KR20130115005A - 프로젝션 스크린 및 이를 구비하는 프로젝션 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로젝션 스크린 및 이를 구비하는 프로젝션 시스템을 제공하며, 상기 프로젝션 스크린은 합성수지로 형성되는 렌즈층, 및 상기 렌즈층의 배면에 형성되어 프로젝터로부터 투사되는 빛을 반사시키도록 이루어지는 반사층을 포함하고, 상기 렌즈층의 배면은 상기 반사층에 의해 반사되는 빛이 확산될 수 있도록 곡면으로 형성된다.

Description

프로젝션 스크린 및 이를 구비하는 프로젝션 시스템{PROJECTION SCREEN AND PROJECTION SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 프로젝터로부터 투사되는 영상을 디스플레이하도록 이루어지는 프로젝션 스크린 및 이를 구비하는 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
정보화시대가 급속히 발전함에 따라 대화면을 구현하는 디스플레이 시스템의 중요성이 강조되고 있다. 이러한 디스플레이 시스템의 일 예로, 영상을 확대하여 투사하는 프로젝터 및 상기 프로젝터로부터 투사되는 영상을 일정 크기의 대화면에 디스플레이하는 프로젝션 스크린을 구비하는 프로젝션 시스템이 있다.
최근에는 디스플레이 성능이 중요시됨에 따라, 프로젝션 스크린에 대한 다양한 구조적 개선들이 시도 및 적용되고 있다.
예를 들어, 기존의 프로젝터 스크린은 밝은 실내에서 콘트라스트가 저하되는 문제가 있어서 상용의 한계가 있었다. 상기 한계점을 개선한 근거리 투사(short throw)용 프로젝터 스크린은 전면 밝기 분포의 불균일 특성 및 그에 따른 시야각 확보의 한계를 갖는다.
즉, 근거리 투사용 프로젝션 스크린에서는 집광을 위해 설계된 렌즈층 때문에 좁은 시야각을 가지게 되었고, 이를 보상하기 위해 하나의 독립된 레이어인 확산층이 필요했다.
본 발명은 광(廣) 시야각을 확보할 수 있으며, 보다 심플한 구조를 갖는 프로젝션 스크린 및 이를 구비하는 프로젝션 시스템을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 프로젝션 스크린은 합성수지로 형성되는 렌즈층, 및 상기 렌즈층의 배면에 형성되어 프로젝터로부터 투사되는 빛을 반사시키도록 이루어지는 반사층을 포함하고, 상기 렌즈층의 배면은 상기 반사층에 의해 반사되는 빛이 확산될 수 있도록 곡면으로 형성된다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 렌즈층은 소정 두께를 갖는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 볼록하게 돌출되어 배면을 이루는 볼록부를 구비하며, 상기 반사층은 상기 볼록부를 덮어 오목한 형태의 반사면을 형성한다.
상기 베이스부는 상기 볼록부가 하부로 갈수록 점차적으로 돌출된 형상을 갖도록 하부로 갈수록 점차적으로 두껍게 형성될 수 있다.
또한, 상기 프로젝션 스크린은 상기 베이스부의 상면과 하면을 덮도록 배치되고 외부로부터 입사되는 빛을 흡수하도록 이루어지는 광흡수층을 더 포함할 수 있다.
상기 베이스부와 상기 볼록부는 하나의 셀(cell)을 형성할 수 있으며, 상기 셀은 행(column)과 열(row)을 이루도록 배치되어 상기 렌즈층을 형성할 수 있다. 이때, 상기 셀들 중 같은 행을 이루는 셀들은 동일한 크기로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사면과 상기 베이스부의 전면이 이루는 경사각은 위의 행으로 갈수록 점차적으로 증가하게 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 예에 따르면, 상기 렌즈층은 리니어 타입(linear type) 또는 서큘러 타입(circular type)의 프레넬 렌즈들(fresnel lenses)을 포함한다.
본 발명과 관련된 또 다른 일 예에 따르면, 상기 프로젝션 스크린은 상기 렌즈층의 전면에 형성되는 기저층, 및 상기 기저층을 덮도록 배치되고 표면 반사를 저감시키도록 이루어지는 커버층을 더 포함한다.
아울러, 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 볼록하게 돌출되어 배면을 이루는 볼록부를 구비하고 합성 수지로 형성되는 렌즈층, 및 상기 렌즈층의 배면에 형성되어 상기 프로젝터로부터 투사되는 빛을 반사시키도록 이루어지는 반사층을 포함하며, 상기 반사층은 상기 볼록부를 덮어 오목한 형태의 반사면을 형성함으로써 반사되는 빛을 확산시키도록 이루어지는 프로젝션 스크린을 제안한다.
또한, 본 발명은 영상을 확대하여 투사하도록 형성되는 프로젝터, 및 상기 프로젝터로부터 투사되는 상기 영상을 디스플레이하도록 이루어지는 상기 프로젝션 스크린을 포함하는 프로젝션 시스템을 개시한다.
본 발명과 관련된 일 예에 따르면, 상기 반사층은 반사면이 상기 프로젝터를 향하도록 경사지게 배치된다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 렌즈층은 배면을 이루는 볼록부를 구비하고, 반사층은 상기 볼록부를 덮어 오목한 형태의 반사면을 형성하여 반사되는 빛을 확산시키도록 이루어지는바, 보다 넓은 시야각이 확보될 수 있다.
또한, 상기 구조에 의하면 좁은 시야각을 보상하기 위해 필요했던 별도의 레이어, 즉 확산층이 불필요하므로, 제조공정 감소 및 비용 절감 측면에서 장점을 갖는다. 아울러, 본 발명은 조면화(粗面化, Roughening)된 확산층을 갖는 구조에 비하여 균일한 확산 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 프로젝션 시스템의 일 예를 보인 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 프로젝터로부터 투사되는 영상이 프로젝션 스크린에 디스플레이 되는 것을 보인 개념도.
도 3은 도 1의 프로젝터를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 4 및 5는 각각 도 1에 도시된 프로젝션 스크린의 미소 영역을 보인 사시도 및 단면도.
도 6은 도 4의 렌즈층을 A부분에서 바라본 개념도.
이하, 본 발명에 관련된 프로젝션 스크린 및 이를 구비하는 프로젝션 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부" 및 "유닛"은 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명과 관련된 프로젝션 시스템(10)의 일 예를 보인 개념도이다.
도 1을 참조하면, 프로젝션 시스템(10)은 프로젝터(200) 및 프로젝션 스크린(100)을 포함한다. 프로젝터(200)는 프로젝션 스크린(100)에 영상을 확대하여 투사하도록 형성되고, 프로젝션 스크린(100)은 상기 영상을 디스플레이하도록 이루어진다.
프로젝터(200)와 프로젝션 스크린(100)은 디스플레이되는 영상의 초점 거리, 화면 크기 등을 맞추기 위해 서로에 대한 위치 조건(거리, 각도 등)을 만족하도록 배치될 수 있다. 상기 위치 조건을 유지하기 위하여, 지지유닛(300)이 추가로 구비되어 프로젝터(200) 및 프로젝션 스크린(100)에 각각 결합됨으로써 이들을 일체화하도록 구성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 프로젝터(200)로부터 투사되는 영상이 프로젝션 스크린(100)에 디스플레이 되는 것을 보인 개념도이다.
도 2를 참조하면, 프로젝터(200)는 광학계를 구비하여 빛의 반사나 굴절을 이용하여 영상을 확대하여 투사하도록 이루어진다. 프로젝터(200)는 보다 다양한 기능을 수행할 수 있도록, 유선 및/또는 무선 통신망을 통해 서버부터 방송 신호를 수신하는 방송 수신부, 외부기기와의 통로 역할을 하는 인터페이스부, 음향 출력부, 사용자 입력부(예를 들면, 키보드, 원격 제어기 등) 등을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
프로젝터(200)는 프로젝션 렌즈(280)를 통해 투사되는 영상이 직접 스크린을 비추도록 구성되거나, 도시된 바와 같이 반사부(202)에 의해 영상이 반사 및 확대되어 스크린에 비춰지도록 구성될 수 있다. 반사부(202)는 바디(201)에 대하여 회전 가능하게 구성되어 프로젝터(200)가 작동되면 외부로 돌출되어 영상을 반사시키도록 이루어질 수 있다.
프로젝션 스크린(100)은 프로젝터(200)로부터 투사되는 영상을 디스플레이하도록 이루어지며, 복수의 레이어들[도 4 참조(110, 120, 130, 140, 150)] 및 상기 복수의 레이어들을 수용하는 프레임(101, 하우징, 커버 등으로 불릴 수 있다)을 포함한다. 상기 프레임(101)의 전면에는 윈도우(102)가 프로젝션 스크린(100)의 전면을 덮도록 배치될 수 있다. 상기 윈도우(102)는 광투과성 합성수지, 강화 유리 등으로 구성될 수 있다.
도시된 프로젝션 시스템(10)은 영상이 프로젝션 스크린(100)의 전면 하단부에서 경사지게 투사되어 상기 전면으로 디스플레이되는 전면 투사 방식의 프로젝션 시스템(10)이다.
도 3은 도 1의 프로젝터(200)를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3을 참조하면, 프로젝터(200)는 복수의 광원들을 포함하는 광원 어레이(Light Source Array, 210), 광학계[예를 들어, 결상 광학계(focusing optics, 220)], 파장 변환 물질(예를 들어, 형광체 물질)을 갖는 컬러 휠(230), 광 집속기(light integrator, 240), 지연 광학계(delay optics) 또는 콜렉팅 광학계(collecting optics, 250), 프리즘(260), 마이크로디스플레이 이미져(270) 및 프로젝션 렌즈(280)를 포함한다.
상기 구성에 대한 설명은 한국공개특허 10-2010-0037646에도 개시되어 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 프로젝터(200)는 광원 어레이(210)와 결상 광학계(220) 사이에 설치되는 다이크로익 필터(dichroic filter, 290)를 더 포함할 수 있다. 다이크로익 필터(290)는 파장에 따라 광원 어레이(210)의 여기 광의 일부를 투과 또는 반사하는 물질로서, 짧은 파장의 광을 투과시키고 긴 파장의 광을 반사시키거나, 짧은 파장의 광을 반사시키고 긴 파장의 광을 투과시키도록 이루어진다. 다이크로익 필터(290)는 상기 여기 광을 결상 광학계(220) 쪽으로 반사하고, 컬러 휠(230)에 의해 발생한 다수의 색광을 투과시키도록 형성된다.
광원 어레이(210)로부터 출사(emitting)되는 광은 컬러 휠(230)을 통해 복수의 색광으로 변환되고, 그 변환된 복수의 색광은 고강도 균질성(intensity homogenization), 스크램블링(scrambling)을 위해 광 집속기(240)를 통과한다. 광원 어레이(210)는 레이저 다이오드(LD), 발광 다이오드(LED), 유기 EL(OLED) 및 형광체 등을 포함할 수 있다.
콜렉팅 광학계(250)는 프리즘(260)를 통해 스크램블링된 광을 마이크로디스플레이 이미져(270)에 결상(집광)시킨다.
마이크로디스플레이 이미져(270)에 의해 변조된 광은 프로젝션 렌즈(280)를 통해 프로젝션 스크린(100)에 투영된다.
마이크로디스플레이 이미져(270)와 컬러 휠(230) 사이의 동기화[컬러 휠(230)과 마이크로디스플레이 이미져(270)를 제어하는 신호 처리기는 도시하지 않음]를 통해 다색 이미지가 얻어진다.
컬러 휠(230)은 조명을 구현하기 위해 광원 어레이(210)의 여기 광을 다른 종류의 파장으로 변환시켜주는 파장 변환 물질을 포함한다. 예를 들면, 컬러 휠(230)은 모터에 의해 회전(회전 또는 선형 진동)함으로써 상기 여기 광으로부터 순차적으로 컬러를 분리하여 고휘도를 갖는 복수의 색광을 발생한다. 컬러 휠(230)은 상기 파장 변환 물질에 의해 발생한 광을 광 집속기(240)에 인가할 수 있다.
이하에서는, 광(廣) 시야각을 확보할 수 있으며, 보다 심플한 구조를 갖는 프로젝션 스크린(100) 및 이를 구비하는 프로젝션 시스템(10)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 4 및 5는 각각 도 1에 도시된 프로젝션 스크린(100)의 미소 영역을 보인 사시도 및 단면도이다.
도 4 및 5를 참조하면, 프로젝션 스크린(100)은 프로젝터(200)로부터 투사되는 영상을 디스플레이하도록 이루어지고, 렌즈층(110) 및 반사층(120)을 포함한다.
렌즈층(110)은 프로젝터(200)로부터 투사되는 영상을 이루는 빛(영상광)을 집광하도록 형성된다. 렌즈층(110)은 집광을 위하여 광학 설계를 통해 특정 형상으로 가공될 수 있으며, 광투과성 합성수지(예를 들어, 자외선 경화성 수지, 열경화성 수지 등)로 형성될 수 있다.
렌즈층(110)은 리니어 타입(Linear Type) 또는 서큘러 타입(Circular Type)의 프레넬 렌즈(Fresnel Lens) 구조를 가질 수 있다. 상기 프레넬 렌즈 구조는 미국 등록 특허 제6,023,369호에도 개시되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
렌즈층(110)의 배면에는 반사층(120)이 형성되어 프로젝터(200)로부터 투사되는 빛을 프로젝션 스크린(100)의 전면을 향하여 반사시키도록 이루어진다. 반사층(120)은 빛의 방향을 전환시키기 위하여 반사면(121)이 프로젝터(200)를 향하도록 경사지게 배치될 수 있다. 반사층(120)은 메탈(예를 들어, 알루미늄)이 렌즈층(110)의 배면에 증착되어 형성되거나, 시트 형태로 이루어져 렌즈층(110)의 배면에 부착될 수 있다.
렌즈층(110)의 배면은 반사층(120)에 의해 반사되는 빛이 확산될 수 있도록 곡면으로 형성된다. 상기 구조에 의하면, 빛은 렌즈층(110)의 배면에 대응되는 곡면 형태의 반사층(120)에 의해 확산 및 반사된다.
렌즈층(110)은 상기 프레넬 렌즈 구조로 이루어지면서, 소정 두께를 갖는 베이스부(111) 및 상기 베이스부(111)로부터 볼록한 형태로 돌출되게 형성되어 배면을 이루는 볼록부(112)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 반사층(120)은 볼록부(112)를 덮어 오목한 형태의 반사면(121)을 형성하여 볼록부(112)를 통해 입사되는 빛을 확산 및 반사시키게 된다.
베이스부(111)는 볼록부(112)가 프로젝션 스크린(100)의 하부로 갈수록 점차적으로 돌출된 형상을 갖도록 아래로 갈수록 점차적으로 두껍게 형성될 수 있다. 볼록부(112)는 일정한 구면 또는 비구면을 유지한 채로 베이스부(111)의 두께 증가에 의해 돌출되도록 이루어질 수 있으며, 도 5의 프로젝션 스크린(100)의 측단면도에서 볼 수 있듯이, 반사면(121)은 프로젝터(200)를 향하여 경사진 형태를 가지게 된다.
베이스부(111)와 볼록부(112)는 하나의 셀(Cell)을 형성할 수 있으며, 상기 셀은 행(Column)과 열(Row)을 이루도록 배치되어 렌즈층(110)을 형성할 수 있다. 상기 셀들은 리니어 타입 또는 서큘러 타입의 프레넬 렌즈 구조를 이룰 수 있다. 또한, 상기 셀들 중 같은 행을 이루는 셀들은 동일한 크기로 형성될 수 있다.
반사면(121)과 베이스부(111)의 전면이 이루는 경사각은 위의 행으로 갈수록 점차적으로 증가하도록 구성될 수 있다. 즉, 위의 행의 반사면(121)은 아래의 행의 반사면(121)보다 프로젝터(200)를 향하여 보다 경사지게 이루어질 수 있다. 이는 프로젝터(200)가 프로젝션 스크린(100)을 전면 하단부에서 비추게 되므로, 반사면(121)의 각도 조절을 통해 빛이 상기 프로젝션 스크린(100)의 전면을 향하여 반사될 수 있도록 하기 위함이다.
베이스부(111)의 상면과 하면에는 광흡수층(130)이 형성되어 외부로부터 입사되는 빛을 흡수하도록 이루어질 수 있다. 상기 광흡수층(130)은 인쇄, 증착 등을 통해 반사층(120)을 덮도록 배치될 수 있으며, 빛의 흡수를 위해 블랙 계열의 색상으로 형성될 수 있다. 상기 구조에 의하면, 반사층(120)에 의해 반사되는 빛은 프로젝션 스크린(100)의 전면을 향하여 투사되고, 다른 방향에서 입사되는 빛[예를 들어, 프로젝션 스크린(100)의 상부에서 입사되는 형광등 빛)은 광흡수층(130)에 의해 흡수되어, 밝은 실내에서도 명암비가 높은 영상이 구현될 수 있다.
렌즈층(110)의 전면에는 소정 두께를 갖는 기저층(140)이 배치될 수 있다. 기저층(140)은 렌즈층(110)을 덮는 광투과성 필름, 예를 들어 PC(PolyCarbonate), PET(PolyEthylene Terephthalate)등으로 이루어질 수 있다.
기저층(140)의 전면에는 커버층(150)이 배치될 수 있다. 상기 커버층(150)은 기저층(140)과 렌즈층(110)을 덮어 보호하며, 표면 반사를 저감시키도록 이루어진다. 커버층(150)은 표면을 코팅하는 재료가 기저층(140)의 전면에 인쇄 또는 증착되어 형성되거나, 필름 형태로 이루어져 기저층(140)의 전면에 부착될 수 있다.
도 6은 도 4의 렌즈층(110)을 A부분에서 바라본 개념도이다.
도 6을 앞선 도 4와 함께 참조하면, 반사층(120)은 볼록부(112)를 덮도록 배치되어 오목한 형태의 반사면(121)을 형성한다. 프로젝터(200)로부터 투사되는 빛, 즉 영상광은 렌즈층(110)을 통과하여 반사면(121)에 의해 반사된다. 이때, 오목한 곡면 형태로 이루어지는 반사면(121)에 의하여 영상광은 모두 다른 방향으로 반사되게 된다. 즉, 빛이 확산되는 효과를 갖는다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 렌즈층(110)은 배면을 이루는 볼록부(112)를 구비하고, 반사층(120)은 상기 볼록부(112)를 덮어 오목한 형태의 반사면(121)을 형성하여 반사되는 빛을 확산시키도록 이루어지는바, 보다 넓은 시야각이 확보될 수 있다.
또한, 상기 구조에 의하면 좁은 시야각을 보상하기 위해 필요했던 별도의 레이어, 즉 확산층이 불필요하므로, 제조공정 감소 및 비용 절감 측면에서 장점을 갖는다. 아울러, 본 발명은 조면화(粗面化, Roughening)된 확산층을 갖는 구조에 비하여 균일한 확산 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 프로젝션 스크린 및 이를 구비하는 프로젝션 시스템은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (12)

  1. 프로젝터로부터 투사되는 영상을 디스플레이하는 프로젝션 스크린에 있어서,
    상기 프로젝션 스크린은,
    합성수지로 형성되는 렌즈층; 및
    상기 렌즈층의 배면에 형성되어 상기 프로젝터로부터 투사되는 빛을 반사시키도록 이루어지는 반사층을 포함하고,
    상기 렌즈층의 배면은 상기 반사층에 의해 반사되는 빛이 확산될 수 있도록 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈층은 소정 두께를 갖는 베이스부 및 상기 베이스부로부터 볼록하게 돌출되어 배면을 이루는 볼록부를 구비하며,
    상기 반사층은 상기 볼록부를 덮어 오목한 형태의 반사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 베이스부는 상기 볼록부가 하부로 갈수록 점차적으로 돌출된 형상을 갖도록 하부로 갈수록 점차적으로 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 베이스부의 상면과 하면을 덮도록 배치되고, 외부로부터 입사되는 빛을 흡수하도록 이루어지는 광흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 베이스부와 상기 볼록부는 하나의 셀(cell)을 형성하며,
    상기 셀은 행(column)과 열(row)을 이루도록 배치되어 상기 렌즈층을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 셀들 중 같은 행을 이루는 셀들은 동일한 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 반사면과 상기 베이스부의 전면이 이루는 경사각은 위의 행으로 갈수록 점차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈층은 리니어 타입(linear type) 또는 서큘러 타입(circular type)의 프레넬 렌즈들(fresnel lenses)을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈층의 전면에 형성되는 기저층; 및
    상기 기저층을 덮도록 배치되고, 표면 반사를 저감시키도록 이루어지는 커버층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린.
  10. 프로젝터로부터 투사되는 영상을 디스플레이하는 프로젝션 스크린에 있어서,
    상기 프로젝션 스크린은,
    합성 수지로 형성되고, 볼록하게 돌출되어 배면을 이루는 볼록부를 구비하는 렌즈층; 및
    상기 렌즈층의 배면에 형성되어 상기 프로젝터로부터 투사되는 빛을 반사시키도록 이루어지는 반사층을 포함하며,
    상기 반사층은 상기 볼록부를 덮어 오목한 형태의 반사면을 형성함으로써 반사되는 빛을 확산시키도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로젝션 스크린.
  11. 영상을 확대하여 투사하도록 형성되는 프로젝터; 및
    상기 프로젝터로부터 투사되는 상기 영상을 디스플레이하도록 이루어지고, 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따르는 프로젝션 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 반사층은 반사면이 상기 프로젝터를 향하도록 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
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JP2018097119A (ja) * 2016-12-12 2018-06-21 内田　龍男 スクリーン
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