JPS6218894B2 - - Google Patents
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- JPS6218894B2 JPS6218894B2 JP57008113A JP811382A JPS6218894B2 JP S6218894 B2 JPS6218894 B2 JP S6218894B2 JP 57008113 A JP57008113 A JP 57008113A JP 811382 A JP811382 A JP 811382A JP S6218894 B2 JPS6218894 B2 JP S6218894B2
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- Japan
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- lens
- group
- group lens
- projection
- curvature
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
Description
本発明はテレビジヨン受像機の画面等を拡大投
影する投影表示装置に使用して好適な投影レンズ
に関するものである。 上記投影表示装置用投影レンズの望ましい条件
は、口径比が大きく、かつ画角が大きいことであ
る。大きな口径比は、陰極線管から発生する光束
を効率良く集光して明るい像を得るために必要で
あり、大きな画角は、短い投影距離で大きな投影
倍率を得る事ができ、装置を小型化することがで
きる。 従来、この種のレンズにはガラスレンズが用い
られてきたが、大口径比に伴い、口径の増大と共
に重量が著しく増加し、表示装置の構成上問題が
発生し、製造上のコスト面でも問題が生じてき
た。一方、レンズの性能としては、非球面化する
ことによつて、構成枚数を減少することで重量を
削減させることは可能であるが、ガラスレンズで
は加工技術面で実現するには著しいコスト上昇を
招き困難である。 近年、この様な背景の中でプラスチツク化した
投影レンズが見られるようになつた。３管式投影
表示装置では緑、青、赤の３本の単色陰極線管を
用い、各陰極線管の発光スペクトル幅は比較的狭
いので、多くの場合色収差を補正する必要がな
く、プラスチツクレンズの特性として軽く、非球
面の成型が容易であること等から、投影表示装置
用投影レンズの分野にプラスチツクレンズの使用
が適しているものと思われる。 この様な投影レンズとして、特開昭55−124114
号公報に記載のものが知られている。これは非球
面化プラスチツクレンズを用いて大口径比を実現
し、同時に３枚構成という簡単な構成であるた
め、製造上のコスト面でも大きなメリツトをもた
らしてはいるが、以下に示すようないくつかの問
題点が存在する。 第１は全レンズ素子が全てプラスチツクレンズ
であるため温度特性に問題がある。すなわち、プ
ラスチツクは屈折率の温度依存性がガラスに比べ
て２桁程度大きいもので、従来のガラスレンズで
は全く問題がなかつた環境雰囲気の温度変化によ
る焦点位置のドリフトが著しく目立ち、投影表示
装置の設置場所の温度の変動が大きい時、例えば
夏と冬ではピントがずれてしまい、実用にならな
いことがある。 第２は第２群レンズの中心厚が大きいことで、
これはプラスチツクレンズの成形時のヒートサイ
クルの中でレンズ中心部と周辺部で大きな温度勾
配を生じ、均一性を保つのに大きな困難が生じさ
せるものである。 第３はレンズ全長が長いことで、第１群レンズ
の頂点から第３群レンズの後面頂点までのレンズ
全長が1.8程度と大きく、これは、画角を大き
くすることと、投影表示装置をコンパクトにする
ことを困難とする。 本発明は上記従来の欠点を除去し、大口径比で
大きな画角を有し、かつ環境雰囲気温度特性の向
上した投影レンズを提供するものである。 本発明にかかる投影レンズは、構成および目的
が前述の特開昭55−124114号公報に記載のものと
類似しているが、全く異なつた設計思想によるも
ので、結果として上記諸欠点を改善したものであ
る。 本発明にかかる投影レンズにおいては、大口径
比とするため基本構成としてペツツバールタイプ
とし、像面収差の補正すなわちペツバール像面を
補正するために第３群に負レンズを加えたもので
ある。すなわち、正のパワーを第１群レンズと第
２群レンズ、特に第２群レンズのパワーが比較的
大きくなる様に配分し、かつ第２群レンズをガラ
スレンズで構成し、他の第１群レンズ、第３群レ
ンズをプラスチツクレンズで構成することによ
り、レンズ系全体での温度変化による焦点距離の
変動を著しく抑制している。更に、第１群レンズ
にも正のパワーのかなりの部分を分担させている
ので、第２群レンズの外径を小さくすることが可
能となり、レンズがガラスレンズであつても、重
量やコストの上昇を極力抑えることができる。な
お、こうした構成による球面収差への影響は、第
１群レンズの少なくとも１面を非球面化すること
で補正でき、軸外の斜光束に対しても、第１群レ
ンズの前面の曲率半径を後面の曲率半径の絶対値
よりも小さくし、同様に第２群レンズの前面の曲
率半径を後面の曲率半径の絶対値よりも小さくす
ることによつてコマの発生を少なくし、更に第３
群レンズを非球面化することで残存するコマを補
正している。 第３群レンズはペツツバール像面を補正するた
めの負のパワーを提供するもので、この第３群レ
ンズは陰極線管に近い程ペツツバール和を小さく
できるが、その反面、第１群、第２群レンズが正
のパワーで構成されているので、第３群レンズは
第１群、第２群レンズに近い、すなわち陰極線管
から遠い方が軸外光束の補正に有利で、大画角化
に有効である。本発明にかかる投影レンズでは、
第２群レンズと第３群レンズの間隔を小とするこ
とで大画角化をも実現している。 そして、各レンズ群は下記の諸条件を満足して
いる。 (1) 0.5＜／１＜0.8 (2) 0.8＜／２＜1.0 (3) −1.2＜／３＜．0.9 (4) 1.3＜１／２＜1.8 (5) 0.35＜d4＜0.55 (6) 4r1＜｜r2｜ (7) 0.4｜r4｜＜r3＜0.75｜r4｜ ただし、 ：全系の焦点距離 １：第１群レンズの焦点距離 ２：第２群レンズの焦点距離 ３：第３群レンズの焦点距離 d4：第２群レンズと第３群レンズの間隔 r1：第１群レンズのスクリーン側すなわち前面
の曲率半径 r2：第１群レンズの後面の曲率半径 r3：第２群レンズの前面の曲率半径 r4：第２群レンズの後面の曲率半径 条件(1)は第１群レンズのパワーに関するもので
あり、下限を越えると、第２群レンズのパワーが
強くなり、第２群レンズの中心厚を増し、重量、
コストの面で問題となる。上限を越えると、軸外
光束の第２群レンズへの入射角を大きくし、軸外
収差の補正を困難とする。 条件(2)は第２群レンズのパワーに関するもので
あり、下限を越えると、第１群レンズのパワーの
分担が大となり、球面収差への影響が問題とな
る。上限を越えると第２群レンズの中心厚が大と
なり、重量及びコストの上昇が問題となる。 条件(3)は第３群レンズのパワーに関するもので
あり、下限を越えると凹レンズの周辺厚が著しく
大となり、中心部の厚さとの比が大となつて成型
時のヒートサイクルの中でレンズ中心部と周辺部
で大きな温度勾配を生じ、均一性を保つのが困難
となる。上限を越える時はペツツバール和の減少
が不満足となる。 条件(4)は第１群レンズと第２群レンズのパワー
の分担比に関するものであり、下限を越えると第
１群レンズのパワーが大きくなり、球面収差への
影響が問題となる以外に、全体に及ぼす第１群レ
ンズのパワーの変化の影響が大となり、第１群レ
ンズおよび第３群レンズのプラスチツクレンズの
温度変化による焦点距離変動を抑制するために導
入した第２群レンズのガラスレンズの効果が効率
良く発揮されない。上限を越えると、第２群レン
ズのパワーが強くなり、レンズの中心厚が大とな
るため重量、コストの面で問題がある。 条件(5)は第２群レンズと第３群レンズの間隔に
関するものであり、下限を越えると、ペツツバー
ル和減少の効果が小さくなる。上限を越えると、
ペツツバール和を小さくするには有利ではある
が、軸外光束の収差補正が困難となる。 条件(6)は第１群レンズの前面側の曲率半径と後
面側の曲率半径の比に関するものであり、この条
件を満たさない場合には球面収差と軸外光束に対
する収差補正のバランスを取ることが困難とな
る。 条件(7)は第２群レンズの前面側の曲率半径と後
面側の曲率半径の比に関するものであり、下限あ
るいは上限を越えると、いずれの場合においても
軸外光束の収差補正が困難となり、大画角化が困
難となる。 本発明にかかる投影レンズでは、第１群レンズ
の少なくとも１面を非球面とすることで、球面収
差を補正している。これは要求する軸上の空間周
波数特性と第１群レンズのパワー分担から必要な
ものである。第３群レンズは両面を非球面化して
いるが、これは軸外の収差すなわちコマ収差を補
正するには、いずれかの面を非球面化すれば可能
であるが、歪曲収差をも補正し、かつ、非点収差
を球面収差量とバランスを保つためには両面の非
球面化が必要となる。 以下、本発明の具体的な実施例を示す。
影する投影表示装置に使用して好適な投影レンズ
に関するものである。 上記投影表示装置用投影レンズの望ましい条件
は、口径比が大きく、かつ画角が大きいことであ
る。大きな口径比は、陰極線管から発生する光束
を効率良く集光して明るい像を得るために必要で
あり、大きな画角は、短い投影距離で大きな投影
倍率を得る事ができ、装置を小型化することがで
きる。 従来、この種のレンズにはガラスレンズが用い
られてきたが、大口径比に伴い、口径の増大と共
に重量が著しく増加し、表示装置の構成上問題が
発生し、製造上のコスト面でも問題が生じてき
た。一方、レンズの性能としては、非球面化する
ことによつて、構成枚数を減少することで重量を
削減させることは可能であるが、ガラスレンズで
は加工技術面で実現するには著しいコスト上昇を
招き困難である。 近年、この様な背景の中でプラスチツク化した
投影レンズが見られるようになつた。３管式投影
表示装置では緑、青、赤の３本の単色陰極線管を
用い、各陰極線管の発光スペクトル幅は比較的狭
いので、多くの場合色収差を補正する必要がな
く、プラスチツクレンズの特性として軽く、非球
面の成型が容易であること等から、投影表示装置
用投影レンズの分野にプラスチツクレンズの使用
が適しているものと思われる。 この様な投影レンズとして、特開昭55−124114
号公報に記載のものが知られている。これは非球
面化プラスチツクレンズを用いて大口径比を実現
し、同時に３枚構成という簡単な構成であるた
め、製造上のコスト面でも大きなメリツトをもた
らしてはいるが、以下に示すようないくつかの問
題点が存在する。 第１は全レンズ素子が全てプラスチツクレンズ
であるため温度特性に問題がある。すなわち、プ
ラスチツクは屈折率の温度依存性がガラスに比べ
て２桁程度大きいもので、従来のガラスレンズで
は全く問題がなかつた環境雰囲気の温度変化によ
る焦点位置のドリフトが著しく目立ち、投影表示
装置の設置場所の温度の変動が大きい時、例えば
夏と冬ではピントがずれてしまい、実用にならな
いことがある。 第２は第２群レンズの中心厚が大きいことで、
これはプラスチツクレンズの成形時のヒートサイ
クルの中でレンズ中心部と周辺部で大きな温度勾
配を生じ、均一性を保つのに大きな困難が生じさ
せるものである。 第３はレンズ全長が長いことで、第１群レンズ
の頂点から第３群レンズの後面頂点までのレンズ
全長が1.8程度と大きく、これは、画角を大き
くすることと、投影表示装置をコンパクトにする
ことを困難とする。 本発明は上記従来の欠点を除去し、大口径比で
大きな画角を有し、かつ環境雰囲気温度特性の向
上した投影レンズを提供するものである。 本発明にかかる投影レンズは、構成および目的
が前述の特開昭55−124114号公報に記載のものと
類似しているが、全く異なつた設計思想によるも
ので、結果として上記諸欠点を改善したものであ
る。 本発明にかかる投影レンズにおいては、大口径
比とするため基本構成としてペツツバールタイプ
とし、像面収差の補正すなわちペツバール像面を
補正するために第３群に負レンズを加えたもので
ある。すなわち、正のパワーを第１群レンズと第
２群レンズ、特に第２群レンズのパワーが比較的
大きくなる様に配分し、かつ第２群レンズをガラ
スレンズで構成し、他の第１群レンズ、第３群レ
ンズをプラスチツクレンズで構成することによ
り、レンズ系全体での温度変化による焦点距離の
変動を著しく抑制している。更に、第１群レンズ
にも正のパワーのかなりの部分を分担させている
ので、第２群レンズの外径を小さくすることが可
能となり、レンズがガラスレンズであつても、重
量やコストの上昇を極力抑えることができる。な
お、こうした構成による球面収差への影響は、第
１群レンズの少なくとも１面を非球面化すること
で補正でき、軸外の斜光束に対しても、第１群レ
ンズの前面の曲率半径を後面の曲率半径の絶対値
よりも小さくし、同様に第２群レンズの前面の曲
率半径を後面の曲率半径の絶対値よりも小さくす
ることによつてコマの発生を少なくし、更に第３
群レンズを非球面化することで残存するコマを補
正している。 第３群レンズはペツツバール像面を補正するた
めの負のパワーを提供するもので、この第３群レ
ンズは陰極線管に近い程ペツツバール和を小さく
できるが、その反面、第１群、第２群レンズが正
のパワーで構成されているので、第３群レンズは
第１群、第２群レンズに近い、すなわち陰極線管
から遠い方が軸外光束の補正に有利で、大画角化
に有効である。本発明にかかる投影レンズでは、
第２群レンズと第３群レンズの間隔を小とするこ
とで大画角化をも実現している。 そして、各レンズ群は下記の諸条件を満足して
いる。 (1) 0.5＜／１＜0.8 (2) 0.8＜／２＜1.0 (3) −1.2＜／３＜．0.9 (4) 1.3＜１／２＜1.8 (5) 0.35＜d4＜0.55 (6) 4r1＜｜r2｜ (7) 0.4｜r4｜＜r3＜0.75｜r4｜ ただし、 ：全系の焦点距離 １：第１群レンズの焦点距離 ２：第２群レンズの焦点距離 ３：第３群レンズの焦点距離 d4：第２群レンズと第３群レンズの間隔 r1：第１群レンズのスクリーン側すなわち前面
の曲率半径 r2：第１群レンズの後面の曲率半径 r3：第２群レンズの前面の曲率半径 r4：第２群レンズの後面の曲率半径 条件(1)は第１群レンズのパワーに関するもので
あり、下限を越えると、第２群レンズのパワーが
強くなり、第２群レンズの中心厚を増し、重量、
コストの面で問題となる。上限を越えると、軸外
光束の第２群レンズへの入射角を大きくし、軸外
収差の補正を困難とする。 条件(2)は第２群レンズのパワーに関するもので
あり、下限を越えると、第１群レンズのパワーの
分担が大となり、球面収差への影響が問題とな
る。上限を越えると第２群レンズの中心厚が大と
なり、重量及びコストの上昇が問題となる。 条件(3)は第３群レンズのパワーに関するもので
あり、下限を越えると凹レンズの周辺厚が著しく
大となり、中心部の厚さとの比が大となつて成型
時のヒートサイクルの中でレンズ中心部と周辺部
で大きな温度勾配を生じ、均一性を保つのが困難
となる。上限を越える時はペツツバール和の減少
が不満足となる。 条件(4)は第１群レンズと第２群レンズのパワー
の分担比に関するものであり、下限を越えると第
１群レンズのパワーが大きくなり、球面収差への
影響が問題となる以外に、全体に及ぼす第１群レ
ンズのパワーの変化の影響が大となり、第１群レ
ンズおよび第３群レンズのプラスチツクレンズの
温度変化による焦点距離変動を抑制するために導
入した第２群レンズのガラスレンズの効果が効率
良く発揮されない。上限を越えると、第２群レン
ズのパワーが強くなり、レンズの中心厚が大とな
るため重量、コストの面で問題がある。 条件(5)は第２群レンズと第３群レンズの間隔に
関するものであり、下限を越えると、ペツツバー
ル和減少の効果が小さくなる。上限を越えると、
ペツツバール和を小さくするには有利ではある
が、軸外光束の収差補正が困難となる。 条件(6)は第１群レンズの前面側の曲率半径と後
面側の曲率半径の比に関するものであり、この条
件を満たさない場合には球面収差と軸外光束に対
する収差補正のバランスを取ることが困難とな
る。 条件(7)は第２群レンズの前面側の曲率半径と後
面側の曲率半径の比に関するものであり、下限あ
るいは上限を越えると、いずれの場合においても
軸外光束の収差補正が困難となり、大画角化が困
難となる。 本発明にかかる投影レンズでは、第１群レンズ
の少なくとも１面を非球面とすることで、球面収
差を補正している。これは要求する軸上の空間周
波数特性と第１群レンズのパワー分担から必要な
ものである。第３群レンズは両面を非球面化して
いるが、これは軸外の収差すなわちコマ収差を補
正するには、いずれかの面を非球面化すれば可能
であるが、歪曲収差をも補正し、かつ、非点収差
を球面収差量とバランスを保つためには両面の非
球面化が必要となる。 以下、本発明の具体的な実施例を示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
以下の実施例１から実施例６については、第26
頁に示した条件１〜７が満たされているが、これ
を次表に示す。
頁に示した条件１〜７が満たされているが、これ
を次表に示す。
【表】
第１図は実施例１に基づく投影レンズの概略構
成を示す断面図であり、第２図ａ，ｂ，ｃは実施
例１に基づく球面収差、非点収差、歪曲収差の特
性図である。第２図の特性図から明らかなよう
に、本発明によれば諸収差が良好に補正されてい
ることがわかる。なお、実施例２〜６についても
実施例１とほとんど同様の特性を有しているが、
これを第３図ａ，ｂ，ｃ〜第７図ａ，ｂ，ｃに示
す。すなわち、第３図ａ，ｂ，ｃは実施例２、第
４図ａ，ｂ，ｃは実施例３、第５図ａ，ｂ，ｃは
実施例４、第６図ａ，ｂ，ｃは実施例５、第７図
ａ，ｂ，ｃは実施例６に基づくそれぞれの球面収
差、非点収差、歪曲収差の特性図である。 以上述べた様に、本発明にかかる投影レンズ
は、大口径、大画角で、レンズ全長が短く、更に
環境雰囲気温度特性の優れたものであり、その産
業上の価値は大なるものである。
成を示す断面図であり、第２図ａ，ｂ，ｃは実施
例１に基づく球面収差、非点収差、歪曲収差の特
性図である。第２図の特性図から明らかなよう
に、本発明によれば諸収差が良好に補正されてい
ることがわかる。なお、実施例２〜６についても
実施例１とほとんど同様の特性を有しているが、
これを第３図ａ，ｂ，ｃ〜第７図ａ，ｂ，ｃに示
す。すなわち、第３図ａ，ｂ，ｃは実施例２、第
４図ａ，ｂ，ｃは実施例３、第５図ａ，ｂ，ｃは
実施例４、第６図ａ，ｂ，ｃは実施例５、第７図
ａ，ｂ，ｃは実施例６に基づくそれぞれの球面収
差、非点収差、歪曲収差の特性図である。 以上述べた様に、本発明にかかる投影レンズ
は、大口径、大画角で、レンズ全長が短く、更に
環境雰囲気温度特性の優れたものであり、その産
業上の価値は大なるものである。
第１図は本発明の実施例に基づく投影レンズの
概略構成を示す断面図、第２図ａ，ｂ，ｃは同実
施例に基づく特性図、第３図ａ，ｂ，ｃから第７
図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ他の実施例２から実施例
６に基づく特性図である。
概略構成を示す断面図、第２図ａ，ｂ，ｃは同実
施例に基づく特性図、第３図ａ，ｂ，ｃから第７
図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ他の実施例２から実施例
６に基づく特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ テレビジヨン画像の投影表示装置に用いら
れ、スクリーン側より順に曲率大なる面をスクリ
ーン側に向けた正レンズよりなる第１群レンズ、
その後方に、曲率大なる面をスクリーン側に向け
た両凸の正レンズよりなる第２群レンズ、その後
方に、曲率大なる凹面をスクリーン側に向けた負
レンズよりなる第３群レンズから構成され、第１
群レンズにプラスチツクレンズを使用し、第２群
レンズにガラスレンズを使用し、第３群レンズに
プラスチツクレンズを使用するとともに、下記の
各条件を満足することを特徴とする投影レンズ： (1) 0.5＜／１＜0.8 (2) 0.8＜／２＜1.0 (3) −1.2＜／３＜−0.9 (4) 1.3＜１／２＜1.8 (5) 0.35＜d4＜0.55 (6) 4r1＜｜r2｜ (7) 0.4｜r4｜＜r3＜0.75｜r4｜ ただし、 ：全系の焦点距離 １：第１群レンズの焦点距離 ２：第２群レンズの焦点距離 ３：第３群レンズの焦点距離 d4：第２群レンズと第３群レンズの間隔 r1：第１群レンズのスクリーン側すなわち前面
の曲率半径 r2：第１群レンズの後面の曲率半径 r3：第２群レンズの前面の曲率半径 r4：第２群レンズの後面の曲率半径。 ２ 第１群レンズの少なくとも１面を非球面化
し、第３群レンズの両面を非球面化することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の投影レン
ズ。 ３ が140.02mm、口径比が／1.01で以下に示
す諸元の特許請求の範囲第１項記載の投影レン
ズ。 【表】 【表】 【表】 ４ が116.89mm、口径比が／1.07で以下に示
す諸元の特許請求の範囲第１項記載の投影レン
ズ。 【表】 【表】 ５ が117.55mm、口径比が／1.07で以下に示
す諸元の特許請求の範囲第１項記載の投影レン
ズ。 【表】 【表】 ６ が118.06mm、口径比が／1.07で以下に示
す諸元の特許請求の範囲第１項記載の投影レン
ズ。 【表】 【表】 ７ が114.85mm、口径比が／1.09で以下に示
す諸元の特許請求の範囲第１項記載の投影レン
ズ。 【表】 【表】 【表】 ８ が115.50mm、口径比が／1.09で以下に示
す諸元の特許請求の範囲第１項記載の投影レン
ズ。 【表】 【表】
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008113A JPS58125007A (ja) | 1982-01-20 | 1982-01-20 | 投影レンズ |
| US06/459,242 US4548480A (en) | 1982-01-20 | 1983-01-19 | Projection lens apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57008113A JPS58125007A (ja) | 1982-01-20 | 1982-01-20 | 投影レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58125007A JPS58125007A (ja) | 1983-07-25 |
| JPS6218894B2 true JPS6218894B2 (ja) | 1987-04-24 |
Family
ID=11684232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57008113A Granted JPS58125007A (ja) | 1982-01-20 | 1982-01-20 | 投影レンズ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4548480A (ja) |
| JP (1) | JPS58125007A (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6049311A (ja) * | 1983-08-29 | 1985-03-18 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影レンズ |
| JPS6067914A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-18 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | テレビプロジェクタ用投影レンズ |
| JPS6073514A (ja) * | 1983-09-30 | 1985-04-25 | Hitachi Ltd | プロジェクションテレビ用レンズ |
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