(57)【要約】【課題】光学系のチルトと反射部材の光路に対する進退とを行う機構の操作性を向上させる。【解決手段】光学機器は、第１の軸を中心として回動可能な第１レンズユニット１と、第２レンズユニット３と、第１レンズユニットと第２レンズユニットとの間の光路内の第１の位置と光路外の第２の位置とに第２の軸を中心として回動可能であるとともに、第１の位置において、回動する第１レンズユニットからの入射光を第２レンズユニットに導くように反射するために第１の軸を中心として回動可能な反射部材６とを有する。連動機構８，９，１０は、第１レンズユニットの第１の回動領域での回動に応じて反射部材を第１の位置において第１の軸を中心として回動させ、第１レンズユニットの第２の回動領域での回動に応じて反射部材を第１の位置と第２の位置との間で回動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸を中心として回動可能な第１レンズユニットと、
第２レンズユニットと、
前記第１レンズユニットと前記第２レンズユニットとの間の光路内の第１の位置と前記光路外の第２の位置とに第２の軸を中心として回動可能であるとともに、前記第１の位置において、回動する前記第１レンズユニットからの入射光を前記第２レンズユニットに導くように反射するために前記第１の軸を中心として回動可能な反射部材と、
前記第１レンズユニットの第１の回動領域での回動に応じて前記反射部材を前記第１の位置において前記第１の軸を中心として回動させ、前記第１レンズユニットの第２の回動領域での回動に応じて前記反射部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で回動させる連動機構とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記連動機構は、
連結部とカム部とを有し、前記第１レンズユニットとともに前記第１の軸を中心として前記第１の回動領域および前記第２の回動領域で回動する回動部材と、
前記回動部材の前記第１の回動領域での回動に応じて前記連結部を介して回動されることにより、前記第１の位置に配置された前記反射部材を前記第１の軸を中心として回動させる第１の連動部材と、
前記回動部材の前記第２の回動領域での回動に応じて前記カム部によって前記第２の軸を中心として回動されることにより、前記反射部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で回動させる第２の連動部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記カム部は、前記回動部材が前記第１の回動領域で回動するときには前記第２の連動部材を回動させない形状を有することを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記連動機構は、前記反射部材を、前記第２の位置において、該反射部材の反射面が前記第１レンズユニットからの前記入射光が入射しない方向を向くように回動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回動可能なレンズユニットと回動および進退が可能な反射部材とを有する光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の撮像装置に用いられる光学系として、特許文献１，２には、反射部材を光路に対して進退させることにより撮影方向を変化させることが可能なものが開示されている。
また、特許文献３には、光学系の一部を折り曲げ（チルト）可能なチルト機構を備え、チルト角度を可変とした光学系が開示されている。
さらに、特許文献４には、反射部材を光路に対して進退させる機構を用いて、ファインダ光学系の観察レベルをアイレベルとウエストレベルに切り替え可能な光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０５６４１号公報
【特許文献２】特開２００７−２４９９７号公報
【特許文献３】特開２００７−１０７４７号公報
【特許文献４】特開平９−２１１５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１〜４のいずれに開示された光学系でも、光学系のチルトと反射部材の進退とを連動させる構成にはなっておらず、操作性の向上が課題となっている。
本発明は、光学系のチルトと反射部材の光路に対する進退と連動させる連動機構を備え、良好な操作性を有する光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面としての光学機器は、第１の軸を中心として回動可能な第１レンズユニットと、第２レンズユニットと、第１レンズユニットと第２レンズユニットとの間の光路内の第１の位置と光路外の第２の位置とに第２の軸を中心として回動可能であるとともに、第１の位置において、回動する第１レンズユニットからの入射光を第２レンズユニットに導くように反射するために第１の軸を中心として回動可能な反射部材とを有する。そして、該光学機器は、第１レンズユニットの第１の回動領域での回動に応じて反射部材を第１の位置において第１の軸を中心として回動させ、第１レンズユニットの第２の回動領域での回動に応じて反射部材を第１の位置と第２の位置との間で回動させる連動機構とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第１レンズユニットの第１の回動領域での回動に連動して反射部材が光路内で回動し、かつ第１レンズユニットの第２の回動領域での回動に連動して反射部材が光路に対して進退する。このため、第１レンズユニットを回動させるだけで反射部材の第１の位置での回動と第１および第２の位置間での回動とを行わせることができ、操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例である光学機器におけるチルト／進退機構の分解斜視図。
【図２】実施例のチルト／進退機構の斜視図。
【図３】実施例のチルト／進退機構における回動部材のカム溝部の形状を示す図。
【図４】実施例のチルト／進退機構における回動止め部材の構成を示す斜視図および分解斜視図。
【図５】実施例のチルト／進退機構におけるチルト時の第１レンズユニットと反射部材の回動角度の関係を示す概略図。
【図６】実施例のチルト／進退機構の動作を示す図。
【図７】実施例のチルト／進退機構のチルト動作時における各部材の回動中心の位置関係と移動とを説明するための図。
【図８】実施例の光学機器における光学構成例を示す図。
【図９】図８の光学構成例におけるチルト例を示す図。
【図１０】図８の光学構成例における別のチルト例を示す図。
【図１１】実施例の光学機器としてのワイドコンバータおよびこれを装着したデジタルカメラの概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１（ａ）〜（ｃ）には、本発明の実施例である光学機器に設けられる第１鏡筒および反射部材のチルト／進退機構（連動機構）の構成を示している。
図１において、１は第１レンズユニットであり、２は該第１レンズユニットを保持する第１鏡筒である。１０は回動部材であり、これに設けられた固定ピン１０ｂを第１鏡筒２に形成された固定穴部２ａに挿入して接着することで、回動部材１０に第１鏡筒２が固定される。
回動部材１０には、軸部１０ｃが設けられており、該軸部１０ｃは支持部材１２に形成された穴部１２ａに挿入される。これにより、回動部材１０および第１鏡筒２は、軸部（第１の軸）１０ｃを中心として回動可能に支持部材１２によって支持される。
８は反射面進退部材（第２の連動部材）であり、該反射面進退部材８に形成された軸部（第２の軸）８ｃが第２鏡筒４に形成された穴部４ａに挿入されることで、反射面進退部材８は第２鏡筒４に対して回動可能に支持される。
９は回動連動部材（第１の連動部材）であり、該回動連動部材９に形成された穴部９ｂには、回動部材１０に設けられた軸部（連結部）１０ａが挿入される。
３は第２レンズユニットであり、第２鏡筒４により保持される。支持部材１２は、第２鏡筒４に固定されており、前述したように回動部材１０の軸部１０ｃを穴部１２ａにて回動可能に支持している。
支持部材１２には、回動部材１０の回動方向において、後述する回動止め部材１１が係脱可能な複数の溝部１２ｂ〜１２ｅが形成されている。溝部１２ｂは、回動部材１０、つまりは第１鏡筒２を、直線状態（チルト角度０°）に維持するために設けられている。溝部１２ｃ，１２ｄ，１２ｅはそれぞれ、第１鏡筒２を、第１のチルト状態（チルト角度８０°）、第２のチルト状態（チルト角度９０°）、第３のチルト状態（チルト角度１００°）に維持するために設けられている。
回動部材１０には、該回動部材１０の支持部材１２に対する回動に反射面進退部材８の回動を連動させるためのカム溝部（カム部）１０ｄが形成されている。このカム溝部１０ｄには、反射面進退部材８に設けられたカムピン（カムフォロア）８ａが挿入される。
上述した回動止め部材１１の構成を図４（ａ），（ｂ）に示す。回動止め部材１１は、回動部材１０に固定された又は一体形成された本体部１１ｄと、該本体部１１ｄに形成された溝部内に配置されたコイルバネ１１ａと、該コイルバネ１１ａの先端に配置されたボール１１ｂと、蓋部材１１ｃとにより構成されている。ボール１１ｂは、コイルバネ１１ａの弾性力によって付勢された状態で溝部１２ｂ〜１２ｅのいずれかに係合する。このため、溝部１２ｂ〜１２ｅのいずれかにボール１１ｂが係合すると、一定以上の外力が第１鏡筒２に加わらない限り、第１鏡筒２のチルト状態（チルト角度）が維持される。
反射面進退部材８は、反射部材６が固定された反射面固定部材５を回動させて、反射部材６を第１レンズユニット１と第２レンズユニット３の間の光路に対して進退させる。すなわち、反射部材６は、該光路内に配置される第１の位置（以下、光路内位置という）と該光路外に配置される第２の位置（以下、光路外位置）とに回動可能である。
反射面進退部材８に形成された穴部８ｂに反射面固定部材５に設けられた軸部５ｃが挿入されることで、反射面進退部材８は反射面固定部材５を回動可能に支持する。なお、反射面固定部材５の軸部５ｃは、反射部材６が光路内位置に配置されている状態では、回動部材１０の軸部１０ｃと同軸上に配置される。
回動連動部材９は、該回動連動部材９に形成された伝達面９ａが反射面固定部材５に形成された連動ピン５ａと接触することにより、反射面進退部材８の回動角度に応じて反射面固定部材５を回動させる。
回動連動部材９には、カム溝部９ｃが形成されており、該カム溝部９ｃには、回動部材１０のカム溝部１０ｄにも挿入される反射面進退部材８のカムピン８ａが挿入される。これにより、回動連動部材９は、カムピン８ａを中心として回動可能である。
反射面進退部材８はＬ字形状に形成されており、その一端部８ｅには、反射面固定部材５の連動ピン５ａが接触する。反射面固定部材５に設けられたバネ止め軸部５ｂの外周には、付勢バネ（ねじりコイルバネ）７のコイル部が取り付けられている。反射面進退部材８に形成されたバネ止め穴部８ｄには、付勢バネ７の一端が挿入されて固定される。付勢バネ７の他端は、反射面固定部材５を、連動ピン５ａを介して図１（ａ）中の下方（時計回り方向）に付勢する。
反射面固定部材５は、回動部材１０が第１鏡筒２に後述するチルト動作を行わせる第１の回動領域（以下、チルト回動領域という）で回動する際に、反射部材６によって第１レンズユニット１からの光が反射されて第２レンズユニット３に導かれるように回動する。反射面固定部材５の連動ピン５ａは、チルト回動領域内においては回動連動部材９の伝達面９ａと接触して該回動連動部材９を回動させる。
また、反射面固定部材５は、回動部材１０が反射部材６に後述する進退動作を行わせる第２の回動領域（以下、進退回動領域という）で回動する際に、反射面進退部材８の端部８ｅに接触する連動ピン５ａを介して軸部（第２の軸）８ｃを中心として回動される。
図３には、回動部材１０の形状を示している。図３において、破線の円は回動連動部材９に形成された穴部９ｂに挿入された軸部１０ａを示している。
カム溝部１０ｄのうち第１のカム領域Ａ〜Ｂは、回動部材１０のチルト回動領域に対応して設けられている。第１のカム領域Ａ〜Ｂは、支持部材１２に対する回動部材１０の回動中心となる軸部１０ｃの中心からの距離（半径）が不変の領域である。このため、第１のカム領域Ａ〜Ｂ内に反射面進退部材８のカムピン８ａが位置する間は、回動部材１０がチルト回動領域で回動しても反射面進退部材８は回動しない。つまり、カム溝部１０ｄは、回動部材１０がチルト回動領域で回動するときには反射面進退部材８を回動させない形状を有する。
ただし、回動部材１０がチルト回動領域で回動することで、回動連動部材９が回動し、該回動連動部材９に形成された伝達面９ａと反射面固定部材５の連動ピン５ａを介して反射面固定部材５が軸部５ｃ（軸部１０ｃ）を中心として回動する。
一方、カム溝部１０ｄのうち第２のカム領域Ｂ〜Ｃは、回動部材１０の進退回動領域に対応して設けられている。第２のカム領域Ｂ〜Ｃは、軸部１０ｃの中心からの距離（半径）が変化する領域である。このため、第２のカム領域Ｂ〜Ｃ内に反射面進退部材８のカムピン８ａが位置する状態で回動部材１０が進退回動領域で回動することで、反射面進退部材８が軸部８ｃを中心として回動する。そして、反射面進退部材８が回動することで、反射面固定部材５が回動し、これにより反射部材６が第１および第２レンズユニット１，３間の光路に対して進退する。本実施例では、第２のカム領域Ｂ〜Ｃを軸部１０ｃを中心とした４５°の角度範囲に設定している。
なお、図１〜図３では、第１および第２鏡筒２，４の片側にのみ反射面進退部材８、回動連動部材９、回動部材１０および支持部材１２を設けた場合について説明しているが、これらの部材を第１および第２鏡筒２，４の両側に設けてもよい。
図５には、第１レンズユニット１（第１鏡筒２）と反射部材６の連動関係を模式的に示している。第１レンズユニット１の光軸が反射部材６にて偏向されて第２レンズユニット３の光軸と一致するように配置された状態において、反射部材６の反射面と第１および第２レンズユニット１，３の光軸とが交わる点を反射部材６の回動中心とする。
そして、第１レンズユニット１の２θ°の回動（チルト）に反射部材６のθ°の回動を連動させることで、第１レンズユニット１がチルトしても画角の中心が第１レンズユニット１の光軸に一致した状態を維持することができる。これにより、光学系の良好な光学性能を確保しながら第１レンズユニット１のチルトが可能となる。
このとき、チルト回動領域においては、第１レンズユニット１（第１鏡筒２）の回動中心と反射部材６の反射面の回動中心とを一致させて、第１レンズユニット１のチルトによる結像性能の変化を防止することが望ましい。
図６（ａ）〜（ｅ）には、チルト／進退機構の動作を示している。図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、チルト／進退機構におけるチルト動作を示しており、上段の図は第１鏡筒２の第２鏡筒４に対するチルト状態を、下段の図は反射面進退部材８と反射部材６との連動関係をそれぞれ示している。
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、第１鏡筒２と第２鏡筒４とが直線配列されている状態での第１鏡筒２の第２鏡筒４に対するチルト角度を０°としたときの、第１鏡筒２のチルト角度が１００°，９０°，８０°の状態を示している。これらの状態では反射部材６は光路内位置に配置されている。また、これらの状態は、回動部材１０（および第１鏡筒２）のチルト回動領域での回動によって得られる。
なお、回動部材１０（および第１鏡筒２）の回動は、手動で行ってもよいし、モータ等のアクチュエータを用いた電動で行ってもよい。
図６（ｄ），（ｅ）は、チルト／進退機構における進退動作を示しており、上段の図は第１鏡筒２に対する第２鏡筒４のチルト状態を、下段の図は反射面進退部材８と反射部材６との連動関係をそれぞれ示している。
図６（ｄ），（ｅ）はそれぞれ、第１鏡筒２のチルト角度が８０°より小さい状態を示している。図６（ｄ）は、チルト角度が４５°であって、反射部材６が光路外位置に退避する途中の状態を示している。図６（ｅ）は、チルト角度が０°であって、反射部材６が完全に光路外位置に退避した状態を示している。これらの状態は、回動部材１０（および第１鏡筒２）の進退回動領域での回動によって得られる。
そして、進退回動領域においては、反射部材６を、その反射面が第１レンズユニット１とは反対方向を向くように、つまりは反射面が第１レンズユニット１からの入射光が入射しない方向を向くように回動させる。これにより、入射光の反射面での反射によるゴースト等の不要光の発生を防止できる。
例えば、図６（ｂ）の状態から、第１鏡筒２と回動部材１０にこれらを図６（ａ）又は図６（ｃ）の状態とする方向に回動させる力が作用すると、第１鏡筒２と回動部材１０は、支持部材１２の穴部１２ａに挿入された軸部１０ｃを中心として同方向に回動する。このとき、反射面進退部材８のカムピン８ａは、回動部材１０に形成されたカム溝部１０ｄのうち第１のカム領域Ａ〜Ｂ内に位置するため、前述したように反射面進退部材８は回動せず、回動部材１０の軸部１０ａを介して回動連動部材９のみが回動する。
回動連動部材９が回動すると、付勢バネ７の付勢力によって回動連動部材９の伝達面９ａに連動ピン５ａが押し付けられている反射面固定部材５が反射面進退部材８の穴部８ｂに挿入された軸部５ｃ（軸部１０ｃ）を中心に回動する。こうして、反射面固定部材５に固定された反射部材６の反射面の角度が変化する。
図６（ｃ）の状態から、第１鏡筒２と回動部材１０にこれらを図６（ｄ）や図６（ｅ）の状態とする方向に回動させる力が作用すると、第１鏡筒２と回動部材１０は、支持部材１２の穴部１２ａに挿入された軸部１０ｃを中心に同方向に回動する。このとき、反射面進退部材８のカムピン８ａは、回動部材１０のカム溝部１０ｄのうち第２のカム領域Ｂ〜Ｃに位置するので、前述したように反射面進退部材８が第２鏡筒４の穴部４ａに挿入された軸部８ｃを中心として回動する。
回動する反射面進退部材８は、その一端部８ｅによって反射面固定部材５の連動ピン５ａを回動連動部材９の伝達面９ａから離すように押し上げ、該反射面固定部材５を反射面進退部材８の軸部８ｃを中心として回動させる。これにより、反射面固定部材５と反射部材６は、光路外位置に退避する。また、このとき、前述したように、反射部材６は、その反射面が第１レンズユニット１とは反対方向を向くように回動される。
図７（ａ）には、チルト動作時における各部材の回動中心の位置関係を示している。また、図７（ｂ）には、該回動中心の移動を示している。
ここで、回動部材１０の回動中心となる軸部１０ｃと反射面固定部材５の連動ピン５ａとの間の距離をＬ１とし、反射面進退部材８のカムピン８ａと連動ピン５ａとの間の距離をＬ２とする。
回動部材１０（および第１鏡筒２）が軸部１０ｃを中心としてチルト回動領域で回動する際には、反射面進退部材８は回動せず、回動部材１０の軸部１０ａが軸部１０ｃを中心として回動する（図６（ａ）〜（ｃ）参照）。このときの回動部材１０の回動角度をθとすると、図７（ｂ）に示すように、反射面固定部材５の連動ピン５ａは、回動部材１０の軸部１０ｃを中心として回動角度ωだけ回動する。
このとき、Ｌ１とＬ２の比率を適当な関係に設定すると、ωとθの比であるω：θを約１：２とすることができる。しかし、連動ピン５ａは回動連動部材９の伝達面９ａに付勢バネ７の付勢力によって押し付けられた状態で、伝達面９ａ上を摺動しながら軸部１０ｃを中心として回動する。このため、Ｌ２が変化してしまい、ω：θを正確に１：２の関係に保つことができなくなる。
そこで、本実施例では、ωを補正するために、伝達面９ａをカムとして機能する非平面（曲面）形状に形成している。ただし、他の方法として、回動連動部材９のカム溝部９ｃを非直線（曲線）形状に形成してもよい。
図８には、上述したチルト／進退機構を含む撮影光学系の構成例を示している。該撮影光学系は、物体側（図の左側）から像側に順に配置された、正の対物レンズユニットＢ１２と、正のフィールドレンズユニットＢ３と、正のリレーレンズユニットＢ４とにより構成されている。該撮影光学系は、いわゆる２回結像光学系であり、対物レンズユニットＢ１２により一次結像した光を像面ＩＰにて再結像させる。
図８において、ＳＰは絞りであり、ＦＩＬはローパスフィルタや赤外カットフィルタ等の光学フィルタである。像面ＩＰには、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子の撮像面が配置される。
正の対物レンズユニットＢ１２は、物体側から像側に順に配置され、間に空気間隔を有する負の前側レンズコンポーネントＢ１と正の後側レンズコンポーネントＢ２により構成されている。
図９には、図８の撮影光学系において、チルト／進退機構により対物レンズユニットＢ１２のうち前側レンズコンポーネントＢ１をチルトさせ、前側レンズコンポーネントＢ１と後側レンズコンポーネントＢ２の間に反射部材を配置した例を示す。図９には、前側レンズコンポーネントＢ１から入射した光の光線トレース図も併せて示している。
また、図１０には、図８の撮影光学系において、チルト／進退機構により対物レンズユニットＢ１２（前側および後側レンズコンポーネントＢ１，Ｂ２）をチルトさせ、対物レンズユニットＢ１２とフィールドレンズユニットＢ３の間に反射部材を配置した例を示す。図１０には、対物レンズユニットＢ１２から入射した光の光線トレース図も併せて示している。
図１１には、図８に示した撮影光学系を、上記チルト／進退機構を含むワイドコンバータ（光学機器）と、該ワイドコンバータが装着されたデジタルカメラ（撮像装置）の撮影レンズとにより構成した例を示している。ワイドコンバータ内の光学系（対物レンズユニットＢ１２、フィールドレンズユニットＢ３、およびリレーレンズユニットＢ４における最も物体側のレンズコンポーネント）とカメラ１００の撮影レンズとの合成光学系により、前述した２回結像光学系が構成される。
１０１はカメラ１００に取り付けられたコンバータ装着リングであり、ワイドコンバータの光学系を収容したコンバータ鏡筒１０２は、該コンバータ装着リング１０１を介してカメラ１００（撮影レンズの物体側）に装着される。
１０３は第１レンズユニットに相当する前側レンズコンポーネントＢ１を保持するチルト保持枠（第１鏡筒）である。１０５は反射部材であり、コンバータ鏡筒１０２内には、前側レンズコンポーネントＢ１および反射部材１０５を有するチルト／進退機構が設けられている。
１０４はゴム部材や蛇腹部材等の曲げ変形が可能な遮光部材であり、コンバータ鏡筒１０２におけるチルト保持枠と第２レンズユニットに相当する後側レンズコンポーネントＢ２以降の光学系を収容する鏡筒本体部との間の隙間を覆うように配置されている。このため、チルト／進退機構によってチルト保持枠１０３が回動しても、遮光部材１０４が曲げ変形することで、上記隙間からコンバータ鏡筒１０２内に外光が入り込むことが防止される。
以上説明したように、本実施例によれば、第１レンズユニットのチルト回動領域での回動に連動して反射部材が光路内位置にて回動し、かつ第１レンズユニットの進退回動領域での回動に連動して反射部材が光路内位置と光路外位置との間で回動する。このため、第１レンズユニットを回動させるだけで反射部材の光路内位置での回動と光路に対する進退とを行わせることができ、操作性を向上させることができる。
以上説明した実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
例えば、図１および図２等に示した連動機構の構成は例にすぎない。すなわち、第１レンズユニットのチルト回動領域での回動に応じて反射部材を光路内位置において偏向回動させ、第１レンズユニットの進退回動領域での回動に応じて反射部材を光路内位置と光路外位置との間で回動させる連動機構を他の構成を用いて実現してもよい。
また、上記実施例では、撮像装置に対して用いられる撮影光学系の一部をチルト／進退させる場合について説明したが、本発明は、観察装置や測定器等の光学機器全般の光学系に応用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
レンズユニットの回動に応じた反射部材の光路内での回動と、該反射部材の光路に対する進退の両方を一連の動作で可能とする連動機構を備え、良好な操作性を有する光学機器を実現する。
【符号の説明】
【００１１】
１  第１レンズユニット
２  第１鏡筒
３  第２レンズユニット
４  第２鏡筒
５  反射面固定部材
６  反射部材
８  反射面進退部材
９  回動連動部材
１０  回動部材
１２  支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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