JPH0388425A - A/d変換器の動作範囲を最適化する装置 - Google Patents

A/d変換器の動作範囲を最適化する装置

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JPH0388425A
JPH0388425A JP2211733A JP21173390A JPH0388425A JP H0388425 A JPH0388425 A JP H0388425A JP 2211733 A JP2211733 A JP 2211733A JP 21173390 A JP21173390 A JP 21173390A JP H0388425 A JPH0388425 A JP H0388425A
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JP2211733A
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Robertus W C Groen
ロベルタス ウィルヘルムス カタリーナ フルン
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • G11B7/126Circuits, methods or arrangements for laser control or stabilisation
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、放射源と、放射源から発生した放射光を情報
媒体を介して少なくとも1個の放射感知検出器に入射さ
せる光学系と、少なくとも1個の放射感知検出器に対し
て設けられ、検出された放射強度に比例するアナログ信
号をデジタル信号に変換するように構成されているA/
D変換器とを具え、前記A/D変換器の動作範囲を最適
化する装置に関するものである。
このような装置は、欧州特許出願第138,273号か
ら既知である。この既知の装置では、多数の感光性半導
体素子を用いて情報媒体で反射した光を対応する数のア
ナログ情報信号に変換している。
これら情報信号はマルチプレクサを介してA/D変換器
に供給され、このA/D変換器から対応する数のデジタ
ル出力信号を処理回路に供給している。この処理回路か
ら光記録媒体に記録されている情報を表わすデジタルデ
ータ信号を発生すると共に、光学系の位置決めおよび焦
点制御用の制御信号も発生させている。
(発明が解決しようとする課題) 上述した従来の装置の課題は、A/D変換器への入力信
号範囲が、変換器の変換範囲の最適範囲に適合しない場
合があることである。情報媒体で反射した光をアナログ
信号に変換する感光性半導体素子が、A/D変換器によ
って処理できる最大振幅を超える振幅の信号を供給する
と、A/D変換器から発生するビット列がアナログ入力
信号を正確に表わさなくなってしまう。逆に言えば、感
光性半導体素子から供給されるアナログ信号がA/D変
換器の変換範囲よりも小さい入力信号範囲で変化すると
、この変換範囲は全範囲について利用されず、この結果
アナログ入力信号はA/D変換器で変換し得る解像度よ
りも一層低い解像度でデジタル化されてしまう。
従って、本発明の目的は上述した欠点を解決したA/D
変換器の動作範囲を最適化する装置を提供することにあ
る。
(発明の概要) 」二記目的を達成するため、木兄1す1によるA/1〕
変換器の動作範囲を最適化する装置は、冒頭部で述べた
型式のA/D変換器の動作範囲を最適化する装置におい
て、 動作中に、入力信号の範囲と各A/D変換器の変換範囲
とを、A/D変換器の入力部に最大のアナログ入力信号
が入力した場合A/D変換器の出力部に少なくともほぼ
最大のデジタル値が生するように互いに適合させること
ができる手段を具え、この手段が、アナログ信号の値が
予め定めた値を超えた場合に発生する指示信号によって
制御されるように構成する。
本発明によれば、A/D変換器の入力信号範囲がA/D
変換器の変換範囲に正確に対応するまで、A/D変換器
の入力信号範囲を除々に大きくすることができる。本発
明のこの実施例は、A/D変換器の変換範囲が適合でき
ず或は容易に適合できない場合に特に好適である。A/
D変換器の入力信号範囲を制御する本発明の好適実施例
は、niI記手段が、動作中に放射源の電力供給源に制
御信号を供給する信号発生器を具え、この制御信号が、
指示信号が発生するまで増加する信号値を有することを
特徴とする。
本発明においては、A/D変換器の変換範囲を入力信号
の範囲に適合させることもできる。A/D変換器の変換
範囲を適合させることは、レーザ光源を制御することを
望まない場合に特に好適である。この観点において、本
発明の別の実施例は、前記A/D変換器を、その入力信
号範囲がこのA/D変換器に供給される基準信号に依存
する型式のものとし、前記手段が動作中に基準信号をA
/D変換器の関連する入力部に供給する信号発生器を有
し、この基準信号がオーバフロー信号が発生するまで増
加する信号値を有することを特徴とする。
両方の実施例は、入力信号の範囲とA/D変換器の変換
範囲との間で最適な適合状態を達成する。
−旦最適な適合状態に到達すると、原理的に別の制御を
必要とすることなくこの最適な適合状態が維持される。
信号発生器から供給される信号は最適値に到達するまで
増大し、この信号は最適状態に達すると固定値をとるこ
とができる。実際には、感光性半導体素子から発生ずる
信ぢは変化するおそれがあり、すなわち実際には感光性
半導体素子からの信号のダイナξインクレンジは相当な
範囲に亘って変化するおそれのあることが見い出されて
いる。フォトダイオードからの信号の変化は、情報層と
して銀、アルミニウムのような種々の金属が用いられる
ため情報層の反射率が変化することにより並びに光路中
に異物が閉し込められてしまうことにより発生ずる。実
際的に生ずるおそれのある他の変化は、感光性半導体素
子が正位に整列していないことによって発生し、例えば
光晴が検出器に対して均一に平衡な状態で分布しなくな
ってしまう(フォーカスエラー及びトラッキングエラー
が零の状態においても)。
従って、本発明においては、信号発生器を、オーバフロ
ー信号が生している開信号発生器から減少する信号を発
生するように構成することが好ましい。このように構成
すれば、増大する信号値及び減少する信号値を交互にと
る信号が発生し、入力信号の範囲とA/D変換器の変換
範囲との間の適合性が最適な状態にあるかを連続的にチ
エツクする連続的な制御を行なうことができる。信号値
が減少する速度を信号値が増大する速度よりも大きくす
ることが好適である。このように構成すれば、記録再生
装置がオンされ又は新しい情報媒体がロードされたとき
、装置が直ちに最適化され、一方情報媒体を再生してい
る間は光出力の変化に対して連続的に比較的ゆるやかな
補正が行なわれる。
以下図面に基いて本発明の詳細な説明する。
(実施例) 第1図は、例えばコンパクトディスクのような光記録媒
体lの一部を断面として示す線図である。
この記録媒体は一般的に、トラック構造が形成されてい
る基板6を具え、トラック構造は中間区域4によって離
間されたビット3を具える。このレリーフ状のトラック
構造は反射層5でカバーされ、0 その上に保護層2が形成されている。トラック構造の情
報はレーザ光源7から発生したレーザビムによって読取
ることができ、レーザ光源から発生したレーザビームは
レンズ系8を経てトランク構造上に入射し、スポット状
に集束する。トランク構造からの反射光はハーフごラー
9を経て感光性半導体に入射し、この感光性半導体から
光強度に比例した電流を発生する。電流−電圧変換器に
より、感光性半導体10から発生ずる電流を対応する電
圧に変換する。A/D変換器12において電流−電圧変
換器11の出力部の電圧をデジタル植列に変換し、これ
らデジタル植列を別の回路に転送するための出力端子1
3に供給する。尚、この別の回路は本発明と関連してい
ない。
上述した素子1〜13は既知であり、例えば本明細書の
冒頭部で述べた公報を参考にすることができる。
本発明において、A/D変換器は出力部を有し、この出
力部に、電流−電圧変換器を経てA/D変換器の入力部
に(Jt給された電圧値が所定の閾値を超えるか否かを
指示する指示信号が発生ずる。尚、この所定の闇値はA
/D変換器12で処理できる最大電圧とする。後述する
ように、この指示信号はオーバフロー信号と称すことに
する。従って、このオーバフロー信号は1ビット信号で
構成され、例えば電圧発生器14のような信号発生空番
こ供給する。この電圧発生器14は、オーバフローピッ
トが第1の値を有する限り連続的に増加する電圧をその
出力部に発生し、変換範囲が闇値を超えていないことを
指示する。この増加信号はフィルタを介してパワー出力
段17に供給する。このフィルタはコンデンサ15と抵
抗16を有しレーザ光源7を制御する。
本装置を使用すると、電圧発生器14は、電子回路がリ
セットした後、比較的低い電圧を発生するか又は電圧を
発生しないので、レーザ光源7はほとんどレーザ光を放
射しないことになる。従って、反則光はほとんど発生−
仕ず、ずなわち検出器10から電流が発生せず、この結
果A/D変換器は微小電圧だけを受け、変換範囲が行き
過ぎてしまう。
このような条件下において、オーバフローピットは第1
の値を有し、この第1ピッi−の制御のもとて電圧発生
器14は、フィルタ15.16及び出力段17を介して
レーザ光源17に連続的に増大する電圧を印加する。こ
の結果、出力光は次第に増強し、反射光強度を増大させ
従って検出器から発生ずる電流も同様に増大する。所定
の瞬時に電流−電圧変換器11の出力部の電圧は極めて
高くなり、A/D変換器12は電流−電圧変換器からの
出力電圧を正しく変換できなくなってしまう。この理由
は、電流−電圧変換器の出力が、A/D変換器の最大変
換範囲を超えるデジタル値に対応しているからである。
このような状態が発生ずると、オーバフローピットは別
の値に変化し、この変化を利用して電圧発生器14から
供給される電圧がさらに増大するのを阻止する。
電圧発生器14ば、オーバフローピット信号の遷移に応
じて神々の方法で制御することができる。
まず、オーバフロービット信号の縁部を利用して電圧発
生器14の出力電圧を例えば瞬時に到達する3 値または若干低い値に等しい予め定めた固定値に安定化
することが考えられる。このように構成することにより
、レーザ光#7から発生する光の強度が検出器10に対
して適切な範囲に設定され、対応する電圧に変換された
後A/D変換器12をその全範囲に亘って駆動するのに
十分大きさを有する電流を発生させる安定な状態を得る
ことができる。
一方、電圧発生器14は、オーバフローピットが第2の
値をとるときゆるやかに減少する電圧を発生するように
、すなわち変換範囲を行き過ぎた後レーザ光源から発生
するレーザ光強度が除々に減少するように構成すること
もできる。この場合、ある瞬時において光強度は、A/
D変換器の入力部の電圧が変換範囲に入るまで減少し、
オーバフローピットを再び変化させる。この結果、電圧
発生器は再び増大する電圧を供給することになる。
この制御回路により光強度は連続的に正しくされ、A/
D変換器はその最大範囲内で常に有効に作動する。特に
、情報媒体1の他の特性、光学系にほこりや汚れ或は基
板6に傷がある場合に有効に作4 動できる。この制御により、状態が変化しても常時自動
的に装置を最適な適合状態におくことになり、A/D変
換器はその最大変換範囲内で常に有効に作動する。
第1図に示す装置は検出器を1個だけ有している。一方
、数個の検出器を用いるのか−・船間であり、例えば欧
州特許出願第138,273号に記載されている装置で
は4個の検出器を用いている。第2図は4個の検出器を
有するシステムを図示する。
第2図の符号1〜9で示す部材は第1図の対応する部材
と同一であり、これら部材については説明は省略する。
光学系はビームスプリンタ9aを有し、このビームスプ
リンタにより4個の検出器10a、 10b。
10c及び10dに入射する光に分割する。これら検出
器の各々は、第1図に示す電流−電圧変換器11a11
b、 llc及びlidに出力信号をそれぞれ供給する
これらの変換器の各々はA / l)変換器12a、 
12b12c及び12dに出力信号を供給する。A/D
変換器12a−−−12dのオーバフロー出力部をオア
ゲート14aの入力部に接続し、オアゲートの出力部か
ら電圧発生器14用の制御信号を供給する。A/D変換
器12a−−−12dのうちの1個のA/D変換器にオ
ーバフロー信号が現われると、制御回路が、第1図に示
した回路に基いて説明した方法と同様な方法で正確に作
動し制御する。
第3図はレーザ光源7を制御する制御ループに結合され
た電圧発生器14の一例の構成を示す。第3図に示す電
圧発生器14′はカウンタ18、D/A変換器19及び
比較器20を具える。比較器20はフィルタを介して電
力段17′に出力信号を供給する。
このフィルタはコンデンサ15′及び抵抗16’を有し
、レーザダイオード21は電力段17′により駆動され
る。レーザダイオード21から発生した光はフォトダイ
オード22により受光され、このフォトダイオードから
入射光強度に対応する信号を比較器20の他の入力部に
供給する。
この回路の動作を説明するため比較器20の正の入力部
の電圧が変化しないものとすれば、部材15’ 、 1
6″、 17’ 、 20’ 、 21及び22を有す
るこの回路は放射光強度を一定に維持する制御ループを
構成し、比較器20の正の入力部の電圧は光強度が維持
されるべき基準レベルを指示する。
比較器20の正の入力部の電圧はD/A変換器19から
供給され、このD/A変換器はカウンタ18により制御
される。カウンタ18は制御段と結合して使用され、こ
の制御段に3個の入力信号を供給でき、すなわちA/D
変換器12からのオーハフlクー信号を入力端子23に
供給し、第1の時間一定信号を入力端子24に供給し、
第2の時間一定信号を入力端子25に供給する。
この制御回路は、入力端子23の信号のビット値すなわ
ちオーバフロー信号のビット値が、カンウタがカウント
アツプ又はカウントダウンするか否かを指示するように
構成する。カウンタのカウントアツプ速度は入力端子2
4の時間一定信号に依存し、カウントダウン速度は入力
端子25の信号に依存する。これら2個の時間一定信号
を用いて、例えばクロックパルス周波数を固有の値で分
割する分割器を適切に設定し、設定後分割したクロック
パルス信号をカウンタのクロック入力部に供給す7 ることかできる。
第4図は、回路がロックインしている間のD/A変換器
19の出力電圧波形を線図的に示す。この回路がスター
トすると、カウンタ18は比較的低い初期値または零値
にリセットされ、この結果D/A変換器から微小電圧又
は零電圧が比較器20に印加される。この低電圧又は零
電圧とすることにより、ダイオード21から放射される
光強度は極めて低くなり、A/D変換器12はほとんど
オーバフローが生しない比較的小さいデジタル値を発生
するにすぎない。従って、カウンタ18の入力端子23
のオーバフロー信号は第1の所定の値を有し、カウンタ
18はカウントアツプする。この結果、アップするデジ
タル植列がカンウタ18からD/A変換器19に供給さ
れ、D/A変換器19の出力電圧を除々に増大させる(
第4図において、この出力電圧を純粋な鋸波として示し
た。しかしながら、実際にはD/A変換器]9の出力部
に現われる電圧は微小なステップ状で増加することは当
業者にとって明らかである。)D/A変換器19の出力
電圧が増加8 することにより、部材15’ 、 16’ 、 17’
 、 20.21及び22から成る光強度の制御ループ
の設定点は、レーザダイオード21から放射される光の
強度が連続的に増加する方向に連続的にシストする。従
って、A/D変換器12によって変換されるべき電圧の
振幅は増大し、瞬時TIにおいてA/D変換器12にお
いてオーバフロー条件が生じてしまう。この結果、カン
ウタ18の入力端子23のオーパフl″ノーヒツトの値
が変化し、カンウタ18をカウントダウンモードに変更
する。カウントダウン速度は、入力端子25に供給され
る時間一定信号によって指示される。好ましくは、この
カラン1−ダウン速度は、入力端子24の時間一定信号
によって決定されるカウントアツプ速度よりも小さくす
る。従って、r)/A変換器19の出力電圧は、オーバ
フロー状態が停止することが検出される瞬時T2まで、
カウントダウン期間中除々に減少する。この結果、人力
Q:;1子23のオーバフロー信号に別の遷移が生し、
カウンタ18は再びカウントアツプモードにセットされ
、新しいオーバフロー状態が検出される瞬時T3まで変
換器19の出力電圧は増大する。
レーザ光源(7,21)からの光強度を制御する制御ル
ープを用いることは例えば米国特許第93961号公報
から既知である。一方、本願はこの制御回路自体に関す
るものではなく、この制御回路に基準信号を供給する方
法に関するものである。
第5図は本発明による装置の別の実施例を示す。
部材l〜11は第1図に示す対応する部材と同一であり
、それら部材の説明は省略する。本例では、レーザ光源
7を別個の電力供給ユニット7′により制御する。この
電力供給ユニットは例えば上記米国特許第93961号
公報に記載されている型式のものとする。電流−電圧変
換器11の出力電圧を、外部基準電圧を別の入力端子か
ら受けるように適合されている型式のA/D変換器12
′に供給する。
この目的に極めて好適な変換器はシグマ−デルタ変調器
であり、その−例を第5図に基いて簡単に説明する。こ
のシグマ−デルタ変調器の変換範囲は入力部V、□に印
加される基準電圧で指示され、基準電圧の変化によって
変換範囲が変化することになる。本発明はこの特性を有
効に利用し、A/D変換器12′からオーバフロー信号
が出力された時点で制御ループを形成する。
オーバフロー信号を電圧光/jz器2Gにイ」(給し、
この電圧発生器から、二進オーバフロー信号が第1の値
を有する限り増加する出力電圧をその出力部に発生ずる
。この電圧発生器26の出力電圧は、抵抗27とコンデ
ンサ28とから成るフィルタを介して分割段29に(J
(給し、この分割段からその出力電圧をA / D変換
器12′の基準信号入力端子Vrefに供給する。電圧
発生器26が第2図の電圧発生器と同一の構成の場合、
基準電圧Lafは、最大振幅値の入力信号がA/D変換
器12′の変換範囲の限界のデジタル信号に変換される
付近の最i1!!i値に常時制御される。
勿論、第5図に示す回路は複数の検出器を有するシステ
ムにも利用することができ、このシステ1、の場合A/
D変換器の各々に制御回路を設けることができる。
第6図は本発明の装置に用いるのに好適なA/1 D変換器の一例を詳細に示す。入力端子39に供給され
る入力信号をローパス特性を有するフィルタ30に(J
li給する。このフィルタは、通常のように、作動増幅
器31とコンデンサ32とで構成できる。
フィルタ30の出力信号を多数の比較器33a−−−3
3pの非反転入力部にそれぞれ供給する。等しい抵抗値
を有する抵抗36a−−−36qの直列接続を基準電圧
vr、fの端子33と零電位の端子35との間に接続す
る。抵抗36間の接続点を比較器33a−−−33pの
判定入力部に接続する。16個の比較器の出力信号は1
6個の異なる信号レベルを表わすことができる。比較器
36a−−−36pの出力部をクロック動作する並列人
力並列出力抵抗36に結合し、この抵抗から周波数fの
クロック信号の各パルスに応して比較器33a−−−3
3pの出力信号をロートする。抵抗36の出力部を16
対4符号化回路37に接続し、この符号化回路により抵
抗36の出力を表わす信号値を4ビツトコードに変換す
る。抵抗36の出力を電流iii 38 a38pの制
御入力部にそれぞれ接続する。これら電流源は、予め定
めたレヘルの制御信号に応答し2 て予め定めた値の電流を発生させる型式の電流源とする
。電流tX38a−−−38pから発生ずる電流を、入
力端子39を経てローパスフィルタ30&こ(」(給さ
れる信号電流に加える。比較器33gの出力信号を、ク
ロック信号するフリップフロン136′を介して電流源
33gにイ」(給する。このフリソゾフCI ’7プ↓
、L周波数fのクロック信号によって制御する。電流a
、38 qは電流源38a−−−38pと同一の型式の
ものとし、この電流源38qからオーバフロー信号が発
生したとき所定の電流値の電流をローパスフィルタ30
に供給する。
抵抗36a−−−36qに加えて、抵抗34を端子33
と35との間に接続し別の比較器33q用の比較電圧を
取り出す。この別の比較器の他の入力端子には入力信号
が人力する。入力信号の振幅が抵抗34と36aとの間
の接続部の基準電圧を超える程大きい場合、比較器33
qはオーバフロー信号を出力端一/−40に発生ずる。
本発明は上述した実施例に限定されず神りの変形や変更
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はレーザ光源がA/D変換器からオーバフロー信
号に基いて制御される本発明による装置の第1実施例を
示す線図、 第2図は本発明による装置のより実際的な実施例を示す
線図、 第3図はレーザ光源用の制御電圧を(Jt給する電圧発
生器の詳細な構成を示す回路図、 第4図は第2図に示す回路の動作を図示する電圧波形図
、 第5図は電圧発生器がA/D変換器のオーバフローピッ
トによって制御されA/D変換器において基準電圧とし
て用いることができる出力電圧を発生する本発明の第2
実施例を示す線図、第6図は本発明で用いたA/D変換
器の一例の構成を示す回路図である。 1・・・記録媒体 7・・・レーザ光源 8・・・レンズ系 10・・・感光性半導体素子 4 11・・・電流−電圧変換器 12・・・A/D変換器 14・・・電圧発生器 特 許 出 願 人 工ヌ ヘー フィリップス フルーイランベンファプリケン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、放射源と、放射源から発生した放射光を情報媒体を
    介して少なくとも1個の放射感知検出器に入射させる光
    学系と、少なくとも1個の放射感知検出器に対して設け
    られ、検出された放射強度に比例するアナログ信号をデ
    ジタル信号に変換するように構成されているA/D変換
    器とを具え、前記A/D変換器の動作範囲を最適化する
    装置において、 動作中に、入力信号の範囲と各A/D変換 器の変換範囲とを、A/D変換器の入力部に最大のアナ
    ログ入力信号が入力した場合A/D変換器の出力部に少
    なくともほぼ最大のデジタル値が生するように互いに適
    合させることができる手段を具え、この手段が、アナロ
    グ信号の値が予め定めた値を超えた場合に発生する指示
    信号によって制御されるように構成したことを特徴とす
    るA/D変換器の動作範囲を最適化する装置。 2、前記手段が、動作中に放射源の電力供給源に制御信
    号を供給する信号発生器を具え、この制御信号が、指示
    信号が発生するまで増加する信号値を有することを特徴
    とする請求項1に記載のA/D変換器の動作範囲を最適
    化する装置。 3、前記A/D変換器を、その入力信号範囲がこのA/
    D変換器に供給される基準信号に依存する型式のものと
    し、前記手段が動作中に基準信号をA/D変換器の関連
    する入力部に供給する信号発生器を有し、この基準信号
    が指示信号が発生するまで増加する信号値を有すること
    を特徴とする請求項1に記載のA/D変換器の動作範囲
    を最適化する装置。 4、前記信号発生器を、指示信号が発生している間減少
    する値を有する信号を供給するように適合したことを特
    徴とする請求項2又は3に記載のA/D変換器の動作範
    囲を最適化する装置。 5、前記信号発生器が、動作中子め定めた繰り返し周波
    数のデジタル制御信号をA/D変換器に供給するデジタ
    ル信号源で構成され、このデジタル制御信号をオーバフ
    ロー信号がない場合値が増加し、指示信号が存在する場
    合値が減少するように構成したことを特徴とする請求項
    2から4までのいずれか1項に記載のA/D変換器の動
    作範囲を最適化する装置。 6、前記信号源から供給される信号が増加し又は減少す
    る速度が増分時間定数又は減少時間定数にそれぞれ依存
    することを特徴とする請求項2から5までのいずれか1
    項に記載のA/D変換器の動作範囲を最適化する装置。 7、前記信号の減少する速度が、信号が増加する速度よ
    りも一層速くなるように構成したことを特徴とする請求
    項2から6までのいずれか1項に記載のA/D変換器の
    動作範囲を最適化する装置。 8、前記信号発生器が増加する信号値の信号を供給し次
    に指示信号が発生したとき減少する信号値の信号を供給
    し、その後信号発生器から供給される信号の信号値が予
    め定めた値に固定されるように構成したことを特徴とす
    る請求項1から7までのいずれか1項に記載のA/D変
    換器の動作範囲を最適化する装置。
JP2211733A 1989-08-14 1990-08-13 A/d変換器の動作範囲を最適化する装置 Pending JPH0388425A (ja)

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NL8902058A NL8902058A (nl) 1989-08-14 1989-08-14 Inrichting voor het optimaliseren van het werkingsgebied van een a/d-omvormer.
NL8902058 1989-08-14

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EP0415474A1 (en) 1991-03-06
EP0415474B1 (en) 1994-11-30
NL8902058A (nl) 1991-03-01
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