JP2013041064A - 光源装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

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Nobuyuki Kondo
信幸 近藤
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Abstract

【課題】集光レンズを発光体に近接して配置することを可能とする光源装置及び投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】投写型映像表示装置は、光源と、カラーホイール30と、発光体33が発光する発光光を集光するレンズを保持するレンズ保持部材200とを備える。レンズ保持部材200は、カラーホイール30の回転に伴って発光体33が通る凹部210を有する。
【選択図】図5

Description

本発明は、励起光を出射する光源と、回転軸を中心として回転する円盤形状の回転体とを備える光源装置及び投写型映像表示装置に関する。
従来、光源と、光源から出射された光を変調する光変調素子と、光変調素子によって変調された光を投写面上に投写する投写ユニットとを有する投写型映像表示装置が知られている。
ここで、光源から出射される光を励起光として、赤成分光、緑成分光、青成分光などの基準映像光(以下、発光光)発光する発光体を有する投写型映像表示装置が提案されている(例えば、特許文献1)。具体的には、各色成分光を発光する複数種類の発光体がカラーホイールに設けられており、カラーホイールの回転によって、各色成分光が時分割で出射される。
特開2009−277516号公報
ところで、発光体が発光する発光光は拡散するため、発光光を集光する集光レンズが必要である。発光光の利用効率を高めるために、集光レンズは、発光体に近接して配置されることが好ましい。
ここで、集光レンズを配置するためには、集光レンズを保持する保持部材が必要である。一般的に、保持部材の厚みは、集光レンズの厚みよりも厚いため、集光レンズを発光体に近接して配置するためには、保持部材に工夫が必要である。
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、集光レンズを発光体に近接して配置することを可能とする光源装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
第1の特徴に係る光源装置は、励起光を出射する光源(光源10)と、回転軸を中心として回転する円盤形状の回転体(カラーホイール30)とを備える。前記回転体は、前記励起光に応じて発光光を発光する発光光(発光体33)が設けられた回転面を有する。前記光源装置は、前記発光体が発光する発光光を集光する集光レンズ(レンズ93)を保持する保持部材(レンズ保持部材200)を備える。前記保持部材は、前記回転体の回転に伴って前記発光体が通る凹部(凹部210)を有する。
第1の特徴において、光源装置は、前記光源から出射される光を均一化するロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータを保持するロッド保持部材とをさらに備える。前記レンズ保持部材は、前記回転体の側周の一部に沿って設けられる壁体を有する。前記壁体は、前記ロッド保持部材に接する。
第2の特徴に係る光源装置は、励起光を出射する光源と、回転軸を中心として回転する円盤形状の回転体とを備える。前記回転体は、前記励起光に応じて発光光を発光する発光体が設けられた回転面を有する。前記光源装置は、前記発光体が発光する発光光を集光する集光レンズの側周を囲むように、前記集光レンズを保持する保持部材を備える。前記集光レンズの厚み方向において、前記集光レンズは、前記保持部材内に埋め込まれる。
第2の特徴において、前記集光レンズの側周には、前記集光レンズの周方向に沿って連続する環状溝が設けられる。前記環状溝には、弾性部材によって構成される環状部材が配置される。
第2の特徴において、前記集光レンズの側周には、前記集光レンズの径方向の外側に突出する突起が設けられる。前記保持部材は、前記突起を収容する溝を有する。
第3の特徴に係る投写型映像表示装置は、第1の特徴又は第2の特徴に記載の光源装置と、前記光源装置から出射される光を投写する投写ユニットとを備える。
本発明によれば、集光レンズを発光体に近接して配置することを可能とする光源装置及び投写型映像表示装置を提供することができる。
図1は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100を示す図である。 図2は、第1実施形態に係るロッドインテグレータ20を示す図である。 図3は、第1実施形態に係るロッドインテグレータ20を示す図である。 図4は、第1実施形態に係るカラーホイール30を示す図である。 図5は、第1実施形態に係るロッドインテグレータ20、カラーホイール30及びレンズ93の配置を示す斜視図である。 図6は、第1実施形態に係るロッドインテグレータ20、カラーホイール30及びレンズ93の配置を示す側面図である。 図7は、変更例1に係るロッドインテグレータ20、カラーホイール30及びレンズ93の配置を示す側面図である。 図8は、変更例2に係るレンズ保持構成を説明するための図である。 図9は、変更例2に係るレンズ保持構成を説明するための図である。 図10は、変更例2に係るレンズ保持構成を説明するための図である。 図11は、変更例2に係るレンズ保持構成を説明するための図である。 図12は、変更例3に係るレンズ保持構成を説明するための図である。 図13は、変更例3に係るレンズ保持構成を説明するための図である。 図14は、変更例3に係るレンズ保持構成を説明するための図である。 図15は、変更例4に係るレンズ保持構成を説明するための図である。
以下において、本発明の実施形態に係る光源装置及び投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
[実施形態の概要]
実施形態に係る光源装置は、励起光を出射する光源と、回転軸を中心として回転する円盤形状の回転体とを備える。前記回転体は、前記励起光に応じて発光光を発光する発光体が設けられた回転面を有する。前記光源装置は、前記発光体が発光する発光光を集光する集光レンズを保持する保持部材を備える。前記保持部材は、前記回転体の回転に伴って前記発光体が通る凹部を有する。
実施形態では、保持部材は、回転体の回転に伴って発光体が通る凹部を有する。従って、集光レンズを発光体に近づけて配置することが可能である。
[第1実施形態]
(投写型映像表示装置)
以下において、第1実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100を示す図である。なお、第1実施形態では、基準映像光として、赤成分光R、緑成分光G及び青成分光Bを用いるケースについて例示する。
図1に示すように、投写型映像表示装置100は、光源10と、ロッドインテグレータ20と、カラーホイール30と、反射ミラー40と、ロッドインテグレータ50と、折り返しミラー60と、DMD70と、投写ユニット80とを有する。
光源10は、励起光を出射する。第1実施形態では、光源10は、青成分光Bを出射する。なお、青成分光Bは、基準映像光として用いられるとともに、赤成分光R及び緑成分光Gの励起光としても用いられる。光源10は、例えば、LD(Laser Diode)やLED(Light Emitting Diode)などである。
ロッドインテグレータ20は、励起光の光路上に設けられており、光源10とカラーホイール30との間に配置される。ロッドインテグレータ20は、光源10から出射される励起光を均一化する均一化部の一例である。
第1実施形態では、ロッドインテグレータ20は、ガラスなどの透明部材の側壁によって構成される中空のロッドである。具体的には、ロッドインテグレータ20は、図2及び図3に示すように、側壁21と、側壁22と、側壁23と、側壁24とを有する。また、ロッドインテグレータ20は、光入射面25と、光出射面26とを有する。なお、図2は、ロッドインテグレータ20の断面(図3に示すA−A断面)を示しており、図3は、ロッドインテグレータ20を光入射面側から見た図である
側壁21〜側壁24は、ガラスなどの透明部材によって構成されており、板状形状を有する。
側壁21は、外側面21A及び内側面21Bを有する。外側面21Aは、側壁21内に導かれる光を全反射によって反射する。内側面21Bには、例えば、反射膜コートが施されており、ロッドインテグレータ20内に導かれる光を反射する。
側壁22は、外側面22A及び内側面22Bを有する。外側面22Aは、側壁22内に導かれる光を全反射によって反射する。内側面22Bには、例えば、反射膜コートが施されており、ロッドインテグレータ20内に導かれる光を反射する。
側壁23は、外側面23A及び内側面23Bを有する。外側面23Aは、側壁23内に導かれる光を全反射によって反射する。内側面23Bには、例えば、反射膜コートが施されており、ロッドインテグレータ20内に導かれる光を反射する。
側壁24は、外側面24A及び内側面24Bを有する。外側面24Aは、側壁24内に導かれる光を全反射によって反射する。内側面24Bには、例えば、反射膜コートが施されており、ロッドインテグレータ20内に導かれる光を反射する。
光入射面25は、ロッドインテグレータ20に光が入射する面である。光入射面25は、例えば、側壁21(内側面21B)〜側壁24(内側面24B)によって囲まれる領域である。
光出射面26は、ロッドインテグレータ20から光が出射する面である。光入射面25は、例えば、側壁21(内側面21B)〜側壁24(内側面24B)によって囲まれる領域である。
ここで、光出射面26の面積は、光入射面25の面積よりも小さいことが好ましい。言い換えると、ロッドインテグレータ20は、テーパ形状を有していることが好ましい。
図1に戻って、カラーホイール30は、励起光(青成分光B)の光軸に沿って延びる回転軸Xを中心として回転するように構成される。第1実施形態では、カラーホイール30は、透過タイプである。
具体的には、図4に示すように、カラーホイール30は、光源10から出射される光の光軸に垂直な回転面を有する。回転面は、赤領域膜31Rと、緑領域膜31Gと、青領域31Bと、ダイクロイックミラー膜32とを有する。なお、図4は、カラーホイール30を正面から見た図である。
赤領域膜31Rは、光源10から出射される青成分光B(励起光)に応じて赤成分光R(発光光)を発光する発光体33R(発光体33)を有する。発光体33Rは、蛍光体或いは燐光体である。
赤領域膜31Rは、図4に示すように、回転軸Xを中心とする円環領域のうち、所定の中心角度θを有する領域である。なお、赤領域膜31Rは、カラーホイール30の回転中において、青成分光B(励起光)が照射されるべき領域であることは勿論である。
緑領域膜31Gは、光源10から出射される青成分光B(励起光)に応じて緑成分光G(発光光)を発光する発光体33G(発光体33)を有する。発光体33Gは、蛍光体或いは燐光体である。
緑領域膜31Gは、図4に示すように、回転軸Xを中心とする円環領域のうち、所定の中心角度θを有する領域である。なお、緑領域膜31Gは、カラーホイール30の回転中において、青成分光B(励起光)が照射されるべき領域であることは勿論である。
青領域31Bは、青成分光Bを透過する透明領域である。また、青領域31Bは、図4に示すように、回転軸Xを中心として所定の中心角θを有する扇形状の領域である。
このように、カラーホイール30の回転に伴って、赤成分光R、緑成分光G及び青成分光Bが時分割で出射される。
ダイクロイックミラー膜32は、青成分光B(励起光)を反射し、赤成分光R及び緑成分光G(発光光)を透過する。ダイクロイックミラー膜32は、図4に示すように、回転軸Xを中心として所定の中心角θ+θを有する扇形状の領域である。言い換えると、光源10から遠いホイール面のうち、青領域31Bを除いた領域である。
なお、ダイクロイックミラー膜32で反射される青成分光B(励起光)は、発光体33G或いは発光体33Rに照射され、発光光の発光に寄与することに留意すべきである。また、回転軸Xは、光源10から出射される光の光軸に沿って配置されることは勿論である。
図1に戻って、反射ミラー40は、カラーホイール30から時分割で出射される赤成分光R、緑成分光G及び青成分光Bを反射する。
ロッドインテグレータ50は、ガラスなどの透明部材によって構成される中実のロッドである。ロッドインテグレータ50は、ロッドインテグレータ50に入射する光を均一化する。なお、ロッドインテグレータ50は、内壁がミラー面によって構成される中空のロッドであってもよい。
折り返しミラー60は、ロッドインテグレータ50から出射される光をDMD70側に反射する。
DMD70は、複数の微小ミラーによって構成されており、複数の微小ミラーは可動式である。各微小ミラーは、基本的に1画素に相当する。DMD70は、各微小ミラーの角度を変更することによって、投写ユニット80側に光を反射するか否かを切り替える。
投写ユニット80は、DMD70に設けられる微小ミラーで反射された光(映像光)を投写面上に投写する。
なお、図1に示すように、投写型映像表示装置100は、必要なレンズ群(レンズ91〜レンズ96)を有する。
第1実施形態では、光源装置は、少なくとも光源10、ロッドインテグレータ20及びカラーホイール30によって構成される。但し、光源装置は、光源10、ロッドインテグレータ20及びカラーホイール30以外にも、ロッドインテグレータ50や折り返しミラー60などを含んでもよい。
(ロッドインテグレータ、回転体及び集光レンズの配置)
以下において、第1実施形態に係るロッドインテグレータ、回転体及び集光レンズの配置について、図面を参照しながら説明する。図5は、第1実施形態に係るロッドインテグレータ20、カラーホイール30及びレンズ93の配置を示す斜視図である。図6は、第1実施形態に係るロッドインテグレータ20、カラーホイール30及びレンズ93の配置を示す側面図である。なお、図5では、ロッドインテグレータ20を保持するロッド保持部材300が省略されていることに留意すべきである。
図5及び図6に示すように、投写型映像表示装置100は、レンズ保持部材200と、ロッド保持部材300とを有する。
レンズ保持部材200は、レンズ93を保持する部材である。レンズ保持部材200は、例えば、光源10から出射される光の光軸に対して垂直な板状形状を有する。詳細には、レンズ保持部材200は、カラーホイール30の回転に伴って発光体33が通る凹部210と、カラーホイール30の側周の一部に沿って設けられる壁体220とを有する。
凹部210は、回転軸Xを中心とする円周に沿って連続する円弧形状を有する。凹部210の深さは、発光体33の厚み(例えば、0.1mm〜0.5mm)よりも大きいことが好ましい。
壁体220は、回転軸Xを中心とする円周に沿って連続する円弧形状を有する。壁体220は、例えば、凹部210の一部を構成する。
なお、第1実施形態において、レンズ93は、発光体33が発光する発光光を集光する集光レンズであることに留意すべきである。また、レンズ93の厚み方向において、レンズ93は、レンズ保持部材200内に埋め込まれていることが好ましい。
ロッド保持部材300は、ロッドインテグレータ20を保持する部材である。詳細には、ロッド保持部材300は、入射側保持片310及び出射側保持片320を有する。
入射側保持片310は、ロッドインテグレータ20の光入射側の外側面を保持する。入射側保持片310は、例えば、光源10から出射される光の光軸に対して垂直な板状形状を有する。
出射側保持片320は、ロッドインテグレータ20の光出射側の外側面を保持する。出射側保持片320は、例えば、光源10から出射される光の光軸に対して垂直な板状形状を有する。
(作用及び効果)
第1実施形態では、レンズ保持部材200は、カラーホイール30の回転に伴って発光体33が通る凹部210を有する。従って、レンズ93を発光体33に近づけて配置することが可能である。
[変更例1]
以下において、第1実施形態の変更例1について説明する。以下においては、第1実施形態に対する相違点について主として説明する。
変更例1では、図7に示すように、レンズ保持部材200は、ロッド保持部材300に接している。詳細には、壁体220は、レンズ保持部材200の側面視において、L字型形状を有しており、先端部221において、ロッド保持部材300の出射側保持片320と接している。
(作用及び効果)
変更例1では、壁体220がロッド保持部材300(変更例1では、出射側保持片320)と接している。従って、壁体220がスペーサの役割を果たすため、レンズ93とロッドインテグレータ20との位置決めが容易である。
[変更例2]
以下において、第1実施形態の変更例2について説明する。以下においては、第1実施形態に対する相違点について主として説明する。
変更例2では、図8に示すように、レンズ保持構成は、レンズ保持部材200、環状部材400及びレンズ93によって構成される。
レンズ保持部材200は、図9に示すように、レンズ93を収容する開口を有しており、開口を構成する側壁には、開口の周方向に沿って連続する環状溝250が設けられる。
環状部材400は、図10に示すように、環状形状を有しており、ゴムなどの弾性部材によって構成される。環状部材400は、例えば、Oリングなどである。
レンズ93は、図11に示すように、環状溝93Aを有する。環状溝93Aは、レンズ93の側周に設けられており、レンズ93の周方向に沿って連続している。
ここで、レンズ93は、レンズ保持部材200に設けられる開口内に配置される。環状部材400は、環状溝93A及び環状溝250によって構成される空間に配置される。このように、レンズ93は、レンズ保持部材200に設けられる開口内に環状部材400を介して配置されるため、レンズ保持部材200に設けられる開口内に固定される。
これによって、レンズ93の厚み方向において、レンズ93は、レンズ保持部材200内に埋め込まれる。
(作用及び効果)
変更例2では、レンズ93の厚み方向において、レンズ93は、レンズ保持部材200内に埋め込まれるため、レンズ93を発光体33に近づけて配置することが可能である。また、環状溝93A及び環状溝250によって構成される空間に環状部材400が配置されることによって、レンズ保持部材200に設けられる開口内にレンズ93が強固に固定される。
[変更例3]
以下において、第1実施形態の変更例3について説明する。以下においては、第1実施形態に対する相違点について主として説明する。
変更例3では、図12に示すように、レンズ保持構成は、レンズ保持部材200及びレンズ93によって構成される。
レンズ93は、図12及び図13に示すように、複数の突起93Bを有する。複数の突起93Bは、レンズ93の側周に設けられており、レンズ93の径方向の外側に突出している。複数の突起93Bは、レンズ93の本体と一体として形成されることが好ましい。
レンズ保持部材200は、図12に示すように、レンズ保持片200A及びレンズ保持片200Bによって構成される。レンズ保持部材200は、図12及び図14に示すように、複数の突起93Bを収容する複数の溝260を有する。溝260は、レンズ保持片200A及びレンズ保持片200Bが重ね合わされることによって形成される。
ここで、レンズ93は、レンズ保持部材200に設けられる開口内に配置される。レンズ保持片200A及びレンズ保持片200Bによって構成される溝260内に突起93Bが収容されることによって、レンズ保持部材200に設けられる開口内にレンズ93が固定される。これによって、レンズ93の厚み方向において、レンズ93は、レンズ保持部材200内に埋め込まれる。
(作用及び効果)
変更例3では、レンズ93の厚み方向において、レンズ93は、レンズ保持部材200内に埋め込まれるため、レンズ93を発光体33に近づけて配置することが可能である。また、レンズ保持片200A及びレンズ保持片200Bによって構成される溝260内に突起93Bが収容されることによって、レンズ保持部材200に設けられる開口内にレンズ93が強固に固定される。
[変更例4]
以下において、第1実施形態の変更例4について説明する。以下においては、第1実施形態に対する相違点について主として説明する。
変更例4では、図15に示すように、レンズ保持構成は、レンズ保持部材200及びレンズ93によって構成される。
レンズ93は、突起93Cを有する。突起93Cは、レンズ93の側周に設けられており、レンズ93の径方向の外側に突出している。また、突起93Cは、レンズ93の側周に沿って連続している。
レンズ保持部材200は、レンズ保持片200C及びレンズ保持片200Dによって構成される。レンズ保持片200C及びレンズ保持片200Dは、ボルトPによってネジ止めされる。また、レンズ保持部材200は、レンズ93を収容する開口を有しており、開口を構成する側壁には、開口の周方向に沿って連続する環状溝270が設けられる。環状溝270は、突起93Cを収容する。
ここで、レンズ93は、レンズ保持部材200に設けられる開口内に配置される。レンズ保持部材200の環状溝270内に突起93Bが収容されることによって、レンズ保持部材200に設けられる開口内にレンズ93が固定される。これによって、レンズ93の厚み方向において、レンズ93は、レンズ保持部材200内に埋め込まれる。
(作用及び効果)
変更例4では、レンズ93の厚み方向において、レンズ93は、レンズ保持部材200内に埋め込まれるため、レンズ93を発光体33に近づけて配置することが可能である。また、レンズ保持部材200の環状溝270内に突起93Bが収容されることによって、レンズ保持部材200に設けられる開口内にレンズ93が強固に固定される。
[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
実施形態では、光変調素子として、DMD70が例示されているが、実施形態は、これに限定されるものではない。光変調素子は、1つの液晶パネル或いは3つの液晶パネル(赤液晶パネル、緑液晶パネル及び青液晶パネル)であってもよい。液晶パネルは、透過型であってもよく、反射型であってもよい。
実施形態では、励起光として青成分光Bを用いるケースについて説明した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、励起光として紫外成分光を用いてもよい。このようなケースでは、紫外成分光に応じて青成分光Bを出射する発光体が用いられる。
実施形態では特に触れていないが、光源装置は、少なくとも、光源10、カラーホイール30、レンズ93及びレンズ保持部材200を有していればよい。なお、光源装置は、これらの構成に加えて、ロッドインテグレータ20及びロッド保持部材300を有していてもよい。
10…光源、20…ロッドインテグレータ、21〜24…側壁、21A〜24A…外側面、21B〜24B…内側面、25…光入射面、26…光出射面、30…カラーホイール、31B…青領域、31G…緑領域膜、31R…赤領域膜、32…ダイクロイックミラー膜、33…発光体、40…反射ミラー、50…ロッドインテグレータ、60…折り返しミラー、70…DMD、80…投写ユニット、91〜96…レンズ、93A…環状溝、93B…突起、93C…突起、100…投写型映像表示装置、200…レンズ保持部材、210…凹部、221…先端部、250…環状溝、260…溝、270…環状溝、300…ロッド保持部材、310…入射側保持片、320…出射側保持片、400…環状部材

Claims (6)

  1. 励起光を出射する光源と、回転軸を中心として回転する円盤形状の回転体とを備える光源装置であって、
    前記回転体は、前記励起光に応じて発光光を発光する発光体が設けられた回転面を有しており、
    前記光源装置は、前記発光体が発光する発光光を集光する集光レンズを保持するレンズ保持部材を備えており、
    前記レンズ保持部材は、前記回転体の回転に伴って前記発光体が通る凹部を有することを特徴とする光源装置。
  2. 前記光源から出射される光を均一化するロッドインテグレータと、
    前記ロッドインテグレータを保持するロッド保持部材とをさらに備え、
    前記レンズ保持部材は、前記回転体の側周の一部に沿って設けられる壁体を有しており、
    前記壁体は、前記ロッド保持部材に接することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
  3. 励起光を出射する光源と、回転軸を中心として回転する円盤形状の回転体とを備える光源装置であって、
    前記回転体は、前記励起光に応じて発光光を発光する発光体が設けられた回転面を有しており、
    前記光源装置は、前記発光体が発光する発光光を集光する集光レンズの側周を囲むように、前記集光レンズを保持するレンズ保持部材を備えており、
    前記集光レンズの厚み方向において、前記集光レンズは、前記レンズ保持部材内に埋め込まれることを特徴とする光源装置。
  4. 前記集光レンズの側周には、前記集光レンズの周方向に沿って連続する環状溝が設けられており、
    前記環状溝には、弾性部材によって構成される環状部材が配置されることを特徴とする請求項3に記載の光源装置。
  5. 前記集光レンズの側周には、前記集光レンズの径方向の外側に突出する突起が設けられており、
    前記レンズ保持部材は、前記突起を収容する溝を有することを特徴とする請求項3に記載の光源装置。
  6. 請求項1又は請求項3に記載の光源装置と、前記光源装置から出射される光を投写する投写ユニットとを備えることを特徴とする投写型映像表示装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015045843A (ja) * 2013-07-31 2015-03-12 日亜化学工業株式会社 光源装置及び光学エンジン
JP2015230354A (ja) * 2014-06-04 2015-12-21 セイコーエプソン株式会社 光源装置、およびプロジェクター
KR20210138725A (ko) 2019-04-17 2021-11-19 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 티타늄판, 티타늄 압연 코일 및 구리박 제조 드럼

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