JPH04279075A - Laser diode drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は電気信号を光信号に変換
するレーザーダイオード駆動回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser diode drive circuit for converting electrical signals into optical signals.
【0002】0002
【従来の技術】従来、レーザーダイオードの電流を変化
させて電気信号を光信号に光変調する場合、図6に示す
駆動回路が一般に用いられている。すなわち、レーザー
ダイオード608の直流バイアス電流は、端子604か
らチョークコイル606及び抵抗607を介して供給さ
れる。また、光信号に変調する高周波信号は、外部電源
より端子601に加えられ、増幅回路602で規定のレ
ベルに増幅した後、直流成分を阻止するコンデンサ60
3を通してチョークコイル606と抵抗607との接続
点に加えられる。2. Description of the Related Art Conventionally, when optically modulating an electrical signal into an optical signal by changing the current of a laser diode, a drive circuit shown in FIG. 6 has been generally used. That is, the DC bias current of the laser diode 608 is supplied from the terminal 604 via the choke coil 606 and the resistor 607. In addition, a high frequency signal to be modulated into an optical signal is applied to a terminal 601 from an external power supply, and after being amplified to a specified level by an amplifier circuit 602, a capacitor 60 is installed to block the DC component.
3 to the connection point between the choke coil 606 and the resistor 607.
【0003】この様な回路構成で、前記レーザーダイオ
ード608の直流バイアス電流に高周波信号が重畳され
ることとなり、レーザーダイオード608の発光強度、
すなわち輝度が変化することで光変調を行なう構成とな
っている。With such a circuit configuration, a high frequency signal is superimposed on the DC bias current of the laser diode 608, and the light emission intensity of the laser diode 608,
In other words, the structure is such that light modulation is performed by changing the brightness.
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】上記増幅回路602の
出力インピーダンスの値は、一般に50Ωや75Ωであ
り、高周波信号に対するレーザーダイオード608の入
力インピーダンスの値は約4〜10Ωとなっているので
、抵抗607を挿入して増幅回路602の出力インピー
ダンスの値に近くなるように抵抗値を選び整合させてい
る。しかし、抵抗607の抵抗値はレーザーダイオード
608の高周波信号に対する入力インピーダンスの値と
比較して大きいために抵抗607による高周波信号の減
衰が大きく、その減衰量を補うために増幅回路602の
出力レベルを上げなければならなかった。このため増幅
回路602の回路構成部品が多くなり消費電力も増大す
ると共に、増幅回路602での高周波信号の歪みが増大
するという欠点があった。[Problems to be Solved by the Invention] The output impedance value of the amplifier circuit 602 is generally 50Ω or 75Ω, and the input impedance value of the laser diode 608 for high frequency signals is approximately 4 to 10Ω. 607 is inserted, and the resistance value is selected so as to be close to the output impedance value of the amplifier circuit 602 for matching. However, since the resistance value of the resistor 607 is large compared to the input impedance value for the high frequency signal of the laser diode 608, the attenuation of the high frequency signal by the resistor 607 is large. I had to raise it. Therefore, the number of circuit components of the amplifier circuit 602 increases, power consumption increases, and the distortion of the high frequency signal in the amplifier circuit 602 increases.
【0005】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
、レーザーダイオードからの光信号を高周波信号で輝度
変調する場合、レーザーダイオードと増幅回路の間にイ
ンピーダンス整合用として挿入される直列抵抗による高
周波信号の損失を少なくし、低出力レベルの増幅回路で
駆動可能とし、さらに増幅回路で発生する歪みの低減を
図ったレーザーダイオード駆動回路を提供することを目
的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and when a high-frequency signal is used to modulate the brightness of an optical signal from a laser diode, the high-frequency signal is generated by a series resistor inserted between the laser diode and the amplifier circuit for impedance matching. It is an object of the present invention to provide a laser diode drive circuit that reduces signal loss, can be driven by an amplifier circuit with a low output level, and further reduces distortion generated in the amplifier circuit.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、高周波信号を
レーザーダイオードで輝度変調し光信号に変換するレー
ザーダイオード駆動回路において、高周波信号を増幅す
る増幅回路の出力とレーザーダイオードとの間にインピ
ーダンス整合用トランスを介して接続するように構成し
たことをした特徴とする。[Means for Solving the Problems] The present invention provides an impedance between the output of an amplifier circuit that amplifies the high frequency signal and the laser diode in a laser diode drive circuit that modulates the brightness of a high frequency signal using a laser diode and converts it into an optical signal. It is characterized by being configured to be connected via a matching transformer.
【0007】[0007]
【作用】レーザーダイオードからの光信号を高周波信号
で輝度変調する場合、駆動用増幅回路とレーザーダイオ
ードとの間にインピーダンス整合用のトランスを介在す
ることにより、トランスの変成比が巻き線比の2乗に関
係することを利用して、インピーダンス整合用抵抗の値
を小さく設定できる。従って、高周波信号の損失を少な
くできると共に、増幅回路の出力レベルを小さくして高
周波信号の歪みを低減できる。[Operation] When brightness modulating an optical signal from a laser diode with a high-frequency signal, by interposing a transformer for impedance matching between the driving amplifier circuit and the laser diode, the transformation ratio of the transformer becomes 2 of the winding ratio. The value of the impedance matching resistor can be set to a small value by taking advantage of the relationship with the power. Therefore, the loss of the high frequency signal can be reduced, and the output level of the amplifier circuit can be reduced to reduce the distortion of the high frequency signal.
【0008】[0008]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0009】図1は、本発明によるレーザーダイオード
駆動回路の第1実施例を示す構成図である。光信号に変
調するテレビ放送信号等の高周波信号は、端子101よ
り入力される。この高周波信号は、増幅回路102より
レーザーダイオード107を駆動するのに必要な出力レ
ベルに増幅され、コンデンサ103を介してトランス回
路106に加えられる。上記コンデンサ103は、増幅
回路102の出力側に現れる直流バイアスを阻止し、高
周波信号を通過させるためのものである。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a laser diode drive circuit according to the present invention. A high frequency signal such as a television broadcast signal that is modulated into an optical signal is input from the terminal 101. This high frequency signal is amplified by the amplifier circuit 102 to an output level necessary to drive the laser diode 107, and is applied to the transformer circuit 106 via the capacitor 103. The capacitor 103 is used to block the DC bias appearing on the output side of the amplifier circuit 102 and to allow a high frequency signal to pass through.
【0010】トランス回路106は、高周波信号のイン
ピーダンスを変える整合用のトランスT1 と抵抗R1
とで構成される。この抵抗R1 は、トランスT1
でのインピーダンス変換の不完全分の補正とレーザーダ
イオード107の電流を制限する作用を有する。The transformer circuit 106 includes a matching transformer T1 that changes the impedance of a high frequency signal, and a resistor R1.
It consists of This resistance R1 is the transformer T1
It has the function of correcting imperfection of impedance conversion and limiting the current of the laser diode 107.
【0011】レーザーダイオード107の直流バイアス
電流は、外部電源より端子104に加えられ、トランス
T1 の2次巻き線、抵抗R1 を介してレーザーダイ
オード107に流れる。ここでコンデンサ105は、ト
ランスT1 の1次巻き線により結合される高周波信号
を接地するバイアス用のコンデンサである。次にトラン
ス回路106の設定例について説明する。A DC bias current for the laser diode 107 is applied to the terminal 104 from an external power source and flows to the laser diode 107 via the secondary winding of the transformer T1 and the resistor R1. Here, the capacitor 105 is a bias capacitor that grounds the high frequency signal coupled by the primary winding of the transformer T1. Next, a setting example of the transformer circuit 106 will be explained.
【0012】増幅回路102に出力インピーダンスをZ
1 =75Ωとし、トランスT1 の1次巻き線と2次
巻き線の巻き線比をN=1/2とした場合、トランスT
1 の2次巻き線側のインピーダンスZ2 は、Z2
=Z1 ×N2 =18.75Ω
…(1)[0012] The output impedance of the amplifier circuit 102 is set to Z.
1 = 75Ω, and the winding ratio of the primary winding and secondary winding of transformer T1 is N = 1/2, then transformer T
The impedance Z2 on the secondary winding side of 1 is Z2
=Z1 ×N2 =18.75Ω
...(1)
【0013】となる。レ
ーザーダイオード107の高周波信号に対するインピー
ダンスをZd=5Ωとした場合、抵抗R1 との直列イ
ンピーダンスはトランスT1 の2次巻き線側のインピ
ーダンスZ2 と等しい場合に整合するので、Z2 =
R1 +Zd
…(2)[0013] When the impedance of the laser diode 107 to the high frequency signal is Zd = 5Ω, the series impedance with the resistor R1 is matched when it is equal to the impedance Z2 on the secondary winding side of the transformer T1, so Z2 =
R1 +Zd
...(2)
【0014】で表される。したがって、(2)式より抵
抗R1 は13.5Ωの抵抗を接続すれば、増幅回路1
02の出力インピーダンスZ1 =75Ωとレーザーダ
イオード107の高周波信号に対するインピーダンスZ
d=5Ωとは整合させることが出来る。この場合の高周
波信号の損失は、トランスT1の損失と、抵抗R1 で
消費される損失とであり、トランスT1 の損失は小さ
いので抵抗R1 で消費される損失が支配的となる。し
たがって、従来のトランスT1 が接続されない図6の
回路構成の場合、インピーダンス整合用の抵抗606の
値をR0 すると、R0 =Z1 −Zd=75−5=
70ΩIt is expressed as follows. Therefore, from equation (2), if a 13.5Ω resistor is connected to the resistor R1, the amplifier circuit 1
Output impedance Z1 = 75Ω of 02 and impedance Z of laser diode 107 for high frequency signals
It can be matched with d=5Ω. The loss of the high frequency signal in this case is the loss of the transformer T1 and the loss consumed by the resistor R1.Since the loss of the transformer T1 is small, the loss consumed by the resistor R1 becomes dominant. Therefore, in the case of the circuit configuration of FIG. 6 in which the conventional transformer T1 is not connected, if the value of the impedance matching resistor 606 is R0, then R0 = Z1 - Zd = 75-5 =
70Ω
【0015】の時にインピーダンス整合はとれる
が、実際は高周波信号の抵抗による損失が大きいので、
抵抗606の値をR0 =33〜48Ωとして不整合で
使用することが多い。あるいは増幅回路102の出力イ
ンピーダンスZ1をZ1 =50Ωと低くして整合させ
て構成していた。Although impedance matching can be achieved when
The resistor 606 is often used with a mismatched value of R0 = 33-48Ω. Alternatively, the output impedance Z1 of the amplifier circuit 102 is set to a low value of Z1 = 50Ω for matching.
【0016】しかし、その損失は多いので、本発明のト
ランス回路106を使用した場合のほうが損失が少ない
。したがって、増幅回路102の出力レベルも損失が少
ない分だけ小さくでき、増幅回路102の増幅段数の低
減、使用するトランジスタのコレクタ損失の低減などが
可能である。However, since the loss is large, the loss is smaller when the transformer circuit 106 of the present invention is used. Therefore, the output level of the amplifier circuit 102 can be reduced by the amount of loss, and the number of amplification stages of the amplifier circuit 102 and the collector loss of the transistors used can be reduced.
【0017】図2は、トランス回路106をオートトラ
ンスT2 で構成した場合の第2実施例を示す。レーザ
ーダイオード107の直流バイアスは外部電源より端子
104を介しオートトランスT2 に巻き線の片端より
、巻き線のタップC、抵抗R2 を経てレーザーダイオ
ード107に流される。また、高周波信号はオートトラ
ンスT2 の巻き線比で分割され抵抗R2 を介してレ
ーザーダイオード107に加えられる。しかし、オート
トランスT2 でのインピーダンスの変成比は巻き線比
の2乗に関係するので、レーザーダイオード107と直
列に接続する抵抗R2 は小さい値となるので、従来の
図6の回路構成より損失の低減が図られる。FIG. 2 shows a second embodiment in which the transformer circuit 106 is composed of an autotransformer T2. A DC bias of the laser diode 107 is applied from an external power source to the autotransformer T2 through the terminal 104, from one end of the winding, through the tap C of the winding, and the resistor R2 to the laser diode 107. Further, the high frequency signal is divided by the winding ratio of the autotransformer T2 and applied to the laser diode 107 via the resistor R2. However, since the impedance transformation ratio in the autotransformer T2 is related to the square of the winding ratio, the resistance R2 connected in series with the laser diode 107 has a small value, resulting in lower loss than the conventional circuit configuration shown in FIG. This will be reduced.
【0018】図3は、トランス回路106の構成を2巻
き線型のオートトランスT3 とした場合の第3の実施
例を示す。レーザーダイオード107の直流バイアスは
、外部電源より端子104を介して第1の巻き線W1
の一端に加えられ、直列接続した第2の巻き線W2 の
接続点から抵抗R3 を介してレーザーダイオード10
7に供給される。また、高周波信号はオートトランスT
3 を構成する2つの巻き線W1,W2 の比で分割さ
れ、抵抗R3 を介してレーザーダイオード107に加
えられる。この場合もオートトランスT3 でのインピ
ーダンス変成比は、巻き線比の2乗に関係するので、2
つの巻き線比を等しくした場合は、増幅回路102と接
続したコンデンサ103側に対し、レーザーダイオード
107と接続する抵抗R3側の巻き線比は1/2となる
。従って、インピーダンスは1/4の値となるので、レ
ーザーダイオード107と直列に接続する抵抗R3 は
小さい値となり、従来の図6の回路構成より高周波信号
の損失の低減が図られる。FIG. 3 shows a third embodiment in which the transformer circuit 106 is configured as a two-winding autotransformer T3. The DC bias of the laser diode 107 is applied to the first winding W1 via the terminal 104 from an external power source.
The laser diode 10 is connected to one end of the laser diode 10 through a resistor R3 from the connection point of the second winding W2 connected in series.
7. In addition, high frequency signals are handled by an autotransformer T.
The voltage is divided by the ratio of the two windings W1 and W2 that constitute 3, and is applied to the laser diode 107 via the resistor R3. In this case as well, the impedance transformation ratio in autotransformer T3 is related to the square of the winding ratio, so 2
When the two winding ratios are made equal, the winding ratio on the resistor R3 side connected to the laser diode 107 is 1/2 of that on the capacitor 103 side connected to the amplifier circuit 102. Therefore, since the impedance is 1/4 of the value, the resistor R3 connected in series with the laser diode 107 has a small value, and the loss of high frequency signals is reduced compared to the conventional circuit configuration shown in FIG.
【0019】図4は、トランス回路106の構成を3巻
き線型のオートトランスT4 とした場合の第4の実施
例を示す。レーザーダイオード107の直流バイアスは
、外部電源より端子104を介して巻き線の一端、すな
わち、直列接続した3つの巻き線W1 ,巻き線W2
,巻き線W3 の内の1つの巻き線W3 の一端に加え
られ、直列接続した巻き線W2 ,巻き線W3 の接続
点から抵抗R4 を介してレーザーダイオード107に
供給される。また、高周波信号は、オートトランスT4
の3つの巻き線の比で分割され、レーザーダイオード
107に抵抗R4 を介して加えられる。この場合もオ
ートトランスT3 でのインピーダンス変換比は巻き線
比の2乗に関係するので、例えば3つの巻き線比をそれ
ぞれ等しくした場合、インピーダンスの変成比は1/3
2 、すなわち1/9となり、抵抗R4 は更に小さい
値となるので、従来の図6の回路構成より高周波信号の
損失の低減が図られる。FIG. 4 shows a fourth embodiment in which the transformer circuit 106 is configured as a three-winding autotransformer T4. The DC bias of the laser diode 107 is applied to one end of the winding from an external power source via the terminal 104, that is, three windings W1 and W2 connected in series.
, and is applied to one end of one of the windings W3, and is supplied to the laser diode 107 from the connection point of the series-connected windings W2 and W3 via a resistor R4. In addition, the high frequency signal is an autotransformer T4
is divided into three winding ratios and applied to laser diode 107 via resistor R4. In this case as well, the impedance conversion ratio in the autotransformer T3 is related to the square of the winding ratio, so for example, if the three winding ratios are made equal, the impedance transformation ratio is 1/3.
2, that is, 1/9, and the resistance R4 has an even smaller value, so that the loss of high frequency signals can be reduced compared to the conventional circuit configuration shown in FIG.
【0020】図5は、トランス回路106の構成を直並
列接続の巻き線で構成したシリパラ(シリアル/パラレ
ル)トランスとした場合の第5の実施例を示す。トラン
スT5 ,トランスT6 ,トランスT7 はそれぞれ
2つの巻き線で成り、コンデンサ103側はそれぞれの
巻き線が直列に接続され、抵抗R5 側は並列に接続さ
れて構成される。いま、トランスT5 ,トランスT6
,トランスT7 の全ての巻き線数を同じとした場合
、インピーダンスの変成比は1/9となるので、抵抗R
5 の抵抗値を小さくできる。従って、前記図1〜図4
で示した構成例と同様に従来の図6の回路構成より高周
波信号の損失の低減が図られる。FIG. 5 shows a fifth embodiment in which the configuration of the transformer circuit 106 is a serial/parallel transformer composed of windings connected in series and parallel. The transformers T5, T6, and T7 each have two windings, and the windings are connected in series on the capacitor 103 side, and connected in parallel on the resistor R5 side. Now, transformer T5, transformer T6
, if the number of windings of the transformer T7 is the same, the impedance transformation ratio is 1/9, so the resistance R
The resistance value of 5 can be reduced. Therefore, the above-mentioned FIGS. 1 to 4
Similarly to the configuration example shown in FIG. 6, loss of high frequency signals can be reduced compared to the conventional circuit configuration shown in FIG.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上、詳記したように本発明によれば、
駆動用の増幅回路とレーザーダイオードとの間にインピ
ーダンスを変成するトランスを接続することで、トラン
スの変成比が巻き線比の2乗に関係することを利用でき
、従来のようにレーザーダイオードに直列接続した抵抗
のみでインピーダンスの整合を行う場合と比較して抵抗
での損失を少なくできる。従って、増幅回路の出力レベ
ルを小さくできると共に、増幅回路に使用するトランジ
スタ等の半導体素子の価格を低減できる。更に増幅回路
の出力レベルが小さく、高周波信号の歪みを少なくでき
るので、光変調するテレビ信号の伝送チャンネル数を増
加することが可能となる。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention,
By connecting a transformer that transforms the impedance between the drive amplifier circuit and the laser diode, it is possible to take advantage of the fact that the transformation ratio of the transformer is related to the square of the winding ratio. Loss in the resistor can be reduced compared to when impedance matching is performed using only the connected resistor. Therefore, the output level of the amplifier circuit can be reduced, and the cost of semiconductor elements such as transistors used in the amplifier circuit can be reduced. Furthermore, since the output level of the amplifier circuit is low and the distortion of high frequency signals can be reduced, it is possible to increase the number of transmission channels for optically modulated television signals.
【図1】本発明に係るレーザーダイオード駆動回路の第
1実施例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a laser diode drive circuit according to the present invention.
【図2】本発明の第2実施例における整合回路を示す図
。FIG. 2 is a diagram showing a matching circuit in a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3実施例における整合回路を示す図
。FIG. 3 is a diagram showing a matching circuit in a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4実施例における整合回路を示す図
。FIG. 4 is a diagram showing a matching circuit in a fourth embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第5実施例における整合回路を示す図
。FIG. 5 is a diagram showing a matching circuit in a fifth embodiment of the present invention.
【図6】従来のレーザーダイオード駆動回路を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a conventional laser diode drive circuit.
101…入力端子、102…増幅回路、103…コンデ
ンサ、104…バイアス入力端子、105…バイパスコ
ンデンサ、106…整合回路、107…レーザーダイオ
ード。101... Input terminal, 102... Amplifying circuit, 103... Capacitor, 104... Bias input terminal, 105... Bypass capacitor, 106... Matching circuit, 107... Laser diode.
Claims (6)
ドで輝度変調し光信号に変換するレーザーダイオード駆
動回路において、高周波信号を増幅する増幅回路の出力
とレーザーダイオードとの間にインピーダンス整合用ト
ランスを介して接続したことを特徴とするレーザーダイ
オード駆動回路。Claim 1: In a laser diode drive circuit that modulates the brightness of a high-frequency electric signal using a laser diode and converts it into an optical signal, an impedance matching transformer is provided between the output of an amplifier circuit that amplifies the high-frequency signal and the laser diode. A laser diode drive circuit characterized in that:
合用トランスは、1次巻き線に増幅回路の出力を接続し
、2次巻き線の一端をバイアス電源に接続し、2次巻き
線の他端をレーザーダイオードに接続する構成としたこ
とを特徴とするレーザーダイオード駆動回路。2. In claim 1, the impedance matching transformer connects the output of the amplifier circuit to the primary winding, connects one end of the secondary winding to a bias power supply, and connects the other end of the secondary winding to the bias power source. A laser diode drive circuit characterized in that it is configured to be connected to a laser diode.
合用トランスは、巻き線の途中に中間タップを設けたオ
ートトランスを使用し、巻き初めに増幅回路の出力を接
続し、上記中間タップをレーザーダイオードに接続し、
巻き終わりにバイアス電源を接続する構成としたことを
特徴とするレーザーダイオード駆動回路。[Claim 3] In claim 1, the impedance matching transformer uses an autotransformer with an intermediate tap in the middle of the winding, connects the output of the amplifier circuit to the beginning of the winding, and connects the intermediate tap to the laser diode. connection,
A laser diode drive circuit characterized by having a configuration in which a bias power source is connected to the end of the winding.
合用トランスは、複数本の巻き線を直列に接続したオー
トトランスを使用し、巻き初めに増幅回路の出力を接続
し、巻き線の接続点をレーザーダイオードに接続し、巻
き終わりにバイアス電源を接続する構成としたことを特
徴とするレーザーダイオード駆動回路。4. In claim 1, the impedance matching transformer uses an autotransformer in which a plurality of windings are connected in series, the output of the amplifier circuit is connected to the beginning of the winding, and the connection point of the windings is connected with a laser beam. A laser diode drive circuit characterized in that it is connected to a diode and connected to a bias power source at the end of the winding.
合用トランスは、2本の巻き線を持つトランスを複数設
け、巻き線の接続を増幅回路の出力側を直列接続し、レ
ーザーダイオードを接続する側を並列接続し、直列接続
した一端に増幅回路の出力を、他端にバイアス電源を接
続する構成としたことを特徴とするレーザーダイオード
駆動回路。5. In claim 1, the impedance matching transformer includes a plurality of transformers having two windings, the windings are connected in series on the output side of the amplifier circuit, and the side to which the laser diode is connected is connected in series. A laser diode drive circuit characterized in that the output of an amplifier circuit is connected to one end of the parallel connection and the output of an amplifier circuit is connected to the other end of the series connection, and a bias power source is connected to the other end.
合用トランスとレーザーダイオードとの接続は、不整合
分補正用の抵抗を介して接続する構成としたことを特徴
とするレーザーダイオード駆動回路。6. The laser diode drive circuit according to claim 2, wherein the impedance matching transformer and the laser diode are connected via a mismatch correction resistor.
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JP3042016A JPH04279075A (en) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | Laser diode drive circuit |
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JP3042016A JPH04279075A (en) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | Laser diode drive circuit |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3042016A Pending JPH04279075A (en) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | Laser diode drive circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04279075A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1991
- 1991-03-07 JP JP3042016A patent/JPH04279075A/en active Pending
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