(57)【要約】      （修正有）【課題】様々な顔の表情を表現できるとともに、外部からの刺激に応じて顔の表情を変えることが可能な投影表示装置を提供する。【解決手段】投影表示装置１は、光源部４と、光源部４からの光を変調し、画像を表示する液晶パネル５と、液晶パネル５からの光を受ける投影光学系と、投影光学系からの光が投影され、顔形の立体構造を有するスクリーンと、スクリーンに設けられたセンサー４０，５０，５１，５２と、センサー４０，５０，５１，５２からの信号に応じて、スクリーンに表示する画像を変える制御部６４とを含む。【選択図】図８
2017102290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
前記光源部からの光を変調し、画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルからの光を受ける投影光学系と、
前記投影光学系からの光が投影され、顔形の立体構造を有するスクリーンと、
前記スクリーンに設けられた１つ又は複数のセンサーと、
前記センサーからの信号に応じて、前記スクリーンに表示する画像を変える制御部と
を具備することを特徴とする投影表示装置。
【請求項２】
前記光源部、前記表示パネル、前記投影光学系、及び前記スクリーンは、１つのユニットとして構成されることを特徴とする請求項１に記載の投影表示装置。
【請求項３】
前記センサーは、人が前記スクリーンに触れたことを検知するタッチセンサーを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の投影表示装置。
【請求項４】
前記タッチセンサーは、静電容量方式であることを特徴とする請求項３に記載の投影表示装置。
【請求項５】
前記センサーは、人が前記スクリーンを叩いたことを検知する加速度センサーを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の投影表示装置。
【請求項６】
前記センサーは、人が前記スクリーンに近づいたことを検知する人感センサーを含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の投影表示装置。
【請求項７】
前記センサーは、前記スクリーンの温度が変化したことを検知する温度センサーを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の投影表示装置。
【請求項８】
前記スクリーンに設けられ、前記スクリーンを暖めるヒーターをさらに具備し、
前記制御部は、前記センサーからの信号に応じて、前記ヒーターのオン状態及びオフ状態を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の投影表示装置。
【請求項９】
前記光源部は、光源と、前記光源からの光を受ける光源光学系とを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の投影表示装置。
【請求項１０】
前記光源部、前記表示パネル、及び前記投影光学系が載置される第１土台と、
前記第１土台に固定され、前記表示パネルを挟む第１及び第２支持部材と
をさらに具備し、
前記表示パネルは、前記第１及び第２支持部材により着脱可能なように構成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の投影表示装置。
【請求項１１】
前記第１土台の前記投影光学系側の端部に固定され、前記投影光学系からの光を通す開口部を有する第２土台をさらに具備し、
前記スクリーンは、前記第２土台に着脱可能なように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の投影表示装置。
【請求項１２】
前記スクリーンの周縁部に設けられた第１取り付け部材と、
前記第２土台に設けられ、前記第１取り付け部材に着脱可能な第２取り付け部材と
をさらに具備することを特徴とする請求項１１に記載の投影表示装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２取り付け部材の各々は、磁石であることを特徴とする請求項１２に記載の投影表示装置。
【請求項１４】
前記第１土台は、前記表示パネルに接続された配線部を通す開口部を有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の投影表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影表示装置に係り、例えば透過型のスクリーンに画像を投影する投影表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
介護の分野で利用されたり、使用者を手助けしたり、使用者を癒やしたりするロボットが開発されている。これらのロボットは、動きや声で人とコミュニケーションをとることができる。しかし、コミュニケーション手段として、顔の表情というものは採用していない。ロボットに顔の表現を付けようとすると、複雑な仕組みが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５６８２８１１号公報
【特許文献２】特開平８−１０７９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、様々な顔の表情を表現できるとともに、外部からの刺激に応じて顔の表情を変えることが可能な投影表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る投影表示装置は、光源部と、前記光源部からの光を変調し、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルからの光を受ける投影光学系と、前記投影光学系からの光が投影され、顔形の立体構造を有するスクリーンと、前記スクリーンに設けられた１つ又は複数のセンサーと、前記センサーからの信号に応じて、前記スクリーンに表示する画像を変える制御部とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、様々な顔の表情を表現できるとともに、外部からの刺激に応じて顔の表情を変えることが可能な投影表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る投影表示装置の斜視図。
【図２】第１実施形態に係る投影表示装置の断面構造を模式的に示す図。
【図３】第１実施形態に係る液晶パネルの断面図。
【図４】顔形スクリーンに含まれるタッチセンサーを模式的に示した正面図及び側面図。
【図５】タッチセンサーの平面図。
【図６】タッチセンサーの断面図。
【図７】顔形スクリーンの正面図及び側面図。
【図８】第１実施形態に係る投影表示装置のブロック図。
【図９】液晶パネル及び液晶駆動部のブロック図。
【図１０】第１実施例に係る投影表示装置の動作を示すフローチャート。
【図１１】第１実施例に係る投影表示装置の動作を示すフローチャート。
【図１２】顔形スクリーンに表示される画像の一例を説明する図。
【図１３】第２実施例に係る投影表示装置の動作を示すフローチャート。
【図１４】顔形スクリーンに表示される画像の一例を説明する図。
【図１５】第３実施例に係る投影表示装置の動作を示すフローチャート。
【図１６】第２実施形態に係る投影表示装置の斜視図。
【図１７】第２実施形態に係る投影表示装置の側面図。
【図１８】液晶パネル用の支持部材の斜視図及び平面図。
【図１９】顔形スクリーンの断面図及び背面図。
【図２０】顔形スクリーン用の土台の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【０００９】
［１］  第１実施形態
［１−１］  投影表示装置の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る投影表示装置１の斜視図である。図２は、投影表示装置１の断面構造を模式的に示す図である。投影表示装置１は、顔形スクリーン２、及びプロジェクタ部３を備える。顔形スクリーン２は、任意の方法でプロジェクタ部３の先端部に固定される。
【００１０】
顔形スクリーン２は、人の顔の形状を有する（顔形の立体構造を有する）顔形部材であり、この顔形部材の一部を構成する内面２ａを投影面とする透過型のスクリーンである。顔形スクリーン２には、例えば透光性を有する部材の内面と外面との一方または双方に、光を拡散させるための材料が塗布されたり、光を拡散させるための処理が施されたりすることによって、光拡散性が確保されている。なお、顔形スクリーン２は、光を拡散させる任意の材料を用いて形成されたものであっても構わない。
【００１１】
顔形スクリーン２は、顔形部材２−１と、連結部材２−２とを備える。顔形部材２−１は、人の顔の形状を有する。おおむね、顔形部材２−１は、半球状、又は半球より大きい球の一部の形状を有する。連結部材２−２は、顔形部材２−１とプロジェクタ部３とを連結するためのものであり、連結部材２−２の中央部には、開口部２ｂが設けられる。開口部２ｂは、プロジェクタ部３の先端部にはめ込むことが可能な形状に加工される。連結部材２−２は、図２のような平面形状に限らず、人の後頭部を表現する概略半球形であってもよい。例えば、顔形部材２−１と連結部材２−２とを合わせて人の頭の形状にしてもよい。顔形部材２−１と連結部材２−２とは、透明な接着剤等を用いて繋ぎ目が極力見えないように接合される。勿論、顔形部材２−１と連結部材２−２とを一体で形成してもよい。
【００１２】
プロジェクタ部３は、光源部４と、透過型の液晶パネル（液晶表示素子）５と、放射部６とを備える。光源部４、液晶パネル５、放射部６、及び顔形スクリーン２は、一体で構成される。
【００１３】
光源部４は、基板１０に設けられた光源１１と、光源光学系を構成しかつ光源１１に対向する第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２と、光源１１、第１レンズＬ１、及び第２レンズＬ２を収容するケース１２とを備える。
【００１４】
光源１１は、例えば点光源から構成される。第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２からなる光源光学系は、点光源１１が放射する光を平行光、若しくは平行光に近い状態で液晶パネル５に入射させる。点光源１１には任意の光源を使用することができるが、投影表示装置１の小型化、省電力化、耐久性の点を考えると高輝度のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を使用することが好ましく、例えば高輝度の白色ＬＥＤまたは高輝度のＲＧＢ−ＬＥＤを使用することが好ましい。
【００１５】
ケース１２の形状は、それに収容される部材に応じて適宜設計される。ケース１２は、光源１１を収容する部材と、レンズ（第１レンズＬ１、及び第２レンズＬ２）を収容する部材とに分けて構成してもよい。レンズが円形であるため、ケース１２は、少なくとも円形のレンズを固定する支持部を備える。
【００１６】
液晶パネル５は、画像データ（ＲＧＢデータ等）に応じて駆動され、画像データにより表現される画像を表示する。また、液晶パネル５は、第２レンズＬ２から入射した光を変調し、それにより上記画像データを投影光に変換する光変調素子として機能する。後述するように、液晶パネル５は、画像データに基づいて、プロジェクタ部３に一体的に、または分離して設けられた制御部によって駆動される。
【００１７】
液晶パネル５は、画像データを投影光に変換するものであれば、透過型、反射型、及び自発光型などの他の光変調素子に適宜変更することができる。当然のごとく、反射型の光変調素子を使用する場合には、光源部４の構成も変更する必要があり、また、自発光型の光変調素子を使用する場合には光源部４は不要となる。
【００１８】
放射部６は、顔形スクリーン２に設けられた開口部２ｂにはめ込まれた円筒形のケース１３と、ケース１３に収容されかつ液晶パネル５に対向する第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、及び第５レンズＬ５とを備える。ケース１３の形状は、それに収容される部材に応じて適宜設計される。
【００１９】
第３レンズＬ３乃至第５レンズＬ５によって投影光学系が構成されており、この投影光学系は、液晶パネル５を透過した光、つまり画像データに基づく投影光を、顔形スクリーン２に向けて放射し、画像データにより表される画像を顔形スクリーン２の内面２ａに投影する。なお、所望の機能を有する投影光学系が実現できる限り、投影光学系を構成するレンズの個数は３個に限定されない。
【００２０】
第３レンズＬ３乃至第５レンズＬ５から構成される投影光学系は、焦点距離が短く設定されており、顔形スクリーン２の内面２ａにおける半球を超える領域に上記画像を投影する。すなわち、本実施形態の投影表示装置１は、短焦点広角型の投影表示装置である。投影光学系には、第３レンズＬ３乃至第５レンズＬ５として、例えば後述するレンズが使用されることにより、顔形スクリーン２の内面２ａでの画像の歪みを光学的に補償する歪み補正機能が確保されている。
【００２１】
第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５の構成例としては、例えば、第１レンズＬ１は平凸レンズであり、第２レンズＬ２はフレネルレンズであり、第３レンズＬ３は非対称両凸レンズであり、第４レンズＬ４は対称両凸レンズであり、第５レンズＬ５は第４レンズＬ４に接する凸面を有するメニスカスレンズである。
【００２２】
顔形部材２−１を球の一部とみなした場合、第１レンズＬ１乃至第５レンズＬ５の光軸Ｌは、顔形スクリーン２の中心Ｏを通るように配置される。顔形スクリーン２の内面２ａのうち、中心Ｏを通る垂直面Ｍで囲まれる半球領域と、半球領域からプロジェクタ部３側に延びる環状領域とからなる領域（図２の斜線で示した領域）が、顔形スクリーン２の内面２ａにおいて画像が投影される投影領域となる。
【００２３】
プロジェクタ部３が光を放射する放射面３ａ（図２の構成例では、第５レンズＬ５の顔形スクリーン２側の表面）は、顔形スクリーン２の中心Ｏから離れる（顔形スクリーン２の開口部２ｂにより近くなる）ように配置される。また、放射面３ａは、最大で、開口部２ｂのうち内面２ａ側の端となる。このように放射面３ａを配置することで、顔形スクリーン２の内面２ａのより多くの領域に画像を表示できる。また、投影光学系の焦点は、中心Ｏと放射面３ａとの間に設定される。
【００２４】
［１−１−１］  液晶パネル５の構成
次に、液晶パネル５の構成の一例について説明する。図３は、液晶パネル５の断面図である。
【００２５】
液晶パネル５は、ＴＦＴ及び画素電極等が形成されるＴＦＴ基板２１と、カラーフィルター及び共通電極等が形成されかつＴＦＴ基板２１に対向配置されるカラーフィルター基板（ＣＦ基板）２２と、ＴＦＴ基板２１及びＣＦ基板２２間に挟持された液晶層２３とを備える。ＴＦＴ基板２１及びＣＦ基板２２の各々は、透明基板（例えば、ガラス基板）から構成される。ＣＦ基板２２は、光源１１側に配置され、光源１１からの照明光は、ＣＦ基板２２側から液晶パネル５に入射する。ＴＦＴ基板２１の光源１１とは反対側の面が液晶パネル５の表示面である。
【００２６】
液晶層２３は、ＴＦＴ基板２１及びＣＦ基板２２間を貼り合わせるシール材（図示せず）によって封入された液晶材料により構成される。液晶材料は、ＴＦＴ基板２１及びＣＦ基板２２間に印加された電界に応じて液晶分子の配向が操作されて光学特性が変化する。また、液晶層２３は、誘電率異方性を有する液晶分子を備えた液晶層から構成され、例えば、ネマティック液晶から構成される。ネマティック液晶の液晶分子は、外部電界に応じて電気分極が生じる。液晶モードとしては、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モードが用いられるが、勿論、ＴＮ（Twisted Nematic）モードやホモジニアスモードなど他の液晶モードであってもよい。
【００２７】
ＴＦＴ基板２１の液晶層２３側には、複数のスイッチング素子２４が設けられる。スイッチング素子２４は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）から構成される。ＴＦＴ２４は、走査線ＧＬに電気的に接続されるゲート電極と、ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体層（例えばアモルファスシリコン層）と、半導体層上に互いに離間して設けられたソース電極及びドレイン電極とを備える。ソース電極は、信号線ＳＬに電気的に接続される。
【００２８】
ＴＦＴ２４上には、絶縁層２５が設けられる。絶縁層２５上には、複数の画素電極２６が設けられる。絶縁層２５内かつＴＦＴ２４のドレイン電極上には、画素電極２６に電気的に接続されたコンタクトプラグ２７が設けられる。
【００２９】
ＣＦ基板２２の液晶層２３側には、カラーフィルター２８が設けられる。カラーフィルター２８は、複数の着色フィルター（着色部材）を備え、具体的には、複数の赤フィルター２８−Ｒ、複数の緑フィルター２８−Ｇ、及び複数の青フィルター２８−Ｂを備える。一般的なカラーフィルターは光の三原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で構成される。隣接したＲ、Ｇ、Ｂの三色のセットが表示の単位（画素）となっており、１つの画素中のＲ、Ｇ、Ｂのいずれか単色の部分はサブピクセル（サブ画素）と呼ばれる最小駆動単位である。ＴＦＴ２４及び画素電極２６は、サブピクセルごとに設けられる。以下の説明では、画素とサブ画素との区別が特に必要な場合を除き、サブ画素を画素と呼ぶものとする。
【００３０】
赤フィルター２８−Ｒ、緑フィルター２８−Ｇ、及び青フィルター２８−Ｂの境界部分、及び画素（サブピクセル）の境界部分には、遮光膜（ブラックマトリクス）２９が設けられる。すなわち、ブラックマトリクス２９は、網目状に形成される。ブラックマトリクス２９は、例えば、着色部材間の不要な光を遮蔽し、コントラストを向上させるために設けられる。
【００３１】
カラーフィルター２８及びブラックマトリクス２９上には、共通電極３０が設けられる。共通電極３０は、液晶パネル５の表示領域全体に平面状に形成される。
【００３２】
円偏光板３１、３２は、ＴＦＴ基板２１及びＣＦ基板２２を挟むように設けられる。円偏光板３１、３２の各々は、直線偏光子と１／４波長板とから構成される。
【００３３】
画素電極２６、コンタクトプラグ２７、及び共通電極３０は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。絶縁層２５としては、透明な絶縁材料が用いられ、例えば、シリコン窒化物（ＳｉＮ）が用いられる。
【００３４】
［１−１−２］  顔形スクリーン２の構成
次に、顔形スクリーン２の具体的な構成について説明する。本実施形態では、使用者が顔形スクリーン２に触れた位置を検出できるようにする。このため、顔形スクリーン２は、タッチセンサーを備える。タッチセンサーとしては、例えば静電容量方式（容量結合方式、静電容量結合方式ともいう）が用いられる。
【００３５】
図４（ａ）は、顔形スクリーン２に含まれるタッチセンサー４０を模式的に示した正面図である。図４（ｂ）は、タッチセンサー４０を模式的に示した側面図である。
【００３６】
タッチセンサー４０は、Ｘ方向に向かって曲線状に延びる複数のドライブライン４６と、Ｙ方向に向かって曲線状に延びる複数のセンシングライン４７とを備える。各ドライブライン４６には、複数の第１電極４２が接続される。各センシングライン４７には、複数の第２電極４４が接続される。なお、図４に示した第１電極４２及び第２電極４４の各々は、模式的に示したのであり、電極の数及びサイズは、図面の通りではなく、任意に設計可能である。ドライブライン４６及びセンシングライン４７も図４のように直線状に延びているのではなく、顔形スクリーン２の正面から見えないように引き回され、一カ所に集められて制御系回路に接続される。
【００３７】
図５は、顔形スクリーン２に含まれるタッチセンサー４０の平面図である。図５には、顔形スクリーン２に含まれるタッチセンサー４０の一部を抽出して示している。図６は、タッチセンサー４０の断面図である。図６は、図５の平面図を斜めに切断した図である。
【００３８】
顔形スクリーン２は、透明フィルム４１、４３、４５を備える。透明フィルム４１、４３、４５の各々は、人の顔の形状を有する。透明フィルム４１、４３、４５は、絶縁性を有し、例えば樹脂から構成される。透明フィルム４１が顔形スクリーン２の内面に配置され、透明フィルム４５が顔形スクリーン２の表面に配置される。
【００３９】
透明フィルム４１上には、複数の第１電極４２が設けられる。Ｘ方向に並ぶ２つの第１電極４２は、接続配線４２Ａによって接続される。また、Ｘ方向に並ぶ一行の第１電極４２は、１本のドライブライン４６に接続される。ドライブライン４６は、任意の経路で引き回され、その端部が端子Ｔ１に接続される。
【００４０】
透明フィルム４１及び複数の第１電極４２上には、透明フィルム４３が設けられる。透明フィルム４３上には、複数の第２電極４４が設けられる。Ｙ方向に並ぶ２つの第２電極４４は、接続配線４４Ａによって接続される。また、Ｙ方向に並ぶ一列の第２電極４４は、１本のセンシングライン４７に接続される。センシングライン４７は、任意の経路で引き回され、その端部が端子Ｔ２に接続される。
【００４１】
第１電極４２及び第２電極４４の各々は、例えば菱形を有する。第１電極４２及び第２電極４４の各々は、透明電極から構成され、例えばＩＴＯが用いられる。
【００４２】
次に、電極パターンの一例について説明する。図５に示すように、複数の第１電極４２は、マトリクス状に配置される。複数の第２電極４４は、複数の第１電極４２の隙間を埋めるようにして、マトリクス状に配置される。複数の第１電極４２と複数の第２電極４４とは、平面視において重ならないように配置される。なお、第１電極４２及び第２電極４４の平面形状、及び電極パターン（複数の第１電極４２及び複数の第２電極４４からなる）は、図５に限定されず、任意に設定可能である。
【００４３】
複数のドライブラインには、パルス電圧（矩形波の電圧）が順に印加される。複数のドライブラインを走査している間に、複数のセンシングライン４７の電圧変化を検知することで、タッチ位置（又はタップ位置）を検出することができる。
【００４４】
なお、タッチセンサー４０は、本実施形態で示した静電容量方式に限らず、顔形スクリーン２の表面に使用者が触れたことを検知できるセンサーであれば他の方式を用いてもよい。例えば、タッチセンサー４０は、抵抗膜方式、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式、超音波表面弾性方式、電磁誘導方式、及び赤外線光学イメージング方式などを用いることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、顔形スクリーン２がタッチセンサー４０を備える構成例を示しいているが、これに限定されず、顔形スクリーン２がタッチセンサー４０を備えていなくてもよい。この場合は、前述したように、顔形スクリーン２は、透明部材で構成される。
【００４６】
［１−１−３］  各種センサーの構成
次に、顔形スクリーン２に取り付けられる各種センサーの構成について説明する。図７（ａ）は、顔形スクリーン２の正面図である。図７（ｂ）は、顔形スクリーン２の側面図である。
【００４７】
顔形スクリーン２の内面２ａのうち例えば上部には、加速度センサー５０が取り付けられる。加速度センサー５０の固定方法は、任意に設定可能であり、最も簡単な固定手段として、接着剤が用いられる。加速度センサー５０は、使用者が顔形スクリーン２に触れたり、顔形スクリーン２を叩いたりした場合において、顔形スクリーン２が振動したことを検知する。加速度センサー５０に接続される配線５４（電源線、信号線を含む）は、顔形スクリーン２に設けられた開口部から顔形スクリーン２の外に引き出され、加速度センサー５０を制御する回路に接続される。
【００４８】
顔形スクリーン２の内面２ａのうち例えば上部には、温度センサー５１が取り付けられる。温度センサー５１の固定方法は、任意に設定可能であり、例えば接着剤で固定される。温度センサー５１は、例えば熱電対から構成される。温度センサー５１は、顔形スクリーン２の温度が変化したことを検知する。温度センサー５１に接続される配線（電源線、信号線を含む）５４は、顔形スクリーン２に設けられた開口部から引き出され、温度センサー５１を制御する回路に接続される。
【００４９】
顔形スクリーン２の表面のうち例えば上部には、人感センサー５２が取り付けられる。人感センサー５２の固定方法は、任意に設定可能であり、例えば接着剤で固定される。人感センサー５２は、例えば焦電型赤外線センサー（焦電センサー、赤外線センサーともいう）から構成される。人感センサー５２は、使用者が顔形スクリーン２に接近したこと（使用者が顔形スクリーン２から所定距離以内に接近したこと）を検知する。人感センサー５２に接続される配線（電源線、信号線を含む）５４は、人感センサー５２を制御する回路に接続される。
【００５０】
顔形スクリーン２の内部のうち例えば下部には、ヒーター５３が取り付けられる。ヒーター５３の固定方法は、任意に設定可能である。ヒーター５３は、熱を発生し、顔形スクリーン２の内部を暖めるとともに、顔形スクリーン２自体も暖める。ヒーター５３に接続される電源線５５は、顔形スクリーン２に設けられた開口部から引き出され、ヒーター５３を制御する回路に接続される。
【００５１】
［１−１−４］  投影表示装置１の回路構成
次に、投影表示装置１の回路構成について説明する。図８は、投影表示装置１のブロック図である。投影表示装置１は、液晶パネル５、光源部４、タッチセンサー４０、加速度センサー５０、温度センサー５１、人感センサー５２、ヒーター５３、液晶駆動部６０、電源回路６１、記憶部６２、タイマー６３、及び制御部６４を備える。
【００５２】
液晶駆動部６０は、液晶パネル５、及び光源部４を駆動及び制御する。電源回路６１は、外部から電源を受け、外部電源を用いて複数種類の電圧を発生する。電源回路６１は、投影表示装置１に含まれる複数のモジュールに、対応する電圧を供給する。
【００５３】
記憶部６２は、投影表示装置１の動作に必要な各種データを格納する。記憶部６２は、不揮発性メモリ、及び揮発性メモリを備える。不揮発性メモリは、制御部６４が実行するプログラム、及び例えば画像データなどを格納する。揮発性メモリは、例えば、制御部６４の作業用メモリとして用いられる。
【００５４】
タイマー６３は、計時動作を行う。制御部６４は、タイマー６３の出力を用いて、所定時間が経過したか否かを判定する。
【００５５】
制御部６４は、投影表示装置１の動作を統括的に制御する。制御部６４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備える。制御部６４は、各種センサー（タッチセンサー４０、加速度センサー５０、温度センサー５１、及び人感センサー５２）からの検知信号を受け、この検知信号に基づいて、液晶パネル５に表示させる画像を選択及び制御する。また、制御部６４は、各種センサーからの検知信号に基づいて、ヒーター５３のオン状態及びオフ状態を制御する。
【００５６】
次に、液晶駆動部６０の構成の一例について説明する。図９は、液晶パネル５及び液晶駆動部６０のブロック図である。
【００５７】
液晶パネル５は、複数の画素がマトリクス状に配列された画素アレイを備える。液晶パネル５には、それぞれがロウ方向（Ｘ方向）に延びる複数の走査線ＧＬと、それぞれがカラム方向（Ｙ方向）に延びる複数の信号線ＳＬとが配設される。走査線ＧＬと信号線ＳＬとの交差領域には、画素５Ａが配置される。図９では、４つの画素を抽出して示している。画素５Ａは、ＴＦＴ２４、液晶容量（液晶素子）Ｃｌｃ、及び蓄積容量Ｃｓを備える。
【００５８】
ＴＦＴ２４のソースは、信号線ＳＬに電気的に接続される。ＴＦＴ２４のゲートは、走査線ＧＬに電気的に接続される。ＴＦＴ２４のドレインは、液晶容量Ｃｌｃに電気的に接続される。液晶素子としての液晶容量Ｃｌｃは、画素電極と、共通電極と、これらに挟まれた液晶層とにより構成される。
【００５９】
蓄積容量Ｃｓは、液晶容量Ｃｌｃに並列接続される。蓄積容量Ｃｓは、画素電極に生じる電位変動を抑制するとともに、画素電極に印加された駆動電圧を次の信号に対応する駆動電圧が印加されるまでの間保持する機能を有する。蓄積容量Ｃｓは、画素電極と、蓄積電極（蓄積容量線）と、これらに挟まれた絶縁膜とにより構成される。共通電極及び蓄積電極には、共通電圧供給回路６０Ｃにより共通電圧Ｖｃｏｍが印加される。
【００６０】
液晶駆動部６０は、走査ドライバ（走査線駆動回路）６０Ａ、信号ドライバ（信号線駆動回路）６０Ｂ、及び共通電圧供給回路６０Ｃを備える。
【００６１】
走査ドライバ６０Ａは、複数の走査線ＧＬに接続される。走査ドライバ６０Ａは、制御部６４から送られる垂直制御信号に基づいて、画素５Ａに含まれるＴＦＴ２４をオン／オフするための走査信号を液晶パネル５に送る。
【００６２】
信号ドライバ６０Ｂは、複数の信号線ＳＬに接続される。信号ドライバ６０Ｂは、制御部６４から水平制御信号、及び表示データを受ける。信号ドライバ６０Ｂは、水平制御信号に基づいて、表示データに対応する階調信号（駆動電圧）を液晶パネル５に送る。
【００６３】
共通電圧供給回路６０Ｃは、共通電圧Ｖｃｏｍを生成してこれを液晶パネル５に供給する。
【００６４】
［１−２］  投影表示装置１の動作
上記のように構成された投影表示装置１の動作について説明する。以下に、投影表示装置１の動作を第１乃至第３実施例の順に説明する。
【００６５】
＜第１実施例＞
図１０及び図１１は、第１実施例に係る投影表示装置１の動作を示すフローチャートである。図１２は、顔形スクリーン２に表示される画像の一例を説明する図である。
【００６６】
制御部６４は、例えば無表情な顔のデータを記憶部６２から読み出し、この無表情な顔を顔形スクリーン２に表示する（ステップＳ１００、図１２（ａ））。
【００６７】
続いて、制御部６４は、タッチセンサー４０を用いて、使用者が顔形スクリーン２の例えば頭に所定時間（例えば５秒）以上触れたか否かを監視している（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、使用者が顔形スクリーン２の頭の部分を撫でる動作を検知することを想定している。ステップＳ１０１において使用者が顔形スクリーン２の頭に所定時間以上触れたことを検知した場合、制御部６４は、笑顔のデータを記憶部６２から読み出し、この笑顔を顔形スクリーン２に表示する（ステップＳ１０２、図１２（ｂ））。
【００６８】
続いて、制御部６４は、加速度センサー５０を用いて、使用者が顔形スクリーン２の頭（又は顔）を叩いたか否かを監視している（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３において使用者が顔形スクリーン２の頭（又は顔）を叩いたことを検知した場合、制御部６４は、怒った顔のデータを記憶部６２から読み出し、この怒った顔を顔形スクリーン２に表示する（ステップＳ１０４、図１２（ｃ））。
【００６９】
続いて、制御部６４は、顔形スクリーン２に設けられたヒーター５３をオンする（ステップＳ１０５）。これにより、顔形スクリーン２に怒った顔を表示しつつ、顔の温度（顔形スクリーン２の温度）を高くすることができるため、人が怒った状態をより具体的に表現できる。
【００７０】
続いて、制御部６４は、温度センサー５１を用いて、顔形スクリーン２の温度が３９度以上になったか否かを監視している（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において顔形スクリーン２の温度が例えば３９度以上になったことを検知した場合、制御部６４は、ヒーター５３をオフする（ステップＳ１０７）。
【００７１】
続いて、制御部６４は、温度センサー５１を用いて、顔形スクリーン２の温度が例えば３６度以下になったか否かを監視している（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８において顔形スクリーン２の温度が３６度以下になったことを検知した場合、制御部６４は、笑顔のデータを記憶部６２から読み出し、この笑顔を顔形スクリーン２に表示する（ステップＳ１０２）。
【００７２】
図１１に示すように、ステップＳ１０３において使用者が顔形スクリーン２の頭（又は顔）を叩いていない場合、制御部６４は、所定時間（例えば１００日）が経過したか否かを監視している（ステップＳ２００）。ステップＳ２００における所定時間は、例えば、人が風邪を繰り返す間隔を考慮して設定される。
【００７３】
ステップＳ２００において所定時間が経過した場合、制御部６４は、風邪の顔のデータを記憶部６２から読み出し、この風邪の顔を顔形スクリーン２に表示する（ステップＳ２０１、図１２（ｄ））。なお、ステップＳ２００において“ＹＥＳ”と判定された場合、ステップＳ２００の所定時間はリセットされ、再度、ゼロから時間が計測される。
【００７４】
続いて、制御部６４は、顔形スクリーン２に設けられたヒーター５３をオンする（ステップＳ２０２）。これにより、顔形スクリーン２に風邪の顔を表示しつつ、顔の温度（顔形スクリーン２の温度）を高くすることができるため、風邪の状態をより具体的に表現できる。
【００７５】
続いて、制御部６４は、温度センサー５１を用いて、顔形スクリーン２の温度が例えば３９度以上になったか否かを監視している（ステップＳ２０３）。すなわち、制御部６４は、顔形スクリーン２の温度を、一旦、３９度まで上げる。
【００７６】
続いて、使用者が風邪の表情に反応して、冷却シートなどを用いて、顔形スクリーン２の温度を下げるものとする（図１２（ｅ））。続いて、制御部６４は、温度センサー５１を用いて、顔形スクリーン２の温度が例えば３７度以下になったか否かを監視している（ステップＳ２０４）。
【００７７】
ステップＳ２０４において顔形スクリーン２の温度が３７度以下になったことを検知した場合、制御部６４は、ヒーター５３をオフする（ステップＳ２０５）。続いて、制御部６４は、笑顔のデータを記憶部６２から読み出し、この笑顔を顔形スクリーン２に表示する（ステップＳ２０６、図１２（ｆ））。
【００７８】
＜第２実施例＞
次に、第２実施例について説明する。図１３は、第２実施例に係る投影表示装置１の動作を示すフローチャートである。図１４は、顔形スクリーン２に表示される画像の一例を説明する図である。
【００７９】
制御部６４は、例えば笑顔のデータを記憶部６２から読み出し、この笑顔を顔形スクリーン２に表示する（ステップＳ３００、図１４（ａ））。
【００８０】
続いて、制御部６４は、タッチセンサー４０を用いて、使用者が顔（顔形スクリーン２）のいずれかの部分に触れたか否かを監視している。具体的には、制御部６４は、使用者が顔形スクリーン２の唇、目、及び頬のいずれかに触れたか否かを監視している（ステップＳ３０１、Ｓ３０３、Ｓ３０５）。
【００８１】
使用者がタッチペンなどを用いて唇に触れたものとする。この場合、制御部６４は、唇の色を変える（ステップＳ３０２、図１４（ｂ））。具体的には、制御部６４は、口紅を塗った顔の画像データを記憶部６２から読み出し、この画像を顔形スクリーン２に表示する。
【００８２】
また、使用者がタッチペンなどを用いて目に触れたものとする。この場合、制御部６４は、目の色を変える（ステップＳ３０４、図１４（ｃ））。具体的には、制御部６４は、カラーコンタクトを付けた顔の画像データを記憶部６２から読み出し、この画像を顔形スクリーン２に表示する。
【００８３】
また、使用者がタッチペンなどを用いて頬に触れたものとする。この場合、制御部６４は、頬の色を変える（ステップＳ３０６、図１４（ｄ））。具体的には、制御部６４は、頬紅を塗った顔の画像データを記憶部６２から読み出し、この画像を顔形スクリーン２に表示する。
【００８４】
なお、同じ部位に２回以上タッチされた場合、その都度、当該部位を他の色に変えるようにしてもよい。この場合、唇の色が異なる複数の画像データが記憶部６２に記憶しておき、制御部６４は、使用者が唇に触れるごとに、複数の画像データを順番に顔形スクリーン２に表示する。その他の部位についても唇の場合と同様である。
【００８５】
＜第３実施例＞
次に、第３実施例について説明する。図１５は、第３実施例に係る投影表示装置１の動作を示すフローチャートである。
【００８６】
制御部６４は、例えば無表情な顔のデータを記憶部６２から読み出し、この無表情な顔を顔形スクリーン２に表示する（ステップＳ４００）。
【００８７】
続いて、制御部６４は、人感センサー５２を用いて、使用者が顔形スクリーン２から所定距離（例えば２ｍ）以内に近づいたか否かを監視している（ステップＳ４０１）。ステップＳ４０１において使用者が顔形スクリーン２から所定距離以内に近づいたことを検知した場合、制御部６４は、笑顔のデータを記憶部６２から読み出し、この笑顔を顔形スクリーン２に表示する（ステップＳ４０２）。
【００８８】
続いて、制御部６４は、人感センサー５２を用いて、使用者が顔形スクリーン２から所定距離（例えば２ｍ）より遠くへ離れたか否かを監視している（ステップＳ４０３）。ステップＳ４０３において使用者が顔形スクリーン２から所定距離より遠くへ離れたことを検知した場合、制御部６４は、ステップＳ４００に戻り、無表情な顔を表示する。
【００８９】
なお、上記説明した第１乃至第３実施例は、任意に組み合わせることが可能であり、また、同時に実行することも可能である。
【００９０】
［１−３］  第１実施形態の効果
以上詳述したように第１実施形態では、投影表示装置１は、光源部４と、光源部４からの光を変調し、画像を表示する液晶パネル（表示パネル）５と、液晶パネル５からの光を受ける投影光学系を含む放射部６と、投影光学系からの光が投影され、顔形の立体構造を有する顔形スクリーン２とを備える。また、投影表示装置１は、顔形スクリーン２に設けられた複数のセンサー（タッチセンサー４０、加速度センサー５０、温度センサー５１、及び人感センサー５２）と、複数のセンサーからの信号に応じて、顔形スクリーン２に表示する画像を変える制御部６４とを備える。
【００９１】
従って第１実施形態によれば、様々な顔の表情を表現できるとともに、外部からの刺激に応じて顔の表情を変えることが可能な投影表示装置１を実現できる。また、より低コストで、様々な顔の表情を表現できる。
【００９２】
また、光源部４、液晶パネル５、放射部６、及び顔形スクリーン２は、一体で構成される。これにより、投影表示装置１で構成される人の顔を、任意の装置に簡単に取り付けることができるため、投影表示装置１を様々な用途に対応可能である。
【００９３】
また、例えば静電容量方式を有するタッチセンサー４０は、顔形スクリーン２全体を対象としてタッチ位置を検知できる。これにより、使用者によって触れられる顔の位置に応じて、様々な顔の表情を表現できる。
【００９４】
また、ヒーター５３を顔形スクリーン２に取り付けることで、顔形スクリーン２の温度を変えることができる。これにより、顔の表情以外の状態を付加できるため、より豊かなコミュニケーションをとることができる。
【００９５】
なお、投影表示装置１は、タッチセンサー４０、加速度センサー５０、温度センサー５１、及び人感センサー５２のうち一部のセンサーのみを備えるように構成してもよい。例えば、投影表示装置１がタッチセンサー４０のみを備えるように構成した場合、使用者が顔形スクリーン２に触れる動作のみに応じて、顔の表情を変えるようにする。また、投影表示装置１が加速度センサー５０のみを備えるように構成した場合、顔形スクリーン２の振動のみに応じて、顔の表情を変えるようにする。
【００９６】
［２］  第２実施形態
顔形スクリーンに画像を投影する場合、光強度の強い光源が用いられる。強度の強い光を液晶パネルが受けると、液晶パネルに用いられる偏光板が劣化してしまう。また、顔形スクリーンに関しては、使用者ごとに要望が異なるため、使用者の応じた顔形が要求される。そこで、第２実施形態では、劣化した液晶パネルを交換可能にするとともに、顔形スクリーンを交換可能なようにしている。
【００９７】
図１６は、第２実施形態に係る投影表示装置１の斜視図である。図１７は、投影表示装置１の側面図である。
【００９８】
土台７０は、例えば平面形状が四角形のパネルから構成される。土台７０の材料は、その強度が所望の値を確保できていれば特に限定されないが、より軽い方が望ましい。土台７０上には、プロジェクタ部３（光源部４、液晶パネル５、及び放射部６）が設けられる。光源部４、液晶パネル５、及び放射部６は互いに分離されている。放射部６は、例えば、土台７０に固定しやすいように、例えば直方体を有する。放射部６が備えるレンズが固定できれば、放射部６用のケースの形状は任意に設定可能である。
【００９９】
光源部４は、任意の数の固定部材（例えばネジ）７３を用いて土台７０に固定される。同様に、放射部６は、任意の数の固定部材（例えばネジ）７４を用いて土台７０に固定される。
【０１００】
液晶パネル５は、後述する支持部材によって固定される。後述するように、液晶パネル５は、土台７０に着脱可能なように構成される。液晶パネル５には、配線部７２が接続され、配線部７２は、制御系回路に接続される。配線部７２は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：flexible printed circuit）から構成される。配線部７２は、土台７０に設けられた開口部を経由して土台７０の下方に引き出される。
【０１０１】
土台７０の放射部６側の端部（側面）には、顔形スクリーン２用の土台７１が取り付けられる。土台７０と土台７１とは、接着剤などを用いて強固に固定される。土台７１には、顔形スクリーン２が取り付けられる。後述するように、顔形スクリーン２は、土台７１から着脱可能なように構成される。
【０１０２】
図１８（ａ）は、液晶パネル５用の支持部材７５、７６の斜視図である。図１８（ｂ）は、液晶パネル５用の支持部材７５、７６の平面図である。
【０１０３】
支持部材７５、７６は、液晶パネル５を配置する領域の両側に設けられ、液晶パネル５を部分的に挟む。支持部材７５は、Ｙ方向に延び、土台７０のＹ方向両端付近まで設けられる。支持部材７６は、支持部材７５と平行に設けられ、土台７０の一端付近から後述する開口部７７付近まで設けられる。
【０１０４】
土台７０には、液晶パネル５に接続される配線部７２を通すための開口部７７が設けられる。開口部７７は、液晶パネル５が配置される領域内又はその付近に配置される。例えば、開口部７７は、支持部材７６の延長線上に配置される。
【０１０５】
支持部材７５と支持部材７６との間隔は、液晶パネル５の厚さに合わせて設定される。支持部材７５、７６は、接着剤などを用いて土台７０に強固に固定される。支持部材７５、７６の高さは、液晶パネル５から出射される表示光を遮らない限り、任意に設定可能である。なお、液晶パネル５は、任意の箇所において、液晶パネル５に着脱可能な固定部材を用いて、光源部４、及び／又は放射部６に固定されてもよい。これにより、液晶パネル５が土台７０から外れるのを防ぐことができる。
【０１０６】
次に、顔形スクリーン２及び土台７１の構成について説明する。図１９（ａ）は、顔形スクリーン２の断面図、図１９（ｂ）は、顔形スクリーン２の背面図である。図２０は、顔形スクリーン２用の土台７１の斜視図である。本実施形態では、例えば磁石を用いて土台７１に顔形スクリーン２を取り付ける。これにより、顔形スクリーン２は、土台７１に着脱可能なように構成される。
【０１０７】
顔形スクリーン２は、図２に示した連結部材２−２を備えておらず、概略半球形状（椀形状）を有する。顔形スクリーン２の周縁部は、平坦に加工される。
【０１０８】
顔形スクリーン２は、その周縁部（土台７１に取り付けられる部分）に取り付け部材８０を備える。取り付け部材８０は、平坦に加工される。取り付け部材８０は、例えば磁石層から構成される。磁石層８０は、概略楕円状の平面形状を有する。磁石層８０は、顔形スクリーン２に接着可能な磁石テープを用いることが可能である。磁石層８０の上部には、くぼみ（凹部）８１が設けられる。例えば、顔形スクリーン２の周縁部の一部に磁石層８０を形成しないことで、この一部がくぼみ８１となる。くぼみ８１の平面形状は、例えば四角形である。
【０１０９】
図２０に示すように、土台７１は、その中央部にプロジェクタ部３からの光が通過する開口部７１Ａを有する。土台７１の顔形スクリーン２が取り付けられる側の面には、取り付け部材８２が設けられる。取り付け部材８２は、例えば磁石層から構成される。磁石層８２は、顔形スクリーン２の磁石層８０と概略同じ平面形状を有する。磁石層８２は、土台７１に接着可能な磁石テープを用いることが可能である。土台７１の磁石層８２と顔形スクリーン２の磁石層８０とがくっつくことで、土台７１に顔形スクリーン２が取り付けられる。
【０１１０】
磁石層８０の上部には、突起８３が設けられる。突起８３の材料は、任意に選択できる。突起８３は、顔形スクリーン２のくぼみ８１にはめ込まれる。このため、突起８３の平面形状は、くぼみ８１と同じであり、また、突起８３のサイズは、くぼみ８１のサイズより若干小さく設定される。突起８３及びくぼみ８１は、顔形スクリーン２の取り付け位置を固定する機能と、顔形スクリーン２が土台７１からずれるのを防止する機能とを有する。
【０１１１】
なお、磁石層８２を強磁性体（強磁性金属）で構成してもよい。また、顔形スクリーン２側に強磁性層を設け、土台７１側に磁石層を設けてもよい。すなわち、取り付け部材８０、８２のうち、一方を磁石で構成し、他方を磁石にくっつく材料で構成すればよい。
【０１１２】
（効果）
以上詳述したように、第２実施形態では、投影表示装置１は、光源部４、液晶パネル５、及び放射部６が載置される土台７０と、土台７０に固定され、液晶パネル５を支持する支持部材７５、７６とを備える。そして、液晶パネル５が土台７０に着脱可能なように構成される。これにより、液晶パネル５が劣化した場合に、液晶パネル５のみを交換することができる。よって、投影表示装置１の寿命を延ばすことが可能となる。
【０１１３】
また、投影表示装置１は、土台７０の放射部６側の端部に固定され、投影光学系からの光を通す開口部７１Ａを有する土台７１と、顔形スクリーン２に設けられた取り付け部材８０と、土台７１に設けられ、取り付け部材８０に着脱可能な取り付け部材８２とを備える。そして、顔形スクリーン２が土台７１に着脱可能なように構成される。これにより、使用者の要望に応じて、簡単に顔形スクリーン２を交換することができる。よって、投影表示装置１の寿命を延ばすことが可能となる。
【０１１４】
なお、上記各実施形態では、人の顔の形状を有するスクリーン（顔形スクリーン）を用いているが、人以外の動物の顔の形状を有するようにスクリーンを構成してもよい。
【０１１５】
本明細書において、板やフィルムなどは、その部材を例示した表現であり、その構成に限定されるものではない。例えば、透明フィルム、及び偏光板などは、名称通りの部材に限定されるものではなく、明細書で記載した機能を有するその他の部材であっても良い。
【０１１６】
上記各実施形態では、表示パネルとして液晶表示装置を例示しているが、その他の適用例として、有機ＥＬ（electroluminescence）表示装置、その他の自発光型表示装置、或いは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。
【０１１７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。
【符号の説明】
【０１１８】
１…投影表示装置、２…顔形スクリーン、３…プロジェクタ部、４…光源部、５…液晶パネル、６…放射部、１０…基板、１１…光源、１２，１３…ケース、２１…ＴＦＴ基板、２２…ＣＦ基板、２３…液晶層、２４…スイッチング素子、２５…絶縁層、２６…画素電極、２７…コンタクトプラグ、２８…カラーフィルター、２９…遮光膜、３０…共通電極、３１，３２…円偏光板、４０…タッチセンサー、４１，４３，４５…透明フィルム、４２，４４…電極、４６…ドライブライン、４７…センシングライン、５０…加速度センサー、５１…温度センサー、５２…人感センサー、５３…ヒーター、５４…配線、５５…電源線、６０…液晶駆動部、６０Ａ…走査ドライバ、６０Ｂ…信号ドライバ、６０Ｃ…共通電圧供給回路、６１…電源回路、６２…記憶部、６３…タイマー、６４…制御部、７０，７１…土台、７２…配線部、７３，７４…固定部材、７５，７６…支持部材、７７…開口部、８０，８２…取り付け部材
【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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