FR2547068A1 - Position detector for an optical element - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un détecteur de. The present invention relates to a detector.
position pour élément optique.position for optical element.
Les systemes à disque optique utilisent souvent un agencement à glissiere actionnée par moteur de manière à obtenir un positionnement radial du trajet d'une tête optique à deux axes à des fins de poursuite de piste. Afin de permettre un positionnement radial fin de l'objectif à éléments multiples de la tete optique, celui-ci est supporte sur son axe par une paire de ressorts à lame disposés de manière oppose dans la direction radiale.Un signal d'erreur de position indicatif de l'-écart du faisceau de lecturefecriture par rapport au centre d'une piste de données du disque optique du système est fourni comme courant de commande à une paire de bobines radiales d'un actionneur constituant une partie d'un ensemble magnétique disposé en un endroit contigu à l'objectif, avec le champ magnétique produit par le signal d'erreur appliquant à la lentille de l'objectif une force de correction de position radiale, ce qui se traduit par un positionnement fin de la lentille de l'objectif à une position hors axe sur le centre de la piste de données. Optical disc systems often use a motor-actuated slide arrangement to achieve radial positioning of the path of a two-axis optical head for tracking purposes. In order to allow a fine radial positioning of the objective with multiple elements of the optical head, this one is supported on its axis by a pair of leaf springs arranged in opposite directions in the radial direction. A position error signal indicative of the deviation of the read-write beam from the center of a data track of the optical disc of the system is supplied as control current to a pair of radial coils of an actuator constituting a part of a magnetic assembly arranged in a place adjacent to the objective, with the magnetic field produced by the error signal applying to the objective lens a radial position correction force, which results in a fine positioning of the lens of the target at an off-axis position on the center of the data track.
On préfère que la lentille de l'objectif se trouve dans l'axe lorsqu'elle est centrée sur une piste de données. Cela est obtenu dans un système classique en contrôlant le courant de commande appliqué aux bobines radiales de l'actionneur qui sont associées à la lentille d'objectif et en utilisant l'amplitude du courant de commande pour produire un signal d~amplitude et de polarité appropriées pour application au moteur de positionnesent de trajet, d'ot il résulte que la tette optique est naturellement positionnée à un endroit où la lentille de l'objectif se trouve sur l'axe lorsqu'elle est centrée sur une piste de données.La largeur de bande à boucle fermée associée à ce mode de fonctionnement par contrôle du courant#de commande quelque# peu indirect est limitée par la largeur de bande mécanique du mécanisme, qui sera probablement de l'ordre de 10 à 20 Hz. De plus, le mode de fonctionnement avec contrôle du courant de commande ne maintient pas la lentille de l'objectif bien centrée, et ne fournit aucun mécanisme effectif pour la protection de la lentille de l'objectif et des ressorts à lame contre des accidents possibles avec les composants du voisinage lors d'accélérations ou de décélérations au cours de manoeuvres de positionnement de trajet. It is preferred that the objective lens is in the axis when it is centered on a data track. This is achieved in a conventional system by controlling the control current applied to the radial actuator coils which are associated with the objective lens and by using the amplitude of the control current to produce a signal of amplitude and polarity suitable for application to the route positioning motor, as a result of which the optical lens is naturally positioned at a place where the objective lens is on the axis when it is centered on a data track. closed loop bandwidth associated with this mode of operation by control of the somewhat indirect # control current is limited by the mechanical bandwidth of the mechanism, which will probably be of the order of 10 to 20 Hz. the operating mode with control of the control current does not keep the objective lens well centered, and does not provide any effective mechanism for the protection of the objective lens and the leaf springs e possible accidents with neighboring components during acceleration or deceleration during path positioning maneuvers.
Selon la présente invention, la position radiale de la lentille de l'objectif de la tete optique à deux axes utilisée dans un système de disque optique est détectee optiquement, avec un signal de sens correct provenant de la détection optique appliqué au moteur de positionnement de trajet. Une telle détection optique est obtenue en fixant un dispositif inhibant la transmission de lumière, ci-après une plaquette, à la lentille de l'objectif dans une position. telle que cette dernière est située directement entre une source de lumière fixe et une paire de photodétecteurs lorsque la lentille de l'objectif se trouve dans l'axe ou position de repos.L'axe du faisceau lumineux émis par la source est transversal à la direction du mouvement radial de la lentille de l'objectif de sorte que, alors que la lentille est déplacée radialement par rapport à sa position dans l'axe, la plaquette cache davantage de lumière pour un détecteur que pour l'autre. Le signal différentiel, ou signal d'erreur, entre les signaux émis par les détecteurs est proportionnel au déplacement de la lentille par rapport à sa position dans l'axe, et le sens directionnel de la position hors axe est indiqué par le signe du signal d'erreur.Le signal d'erreur est appliqué au moteur de positionnement de trajet, d'où il résulte que la tête optique est naturellement positionnée à un emplacement dans lequel la lentille de l'objectif se trouve dans l'axe lorsqu'elle est centrée sur une piste de données. Le système optique de détection/positionnement décrit à une plus grande largeur de bande que les systèmes classiques, et fournit un meilleur centrage et une meilleure protection contre les accidents que cela est le cas des systèmes classiques, et permet en outre des temps d'accès pour recherche de piste plus faibles. According to the present invention, the radial position of the objective lens of the two-axis optical head used in an optical disc system is detected optically, with a correct direction signal from the optical detection applied to the positioning motor of path. Such optical detection is obtained by attaching a device inhibiting the transmission of light, hereinafter a wafer, to the objective lens in a position. such that the latter is located directly between a fixed light source and a pair of photodetectors when the objective lens is in the axis or rest position. The axis of the light beam emitted by the source is transverse to the direction of the radial movement of the objective lens so that, while the lens is moved radially relative to its position in the axis, the wafer hides more light for one detector than for the other. The differential signal, or error signal, between the signals emitted by the detectors is proportional to the movement of the lens relative to its position in the axis, and the direction of the off-axis position is indicated by the sign of the signal. The error signal is applied to the path positioning engine, which results in the optical head being naturally positioned in a location where the objective lens is in the axis when it is centered on a data track. The optical detection / positioning system described has a greater bandwidth than conventional systems, and provides better centering and better protection against accidents than is the case with conventional systems, and also allows access times. for weaker track search.
La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci joints dans lesquels
La figure 1 est une vue de dessus d'une partie d'une commande de disque optique utilisant l'appareil de positionnement de lentille d'objectif de la présente invention;
La figure 2 est une vue en perspective de la partie nouvelle de la commande décrite en figure 1;
La figure 3 est une vue éclatée en perspective d'une partie de la figure 2;
La figure 4a décrit le circuit de commande de la source lumineuse pour l'appareil de la figure 1;
La figure 4b décrit le circuit générateur de signal d'erreur pour l'appareil de la figure 1.The present invention will be understood from the following description given in conjunction with the accompanying drawings in which
Figure 1 is a top view of part of an optical disc drive using the objective lens positioning apparatus of the present invention;
Figure 2 is a perspective view of the new part of the control described in Figure 1;
Figure 3 is an exploded perspective view of part of Figure 2;
Figure 4a describes the light source control circuit for the apparatus of Figure 1;
Figure 4b describes the error signal generator circuit for the device of Figure 1.
En liaison tout d'abord avec la figure 1, on a représenté une tête optique 2 et une partie d'un ensemble 4 formé d'une glissière de positionnement de trajet actionnée par moteur d'un système à disque optique. La tête optique 2 est accouplée d'une manière classique à l'ensemble de positionnement 4, d'où il résulte que l'ensemble 2 peut être déplacé radialement par rapport à un disque optique 6 (représenté seulement en partie) en réponse à des signaux de commande fournis au moteur d'entraînement (non représenté? pour l'ensemble de positionnement 4 de façon que l'ensemble optique 2 puisse naturellement être positionné par rapport à une piste désirée du disque optique 6. Firstly in connection with FIG. 1, an optical head 2 and a part of an assembly 4 have been shown formed of a path positioning slide actuated by a motor of an optical disc system. The optical head 2 is coupled in a conventional manner to the positioning assembly 4, where it follows that the assembly 2 can be moved radially relative to an optical disc 6 (shown only in part) in response to control signals supplied to the drive motor (not shown? for the positioning assembly 4 so that the optical assembly 2 can naturally be positioned relative to a desired track of the optical disc 6.
En liaison maintenant avec les figures 1 et 2, l'ensemble optique 2 est de préférence une tête à deux axes optiques, telle que la tête commercialisée par la société dite
Olympus, constituée généralement d'une lentille.d'objectif 8 à plusieurs éléments qui est positionnée à l'intérieur d'un logement 9 de barrillet métallique comportant des sections cylindriques 10 et 11 de diamètres différents et d'un appareil pour le positionnement fin de la lentille d'objectif 8 dans la direction radiale afin de permettre à un faisceau laser de lecture/écriture (non représenté) projeté par l'intermédiaire de la lentille 8 de suivre une piste désirée du disque optique. L'appareil de positionnement fin de l'ensemble 2 comprend une paire d'aimants 12 disposés en étant opposés dans le sens du déplacement radial de l'ensemble 2, une paire de bobines 14 disposées en étant opposées,supportées par des barres conductrices magnétiquement 16, et une bague 18 en matériau ferromagnétique qui entoure la section 11 du logez ,t 9. L'ensemb ble 2 comprend également un appareil (non représenté) pour ajuster la lentille d'objectif 8 dans une direction perpendiculaire au disque 6 à des fins de focalisation du faisceau laser. Now in connection with FIGS. 1 and 2, the optical assembly 2 is preferably a head with two optical axes, such as the head marketed by the company called
Olympus, generally consisting of an objective lens 8 with several elements which is positioned inside a housing 9 of metal barrel comprising cylindrical sections 10 and 11 of different diameters and an apparatus for fine positioning from the objective lens 8 in the radial direction to allow a read / write laser beam (not shown) projected through the lens 8 to follow a desired track of the optical disc. The fine positioning apparatus of the assembly 2 comprises a pair of magnets 12 arranged in opposite directions in the direction of the radial movement of the assembly 2, a pair of coils 14 arranged in opposite directions, supported by magnetically conductive bars 16, and a ring 18 made of ferromagnetic material which surrounds the section 11 of the housing, t 9. The assembly 2 also includes an apparatus (not shown) for adjusting the objective lens 8 in a direction perpendicular to the disc 6 to purposes of focusing the laser beam.
Le logement 9 du barrillet est supporté à partir du dessous d'une manière classique par une paire de ressorts à lame flexibles de faible épaisseur 20 qui sont dispo- sés en étant opposés dans le sens du déplacement radial de l'ensemble 2. Les ressorts à lame 20 peuvent être en
Br/Cu ou autres matériaux flexibles qui permettront à la lentille 8 de se déplacer dans la direction radiale en réponse à des forces magnétiques produites lors de l'excitation des bobines 14. On notera que le déplacement de la lentille d'objectif 8 en réponse à l'excitation des bobines 14 est indépendante du déplacement du reste de l'ensemble optique 2 à l'exception de la flexion des ressorts 20.The housing 9 of the barrel is supported from below in a conventional manner by a pair of flexible leaf springs of small thickness 20 which are arranged in opposition in the direction of radial movement of the assembly 2. The springs blade 20 can be
Br / Cu or other flexible materials which will allow the lens 8 to move in the radial direction in response to magnetic forces produced during the excitation of the coils 14. It will be noted that the displacement of the objective lens 8 in response the excitation of the coils 14 is independent of the displacement of the rest of the optical assembly 2 with the exception of the bending of the springs 20.
Le rebord 15 entre les sections 10 et 11 du logemment 9 supporte un élément 19 qui constitue une partie d'un ensemble permettant d'assurer que la lentille d'objectif 8 est dans l'axe, c'est-à-dire dans sa position centrée d'origine, lorsque la lentille 8 est centrée sur une piste désirée du disque 6. L'élément 19 comprend une section 21 en forme d'anneau plat qui repose sur le rebord 15, une section avec bras 23, et une partie 24 formant plaquette qui est située dans le plan de déplacement radial de l'ensemble optique 2. La partie formant plaquette 24, qui doit être en matériau opaque, ayant de préférence une faible masse, est située directement entre une source lumineuse 26, telle qu'une diode électroluminescente, et des premier et second photodéteteurs 28 et 30 d'un détecteur bicellule 31.La source 26 et les détecteurs 28 et 30 sont supportés par une partie de l'ensemble optique 2 de façon à se déplacer avec l'ensemble optique 2; cependant, il est souligné que la lentille d'objectif 8 peut être déplacée dans la direction radiale par rapport la partie de l'ensemble optique supportant la source 26 et/ou les détecteurs 28 et 30. Plus spécifiquement, le support de la source 26 et des détecteurs 28 et 30 peut être effectué au moyen de montures rigides 32 et 34 reliées à l'un des aimants 12 ou de montures rigides fixées au chapeau protecteur (non représenté) qui se monte dessus et fonctionne comme partie intégrante de l'ensemble optique 2. Les détecteurs 28 et 30 peuvent être des cellules individuelles d'un détecteur bicellule classique, comme représenté ou des détecteurs séparés. The rim 15 between the sections 10 and 11 of the housing 9 supports an element 19 which constitutes a part of an assembly making it possible to ensure that the objective lens 8 is in the axis, that is to say in its original centered position, when the lens 8 is centered on a desired track of the disc 6. The element 19 comprises a section 21 in the form of a flat ring which rests on the flange 15, a section with arms 23, and a part 24 forming a plate which is situated in the plane of radial displacement of the optical assembly 2. The part forming a plate 24, which must be made of an opaque material, preferably having a low mass, is located directly between a light source 26, such as '' a light-emitting diode, and first and second photodetectors 28 and 30 of a twin-cell detector 31. The source 26 and the detectors 28 and 30 are supported by a part of the optical assembly 2 so as to move with the assembly optics 2; however, it is emphasized that the objective lens 8 can be moved in the radial direction relative to the part of the optical assembly supporting the source 26 and / or the detectors 28 and 30. More specifically, the support of the source 26 and detectors 28 and 30 can be carried out by means of rigid mounts 32 and 34 connected to one of the magnets 12 or of rigid mounts fixed to the protective cap (not shown) which mounts above and functions as an integral part of the assembly optical 2. Detectors 28 and 30 can be individual cells of a conventional twin-cell detector, as shown, or separate detectors.
La plaquette 24, la source lumineuse 26 et les détecteurs 28 et 30 ont une position relative telle que, lorsque la lentille d'objectif est dans l'axe, la lumière émise par la source 26 tombe de manière égale sur les détecteurs 28, 30 et le signal électrique différentiel apparaissant aux bornes 42 et 44 des détecteurs 28 et 30, respectivement, est nul. Comme l'axe de la lumière émise par la source 26 est transversal au sens de déplacement de la lentille d'objectif 8 et donc transversal au sens de mouvement de la plaquette 24, alors que la lentille d'objectif 8 se déplace radialement par rapport à sa position dans l'axe, la plaquette 24 a pour effet de faire tomber moins de lumière sur l'un des détecteurs que sur l'autre.Le signal différentiel ou signal d'erreur à la sortie d'un amplificateur opérationnel 36 du circuit générateur de signaux d'erreur de la figure 4b est proportionnel au déplacement radial de la lentille d'objectif 8 et le signe du signal d'erreur indique le sens de la direction de la lentille d'objectif 8 par rapport à sa position dans l'axe. Le signal d'erreur est appliqué d'une manière classique au moteur d'entrainement de l'ensemble 4 de posîtionnement de trajet qui agit dans un agencement à servo boucle fermée pour déplacer ensemble optique 2 dans une direction tendant à placer la lentille d'objectif 8 à sa position désirée dans l'axe lorsqu'il suit une piso te.En d'autres termes, l'agencement de positionnement de lentille d'objectif décrit selon la présente invention permet à un dispositif de positionnement de trajet de suivre le dispositif de positionnement fin, lorsque ce dernier suit une piste de données. On notera que le déplacement vertical de la lentille d'objectif 8, par exemple pendant la focalisation, n'aura aucun effet sur la position radiale de la plaquette 24 et comme tel n'affectera pas la détection de position radiale de la lentille 8 tant que la plaquette 24 sera suffisamment longue et mécaniquement parallèle à une direction verticale ou direction de focalisation. The plate 24, the light source 26 and the detectors 28 and 30 have a relative position such that, when the objective lens is in the axis, the light emitted by the source 26 falls equally on the detectors 28, 30 and the differential electrical signal appearing at terminals 42 and 44 of detectors 28 and 30, respectively, is zero. As the axis of the light emitted by the source 26 is transverse to the direction of movement of the objective lens 8 and therefore transverse to the direction of movement of the wafer 24, while the objective lens 8 moves radially with respect to at its position in the axis, the plate 24 has the effect of making less light fall on one of the detectors than on the other. The differential signal or error signal at the output of an operational amplifier 36 of the error signal generating circuit of FIG. 4b is proportional to the radial displacement of the objective lens 8 and the sign of the error signal indicates the direction of the direction of the objective lens 8 relative to its position in the axis. The error signal is applied in a conventional manner to the drive motor of the path positioning assembly 4 which acts in a closed loop servo arrangement to move the optical assembly 2 in a direction tending to place the lens. objective 8 at its desired position in the axis when it follows a target. In other words, the objective lens positioning arrangement described according to the present invention allows a path positioning device to follow the fine positioning device, when the latter follows a data track. Note that the vertical displacement of the objective lens 8, for example during focusing, will have no effect on the radial position of the wafer 24 and as such will not affect the detection of the radial position of the lens 8 as long that the plate 24 will be sufficiently long and mechanically parallel to a vertical direction or focusing direction.
L'agencement de détection de position décrit présente plusieurs avantages opérationnels importants par rapport aux agencements de détection de position de l'art antérieur. Tout d'abord, l'agencement de détection de position décrit produira des signaux électriques ayant d'excellentes caractéristiques de temps de réponse pour la réaction vis-à-vis d'une servo-boucle fermée afin de commander le dispositif de positionnement de trajet de l'ensemble optique 2 de façon que la lentille d'objectif 8 soit dans l'axe même lors de la poursuite d'une piste ayant un désaxage ou déviation La largeur de bande asso ciée à l'agencement de détecteur décrit en suivant des déplacements aléatoires de la lentille peut être de 300
Hz, ce qui correspond au moins à une augmentation d'un ordre de grandeur par rapport aux détecteurs classiques Il en résulte que les temps d'accès au niveau du système qui sont plus rapides que ceux pouvant être obtenus avec des techniques classiques sont possibles par suite de la possibilité d'annuler et d'amortir électroniquement les ef frets de stabilisation à basse fréquence qui se produisent chaque fois que l'ensemble 4 à coulisse termine un positionnement grossier contrôlé de la tête optique 2. De plus, on obtient un meilleur centrage dans l'axe de la lentille de l'objectif, permettant une variation de sa position dans l'axe de - 20 microns pendant le fonctionnement, alors que les agencements classiques ne permettent que des variations de + 75 microns. The position detection arrangement described has several important operational advantages over the position detection arrangements of the prior art. First, the position sensing arrangement described will produce electrical signals having excellent response time characteristics for reaction to a closed servo loop to control the path positioning device of the optical assembly 2 so that the objective lens 8 is in the axis even when pursuing a track having an offset or deviation The bandwidth associated with the detector arrangement described by following random lens movements can be 300
Hz, which corresponds at least to an increase of an order of magnitude compared to conventional detectors As a result, the access times at the system level which are faster than those which can be obtained with conventional techniques are possible by as a result of the possibility of canceling and electronically damping the low frequency stabilization efets which occur each time that the slide assembly 4 completes a coarse controlled positioning of the optical head 2. In addition, a better centering in the axis of the objective lens, allowing a variation of its position in the axis of - 20 microns during operation, while the conventional arrangements only allow variations of + 75 microns.
D'un point de vue mécanique, la lentille 8 de l'objectif et les ressorts à lame 20 reçoivent une meilleure protection que dans les systèmes classiques contre d'éventuels accidents avec des composants du voisinage. From a mechanical point of view, the objective lens 8 and the leaf springs 20 receive better protection than in conventional systems against possible accidents with neighboring components.
Le signal d'erreur produit par le détecteur de position de lentille fournit, comme noté, d'excellents temps de réponse et par conséquent la lentille de l'objectif peut être maintenue sensiblement dans l'axe à - 5 microns pendant des accélérations ou décélérations rapides lors du positionnement de recherche de trajet. Un tel positionnement sensiblement dans l'axe de la lentille de l'objec- tif diminuera grandement les risques d'accidents, et permettra un fonctionnement prolongé lors de l'accélération pour recherche de trajet.On notera que le système de détection de position venant d'être décrit permet un fonctionnement à des accélérations pour recherche grossière qui s'étendent jusqu'aux limites du moteur de positionnement fin dans son aptitude à verrouiller la lentille, dans ce cas particulier de l'ordre de 3 g, alors que les techniques courantes de détection de courant pour réaction de position se traduiraient par des limites de l'ordre de 0,5 g ot le système massique des ressorts constitue le jeu de composants imposant des limitations.The error signal produced by the lens position detector provides, as noted, excellent response times and therefore the objective lens can be kept substantially in the axis at - 5 microns during acceleration or deceleration fast when positioning the route search. Such a positioning substantially in the axis of the objective lens will greatly reduce the risk of accidents, and will allow prolonged operation during acceleration to search for a route. Note that the position detection system coming from to be described allows operation at accelerations for rough search which extend to the limits of the fine positioning motor in its ability to lock the lens, in this particular case of the order of 3 g, while the techniques current detection current for position feedback would result in limits of the order of 0.5 g ot the mass system of springs constitutes the set of components imposing limitations.
Dans le mode de réalisation préféré, la largeur "w" de la plaquette serait de 0,4 mm; la source lumineuse 26 serait un émetteur compact dit OP 124 fonctionnant avec un courant de commande d'environ 50 ma; le détecteur bicellule serait un détecteur dit SDC 9740; l'espacement entre la source 26 et les photodétecteurs 28 et 30 serait de 2,0 mm, et l'espacement entre plaquette et photodé- tecteur de 1,0 mm. In the preferred embodiment, the width "w" of the plate would be 0.4 mm; the light source 26 would be a compact transmitter called OP 124 operating with a control current of approximately 50 ma; the twin-cell detector would be a so-called SDC 9740 detector; the spacing between the source 26 and the photodetectors 28 and 30 would be 2.0 mm, and the spacing between wafer and photodetector of 1.0 mm.
L'agencement de détection de position pourrait être aussi utilise avec un système optique qui dirige un faisceau optique vers la position sur piste désirée au moyen d'un miroir tournant. Utilisé de cette manière, l'agencement de détection de position indiquera la valeur de la rotation du miroir par rapport à sa position normale. The position detection arrangement could also be used with an optical system which directs an optical beam to the desired track position by means of a rotating mirror. Used in this way, the position detection arrangement will indicate the amount of mirror rotation relative to its normal position.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. The present invention is not limited to the embodiments which have just been described, it is on the contrary liable to modifications and variants which will appear to those skilled in the art.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US47800283A | 1983-03-23 | 1983-03-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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FR2547068A1 true FR2547068A1 (en) | 1984-12-07 |
FR2547068B1 FR2547068B1 (en) | 1987-08-28 |
Family
ID=23898158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8404568A Expired FR2547068B1 (en) | 1983-03-23 | 1984-03-23 | POSITION DETECTOR FOR OPTICAL ELEMENT |
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FR (1) | FR2547068B1 (en) |
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JPS5769539A (en) * | 1980-10-15 | 1982-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Control device for light focusing position |
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1984
- 1984-03-23 FR FR8404568A patent/FR2547068B1/en not_active Expired
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 6, no. 148 (P-133)[1026], 7 août 1982; & JP - A - 57 69539 (MATSUSHITA) 24-04-1982 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2547068B1 (en) | 1987-08-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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ST | Notification of lapse |