JP2002031766A - 側視型対物光学系および内視鏡の側視型対物光学系 - Google Patents
側視型対物光学系および内視鏡の側視型対物光学系Info
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- JP2002031766A JP2002031766A JP2000218235A JP2000218235A JP2002031766A JP 2002031766 A JP2002031766 A JP 2002031766A JP 2000218235 A JP2000218235 A JP 2000218235A JP 2000218235 A JP2000218235 A JP 2000218235A JP 2002031766 A JP2002031766 A JP 2002031766A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 広角な範囲の観察が可能で盲点の少ない側視
型対物光学系を、小型の光学系によって実現する。 【構成】 正のパワーを有する結像光学系と；この結像
光学系の前方に位置するガラスまたはプラスチックから
なる単一の光学部材と；を有し、上記単一の光学部材
は、結像光学系の斜め前方から光束を取り入れる入射面
と；この入射面から入射した光束を前方に向けて反射す
る凹面からなる第一反射面と；結像光学系の光軸上に位
置し、この第一反射面で反射した光束を結像光学系に向
けて反射する凹面からなる第二反射面と；この第二反射
面で反射した光束を結像光学系に向けて出射する出射面
と；を有する側視型対物光学系。
型対物光学系を、小型の光学系によって実現する。 【構成】 正のパワーを有する結像光学系と；この結像
光学系の前方に位置するガラスまたはプラスチックから
なる単一の光学部材と；を有し、上記単一の光学部材
は、結像光学系の斜め前方から光束を取り入れる入射面
と；この入射面から入射した光束を前方に向けて反射す
る凹面からなる第一反射面と；結像光学系の光軸上に位
置し、この第一反射面で反射した光束を結像光学系に向
けて反射する凹面からなる第二反射面と；この第二反射
面で反射した光束を結像光学系に向けて出射する出射面
と；を有する側視型対物光学系。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、反射を利用した側視型対物光学
系および内視鏡の側視型対物光学系に関する。
系および内視鏡の側視型対物光学系に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】長い可撓管で外部機器と
接続された従来の内視鏡に対し、被験者の苦痛の軽減等
を目的に、外部機器と接続せずに利用できるカプセル内
視鏡が提案されている。カプセル内視鏡はカプセル型の
体内導入部を被験者が嚥下して用い、食道や小腸等の消
化管内壁を観察対象としている。体腔内では、カプセル
側面が管腔内壁面に接するから、側視型の観察光学系の
ほうが観察には有利であるが、従来提案されているカプ
セル内視鏡はほとんどが直視型である。そこで側視型の
カプセル内視鏡も提案されている。
接続された従来の内視鏡に対し、被験者の苦痛の軽減等
を目的に、外部機器と接続せずに利用できるカプセル内
視鏡が提案されている。カプセル内視鏡はカプセル型の
体内導入部を被験者が嚥下して用い、食道や小腸等の消
化管内壁を観察対象としている。体腔内では、カプセル
側面が管腔内壁面に接するから、側視型の観察光学系の
ほうが観察には有利であるが、従来提案されているカプ
セル内視鏡はほとんどが直視型である。そこで側視型の
カプセル内視鏡も提案されている。
【０００３】通常の側視型内視鏡は体腔内での姿勢を体
外から操作できるが、カプセル内視鏡は小型化を追求し
ているため体腔内での姿勢制御手段を持たないのが通常
である。姿勢制御手段を有していれば、光学系の視野が
狭くても姿勢操作によって広範囲を観察することができ
るが、姿勢制御手段を持たないカプセル内視鏡では、視
野角の狭い光学系では盲点となる部分が広いため、実用
的ではない。
外から操作できるが、カプセル内視鏡は小型化を追求し
ているため体腔内での姿勢制御手段を持たないのが通常
である。姿勢制御手段を有していれば、光学系の視野が
狭くても姿勢操作によって広範囲を観察することができ
るが、姿勢制御手段を持たないカプセル内視鏡では、視
野角の狭い光学系では盲点となる部分が広いため、実用
的ではない。
【０００４】また姿勢を制御できる通常の内視鏡におい
ても、光学系の視野が狭ければ内視鏡を細かく移動させ
なければならないので、視野が広いほうが詳細で正確な
検査が可能であり、検査時間を短縮することができる。
ても、光学系の視野が狭ければ内視鏡を細かく移動させ
なければならないので、視野が広いほうが詳細で正確な
検査が可能であり、検査時間を短縮することができる。
【０００５】
【発明の目的】このような問題意識に基づき、本発明は
広角な範囲の観察が可能で盲点の少ない側視型対物光学
系を、小型の光学系によって実現することを目的とす
る。また本発明は、内視鏡の側視型対物光学系を、小型
で視野の広い光学系によって実現することを目的とす
る。
広角な範囲の観察が可能で盲点の少ない側視型対物光学
系を、小型の光学系によって実現することを目的とす
る。また本発明は、内視鏡の側視型対物光学系を、小型
で視野の広い光学系によって実現することを目的とす
る。
【０００６】
【発明の概要】本発明の側視型対物光学系は、正のパワ
ーを有する結像光学系と；この結像光学系の前方に位置
する光学部材と；を有し、上記光学部材は、結像光学系
の斜め前方から光束を取り入れる入射面と；この入射面
から入射した光束を前方に向けて反射する凹面からなる
第一反射面と；結像光学系の光軸上に位置し、この第一
反射面で反射した光束を結像光学系に向けて反射する凹
面からなる第二反射面と；この第二反射面で反射した光
束を結像光学系に向けて出射する出射面と；を有するこ
とを特徴としている。
ーを有する結像光学系と；この結像光学系の前方に位置
する光学部材と；を有し、上記光学部材は、結像光学系
の斜め前方から光束を取り入れる入射面と；この入射面
から入射した光束を前方に向けて反射する凹面からなる
第一反射面と；結像光学系の光軸上に位置し、この第一
反射面で反射した光束を結像光学系に向けて反射する凹
面からなる第二反射面と；この第二反射面で反射した光
束を結像光学系に向けて出射する出射面と；を有するこ
とを特徴としている。
【０００７】この側視型対物光学系において、入射面
は、球面によっても円筒面によっても構成することがで
きる。さらに、入射面と出射面はともに、正の面パワー
を有していることが望ましい。
は、球面によっても円筒面によっても構成することがで
きる。さらに、入射面と出射面はともに、正の面パワー
を有していることが望ましい。
【０００８】上記の側視型対物光学系において、上記入
射面が上記結像光学系の被写界深度内になるように、上
記入射面、第一反射面、第二反射面および結像光学系の
形状が設定されていると、入射面に接触している被写体
を観察することができる。
射面が上記結像光学系の被写界深度内になるように、上
記入射面、第一反射面、第二反射面および結像光学系の
形状が設定されていると、入射面に接触している被写体
を観察することができる。
【０００９】また、本発明の内視鏡の側視型対物光学系
は、イメージセンサと;体腔内の被検部の像をイメージ
センサ上に結像させる対物光学系と；を体内挿入部に収
納した内視鏡であって、上記対物光学系は、結像光学系
と；この結像光学系の前方に位置する光学部材と；を有
し、上記光学部材は、結像光学系の斜め前方から光束を
取り入れる入射面と；この入射面から入射した光束を前
方に向けて反射する凹面からなる第一反射面と；結像光
学系の光軸上に位置し、この第一反射面で反射した光束
を結像光学系に向けて反射する凹面からなる第二反射面
と；この第二反射面で反射した光束を結像光学系に向け
て出射する出射面と；を有することを特徴としている。
は、イメージセンサと;体腔内の被検部の像をイメージ
センサ上に結像させる対物光学系と；を体内挿入部に収
納した内視鏡であって、上記対物光学系は、結像光学系
と；この結像光学系の前方に位置する光学部材と；を有
し、上記光学部材は、結像光学系の斜め前方から光束を
取り入れる入射面と；この入射面から入射した光束を前
方に向けて反射する凹面からなる第一反射面と；結像光
学系の光軸上に位置し、この第一反射面で反射した光束
を結像光学系に向けて反射する凹面からなる第二反射面
と；この第二反射面で反射した光束を結像光学系に向け
て出射する出射面と；を有することを特徴としている。
【００１０】さらに、本発明の内視鏡の側視型対物光学
系は、イメージセンサと；体腔内の被検部の像をイメー
ジセンサ上に結像させる対物光学系と；イメージセンサ
による像を無線送信する電気回路と；を密閉カプセル内
に収納した内視鏡であって、上記対物光学系は、結像光
学系と；この結像光学系の前方に位置する光学部材と；
を有し、上記光学部材は、結像光学系の斜め前方から光
束を取り入れる入射面と；この入射面から入射した光束
を前方に向けて反射する凹面からなる第一反射面と；結
像光学系の光軸上に位置し、この第一反射面で反射した
光束を結像光学系に向けて反射する凹面からなる第二反
射面と；この第二反射面で反射した光束を結像光学系に
向けて出射する出射面と；を有することを特徴としてい
る。
系は、イメージセンサと；体腔内の被検部の像をイメー
ジセンサ上に結像させる対物光学系と；イメージセンサ
による像を無線送信する電気回路と；を密閉カプセル内
に収納した内視鏡であって、上記対物光学系は、結像光
学系と；この結像光学系の前方に位置する光学部材と；
を有し、上記光学部材は、結像光学系の斜め前方から光
束を取り入れる入射面と；この入射面から入射した光束
を前方に向けて反射する凹面からなる第一反射面と；結
像光学系の光軸上に位置し、この第一反射面で反射した
光束を結像光学系に向けて反射する凹面からなる第二反
射面と；この第二反射面で反射した光束を結像光学系に
向けて出射する出射面と；を有することを特徴としてい
る。
【００１１】上記の内視鏡の側視型対物光学系におい
て、上記入射面は、球面によっても円筒面によっても構
成することができる。さらに、入射面と出射面はとも
に、正の面パワーを有していることが望ましい。
て、上記入射面は、球面によっても円筒面によっても構
成することができる。さらに、入射面と出射面はとも
に、正の面パワーを有していることが望ましい。
【００１２】上記の側視型対物光学系において、上記入
射面が上記結像光学系の被写界深度内になるように、上
記入射面、第一反射面、第二反射面および結像光学系の
形状が設定されていると、入射面に接触している被写体
を観察することができる。
射面が上記結像光学系の被写界深度内になるように、上
記入射面、第一反射面、第二反射面および結像光学系の
形状が設定されていると、入射面に接触している被写体
を観察することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図示実施形態に基づいて本
発明を説明する。図１から図４は、本発明の側視型対物
光学系を適用した第１の実施形態によるカプセル内視鏡
の断面を示している。図１に示すように、本カプセル内
視鏡は、前方から先端部材３０、光学部材４０、筒状ケ
ース１２の順に接着されて、滑らかな外形の密閉カプセ
ル１０が形成されている。先端部材３０は、光学部材４
０の前方に隙間なく接着され、光学部材４０から滑らか
に連続する外形に形成されている。筒状ケース１２は光
学部材４０の後方に隙間なく接着され、内部には回路部
（電気回路）２０が収納されている。回路部２０の前面
には、光学部材４０の後方に位置して正のパワーを有す
る結像光学系４５が固定されている。光学部材４０はガ
ラスまたはプラスチックからなる単一部材で形成されて
いる。光学部材４０の斜め前方には入射面４１が形成さ
れている。光学部材４０の内部には、入射面４１に向か
い投光する光源２１が、結像光学系４５の光軸を挟んで
入射面４１の反対側に固定されている。この光源２１に
は回路部２０から電力を供給するリード線２２が接続し
ている。
発明を説明する。図１から図４は、本発明の側視型対物
光学系を適用した第１の実施形態によるカプセル内視鏡
の断面を示している。図１に示すように、本カプセル内
視鏡は、前方から先端部材３０、光学部材４０、筒状ケ
ース１２の順に接着されて、滑らかな外形の密閉カプセ
ル１０が形成されている。先端部材３０は、光学部材４
０の前方に隙間なく接着され、光学部材４０から滑らか
に連続する外形に形成されている。筒状ケース１２は光
学部材４０の後方に隙間なく接着され、内部には回路部
（電気回路）２０が収納されている。回路部２０の前面
には、光学部材４０の後方に位置して正のパワーを有す
る結像光学系４５が固定されている。光学部材４０はガ
ラスまたはプラスチックからなる単一部材で形成されて
いる。光学部材４０の斜め前方には入射面４１が形成さ
れている。光学部材４０の内部には、入射面４１に向か
い投光する光源２１が、結像光学系４５の光軸を挟んで
入射面４１の反対側に固定されている。この光源２１に
は回路部２０から電力を供給するリード線２２が接続し
ている。
【００１４】本カプセル内視鏡の対物光学系は、光学部
材４０と結像光学系４５とから構成されている。光学部
材４０は、図１、図２および図４に示すように、入射面
４１、第一反射面４２および第二反射面４３の３面を備
えている。入射面４１は球面からなっている。第一反射
面４２および第二反射面４３は凹面で形成された内面反
射面からなっている。出射面４６は、結像光学系４５の
光軸と垂直な平面として形成されている。結像光学系４
５は、光軸が筒状ケース１２の中心軸に対して偏心して
いて、入射面４１と光源２１の中間部に位置するよう固
定されている。
材４０と結像光学系４５とから構成されている。光学部
材４０は、図１、図２および図４に示すように、入射面
４１、第一反射面４２および第二反射面４３の３面を備
えている。入射面４１は球面からなっている。第一反射
面４２および第二反射面４３は凹面で形成された内面反
射面からなっている。出射面４６は、結像光学系４５の
光軸と垂直な平面として形成されている。結像光学系４
５は、光軸が筒状ケース１２の中心軸に対して偏心して
いて、入射面４１と光源２１の中間部に位置するよう固
定されている。
【００１５】回路部２０は、観察像を外部へ送信するた
めの電気部品（イメージセンサ２３、イメージセンサ用
電気部品２４、送信アンテナ２５、バッテリー２６、送
信アンプ２７、電源スイッチ２８）を備え、円筒状に形
成されて筒状ケース１２内の回路支持枠２９に固定され
ている。後方が半球状に閉塞した筒状ケース１２はその
後端に、水密保持可能なＯリング１４を保持した貫通穴
１３が設けてあり、回路部２０の後部に備えられた電源
スイッチ２８が、密閉カプセル１０の外部から、この貫
通穴１３を介して操作可能に配置されている。カプセル
内視鏡の使用時にはこの電源スイッチ２８によって電源
がオンオフされる。
めの電気部品（イメージセンサ２３、イメージセンサ用
電気部品２４、送信アンテナ２５、バッテリー２６、送
信アンプ２７、電源スイッチ２８）を備え、円筒状に形
成されて筒状ケース１２内の回路支持枠２９に固定され
ている。後方が半球状に閉塞した筒状ケース１２はその
後端に、水密保持可能なＯリング１４を保持した貫通穴
１３が設けてあり、回路部２０の後部に備えられた電源
スイッチ２８が、密閉カプセル１０の外部から、この貫
通穴１３を介して操作可能に配置されている。カプセル
内視鏡の使用時にはこの電源スイッチ２８によって電源
がオンオフされる。
【００１６】本カプセル内視鏡は、被験者が嚥下して体
内管腔に導入される。管腔は通常つぶれた状態であるか
ら、管腔内のカプセル内視鏡は、その長手方向が管腔の
軸方向と一致した姿勢となり、管腔壁がカプセル表面、
特に側面に密着する。つまり、光学部材４０の表面に密
着した管腔壁が本カプセル内視鏡における観察対象とな
るので、対物光学系は、入射面４１が結像光学系４５の
被写界深度内になるように設定されている。
内管腔に導入される。管腔は通常つぶれた状態であるか
ら、管腔内のカプセル内視鏡は、その長手方向が管腔の
軸方向と一致した姿勢となり、管腔壁がカプセル表面、
特に側面に密着する。つまり、光学部材４０の表面に密
着した管腔壁が本カプセル内視鏡における観察対象とな
るので、対物光学系は、入射面４１が結像光学系４５の
被写界深度内になるように設定されている。
【００１７】光源２１は直接観察範囲を照明しているの
で、反射による光量損失がなく明るい像を得ることがで
きる。光源２１により直接照明光を受けた観察範囲の像
は、結像光学系４５の斜め前方に備えられている入射面
４１から入射し、凹面からなる第一反射面４２で前方へ
向けて反射され、収束する。この反射光は凹面からなる
第２内面反射面で結像光学系４５へ向けて反射されてさ
らに収束し、出射面４６から出射して結像光学系４５に
入射し、イメージセンサ２３上に結像する。回路部２０
で行われる像の処理や信号の送受信については、本発明
の要旨に関係がないのでここでは説明を省略する。
で、反射による光量損失がなく明るい像を得ることがで
きる。光源２１により直接照明光を受けた観察範囲の像
は、結像光学系４５の斜め前方に備えられている入射面
４１から入射し、凹面からなる第一反射面４２で前方へ
向けて反射され、収束する。この反射光は凹面からなる
第２内面反射面で結像光学系４５へ向けて反射されてさ
らに収束し、出射面４６から出射して結像光学系４５に
入射し、イメージセンサ２３上に結像する。回路部２０
で行われる像の処理や信号の送受信については、本発明
の要旨に関係がないのでここでは説明を省略する。
【００１８】第２の実施形態を図５から図８に示す。本
実施形態の対物光学系は図５および図６に示すように、
光軸に直交する中心軸を有する円筒面により入射面４１
を構成していて、入射面４１を球面により構成した第１
の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
実施形態の対物光学系は図５および図６に示すように、
光軸に直交する中心軸を有する円筒面により入射面４１
を構成していて、入射面４１を球面により構成した第１
の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００１９】以上の実施形態は、本発明による側視型対
物光学系を、カプセル内視鏡の対物光学系に適用した
が、内視鏡一般、すなわち体内挿入部と体外に位置させ
る操作部とを有する内視鏡にも適用できることはもちろ
んである。さらには、対物光学系一般に適用することも
可能である。
物光学系を、カプセル内視鏡の対物光学系に適用した
が、内視鏡一般、すなわち体内挿入部と体外に位置させ
る操作部とを有する内視鏡にも適用できることはもちろ
んである。さらには、対物光学系一般に適用することも
可能である。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明の側視型対物光学
系によれば、反射面の組み合わせにより、光学系の全長
を短くすることができるので、小さな反射スペースで広
角な観察が可能な小型の対物光学系が実現する。また本
発明の対物光学系を内視鏡に適用すれば、内視鏡の軸方
向に直交する周囲方向の広角にわたる観察が可能な小型
の内視鏡を得ることができる。
系によれば、反射面の組み合わせにより、光学系の全長
を短くすることができるので、小さな反射スペースで広
角な観察が可能な小型の対物光学系が実現する。また本
発明の対物光学系を内視鏡に適用すれば、内視鏡の軸方
向に直交する周囲方向の広角にわたる観察が可能な小型
の内視鏡を得ることができる。
【図１】本発明による第１の実施形態を示すカプセル内
視鏡全体の断面図である。
視鏡全体の断面図である。
【図２】図１におけるII−II断面図である。
【図３】図１におけるIII−III断面図である。
【図４】図１におけるIV−IV断面図である。
【図５】本発明による第２の実施形態を示すカプセル内
視鏡全体の断面図である。
視鏡全体の断面図である。
【図６】図５におけるVI−VI断面図である。
【図７】図５におけるVII−VII断面図である。
【図８】図５におけるVIII−VIII断面図である。
１０ 密閉カプセル １２ 筒状ケース １３ 貫通穴 １４ Ｏリング ２０ 回路部（電気回路） ２１ 光源 ２２ リード線 ２３ イメージセンサ ２４ イメージセンサ用電気部品 ２５ 送信アンテナ ２６ バッテリー ２７ 送信アンプ ２８ 電源スイッチ ２９ 回路支持枠 ３０ 先端部材 ４０ 光学部材 ４１ 入射面 ４２ 第一反射面 ４３ 第二反射面 ４５ 結像光学系 ４６ 出射面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二ノ宮 一郎 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 (72)発明者 中島 雅章 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 (72)発明者 伏見 正寛 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 (72)発明者 中西 太一 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 (72)発明者 大原 健一 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H040 BA01 CA22 DA00 DA12 GA02 2H087 KA10 TA01 TA04
Claims (11)
- 【請求項１】 正のパワーを有する結像光学系と；この
結像光学系の前方に位置する光学部材と；を有し、 上記光学部材は、結像光学系の斜め前方から光束を取り
入れる入射面と；この入射面から入射した光束を前方に
向けて反射する凹面からなる第一反射面と；結像光学系
の光軸上に位置し、この第一反射面で反射した光束を結
像光学系に向けて反射する凹面からなる第二反射面と；
この第二反射面で反射した光束を結像光学系に向けて出
射する出射面と；を有することを特徴とする側視型対物
光学系。 - 【請求項２】 請求項１記載の側視型対物光学系におい
て、入射面は、球面である側視型対物光学系。 - 【請求項３】 請求項１記載の側視型対物光学系におい
て、入射面は、円筒面である側視型対物光学系。 - 【請求項４】 請求項１から３いずれか１項記載の側視
型対物光学系において、入射面は、正の面パワーを有し
ている側視型対物光学系。 - 【請求項５】 請求項１から４いずれか１項記載の側視
型対物光学系において、上記入射面が上記結像光学系の
被写界深度内になるように、上記入射面、第一反射面、
第二反射面および結像光学系の形状が設定されている側
視型対物光学系。 - 【請求項６】 イメージセンサと;体腔内の被検部の像
をイメージセンサ上に結像させる対物光学系と；を体内
挿入部に収納した内視鏡であって、 上記対物光学系は、 結像光学系と；この結像光学系の前方に位置する光学部
材と；を有し、 上記光学部材は、結像光学系の斜め前方から光束を取り
入れる入射面と；この入射面から入射した光束を前方に
向けて反射する凹面からなる第一反射面と；結像光学系
の光軸上に位置し、この第一反射面で反射した光束を結
像光学系に向けて反射する凹面からなる第二反射面と；
この第二反射面で反射した光束を結像光学系に向けて出
射する出射面と；を有することを特徴とする内視鏡の側
視型対物光学系。 - 【請求項７】 イメージセンサと；体腔内の被検部の像
をイメージセンサ上に結像させる対物光学系と；イメー
ジセンサによる像を無線送信する電気回路と；を密閉カ
プセル内に収納した内視鏡であって、 上記対物光学系は、 結像光学系と；この結像光学系の前方に位置する光学部
材と；を有し、 上記光学部材は、結像光学系の斜め前方から光束を取り
入れる入射面と；この入射面から入射した光束を前方に
向けて反射する凹面からなる第一反射面と；結像光学系
の光軸上に位置し、この第一反射面で反射した光束を結
像光学系に向けて反射する凹面からなる第二反射面と；
この第二反射面で反射した光束を結像光学系に向けて出
射する出射面と；を有することを特徴とする内視鏡の側
視型対物光学系。 - 【請求項８】 請求項６または７記載の内視鏡の側視型
対物光学系において、入射面は、球面である内視鏡の側
視型対物光学系。 - 【請求項９】 請求項６または７記載の内視鏡の側視型
対物光学系において、入射面は、円筒面である内視鏡の
側視型対物光学系。 - 【請求項１０】 請求項６から９いずれか１項記載の内
視鏡の側視型対物光学系において、入射面は、正の面パ
ワーを有している内視鏡の側視型対物光学系。 - 【請求項１１】 請求項６から１０いずれか１項記載の
内視鏡の側視型対物光学系において、上記入射面が上記
結像光学系の被写界深度内になるように、上記入射面、
第一反射面、第二反射面および結像光学系の形状が設定
されている内視鏡の側視型対物光学系。
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|---|---|---|---|
| JP2000218235A JP4373586B2 (ja) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | カプセル内視鏡の側視型対物光学系 |
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|---|---|---|---|---|
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