JP2843311B2 - 小型の広角レンズ - Google Patents
小型の広角レンズInfo
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Description
ズ」に関する。この広角レンズはコンパクトカメラやデ
ジタルカメラに使用する撮影レンズに適している。
納機構」が採用されるようになり、それに伴い、カメラ
不使用時における収納状態でのレンズ系の「全厚」を小
さくすることが要請されている。
下の3点に集約される。即ち、F2.8/28mm仕様
で「撮影レンズとしての高性能が達成される」こと、前
玉径・後玉径を大きくせずに「周辺光量を確保できる」
こと、バックフォーカスを大きくせずに沈胴機構等の
「レンズ収納機構を簡素化」することである。
開平5−134175号公報開示のものが知られてい
る。しかし、F2.8/28mm仕様で収納時のレンズ
全厚:Dと焦点距離:fとの比:D/fは、0.803
〜0.954で、収納時のコンパクト性は必ずしも十分
ではない。
情に鑑み、収納時のレンズ系の全厚が薄く、しかも性能
良好な小型の広角レンズの実現を課題とする。
を組付け公差に対して鈍化し、生産性の向上を図ること
を課題とする。
ンズは、図1に示すように、物体側(図の左方)から像
側へ向かって、第1レンズ成分L1〜第4レンズ成分L
4を配列し、第2レンズ成分L2と第3レンズ成分L3
との間に絞りSを配備してなる。
物体側から数えて第J番目のレンズをL(I,J)とする。
L(1,1)により構成されて負の屈折力:φ1を有する。
第2レンズ成分L2は、1枚の正レンズL(2,1)と1枚
の負レンズL(2,2)とで構成され、レンズ成分として正
の屈折力:φ2を有する。第3レンズ成分L3は、物体
側から順に、1枚の負レンズL(3,1)、1枚の正レンズ
L(3,2)、1枚の負レンズL(3,3)を配備して構成さ
れ、レンズ成分として正の屈折力:φ3を有する。
により構成されて負の屈折力:φ4を有する。
ズL(I,J)の屈折率:N{L(I,J)}及びアッベ数:ν
{L(I,J)}が、第2レンズ成分L2および第3レンズ成
分L3に就き、条件: (3) 1.7<{N{L(2,1)}+N{L(3,2)}/2 (4) 7<ν{L(2,1)}−ν{L(2,2)} を満足することができる(請求項2)。図1において、
上記N{L(2,1)},N{L(3,2)}はそれぞれN2,N5で
あり、ν{L(2,1)},ν{L(2,2)}はそれぞれ、ν2,
ν3である。
数えて第K番目の屈折面の曲率半径を、R(I,K)とす
る。
第4レンズ成分L4を負の単レンズとし、その少なくと
も第1面(物体側の面)を「周辺に近づくに連れて発散
作用の強くなる非球面」とし、第4レンズ成分L4が、
条件: (5) −6<{R(4,1)+R(4,2)}/{R(4,1)−R(4,2)}<2 を満足するように構成できる(請求項3)。
角レンズにおける、第4レンズ成分L4を図3に例示す
るように「物体側の面に薄い樹脂層PLを形成され、樹
脂層PLの表面を非球面形状としたハイブリッドレン
ズ」とすることができる。この場合、第4レンズ成分L
4は、樹脂層PLの表面(非球面)、物体側レンズ面
(球面)および像側レンズ面(球面)の3面を有し、曲
率半径は図のように、物体側から順にR(4,1),R(4,
2),R(4,3)となる。勿論、R(4,1)は「近軸曲率半
径」である。
(4,1)と像側レンズ面の曲率半径:R(4,3)が、条件: (5A) −6<{R(4,1)+R(4,3)}/{R(4,1)−R(4,3)}<2 を満足するように構成することができる(請求項4)。
おいては、第4レンズ成分L4を負の単レンズとしてそ
のレンズ面に非球面を採用しても良いし、第4レンズ成
分をハイブリッドレンズとし、その樹脂層表面に非球面
を採用しても良いのである。
ンズにおいて、第3レンズ成分L3を構成する負レンズ
L(3,1),L(3,2),L(3,3)を、図2に例示するよう
に、強い曲率を持つ面を物体側に向けた凹レンズL(3,
1)と、両凸レンズL(3,2)と、凹レンズL(3,3)として
構成し、これらのうち両凸レンズL(3,2)と凹レンズL
(3,3)とを張り合わせた「接合レンズ」とすることがで
きる。
凸レンズL(3,2)とに挾まれる空気レンズの屈折力:φ
Aおよび全系の屈折力:φが、条件: (6) 0.2<φA/φ<1.8 を満足するようにすることができる(請求項5)。
の広角レンズにおいて、第3レンズ成分L3を、図1に
例示するように「両凹レンズL(3,1)と、両凸レンズL
(3,2)と、凹メニスカスレンズL(3,3)とを張り合わせ
た接合レンズ」として構成し、両凹レンズL(3,1)と両
凸レンズL(3,2)との接合面の屈折力:φCと全系の屈
折力:φが、条件: (7) 0.15<φC/φ<0.5 を満足するようにすることができる(請求項6)。
ンズにおいて、第1レンズ成分L1が、条件: (8) −1<{R(1,1)+R(1,2)}/{R(1,1)−R(1,2)}<0 を満足するようにすることができる(請求項7)。
φ1〜φ4の配置として、高性能を実現し易い「負・正・
正・負」の対称型を採用している。しかし、レンズ形状
も対称型にしたのでは、前述の「D/f」を小さくする
ことが困難である。
〜φ4が上記条件(1),(2)を満足するようにする
とともに、第1レンズ成分L1を負メニスカスレンズと
せずに「両凹レンズ」とすることにより、収納時の全厚
の減少(薄肉化)と高性能との両立を図った。
とは、レンズ系全長のコンパクト化には不利であるが、
この発明では第4レンズ成分L4にも強い負の屈折力を
分担させることにより部分的には「テレフォト系」と
し、全長短縮を実現している。第1レンズ成分L1の物
体側面を凹面とすることにより「入射瞳を物体側へ移
動」させ、前玉径を大きくすること無く「周辺光量を確
保する」ことができる。
レンズ成分L4の「パワー比」を規定する。この発明の
ようなレンズ構成を採用した場合、絞りSよりも物体側
にあるレンズの厚みを薄型化することが難しい。この場
合、パワー配置の対称性に関する「梃子の原理」と高性
能・全長の薄型化の要請とにより、上記パワー比に対す
る好ましい範囲が定まる。
対称性が崩れ、像面湾曲の補正が困難になり、歪曲収差
が「糸巻形状」で過大となる。上限を超えると、レンズ
全長(第1面から像面に到る距離)が小さくならず、収
納時の全厚は薄型にできても沈胴等の収納のための移動
量が大きくなり、レンズ収納のための機構が複雑化して
しまう。
レンズ成分L3の「パワー比」を規定している。この条
件(2)は、レンズ系のコンパクト性と高性能とを両立
させるための条件である。
カスが大きくなり、上限を超えると球面収差が過大とな
って補正困難になる。
あるが、7枚のレンズのうちで凸レンズは2枚(L(2,
1)とL(3,2))であり、これら2枚の凸レンズでの収差
発生を抑えることが高性能化・組付け誤差による性能劣
化の鈍化につながる。
和が大きくなって非点収差と像面湾曲が負になり、補正
困難になる。また、第2レンズ成分L2や第3レンズ成
分L3に接合レンズがある場合に、条件(3)の下限を
超えた状態で所定のパワーを達成しようとすると、接合
面の曲率が大きくなり、レンズのコバ厚を確保するのが
困難で研磨も難しく、全厚も大きくなる。
収差の補正を行なうことで軸上と倍率の色収差補正を両
立させることができる。
2に要求される条件であり、下限を超えると、第1レン
ズ成分L1の材料選択だけは、絞りより物体側での色収
差の補正が不足となるか、パワー配置がくずれる。また
第2レンズ成分を接合レンズとする場合に、接合面の曲
率が大きくなり、凸レンズのコバ厚を確保するため、絞
りSよりも物体側を薄型にする効果が減少する。
く、且つ像面に近いので、第4レンズ成分L4を透過す
る光束は狭幅になる。このため「コマ収差」の発生を抑
えながら像面を制御しやすい。従って、第4レンズ成分
に「非球面」を採用することは有効で、非球面を「周辺
部に近づくに連れて発散作用の強くなる非球面形状」と
することにより、アンダーになりがちな像面湾曲の補正
が可能になる。
ンズ成分L4の周縁光束(上光線)の発散作用が強すぎ
て、コマ収差の補正が困難になる。また第4レンズ成分
L4の物体側面の曲率:R(4,1)が強くなりすぎてレン
ズの製造が難しくなり、全厚を薄くするのが困難にな
る。
の薄型化のためには有利であるが、像側面における下光
線の屈折角が過大となり、発散作用が強くなって外向き
のコマ収差の発生を招来しやすく、その補正が難しい。
付けられ、その物体側面はユニット内にあって、使用者
の手が直接にふれることがない。ハイブリッドレンズに
おける樹脂層の表面は傷つきやすいが、上記のように第
4レンズ成分L4の物体側面に樹脂層を形成すれば、物
理力による樹脂層の損傷を有効に防止できる。ハイブリ
ッドレンズはガラスレンズのレンズ面に直接に非球面を
形成するよりも容易に製造できるので、コスト低減上有
効である。
リッドレンズとする場合にも、勿論非球面は「周辺部に
向かうに連れて発散作用が強くなる」ように形成する。
樹脂層を形成される面の曲率:R(4,2)は球面の曲率で
ある。
とする場合にも、第4レンズ成分L4のガラス面を直接
非球面にする場合と同じ理由により、上記条件(5)と
同様の条件(5A)を満足するのが望ましい。
に、第3レンズ成分L3の両凸レンズL(3,2)と凹レン
ズL(3,3)とを張り合わせた接合レンズとする場合、凹
レンズL(3,1)と両凸レンズL(3,2)とに挾まれる「空
気レンズ」を収差補正に利用することができ、高性能の
達成に有効であるが、この場合、空気レンズの屈折力:
φAが重要な役割を果たす。
するものであり、条件(6)の下限を超えると、諸収
差、特に歪曲収差や非点収差係数を空気レンズが分担す
る役割が減少し、収差全体をバランスさせることが困難
になる。上限を超えると下光線の発散作用が過大とな
り、コマ収差が発生するほか、性能が第3レンズ成分L
3の組付け誤差に鋭敏になり、わずかな組付け誤差で性
能が大きく劣化する。
に、第3レンズ成分L3を、第3レンズ成分を構成する
3枚のレンズの接合レンズとして構成すると、第3レン
ズ成分L3自体の性能が製造誤差や偏心に対して極めて
鈍感になり、部品加工、ユニット組付け上大変有利にな
る。このとき、レンズL(3,1)とレンズL(3,2)との接
合面の屈折力:φCが重要な役割を果たす。
であり、下限を超えると、諸収差、特に歪曲収差や非点
収差係数を上記接合面が分担する役割が減少し、収差全
体をバランスさせることが困難になる。上限を超えると
接合面の曲率が大きくなり、レンズL(3,2)の加工が難
しくなる。
合面を多用すると、空気とレンズとの境界面が減るので
ゴースト対策として有効である。
レンズ」であるが、この両凹レンズの最終レンズとの絞
りに関する「対称性」を崩すことにより、広角レンズの
全厚の薄型化が達成される。
ズ成分L1の形状を規定し、下限を超えると、第1レン
ズ成分L1の物体側レンズ面の曲率が像側レンズ面の曲
率に比して大きくなりすぎるため、上記物体側レンズ面
で大きな発散作用が生じ、球面収差やコマ収差を他の面
で補正することが困難になる。条件(8)の上限を超え
ると第1レンズ成分L1の屈折力が不足気味となり、像
面湾曲の補正が困難になる。
場合、物体側の面に「周辺に近づくほど発散作用の強ま
る非球面」を採用するのが良い。このような非球面の採
用により、第2レンズ成分L2の最終面において発生す
る像面湾曲、コマ収差を補正しておくことが可能にな
る。
は、物体側から像側に向かって順次、第1〜第4レンズ
成分を配列し、第2レンズ成分と第3レンズ成分との間
に絞りを有してなり、第1レンズ成分は、両凹レンズに
より構成されて負の屈折力を有し、第2レンズ成分は、
正レンズ1枚と負レンズ1枚とで構成されて正の屈折力
を有し、第3レンズ成分は、物体側から順に、負レン
ズ、正レンズ、負レンズの順序に配された3枚のレンズ
により構成されて正の屈折力を有し、第4レンズ成分
は、負レンズにより構成されて負の屈折力を有し、第3
レンズ成分の各レンズの屈折率:N{L(3,1)}、N
{L(3,2)}、N{L(3,3)}が条件: (9) 0.1<N{L(3,2)}−{[N{L(3,1)}+N{L(3,3)}] /2} を満足することを特徴とする。
ズ成分は「正の屈折力」をもつのに、負レンズ:2枚と
正レンズ:1枚で構成される。このため、第3レンズ成
分の正の屈折力を、正レンズの屈折力を強く設定して実
現する必要があるため、収束性の収差が過剰に発生しや
すくなる。
正レンズの材質の屈折率を、負レンズの材質の屈折率に
比して大きくし、各レンズで収差分担のバランスを取
り、高性能を実現する条件である。条件(9)の下限を
越えると、特にペッツバール和が正で大になり、像面湾
曲が悪化して、広角を実現することが困難になる。
載の小型の広角レンズにおいても満足されることができ
(請求項9)、請求項3または4記載の小型の広角レン
ズにおいても満足されることができ(請求項10)、請
求項請求項5または6記載の小型の広角レンズにおいて
も満足されることができる(請求項11)。
ては、第3レンズ成分の2枚以上が張り合わせられて接
合レンズとなるが、接合面が収束性を有する面となるこ
とで、条件(9)の有効性が一段と高められる。
においても、第1レンズ成分が、条件(8)を満足する
ことができる(請求項12)。
体的な実施例を7例上げる。図1に示したように、物体
側から数えて第i番目の面(屈折面(樹脂層の面を含
む)のみならず絞りSの面を含む)の曲率半径(非球面
にあっては近軸曲率半径)をRiとし、上記第i番目の
面と第i+1番目の面との間の面間隔をDiとする。ま
た、物体側から数えて第j番目のレンズ(樹脂層を含
む)の材質の屈折率およびアッベ数をそれぞれNj,νj
とする。fは全系の焦点距離、F/No.は明るさ、ω
は半画角を表す。
標:X、光軸直交方向に座標:Yをとるとき、近軸曲率
半径をR、円錐定数をK、高次の係数をA,B,C,
D,...として、 X=(Y2/R)/[1+√{1−(1+K)(Y/R)2}]+A
・Y4+B・Y6+C・Y8+D・Y10 なる式におけるR,K,A,B,C,D,..を与えて
特定される曲線形状を光軸の回りに回転して得られる面
形状である。上記A〜Dの表記において、Eとそれに続
く数字は「10のべき乗」を表す。例えば「E−11」
とあれば、これは「10~11」を意味し、この数がその
直前の数値に掛かるのである。
−1.4150E−6,C= 4.4660E−8,D
=−6.1390E−10 第11面 K= 0.5327,A=−8.3178E−5,B=
2.8840E−6,C=−1.0011E−7,D
= 1.0731E−9 。
(3):1.8,条件(4):16.6,条件(5):
−3.6,条件(7):0.281 条件(8):−0.334,条件(9):0.2208
7 。
−1.4141E−6,C= 4.4671E−8,D
=−6.2712E−10 第11面 K= 0.8971,A=−5.8969E−5,B=
3.4204E−6,C=−1.2977E−7,D
= 1.8051E−9 。
(3):1.83,条件(4):10.9,条件
(5):−4.18,条件(7):0.38 条件(8):−0.167,条件(9):0.1897
85 。
2.4889E−6,C=−8.9139E−8,D
= 1.0759E−9 。
(3):1.81,条件(4):18.6,条件
(5):−3.35,条件(7):0.336,条件
(8):−0.528,条件(9):0.217175 上記実施例1〜3は請求項1,2,3,6,7,8,
9,10,11,12記載の発明の実施例であり、レン
ズ構成は図1に示すタイプである。
−8.4278E−7,C=−4.4788E−8,D
= 5.6849E−10 。
(3):1.83,条件(4):11.2,条件
(5):−0.788,条件(6):1.53,条件
(8):−0.524,条件(9):0.19377
。
−4.8847E−7,C=−4.1489E−8,D
= 5.6600E−10 。
(3):1.83,条件(4):13.1,条件
(5):−1.03,条件(6):1.51,条件
(8):−0.673,条件(9):0.204415 上記実施例4,5は、請求項1,2,3,5,7,8,
9,10,11,12記載の発明の実施例であり、レン
ズ構成は図2に示すタイプである。
−5.1823E−7,C=−3.9278E−8,D
= 5.1059E−10 。
(3):1.83,条件(4):13.3,条件(5
A):−1.46,条件(6):1.58,条件
(8):−0.873,条件(9):0.19407 実施例6は、請求項1,2,4,5,7,8,9,1
0,11,12記載の発明の実施例であり、レンズ構成
は図3に示すタイプである。
−6.4326E−7,C= 2.2068E−8,D
=−3.1662E−10 第12面 K= 0.5280,A=−9.3420E−5,B=
1.4922E−6,C=−7.0629E−8,D
= 7.4218E−10 。
(3):1.78,条件(4):25.8,条件(5
A):−3.1,条件(6):0.282 条件(8):−0.256,条件(9):0.1935
5 実施例7は、請求項1,2,4,5,7,8,9,1
0,11,12記載の発明の実施例であり、レンズ構成
は図4に示すタイプである。
る収差図を示す。各実施例とも、諸収差は十分に補正さ
れている。一般に、広角レンズの像面湾曲における球欠
方向は周辺ではプラス側へ湾曲させて性能を割り切る場
合が殆どであるが、上記各実施例では球欠方向が最周辺
においてもマイナス側でバランスを保っており、補正が
十分であることがわかる。
ば小型で性能のよい広角レンズを実現できる。この広角
レンズは、上記各実施例により明らかなように、極めて
性能が良く、しかもレンズ全長がコンパクトであるので
沈胴等による収納のための機構が簡素で足り、収納時の
全厚:Dと焦点距離:fとの比:D/fが0.549〜
0.651であり全厚が極めて小さい。
レンズ構成を説明するための図である。
レンズ構成を説明するための図である。
レンズ構成を説明するための図である。
レンズ構成の別例を示す図である。
Claims (12)
- 【請求項1】物体側から像側に向かって順次、第1〜第
4レンズ成分を配列し、第2レンズ成分と第3レンズ成
分との間に絞りを有してなり、 第1レンズ成分は、両凹レンズにより構成されて負の屈
折力:φ1を有し、 第2レンズ成分は、正レンズ1枚と負レンズ1枚とで構
成されて正の屈折力:φ2を有し、 第3レンズ成分は、物体側から順に、負レンズ、正レン
ズ、負レンズの順序に配された3枚のレンズにより構成
されて正の屈折力:φ3を有し、 第4レンズ成分は、負レンズにより構成されて負の屈折
力:φ4を有し、 上記屈折力:φ1〜φ4が、条件: (1) 0.7<φ1/φ4<2.5 (2) 1.8<φ2/φ3<7.0 を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項2】請求項1記載の小型の広角レンズにおい
て、 第Iレンズ成分において物体側から数えて第J番目のレ
ンズをL(I,J)とし、レンズL(I,J)の屈折率及びアッ
ベ数をそれぞれN{L(I,J)}及びν{L(I,J)}とすると
き、第2および第3レンズ成分に就き、条件: (3) 1.7<{N{L(2,1)}+N{L(3,2)}/2 (4) 7<ν{L(2,1)}−ν{L(2,2)} を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項3】請求項2記載の小型の広角レンズにおい
て、 第Iレンズ成分において物体側から数えて第K番目の屈
折面の曲率半径または近軸曲率半径を、R(I,K)とする
とき、 第4レンズ成分は負の単レンズであって、少なくとも第
1面が、周辺に近づくに連れて発散作用の強くなる非球
面であり、条件: (5) −6<{R(4,1)+R(4,2)}/{R(4,1)−R(4,2)}<2 を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項4】請求項2記載の小型の広角レンズにおい
て、 第4レンズ成分は、物体側の面に薄い樹脂層を形成され
上記樹脂層の表面を非球面形状としたハイブリッドレン
ズであって、樹脂層表面の近軸曲率半径:R(4,1)、像
側レンズ面の曲率半径:R(4,3)が、条件: (5A) −6<{R(4,1)+R(4,3)}/{R(4,1)−R(4,3)}<2 を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項5】請求項3または4記載の小型の広角レンズ
において、 第3レンズ成分が、強い曲率を持つ面を物体側に向けた
凹レンズL(3,1)と、両凸レンズL(3,2)と、凹レンズ
L(3,3)とにより構成され、両凸レンズL(3,2)と凹レ
ンズL(3,3)とは張り合わせられて接合レンズをなし、
凹レンズL(3,1)と両凸レンズL(3,2)とに挾まれる空
気レンズの屈折力:φAおよび全系の屈折力:φが、条
件: (6) 0.2<φA/φ<1.8 を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項6】請求項3または4記載の小型の広角レンズ
において、 第3レンズ成分が、両凹レンズL(3,1)と両凸レンズL
(3,2)と凹メニスカスレンズL(3,3)とを相互に張り合
わせてなる接合レンズであって、両凹レンズL(3,1)と
両凸レンズL(3,2)との接合面の屈折力:φCおよび全
系の屈折力:φが、条件: (7) 0.15<φC/φ<0.5 を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項7】請求項3または4記載の小型の広角レンズ
において、 第1レンズ成分が、条件: (8) −1<{R(1,1)+R(1,2)}/{R(1,1)−R(1,2)}<0 を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項8】物体側から像側に向かって順次、第1〜第
4レンズ成分を配列し、第2レンズ成分と第3レンズ成
分との間に絞りを有してなり、 第1レンズ成分は、両凹レンズにより構成されて負の屈
折力を有し、 第2レンズ成分は、正レンズ1枚と負レンズ1枚とで構
成されて正の屈折力を有し、 第3レンズ成分は、物体側から順に、負レンズ、正レン
ズ、負レンズの順序に配された3枚のレンズにより構成
されて正の屈折力を有し、 第4レンズ成分は、負レンズにより構成されて負の屈折
力を有し、 第3レンズ成分の各レンズの屈折率:N{L(3,1)}、
N{L(3,2)}、N{L(3,3)}が条件: (9) 0.1<N{L(3,2)}−{[N{L(3,1)}+N{L(3,3)}] /2} を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項9】請求項1または2記載の小型の広角レンズ
において、 第3レンズ成分の各レンズの屈折率:N{L(3,1)}、
N{L(3,2)}、N{L(3,3)}が条件: (9) 0.1<N{L(3,2)}−{[N{L(3,1)}+N{L(3,3)}] /2} を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項10】請求項3または4記載の小型の広角レン
ズにおいて、 第3レンズ成分の各レンズの屈折率:N{L(3,1)}、
N{L(3,2)}、N{L(3,3)}が条件: (9) 0.1<N{L(3,2)}−{[N{L(3,1)}+N{L(3,3)}] /2} を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項11】請求項5または6記載の小型の広角レン
ズにおいて、 第3レンズ成分の各レンズの屈折率:N{L(3,1)}、
N{L(3,2)}、N{L(3,3)}が条件: (9) 0.1<N{L(3,2)}−{[N{L(3,1)}+N{L(3,3)}] /2} を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。 - 【請求項12】請求項10記載の小型の広角レンズにお
いて、 第1レンズ成分が、条件: (8) −1<{R(1,1)+R(1,2)}/{R(1,1)−R(1,2)}<0 を満足することを特徴とする小型の広角レンズ。
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Family
ID=26576157
Family Applications (1)
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JP8339406A Expired - Lifetime JP2843311B2 (ja) | 1995-12-26 | 1996-12-19 | 小型の広角レンズ |
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-
1996
- 1996-12-19 JP JP8339406A patent/JP2843311B2/ja not_active Expired - Lifetime
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