(57)【要約】  画像信号又はビデオ信号を表示するための液晶ディスプレイパネル(LCDP)を備えている液晶ディスプレイ装置を提供する。ディスプレイ装置は、さらに、行に配置した複数の赤色、緑色及び青色の有色発光ダイオード(RLED、GLED、BLED)を有し、ダブルパルススキャンに基づいて前記液晶ディスプレイパネル(LCDP)を背面照明するためのダブルパルススキャンのバックライト手段(BL)も備えている。さらに、前記バックライト手段(BL)における複数の有色発光ダイオード(RLED、GLED、BLED)の時系列ダブルパルススキャンを制御し、且つ前記複数の有色発光ダイオード(RLED、GLED、BLED)の前記時系列ダブルパルススキャンを駆動するための、ダブルパルススキャンの制御手段(CM)も提供する。
2010512556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号又はビデオ信号を表示する液晶ディスプレイパネルと、
行に配置した複数の赤色、緑色及び青色の有色発光ダイオードを有し、ダブルパルススキャンに基づいて前記液晶ディスプレイパネルを背面照明するためのダブルパルススキャンのバックライト手段と、
前記バックライト手段における複数の有色発光ダイオードの時系列ダブルパルススキャンを制御し、且つ前記複数の有色発光ダイオードの前記時系列ダブルパルススキャンを駆動するためのダブルパルススキャンの制御手段と、
を備えている液晶ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記制御手段は、スキャン期間内の一次及び二次パルスで前記複数の有色発光ダイオードを駆動するように構成し、
赤色、緑色及び青色の発光ダイオードのデューティサイクルは一次パルスの間は互いに一致させ、
赤色、緑色及び青色の発光ダイオードのデューティサイクルは二次パルスの間は互いに異ならせることができる、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項３】
前記二次パルスに対する赤色、緑色、青色発光ダイオードのデューティサイクルは共通の中心を有する、請求項1又は2に記載のディスプレイ装置。
【請求項４】
前記二次パルスの間の青色発光ダイオードのデューティサイクルは、前記二次パルスの間の赤色又は緑色発光ダイオードのデューティサイクルより長く、
前記青色発光ダイオードの光容量は、前記赤色又は緑色発光ダイオードの光容量より小さい、請求項1〜3のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記一次及び二次パルスの間、前記有色発光ダイオード、のデューティサイクルを低減することにより前記バックライト手段の光出力を落とすように構成した、請求項1〜4のいずれか一項に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
画像信号又はビデオ信号を表示する液晶ディスプレイパネルと、行に配置され、前記液晶ディスプレイパネルを背面照明するために用いられる、赤色、緑色及び青色の複数の有色発光ダイオードを有するダブルパルススキャンのバックライト手段とを有している液晶ディスプレイ装置の駆動方法であって、
前記バックライト手段における複数の有色発光ダイオードの時系列ダブルパルススキャンを制御するステップと、
前記複数の有色発光ダイオードの前記時系列ダブルパルススキャンを駆動するステップと、
を備えている、液晶ディスプレイ装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶ディスプレイ装置及び液晶ディスプレイ装置を駆動する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ(LCD)装置の性能を向上させるために、特に、表示される画像信号又はビデオ信号の明るさを高めるために、LCDバックライトが用いられている。以前は、側面式のバックライトが用いられていたが、直接式のバックライトはより大きなサイズのLCD及びTV装置の明るさを向上させることから、近年、直接式のバックライトに取って代わられている。
【０００３】
LCD装置の画質をさらに向上させるために、連続式のバックライトをスキャンバックライトに取って代えることができる。スキャンバックライトによって、LCDパネルのサンプル・ホールド効果に起因するモーションアーチファクトを低減させることができる。背面照明のLCDバックライトは冷陰極蛍光ランプCCFL又は熱陰極蛍光ランプHCFLのような蛍光ランプを備えることができる。典型的には、多数の蛍光ランプを水平に配置し、各々のランプがその前面の領域を照らすようにする。このようなランプの光は、もっと離れた箇所の照明にも寄与することができる。全てのランプを同時に点灯させる場合に、一様に照らすバックライトを得ることができる。しかしながら、蛍光ランプを時系列的に点灯させることにより、スキャンバックライトを得ることができる。スキャンバックライトを可能にするためには、それぞれのランプを、例えば、別々のドライバにより、しかも各ランプの輝度制御により、個々に制御しなければならない。蛍光ランプによって発される光の散乱をなくすために、光学バリアをランプ間に設けることができる。
【０００４】
図9は、従来技術による、LCDディスプレイ用のバックライトユニットの概略図を示している。このバックライトは7行の有色発光ダイオードLEDを備えており、すなわち、赤色、緑色、及び青色LED(RLED、GLED、BLED)がバックライトの行に設けられている。バックライトのそれぞれの行又は水平ストライプに対する制御手段も設けられている。バックライトのコントラスト比は、0D、1D、2Dディミング及びブースティングによって増大させることができる。好ましくは、広い色域をサポートするために、純色を有するLEDが用いられる。さらに、LEDは水銀フリー製品で、したがって、環境に優しい光源である。
【０００５】
行又はストライプに配置される発光素子によって放射される光は、所望の色温度、例えば9000Kを有する白色光を得るために混合させることができる。これを達成するためには、各々の色R、G及びBがそれぞれ異なる電流設定及び発光効率を有するので、これらの各色に対するドライバを設けなければならない。
【０００６】
スキャンバックライトの利点は、このようなスキャンバックライトは、それによって背面照明されるLCDパネル上の任意の動画像をストロボ照射することができ、従って、LCDディスプレイの動画表示を改善し得ることにある。
【０００７】
スキャンバックライト用の、50又は60Hzの公称フレームレートのために知覚される明るい物体のフリッカーは、主として、その明るい物体の実際の明るさと大きさで決定される。これらのフリッカー又はアーチファクトを取り除くために、バックライトのスキャン周波数は100又は120Hzに倍加することができ、つまり、ダブルパルスに基づくスキャンバックライトを用いて、動画表示を高質にする。フレームレートが100又は120Hzのスキャンバックライトは人間の目には見えないため、もはや画像フリッカーが感知されることはない。しかし、スキャンバックライトのダブルパルス駆動により、動いている物体に二重の縁が生じることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、ダブルパルススキャンのバックライトを有するLCDディスプレイ装置及び動画表示を改善するとともに、フリッカーを低減した、LCDディスプレイ装置の駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項1に記載の液晶ディスプレイ装置及び請求項6に記載の液晶ディスプレイ装置の駆動方法によって解決される。
【００１０】
従って、画像信号又はビデオ信号を表示するための液晶ディスプレイパネルを備えている液晶ディスプレイ装置が提供される。ディスプレイ装置はさらに、行に配置した複数の赤色、緑色、及び青色の有色発光ダイオードを有し、ダブルパルススキャンに基づいて液晶ディスプレイパネルを背面照明するためのダブルパルススキャンのバックライト手段も備えている。さらにまた、バックライト手段における複数の有色発光ダイオードの時系列ダブルパルススキャンを制御し、且つ前記複数の有色発光ダイオードの時系列ダブルパルススキャンを駆動するためのダブルパルススキャンの制御手段も提供される。
【００１１】
本発明の一形態によると、制御手段は、スキャン期間内の一次及び二次パルスで複数の有色発光ダイオードを駆動する。赤色、緑色、及び青色の発光ダイオードのデューティサイクルは一次パルスの間は互いに一致させ、赤色、緑色、及び青色の発光ダイオードのデューティサイクルは二次パルスの間は互いに異ならせることができる。したがって、一次パルスによりシャープで明るい照射を達成でき、一方で二次パルスは有色のブラー(colored blur)のために用いることができる。
【００１２】
本発明の別の形態によると、二次パルスが共通の中心を有し、それにより、有色のブラーをパルスの両方のエッジに対して対称に駆動させることができるようにする。
【００１３】
本発明のさらに別の形態では、二次パルスの間の青色発光ダイオードのデューティサイクルは、二次パルスの間の赤色、又は緑色発光ダイオードのデューティサイクルより長くする。青色発光ダイオードの光容量は、赤色、又は緑色発光ダイオードの光容量より小さくする。青色は輝度に限られた寄与を持つだけであるので、青色発光ダイオードの光容量は低減することができる。
【００１４】
本発明は、さらに液晶ディスプレイパネル及びダブルパルススキャンのバックライト手段を有する液晶ディスプレイ装置を駆動する方法にも関する。バックライト手段は、行に配置され、液晶ディスプレイパネルを背面照明するために用いられる、赤色、緑色、及び青色の複数の有色発光ダイオードを備えている。バックライト手段における複数の有色発光ダイオードの時系列ダブルパルススキャンを制御する。複数の有色発光ダイオードの時系列ダブルパルススキャンを駆動する。
【００１５】
本発明は、有色光LCDディスプレイ装置のスキャンバックライト手段におけるLEDのデューティサイクルを個別に制御する着想に関する。バックライトのスキャンは、最適な動画表示と、最適なフリッカーの低減との間のトレードオフを可能にするダブルパルススキャンに基づいて実行する。このようなトレードオフは、LCDパネルに表示される対象物の輝度、鮮明度、及び動きに依存する。短期間に必要とされる光量は、高くすることができるので、スキャンバックライトの光容量は、スキャン式でないバックライトの光容量のように高くすることができる。さらに、青色、緑色、及び赤色のデューティサイクルは、個別に制御する。青色の輝度への貢献度は、緑色、及び赤色の貢献度より小さいので、青色のLEDは、長いデューティサイクルで動作させる。従って、青色用のLEDのデューティサイクルが長いということにより、青色の光容量は、緑色の光容量より小さくすることができる。赤色の光容量及びデューティサイクルは、青色の光容量と緑色の光容量との間に選定することができる。一次パルスはダブルパルススキャンの範囲内で、液晶材料がその新たな位置に安定化するときに、鮮明な一次画像を提供するように選定する。一方で、二次パルスは、LCD材料が過渡状態にあるときに、LCDパネルにぼやけた二次画像を創出するように選定する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、有色のブラーはスキャンパルスの両方のエッジに対して対称に駆動させることができ、また、全ての有色のブラーはダブルパルススキャンの二次パルスに移行させて、動画表示を高質にすることができる。青色と赤色のLEDのデューティサイクルを増大させるので、青色と赤色のLEDが少なくて済むことにより、LCD装置のスキャンバックライト手段のコストが削減される。さらに、本発明によるLCDディスプレイ装置には、フリッカーのないスキャンバックライトが設けられる。
【００１７】
本発明の利点及び実施形態を、以下図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第1の実施形態によるLCD装置の概略図である。
【図２】本発明によるバックライト手段のバックライト発光プロファイルの例を示す図である。
【図３】シングルパルススキャンバックライトの説明図である。
【図４】第1の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトの説明図である。
【図５】第2の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトの説明図である。
【図６】第3の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトの説明図である。
【図７】第4の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトの説明図である。
【図８】第4の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトの説明図である。
【図９】従来技術によるLCD装置のためのバックライトの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図1は、本発明の第1の実施形態による、液晶ディスプレイ装置の基本的な概略図を示す。液晶ディスプレイ装置は、LCDディスプレイパネルLCDP、随意的なビデオ処理ユニットVP、バックライト手段BL及びこのバックライト手段BLを制御するための制御手段CMを備えている。バックライト手段BLは、複数の有色発光デバイスLED、すなわち、緑色LED(GLED)、赤色LED(RLED)、青色LED(BLED)を備えている。これらのLEDは行又は、水平のストライプに配置される。図1においては3行のLEDしか示していないが、バックライト手段BLは3行以上のLEDを備えることができる。LEDの各行又はLEDの各水平ストライプは、赤色用制御ユニットRCU、緑色用制御ユニットGCU、及び青色用制御ユニットBCUによって駆動される。換言すると、制御ユニットRCU、GCU及びBCUは、LEDの各行に関連付けられて、当該行における有色LEDを制御する。LCDパネルLCDPは、内部又は外部のビデオ処理ユニットVPからの画像信号及びビデオ信号を表示するために用いられ、一方で、LCDパネルLCDPは、バックライト手段BLによって背面照射される。
【００２０】
LEDの各行に対するカラー制御ユニットRCU、GCU及びBCUは、LEDの行における有色LEDの設定を制御して、グローバルな白色点の設定を達成する。このグローバルな白色点の設定は、LEDの行における個々の有色LED(RLED、BLED、GLED)の輝度比をそれ相応に選定することによって達成することができる。LEDのそれぞれの行の輝度比を選定することで、グローバルな輝度レベルを達成することができる。垂直方向の均一性を達成するために、LEDのそれぞれの行におけるLEDを個々にアドレス指定して、そのLEDの色及び明るさを調整する。LEDの行はカラー制御ユニットによって個々にアドレス指定することができるので、ディスプレイパネルをアドレス指定するのと同じ方向に、スキャンバックライトを設けることができる。加えて、スキャンバックライトは、スイッチオン、及びオフすることができる。カラー制御ユニットの制御によって、LEDのそれぞれの行におけるLEDを対応するアドレス速度よりも高い速度で個々にアドレス指定して駆動する場合に、1Dのセグメント化ダブルパルススキャンを達成することができる。1Dディミングを必要とする場合には、LEDのそれぞれの行における個々のLEDのデューティサイクルを短くすることができる。また、バックライトの温度が所定の範囲内にある場合は、LEDの各行におけるLEDを高電力で駆動することにより、1Dブースティング (1D boosting)を達成することができる。さらに、LEDのそれぞれの行におけるLEDを個々にアドレス指定し、且つ、それらLEDをデューティサイクル及び電力に対して駆動させることができるので、各フレーム期間に対するLEDの最適設定を決定することができる。
【００２１】
ビデオ処理ユニットVPにおけるビデオデータの変調は、1Dディミング操作を必要とする場合には、LEDのそれぞれの行における垂直方向の輝度プロファイルとLEDのそれぞれの行の計算したディミングファクター(dimming factor)とから補間する。
【００２２】
図2は本発明によるバックライトの発光プロファイルの代表的な例を示している。図2には、3つの異なる発光プロファイルを示してある、すなわち、a)中央がシャープに明るくなるセンターセグメンテーション、(b)中央に向けてスムーズに明るくなるセンターセグメンテーション、(c)底部に向けてスムーズに明るくなるボトムセグメンテーションの例を示している。図2の左側には、それぞれのセグメンテーションを示してあり、また、図2の右側には位置に対する発光プロファイルの線図を示してある。換言すると、センターセグメンテーション又は、ボトムセグメンテーションを適応することによって、発光プロファイルがスムーズになるかシャープになる所望のセグメンテーションを得ることができる。
【００２３】
図3は、シングルパルススキャンバックライトのためのR、G及びBサブピクセルの光出力を説明するための線図である。図3の上の図には、時間tに対する緑色G、赤色R及び青色Bサブピクセルの光出力Lの関係を示してある。シングルパルススキャンの時間周期はTである。図3の下の図は、上の図における赤色、緑色、青色ピクセルのスキャンに対応する、時間にわたって表す、液晶セルのレスポンスLCRを示してある。特に、R、G及びBサブピクセルの光出力Lを、各サブピクセルの個々のデューティサイクルとともに示してある。R、G及びBサブピクセルの特定のデューティサイクルの比は、上述した白色点の設定によって決定される。従って、緑色Gサブピクセルのデューティサイクルは最も短く、一方で青色Bサブピクセルのデューティサイクルは最も長い。好ましくは、赤色R、緑色G、及び青色Bサブピクセルのパルスは、液晶セルがビデオデータの次のフレームに対してアドレス指定される時点t2の直前のt1に、3つの全サブピクセルの光出力Lがアクティブとなるように整列される。すなわち、赤色R、緑色G及び青色Bサブピクセルは、液晶材料が最適に安定化する瞬時(t1)に整列される。つまり、シングルパルススキャンバックライトは、液晶材料が安定化したその時点t1にLCDパネルを最適に照射するように最適化する。他方、このような駆動スキームは、動いている物体に対してはこれらの物体の様々な縁に種々のモーションブラーを含むことがあるので不都合である。特に、暗から明への縁は非常にシャープになる一方で、明から暗への縁は何らかの有色のブラーを有することになる。
【００２４】
図4は、第2の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトのための赤色R、緑色G及び青色Bサブピクセルの光出力Lの線図を示している。図3につき説明したような1つのみのスキャンパルスの代わりに、図4によるダブルパルススキャンバックライトは、1つの時間周期T内の各時点t1、及びt3にそれぞれ一次及び二次パルスP、Sを有する。従って、一次パルスPは、一次の緑色パルスPG、一次の赤色パルスPR及び一次の青色パルスPBを含み、一方で、二次パルスSは、二次の緑色パルスSG、二次の赤色パルスSR及び二次の青色パルスSBを含む。好ましくは、一次のパルスPG、PR及びPBは、t1の時点、すなわち、LCDパネルの液晶セルが最適に安定化する瞬時に対応する、ビデオデータの次のフレームによって液晶セルがアドレス指定される直前に整列させる。他方で、二次のパルスSG、SR、SBは、2つの連続する一次パルスPの真ん中、すなわちt3の時点に整列させて、フリッカーの発生を抑制する。
【００２５】
第2の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトによれば、液晶材料が安定化した場合に、LCDパネルの最適な照射が達成される。しかしながら、上述したように、動いている物体は、物体の様々な縁に種々のモーションブラーを含むことがある。
【００２６】
図5は第3の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトの説明図である。ここで、ダブルパルススキャンの一次及び二次パルスP、Sの赤色R、緑色G及び青色Bのパルスは、各々のパルスの中心にて、すなわちそれぞれt4、t5の時点に整列させる。したがって、このような配列によって、物体の様々な縁におけるブラーが対称的になる。
【００２７】
図6は第4の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトの一次及び二次パルスの説明図である。ここで、赤色R、緑色G及び青色Bサブピクセルのデューティサイクルは、互いに一致させ、デューティサイクルの中心がt4の時点に整列するようにして、一次パルスの明るくて、シャープな照射を可能とする。二次パルスでは、赤色R、緑色G及び青色Bサブピクセルのデューティサイクルは異なり、赤色R、緑色G及び青色Bパルスの中心は、第3の実施形態によって説明したように、t5の時点に整列させる。二次のパルスSG、SR及びSBのデューティサイクルを相違させ、且つこれら二次のパルスの中心をt5に整列させることにより、二次パルスによるぼやけた照射が可能となる。二次パルスによって有色のブラーが得られるけれども、それは、追跡する目がシャープに照射された画像を追尾することになるため、画像性能に対する影響が最小の箇所に位置づけられる。
【００２８】
したがって、第4の実施形態によると、最初の一次パルスPは等しいか又は一致するデューティサイクルをもった明るくてシャープなパルスであり、一方で、二次パルスSは、異なったデューティサイクルを有し、そして二次パルスの中心は揃っている(例えばt5において)。第4の実施形態によるダブルパルススキャンは、特別な又は追加の切り替えを必要としないので、LCD装置に追加のコストは加わらない。
【００２９】
赤色R、緑色G及び青色BLEDの一次のパルスPR、PG及びPBは、それらの最大輝度ではあるが、同じ位相で、例えばt4を中心とする全く同じデューティサイクルで駆動させることができる。したがって、一次パルスの輝度は公称フレームレートで画像フリッカーを誘起することになる。かかる画像フリッカーは、二次パルスの輝度で補償できる。ここで、2つのパルスの色の違いは、スペクトル順次のディスプレイもまたこのフィールドレートで作動するので、問題にならない。好ましくは、一次パルスPのデューティサイクルは、その輝度のベースバンド成分が二次パルスの赤色R、緑色G及び青色Bの輝度のベースバンド成分の和と一致するように選定して、スクリーンの前面には目に見える画像フリッカーが現れないようにする。
【００３０】
図7は、第5の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトの説明図である。第5の実施形態によれば、青色LEDの光容量を例えば50%まで削減し、すなわち、青色LEDのコストを50%まで削減する。第5の実施形態による緑色及び赤色の一次及び二次のパルスは第4の実施形態による緑色及び赤色の一次及び二次のパルスに相当する。青色LEDの光容量をSBXのレベルから、SBYのレベルにまで低減させる場合には、二次の青色パルスSBのデューティサイクルを増大させなければならない。第5の実施形態によれば、一次の青色パルスを低減させて、この一次のパルスが初期の輝度の95%だけを有するようにするものの、一次のパルスPG、PR、PBによって明るくてシャープな照射を保証する。デューティサイクルは互いに一致する。二次パルスは追加の5%の輝度の増加を伴うぼやけた照射を保証する。従って、パルス間の色変調は増大する。さらに、青色は画像性能に対する影響が最小の箇所t5に位置づけられる若干の追加のブラーを有する。青色の追加ブラーの相違は、人間の目は青色の空間的及び時間的分解能に、さほど敏感でないので、人間の目にはほとんど目立たない。
【００３１】
第4の実施形態と同様に、第5の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトは、特別な切り替えを必要としないため、追加のコストは導入されない。
【００３２】
図8は第6の実施形態によるダブルパルススキャンバックライトの説明図である。第6の実施形態による図は、公称ダブルパルスSG1、SR1、SB1、PG1、PR1及びPB1に対して第5の実施形態の図にほぼ一致している。バックライトの追加のディミングを必要とする場合には、サブピクセルのデューティサイクルを変調させて、発生する光の量を減らすことができ、これにより黒レベルが低減し、コントラスト比が大きくなるとともに、消費電力が低減する。
【００３３】
上述した液晶ディスプレイ装置は、異なる色成分を有するスキャンバックライトを備えた、LCD-TV又は他の任意のマルチメディアディスプレイにおいて使用することができる。
【００３４】
本発明によれば、スキャンLCDバックライトの有色LEDセグメントのデューティサイクルを制御して、知覚できるフリッカーを伴わない、最適な動画表示を改善する。LCDパネルの動画のストラトスコピック(stratoscopic)な照射はスキャンバックライトによって達成し、動画表示を改善することができる。好ましくは、ダブルパルススキャンを用い、一次の光パルスは、明るくて、シャープな照射を与えるように適合させ、一方で二次のパルスはLCDパネル上にぼやけた二次画像を創出するためにスムーズな照射を与えるために用いる。有色のブラーをパルスの両方のエッジに対して対称的に駆動させることにより、動画表示をよくすることができる。全ての有色のブラーを二次パルスに移行することにより、動画表示はさらによくすることができる。青色及び場合によっては赤色のデューティサイクルを長めに選定するため、コストも削減することができる。
【００３５】
上述した実施形態は本発明を限定するものではなく、例示したものであり、当業者は、添付の請求の範囲の範囲から逸脱することなく、様々な別の実施形態を設計することが可能である。「備えている」という用語は、請求項に記載されている以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。いくつかの手段を列挙している装置の請求項において、これらの手段のいくつかは、同一アイテムのハードウェアによって具体化することができる。いくつかの手段が互いに異なる従属請求項に列挙されているということは、これらの手段の組み合わせが有効に使用できないことを示すものではない。
【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】
2010512556.tif 000009
【図８】
2010512556.tif 000010
【図９】
2010512556.tif 000011
【国際調査報告】
2010512556.tif 000012
2010512556.tif 000013