JPS61140920A - 液晶レンズ - Google Patents
液晶レンズInfo
- Publication number
- JPS61140920A JPS61140920A JP26412484A JP26412484A JPS61140920A JP S61140920 A JPS61140920 A JP S61140920A JP 26412484 A JP26412484 A JP 26412484A JP 26412484 A JP26412484 A JP 26412484A JP S61140920 A JPS61140920 A JP S61140920A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- refractive index
- lens
- liquid crystals
- crystal lens
- Prior art date
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- Pending
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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】
［発明の技術分野］
本発明は焦点距離を可変制御できる液晶レンズに関する
。
。
［発明の技術的背景とその問題点］
液晶を用いた液晶レンズはその印加電圧の値又はその周
波数等を変化させることによって、その屈折率を可変で
きるので、例えば特公昭５８−５０３３９号にあるよう
に１ｉＩＩＩｌｌが容易な焦点距離可変レンズを実現で
きる。
波数等を変化させることによって、その屈折率を可変で
きるので、例えば特公昭５８−５０３３９号にあるよう
に１ｉＩＩＩｌｌが容易な焦点距離可変レンズを実現で
きる。
らかしながら、一般に液晶はその光透過率が小さいため
、実用上はかなり薄くしなければ、透過光による光利用
率が低下してしまうので、レンズとして用いることがで
きなくなる。又、厚くなると応答速度が低下するという
問題がある。
、実用上はかなり薄くしなければ、透過光による光利用
率が低下してしまうので、レンズとして用いることがで
きなくなる。又、厚くなると応答速度が低下するという
問題がある。
これらのことから、焦点距離可変レンズとして使用でき
る焦点距離可変範囲が狭い範囲に制約されてしまうとい
う欠点があった。
る焦点距離可変範囲が狭い範囲に制約されてしまうとい
う欠点があった。
［発明の目的１
本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、光の
利用効率を低下させることなく、応答性が良好で、焦点
距離可変範囲の広い液晶レンズを提供することを目的と
する。
利用効率を低下させることなく、応答性が良好で、焦点
距離可変範囲の広い液晶レンズを提供することを目的と
する。
［発明の概要］
本発明は光軸と直交する面内で、少くとも一つの方向に
屈折率が異る液晶を封入して屈折率分布型の構造を有す
る液晶レンズを形成することによりて、薄肉で焦点距離
可変範囲が広く、且つ応答性が良好な液晶レンズを実現
している。
屈折率が異る液晶を封入して屈折率分布型の構造を有す
る液晶レンズを形成することによりて、薄肉で焦点距離
可変範囲が広く、且つ応答性が良好な液晶レンズを実現
している。
［発明の実施例］
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。
第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の概略の正面図を示し、第２図は第１図
のＡ−Ａ′断面を示し、第３図は第１実施例の半径方向
に対して屈折率が分布していることを示す屈折率分布特
性を示す。
図は第１実施例の概略の正面図を示し、第２図は第１図
のＡ−Ａ′断面を示し、第３図は第１実施例の半径方向
に対して屈折率が分布していることを示す屈折率分布特
性を示す。
第１図及び第２図に示すように第１実施例の液晶レンズ
１には、同心円状の透明仕切壁２ａ、３ａ、４ａ、・・
・、７ａが設けられている。これら仕切壁２ａ、３ａ・
−，７ａで半径方向が円環状に仕切られ、これら仕切壁
２ａ、３ａ、・・・、７ａと直交する両側が透明電極９
Ａ、１０Ａを設けた平行となる透明板９．１０で挟まれ
た各円環状（最も内側のものは小円板状となる）セル内
には液晶２゜３、・・・、７が封入されている。
１には、同心円状の透明仕切壁２ａ、３ａ、４ａ、・・
・、７ａが設けられている。これら仕切壁２ａ、３ａ・
−，７ａで半径方向が円環状に仕切られ、これら仕切壁
２ａ、３ａ、・・・、７ａと直交する両側が透明電極９
Ａ、１０Ａを設けた平行となる透明板９．１０で挟まれ
た各円環状（最も内側のものは小円板状となる）セル内
には液晶２゜３、・・・、７が封入されている。
上記液晶２，３．・・・、７はそれらの屈折率ｎ２゜ｎ
３．・・・、ｎ７が、例えば第３図に示すように半径方
向内側のものが大きく、外側になる程屈折率が小さくな
るような分布、つまりｎ２ ＞ｎ３ ＞・・・＞ｎ７と
なるものが選択使用されており、同心の中央側を肉厚に
することなく、凸レンズとして機能する液晶レンズ１が
形成されている。又、第３図に示すように、半径方向に
対する屈折率の段階状の分布は、その概略の分布型が点
線で示すように、ある曲率半径で形成される曲面のよう
な分布をなし、通常のガラスレンズによる作用と略同−
の特性を示すようにしである。
３．・・・、ｎ７が、例えば第３図に示すように半径方
向内側のものが大きく、外側になる程屈折率が小さくな
るような分布、つまりｎ２ ＞ｎ３ ＞・・・＞ｎ７と
なるものが選択使用されており、同心の中央側を肉厚に
することなく、凸レンズとして機能する液晶レンズ１が
形成されている。又、第３図に示すように、半径方向に
対する屈折率の段階状の分布は、その概略の分布型が点
線で示すように、ある曲率半径で形成される曲面のよう
な分布をなし、通常のガラスレンズによる作用と略同−
の特性を示すようにしである。
上記両電極９Ａ、１０Ａは、ＤＣ／ＡＣコンバータ１１
のＡＣ電圧が可変抵抗１２を介して分圧されて印加され
るようにしてあり、この印加電圧の値に応じて、各セル
内の液晶２．３．・・・、７の屈折率ｎ２ 、 ｎ３
、・・・、ｎ７が同時に可変できるようにしである。こ
の場合、共通の印加電圧によって、例えば第３図におけ
る印加電圧がＯの状態での実線の屈折率分布特性による
焦点距離の液晶レンズが一点鎖線で示すような屈折率分
布特性による異る焦点距離の液晶レンズに設定できるよ
うにしである。
のＡＣ電圧が可変抵抗１２を介して分圧されて印加され
るようにしてあり、この印加電圧の値に応じて、各セル
内の液晶２．３．・・・、７の屈折率ｎ２ 、 ｎ３
、・・・、ｎ７が同時に可変できるようにしである。こ
の場合、共通の印加電圧によって、例えば第３図におけ
る印加電圧がＯの状態での実線の屈折率分布特性による
焦点距離の液晶レンズが一点鎖線で示すような屈折率分
布特性による異る焦点距離の液晶レンズに設定できるよ
うにしである。
尚、各セル内の液晶２．３．−．７Ｇ；ｔ、ｒｕｂｂｉ
ｎ９等の配向処理によって、例えば第２図の紙面と平行
方向（第２図で符号Ｐ１で示す）に液晶分子を配向させ
てあり、この液晶レンズ１を用いる場合、偏向板等用い
て入射光の偏光方向を紙面と平行となる偏光状態の異常
光に対して有効な焦点距離可変レンズとして動作するよ
うにしである。尚、第１図において、上下方向に延びた
管路は、液晶２．３．・・・、７を封入するために形成
しであるもので、この部分は小さい方が望ましい。
ｎ９等の配向処理によって、例えば第２図の紙面と平行
方向（第２図で符号Ｐ１で示す）に液晶分子を配向させ
てあり、この液晶レンズ１を用いる場合、偏向板等用い
て入射光の偏光方向を紙面と平行となる偏光状態の異常
光に対して有効な焦点距離可変レンズとして動作するよ
うにしである。尚、第１図において、上下方向に延びた
管路は、液晶２．３．・・・、７を封入するために形成
しであるもので、この部分は小さい方が望ましい。
このように構成された第１実施例の液晶レンズ１によれ
ば、円環状セル内の液晶２，３・・・、７の屈折率ｎ２
、 ｎ３’、−・・、ｎ７を異るようにして、半径方
向における内側及び外側とで液晶部分の厚みを分布させ
ることなく、均一な厚さで凸レンズとしての屈折率分布
を有するようにしであるので、印加電圧の値を変えるこ
とによって、各セル内の液晶２．３．・・・、７の屈折
率ｎ２ 、 ｎ３ 、・・・、ｎ７を広い範囲可変でき
る。つまり焦点距離の可変範囲を広くできる。さらに、
薄肉にすることによって、応答性も良好な液晶レンズを
実現できる。
ば、円環状セル内の液晶２，３・・・、７の屈折率ｎ２
、 ｎ３’、−・・、ｎ７を異るようにして、半径方
向における内側及び外側とで液晶部分の厚みを分布させ
ることなく、均一な厚さで凸レンズとしての屈折率分布
を有するようにしであるので、印加電圧の値を変えるこ
とによって、各セル内の液晶２．３．・・・、７の屈折
率ｎ２ 、 ｎ３ 、・・・、ｎ７を広い範囲可変でき
る。つまり焦点距離の可変範囲を広くできる。さらに、
薄肉にすることによって、応答性も良好な液晶レンズを
実現できる。
又、各部の厚みが等しいので、厚みが分布している場合
のように各部分の応答速度が大きく異ってしまうことを
改善できる。又、封入する液晶の屈折率の分布型を変え
ることによって凸レンズでも凹レンズでも実現できるし
、焦点距離の設定の自由度も大きい。
のように各部分の応答速度が大きく異ってしまうことを
改善できる。又、封入する液晶の屈折率の分布型を変え
ることによって凸レンズでも凹レンズでも実現できるし
、焦点距離の設定の自由度も大きい。
第４図は、本発明の第２実施例を示す。
この第２実施例の液晶レンズ２１は、上記第１実施例の
液晶レンズ１を２枚重ねた構造にしてあり、（それらを
符号２２．２２−で示す）、一方の液晶レンズ２２−に
おける液晶分子の配向方向Ｐ２は、他方の液晶レンズ２
２における液晶分子の配向方向Ｐ１と直交する方向（第
４図において紙面に垂直となる方向）となるように配向
処理しである。従って、これら両方向Ｐ１．Ｐ２はレン
ズの光軸方向（第４図で上下方向）と直交する方向であ
る。
液晶レンズ１を２枚重ねた構造にしてあり、（それらを
符号２２．２２−で示す）、一方の液晶レンズ２２−に
おける液晶分子の配向方向Ｐ２は、他方の液晶レンズ２
２における液晶分子の配向方向Ｐ１と直交する方向（第
４図において紙面に垂直となる方向）となるように配向
処理しである。従って、これら両方向Ｐ１．Ｐ２はレン
ズの光軸方向（第４図で上下方向）と直交する方向であ
る。
尚、重ねた場合における一方の透明板１０は共用してい
るが、別々でも良い。
るが、別々でも良い。
この第２実施例は液晶分子の配向方向がレンズの光軸と
直交する面内で互いに直交するように配向させであるの
で、偏光板を必要とすることなく自然光等任意の偏光成
分を有するものに対して、焦点距離を可変できることに
なる。この実施例は、上記第１実施例と同様の利点を有
すると共に、光の利用効率が良く、例えばコンデンサレ
ンズ等に利用できる。
直交する面内で互いに直交するように配向させであるの
で、偏光板を必要とすることなく自然光等任意の偏光成
分を有するものに対して、焦点距離を可変できることに
なる。この実施例は、上記第１実施例と同様の利点を有
すると共に、光の利用効率が良く、例えばコンデンサレ
ンズ等に利用できる。
第５図及び第６図は本発明の第３実施例を示す。
この実施例においては、各セルが円環状でなく、各仕切
壁を平行に配置して形成した４角柱状のセル３１．３２
．・・・、４１とし、各セル３１．３２゜・・・、４１
に液晶３１ａ、３２ａ、・・・、３９ａをそれぞれ封入
してシリンドリカル状液晶レンズ４２を形成したもので
ある。
壁を平行に配置して形成した４角柱状のセル３１．３２
．・・・、４１とし、各セル３１．３２゜・・・、４１
に液晶３１ａ、３２ａ、・・・、３９ａをそれぞれ封入
してシリンドリカル状液晶レンズ４２を形成したもので
ある。
上記各４角柱状セル３１．３２．・・・４１に封入され
た液晶３１ａ、３２ａ、・・・、４１ａは、その屈折率
分布を第７図に示すように中央部のセル３６の液晶３６
ａの屈折率が最も大きく、その両側の液晶３５ａ、３７
ａの屈折率が次いで大きくなり、中央から離れたセルに
なる程屈折率が小さくなるようにして中央の両側で対称
となる屈折率分布型を有し、シリンドリカルレンズの作
用を有するようにしである。
た液晶３１ａ、３２ａ、・・・、４１ａは、その屈折率
分布を第７図に示すように中央部のセル３６の液晶３６
ａの屈折率が最も大きく、その両側の液晶３５ａ、３７
ａの屈折率が次いで大きくなり、中央から離れたセルに
なる程屈折率が小さくなるようにして中央の両側で対称
となる屈折率分布型を有し、シリンドリカルレンズの作
用を有するようにしである。
尚、各液晶３１ａ、３２ａ、・・・、４１ａは、両面の
透明電極４３．４４あるいは透明板４５．４６と平行と
なる面内（つまりレンズの光軸とは直交する面内）で、
液晶分子が各セルの長手方向Ｐ２に配向するように処理
しである。
透明電極４３．４４あるいは透明板４５．４６と平行と
なる面内（つまりレンズの光軸とは直交する面内）で、
液晶分子が各セルの長手方向Ｐ２に配向するように処理
しである。
従って、この配向方向に偏光した光に対し、印加電圧を
変えることによって各液晶３１ａ、３２ａ、・・・、４
１ａの屈折率を同時に可変できる。
変えることによって各液晶３１ａ、３２ａ、・・・、４
１ａの屈折率を同時に可変できる。
第８図は、上記第３実施例のシリンドリカル状液晶レン
ズをセルの長手方向が直角するように２個重ねたもの（
符号４２．４２−で示す）である。
ズをセルの長手方向が直角するように２個重ねたもの（
符号４２．４２−で示す）である。
又、液晶レンズ４２′の液晶分子の配向方向は液晶レン
ズ４２のものと直交させである。従って、液晶レンズ４
２と４２′とにおける液晶分子の配向方向は互いに直交
し、且つこれらの方向は光軸と直交するため偏光板を必
要とすることなく焦点距離可変レンズを実現している。
ズ４２のものと直交させである。従って、液晶レンズ４
２と４２′とにおける液晶分子の配向方向は互いに直交
し、且つこれらの方向は光軸と直交するため偏光板を必
要とすることなく焦点距離可変レンズを実現している。
尚、第６図あるいは第８図において、各液晶分子の配向
方向を電極面と平行な方向でセルの長手方向と直交する
方向にすることもできる。この配向方向のものと、これ
に直交する配向方向のものとを組合わせることもできる
。
方向を電極面と平行な方向でセルの長手方向と直交する
方向にすることもできる。この配向方向のものと、これ
に直交する配向方向のものとを組合わせることもできる
。
上述したシリンドリカル状液晶レンズは、従来例に対し
て第１実施例で述べた利点を有すると共に、第１実施例
のものに比べて製造し易いという利点を有する。
て第１実施例で述べた利点を有すると共に、第１実施例
のものに比べて製造し易いという利点を有する。
尚、上述の実施例においては、印加電圧゛を変えて屈折
率を可変しているが、ＡＣ印加電圧の周波数を変えて屈
折率又は焦点距離を可変しても良い。
率を可変しているが、ＡＣ印加電圧の周波数を変えて屈
折率又は焦点距離を可変しても良い。
又、磁場によって屈折率又は焦点距離を可変制御するこ
ともできる。
ともできる。
尚、対向する面に電極を形成した各透明チューブの中に
液晶を封入して、両端を閉じたものを多数平板状に結束
したものでシリンドリカル状液晶レンズを構成すること
もできる。又、これらを積層したものでも良い。
液晶を封入して、両端を閉じたものを多数平板状に結束
したものでシリンドリカル状液晶レンズを構成すること
もできる。又、これらを積層したものでも良い。
［発明の効果］
以上述べたように本発明によれば、仕切った各セルに屈
折率の異る液晶を封入することによって屈折率が分布す
る液晶レンズを形成したので、薄肉で焦点距離の可変範
囲が広く、且つ応答速度の早い液晶レンズを実現できる
。
折率の異る液晶を封入することによって屈折率が分布す
る液晶レンズを形成したので、薄肉で焦点距離の可変範
囲が広く、且つ応答速度の早い液晶レンズを実現できる
。
又、同一形状のもので、封入する液晶の分布を変えるこ
とによって凸レンズでも凹レンズのいずれも実現できる
し、その焦点距離の設定の自由度も大きい。さらに電極
を共通にできるので、電極を細分化して印加電圧を変え
ることにより屈折率を分布させるための制御が不必要に
なり、簡単な回路で制御できる。
とによって凸レンズでも凹レンズのいずれも実現できる
し、その焦点距離の設定の自由度も大きい。さらに電極
を共通にできるので、電極を細分化して印加電圧を変え
ることにより屈折率を分布させるための制御が不必要に
なり、簡単な回路で制御できる。
第１図ないし第３図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の液晶レンズを示す構成図、第２図は第
１図のＡ−Ａ−轢断面図、第３図は第１実施例の半径方
向に対する屈折率の分布型を示す分布図、第４図は本発
明の第２実施例を示す断面図、第５図ないし第７図は本
発明の第３実施例に係り、第５図は第３実施例のシリン
ドリカル状液晶レンズを示す構成図、第６図は第５図の
Ｂ−Ｂ ′線断面図、第７図は第３実施例の屈折率の分
布を示す分布図、第８図は本発明の第４実施例を示す断
面図である。 １・・・液晶レンズ ２ａ、３ａ、・・・、７ａ・・・仕切壁２．３．・・・
、７・・・液晶 ９Ａ、９Ｂ・・・電極 ９．１０・・・透明板 １１・・・ＤＣ／ＡＣＣ／式−タ １２・・・可変抵抗 ３１ａ、・・・、４１ａ・・・液晶 ３１．３２．・・・、４１・・・セル ４２・・・液晶レンズ
図は第１実施例の液晶レンズを示す構成図、第２図は第
１図のＡ−Ａ−轢断面図、第３図は第１実施例の半径方
向に対する屈折率の分布型を示す分布図、第４図は本発
明の第２実施例を示す断面図、第５図ないし第７図は本
発明の第３実施例に係り、第５図は第３実施例のシリン
ドリカル状液晶レンズを示す構成図、第６図は第５図の
Ｂ−Ｂ ′線断面図、第７図は第３実施例の屈折率の分
布を示す分布図、第８図は本発明の第４実施例を示す断
面図である。 １・・・液晶レンズ ２ａ、３ａ、・・・、７ａ・・・仕切壁２．３．・・・
、７・・・液晶 ９Ａ、９Ｂ・・・電極 ９．１０・・・透明板 １１・・・ＤＣ／ＡＣＣ／式−タ １２・・・可変抵抗 ３１ａ、・・・、４１ａ・・・液晶 ３１．３２．・・・、４１・・・セル ４２・・・液晶レンズ
Claims (2)
- （１）印加する電圧又は周波数等でその屈折率を変化さ
せることのできる液晶を用いて形成した液晶レンズにお
いて、光軸と直交する面と平行で、少くとも一方向に対
して屈折率が異る液晶が封入されて形成された屈折率分
布型の液晶レンズ。 - （２）前記屈折率分布型が光軸と直交する面内で、一方
向に沿つて、中央部の両側で対称な分布型となるシリン
ドリカルレンズ機能を有することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の液晶レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26412484A JPS61140920A (ja) | 1984-12-13 | 1984-12-13 | 液晶レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26412484A JPS61140920A (ja) | 1984-12-13 | 1984-12-13 | 液晶レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61140920A true JPS61140920A (ja) | 1986-06-28 |
Family
ID=17398809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26412484A Pending JPS61140920A (ja) | 1984-12-13 | 1984-12-13 | 液晶レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61140920A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09211460A (ja) * | 1996-01-30 | 1997-08-15 | Asahi Glass Co Ltd | 光変調素子及び光ヘッド装置 |
| JP2001194635A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Minolta Co Ltd | 焦点位置可変空間変調デバイス |
| WO2006054803A1 (ja) * | 2004-11-22 | 2006-05-26 | Citizen Holdings Co., Ltd. | 液晶光学素子及びその製造方法 |
| US7085218B2 (en) | 2001-04-10 | 2006-08-01 | Nec Corporation | Optical head device and optical information recording or reproducing device |
| JP2009211794A (ja) * | 2008-02-08 | 2009-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 光ピックアップ装置及び光ディスク装置 |
| JP2010507119A (ja) * | 2006-10-19 | 2010-03-04 | エシロール アンテルナシオナル （コンパニー ジェネラレ ドプテイク） | セルのアレイを備える電気的に制御可能な光学部品 |
| JP2010515091A (ja) * | 2006-12-26 | 2010-05-06 | エシロール アンテルナシオナル （コンパニー ジェネラレ ドプテイク） | ２組のセルを有する光透過性部材 |
| JP2012512422A (ja) * | 2008-12-15 | 2012-05-31 | エシロール アンテルナシオナル （コンパニー ジェネラル ドプティック） | 可変屈折力の光学素子 |
| US8231217B2 (en) | 2005-07-20 | 2012-07-31 | Essilor International (Compagnie Generale D'optique) | Pixellized transparent optical component comprising an absorbing coating, production method thereof and use thereof in an optical element |
-
1984
- 1984-12-13 JP JP26412484A patent/JPS61140920A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH09211460A (ja) * | 1996-01-30 | 1997-08-15 | Asahi Glass Co Ltd | 光変調素子及び光ヘッド装置 |
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| US7411882B2 (en) | 2001-04-10 | 2008-08-12 | Nec Corporation | Optical head device and optical information recording/reproducing device |
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| EP1816507A1 (en) * | 2004-11-22 | 2007-08-08 | Citizen Holdings Co., Ltd. | Liquid crystal optical element and manufacturing method thereof |
| JPWO2006054803A1 (ja) * | 2004-11-22 | 2008-06-05 | シチズンホールディングス株式会社 | 液晶光学素子及びその製造方法 |
| WO2006054803A1 (ja) * | 2004-11-22 | 2006-05-26 | Citizen Holdings Co., Ltd. | 液晶光学素子及びその製造方法 |
| EP1816507A4 (en) * | 2004-11-22 | 2009-02-25 | Citizen Holdings Co Ltd | OPTICAL LIQUID CRYSTAL ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| US7619713B2 (en) | 2004-11-22 | 2009-11-17 | Citizen Holdings Co., Inc. | Liquid crystal optical element and method for manufacturing thereof |
| US8231217B2 (en) | 2005-07-20 | 2012-07-31 | Essilor International (Compagnie Generale D'optique) | Pixellized transparent optical component comprising an absorbing coating, production method thereof and use thereof in an optical element |
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| JP2012512422A (ja) * | 2008-12-15 | 2012-05-31 | エシロール アンテルナシオナル （コンパニー ジェネラル ドプティック） | 可変屈折力の光学素子 |
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