説明

レンズ装置

【課題】レンズ装置と外部装置との間で所定の制御対象に対する制御コマンドのデータ伝送をシリアル通信で行う場合に、制御コマンドの通信間隔に応じて制御対象の制御に関する制御パラメータの値を変更することで、制御コマンドの通信間隔によらず制御対象を円滑に動作させることができるレンズ装置を提供する。
【解決手段】レンズ装置10のCPU20は、カメラ本体12のCPU40からシリアル通信により与えられるアイリスの制御コマンドに基づいてアイリス22の制御を行う。その際、制御コマンドの通信間隔に応じてアイリスを比例制御するための比例ゲインを適正な値に変更し、制御対象を円滑に動作させるようにする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はレンズ装置に係り、特にカメラ本体等の外部装置と制御コマンド等の各種信号のやり取りを行うレンズ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
テレビカメラのカメラ本体に着脱可能に装着されるレンズ装置は、カメラ本体と電気コネクタにより接続されて、カメラ本体との間で各種信号のやり取りを行っている。カメラ本体には複数の情報をデジタルのシリアル信号として1ラインで送受信するシリアル通信機能を備えたものと(特許文献1参照)、複数の情報を種類ごとに複数のラインでLレベルとHレベル、あるいはアナログの信号(パラレル信号と称す)により送受信するパラレル通信機能とを備えたものとがあり、レンズ装置は、いずれのカメラ本体にも対応できるようにシリアル通信機能とパラレル通信機能の両方を備えたものが一般的に知られている。
【0003】
また、シリアル通信機能を備えたカメラ本体において、全てのデータをシリアル通信で送受信するものと、パラレル通信機能も備え、一部のデータのみをシリアル通信で送受信し、その他はパラレル通信で送受信するものが知られている。
【0004】
更に、レンズ装置には、ズーム、フォーカス等を遠隔操作するためのレンズ付属装置(ズームデマンド、フォーカスデマンドのコントローラ)やパーソナルコンピュータ(PC)がケーブルなどで接続され、カメラ本体と同様にそれらの装置との間で各種データの送受信を行うものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第2756339号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上記のようなレンズ装置では、通常、カメラ本体、レンズ付属装置、PCなどの外部装置から制御コマンド(指令信号)を受信した場合に、その制御コマンドに従って、アイリス、ズーム、フォーカス等の制御対象をモータ駆動で制御するようになっている。また、このとき、制御コマンドのデータ伝送をシリアル通信で行う場合、レンズ装置と外部装置との間の通信間隔はシリアル通信のプロトコルにより規定されているが、各制御対象に対する制御コマンドの通信間隔に関しては規定されていない。例えば、カメラ本体からの制御コマンドによってアイリスを位置制御する際の制御コマンドの通信間隔が2msecであったり、48msecであったりと、カメラ本体の種類によって異なる。
【0007】
一方、従来、レンズ装置では、制御コマンドの通信間隔とは関係なく、外部装置から制御コマンドが与えられるごとに、その制御コマンドに従って制御対象の制御が行われるようになっている。そのため、外部装置の種類に応じた制御コマンドの通信間隔の違いにより、ある種類の外部装置では制御対象がスムーズに動作するが、別の種類の外部装置では制御対象が断続的な動き(カクカクした動き)になったり、追従性の悪い動き(緩慢な動き)になる等の不具合が生じていた。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レンズ装置と外部装置との間で所定の制御対象に対する制御コマンドのデータ伝送をシリアル通信で行う場合に、制御コマンドの通信間隔によらず制御対象を円滑に動作させることができるレンズ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成するために、請求項1に係るレンズ装置は、被写体像を結像する光学系を備えたレンズ装置であって、該光学系の所定の制御対象の制御に関する制御コマンドがシリアル通信により外部装置から与えられ、該制御コマンドに従って前記制御対象の制御を行うレンズ装置において、前記制御コマンドの通信間隔を検出する通信間隔検出手段と、前記通信間隔検出手段により検出した通信間隔に応じて前記制御対象の制御に関する所定の制御パラメータの値を変更する制御パラメータ変更手段と、を備えたことを特徴としている。
【0010】
請求項2に係るレンズ装置は、請求項1に係る発明において、前記制御パラメータ変更手段により変更する制御パラメータは、前記制御対象を比例制御するための比例ゲインであることを特徴としている。
【0011】
請求項3に係るレンズ装置は、請求項1に係る発明において、前記制御パラメータ変更手段は、前記制御コマンドの通信間隔に対して最適な前記制御パラメータの値を示すデータが事前にメモリに記憶され、前記制御パラメータ変更手段は、該メモリに記憶されたデータに基づいて前記制御パラメータの値を変更することを特徴としている。
【0012】
請求項4に係るレンズ装置は、請求項1、2、又は、3に係る発明において、前記制御対象は、アイリス、ズーム、又は、フォーカスであることを特徴としている。
【0013】
請求項5に係るレンズ装置は、請求項1、2、3、又は、4に係る発明において、前記外部装置は、カメラ本体、パーソナルコンピュータ、又は、レンズ付属品であることを特徴としている。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、レンズ装置と外部装置との間で所定の制御対象に対する制御コマンドのデータ伝送をシリアル通信で行う場合に、制御コマンドの通信間隔によらず制御対象を円滑に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】図1は、本願発明に係るレンズ装置と、所定の種類のカメラ本体とが機械的に装着されると共に電気的に接続された状態を示したブロック図である。
【図2】図2は、アイリス制御コマンドの通信間隔と駆動電圧により制御されるアイリスの位置変化との関係を比例ゲインを変えて示した図である。
【図3】図3は、レンズ装置のCPUにおけるアイリス制御の処理手順を示したフローチャートである。
【図4】図4は、比例制御の比例ゲインを与える回路を例示した回路図である。
【図5】図5は、制御コマンドの通信間隔に応じて制御間隔を変更する態様の説明に使用した説明図である。
【図6】図6は、レンズ装置がカメラ本体、PC、レンズ付属品と接続可能であり、いずれかの外部装置から与えられる制御コマンドにより所定の制御対象を位置制御する場合におけるレンズ装置のCPUの処理手順を示したフローチャートである。
【図7】図7は、図6におけるステップS24の処理内容を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るレンズ装置を実施のするための形態について詳細に説明する。
【0017】
図1は、本願発明に係るレンズ装置と、所定の種類のカメラ本体とが機械的に装着されると共に電気的に接続された状態を示したブロック図である。同図においてレンズ装置10とカメラ本体12の各々には、CPU20、40が搭載されており、それらのCPU20、40との間では、シリアル通信とパラレル通信の何れでも各種データのやり取りを行えるようになっている。但し、パラレル通信によるデータ伝送は必ずしも行えるようになっている必要はない。
【0018】
レンズ装置10には、カメラ本体12の撮像素子に被写体像を結像するための光学系と、光学系のアイリス、ズーム(ズームレンズ)、フォーカス(フォーカスレンズ)を電動(モータ)で制御するための制御系とを備えており、同図には、アイリス22とその制御系のみの構成が例示されている。同図に示すようにアイリス22は、モータ24により開閉動作するようになっており、モータ24は、アンプ26及びD/A変換器28を介してCPU20に接続されている。
【0019】
CPU20からは、モータ24に印加する駆動電圧を示すデジタル値の駆動信号が出力され、その駆動信号がD/A変換器28によりアナログ電圧の駆動信号に変換されてアンプ26に入力される。そして、その駆動信号の電圧値に対応した駆動電圧がアンプ26からモータ24に印加されるようになっている。これにより、CPU20はモータ24に印加する駆動電圧を調整してモータ24の回転速度、即ち、アイリス22の動作速度を制御することができるようになっている。
【0020】
また、モータ24には、アイリス22の現在位置(開閉位置)を検出するためのポテンショメータ30が連結されており、その出力信号(位置信号)がA/D変換器32によりデジタル信号に変換されてCPU20に読み取られるようになっている。
【0021】
従って、CPU20は、ポテンショメータ30からの位置信号によりアイリス22の現在位置を検出しながら、モータ24に印加する駆動電圧を調整してアイリス22の動作速度を制御することにより、アイリス22が所望の位置となるようにアイリス22の位置制御(フォードバック制御)を行うことができるようになっている。
【0022】
一方、レンズ装置10のCPU20には、アイリス22の設定すべき位置(目標位置)を示すアイリス制御コマンドがシリアル通信により与えられるようになっている。CPU20は、そのアイリス制御コマンドに基づいてアイリス22の目標位置を設定する。そして、その目標位置となるようにアイリス22の位置制御を行う。
【0023】
アイリス22の位置制御について具体的に説明すると、CPU20において、ポテンショメータ30により検出されるアイリス22の現在位置を示す値(現在値)をP、アイリス22の設定すべき目標位置を示す値(目標値)をP0、モータ24のアンプ26に出力する駆動信号の値(モータ24に印加する駆動電圧と等しいものする)をEとすると、フィードバック制御における比例制御の式(1)、
E=Kp×(P0−P) …(1)
により、駆動電圧Eを算出する。但し、Kpは比例ゲインを示す。CPU20は、カメラ本体12からアイリス制御コマンドが与えられるごとに、その制御コマンドに従って目標値P0を設定し、駆動電圧Eを上式(1)により算出する。そして、その駆動電圧Eをモータ24に与える。これにより、モータ24は、アイリス22が目標位置に近づく方向に回転すると共に、駆動電圧Eに応じた速度で回転し、アイリス22が目標位置となった時点で停止する。
【0024】
ところで、レンズ装置10のCPU20は、アイリス制御コマンドが与えられるタイミングで、上式(1)の目標値P0をアイリス制御コマンドが指示する値に更新し、上式(1)により駆動電圧Eを求めてモータ24にその駆動電圧Eを与えるようにしている。尚、目標値P0を新たな値に更新する時間間隔を制御間隔というものとすると、本実施の形態では、アイリス制御コマンドが新たに与えられたタイミングで目標値P0を更新するため、アイリス制御コマンドの通信間隔と、制御間隔とは一致している。但し、現在値Pは、制御間隔よりも短い時間間隔でポテンショメータ30からの信号により逐次更新され、この更新と共に駆動電圧Eが逐次算出されてモータ24に与えられている。
【0025】
一方、レンズ装置10のCPU20とカメラ本体12のCPU40との間でのシリアル通信では、上記のアイリス制御コマンド以外にも各種信号の送受信が行われるようになっている。例えば、レンズ装置10のCPU20からカメラ本体12のCPU40には、アイリス、ズーム、フォーカス等の現在位置を示す信号が送信され、カメラ本体12のCPU40からレンズ装置10のCPU20にズームやフォーカス等のアイリス以外の制御対象に対する制御コマンドが送信される。
【0026】
そのため、アイリス制御コマンドは、カメラ本体12のCPU40からレンズ装置10のCPU20に、他の種類の信号の送受信を挟んで所定の時間間隔(通信間隔)で与えられるようになっている。また、アイリス制御コマンドの通信間隔は特に規定されておらず、カメラ本体12の種類や状況によって変化する。
【0027】
そのため、カメラ本体12の種類等によって上式(1)の目標値P0を更新する制御間隔が異なり、アイリス22の動作が円滑に行われないという場合が生じる。
【0028】
そこで、CPU20は、カメラ本体12の種類等によって変化するアイリス制御コマンドの通信間隔を検出し、その通信間隔に応じて上式(1)比例ゲインKpの値を変更している。
【0029】
図2は、アイリス制御コマンドの通信間隔と上式(1)より求められる駆動電圧Eにより制御されるアイリス22の位置変化との関係を比例ゲインKpを変えて示した図である。
【0030】
同図に示すようにアイリス制御コマンドにより目標値A、B、C、・・・が所定の通信間隔Tで与えられ、そのアイリス制御コマンドに従って上式(1)の目標値P0を順次更新し、駆動電圧Eを求めてモータ24に出力するものとする。また、アイリス制御コマンドにより与えられる目標値A、B、C、・・・が、アイリス22をアナログの制御信号(目標値を示すアナログ信号)により制御するとした場合の曲線aに沿った値であるとする。
【0031】
このとき、比例ゲインKpの値が適正であれば、曲線bのようにアイリス22の位置が滑らかな軌道を描いて変化する。
【0032】
一方、比例ゲインKpが大きすぎる場合、曲線cに示すように、目標値P0を次の値に更新する前に、アイリス22が目標位置に到達して略停止した状態となるため、アイリス22が断続的な動作となる。
【0033】
逆に、比例ゲインKpが小さすぎる場合、曲線dに示すように、アイリス22が現在設定されている目標位置となる前に目標値P0が次の値に更新されてしまい、アイリス制御コマンドにより与えられる目標位置の変化に対して、アイリス22が追従性の悪い動作となる。
【0034】
そこで、CPU20は、アイリス制御コマンドの通信間隔に応じて比例ゲインKpを適正な値に変更し、通信間隔にかかわらずアイリス22が円滑に動作するようにしている。
【0035】
図3は、CPU20の上記アイリス制御の処理手順を示したフローチャートである。
【0036】
レンズ装置10のCPU20は、カメラ本体12のCPU40との間でシリアル通信を開始すると、まず、アイリス制御コマンドの通信間隔を把握する(ステップS10)。そして、アイリス制御コマンドの通信間隔に基づいて上式(1)の比例ゲインKpを適正な値に設定する(ステップS12)。続いて、上式(1)により駆動電圧Eを算出し(ステップS14)、算出した駆動電圧Eをモータ24に出力する(ステップS16)。
【0037】
以上、上記実施の形態では、レンズ装置10におけるアイリス制御について説明したが、図1に示したアイリス22以外の光学系のズーム(ズームレンズ)やフォーカス(フォーカスレンズ)等の他の制御対象も、アイリス22と同様の制御系の構成と処理により制御される。そこで、アイリス22以外の制御対象についても、カメラ本体12からシリアル通信により与えられる制御コマンドに従ってそれらの位置を上式(1)によりフィードバック制御する場合には、上記実施の形態と同様にその制御対象に対する制御コマンドの通信間隔に応じて比例ゲインKpを適正な値に変更すれば、制御対象を円滑に動作させることができる。
【0038】
また、図1のようにレンズ装置10はカメラ本体12とシリアル通信とパラレル通信のいずれも可能であるが、カメラ本体12が所定の制御対象に対する制御コマンドをシリアル通信ではなく、パラレル通信で行う場合もある。そこで、レンズ装置10はパラレル通信のときの比例ゲインKpの値をシリアル通信の場合とは別に所有し、シリアル通信のときのみ、上記のように制御コマンドの通信間隔に応じて変更するようしてもよい。
【0039】
また、上記比例ゲインKpの変更は、ソフト上(CPU20内の処理上)の変数を変更することにより行ってもよいし、回路上で変更してもよい。たとえば、図4に示すような反転増幅器の入力に上式(1)において示した目標値P0、現在値Pから得られる値(電圧)、−(P0−P)を入力し、反転増幅器の出力を駆動電圧Eとしてモータ24に印加するものとすると、抵抗器1、抵抗器2の抵抗値をR1、R2として、駆動電圧Eは、
E=R2/R1×(P0−P)
となる。この式と、上式(1)を比較すると、R2/R1が比例ゲインKpを示す。従って、抵抗器1と抵抗器2のうち少なくとも一方の抵抗値を電気的な信号(CPU20からの信号)により変更することにより、比例ゲインKpを回路上で変更することができる。
【0040】
また、上記実施の形態では、駆動電圧Eを比例制御における上式(1)により求めるようにしたが、比例制御の他に積分制御や微分制御を加えたPID制御における次式(2)、
E=Kp×(P0−P)+Ki×∫(P0−P)dt+Kd×d(P0−P)/dt …(2)
により求めるようにすることも可能である。尚、Kiは積分ゲイン、Kdは微分ゲインを示す。また、上式(2)の右辺第2項または右辺第3項のいずれか一方のみを右辺第1項に加えたPI制御またはPD制御の式により求めることも可能である。このような場合に、各制御対象に対する制御コマンドの通信間隔に応じて、制御対象が円滑に動作するように比例ゲインKpの他に積分ゲインKiや微分ゲインKdの値も適正な値に変更するようにしてもよい。
【0041】
また、上記のように制御コマンドの通信間隔に応じて比例ゲインKp、積分ゲインKi、微分ゲインKd等の値を変更して制御対象を円滑に動作させるようにしたが、これに限らず、制御対象の制御に関する何らかの制御パラメータを制御コマンドの通信間隔に応じて変更し、制御対象を円滑に動作させるようにするものであればよい。
【0042】
例えば、上式(1)や上式(2)のように駆動電圧Eを求める式において、目標値P0を更新するタイミング(制御間隔)を変更する方法が考えられる。図5に示すように、通信間隔Tで制御コマンド(目標値A、B、C、・・・)が与えられるとする。そして、このとき、通信間隔Tが大きすぎて制御対象の動作が断続的になるものとする。この場合、目標値P0を更新する間隔(制御間隔T′)を制御コマンドの通信間隔Tよりも短くすると共に、制御コマンドにより与えられた新たな目標値まで目標値P0を段階的に更新していくことが考えられる。例えば、同図のように目標値Bが制御コマンドにより与えられた場合に、その後、通信間隔Tの時間が経過するまで、目標値P0に設定する値を前の目標値Aから新たな目標値Bまで(B−A)/(T/T′)の値ずつ制御時間T′ごとに変更していく。このように、制御コマンドの通信間隔Tに応じて制御間隔T′を変更することによっても制御対象を円滑に動作させることができ、これ以外の方法でも制御コマンドの通信間隔に応じて制御対象の制御に関する制御パラメータを変更して制御対象を円滑に動作させるものであればどのような方法であってもよい。
【0043】
また、上記実施の形態において、制御コマンドの通信間隔と、それに対する最適な制御パラメータの値との関係付けたテーブルを事前に作成してメモリに記憶しておき、そのテーブルを利用して通信間隔に対して最適な制御パラメータを設定するようにしてもよいし、所定の関係式により最適な制御パラメータを求めるようにしてもよい。
【0044】
また、上記実施の形態において、制御パラメータの変更は、通信接続初期のみ行ってもよいし、制御コマンドの通信間隔を常時監視(検出)しておき、通信間隔が変化した場合に行うようにしてもよいし、一定時間ごとに行ってもよい。また、制御コマンドの通信間隔を把握するためのコマンドをプロトコル上に用意しておき、そのコマンドの授受完了後に行ってもよい。更に、別途パラレル通信により制御コマンドの通信間隔を把握できるような機能を持たせ、その信号により制御コマンドの通信間隔を判断して制御パラメータを変更するようにしてもよい。また、スイッチなどにより外部から制御パラメータを変更できるようにしてもよい(変数やEEPROMの値を変更)。
【0045】
また、レンズ装置10とカメラ本体12との間でシリアル通信とパラレル通信の両方が可能であり、シリアル通信の制御コマンドにより制御を行っている際にもパラレル通信により同様の制御コマンドがカメラ本体12から送信されている場合には、シリアル通信の制御コマンドの通信間隔に関係なく、パラレル通信の制御コマンドの変化量と、シリアル通信の制御コマンドと現在位置との関係に応じて制御パラメータを変更してもよい。
【0046】
また、上記実施の形態では、レンズ装置10とカメラ本体12との間でシリアル通信により制御コマンドが与えられる場合について説明したが、レンズ装置10が、PC(パーソナルコンピュータ)やレンズ付属品(ズームデマンドやフォーカスデマンドなどのコントローラ)とも接続可能であり、それらの外部装置からシリアル通信により与える制御コマンドに従って所定の制御対象の制御を行えるものがある。このような場合には、カメラ本体12から制御コマンドが与えられる場合と同様に、任意の外部装置から与えられる制御コマンドの通信間隔に応じてその制御対象の制御に関する制御パラメータを適正な値に変更すればよい。
【0047】
図6は、レンズ装置10がカメラ本体、PC、レンズ付属品と接続可能であり、いずれかの外部装置から与えられる制御コマンドにより所定の制御対象を位置制御する場合におけるレンズ装置10のCPU20の処理手順を示したフローチャートである。
【0048】
まず、CPU20は、制御モード管理の処理を行い、所定の制御対象に対して、カメラ本体からの与えられる制御コマンドにより位置制御を行うカメラ制御モード、PCから与えられる制御コマンドにより位置制御を行うPC制御モード、レンズ付属品から与えられる制御コマンドにより位置制御を行うレンズ付属品制御モードのいずれかを判断する(ステップS20)。尚、制御対象の位置制御は上式(1)や上式(2)で示したようなフィードバック制御の式を用いた位置制御であるものとする。
【0049】
続いて、CPU20は、上記ステップS20の処理により、カメラ制御モードか否かを判定する(ステップS22)。YESと判定した場合には、カメラ本体から与えられる制御コマンドに基づいて目標値を設定すると共に、制御コマンドの通信間隔に基づいて最適な制御パラメータを設定する(ステップS24)。
【0050】
ステップS22でNOと判定した場合には、PC制御モードか否かを判定する(ステップS26)。YESと判定した場合には、PCからの制御コマンドに基づいて目標値を設定すると共に、制御コマンドの通信間隔に基づいて最適な制御パラメータを設定する(ステップS28)。
【0051】
ステップS26でNOと判定した場合には、レンズ付属品制御モードと判定し、レンズ付属品からの制御コマンドに基づいて目標値を設定すると共に、制御コマンドの通信間隔に基づいて最適な制御パラメータを設定する(ステップS30)。
【0052】
ステップS24、ステップS28、又は、ステップS30の処理を行うと、続いて、制御対象の現在位置を検出し、上式(1)や上式(2)のようなフィードバック制御の式により制御対象のサーボ制御を行う(ステップS32)。
【0053】
図7は、ステップS24の処理内容を示したフローチャートである。まず、カメラ本体から与えられ制御コマンドに従って目標値を設定する(ステップS40)。続いて、制御コマンドの通信間隔の情報がすでに得られたか否かを判定する(ステップS42)。YESと判定した場合には、制御パラメータをその通信間隔に応じた最適な値に設定する(ステップS44)。NOと判定した場合には制御パラメータをデフォルト値に設定する(ステップS46)。尚、図5のステップS28、ステップS30の処理内容も図7のフローチャートと同様に行われる。
【符号の説明】
【0054】
10…レンズ装置、12…カメラ本体、20、40…CPU、22…アイリス、24…モータ、26…アンプ、28…D/A変換器、30…ポテンショメータ、32…A/D変換器

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体像を結像する光学系を備えたレンズ装置であって、該光学系の所定の制御対象の制御に関する制御コマンドがシリアル通信により外部装置から与えられ、該制御コマンドに従って前記制御対象の制御を行うレンズ装置において、
前記制御コマンドの通信間隔を検出する通信間隔検出手段と、
前記通信間隔検出手段により検出した通信間隔に応じて前記制御対象の制御に関する所定の制御パラメータの値を変更する制御パラメータ変更手段と、
を備えたことを特徴とするレンズ装置。
【請求項2】
前記制御パラメータ変更手段により変更する制御パラメータは、前記制御対象を比例制御するための比例ゲインであることを特徴とする請求項1のレンズ装置。
【請求項3】
前記制御パラメータ変更手段は、前記制御コマンドの通信間隔に対して最適な前記制御パラメータの値を示すデータが事前にメモリに記憶され、前記制御パラメータ変更手段は、該メモリに記憶されたデータに基づいて前記制御パラメータの値を変更することを特徴とする請求項1のレンズ装置。
【請求項4】
前記制御対象は、アイリス、ズーム、又は、フォーカスであることを特徴とする請求項1、2、又は、3のレンズ装置。
【請求項5】
前記外部装置は、カメラ本体、パーソナルコンピュータ、又は、レンズ付属品であることを特徴とする請求項1、2、3、又は、4のレンズ装置。

【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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【公開番号】特開2010−185963(P2010−185963A)
【公開日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−28823(P2009−28823)
【出願日】平成21年2月10日(2009.2.10)
【出願人】(000005430)フジノン株式会社 (2,231)
【Fターム(参考)】