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DE1547957A1 - Reversibel veraenderbare optische Filter - Google Patents

Reversibel veraenderbare optische Filter

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DE1547957A1
DE1547957A1 DE1965I0027665 DEI0027665A DE1547957A1 DE 1547957 A1 DE1547957 A1 DE 1547957A1 DE 1965I0027665 DE1965I0027665 DE 1965I0027665 DE I0027665 A DEI0027665 A DE I0027665A DE 1547957 A1 DE1547957 A1 DE 1547957A1
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DE
Germany
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substance
light filter
optical
filter according
electrodes
Prior art date
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Application number
DE1965I0027665
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DE1547957B2 (de
Inventor
Rogers Howard Gardner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Polaroid Corp
Original Assignee
Polaroid Corp
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Publication date
Application filed by Polaroid Corp filed Critical Polaroid Corp
Publication of DE1547957A1 publication Critical patent/DE1547957A1/de
Publication of DE1547957B2 publication Critical patent/DE1547957B2/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

Beschreibung zu der Patentanmeldung
INTERNATIONAL POLABOID CORPORATION 1 Exchange Place, Jersey City, New Jersey, U.S.A.
betreffend
Reverelbel veränderbare optische Filter
Es sind bereits elektrochemisch veränderbare Farbfilter bekannt, bei welchen sich in einer Küvette eine Flüssigkeit befindet r die unter Stromeinwirkung ihre Farbe zu ändern bzw. Farbe anzunehmen oder zu verlieren vermag. Diese Farbänjäerungen beruhen auf einer Änderung des pH-Wertes des Elektrolyten; die veränderbaren Substanzen sind daher pH-empfindliche Indikatoren wie Phenolphthalein. Sie sind bei Stromfluß in dem Elektrolyt frei beweglich. Dies hat verschiedene Nachteile. Ist nämlich die Substanz in Lösung farblos wie Phenolphthalein, so bildet sich an der Elektrode die gefärbte Verbindung. Zur Rückführung der gefärbten Verbindung in die farblose wird der Strom abgeschaltet. Viele Substanzen kehren je-
009830/0281 iM4I„
BAD ORIGINAL -
- 2 - 'lA-29 551
doch dadurch nicht rollständig oder in nicht ausreichend kürzer Zeit wieder in ihrer, ursprünglichen Farbzustand, also im Beispielefalle farblos, zurück. Um die Rückkehr vollständig reversibel zu gestalten bzw. die Umwand, lungszelt in tragbaren Grenzen zu halten, sind gesonderte Mafinahden erforderlich. Hierfür eignet sich jedoch für die bekannten Filter nicht die Umkehr der Strom· richtung, da dabei nur die bereits farblose Substanz ah der anderen Elektrode wieder In die gefärbte Substanz umgesetzt würde.
Mit dem bekannten veränderbaren Filtern unter Verwendung von in Elektrolyt gelösten - also frei beweglichen - Indikatorsubstanzen 1st es z.B. nicht möglich, Fenster mit variierbarer optischer Dichte aufzubauen, wenn die die Farbänderungen bewirkende Substanz im stromlosen Zustand gefärbt ist.
Es sind schon optische Filter mit variierbarer optischer Dichte bekannt; diese beruhen auf einer lietallabscheidung bzw. Metallabhebung an einer der Elektroden unter der Einwirkung des elektrischen Stroms. Auch die bekannten optischen Filter mit variierbarer optischer
Dichte besitzen verschiedene Nachteile. Sie arbeiten ;
ί langsam, besitzen keine genügende Stabilität, sind nicht J vollständig reversibel und zeigen keine ausreichende Konstanz über größere FiIterflachen, so c.aß die optische Genauigkeit der damit versehenen optischen Systeme herabgepetzt wird.
C09I30/0288 . bad original^
- 3 - "l^iiiil
18*7957
Die Erfindung betrifft nun vollständig reversible optische Filter, wobei die Umkehr der Farbe, also die Änderung der spektralen optlachen Eigenschaften und/oder die Änderung der optischen Dichte des Filters durch einfaches Umpolen bei der Elektrolyse erreicht wird.
Die Erfindung betrifft somit Lichtfilter, deren optische Eigenschaften beliebig verändert werden können, indem elektrischer Strom durch einen Elektrolyt zwischen den Elektroden geleitet wird und eine Substanz vorhanden ist, die reversibel ihre optischen Eigenschaften zu ftndern vermag,und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz mit dem Elektrolyt in Berührung steht, nicht wanderungsfKhlg 1st und mit'Ionen des Elektrolyts unter Veränderung ihrer optischen Eigenschaften zu reagieren vermag. Sin erfindungsgemäßes optisches Filter ist also im wesentlichen so aufgebaut, daß zwischen den beiden Elektroden eich der Elektrolyt befindet und in Berührung mit einer oder beiden Elektroden auf der einen Seite und auf der anderen Seite mit dem Elektrolyt sich eine Hasse befindet, die durch Beaktion mit Ionen des Elektrolyts einer reversiblen Eigenschaftsänderung unter der Einwirkung des elektrischen Stroms fähig ist.
Die erfindungsgemäßen optischen Filter sind für die verschiedensten Zwecke verwendbar. Sie dienen z.B.
- 4 _ C09I30/0288 SADORtGINAt
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in vielfältigen optischen'Geräten als Filter, wobei ■it eine· Filter durch dl* "Sgllohkelt der Farbänderung bs«. Änderung der optischen Diclit: wei gehend unabhängig 1st rtfn einer Vorratshaltung für verschiedene. optische Filter bekannter Art für die einzelnen Spektralbereiche. Mit den■erfindungsgemäßen optischen Filtern lassen sich blendfreie und auch bei Nebel ausreichend lichtstarke Fahrzeugscheinwerfer herstellen. Infolge der /nderungsfähigkeit der optischen Dichte und/oder der spektralen Absorption des Filters eignet es sich für Fenster und Vorsatzgeräte in optischen, elektronenoptischen und elektronischen Geräten.
DL·· hervorragenden Ugenschaften der erfindungsges&ßen Filter werden sichergestellt durch die zwei wesentlichen Merkeale, und zwar a) nicht wänderungefähige Substanz und b) wanderungsfähige Substanz innerhalb des Elektrolyts, wobei die beiden Substanzen unter Änderung der Farbe bzw. der optischen Dichte miteinander zu reagieren vermögen. Die erfindungegemäßen optischen Filter sin<? unter den Honaal bedingungen farblos oder besitzen eine Eigenfarbe, wobei entweder diese Farbe, also die spektrale Absorption, oder die optische Dichte varriert werden
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Für die erfindungsgemäßen optischen Filter kann man ale Substanzen, die ihre optischen Eigenschaften rever-. flibel eu ändern vermögen, z.B. pH-empfindliche Substanzen wie Indikatoren, e.B. Säure-Basenindikatoren, anwenden. Als ein Beispiel seilen Phenolphthalein, malachitgrün, Chinaldinrot, o-Kreeolphthalein und Nitrophenol erwähnt.
PUr den gleichen Zweck dienen auch reduzierbare und oxydierbare Substanzen, wobei die Redoxreaktionen vollständig reversibel und mit einer Farbänderung- - also Änderung der optischen Eigenschaften - verbunden sein müssen. Beispiele hierfür sind Leukofarbstoffe, die reduziert farblos und oxydiert gefärbt sind. Hierher gehören die Bfodoxindikatoren wie Brioglaucin A1 Phenosafranin, Naphthidin, 2,2-Dipyridyleieen(II)iönen, K-phenylanthranylsäure, Triazolium- und Tetrazolium-SaIze.
Die erflndungsgemäfl in d^:i optischen Filtern zur Anwendung gelangenden änderungsfähigen Substanzen können auf verschiedene Weise nlohtwanderungsfähig gemacht wer den, z.B. als Überzug auf einer nlchtwanderungsfähigen Grundmasse. Die Moleküle dieser Substanz können auch so groß sein, dafl sie im Elektrolyt nicht zu wandern vermögen Sind de Moleküle der Substanz nicht so voluminös, so können sie an einer Wanderung dadurch gehindert werden, daß sie an ein großes, nichtwänderungsfähiges holekül an-
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gehängt werden.Dies erreicht man z.B. durch Polymerisation, so daß sich ein nichtwanderungefähikes Polyme risat mit .wiederkehrenden Resten der Substanz bildet. feel spiele sind hierfür 5-Nitrosallcylaldehydteilacetale Ton Polyvinylalkohol mit Farbumschlag im basischen hilie.u von farblos in gelb und 3I-Pormylphenolphthaleinteilacetal von Polyvlnylakohol mit Farbumschlag im basischen Milieu von farblos in rot.
Es sind jedoch auch Metalle oder metallenthaltende Verbindungen, die an einer der Elektroden verankert wer den können, geeignet. Damit kann man eine änderung der optischen Dichte oder der spektralen Absorption der
r/
erfindungsgemäßen Pilter duch die Ionenwanderung im Elektrolyt erreichen. So kann man Metellionen einer gegebenen Dichte an der Anode verankern, so daß sie bei Stromfluß nicht wanderungsfähig sind. Unter Stromfluß wandern Jedoch die Anionen-- wie Chlorid oder Sulfat - zur Anode und binden damit die dort fixierten Metallionen zu den Salzen, die ihrerseits farblos sind oder eine andere Farbe zeigen. Wird die Stromrichtung umgekehrt, so erfolgt auch eine Umkehrung der Ionenwanderung. Die Anionen wandern zurück an die andere Elektrode. So kann nan auch beispielsweise die Deckfähigkeit von Blei in der Weise ändern, daß ein Teil des Bleis in das Blei salz, z.B. Sulfat, oder das Oxyd, überführt wird.
Eine andere Gruppe von Verbindungen, die sich für die
erfindungßizemäß optischen Filter eignen, sine1 molekular
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orientierte Kunststoffolien, die durch ein Beizmittel wie E.B. Jodlde in dem Elektrolyt gefärbt werden können, wodurch dj.e Folien lichtpolarisierend werden. Durch. Umkehr der Stromrichtung erfolgt Entfärbung und damit Aufhebung der lichtpolarisierenden Eigenschaften der Kunststoffolie. Derartige Kunststoffolien sind. z.B. in der deutschen Patentanmeldung J 2? 666lX&/k2h beschrieben. .
Be 1st Also möglich, die änderung der Absorption von wanderungsfähigen Substanzen durch Reaktion mit sauren nicht wanderungsfähigen Substanzen für öen erfindungsfceiiüi.ßfn Zweck heranzuziehen, die sich mit Metallioncn zu einem Salz unterschiedlicher Deckkraft odor Farbe p-e^enüber dem Metall umsetzen. Derartige Substanzen werden noch näher erläutert.
Die Erfindung wird anhand folgender Figuren naher erläutert.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen den Aufbau von 3 Ausführun^sformen der erfindungsgemäeen Filter.
Die Fipuren k und 5 zeigen ein Fenster mit variierbarer optischer Dichte in Draufsicht und Schnitt nach 5-5 aus der Fig. V.
Die Figuren 6 und 7 zeigen die Anwendung des erfinc.imcsgemäßen optischen Filters beim Aufbau eines Fahrzeugscheinwerfers.
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.' ; 154795?
Die Figuren 8 bis Io betreffen die Anwendung der erfindungsgemäßen optischen Filter im Rahmen eines photo- . graphischen Verfahrens zur Darstellung eine· sichtbaren Bildes oder cur Bildumwandlung.
Nach Pig. 1 umfaßt das optische Filter 1 die beiden Elektroden 2, 3» die in wesentlichen lichtdurchlässig, zumindest jedoch durchscheinend, sein müssen. Auf der einen, hler der Elektrode J1 befindet sich eine Schicht k aus einer nichtwanderungsfähigen Substanz. Der Elektrolyt dient zur elektrolyt!sehen Verbindung der Elektroden. Als Elektroden 2, 3 kann man alle durchsichtigen Elektroden bekannter Art anwenden, z.B. ein durchsichtiges Material
n/ alt einer dünnen Schicht eines leiteden Metalls wie Gold, feinmaschige Netze aus Edelmetall oder elektrisch leitendes Glas ("Kesa", ■Electrapane", das ist ein elektrisch leitendes Glas, welches mit einem durchsichtigen leitenden Oxydfilm mit einer Schichtdicke von etwa 5/U versehen ist).
Der Elektrolyt 5 enthält zumindest eine Lösung einer ionisierten Substanz wie ein anorganisches Chlorid oder Sulfat, deren Ionen bei Stromfluf- -ie f-ewünechte änderung der Deckfähigkeit oder der spektralen Absorption der Substanz ^ hervorzurufen vermögen. Dae Lösungsmittel kann Wasser oder eine organische Flüssigkeit wie Propylenglykol oder ein LoBunfesmittelgemisch sein. Gegebenenfalls kann der Elektrolyt auch Verdickungsmittel wie Carboxy-
-,· C09830/0288 BAD ORIGINAL ο -
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methylcellulose oder Kydroxyäthylcellulose zur Einstellung der gewünschten Viskosität enthalten.
Die Elektroden 2, 3 sind über die Anschlüsse 6,7 mit einer Stromquelle 8 verbunden. In diesem Batterie-Stromkreis kann sich ein Regelwiderstand 9 befinden. 2um Anschluß der Zelle an die Stromquelle dient der Umschalter lo. Steht der Schalter Io in der in Fig. 1 gezeigten Stellung, also "AUF", im Kontakt mit 10a, so fließt Strom aus der Batterie 8 über Leitung 6 zur Elektrode 2r durch den Elektrolyt 5, zur Elektrode 3 und über Leitung 7, KoQtHlCt lob zur Stromquelle. Im Bereich der Elektrode 2 stellt sich ein saures Milieu ein, in welchem Oxydationsreaktionen ablaufen können. Im Bereich der Elektrode 3 stellt sich ein alkalisches Milieu ein, in welchem Reduktionsreaktionen ablaufen können. Ist in der Schicht ^ das nichtwanderungsfähige Material ein Säure-Base-Indikator, der im sauren Bereich farblos und im basischen Bereich gefärbt ist, erhält man bei Stromfluß im Sinne der Fi£.. ein Farbfilter. Wird der Schalter Io umgelegt und damit die Stromrichtung geändert, also "AB", so wird sich en der Elektrode 3 das saure Milieu und an der Elektrode 2 das alkalische Milieu einsbellen. Die Substanz in der Schicht k wird entfärbt vierden.
Die Stromrichtunp; kann manuell eingestellt werden, han kann jedoch auch, wie durch die Nebenfigur 1 an^e—
- Io. -CI09830/0288 BAD
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deutet, die Stronrlchtung automatisch steuern. In einea Stromkrele befindet tion die Spule 11 mit Photocell« 12,. Stromquelle^13 und Widerstand l4 ait entsprechenden Vtrbindungeleitungen. In bekannter Weise steuert die Photozelle 12 den durch die Spule 11 fließenden Strom. Wenn die Photozelle 12 relativ schwache Lichtintensität •ufnioBt, so wird die Spule 11 Sohalter Io auf die Position "AB", und im Falle von hohen Lichteinfall auf die Photoselle 12 wird der Schalter in die Stellung "AUF" geschaltet. Der Schalter 1st mit einer mechanischen Anstellung verbunden, so dafi er in die Stellung "AB" zurückgeholt wird, wenn die auf die Zelle 12 einfallende Lichtintensität sich vermindert.
Der für die Änderung der spektralen Eigenschaften des Filters erforderliche Strom kann natürlich variieren und hängt ab von den einzelnen Substanzen, die sich in dem System befinden. Die erforderliche Spannung läßt sich in einfacher Welse auf übliche Art ermitteln.
Wird z.B. ein 5-Nitrosalicylaldehydteilacetal von Polyvinylalkohol als nichtwanderungsfähige Substanz angewandt, so 1st eine Spannung von 1,5 V erforderlich. Selbstverständlich hängt die Geschwindigkeit der Farbänderung, zumindest teilweise, von der angewandten Spannung ab; die Farbänderungspeschwind!gkelt ist wenigstens teilweise proportional der Spannung, mit anderen
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Worten wird bei geringer Spannung die Geschwindigkeit der Farbänderung geringer sein als bei höheren Spannungen· Mit des oben erwähnten nichtwenderungefähigen Material ist z.B. eine Strondlchte von 5 A.iec/cm erforderlich, um eine optische Dichte von 1 zu erhalten.
Auch die leitfähigkeit der Elektroden beeinflußt in gewissem Maße die Geschwindigkeit der Farbänderung.
Bei hohen Spannungen würde das System durch Hydrolyse oder Elektrolyse mit Gasentwicklung und/oder Veränderung der Elektroden gestört werden; in diesem Fall müssen die Ionen, bevor es zu einer Gasentwicklung en den Elektroden kommt, abgefangen oder inaktiviert werden. Dazu eignen sich z.B. Ionenaustauscherharze, die vorzugsweise in wesentlichen farblos sind, z.B. basische Austauscherharze mit aliphatischen Aminogruppen für die Anode zum Abfangen von zuwandernden Anionen; bei Umkehr der Stromrichtung werden diese Anionen wieder freigesetzt und wandern zu der anderen Elektrode. Wenn f.ewünscht, kann man ein oder beide Ionenaustauscherharze für die Elektroden mit gleicher oder unterschiedlicher Farbe anwenden. Verwendbar Bind handelsübliche Austauscherharze.
Wie oben bereits erwähnt, reagiert die nichtwanderungsfähige Substanz mit der wanderfählgen Substanz im Elektrolyt, wodurch eine inderung der optischen Eigenschaften des Filters erreicht wird. Dieser Vorgang wird
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anhand- der Pig. 1 näher erläutert. Enthält die Schicht eine nientwänderungefähige Substanz in Form einer Säur«
-säure/
wie eineSuIfon, so kann sie mit Hilfe eines Polymeren, welcher die Säuregruppen trägt, an der Elektrode 3 fixiert lein. An der Elektrode 2 kann ein Polymer mit
baeichen Gruppen, e.B. Aminogruppen, vorliegen. Der Elektrolyt 5 enthält eine Lösung eines ionisierten rtetallealzeβ, z.B. von Blei, wie man es üblicherweise in der Galvanotechnik anwendet. Bei Stromdurchgang in einer solchen Sichtung, daß die Elektrode 2 die Kathode ist, wandern die Metallionen an die Kathode und werden als freies Metall unter Ausbildung eines Lichtfilters abgeschieden. Bei Umkehr der Stromrichtung löst sieh das Metall und die Metallionen wandern zu der Elektrode 3» wo es mit der Substanz k unter Bildung eines z.B. farblosen Salzes reagiert, welches andere Spektraleigenschaften besitzt als das freie Metall. Die Abscheidung von Metall unter Ausbildung einer Filterschicht hängt somit von der Stromrichtung ab.
Sine Abwandlung des optischen Filters nach Flg. 1 ist dadurch möglich, daß beiden Elektroden-eine Schicht von nichtwanderungsfähinem Material zugeordnet ist. Selbstverständlich kann man auch an einer Elektrode mehrere nichtwanrierungsfähige Substanzen, vorzugsweise unterschiedlicher spektraler Eigenschaften, anwenden. Die nlchtwanderungsfähigen Substanzen können auf der einen Seite auf einem undurchlässigen, durchsichtigen Träger
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fixiert sein. Er kann z.B. aus Glas bestehen und auf einer der Elektroden aufliegen, so daß die Ionen des Elektrolyts nur von einer Seite en die nichtwänderung·- fähige Substanz kommen können.
In Fig. 2 sind zwei Schichten nichtwanderungsfähigen Materials 4, Ίο an den beiden Elektroden 2, 3 gezeigt. Diese Substanzen können gleiche oder unterschiedliche optische Eigenschaften besitzen,, d.h. sie können gleiche oder unterschiedliche Farbe haben. Ein solches System gestattet eine bessere Stromausbeute gegenüber der einfachen Ausführungsform nach Fig. 1.
Soll ein variables Hotfilter aufgebaut werden, also ein Filter, welches mit der Stromrichtung seine Farbe zwischen farblos und rot zu ändern vermag, so kann die Substanz Ί eine pH-empfindliche Verbindung sein, welche in saurem Milieu farblos und in alkalischem Milieu rot ist. In gleicher Weise eignet sich ein Leukofarbstoff, der in oxydiertem Zustand farblos und in reduziertem Zuetand rot ist. Die Substanz ^o kann dann ein pK-empfindlicher Stoff sein, der in alkalischem Milieu farblos und in eaurem Milieu rot ist.
Wird Strom in der einen Richtung durch die Zelle geleitet, so sind beide Substanzen 4, ^o farblos,und das Filter ist hell; in der anderen Stromrichtun£, - wenn (He Elektrode 2 die Anode und die Elektrode 3 die Kathode ist
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werden beide Substanzen 4, 4o rot. Man erhält eine* rotes Filter, dessen Transparenz eine Punktion der beiden nichtwandepyngafSMgen Substanzen ist.
Die bisher besprochenen optischen Filter nach der Erfindung haben parallel zueinander angeordnete Elektroden 2, 3. Es ist jedoch auch möglich, eine andere Anordnung vorzusehen, z.B. senkrecht zueinander oder eine Elektrode um di· andere gewickelt, wobei sich der Elektrolyt in des Zwischenraum befindet. Zur Begrenzung des Elektrolyts körnen in den erforderlichen Fällen durch» sichtige Materialien dienen. Selbstverständlich kann man auch mehrere Elektroden in einem optischen System anwenden.
Figo 3 "Oigt eine Abwandlung des erfindun^sgenäßen optischen Filters mit 3 Elektroden, wobei die beiden Elektroden 2, 2a zueinander parallel sind und auf gleichem Potential gehalten werden, wohingegen die dritte Elektrode 3 im wesentlichen senkrecht zu den beiden Elektroden steht und damit «ttSerhelb des Strahlendurchgangs durch die Pilterflach« liegt. Die Schaltung dieser Elektroden geschieht ähnlich wie in Pie. 1 angedeutet. Die Elektroden 2; 2a sind über die Leitungen 6, 6a und die Elektrode 3 über Leitung 7 mit der Stromquelle verbunden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Filters ergibt sich eine Vielfalt von Variationsmöglichkeiten
BAD
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lediglich durch Steuerung des Strome. Bei einem optischen System auf der Basis von Pig. 2 mit !"..Umsichtlion ihrer optischenjttgenechaften gleichen Substanzen. 4, bos z.B. eine pH-empfindliche Substanz, die im sauren iiilieu farblos und im alkalischen Milieu gefärbt ist, sind bei einer Strotnrlchtung die Elektroden 2, 2a Anoden und die Substanzen U- und 4o farblos, bei umgekehrter Stromrichtung die Elektroden 2, 2a Kathoden und die Substanzen ^1 ^o gleich gefärbt,
OLe Verdrahtung einer Zelle nach Pig. 3 kann so erfolgen, daÄ die Elektroden 2» 2& wahlweise gleichzeitig oder einzeln in Betrieb sind. Auf diese Weise erhält man ein optisches Filter auch hinsichtlich der Dichte variierbar nur dadurch, daß eine der Elektroden ausgeschaltet wird. Diese Schaltung kenn selbstverständlich von Kand oder auch automatisch über Llchtsteuergeräte erfolgen. . -
Bei unterschiedlichen Substanzen 4, ko, z.B. farblos in dem einen Milieu und unterschiedliche optische Eigenschaften in den» anderen HiHeu, erreicht man mit einer solchen Zelle drei unterschiedlich gefärbte Filter. Sind die beiden Elektroden 2, 2a mit den gefärbten Substanzen 4, l+ο verbunden, so erhält man ein optisches Filter, in welchem die Spektraleigenschaften der beiden Substanzen addiert sind. Durch Abschaltung der einen oder der anderen
- 16 - bad ORIGINAL 009·30/02·β
.16.
' ' ' - 154795Τ
Elektrode 2, 2a erhält man ein opti«eheβ Filter auf Batit der den Elektroden 2 bzw. 2a zugeordneten farbftndernden Substanzen k bzw.
Ein solches Filter ist besondere geeignet für die automatische Pilttrkorrektur in der Farbphotographie, z.B. als Filter, welches automatisch nach blau verschiebt für Aufnahmen bei Kunstlicht und welches gegen gelb verschiebt bei Tageslicht oder unter freiem Himmel.
DIt erflndungsgenäfien optischen Filter eignen sich / auch als Fenster mit variierbarer Dichte für die Steuerung des Liohtelnfalls in einen Baum oder in einen Behälter. So kann swn die in einen Baum einfallende Sonnenlichtmenge, um eine Blendung oder Überbeanspruchung des Auges durch plötzliche Heiligkeiteänderungen zu verhindern, dealt konstant halten. Bei maximaler Helligkeit wird maximale Stromstärke für die Änderung des Filters , zu maximaler Lichtabeorption erforderlich sein* Umgekehrt wird minimale Helligkeit geringe Stromstärke nötig machen. Die erfindungsgemäeen optischen Filter können in großen Flächen als Fenster hergestellt werden. Derartige Fenster sind In den Figuren M- und 5 näher erläutert. Ein solches', seine optische Dichte änderndes Fenster weist einen Bahnten 19 aus nichtleitendem material wie Holz auf, welcher das erfindungegeroäße Filter 1 umschließt. Dieses 1st beidseitig abgedeckt mit durchslhtigen nichtleiten-
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den Platten 2o aus Glas oder Kunststoff. Über den Bahraen erfolgt der Stroraanschluß zu dem optischen Filter 1.
Die Platten 2o und das optische Filter 1 können oben und unten miteinander verbunden sein, z.B. mit Hilfe eines Klebers. In den Rahmen 19 kann man ein oder mehrere optische Filter im Sinne der Erfindung einbringen. Diese können gleiche oder unterschiedliche optische Eigenschaften haben. Zwecknäeigerweise wird zwischen den optischen Filtern ein Zwischenraum gelassen.
Mit einer solchen Anordnung läßt sich in einfacher Meise der Lichteinfall in z.B. einen Baum steuern. Das erflndungsgemäße optische Filter in der Ausbildungsform eines hinsichtlich der optischen Dichte veränderbaren Fensters eignet sich z.B. anstelle von Blenden in einer SC Kamera. Auf diese Weise ist es möglich, phötoempfindliches Material über einen weiteren Bereich von Lichtintensität zu belichten, als dies bisher möglich war.
Das erfindungsgemäße optische Filter eignet sich auch ganz besonders zum Aufbau von blendfreien und für Nebel geeigneten ScheinwerfernfUr Fahrzeuge. Durch das erfindungsgemäße optische Filter läßt sich ein solcher Scheinwerfer mit normaler Lichtstärke betreiben und durch einfache Umkehrung der Stromrichtung in einen blendfreien bzw* Nebelscheinwerfer verwandeln. Diese Umstellung kann von Hand oder automatisch gesteuert über eine photo-
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elektrische Zelle erfolgen. Ein solcher Fahrzeugscheinwerfer ist in den Figuren 6, 7 näher gezeigt. Das Scheinwerfergehäuse 21 ist mit der Lampe 22 und dem Reflektor ausgestattet. Hinter der Glasscheibe 24- befindet sich daa erfindungegemäße Filter 1 in einer Fassung 25» versehen mit der erforderlichen Stromzuführung. Bei normalem Betrieb des Scheinwerfers ist die nichtwanderungsfähige Substanz des Filters 1 farblos, bei Umschaltung der Stromrichtung jedoch gefärbt. In diesem Fall wird man orange oder bernsteinfarbig bevorzugen.
Das erfindungsgemäße optische Filter eignet sich auch in der Phototechnik, z.B. in Kopierlampen.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen optischen Filter ist in den Figuren 8 bis 10 gezeigt. Das Photomaterial nach Figur 8 ist aufgebaut aus einer durchsichtigen Elektrode 2 mit Elektrodenanschluß 6, anliegend eine photoleitende Schicht 26, dann die Schicht des Elektrolyten 5, schließlich eine Schicht eines nichtwanderungsfähigen Materials 4, anliegend an einer zweiten Elektrode 3 mit Elektrodenanschluß 7 im Sinne der optischen Filter nach der Erfindung. Bei der Schicht 26 handelt es sich um ein Material, das in seiner Querrichtung nur unter lichteinfall elektrisch leitend ist. Diese Stoffe sind an sich bekannt» Es handelt sich dabei zum Beispiel um Cadmiumsulfid, Zinkoxyd und Selen.
Die Anwendung des Photomaterials aus Figur 8 ist 009830/0288
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in Figur 9 gezeigt. Es wird über ejuss Vorlage 28 mit lichtdurchlässigen Bereichen 28a und lielitimdurehlässigen Bereichen 28b mit Hilfe der Lampe 27 belichtet. Im Sinne der Vorlage 28 wird unter dem Lichteinfall die Schicht 26 innerhalb der Bereiche 26a elektrisch leitend, bleibt jedoch innerhalb der Bereiche 26b isolierend. Durch diese bildgerechte Leitfähigkeitsverteilung kann man auf folgende Weise ein sichtbares Bild erhalten.
Wird nun an die erfindungsgemäße Anordnung Spannung angelegt, so wandern Ionen in dem Elektrolyt entsprechend den leitenden Bereichen 26a der photoleitenden Schicht 26 und bewirken damit eine bildgerechte Veränderung 4a der optischen Eigenschaften in der Schicht 4, wohingegen die Bereiche 4b unverändert bleiben. Ist die nichtwanderungsfähige Substanz 4 gefärbt, so findet ein bildgerechtes Ausbleichen der Bereiche 4a statt. Man erhält auf diese Weise ein Positiv. Ist die nichtwanderungsfähige Substanz 4 durchsichtig oder mit geringer Deckfähigkeit und wird sie bei Stromdurchgang gefärbt oder erhält hohe Deckkraft, so erhält man ein Negativ.
Nach dem Aufbau des Bildes kann man das System weiter unter Strom belassen oder auch den Strom abschalten und das Bild als Dia durch die Elektrode 3 betrachten.
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Ist das Material 4 ein molekularorientierter Kunststoff, so erhält man ein polarisierendes Bild, mit welchem besondere optische Effekte erhalten werden
können. Derartige Bilder eignen sich zum Beispiel für Werbung und Reklame. So kann man ein periodisch wiederkehrendes Bild durch An- und Abschalten des Stromes erzeugen. Um das Bild in Draufsicht betrachten zu können, kann man die Elektrode 3 mit einer reflektierenden Schicht ιz.B.Metall, hinterlegen. Auch kann man zwischen der Elektrode 3 und der photoleitenden Schicht 26 eine lichtabsorbierende Schicht anordnen, um einen Lichteinfall von hinten, also über die Elektrode 3, zu vermeiden. Auch kann man zur Vermeidung von lichteinfall von der Rückseite her oder auch zur Betrachtung in Draufsicht von oben ein deckendes Pigment wie Ruß im Elektrolyt vorsehen.
Selbstverständlich läßt sich dieses Bild auf übliche Weise betrachten, projizieren und vergrößern.
Ein Vorteil dieser Bilder besteht oft darin, daß es jederzeit gelöscht werden kann. Dies geschieht durch eine Gesamtbelichtung der Schicht 26. In diesem Pail kann die Stromrichtung beibehalten werden. Dieses Löschen mit Gesamtbelichtung kann auch unter Stromumkehr erfolgen, so daß es zu einem Farbwechsel der gesamten Einheit kommt. Das nächste Bild wird dann in umgekehrtem Farbwechsel aufgebaut. Auf diese Weise lassen sich optische Effekte mit einem Wechsel von
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hell - dunkel bzw.zwei Farben beliebig oft erreichen. Man kann also einen beliebigen Wechsel von Negativ zu Positiv und umgekehrt vornehmen. Durch Belichtung über unterschiedliche Vorlagen können so auch Bewegungseffekte vorgetäuscht werden.
Figur 10 zeigt nun die Anwendung der erfindungsgemäßen variablen Lichtfilter mit 2 nichtwanderungsfähigen Substanzen 4» 44) für die Anwendungsgebiete, wie sie an Hand der Figur 9 erläutert worden sind. Nach dieser Ausführungsform lassen sich Reklame- und Werbeanlagen herstellen, die einen periodischen Wechsel der Bilder über zwei Farben — z.B.gelb, rot - gestatten. Diese Systeme lassen sich auch in der Farbfernsehtechnik anwenden, um die Anzahl der erforderlichen Farbfilter für mehrfarbige Fernsehbilder zu verringern.
Patentansprüche
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Lichtfilter mit reversibel änderbaren optischen Eigenschaften mit einem Elektrolyt zwischen den Elektroden und einer Substanz, die bei der Elektrolyse ihre spektrale Absorption und/oder optische Dichte reversibel zu andern vermag, dadurch gekennzeichnet , daß diese
    i/ Substanz nicht wände runge fähfe ist und unter «nderun; lh· per optischen Eigenschaften mit den Ionen des Elektrolyts zu reagieren vermag.
    2. Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Substanz ein pH-empfindlicher Indikator oder ein Leukofarbstoff ist.
    3· Lichtfilter nach Anspruch 1 oder 2t dadurch g" e -kennseich, net , daß eine oder mehrere Substanzen an einer oder beiden Elektroden anliegen.
    b. Lichtfilter nach Anspruch 1 oder 31 dadurch &· e -. kennzeichnet , daß die Substanz ein net all ist, das bei entgegengesetzter Stronrichtunt zu einer nicht oder ander· gefärbten Verbindung gelöst werden kann.
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    5. lichtfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf gleichem Potential arbeitende Elektroden parallel zueinander und durch den Elektrolyt und der nicht wanderungsfähigen Substanz voneinander trennt und die andere Elektrode außerhalb des Strahlendurchgangsbereichs des Filters angeordnet ist.
    6. Verwendung der lichtfilter nach Anspruch 1 bis 5 in der Phototechnik, Reprotechnik, Fernsehtechnik.
    7. Verwendung der lichtfilter nach Anspruch 1 bis 5 als Fenster oder in Fahrzeugscheinwerfern für blendfreies Licht.
    8. Verwendung der Lichtfilter nach Anspruch 1 bis 5 in Verbindung mit einer photoleitenden Schicht für Positiv- oder Negativbilder, die beliebig löschbar oder zwischen Positiv und Negativ wechselbar bzw. zwischen zwei Farben oder optischen Dichten änderbar sind,
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