JP2000098489A - 映像投影装置 - Google Patents
映像投影装置Info
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- JP2000098489A JP2000098489A JP28723498A JP28723498A JP2000098489A JP 2000098489 A JP2000098489 A JP 2000098489A JP 28723498 A JP28723498 A JP 28723498A JP 28723498 A JP28723498 A JP 28723498A JP 2000098489 A JP2000098489 A JP 2000098489A
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- Japan
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- type color
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い外界視認性を有する映像投影装置を提供
する。 【解決手段】 点光源１から出射された光は、ホログラ
ム光学素子４で回折される。ホログラム光学素子４で回
折された光は集束光となり、微小透光部分１０を備えた
透過型カラー映像表示素子５を照明する。この集束光
は、透過型カラー映像表示素子５により空間変調を受
け、瞳孔７で焦点８を結び、網膜９上に幾何学像を形成
する。一方、観察者は、透過型カラー映像表示素子５に
形成された微小透光部分１０を通して外界を観察するこ
とができる。これにより外界視認性の高い映像投影装置
が得られる。
する。 【解決手段】 点光源１から出射された光は、ホログラ
ム光学素子４で回折される。ホログラム光学素子４で回
折された光は集束光となり、微小透光部分１０を備えた
透過型カラー映像表示素子５を照明する。この集束光
は、透過型カラー映像表示素子５により空間変調を受
け、瞳孔７で焦点８を結び、網膜９上に幾何学像を形成
する。一方、観察者は、透過型カラー映像表示素子５に
形成された微小透光部分１０を通して外界を観察するこ
とができる。これにより外界視認性の高い映像投影装置
が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は映像投影装置に係
り、特に両眼の網膜上に映像を直接投影する頭部搭載型
映像投影装置に関するものである。
り、特に両眼の網膜上に映像を直接投影する頭部搭載型
映像投影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】頭部搭載型映像投影装置は、例えば照明
用光学素子を用いて透過型カラー映像表示素子を照明
し、この透過型カラー映像表示素子から出射された画像
光で瞳孔に焦点を結び、網膜上に幾何学像を形成するも
のである。このような構成で装置を作製した場合、頭部
搭載型映像投影装置を小型にすることができ、かつ高解
像度および高画角の映像を得ることができる。
用光学素子を用いて透過型カラー映像表示素子を照明
し、この透過型カラー映像表示素子から出射された画像
光で瞳孔に焦点を結び、網膜上に幾何学像を形成するも
のである。このような構成で装置を作製した場合、頭部
搭載型映像投影装置を小型にすることができ、かつ高解
像度および高画角の映像を得ることができる。
【０００３】ここで用いる透過型カラー映像表示素子
は、それを構成する部材が層構造で形成されている。図
５は、この透過型カラー映像表示素子の構成例を示す分
解図である。図に示すように、液晶材料３３の両側には
電極３２がそれぞれ配置され、各電極３２の外側には偏
光フィルム３０がそれぞれ配置される。そして、一方の
偏光フィルム３０とそれに対応する電極３２の間にはカ
ラーフィルタ３１が配置される。このカラーフィルタ３
１は、赤緑青（ＲＧＢ）の各色フィルタ素子を図６に示
すように配置して構成される。
は、それを構成する部材が層構造で形成されている。図
５は、この透過型カラー映像表示素子の構成例を示す分
解図である。図に示すように、液晶材料３３の両側には
電極３２がそれぞれ配置され、各電極３２の外側には偏
光フィルム３０がそれぞれ配置される。そして、一方の
偏光フィルム３０とそれに対応する電極３２の間にはカ
ラーフィルタ３１が配置される。このカラーフィルタ３
１は、赤緑青（ＲＧＢ）の各色フィルタ素子を図６に示
すように配置して構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この頭部搭載型映像投
影装置はシースルー性を持たせた映像投影装置である。
この装置の使用者は、上述のような透過型カラー映像表
示素子を通して映像とともに外界を観察することにな
る。この透過型カラー映像表示素子をＴＦＴ液晶を用い
て構成した場合、その透過率は（ＴＦＴアレイ開口率）
×（偏光フィルム透過率）×（液晶材料透過率）×（カ
ラーフィルタ透過率）で計算され、各々の代表的な数値
は以下の通りである。
影装置はシースルー性を持たせた映像投影装置である。
この装置の使用者は、上述のような透過型カラー映像表
示素子を通して映像とともに外界を観察することにな
る。この透過型カラー映像表示素子をＴＦＴ液晶を用い
て構成した場合、その透過率は（ＴＦＴアレイ開口率）
×（偏光フィルム透過率）×（液晶材料透過率）×（カ
ラーフィルタ透過率）で計算され、各々の代表的な数値
は以下の通りである。
【０００５】 ＴＦＴアレイ開口率 ：５０％ 偏光フィルム透過率 ：４０％ 液晶材料透過率 ：１００％ カラーフィルタ透過率：３０％ この例においては、ＴＦＴ液晶を用いて構成した透過型
カラー映像表示素子の透過率は６％となる。また、ＴＦ
Ｔ液晶に代えてＤＳＴＮ液晶を用いた場合でも、透過率
は１４％程度と低い。このように従来の透過型カラー映
像表示素子の透過率は低く、この程度の透過率では室内
の明るさで透過型カラー液晶表示素子を通して外界を視
認するのは難しいという問題がある。
カラー映像表示素子の透過率は６％となる。また、ＴＦ
Ｔ液晶に代えてＤＳＴＮ液晶を用いた場合でも、透過率
は１４％程度と低い。このように従来の透過型カラー映
像表示素子の透過率は低く、この程度の透過率では室内
の明るさで透過型カラー液晶表示素子を通して外界を視
認するのは難しいという問題がある。
【０００６】従って本発明の目的は、高い外界視認性を
有する映像投影装置を提供することにある。
有する映像投影装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、光源からの
光を照明光として出射する照明用光学素子と、照明光を
受けて画像情報に従った画像光を出射する透過型カラー
映像表示素子とを備えた映像投影装置であって、前記透
過型カラー映像表示素子が高い透光性を有する微小部分
を備えた映像投影装置により、達成される。
光を照明光として出射する照明用光学素子と、照明光を
受けて画像情報に従った画像光を出射する透過型カラー
映像表示素子とを備えた映像投影装置であって、前記透
過型カラー映像表示素子が高い透光性を有する微小部分
を備えた映像投影装置により、達成される。
【０００８】ここで、高い透光性を有する微小部分は、
例えば透過型カラー映像表示素子を構成するカラーフィ
ルタに形成された透明部分により構成される。この透明
部分は、カラーフィルタに分散して配置される。また、
この微小部分は、透過型カラー映像表示素子を貫通して
形成された開口部により構成することもできる。この開
口部は、透過型カラー映像表示素子の中心部に形成さ
れ、その数は２個〜１０個程度が好ましい。されに、こ
の開口部は、透過型カラー映像表示素子の右眼用及び左
眼用で互いに異なる位置に形成するのがよい。
例えば透過型カラー映像表示素子を構成するカラーフィ
ルタに形成された透明部分により構成される。この透明
部分は、カラーフィルタに分散して配置される。また、
この微小部分は、透過型カラー映像表示素子を貫通して
形成された開口部により構成することもできる。この開
口部は、透過型カラー映像表示素子の中心部に形成さ
れ、その数は２個〜１０個程度が好ましい。されに、こ
の開口部は、透過型カラー映像表示素子の右眼用及び左
眼用で互いに異なる位置に形成するのがよい。
【０００９】また、本発明に係る映像投影方法は、光源
からの光をホログラム光学素子により回折し、この回折
光を高い透光性を有する微小部分を備えた透過型カラー
映像表示素子に照射し、この透過型カラー映像表示素子
からの光により瞳孔に光源像を形成し、映像を直接網膜
に投影するものである。
からの光をホログラム光学素子により回折し、この回折
光を高い透光性を有する微小部分を備えた透過型カラー
映像表示素子に照射し、この透過型カラー映像表示素子
からの光により瞳孔に光源像を形成し、映像を直接網膜
に投影するものである。
【００１０】このように、透過型カラー映像表示素子に
高い透光性を有する微小部分を形成することにより、最
小限の画素の欠落で高画角のカラー映像を得ることがで
きるとともに、裸眼で視認できる程度の明るさの外界を
視認することができるようになる。
高い透光性を有する微小部分を形成することにより、最
小限の画素の欠落で高画角のカラー映像を得ることがで
きるとともに、裸眼で視認できる程度の明るさの外界を
視認することができるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る頭部搭載型
映像投影装置の一実施例を示す図である。図のように、
本実施例では、点光源１と、光源１からの光を照明光と
して出射するホログラム光学素子４と、高い透光性を有
する微小部分（微小透光部分）１０を備えた透過型カラ
ー映像表示素子５とから構成される。ここでホログラム
光学素子４としては、例えばｌａｒｇｅ−ｏｆｆ ａｘ
ｉｓ型のホログラムが用いられる。
映像投影装置の一実施例を示す図である。図のように、
本実施例では、点光源１と、光源１からの光を照明光と
して出射するホログラム光学素子４と、高い透光性を有
する微小部分（微小透光部分）１０を備えた透過型カラ
ー映像表示素子５とから構成される。ここでホログラム
光学素子４としては、例えばｌａｒｇｅ−ｏｆｆ ａｘ
ｉｓ型のホログラムが用いられる。
【００１２】映像は以下のようにして伝達される。点光
源１から出射された光発散球面波は、非球面凸レンズの
役割をするホログラム光学素子４で回折される。ホログ
ラム光学素子４で回折された光は集束光となり、その近
傍に配置された微小透光部分１０を備えた透過型カラー
映像表示素子５を照明する。この集束光は、透過型カラ
ー映像表示素子５により空間変調を受け、瞳孔７で焦点
８を結び、網膜９上に幾何学像を形成する。
源１から出射された光発散球面波は、非球面凸レンズの
役割をするホログラム光学素子４で回折される。ホログ
ラム光学素子４で回折された光は集束光となり、その近
傍に配置された微小透光部分１０を備えた透過型カラー
映像表示素子５を照明する。この集束光は、透過型カラ
ー映像表示素子５により空間変調を受け、瞳孔７で焦点
８を結び、網膜９上に幾何学像を形成する。
【００１３】次に外界の光の流れを以下に示す。透過型
カラー映像表示素子５は、図のように眼前直前に置かれ
ており、上述したとおり複数の微小透光部分１０を備え
ている。この微小透光部分１０を通して観察者は外界を
観察することができる。微小透光部分１０を構成する位
置は、本実施例では表示素子全域に及ぶが、中心部近傍
数ｍｍ角程度の領域のみに作製しても良い。ただし、こ
の面積を小さくすると、外界の視野角が小さくなるた
め、少なくとも１ｃｍ角程度の大きさであることが望ま
しい。
カラー映像表示素子５は、図のように眼前直前に置かれ
ており、上述したとおり複数の微小透光部分１０を備え
ている。この微小透光部分１０を通して観察者は外界を
観察することができる。微小透光部分１０を構成する位
置は、本実施例では表示素子全域に及ぶが、中心部近傍
数ｍｍ角程度の領域のみに作製しても良い。ただし、こ
の面積を小さくすると、外界の視野角が小さくなるた
め、少なくとも１ｃｍ角程度の大きさであることが望ま
しい。
【００１４】図２は、図１の透過型カラー映像表示素子
５を構成するカラーフィルタを示す図である。図のよう
に、このカラーフィルタは、赤緑青（ＲＧＢ）のフィル
タ素子の他に透明部分（Ｔ）を備えたフィルタ素子から
構成されている。この透明部分（Ｔ）が、上述した微小
透光部分１０に対応する。従来、カラーフィルタは、図
６に示すように、ＲＧＢの３色のフィルタ素子を交互に
配列して構成されている。しかし、このままでは透光性
が非常に悪く、シースルー性を高めることはできない。
そこで、本発明ではカラーフィルタを、通常の３色（Ｒ
ＧＢ）のフィルタ素子の他に新たに透明部分（Ｔ）を加
えて構成したものである。
５を構成するカラーフィルタを示す図である。図のよう
に、このカラーフィルタは、赤緑青（ＲＧＢ）のフィル
タ素子の他に透明部分（Ｔ）を備えたフィルタ素子から
構成されている。この透明部分（Ｔ）が、上述した微小
透光部分１０に対応する。従来、カラーフィルタは、図
６に示すように、ＲＧＢの３色のフィルタ素子を交互に
配列して構成されている。しかし、このままでは透光性
が非常に悪く、シースルー性を高めることはできない。
そこで、本発明ではカラーフィルタを、通常の３色（Ｒ
ＧＢ）のフィルタ素子の他に新たに透明部分（Ｔ）を加
えて構成したものである。
【００１５】さらに、図示しないがカラーフィルタの透
明部分に対応する偏光フィルムの部分に、同じく微少の
透明部分を構成することにより、透過率を一層向上する
ことができる。この場合の透過率は、（ＴＦＴアレイ開
口率）×（液晶材料透過率）＝５０％となり、結局、Ｔ
ＦＴアレイの透過率そのものの値とすることができるの
である。将来的にはＴＦＴアレイの透過率はさらに向上
することが予想されるので、本方式によれば透過率もそ
れに伴いさらに向上する。
明部分に対応する偏光フィルムの部分に、同じく微少の
透明部分を構成することにより、透過率を一層向上する
ことができる。この場合の透過率は、（ＴＦＴアレイ開
口率）×（液晶材料透過率）＝５０％となり、結局、Ｔ
ＦＴアレイの透過率そのものの値とすることができるの
である。将来的にはＴＦＴアレイの透過率はさらに向上
することが予想されるので、本方式によれば透過率もそ
れに伴いさらに向上する。
【００１６】透過型カラー映像表示素子５に画像が表示
されている場合は、ホログラム光学素子４により回折さ
れた集束光によって、外界の光は認識されない。すなわ
ち、画像表示時には外界からの光の影響を意識せずに済
む。一方、表示情報をオフすることにより、外界の情報
を視認することが可能となる。
されている場合は、ホログラム光学素子４により回折さ
れた集束光によって、外界の光は認識されない。すなわ
ち、画像表示時には外界からの光の影響を意識せずに済
む。一方、表示情報をオフすることにより、外界の情報
を視認することが可能となる。
【００１７】図３は、本発明に係る映像投影装置の他の
実施例を示す図である。図のように、本実施例では、点
光源と１、光源１からの光を照明光として出射するホロ
グラム光学素子と４、高い透光性を有する微小部分（微
小透光部分）２０を備えた透過型カラー映像表示素子１
５とから構成される。
実施例を示す図である。図のように、本実施例では、点
光源と１、光源１からの光を照明光として出射するホロ
グラム光学素子と４、高い透光性を有する微小部分（微
小透光部分）２０を備えた透過型カラー映像表示素子１
５とから構成される。
【００１８】映像は以下のようにして伝達される。点光
源１から出射された光発散球面波は、非球面凸レンズの
役割をするホログラム光学素子４で回折される。ホログ
ラム光学素子４で回折された光は集束光となり、その近
傍に配置された微小透光部分２０を備えた透過型カラー
映像表示素子１５を照明する。この集束光は、透過型カ
ラー映像表示素子１５により空間変調を受け、瞳孔７で
焦点８を結び、網膜９上に幾何学像を形成する。
源１から出射された光発散球面波は、非球面凸レンズの
役割をするホログラム光学素子４で回折される。ホログ
ラム光学素子４で回折された光は集束光となり、その近
傍に配置された微小透光部分２０を備えた透過型カラー
映像表示素子１５を照明する。この集束光は、透過型カ
ラー映像表示素子１５により空間変調を受け、瞳孔７で
焦点８を結び、網膜９上に幾何学像を形成する。
【００１９】次に外界の光の流れを以下に示す。透過型
カラー映像表示素子１５の中央付近には、図４のメガネ
型の頭部搭載型映像投影装置に示すように、微小透光部
分２０が右眼用と左眼用の素子にそれぞれ４個ずつ設け
られている。この微小透光部分２０がピンホールとして
働き、ピンホールカメラと同様の原理で微小透光部分を
通して観察者は外界を観察することができる。微小透光
部分２０は円状が好ましく、その直径は０．５ｍｍから
１ｍｍ程度が好ましい。微小透光部分２０を多数形成す
れば外界の視野が広くなるが、透過型カラー映像表示素
子１５の画素の欠損が多くなる。画質を良好に保つには
微小透光部分２０の数は、２個から１０個程度が好まし
い。
カラー映像表示素子１５の中央付近には、図４のメガネ
型の頭部搭載型映像投影装置に示すように、微小透光部
分２０が右眼用と左眼用の素子にそれぞれ４個ずつ設け
られている。この微小透光部分２０がピンホールとして
働き、ピンホールカメラと同様の原理で微小透光部分を
通して観察者は外界を観察することができる。微小透光
部分２０は円状が好ましく、その直径は０．５ｍｍから
１ｍｍ程度が好ましい。微小透光部分２０を多数形成す
れば外界の視野が広くなるが、透過型カラー映像表示素
子１５の画素の欠損が多くなる。画質を良好に保つには
微小透光部分２０の数は、２個から１０個程度が好まし
い。
【００２０】また、図４に示すように、透過型カラー映
像表示素子１５に形成する微小透光部分２０の配置を右
眼用と左眼用で非対称とすることによって、片眼では画
素が欠落している部分も、他の片眼で見ることができ、
映像の中で見えない箇所を実質的に無くすることが可能
である。
像表示素子１５に形成する微小透光部分２０の配置を右
眼用と左眼用で非対称とすることによって、片眼では画
素が欠落している部分も、他の片眼で見ることができ、
映像の中で見えない箇所を実質的に無くすることが可能
である。
【００２１】以上説明したように、従来、透過型カラー
映像表示素子として偏光板の付いたカラー液晶表示素子
を用いた場合、その透過率は数％と低く、カラー液晶表
示素子を通して外界を視認するのは、外界の明るさにも
よるが、室内程度の明るさでは難しい。しかしながら、
本発明のように、カラー液晶表示素子に微小透光部分を
形成した場合は、この部分を介して見える外界の明るさ
が裸眼の状態に近くなり、室内程度の明るさの外界でも
充分視認することができる。また、画素の欠落も微小透
光部分の大きさ分だけであり、画素は均一に分布してい
るため使用者には認識されにくく、画質の低下を最小限
に抑えることができる。さらに、ピンホールカメラの原
理を使うので、視力に関係なく良く見ることができる。
映像表示素子として偏光板の付いたカラー液晶表示素子
を用いた場合、その透過率は数％と低く、カラー液晶表
示素子を通して外界を視認するのは、外界の明るさにも
よるが、室内程度の明るさでは難しい。しかしながら、
本発明のように、カラー液晶表示素子に微小透光部分を
形成した場合は、この部分を介して見える外界の明るさ
が裸眼の状態に近くなり、室内程度の明るさの外界でも
充分視認することができる。また、画素の欠落も微小透
光部分の大きさ分だけであり、画素は均一に分布してい
るため使用者には認識されにくく、画質の低下を最小限
に抑えることができる。さらに、ピンホールカメラの原
理を使うので、視力に関係なく良く見ることができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、高い外界視認性を有す
る映像投影装置を得ることができる。
る映像投影装置を得ることができる。
【図１】本発明に係る映像投影装置の一実施例を示す図
である。
である。
【図２】本発明に係るカラーフィルタの一構成例を示す
図である。
図である。
【図３】本発明に係る映像投影装置の他の実施例を示す
図である。
図である。
【図４】本発明に係る映像投影装置の外観の一例を示す
図である。
図である。
【図５】従来の透過型カラー映像表示素子の構成例を示
す分解図である。
す分解図である。
【図６】従来のカラーフィルタの一構成例を示す図であ
る。
る。
１ 光源 ４ ホログラム光学素子 ５、１５ 透過型カラー映像表示素子 ７ 瞳孔 ８ 焦点 ９ 網膜 １０、２０ 微小透光部分 ３０ 偏光フィルム ３１ カラーフィルタ ３２ 電極 ３３ 液晶材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３５９ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３５９Ａ Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ (72)発明者 小笠原 康裕 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 小川 正和 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 友野 孝夫 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 光源からの光を照明光として出射する照
明用光学素子と、前記照明光を受けて画像情報に従った
画像光を出射する透過型カラー映像表示素子とを備えた
映像投影装置であって、前記透過型カラー映像表示素子
が高い透光性を有する微小部分を備えたことを特徴とす
る映像投影装置。 - 【請求項２】 前記高い透光性を有する微小部分が前記
透過型カラー映像表示素子を構成するカラーフィルタに
形成された透明部分を含むことを特徴とする請求項１記
載の映像投影装置。 - 【請求項３】 前記透明部分が前記カラーフィルタに分
散して配置されたことを特徴とする請求項２記載の映像
投影装置。 - 【請求項４】 前記高い透光性を有する微小部分が前記
透過型カラー映像表示素子を貫通して形成された開口部
からなることを特徴とする請求項１記載の映像投影装
置。 - 【請求項５】 前記開口部が前記透過型カラー映像表示
素子の中心部に形成されたことを特徴とする請求項４記
載の映像投影装置。 - 【請求項６】 前記開口部が２個〜１０個形成されたこ
とを特徴とする請求項４又は５記載の映像投影装置。 - 【請求項７】 前記開口部が前記透過型カラー映像表示
素子の右眼用及び左眼用で互いに異なる位置に形成され
たことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の
映像投影装置。 - 【請求項８】 光源からの光をホログラム光学素子によ
り回折し、この回折光を高い透光性を有する微小部分を
備えた透過型カラー映像表示素子に照射し、この透過型
カラー映像表示素子からの光により瞳孔に光源像を形成
し、前記透過型カラー映像表示素子の映像を直接網膜に
投影することを特徴とする映像投影方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28723498A JP2000098489A (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 映像投影装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28723498A JP2000098489A (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 映像投影装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000098489A true JP2000098489A (ja) | 2000-04-07 |
Family
ID=17714779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28723498A Pending JP2000098489A (ja) | 1998-09-22 | 1998-09-22 | 映像投影装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000098489A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014087876A1 (ja) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | シャープ株式会社 | 画像表示装置およびその駆動方法 |
-
1998
- 1998-09-22 JP JP28723498A patent/JP2000098489A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014087876A1 (ja) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | シャープ株式会社 | 画像表示装置およびその駆動方法 |
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