JP3360433B2 - 変倍レンズ - Google Patents
変倍レンズInfo
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- JP3360433B2 JP3360433B2 JP23391594A JP23391594A JP3360433B2 JP 3360433 B2 JP3360433 B2 JP 3360433B2 JP 23391594 A JP23391594 A JP 23391594A JP 23391594 A JP23391594 A JP 23391594A JP 3360433 B2 JP3360433 B2 JP 3360433B2
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- Japan
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主にビデオカメラに使
用する、全長の短い変倍レンズに関するものである。
用する、全長の短い変倍レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ビデオカメラに使用する変倍レン
ズは、全体として全体として正、負、負、正の屈折力配
置で、正の第１群を繰り出してフォーカシングを行う所
謂前玉繰り出し式ズームレンズから、全体として正、
負、正、正の屈折力配置で、固定の第３群の直前に絞り
を配置し、負の第２群を移動して主に変倍を行い、正の
第４群で焦点位置を調節する所謂インナーフォーカス式
ズームレンズへ移行することで、小型化とコスト低減と
を達成した。特に正の第３群を凸単レンズとして、少な
くともその１面を非球面とし、正の第４群を凹レンズと
凸レンズとで構成し、最も像側の面を非球面として、９
枚で構成した変倍レンズが、変倍比、明るさ、小型化お
よびコストのバランスが取れて、広く普及している。そ
の一例が例えば特開平３−３３７１０号公報（以下、同
公報の第１図に開示された技術を従来例１と記す）に開
示されており、この従来例１を図５に示す。
ズは、全体として全体として正、負、負、正の屈折力配
置で、正の第１群を繰り出してフォーカシングを行う所
謂前玉繰り出し式ズームレンズから、全体として正、
負、正、正の屈折力配置で、固定の第３群の直前に絞り
を配置し、負の第２群を移動して主に変倍を行い、正の
第４群で焦点位置を調節する所謂インナーフォーカス式
ズームレンズへ移行することで、小型化とコスト低減と
を達成した。特に正の第３群を凸単レンズとして、少な
くともその１面を非球面とし、正の第４群を凹レンズと
凸レンズとで構成し、最も像側の面を非球面として、９
枚で構成した変倍レンズが、変倍比、明るさ、小型化お
よびコストのバランスが取れて、広く普及している。そ
の一例が例えば特開平３−３３７１０号公報（以下、同
公報の第１図に開示された技術を従来例１と記す）に開
示されており、この従来例１を図５に示す。
【０００３】従来例１の構成では、第１群１から第４群
４の４つの群の屈折力配置には、あまり自由度が無く、
全長を短縮する目的には、十分ではなかった。
４の４つの群の屈折力配置には、あまり自由度が無く、
全長を短縮する目的には、十分ではなかった。
【０００４】従来例１より全長を短くすることを目的と
した技術が、例えば特開平４−１０４１１４号公報（以
下、同公報の第１１図に開示された技術を従来例２と記
す）が開示されており、この従来例２を図６に示す。従
来例２は、従来例１の構成を基本に、第３群のレンズ構
成を工夫して第３群と第４群とで望遠タイプを構成し
て、第３群から像面までの長さを短くするとともに、絞
りを第３群の間に配置して、第１群から第３群までの長
さを短縮し、第３群に入射する光束の広がりも抑えて、
全体を短縮している。
した技術が、例えば特開平４−１０４１１４号公報（以
下、同公報の第１１図に開示された技術を従来例２と記
す）が開示されており、この従来例２を図６に示す。従
来例２は、従来例１の構成を基本に、第３群のレンズ構
成を工夫して第３群と第４群とで望遠タイプを構成し
て、第３群から像面までの長さを短くするとともに、絞
りを第３群の間に配置して、第１群から第３群までの長
さを短縮し、第３群に入射する光束の広がりも抑えて、
全体を短縮している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来例１と従来例２とを比較すると、従来例２でレンズ枚
数が１枚増えていることが分かる。従来例２では第３群
又は第４群の少なくとも１つのレンズが非球面を有する
か不均質媒質からなることを特徴としているが、小型化
を追及すると、第３群と第４群の両方に非球面か不均質
媒質を取り入れる必要があることが分かり、従来例１に
比べて球面レンズ１枚分コストが高くなってしまう。ビ
デオカメラ市場では、低価格化競争が激しく、コストの
増加は極力避けなければならない。
来例１と従来例２とを比較すると、従来例２でレンズ枚
数が１枚増えていることが分かる。従来例２では第３群
又は第４群の少なくとも１つのレンズが非球面を有する
か不均質媒質からなることを特徴としているが、小型化
を追及すると、第３群と第４群の両方に非球面か不均質
媒質を取り入れる必要があることが分かり、従来例１に
比べて球面レンズ１枚分コストが高くなってしまう。ビ
デオカメラ市場では、低価格化競争が激しく、コストの
増加は極力避けなければならない。
【０００６】本発明は、従来例２と同様の小型を達成す
るとともに、コストの増加を極力抑えて、小型化とコス
トにおいて、競争力の強い変倍レンズを提供することを
目的とする。
るとともに、コストの増加を極力抑えて、小型化とコス
トにおいて、競争力の強い変倍レンズを提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の構成を、以下に
説明する。
説明する。
【０００８】請求項１に記載の構成は、物体側より順に
正の屈折力を有する第１群と、負の屈折力を有する第２
群とよりなる変倍系と、正の屈折力を有し常時固定の第
３群と、正の屈折力を有し変倍時および被写体距離の変
化等の時に焦点位置を調節するために可動である第４群
とよりなる変倍レンズにおいて、前記第３群が物体側よ
り順に凸レンズおよび凸レンズと凹レンズとの接合凹レ
ンズとにて構成され、前記凸レンズと接合凹レンズとの
間に絞りを配置し、前記第４群が物体側より順に屈折力
の弱いレンズと両凸レンズとにて構成され、前記第３群
の少なくとも１つの面および前記第４群の屈折力の弱い
レンズの少なくとも１つの面が非球面であることを特徴
とする。
正の屈折力を有する第１群と、負の屈折力を有する第２
群とよりなる変倍系と、正の屈折力を有し常時固定の第
３群と、正の屈折力を有し変倍時および被写体距離の変
化等の時に焦点位置を調節するために可動である第４群
とよりなる変倍レンズにおいて、前記第３群が物体側よ
り順に凸レンズおよび凸レンズと凹レンズとの接合凹レ
ンズとにて構成され、前記凸レンズと接合凹レンズとの
間に絞りを配置し、前記第４群が物体側より順に屈折力
の弱いレンズと両凸レンズとにて構成され、前記第３群
の少なくとも１つの面および前記第４群の屈折力の弱い
レンズの少なくとも１つの面が非球面であることを特徴
とする。
【０００９】請求項２に記載の構成は、請求項１に記載
の変倍レンズにおいて、前記第４群の屈折力の弱いレン
ズの材質をプラスチックとしたことを特徴とする。
の変倍レンズにおいて、前記第４群の屈折力の弱いレン
ズの材質をプラスチックとしたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の目的を達成するため、上記の各構成要
件により、以下の改善作用が得られる。
件により、以下の改善作用が得られる。
【００１１】請求項１に記載の構成は、全長を短縮する
ための構成要件で、第３群を物体側より順に凸レンズ、
凸レンズおよび凹レンズの３枚構成にして主点を物体側
に寄せて全長の短縮を図るとともに、２番目の凸レンズ
と凹レンズとを接合して偏心に対する敏感度を下げる。
また２番目の凸レンズより凹レンズの外径が大きい、段
差のある接合レンズとし、凹レンズを鏡筒で保持する構
造にすることで、２番目の凸レンズの外径を小さくし、
厚みを加工能力の限界まで薄くすることが出来る。絞り
を第３群の間に配置することで、望遠端で第２群と第３
群の間に絞り空間を開ける必要が無くなり、第１群と第
３群を近づけるとともに、第３群に入射する光束の広が
りを抑えてバックフォーカスが不要に長く伸びることを
避けられる。第４群は、主な屈折力を球面のみの両凸レ
ンズに持たせ、収差補正のために不可欠な非球面を屈折
力の弱いレンズに取り入れることで、非球面を形成する
材質の選択の幅を広げる効果を得る。使用する撮像素子
の特性によっては、射出瞳位置が像面に近すぎると周辺
光量不足の原因になるが、第４群の主な屈折力が後ろ寄
りになるため、射出瞳位置を適度に遠ざけることと、全
長の短縮を両立出来る。射出瞳位置を適度に遠ざけるた
めに、第３群と第４群は接近させるのに制限があり、第
３群と第４群の両凸レンズの間に屈折力の弱いレンズを
配置することが、全長を短縮する妨げにはならない。
ための構成要件で、第３群を物体側より順に凸レンズ、
凸レンズおよび凹レンズの３枚構成にして主点を物体側
に寄せて全長の短縮を図るとともに、２番目の凸レンズ
と凹レンズとを接合して偏心に対する敏感度を下げる。
また２番目の凸レンズより凹レンズの外径が大きい、段
差のある接合レンズとし、凹レンズを鏡筒で保持する構
造にすることで、２番目の凸レンズの外径を小さくし、
厚みを加工能力の限界まで薄くすることが出来る。絞り
を第３群の間に配置することで、望遠端で第２群と第３
群の間に絞り空間を開ける必要が無くなり、第１群と第
３群を近づけるとともに、第３群に入射する光束の広が
りを抑えてバックフォーカスが不要に長く伸びることを
避けられる。第４群は、主な屈折力を球面のみの両凸レ
ンズに持たせ、収差補正のために不可欠な非球面を屈折
力の弱いレンズに取り入れることで、非球面を形成する
材質の選択の幅を広げる効果を得る。使用する撮像素子
の特性によっては、射出瞳位置が像面に近すぎると周辺
光量不足の原因になるが、第４群の主な屈折力が後ろ寄
りになるため、射出瞳位置を適度に遠ざけることと、全
長の短縮を両立出来る。射出瞳位置を適度に遠ざけるた
めに、第３群と第４群は接近させるのに制限があり、第
３群と第４群の両凸レンズの間に屈折力の弱いレンズを
配置することが、全長を短縮する妨げにはならない。
【００１２】請求項２に記載の構成は、第４群の非球面
レンズが屈折力が弱いことを活かし、射出成形によるプ
ラスチックレンズとして、コストの安い非球面を導入す
ることが目的で、全体として１１枚構成で、従来例１お
よび従来例２より枚数が多いにもかかわらず、ガラスモ
ールド非球面レンズ２枚を使った従来例１と同等の製造
コストを実現する。プラスチックの成形では、偏肉（肉
厚の極端な不均一）やボテ肉（分厚い肉厚）が成形時間
の増加を招き、成形のコスト増加の要因になるが、屈折
力が弱いため偏肉やボテ肉を避けることが出来る。また
屈折力が弱いためプラスチックの温度依存性（線膨張係
数、屈折率の温度変化など）の影響を受けにくく、全体
としてガラスモールド非球面レンズを使った変倍レンズ
と同等の性能が得られる。第４群の非球面レンズの焦点
距離をｆ4-1、球面両凸レンズの焦点球をｆ4-2とする
と、 ｜ｆ4-2／ｆ4-1｜＜０．２ とすると上述の作用が容易に得られる。
レンズが屈折力が弱いことを活かし、射出成形によるプ
ラスチックレンズとして、コストの安い非球面を導入す
ることが目的で、全体として１１枚構成で、従来例１お
よび従来例２より枚数が多いにもかかわらず、ガラスモ
ールド非球面レンズ２枚を使った従来例１と同等の製造
コストを実現する。プラスチックの成形では、偏肉（肉
厚の極端な不均一）やボテ肉（分厚い肉厚）が成形時間
の増加を招き、成形のコスト増加の要因になるが、屈折
力が弱いため偏肉やボテ肉を避けることが出来る。また
屈折力が弱いためプラスチックの温度依存性（線膨張係
数、屈折率の温度変化など）の影響を受けにくく、全体
としてガラスモールド非球面レンズを使った変倍レンズ
と同等の性能が得られる。第４群の非球面レンズの焦点
距離をｆ4-1、球面両凸レンズの焦点球をｆ4-2とする
と、 ｜ｆ4-2／ｆ4-1｜＜０．２ とすると上述の作用が容易に得られる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００１４】図１は本発明の変倍レンズの実施例の構成
を示す。
を示す。
【００１５】図１に基づいて本実施例の構成を説明する
と、物体側より順に正の屈折力を有する第１群１と、負
の屈折力を有する第２群２とよりなる変倍系と、正の屈
折力を有し常時固定の第３群３と、正の屈折力を有し変
倍時および被写体距離の変化等の時に焦点位置を調節す
るために可動である第４群４とよりなる変倍レンズにお
いて、前記第３群３が物体側より順に凸レンズＬ５およ
び凸レンズと凹レンズとの接合凹レンズＬ６とにて構成
され、前記凸レンズＬ５と接合凹レンズＬ６との間に絞
りＰを配置し、前記第４群４が物体側より順に屈折力の
弱いレンズＬ７と両凸レンズＬ８とにて構成され、前記
第３群３の少なくとも１つの面および前記第４群４の屈
折力の弱いレンズＬ７はプラスチックレンズである。
と、物体側より順に正の屈折力を有する第１群１と、負
の屈折力を有する第２群２とよりなる変倍系と、正の屈
折力を有し常時固定の第３群３と、正の屈折力を有し変
倍時および被写体距離の変化等の時に焦点位置を調節す
るために可動である第４群４とよりなる変倍レンズにお
いて、前記第３群３が物体側より順に凸レンズＬ５およ
び凸レンズと凹レンズとの接合凹レンズＬ６とにて構成
され、前記凸レンズＬ５と接合凹レンズＬ６との間に絞
りＰを配置し、前記第４群４が物体側より順に屈折力の
弱いレンズＬ７と両凸レンズＬ８とにて構成され、前記
第３群３の少なくとも１つの面および前記第４群４の屈
折力の弱いレンズＬ７はプラスチックレンズである。
【００１６】物体側より順に、前記第１群１は凹レンズ
と凸レンズとの接合凸レンズＬ１と凸メニスカスレンズ
Ｌ２よりなり、前記第２群２は凹レンズＬ３および凹レ
ンズと凸レンズとの接合凹レンズＬ４よりなり、前記第
３群３は凸レンズＬ５および凸レンズと凹レンズとの接
合凹レンズＬ６よりなり、前記第４群４は屈折力の弱い
レンズＬ７と両凸レンズＬ８よりなる。尚、図１中、Ｑ
はフィルターに相当する平面ガラス、Ｋは像面である。
と凸レンズとの接合凸レンズＬ１と凸メニスカスレンズ
Ｌ２よりなり、前記第２群２は凹レンズＬ３および凹レ
ンズと凸レンズとの接合凹レンズＬ４よりなり、前記第
３群３は凸レンズＬ５および凸レンズと凹レンズとの接
合凹レンズＬ６よりなり、前記第４群４は屈折力の弱い
レンズＬ７と両凸レンズＬ８よりなる。尚、図１中、Ｑ
はフィルターに相当する平面ガラス、Ｋは像面である。
【００１７】次に、本実施例の数値例を表１〜表３に示
す。
す。
【００１８】
【表１】
【００１９】上記において、 ｒi-j：レンズＬｉのｊ番目の面の曲率半径 ｄi-j：レンズＬｉのｊ番目の面間隔 ｎi-j：レンズＬｉのｊ番目の媒質のｅ線における屈折
率ｎｅ νｉ−ｊ：レンズＬｉのｊ番目の媒質のｅ線におけるア
ッベ数νe Ｓi ：第ｉ番目の可変間隔 ｒ9-1，9-2面はフィルタに相当する平面ガラス を示す。
率ｎｅ νｉ−ｊ：レンズＬｉのｊ番目の媒質のｅ線におけるア
ッベ数νe Ｓi ：第ｉ番目の可変間隔 ｒ9-1，9-2面はフィルタに相当する平面ガラス を示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】非球面の定義：非球面の深さをχi、光軸
からの高さをＨとして、下記の数式１で表される。
からの高さをＨとして、下記の数式１で表される。
【００２２】
【数１】 χi＝Ｈ2／ｒi｛１＋（１−Ｈ2／ｒi 2）1/2｝＋ΣＡj・Ｈj 絞りはｒ5-2面の前方 ０．８、 絞りの開放径 Φ＝５．６ ｆ4-1＝６１４８９．０、 ｆ4-2＝８．０６６ ｜ｆ4-2／ｆ4-1｜＝１．３１２×１０-4
【００２３】
【表３】
【００２４】図２、図３および図４にｆ＝４．５００、
ｆ＝１８．０５７、およびｆ＝３６．０００の球面収
差、非点収差、歪曲収差を示す。
ｆ＝１８．０５７、およびｆ＝３６．０００の球面収
差、非点収差、歪曲収差を示す。
【００２５】以上説明したように、従来コスト増加と引
き換えに達成していた全長の短縮を、レンズ枚数は増加
してもプラスチックを効果的に使うことで、従来の最も
コストの安いズームレンズと同等のコストで、全長の短
縮を達成出来た。即ち、従来の４群インナーフォーカス
式ズームレンズでは、レンズの屈折力配置の自由度が小
さく、全長を短くするのに限界があったが、前記実施例
では、４群インナーフォーカスを基本としながら、レン
ズ構成を工夫することで、×８ズームで後述するように
約１割の全長短縮を達成できた。また、４群ズームの基
本は変わらないので、アクチュエータや制御ソフトは従
来技術が適用できる。さらに、前記実施例では、ｒ1-1
面から像面Ｋまでの空気換算全長が約３９．８であり、
同仕様を従来例１の手法で設計すると４４程度が限界に
なり、本実施例の効果として約１割の全長短縮が得られ
た。
き換えに達成していた全長の短縮を、レンズ枚数は増加
してもプラスチックを効果的に使うことで、従来の最も
コストの安いズームレンズと同等のコストで、全長の短
縮を達成出来た。即ち、従来の４群インナーフォーカス
式ズームレンズでは、レンズの屈折力配置の自由度が小
さく、全長を短くするのに限界があったが、前記実施例
では、４群インナーフォーカスを基本としながら、レン
ズ構成を工夫することで、×８ズームで後述するように
約１割の全長短縮を達成できた。また、４群ズームの基
本は変わらないので、アクチュエータや制御ソフトは従
来技術が適用できる。さらに、前記実施例では、ｒ1-1
面から像面Ｋまでの空気換算全長が約３９．８であり、
同仕様を従来例１の手法で設計すると４４程度が限界に
なり、本実施例の効果として約１割の全長短縮が得られ
た。
【００２６】尚、前記実施例によれば、ビデオカメラの
変倍レンズについて説明したが、スチルカメラ等の他の
カメラの変倍レンズに前記実施例を適用できることは勿
論である。
変倍レンズについて説明したが、スチルカメラ等の他の
カメラの変倍レンズに前記実施例を適用できることは勿
論である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明した各構成要件の効果により、
従来コスト増加と引き換えに達成していた全長の短縮
を、レンズ枚数は増加してもプラスチックを効果的に使
うことで、従来の最もコストの安いズームレンズと同等
のコストで、全長の短縮を達成出来る。即ち、本発明で
は、従来のものと比較して約１割の全長短縮が可能とな
る。
従来コスト増加と引き換えに達成していた全長の短縮
を、レンズ枚数は増加してもプラスチックを効果的に使
うことで、従来の最もコストの安いズームレンズと同等
のコストで、全長の短縮を達成出来る。即ち、本発明で
は、従来のものと比較して約１割の全長短縮が可能とな
る。
【図１】本発明の変倍レンズの実施例を示す構成図。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、広角端の焦点距離
（ｆ＝４．５００）における球面収差，非点収差，歪曲
収差を示す各収差曲線図。
（ｆ＝４．５００）における球面収差，非点収差，歪曲
収差を示す各収差曲線図。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、中間の焦点距離
（ｆ＝１８．０５７）における球面収差，非点収差，歪
曲収差を示す各収差曲線図。
（ｆ＝１８．０５７）における球面収差，非点収差，歪
曲収差を示す各収差曲線図。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、望遠端（ｆ＝３
６．０００）における球面収差，非点収差，歪曲収差を
示す各収差曲線図。
６．０００）における球面収差，非点収差，歪曲収差を
示す各収差曲線図。
【図５】従来例の変倍レンズを示す構成図。
【図６】他の従来例の変倍レンズを示す構成図。
１…第１群 ２…第２群 ３…第３群 ４…第４群 Ｌ５…凸レンズ Ｌ６…接合凹レンズ Ｐ…絞り Ｌ７…屈折力の弱いレンズ Ｌ８…両凸レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−51199（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−235861（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−51200（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−208912（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−88083（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−150160（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−247316（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 15/16
Claims (2)
- 【請求項１】 物体側より順に正の屈折力を有する第１
群と、負の屈折力を有する第２群とよりなる変倍系と、
正の屈折力を有し常時固定の第３群と、正の屈折力を有
し変倍時および被写体距離の変化等の時に焦点位置を調
節するために可動である第４群とよりなる変倍レンズに
おいて、前記第３群が物体側より順に凸レンズおよび凸
レンズと凹レンズとの接合凹レンズとにて構成され、前
記凸レンズと接合凹レンズとの間に絞りを配置し、前記
第４群が物体側より順に屈折力の弱いレンズと両凸レン
ズとにて構成され、前記第３群の少なくとも１つの面お
よび前記第４群の屈折力の弱いレンズの少なくとも１つ
の面が非球面であることを特徴とする変倍レンズ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の変倍レンズにおいて、
前記第４群の屈折力の弱いレンズの材質をプラスチック
としたことを特徴とする変倍レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23391594A JP3360433B2 (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 変倍レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23391594A JP3360433B2 (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 変倍レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0894931A JPH0894931A (ja) | 1996-04-12 |
| JP3360433B2 true JP3360433B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=16962595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23391594A Expired - Fee Related JP3360433B2 (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 変倍レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3360433B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4245780B2 (ja) | 2000-06-12 | 2009-04-02 | オリンパス株式会社 | ズーム撮像光学系 |
| WO2001098812A1 (en) * | 2000-06-21 | 2001-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Zoom lens, and its manufacturing method |
| JP4585794B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2010-11-24 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| JP5294623B2 (ja) | 2007-12-28 | 2013-09-18 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| JP2009198799A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Sony Corp | 沈胴ズームレンズ |
-
1994
- 1994-09-29 JP JP23391594A patent/JP3360433B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0894931A (ja) | 1996-04-12 |
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