(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を変調光の走査により交互に画像表示面に表示する画像表示部と、
前記画像表示面と観察者の間に配置され、複数の領域に分割されて前記領域ごとに個別に開閉可能に構成された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターと、
前記時分割シャッターにおいて、前記右眼用画像または前記左眼用画像の再生時にそれぞれ対応する前記右眼用シャッターまたは前記左眼用シャッターのうちの前記変調光の走査位置に対応する部分のみが開くように、前記画像表示部における前記変調光の走査位置と前記時分割シャッターにおける開閉を同期させる制御部と
を有する立体映像表示装置。
【請求項２】
前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターがそれぞれ液晶によって光透過率が変化する液晶シャッターであり、前記複数の領域に分割された電極を有する
請求項１に記載の立体映像表示装置。
【請求項３】
前記画像表示部がグレーティングライトバルブ素子を用いた画像表示部である
請求項１または２に記載の立体映像表示装置。
【請求項４】
立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を変調光の走査により交互に画像表示部の画像表示面に表示する工程と、
前記画像表示面と観察者の間に配置され、複数の領域に分割されて前記領域ごとに個別に開閉可能に構成された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターにおいて、前記画像表示部における前記変調光の走査位置と前記時分割シャッターにおける開閉を同期させるように制御して、前記右眼用画像または前記左眼用画像の再生時にそれぞれ対応する前記右眼用シャッターまたは前記左眼用シャッターのうちの前記変調光の走査位置に対応する部分のみが開くように駆動する工程と
を有する立体映像表示方法。
【請求項５】
前記時分割シャッターとして、前記右眼用シャッターと前記左眼用シャッターがそれぞれ液晶によって光透過率が変化する液晶シャッターであり、前記複数の領域に分割された電極を有する時分割シャッターを用いる
請求項４に記載の立体映像表示方法。
【請求項６】
前記画像表示部として、グレーティングライトバルブ素子を用いた画像表示部を用いる
請求項４または５に記載の立体映像表示方法。
【請求項７】
右眼用画像及び左眼用画像を変調光の走査により交互に画像表示面に表示する画像表示部と、
複数の領域に分割されて前記領域ごとに個別に開閉可能に構成された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターとを有し、
前記変調光の各走査位置に応じて、前記時分割シャッターの開口位置を走査させる
立体映像表示装置。
【請求項８】
右眼用画像及び左眼用画像を線順次方式の走査により交互に画像表示面に表示する画像表示部と、
複数の領域に分割されて前記領域ごとに個別に開閉可能に構成された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターとを有し、
画像表示部の各走査位置に応じて、前記時分割シャッターの開口位置を走査させる
立体映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像表示装置及び立体映像表示方法に関し、特に、電子シャッターを用いた立体映像表示装置及び立体映像表示方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、立体映像を表現する技術については種々の試みがなされており、写真、映画及びテレビジョン等の画像を扱う多くの分野で、立体映像に関する画像表示方法が研究され、実用化されてきている。
【０００３】
この立体映像の画像表示方法としては、メガネ方式と無メガネ方式とに大別されるが、いずれの方式においても、視差のある画像を観察者の左右の眼にそれぞれ分離して入射させ、立体映像として見ることができるものである。
【０００４】
メガネ方式の方法として、特許文献１などに開示されている偏光メガネを用いる方法と、特許文献２などに開示されているシャッターメガネを用いる方法が知られている。
【０００５】
上記の偏光メガネ方式の立体映像表示装置は、例えば、液晶パネル部と、その前面に取り付けられ、偏光方向の変換用の分割波長板（１／２波長板）が画素列の１水平ライン置きに設けられた分割波長板フィルターとを有する。例えば、液晶パネル部からの画像光は、偶数ラインにおいては偏光方向が変換されずにそのまま出射され、奇数ラインにおいては分割波長板フィルターの作用により偶数ラインからの直線偏光と直交する方向に変換されて出射される。例えば、右眼用の画像光が偶数ラインで、左眼用の画像光が奇数ラインで再生されるものとする。
【０００６】
例えば、上記のように出射される画像光は、互いに直交する偏光角を有する偏光板が右眼用と左眼用に配置されてなる、いわゆる偏光メガネを介して観察者により観察される。偏光メガネを用いることで、上記の偶数ラインで再生された右眼用の画像光が観察者の右眼に入射し、奇数ラインで再生された左眼用の画像光が観察者の左眼に入射する。
このようにして、偏光メガネを介して左右の画像を観察することにより立体映像を観察することができる。
【０００７】
また、上記のシャッターメガネ方式の立体映像表示装置は、例えば、画像表示部において、右眼用画像信号と左眼用画像信号が１フレームごとに交互に供給され、表示面において右眼用画像と左眼用画像が１フレームごとに交互に再生される。
上記の画像は、例えば、液晶などからなる交互に開閉するシャッターが右眼用と左眼用に配置されてなる、いわゆるシャッターメガネを介して観察者により観察される。シャッターメガネを用いることで、上記の右眼用画像が観察者の右眼で、左眼用画像が左眼で観察され、立体映像を観察することができる。
液晶からなるシャッターメガネは、例えば、直線偏光フィルターを備えた液晶パネルからなり、液晶パネルの駆動により光を透過あるいは不透過とする。
【０００８】
図１５は、上記のシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の駆動タイミングチャートである。
例えば、画像表示部において、１２０ｆｐｓ（周期８．３ｍｓ）のフレームレートで動画が表示される。表示フレームは、第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、・・の各フレームとブランキング期間Ｂのタイミングを示す。
【０００９】
ここで、例えば奇数フレーム（第１フレームＦ１、第３フレームＦ３、・・）が左眼用画像であり、偶数フレーム(第２フレームＦ２、第４フレームＦ４、・・)が右眼用画像であるとすると、左眼用シャッターの透過率ＴＬは奇数フレームで１００％、偶数フレームで０％となり、一方右眼用シャッターの透過率ＴＲは奇数フレームで０％、偶数フレームで１００％となるように、表示フレームのタイミングに合わせて透過率が変化される。例えば液晶シャッターを用いた場合、透過率を０％から１００％に（あるいは１００％から０％に）変化させるのに１回の２ｍｓ程度の時間を要する場合、各フレームの前後に配置されるブランキング期間Ｂを２ｍｓ程度に設定して、ブランキング期間Ｂ中に透過率変化が完了するように設計する必要がある。
上記のようにして、奇数フレームにおいては左眼用画像が観察者の左眼で観察され、偶数フレームにおいては右眼用画像が右眼で観察され、立体映像を観察することができる。
【００１０】
例えば、画像表示装置全般において、表示される画像の画質を向上することが求められている。このためには、特許文献３に説明されているように、１秒間に画面が更新される回数を示す値である、フレームレートを高くすることが必要である。
例えば、ＧＬＶ（grating light valve）と称せられる１次元変調光素子を用いて１次元の表示光をスキャンすることにより画面の表示が行われている。ＧＬＶ素子は応答速度が速いため、高いフレームレートでの映像表示が可能である。
【００１１】
ここで、上記のように立体映像の表示を時分割方式で行う場合、表示装置のフレームレートを高くすると、以下のような問題が生じる。
【００１２】
図１６は、上記のシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の駆動タイミングチャートであって、図１５よりフレームレートが高くされている。
例えば、画像表示部において、２４０ｆｐｓ（周期４．１５ｍｓ）のフレームレートで動画が表示される。表示フレームは、第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、・・の各フレームとブランキング期間Ｂのタイミングを示す。
【００１３】
ここで、例えば奇数フレーム（第１フレームＦ１、第３フレームＦ３、・・）が左眼用画像であり、偶数フレーム(第２フレームＦ２、第４フレームＦ４、・・)が右眼用画像であるとすると、左眼用シャッターの透過率ＴＬは奇数フレームで１００％、偶数フレームで０％となり、一方右眼用シャッターの透過率ＴＲは奇数フレームで０％、偶数フレームで１００％となるように、表示フレームのタイミングに合わせて透過率が変化される。
【００１４】
ここで、図１５の場合と同様に、例えば液晶シャッターを用いた場合、透過率を０％から１００％に（あるいは１００％から０％に）変化させるのに１回の変化で２ｍｓ程度必要であることから、ブランキング期間を同様に２ｍｓ程度確保すると、１周期４．１５ｍｓのうちの半分程度がブランキング期間となってしまい、ブランキング期間の光量が無駄になり同じ明るさの表示装置を実現するために装置が大きくなったり、消費電力が大きくなるデメリット、スキャン型の表示装置ではスキャン時間が短くなり、より高速に表示装置を駆動するため装置が複雑になるデメリットがあった。このため、透過率の変化に、２ｍｓ程度の時間を要する場合、２４０ｆｐｓの表示は困難であり、１２０ｆｐｓの表示が限界であった。
【００１５】
図１６においては、１周期の対するブランキング期間Ｂを図１５の場合より短縮して、画像が表示される時間の割合を確保した場合を示している。
しかし、液晶シャッターの透過率変化に要する時間は以前と同じく２ｍｓ程度必要であり、従って、図１６の場合では、透過率変化が起きている期間が各フレームの始まりと終わりの部分に重なってしまっている。この重なり期間中では、右眼用画像が左眼で、左眼用画像が右眼で、それぞれ低い透過率ながら意図していない方の眼で観察される、いわゆるクロストークが起きてしまう。上記の重なり期間は、クロストーク期間ＰＣＴとなる。
【特許文献１】特開２００４−１５７４２５号公報
【特許文献２】特開２００２−８２３０７号公報
【特許文献３】特開２００５−１３６８６８号公報
【特許文献４】特開２００６−９１４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
解決しようとする課題は、左眼用と右眼用のシャッターを用いた立体映像表示装置とその方法において、フレームレートを高めたときに発生するクロストークを抑制することが困難であるため、1台の映像表示装置を用いる立体映像表示装置の動画質を高めることができないことである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の立体映像表示装置は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を変調光の走査により交互に画像表示面に表示する画像表示部と、前記画像表示面と観察者の間に配置され、複数の領域に分割されて前記領域ごとに個別に開閉可能に構成された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターと、前記時分割シャッターにおいて、前記右眼用画像または前記左眼用画像の再生時にそれぞれ対応する前記右眼用シャッターまたは前記左眼用シャッターのうちの前記変調光の走査位置に対応する部分のみが開くように、前記画像表示部における表示と前記時分割シャッターにおける開閉を同期させる制御部とを有することを特徴とする。
【００１８】
上記の本発明の立体映像表示装置は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を変調光の走査により交互に画像表示部の画像表示面に表示され、画像表示面と観察者の間に配置され、複数の領域に分割されて領域ごとに個別に開閉可能に構成された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターにおいて、右眼用画像または左眼用画像の再生時にそれぞれ対応する右眼用シャッターまたは左眼用シャッターのうちの変調光の走査位置に対応する部分のみが開くように、画像表示部における表示と時分割シャッターにおける開閉が制御されて同期される。
【００１９】
また、本発明の立体映像表示方法は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を変調光の走査により交互に画像表示部の画像表示面に表示する工程と、前記画像表示面と観察者の間に配置され、複数の領域に分割されて前記領域ごとに個別に開閉可能に構成された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターにおいて、前記画像表示部における表示と前記時分割シャッターにおける開閉を同期させるように制御して、前記右眼用画像または前記左眼用画像の再生時にそれぞれ対応する前記右眼用シャッターまたは前記左眼用シャッターのうちの前記変調光の走査位置に対応する部分のみが開くように駆動する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の立体映像表示方法は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を変調光の走査により交互に画像表示部の画像表示面に表示し、また、画像表示面と観察者の間に配置され、複数の領域に分割されて領域ごとに個別に開閉可能に構成された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターにおいて、画像表示部における表示と時分割シャッターにおける開閉を同期させるように制御して、右眼用画像または左眼用画像の再生時にそれぞれ対応する右眼用シャッターまたは左眼用シャッターのうちの変調光の走査位置に対応する部分のみが開くように駆動する。
【００２１】
また、本発明の立体映像表示装置は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を、それぞれ互いに直交する偏光を有する変調光の走査により、交互に画像表示面に表示する画像表示部と、前記画像表示面と観察者の間に配置され、偏光角度が互いに直交しており、前記右眼用画像の偏光を透過させる右眼用偏光板と前記左眼用画像の偏光を透過させる左眼用偏光板を有する偏光板とを有することを特徴とする。
【００２２】
上記の本発明の立体映像表示装置は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像が、それぞれ互いに直交する偏光を有する変調光の走査により、交互に画像表示部の画像表示面に表示され、画像表示面と観察者の間に、偏光角度が互いに直交しており、右眼用画像の偏光を透過させる右眼用偏光板と左眼用画像の偏光を透過させる左眼用偏光板を有する偏光板が配置される。
【００２３】
また、本発明の立体映像表示方法は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を、それぞれ互いに直交する偏光を有する変調光の走査により、交互に画像表示部の画像表示面に表示する工程を有し、画像表示面と観察者の間に配置され、偏光角度が互いに直交しており、右眼用画像の偏光を透過させる右眼用偏光板と左眼用画像の偏光を透過させる左眼用偏光板を有する偏光板を用いて、前記右眼用画像を観察者の右眼で、前記左眼用画像を前記観察者の左眼で観察させることを特徴とする。
【００２４】
本発明の立体映像表示方法は、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を、それぞれ互いに直交する偏光を有する変調光の走査により、交互に画像表示部の画像表示面に表示し、画像表示面と観察者の間に、偏光角度が互いに直交しており、右眼用画像の偏光を透過させる右眼用偏光板と左眼用画像の偏光を透過させる左眼用偏光板を有する偏光板を配置して、右眼用画像を観察者の右眼で、左眼用画像を観察者の左眼で観察させる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の立体映像表示装置によれば、右眼用画像の再生時に右眼用シャッターのうちの１次元変調光の走査位置に対応する部分のみが開くように制御され、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。
【００２６】
本発明の立体映像表示方法によれば、右眼用画像の再生時に右眼用シャッターのうちの１次元変調光の走査位置に対応する部分のみを開くように制御することで、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。
【００２７】
本発明の立体映像表示装置によれば、右眼用画像及び左眼用画像を、それぞれ互いに直交する偏光を有する１次元変調光の走査で表示することにより、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。
【００２８】
本発明の立体映像表示方法によれば、右眼用画像及び左眼用画像を、それぞれ互いに直交する偏光を有する１次元変調光の走査で表示することにより、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。
【００２９】
フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる好ましい特性により、立体映像のフレームレートの高め、動画質に優れる立体映像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の立体映像表示装置及び立体映像表示方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３１】
第１実施形態
図１は、本実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の全体構成を示す模式図である。
例えば、画像表示部１と、時分割シャッター２と、制御部を有する。
画像表示部１は、例えば、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を変調光の走査により交互に画像表示面に表示する。例えば、画像光投影系１５とスクリーン１６を有し、画像光投影系１５から投影された変調光がスクリーン１６上で走査されて画像が表示される。変調光は、例えば後述するようにグレーティングライトバルブ素子を用いて得られる１次元変調光である。
時分割シャッター２は、例えばメガネの形態であるシャッターメガネであり、画像表示部１の画像表示面と観察者Ａの間に配置され、複数の領域に分割されて領域ごとに個別に開閉可能に構成された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する。例えば、上記の１次元変調光を用いている場合には、１次元変調光のパターンに沿ってスリット状の複数の領域に分割されて、領域ごとに個別に開閉可能となっている。
【００３２】
制御部は、例えば、画像表示部１と時分割シャッター２に無線方式または有線方式で接続して設けられ、無線方式の場合、例えば、画像表示部１と接続された第１制御部３ａと時分割シャッター２の筐体に内蔵されてなる第２制御部３ｂを有する。
第１制御部３ａは、画像表示部１に表示される画像信号に同期する同期信号を、電波送信、赤外線送信、ワイヤレスＬＡＮなどの方法で送信し、第２制御部３ｂは同期信号を受信して、同期信号と同期させて、時分割シャッター２の制御を行う。
第１制御部３ａ及び第２制御部３ｂなどからなる制御部は、例えば、画像表示部における表示と時分割シャッターにおける開閉を制御して同期させ、時分割シャッターにおいて、右眼用画像または左眼用画像の再生時にそれぞれ対応する右眼用シャッターまたは左眼用シャッターのうちの変調光の走査位置に対応する部分のみが開くようにする。
詳細に説明すると、右眼用画像の再生時に右眼用シャッターのうちの変調光の走査位置に対応する部分が開いて右眼用シャッターの他の部分及び左眼用シャッターが閉じ、左眼用画像の再生時に左眼用シャッターのうちの１次元変調光の走査位置に対応する部分が開いて左眼用シャッターの他の部分及び右眼用シャッターが閉じるようにする。
【００３３】
図２（ａ）は、本実施形態に係る立体映像表示装置の画像表示部の構成を示す模式図である。
本実施形態に係る立体映像表示装置の画像表示部は、例えば、特許文献４などに記載されているようなＧＬＶ（グレーティングライトバルブ）と称せられる１次元変調光素子を用いて１次元の表示光をスキャンすることにより画面の表示が行われる画像表示部である。
本実施形態のＧＬＶ素子を用いた画像表示部では、例えば２４０ｆｐｓ、あるいは４８０ｆｐｓ以上の高いフレームレートでの映像表示が可能である。
【００３４】
例えば、光源１０、照明レンズ１１、ＧＬＶ素子１２、投射レンズ１３、走査ミラー１４を有する画像光投影系１５と、スクリーン１６を有する。
光源１０からの光は、照明レンズ１１を経てＧＬＶ素子１２に入射する。
【００３５】
ＧＬＶ素子１２においては、ＧＬＶ素子１２に入力される画像データに従って、入射した光源１０からの光が変調されて、画像データに応じた１次元変調光が得られる。
このＧＬＶ型光回折変調素子の動作原理を説明する。
例えば、シリコンなどより成る基板上に、ポリシリコン薄膜などから成る共通電極が形成され、この共通電極と所定の間隔を保って、条帯（ストリップ）状の可動リボンと、不動リボンとが交互に形成されている。可動リボンは、駆動電圧電源に接続され、不動リボンは固定電位とされる。可動リボンと不動リボンの上面は反射部材からなる。可動リボンは駆動電圧に応じて反射膜の反射面と直交する方向に移動可能であり、可動リボンの反射面の高さ（例えば基板に対する距離）を変えることができる。一方、不動リボンは固定されており、反射面の高さは不変である。
【００３６】
上記のように可動リボンの移動量を入射光の波長λに対しλ／４とすると、入射方向と逆向きに反射される０次回折光と、±１次回折光が回折光として反射される。ここで、例えば１本の回折光だけを空間フィルターを通してスクリーン上に結像し、画像表示用に利用することができる。ここで、非動作時には＋１次回折光は生じないため、このオフ状態は画面の暗状態に対応し、表示画面が黒になる。また、可動リボンへの駆動電圧を外部からの画像情報に対応して調整して移動量を制御することによって、画素のオン／オフとこの間の階調表示が可能となる。
このように、反射回折光のうち１本の回折光を利用する構成とすることにより、１次元に変調された光を得ることができる。
【００３７】
得られた１次元変調光は、投射レンズ１３を経て走査ミラー１４の走査により、スクリーン１６上に走査方向ＤＲに走査される。
【００３８】
図２（ｂ）はスクリーン１６上での１次元変調光の走査による画像の表示について説明する模式図である。
例えばｙ軸方向に長い形状の１次元変調光１７は、スクリーン１６上で走査方向ＤＲ（ｘ軸方向）に走査される。１次元変調光１７は、ｙ軸方向には既に画像データに応じて変調された光となっており、これがｘ軸上の位置に応じて変調しながらｘ軸方向に走査することで、画像データに応じた画像をスクリーン１６上に再現することができる。
上記の１次元変調光１７は、例えば、ｘ軸方向には１画素分であるが、２画素分以上であってもよい。
【００３９】
また、図２（ａ）では表示を省略しているが、例えば青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の３色の光源を用いて、各色の光の１次元変調光を形成し、それらを結合して、１つのレンズでスクリーン上に投射することによりカラー画像を表示することも可能である。
【００４０】
上記の右眼用シャッターと左眼用シャッターは、例えば、それぞれ液晶によって光透過率が変化する液晶シャッターである。
図３（ａ）は、液晶シャッターの構成を示す模式図であり、図３（ｂ）は断面図である。
上記のように、複数の領域に分割されて領域ごとに個別に開閉可能に構成されているが、本実施形態においては、例えば、右眼用シャッターと左眼用シャッターがそれぞれ複数の領域に分割された電極を有する構成となっている。
例えば、図３（ｂ）に示すように、第１偏光板２０と第２偏光板２４の間に、全面に形成された共通電極２１と、上記のように１次元変調光のパターンに沿った形状で、複数の領域ごとに分割された分割電極２３が形成されており、その間の空間に液晶２２が封入されて構成されている。
【００４１】
例えば、第２制御部３ｂに含まれてなる、同期信号受信回路３０と電圧走査回路３１の動作により、分割電極２３で選択された部分のみで液晶の透過率を変化させ、画像表示部の表示と時分割シャッターの開閉を制御して同期させる。
これにより、時分割シャッターにおいて、右眼用画像または左眼用画像の再生時にそれぞれ対応する右眼用シャッターまたは左眼用シャッターのうちの変調光の走査位置に対応する部分のみが開くようにすることができる。
【００４２】
図４は、スクリーン１６及び時分割シャッター２の構成を示す模式図である。
時分割シャッター２は右眼用シャッター２Ｒと左眼用シャッター２Ｌを有する。
上記のような液晶シャッターの構成により、１次元変調光のパターンに沿って分割されたスリット状の複数ごとに個別に開閉可能となっている。
１次元変調光は、図面上左側から右側へ走査方向ＤＲＳに走査され、一方、右眼用シャッター２Ｒと左眼用シャッター２Ｌの開口位置は図面上左側から右側へ走査方向ＤＲＴに走査される。
ここで、１つのフレームにおけるスクリーン１６上の走査の開始の位置Ｓ０、中間点の位置Ｓ１、終点の位置Ｓ２に対して、右眼用シャッター２Ｒ上での走査の開始の位置Ｒ０、中間点の位置Ｒ１、終点の位置Ｒ２と、左眼用シャッター２Ｌ上での走査の開始の位置Ｌ０、中間点の位置Ｌ１、終点の位置Ｌ２が定義される。
【００４３】
図５は、本実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の走査位置についてのタイミングチャートである。
ここでは、例えば奇数フレーム（第１フレームＦ１及び第３フレームＦ３・・）が左眼用画像、偶数フレーム（第２フレームＦ２及び第４フレームＦ４・・）が右眼用画像であるとする。
各フレームにおいて、１次元変調光の走査位置ＰＳは、開始の位置Ｓ０から、中間点の位置Ｓ１、終点の位置Ｓ２へと移動する。
このとき、左眼用画像を表示する奇数フレームでは左眼用シャッターにおいてシャッターの開口部の位置ＰＬが、走査の開始の位置Ｌ０から、中間点の位置Ｌ１、終点の位置Ｌ２へと移動する。右眼用画像を表示する偶数フレームでは右眼用シャッターにおいてシャッターの開口部の位置ＰＲが、走査の開始の位置Ｒ０から、中間点の位置Ｒ１、終点の位置Ｒ２へと移動する。
【００４４】
図６は、本実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の表示フレームと時分割シャッターの各位置での透過率についてのタイミングチャートである。
例えば、画像表示部１において、２４０ｆｐｓ（周期４．１５ｍｓ）のフレームレートで動画が表示される。表示フレームＤは、第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、・・の各フレームとブランキング期間Ｂのタイミングを示す。
また、左眼用シャッターの走査の開始の位置Ｌ０、中間点の位置Ｌ１、終点の位置Ｌ２、右眼用シャッターの走査の開始の位置Ｒ０、中間点の位置Ｒ１、終点の位置Ｒ２についての光透過率ＴＬ０、ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＲ０、ＴＲ１、ＴＲ２について示す。
例えば、左眼用シャッターの走査の開始の位置Ｌ０では、左眼用画像の走査の開始位置で光を透過する必要があるので、第１フレームＦ１，第３フレームＦ３などの奇数フレームの始まりの位置で透過率１００％となり、その前ではなめらかに透過率が０％から増加し、後では０％へと減少する透過率プロファイルとなる。
左眼用シャッターの走査の中間点の位置Ｌ１では、第１フレームＦ１，第３フレームＦ３などの奇数フレームの中間点の位置で、終点の位置Ｌ２では奇数フレームの終わりの位置で、それぞれ透過率１００％となり、その前後でなめらかに変化するプロファイルである。右眼用シャッターについても同様であって、右眼用シャッターの走査の開始の位置Ｒ０では、第２フレームＦ２，第４フレームＦ４などの偶数フレームの始まりの位置で透過率１００％となり、その前ではなめらかに透過率が０％から増加し、後では０％へと減少する透過率プロファイルとなる。また、右眼用シャッターの走査の中間点の位置Ｒ１では、第２フレームＦ２，第４フレームＦ４などの偶数フレームの中間点の位置で、終点の位置Ｒ２では偶数フレームの終わりの位置で、それぞれ透過率１００％となり、その前後でなめらかに変化するプロファイルである。
【００４５】
図７は、図６に示す時分割シャッターの各位置での透過率のタイミングチャートに対して、画像を形成する１次元変調光の走査位置ＰＳを重ねて示した図である。
各フレームの開始のタイミングでは、一次元変調光の走査位置は図５に示す走査の開始の位置Ｓ０となり、これは時分割シャッター上の左眼用シャッターの走査の開始の位置Ｌ０と右眼用シャッターの走査の開始の位置Ｒ０に対応する。
ここで、第１フレームＦ１及び第３フレームＦ３などの奇数フレームでは左眼用画像が再生され、左眼用シャッターの走査の開始の位置Ｌ０での透過率が１００％となり、一方で右眼用シャッターの走査の開始の位置Ｒ０での透過率は０％となって、１次元変調光は左眼のみに入射する。
反対に、第２フレームＦ２及び第４フレームＦ４などの偶数フレームでは右眼用画像が再生されており、左眼用シャッターの走査の開始の位置Ｌ０での透過率が０％となり、一方で右眼用シャッターの走査の開始の位置Ｒ０での透過率は１００％となって、１次元変調光は右眼のみに入射する。
各フレームの中間点や終わりなどの他のタイミングにおいても上記と同様であり、第１フレームＦ１及び第３フレームＦ３などの奇数フレームでは左眼用画像が再生され、対応する位置の左眼用シャッターの透過率が１００％となり、対応する位置の右眼用シャッターの透過率が０％となって、１次元変調光は左眼のみに入射する。また、第２フレームＦ２及び第４フレームＦ４などの偶数フレームでは右眼用画像が再生され、対応する位置の左眼用シャッターの透過率が０％となり、対応する位置の右眼用シャッターの透過率が１００％となって、１次元変調光は右眼のみに入射する。
【００４６】
上記のように画像表示面に右眼用画像及び左眼用画像を交互に表示し、時分割シャッターの開口部の位置を同期して制御することで、左眼用画像のフレームでは左眼用シャッターが開いて観察者の左眼で観察され、右眼用画像のフレームでは右眼用シャッターが開いて右眼で観察され、立体映像を観察することができる。
【００４７】
ここで、第１フレームＦ１の終点のタイミングについて注目すると、右眼用シャッターで次の第２フレームＦ２で走査の開始の位置Ｒ０で１００％の透過率となるために、第１フレームＦ１の終点のタイミングで既に透過率が０％から上昇している。
しかし、１次元変調光の走査の位置は、フレームの終点である右端であり、一方で、上記の右眼用シャッターの走査の開始の位置は左端であり、この開口位置からは第１フレームの終点での光は観察できない。従って、フレームレートを高めてもクロストークを生じさせない。
【００４８】
同様の理由で、第２フレームの開始のタイミングでは、左眼用シャッターの右端で透過率が０％まで下がっていなが、このときの１次元変調光の走査の位置は、フレームの開始である左端であり、クロストークは発生しない。
【００４９】
本実施形態の立体映像表示装置によれば、右眼用画像の再生時に右眼用シャッターのうちの１次元変調光の走査位置に対応する部分のみが開くように制御され、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。
また、本実施形態においては、画像投影系などを２台用いず、１台のみで立体映像を表示することができる。
【００５０】
本実施形態に係る立体映像表示方法は、本実施形態に係る立体映像表示装置を用いて、以下のように行うことができる。
例えば、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を変調光の走査により交互に画像表示部の画像表示面に表示し、また、画像表示面と観察者の間に配置され、複数の領域に分割されて領域ごとに個別に開閉可能に構成された右眼用シャッターと左眼用シャッターを有する時分割シャッターにおいて、画像表示部における表示と時分割シャッターにおける開閉を同期させるように制御して、右眼用画像または左眼用画像の再生時にそれぞれ対応する右眼用シャッターまたは左眼用シャッターのうちの変調光の走査位置に対応する部分のみが開くように駆動する。
【００５１】
例えば、時分割シャッターとして、右眼用シャッターと左眼用シャッターがそれぞれ液晶によって光透過率が変化する液晶シャッターであり、複数の領域に分割された電極を有する時分割シャッターを用いることができる。
また、例えば、画像表示部として、グレーティングライトバルブ素子を用いた画像表示部を用いることができる。
【００５２】
本実施形態の立体映像表示方法によれば、右眼用画像の再生時に右眼用シャッターのうちの１次元変調光の走査位置に対応する部分のみが開くことで、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。
【００５３】
さらなる高いフレームレートでの映像表示が可能にするために、スクリーン上の領域を複数に分割し、それぞれの領域に対して画像光投影系を設けることで、スクリーン上の各領域において１次元変調光を走査することで、スクリーン全体で１つの画像を形成することも可能である。
図８はスクリーンを２つの領域に分割した場合の１次元変調光の走査による画像の表示について説明する模式図である。
例えば、ｘ軸方向に並ぶ２つの領域に分割し、それぞれの領域に対応して、光源から走査ミラーまでの画像光投影系を２つ設ける。
【００５４】
スクリーン１６上の２つの領域（１６ａ，１６ｂ）において、それぞれ１次元変調光（１７ａ，１７ｂ）が投影され、それぞれが走査方向ＤＲ（ｘ軸方向）に走査され、領域１６ａにはこの領域に対応する画像が表示され、また、領域１６ｂにはこの領域に対応する画像が表示され、領域１６ａと領域１６ｂを合わせることにより、全体で１つの画像を表示できる。
その他、特許文献３に記載のような高いフレームレートを実現する構成及び方法を本実施形態に採用することが可能である。
【００５５】
本実施形態においては、上記のように複数個の走査光に対応して、時分割シャッターの位置を選択して開口するように制御することで、上記と同様の効果を享受することができる。
【００５６】
第２実施形態
図９は、本実施形態に係る偏光メガネ方式の立体映像表示装置の全体構成を示す模式図である。
例えば、画像表示部１と、偏光板４と、制御部３を有する。
画像表示部１は、例えば、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を、それぞれ互いに直交する偏光を有する変調光の走査により、交互に画像表示部の画像表示面に表示する。例えば、偏光角変調する画像光投影系１５ｐとスクリーン１６を有し、画像光投影系１５ｐから投影された変調光がスクリーン１６上で走査されて画像が表示される。変調光は、例えば後述するようにグレーティングライトバルブ素子を用いて得られる１次元変調光である。
偏光板４は、例えばメガネの形態である偏光メガネであり、画像表示部１の画像表示面と観察者Ａの間に配置され、偏光角度が互いに直交しており、右眼用画像の偏光を透過させる右眼用偏光板４Ｒと左眼用画像の偏光を透過させる左眼用偏光板４Ｌを有する。
【００５７】
制御部３は、例えば、画像表示部１に無線方式または有線方式で接続して設けられ、偏光角変調板において、変調光の走査位置に対応する部分が右眼用画像の再生時に変調光を第１の偏光角に変調し、左眼用画像の再生時に変調光を第１の偏光角と直交する第２の偏光角に変調するように、画像表示部と偏光角変調板を同期させる。
【００５８】
図１０は、本実施形態に係る偏光メガネ方式の画像表示部の構成を示す模式図である。
第１実施形態と同様に、光源、照明レンズ、ＧＬＶ素子、投射レンズ、走査ミラーなどから画像光投影系１５が構成され、さらにレンズを介して偏光角変調板１８が組み込まれて偏光角変調する画像光投影系１５ｐが構成され、第１実施形態と同様にして、画像光投影系１５ｐから投射された偏光した１次元変調光などの変調光が、レンズを介してスクリーン１６上で走査されて画像が表示される。スクリーン１６は、投射される光の偏光を保持する特性を有する。
【００５９】
本実施形態のＧＬＶ素子を用いた画像表示部では、例えば２４０ｆｐｓ、あるいは４８０ｆｐｓ以上の高いフレームレートでの映像表示が可能である。
また、第１実施形態と同様に、例えば青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の３色の光源を用いて、各色の光の１次元変調光を形成し、それを１つのレンズに投射して結合し、それを走査ミラーでスクリーン上に走査することで、カラー画像を表示することも可能である。
【００６０】
上記において、偏光角変調する画像光投影系１５ｐを構成する偏光角変調板１８は、例えば液晶素子により構成され、複数の領域に分割されて領域ごとに個別に、透過する光の偏光を変調可能に構成されている。上記の１次元変調光を用いている場合には、１次元変調光のパターンに沿ってスリット状の複数の領域に分割されて、領域ごとに個別に、透過する光の偏光を変調することが可能となっている。
【００６１】
図１１（ａ）は液晶素子による偏光角変調板の構成を示す模式図であり、図１１（ｂ）は断面図である。
偏光角変調板１８は、例えば、１次元変調光などの変調光のパターンに沿った形状の領域で偏光角を変調可能なように、複数個に分割された電極１８３を有しており、この分割された電極１８３と、全面に形成された共通電極１８１との間の空間に液晶１８２が封入されて構成されている。
これにより、複数の領域に分割されて領域ごとに個別に透過する光の偏光を変調可能に構成されている。
【００６２】
制御部３に含まれる、同期信号受信回路３２と電圧走査回路３３の動作により、分割電極１８３で選択された部分の偏光角を変調させることができ、画像表示部と偏光角変調板を制御して同期させて、変調光の走査位置に対応する部分が右眼用画像の再生時に変調光を第１の偏光角に変調し、左眼用画像の再生時に変調光を第１の偏光角と直交する第２の偏光角に変調する。
【００６３】
図１２は偏光角変調板の模式平面図である。
偏光角変調板１８において、１次元変調光は、投射レンズ１３を経て走査ミラー１４の走査により、偏光角変調板１８上で図面上左側から右側へ走査方向ＤＲＸに走査される。
ここで、１つのフレームにおいて偏光角変調板１８上の走査の開始の位置Ｘ０、中間点の位置Ｘ１、終点の位置Ｘ２とする。
【００６４】
図１３は、本実施形態に係る偏光メガネ方式の立体映像表示装置の走査位置についてのタイミングチャートである。
ここでは、例えば奇数フレーム（第１フレームＦ１及び第３フレームＦ３・・）が左眼用画像、偶数フレーム（第２フレームＦ２及び第４フレームＦ４・・）が右眼用画像であるとする。
各フレームにおいて、１次元変調光の走査位置ＰＳは、開始の位置Ｓ０から、中間点の位置Ｓ１、終点の位置Ｓ２へと移動する。
このとき、左眼用画像を表示する奇数フレームでは、偏光角変調板１８により偏光角が９０度となるように制御され、一方、右眼用画像を表示する偶数フレームでは、偏光角変調板１８により偏光角が０度となるように、１次元変調光の走査位置に対応する部分が電圧に応じて偏光角を変調しながら駆動する。即ち、１次元変調光の走査位置ＰＳに同期して、偏光角変調板の変調部の位置ＰＸが、走査の開始の位置Ｘ０から、中間点の位置Ｘ１、終点の位置Ｘ２へと移動する。
【００６５】
図１４は、本実施形態に係る偏光メガネ方式の立体映像表示装置の表示フレームと偏光角変調板のＸ０、Ｘ１、Ｘ２の各位置での偏光角についてのタイミングチャートである。
例えば、画像表示部１において、２４０ｆｐｓ（周期４．１５ｍｓ）のフレームレートで動画が表示される。表示フレームＤは、第１フレームＦ１、第２フレームＦ２、・・の各フレームとブランキング期間Ｂのタイミングを示す。
また、偏光角変調板の走査の開始の位置Ｘ０、中間点の位置Ｘ１、終点の位置Ｘ２についての偏光角θＸ０、θＸ１、θＸ２について示す。
例えば、偏光角変調板の走査の開始の位置Ｘ０では、左眼用画像の走査の開始位置で偏光を９０度にする必要があるので、奇数フレームの始まりの位置で偏光角９０度となり、さらに右眼用画像の走査の開始位置で偏光を０度にする必要があるので、偶数フレームの始まりの位置で偏光角０度となり、上記以外の位置では上記の９０度と０度をなめらかにつなぐように変化する偏光角プロファイルとなる。
偏光角変調板の走査の中間点の位置Ｘ１、終点の位置Ｘ２についても同様である。
【００６６】
上記のように画像表示面に右眼用画像及び左眼用画像を交互に表示すると、左眼用画像が９０度の偏光角、右眼用画像は０度の偏光角を有するので、偏向板を用いて観察することで、左眼用画像のフレームでは右眼用偏光板を透過せず、左眼用偏光板を透過して観察者の左眼で観察され、一方、右眼用画像のフレームでは左眼用偏光板を透過せず、右眼用偏光板を透過して右眼で観察され、立体映像を観察することができる。
【００６７】
ここで、第１フレームＦ１などの奇数フレームにおいては、走査のどのタイミングにおいても９０度の偏光角を有する１次元変調光が投射され、第２フレームなどの偶数フレームでは０度の変調角を有する１次元変調光が投射される。
上記のように、左眼用画像である奇数フレームと右眼用画像である偶数フレームの画像光はそれぞれ互いに直交する偏光となっており、これらに適合するように互いに直交する偏光角を有する左眼用偏光板と右眼用偏光板を用いるので、左眼用画像が右眼用偏光板を、右眼用画像が左眼用偏光板通過することがなく、フレームレートを高めてもクロストークを生じさせない。
【００６８】
本実施形態の立体映像表示装置によれば、右眼用画像及び左眼用画像を、それぞれ互いに直交する偏光を有する変調光の走査で表示することにより、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。
また、本実施形態においては、画像投影系などを２台用いず、１台のみで立体映像を表示することができる。
【００６９】
本実施形態に係る立体映像表示方法は、本実施形態に係る立体映像表示装置を用いて、以下のように行うことができる。
例えば、立体映像を視認するための視差に対応した右眼用画像及び左眼用画像を、それぞれ互いに直交する偏光を有する変調光の走査により、交互に画像表示部の画像表示面に表示し、画像表示面と観察者の間に、偏光角度が互いに直交しており、右眼用画像の偏光を透過させる右眼用偏光板と左眼用画像の偏光を透過させる左眼用偏光板を有する偏光板を配置して、右眼用画像を観察者の右眼で、左眼用画像を観察者の左眼で観察させる。
【００７０】
例えば、画像表示部において、複数の領域に分割された電極を有する液晶素子であって、透過する光の偏光を液晶によって領域ごとに個別に変調可能に構成された偏光角変調板を用いて、偏光角が変調される
また、例えば、偏光角変調板において、画像表示部と偏光角変調板を同期させるように制御して、変調光の走査位置に対応する部分が右眼用画像の再生時に変調光を第１の偏光角に変調し、左眼用画像の再生時に変調光を前記第１の偏光角と直交する第２の偏光角に変調するように、偏光角変調板を駆動する。
また、例えば、画像表示部として、グレーティングライトバルブ素子を用いた画像表示部を用いる。
【００７１】
本実施形態の立体映像表示方法によれば、右眼用画像及び左眼用画像を、それぞれ互いに直交する偏光を有する変調光の走査で表示することにより、フレームレートを高めてもクロストークを抑制することができる。
【００７２】
さらなる高いフレームレートでの映像表示が可能にするために、スクリーン上の領域を複数に分割し、それぞれの領域に対して画像光投影系を設けることで、スクリーン上の各領域において１次元変調光を走査することで、スクリーン全体で１つの画像を形成することも可能である。
第１実施形態と同様に、図８に示すように、スクリーンを２つの領域に分割した場合の１次元変調光の走査による画像の表示について場合には、例えば、ｘ軸方向に並ぶ２つの領域に分割し、それぞれの領域に対応して、光源から走査ミラーまでの画像光投影系を２つ設ける。
【００７３】
スクリーン１６上の２つの領域（１６ａ，１６ｂ）において、それぞれ１次元変調光（１７ａ，１７ｂ）が投影され、それぞれが走査方向ＤＲ（ｘ軸方向）に走査され、領域１６ａにはこの領域に対応する画像が表示され、また、領域１６ｂにはこの領域に対応する画像が表示され、領域１６ａと領域１６ｂを合わせることにより、全体で１つの画像を表示できる。
その他、特許文献３に記載のような高いフレームレートを実現する構成及び方法を本実施形態に採用することが可能である。
【００７４】
本実施形態においては、上記のように複数個の走査光に対応して、偏光角変調板の駆動部分の位置を選択するように制御することで、上記と同様の効果を享受することができる。
【００７５】
本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、走査の方向は特に限定されず、左右方向または上下方向どちらでもよい。
第１実施形態において、画像表示部は変調光の走査によって右眼用画像及び左眼用画像を表示すること可能であればよく、上記のような１次元の変調光を走査して画像を形成するＧＬＶ素子を用いた画像表示部はもちろん、液晶表示部、ＦＥＤ（Field Emission Display）などの線順次方式の表示部や、ＣＲＴ（陰極線管）のような点走査方式の表示装置を用いることができる。上記の点走査方式の場合、表示装置部において一の方向に走査して得られる１次元の表示光を上記の１次元変調光と同様に扱うことにより、本発明の立体映像表示装置として適用することができる。また、時分割シャッターの領域の分割パターンをマトリクス状などの細かい領域に分割するようにしてもよい。
また、第２実施形態の画像表示装置としては、表示画面からの表示光が偏光を有していることが必要であり、実施形態に示したプロジェクター型の表示装置の他、液晶表示装置などを用いることができる。
また、第２実施形態の画像表示装置としては、表示画面からの表示光が第１の偏光角と第１の偏光角に直交する第２の偏光角とを有していることが必要であり、表示光は直線偏光でなく円偏光であってもよい。
また、時分割シャッターをメガネの様態とせずに、壁や装置筐体に設けた右眼用および左眼用の穴に設けた時分割シャッターとすることもできる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の立体映像表示装置及び立体映像表示方法は、映像を立体に表示することができる表示装置及び方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１は本発明の第１実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の第１実施形態に係る立体映像表示装置の画像表示部の構成を示す模式図であり、図２（ｂ）はスクリーン上での１次元変調光の走査による画像の表示について説明する模式図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の第１実施形態に係る液晶シャッターの構成を示す模式図であり、図３（ｂ）は断面図である。
【図４】図４は本発明の第１実施形態に係るスクリーン及び時分割シャッターの構成を示す模式図である。
【図５】図５は本発明の第１実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の走査位置についてのタイミングチャートである。
【図６】図６は本発明の第１実施形態に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の表示フレームと時分割シャッターの各位置での透過率についてのタイミングチャートである。
【図７】図７は本発明の第１実施形態に係る図６に示す透過率のタイミングチャートに対して画像を形成する光の走査位置を重ねて示した図である。
【図８】図８は本発明の第１実施形態においてスクリーンを２つの領域に分割した場合の１次元変調光の走査による画像の表示について説明する模式図である。
【図９】図９は本発明の第２実施形態に係る偏光メガネ方式の立体映像表示装置の全体構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は本発明の第２実施形態に係る偏光メガネ方式の画像表示部の構成を示す模式図である。
【図１１】図１１（ａ）は本発明の第２実施形態に係る液晶素子による偏光角変調板の構成を示す模式図であり、図１１（ｂ）は断面図である。
【図１２】図１２は本発明の第２実施形態に係る偏光角変調板の模式平面図である。
【図１３】図１３は本発明の第２実施形態に係る偏光メガネ方式の立体映像表示装置の走査位置についてのタイミングチャートである。
【図１４】図１４は本発明の第２実施形態に係る偏光メガネ方式の立体映像表示装置の表示フレームと偏光角変調板の各位置での偏光角についてのタイミングチャートである。
【図１５】図１５は第１従来例に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の駆動タイミングチャートである。
【図１６】図１６は第２従来例に係るシャッターメガネ方式の立体映像表示装置の駆動タイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１…画像表示部、２…時分割シャッター、２Ｒ…右眼用シャッター、２Ｌ…左眼用シャッター、３…制御部、３ａ…第１制御部、３ｂ…第２制御部、４…偏光板、４Ｌ…左眼用偏光板、４Ｒ…右眼用偏光板、１０…光源、１１…照明レンズ、１２…ＧＬＶ素子、１３…投射レンズ、１４…走査ミラー、１５…画像光投影系、１５ｐ…偏光角変調する画像光投影系、１６，１６ａ，１６ｂ…スクリーン、１７，１７ａ，１７ｂ…１次元変調光、１８…偏光角変調板、２０…第１偏光板、２１…共通電極、２２…液晶、２３…分割電極、２４…第２偏光板、３０…同期信号受信回路、３１…電圧走査回路、１８１…共通電極、１８２…液晶、１８３…分割された電極、Ｄ…表示フレーム、Ｂ…ブランキング期間、Ｆ１〜Ｆ８…フレーム、Ａ…観察者、ＰＳ…走査位置
【図１】
0005104096.tif 000002
【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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