(57)【要約】【課題】多様な設置条件下で使用するのに有効な画像投射装置を提供する。【解決手段】プロジェクター１００において、画像形成素子１５０は、光源からの光を画像情報に応じて変調して画像光を形成し、画像光の出射面１５０ａを形成する短辺と長辺とを有する。屈折光学系１３０は、画像光を入射する複数の屈折レンズを含む。反射光学系１４０は、少なくとも２つの第１・第２ミラー１４１，１４２を含み、屈折光学系１３０からの画像光を反射させる。開口部１２０は、反射光学系１４０により反射された画像光をスクリーンＳＣに向けて出射する。筐体１１０は、屈折光学系１３０と反射光学系１４０とを収容する。筐体１１０は、開口部１２０を含む肉薄部１１１と、肉薄部１１１に対し画像形成素子側に設けられた肉厚部１１２とを有する。画像形成素子１５０の短辺方向において、肉薄部１１１の厚みは、肉厚部１１２の厚みよりも小さい。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被投射面に画像光を投射する画像投射装置であって、
光源からの光を画像情報に応じて変調して前記画像光を形成し、前記画像光の出射面を形成する短辺と長辺とを有する画像形成素子と、
前記画像光を入射する複数の屈折レンズを含む屈折光学系と、
少なくとも２つの反射面を含み、前記屈折光学系からの前記画像光を反射させる反射光学系と、
前記反射光学系により反射された前記画像光を前記被投射面に向けて出射する出射部と、
前記屈折光学系と前記反射光学系とを収容する筐体と、
を備え、
前記筐体は、前記出射部を含む第１部分と、前記第１部分に対し前記画像形成素子側に設けられた第２部分とを有し、
前記画像形成素子の短辺方向において、前記第１部分の厚みは、前記第２部分の厚みよりも小さい、
画像投射装置。
【請求項２】
前記第１部分には、前記反射光学系の少なくとも２つの反射面のうち１つ以上の反射面を配置する、
請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記第１部分には、前記少なくとも２つの反射面を配置する、
請求項２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記筐体は、前記１部分と前記第２部分との間に傾斜部を有する、
請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記傾斜部には、前記少なくとも２つの反射面のうち少なくとも一つを配置する、
請求項４に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記第２部分には、前記屈折光学系を配置する、
請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記第２部分の厚みは、前記第１部分の厚みの１．１倍以上である、
請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記第１部分の厚みは、６０ｍｍ以下である、
請求項１に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、被投射面に画像を投射する画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクター等の画像投射装置は、その用途に応じて、投射光学系の光軸と垂直な面だけでなく、光軸にほぼ平行な面へ画像を投影するものがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７０３５９１号明細書
【特許文献２】特許第５８１１６８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、多様な設置条件下で使用するのに有効な画像投射装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における画像投射装置は、被投射面に画像光を投射する画像投射装置であって、画像形成素子と、屈折光学系と、反射光学系と、出射部と、筐体と、を備える。画像形成素子は、光源からの光を画像情報に応じて変調して画像光を形成し、画像光の出射面を形成する短辺と長辺とを有する。屈折光学系は、画像光を入射する複数の屈折レンズを含む。反射光学系は、少なくとも２つの反射面を含み、屈折光学系からの画像光を反射させる。出射部は、反射光学系により反射された画像光を被投射面に向けて出射する。筐体は、屈折光学系と反射光学系とを収容する。筐体は、出射部を含む第１部分と、第１部分に対し画像形成素子側に設けられた第２部分とを有する。画像形成素子の短辺方向において、第１部分の厚みは、第２部分の厚みよりも小さい。
【発明の効果】
【０００６】
本開示における画像投射装置は、多様な設置条件下で使用するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１におけるプロジェクターを建物や乗り物などに設置した状態を示す模式図
【図２】同プロジェクターの外観斜視図
【図３Ａ】同プロジェクターの内部構成を概略的に示した一部透過断面図
【図３Ｂ】同プロジェクターの内部に格納される画像形成素子の出射面を概略的に示す図
【図４】変形例に係るプロジェクターの外観斜視図
【図５】他の変形例に係るプロジェクターの外観斜視図
【図６】実施の形態２におけるカバー部材を取り付けた状態のプロジェクターを示す斜視図
【図７】同プロジェクターのカバー部材の外観斜視図
【図８】同カバー部材の正面図
【図９】同カバー部材を正面から見た外形形状の断面を示す図
【図１０】同カバー部材を取り付けたプロジェクターを建物や乗り物などに設置した状態を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【０００９】
（実施の形態１）
以下、図１〜図５を用いて、実施の形態１を説明する。なお、以下の説明において、屈折光学系の光軸に平行な軸をＺ軸、Ｚ軸に垂直であって被投射面に略平行な軸をＸ軸、Ｚ軸とＸ軸を含む平面に対して垂直な軸をＹ軸と呼ぶ。
［１−１．構成］
図１は、実施の形態１にかかるプロジェクター１００（画像投射装置の一例）を模式的に説明する外観斜視図である。プロジェクター１００は、例えば天井等のスクリーンＳＣ（被投射面の一例）に光束ＰＬを照射する。光束ＰＬは、内蔵メモリに保存された画像情報をＤＭＤ（Digital Mirror Device)や液晶素子などの空間光変調素子によって形成される画像光である。
【００１０】
図１に示すように、プロジェクター１００は、例えば建物や乗り物などの内装壁Ｗ内に設置される。プロジェクター１００と内装壁Ｗの間にはカバー部材１７０が取り付けられている。なお、カバー部材１７０については、後述する実施の形態２において詳細に説明する。
プロジェクター１００から投射された光束ＰＬは、カバー部材１７０を通過し、内装壁Ｗの出射側に設けられた開口Ｏを通って、スクリーンＳＣに投射される。また、プロジェクター１００とスクリーンＳＣの間には、光束ＰＬを遮らない位置に照明Ｒが設置されている。
【００１１】
図２は、実施の形態１にかかるプロジェクター１００の斜視図である。プロジェクター１００は、筐体１１０（筐体の一例）を備える。筐体１１０は、Ｚ軸に沿って光の出射側に向かって配される、肉厚部１１２（第２部分の一例）と傾斜部１１３（傾斜部の一例）と肉薄部１１１（第１部分の一例）とから構成される。
図３Ａは、実施の形態１にかかるプロジェクター１００のＹ軸とＺ軸を含む平面方向の一部透過断面図である。同図に示すように、肉厚部１１２は、肉薄部１１１よりＹ軸方向の厚みが大きい。すなわち、肉薄部１１１は、肉厚部１１２に対して、後述する画像形成素子１５０の短辺方向の厚みが薄くなっている。つまり、肉薄部１１１のＹ軸方向の厚みの寸法をＡ、肉厚部１１２の厚みの寸法をＢとしたとき、Ａ＜Ｂの関係になっている。傾斜部１１３は肉厚部１１２と肉薄部１１１との間であって、図３Ａに示すように上面側と下面側の両側に形成されている。
【００１２】
肉薄部１１１の寸法Ａと肉厚部１１２の寸法Ｂの比は、例えば、Ｂ／Ａ≧１．１である。また、寸法Ａは例えば６０ｍｍ以下である。
筐体１１０はさらに、肉薄部１１１の光の出射側に、光束ＰＬが通過する開口部１２０（出射部の一例）を形成し、同開口部１２０にカバーガラス１２１を設けている。これにより、ゴミ等が筐体１１０内に侵入するのを防ぐ構造になっている。
【００１３】
図３Ａに示すように、プロジェクター１００は、筐体１１０内に、屈折光学系１３０（屈折光学系の一例）と、反射光学系１４０（反射光学系の一例）と、カバー部材１７０と、画像形成素子１５０（画像形成素子の一例）と、放熱フィン１８０と、放熱ファン１９０と、を備える。
屈折光学系１３０は、複数のレンズ群により構成され、全体として正のパワーを有する。る。反射光学系１４０は、第１ミラー１４１（反射面の一例）と第２ミラー１４２（反射面の一例）とを備える。
【００１４】
図３Ｂに示すように、画像形成素子１５０は、Ｘ軸方向に延びる対向する長辺１５１と、Ｙ軸方向に延びる対向する短辺１５２とにより形成される、ほぼ矩形状の出射面１５０ａ（出射面の一例）を有する。画像形成素子１５０は、ＤＭＤや液晶素子などにより構成される。画像形成素子１５０は、光源（図示省略）からの光を画像情報に応じて変調して画像光を形成する。放熱フィン１８０と放熱ファン１９０は、筐体１１０内の熱を放熱する。
【００１５】
反射光学系１４０の第１ミラー１４１、第２ミラー１４２は、自由曲面レンズなどにより構成され、肉薄部１１１内に低背化して配される。肉厚部１１２部と傾斜部１１３には、屈折光学系１３０、画像形成素子１５０の他、これらより背の高い放熱フィン１８０、放熱ファン１９０、レーザー光源や蛍光体ホイールなどを含む光源ユニット（図示なし）などが配置されている。
【００１６】
［１−２．動作］
画像形成素子１５０で形成された画像光は、屈折光学系１３０を通り、第１ミラー１４１、第２ミラー１４２の順に反射し、カバーガラス１２１を透過し、チューブ状のカバー部材１７０を通過してスクリーンＳＣへ照射される。
［１−３．特徴等］
以上のように、実施の形態１のプロジェクター１００（画像投射装置の一例）は、スクリーンＳＣ（被投射面の一例）に画像光を投射し、画像形成素子１５０（画像形成素子の一例）と、屈折光学系１３０（屈折光学系の一例）と、反射光学系１４０（反射光学系の一例）と、開口部１２０（出射部の一例）と、筐体１１０（筐体の一例）とを備える。画像形成素子１５０は、光源からの光を画像情報に応じて変調して画像光を形成し、画像光の出射面を形成する短辺と長辺とを有する。屈折光学系１３０は、画像光を入射する複数の屈折レンズを含む。反射光学系１４０は、少なくとも２つの反射面として第１・第２ミラー１４１，１４２を含み、屈折光学系１３０からの画像光を反射させる。開口部１２０は、反射光学系１４０により反射された画像光をスクリーンＳＣに向けて出射する。筐体１１０は、屈折光学系１３０と反射光学系１４０とを収容する。筐体１１０は、開口部１２０を含む肉薄部１１１（第１部分の一例）と、第１部分に対し画像形成素子１５０側に設けられた肉厚部１１２（第２部分の一例）とを有する。画像形成素子１５０の短辺方向において、第１部分の厚みは、第２部分の厚みよりも小さい。
【００１７】
本実施の形態に係るプロジェクター１００は、放熱のために体積が必要となるなどの理由から、必然的に背の高くなる内蔵物などを肉厚部１１２部に配置し、光の出射側の肉薄部１１１を自由曲面のミラー１４１，１４２などを使用して薄くした形態を有する。このため、プロジェクター１００は、設置するスペースに間接照明Ｒなどが有っても、天井等の被投射面であるスクリーンＳＣへ近づけて配置することが可能となる。これにより、プロジェクター１００の配置の自由度が大きく向上する。さらに、プロジェクター１００は一般的にユーザーから目立たなくすることが望まれるが、ユーザー側から見えやすい投射部を薄くすることで、目立ちにくくすることも可能となる。
【００１８】
［１−４．変形例］
上記実施の形態１に係るプロジェクター１００の外形は、図２に示すものに限定されず、以下のような形態であっても、同様の効果が得られる。
［１−４―１．変形例１］
図４は、実施の形態１にかかるプロジェクター１００の別の形状例を示す斜視図である。プロジェクター１００の筐体１１０は、開口部１２０側に位置する肉薄部１１１が、開口部１２０と反対側に位置する肉厚部１１２と比べて、Ｘ軸方向の幅が狭くなっている。このように、肉薄部１１１と肉厚部１１２のＸ軸方向の幅は同じでなくてもよい。さらに、プロジェクター１００を設置する場所によっては、肉薄部１１１のＸ軸方向の幅は肉厚部１１２よりも大きくてもよい。
【００１９】
［１−４―２．変形例２］
図５は、実施の形態１にかかるプロジェクター１００の別の形状例を示す斜視図である。プロジェクター１００の筐体１１０は、開口部１２０側に位置する肉薄部１１１と、開口部１２０と反対側に位置する肉厚部１１２との間をつなげる傾斜部１１３が、上面側又は下面側一方のみに形成され、他方は肉薄部１１１と肉厚部１１２が同一面になっている。このように、肉薄部１１１のＹ軸方向の寸法Ａと肉厚部１１２の寸法Ｂ（図３Ａを参照）が、Ａ＜Ｂの関係であれば、肉薄部１１１と肉厚部１１２をつなぐ傾斜部１１３は一方のみであっても良い。
【００２０】
（実施の形態２）
以下、図６〜図１０を用いて、実施の形態２を説明する。実施の形態１と同様の構成要素については同様の符号を付し、その説明は省略する場合がある。また、Ｙ軸は後述する画像形成素子１５０の短辺に沿っており、Ｘ軸は同長辺に沿っている。
以下の説明においても、実施の形態１と同様に、屈折光学系の光軸に平行な軸をＺ軸、Ｚ軸に垂直であって被投射面に略平行な軸をＸ軸、Ｚ軸とＸ軸を含む平面に対して垂直な軸をＹ軸と呼ぶ。
【００２１】
［２−１．構成］
［２−１−１．プロジェクター］
図６は、実施の形態２にかかるカバー部材１７０を取り付けた状態のプロジェクター２００（画像投射装置の一例）の斜視図である。同図に示すように、カバー部材１７０は、画像光を入射する入射側開口部１７５と筐体１１０の出射面側に形成される開口部１２０とをつなげるようにして取り付けられる。
【００２２】
図７は、カバー部材１７０の外観斜視図であり、図８は、同カバー部材１７０の正面図であり、図９は、同カバー部材１７０を正面から見た外形形状の断面を示す図である。
図７及び図８に示すように、カバー部材１７０は、画像光を入射する入射側開口部１７５と、入射側開口部１７５に対向し、入射側開口部１７５よりも大きい径を有し、スクリーンＳＣに向けて画像光を投射する出射側開口部１７６とを備えたチューブ形状を有する。カバー部材１７０は、入射側開口部１７５を起点として出射側開口部１７６に向けて拡がる４個のテーパー面１７１、１７２、１７３、１７４を有する。ここでは、上側テーパー面１７１は、設置した状態のプロジェクター２００の上面側（図６の上側）に形成される。下側テーパー面１７２は、同プロジェクター２００の下面側（図６の下側）に形成される。右側テーパー面１７３、左側テーパー面１７４は、同プロジェクター２００の左右両側（光軸を挟んだＸ軸上の両側）に形成される。すなわち、カバー部材１７０は、筐体１１０に取り付ける側の開口が、光の出射面側開口より小さく形成されており、光束を遮らない最小限の開口形状になっている。
【００２３】
図９は、カバー部材１７０の外形形状の、Ｘ軸とＹ軸で形成される平面方向の断面を示す図である。このようにカバー部材１７０はチューブ形状になっており、断面の内側形状は、光束ＰＬからオフセットした略台形に形成されている。
図１０は、本実施の形態にかかるプロジェクター２００のＹ軸とＺ軸で形成される平面方向の断面図である。プロジェクター２００は、例えば、建物や乗り物などの内装壁Ｗなどにより形成される収納部３００に設置される。チューブ状のカバー部材１７０は、収納部３００に形成された開口Ｏとプロジェクターの筐体１１０との間に配置されている。開口Ｏは、プロジェクター２００から照射される光束ＰＬが通過させるように形成されている。カバー部材１７０の出射側開口部１７６は、開口Ｏを覆うように配される。
【００２４】
カバー部材１７０は、プロジェクター２００の筐体１１０の出射側に、例えばビスなどで取り外し可能な状態で固定されている。
また、カバー部材１７０の上側テーパー面１７１と下側テーパー面１７２は、光束ＰＬから少しオフセットした位置に形成される。つまり、カバー部材１７０は、カバー部材１７０の取り付け誤差などにより光束ＰＬを遮らない程度の大きさの開口を有するように形成されている。上側テーパー面１７１は、光軸に沿ったＺ軸に対してθ１の角度を有する。下側テーパー面１７２は、Ｚ軸に対してθ２の角度を有する。これらの角度θ１とθ２は、θ１＞θ２の関係にある。換言すると、カバー部材１７０の、Ｙ軸及びＺ軸を含む平面に平行な断面形状（図１０）は、光軸に対して非対称な形状となる。つまり、被投射面である天井のスクリーンＳＣに近い側にある上側テーパー面１７１のＺ軸に対する角度が、遠い側の下側テーパー面１７２のＺ軸に対する角度より大きくなるように形成される。
【００２５】
［２−２．動作］
図３Ａに示す実施の形態１の場合と同様に、画像形成素子１５０で形成された画像光は、屈折光学系１３０を通り、第１ミラー１４１、第２ミラー１４２の順に反射し、チューブ状のカバー部材１７０の中を通過してスクリーンＳＣへ照射される。
［２−３．特徴等］
以上のように、実施の形態２においては、チューブ形状のカバー部材１７０は、画像情報に応じて光源からの光を変調して形成される画像光をスクリーンＳＣに投射するプロジェクター２００の出射側に接続され、画像光を入射する入射側開口部１７５と、入射側開口部１７５に対向しスクリーンＳＣに向けて配された出射側開口部１７６と、を備える。出射側開口部１７６は、入射側開口部１７５よりも大きい径を有する。
【００２６】
また、実施の形態２においては、プロジェクター１００は、スクリーンＳＣに画像光を投射し、画像形成素子１５０と、光学系１３０，１４０と、開口部１２０と、筐体１１０と、チューブ形状のカバー部材１７０と、を備える。画像形成素子１５０は、画像情報に応じて光源からの光を変調して画像光を形成する。光学系１３０，１４０は、画像光を屈折又は反射させる。開口部１２０は、光学系１３０，１４０からの画像光を出射する。筐体１１０は、開口部１２０を含み、画像形成素子１５０と光学系１３０，１４０とを収容する。カバー部材１７０は、開口部１２０に接続される入射側開口部１７５と、入射側開口部１７５に対向しスクリーンＳＣに向けて配された出射側開口部１７６とを有する。
【００２７】
本実施の形態に係るプロジェクター２００は、建物や乗り物などの内装壁Ｗと筐体１１０の間にカバー部材１７０を設けることで、内装壁Ｗの開口Ｏから侵入するゴミや異物が、内装壁Ｗ内へ侵入して取り除くのが困難になるのを防止できる。また、筐体１１０の開口Ｏを透明部材などで覆ってゴミや異物の侵入を防止する必要がないため、このような透明部材による画質劣化や光量低下も発生せず、鮮明な投射画像を得ることができる。
【００２８】
さらに、カバー部材１７０は、光の出射側の開口よりもプロジェクター２００側の開口が小さいため、大きな異物が入ってもカバー部材１７０の途中で止まり容易に取り除くことができる。
また、カバー部材１７０はプロジェクター２００に対して取り外し可能であることから、設置場所ごとに内装壁Ｗとプロジェクター２００の距離が異なっていても、カバー部材１７０を最適なサイズのものに変更するだけで、容易に設置することが可能である。
【００２９】
さらに、カバー部材１７０は、上側テーパー面１７１が光軸に沿ったＺ軸に対してθ１の角度を有し、下側テーパー面１７２がＺ軸に対してθ２の角度を有し、θ１＞θ２の関係を有することにより、光束ＰＬを遮らない最小限の開口形状を有する。このため、カバー部材１７０に異物が入った場合に、その異物により光束ＰＬが遮られてケラレが生じていることが直ぐわかり、大きな異物が侵入してもカバー部材１７０の内部の途中で止まるため容易に取り除くことができる。
【００３０】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１及び２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１及び２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００３１】
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
実施の形態１に係るプロジェクター１００は、カバー部材１７０を設けなくてもよい。
実施の形態２に係るカバー部材１７０は、図４及び図５に示される変形例に係るプロジェクターにおいても取り付け可能である。
実施の形態２におけるプロジェクター２００は、実施の形態１と同様に、出射側に肉薄部１１１を設けた筐体１１０を有しているが、肉薄部１１１や傾斜部１１３は形成される必要はなく、厚みが均等な箱形状であってもよい。
【００３２】
実施の形態１及び２において、被投射面であるスクリーンＳＣはプロジェクターの設置場所の上側（天井等）に限定されない。例えば、設置場所の下側、例えば床面であってもよい。この場合、実施の形態２に係るカバー部材１７０の上側テーパー面１７１と下側テーパー面１７２はＺ軸に対する角度θ１とθ２は、θ２＞θ１の関係となる。つまり、被投射面であるスクリーンＳＣに近い側のテーパー面のＺ軸に対する角度が、被投射面に遠い側のテーパー面のＺ軸に対する角度より大きくなる。
【００３３】
実施の形態１及び２においては、反射光学系１４０の反射面の例としてミラー１４１、１４２を挙げたが、これに限定されない。反射光学系は３つ以上のミラーにより構成されていてもよい。
実施の形態１及び２においては、筐体１１０の肉薄部１１１にはミラー１４１、１４２を配置し、傾斜部１１３には屈折光学系１３０の一部を配置しているが、これに限定されない。例えば、ミラー１４１、１４２のうち一つは傾斜部１１３内に配置されるようにしてもよい。また、反射光学系１４０がミラーを３つ以上含む場合もその一部を傾斜部１１３内に配置するようにしてもよい。
【００３４】
実施の形態１及び２において、筐体１１０は傾斜部１１３を有するがこれに限定されない。傾斜部１１３を形成せず、肉薄部１１１と肉厚部１１２とをＹ軸方向に沿った垂直面で接続するようにしてもよい。
実施の形態２において、筐体１１０の開口部１２０にはカバーガラス１２１は取り付けられていなくてもよい。
【００３５】
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本開示は、建物や乗り物等に設置されるプロジェクター等の画像投射装置として適用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００、２００  プロジェクター（画像投写装置）
１１０  筐体
１１１  肉薄部（第１部分）
１１２  肉厚部（第２部分）
１１３  傾斜部
１２０  開口部（出射部）
１２１  カバーガラス
１３０  屈折光学系
１４０  反射光学系
１４１  第１ミラー（反射面）
１４２  第２ミラー（反射面）
１５０  画像形成素子
１７０  カバー部材
１７１  上側テーパー面
１７２  下側テーパー面
１７３  右側テーパー面
１７４  左側テーパー面
１７５  入射側開口部
１７６  出射側開口部
１８０  放熱フィン
１９０  放熱ファン
３００  収納部
ＳＣ  スクリーン（被投射面）
ＰＬ  光束
Ｏ  開口
Ｗ  内装壁
Ｒ  照明
【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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