えば、接着剤などを介して基板２０に固定される。
【００３２】
図６は、蛍光体基板１に、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられているときの、蛍光体基板１、アタッチメント４２、シャフト４１およびネジ４３の断面構成例を表したものである。図７は、図６において蛍光体基板１に取り付けられた各部品を分解した様子を斜視的に表したものである。なお、図６には、図１に記載の蛍光体基板１に、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられている様子が例示されている。なお、図１に記載の蛍光体基板１の代わりに、図３に記載の蛍光体基板１に対して、タッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられていてもよい。
【００３３】
アタッチメント４２は、例えば、図６、図７に示したように、シャフト４１の先端部分を嵌め込むための開口４２Ｃを有している。開口４２Ｃは、本開示の「固定部」の一具体例に対応する。開口４２Ｃは、凹部４２Ａの底面に設けられており、モータのシャフト４１を固定するものである。シャフト４１は、シャフト４１の先端部分が開口４２Ｃに嵌め込まれることにより、アタッチメント４２に固定される。このとき、シャフト４１は、例えば、図６、図７に示したように、シャフト４１の先端部分に、開口４２Ｃの形状および大きさに対応した凸部４１Ａを有していることが好ましい。
【００３４】
図８は、蛍光体基板１に、アタッチメント４４を介してモータのシャフト４１が取り付けられているときの、蛍光体基板１、アタッチメント４４、シャフト４１およびネジ４３の断面構成例を表したものである。図９は、図８において蛍光体基板１に取り付けられた各部品を分解した様子を斜視的に表したものである。なお、図８には、図１に記載の蛍光体基板１に、アタッチメント４４を介してモータのシャフト４１が取り付けられている様子が例示されている。なお、図１に記載の蛍光体基板１の代わりに、図３に記載の蛍光体基板１に対して、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられていてもよい。
【００３５】
アタッチメント４４は、蛍光体基板１と、モータのシャフト４１の先端とを互いに接続するためのものである。アタッチメント４４は、本開示の「支持部」の一具体例に対応する。アタッチメント４４は、回転可能に構成されており、例えば、回転対称となっている。アタッチメント４４は、例えば、円板形状となっている。アタッチメント４４は、基板２０の中央以外の部分を支持するようになっている。アタッチメント４４は、基板２０のうち、蛍光体層１０と非対向の部分を支持するようになっている。アタッチメント４４は、例えば、図８に示したように、基板２０のうち、蛍光体層１０と非対向の部分だけを支持するようになっている。つまり、アタッチメント４４は、例えば、基板２０のうち、蛍光体層１０の直下の部分を避けるようにして、基板２０に固定される。
【００３６】
シャフト４１は、アタッチメント４４の底面に固定される。シャフト４１は、例えば、後述の開口４４Ｃなどによってアタッチメント４４の底面に固定されてもよいし、接着剤などによってアタッチメント４４の底面に固定されてもよい。アタッチメント４４はシャフト４１に取り付けられたときに、例えば、シャフト４１の回転軸ＡＸ１を中心に回転対称となるような形状となっている。
【００３７】
アタッチメント４４は、例えば、アタッチメント４４の上面の外縁に、ネジ４３を嵌め込むための複数の凹部４４Ｂを有している。アタッチメント４４は、さらに、例えば、アタッチメント４４の上面の外縁（すなわち、蛍光体層１０と非対向の部分）に、複数の凸部４４Ａを有している。凸部４４Ａは、本開示の「凸部」の一具体例に対応する。複数の凸部４４Ａは、基板２０のうち、蛍光体層１０と対向する部分と、アタッチメント４２との間に空隙を形成する。各凸部４４Ａは、上面に、１または複数の凹部４４Ｂを有している。基板２０は、アタッチメント４４が基板２０に取り付けられたときに各凹部４４Ｂと対応する箇所に、ネジ４３を嵌め込むための開口２１を有している。ネジ４３が凹部４４Ｂおよび開口２１に嵌め込まれることにより、アタッチメント４４が基板２０に固定される。なお、凹部４４Ｂ、開口２１およびネジ４３は、省略されてもよい。ただし、その場合には、アタッチメント４４の各凸部４４Ａが、例えば、接着剤などを介して基板２０に固定される。
【００３８】
図１０は、蛍光体基板１に、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられているときの、蛍光体基板１、アタッチメント４２、シャフト４１およびネジ４３の断面構成例を表したものである。図１１は、図１０において蛍光体基板１に取り付けられた各部品を分解した様子を斜視的に表したものである。なお、図１０には、図１に記載の蛍光体基板１に、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられている様子が例示されている。なお、図１に記載の蛍光体基板１の代わりに、図３に記載の蛍光体基板１に対して、アタッチメント４２を介してモータのシャフト４１が取り付けられていてもよい。
【００３９】
アタッチメント４２は、例えば、図１０、図１１に示したように、凹部４２Ａの底面のうち、シャフト４１の固定される箇所（例えば、開口４２Ｃ）の周囲に、環状の凹部４２Ｄを有している。凹部４２Ｄが、本開示の「第３凹部」の一具体例に対応する。これにより、例えば、図１０の矢印に示したように、蛍光体層１０（熱源）とシャフト４１との距離が長くなる。
【００４０】
図１２は、蛍光体基板１に、アタッチメント４５を介してモータのシャフト４１が取り付けられているときの、蛍光体基板１、アタッチメント４５、シャフト４１およびネジ４３の断面構成例を表したものである。図１３は、図１２において蛍光体基板１に取り付けられた各部品を分解した様子を斜視的に表したものである。なお、図１２には、図１に記載の蛍光体基板１に、アタッチメント４５を介してモータのシャフト４１が取り付けられている様子が例示されている。なお、図１に記載の蛍光体基板１の代わりに、図３に記載の蛍光体基板１に対して、アタッチメント４５を介してモータのシャフト４１が取り付けられていてもよい。
【００４１】
アタッチメント４５は、蛍光体基板１と、モータのシャフト４１の先端とを互いに接続するためのものである。アタッチメント４５は、本開示の「支持部」の一具体例に対応する。アタッチメント４５は、回転可能に構成されており、例えば、回転対称となっている。アタッチメント４５は、例えば、円板形状となっている。アタッチメント４５は、基板２０の中央以外の部分を支持するようになっている。アタッチメント４５は、基板２０のうち、蛍光体層１０と非対向の部分を支持するようになっている。アタッチメント４５は、例えば、図１２に示したように、基板２０のうち、蛍光体層１０と非対向の部分と、基板２０のうち、蛍光体層１０と対向する部分の一部とを支持するようになっている。
【００４２】
シャフト４１は、アタッチメント４５の底面に固定される。シャフト４１は、例えば、上述の開口４２Ｃなどによってアタッチメント４５の底面に固定されてもよいし、接着剤などによってアタッチメント４５の底面に固定されてもよい。アタッチメント４５は、アタッチメント４５がシャフト４１に取り付けられたときに、例えば、シャフト４１の回転軸ＡＸ１を中心に回転対称となるような形状となっている。アタッチメント４５は、例えば、蛍光体層１０と対向する部分に複数の凹部４５Ａを有している。凹部４５Ａが、本技術の「第２凹部」の一具体例に対応する。各凹部４５Ａは、基板２０と、アタッチメント４５との間に空隙を形成する。
【００４３】
アタッチメント４５は、例えば、アタッチメント４５の外縁に、ネジ４３を嵌め込むための複数の開口４５Ｂを有している。基板２０は、アタッチメント４５が基板２０に取り付けられたときに各開口４５Ｂと対応する箇所に、ネジ４３を嵌め込むための開口２１を１つずつ有している。ネジ４３が開口４５Ｂおよび開口２１に嵌め込まれることにより、アタッチメント４５が基板２０に固定される。なお、開口４５Ｂ、開口２１およびネジ４３は、省略されてもよい。ただし、その場合には、アタッチメント４５は、例えば、接着剤などを介して基板２０に固定される。
【００４４】
（光源装置２）
次に、本開示の第１の実施の形態に係る光源装置２について説明する。図１４は、上述の蛍光体基板１およびアタッチメント４２，４４，４５を用いた光源装置２の概略構成例を表したものである。光源装置２は、上述の蛍光体基板１およびアタッチメント４２，４４，４５を光変換部２Ａに適用したものである。光源装置２は、光変換部２Ａおよび光源部２Ｂを備えている。
【００４５】
光源部２Ｂは、光変換部２Ａに対して励起光Ｌ１を照射するためのものである。光源部２Ｂが、本開示の「光源」の一具体例に対応する。光源部２Ｂは、例えば、２つの光源１１１と、集光ミラー１１２，１１３，１１４と、ダイクロイックミラー１１５とを有している。各光源１１１は、蛍光体層１０を励起させるのに適した波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する光（励起光Ｌ１）を出射するようになっている。蛍光体層１０が、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲内の波長を有する光（青色光）によって励起されて黄色の蛍光を発する蛍光物質を含んでいるとする。この場合、各光源１１１は、例えば、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲内に、発光強度のピーク波長を有する青色光を、励起光Ｌ１として出射する半導体レーザまたは発光ダイオードを含んで構成されている。
【００４６】
集光ミラー１１２，１１３は、例えば、凹面反射鏡であり、２つの光源１１１から出射された光（励起光Ｌ１）を、集光ミラー１１４に向けて反射するとともに集光するようになっている。集光ミラー１１４は、例えば、凸面反射鏡であり、集光ミラー１１２，１１３からの反射光を略平行な光にして、蛍光体層１０に向けて反射するようになっている。
【００４７】
ダイクロイックミラー１１５は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させるようになっている。ダイクロイックミラー１１５は、２つの光源１１１から出射された光（励起光Ｌ１）を透過し、蛍光体層１０から出射された光（蛍光Ｌ２）を反射するようになっている。ダイクロイックミラー１１５は、また、後述の光源１１７から出射された光Ｌ３を透過するようになっている。ここで、ダイクロイックミラー１１５で反射された後の蛍光Ｌ２の進行方向と、光Ｌ３の進行方向とは、互いに等しくなっている。従って、ダイクロイックミラー１１５は、蛍光Ｌ２と光Ｌ３とを互いに混合し、混合光を所定の方向に出射するようになっている。光Ｌ３は、励起光Ｌ１と共通の波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する光である。励起光Ｌ１が４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲内に、発光強度のピーク波長を有する青色光である場合、光Ｌ３も、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲内に、発光強度のピーク波長を有する青色光である。
【００４８】
光源部２Ｂは、光変換部２Ａから出力された光（蛍光Ｌ２）に混ぜ合わせることにより白色光Ｌｗを生成することの可能な光Ｌ３を生成するためのものでもある。光源部２Ｂは、さらに、例えば、１つの光源１１７と、集光レンズ１１６とを有している。光源１１７は、光Ｌ３を出射するようになっている。光源１１７は、光Ｌ３を出射する半導体レーザまたは発光ダイオードを含んで構成されている。集光レンズ１１６は、ダイクロイックミラー１１５で生成された混合光（白色光Ｌｗ）を集光し、他の光学システムに向けて出射するようになっている。
【００４９】
光変換部２Ａは、光源部２Ｂに対して、励起光Ｌ１の波長範囲とは異なる波長範囲内に、発光強度のピークを有する蛍光Ｌ２を出力するためのものである。光変換部２Ａは、光源部２Ｂから出射された光を励起光Ｌ１として蛍光Ｌ２を光源部２Ｂに出力するようになっている。光変換部２Ａは、蛍光体基板１と、アタッチメント４２，４４，４５を介して蛍光体基板１と連結されたモータ１２１と、蛍光体基板１の上面と所定の間隙を介して対向する位置に配置された集光レンズ１２２とを有している。モータ１２１が、本開示の「モータ」の一具体例に対応する。アタッチメント４２，４４，４５は、モータ１２１の回転駆動力を基板２０に伝達するように構成されている。集光レンズ１２２は、光源部２Ｂから入力された励起光Ｌ１を集光して、蛍光体層１０のうち所定の位置を照射するためのものである。集光レンズ１２２は、例えば、レンズ１２２ａおよびレンズ１２２ｂを含んで構成されている。
【００５０】
図１５、図１６は、光源装置２における、蛍光体基板１への励起光Ｌ１の照射の一例を表したものである。集光レンズ１２２は、集光レンズ１２２で集光された後の励起光Ｌ１が蛍光体層１０の上面の外縁を照射するように構成されている。ここで、蛍光体層１０が回転していないときに、蛍光体層１０において、励起光Ｌ１によって照射される部分を光照射点１０Ａとする。蛍光体層１０が励起光Ｌ１によって照射される際には、蛍光体層１０は、基板２０と共に回転軸ＡＸ１を中心として回転するので、励起光Ｌ１は、蛍光体層１０が回転している間、蛍光体層１０の上面の外縁を環状に照射する。従って、光照射点１０Ａは、蛍光体層１０が回転している間、蛍光体層１０の上面の外縁を移動する。なお、図１６の光照射領域１０Ｂが、蛍光体層１０の上面において、光照射点１０Ａが通過する環状の領域に相当する。
【００５１】
ところで、励起光Ｌ１のエネルギー分布がガウシアン分布となっているとする。この場合、励起光Ｌ１のビーム径は、中心強度の１／ｅ2（＝１３．５％）以上の強度を持つ光束の直径に相当する。ここで、光照射点１０Ａの直径が、励起光Ｌ１のビーム径に等しいとする。このとき、光照射領域１０Ｂの線幅は、光照射点１０Ａの直径と等しいので、光照射領域１０Ｂの線幅は、励起光Ｌ１のビーム径に等しくなる。
【００５２】
ここで、励起光Ｌ１の全エネルギーの９９．９％以上が、励起光Ｌ１のビーム径の１．５２倍の直径の光束の中にある。従って、集光レンズ１２２が、励起光Ｌ１のビーム径（光照射点１０Ａの直径）の１．５２倍の直径の光束が蛍光体層１０の上面を照射するように、配置されていることが好ましい。励起光Ｌ１のビーム径（光照射点１０Ａの直径）が、光変換効率などの観点から３ｍｍとなっているとする。このとき、集光レンズ１２２は、蛍光体層１０の上面の端縁から、２．２８ｍｍ（＝３ｍｍ×１．５２／２）以上離れた位置に光照射点１０Ａの中心が位置するように、配置されていることが好ましい。
【００５３】
なお、集光レンズ１２２が、蛍光体層１０の上面の端縁から、２．２８ｍｍ（＝３ｍｍ×１．５２／２）だけ離れた位置に、光照射点１０Ａの中心が位置するように、配置されていてもよい。このとき、励起光Ｌ１のビーム径（光照射点１０Ａの直径）の１．５２倍の直径の光束は、蛍光体層１０の上面の端縁と、蛍光体層１０の上面の端縁から４．５６ｍｍ（＝２．２８ｍｍ×２）離れた位置との間の帯状の領域を照射することになる。従って、この場合には、蛍光体層１０のうち、蛍光体層１０の上面の端縁から４．５６ｍｍよりも遠く離れた部分は、励起光Ｌ２の生成には寄与していないことになる。そのため、蛍光体層１０は、励起光Ｌ２の生成に寄与する部分だけで構成されていてもよく、例えば、図１７、図１８に示したように、開口１０Ｈを有する環形状となっていてもよい。このとき、蛍光体層１０の線幅は、励起光Ｌ１のビーム径（光照射点１０Ａの直径）の１．５２倍の直径よりも大きくなっている。励起光Ｌ１のビーム径（光照射点１０Ａの直径）が、光変換効率などの観点から３ｍｍとなっている場合には、蛍光体層１０の線幅は、４．５６ｍｍよりも大きくなっている。
【００５４】
[効果]
次に、本実施の形態の蛍光体基板１および光源装置２の効果について説明する。
【００５５】
通常、蛍光体層の発光には、輝度飽和や温度消光という現象が存在する。これは、励起光の出力を高くした場合に、蛍光体層での変換損失の一部が熱に変わって蛍光体層が発熱し、蛍光変換効率が下がってしまう現象である。蛍光変換効率が低い状態では、効率のよい明るい光源装置は実現できない。そのため、蛍光体層は、熱伝導性の高い基板の表面に設けられる。
【００５６】
ところで、蛍光体層と、蛍光体層が設けられている基板とは、接着層などを介して互いに固定されていたり、常温接合やオプティカルコンタクトなどによって直接、互いに固定されていたりする。そのため、蛍光体層および基板のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板に反りが発生し、励起光の焦点位置がずれてしまった場合には、蛍光変換効率が悪化する虞がある。
【００５７】
しかし、本実施の形態では、基板２０の中央に蛍光体層１０が配置されている。これにより、蛍光体層１０および基板２０のそれぞれの熱膨張に起因する応力により基板２０に反りが発生した場合であっても、基板の外縁、または基板全体に蛍光体層が配置されている場合と比べて、蛍光体層１０の変位量を少なくすることができる。その結果、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。
【００５８】
また、本実施の形態において、基板２０および蛍光体層１０が、基板２０および蛍光体層１０の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃以下となる材料によって構成されている場合には、基板および蛍光体層が、基板および蛍光体層１０の線膨張係数の差が１×１０-6ｃｍ／℃を超える材料によって構成されている場合と比べて、蛍光体層１０の変位量を少なくすることができる。その結果、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができる。
【００５９】
また、通常、蛍光体層は、熱伝導性の高い基板に取り付けられたモータによって回転される。蛍光体層で生じた熱が、基板を介してモータに伝達した場合、モータの温度上昇によって、モータの信頼性が低下する虞がある。
【００６０】
しかし、本実施の形態では、基板２０のうち、基板２０の中央以外の部分を支持するアタッチメント４２，４４，４５が設けられている。これにより、アタッチメントが、蛍光体層１０の配置された、基板２０の中央全体を支持している場合と比べて、蛍光体層１０で生じた熱が、基板２０を介してモータ１２１に伝達し難い。その結果、モータ１２１の温度上昇によるモータ１２１の信頼性の低下を抑制することができる。
【００６１】
＜２．第２の実施の形態＞
[構成]
次に、本開示の第３の実施の形態に係るプロジェクタ５について説明する。プロジェクタ５は、本開示の「投射型表示装置」の一具体例に対応する。図２１は、本開示の第３の実施の形態に係るプロジェクタ５の概略面構成例を表したものである。プロジェクタ５は、上述の光源装置２または上述の光源装置４を備えている。プロジェクタ５は、さらに、画像生成システム６および投射光学系７を備えている。
【００６２】
画像生成システム６は、上述の光源装置２または上述の光源装置４から出射された光（白色光Ｌｗ）を映像信号に基づいて変調することにより複数色の画像光を生成し、生成した複数色の画像光を合成した上で、投影光学系７に出射するようになっている。画像生成システム６は、照明光学系６１０、画像生成部６２０および画像合成部６３０を有している。投射光学系７は、画像生成システム６から出射された画像光（合成された画像光）をスクリーンなどに投射するようになっている。画像生成システム６は、本開示の「光変調部」の一具体例に対応する。投射光学系７は、本開示の「投射部」の一具体例に対応する。
【００６３】
照明光学系６１０は、上述の光源装置２または上述の光源装置４から出射された光（白色光Ｌｗ）を複数の色光に分解するものである。照明光学系６１０は、例えば、インテグレータ素子６１１、偏光変換素子６１２、集光レンズ６１３、ダイクロイックミラー６１４，６１５およびミラー６１６〜６１８を有している。インテグレータ素子６１１は、例えば、フライアイレンズ６１１ａおよびフライアイレンズ６１１ｂを有している。フライアイレンズ６１１ａは、２次元配置された複数のマイクロレンズを有している。フライアイレンズ６１１ｂも、２次元配置された複数のマイクロレンズを有している。フライアイレンズ６１１ａは、上述の光源装置２または上述の光源装置４から出射された光（白色光Ｌｗ）を複数の光束に分割し、フライアイレンズ６１１ｂにおける各マイクロレンズに結像させるようになっている。フライアイレンズ６１１ｂは、二次光源として機能し、輝度の揃った複数の平行光を、偏光変換素子６１２に入射させるようになっている。ダイクロイックミラー６１４，６１５は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させるようになっている。ダイクロイックミラー６１４は、例えば、赤色光を選択的に反射するようになっている。ダイクロイックミラー６１５は、例えば、緑色光を選択的に反射するようになっている。
【００６４】
画像生成部６２０は、外部から入力された各色に対応する映像信号に基づいて、照明光学系６１０によって分解された各色光を変調し、各色の画像光を生成するものである。画像生成部６２０は、例えば、赤色光用のライトバルブ６２１、緑色光用のライトバルブ６２２、青色光用のライトバルブ６２３を有している。赤色光用のライトバルブ６２１は、外部から入力された赤色に対応する映像信号に基づいて、照明光学系６１０から入力された赤色光を変調し、赤色の画像光を生成するものである。緑色光用のライトバルブ６２２は、外部から入力された緑色に対応する映像信号に基づいて、照明光学系６１０から入力された緑色光を変調し、緑色の画像光を生成するものである。青色光用のライトバルブ６２３は、外部から入力された青色に対応する映像信号に基づいて、照明光学系６１０から入力された青色光を変調し、青色の画像光を生成するものである。
【００６５】
画像合成部６３０は、画像生成部６２０で生成された各色の画像光を合成し、カラー画像光を生成するものである。
【００６６】
[効果]
次に、本実施の形態のプロジェクタ５の効果について説明する。
【００６７】
本実施の形態では、光源として、上記実施の形態の光源装置２または上記実施の形態の光源装置４が用いられている。これにより、上記実施の形態の光源装置２または上記実施の形態の光源装置４において、熱膨張に起因する焦点位置のずれを低減することができるので、プロジェクタ５から出射されるカラー画像光の輝度が所望の値よりも低くなるのを抑制することができる。
【００６８】
以上、３つの実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記各実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
【００６９】
例えば、上記実施の形態では、本開示をプロジェクタ５の光源装置に適用する例が説明されていたが、例えば、本開示を照明装置に適用することももちろん可能である。照明装置としては、例えば、車両等のヘッドライドなどが挙げられる。
【００７０】
また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記基板のうち、当該基板の中央以外の部分を支持する支持部と
を備えた
光源装置。
（２）
前記支持部は、前記基板のうち、前記蛍光体層と非対向の部分を支持する
（１）に記載の光源装置。
（３）
前記支持部は、前記基板のうち、前記蛍光体層と非対向の部分だけを支持する
（１）または（２）に記載の光源装置。
（４）
前記支持部は、少なくとも前記蛍光体層と対向する部分に窪みが形成された第１凹部を有し、
前記第１凹部は、前記基板のうち、前記蛍光体層と対向する部分と、前記支持部との間に空隙を形成する
（３）に記載の光源装置。
（５）
前記支持部は、前記蛍光体層と非対向の部分に複数の凸部を有し、
複数の前記凸部は、前記基板のうち、前記蛍光体層と対向する部分と、前記支持部との間に空隙を形成する
（３）に記載の光源装置。
（６）
前記支持部は、前記基板のうち、前記蛍光体層と非対向の部分と、前記基板のうち、前記蛍光体層と対向する部分の一部とを支持する
（１）または（２）に記載の光源装置。
（７）
前記支持部は、前記蛍光体層と対向する部分に複数の第２凹部を有し、
各前記第２凹部は、前記支持部と前記基板との間に空隙を形成する
（６）に記載の光源装置。
（８）
前記支持部は、前記第１凹部の底面に、モータのシャフトを固定する固定部を有する
（５）に記載の光源装置。
（９）
前記支持部は、前記第１凹部の底面のうち、前記固定部の周囲に、環状の第２凹部を有する
（８）に記載の光源装置。
（１０）
前記基板および前記蛍光体層は、円板形状となっており、
前記蛍光体層は、前記基板と同心円状に配置されている
（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の光源装置。
（１１）
前記基板は、円板形状となっており、
前記蛍光体層は、環形状となっており、前記基板と同心円状に配置されている
（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の光源装置。
（１２）
当該光源装置は、前記支持部に連結されたモータを備え、
前記支持部は、前記モータの回転駆動力を前記基板に伝達するように構成されている
（１）ないし（１１）のいずれか１つに記載の光源装置。
（１３）
回転可能に構成された基板と、
前記基板の中央に配置された蛍光体層と、
前記蛍光体層に励起光を照射する光源と、
前記基板のうち、当該基板の中央以外の部分を支持する支持部と、
前記光源から出射された前記励起光を映像信号に基づいて変調することにより画像光を生成する光変調部と、
前記光変調部で生成された前記画像光を投射する投射部と
を備えた
投射型表示装置。
【００７１】
本出願は、日本国特許庁において２０１５年５月１５日に出願された日本特許出願番号第２０１５−０９９９２０号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
【００７２】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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