JPH07273304A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH07273304A JPH07273304A JP6059228A JP5922894A JPH07273304A JP H07273304 A JPH07273304 A JP H07273304A JP 6059228 A JP6059228 A JP 6059228A JP 5922894 A JP5922894 A JP 5922894A JP H07273304 A JPH07273304 A JP H07273304A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速読み出しを確保しながら、高集積化に適
した固体撮像装置を提供する。 【構成】 複数の感光素子列と、これに対応して設けら
れた不要電荷排出のためのオーバーフロードレインとを
備えた固体撮像装置において、第ｎ列と第（ｎ＋１）列
（ｎは自然数）の感光素子列（１、２、３）が、その間
に挟まれて配設されたオーバーフロードレイン（１０、
１１）を共有して、オーバーフロードレインの数を減少
させている。
した固体撮像装置を提供する。 【構成】 複数の感光素子列と、これに対応して設けら
れた不要電荷排出のためのオーバーフロードレインとを
備えた固体撮像装置において、第ｎ列と第（ｎ＋１）列
（ｎは自然数）の感光素子列（１、２、３）が、その間
に挟まれて配設されたオーバーフロードレイン（１０、
１１）を共有して、オーバーフロードレインの数を減少
させている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、一般に用いられている固体撮像装
置には、一次元のラインセンサと二次元のエリアセンサ
の２種類がある。
置には、一次元のラインセンサと二次元のエリアセンサ
の２種類がある。
【０００３】従来のラインセンサの構成は、入射光量に
応じて信号電荷を発生する多数の感光素子を直線状に配
列した感光素子列が、１列または複数列配設されたもの
となっている。感光素子で光電変換によって発生した信
号電荷を転送するための転送部は、各感光素子列に対し
て１本または２本設けられるが、感光部・転送部が一体
化したものもある。１本の感光素子列に対して転送部が
その両側に１本ずつ、あるいは片側に２本設けられたも
のは、高速読み出しが可能で、画素数が多い場合に適し
ている。
応じて信号電荷を発生する多数の感光素子を直線状に配
列した感光素子列が、１列または複数列配設されたもの
となっている。感光素子で光電変換によって発生した信
号電荷を転送するための転送部は、各感光素子列に対し
て１本または２本設けられるが、感光部・転送部が一体
化したものもある。１本の感光素子列に対して転送部が
その両側に１本ずつ、あるいは片側に２本設けられたも
のは、高速読み出しが可能で、画素数が多い場合に適し
ている。
【０００４】また、信号電荷を転送する過程において、
余剰電荷を捨てるためにオーバーフロードレインが設け
られる。このオーバーフロードレインは、通常、感光素
子列の転送部１本に対して１本設けられる。
余剰電荷を捨てるためにオーバーフロードレインが設け
られる。このオーバーフロードレインは、通常、感光素
子列の転送部１本に対して１本設けられる。
【０００５】図４は、従来技術にかかる固体撮像装置の
平面図である。ここでは、感光素子列が３本、各感光素
子列に対して２本の転送部、及び２箇所の出力部が設け
られた場合を示す。このように複数本の感光素子列４
１、４２、及び４３を設けたのは、カラー化、出力ばら
つきの低減化、分解能向上などに対応するためである。
平面図である。ここでは、感光素子列が３本、各感光素
子列に対して２本の転送部、及び２箇所の出力部が設け
られた場合を示す。このように複数本の感光素子列４
１、４２、及び４３を設けたのは、カラー化、出力ばら
つきの低減化、分解能向上などに対応するためである。
【０００６】感光素子列４１に対して、一方側に転送部
４４、及びオーバーフロードレイン４６、他方側に転送
部４５、及びオーバーフロードレイン４７が配設されて
おり、両側ともに、感光素子列、転送部、オーバーフロ
ードレインを備えている。
４４、及びオーバーフロードレイン４６、他方側に転送
部４５、及びオーバーフロードレイン４７が配設されて
おり、両側ともに、感光素子列、転送部、オーバーフロ
ードレインを備えている。
【０００７】この感光素子列４１で発生した信号電荷の
うち、図中の左端より奇数番目の画素で発生したものは
転送部４４へ、偶数番目の画素で発生したものは転送部
４５へ、それぞれ振り分けられる。
うち、図中の左端より奇数番目の画素で発生したものは
転送部４４へ、偶数番目の画素で発生したものは転送部
４５へ、それぞれ振り分けられる。
【０００８】このように振り分けられた信号電荷は、各
転送部によって順次転送され、それぞれの端部に設けら
れた出力部４８で適当な出力信号に変換されて出力され
る。
転送部によって順次転送され、それぞれの端部に設けら
れた出力部４８で適当な出力信号に変換されて出力され
る。
【０００９】これらの信号電荷のうち必要以上のものは
余剰電荷として、転送される過程で捨てられる。すなわ
ち、奇数番目の画素からのものは、オーバーフロードレ
イン４６に捨てられ、偶数番目の画素からのものは、オ
ーバーフロードレイン４７に捨てられる。
余剰電荷として、転送される過程で捨てられる。すなわ
ち、奇数番目の画素からのものは、オーバーフロードレ
イン４６に捨てられ、偶数番目の画素からのものは、オ
ーバーフロードレイン４７に捨てられる。
【００１０】感光素子列を３本設ける場合は、以上のよ
うな構成を３組並べて、図４のように配設する。この平
面図から分かるように、感光素子列の第ｎ列と第（ｎ＋
１）列との間には、それぞれ転送部が２本、オーバーフ
ロードレインが２本配設されている。
うな構成を３組並べて、図４のように配設する。この平
面図から分かるように、感光素子列の第ｎ列と第（ｎ＋
１）列との間には、それぞれ転送部が２本、オーバーフ
ロードレインが２本配設されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の固
体撮像装置においては、感光素子列の各転送部に対して
それぞれ１本のオーバーフロードレインが配設されてい
る。これらのオーバーフロードレインは、余剰電荷を排
出するための十分な容量を確保するために比較的大きな
面積を占めるため、素子全体のサイズやピッチの縮小化
には制限があった。
体撮像装置においては、感光素子列の各転送部に対して
それぞれ１本のオーバーフロードレインが配設されてい
る。これらのオーバーフロードレインは、余剰電荷を排
出するための十分な容量を確保するために比較的大きな
面積を占めるため、素子全体のサイズやピッチの縮小化
には制限があった。
【００１２】特に、１本の感光素子列に対して出力部を
２箇所設ける場合、第ｎ列と第（ｎ＋１）列との間に
は、転送部が２本、したがってオーバーフロードレイン
も２本配設されることになり、素子の高集積化にも限度
があった。
２箇所設ける場合、第ｎ列と第（ｎ＋１）列との間に
は、転送部が２本、したがってオーバーフロードレイン
も２本配設されることになり、素子の高集積化にも限度
があった。
【００１３】本発明の目的は、サイズやピッチの縮小
化、及び素子の高集積化を可能とする構成を持つ固体撮
像装置を提供することである。
化、及び素子の高集積化を可能とする構成を持つ固体撮
像装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
感光素子列と、これに対応して設けられた不要電荷排出
のためのオーバーフロードレインとを備えた固体撮像装
置において、前記感光素子列のうち、第ｎ列と第（ｎ＋
１）列の感光素子列が、その間に挟まれて配設された前
記オーバーフロードレインを共有することを特徴とす
る。
感光素子列と、これに対応して設けられた不要電荷排出
のためのオーバーフロードレインとを備えた固体撮像装
置において、前記感光素子列のうち、第ｎ列と第（ｎ＋
１）列の感光素子列が、その間に挟まれて配設された前
記オーバーフロードレインを共有することを特徴とす
る。
【００１５】
【作用】第ｎ列と第（ｎ＋１）列の感光素子列が、その
間に挟まれて配設されたオーバーフロードレインを共有
しているため、各感光素子列に対して、２本の転送部及
び２箇所の出力部を設けた場合でも、感光素子列の転送
部１本に対して１本の割合でオーバーフロードレインを
設ける必要がない。すなわち、各感光素子列に対して２
出力を設けることによって、データを読み出す際におけ
る信号電荷の転送効率が、１出力の場合の約２倍となる
高速読み出しを可能としながら、従来の構成よりも感光
素子列間距離を小さくすることができる。
間に挟まれて配設されたオーバーフロードレインを共有
しているため、各感光素子列に対して、２本の転送部及
び２箇所の出力部を設けた場合でも、感光素子列の転送
部１本に対して１本の割合でオーバーフロードレインを
設ける必要がない。すなわち、各感光素子列に対して２
出力を設けることによって、データを読み出す際におけ
る信号電荷の転送効率が、１出力の場合の約２倍となる
高速読み出しを可能としながら、従来の構成よりも感光
素子列間距離を小さくすることができる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００１７】図１は、本発明にかかる固体撮像装置にお
いて、感光素子列を３本設けた場合の一実施例の平面図
である。従来技術と比較対照しやすいように、図４の場
合と同様に感光素子列を３本、各感光素子列に対して２
本の転送部、及び２箇所の出力部を設ける場合について
示している。
いて、感光素子列を３本設けた場合の一実施例の平面図
である。従来技術と比較対照しやすいように、図４の場
合と同様に感光素子列を３本、各感光素子列に対して２
本の転送部、及び２箇所の出力部を設ける場合について
示している。
【００１８】各感光素子列では、入射光量に応じて光電
変換により信号電荷が発生する。これらの信号電荷は、
発生した位置が図中の左端より偶数番目の画素か奇数番
目の画素かによって振り分けられる。すなわち、感光素
子列１で発生した信号電荷は、奇数番目のものは転送部
４へ、偶数番目のものは転送部５へ振り分けられる。
変換により信号電荷が発生する。これらの信号電荷は、
発生した位置が図中の左端より偶数番目の画素か奇数番
目の画素かによって振り分けられる。すなわち、感光素
子列１で発生した信号電荷は、奇数番目のものは転送部
４へ、偶数番目のものは転送部５へ振り分けられる。
【００１９】感光素子列２の場合も、奇数番目の画素の
信号電荷は６へ、偶数番目の画素の信号電荷は７へ振り
分けられる。感光素子列１と２を比較すると、感光素子
列１の場合は、転送部４、５がともに素子列１に対して
同じ側に配設されているのに対して、感光素子列２の場
合は、転送部６、７が素子列２に対して互いに反対側に
配設されている。
信号電荷は６へ、偶数番目の画素の信号電荷は７へ振り
分けられる。感光素子列１と２を比較すると、感光素子
列１の場合は、転送部４、５がともに素子列１に対して
同じ側に配設されているのに対して、感光素子列２の場
合は、転送部６、７が素子列２に対して互いに反対側に
配設されている。
【００２０】これは、後述するように複数の感光素子列
が、オーバーフロードレインを共有するためにこの様な
配置になっているが、どちらも図中の左端より奇数番目
の画素と偶数番目の画素の信号電荷を振り分けて、転送
部へ送ることには変わりがない。
が、オーバーフロードレインを共有するためにこの様な
配置になっているが、どちらも図中の左端より奇数番目
の画素と偶数番目の画素の信号電荷を振り分けて、転送
部へ送ることには変わりがない。
【００２１】感光素子列３の場合は感光素子列１の場合
と同様に、図中の左端より奇数番目の画素の信号電荷は
転送部８へ、偶数番目の画素の信号電荷は転送部９へ振
り分けられる。
と同様に、図中の左端より奇数番目の画素の信号電荷は
転送部８へ、偶数番目の画素の信号電荷は転送部９へ振
り分けられる。
【００２２】このように振り分けられた信号電荷は、各
転送部によって順次転送され、それぞれの端部に設けら
れた出力部１２へ到達すると、ここで適当な出力信号に
変換されて出力される。
転送部によって順次転送され、それぞれの端部に設けら
れた出力部１２へ到達すると、ここで適当な出力信号に
変換されて出力される。
【００２３】感光素子列１と転送部６、及び感光素子列
３と転送部７との間には、オーバーフロードレインが配
設されている。したがって、オーバーフロードレイン１
０は感光素子列１と２によって共有されており、感光素
子列１で発生した信号電荷のうち必要以上のものが、余
剰電荷として捨てられる。また、感光素子列２の奇数番
目の画素で発生した信号電荷のうち必要以上のものも、
余剰電荷としてオーバーフロードレイン１０に捨てられ
る。一方、オーバーフロードレイン１１は感光素子列２
と３によって共有されており、感光素子列２の偶数番目
の画素、及び感光素子列３で発生した信号電荷のうち必
要以上のものが、余剰電荷として捨てられる。
３と転送部７との間には、オーバーフロードレインが配
設されている。したがって、オーバーフロードレイン１
０は感光素子列１と２によって共有されており、感光素
子列１で発生した信号電荷のうち必要以上のものが、余
剰電荷として捨てられる。また、感光素子列２の奇数番
目の画素で発生した信号電荷のうち必要以上のものも、
余剰電荷としてオーバーフロードレイン１０に捨てられ
る。一方、オーバーフロードレイン１１は感光素子列２
と３によって共有されており、感光素子列２の偶数番目
の画素、及び感光素子列３で発生した信号電荷のうち必
要以上のものが、余剰電荷として捨てられる。
【００２４】次に、図２に示すような、図１の固体撮像
装置の一実施例におけるＸ−Ｙ断面の構造図を用いて説
明する。
装置の一実施例におけるＸ−Ｙ断面の構造図を用いて説
明する。
【００２５】ｐ型シリコン基板１３上に酸化シリコン膜
１４が形成されており、この酸化シリコン膜１４に挟ま
れた状態で転送部の多結晶シリコン電極１５が設けられ
ている。この多結晶シリコン電極１５の構造としては、
Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、多結晶シリコンを順次積層した
ものなども用いることができる。酸化シリコン膜１４の
上に、多結晶シリコンなどの透明電極１６、さらにその
上に遮光膜を兼ねた制御電極１７、及びオーバーフロー
ドレインの制御電極１８が設けられている。これらの制
御電極１７及び１８の材料としては、アルミニウムが通
常用いられる。
１４が形成されており、この酸化シリコン膜１４に挟ま
れた状態で転送部の多結晶シリコン電極１５が設けられ
ている。この多結晶シリコン電極１５の構造としては、
Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、多結晶シリコンを順次積層した
ものなども用いることができる。酸化シリコン膜１４の
上に、多結晶シリコンなどの透明電極１６、さらにその
上に遮光膜を兼ねた制御電極１７、及びオーバーフロー
ドレインの制御電極１８が設けられている。これらの制
御電極１７及び１８の材料としては、アルミニウムが通
常用いられる。
【００２６】入射光１９が、感光素子列２の透明電極１
６を透過し、ｐｎ接合面２０に当たると、光電変換によ
って信号電荷が発生する。この信号電荷は、前述のよう
に奇数番画素の信号電荷は転送部６へ、偶数番画素の信
号電荷は転送部７へ振り分けられる。この信号電荷は、
あらかじめ形成されたｎ型領域２１の下の転送チャネル
領域２２のｐ型領域を、転送パルス電圧によって段階的
に変化させることにより、順次転送されて行く。この過
程で、図２に示した範囲においては、転送部７へ振り分
けられた信号電荷のうち必要以上の余剰電荷２３がオー
バーフロードレイン１１へ捨てられる。
６を透過し、ｐｎ接合面２０に当たると、光電変換によ
って信号電荷が発生する。この信号電荷は、前述のよう
に奇数番画素の信号電荷は転送部６へ、偶数番画素の信
号電荷は転送部７へ振り分けられる。この信号電荷は、
あらかじめ形成されたｎ型領域２１の下の転送チャネル
領域２２のｐ型領域を、転送パルス電圧によって段階的
に変化させることにより、順次転送されて行く。この過
程で、図２に示した範囲においては、転送部７へ振り分
けられた信号電荷のうち必要以上の余剰電荷２３がオー
バーフロードレイン１１へ捨てられる。
【００２７】図３は感光素子列を４本設けた実施例を示
す平面図である。
す平面図である。
【００２８】第１の感光素子列３１と第４の感光素子列
３４に対して、２本の転送部はともに装置全体から見て
外側に配設されている。これは、図１に示した感光素子
列３本の場合における第１の感光素子列１と第３の感光
素子列３に対する配置と同様である。また、第２の感光
素子列３２と第３の感光素子列３３に対しては、転送部
は両側に１本ずつ配設される。これも、図１の第２の感
光素子列２に対する配置と同様である。
３４に対して、２本の転送部はともに装置全体から見て
外側に配設されている。これは、図１に示した感光素子
列３本の場合における第１の感光素子列１と第３の感光
素子列３に対する配置と同様である。また、第２の感光
素子列３２と第３の感光素子列３３に対しては、転送部
は両側に１本ずつ配設される。これも、図１の第２の感
光素子列２に対する配置と同様である。
【００２９】ところが、感光素子列間に配設されている
ものに注目してみると、感光素子列３１と３２、及び感
光素子列３３と３４との間には、図１の場合と同様にそ
れぞれ１本の転送部と１本のオーバーフロードレインが
配設されているが、感光素子列３２と３３との間には、
２本の転送部３５及び３６と１本のオーバーフロードレ
イン３７が配設されている。
ものに注目してみると、感光素子列３１と３２、及び感
光素子列３３と３４との間には、図１の場合と同様にそ
れぞれ１本の転送部と１本のオーバーフロードレインが
配設されているが、感光素子列３２と３３との間には、
２本の転送部３５及び３６と１本のオーバーフロードレ
イン３７が配設されている。
【００３０】このように、感光素子列が４本以上のｎ本
設けられた場合には、第２列から第（ｎ−１）列までの
感光素子列のうち、任意の第ｋ列と第（ｋ＋１）列（ｋ
は整数、２≦ｋ≦ｎ−２）との間には、２本の転送部と
１本のオーバーフロードレインが設けられる。
設けられた場合には、第２列から第（ｎ−１）列までの
感光素子列のうち、任意の第ｋ列と第（ｋ＋１）列（ｋ
は整数、２≦ｋ≦ｎ−２）との間には、２本の転送部と
１本のオーバーフロードレインが設けられる。
【００３１】したがって、感光素子列が４本以上になる
と、オーバーフロードレインを共有化することによる効
果、すなわち面積効率の改善の度合いが小さくなってし
まう。
と、オーバーフロードレインを共有化することによる効
果、すなわち面積効率の改善の度合いが小さくなってし
まう。
【００３２】さらに感光素子列が２本の場合には、２本
の転送部、感光素子列、オーバーフロードレイン、感光
素子列、２本の転送部の順に配設される。しかし、この
場合は１本のオーバーフロードレインに合計４本の転送
部からの余剰電荷が捨てられることになるため、十分な
容量を有するオーバーフロードレインを設けなければな
らない。したがって、面積効率の改善の度合いは、感光
素子列が３本の場合に比べて小さい。
の転送部、感光素子列、オーバーフロードレイン、感光
素子列、２本の転送部の順に配設される。しかし、この
場合は１本のオーバーフロードレインに合計４本の転送
部からの余剰電荷が捨てられることになるため、十分な
容量を有するオーバーフロードレインを設けなければな
らない。したがって、面積効率の改善の度合いは、感光
素子列が３本の場合に比べて小さい。
【００３３】以上のことから、本発明にかかる固体撮像
装置においては、感光素子列を３本設ける場合に、最も
集積度が向上することになる。
装置においては、感光素子列を３本設ける場合に、最も
集積度が向上することになる。
【００３４】しかしながら、従来技術と比較するといず
れの場合も、オーバーフロードレインを感光素子列間で
共有化することにより面積効率を高めることができる。
れの場合も、オーバーフロードレインを感光素子列間で
共有化することにより面積効率を高めることができる。
【００３５】ここまでラインセンサの場合について説明
してきたが、エリアセンサの場合も同様に、感光素子間
でオーバーフロードレインを共有化することが可能であ
る。
してきたが、エリアセンサの場合も同様に、感光素子間
でオーバーフロードレインを共有化することが可能であ
る。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
感光素子列間においてオーバーフロードレインを共有化
しているので、高速読み出しを確保しながら、高集積化
に適した固体撮像装置が得られる。
感光素子列間においてオーバーフロードレインを共有化
しているので、高速読み出しを確保しながら、高集積化
に適した固体撮像装置が得られる。
【図１】本発明にかかる固体撮像装置の一実施例を示す
平面図。
平面図。
【図２】図１に記載の本発明にかかる固体撮像装置の一
実施例におけるＸ−Ｙ部の断面図。
実施例におけるＸ−Ｙ部の断面図。
【図３】本発明にかかる固体撮像装置の感光素子列が４
本の場合の実施例を示す平面図。
本の場合の実施例を示す平面図。
【図４】従来技術にかかる固体撮像装置を示す平面図。
１、２、３ 感光素子列 ４ 感光素子列１の奇数番目の画素の転送部 ５ 感光素子列１の偶数番目の画素の転送部 ６ 感光素子列２の奇数番目の画素の転送部 ７ 感光素子列２の偶数番目の画素の転送部 ８ 感光素子列３の奇数番目の画素の転送部 ９ 感光素子列３の偶数番目の画素の転送部 １０、１１ オーバーフロードレイン １２ 出力部 １３ ｐ型シリコン基板 １４ 酸化シリコン膜 １５ 多結晶シリコン電極 １６ 透明電極（多結晶シリコン等） １７ 制御電極（アルミニウム等） １８ オーバーフロードレインの制御電極（アルミニウ
ム等） １９ 入射光 ２０ ｐｎ接合面 ２１ ｎ型領域 ２２ 転送パルス電圧によるｐ型領域 ２３ 余剰電荷 ３１、３２、３３、３４ 感光素子列 ３５、３６ 転送部 ３７ オーバーフロードレイン ４１、４２、４３ 感光素子列 ４４ 感光素子列４１の奇数番目の画素の転送部 ４５ 感光素子列４１の偶数番目の画素の転送部 ４６、４７ オーバーフロードレイン ４８ 出力部
ム等） １９ 入射光 ２０ ｐｎ接合面 ２１ ｎ型領域 ２２ 転送パルス電圧によるｐ型領域 ２３ 余剰電荷 ３１、３２、３３、３４ 感光素子列 ３５、３６ 転送部 ３７ オーバーフロードレイン ４１、４２、４３ 感光素子列 ４４ 感光素子列４１の奇数番目の画素の転送部 ４５ 感光素子列４１の偶数番目の画素の転送部 ４６、４７ オーバーフロードレイン ４８ 出力部
Claims (2)
- 【請求項１】複数の感光素子列と、これに対応して設け
られた不要電荷排出のためのオーバーフロードレインと
を備えた固体撮像装置において、前記感光素子列のう
ち、第ｎ列と第（ｎ＋１）列（ｎは自然数、以下同様）
の感光素子列が、その間に挟まれて配設された前記オー
バーフロードレインを共有することを特徴とする固体撮
像装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記感光素子列が２本の転送部、及び２箇所の出力部を
有することを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05922894A JP3450413B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05922894A JP3450413B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07273304A true JPH07273304A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3450413B2 JP3450413B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=13107318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05922894A Expired - Fee Related JP3450413B2 (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3450413B2 (ja) |
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1994
- 1994-03-29 JP JP05922894A patent/JP3450413B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3450413B2 (ja) | 2003-09-22 |
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