(57)【要約】【課題】  振動を低減するレンズユニット及びそのレンズユニットを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】  レンズユニット１は、第１レンズ群２と、第１レンズ群２を保持する第１レンズ枠３と、第２レンズ群４と、第２レンズ群４を保持し第１レンズ枠３に対して移動可能な第２レンズ枠５と、第２レンズ枠５を第１レンズ枠３に対して振動させる振動駆動部１０と、第１レンズ枠３に保持され振動駆動部１０の発生した振動を低減する振動低減部２０と、を備え、振動低減部２０は、おもり２１と、おもり２１を第１レンズ枠３に保持する減衰部材２２と、を有することを特徴とする。【選択図】図２
2013113983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レンズ群と、
前記第１レンズ群を保持する第１レンズ枠と、
第２レンズ群と、
前記第２レンズ群を保持し前記第１レンズ枠に対して移動可能な第２レンズ枠と、
前記第２レンズ枠を前記第１レンズ枠に対して振動させる振動駆動部と、
前記第１レンズ枠に保持され前記振動駆動部の発生した振動を低減する振動低減部と、
を備え、
前記振動低減部は、
おもりと、
前記おもりを前記第１レンズ枠に保持する減衰部材と、
を有する
ことを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記減衰部材は、前記おもりを前記第１レンズ枠の径方向内側に保持する
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記減衰部材は、前記第２レンズ群を含む光軸に直交する断面内で、前記第２レンズ群の径方向の外側に配置する
ことを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
【請求項４】
前記振動低減部は、前記おもりを前記第１レンズ枠に対して光軸方向に移動可能とするおもり案内部材を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記振動低減部は、前記おもりを前記第１レンズ枠に対して光軸方向に保持する弾性部材を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のレンズユニット。
【請求項６】
前記弾性部材は、前記第１レンズ枠に対して前記おもりを光軸方向の両側から保持する
ことを特徴とする請求項５に記載のレンズユニット。
【請求項７】
前記振動駆動部は、
前記第１レンズ枠に保持されたヨークと、
前記ヨークに保持された磁石と、
前記第２レンズ枠に保持され、径方向で前記ヨークと前記磁石とに挟まれた領域に配置されるコイルと、
を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のレンズユニット。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の前記レンズユニットと、
前記レンズユニットを保持するボディと、
前記レンズユニットからの像を電気信号に変換する撮像素子と、
を備える
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動を低減させるレンズユニット及びそのレンズユニットを備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、動体追尾を行う必要性から、デジタルカメラの動画撮影でオートフォーカスを行う際に、フォーカスレンズ群を、焦点深度内で微少量、センサ読み出し回数に対応する周波数で駆動する、いわゆるフォーカスウォブリングが行われている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１には、フォーカスウォブリングを行う際にレンズの駆動時間や駆動速度等の駆動条件を適切に設定することにより、駆動の際の騒音を下げる技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、撮像素子をフォーカスウォブリングする撮像装置であって、フォーカスウォブリングを行う際、撮像素子を駆動させる駆動機構を弾性部材によって支持することで、フォーカスウォブリングの振動を装置筺体部に伝わりにくくする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９７２６０号公報
【特許文献２】特開２０１１−７５７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
動画撮影における動体追尾能力を向上させるためには、フォーカスウォブリングの周波数を上げることが有力であることが知られている。しかしながら、フォーカスウォブリングの周波数を上げると振動加速度が増加する。振動加速度が増加すると、撮像装置の振動が増加し、像がぶれてしまう恐れや、撮像装置を持つ撮影者の手に振動が伝わる場合があった。上記特許文献１の技術では、フォーカスウォブリングの駆動から発生する音へ対処する技術は開示されているものの、この駆動による振動対する対処は何ら開示されていない。また、特許文献２では、撮像素子の駆動により発生する振動を伝えにくくする技術が開示されているものの、フォーカスウォブリングに伴うフォーカスレンズ群の駆動により発生する振動に対する対処は何ら考慮されていない。
【０００７】
本発明では、振動を低減するレンズユニット及びそのレンズユニットを備えた撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様に係るレンズユニットおよびレンズユニットを備えた撮像装置は、  第１レンズ群と、前記第１レンズ群を保持する第１レンズ枠と、第２レンズ群と、前記第２レンズ群を保持し前記第１レンズ枠に対して移動可能な第２レンズ枠と、前記第２レンズ枠を前記第１レンズ枠に対して振動させる振動駆動部と、前記第１レンズ枠に保持され前記振動駆動部の発生した振動を低減する振動低減部と、を備え、前記振動低減部は、おもりと、前記おもりを前記第１レンズ枠に保持する減衰部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この態様に係るレンズユニット及びレンズユニットを備えた撮像装置によれば、フォーカスウォブリング等の振動を低減し、レンズユニット及びレンズユニットを備えた撮像装置を持つ撮影者の手に伝わる振動を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】レンズユニットを示す斜視図である。
【図２】レンズユニットの分解図である。
【図３】レンズユニットの光軸を含む断面図である。
【図４】第１実施形態のレンズユニットの背面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面を矢印方向から見た図である。
【図６】レンズユニットに関する内部回路の構成ブロック図である。
【図７】第２実施形態のレンズユニットの背面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面を矢印方向から見た図である。
【図９】デジタルカメラの外観を示す前方斜視図である。
【図１０】同背面図である。
【図１１】デジタルカメラの構成を示す模式的な横断面図である。
【図１２】デジタルカメラ４０の主要部の内部回路の構成ブロック図である。
【図１３】角振動数比に対するデジタルカメラの振動加速度を示す図である。
【図１４】角振動数比に対する振動低減効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１２】
図１はレンズユニット１を示す斜視図、図２はレンズユニット１の分解図、図３はレンズユニット１の光軸を含む断面図である。
【００１３】
レンズユニット１は、第１レンズ群２を保持する第１レンズ枠３と、第２レンズ群４を保持し、第１レンズ枠３に対して移動可能な第２レンズ枠５と、を有する。
【００１４】
第２レンズ枠５には、案内軸６及び回り止め軸７が貫通している。案内軸６は、一方端を第１レンズ枠３に取り付けられ、他方を軸支持部材８に取り付けられており、第２レンズ枠５を第１レンズ枠３に対して摺動可能に支持している。回り止め軸７は、一方端を第１レンズ枠３に取り付けられ、他方を図示しない他の部材に取り付けて、第２レンズ枠５が第１レンズ枠３に対して回転しないように支持している。
【００１５】
次に、振動駆動部としてのウォブリング駆動部１０について説明する。本実施形態では、ウォブリング駆動部１０は、コイル１１と、ヨークとしての第１ヨーク１２と、磁石としてのマグネット１３と、第２ヨーク１４と、を有する。
【００１６】
第２レンズ枠５には、コイル１１が保持される。また、第１レンズ枠３には、軸方向に開口を向けたＵ字状の鉄等からなる第１ヨーク１２が互いに約１８０°離れて保持され、第１ヨーク１２の間隙には、マグネット１３がそれぞれ配置される。また、第１ヨーク１２の開口側には、第２ヨーク１４がそれぞれ設けられる。
【００１７】
そして、図３に示すように、第２レンズ枠５に保持されたコイル１１は、Ｕ字状の第１ヨーク１２の間隙のマグネット１３の内側で、径方向で第１ヨーク１２とマグネット１３に挟まれた領域に配置される。すなわち、コイル１１、第１ヨーク１２、及びマグネット１３でウォブリング駆動部１０としてのボイスコイルモータを形成する。
【００１８】
このような構造によって、コイル１１を挟んでマグネット１３から第１ヨーク１２に向かう方向に、磁界が発生する。そのため、コイル１１に電流を流すと、第２レンズ枠５は、光軸方向に駆動力を受けて、案内軸６及び回り止め軸７に沿って光軸方向に移動する。また、コイル１１に流す電流の方向を切り替えることによって、第２レンズ枠５の移動方向も切り替わる。この動作を連続的に実行することによって、ウォブリング振動を発生することが可能となる。
【００１９】
次に、振動低減部２０について説明する。
【００２０】
図４は第１実施形態のレンズユニット１の背面図、図５は図４のＡ−Ａ断面を矢印方向から見た図である。
【００２１】
第１実施形態では、振動低減部２０は、おもり２１と、スポンジやゲル等からなる減衰部材２２と、バネ等の弾性部材２３と、おもり案内部材２４と、を有する。本実施形態では、図２に示すとおり、おもり２１、減衰部材２２、弾性部材２３を、それぞれ２つ備えている。これは、振動低減部による作用が、光軸に対して偏らないような配慮の下、構成されたものであって、１つで構成されていても、３以上の複数で構成されていても構わない。
【００２２】
おもり２１は、減衰部材２２によって光軸に対して径方向の外側で第１レンズ枠３に保持されている。また、おもり２１は、弾性部材２３によって軸方向の第１レンズ群２側で第１レンズ枠３に弾性支持されている。本実施形態では、弾性部材２３の一端をおもり２１に取り付け、他端を第１レンズ枠３に取り付けている。さらに、おもり２１は、光軸に平行に配置されたおもり案内部材２４によって、軸方向に移動可能に支持されている。本実施形態では、おもり案内部材２４は、おもり２１を貫通する光軸に平行な軸部材である。
【００２３】
したがって、ウォブリング駆動部１０によってウォブリング振動を発生させ第２レンズ枠５が振動した際に、振動低減部２０の弾性力及び減衰力によって第１レンズ枠３の振動を低減させることが可能となる。なお、おもり案内部材２４を設けなくても振動を低減することが可能であるが、おもり２１をおもり案内部材２４によって光軸方向に移動可能に支持することにより、第１レンズ枠３の光軸方向の振動を的確に減衰し、低減することが可能となる。
【００２４】
また、減衰部材２２は、おもり２１を第１レンズ枠３の径方向内側に保持するので、レンズユニットをコンパクトにすることが可能となる。さらに、減衰部材２２は、第２レンズ群４を含む光軸に直交する断面内で、第２レンズ群４の径方向の外側に配置するので、振動を発生する部材の近傍で振動を減衰することができ、効率的に振動を低減することが可能となる。
【００２５】
また、振動低減部２０は、おもり２１を第１レンズ枠３に対して光軸方向に保持する弾性部材２３を有するので、さらに効率的に振動を低減することが可能となる。
【００２６】
図６は、ウォブリング駆動部１０に関する内部回路の構成ブロック図である。
【００２７】
ウォブリング駆動部１０に関する内部回路は、コイル１１を駆動するＶＣＭドライバ３１と、デジタルカメラ等を制御する制御部３５に接続され、ＶＣＭドライバ３１を制御するＶＣＭコントローラ３２と、各レンズ群の位置を検出してＶＣＭコントローラ３２に伝達するレンズ位置センサ３３と、各レンズ群の移動量を算出して制御部３５に伝達するレンズ移動量算出部３４と、を備える。
【００２８】
図７は第２実施形態のレンズユニット１の背面図、図８は図７のＢ−Ｂ断面を矢印方向から見た図である。
【００２９】
第２実施形態では、振動低減部２０は、おもり２１と、スポンジやゲル等からなる減衰部材２２と、バネ等の第１弾性部材２３ａ及び第２弾性部材２３ｂと、おもり案内部材２４と、を有する。
【００３０】
おもり２１は、減衰部材２２によって光軸に対して周方向の外側で第１レンズ枠３に支持されており、第１弾性部材２３ａによって軸方向の第１レンズ群２側で第１レンズ枠３に支持され、第２弾性部材２３ｂによって軸方向の第１レンズ群２の反対側で第１レンズ枠３に支持されている。さらに、おもり２１は、光軸に平行に配置されたおもり案内部材２４によって、軸方向に移動可能に支持されている。
【００３１】
したがって、ウォブリング駆動部１０によってウォブリング振動を発生させ第２レンズ枠５が振動した際に、振動低減部２０の弾性力及び減衰力によって第１レンズ枠３の振動を低減することが可能となる。なお、おもり案内部材２４を設けなくても振動を低減することが可能であるが、おもり２１をおもり案内部材２４によって光軸方向に移動可能に支持することにより、第１レンズ枠３の光軸方向の振動を的確に低減することが可能となる。
【００３２】
また、振動低減部２０に弾性部材２３を用いず、減衰部材２２のみを利用する図示しない第３実施形態を適用してもよい。弾性部材２３を用いないことで、さらにコンパクトに振動低減部２０及びレンズユニット１を形成することが可能となる。
【００３３】
図９〜図１２は、レンズユニット１を撮影光学系４１に組み込んだ本実施例に係る撮像装置の構成の概念図を示す。図９はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１０は同背面図、図１１はデジタルカメラ４０の構成を示す模式的な横断面図である。
【００３４】
撮像装置としてのデジタルカメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２上に位置する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４上に位置するファインダー光学系４３、シャッターボタン４５、ポップアップストロボ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッターボタン４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１、例えばレンズユニット１を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、カバーガラスＣを介して結像面近傍に設けた撮像素子としてのＣＣＤ４９の撮像面（光電変換面）上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７や、ファインダー用画像表示素子５４に表示される。また、この処理手段５１には記録手段５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。
【００３５】
撮影が終了し、非撮影状態とすると、撮影光学系４１全体は無限遠物体合焦位置よりもＣＣＤ４９側で停止する。なお、非撮影状態において、撮影光学系４１全体は光軸に沿って無限遠物体合焦位置よりもＣＣＤ４９側に移動できるよう撮影光学系４１の第２レンズ群Ｇ２との間隔及び最も像側のレンズとＣＣＤ４９との間隔をあらかじめ空けておき、レンズ鏡枠全体が沈胴した状態でもＣＣＤ４９側の規制領域を確保する。
【００３６】
なお、この記録手段５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【００３７】
さらに、ファインダー用光路４４上にはファインダー用接眼レンズ５９が配置してある。ファインダー用画像表示素子５４に表示された物体像が、このファインダー用接眼レンズ５９によって拡大および観察者が見やすい視度に調整され、観察者眼球Ｅに導かれている。なお、ファインダー用接眼レンズ５９の射出側にカバー部材５０が配置されている。
【００３８】
図１２は、デジタルカメラ４０の主要部の内部回路の構成ブロック図である。なお、以下の説明では、上記の処理手段５１は例えばＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４、一次記憶メモリ１１７、画像処理部１１８等からなり、記憶手段５２は例えば記憶媒体部１１９等からなる。
【００３９】
図１２に示すように、デジタルカメラ４０は、操作部１１２と、この操作部１１２に接続された制御部１１３と、制御部１１３の制御信号出力ポートにバス１１４及び１１５を介して接続された撮像駆動回路１１６並びに一次記憶メモリ１１７、画像処理部１１８、記憶媒体部１１９、表示部１２０、及び設定情報記憶メモリ部１２１を備えている。
【００４０】
一次記憶メモリ１１７、画像処理部１１８、記憶媒体部１１９、表示部１２０、及び設定情報記憶メモリ部１２１はバス１２２を介して相互にデータの入力又は出力が可能なように構成され、また、撮像駆動回路１１６には、ＣＣＤ４９とＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４が接続されている。
【００４１】
操作部１１２は各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらの入力ボタンやスイッチを介して外部（カメラ使用者）から入力されるイベント情報を制御部に通知する回路である。
【００４２】
制御部１１３は、例えばＣＰＵ等からなる中央演算処理装置であり、不図示のプログラムメモリを内蔵し、そのプログラムメモリに格納されているプログラムにしたがって、操作部１２を介してカメラ使用者から入力される指示命令を受けてデジタルカメラ４０全体を制御する回路である。
【００４３】
ＣＣＤ４９は、撮影光学系４１を介して形成された物体像を受光する。ＣＣＤ４９は、撮影駆動回路１１６により駆動制御され、その物体像の各画素ごとの光量を電気信号に変換してＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４に出力する撮像素子である。
【００４４】
ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４は、ＣＣＤ４９から入力する電気信号を増幅しかつアナログ／デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ（ベイヤーデータ、以下ＲＡＷデータという。）を一時メモリ１１７に出力する回路である。
【００４５】
一次記憶メモリ１１７は、例えばＳＤＲＡＭ等からなるバッファであり、ＣＤＳ／ＡＤＣ部１２４から出力されるＲＡＷデータを一時的に記憶するメモリ装置である。画像処理部１１８は、一次記憶メモリ１１７に記憶されたＲＡＷデータ又は記憶媒体部１１９に記憶されているＲＡＷデータを読み出して、制御部１１３から指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差の補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。
【００４６】
記憶媒体部１１９は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記録媒体を着脱自在に装着して、それらカード型又はスティック型のフラッシュメモリに、一次記憶メモリ１１７から転送されるＲＡＷデータや画像処理部１１８で画像処理された画像データを記録して保持する装置の制御回路である。
【００４７】
表示部１２０は、液晶表示モニター４７及びファインダー用画像表示素子５４を備え、液晶表示モニター４７及びファインダー用画像表示素子５４に画像や操作メニュー等を表示する回路である。設定情報記憶メモリ部１２１には、予め各種の画質パラメータが格納されているＲＯＭ部と、そのＲＯＭ部から読み出された画質パラメータの中から操作部１１２の入力操作によって選択された画質パラメータを記憶するＲＡＭ部が備えられている。設定情報記憶メモリ部１２１は、それらのメモリへの入出力を制御する回路である。
【００４８】
このように構成されたデジタルカメラ４０は、本実施例により、ある程度ディストーション補正を行いつつ、特に色収差や像面湾曲などの諸収差が良好に補正され、テレセントリック性を確保した、少ない構成枚数のコンパクトな広角光学系を用いた撮像装置を提供することが可能となる。
【００４９】
本実施形態は、以上のような一般的な被写体を撮影する所謂一眼レフやコンパクトデジタルカメラだけではなく、広い画角が必要な監視カメラ等に適用してもよい。また、第１レンズ群Ｇ１の物体側にフィルターを配置してもよい。
【００５０】
このような振動低減部２０を備えたレンズユニット１を装着したデジタルカメラ４０の振動低減効果について説明する。
【００５１】
図１３は、角振動数比に対するデジタルカメラ４０の振動加速度を示す図である。図１３の実線は振動低減部２０を設けた場合を示し、図１３の破線は振動低減部２０を設けない場合を示ず。ただし、ωはおもり２１の角振動数、ωmはデジタルカメラ４０の固有角振動数である。また、振動低減部２０の質量は、デジタルカメラ４０の５〜１０％が最適とされるが、本実施形態では３．２％であり、質量の小さいおもりでも効果が発揮できている。
【００５２】
図１３に示すように、振動低減部２０を設けた場合の方が振動低減部２０を設けない場合と比較して、固有振動数前後で、振動加速度が低減していることがわかる。
【００５３】
図１４は、角振動数比に対する振動低減効果を示す図である。
【００５４】
図１４に示すように、振動低減部２０を設けた場合の方が振動低減部２０を設けない場合と比較して、振動低減効果が３４％となることがわかる。
【００５５】
このように、振動低減部２０を有するレンズユニット１をデジタルカメラ４０に用いることによって、ウォブリング駆動部１０によってウォブリング振動を発生させ第２レンズ枠５が振動した際に、振動低減部２０の弾性力及び減衰力によって第１レンズ枠３の振動を低減し、デジタルカメラ４０の振動を低減することが可能となる。なお、おもり案内部材２４を設けなくても振動を低減することが可能であるが、おもり２１をおもり案内部材２４によって光軸方向に移動可能に支持することにより、減衰部材２２の保持を確実に行え、第１レンズ枠３の光軸方向の振動を的確に低減し、デジタルカメラ４０の光軸方向の振動を低減することが可能となる。
【００５６】
なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。
【符号の説明】
【００５７】
Ｃ…カバーガラス
Ｅ…観察者眼球
１…レンズユニット
２…第１レンズ群
３…第１レンズ枠
４…第２レンズ群
５…第２レンズ枠
６…案内軸
７…回り止め軸
８…軸支持部材
１０…ウォブリング駆動部
１１…コイル１１
１２…第１ヨーク
１３…マグネット
１４…第２ヨーク
２０…振動低減部
２１…おもり
２２…減衰部材
２３…弾性部材
２４…おもり案内部材
３１…ＶＣＭドライバ
３２…ＶＣＭコントローラ
３３…レンズ位置センサ
３４…レンズ移動量算出部
３５…制御部
４０…デジタルカメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッターボタン
４６…ポップアップストロボ
４７…液晶表示モニター
４９…ＣＣＤ
５０…カバー部材
５１…処理手段
５２…記録手段
５４…ファインダー用画像表示素子
５９…ファインダー用接眼レンズ
１１２…操作部
１１３…制御部
１１４、１１５…バス
１１６…撮像駆動回路
１１７…一次記憶メモリ
１１８…画像処理部
１１９…記憶媒体部
１２０…表示部
１２１…設定情報記憶メモリ部
１２２…バス
１２４…ＣＤＳ／ＡＤＣ部
【図１】
2013113983.tif 000003
【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】
2013113983.tif 000009
【図８】
2013113983.tif 000010
【図９】
2013113983.tif 000011
【図１０】
2013113983.tif 000012
【図１１】
2013113983.tif 000013
【図１２】
2013113983.tif 000014
【図１３】
2013113983.tif 000015
【図１４】
2013113983.tif 000016