(57)【要約】【課題】光ピックアップの検査方法において、判定しようとする光スポットの輝度分布と理想的な輝度分布とを比較するのにどこまでが良品か不良品かの限度が曖昧である。【解決手段】擬似ディスク１６上に投影される光ピックアップ１２の光スポット１０を撮像し、光スポット１０の光学収差を測定する第二の判定機能２６ｂと、測定した光スポット１０の光強度分布から光スポット径を求める第一の判定機能２６ａとを備え、光学収差と光スポット径とから、第三の判定機能２６ｃにより、光ピックアップ１２のジッター特性を数値化するとともに記録再生余裕度を判定する。これにより、定量的で正確な良品、不良品の判定が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
擬似ディスク上に投影される光ピックアップの光スポットにおいて、前記光スポットの光学収差を測定する工程と、光強度分布を測定する工程とを備え、測定された前記光学収差と、測定された前記光強度分布から得られる光スポット径とから、前記光ピックアップのジッター特性を数値化するとともに記録再生余裕度を判定する光ピックアップ検査方法。
【請求項２】
前記記録再生余裕度は、ジッター限界となる焦点深度量である請求項１記載の光ピックアップ検査方法。
【請求項３】
前記記録再生余裕度は、ベリファイ限界となる焦点深度量である請求項１記載の光ピックアップ検査方法。
【請求項４】
擬似ディスク上に投影される光ピックアップの光スポットにおいて、前記光スポットの光学収差を測定する手段と、光強度分布を測定する手段とを備え、測定された前記光学収差と、測定された前記光強度分布から得られる光スポット径とから、前記光ピックアップのジッター特性を数値化するとともに記録再生余裕度を判定する光ピックアップ検査装置。
【請求項５】
請求項１記載の前記光ピックアップ検査方法で判定された光ピックアップ。
【請求項６】
請求項１記載の前記光ピックアップ検査方法で判定された光ピックアップを搭載した光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報記録媒体（以下、光ディスクと称する）の情報層に光学的に情報の記録、再生を行う光ピックアップの検査方法および光ピックアップの検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップは、光情報記録再生装置に組み込まれ、光情報記録媒体に対してレーザー光を照射して情報の記録または再生を行うものである。
【０００３】
従来の光ピックアップ検査方法および光ピックアップ検査装置としては、模擬ディスク上に投影される光スポットを撮像して得たスポット画像から濃度値ヒストグラムを作成して、理想的なスポット画像と比較して、光ピックアップの不良を判定するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図８から図１１は、前記特許文献１に記載された従来の光ピックアップ検査方法および検査装置を模式的に示す図である。図８から図１１において、１０１は光ピックアップであり、光ピックアップ１０１は、レーザー光源１０２、レーザー光源１０２からの光の方向を偏向する立ち上げミラー１０５、立ち上げミラー１０５にて導かれた光を模擬ディスク１０６面上に集光して結像させる対物レンズ１０４、この対物レンズ１０４を駆動する対物レンズ駆動装置１０３が備えられている。１０７は模擬ディスク１０６面上に集光して結像された光スポットを拡大する顕微鏡、１０９は顕微鏡１０７で拡大された画像を撮像する固体撮像素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ、以下、ＣＣＤと称する）であり、撮像した画像は画像処理装置１１１に送られる。画像処理装置１１１はホストコンピューター１１０の指示のもと輝度分布の演算処理や２値化処理が施される。ここで理想的な良品の光ピックアップ１０１のスポット画像は図９に示すような輝度分布で示されるように輝度はすべて中心で対称であり、かつ同じ分布である。図９、図１０のａ、図１１（ａ）の理想的な輝度分布と、図１０のｂ、ｃ、ｄと図１１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような判定すべき光ピックアップ１０１の輝度分布を相対比較して、良品か不良品かを判定するという機能を有していた。
【特許文献１】特開平１０−３２０８２８号公報（段落番号００７８〜００９７、図１、図４，図５、図６、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前記した特許文献１に開示の構成では、判定しようとする光スポットの輝度分布と理想的な輝度分布とを比較するにあたって、どこまでが良品か不良品かの限度が曖昧であるという課題がある。
【０００６】
また、単純に比較するために、良品と不良品の区別は可能となるが、判定される光ピックアップが持つ記録再生特性が各々の光ピックアップについてどのレベルであるか、つまり記録再生または再生ジッターがどれだけの値となるかといったことが不明確で、光ピックアップが光情報記録再生装置に搭載されたときに示す定量的な値を出すことができないという課題がある。また、光情報記録再生装置を生産する工程において、記録再生または再生ジッターという光情報記録再生装置の尺度に対して、光ピックアップを組み込み搭載した状態で光情報記録再生装置を検査する必要があり、そこで検出された所定のジッター値を超える不良品に対してもう一度分解しなければならず、工程ロスが発生する課題も有していた。
【０００７】
また、光ピックアップの他の一般的な検査方法においては、光情報記録媒体を用いてジッターを測定する方法はあるが、検査するための光情報記録媒体のバラツキにより、ジッターもばらつくという課題がある。
【０００８】
このように、特許文献１に開示のジッターが不明確である課題を解消するためには、光スポットからジッター特性を数値化する必要がある。
【０００９】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、ジッター特性を定量的に数値化することを達成しながら、記録再生に関する余裕度をも判定できる光ピックアップ検査方法および光ピックアップ検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来課題を解決するために、本発明に係る光ピックアップの検査方法は、擬似ディスク上に投影される光ピックアップの光スポットにおいて、前記光スポットの光学収差を測定する工程と、光強度分布を測定する工程とを備え、測定された前記光学収差と、測定された前記光強度分布から得られる光スポット径とから、前記光ピックアップのジッター特性を数値化するとともに記録再生余裕度を判定する。前記記録再生余裕度は、ジッター限界となる焦点深度量であることが好ましい。また、前記記録再生余裕度は、ベリファイ限界となる焦点深度量であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光学収差を測定する工程（または手段）から得られた光学収差と、光強度分布を測定する工程（または手段）から得られた光スポット径とから、光ピックアップのジッター特性を数値化するとともに記録再生余裕度を判定することができ、定量的で正確な良品、不良品の判定が可能な光ピックアップ検査方法および光ピックアップ検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本実施の形態に係る光ピックアップの検査方法においては、擬似ディスク上に投影される光ピックアップの光スポットにおいて、前記光スポットの光学収差を測定する工程と、光強度分布を測定する工程とを備え、前記光学収差を測定する工程で得られた光学収差と前記光強度分布を測定する工程で得られる光強度分布から得た光スポット径とから、前記光ピックアップのジッター特性を数値化するとともに記録再生余裕度を判定する。このため、光ピックアップのジッター特性といった定量的で正確な良品、不良品の判定が可能となり、光ピックアップの不良品の流出を防ぐとともに、記録再生余裕度をもつため光情報記録媒体のそりや面ぶれやトラックピッチ等がばらつく市場のさまざまな光情報記録媒体に対しても安定して記録再生特性を得ることができる。
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光ピックアップの検査方法を実現可能な光ピックアップ検査装置の構成を示す模式図である。
【００１５】
図１において、１は半導体レーザーなどの光源であり、その中心波長は赤色と呼ばれるもので６６０ｎｍ、赤外と呼ばれるもので７９０ｎｍ、青色と呼ばれるもので４５０ｎｍであることが好ましい。２は光源１から放射された発散光を集光して略平行光にするコリメートレンズ、３はコリメートレンズ２からの略平行光を偏向するミラー、４はミラー３からの略平行光を集光して擬似ディスク１６や図示しない光情報記録媒体に光スポット１０を投影する集光レンズである。５は集光レンズ４を保持するレンズ保持部材、６はコイル手段でレンズ保持部材５に取り付けられ、コイル手段６と対向して磁石７が配置されており、コイル手段６に印可することでレンズ保持部材５に保持された集光レンズ４が光情報記録媒体の面ぶれ方向（フォーカス方向と称する）、偏心方向（トラッキング方向と称する）および回転方向（接線方向）を軸に傾斜する方向（チルティング方向と称する）に動作する機構であり、対物レンズ駆動装置１１を構成している。１４は光源１に対して発光させるために駆動電流を与える集積回路を搭載し、図示しない検出器からの信号線を構成しているピックアップ回路であり、プリント基板やフレキシブルプリント基板で構成されることが好ましい。８は光源１、コリメートレンズ２、ミラー３、対物レンズ駆動装置１１、ピックアップ回路１４を搭載する基台であり、これらの要素部品で光ピックアップ１２を構成している。
【００１６】
１５は光ピックアップ１２のピックアップ回路１４を通じて光源１に電流を印可して、光源を発光させるレーザー駆動装置である。１６は光スポット１０を投影するガラスや透明な樹脂材料で構成されている擬似ディスクである。２７は光ピックアップ１２を保持する保持台である。光ピックアップ１２と擬似ディスク１６との姿勢ズレは、例えば基台８に基台穴８ａと基台面８ｂをもうけて図示しないシャフトを保持台２７にそれぞれ通し、そのシャフトにより構成される基準平面と擬似ディスク１６の平行が調整されているものとする。
【００１７】
１７は光スポット１０を拡大する顕微鏡である。顕微鏡１７の倍率は１００倍程度が好ましい。２０は減光するための光学フィルタである。２１は顕微鏡１７によって拡大された光スポット１０をさらに拡大する拡大レンズである。拡大レンズ２１の倍率は３〜４倍程度が好ましい。１８は擬似ディスク１６と顕微鏡１７を保持する顕微鏡保持部材、１９は光ピックアップ１２の光軸方向にサブミクロン単位で移動させることができる微小変位装置であり、顕微鏡保持部材１８により擬似ディスク１６と顕微鏡１７が微小変位装置１９で同時に微小移動することができる。微小変位装置１９はピエゾ素子を用いたものが好ましい。微小変位装置１９は駆動装置２４によって、サブミクロン単位での微小移動を行うことができる。擬似ディスク１６、顕微鏡１７、顕微鏡保持部材１８、微小変位装置１９、光学フィルタ２０、拡大レンズ２１にて、光学ユニット２２を構成している。
【００１８】
２３は顕微鏡１７で拡大された光スポット１０の画像を撮像するＣＣＤであり、撮像した画像は画像処理装置２５に送られる。ここで光学フィルタ２０により、光源１からのレーザー光の発光光量を可変としても、ＣＣＤ２３に入射する光スポット１０の光量を調節して一定とすることができる。画像処理装置２５はコンピューター２６の指示のもと、輝度分布の演算処理や２値化処理が施される。また駆動装置２４はコンピューター２６の指示のもと、微小変位装置１９を駆動し動作させることができる。以上の装置で、光ピックアップ検査装置２８が構成されている。
【００１９】
次に、光ピックアップ検査装置２８の動作について説明する。レーザー駆動装置１５により光源１から放射されるレーザー光はコリメートレンズ２、ミラー３を通って集光レンズ４により擬似ディスク１６の盤面上に光スポット１０を投影する。光スポット１０の発光光量は、図示しない光情報記録媒体を再生するときの一般的な発光光量である１ｍＷ程度であることが好ましい。擬似ディスク１６の盤面上に投影された光スポット１０は顕微鏡１７により拡大され、光学フィルタ２０で減光され拡大レンズ２１に入射する。拡大レンズ２１により拡大された光スポット１０はＣＣＤ２３に入射し、画像処理装置２５で画像処理される。図２に示すように、２次元画像から光の強度を画像処理によってヒストグラム化することで光スポット１０の光強度分布を画素数として測定することができる。
【００２０】
図２において、円盤である光情報記録媒体の法線方向（トラッキング方向）をＲ方向（ラジアル方向）、光情報記録媒体の接線方向（ジッター方向）をＴ方向（タンジェンシャル方向）とする。光強度分布は光スポット１０の中心がピークとなるヒストグラム分布である。光スポット１０の大きさ（以下、光スポット径と称する）は測定画素数から計算することができる。Ｒ方向およびＴ方向において光強度分布ピーク値の半値であるときの分布幅でＳＲ／２およびＳＴ／２であるとし、光強度分布ピーク値の１／ｅ２の値（１３．５３％）であるときの分布幅でＳＲ／ｅ２およびＳＴ／ｅ２であるとすると、画像処理により、画素数から計算してＳＲ／２およびＳＴ／２と、ＳＲ／ｅ２およびＳＴ／ｅ２を定量的に数値化することができる。光源１の中心波長が赤色（６６０ｎｍ）の場合、ＳＲ／２の値は０．５９０μｍ程度、ＳＴ／２は０．５６０μｍ程度であることが好ましい。またＳＲ／ｅ２の値は０．９５２μｍ程度、ＳＴ／ｅ２の値は０．９０５μｍ程度であることが好ましい。
【００２１】
光情報記録媒体の種類において、ＤＶＤ−ＲＡＭディスクがある。記録容量は４．７ＧＢ（ギガバイト）、ランドとグルーブに記録を行うものである。ランドとグルーブがそれぞれ交互に並んでおり、ランドとグルーブ間のトラックピッチは０．６１５μｍである。ＤＶＤ−ＲＡＭでは隣接トラックであるランドとグルーブに記録するため、光スポット径ＳＲ／ｅ２が大きすぎると光情報記録媒体の記録再生においてジッター特性が大きく劣化する。光スポット径が小さすぎると、例えばＳＲ／ｅ２の値が０．９００μｍ程度となると、記録再生において光情報記録媒体の劣化が早まるため繰り返し記録回数が減少したり、かつ他の光ピックアップでその光情報記録媒体を記録再生したとき、消し残りによるジッター劣化が発生したりする。
【００２２】
図３にランドおよびグルーブの隣接記録を行い、間のトラックを再生した場合のジッター特性と光スポット径ＳＲ／ｅ２の関係を示す。図３をプロットするための記録方法は、まずグルーブを記録して、両側の隣接のランドを記録するクロスイレーズ記録である。
【００２３】
図３のジッター特性はクロスイレーズ記録をしたあとのグルーブの再生ジッターである。一般に光情報記録再生装置において、光情報記録媒体に安定した記録再生を行う定量的な値として、ジッター特性が１３％以下であることが好ましい。ジッター特性が１３％を超えるとエラー率が増大して正確な記録ができなくなり、またはデータが正確に再生できなくなる。このような状態になるとＤＶＤなどでは再生画像にブロックノイズが発生する課題となる。図３のようにジッター特性は光スポット径ＳＲ／ｅ２の大きさと相関関係があるので、図３のグラフをテーブルとしてコンピューター２６に第一の判定機能２６ａとしてプログラム構築しておき、これを実行することにより、光ピックアップの光スポット径を測定することで、その光ピックアップを検査した結果としてジッター特性を数値化しての第一の判定を行うことができる。例えば、光ピックアップの初期のジッター特性が例えば１１％以下が良品であるとするような定量的な判定を行うことができる。これにより従来の光情報記録媒体を実際に再生して測定するよりも簡易的にかつバラツキを少なく、ジッター特性を数値化しての良否判定が可能な光ピックアップの検査方法を提供することができる。
【００２４】
次に本発明の光ピックアップ検査装置２８における光学収差測定方法について説明する。図４に、光学収差の中で非点収差を持った光スポット１０をジャスト焦点位置から、微小変位装置１９によって、焦点位置（焦点深度）を光ピックアップ１２の光軸方向に±０．５μｍ移動したときに観測される模式形状を示す。ここでプラス側符号は集光レンズ４が擬似ディスク１６に近づく方向に移動したときの符号である。非点収差は図４のように焦点深度の範囲内で観測される光スポット１０の形状の縦横比が変化する収差である。図４に示すように±０．５μｍ焦点深度量を変化させたときの光スポット径の縦横比変化から、非点収差を測定することができる。
【００２５】
非点収差には方向性があり、Ｒ方向およびＴ方向に方向成分を持つ非点収差を＋ＡＳとする。集光レンズ４が擬似ディスク１６に近づく方向に移動（符号はプラス側に移動）したときに、Ｔ方向に比べＲ方向の光スポット径が大きくなるときの＋ＡＳの符号をマイナスとし、集光レンズ４が擬似ディスク１６に遠ざかる方向に移動（符号はマイナス側に移動）したときに、Ｒ方向に比べＴ方向の光スポット径が大きくなるときの＋ＡＳの符号をプラスとすると、＋ＡＳの正負によって、特にＤＶＤ−ＲＡＭディスクではランドとグルーブとでは焦点深度量における記録再生余裕度に差が生じる。
【００２６】
ここで、記録再生余裕度とは、焦点位置を移動させていったとき、安定した記録再生特性が確保できる限界ジッター特性である例えば１３％となるまでの焦点深度量である。また、記録再生余裕度とは、焦点位置を移動させていったとき、安定した記録再生特性が確保できるベリファイ（記録したデータに誤りがないか）限界である例えば１セクタ当たりのエラー率０．００１２となるまでの焦点深度量である。
【００２７】
図５は初期のジッター特性の値が８％である場合の、ジッター特性と焦点深度の関係（ジッター曲線）である。図５（ａ）のように＋ＡＳがないときのランドおよびグルーブの焦点深度量は同じであるが、図５（ｂ）のように＋ＡＳがプラス側（例えば＋１０ｍλ）の光スポット１０の場合ではランドの焦点深度量が増加しグルーブの焦点深度量が減少し、図５（ｃ）のように＋ＡＳがマイナス側（例えば−１０ｍλ）の光スポット１０の場合ではグルーブの焦点深度量が増加しランドの焦点深度量が減少する特性となる。図６は初期のジッター特性の値が８％であり、ジッター限界を１３％とした場合の焦点深度量と＋ＡＳの大きさの関係である。図６から、光ピックアップ検査装置２８で測定した＋ＡＳの大きさによってのジッター限界での焦点深度量を求めることができる。
【００２８】
図５および図６のグラフをテーブルとしてコンピューター２６に第二の判定機能２６ｂとしてプログラム構築しておき、これを実行することにより、光ピックアップの光学収差である非点収差を測定することで、その光ピックアップを検査した結果として焦点深度量を数値化しての第二の判定を行うことができる。
【００２９】
ここで光ピックアップの検査として、第一の判定で光スポット径からジッター特性を数値化し、第二の判定で非点収差の大きさを測定して、図５および図６ではジッター特性値が８％の場合のグラフであったが第一の判定のジッター特性値に置き換え、つまりジッター曲線をジッター特性値８％の場合との差分だけシフトさせることにより、その光ピックアップのジッター限界までの焦点深度量を算出が可能となる。例えば図７に示すように第一の判定で光スポット径ＳＲ／ｅ２が０．９８９μｍでジッター特性の値が１０％で第二の判定で非点収差＋ＡＳが０ｍλの判定がなされた光ピックアップにおいて、第三の判定による焦点深度量は図７のグラフから読みとると１．３μｍとなる。ＤＶＤ−ＲＡＭディスクの記録再生余裕度としての焦点深度量はランドとグルーブの場合に分けての算出が可能となる。以上の内容をテーブルもしくは数式としてコンピューター２６に第三の判定機能２６ｃとしてプログラム構築しておき、これを実行することにより、第一の判定と第二の判定からその光ピックアップを検査した結果としてジッター限界までの焦点深度量を数値化して第三の判定を行うことができる。
【００３０】
係る構成によれば、一般にジッター限界またはベリファイ限界での焦点深度量が１．０μｍ以上の幅があれば、市場のバラツキの多いさまざまな光情報記録媒体に対しても安定した記録再生が行うことができるため、例えば光ピックアップのジッター限界である１３％となるときの焦点深度量が１．０μｍ以上の幅を持つものが良品であるとするような定量的な判定を行うことができる。また、例えば光ピックアップのベリファイ限界でエラー率０．００１２となるときの焦点深度量が１．０μｍ以上の幅を持つものが良品であるとするような定量的な判定を行うこともできる。これにより従来の光情報記録媒体を実際に記録再生して測定するよりも簡易的にかつバラツキを少なく、ジッター特性を数値化するとともに記録再生余裕度として焦点深度量を数値化しての良否判定が可能な光ピックアップの検査方法、光ピックアップ検査装置を提供することができる。
【００３１】
係る構成によれば、光ピックアップのジッター特性および記録再生余裕度を光ピックアップ検査装置で定量化できることにより、光ピックアップ単体での記録再生特性保証が可能な光ピックアップを提供することができる。
【００３２】
係る構成によれば、光ピックアップのジッター特性および記録再生余裕度を光ピックアップ検査装置で定量化できることにより、この検査方法を用いた光ピックアップを搭載する光情報記録再生装置のジッター特性や記録再生余裕度検査が不要となり、簡素化した光情報記録再生装置の工程を提供することができる。
【００３３】
なお、図３、図５および図６のグラフをプログラムとする場合において、データのプロットでもよく、近似可能な多項式関数としてもよい。
【００３４】
また、光学収差を測定する手段としては、実施の形態１の他に干渉計を用いての光学収差測定としてもよい。
【００３５】
また、非点収差以外の光学収差のであるコマ収差や球面収差の大きさによっては、光ピックアップのジッター特性を劣化させる。この場合でも、第二の判定のジッター曲線に特性値の差分だけシフトさせることにより、同様の効果を得ることができる。
【００３６】
さらに上記実施例は基本的な構成であり、本発明の権利の範囲において細部の変更を加え、また従来公知の技術に加えて実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる光ピックアップ検査方法および光ピックアップ検査装置は、ＤＶＤ等の、複数種類の高記録密度の光情報記録媒体を記録または再生する光ピックアップの検査方法として有用であり、特にジッター特性を数値化しかつ記録再生余裕度を判定することで、安定した記録再生特性を得ることができる光ピックアップの良否判定を行うのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１における光ピックアップ検査装置の構成を示す模式図
【図２】同実施の形態１における光ピックアップの光スポットと光強度分布の模式形状図
【図３】同実施の形態１にジッター特性と光スポット径の関係を示す図
【図４】同実施の形態１における光ピックアップの焦点位置を移動させたときの光スポット模式形状図
【図５（ａ）】同実施の形態１における光ピックアップのジッター特性と焦点深度の関係を示す図
【図５（ｂ）】同実施の形態１における光ピックアップのジッター特性と焦点深度の関係を示す図
【図５（ｃ）】同実施の形態１における光ピックアップのジッター特性と焦点深度の関係を示す図
【図６】同実施の形態１における光ピックアップの焦点深度量と非点収差の関係を示す図
【図７】同実施の形態１における第三の判定を用いた光ピックアップのジッター特性と焦点深度の関係を示す図
【図８】従来の光ピックアップ検査装置を示す構成図
【図９】従来の光ピックアップの光スポット形状を示す模式図
【図１０】従来の光ピックアップの光強度分布を示す図
【図１１】従来の光ピックアップの光スポット形状を示す模式図
【符号の説明】
【００３９】
１    光源
２    コリメートレンズ
３    ミラー
４    集光レンズ
５    レンズ保持部材
６    コイル手段
７    磁石
８    光学ベース
１０    光スポット
１１    対物レンズ駆動装置
１２    光ピックアップ
１４    ピックアップ回路
１６    擬似ディスク
２３    ＣＣＤ
２４    画像処理装置
２６    コンピューター
２６ａ    第一の判定機能
２６ｂ    第二の判定機能
２６ｃ    第三の判定機能
２８    光ピックアップ検査装置
【図１】
2007257708.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
2007257708.tif 000008
【図５（ｃ）】
2007257708.tif 000009
【図６】
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【図７】
2007257708.tif 000011
【図８】
2007257708.tif 000012
【図９】
2007257708.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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