JP3415879B2 - 照射装置 - Google Patents
照射装置Info
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- JP3415879B2 JP3415879B2 JP12765693A JP12765693A JP3415879B2 JP 3415879 B2 JP3415879 B2 JP 3415879B2 JP 12765693 A JP12765693 A JP 12765693A JP 12765693 A JP12765693 A JP 12765693A JP 3415879 B2 JP3415879 B2 JP 3415879B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光源および反射鏡から
の照射光を特定の方向に効率よく照射する照射装置に関
する。
の照射光を特定の方向に効率よく照射する照射装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、照射装置において、光源からの
照射光を効率よく集光するために楕円面反射鏡や放物面
反射鏡が多く用いられる。楕円面反射鏡には第１焦点と
第２焦点があり、第１焦点に置いた光源からの照射光は
楕円面の反射面で反射された後、第２焦点に集光する性
質をもつ。また、放物面反射鏡では焦点上に置いた光源
からの照射光は放物面の反射面で反射された後、放物面
反射鏡の光軸と平行となって照射される性質をもつ。こ
れらの性質を利用した各種の照射装置の被照射面上の照
射パターンは、楕円面反射鏡や放物面反射鏡の性質上か
らほぼ円形となる。
照射光を効率よく集光するために楕円面反射鏡や放物面
反射鏡が多く用いられる。楕円面反射鏡には第１焦点と
第２焦点があり、第１焦点に置いた光源からの照射光は
楕円面の反射面で反射された後、第２焦点に集光する性
質をもつ。また、放物面反射鏡では焦点上に置いた光源
からの照射光は放物面の反射面で反射された後、放物面
反射鏡の光軸と平行となって照射される性質をもつ。こ
れらの性質を利用した各種の照射装置の被照射面上の照
射パターンは、楕円面反射鏡や放物面反射鏡の性質上か
らほぼ円形となる。
【０００３】近年、楕円面反射鏡を用いた照射装置の集
光効率を向上させた照射装置として、特公昭５９−４２
４０４号公報に掲載されているように、楕円面反射鏡の
開口端に補助反射鏡として光軸付近に開口部を有する球
面反射鏡を用いた照射装置が記載されている。
光効率を向上させた照射装置として、特公昭５９−４２
４０４号公報に掲載されているように、楕円面反射鏡の
開口端に補助反射鏡として光軸付近に開口部を有する球
面反射鏡を用いた照射装置が記載されている。
【０００４】この照射装置は光源からの照射光を効率よ
く集光する光学系として提案されているものである。上
記の楕円面反射鏡を用いた場合を図２に示す。第１焦点
Ａ上の光源３からの照射光６ａは、楕円面反射鏡１で反
射された後、有効光６ｂとして楕円面反射鏡の第２焦点
Ｂに向かう。一方、光源３からの照射光７ａは、球面反
射鏡２で反射された後、同一光路を通って光源３に戻
り、さらに楕円面反射鏡１で反射され、有効光７ｂとし
て楕円面反射鏡１の第２焦点に向かう。
く集光する光学系として提案されているものである。上
記の楕円面反射鏡を用いた場合を図２に示す。第１焦点
Ａ上の光源３からの照射光６ａは、楕円面反射鏡１で反
射された後、有効光６ｂとして楕円面反射鏡の第２焦点
Ｂに向かう。一方、光源３からの照射光７ａは、球面反
射鏡２で反射された後、同一光路を通って光源３に戻
り、さらに楕円面反射鏡１で反射され、有効光７ｂとし
て楕円面反射鏡１の第２焦点に向かう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光源が
理想的な点光源であれば光源からの照射光は全方向に照
射されるが、現在用いられている光源は理想的とは言え
ず、たとえばメタルハライドランプを用いた場合は、図
２のように発光管の封止部付近に保温膜４などが形成さ
れ、照射光出射範囲５に示すように光軸Ｏ方向に照射さ
れる照射光の光量は少ない。また、第１焦点Ａ上の光源
３からの照射光８ａは楕円面反射鏡で反射され、さらに
球面反射鏡２で反射された後、迷光８ｂとなる。したが
って、このような構成では、被照射面に照射される光量
を大幅に増加させることが困難となる。
理想的な点光源であれば光源からの照射光は全方向に照
射されるが、現在用いられている光源は理想的とは言え
ず、たとえばメタルハライドランプを用いた場合は、図
２のように発光管の封止部付近に保温膜４などが形成さ
れ、照射光出射範囲５に示すように光軸Ｏ方向に照射さ
れる照射光の光量は少ない。また、第１焦点Ａ上の光源
３からの照射光８ａは楕円面反射鏡で反射され、さらに
球面反射鏡２で反射された後、迷光８ｂとなる。したが
って、このような構成では、被照射面に照射される光量
を大幅に増加させることが困難となる。
【０００６】本発明は、光源からの照射光を効率よく被
照射面に照射することができ、照射光の集光効率が向上
する照射装置を提供することを目的とする。
照射面に照射することができ、照射光の集光効率が向上
する照射装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明の照射装置は、光源と、光源を一部包
囲し、光源からの照射光を集光する反射面が楕円面をな
す楕円面反射鏡と、前記楕円面反射鏡からの反射光の一
部分の照射方向を変える反射面が球面をなす球面反射鏡
とを備え、前記光源を前記楕円面反射鏡の一方の焦点も
しくは焦点近傍に置き、かつ前記楕円面反射鏡の光源を
置いていない焦点と前記球面反射鏡の焦点中心とが同一
もしくは略同一であるように配置したものである。
るために、本発明の照射装置は、光源と、光源を一部包
囲し、光源からの照射光を集光する反射面が楕円面をな
す楕円面反射鏡と、前記楕円面反射鏡からの反射光の一
部分の照射方向を変える反射面が球面をなす球面反射鏡
とを備え、前記光源を前記楕円面反射鏡の一方の焦点も
しくは焦点近傍に置き、かつ前記楕円面反射鏡の光源を
置いていない焦点と前記球面反射鏡の焦点中心とが同一
もしくは略同一であるように配置したものである。
【０００８】また、前記球面反射鏡の球面の外面を楕円
面反射鏡からの反射光の一部分の照射方向を変える反射
面としたものであり、さらに、前記球面反射鏡が前記楕
円面反射鏡の２つの焦点を通る直線との交点を含む開口
部を有するものである。
面反射鏡からの反射光の一部分の照射方向を変える反射
面としたものであり、さらに、前記球面反射鏡が前記楕
円面反射鏡の２つの焦点を通る直線との交点を含む開口
部を有するものである。
【０００９】加えて、前記球面反射鏡あるいは前記楕円
面反射鏡の少なくとも一部分が波長選択透過特性あるい
は波長選択反射特性の少なくとも一方を有するものであ
る。また、前記楕円面反射鏡が前記球面反射鏡との複合
曲面をなしているものである。
面反射鏡の少なくとも一部分が波長選択透過特性あるい
は波長選択反射特性の少なくとも一方を有するものであ
る。また、前記楕円面反射鏡が前記球面反射鏡との複合
曲面をなしているものである。
【００１０】
【作用】上記構成により、楕円面反射鏡の一方の焦点ま
たはその近傍に配置した光源からの照射光は、楕円面反
射鏡で集光し、球面反射鏡で楕円面反射鏡からの反射光
の一部分の照射方向を変え、同一の光路を通って光源に
戻り、さらに楕円面反射鏡で反射された後、光源を配置
していない楕円面反射鏡の焦点またはその近傍に集光す
る。
たはその近傍に配置した光源からの照射光は、楕円面反
射鏡で集光し、球面反射鏡で楕円面反射鏡からの反射光
の一部分の照射方向を変え、同一の光路を通って光源に
戻り、さらに楕円面反射鏡で反射された後、光源を配置
していない楕円面反射鏡の焦点またはその近傍に集光す
る。
【００１１】また、楕円面反射鏡の一方の焦点またはそ
の近傍に配置した光源からの照射光は、楕円面反射鏡で
集光し、楕円面反射鏡が有する２つの焦点を通る直線方
向において、この２焦点間に反射面を形成する球面の外
面を反射面とした球面反射鏡で楕円面反射鏡からの反射
光の一部分の照射方向を変え、光源を配置していない楕
円面反射鏡の焦点またはその近傍に集光する。
の近傍に配置した光源からの照射光は、楕円面反射鏡で
集光し、楕円面反射鏡が有する２つの焦点を通る直線方
向において、この２焦点間に反射面を形成する球面の外
面を反射面とした球面反射鏡で楕円面反射鏡からの反射
光の一部分の照射方向を変え、光源を配置していない楕
円面反射鏡の焦点またはその近傍に集光する。
【００１２】また、球面反射鏡に、楕円面反射鏡の２つ
の焦点を通る光軸との交点を含む開口部を形成したこと
により、光源からの照射光は開口部を通って楕円面反射
鏡の光源を配置していない焦点またはその近傍に向か
う。
の焦点を通る光軸との交点を含む開口部を形成したこと
により、光源からの照射光は開口部を通って楕円面反射
鏡の光源を配置していない焦点またはその近傍に向か
う。
【００１３】また、球面反射鏡あるいは楕円面反射鏡
に、波長選択透過特性と波長選択反射特性の少なくとも
一方を持たせたことにより、波長帯域を任意に選択され
た照射光が出射する。また、楕円面反射鏡と球面反射鏡
とを複合曲面で形成することにより、構成を簡素化でき
る。
に、波長選択透過特性と波長選択反射特性の少なくとも
一方を持たせたことにより、波長帯域を任意に選択され
た照射光が出射する。また、楕円面反射鏡と球面反射鏡
とを複合曲面で形成することにより、構成を簡素化でき
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、添付図面
にもとづいて説明する。図１（ａ）は本発明の一実施例
の照射装置の断面図、図１（ｂ）は同照射装置の部分正
面図である。本実施例の照射装置は図１（ａ）に示すよ
うに、光源（たとえばメタルハライドランプやキセノン
ランプなどの電極が対向配置された光源）１１、第１焦
点Ｃと第２焦点Ｄを有する楕円面反射鏡９、球面反射鏡
１０で構成される。
にもとづいて説明する。図１（ａ）は本発明の一実施例
の照射装置の断面図、図１（ｂ）は同照射装置の部分正
面図である。本実施例の照射装置は図１（ａ）に示すよ
うに、光源（たとえばメタルハライドランプやキセノン
ランプなどの電極が対向配置された光源）１１、第１焦
点Ｃと第２焦点Ｄを有する楕円面反射鏡９、球面反射鏡
１０で構成される。
【００１５】球面反射鏡１０は、楕円面反射鏡９の第２
焦点Ｄとほぼ同一の焦点中心を有し、第１焦点Ｃと第２
焦点Ｄとを通る直線すなわち光軸Ｏを中心とする円形
（開口部径をＥとする）の開口部１０１を有しており、
かつ開口部１０１以外の第２焦点Ｄと反対側の面（外側
の面）が反射面となっている。
焦点Ｄとほぼ同一の焦点中心を有し、第１焦点Ｃと第２
焦点Ｄとを通る直線すなわち光軸Ｏを中心とする円形
（開口部径をＥとする）の開口部１０１を有しており、
かつ開口部１０１以外の第２焦点Ｄと反対側の面（外側
の面）が反射面となっている。
【００１６】光源１１は発光管の封止部付近に形成され
た保温膜１２を有し、楕円面反射鏡９の第１焦点Ｃに位
置する光源１１からは照射光が照射光出射範囲１３のよ
うに照射される。光源１１からの照射光のうち、照射光
１４ａは楕円面反射鏡９で反射された後、開口部１０１
を通り、有効光１４ｂとして第２焦点Ｄに向かう。一
方、照射光１５ａは楕円面反射鏡９で反射され、さらに
球面反射鏡１０で反射された後、同じ光路を通って光源
１１に戻り、さらに楕円面反射鏡９で反射された後、開
口部１０１を通り、有効光１５ｂとして第２焦点Ｄに向
かう。
た保温膜１２を有し、楕円面反射鏡９の第１焦点Ｃに位
置する光源１１からは照射光が照射光出射範囲１３のよ
うに照射される。光源１１からの照射光のうち、照射光
１４ａは楕円面反射鏡９で反射された後、開口部１０１
を通り、有効光１４ｂとして第２焦点Ｄに向かう。一
方、照射光１５ａは楕円面反射鏡９で反射され、さらに
球面反射鏡１０で反射された後、同じ光路を通って光源
１１に戻り、さらに楕円面反射鏡９で反射された後、開
口部１０１を通り、有効光１５ｂとして第２焦点Ｄに向
かう。
【００１７】したがって、光源１１の照射光出射範囲１
３から楕円面反射鏡９に照射する全ての照射光は第２焦
点Ｄを通る有効な光として利用することができるととも
に、球面反射鏡１０に開口部１０１を設けていることか
ら、開口部１０１において照射光は損失することなく利
用できる。
３から楕円面反射鏡９に照射する全ての照射光は第２焦
点Ｄを通る有効な光として利用することができるととも
に、球面反射鏡１０に開口部１０１を設けていることか
ら、開口部１０１において照射光は損失することなく利
用できる。
【００１８】また、楕円面反射鏡９または球面反射鏡１
０の少なくとも一部分に波長選択透過特性あるいは波長
選択反射特性の少なくとも一方を持たせることにより、
必要とする波長帯域の照射光を得ることができるととも
に、少なくとも楕円面反射鏡９から球面反射鏡１０に照
射される照射範囲において、楕円面反射鏡９と球面反射
鏡１０の少なくとも一部分を赤外光反射の特性を持たせ
ることにより、光源に赤外光が照射されるようにでき、
光源の発光効率を向上させることができる。
０の少なくとも一部分に波長選択透過特性あるいは波長
選択反射特性の少なくとも一方を持たせることにより、
必要とする波長帯域の照射光を得ることができるととも
に、少なくとも楕円面反射鏡９から球面反射鏡１０に照
射される照射範囲において、楕円面反射鏡９と球面反射
鏡１０の少なくとも一部分を赤外光反射の特性を持たせ
ることにより、光源に赤外光が照射されるようにでき、
光源の発光効率を向上させることができる。
【００１９】さらに、球面反射鏡１０の開口部１０１に
球面反射鏡１０と同一の球面上で光軸Ｏの周辺部と中央
部の反射面を連続形成する球面反射鏡を複数個使用し、
かつ、これらの球面反射鏡に波長選択透過特性あるいは
波長選択反射特性を持たせた場合にも同様の効果を有す
ることは言うまでもない。
球面反射鏡１０と同一の球面上で光軸Ｏの周辺部と中央
部の反射面を連続形成する球面反射鏡を複数個使用し、
かつ、これらの球面反射鏡に波長選択透過特性あるいは
波長選択反射特性を持たせた場合にも同様の効果を有す
ることは言うまでもない。
【００２０】加えて、開口部１０１もしくはその近傍に
集光レンズを配置することにより、たとえば平凹レンズ
を配置した場合に平行光が得られるなど、照射光の集光
方向を変えることができる。
集光レンズを配置することにより、たとえば平凹レンズ
を配置した場合に平行光が得られるなど、照射光の集光
方向を変えることができる。
【００２１】また、楕円面反射鏡９と球面反射鏡１０を
複合曲面とすることにより、光学系の構成を簡素化でき
るとともに製造コストを下げることができる。さらに、
球面反射鏡１０の内面を反射面とし、楕円面反射鏡９の
第２焦点Ｄもしくはその近傍を通った後、球面反射鏡１
０で反射させるものとしても同様の効果を有することは
言うまでもない。
複合曲面とすることにより、光学系の構成を簡素化でき
るとともに製造コストを下げることができる。さらに、
球面反射鏡１０の内面を反射面とし、楕円面反射鏡９の
第２焦点Ｄもしくはその近傍を通った後、球面反射鏡１
０で反射させるものとしても同様の効果を有することは
言うまでもない。
【００２２】加えて、球面反射鏡１０の開放側外径寸
法、曲率などを変えることにより、球面反射鏡１０を任
意の位置に設置することができる。また、楕円面反射鏡
９の長径、短径、深さ、開口部面積と、球面反射鏡１０
の曲率、面積、開口部面積、開口部形状、開放側外径、
それぞれの配置とを変化することにより、照射光の立体
角、光軸に垂直な断面形状および光量を変化することが
できる。
法、曲率などを変えることにより、球面反射鏡１０を任
意の位置に設置することができる。また、楕円面反射鏡
９の長径、短径、深さ、開口部面積と、球面反射鏡１０
の曲率、面積、開口部面積、開口部形状、開放側外径、
それぞれの配置とを変化することにより、照射光の立体
角、光軸に垂直な断面形状および光量を変化することが
できる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、楕円面反
射鏡の一方の焦点またはその近傍に配置した光源からの
照射光は、楕円面反射鏡で集光し、球面反射鏡で楕円面
反射鏡からの反射光の一部分の照射方向を変え、同一の
光路を通って光源に戻り、さらに楕円面反射鏡で反射さ
れた後、光源を配置していない楕円面反射鏡の焦点また
はその近傍に集光する。そのため、楕円面反射鏡からの
反射光の全てを有効光として利用することができ、その
結果、光源からの照射光の利用効率および集光効率が向
上する。
射鏡の一方の焦点またはその近傍に配置した光源からの
照射光は、楕円面反射鏡で集光し、球面反射鏡で楕円面
反射鏡からの反射光の一部分の照射方向を変え、同一の
光路を通って光源に戻り、さらに楕円面反射鏡で反射さ
れた後、光源を配置していない楕円面反射鏡の焦点また
はその近傍に集光する。そのため、楕円面反射鏡からの
反射光の全てを有効光として利用することができ、その
結果、光源からの照射光の利用効率および集光効率が向
上する。
【００２４】また、楕円面反射鏡の一方の焦点またはそ
の近傍に配置した光源からの照射光は、楕円面反射鏡で
集光し、楕円面反射鏡が有する２つの焦点を通る直線方
向において、この２焦点間に反射面を形成する球面の外
面を反射面とした球面反射鏡で楕円面反射光の一部分の
照射方向を変え、光源を配置していない楕円面反射鏡の
焦点またはその近傍に集光する。そのため、楕円面反射
鏡からの反射光の全てを有効光として利用することがで
きるとともに、照射装置を小型にすることができ、その
結果、光源からの照射光の利用効率および集光効率が向
上するとともに、取扱いが容易なものとなる。
の近傍に配置した光源からの照射光は、楕円面反射鏡で
集光し、楕円面反射鏡が有する２つの焦点を通る直線方
向において、この２焦点間に反射面を形成する球面の外
面を反射面とした球面反射鏡で楕円面反射光の一部分の
照射方向を変え、光源を配置していない楕円面反射鏡の
焦点またはその近傍に集光する。そのため、楕円面反射
鏡からの反射光の全てを有効光として利用することがで
きるとともに、照射装置を小型にすることができ、その
結果、光源からの照射光の利用効率および集光効率が向
上するとともに、取扱いが容易なものとなる。
【００２５】また、球面反射鏡に、楕円面反射鏡の２つ
の焦点を通る光軸との交点を含む開口部を形成したの
で、光源からの照射光は開口部を通って楕円面反射鏡の
光源を配置していない焦点またはその近傍に向かう。そ
のため、楕円面反射鏡からの反射光を開口部で損失せず
に利用でき、その結果、光源からの照射光の利用効率お
よび集光効率が向上する。
の焦点を通る光軸との交点を含む開口部を形成したの
で、光源からの照射光は開口部を通って楕円面反射鏡の
光源を配置していない焦点またはその近傍に向かう。そ
のため、楕円面反射鏡からの反射光を開口部で損失せず
に利用でき、その結果、光源からの照射光の利用効率お
よび集光効率が向上する。
【００２６】また、球面反射鏡あるいは楕円面反射鏡
に、波長選択透過特性と波長選択反射特性の少なくとも
一方持たせたので、波長帯域を任意に選択された照射光
が出射する。そのため、被照射面を目的に応じて必要と
する波長帯域の照射光で照射でき、その結果、必要に応
じて照射光による照射対象物の劣化を防げる。さらに、
光源に赤外光が照射されるようにでき、光源の発光効率
が向上する。
に、波長選択透過特性と波長選択反射特性の少なくとも
一方持たせたので、波長帯域を任意に選択された照射光
が出射する。そのため、被照射面を目的に応じて必要と
する波長帯域の照射光で照射でき、その結果、必要に応
じて照射光による照射対象物の劣化を防げる。さらに、
光源に赤外光が照射されるようにでき、光源の発光効率
が向上する。
【００２７】また、楕円面反射鏡と球面反射鏡とを複合
曲面で形成するので、構成を簡素化できる。そのため、
量産化が可能で取扱いが容易な光学系が実現でき、その
結果、製造工程の作業性が向上し製造コストが低下す
る。
曲面で形成するので、構成を簡素化できる。そのため、
量産化が可能で取扱いが容易な光学系が実現でき、その
結果、製造工程の作業性が向上し製造コストが低下す
る。
【図１】（ａ）本発明の一実施例の照射装置を示す断面
図 （ｂ）同照射装置の部分正面図
図 （ｂ）同照射装置の部分正面図
【図２】従来の楕円面反射鏡を使用した照射装置を示す
断面図
断面図
９ 楕円面反射鏡
１０ 球面反射鏡
１１ 光源
１２ 保温膜
１３ 照射光出射範囲
１４ａ，１５ａ 照射光
１４ｂ，１５ｂ 有効光
Ｏ 光軸
Ｃ 第１焦点
Ｄ 第２焦点
Ｅ 開口部径
１０１ 開口部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F21V 7/08
F21V 7/09
G02B 5/10
Claims (4)
- 【請求項１】 光源と、光源を一部包囲し、光源からの
照射光を集光する反射面が楕円面をなす楕円面反射鏡
と、前記楕円面反射鏡からの反射光の一部分の照射方向
を変える反射面が球面をなす球面反射鏡とを備え、前記
光源を前記楕円面反射鏡の一方の焦点もしくは焦点近傍
に置き、かつ前記楕円面反射鏡の光源を置いていない焦
点と前記球面反射鏡の焦点中心とが同一もしくは略同一
であるように配置し、前記球面反射鏡の球面の外面を楕
円面反射鏡からの反射光の一部分の照射方向を変える反
射面としたことを特徴とする照射装置。 - 【請求項２】 球面反射鏡が楕円面反射鏡の２つの焦点
を通る直線との交点を含む開口部を有することを特徴と
する請求項１記載の照射装置。 - 【請求項３】 球面反射鏡あるいは楕円面反射鏡の少な
くとも一部分が波長選択透過特性あるいは波長選択反射
特性の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項
１または２に記載の照射装置。 - 【請求項４】 楕円面反射鏡が球面反射鏡との複合曲面
をなしていることを特徴とする請求項１から３のいずれ
か一つに記載の照射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12765693A JP3415879B2 (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12765693A JP3415879B2 (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 照射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06338204A JPH06338204A (ja) | 1994-12-06 |
| JP3415879B2 true JP3415879B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=14965489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12765693A Expired - Fee Related JP3415879B2 (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 照射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3415879B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7712924B2 (en) * | 2007-12-26 | 2010-05-11 | Christie Digital Systems Usa, Inc. | Optical device for adjusting the F-number of an elliptical lamp |
-
1993
- 1993-05-31 JP JP12765693A patent/JP3415879B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06338204A (ja) | 1994-12-06 |
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