DD286434A5 - REFLEX-REDUCING LAYER WITH LOW PHASE SHIFT IN TRANSMISSION - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine reflexmindernde Schicht mit geringer Phasenverschiebung in Transmission, die insbesondere auf optisch wirksamen Flaechen von Polarisationsobjektiven und Kondensoren fuer den sichtbaren Spektralbereich Anwendung findet. Die erfindungsgemaesze reflexmindernde Schicht besteht aus fuenf Teilschichten, die folgenden Bedingungen genuegen: S/n1d1lo/4, n2d20,64 tlo/4, n3d30,25 lo/4, n2d40,7 lo/4, * wobei n11,64, n22,05 und n31,38 ist und t zur Variation der optischen Dicke der zweiten Teilschicht n2d2 einen Wert im Bereich von 0,75t1,2 einnimmt und w1 ist oder vorteilhaft w4t zur Variation der optischen Dicke der letzten Teilschicht betraegt. Der erfindungsgemaesze Belag zeichnet sich neben einer geringen Restreflexion R * und geringer Phasenverschiebung von Df(l)1 vor allem dadurch aus, dasz er durch die Moeglichkeit der Variation insbesondere der optischen Dicke der zweiten Teilschicht hinsichtlich dieser Parameter fuer verschiedene Anwendungsfaelle optimierbar ist.{Entspiegelungsschicht; Phasenverschiebung; Restreflexion; Farbort; Polarisationsmikroskop}The invention relates to an antireflective layer with low phase shift in transmission, which is used in particular on optically effective surfaces of polarization lenses and condensers for the visible spectral range. The antireflective layer according to the invention consists of five partial layers which satisfy the following conditions: S / n1d1 / 4, n2d20.64 / 4, n3d30.25 / 4, n2d40.7 / 4, * where n11, 64, n22, 0.05 and n31, 38, and t has a value in the range of 0.75t1.2 for varying the optical thickness of the second sublayer n2d2, and is w1 or, advantageously, w4t for varying the optical thickness of the last sublayer. In addition to a low residual reflection R * and a small phase shift of Df (1) 1, the coating according to the invention is characterized in particular by the possibility of varying the optical thickness of the second partial layer with respect to these parameters for various applications. {Antireflection coating ; Phase shift; Residual reflection; color point; Polarizing microscope}
Description
Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings
Die Erfindung kann vor allem dort angewandt warden, wo es auf eine reflexmindernde Wirkung von optischen Flächen ankommt und wo gleichzeitig eine geringe und dabei variable Phasenverschiebung Δφ zwischen parallel und senkrecht polarisierten Wellen beim Durchgang durch die optischen Flächen verlangt wird. Die Erfindung findet deshalb besonders Anwendung bei der Entspiegelung von optischen Flächen in Polobjektiven, Kondensoren und anderen optischen Systemen, in denen eine bestimmte Polarisationsrichtung und eine bestimmte Phasenverschiebung beibehalten odergezielt verändert werdensollen. Eine Nutzung als Antireflexschicht mit variablem Verlauf der Reflexion R (λ) zum Optimieren der Antireflexwirkung in optischen Geräten ist ebenfalls möglich.The invention can be used above all where it is important for a reflection-reducing effect of optical surfaces and where at the same time a small and variable phase shift Δφ is required between parallel and perpendicular polarized waves when passing through the optical surfaces. The invention therefore finds particular application in the antireflecting of optical surfaces in polarized lenses, condensers and other optical systems in which a particular polarization direction and a certain phase shift are to be maintained or intentionally changed. Use as an antireflection layer with a variable course of reflection R (λ) for optimizing the antireflection effect in optical devices is likewise possible.
In einem optischen System befinden sich eine oder mehrere optische Flächen im optischen Strahlengang. An allen optischen Grenzflächen (Übergang Luft-Substrat und umgekehrt) wird ein Teil R des einfallenden Lichtes I0 reflektiert. Die Reflexion ist im allgemeinen bei nichtentspiegelten optischen Flächen unvertretbar groß (z.B. bei optischem Glas vom Typ BK7R = 0,042I0). Dabei wirken sich sowohl die Reflexe als auch die Verringerung des durchgehenden Lichtes I negativ aus, vor allem, wenn mehrere optische Flächen k vorhanden sind:In an optical system, one or more optical surfaces are located in the optical path. At all optical interfaces (transition air-substrate and vice versa), a portion R of the incident light I 0 is reflected. The reflection is generally unacceptably large for non-mirrored optical surfaces (eg for optical glass of the type BK7R = 0.042I 0 ). Both the reflections and the reduction of the transmitted light I have a negative effect, especially if several optical surfaces k are present:
I = I0(I-R)k I = I 0 (IR) k
wobei S das Substrat und Adas Außenmedium (im allg. Luft) bedeuten und die Reflexion R £ 0,75% für den Spektralbereich von 450 bis 660nm beträgt sowie e-Schichten-Entspiegelungsbelage S/HLHLHLHL/A mit R S 0,75% für 430 bis 700nm, worin keine der hoch- und niedrigbrechenden Schichten eine optische Dicke von λο/4 oder einem Vielfachen von λο/4 derwhere S is the substrate and Ada's outer medium (generally air) and the reflectance R is £ 0.75% for the spectral range of 450 to 660nm and e-layer antireflective coating S / HLHLHLHL / A with RS 0.75% for 430 to 700nm, where none of the high and low refractive layers has an optical thickness of λο / 4 or a multiple of λο / 4 of the
durchgehenden Lichtes verändert. Dieser Effekt ist besonders störend, wenn in dem optischen System mit polarisiertem Licht gearbeitet wird, wie z. B. bei Polobjektiven.continuous light changed. This effect is particularly disturbing when working in the optical system with polarized light, such. B. with polar lenses.
und paralleler Komponente der Polarisation des durchgehenden Lichtes auftritt, führt zu einer Erhöhung desand parallel component of the polarization of the transmitted light, leads to an increase of the
Besonders gut geeignet ist ein λ/4 - λ/2 - λ/4-Wechselschichtbelag gemäß DD-WP 223540, dessen λ/2-Schicht aus ZRO2 mit η = 2,05 gebildet wird. Problematisch hierbei ist allerdings die in der λ/2-ZrOrSchicht bei η · d « λ«/4 auftretende Brechzahlinhomogenität, die zwischen η (nd < A0Al) « 2,05 und η (nd > A0AJ) « 1,95 einen stetigen Übergang aufweist und die Antireflexwirkung mindert. Möglichkeiten zur Unterdrückung dieser Inhomogenität bieten eingelagerte Zwischenschichten im Abstand von nd - V8 mit einer optischen Dicke von nd = 1...6nm (GB-PS 1497636), Mischschichten aus ZrO2 und ZrTiO4 (Steuer, Esselborn: New materials for optical thin films, Appl. Opt, vol.15 [10] 1976, S.2315ff.),eine reaktive Bedampfungsatmosphäre (GB-PS 1466640) oder das Aktivieren dar Substratoberfläche durch lonenbeschuß (Martin, McLeod: lon-beam-assisted deposition of thin films, Appl. Opt., vol. 22 [1 ] 1983, S. 178 ff.).Particularly suitable is a λ / 4 - λ / 2 - λ / 4-Wechselschichtbelag according to DD-WP 223540, the λ / 2 layer of ZRO 2 with η = 2.05 is formed. A problem is here the λ in / 2-ZrOrSchicht at η · d "λ" / 4 occurring refractive index inhomogeneity between η (nd <A 0 Al) "2.05 and η (nd> A 0 AJ)" 1, 95 has a steady transition and reduces the anti-reflection effect. Possibilities for suppressing this inhomogeneity are provided by interposed interlayers spaced nd - V8 with an optical thickness of nd = 1 ... 6nm (GB-PS 1497636), mixed layers of ZrO 2 and ZrTiO 4 (Steuer, Esselborn: New materials for optical thin Films, Appl. Opt, vol.15 [10] 1976, p.2315ff.), a reactive vapor deposition atmosphere (GB-PS 1466640) or activating the substrate surface by ion bombardment (Martin, McLeod: lon-beam-assisted deposition of thin films Appl. Opt., Vol. 22 [1] 1983, p. 178 ff.).
Alle diese Lösungen haben entweder den Nachteil eines sehr hohen apparativen Aufwandes bei der Herstellung (Ionenquelle) oder einer starken Streuung und Absorption des entsprechend modifizierten Belages aufgrund des unregelmäßigen Aufwachsens der Schicht infolge der Beimengungen zum ZrO2. Darüber hinaus ist bei diesen Lösungen der Verlauf der Restreflexion R (λ) und der Phasenverschiebung Δφ (λ) der hergestellten Entspiegelungsschicht eindeutig festgelegt und kann zu Optimierungszwecken nicht variiert werdon.All these solutions either have the disadvantage of a very high expenditure on equipment in the production (ion source) or a strong scattering and absorption of the correspondingly modified coating due to the irregular growth of the layer due to the admixtures to ZrO 2 . In addition, in these solutions, the course of the residual reflection R (λ) and the phase shift Δφ (λ) of the anti-reflection layer produced is clearly defined and can not be varied for optimization purposes.
Ziel der Erfindung ist ein reflexmindernder Belag für optisch wirksame Flächen, insbesondere von Pol-Objektiven und Kondensoren, mit einer Phasenverschiebung von Δφ (λ) s 1° bei einem Einfallswinkel von U0 = 40" und einer Restreflexion von R (λ) :s 0,5% im sichtbaren Spektralbereich von 450 nm bis 700 nm, der die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, insbesondere ohne zusätzlicher apparativen Aufwand herstellbar und für verschiedene Anwendungsfälle optimierbar ist.The aim of the invention is an antireflective coating for optically active surfaces, in particular of polar lenses and condensers, with a phase shift of Δφ (λ) s 1 ° at an angle of incidence of U 0 = 40 "and a residual reflection of R (λ): s 0.5% in the visible spectral range from 450 nm to 700 nm, which does not have the disadvantages of the prior art, in particular can be produced without additional expenditure on equipment and can be optimized for different applications.
Der Erfindung liegt die Autgabe zugrunde, eine reflexmindernde Schicht für optisch wirksame Flächen zu schaffen, bei der die geringe Restreflexion R (λ) im sichtbaren Spektralbereich und die minimale Phasenverschiebung Δφ (λ) zwischen der parallelen und der senkrechten Komponente des durchgehenden Lichtes spektral verschiebbar sind, um einen minimalen Auslöschungskoeffizienten E, einen günstigen Farbort und eine hohe Antireflexwirkung für ein optisches System zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine reflexmindernde Schicht mit geringer Phasenverschiebung in Transmission zwischen den parallel und senkrecht zur Einfallsebene schwingenden Lichtwellen, die auf der optisch wirksamen Fläche eines optischen Bauelementes aufgebracht ist und sich aus Teilschichten verschiedener optischer Dicke η · d als Produkt aus Brechungsindex η und geometrischer Schichtdicke d, ausgedrückt in Werten von λο/4 einer Schwerpun!>1wellenlänge A0, zusammensetzt, dadurch gelöst, daß sie aus fünf Teilschichten besteht, die folgenden Bedingungen genügen:The invention is based on the object to provide a reflection-reducing layer for optically active surfaces, in which the low residual reflection R (λ) in the visible spectral range and the minimum phase shift Δφ (λ) between the parallel and the vertical component of the transmitted light are spectrally displaceable in order to achieve a minimum extinction coefficient E, a favorable color locus and a high antireflection effect for an optical system. This object is achieved by an anti-reflection layer with low phase shift in transmission between parallel and perpendicular to the plane of incidence oscillating light waves, which is applied to the optically active surface of an optical component and sublayers of different optical thickness η · d as a product of refractive index η and geometric layer thickness d expressed in values of λ o / 4 of a centroid wavelength λ 0 , solved by being composed of five partial layers satisfying the following conditions:
S/n,d, = V4, n2dj = 0,64t · A0M, n3dj = 0,25 W4, n2d4 = 0,7 λο/4, n3d6 = 1,07 V4/L, wobei n, = 1,64, n2 = 2,05 und n3 = 1,38 sind und t zurS / n, d, = V4, n 2 dj = 0.64t * A 0 M, n 3 dj = 0.25 W 4, n 2 d 4 = 0.7λο / 4, n 3 d 6 = 1.07 V4 / L, where n, = 1.64, n 2 = 2.05 and n 3 = 1.38 and t to
und I für Luft stehen.and I stand for air.
wurde gefunden, daß bei Variation der optischen Dicke der zweiten Teilschicht durch Veränderung des Parameters t sich die wellenlängenabhängige Phasenverschiebung Δφ (λ) des durchgehenden Lichtes unter einem Einfallswinkel von U0 = 40° beiIt was found that by varying the optical thickness of the second sub-layer by changing the parameter t, the wavelength-dependent phase shift Δφ (λ) of the transmitted light at an incidence angle of U 0 = 40 ° at
erfindungsgemäßen Antireflexschicht mit dem Rechner konnten weder der Reflexionsverlauf R (λ) noch die Phasenverschiebung Δρ (λ) nachempfunden werden.Antireflection layer according to the invention with the computer neither the reflection course R (λ) nor the phase shift Δρ (λ) could be modeled.
einfachen Stufenmodell zu beschreiben.to describe a simple step model.
reflexmindernde Schicht einerseits bei Anwendung in Transmission durch optimale Anpassung der Phasenverschiebung Δφ (λ) an den konkreten Einsatzfall eines polarisationsoptischen Systems die Erzielung eines minimalen Auslöschungskoeffizienten E und andererseits durch optimale Anpassung der Reflexionskurve R (λ) eine Beeinflussung des Farbortes sowie der Restreflexion des gesamten optischen Systems. Die Nutzung der erfindungsgemäßen reflexmindernden Schicht kommt vor allem beiRefraction-reducing layer on the one hand when applied in transmission by optimal adaptation of the phase shift Δφ (λ) to the specific application of a polarization optical system achieving a minimum extinction coefficient E and on the other hand by optimal adjustment of the reflection curve R (λ) influencing the color location and the residual reflection of the entire optical system. The use of the antireflective coating according to the invention is especially important
optischen Dicke der letzten, an Luft grenzenden Tbilschicht gemäß der Formet n3d6 = 1,07 · w · λο/4 kompensiert werden, wobeioptical thickness of the last air-tight Tbilschicht according to the Formet n 3 d 6 = 1.07 · w · λο / 4 are compensated, wherein
w = 4vTbeträgt.w = 4 vT.
Nachfolgend soll die Eifindung anhand von Ausführungsbeispielon näher erläutert werden. Es zeigenThe Eifindung will be explained in more detail using Ausführungson. Show it
reflexmindernde Schicht Fig. 5: die Korrektur eines Reflexionsverlaufes einer erfindungsgemäßen reflexmindernden Schicht durch zusätzliche Variation der optischen Dicke de; loteten TeilschichtFIG. 5: the correction of a reflection course of a reflection-reducing layer according to the invention by additional variation of the optical thickness de; FIG. plumbed sublayer
Betspiel 1Bet game 1
S/n,d, = λο/4, n2d2 = 0,64 · t · V4, n3d3 = 0,25 A0AlS / n, d, = λ o / 4, n 2 d 2 = 0.64 x t x V 4, n 3 d 3 = 0.25 Δ 0 Al
n2d4 - 0,7 · A0M, n3d = 1,07 V4/L, wobei n, = 1,64 (z.B. AI2O3), n2 = 2,05 (ZfO2) und n3= 1,38 (MgF2) ist.n 2 d 4 - 0.7 · A 0 M, n 3 d = 1.07 V4 / L, where n, = 1.64 (eg Al 2 O 3 ), n 2 = 2.05 (ZfO 2 ) and n 3 = 1.38 (MgF 2 ).
In Fig. 1, Kurven 1 a-1 d, ist der experimentell ermittelte Reflexionsverlauf R (λ) dieser reflexmindernden Schicht für t, = 0,83, tb = 1, t« = 1,12 und td = 1,2 hei senkrechtem Lichteinfall (Einfallswinkel U0 = 0°) dargestellt. Aus den Kurven ist ersichtlich, daß bei den Parametern t„ tb mit 0,83 s t S 1 im gesamten sichtbaren Spektralboreich von 430nm bis 700ηm eine sehr gute Entspiegelungswirkung erzielt wird. Die reflexmindernde Schicht mit den Parametern t« und td kann zur Kompensation des Farbortes von bekannten Entspiegelungsbelägen (s. Beispiel 3) ausgenutzt werden.In Fig. 1, curves 1 a-1 d, the experimentally determined reflection curve R (λ) of this antireflection layer for t, = 0.83, t b = 1, t «= 1.12 and t d = 1.2 hot vertical incidence of light (angle of incidence U 0 = 0 °). From the curves it can be seen that a very good antireflection effect is obtained for the parameters "t t b 0.83 st S 1 in the entire visible Spektralboreich of 430nm to 700ηm. The antireflective layer with the parameters t "and td can be used to compensate the color locus of known antireflection coatings (see Example 3).
Eine erfindungsgemäße reflexmindernde Schicht gemäß Beispiel 1 wurde bei Durchgang dej Lichtes unter einem Einfallswinkel von U0 = 40° hinsichtlich der Phasenverschiebung Δφ (λ) untersucht. Die Kurven 2 a bis 2 d gemäß Fig. 2 belegen, daß durch Variation des Parameters t des erfindungsgemäßen Belages die Phasenverschiebung bei A0 = 520nm von -0,4° bis +1° variiart werden kann. Dieser Sachverhalt kann auch zu Kompensationszwecken (s. Beispiel 4) ausgenutzt werden.An anti-reflection layer according to the invention according to Example 1 was examined with passage of light at an angle of incidence of U 0 = 40 ° with respect to the phase shift Δφ (λ). The curves 2 a to 2 d of FIG. 2 show that the phase shift at A 0 = 520nm of -0.4 ° to + 1 ° can be variiart by varying the parameter t of the coating according to the invention. This situation can also be exploited for compensation purposes (see Example 4).
In Fig. 3, Kurve 3a, ist der Reflexionsverlauf eines bekannten λ/4 MgF2-Entspiegelungsbelages auf einem Substrat der Brechzahl n, = 1,72 bei einer Schwerpunktwellenlänge X0 = 560nm und einem Lichteinfallswinkel U0 = 0° dargestellt. Dieser Belag weist im blauen Spektralbereich mit λ < 500nm und im roten SpektraSbereich mit λ > 620nm höhere Restreflexionswerte auf als im mittleren Spektralbereich. Wird oine optisch wirksame Fläche im gleichen optischen System mit einer erfindungsgemäßen reflexmindernden Schicht des AwfbauesIn Fig. 3, curve 3a, the reflection curve of a known λ / 4 MgF 2 -Entspiegelungsbelages on a substrate of refractive index n, = 1.72 at a centroid wavelength X 0 = 560nm and a light incidence angle U 0 = 0 ° is shown. This coating exhibits higher residual reflection values in the blue spectral range with λ <500 nm and in the red spectral range with λ> 620 nm than in the medium spectral range. Will oine optically effective surface in the same optical system with an inventive reflection-reducing layer of A wf construction
S/m/d, = λο/4 n2d2 = 0,64 · 1,06 · λο/4, n3d3 = 0,25 A0M n2d4 = 0,7 λο/4, n3d6 = 1,07 λο/4/L, wohei alsS / m / d, = λο / 4 n 2 d 2 = 0.64 · 1.06 · λο / 4, n 3 d 3 = 0.25 A 0 M n 2 d 4 = 0.7 λο / 4, n 3 d 6 = 1.07 λο / 4 / L, wohei as
Schichtmaterialien AI2O3 (nt = 1,64), ZrO2 (n2 = 2,05) und MgF2 (n3 = 1,38) verwendet werden und das Substrat eine Brechzahl von n2 = 1,51 aufweist und A0 = 520nm ist, versehen (Kurve 3b), so gelingt oine Farbkorrektur des reflektierten Lichtes des A0M MgF2-Belages. Den resultierenden Reflexionsverlauf zeigt Kurve 3 b.Al 2 O 3 layer materials (n t = 1.64), ZrO 2 (n 2 = 2.05) and MgF 2 (n 3 = 1.38) are used and the substrate has a refractive index of n 2 = 1.51 and A 0 = 520 nm (curve 3b), a color correction of the reflected light of the A 0 M MgF 2 coating succeeds. The resulting reflection curve shows curve 3 b.
In einem optischen System, bei dem auf einer optisch wirksamen Fläche eines Substrates mit n, = 1,72 eine A/4-MgFrSchicht aufgebracht ist, die beim Durchgang des Lichtes unter einem Einfallswinkel von U0 = 40° eine wellenlängenabhängige Phasenverschiebung Δφ (λ) erzeugt (s. Kurve 4a), wird eine optisch wirksame Fläche eines Substrates mit n, = 1,51 mit einer erfindungsgemäßen reflexmindernden Schicht des AufbauesIn an optical system in which on an optically active surface of a substrate with n, = 1.72, an A / 4 MgF r layer is applied, the passage of the light at an incident angle of U 0 = 40 °, a wavelength-dependent phase shift Δφ (λ) (see curve 4a), becomes an optically active surface of a substrate with n, = 1.51 with an inventive antireflective layer of the structure
S/n,d, = λο/4, n2d2 = 0,64 · 1,12 · A0M, n3d3 = 0,25 A0AJ n2d4 = 0,7 Ao/4, n3d5 = 1,07 λο/4/L für A0 = 520nmS / n, d, = λο / 4, n 2 d 2 = 0.64 × 1.12 × A 0 M, n 3 d 3 = 0.25 A 0 AJ n 2 d 4 = 0.7 Ao / 4 , n 3 d 5 = 1.07 λο / 4 / L for A 0 = 520nm
belegt, deren Phasenverschiebung Δφ (A) aus Kurve 4 b ersichtlich ist.occupied, the phase shift Δφ (A) from curve 4 b can be seen.
allerdings exakt nur für planparallele optische Flächen und in guter Näherung für schwach gekrümmte optische Flächan. Für optische Flächen mit kleinen Krümmungsradien sind gesonderte Berechnungen anzustellen.however, exactly only for plane-parallel optical surfaces and in a good approximation for weakly curved optical surfaces. For optical surfaces with small radii of curvature separate calculations have to be made.
gemäß der Erfindung zusätzlich hinsichtlich der optischen Dicke de^letzten Teilschicht n3d5 = 1,07 · w A0M mittels Parameter w = 4Vt = 1,025 abgewandelt.according to the invention additionally modified with respect to the optical thickness de ^ last sub-layer n 3 d 5 = 1.07 · w A 0 M by means of parameter w = 4 Vt = 1.025.
sonst asymmetrischen Kurvenverlaufes erreicht wurde.otherwise asymmetric curve has been achieved.
werden, daß die alleinige Variation des Parameters t der optischen Dicke der zweiten Teilschicht zu einer geringen Asymmetric) in der Reflexionskurve (s. Kurve 5a) führt.be that the sole variation of the parameter t of the optical thickness of the second sub-layer leads to a low asymmetry) in the reflection curve (see curve 5a).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD33142989A DD286434B5 (en) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | REFLEX-REDUCING LAYER WITH LOW PHASE SHIFT IN TRANSMISSION |
Applications Claiming Priority (1)
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DD33142989A DD286434B5 (en) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | REFLEX-REDUCING LAYER WITH LOW PHASE SHIFT IN TRANSMISSION |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DD286434A5 true DD286434A5 (en) | 1991-01-24 |
DD286434B5 DD286434B5 (en) | 1993-09-30 |
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ID=5611352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD33142989A DD286434B5 (en) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | REFLEX-REDUCING LAYER WITH LOW PHASE SHIFT IN TRANSMISSION |
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DD (1) | DD286434B5 (en) |
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1989
- 1989-08-03 DD DD33142989A patent/DD286434B5/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DD286434B5 (en) | 1993-09-30 |
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Legal Events
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B5 | Patent specification, 2nd publ. accord. to extension act | ||
RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
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