JPH10267694A - ロータリーエンコーダ - Google Patents
ロータリーエンコーダInfo
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- JPH10267694A JPH10267694A JP7700697A JP7700697A JPH10267694A JP H10267694 A JPH10267694 A JP H10267694A JP 7700697 A JP7700697 A JP 7700697A JP 7700697 A JP7700697 A JP 7700697A JP H10267694 A JPH10267694 A JP H10267694A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信号変調度の高い光学系を有するロータリー
エンコーダを提供することを目的とする。 【解決手段】 透明基盤上の表面に、光源から出射され
た光の光軸に対してほぼ垂直で、かつ互いに平行に設け
た凹凸形状の位相格子を備えた回転板と固定板とを具備
したロータリーエンコーダにおいて、不要な光を遮る遮
光体１４ｂを固定板１４の位相格子４ａ周辺に設ける。
エンコーダを提供することを目的とする。 【解決手段】 透明基盤上の表面に、光源から出射され
た光の光軸に対してほぼ垂直で、かつ互いに平行に設け
た凹凸形状の位相格子を備えた回転板と固定板とを具備
したロータリーエンコーダにおいて、不要な光を遮る遮
光体１４ｂを固定板１４の位相格子４ａ周辺に設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の回転位置
を検出する、特に透過型位相格子方式によって信号生成
を行うロータリーエンコーダに関するものである。
を検出する、特に透過型位相格子方式によって信号生成
を行うロータリーエンコーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、産業用機器の駆動源として保守が
容易なＡＣサーボモータの需要が増加し、このＡＣサー
ボモータにはモータ軸の回転位置センサとしてロータリ
ーエンコーダが搭載されている。このロ−タリ−エンコ
ーダには、インクリメンタルエンコーダとアブソリュー
トエンコ−ダがあり、さらに信号生成方式により、明暗
格子方式と凹凸形状の位相格子方式に区分される。
容易なＡＣサーボモータの需要が増加し、このＡＣサー
ボモータにはモータ軸の回転位置センサとしてロータリ
ーエンコーダが搭載されている。このロ−タリ−エンコ
ーダには、インクリメンタルエンコーダとアブソリュー
トエンコ−ダがあり、さらに信号生成方式により、明暗
格子方式と凹凸形状の位相格子方式に区分される。
【０００３】特に高パルス化に対応するため透過型位相
格子方式が開発されている（例えば、特開平７−１８１
００９号公報参照）。
格子方式が開発されている（例えば、特開平７−１８１
００９号公報参照）。
【０００４】図６は回転板及び固定板の表面に位相格子
を設けた透過型位相格子方式のロータリーエンコーダの
構成図、図７はこの方式の概念図を示す。
を設けた透過型位相格子方式のロータリーエンコーダの
構成図、図７はこの方式の概念図を示す。
【０００５】図６において、１は光源となる発光部で、
可干渉な光を発する。２は光源１より発せられた光をコ
リメートするレンズである。３は回転板、４は固定板
で、共に発光部１から出射された光の光軸に対してほぼ
垂直かつ互いに平行で、主として±１次回折光を透過さ
せる位相格子を有し、透明基盤上の凹凸形状にて形成さ
れており、透明基盤の屈折率と空気の屈折率との差を利
用することにより、主として±１次回折光を透過させ
る。凹凸の形状としては、成型の容易さから断面が矩形
の形状が一般的で、回転板３上の位相格子は放射状に形
成され、固定板４上の位相格子は主として回転板３上の
位相格子の一部を切り出した形状を用いるが、信号生成
方式によって異なる。５は光検出器で、受光した光の強
度に応じた電気的信号を発生させる。６はモータ軸で回
転板３と剛的に接続されている。７はモータブラケット
であり、発光部１，固定板４，光検出器５，モータブラ
ケット７は剛的に設置されている。
可干渉な光を発する。２は光源１より発せられた光をコ
リメートするレンズである。３は回転板、４は固定板
で、共に発光部１から出射された光の光軸に対してほぼ
垂直かつ互いに平行で、主として±１次回折光を透過さ
せる位相格子を有し、透明基盤上の凹凸形状にて形成さ
れており、透明基盤の屈折率と空気の屈折率との差を利
用することにより、主として±１次回折光を透過させ
る。凹凸の形状としては、成型の容易さから断面が矩形
の形状が一般的で、回転板３上の位相格子は放射状に形
成され、固定板４上の位相格子は主として回転板３上の
位相格子の一部を切り出した形状を用いるが、信号生成
方式によって異なる。５は光検出器で、受光した光の強
度に応じた電気的信号を発生させる。６はモータ軸で回
転板３と剛的に接続されている。７はモータブラケット
であり、発光部１，固定板４，光検出器５，モータブラ
ケット７は剛的に設置されている。
【０００６】図７において、発光部１より射出された光
は、レンズによってコリメートされた後、回転板３の表
面に形成された位相格子により回折され、主に±１次回
折光が固定板４に到達する。そして、固定板４の表面に
形成された位相格子４ａにより再度回折され、主に±１
次回折光が射出される。回転板３及び固定板４にて回折
された回折光のうち、初めに回転板３にて＋１次に回折
され、次に固定板４にて−１次に回折された光（以下
“（＋１，−１）次光”と呼ぶ）と（−１，＋１）次光
が主として光検出器５に入射する。（＋１，−１）次光
と（−１，＋１）次光とは互いに干渉し、互いに強め合
うか、弱め合うかは回転板３、固定板４の相対位置によ
って変化する。この光の強度の変化を光検出器５が電気
的信号の変化に変換し、信号処理回路を用いてこの電気
的信号の変化を基に、回転板３の回転量即ち回転板３に
剛的に接続されているモータ軸の回転量に応じたパルス
を生成する。
は、レンズによってコリメートされた後、回転板３の表
面に形成された位相格子により回折され、主に±１次回
折光が固定板４に到達する。そして、固定板４の表面に
形成された位相格子４ａにより再度回折され、主に±１
次回折光が射出される。回転板３及び固定板４にて回折
された回折光のうち、初めに回転板３にて＋１次に回折
され、次に固定板４にて−１次に回折された光（以下
“（＋１，−１）次光”と呼ぶ）と（−１，＋１）次光
が主として光検出器５に入射する。（＋１，−１）次光
と（−１，＋１）次光とは互いに干渉し、互いに強め合
うか、弱め合うかは回転板３、固定板４の相対位置によ
って変化する。この光の強度の変化を光検出器５が電気
的信号の変化に変換し、信号処理回路を用いてこの電気
的信号の変化を基に、回転板３の回転量即ち回転板３に
剛的に接続されているモータ軸の回転量に応じたパルス
を生成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、光源から出射された光は、回転板，固定
板，光検出器の各表面や配線等で反射しており、エンコ
ーダ信号生成に必要な光と、不必要な光とを発生して別
の経路で進行する。この反射光のうち信号生成に不要な
光を乱反射光と呼び、この乱反射光も一緒に光検出器の
受光部に入射して電気的信号に変換される。つまり、透
過した乱反射光が受光部に入射した場合（図６における
実線の光路）は、電気的信号のオフセットとして現れ信
号変調度の低下を招くという問題点を有していた。
来の構成では、光源から出射された光は、回転板，固定
板，光検出器の各表面や配線等で反射しており、エンコ
ーダ信号生成に必要な光と、不必要な光とを発生して別
の経路で進行する。この反射光のうち信号生成に不要な
光を乱反射光と呼び、この乱反射光も一緒に光検出器の
受光部に入射して電気的信号に変換される。つまり、透
過した乱反射光が受光部に入射した場合（図６における
実線の光路）は、電気的信号のオフセットとして現れ信
号変調度の低下を招くという問題点を有していた。
【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、信号変調度のより高い光学系を有するロータリーエ
ンコーダを提供することを目的とする。
で、信号変調度のより高い光学系を有するロータリーエ
ンコーダを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、不要な光を遮る遮光体を固定板の位相格子
周辺に設けたものである。また、固定板の位相格子周辺
に凹凸形状を設けたロータリーエンコーダである。
に本発明は、不要な光を遮る遮光体を固定板の位相格子
周辺に設けたものである。また、固定板の位相格子周辺
に凹凸形状を設けたロータリーエンコーダである。
【００１０】
【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明
は、可干渉な光を出射する光源と、前記光源から出射さ
れた光をコリメートするレンズと、前記光源から出射さ
れた光の光軸に対してほぼ垂直で、かつ互いに平行に設
けられており透明基盤上の表面に凹凸形状によって形成
される位相格子を有する回転板及び固定板と、前記回転
板及び固定板の位相格子によって回折された光を受光
し、電気的信号に変換する光検出器とを具備し、前記固
定板の位相格子周辺部に遮光体を設けたことを特徴とす
るロータリーエンコーダである。
は、可干渉な光を出射する光源と、前記光源から出射さ
れた光をコリメートするレンズと、前記光源から出射さ
れた光の光軸に対してほぼ垂直で、かつ互いに平行に設
けられており透明基盤上の表面に凹凸形状によって形成
される位相格子を有する回転板及び固定板と、前記回転
板及び固定板の位相格子によって回折された光を受光
し、電気的信号に変換する光検出器とを具備し、前記固
定板の位相格子周辺部に遮光体を設けたことを特徴とす
るロータリーエンコーダである。
【００１１】また、遮光体が、固定板表面に蒸着された
金属化合物被膜である請求項１記載のロータリーエンコ
ーダである。
金属化合物被膜である請求項１記載のロータリーエンコ
ーダである。
【００１２】また、可干渉な光を出射する光源と、前記
光源から出射された光をコリメートするレンズと、前記
光源から出射された光の光軸に対してほぼ垂直で、かつ
互いに平行に設けられており透明基盤上の表面に凹凸形
状によって形成される位相格子を有する回転板及び固定
板と、前記回転板及び固定板の位相格子によって回折さ
れた光を受光し、電気的信号に変換する光検出器とを具
備し、前記固定板の位相格子周辺部に凹凸形状を設けた
ことを特徴とするロータリーエンコーダである。
光源から出射された光をコリメートするレンズと、前記
光源から出射された光の光軸に対してほぼ垂直で、かつ
互いに平行に設けられており透明基盤上の表面に凹凸形
状によって形成される位相格子を有する回転板及び固定
板と、前記回転板及び固定板の位相格子によって回折さ
れた光を受光し、電気的信号に変換する光検出器とを具
備し、前記固定板の位相格子周辺部に凹凸形状を設けた
ことを特徴とするロータリーエンコーダである。
【００１３】さらに、凹凸形状が、位相格子もしくはフ
レネル・ゾーン・プレート（ＦＺＰ）である請求項３記
載のロータリーエンコーダである。
レネル・ゾーン・プレート（ＦＺＰ）である請求項３記
載のロータリーエンコーダである。
【００１４】このように固定板の位相格子周辺部に設け
た遮光体で、乱反射光などの不要な光を遮光するもの
で、光検出器の受光部に不要な光が入射するのを防ぐこ
とができる。
た遮光体で、乱反射光などの不要な光を遮光するもの
で、光検出器の受光部に不要な光が入射するのを防ぐこ
とができる。
【００１５】また、遮光体を蒸着された金属化合物被膜
とすることで、容易に遮光体を形成することができる。
とすることで、容易に遮光体を形成することができる。
【００１６】また、固定板の位相格子周辺部に凹凸形状
を設けることで、光検出器の受光部に積極的に偏光さ
せ、受光部に不要な光が入射するのを防ぐことができ
る。
を設けることで、光検出器の受光部に積極的に偏光さ
せ、受光部に不要な光が入射するのを防ぐことができ
る。
【００１７】さらに、固定板の位相格子周辺部の凹凸形
状を位相格子もしくはフレネル・ゾーン・プレート（Ｆ
ＺＰ）にすることで、光検出器の受光部に積極的に集光
させ、もしくは受光部外に積極的に集光させ、光検出器
の受光部に不要な光が入射するのを防ぐことができる。
状を位相格子もしくはフレネル・ゾーン・プレート（Ｆ
ＺＰ）にすることで、光検出器の受光部に積極的に集光
させ、もしくは受光部外に積極的に集光させ、光検出器
の受光部に不要な光が入射するのを防ぐことができる。
【００１８】このように光検出器の受光部に不要な乱反
射光が入射するのを防ぎ、電気的信号のオフセットをよ
り低下させ、信号変調度のより高い光学系を有するロー
タリーエンコーダを得ることができる。
射光が入射するのを防ぎ、電気的信号のオフセットをよ
り低下させ、信号変調度のより高い光学系を有するロー
タリーエンコーダを得ることができる。
【００１９】そして、エンコーダ信号のＨレベル電圧を
Ｖｈ、Ｌレベル電圧をＶｌ、信号変調度をＭとすると、
Ｍ＝（Ｖｈ−Ｖｌ）／（Ｖｈ＋Ｖｌ）で表わされ、この
信号変調度Ｍが大きいほど信号処理や整形回路への負担
度が軽減するもので、信号変調度の高低がロータリーエ
ンコーダの光学系を評価する上での一つの指標となって
いる。
Ｖｈ、Ｌレベル電圧をＶｌ、信号変調度をＭとすると、
Ｍ＝（Ｖｈ−Ｖｌ）／（Ｖｈ＋Ｖｌ）で表わされ、この
信号変調度Ｍが大きいほど信号処理や整形回路への負担
度が軽減するもので、信号変調度の高低がロータリーエ
ンコーダの光学系を評価する上での一つの指標となって
いる。
【００２０】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。なお、固定板以外は従来と同じであ
り同じ符号を用いて詳細な説明は省略する。
しながら説明する。なお、固定板以外は従来と同じであ
り同じ符号を用いて詳細な説明は省略する。
【００２１】（実施例１）図１において、固定板１４は
エンコーダ信号生成のための位相格子４ａ領域と、位相
格子周辺の遮光体１４ｂ領域とで構成され、従来の光検
出器５と重ねて用いることで、周辺から乱反射光が光検
出器の受光部に入射するのを防止する。
エンコーダ信号生成のための位相格子４ａ領域と、位相
格子周辺の遮光体１４ｂ領域とで構成され、従来の光検
出器５と重ねて用いることで、周辺から乱反射光が光検
出器の受光部に入射するのを防止する。
【００２２】また、遮光体１４ｂは固定板１４の位相格
子４ａ周辺に蒸着方法により酸化金属皮膜で形成するの
で、光検出器の受光部に対して位置精度よく形成するこ
とができ、乱反射光が受光部に入射するのを確実に防止
できる。
子４ａ周辺に蒸着方法により酸化金属皮膜で形成するの
で、光検出器の受光部に対して位置精度よく形成するこ
とができ、乱反射光が受光部に入射するのを確実に防止
できる。
【００２３】なお、遮光体１４ｂは光を透過しない材質
であれば他の材質でもよく、また他のコーティング方法
でもよい。さらに、遮光体１４ｂは光の乱反射を防ぐ効
果も考慮すると光を吸収する黒色がより効果的である。
であれば他の材質でもよく、また他のコーティング方法
でもよい。さらに、遮光体１４ｂは光の乱反射を防ぐ効
果も考慮すると光を吸収する黒色がより効果的である。
【００２４】（実施例２）図２，図３は他の実施例を示
し、固定板は位相格子４ａ領域と、位相格子周辺の凹凸
形状領域とで構成され、従来の光検出器と重ねて用いる
ことで、周辺から乱反射光が光検出器の受光部に入射す
るのを防止する。
し、固定板は位相格子４ａ領域と、位相格子周辺の凹凸
形状領域とで構成され、従来の光検出器と重ねて用いる
ことで、周辺から乱反射光が光検出器の受光部に入射す
るのを防止する。
【００２５】図２において、凹凸形状２４ｃ領域に固定
板の位相格子４ａと同じ位相格子を採用したもので、結
果的に位相格子の数が増えたのと同じ構造である。
板の位相格子４ａと同じ位相格子を採用したもので、結
果的に位相格子の数が増えたのと同じ構造である。
【００２６】図３は凹凸形状領域に別の凹凸形状３４ｄ
を用いた例で、フレネル・ゾーン・プレート（以下ＦＺ
Ｐと称す）と呼ばれる円弧状の格子を同心円状に形成し
たもので、受光部から比較的遠い部位に位置するように
ＦＺＰを設計することにより、積極的に光を受光部外に
偏向させて、周辺から乱反射光が受光部に入射するのを
防止したものである。
を用いた例で、フレネル・ゾーン・プレート（以下ＦＺ
Ｐと称す）と呼ばれる円弧状の格子を同心円状に形成し
たもので、受光部から比較的遠い部位に位置するように
ＦＺＰを設計することにより、積極的に光を受光部外に
偏向させて、周辺から乱反射光が受光部に入射するのを
防止したものである。
【００２７】このＦＺＰは光を吸収できないので乱反射
を防ぐという効果に関しては遮光体を用いる方が効果的
であるが、遮光体の形成という別のプロセスが不要であ
り、位相格子４ａと同一工程で作成が可能なため安価に
得ることができる。
を防ぐという効果に関しては遮光体を用いる方が効果的
であるが、遮光体の形成という別のプロセスが不要であ
り、位相格子４ａと同一工程で作成が可能なため安価に
得ることができる。
【００２８】なお、図示はしないが、位相格子周辺の凹
凸形状の領域に、増設した位相格子とさらに周辺にＦＺ
Ｐとを共存させてもよい。
凸形状の領域に、増設した位相格子とさらに周辺にＦＺ
Ｐとを共存させてもよい。
【００２９】図４において、従来の図７において破線の
光路で示される光は、エンコーダ信号にオフセットとし
て影響を与えていたが、新たに設けた遮光体１４ｂで遮
られ、光検出器の受光部５ａに入射するのを防止でき
る。
光路で示される光は、エンコーダ信号にオフセットとし
て影響を与えていたが、新たに設けた遮光体１４ｂで遮
られ、光検出器の受光部５ａに入射するのを防止でき
る。
【００３０】図５において、従来の図７において破線の
光路で示される光は、エンコーダ信号にオフセットとし
て影響を与えていたが、増設した凹凸形状２４ｃ，３４
ｄ（増設した位相格子）により光路を偏向させ、破線で
示すように光が受光部５ａに入射するのを防止できる。
光路で示される光は、エンコーダ信号にオフセットとし
て影響を与えていたが、増設した凹凸形状２４ｃ，３４
ｄ（増設した位相格子）により光路を偏向させ、破線で
示すように光が受光部５ａに入射するのを防止できる。
【００３１】なお、図５では一次回折光の代表的な光路
を矢印で示したが、さらに位相格子の数を増設して、積
極的に高次の回折光（±２次の方向への回折光）を入射
させれば、エンコーダ信号の信号変調度をより高くする
ことができる。
を矢印で示したが、さらに位相格子の数を増設して、積
極的に高次の回折光（±２次の方向への回折光）を入射
させれば、エンコーダ信号の信号変調度をより高くする
ことができる。
【００３２】
【発明の効果】上記の実施例から明らかなように請求項
１記載の発明によれば、固定板上の位相格子周辺に遮光
体を設けることで、エンコーダ信号生成に不要な乱反射
光を遮り、光検出器の受光部への影響を低減することが
できる。
１記載の発明によれば、固定板上の位相格子周辺に遮光
体を設けることで、エンコーダ信号生成に不要な乱反射
光を遮り、光検出器の受光部への影響を低減することが
できる。
【００３３】また、請求項３記載の発明によれば、固定
板上の位相格子周辺に凹凸形状を設けることで、エンコ
ーダ信号生成に不要な乱反射光の光路を偏向し光検出器
の受光部への影響を低減することができる。これにより
信号変調度の高い信号を生成する光学系を有したロータ
リーエンコーダを得ることができる。
板上の位相格子周辺に凹凸形状を設けることで、エンコ
ーダ信号生成に不要な乱反射光の光路を偏向し光検出器
の受光部への影響を低減することができる。これにより
信号変調度の高い信号を生成する光学系を有したロータ
リーエンコーダを得ることができる。
【図１】本発明の第一の実施例における固定板の構成図
【図２】本発明の第二の実施例における固定板の構成図
【図３】本発明の第二の実施例における別の固定板の構
成図
成図
【図４】本発明の第一の実施例の光学系概念図
【図５】本発明の第二の実施例の光学系概念図
【図６】従来の透過型位相格子方式を用いたロータリー
エンコーダの構成図
エンコーダの構成図
【図７】従来の透過型位相格子方式を用いたロータリー
エンコーダの光学系概念図
エンコーダの光学系概念図
１ 光源 ２ レンズ ３ 回転板 １４，２４，３４ 固定板 ４ａ 位相格子 １４ｂ 遮光体 ２４ｃ 凹凸形状 ３４ｄ フレネル・ゾーン・プレート（ＦＺＰ） ５ 光検出器
Claims (4)
- 【請求項１】可干渉な光を出射する光源と、前記光源か
ら出射された光をコリメートするレンズと、前記光源か
ら出射された光の光軸に対してほぼ垂直で、かつ互いに
平行に設けられており透明基盤上の表面に凹凸形状によ
って形成される位相格子を有する回転板及び固定板と、
前記回転板及び固定板の位相格子によって回折された光
を受光し、電気的信号に変換する光検出器とを具備し、
前記固定板の位相格子周辺部に遮光体を設けたことを特
徴とするロータリーエンコーダ。 - 【請求項２】遮光体が、固定板表面に蒸着された金属化
合物被膜である請求項１記載のロータリーエンコーダ。 - 【請求項３】可干渉な光を出射する光源と、前記光源か
ら出射された光をコリメートするレンズと、前記光源か
ら出射された光の光軸に対してほぼ垂直で、かつ互いに
平行に設けられており透明基盤上の表面に凹凸形状によ
って形成される位相格子を有する回転板及び固定板と、
前記回転板及び固定板の位相格子によって回折された光
を受光し、電気的信号に変換する光検出器とを具備し、
前記固定板の位相格子周辺部に凹凸形状を設けたことを
特徴とするロータリーエンコーダ。 - 【請求項４】凹凸形状が、位相格子もしくはフレネル・
ゾーン・プレート（ＦＺＰ）である請求項３記載のロー
タリーエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7700697A JPH10267694A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | ロータリーエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7700697A JPH10267694A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | ロータリーエンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10267694A true JPH10267694A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13621687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7700697A Pending JPH10267694A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | ロータリーエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10267694A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004069702A (ja) * | 2002-08-07 | 2004-03-04 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 干渉式位置測定装置 |
| JP2007116136A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-05-10 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | 位相変調素子、位相変調素子の製造方法、結晶化装置および結晶化方法 |
| WO2015011848A1 (ja) * | 2013-07-22 | 2015-01-29 | 太陽誘電株式会社 | 変位計測装置及び変位計測方法 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP7700697A patent/JPH10267694A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004069702A (ja) * | 2002-08-07 | 2004-03-04 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 干渉式位置測定装置 |
| JP2007116136A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-05-10 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | 位相変調素子、位相変調素子の製造方法、結晶化装置および結晶化方法 |
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