(57)【要約】フルカラーイメージを表示するのに適したレーザ投影機器（ＬＰＤ）が開示される。このＬＰＤは、改変されたラスタ走査を使って、イメージを制御可能なように生成するために、イメージデータを用いて、１つ以上のレーザによって生成されるレーザビームを変調する様々な技術を含む。本発明の一つの側面で提供されるレーザビームを変調する方法は、レーザビームを音響光学結晶に送達すること、および、レーザビームからの光学エネルギの少なくとも一部を少なくとも１つの副ビームに転換して、音響光学結晶の中に音響波を生成することを包含する。
2007521519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを音響光学結晶に送達することと、
該レーザビームからの光学エネルギの少なくとも一部を少なくとも１つの副ビームに転換するように、該音響光学結晶の中に音響波を生成することと
を包含する、レーザビームを変調する方法。
【請求項２】
前記音響光学結晶の中に音響波を生成することが、
該音響光学結晶と関連するピエゾアクチュエータに制御信号を印加することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記音響光学結晶と関連するピエゾアクチュエータに制御信号を印加することが、
イメージデータをＲＦ信号に変換することと、
該ＲＦ信号を該ピエゾアクチュエータに印加することと
をさらに包含する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記レーザビームからの光学エネルギの少なくとも一部を少なくとも１つの副ビームに転換するように、音響光学結晶の中に音響波を生成することが、
該レーザビームからの該光学エネルギの少なくとも一部を複数の副ビームに転換するように、該音響光学結晶の中に音響波を生成することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
レーザビームを電気光学デバイスに送達することと、
回転されたレーザビームを生成するために、イメージデータから決定された角度で該レーザビームの偏光を回転することと、
該回転されたレーザビームの回転角度に依存して、該レーザビームの一部をブロックするように、偏光子に該回転されたレーザビームを送達することと
を包含する、レーザビームを変調する方法。
【請求項６】
前記電気光学デバイスに送達されたレーザビームの偏光方向と実質的に一致するように前記偏光子を設定することをさらに包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
回転されたレーザビームを生成するために、イメージデータから決定された角度でレーザビームの偏光を回転することが、
イメージデータを受け取ることと、
該イメージデータを、該イメージデータに対応する回転角度を生成するために、前記電気光学デバイスへの制御信号に変換することと
をさらに包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
周波数増倍結晶にレーザビームを送達することと、
該周波数増倍結晶から送達されるレーザビームの出力を制御可能なように減らすように、結晶の中で、位相整合特性をシフトすることと
をさらに包含する、レーザビームを変調する、方法。
【請求項９】
前記周波数増倍結晶にレーザビームを送達することが、赤外レーザービームを周波数増倍結晶に送達することをさらに包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記周波数増倍結晶に赤外レーザビームを送達することが、赤外レーザービームを周波数倍増結晶に送達することをさらに包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記周波数増倍結晶から送達されるレーザビームの出力を制御可能なように減らすように、結晶の中で、位相整合特性をシフトすることが、
イメージデータを受け取ることと、
該周波数増倍結晶から送達される該レーザビームの出力を制御可能なように、該イメージデータに対応する量だけ、減らすために、該イメージデータを該周波数増倍結晶への制御信号に変換することと
をさらに包含する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
レーザビームをビームスプリッタに送達し、第一のレーザビームと第二のレーザビームを生成することと、
該第一のレーザビームと該第二のレーザビームを再結合し、強度が弱められた結合レーザビームを生成する前に、該第一のレーザビームと該第二のレーザビームの少なくとも１つの位相を制御可能なように変化させることと
を包含する、レーザビームを変調する方法。
【請求項１３】
前記第一のレーザビームと前記第二のレーザビームの少なくとも１つの位相を制御可能なように変化させることが、
該第一のビームをビームコンバイナの第一の入力に送達することと、
該ビームコンバイナの第二の入力に、遅延レーザビームを送達する前に、該第二のレーザビームにイメージデータの関数である制御可能な遅延を適用することと
をさらに包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ビームコンバイナの第二の入力に、遅延レーザビームを送達する前に、第二のレーザビームに制御可能な遅延を適用することが、
イメージデータを受け取ることと、
該ビームコンバイナから送達された該レーザビームの出力を、該イメージデータに対応する量だけ、制御可能なように減らすように、該イメージデータを光学遅延素子への制御信号に変換することと
をさらに包含する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、一般に電子ディスプレイに関する。より特定的には、マルチカラーのレーザ投影ディスプレイ（ＬＰＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
（２．関連技術の記載）
単色またはモノクロのＬＰＤは、ラスタベースの走査システムを使って、実行されてきた。ラスタベースのＬＰＤは、レーザおよび振動ミラーを使う。振動ミラーは水平方向と垂直方向とに動き、レーザ光をラスタパターンで画面にわたり走査する。ミラーの動きに合わせて、レーザを制御可能なように変調すると、二次元の像が生成され得る。実際、ＬＰＤは、ミラーを数十〜数百ＭＨｚの周波数範囲で変調して、ＶＧＡあるいはそれ以上の高解像度といったような高品質なイメージを生成し得る。
【０００３】
しかしながら、モノクロディスプレイは、その用途が限られてきた。一方、フルカラーディスプレイは、用途も幅が広く、大衆からも望まれ、受け入れられてきた。フルカラーＬＰＤは、幅広いカラースペクトルを生成するために、赤、青、緑のレーザ光を制御可能なように組み合せることによって、生成され得る。一般的に、赤、青、緑のレーザは市販されており、利用可能である。しかし、半導体レーザダイオードのような小型の要素においては、そうではなかった。イメージデータとともに、これらレーザを変調することは、困難であることが明らかにされてきた。
【０００４】
本発明は、上述の問題の１つ以上による影響を克服すること、あるいは、少なくとも、抑制することに向けられている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
本発明の一つの側面において、レーザビームを変調する方法が提供される。本方法は、レーザビームを音響光学結晶に送達すること、および、レーザビームからの光学エネルギの少なくとも一部を少なくとも１つの副ビームに転換するように、音響光学結晶の中に音響波を生成することを包含する。
【０００６】
また、本発明の別の一つの側面において、レーザビームを変調する方法が提供される。本方法は、レーザビームを電気光学デバイスに送達すること、回転されたレーザビームを生成するために、イメージデータから決定された角度でレーザビームの偏光を回転すること、および、回転されたレーザビームの回転角度に依存して、レーザビームの一部をブロックするように、偏光子に回転されたレーザビームを送達することを包含する。
【０００７】
さらに、本発明の別の一つの側面において、レーザビームを変調する方法が提供される。本方法は、周波数増倍結晶（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍｕｌｔｉｐｌｙｉｎｇ  ｃｒｙｓｔａｌ）にレーザビームを送達すること、および、周波数増倍結晶から送達されるレーザビームの出力を制御可能なように減らすように、結晶の中で、位相整合特性をシフトすることを包含する。
【０００８】
さらに、また、本発明の別の一つの側面において、レーザビームを変調する方法が提供される。本方法は、レーザビームをビームスプリッタに送達し、第一のレーザビームと第二のレーザビームを生成すること、および、第一のレーザビームと第二のレーザビームを再結合し、強度が弱められた結合レーザビームを生成する前に、第一のレーザビームと第二のレーザビームとのうちの少なくとも一つの位相を制御可能なように変化させることを包含する。
【０００９】
本発明は、添付図面とともに、以下の記述を参照することによって、理解され得る。添付図面において、同じ参照番号が、同じ要素を識別するようになっている。
【００１０】
本発明は、様々な改変や変更形式を行いやすいが、本発明の特定の実施形態を、図面で例として示し、本明細書の中で詳細に記載する。しかしながら、特定の実施形態に関する本明細書の記述は、本発明をここに開示した実施形態に限定することを意図したものではなく、むしろ、逆に、添付した請求項で定義される本発明の精神と範囲に含まれる改変、均等、代替の全てをカバーすることを意図していることは、理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（特定の実施形態の詳細な説明）
本発明の例示的な実施形態が以下に記載される。明確にするために、実際のインプリメンテーションの特徴の全てが、本明細書に記載されてはいるとは限らない。開発者の特定の目的を達成するために、いかなる実際の実施形態の開発においても、それぞれのインプリメンテーションにおける異なるシステム関連やビジネス関連の制約の中、インプリメンテーション特有の判断が多数なされなくてはならないことは、もちろん理解される。さらに、このような開発努力は、複雑で、時間を要するものであるが、それでも、本発明の開示によるメリットを当業者なら通常の取り組みで行えるであろうことは、当然理解される。
【００１２】
以下の同時係属出願も、その全体が、本明細書の中に、参考として組み込まれる。Ｍｉｋ  Ｓｔｅｒｎらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ａｌｉｇｎｉｎｇ  ａ  Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒｓ  ｉｎ  ａｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ」、Ｍｉｋ  Ｓｔｅｒｎらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｙ  Ｒｅｄｕｃｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ  ｂｙ  ａ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ」、Ｎａｒａｙａｎ  Ｎａｍｂｕｄｉｒｉらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ」、Ｎａｒａｙａｎ  Ｎａｍｂｕｄｉｒｉらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  ａｎ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  ａ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ａｎｄ  ａ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ」、Ｐａｕｌ  Ｄｖｏｒｋｉｓらによる「Ａ  Ｃｏｌｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ」、Ｃｈｉｎｈ  Ｔａｎらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃａｐｔｕｒｉｎｇ  Ｉｍａｇｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｃｏｌｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ」、Ｆｒｅｄ  Ｗｏｏｄらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｓｅｒｖｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ  ｉｎ  ａ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ」、Ｒｏｎ  Ｇｏｌｄｍａｎらによる「Ａ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ」、および、Ｃａｒｌ  Ｗｉｔｔｅｎｂｅｒｇらによる「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｙ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ａ  Ｌａｓｅｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ」である。
【００１３】
以下、図面の説明に入る。特に、図１について述べると、本発明の一つの実施形態に従うレーザ投影ディスプレイ（ＬＥＤ）１００の形式的なブロック図が示されている。図の実施形態において、ＬＰＤ１００は、それぞれが赤、緑あるいは青などの単色からなる光ビーム１０８、１１０、１１２を発することが可能な３つのレーザ１０２、１０４、１０６を含む。当業者なら、レーザの数もレーザから発する光の色も、本発明の精神と範囲から逸脱なく、変更され得ることは理解される。
【００１４】
レーザ１０２、１０４、１０６は、例えば、第一の走査ミラー１１８のような第一の走査デバイス上で実質的に共通な位置１１６に当たるように相対的に角度で向けられている光ビーム１０８、１１０、１１２とともに、共通な平面１１４に配置されており、このミラー１１８から、光ビーム１２０、１２２、１２４として反射される。図の実施形態において、第一の走査ミラー１１８は、比較的速い速度（例えば、約２０〜３０ＫＨｚ）で、軸１２０を振動する。第一の走査ミラー１１８の回転または振動が、光ビーム１０８、１１０、１１２を動かす原因となる。これは、第一の走査ミラー１１８の角度位置が変化するにつれて、第一の走査ミラー１１８からの光ビーム１２０、１２２、１２４の反射角も変化する。このように、ミラーが振動すると、反射光ビーム１２０、１２２、１２４は走査され、二次元ディスプレイの一つの構成要素に沿って光ビーム１２０、１２２、１２４の動きを生成する。
【００１５】
二次元ディスプレイの第二の構成要素は、例えば、ミラー１２６などの第二の走査デバイスによって生成される。図の実施形態において、第二のミラー１２６は、回転軸１３０でモータ１２８に結合され、第一のミラー１１８の回転軸に実質的に垂直である軸で、回転運動または振動運動を行う。光ビーム１２０、１２２、１２４は、第二のミラー１２６で、光ビーム１３２、１３４、１３６として反射され、画面１３８に向けられる。画面１３８は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な形の任意のものを採用し得る。例えば、画面１３８は、表面または裏面がレーザ１０２、１０４、１０６によって光らされ得、ＬＰＤ１００と共通である筺体（図示せず）に含まれ得る固定画面でもあり得るし、または、代替的に、画面１３８は、ＬＰＤ１００から間隔を空けて置かれた壁やスクリーンなど任意の簡便で一般的な平面の形をとり得る。
【００１６】
第二のミラー１２６は、第一のミラー１１８の速度（例えば、６０Ｈｚ）に比べ、比較的遅い速度で振動または回転する。このように、図２に示すように、光ビーム１３２、１３４、１３６は、一般にディスプレイ表面１３８上で、経路１４０をたどることは、理解される。経路１４０はブラウン管テレビやコンピュータのモニタで一般に使われているラスタスキャンと同じ形状やコンセプトであることは、当業者なら理解できる。
【００１７】
本発明は、本明細書の中で、個別の第一の走査ミラー１１８および第二の走査ミラー１２６を用いる実施形態のコンテキストの中で述べているが、当業者なら、同様の経路１４０が単一のミラーを用いても形成され得ることは、理解される。単一のミラーは、２つの直交軸に沿った速い振動と遅い振動の動きを提供するように、２つの回転軸を動き回れることが可能である。
【００１８】
図１から明らかなように、レーザ１０２、１０４、１０６の角度位置合わせによって、レーザ１０２、１０４、１０６は、同一平面１１４内で同一点（ミラー１１８上の回転軸１２０上の点）に光ビーム１０８、１１０、１１２を届けるために、機械的かつ光学的に配置されたとしても、それぞれは異なる反射角度を有し、光ビーム１２０、１２２、１２４を分岐させる。制御装置１４２は、レーザ１０２、１０４、１０６を制御可能な加圧する（ｅｎｅｒｇｉｚｅ）ように提供されて、光ビーム１２０、１２２、１２４を効率的に同一線上にし、こうして、第二のミラー１２６に反射され、第二のミラー１２６から画面１３８までの距離と比較的無関係な画面１３８上の同一点に届けられ得る。
【００１９】
次いで、図３Ａと図３Ｂに移る。光ビーム１２０、１２２、１２４を同一直線状にする制御装置１４２の動作について、議論される。議論を簡単にするため、２つのレーザ１０２、１０４しか、図３には示されていない。しかし、当業者なら、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、本明細書で議論されるコンセプトは、３つ以上のレーザにまでにも拡張適応され得ることは、理解される。図３Ａに示されるように、レーザ１０２、１０４が同時に加圧されると、反射ビーム１２０、１２２は分岐する。しかしながら、図３Ｂに示されるように、レーザ１０２、１０４がわずかな時間差で加圧されると、光ビーム１２０、１２２は、単一の共通経路（すなわち、光ビーム１２０、１２２が同一線上）をたどるようにされ得る。例えば、レーザ１０２が第一の時間ｔ１に加圧されると、ミラー１１８が実線で示されるように第一の位置となる。そして、光ビーム１０８は、光ビーム１２０のようにミラー１１８で反射する。引き続き、レーザ１０４が第二の時間ｔ２に加圧されると、ミラー１１８が破線で示されるように第二の位置となる。そして、光ビーム１１０は、光ビーム１２２のようにミラー１１８で反射する。時間ｔ２を緻密に制御すると、ミラー１１８は、光ビーム１２０と実質的に同じ経路に沿った光ビーム１２２を正確に反射する位置となる。
【００２０】
このように、制御装置１４２の作動によって、光ビーム１２０、１２２は実質的に同一線上になるが、わずかに時間が動かされている。つまり、光ビーム１２０、１２２は双方とも画面１３８上の実質上同一点に投影されるが、わずかに時間差がある。しかしながら、人間の目の持続性のため、時間のずれは検出できない。つまり、図１に示した３つのレーザからなるシステムの場合も、レーザ１０２、１０４、１０６は、単一の色と強度のレーザ光を比較的短い時間枠の間に、画面１３２上の実質的に同じ点に制御可能なように届ける。人間の目は、３つの別々の色を検出しないが、むしろ、３つの光ビームの混合を、一貫した所望の色合いが画面上の点に現れているように認識する。このプロセスは、画面１３２にピクチャーを再生するために、経路１４０に沿って何回も繰り返され得ることも、当業者なら理解する。
【００２１】
上述のように、レーザ１０２、１０４、１０６は、イメージを表示するために制御され得る。レーザ１０２、１０４、１０６の制御には、レーザ光を制御可能なように動かすことと、変調することを含む。次いで、図４に移る。本発明で用いられ得る変調スキームの一つの実施形態が示されている。音響光学結晶４００がレーザ４０２の前に設置されている。変調器４０４がイメージデータを、結晶４００に結合されたピエゾアクチュエータ４０６を駆動するＲＦ信号に変換する。ピエゾアクチュエータ４０６によって引き起こされた音響波が、結晶４００を伝播し、それを回折格子に変える。この回折格子は、音響波の強度によって、主ビーム４０８からの光学エネルギの一部をイメージデータとともに複数の副ビーム４１０に転換する。このようにして、ビーム４０８をイメージデータに変調する。
【００２２】
レーザ光の強度も、図５に示される回路網によって制御され得る。カーセルあるいはポッケルスセルのような電気光学デバイス５００が、レーザ５０２の前に設置されている。電気光学デバイス５００は、そのデバイスを通り抜ける光の偏向を回転する性質を有する。変調器５０４は、イメージデータを電気信号に変換し、この電気信号が電極５０６に印加される。電極５０６に印加された電気信号は、電極５０６への印加電圧の大きさに依存して、レーザビーム５０８の偏光を回転させる。電気光学デバイス５００を抜けると、レーザビーム５０８は、偏光子５１０に届けられる。偏光子５１０の偏光方向は、レーザ５０２の偏光方向と一致するように選択される。このようにして、偏光子５１０を通り抜ける光の量は、ビーム５０８の偏光がその当初の方向との差がどの程度違うかに依存する。つまり、ビーム５０８の強度は、イメージデータによって、変調される。
【００２３】
代替的に、レーザの変調は、図６に示される回路網によっても達成され得る。本発明の一つの実施形態において、レーザ６００からの赤外光は、周波数倍増結晶（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｕｂｌｉｎｇ  ｃｒｙｓｔａｌ）６０２によって、より短い波長（例えば、緑または青）に変換され得る。結晶６０２に電極６０４を介して電圧を印加すると、入力赤外ビーム６０６と出力可視ビーム６０８との間の結晶６０２の中にある位相整合条件がシフトし、こうして、変換効率も出力も変化する。変調器６１０は、イメージデータに従う電圧を生成する。さらに、バイアス発生器６１２は、温度変化を補償するため、結晶６０２へのバイアス電圧を変化し得ることで、結晶６０２の最適な位相整合条件を維持し得る。
【００２４】
図７は、レーザ光の変調に用いられ得る回路網の別の実施形態を示す。ビームスプリッタ７００が、レーザ７０４からの光ビーム７０２を２つのサブビーム７０６、７０８にスプリットする。ビーム７０６は、ビームコンバイナ（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）７１０に直接進むのに対し、ビーム７０８は光学遅延素子７１２（例えば、マイクロマシン化された素子または電気光学的素子）を通り、変調器７１４によって制御された遅延が、イメージデータに照らし合わせ、導入される。ビーム７０６、７０８がコンバイナ７１０で再結合されるとき、出力ビーム７１６の強度は、ビーム７０６、７０８の間の位相関係に依存して変化する。２つのビームの位相が一致（すなわち、ビーム７０８に適用された遅延がゼロ）していると、出力ビーム７１６の強度は最高となる。２つのビームの位相が逆位相（すなわち、ビーム７０８に半周期の遅延）であると、出力強度はゼロとなる。
【００２５】
レーザ光の変調は、図８に示される回路網によっても提供され得る。レーザ８００が、電源８０２から一定のバイアス電流で、第一の電流源８０４を介して供給される。電流源８０４は、制御装置８０６によって制御されている。制御装置８０６は周期的に、増幅器８１０を介して送達されるレーザフォトダイオード８０８からのフィードバック信号を事前設定したレベルと比較する。第二の電流源８１２は、入ってくるイメージデータに照らし合わせ、変調器８１４によって制御され、その電流は第一の電流源８０４からの電流に加えられる。第一の電流源８０４は、第二の電流源８１２からの電流が実質的にゼロのとき、レーザ８００は放射閾値の少し上になるように、調整される。第二の電流源８１２は、イメージデータが最大強度を必要とするとき、電流源８０４、８１２からの合わさった電流によって駆動されるレーザ８００がフルの定格出力で放射するように調整される。適切なキャリブレーションを行うために、フレーム専用パーツは変調と無関係であり得る。
【００２６】
代替的には、図９に示すように、第二の電流源８１２からの電流は、第一の電流源８０４からの電流に、加えられるより、減ずられることもある。この場合、第一の電流源８０４は、第二の電流源８１２からの電流がゼロのとき、レーザ８００がフルの定格出力で放射するように、調整される。第二の電流源８１２からの電流は、この場合、イメージデータ値に反比例する。このように、イメージデータが強度ゼロを求めているとき、第二の電流源８１２からの電流は、最大値になり、レーザ８００は放射閾値の少し上になる。さらに、代替的に、変調器８１４は、第一の電流源８０４を完全に切り離す（ｓｈｕｔ  ｏｆｆ）ことができ得る（図１０）。この場合、バイアス電流はレーザ８００を介して流れないので、パワーは維持され得る。
【００２７】
ここで、図１１に移る。さらに、また別の代替的実施形態が、パルス幅変調モードで機能している変調器８１４とともに、示される。フォトダイオード８０８、増幅器８１０、および、制御装置８０６から構成されるフィードバックループは電流源８０４の電流をそれでもやはり調整する。それは、電流が有効である場合、レーザ８０がフル出力で放射するようにするためである。ＰＤＭ変調器８１４は、イメージデータに比例する時間にわたり、電流をオンまたはオフに切り換える。
【００２８】
さらに、また別の代替的実施形態が図１２に示される。電源８０２が、可変電圧を伝達可能で、増幅器１２００と制御装置１２０２によって、出力電圧が、レーザ８００のドロップアウト電圧の変化を追うように、制御される場合、レーザ変調システムの出力効率は、改善され得る。
【００２９】
図８〜図１２に示した様々な回路は、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、グラウンドケース（ｇｒｏｕｎｄ−ｃａｓｅ）レーザの代わりに、ホットケース（ｈｏｔ−ｃａｓｅ）レーザに適応するように容易に変更され得ることは、当業者なら理解される。
【００３０】
ここで、図１３に移る。上述したように、レーザ１３０２から、２つのミラー１３０４、１３０６を介して、収束ビームによって、システムはスクリーン１３００にイメージを表示するようにアレンジされる。本発明の一つの実施形態において、スクリーン１３００は、蛍光コーティングされたスクリーン１３００の形をとり得る。本発明の一つの実施形態において、スクリーン１３００は、アップコンバーティングな（ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ）蛍光体（入射光より短い波長の光を発する材料）でコーティングされ得る。この場合、レーザ１３０２は、赤外レーザの形をとり得る。代替的に、青色レーザまたは紫外レーザが、スクリーン１３００に塗布された「通常」のダウンコンバーティング（ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ）な蛍光体とともに、使われ得る。
【００３１】
フルカラーイメージは、三原色に対応する発光波長を有する３つの蛍光体の組合せでコーティングされたスクリーンを用いて、形成され得る。３つのレーザ１４００、１４０２、１４０４は、これら３つのレーザの吸収帯に放ち、こうして、各レーザが１つの原色に対応するイメージを描く（図１４）。蛍光体は、アップコンバーティングでも、ダウンコンバーティングでも、あるいは、その任意の組合せでもあり得る。また、１つ以上の色は、直接レーザによって、描かれ得る。例えば、スクリーン１３００は、吸収ピークが約８０８ｎｍと発光ピークが約４６０ｎｍのアップコンバーティングな蛍光体（青）と、吸収ピークが約４０５ｎｍと発光ピークが約５５０ｎｍのダウンコンバーティングな蛍光体（緑）の混合物でコーティングされ得る。イメージの赤い部分は、６３５ｎｍの可視レーザで直接描かれ得る。可視レーザは蛍光体と相互作用することなく、スクリーンから反射される。青い部分は、８０８ｎｍの赤外レーザで描かれ、緑の部分は、４０５ｎｍの紫レーザで描かれる。
【００３２】
代替的に、図１５に示すように、スクリーン１３００は、三原色に対応する発光波長を有し、吸収波長に近い異なる蛍光体のドット１５００またはライン１５０２を含み得る。ここで、３つの蛍光体全ては、その共通の吸収波長で１つのレーザが発光すると励起され得る。一方、イメージのカラー構成要素は、レーザがそれぞれのカラー画素またはカラーラインを横切る間に、レーザ強度を変調することによって、表示される。
【００３３】
レーザビームは、振動または回転するミラーで走査され得る。ミラーは多角形を含む様々な形をとり得る。また、レーザビームは、レーザに対して、レンズまたはレンズのアレイを直線的に動かすことによって、あるいは、レンズに対して、レーザまたはレーザのアレイを直線的に動かすことによっても走査され得る。
【００３４】
ブレーズ格子（図１６Ａ）は、回折格子のパラメータが式１を満たす場合、実質的に完全なミラーとして機能する。一般的に、それが起こるのは、回折格子の２つの隣接するラインの端から反射される光の位相遅延が、波長の倍数に等しい場合である。実質的に同じ条件が、アレイピッチが固定されている間、回転と同時に上下の動きをするマイクロミラーのアレイを有する任意の走査角度でも観察され得る（図１６Ｂ）。
【００３５】
代替的に、実質的に同一の効果が、上下の動きをするだけの小さなミラーのアレイによっても達成され得る（図１６Ｃ）。ただし、このミラー（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍａｃｈｉｎｅ製のＧＬＶに類似）のサイズは、可視光の波長に匹敵する。
【００３６】
ある結晶に音響波を誘導すると、その結晶は音響波長と同じ周期の回折格子に変化する。したがって、レーザビームは、音響波の周波数を変化しながら、このような結晶を介してレーザビームを通すことで走査され得る。
【００３７】
走査ミラーの絶対位置に関する情報も、間接的に引き出され得る。例えば、図１８に示されるように、ピエゾ素子１８００は、ミラー１８０２を走査する力を生成するために、使われ得る。ピエゾ素子１８００によって発生した電圧を測定すると、生成された力の量が分かり、こうして、ミラー１８０２の角度の動きが導かれ得る。図に示す実施形態において、ピエゾ素子１８００は、ヒンジ１８０６によって生成された力の影響を受けるベース１８０４に据え付けられている。ミラー１８０２の角度偏差（ａｎｇｕｌａｒ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）は、一般的に、ヒンジが生成するトルクに比例するので、ピエゾ素子１８００からの電圧も、角度偏差に比例する。ピエゾ素子１８００は、基本的に、コンデンサであり、そのインピーダンスは、特に低周波数においては、非常に高くなり得るので、入力インピーダンスの高い信号調整器１８０８は有効であり得る。
【００３８】
本発明の代替的実施形態において、ピエゾ素子１８００は、図１９に示されるように、曲がり素子の形式をとり得ることは、当業者には理解される。
【００３９】
位置センサも走査ミラーの位置を検出するために使われ得る。図２０に示すように、比較的小さな磁石２０００がミラー１８０２に取り付けられ得る。また、静止コイル２００２がミラー１８０２の角速度を決定するために使われ得る。つまり、コイル２００２の電圧は、適度に小さな走査角速度に比例する。速度はミラー位置から派生する値となるので、位置は速度フィードバック信号を積分して、決定され得る。磁石２０００とコイル２００２の位置と動きは、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、逆にし得ることは、当業者なら理解される。すなわち、コイル２００２がミラー１８０２の上にあり、その一方で、永久磁石２０００が静止する。
【００４０】
代替的に、外部の永久磁石で磁化された軟磁性の比較的小さな部品も本発明の精神と範囲を逸脱することなく、使われ得る。
【００４１】
次いで、図２１に移る。ミラー位置は、ミラー１８０２上に置かれた電極２１００と、ミラー１８０２から間隔を空けた静止電極２１０２との間の容量を測定することによっても、決定され得る。電流源２１０４からの電流が印加され、その結果起こる抵抗器２１０６にわたる電圧ドロップアウトは、ミラー位置の指標として測定され得る。ミラー１８０２自体が導電性であれば、電極２１００は必要でない場合もあることは、当業者なら理解される。
【００４２】
図２２に示すように、ミラー位置は光源２２００からミラー１８０２によって反射された光で、光検出器２２０２に向かう光の量を測定することでも決定され得る。特に優位な光学的配置が、図２３Ａの平面図と図２３Ｂの側面図に示されている。ここで、光源２２００と検出器２２０２の双方のＦＯＶは、レンズ２３００によって、平行にされる。この場合、ミラー１８０２の表面が、レンズ２３００から来る平行光ビームの方向に実質的に垂直であるとき、検出器２２０２は、シャープな光パルスをとらえる。
【００４３】
異なる傾斜角や光学倍率を有する様々なレンズ１７００またはミラー１７０２が、ＬＰＤプロジェクタ１７０４のＦＯＶに設置され得る。こうして、様々なサイズや解像度の多数のイメージが形成される。例えば、小さな高解像度イメージ１７０６を遠くに、大きな低解像度イメージ１７０８を近くに（図１７）生成され得る。ＬＰＤ制御装置は、光学素子の位置を認識しなくてはならないし、各イメージに合わせて意図されるイメージデータを処理しなくてはならない。
【００４４】
幾つかのアプリケーションにおいては、特別に設計された様々なスクリーンを用いることが有効であり得る。例えば、ＬＰＤスクリーンによって拡散される光は、特別設計のスクリーンで１８０度より狭い角度に導かれ得る。スクリーンは、制御可能な角度に光が反射（反射投影）または拡散（透過投影）されるのを防ぐ回折パターンまたはホログラフィックパターンを有し得る（図２４）。代替的に、スクリーンは透過投影用の反射レンズのアレイ２５００（図２５Ａ）、あるいは、反射投影用のミラー２５０２（図２５Ｂ）からも構成され得る。この場合、光は比較的狭い角度に導かれる。
【００４５】
図２６に示すように、レンズはプリズムと組み合され、１つの構造２６００を形成し得る。この構造は、スクリーンの全ての点からの光を、その光がどの方向から来たかとは無関係に、同じ方向に導く。こうして、走査角の広いＬＰＤにおいても均一な視角が達成される。同様のアイデアは、反射投影スクリーン用のミラー、あるいは、回折スクリーンによってもインプリメントされ得る。
【００４６】
典型的には、位相ロックループ回路は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２７００、ディバイダ２７０２、位相検出器２７０４、および、増幅器２７０６から構成される。この回路は、外部基準信号へのＶＣＯ出力信号の周波数と位相をロックするように、作動する（図２７Ａ）。外部基準信号の周波数で既にロックされた周波数の信号が、既に存在すれば、その位相は、ＶＣＯを電圧制御遅延回路２７０８に置換して、ロックされ得る（図２７Ｂ）。
【００４７】
共振ミラーがＬＰＤで使われると、その走査プロファイルは、線形以外となり得るし、場合によっては、正弦状となり得る。それゆえ、図２８Ａに図式的に描かれたように、ビームは、クロックチック（ｃｌｏｃｋ  ｔｉｃｋ）ごとに異なる距離を動く。ミラーの動きの非線形的な性質を補償するために、ルックアップテーブル２８００が使われ得る（図２８Ｂ）。このルックアップテーブル２８００は、現在のミラー位置に応じて、ＬＰＤ出力データの幾つかのクロックチックに、ソースイメージ（ｓｏｕｒｃｅ  ｉｍａｇｅ）の１画素のデータを割り当てる。
【００４８】
レーザビームによって、スクリーン上の特定の点に送達される光の量は、ビームが動いている速度と反比例するので、レーザの出力も、また、速度に比例して減少されるべきである。この機能は、図２８Ｂに示されるのと同様なルックアップテーブルの配置により、達成され得る。
【００４９】
図２９Ａは、従来のブラウン管における典型的な電子ビーム走査経路を形式的に示す。一般に、電子ビームは、画面にわたって、一方向にゆっくりと動かされ、次いで、逆に戻る方向に急速に動かされる。通常、データは順方向横断（ｆｏｒｗａｒｄ  ｔｒａｖｅｒｓｅ）時においてのみ、クロックがとられる。しかしながら、本発明のＬＰＤにおいては、ＬＰＤは、双方向へ同じ速度で走査する。これは、図２９Ｂにレーザビーム経路の形式的な表現として描かれているような走査である。それゆえ、データは順方向走査および逆方向走査の双方の間に供給される。しかしながら、走査が逆方向でも起こるので、１ラインごとに、それぞれは逆にされなくてはならない。このデータ反転（ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ）は、図２９Ｃに示されるように、双方向シフトバッファ２９００によって、本発明の一つの実施形態で達成される。イメージデータは、ソースイメージに配置されているのと同じ順番で、シフトバッファ２９００にロードされる。例えば、左から右である。フリップフロップ２９０２が、ラインごとにトリガーし、バッファ２９００のシフト方向を変化させる。こうして、逆方向走査でのデータ反転を提供する。
【００５０】
本発明の幾つかの実施形態において、駆動電流が閉ループ制御によって調整されるのであれば、走査ミラーが、それ自身の共鳴速度（図３０、曲線２）で逆方向にジャンプする間において、走査ミラーを強制的に一方向に一定速度で動かすことも有用であり得る。図３０の曲線１は、普通の正弦走査のプロファイルを参考に示す。
【００５１】
図３１に示す実施形態では、ミラー３１００はフィードバックユニット３１０２がビルトインされている。このフィードバックユニット３１０２は、ミラー３１００の速度と位置の双方の情報を引き出すことができる。このようなフィードバックは、上述のように圧電性などであり得る。それぞれの一定速度サイクルの初めに、ミラー制御装置３１０４は所望の速度を設定する。この所望の速度が、エラー増幅器３１０６による速度フィードバックと比較される。エラー増幅器３１０６の出力端子は、ミラードライバ３１０８と接続されており、ドライバ３１０８の出力電流は、制御装置３１０４によって設定された値とミラー速度の偏差を最小にするように、連続的に調整される。制御装置３１０４は、最終のミラー位置も設定し、その位置はコンパレータ３１１０によって、速度フィードバックと比較される。ミラー３１００がその最終位置に到達するとすぐに、コンパレータ３１１０はドライバ３１０８の出力信号をインピーダンスの高い状態に切り換え、ミラー３１００は、ヒンジのトルクの下に、向きを変えて戻る。反対の最終位置に到達すると、コンパレータ３１１０は、ドライバ３１０８をオンに戻すように切り換え、新たなサイクルが始まる。
【００５２】
代替的に、図３１Ｂに示すように、ドライバ３１０８は、制御装置３１０４の完全制御下にあり得る。制御装置３１０４は、フィードバック信号を処理し、それに基づいて、ドライバ３１０８を調整する。この場合、ドライバ３１０８を連続的に調整し続ける代わりに、制御装置３１０４は、サイクルごとに小さな変化をしながら、所定のサイクルを繰り返し得る。選択的に、制御装置３１０４は、ホスト制御装置からの垂直同期パルスで同期がとられ得る。
【００５３】
特に断り書きのない限り、あるいは、議論から明らかなように、「処理」、「コンピュータ計算」、「計算」、「決定」または「表示」などの用語は、コンピュータシステムまたは同様の電子計算機器でのアクションや処理をいう。これらシステムや機器は、コンピュータシステムのレジスタやメモリの中にある電気的な物理量として表されるデータを操作、加工して、コンピュータシステムのメモリやレジスタなどの情報ストレージ、伝達、表示デバイスの中の物理量として表される他の同様なデータとする。
【００５４】
本明細書の様々な実施形態で示された様々なシステムレイヤ、ルーチンまたはモジュールが、実行可能な制御ユニットであり得ることは、当業者なら理解される。制御ユニットは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、プロセッサカード（１つ以上のマイクロプロセッサまたはコントローラを含む）などの制御デバイスあるいは計算デバイスを含み得る。この議論におけるストレージデバイスとしては、データと命令を格納するための１つ以上マシン読み取り可能なストレージ媒体を含み得る。ストレージ媒体は、様々なメモリ形式を含み得る。例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、および、フラッシュメモリなどの半導体メモリデバイス、固定ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、リムーバブルディスクなどの磁気ディスク、テープを含むその他の磁気媒体、ならびに、コンパクトディスク（ＣＤ）やデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）などの光学媒体を含む。様々なシステムにおける様々なソフトウェアレイヤ、ルーチンまたはモジュールの形成する命令は、それぞれのストレージデバイスに格納され得る。命令が制御ユニットによって実行されると、対応するシステムが、プログラムされたアクションを実施する。
【００５５】
上記に開示した特定の実施形態は、例示的なものに過ぎない。なぜなら、当業者が本明細書の教示のメリットを享受すると明らかに、本発明は異なりはするが、均等な方法で改変も実行も成され得るからである。さらに、本明細書に示される構造や設計の詳細に何ら限定することは意図されておらず、以下に記載される請求項によってのみ限定することが意図されている。それゆえ、上述のシステムをインプリメントし利用するために要求される処理回路網は、特定用途向け集積回路、ソフトウェア駆動処理回路網、ファームウェア、プログラマブルロジックデバイス、ハードウェア、ディスクリート構成要素、あるいは、上記構成要素のアレンジメントでインプリメントされ得ることは、本明細書の開示によるメリットを享受できる当業者によって理解される。それゆえ、上記に開示した特定の実施形態は、変更され得るし、改変され得るし、本発明の範囲と精神を逸脱することなく、その他全てのバリエーションでもあり得ることは明らかである。したがって、本明細書で求められる保護は、以下に示す請求項で、記載される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明で用いられ得るレーザ投影機器（ＬＰＤ）の一つの実施形態を上から見た平面図の形式的なブロック図を示す。
【図２】図２は、図１で示される画面の形式的な図を示す。
【図３】図３Ａと図３Ｂは、デバイス作動中の様々な時間における走査デバイスの平面図を示す。
【図４】図４は、図１〜図４に記載されたシステムで使われたレーザの作動を制御するために使われ得る回路の一つの実施形態である。
【図５】図５は、図１〜図４に記載されたシステムで使われたレーザの作動を制御するために使われ得る回路の一つの実施形態である。
【図６】図６は、図１〜図４に記載されたシステムで使われたレーザの作動を制御するために使われ得る回路の一つの実施形態である。
【図７】図７は、図１〜図４に記載されたシステムで使われたレーザの作動を制御するために使われ得る回路の一つの実施形態である。
【図８】図８は、図１〜図４に記載されたシステムで使われたレーザの作動を制御するために使われ得る回路の一つの実施形態である。
【図９】図９は、図１〜図４に記載されたシステムで使われたレーザの作動を制御するために使われ得る回路の一つの実施形態である。
【図１０】図１０は、図１〜図４に記載されたシステムで使われたレーザの作動を制御するために使われ得る回路の一つの実施形態である。
【図１１】図１１は、図１〜図４に記載されたシステムで使われたレーザの作動を制御するために使われ得る回路の一つの実施形態である。
【図１２】図１２は、図１〜図４に記載されたシステムで使われたレーザの作動を制御するために使われ得る回路の一つの実施形態である。
【図１３】図１３は、マルチカラーディスプレイを生成することの可能なシステムの１つの実施形態を形式的に示す。
【図１４】図１４は、マルチカラーディスプレイを生成することの可能なシステムの一つの実施形態を形式的に示す。
【図１５】図１５は、マルチカラーディスプレイを生成することの可能なシステムの一つの実施形態を形式的に示す。
【図１６】図１６Ａ〜図１６Ｃは、本発明で用いられ得るミラー構造の実施形態を形式的に示す。
【図１７】図１７は、単一のＬＰＤから２つのディスプレイを提供するミラーとレンズの配置を形式的に示す。
【図１８】図１８は、ミラー位置を決定するシステムの一つの実施形態を形式的に示す。
【図１９】図１９は、ミラー位置を決定するシステムの一つの実施形態を形式的に示す。
【図２０】図２０は、ミラー位置を決定するシステムの一つの実施形態を形式的に示す。
【図２１】図２１は、ミラー位置を決定するシステムの一つの実施形態を形式的に示す。
【図２２】図２２は、ミラー位置を決定するシステムの一つの実施形態を形式的に示す。
【図２３】図２３は、ミラー位置を決定するシステムの一つの実施形態を形式的に示す。
【図２４】図２４は、ＬＰＤにおいて用いられ得る画面の２つのタイプの拡大図である。
【図２５】図２５Ａと図２５Ｂは、ＬＰＤにおいて用いられ得る２つのスクリーンの実施形態を形式的に示す。
【図２６】図２６は、ＬＰＤにおいて用いられ得るスクリーンの一つの実施形態を形式的に示す。
【図２７】図２７Ａと図２７Ｂは、本発明で用いられ得る電圧制御発振器の二つの実施形態を形式的に示す。
【図２８】図２８Ａは、ビーム位置対時間のグラフを、図２８Ｂは、グラフの非線形側面を校正するルックアップテーブルを形式的に示す。
【図２９】図２９Ａ〜図２９Ｃは、ビーム追跡パターンと、逆方向追跡を校正するために、使われるバッファ配置を形式的に示す。
【図３０】図３０は、ミラー速度を時間の関数として、形式的に示す。
【図３１】図３１Ａと図３１Ｂは、ミラー速度とミラー位置の閉ループ制御用のシステムの代替的な実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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】
2007521519.tif 000018
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
2007521519.tif 000033
【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【国際調査報告】
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