JPS59228622A - 液晶光学位相フイルタ - Google Patents
液晶光学位相フイルタInfo
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- JPS59228622A JPS59228622A JP10269583A JP10269583A JPS59228622A JP S59228622 A JPS59228622 A JP S59228622A JP 10269583 A JP10269583 A JP 10269583A JP 10269583 A JP10269583 A JP 10269583A JP S59228622 A JPS59228622 A JP S59228622A
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- Japan
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- liquid crystal
- optical phase
- liquid
- phase filter
- crystal layer
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1343—Electrodes
- G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/20—Soft-focus objectives
-
- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
- G02F1/1393—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the birefringence of the liquid crystal being electrically controlled, e.g. ECB-, DAP-, HAN-, PI-LC cells
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、結像状態の鮮鋭度を低下させる光学位相フィ
ルタの改良に関し、光学機器、特にカメラ等に有効なも
のである。
ルタの改良に関し、光学機器、特にカメラ等に有効なも
のである。
従来、レンズ等により結像された像の鮮鋭度を低下させ
る手段としては第１図に示す様な光学位相フィルタが用
いられていた。第１図において、１は光学位相フィルタ
、２はガラス基板。
る手段としては第１図に示す様な光学位相フィルタが用
いられていた。第１図において、１は光学位相フィルタ
、２はガラス基板。
３は酸化ケイ素などにより透明で円形な凸部によって形
成される位相部である。光学位相フィルタ１は一般にソ
フトフォーカスフィルタと呼ばれ、カメラ用レンズ前面
等に取り付けられ、像の鮮鋭度を低下させる役目をする
。これにより、ソフトな描写の写真が得られ、心理的に
好ましい写真となる。
成される位相部である。光学位相フィルタ１は一般にソ
フトフォーカスフィルタと呼ばれ、カメラ用レンズ前面
等に取り付けられ、像の鮮鋭度を低下させる役目をする
。これにより、ソフトな描写の写真が得られ、心理的に
好ましい写真となる。
第１図の如き光学位相フィルタ１を結像光学系の瞳面に
配置した時の像の鮮鋭度、即ちＭＴＦ （Ｍｏｄｕｌａ
ｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ）の
振舞についてはすでに解析されている。今、第１図に示
される位相部３の位相差をδとし、該位相部３がランダ
ムに配置されているとすると、ＭＴＦは第２図に示す曲
線となる。つまり、ランダムネスの相関が減少して行く
部分Ａ−Ｂと、ランダムネスの相関が一定であり、瞳の
開口の相関のみが働く部分Ｂ−Ｃとが折点Ｂでつながっ
た形をしている。この折点Ｂの座標を、第２図に示され
るように、（Ｆｂ、Ｍｂ ）とすると、ＦＢ ＊ ａ／
（ｆ・λ）・・−・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・−・・・・・・・・・・−・（１）
ｅｘＰ Ｍｂ ＝ ｌ Ａｏ＋Ａ、ｙ ・−→（−１ｋ６） Ｉ
２．’、Ａｏ＋Ａδ＝ １・・（２）ｋ・δ＝２π／λ
・（ｎ−１）ｄ ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・−（３）で与えられる。ここで、ａは位
相部３の平均的な直径、ｆは結像レンズの焦点距離、λ
は光の波長、Ａδは光学位相フィルタ１の全面積に対す
る位相部３の総面積の比率、Ａｏは光学位相フィルタ１
の全面積に対する位相部３以外の総面積の比率、ｎは位
相部３の屈折率、ｄは位相部３の幾何学的な厚さである
。位相差δは位相部３と他の部分を透過した光の位相差
である。前述した式（１）〜（３）により、位相差δ、
比率Ａｏ、Ａδ。
配置した時の像の鮮鋭度、即ちＭＴＦ （Ｍｏｄｕｌａ
ｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ）の
振舞についてはすでに解析されている。今、第１図に示
される位相部３の位相差をδとし、該位相部３がランダ
ムに配置されているとすると、ＭＴＦは第２図に示す曲
線となる。つまり、ランダムネスの相関が減少して行く
部分Ａ−Ｂと、ランダムネスの相関が一定であり、瞳の
開口の相関のみが働く部分Ｂ−Ｃとが折点Ｂでつながっ
た形をしている。この折点Ｂの座標を、第２図に示され
るように、（Ｆｂ、Ｍｂ ）とすると、ＦＢ ＊ ａ／
（ｆ・λ）・・−・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・−・・・・・・・・・・−・（１）
ｅｘＰ Ｍｂ ＝ ｌ Ａｏ＋Ａ、ｙ ・−→（−１ｋ６） Ｉ
２．’、Ａｏ＋Ａδ＝ １・・（２）ｋ・δ＝２π／λ
・（ｎ−１）ｄ ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・−（３）で与えられる。ここで、ａは位
相部３の平均的な直径、ｆは結像レンズの焦点距離、λ
は光の波長、Ａδは光学位相フィルタ１の全面積に対す
る位相部３の総面積の比率、Ａｏは光学位相フィルタ１
の全面積に対する位相部３以外の総面積の比率、ｎは位
相部３の屈折率、ｄは位相部３の幾何学的な厚さである
。位相差δは位相部３と他の部分を透過した光の位相差
である。前述した式（１）〜（３）により、位相差δ、
比率Ａｏ、Ａδ。
焦点距離ｆ、直径ａ、波長λの任意の組み合わせで折点
Ｂを自由に決定することができる。
Ｂを自由に決定することができる。
そこで、 Ａｏ ＝ Ａδ＝０．５とすると、Ｍｂ ＝
ｃｏｓ’に６／２ ・・・・−・・・・・・・・・・
・・・・・・−・・・・・（４）となる。今、位相差δ
＝０．５２ｇ＝０．５Ｘ５５０〔ｒＬ７７Ｌ〕とすると
、折点ＢのＭＴＦ値Ｍｂの波長λに対する変化は第３図
に示す如（変化する。
ｃｏｓ’に６／２ ・・・・−・・・・・・・・・・
・・・・・・−・・・・・（４）となる。今、位相差δ
＝０．５２ｇ＝０．５Ｘ５５０〔ｒＬ７７Ｌ〕とすると
、折点ＢのＭＴＦ値Ｍｂの波長λに対する変化は第３図
に示す如（変化する。
なお、λ１は緑色の波長である。位相差δ＝０，５λ、
の場合、光学位相フィルタ１はほぼ可視光領域全域でＭ
ＴＦ値を低下させることができる。即ち、光学位相フィ
ルタ１を取り付けることにより常にソフトな描写の写真
を得ることができる。
の場合、光学位相フィルタ１はほぼ可視光領域全域でＭ
ＴＦ値を低下させることができる。即ち、光学位相フィ
ルタ１を取り付けることにより常にソフトな描写の写真
を得ることができる。
しかしながら、カメラ用レンズでは常にソフトな描写を
得るのではなく、時には鮮鋭な描写も行うことがあるた
め、その時々に応じて該光学位相フィルタ１を取り付け
たり、取りはずしたりして用いていた。ところが、ソフ
トな描写と鮮鋭な描写とを素早（切り換えて撮影したい
場合があり、このような場合に従来の光学位相フィルタ
１を素早く着脱することは困難であった。
得るのではなく、時には鮮鋭な描写も行うことがあるた
め、その時々に応じて該光学位相フィルタ１を取り付け
たり、取りはずしたりして用いていた。ところが、ソフ
トな描写と鮮鋭な描写とを素早（切り換えて撮影したい
場合があり、このような場合に従来の光学位相フィルタ
１を素早く着脱することは困難であった。
本発明の目的は、上述した問題点を解決し、一旦取り付
けたら取りはずすことなく、ソフトな像と鮮鋭な像とを
切り換えることができる液晶光学位相フィルタを提供す
ることである。
けたら取りはずすことなく、ソフトな像と鮮鋭な像とを
切り換えることができる液晶光学位相フィルタを提供す
ることである。
この目的を達成するために、本発明は、電界の印加の有
無によりホモジニアス配列とホメオトロピック配列との
間で配列が変化する液晶層と、該液晶層に電界を印加す
る二つの透明電極とから構成し、該二つの透明電極のう
ち、少なくとも一方の透明電極にランダムに分布した開
口部を形成し、以て、液晶層の複屈折性によりＭＴＦ値
を変化させるようにしたことを特徴とする。
無によりホモジニアス配列とホメオトロピック配列との
間で配列が変化する液晶層と、該液晶層に電界を印加す
る二つの透明電極とから構成し、該二つの透明電極のう
ち、少なくとも一方の透明電極にランダムに分布した開
口部を形成し、以て、液晶層の複屈折性によりＭＴＦ値
を変化させるようにしたことを特徴とする。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。
。
第４〜５図は本発明の一実施例を示すもので、第４図囚
は液晶光学位相フィルタの断面図、第４図（６）は同じ
く平面図、第５図は同じく液晶分子の配列の変化を示す
図、である。４は液晶光学位相フィルタ、５．６はガラ
ス基板で、該ガラス基板５．６面上に透明電極７．８が
形成される。透明電極７は円形の開口部７ａがランダム
に配置された電極で、透明電極８は全面一様な電極であ
る。７ｂは非開口部である。９は誘電異方性が負のネマ
チック液晶で構成される液晶層、１０は液晶分子、１１
は透明電極７と液晶層９との境である境界面、１２は入
射光、１３．１４は光線、ａ、ｂは偏光方向、ｄは液晶
層９の厚さである。
は液晶光学位相フィルタの断面図、第４図（６）は同じ
く平面図、第５図は同じく液晶分子の配列の変化を示す
図、である。４は液晶光学位相フィルタ、５．６はガラ
ス基板で、該ガラス基板５．６面上に透明電極７．８が
形成される。透明電極７は円形の開口部７ａがランダム
に配置された電極で、透明電極８は全面一様な電極であ
る。７ｂは非開口部である。９は誘電異方性が負のネマ
チック液晶で構成される液晶層、１０は液晶分子、１１
は透明電極７と液晶層９との境である境界面、１２は入
射光、１３．１４は光線、ａ、ｂは偏光方向、ｄは液晶
層９の厚さである。
次に動作について説明する。透°明電極７．８間に電圧
を印加しない時には、液晶層９の液晶分子１０は第５図
囚の如（境界面１１に対して全面一様に垂直（ホメオト
ロピック配列）に変化する。この時入射する入射光１２
が偏光方向ａを有するとすれば、複屈折は起らず、常光
線となり、屈折率ｎ。の媒体を通過した゛光線１３とな
る。
を印加しない時には、液晶層９の液晶分子１０は第５図
囚の如（境界面１１に対して全面一様に垂直（ホメオト
ロピック配列）に変化する。この時入射する入射光１２
が偏光方向ａを有するとすれば、複屈折は起らず、常光
線となり、屈折率ｎ。の媒体を通過した゛光線１３とな
る。
一方、透明電極７，８間に電圧を印加した時には、透明
電極７の非開口部７ｂと透明電極８との間のみの液晶分
子１０が第５図（６）の如く境界面１１に対して平行（
ホモジニアス配列）となり、複屈折が発生し、異常光線
となり、屈折率ｎ。の媒体を通過した光線１４となる。
電極７の非開口部７ｂと透明電極８との間のみの液晶分
子１０が第５図（６）の如く境界面１１に対して平行（
ホモジニアス配列）となり、複屈折が発生し、異常光線
となり、屈折率ｎ。の媒体を通過した光線１４となる。
なお。
一般の入射光は第５図（６）に示す如く偏光方向ａ。
ｂの二方向が含まれているので、一つの入射光に対して
常光線と異常光線とが生じる。但し、偏光方向すに対し
ては複屈折は生じない。また、開口部７ａと透明電極８
との間の液晶層９には電界が殆んど生じないので、液晶
分子１０は垂直（ホメオトロピック配列）になり、複屈
折は起らない。したがって、液晶層９を通過した全光線
は、常光線と異常光線とが混在したものとなる。光線１
３の液晶層９における光路長はｎ。
常光線と異常光線とが生じる。但し、偏光方向すに対し
ては複屈折は生じない。また、開口部７ａと透明電極８
との間の液晶層９には電界が殆んど生じないので、液晶
分子１０は垂直（ホメオトロピック配列）になり、複屈
折は起らない。したがって、液晶層９を通過した全光線
は、常光線と異常光線とが混在したものとなる。光線１
３の液晶層９における光路長はｎ。
ｄとなり、光線１４ではｎｏｄとなる。即ち、光線１３
と光線１４は、 δ””’Ｊｎｅｎ。１ｄ なる位相差δが生じたことになる。
と光線１４は、 δ””’Ｊｎｅｎ。１ｄ なる位相差δが生じたことになる。
このような液晶光学位相フィルタを結像レンズの瞳位置
に配置するとＭＴＦは前述した式（１）。
に配置するとＭＴＦは前述した式（１）。
（２）を用いて求める事ができる。ただし、式（３）に
おいては本発明の液晶光学位相フィルタを用いた時には で表わされる。
おいては本発明の液晶光学位相フィルタを用いた時には で表わされる。
一般に液晶の屈折率差Δｎ＝ｎｅ ｎＯは０．０２〜
０．２程度である。また、液晶層９の厚さｄは１０μ前
後である。ここで、δ＝０．５λｇ ＝ ０．５ Ｘ
５５０〔３ｗＬ〕（第３図に示す様な液晶光学位相フィ
ルタ４の特性）を得るために、液晶として例えばチッソ
■のＥＮ−３４を用いると、屈折率差△ｎ中０．０８で
あり、従って、前述の式（５）から液晶層９の厚さｄを
３．４μにした時、位相差δ＝０．５λｇを得ることが
できる。このような構成から成る液晶光学位相フィルタ
４を用いれば可視光全域にわたってＭＴＦを低下させる
ことができる。即ち、ソフトな描写の写真を得たい時に
は、該液晶光学位相フィルタ４の透明電極７゜８間に磁
圧を印加し、鮮鋭な描写の写真を得たい時には、無電圧
状態とすればよい。
０．２程度である。また、液晶層９の厚さｄは１０μ前
後である。ここで、δ＝０．５λｇ ＝ ０．５ Ｘ
５５０〔３ｗＬ〕（第３図に示す様な液晶光学位相フィ
ルタ４の特性）を得るために、液晶として例えばチッソ
■のＥＮ−３４を用いると、屈折率差△ｎ中０．０８で
あり、従って、前述の式（５）から液晶層９の厚さｄを
３．４μにした時、位相差δ＝０．５λｇを得ることが
できる。このような構成から成る液晶光学位相フィルタ
４を用いれば可視光全域にわたってＭＴＦを低下させる
ことができる。即ち、ソフトな描写の写真を得たい時に
は、該液晶光学位相フィルタ４の透明電極７゜８間に磁
圧を印加し、鮮鋭な描写の写真を得たい時には、無電圧
状態とすればよい。
第２図に示される折点Ｂの位置を表す空間周波数Ｆｂは
式（１）からもわかるように位相差δを与える開口部７
ａの大きさで決定される。本実施例においては開口部７
ａの形状を円形としたが、楕円形、四角形に、もしくは
開口部７ａの配置のランダム性に方向性をもたせる事に
より、ＭＴＦの値に方向性を持たせることもできる。ま
た、液晶光学位相フィルタ４を結像光学系の瞳位置に配
置した場合について説明したが、瞳の近傍、レンズ前面
もしくは後方に配置しても同様の効果を得ることができ
る。更に、透明電極７．８の内、透明電極８は一様な電
極としたが。
式（１）からもわかるように位相差δを与える開口部７
ａの大きさで決定される。本実施例においては開口部７
ａの形状を円形としたが、楕円形、四角形に、もしくは
開口部７ａの配置のランダム性に方向性をもたせる事に
より、ＭＴＦの値に方向性を持たせることもできる。ま
た、液晶光学位相フィルタ４を結像光学系の瞳位置に配
置した場合について説明したが、瞳の近傍、レンズ前面
もしくは後方に配置しても同様の効果を得ることができ
る。更に、透明電極７．８の内、透明電極８は一様な電
極としたが。
両電極共パターンニングされた電極であっても同様であ
る。
る。
以上説明したように１本発明によれば、電界の印加の有
無によりホモジニアス配列とホメオトロピック配列との
間で配列が変化する液晶層と、該液晶層に電界を印加す
る二つの透明電極とから構成し、該二つの透明電極のう
ち、少なくとも一方の透明電極にランダムに分布した開
口部を形成し、以て、液晶層の複屈折性によりＭＴＦ値
を変化させるようにしたから、一旦取り付けたら取りは
ずすことなく、ソフトな像と鮮鋭な像とを切り換えるこ
とができる。
無によりホモジニアス配列とホメオトロピック配列との
間で配列が変化する液晶層と、該液晶層に電界を印加す
る二つの透明電極とから構成し、該二つの透明電極のう
ち、少なくとも一方の透明電極にランダムに分布した開
口部を形成し、以て、液晶層の複屈折性によりＭＴＦ値
を変化させるようにしたから、一旦取り付けたら取りは
ずすことなく、ソフトな像と鮮鋭な像とを切り換えるこ
とができる。
第１図は従来の光学位相フィルタの斜視図、第２図は従
来の光学位相フィルタによる像のＭＴＦを表す図、第３
図は従来の光学位相フィルタの特性図、第４図囚（６）
は本発明の一実施例を示す液晶光学位相フィルタの断面
図及び平面図、第５図（Ａ）＠は本発明の一実施例にお
ける液晶分子の配列の変化を示す図である。 ４・・・液晶光学位相フィルタ、 ５．６・・・ガラ
ス基板、 ７ａ・・−開口部、 ７．８・・・透明
電極、９・・・液晶層、 １０・・・液晶分子、 ｄ
・・・厚さ、ａ ＋ ｂ・・・偏光方向。 特許出願人 キャノン株式会社 代理人 中 村 稔 第１因 第２図 Ｆｂ 墾闇用哀歓 第３図 ｂ ４００ ５００ ６００ ［ｎ ｍ］第４
因 （Ｂ） 第５因 （Ａ） （Ｂ）
来の光学位相フィルタによる像のＭＴＦを表す図、第３
図は従来の光学位相フィルタの特性図、第４図囚（６）
は本発明の一実施例を示す液晶光学位相フィルタの断面
図及び平面図、第５図（Ａ）＠は本発明の一実施例にお
ける液晶分子の配列の変化を示す図である。 ４・・・液晶光学位相フィルタ、 ５．６・・・ガラ
ス基板、 ７ａ・・−開口部、 ７．８・・・透明
電極、９・・・液晶層、 １０・・・液晶分子、 ｄ
・・・厚さ、ａ ＋ ｂ・・・偏光方向。 特許出願人 キャノン株式会社 代理人 中 村 稔 第１因 第２図 Ｆｂ 墾闇用哀歓 第３図 ｂ ４００ ５００ ６００ ［ｎ ｍ］第４
因 （Ｂ） 第５因 （Ａ） （Ｂ）
Claims (1)
- １、光学系により結像された像の鮮鋭度を低下させる光
学位相フィルタにおいて、電界の印加の有無によりホモ
ジニアス配列とホメオトロピック配列との間で配列が変
化する液晶層と、該液晶層に電界を印加する二つの透明
電極とから構成し、該二つの透明電極のうち、少なくと
も一方の透明電極にランダムに分布した開口部を形成し
たことを特徴とする液晶光学位相フィルタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10269583A JPS59228622A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 液晶光学位相フイルタ |
| US06/616,550 US4606612A (en) | 1983-06-10 | 1984-06-01 | Optical phase filter using liquid crystal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10269583A JPS59228622A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 液晶光学位相フイルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59228622A true JPS59228622A (ja) | 1984-12-22 |
| JPH0434724B2 JPH0434724B2 (ja) | 1992-06-08 |
Family
ID=14334388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10269583A Granted JPS59228622A (ja) | 1983-06-10 | 1983-06-10 | 液晶光学位相フイルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59228622A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016056251A1 (ja) * | 2014-10-08 | 2016-04-14 | オリンパス株式会社 | 結像光学系、照明装置および観察装置 |
-
1983
- 1983-06-10 JP JP10269583A patent/JPS59228622A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016056251A1 (ja) * | 2014-10-08 | 2016-04-14 | オリンパス株式会社 | 結像光学系、照明装置および観察装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0434724B2 (ja) | 1992-06-08 |
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