JPH0422035B2 - - Google Patents
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- JPH0422035B2 JPH0422035B2 JP25063483A JP25063483A JPH0422035B2 JP H0422035 B2 JPH0422035 B2 JP H0422035B2 JP 25063483 A JP25063483 A JP 25063483A JP 25063483 A JP25063483 A JP 25063483A JP H0422035 B2 JPH0422035 B2 JP H0422035B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- light
- astigmatism
- optical axis
- image
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 45
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 31
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 claims description 26
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 101100129500 Caenorhabditis elegans max-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100083446 Danio rerio plekhh1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光学的な情報の記録、再生および伝送
に用いる半導体レーザの非点収差測定に関するも
のである。
に用いる半導体レーザの非点収差測定に関するも
のである。
従来例の構成とその問題点
光学的な情報の記録、再生方式は他の方式に比
べ、記録密度が格段に高いという利点を有する。
これは光学的記録方式の最小記録単位が小さくで
きることに起因している。ちなみに最小記録単位
の大きさは約3μm2である。そしてこのような小
さな単位で記録再生するためには、この光学系に
用いる光源も高い性能のものが要求される。従来
光源としてHeNeガスレーザが用いられて来たが
近年装置の小型化に有利な半導体レーザを用いる
試みが各所でなされている。しかし半導体レーザ
はHeNeガスレーザに比較して特有の問題を有
し、以下半導体レーザを用いる場合について詳し
く述べる。
べ、記録密度が格段に高いという利点を有する。
これは光学的記録方式の最小記録単位が小さくで
きることに起因している。ちなみに最小記録単位
の大きさは約3μm2である。そしてこのような小
さな単位で記録再生するためには、この光学系に
用いる光源も高い性能のものが要求される。従来
光源としてHeNeガスレーザが用いられて来たが
近年装置の小型化に有利な半導体レーザを用いる
試みが各所でなされている。しかし半導体レーザ
はHeNeガスレーザに比較して特有の問題を有
し、以下半導体レーザを用いる場合について詳し
く述べる。
半導体レーザの発光特性を第1図に示す。1は
半導体レーザであり、2は接合面である。半導体
レーザの発光角は接合面の面内x方向とこれに直
角なy方向で異なるために、発光パターンは楕円
となる。さらに半導体レーザ1は接合面内方向と
直角方向の等価発光点が異なる。これを第1図中
のPx,Pyとして示す。この発光点の食い違いを
半導体レーザの非点収差と名付けており、光学系
の絞り特性に重大な影響を及ぼすが、これを次に
説明する。
半導体レーザであり、2は接合面である。半導体
レーザの発光角は接合面の面内x方向とこれに直
角なy方向で異なるために、発光パターンは楕円
となる。さらに半導体レーザ1は接合面内方向と
直角方向の等価発光点が異なる。これを第1図中
のPx,Pyとして示す。この発光点の食い違いを
半導体レーザの非点収差と名付けており、光学系
の絞り特性に重大な影響を及ぼすが、これを次に
説明する。
第2図は実際の光学系の1例を示す。第2図a
は接合面に直角な面内の光線の軌跡を、第2図b
は接合面内の光線の軌跡を示す。
は接合面に直角な面内の光線の軌跡を、第2図b
は接合面内の光線の軌跡を示す。
1は半導体レーザ、3はコリメータレンズであ
り半導体レーザ1を出た光を平行にする機能を果
たす。4,5は円柱凹、凸レンズであり、接合面
内の平行光線を光線幅の広い平行光線に拡大す
る。しかし、接合面内の光線に対しては何の変化
も加えない。こうして凹凸の円柱レンズ4,5を
用いて発光角の小さな接合面内の光線を拡大し、
楕円状発光パターンを円形化する。6は絞りレン
ズであり、記録媒体7上に平行光を絞つてスポツ
トを形成する機能をもち、このスポツトに凝集さ
れた熱エネルギにより、媒体を蒸発あるいは相変
化させて情報が記録される。
り半導体レーザ1を出た光を平行にする機能を果
たす。4,5は円柱凹、凸レンズであり、接合面
内の平行光線を光線幅の広い平行光線に拡大す
る。しかし、接合面内の光線に対しては何の変化
も加えない。こうして凹凸の円柱レンズ4,5を
用いて発光角の小さな接合面内の光線を拡大し、
楕円状発光パターンを円形化する。6は絞りレン
ズであり、記録媒体7上に平行光を絞つてスポツ
トを形成する機能をもち、このスポツトに凝集さ
れた熱エネルギにより、媒体を蒸発あるいは相変
化させて情報が記録される。
記録再生特性と絞りビーム径は直接的な関係が
あり、絞りビーム径が小さいほど記録再生特性は
向上する。このため、常に媒体上にピントを合わ
せることが必要となり、図示していないが、絞り
レンズ6を光軸方向に移動させてこの調整を行な
つている。また半導体レーザ1に非点収差がある
場合も絞りビーム径に影響を及ぼす。第2図にお
いて接合面内の発光点Pxとこれに直角な面内の
発光点Pyに光軸方向のずれすなわち非点収差が
あるとすれば、Pxを出た光がレンズ6に平行に
入射するように光学系を調整した場合、Pyを出
た光は図中の点線に示すようにレンズ6に平行に
入射しない。そのためレンズ6による結像位置
Oyは媒体7上に位置しないため、絞りビーム径
は広がり、記録再生特性の劣化を招く。このため
半導体レーザの非点収差を極力小さくすることが
重要となつてくる。また装置に実装する半導体レ
ーザについては検査選別することが必要であり、
正確迅速な非点収差測定法の開発が望まれてい
る。
あり、絞りビーム径が小さいほど記録再生特性は
向上する。このため、常に媒体上にピントを合わ
せることが必要となり、図示していないが、絞り
レンズ6を光軸方向に移動させてこの調整を行な
つている。また半導体レーザ1に非点収差がある
場合も絞りビーム径に影響を及ぼす。第2図にお
いて接合面内の発光点Pxとこれに直角な面内の
発光点Pyに光軸方向のずれすなわち非点収差が
あるとすれば、Pxを出た光がレンズ6に平行に
入射するように光学系を調整した場合、Pyを出
た光は図中の点線に示すようにレンズ6に平行に
入射しない。そのためレンズ6による結像位置
Oyは媒体7上に位置しないため、絞りビーム径
は広がり、記録再生特性の劣化を招く。このため
半導体レーザの非点収差を極力小さくすることが
重要となつてくる。また装置に実装する半導体レ
ーザについては検査選別することが必要であり、
正確迅速な非点収差測定法の開発が望まれてい
る。
次に従来の半導体レーザ非点収差測定法につい
て説明する。第3図に光源に非点収差がある場合
のレンズ結像特性を示す。Px,Pyをx=0,y
=0平面内の光線の等価点光源とすると、レンズ
8による光源Px,Pyの像Px′,Py′も光軸方向に
ずれをもつ。幾何光学的にはPx′における像はx
軸方向の直線I1となり、Py′における像はy軸方
向の直線I5となる。Px′とPy′の中間の像はPx′か
らPy′に近づくにつれx軸方向に長い楕円からy
軸方向に長い楕円まで連続的に変化する。Px′と
Py′の距離a′とPxとPyとの半導体レーザの非点収
差aとはレンズ8の縦倍率をαとすれば a=a′/α2 ……(1) なる関係があるため、半導体レーザの非点収差a
はa′を測定することにより(1)式を用いて知ること
ができる。距離a′は第3図に示すx方向の線像I1
とy方向の線像I5の距離であるから、像観察位置
を光軸方向に順次移動させて、像の形の変化をみ
ることによつて半導体レーザ非点収差が測定する
ことができる。この具体例を第4図に示す。1は
半導体レーザ、8はレンズ、9はテレビカメラ、
10はテレビモニタである。半導体レーザ1の発
光部の像11はテレビモニタ10に映像12とし
て写し出され、テレビカメラ9を光軸方向Zに順
次移動させることにより発光部の像11の観察位
置を変えて、テレビモニタ9の映像12の変化を
みる。第3図における距離a′はテレビモニタ9の
映像12のx,y方向の幅Wx,Wyが各々最小と
なるときのテレビカメラの光軸Z方向の位置変化
量として知れ、半導体レーザ1の非点収差aは先
にも記したように距離a′をレンズ縦倍率の2乗で
除して求まる。
て説明する。第3図に光源に非点収差がある場合
のレンズ結像特性を示す。Px,Pyをx=0,y
=0平面内の光線の等価点光源とすると、レンズ
8による光源Px,Pyの像Px′,Py′も光軸方向に
ずれをもつ。幾何光学的にはPx′における像はx
軸方向の直線I1となり、Py′における像はy軸方
向の直線I5となる。Px′とPy′の中間の像はPx′か
らPy′に近づくにつれx軸方向に長い楕円からy
軸方向に長い楕円まで連続的に変化する。Px′と
Py′の距離a′とPxとPyとの半導体レーザの非点収
差aとはレンズ8の縦倍率をαとすれば a=a′/α2 ……(1) なる関係があるため、半導体レーザの非点収差a
はa′を測定することにより(1)式を用いて知ること
ができる。距離a′は第3図に示すx方向の線像I1
とy方向の線像I5の距離であるから、像観察位置
を光軸方向に順次移動させて、像の形の変化をみ
ることによつて半導体レーザ非点収差が測定する
ことができる。この具体例を第4図に示す。1は
半導体レーザ、8はレンズ、9はテレビカメラ、
10はテレビモニタである。半導体レーザ1の発
光部の像11はテレビモニタ10に映像12とし
て写し出され、テレビカメラ9を光軸方向Zに順
次移動させることにより発光部の像11の観察位
置を変えて、テレビモニタ9の映像12の変化を
みる。第3図における距離a′はテレビモニタ9の
映像12のx,y方向の幅Wx,Wyが各々最小と
なるときのテレビカメラの光軸Z方向の位置変化
量として知れ、半導体レーザ1の非点収差aは先
にも記したように距離a′をレンズ縦倍率の2乗で
除して求まる。
従来はこのように像の形を直接観察する方法を
用いていたが、ここで実際に得られる像は幾何光
学で示されるような輪郭のはつきりとしたもので
ないため、第4図に示すテレビモニタ9の映像1
2の最小幅Wx,Wyは正確に測定することができ
ない。また半導体レーザ1に要求される非点収差
aは5μm以下と非常に小さなものであり、この程
度の非点収差aでは、Wx,Wyの最小となる状態
が実際にはほぼ同時に起り、これを分離して測定
することはできないという欠点を有していた。
用いていたが、ここで実際に得られる像は幾何光
学で示されるような輪郭のはつきりとしたもので
ないため、第4図に示すテレビモニタ9の映像1
2の最小幅Wx,Wyは正確に測定することができ
ない。また半導体レーザ1に要求される非点収差
aは5μm以下と非常に小さなものであり、この程
度の非点収差aでは、Wx,Wyの最小となる状態
が実際にはほぼ同時に起り、これを分離して測定
することはできないという欠点を有していた。
発明の目的
本発明は半導体レーザの非点収差を数μmの精
度で容易に測定可能な半導体レーザ非点収差測定
装置を提供することを目的とする。
度で容易に測定可能な半導体レーザ非点収差測定
装置を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は半導体レーザ発光部を拡大結像する対
物レンズと、この拡大像近傍において光軸に直交
する平面内を一方は半導体レーザ接合面方向、他
方は接合面直角方向に移動して順次光路を遮断す
る2つのナイフエツジと、ナイフエツジを光軸方
向に移動させる移送部と、ナイフエツジに対して
光路後方に配置された光量測定部と、測定光量を
微分する演算部より構成される。
物レンズと、この拡大像近傍において光軸に直交
する平面内を一方は半導体レーザ接合面方向、他
方は接合面直角方向に移動して順次光路を遮断す
る2つのナイフエツジと、ナイフエツジを光軸方
向に移動させる移送部と、ナイフエツジに対して
光路後方に配置された光量測定部と、測定光量を
微分する演算部より構成される。
実施例の説明
以下本発明の一実施例の半導体レーザ非点収差
測定装置の構成図を第5図に示す。1は半導体レ
ーザ、14は半導体レーザ1の発光部13を拡大
する対物レンズ、15a,15bは光軸Zに対し
て直角な載置台17上を半導体レーザ1の接合面
方向x、および接合面直交方向y方向に移動可能
なナイフエツジであり、光軸に向かつて進み、エ
ツジ18により順次光束を遮断する。16はナイ
フエツジ15a,15bより光路後方のほぼ光軸
上に設置される光量測定部であり、ナイフエツジ
で遮断されない光がここで受光される。19は光
量測定部16の出力を微分回路、20はナイフエ
ツジ15a,15bを光軸Z方向に送るための移
送部である。ナイフエツジ15a,15bと光量
測定部16によつて絞りビームの形状を測定する
が、これを以下に説明する。
測定装置の構成図を第5図に示す。1は半導体レ
ーザ、14は半導体レーザ1の発光部13を拡大
する対物レンズ、15a,15bは光軸Zに対し
て直角な載置台17上を半導体レーザ1の接合面
方向x、および接合面直交方向y方向に移動可能
なナイフエツジであり、光軸に向かつて進み、エ
ツジ18により順次光束を遮断する。16はナイ
フエツジ15a,15bより光路後方のほぼ光軸
上に設置される光量測定部であり、ナイフエツジ
で遮断されない光がここで受光される。19は光
量測定部16の出力を微分回路、20はナイフエ
ツジ15a,15bを光軸Z方向に送るための移
送部である。ナイフエツジ15a,15bと光量
測定部16によつて絞りビームの形状を測定する
が、これを以下に説明する。
第6図においてナイフエツジ15a,15bの
刃先が矢印右方向にd1からd6へ移動して光ビーム
21を横切るとき、光量測定部16の受光総量は
第6図bの曲線のように、全く光を遮ぎらない位
置d2より左では一定であり、位置d2より右に移動
するにつれて除々に減少し、光を完全に遮ぎる位
置d5より右では光量0となる。光強度はナイフエ
ツジ15a,15bがごくわずかの一定量移動し
たときの光量変化に比例、すなわち受光量の微分
値となるので第6図bの曲線を微分して、第6図
cが得られ、これが光強度となる。第5図の微分
回路19はこのために用いられる。非点収差を測
定する場合は従来例第3図に示したように半導体
レーザの接合面方向および接合面直角方向の光ビ
ーム幅Wx,Wyを測定しなければならない。その
ため第5図に示したように直交する2方向に移動
する2つのナイフエツジ15a,15bを設けた
が、これと同じ機能を果すV字型ナイフエツジを
等7図に示す。V字型ナイフエツジ23は第7図
の上下方向に往復運動し、ナイフエツジ切先22
a,22bは上下の送り方向に対して45゜傾いて
設けられる。V字型ナイフエツジ23が上下運動
すれば、ナイフエツジ切先22a,22bは点線
で示すように各々ナイフエツジ切先と直角なy,
x方向に光ビームを切断する。
刃先が矢印右方向にd1からd6へ移動して光ビーム
21を横切るとき、光量測定部16の受光総量は
第6図bの曲線のように、全く光を遮ぎらない位
置d2より左では一定であり、位置d2より右に移動
するにつれて除々に減少し、光を完全に遮ぎる位
置d5より右では光量0となる。光強度はナイフエ
ツジ15a,15bがごくわずかの一定量移動し
たときの光量変化に比例、すなわち受光量の微分
値となるので第6図bの曲線を微分して、第6図
cが得られ、これが光強度となる。第5図の微分
回路19はこのために用いられる。非点収差を測
定する場合は従来例第3図に示したように半導体
レーザの接合面方向および接合面直角方向の光ビ
ーム幅Wx,Wyを測定しなければならない。その
ため第5図に示したように直交する2方向に移動
する2つのナイフエツジ15a,15bを設けた
が、これと同じ機能を果すV字型ナイフエツジを
等7図に示す。V字型ナイフエツジ23は第7図
の上下方向に往復運動し、ナイフエツジ切先22
a,22bは上下の送り方向に対して45゜傾いて
設けられる。V字型ナイフエツジ23が上下運動
すれば、ナイフエツジ切先22a,22bは点線
で示すように各々ナイフエツジ切先と直角なy,
x方向に光ビームを切断する。
このようにV字型ナイフエツジを採用すること
により、構造が簡単になると同時に2つのナイフ
エツジ切先22a,22bの切断面を同一面上に
設定することが可能となる。
により、構造が簡単になると同時に2つのナイフ
エツジ切先22a,22bの切断面を同一面上に
設定することが可能となる。
以上説明した方法により半導体レーザの接合面
方向およびこれに直角な方向の半導体レーザ発光
部13の拡大像の強度分布を測定することができ
る。この光ビーム強度の測定を載置台17を光軸
Z方向に順次移動して行ない、従来と同様に第4
図に示す最小幅Wx,Wyを求めれば良いのである
が本発明では最小幅Wx,Wyを求める替りに最大
強度点を求める方法を採用している。これは光ビ
ームの分布幅と最大強度が反比例的関係にあるか
らである。
方向およびこれに直角な方向の半導体レーザ発光
部13の拡大像の強度分布を測定することができ
る。この光ビーム強度の測定を載置台17を光軸
Z方向に順次移動して行ない、従来と同様に第4
図に示す最小幅Wx,Wyを求めれば良いのである
が本発明では最小幅Wx,Wyを求める替りに最大
強度点を求める方法を採用している。これは光ビ
ームの分布幅と最大強度が反比例的関係にあるか
らである。
実際の非点収差の測定は次のようにして行な
う。第8図に示すようにナイフエツジを光軸方向
に送りながら光ビームを切断して光強度分布を測
定し半導体レーザ接合面方向x、これに直角なy
方向の最大強度点max1,max2のZ軸方向の
位置差(第3図に示した距離a′)を求め、これを
対物レンズの縦倍率の2乗で除して半導体レーザ
の非点収差が求まる。
う。第8図に示すようにナイフエツジを光軸方向
に送りながら光ビームを切断して光強度分布を測
定し半導体レーザ接合面方向x、これに直角なy
方向の最大強度点max1,max2のZ軸方向の
位置差(第3図に示した距離a′)を求め、これを
対物レンズの縦倍率の2乗で除して半導体レーザ
の非点収差が求まる。
本実施例はこのように光強度分布そのものを測
定できるため前述した最小幅Wx,Wyの測定をす
るとしても精度を上げることができるが、さらに
最小幅Wx,Wyより高精度に測定可能な最大強度
を利用するため、この点においても精度の向上が
図られている。また本実施例では半導体レーザ発
光部を拡大して像の強度分布を測定対象としてい
るためナイフエツジの切断位置の設定誤差を押え
ることができる。この結果非点収差測定精度2μm
を得ることができる。
定できるため前述した最小幅Wx,Wyの測定をす
るとしても精度を上げることができるが、さらに
最小幅Wx,Wyより高精度に測定可能な最大強度
を利用するため、この点においても精度の向上が
図られている。また本実施例では半導体レーザ発
光部を拡大して像の強度分布を測定対象としてい
るためナイフエツジの切断位置の設定誤差を押え
ることができる。この結果非点収差測定精度2μm
を得ることができる。
発明の効果
本発明は半導体レーザ発光部の拡大像をV字型
のナイフエツジを用いて同時に半導体レーザ接合
面および接合面直角方向の2方向より切断するこ
とにより、半導体レーザの非点収差を2μmの高精
度で測定することが可能となり、さらに自動化が
容易にでき、高速測定も可能であり、その効果は
大である。
のナイフエツジを用いて同時に半導体レーザ接合
面および接合面直角方向の2方向より切断するこ
とにより、半導体レーザの非点収差を2μmの高精
度で測定することが可能となり、さらに自動化が
容易にでき、高速測定も可能であり、その効果は
大である。
第1図は半導体レーザの発光特性図、第2図は
光学的情報記録再生装置の光学系の構成図、第3
図は非点収差がある場合のレンズ結像特性図、第
4図は従来の半導体レーザ非点収差測定装置の構
成図、第5図は本発明の一実施例の半導体レーザ
非点収差測定装置の構成図、第6図は同ナイフエ
ツジによる光強度測定に関する図、第7図は同V
字型ナイフエツジの構成図、第8図は同光強度分
布図である。 1…半導体レーザ、13…発光部、14…対物
レンズ、15a,15b…ナイフエツジ、16…
光量測定部、19…微分回路、20…移送部。
光学的情報記録再生装置の光学系の構成図、第3
図は非点収差がある場合のレンズ結像特性図、第
4図は従来の半導体レーザ非点収差測定装置の構
成図、第5図は本発明の一実施例の半導体レーザ
非点収差測定装置の構成図、第6図は同ナイフエ
ツジによる光強度測定に関する図、第7図は同V
字型ナイフエツジの構成図、第8図は同光強度分
布図である。 1…半導体レーザ、13…発光部、14…対物
レンズ、15a,15b…ナイフエツジ、16…
光量測定部、19…微分回路、20…移送部。
Claims (1)
- 1 半導体レーザ発光部を拡大結像する対物レン
ズと、この拡大像近傍において光軸に直交する平
面内を一方は前記半導体レーザ接合面方向、他方
は接合面直角方向に移動して順次光路を遮断する
2つのナイフエツジと、前記ナイフエツジを光軸
方向に移動させる移送部と、前記ナイフエツジに
対して光路後方光軸に配置された光量測定部と、
測定光量を微分する演算部よりなる半導体レーザ
非点収差測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58250634A JPS60140778A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 半導体レ−ザ非点収差測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58250634A JPS60140778A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 半導体レ−ザ非点収差測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60140778A JPS60140778A (ja) | 1985-07-25 |
| JPH0422035B2 true JPH0422035B2 (ja) | 1992-04-15 |
Family
ID=17210769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58250634A Granted JPS60140778A (ja) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | 半導体レ−ザ非点収差測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60140778A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105806251A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-07-27 | 西北工业大学 | 基于线激光传感器的四轴测量系统及其测量方法 |
-
1983
- 1983-12-27 JP JP58250634A patent/JPS60140778A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60140778A (ja) | 1985-07-25 |
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