JPH05145049A - 光電変換装置 - Google Patents
光電変換装置Info
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- JPH05145049A JPH05145049A JP3329835A JP32983591A JPH05145049A JP H05145049 A JPH05145049 A JP H05145049A JP 3329835 A JP3329835 A JP 3329835A JP 32983591 A JP32983591 A JP 32983591A JP H05145049 A JPH05145049 A JP H05145049A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
- G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/1446—Devices controlled by radiation in a repetitive configuration
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 対象物体の動きを簡単な構成でしかも低コス
トで検出可能とする。 【構成】 対象物体を光学的に検知するアモルファスシ
リコン膜3と、このアモルファスシリコン膜3を形成す
るガラス基板1と、このアモルファスシリコン膜3を挟
持する共通電極2および対向電極4と、この対向電極4
を形成する第1の櫛形電極41 および第2の櫛形電極4
2 とから構成され、これらの櫛形電極41および櫛形電
極42が不規則性をもつ空間フィルタを形成している。
トで検出可能とする。 【構成】 対象物体を光学的に検知するアモルファスシ
リコン膜3と、このアモルファスシリコン膜3を形成す
るガラス基板1と、このアモルファスシリコン膜3を挟
持する共通電極2および対向電極4と、この対向電極4
を形成する第1の櫛形電極41 および第2の櫛形電極4
2 とから構成され、これらの櫛形電極41および櫛形電
極42が不規則性をもつ空間フィルタを形成している。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、対象物体の動きを検出
する光電変換装置に関するものである。
する光電変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の光電変換装置としては、
例えば特公昭56−39429号公報には光電変換素子
を電気的に正方向および逆方向に結線し、正方向および
逆方向の光電変換素子が平面上で縦方向および横方向に
繰り返して現れるように配置し、正方向光電変換素子の
出力の和と逆方向光電変換素子の出力の和とを差動的に
結線し検出出力を得るようにした被検体の動き検出用光
電変換面が提案されている。
例えば特公昭56−39429号公報には光電変換素子
を電気的に正方向および逆方向に結線し、正方向および
逆方向の光電変換素子が平面上で縦方向および横方向に
繰り返して現れるように配置し、正方向光電変換素子の
出力の和と逆方向光電変換素子の出力の和とを差動的に
結線し検出出力を得るようにした被検体の動き検出用光
電変換面が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の光電変換装置は、光電変換素子と空間フィルタ
とを一体化して作製する場合、光電変換機能部品として
単結晶シリコンを使用すると、素子形成のためには、拡
散,エッチングなどのプロセスのステップ数が多くな
る。また、大面積に作製する場合、歩留まりの低下を招
き、高価格となるという問題があった。また、信号処理
などに用いる能動素子を単結晶シリコン上に集積しよう
としたとき、その素子を形成する部分は光感度を持たせ
るためには使用できなくなるなどの問題があった。
た従来の光電変換装置は、光電変換素子と空間フィルタ
とを一体化して作製する場合、光電変換機能部品として
単結晶シリコンを使用すると、素子形成のためには、拡
散,エッチングなどのプロセスのステップ数が多くな
る。また、大面積に作製する場合、歩留まりの低下を招
き、高価格となるという問題があった。また、信号処理
などに用いる能動素子を単結晶シリコン上に集積しよう
としたとき、その素子を形成する部分は光感度を持たせ
るためには使用できなくなるなどの問題があった。
【0004】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、対
象物体の移動を簡単な構成で検出可能とし、しかも低コ
ストで実現可能とした光電変換装置を提供することにあ
る。
を解決するためになされたものであり、その目的は、対
象物体の移動を簡単な構成で検出可能とし、しかも低コ
ストで実現可能とした光電変換装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による光電変換装置は、対象物体を光学
的に検知するアモルファスシリコン膜が少なくとも2つ
の対向電極間に挟持され、かつ前記対向電極の少なくと
も一方が不規則性を持たせて配列する空間フィルタを形
成し、基板上に一体構成したものである。
るために本発明による光電変換装置は、対象物体を光学
的に検知するアモルファスシリコン膜が少なくとも2つ
の対向電極間に挟持され、かつ前記対向電極の少なくと
も一方が不規則性を持たせて配列する空間フィルタを形
成し、基板上に一体構成したものである。
【0006】
【作用】本発明においては、空間フィルタと一体化した
アモルファスシリコン膜により、対象物体の移動が移動
方向に関わらず検知される。
アモルファスシリコン膜により、対象物体の移動が移動
方向に関わらず検知される。
【0007】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。 (実施例1)図1および図2は本発明による光電変換装
置の一実施例による構成を示す図であり、図1は平面
図,図2は図1の要部断面図である。これらの図におい
て、1は透明なガラス基板、2はこのガラス基板1上に
透明導電膜により形成された共通電極、2aは共通電極
2の電極端子、3はこの共通電極2上に積層して形成さ
れたpin型のアモルファスシリコン膜、4はこのアモ
ルファスシリコン膜3の表面上に共通電極2と対向して
形成された空間フィルタ機能を兼ね備えた対向電極であ
る。この対向電極4はアモルファスシリコン膜3の表面
に例えばAlまたはCrなどの金属薄膜を成膜し、所定
の形状にパターンニングを行って形成されている。そし
てpin型のアモルファスシリコン膜3が共通電極2と
対向電極4とによって挟持され、空間フィルタの機能を
有する光電変換素子5が構成されている。なお、6は表
面保護膜である。
説明する。 (実施例1)図1および図2は本発明による光電変換装
置の一実施例による構成を示す図であり、図1は平面
図,図2は図1の要部断面図である。これらの図におい
て、1は透明なガラス基板、2はこのガラス基板1上に
透明導電膜により形成された共通電極、2aは共通電極
2の電極端子、3はこの共通電極2上に積層して形成さ
れたpin型のアモルファスシリコン膜、4はこのアモ
ルファスシリコン膜3の表面上に共通電極2と対向して
形成された空間フィルタ機能を兼ね備えた対向電極であ
る。この対向電極4はアモルファスシリコン膜3の表面
に例えばAlまたはCrなどの金属薄膜を成膜し、所定
の形状にパターンニングを行って形成されている。そし
てpin型のアモルファスシリコン膜3が共通電極2と
対向電極4とによって挟持され、空間フィルタの機能を
有する光電変換素子5が構成されている。なお、6は表
面保護膜である。
【0008】この対向電極4は、図1に示すように複数
の矩形状の櫛歯を有する第1の櫛形電極41 と第2の櫛
形電極42 とから構成され、これらの第1の櫛形電極4
1 および第2の櫛形電極42 はその矩形状櫛歯部分を適
当に分散させるとともに互いに所定のピッチで対向させ
て組み合わせて構成され、ガラス基板1上に形成された
共通電極2上に対向配置される構成となっている。ま
た、これらの第1の櫛形電極41 および第2の櫛形電極
42 は、それぞれ対応する矩形状櫛歯部分が導体配線4
cにより電気的に接続されて引き出され、それぞれ電極
端子4aおよび電極端子4bが設けられている。なお、
これらの導体配線4cの下部には前述した共通電極2は
配置されない構成となっている。また、共通電極2の電
極端子2aはこの共通電極2を形成する透明導電膜の表
面に例えばAlまたはCrなどの金属薄膜を成膜して形
成されている。
の矩形状の櫛歯を有する第1の櫛形電極41 と第2の櫛
形電極42 とから構成され、これらの第1の櫛形電極4
1 および第2の櫛形電極42 はその矩形状櫛歯部分を適
当に分散させるとともに互いに所定のピッチで対向させ
て組み合わせて構成され、ガラス基板1上に形成された
共通電極2上に対向配置される構成となっている。ま
た、これらの第1の櫛形電極41 および第2の櫛形電極
42 は、それぞれ対応する矩形状櫛歯部分が導体配線4
cにより電気的に接続されて引き出され、それぞれ電極
端子4aおよび電極端子4bが設けられている。なお、
これらの導体配線4cの下部には前述した共通電極2は
配置されない構成となっている。また、共通電極2の電
極端子2aはこの共通電極2を形成する透明導電膜の表
面に例えばAlまたはCrなどの金属薄膜を成膜して形
成されている。
【0009】また、この空間フィルタの構成としては、
例えば縦方向に20個,横方向に26個配列し合計52
0個配置したセルSの重み付けを、図1に示すように+
1,−1が不規則に並ぶように乱数または疑似乱数を利
用し不規則に配列してレイアウトする。この場合、疑似
乱数としては、例えばM系列を使用し、これを二次元に
展開して行う。また、重み付けされたセルSの重みの総
和がほぼ零とする。また、重みの総和が0でないときで
もその絶対値が全てのセルSの重みの絶対値の和の10
%以内とする。そして空間フィルタとして機能する重み
の二次元配列の自己相関を取ったとき、ピークが1点に
のみ存在し、二次元において、不規則性が成立するよう
に形成されている。なお、前述したピークの数は最悪で
も4点を越えないようにする。
例えば縦方向に20個,横方向に26個配列し合計52
0個配置したセルSの重み付けを、図1に示すように+
1,−1が不規則に並ぶように乱数または疑似乱数を利
用し不規則に配列してレイアウトする。この場合、疑似
乱数としては、例えばM系列を使用し、これを二次元に
展開して行う。また、重み付けされたセルSの重みの総
和がほぼ零とする。また、重みの総和が0でないときで
もその絶対値が全てのセルSの重みの絶対値の和の10
%以内とする。そして空間フィルタとして機能する重み
の二次元配列の自己相関を取ったとき、ピークが1点に
のみ存在し、二次元において、不規則性が成立するよう
に形成されている。なお、前述したピークの数は最悪で
も4点を越えないようにする。
【0010】このような構成において、アモルファスシ
リコン膜3が共通電極2と対向する対向電極4とで挟持
されて光起電力型の光電変換素子5を構成するとともに
対向電極4が第1の櫛形電極41と第2の櫛形電極42と
で空間フィルタを構成しているので、ガラス基板1側か
ら矢印で示す方向に対象物体として例えば人間の像が入
射されると、光電変換素子5上に投射され、これによっ
てアモルファスシリコン膜3では横方向の絶縁性が高く
縦方向に大部分の電流が流れるので、それぞれ電極端子
4a,4bから取り出される信号は第1の櫛形電極41
および第2の櫛形電極42 上に投射された光成分とな
る。
リコン膜3が共通電極2と対向する対向電極4とで挟持
されて光起電力型の光電変換素子5を構成するとともに
対向電極4が第1の櫛形電極41と第2の櫛形電極42と
で空間フィルタを構成しているので、ガラス基板1側か
ら矢印で示す方向に対象物体として例えば人間の像が入
射されると、光電変換素子5上に投射され、これによっ
てアモルファスシリコン膜3では横方向の絶縁性が高く
縦方向に大部分の電流が流れるので、それぞれ電極端子
4a,4bから取り出される信号は第1の櫛形電極41
および第2の櫛形電極42 上に投射された光成分とな
る。
【0011】また、この空間フィルタは、図3に要部拡
大平面図で示すようにそれぞれ矩形状の櫛歯が光感度を
有するセルSを形成しており、これらのセルSはピッチ
P1が380μm,セルS相互間のピッチP2 が140
μmの寸法を有し、この場合、ピッチP1 とピッチP2
との比が0.4以下で形成されている。そしてこのセル
Sが縦方向に20個,横方向に26個配列され第1の櫛
形電極41 および櫛形電極42はそれぞれ+1および−
1に重み付けされ、それぞれ電極端子4aおよび電極端
子4bに接続され、最終的には全て+1,−1の出力に
まとめられて図4に示す信号処理回路の入力端に接続の
有無により出力信号を得ることができる。
大平面図で示すようにそれぞれ矩形状の櫛歯が光感度を
有するセルSを形成しており、これらのセルSはピッチ
P1が380μm,セルS相互間のピッチP2 が140
μmの寸法を有し、この場合、ピッチP1 とピッチP2
との比が0.4以下で形成されている。そしてこのセル
Sが縦方向に20個,横方向に26個配列され第1の櫛
形電極41 および櫛形電極42はそれぞれ+1および−
1に重み付けされ、それぞれ電極端子4aおよび電極端
子4bに接続され、最終的には全て+1,−1の出力に
まとめられて図4に示す信号処理回路の入力端に接続の
有無により出力信号を得ることができる。
【0012】図4は図1,図2に示した光電変換素子5
の信号処理回路のブロック図を示したものである。同図
において、11は差動増幅器、12はバンドパスフィル
タ、13はA/D変換回路、14は演算処理回路であ
る。
の信号処理回路のブロック図を示したものである。同図
において、11は差動増幅器、12はバンドパスフィル
タ、13はA/D変換回路、14は演算処理回路であ
る。
【0013】このような構成において、差動増幅器11
に第1の櫛形電極41 ,第2の櫛形電極42 の出力がそ
の電極端子4a,4bから入力されると、その出力差を
とり、増幅される。ここで光電変換素子5上に投影され
た例えば人間像が2×(電極幅P1 +電極間幅P2 )分
移動すると、1周期の明暗変化を起こし、光電変換素子
5で電気信号に変換される。なお、この電気信号の周波
数は検知する人間の移動速度により、決定される。この
信号はバンドパスフィルタ12に入力され、バンドパス
フィルタ12は検知すべき移動する人間の信号周波数を
通過させる。バンドパスフィルタ12の出力はA/D変
換回路13によりA/D変換されて演算処理回路14に
出力され、この演算処理回路14では例えば自己相関関
数を演算し、移動物体の速度などの演算を行い、その出
力信号から移動物体の数量および移動に比例した信号が
出力端子14aに出力される。この出力信号は例えば不
規則な動きをする生物の動作モニタ信号として用いるこ
とができる。
に第1の櫛形電極41 ,第2の櫛形電極42 の出力がそ
の電極端子4a,4bから入力されると、その出力差を
とり、増幅される。ここで光電変換素子5上に投影され
た例えば人間像が2×(電極幅P1 +電極間幅P2 )分
移動すると、1周期の明暗変化を起こし、光電変換素子
5で電気信号に変換される。なお、この電気信号の周波
数は検知する人間の移動速度により、決定される。この
信号はバンドパスフィルタ12に入力され、バンドパス
フィルタ12は検知すべき移動する人間の信号周波数を
通過させる。バンドパスフィルタ12の出力はA/D変
換回路13によりA/D変換されて演算処理回路14に
出力され、この演算処理回路14では例えば自己相関関
数を演算し、移動物体の速度などの演算を行い、その出
力信号から移動物体の数量および移動に比例した信号が
出力端子14aに出力される。この出力信号は例えば不
規則な動きをする生物の動作モニタ信号として用いるこ
とができる。
【0014】なお、前述した実施例において、アモルフ
ァスシリコン膜3上に第1の櫛形電極41および第2の
櫛形電極42を形成する場合、図5に要部断面図で示す
ように各電極間においてアモルファスシリコン膜3のn
層のエッチングを行って凹部3aを形成することによっ
て光電変換素子5の暗電流を減らすことができる。
ァスシリコン膜3上に第1の櫛形電極41および第2の
櫛形電極42を形成する場合、図5に要部断面図で示す
ように各電極間においてアモルファスシリコン膜3のn
層のエッチングを行って凹部3aを形成することによっ
て光電変換素子5の暗電流を減らすことができる。
【0015】なお、この実施例において、空間フィルタ
は、各セルSに+1,−1に重み付けがなされた場合に
ついて説明したが、+1,−1および0の重み付けを行
ない、これらの重み付けされたセルSを不規則に配列
し、重み付けされたセルはそれぞれ1つの出力にまとめ
て信号処理回路に接続の有無により出力信号を得ること
ができる。
は、各セルSに+1,−1に重み付けがなされた場合に
ついて説明したが、+1,−1および0の重み付けを行
ない、これらの重み付けされたセルSを不規則に配列
し、重み付けされたセルはそれぞれ1つの出力にまとめ
て信号処理回路に接続の有無により出力信号を得ること
ができる。
【0016】なお、前述した実施例において、光電変換
素子5は、透明なガラス基板1側に共通電極2を配置し
た場合について説明したが、ガラス基板1側に空間フィ
ルタ機能を有する対向電極4を配置しても前述と同様な
効果が得られる。また、透明なガラス基板1に代えて金
属製基板を用い、この金属製基板の表面に絶縁膜を形成
し、この絶縁膜上に光電変換素子5を形成し、金属製基
板の反対側、つまりこの光電変換素子5の上方側から対
象物体からの放射光を入射させても前述と同様な効果が
得られる。
素子5は、透明なガラス基板1側に共通電極2を配置し
た場合について説明したが、ガラス基板1側に空間フィ
ルタ機能を有する対向電極4を配置しても前述と同様な
効果が得られる。また、透明なガラス基板1に代えて金
属製基板を用い、この金属製基板の表面に絶縁膜を形成
し、この絶縁膜上に光電変換素子5を形成し、金属製基
板の反対側、つまりこの光電変換素子5の上方側から対
象物体からの放射光を入射させても前述と同様な効果が
得られる。
【0017】また、前述した実施例において、ガラス基
板1上に光電変換素子5を形成した場合について説明し
たが、このガラス基板1に代えてシリコン基板上に形成
しても良く、この場合、図4で説明した信号処理回路を
このシリコン基板上に形成しても良い。さらにガラス基
板1に代えて可とう性のある基板あるいは表面に凹凸を
有する基板などを用いても良い。
板1上に光電変換素子5を形成した場合について説明し
たが、このガラス基板1に代えてシリコン基板上に形成
しても良く、この場合、図4で説明した信号処理回路を
このシリコン基板上に形成しても良い。さらにガラス基
板1に代えて可とう性のある基板あるいは表面に凹凸を
有する基板などを用いても良い。
【0018】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
不規則性を持たせた空間フィルタとアモルファスシリコ
ン膜とで一体化構成したことにより、光学系の設計が極
めて容易となり、構成が簡素化されるので、大型の光電
変換装置が低コストで提供できる。また、対象物体の移
動が簡単な構成で検出可能となるとともに低コストで実
現可能となる。さらにアモルファスシリコン膜を用いた
ことによって光検出領域を犠牲にすることなく、大面積
の空間フィルタ素子を安価で実現可能となる。また、空
間フィルタを不規則性を持たせて構成したことにより、
視野内の移動方向に関わらず動きが検出できるとともに
例えば視野内の異なった場所の動きがキャンセルし合う
ことが少なくなり、場所の独立性を持たせることがで
き、対象物体の移動の周波数信号が明瞭に得られる。ま
た、アモルファスシリコン膜は低温形成が可能なため、
シリコン基板上に作製でき、信号処理回路までを含めて
集積できるなどの極めて優れた効果が得られる。
不規則性を持たせた空間フィルタとアモルファスシリコ
ン膜とで一体化構成したことにより、光学系の設計が極
めて容易となり、構成が簡素化されるので、大型の光電
変換装置が低コストで提供できる。また、対象物体の移
動が簡単な構成で検出可能となるとともに低コストで実
現可能となる。さらにアモルファスシリコン膜を用いた
ことによって光検出領域を犠牲にすることなく、大面積
の空間フィルタ素子を安価で実現可能となる。また、空
間フィルタを不規則性を持たせて構成したことにより、
視野内の移動方向に関わらず動きが検出できるとともに
例えば視野内の異なった場所の動きがキャンセルし合う
ことが少なくなり、場所の独立性を持たせることがで
き、対象物体の移動の周波数信号が明瞭に得られる。ま
た、アモルファスシリコン膜は低温形成が可能なため、
シリコン基板上に作製でき、信号処理回路までを含めて
集積できるなどの極めて優れた効果が得られる。
【図1】本発明による光電変換装置の一実施例による構
成を示す平面図である。
成を示す平面図である。
【図2】図1の要部断面図である。
【図3】櫛形電極の構成を示す要部拡大平面図である。
【図4】光電変換素子の信号処理回路を示すブロック図
である。
である。
【図5】光電変換素子の構成を示す要部拡大断面図であ
る。
る。
【符号の説明】 1 ガラス基板 2 共通電極 2a 電極端子 3 アモルファスシリコン膜 3a 凹部 4 対向電極 41 第1の櫛形電極 42 第2の櫛形電極 4a 電極端子 4b 電極端子 4c 導体配線 5 光電変換素子 6 表面保護膜 11 差動増幅器 12 バンドパスフィルタ 13 A/D変換回路 14 演算処理回路
Claims (1)
- 【請求項1】 対象物体を光学的に検知するアモルファ
スシリコン膜が少なくとも2つの対向電極間に挟持さ
れ、かつ前記対向電極の少なくとも一方が不規則性を持
たせて配列する空間フィルタを形成し、基板上に一体構
成したことを特徴とする光電変換装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3329835A JPH05145049A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 光電変換装置 |
US07/978,756 US5315100A (en) | 1991-11-19 | 1992-11-18 | Photoelectric conversion apparatus for detecting movement of object with spatial filter electrode |
DE4239012A DE4239012C2 (de) | 1991-11-19 | 1992-11-19 | Photoelektrische Konvertierungsvorrichtung zum Erfassen der Bewegung eines Objekts |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3329835A JPH05145049A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 光電変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05145049A true JPH05145049A (ja) | 1993-06-11 |
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ID=18225764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3329835A Pending JPH05145049A (ja) | 1991-11-19 | 1991-11-19 | 光電変換装置 |
Country Status (3)
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JP (1) | JPH05145049A (ja) |
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US7952106B2 (en) * | 2009-04-10 | 2011-05-31 | Everlight Electronics Co., Ltd. | Light emitting diode device having uniform current distribution and method for forming the same |
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US5149980A (en) * | 1991-11-01 | 1992-09-22 | Hewlett-Packard Company | Substrate advance measurement system using cross-correlation of light sensor array signals |
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1992
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- 1992-11-19 DE DE4239012A patent/DE4239012C2/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE4239012C2 (de) | 1996-10-17 |
DE4239012A1 (ja) | 1993-05-27 |
US5315100A (en) | 1994-05-24 |
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