(57)【要約】高い解像度で明るい画像を表示することができる立体映像表示装置を提供することを目的として、光源（５）と、光源からの光で画像を表示する画像表示手段（２）と、光源の制御を行う光源制御手段（７）と、画像表示手段の表示制御を行う表示制御手段（８）とを備え、観者の両眼にそれぞれ画像を表示する立体映像表示装置であって、前記光源装置は、映像を形成する異なる色Ｒ，Ｇ，Ｂの光を個別して発生し、各色の光を互いに異なる偏光角とする偏光手段（６ａ、６ｂ）を備え、前記光源制御手段（７）は前記光源装置（５）を発生する各色の光を時分割で発生させるように制御し、表示制御手段（８）は、前記光源制御手段に同期して光源が発する光の色に相当するに画像を前記画像表示手段に表示させるものとした。
2005012980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を備えた光源装置と、光源装置からの光で左画像及び右画像からなる立体画像を表示する画像表示手段と、光源装置の制御を行う光源制御手段と、画像表示手段の表示制御を行う表示制御手段とを備え、観者の両眼にそれぞれ画像を表示する立体映像表示装置であって、
前記光源装置は、映像を形成する異なる色の光を個別して発生すると共に、各色の光を互いに異なる偏光角として左画像用光、右画像用光とする偏光手段を備え、
前記光源制御手段は前記光源装置を発生する各色の光を時分割で発生させるように制御し、
前記表示制御手段は、前記光源制御手段に同期して光源が発する光の色に相当するに画像を前記画像表示手段に表示させることを特徴とする立体映像表示装置。
【請求項２】
前記発光素子は、ＬＥＤ素子あるいはＥＬ素子であることを特徴とする請求の範囲１に記載の立体映像表示装置。
【請求項３】
前記画面表示手段は液晶表示装置であることを特徴とする請求の範囲１又は請求の範囲２のいずれかに記載の立体映像表示装置。
【請求項４】
前記発光素子には、Ｒ，Ｇ，Ｂいずれかのカラーフィルタを備えていることを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれかに記載の立体映像表示装置。
【請求項５】
前記光源の発光素子は、白色ＬＥＤ、あるいはＲ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤであることを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれかに記載の立体映像表示装置。
【請求項６】
前記光源は、複数の発光素子が一列に位置された発光体アレイを垂直方向に少なくとも１列配置して構成し、アレイは中央で右目用アレイと左目用アレイとに２つに分割され、右目用アレイ及び左目用アレイにはそれぞれ偏光手段を備えると共に、Ｒ，Ｇ，Ｂ発光用素子が配置されていることを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲５のいずれかに記載の立体映像表示装置。
【請求項７】
前記光源を構成する発光体アレイには、Ｒ，Ｇ，Ｂ各発光素子を水平方向あるいは垂直方向に複数連続して配置したことを特徴とする請求の範囲６に記載の立体映像表示装置。
【請求項８】
前記光源は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各発光素子を上下方向に複数段連続して形成したことを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲７のいずれかに記載の立体映像表示装置。
【請求項９】
偏光手段は、各発光素子ごと、あるいはＲ，Ｇ，Ｂ発光素子を一組として設けられ、各発光素子ごと、あるいは一組の発光素子ごとに射出光に所定の偏光角を与えることを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲８のいずれかに記載の立体映像表示装置。
【請求項１０】
上下に重ねられた発光体アレイはＲ，Ｇ，Ｂ各色が規則的に配置されると共に、上下方向にとなりあう発光体の色が異なるように配置されたことを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲９のいずれかに記載の立体映像表示装置。
【請求項１１】
前記光源装置は、発光素子と、異なる色の透過フィルタが円周上に周期的に並べられ、これらを回転することにより異なる色を個別に発生する回転フィルタとを備えたことを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲３に記載の立体画像表示装置用光源装置。
【請求項１２】
前記透過フィルタは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を透過するものであることを特徴とする請求の範囲１１に記載の立体画像表示装置用光源装置。
【請求項１３】
前記光源装置は、発光素子と、ダイクロイックミラーとを備え異なる色を個別に発生することを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれかに記載の立体画像表示装置用光源装置。
【請求項１４】
テレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、又は携帯端末装置の立体又は平面画像表示装置に使用されることを特徴とする請求の範囲１乃至請求の範囲１０のいずれかに記載の立体映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、立体画像表示装置に係り、特に解像度を下げずに色のにじみを防止することができる立体映像表示装置に関する。
技術背景
従来から立体的に画像を視覚させる技術は試みられており、多くの分野で立体画像に関する表示方法が研究され実用化されてきた。ここで立体画像の表示方式は観者に特別なメガネやゴーグル等装置を装着させる方式（メガネ方式）と、観者には特別な装置を装着させない方式とがある。
従来上述したような特種なメガネ等を装着しない立体画像表示装置として、パララックスバリア方式やレンチキュラ方式と呼ばれるものが提案されている。
また、上記パララック素バリア方式、レンチキュラ方式の問題を解決した従来例として以下に示すものが提案されている。これは、図２０，図２１に示すように、平面光源６５の発光面左右に偏光方向が直交する右眼用偏光フィルタ部６６ａと、左眼用偏光フィルタ部６６ｂとを配置し、各フィルタ部６６ａ，６６ｂを通過した各光をフレネルレンズ６３で平行光として液晶表示素子６２に照射し、この液晶表示素子６２の両面に設けられた偏光フィルタ６２１、６２２のそれぞれを、１水平ラインＬａ、Ｌｂごとに互いに直交する直線偏光フィルタ６２１、６２２からなる直線偏光フィルタ部として交互に配置したものが開示されている。本実施形態例では、光源６５側と観者側との対向する直線偏光フィルタラインを直交する偏光方向とし、液晶表示素子６２の液晶パネル６２０には、２枚の偏光フィルタの水平ラインにあわせて１水平ラインごとに右眼用と左眼用の画像情報を交互に表示する構成を備えている。また、液晶表示素子６２には図２１に示すＲＧＢ３原色のカラーフィルタ４３２を貼附したものが使用されている（従来技術１という）。
しかしこの従来技術１に記載の技術にあっては、１ラインおきに走査線毎に左右両眼の画像を表示するようにしているため垂直方向の解像度が低くなる（全部の走査線で表示した２Ｄ画像の２分の１）他、斜めの線を表示しにくかったり、表示されないラインの表示が抜けてしまったりするという問題があった。
この問題を解決した特開９−１１３８６２号公報には、図２２に示すように、市松模様状に２つに区別した画素組み合わせごとに、それぞれ異なる直交した偏光を変調する偏光分割空間光変調素子１０１の背面に凸レンズ板１０２を密着させ、左右２分割した領域１０３ｈ、１０３ｖで異なる直交した偏光を発光する偏光分割光源１０３を備え、前記偏光分割空間光変調素子に表示された市松模様状に合成処理された左眼用および右眼用のステレオ画像４を画像処理装置１０５で処理して、異なる直交した偏光で分離して観者の左右両眼へ選択的に照射することで立体映像を表示するものが記載されている（従来技術２という）。
しかしながら、上述した二眼式のパララックスバリア方式、レンチキュラ方式、及び上述従来例１のいずれの場合も立体視可能範囲が制限されているため、観者の位置が多少でも左右にずれると立体画像が左右に反転したり、平面画像しか表示でなかったりするという問題がある。
また、従来の立体画映像表示装置にあっては、画像の解像度を高く使用とすると、液晶表示装置の解像度を高くしなければならず、必然的に、液晶の画素が細密になり、開口が小さくなるため、映像が暗くなるほか、各色を表示する画素での光漏れ、クロストークが発生し易くなり、画像ににじみが発生するという問題がある。
更に、従来技術２に記載の技術は右左の表示画像の画素が隣り合って表示されるため右側光源と左側光源とを分離することが難しく立体のクロストークが発生するという問題がある。
また、上述の画像表示装置では、一人の観者に画像を表示できるだけのものであった。このような、問題に対処して、観者の位置を測定し、この移動に対応させて光源を機械的に移動させる方法も提案されているが、対応速度が遅く、また機械的移動装置の消耗があり耐久性がなく、実際には使用できないという問題を有していた。また、左右に観者がずれると立体が見えない、という問題を有していた。
この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものであって、その目的は、高い解像度で明るい画像を表示することができる立体映像表示装置を提供することである。
また本発明の目的は、機械的構成を使用することなく、精度及び耐久性が高く、観者の位置移動に迅速に対応させて光源の発光位置を移動させることができ、良好な画像を表示させることができる立体映像表示装置を提供することである。
また、本発明は、高速でオン・オフできる光源を提供することにより、同期信号やブランキング期間は光源をオフすることで、不要な残像や干渉を除去できると共に、消費電力を大幅に低減させることができる立体映像表示装置を提供することである。
【発明の開示】
本発明は以下の手段により前記課題を解決するものである。
請求の範囲１に記載の本発明は、発光素子を備えた光源装置と、光源装置からの光で左画像及び右画像からなる立体画像を表示する画像表示手段と、光源装置の制御を行う光源制御手段と、画像表示手段の表示制御を行う表示制御手段とを備え、観者の両眼にそれぞれ画像を表示する立体映像表示装置であって、前記光源装置は、映像を形成する異なる色の光を個別して発生すると共に、各色の光を互いに異なる偏光角として左画像用光、右画像用光とする偏光手段を備え、前記光源制御手段は前記光源装置を発生する各色の光を時分割で発生させるように制御し、
前記表示制御手段は、前記光源制御手段に同期して光源が発する光の色に相当するに画像を前記画像表示手段に表示させることを特徴とする。
本発明によれば、光源装置からの光は光源制御手段で時分割された異なる色が射出され、画像表示手段は表示制御手段で光源が発する光の色に相当するに画像を表示する。時分割を高速として例えば一色あたりの表示時間を１８０分の１秒（１画面について６０分の１秒）とすれば肉眼の生理的作用により異なる色彩の画像によって表示された画像が多くの色を持って立体表示される。従って、画像表示手段の解像度を高くしても、各色によって表示される画像は独立して表示されるので表示色が混じり合うことはなく明瞭な立体画像を得ることができる。
請求の範囲２に記載の本発明は、請求の範囲１に記載の立体映像表示装置において、前記光源はＬＥＤ素子あるいはＥＬ素子を発光素子とすることを特徴とする。
本発明によれば、光源としてＬＥＤ素子やＥＬ素子を用いるので、高速に点灯点滅を行うことができる他、高い輝度、長い寿命、低い電力消費量を実現することができる。
請求の範囲３に記載の本発明は、請求の範囲１又は請求の範囲２のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記画面表示手段は液晶表示装置であることを特徴とする。
本発明によれば、表示手段として液晶表示装置を使用するので、高密度で大面積の表示装置を容易に実現することができる。また、この表示装置の表示はモノクロでよいのでカラーフィルタなどを使用する必要がなく、高い開口率を実現することができる。
請求の範囲４に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源の発光素子は白色ＬＥＤであり、各発光素子にはＲ，Ｇ，Ｂいずれかのカラーフィルタを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、光源からは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光が照射されるから、表示される画像をフルカラーのものとすることができる。
請求の範囲５に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源の発光素子は白色ＬＥＤあるいは、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤであることを特徴とする。
本発明によれば、白色ＬＥＤを使用する場合には光源の種類を統一することができ、その構成が簡易になるほか、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤを使用する場合には光源にカラーフィルタを使用することなく光源からＲ，Ｇ，Ｂの光を照射することができ、簡単な構成で高輝度の画像を表示できる。
請求の範囲６に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲５のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源は複数の発光素子が一列に位置された発光体アレイを垂直方向に少なくとも１列設けて構成し、アレイは中央で右目用アレイと左目用アレイとに２つに分割され、右目用アレイ及び左目用アレイにはそれぞれ偏光手段を備えると共に、Ｒ，Ｇ，Ｂ発光用素子が配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、光源として少なくとも１列の発光体アレイが設けられるから、アレイが１列の場合は光源からの光が略線状に配置されることとなり、またアレイが複数の場合光源からの光は略平面状に位置されることになるため、画像表示手段を均一に照射することができる他、高い輝度を得ることができる。
請求の範囲７に記載の本発明は、請求の範囲６に記載の立体映像表示装置において、前記光源を構成する発光体アレイには、Ｒ，Ｇ，Ｂ各発光素子を水平方向あるいは垂直方向に複数連続して配置したことを特徴とする。
本発明によれば、同色の発光素子を連続して配置するから、光源制御手段の制御が容易となる他発光体アレイの配線等の構成が容易となる。
請求の範囲８に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲７のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各発光素子を上下方向に複数段連続して形成したことを特徴とする。
本発明によれば、同色の光は略直線上あるいは略平面状に配置されることとなるため、画像表示手段を均一に照射することができる他、高い輝度を得ることができる他発光体アレイの配線等の構成が容易となる。
請求の範囲９に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲８のいずれかに記載の立体映像表示装置において、偏光手段は各発光素子ごと、あるいはＲ，Ｇ，Ｂ発光素子を一組として設けられ、各発光素子ごとあるいは一組の発光素子ごとに射出光に所定の偏光角を与えることを特徴とする。
本発明によれば、偏光手段を各発光素子、一組の発光素子ごとに設けるから、発光素子の配置を自由にすることができ、画像表示にもっとも適したものとすることができる。
請求の範囲１０に記載の本発明は、請求の範囲７乃至請求の範囲９のいずれかに記載の立体映像表示装置において、上下に重ねられた発光体アレイはＲ，Ｇ，Ｂ各色が規則的に配置されると共に、上下方向に隣あう発光体の色が異なるように配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の発光素子が平均的に配列されることとなるので、各色の光を画像表示手段に均等に照射することができる。
請求の範囲１１に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲３に記載の立体画像表示装置において、前記光源装置は、発光素子と、異なる色の透過フィルタが円周上に周期的に並べられ、これらを回転することにより異なる色を個別に発生する回転フィルタとを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、電源装置は、回転フィルタの回転により、異なる色の光を供給できる。また、フィルタに関する微細加工が不要となるため、製造が容易となる
請求の範囲１２に記載の本発明は．請求の範囲１１に記載の立体画像表示装置において、前記透過フィルタはＲ，Ｇ，Ｂの各色を透過するものであることを特徴とする。
本発明によれば、光源装置は光の三原色Ｒ，Ｇ，Ｂを射出することができるので、フルカラーで立体画像を表示することができる。
請求の範囲１３に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲３に記載の立体画像表示装置において、前記光源装置は、発光素子と、ダイクロイックミラーとを備え異なる色を個別に発生することを特徴とする。
本発明によれば、ダイクロイックミラーで白色光を三原色に分割するため、高い効率で光を分割することができ明るい画面を提供することができる。
請求の範囲１４に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲１３に記載の立体映像表示装置はテレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、又は携帯端末装置の立体又は平面画像表示装置に使用されることを特徴とする。
本発明によれば、大きな画面のテレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータの画面を立体視可できるほか、携帯電話や携帯端末など観者の視線が画面に対して移動しやすい小型の機器の画面を立体視可することができる他、広い視野角が必要とされる平面画像表示としても用いることができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明に係る第１の実施の形態に係る立体映像表示装置を使用した画像表示装置を示す図である。
図２は、本発明に係る第１の実施の形態に係る立体映像表示装置を示す斜視図である。
図３は、本発明に係る第１の実施の形態に係る立体映像表示装置の表示装置に使用される市松状フィルタを示す図である。
図４は、本発明に係る第１の実施の形態に係る立体映像表示装置の表示装置に使用される光源を示す図である。
図５は、本発明に係る第１の実施の形態に係る立体映像表示装置の色信号と輝度信号の状態を示すタイミングチャートである。
図６は、本発明に係る第２の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図７は、本発明に係る第３の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図８は、本発明に係る第４の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図９は、本発明に係る第５の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図１０は、本発明に係る第６の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図１１は、本発明に係る第７の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図１２は、図１１に示した立体映像表示装置の光源に使用するＬＥＤ及びその配置を示す図である。
図１３は、本発明に係る第８の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図１４は、本発明に係る第９の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図１５は、本発明に係る第１１の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図１６は、本発明に係る実施の形態に使用するフィルタ円盤を示す図である。
図１７は、本発明に係る第１２の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図１８は、本発明に係る第１３の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図１９は、本発明に係る第１３の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図２０は、従来の立体画像表示装置の一例を示す図である。
図２１は、図２０に示した画像表示装置の液晶表示装置における画素の配置図の一例を示す図である。
図２２は、他の従来の立体映像表示装置の一例を示す図である
発明を実施するための最良な形態
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１乃至図４は、本発明を実施する形態を示すものである。図１は本発明に係る第１の実施の形態に係る立体映像表示装置を使用した画像表示装置を示す図、図２は本発明に係る第１の実施の形態に係る立体映像表示装置を示す斜視図、図３は本発明に係る第１の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源を示す図、図４は本発明に係る第１の実施の形態に係る立体映像表示装置の色信号と輝度信号の状態を示すタイミングチャートである。
また、本形態例では、画像表示手段として前記従来例に示した画像表示装置と基本的に同様の構造を備えるものを採用できる。この場合は、光源５からの光を、フレネルレンズ３で平行光として白黒の液晶表示パネル２に照射している。そして、本例では光源５には光源５の発光状態制御する光源制御手段１０が、また液晶表示パネルには画像を表示させるための液晶パネル制御手段１１が接続され、各制御手段１０，１１は、立体映像信号を受け色信号及び輝度信号に分離する信号分離手段に接続されている。
まず、本例に係る光源５について説明する。
本例において、光源５は、図４に示すように、発光素子として高輝度の白色ＬＥＤ５１を６個並列に並べアレイとし、その前面に光の三原色であるＲ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）の光を透過するカラーフィルタ５２，５３，５４を配置している。そして各白色ＬＥＤ５１の間、及び各カラーフィルタ５２，５３，５４の間には隔壁５５が設けられ、白色ＬＥＤ５１の光の漏れを防止し、各色間のクロストークを防止している。尚、同図において光の射出方向を矢印で示している。
また、本例ではアレイは中央部から左目用アレイ５Ｌと右目用アレイ５Ｒとに２つに分割され、右目用アレイ及び左目用アレイにはそれぞれ偏光手段である偏光板６ａ、６ｂを備えている。これらの偏光板の偏光角は直角になるようになっている。
そして、本例では、この光源５は、光源制御手段１０の制御を受け、図５（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂの順に順次点灯される。この点灯時間は例えば各１８０分の１秒である。これにより画像表示パネルは１フレーム６０分の１秒の間に３色の画像を表示することができる。
次に、画像表示手段について説明する。本形態例に係る立体映像表示装置は、図１及び図２に示すように、光源５の発光面左右に偏光方向が直交する右眼用偏光フィルタ部６ａと、左眼用偏光フィルタ部６ｂとを配置している。図中光フィルタ部６ａと、左眼用偏光フィルタ部６ｂの／表示と，＼の表示は、フィルタの偏光角が直交していることを示している（以下同じ）
また、本実施形態例において、光源５から各光は、フレネルレンズ３で平行光として液晶表示素子２に照射される。尚、図中符号４は例えばレンチキュラレンズからなる拡散板である。
そして、本実施形態例では液晶表示素子２の表示パネル２は、図３に示すように、立体視される第一及び第二の画像を構成する画素（Ｌ、Ｒ）を平面的に交互に配置される市松模様をなすように配置するものとしている。そして、この表示パネルの光源側及び観者側の両面にはそれぞれ偏光パネル２１，２２が貼付されている。
本実施形態例では、液晶表示パネル２は、２枚の透明板（例えば、ガラス板）の間に所定の角度（例えば９０度）ねじれて配向された液晶が配置されており、例えば、ＴＦＴ型の液晶表示パネルを構成している。液晶表示パネルに入射した光は、液晶に電圧が加わっていない状態では、入射光の偏光が９０度ずらして出射される。一方、液晶に電圧が加わっている状態では、液晶のねじれが解けるので、入射光はそのままの偏光で出射される。
そして、本実施形態例では表示パネル２の光源側に市松状パネル７が貼付されている。
即ち、偏光フィルタ６を透過した光はフレネルレンズ３に照射され、フレネルレンズ３では発光素子５から拡散するように放射された光の光路を略平行になり市松状フィルタ７を透過して、液晶表示パネル２に照射される。
このとき、市松状フィルタ７から照射される光は、上下方向に広がることがないように出射され、液晶表示パネル２に照射される。すなわち、市松状フィルタ７の特定の領域を透過した光が、液晶表示パネル２の特定表示単位の部分を透過するようになっている
また、液晶表示パネルに照射される光のうち、偏光フィルタ６の右側領域６ａを通過した光と左側領域６ｂを通過した光とは、異なる角度でフレネルレンズ３に入射し、フレネルレンズ３で屈折して左右異なる経路で液晶表示パネル２から放射される。
市松状フィルタ７は、透過する光の位相を変える領域が、図３（１）に示すように、微細な間隔の市松状模様で繰り返して配置されている。具体的には、図３（２）に示すように、光透過性の基材７１に、微細な幅の１／２波長板７２が設けられた領域７ａと、１／２波長板７２の幅と同一の微細な間隔で、１／２波長７１が設けられていない領域７ｂとが微細な間隔で繰り返して設けられた列が位相をずらして設けられている。なお、この１／２波長板は光源側に設けても、表示パネル側に設けても差し支えない。
このような構成により、設けられた１／２波長板７２によって透過する光の位相を変える領域７ａと、１／２波長板７２が設けられていないために透過する光の位相を変えない領域７ｂとが微細な間隔の市松模様として規則的に設けられているものである。１／２波長板は、透過する光の位相を変化させる位相差板として機能する。１／２波長板７２は、その光学軸を偏光フィルタ６の右側領域６ａを透過する光の偏光軸と４５度傾けて配置して、右側領域６ａを透過した光の偏光軸を９０度回転させて出射する。すなわち、右側領域６ａを透過した光の偏光軸を９０度回転させて、左側領域６ｂを透過する光の偏光と等しくする。すなわち、１／２波長板７２が設けられていない領域７ｂは左側領域６ｂを通過した、偏光板３と同一の偏光を有する光を透過し、１／２波長板７２が設けられた領域７ａは右側領域６ａを通過した、偏光板２１と偏光軸が直交した光を、偏光板２１の偏光軸と等しくなるように回転させて出射する。
この市松状フィルタ７の偏光特性の繰り返しは、液晶表示パネル２の図３に示した表示単位と同一のピッチとして、表示単位毎（すなわち、表示単位の横方向の水平ライン及び縦方向の垂直ライン）に透過する光の偏光が異なるようにする。よって、液晶表示パネル２の走査方向と副走査方向の表示単位毎に対応する微細位相差板の偏光特性が異なるようになって、隣り合う画素毎に出射する光の方向が異なる。
なお、本発明では、市松状フィルタ７の偏光特性の繰り返しは、液晶表示パネル２の表示単位のピッチに対して整数倍のピッチとして、市松状フィルタ７の偏光特性が複数の表示単位毎（すなわち、複数の表示単位の毎）に変わるようにしてもよい。
また、本実施形態例では、市松状フィルタの隣り合い異なる領域の境には、図３（１）（２）に示すように、黒色の枠状の遮光体（ブラックマトリックス）７Ｃを配置するようにすると異なる領域間での水平方向及び上下方向での光の混合（クロストーク）を防止でき好適である。本例では、このブラックマトリクス７Ｃの配置位置は、図３（２）に示すように、市松状フィルタ７の表面側領域としているが、市松状フィルタ７の裏側あるいは境界内部に埋設するような状態で形成してもよい。
このように、微細位相差板の偏光特性の繰り返し毎に異なる光を液晶表示パネル２の表示素子に照射する必要があるため、市松状フィルタ７を透過して液晶表示パネル２に照射される光は、上下方向の拡散を抑制したものである必要がある。
すなわち、市松状フィルタ７の光の位相を変化させる領域７ａは、偏光フィルタ６の右側領域６ａを透過した光を、左側領域６ｂを透過した光の偏光と等しくして透過する。また、市松状フィルタ７の光の位相を変化させない領域７ｂは、偏光フィルタ６の左側領域６ｂを透過した光をそのまま透過する。そして市松状フィルタ７を出射した光は、左側領域６ｂを透過した光と同じ偏光を有して、液晶表示パネル２の光源側に設けられた偏光板２１に入射する。
偏光板２１は第２偏光板として機能し、市松状フィルタ７を透過した光と同一の偏光の光を透過する偏光特性を有する。すなわち、偏光フィルタ６の左側領域６ｂを透過した光は第２偏光板２１を透過し、偏光フィルタ６の右側領域６ａを透過した光は偏光軸を９０度回転させられて第２偏光板２１を透過する。また、偏光板２２は第１偏光板として機能し、偏光板２１と９０度異なる偏光の光を透過する偏光特性を有する。
このような市松状フィルタ７、偏光板２１及び偏光板２２を液晶表示パネル２０に貼り合わせて、市松状フィルタ７、偏光板２１、液晶表示パネル２０及び偏光板２２を組み合わせて画像表示装置を構成する。
そして、本例に係る立体映像表示装置では、前記液晶表示素子の前記液晶表示パネルに接続された表示制御パネル制御手段は、市松フィルタの各領域に合わせて、図５（Ａ）に示すように、光源のＲ，Ｇ，Ｂ照射のタイミングに合わせて画像を白黒で表示する。
これにより、本例に係る立体映像表示装置は、フルカラーの立体映像を表示する。
即ち、本例では、光源からの光は光源制御手段で時分割された異なる色が射出され、画像表示手段は表示制御手段で光源が発する光の色に相当するに画像を表示する。時分割を高速として例えば一色あたりの表示時間を１８０分の１秒（１画面について６０分の１秒）とすれば肉眼の生理的作用により異なる色彩の画像によって表示された画像が多くの色を持って立体表示される。従って、画像表示手段の解像度を高くしても、各色によって表示される画像は独立して表示されるので表示色が混じり合うことはなく明瞭な立体画像を得ることができる。
図６は、本発明に係る第２の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源２５０を示すものである。
本例では、発光素子として高輝度の白色ＬＥＤ２５１を、各色に３個合計１６個並列に並べアレイとし、その白色ＬＥＤ２５１の前面に光の三原色であるＲ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）の光を透過するカラーフィルタ２５２，２５３，２５４を配置している。そして、各色に対応する白色ＬＥＤ２５１列の間、及び各カラーフィルタ２５２，２５３，２５４の間には隔壁２５を設けたものである。
また、本例ではアレイは中央部から左目用アレイ２５０ａと右目用アレイ２５０ｂとに２つに分割され、左目用アレイ２５０ａ、右目用アレイ２５０ｂにはそれぞれ偏光手段である偏光板２６０ａ、２６０ｂを備えている。これらの偏光板の偏光角は直角になるようになっている。尚、ＬＥＤからの光は矢印の方向に示す。
本例によれば、光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
図７は、本発明に係る第３の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源３５０を示すものである。
本例では、発光素子として高輝度の白色ＬＥＤ２５１を、各色に３個合計１６個並列に並べアレイとし、その白色ＬＥＤ２５１の前面にＲ，Ｇ，Ｂの光を透過するカラーフィルタ２５２，２５３，２５４を配置している。そして各色に対応する白色ＬＥＤ２５１列の間、及び各カラーフィルタ２５２，２５３，２５４の間には隔壁２５０を設けた。
また、本例では、アレイは、中央部から左目用アレイ２５０ａと右目用アレイ２５０ｂとに２つに分割され、左目用アレイ２５０ａ及び右目用アレイ２５０ｂには夫々偏光手段である偏光板２６０ａ、２６０ｂを備えている。これらの偏光板の偏光角は直角になるようになっている。
本例によれば、光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
図８はｍ本発明に係る第４の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源４５０を示すものである。本例では、発光素子として高輝度のＲ，Ｇ，Ｂ３色のＬＥＤ４５１、４５２，４５３を一列に並べアレイとし、各色を発光するＬＥＤ４５１、４５２，４５３間に隔壁４５５を設けたものである。
また、本例では、アレイは、中央部から左目用アレイ４５０ａ、右目用アレイ４５０ｂとに２つに分割され、左目用アレイ４５０ａ及び右目用アレイ４５０ｂには夫々偏光手段である偏光板４６０ａ、４６０ｂを備えている。これらの偏光板の偏光角は直角になるようになっている。
本例によれば、光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他カラーフィルタを不要とし、かつ輝度を大きなものとすることができる。
図９は、本発明に係る第５の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源５５０を示すものである。本例では、発光素子として高輝度の白色ＬＥ５５１を６個並列に配置してアレイとし、その白色ＬＥＤ２５１の前面に光の三原色であるＲ，Ｇ，Ｂの光を透過するカラーフィルタ５５２，５５３，５５４を配置している。
また、本例では、アレイは、中央部から左目用アレイ２５０ａと右目用アレイ２５０ｂとに２つに分割され、左目用アレイ２５０ａ及び左目用アレイ２５０ｂには、それぞれ偏光手段である偏光板５６０ａ、５６０ｂを備えている。これらの偏光板は発光素子ごとに設けられ、左右の偏光板５６０ａ、５６０ｂの偏光角は直角になるようになっている。そして各色に対応する白色ＬＥＤ５５１列の間、及び各カラーフィルタ２５２，２５３，２５４及び偏光板の各発光素子に相当個所の間には隔壁５５５を設けている。
本例によれば、光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
図１０は、本発明に係る第６の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源６５０を示すものである。本例では、上記第５の実施の形態において偏光板と、カラーフィルタの位置を入れ替えたものである。即ち白色ＬＥＤ６５１の発光側に偏光フィルタ６６０ａ、６６０ｂを配置し、更にカラーフィルタ６５２，６５３，６５４を配置し、遮蔽板６５５白色ＬＥＤ６５１、偏光フィルタ６６０ａ、６６０ｂ、各カラーフィルタ６５２，６５３，６５４の間を遮光下茂のである。
本例によれば、上記第５の実施の形態と同様に光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他、輝度を大きなものとすることができる。
図１１及び図１２は、本例に係る第７の実施の形態に係る立体画像表示装置用を示している。本例では、発光素子として高輝度のＬＥＤ７５１として図１２（１）に示すＬＥＤ７５１を使用している。このＬＥＤ７５１はＲ、Ｇ、Ｂの三原色のＬＥＤ７５１Ｒ，７５１Ｇ、７５１Ｂが基盤上に一体に形成されたものである。
本例では、これらのＬＥＤ７５１を６個並列に配置してアレイとし、アレイは、中央部から左目用アレイ７５０ａと右目用アレイ７５０ｂとに２つに分割され、左目用アレイ７５０ａ及び右目用アレイ７５０ｂにはそれぞれ偏光手段である偏光板７６０ａ、７６０ｂを備えている。これらの偏光板の偏光角は直角になるようになっている。
本例によれば、立体画像表示装置の光源をシンプルな構成とすることができる。
また、３原色の光源の配列は、図１２（ｂ）に示すように、赤色ＬＥＤ７６２Ｒ、緑色ＬＥＤ７６２Ｇ、青色ＬＥＤ７６２Ｂを横一列に並べたり、同図（ｃ）に示すように、赤色ＬＥＤ７６２Ｒ、緑色ＬＥＤ７６２Ｇ、青色ＬＥＤ７６２Ｂを縦一列に並べたり、同図（ｄ）に示すように、赤色ＬＥＤ７６２Ｒ、緑色ＬＥＤ７６２Ｇ、青色ＬＥＤ７６２Ｂを三角に並べたりすることができる
図１３は、本発明に係る第８の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源８０を示すものである。
本例では、発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂの光を発するＬＥＤを並べ一組とし、複数組を横一列のアレイ状として並べ、一組のＬＥＤごとに偏光方向が直交する偏光板８１ａ、８１ｂを繰り返し設けたものである。
本例によれば、光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
図１４は、本発明に係る第９の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源８２を示すものである。
本例では、発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂの光を発する二組のＬＥＤアレイ８３，８４を上下に二列並べ、横無機に並べたＲ，Ｇ，Ｂを一組として一組ごとに偏光方向が直交する偏光板８２ａ、８２ｂを繰り返し設けたものである。
本例によれば、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
図１５は、本発明に係る第１０の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源８５を示すものである。本例では発光素子はＲ，Ｇ，Ｂの光を発する二組のＬＥＤ８６，８７を上下に二列並べ、上下のアレイごとに偏光方向が直交する偏光板８６ａ、８６ｂ設けたものである。
本例によれば、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
尚、上記第１乃至第１０の実施の形態において、光源のＲ，Ｇ，Ｂの３原色を同時に照射すれば、光源からの光は白色光となり、白黒の画像を立体的に表示することができる。
次に、フィルタ円板９１を使用する例について説明する。図１６（ａ）は、フィルタ円板９１を示すものである。本例では、フィルタ円板は円をその半径を境に三分割して、それぞれの部位にＲ，Ｇ，Ｂ三色の透過フィルタ９１Ｒ，９１Ｇ，９１Ｂを配置したものであり、小型かつ軽量のものる。
このフィルタ円板９１は、軸９２を中心にして例えば電動モータのような駆動装置（図示していない）で、表示手段の表示と光源に対するフィルタ位置（色）が連動するように高速に回転制御される（例えば一つのフィルタが１８０分の１秒となる）。
尚、この例では円板を３分割した例を示しているが、６分割、９分割以上に分割してＲ，Ｇ，Ｂの透過フィルタを設けるようにしてもよい。
また、画像を白黒で表示するときには、フィルタ円盤を光路から取り外すか、図１６（ｂ）に示すように、フィルタ円板は円をその半径を境に４分割して、それぞれの部位にＲ，Ｇ，Ｂ、透明（又は切り欠き部）４通りの透過フィルタ９３Ｒ、９３Ｇ，９３Ｂ、９３Ｔを設けるようにし、光路に透明フィルタ（又は切り欠き部）を配置するようにフィルタ円板９３を固定する。尚、符号９４はフィルタ円板９３の回転軸を示している。
図１７乃至図１９は、図１６に示したフィルタ円板９１、９３を使用した例を示したものである。
図１７に示した例は、２つの光源５ａ，５ｂと、偏光フィルタ６ａ、６ｂとの間に２台のフィルタ円板９１，９１（９３，９３）を配置したものである。２つの光源５ａ，５ｂと、偏光フィルタ６ａ、６ｂの間に２台のフィルタ円板９１，９１を配置したものである。
図１８に示した例は、２つの光源５ａ，５ｂ、偏光フィルタ６ａ、６ｂの下流側に１台のフィルタ円板９１を配置したものである。この場合フィルタ円板９１は６分割しＲ，Ｇ，Ｂフィルタを交互に配置すれば、光源５ａ、５ｂからの光を同じ色として射出することができる
尚、本例では、フィルタ円板９１Ａを１つ使用する例を示したが、上記図１７に示したように、２つのフィルタ円板９１，９１を使用することができる。
同様に上記図１７に示した例において、図１８に示すように１つのフィルタ円板９１Ａを配置することができる。
図１９に示した例は、１つの光源５と、２つの偏光フィルタ６ａ、６ｂとの間に１台のフィルタ円板９１（９３）を配置したものである。この場合、光源５ａ、５ｂからの光を同じ色として射出することができる。
尚、上記回転フィルタには、透過性フィルタを用いたが反射型フィルタを用い、反射光を用いて画像を形成してもよい。
また、上記各例では光源素子としてＬＥＤを例として説明したが、光源そして有機ＥＬ素子その他高速にスイッチングできる発光素子であれば差し支えない。
また、本発明ではダイクロイックミラー（プリズム）を用いた分光装置を用いることができる。
また、上記例では、発光体の発光色を決めるフィルタの色、ダイオード等の色をＲ、Ｇ，Ｂの３色として説明したが、Ｃ（Ｃｙａｎ）、Ｍ（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｙ（Ｙｅｌｌｏｗ）等の３色とするほか、表示したい任意の色を選択することができる。
さらに、発明において、超音波、赤外線等を用いて観者の位置測定する観者位置測定手段を設け、観者の位置に立体画像を表示するよう、光源の位置を移動させたり、光源中の複数ある発光源の発光位置を変えて電気的に移動させたりしてもよい。この場合、観者が移動したり、複数であるときに、各位置に置いて適正な立体画像を表示できる。
そして、本発明に係る立体映像表示装置の用途は特に限定されるものではないが、例えば、テレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、又は携帯端末装置の表示部に使用することができる。更に、光源の各色の配列は上記例には限定されることなく、必要に応じて適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】  本発明は以下の手段により前記課題を解決するものである。
請求の範囲１に記載の本発明は、発光素子を備えた光源装置と、光源装置からの光で左画像及び右画像からなる立体画像を表示する画像表示手段と、光源装置の制御を行う光源制御手段と、画像表示手段の表示制御を行う表示制御手段とを備え、観者の両眼にそれぞれ画像を表示する立体映像表示装置であって、前記光源装置は、映像を形成する異なる色の光を個別して発生すると共に、各色の光を互いに異なる偏光角として左画像用光、右画像用光とする偏光手段を備え、前記光源制御手段は前記光源装置を発生する各色の光を時分割で発生させるように制御し、前記表示制御手段は、前記光源制御手段に同期して光源が発する光の色に相当するに画像を前記画像表示手段に表示させることを特徴とする。
本発明によれば、光源装置からの光は光源制御手段で時分割された異なる色が射出され、画像表示手段は表示制御手段で光源が発する光の色に相当するに画像を表示する。時分割を高速として例えば一色あたりの表示時間を１８０分の１秒（１画面について６０分の１秒）とすれば肉眼の生理的作用により異なる色彩の画像によって表示された画像が多くの色を持って立体表示される。従って、画像表示手段の解像度を高くしても、各色によって表示される画像は独立して表示されるので表示色が混じり合うことはなく明瞭な立体画像を得ることができる。
請求の範囲２に記載の本発明は、請求の範囲１に記載の立体映像表示装置において、前記光源はＬＥＤ素子あるいはＥＬ素子を発光素子とすることを特徴とする。
本発明によれば、光源としてＬＥＤ素子やＥＬ素子を用いるので、高速に点灯点滅を行うことができる他、高い輝度、長い寿命、低い電力消費量を実現することができる。
請求の範囲３に記載の本発明は、請求の範囲１又は請求の範囲２のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記画面表示手段は液晶表示装置であることを特徴とする。
本発明によれば、表示手段として液晶表示装置を使用するので、高密度で大面積の表示装置を容易に実現することができる。また、この表示装置の表示はモノクロでよいのでカラーフィルタなどを使用する必要がなく、高い開口率を実現することができる。
請求の範囲４に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれかに記載の立体映像表示装置において、各発光素子にはＲ，Ｇ，Ｂいずれかのカラーフィルタを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、光源からは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光が照射されるから、表示される画像をフルカラーのものとすることができる。
請求の範囲５に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源の発光素子は白色ＬＥＤあるいは、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤであることを特徴とする。
本発明によれば、白色ＬＥＤを使用する場合には光源の種類を統一することができ、その構成が簡易になるほか、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のＬＥＤを使用する場合には光源にカラーフィルタを使用することなく光源からＲ，Ｇ，Ｂの光を照射することができ、簡単な構成で高輝度の画像を表示できる。
請求の範囲６に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲５のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源は複数の発光素子が一列に位置された発光体アレイを垂直方向に少なくとも１列設けて構成し、アレイは中央で右目用アレイと左目用アレイとに２つに分割され、右目用アレイ及び左目用アレイにはそれぞれ偏光手段を備えると共に、Ｒ，Ｇ，Ｂ発光用素子が配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、光源として少なくとも１列の発光体アレイが設けられるから、アレイが１列の場合は光源からの光が略線状に配置されることとなり、またアレイが複数の場合光源からの光は略平面状に位置されることになるため、画像表示手段を均一に照射することができる他高い輝度を得ることができる。
請求の範囲７に記載の本発明は、請求の範囲６に記載の立体映像表示装置において、前記光源を構成する発光体アレイにはＲ，Ｇ，Ｂ各発光素子を水平方向あるいは垂直方向に複数連続して配置したことを特徴とする。
本発明によれば、同色の発光素子を連続して配置するから、光源制御手段の制御が容易となる他、発光体アレイの配線等の構成が容易となる。
請求の範囲８に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲７のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源はＲ，Ｇ，Ｂ各発光素子を上下方向に複数段連続して形成したことを特徴とする。
本発明によれば、同色の光は略直線上あるいは略平面状に配置されることとなるため、画像表示手段を均一に照射することができる他高い輝度を得ることができる他、発光体アレイの配線等の構成が容易となる。
請求の範囲９に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲８のいずれかに記載の立体映像表示装置において、偏光手段は各発光素子ごと、あるいはＲ，Ｇ，Ｂ発光素子を一組として設けられ、各発光素子ごとあるいは一組の発光素子ごとに射出光に所定の偏光角を与えることを特徴とする。
本発明によれば、偏光手段を各発光素子、一組の発光素子ごとに設けるから、発光素子の配置を自由にすることができ、画像表示にもっとも適したものとすることができる。
請求の範囲１０に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲９のいずれかに記載の立体映像表示装置において、上下に重ねられた発光体アレイはＲ，Ｇ，Ｂ各色が規則的に配置されると共に、上下方向に隣あう発光体の色が異なるように配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の発光素子が平均的に配列されることとなるので、各色の光を画像表示手段に均等に照射することができる。
請求の範囲１１に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記光源装置は、発光素子と、異なる色の透過フィルタが円周上に周期的に並べられ、これらを回転することにより異なる色を個別に発生する回転フィルタとを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、電源装置は、回転フィルタの回転により、異なる色の光を供給できる。また、フィルタに関する微細加工が不要となるため、製造が容易となる
請求の範囲１２に記載の本発明は、請求の範囲１１に記載の立体画像表示装置において、前記透過フィルタはＲ，Ｇ，Ｂの各色を透過するものであることを特徴とする。
本発明によれば、光源装置は光の三原色Ｒ，Ｇ，Ｂを射出することができるので、フルカラーで立体画像を表示することができる。
請求の範囲１３に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲３のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記光源装置は、発光素子と、ダイクロイックミラーとを備え異なる色を個別に発生することを特徴とするものである。
本発明によれば、ダイクロイックミラーで光を分割するため、高い効率で光を分割することができ、明るい画面を提供することができる。
請求の範囲１４に記載の本発明は、請求の範囲１乃至請求の範囲１３のいずれかに記載の立体映像表示装置はテレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、又は携帯端末装置の立体又は平面画像表示装置に使用されることを特徴とする。
本発明によれば、大きな画面のテレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータの画面を立体視可できるほか、携帯電話や携帯端末など観者の視線が画面に対して移動しやすい小型の機器の画面を立体視可することができる他、広い視野角が必要とされる平面画像表示としても用いることができる。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
2005012980.tif 000025
2005012980.tif 000026