DE1547957B2

DE1547957B2 - Reversibel veränderbare optische Filter

Info

Publication number: DE1547957B2
Application number: DE1965I0027665
Authority: DE
Inventors: Howard Gardner Weston Mass. Rogers (VSt.A)
Original assignee: International Polaroid Corp.. Jersey City, NJ. (V.St.A.)
Priority date: 1964-03-09
Filing date: 1965-03-09
Publication date: 1971-01-07
Also published as: US3443859A; BE660831A; DE1547957A1; GB1105515A; FR1438334A

Description

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Die Erfindung betrifft Lichtfilter mit reversibel Elektrolyt sich eine Masse befindet, die durch Reveränderbaren optischen Eigenschaften mit einem aktion mit Ionen des Elektrolyten einer reversiblen Elektrolyt zwischen den Elektroden und einer Sub- Eigenschaftsänderung unter der Einwirkung des elekstanz, die bei der Elektrolyse ihre spektrale Absorp- irischen Stroms fähig ist.

tion und/oder optische Dichte reversibel zu ändern 5 Die erfindungsgemäßen optischen Filter sind für

vermag. die verschiedensten Zwecke verwendbar. Sie dienen

Es sind bereits elektrochemisch veränderbare z. B. in vielfältigen optischen Geräten als Filter, wo-

Farbfilter bekannt, bei welchen sich in einer Küvette bei man mit einem Filter durch die Möglichkeit der

eine Flüssigkeit befindet, die unter Stromeinwirkung Farbänderung bzw. Änderung der optischen Dichte

ihre Farbe zu ändern bzw. Farbe anzunehmen oder io weitgehend unabhängig ist von einer Vorratshaltung

zu verlieren vermag. Diese Farbänderungen beruhen für verschiedene optische Filter bekannter Art für

auf einer Änderung des pH-Wertes des Elektrolyten; die einzelnen Spektralbereiche. Mit den erfindungs-

die veränderbaren Substanzen sind daher pH-emp- gemäßen optischen Filtern lassen sich blendfreie und

findliche Indikatoren wie Phenolphthalein. Sie sind auch bei Nebel ausreichend lichtstarke Fahrzeug-

bei Stromfluß in dem Elektrolyt frei beweglich. Dies 15 scheinwerfer herstellen. Infolge der Änderungsfähig-

hat verschiedene Nachteile. Ist nämlich die Substanz keit der optischen Dichte und/oder der spektralen

in Lösung farblos wie Phenolphthalein, so bildet sich Absorption des Filters eignet es sich für Fenster und

an der Elektrode die gefärbte Verbindung. Zur Rück- Vorsatzgeräte in optischen, elektronenoptischen und

führung der gefärbten Verbindung in die farblose elektronischen Geräten.

wird der Strom abgeschaltet. Viele Substanzen keh- 20 Die hervorragenden Eigenschaften der erfindungs-

ren jedoch dadurch nicht vollständig oder in nicht gemäßen Filter werden sichergestellt durch die zwei

ausreichend kurzer Zeit wieder in ihren Ursprung- wesentlichen Merkmale, und zwar a) nicht wande-

lichen Farbzustand, also im Beispielsfalle farblos, rungsfähige Substanz und b) wanderungsfähige Sub-

zurück. Um die Rückkehr vollständig reversibel zu stanz innerhalb des Elektrolyts, wobei die beiden

gestalten bzw. die Umwandlungszeit in tragbaren 25 Substanzen unter Änderung der Farbe bzw. der op-

Grenzen zu halten, sind gesonderte Maßnahmen er- tischen Dichte miteinander zu reagieren vermögen,

forderlich. Hierfür eignet sich jedoch für die be- Die erfindungsgemäßen optischen Filter sind unter

kannten Filter nicht die Umkehr der Stromrichtung, den Normalbedingungen farblos oder besitzen eine

da dabei nur die bereits farblose Substanz an der Eigenfarbe, wobei entweder diese Farbe, also die

anderen Elektrode wieder in die gefärbte Substanz 30 spektrale Absorption, oder die optische Dichte va-

umgesetzt würde. riiert werden kann.

Mit den bekannten veränderbaren Filtern unter Für die erfindungsgemäßen optischen Filter kann Verwendung von im Elektrolyt gelösten — also frei man als Substanzen, die ihre optischen Eigenschaften beweglichen — Indikatorsubstanzen ist es z. B. nicht reversibel zu ändern vermögen, z. B. pH-empfindmöglich, Fenster mit variierbarer optischer Dichte 35 liehe Substanzen wie Indikatoren, z. B. Säure-Basenaufzubauen, wenn die die Farbänderungen bewir- Indikatoren, anwenden. Als ein Beispiel seien kende Substanz im stromlosen Zustand gefärbt ist. Phenolphthalein, Malachitgrün, Chinaldinrot, o-Kre-

Es sind schon optische Filter mit variierbarer op- solphthalein und Nitrophenol erwähnt,
tischer Dichte bekannt; diese beruhen auf einer Me- Für den gleichen Zweck dienen auch reduzierbare tallabscheidung bzw. Metallabhebung an einer der 40 und oxydierbare Substanzen, wobei die Redoxreak-Elektroden unter der Einwirkung des elektrischen tionen vollständig reversibel und mit einer Farb-Stroms. Auch die bekannten optischen Filter mit änderung — also Änderung der optischen Eigenvariierbarer optischer Dichte besitzen verschiedene schäften — verbunden sein müssen. Beispiele hier-Nachteile. Sie arbeiten langsam, besitzen keine ge- für sind Leukofarbstoffe, die reduziert farblos und nügende Stabilität, sind nicht vollständig reversibel 45 oxydiert gefärbt sind. Hierher gehören die Redox- und zeigen keine ausreichende Konstanz über größere Indikatoren wie Erioglaucin A, Phenosafranin, Filterflächen, so daß die optische Genauigkeit der Naphthidin, 2,2-Dipyridyleisen(II)-ionen, N-Phenyldamit versehenen optischen Systeme herabgesetzt anthranylsäure, Triazolium- und Tetrazoliumsalze. wird. Die erfindungsgemäß 'in den optischen Filtern zur

Die Erfindung betrifft nun vollständig reversible 50 Anwendung gelangenden änderungsfähigen Substan-

optische Filter, wobei die Umkehr der Farbe, also zen können auf verschiedene Weise nichtwanderungs-

die Änderung der spektralen optischen Eigenschaften fähig gemacht werden, z. B. als Überzug auf einer

und/oder die Änderung der optischen Dichte des nichtwanderungsfähigen Grundmasse. Die Moleküle

Filters durch einfaches Umpolen bei der Elektrolyse dieser Substanz können auch so groß sein, daß sie

erreicht wird. 55 im Elektrolyt nicht zu wandern vermögen. Sind die

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Moleküle der Substanz nicht so voluminös, so kön-

Lichtfiltern der eingangs genannten Art die optischen nen sie an einer Wanderung dadurch gehindert wer-

Eigenschaften beliebig veränderbar zu machen. Diese den, daß sie an ein großes, nichtwanderungsfähiges

Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Molekül angehängt werden. Dies erreicht man z. B.

die Substanz mit dem Elektrolyt in Berührung steht, 60 durch Polymerisation, so daß sich ein nichtwande-

nicht wanderungsfähig ist und mit Ionen des Elektro- rungsfähiges Polymerisat mit wiederkehrenden

lyten unter Veränderung ihrer optischen Eigenschaf- Resten der Substanz bildet. Beispiele sind hierfür

ten zu reagieren vermag. 5-Nitrosalicylaldehydteilacetale von Polyvinylalkohol

Ein erfindungsgemäßes optisches Filter ist also mit Farbumschlag im basischen Milieu von farblos

im wesentlichen so aufgebaut, daß zwischen den bei- 65 i_n gelb und S'-Formylphenolphthaleinteilacetal von

den Elektroden sich der Elektrolyt befindet und in Polyvinylalkohol mit Farbumschlag im basischen

Berührung mit einer oder beiden Elektroden auf Milieu von farblos in rot.

der einen Seite und auf der anderen Seite mit dem Es sind jedoch zweckmäßig auch Metalle oder

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metallhaltende Verbindungen, die an einer der Elek- gewünschte Änderung der Deckfähigkeit oder der troden verankert werden können, geeignet. Damit spektralen Absorption der Substanz 4 hervorzurufen kann man eine Änderung der optischen Dichte oder vermögen. Das Lösungsmittel kann Wasser oder eine der spektralen Absorption der erfindungsgemäßen organische Flüssigkeit wie Propylenglykol oder ein Filter durch die Ionenwanderung im Elektrolyt er- 5 Lösungsmittelgemisch sein. Gegebenenfalls kann der reichen. So kann man Metallionen einer gegebenen Elektrolyt auch Verdickungsmittel wie Carboxy-Dichte an der Anode verankern, so daß sie bei methylcellulose oder Hydroxyäthylcellulose zur Ein-Stromfluß nicht wanderungsfähig sind. Unter Strom- stellung der gewünschten Viskosität enthalten,
fluß wandern jedoch die Anionen — wie Chlorid Die Elektroden 2, 3 sind über die Anschlüsse 6, 7 oder Sulfat — zur Anode und binden damit die dort io mit einer Stromquelle 8 verbunden. In diesem Batfixierten Metallionen zu den Salzen, die ihrerseits teriestromkreis kann sich ein Regelwiderstand 9 befarblos sind oder eine andere Farbe zeigen. Wird finden. Zum Anschluß der Zelle an die Stromquelle die Stromrichtung umgekehrt, so erfolgt auch eine dient der Umschalter 10. Steht der Schalter 10 in Umkehrung der Ionenwanderung. Die Anionen wan- der in Fig. 1 gezeigten Stellung, also »AUF«, im dem zurück an die andere Elektrode. So kann man 15 Kontakt mit 10 a, so fließt Strom aus der Batterie 8 auch beispielsweise die Deckfähigkeit von Blei in über Leitung 6 zur Elektrode 2, durch den Elektroder Weise ändern, daß ein Teil des Bleis in das Blei- lyt 5, zur Elektrode 3 und über Leitung 7, Kontakt salz, z. B. Sulfat, oder das Oxid übergeführt wird. 10 b zur Stromquelle. Im Bereich der Elektrode 2

Eine andere Gruppe von Verbindungen, die sich stellt sich ein saures Milieu ein, in welchem Oxyda-

zweckmäßig für die erfindungsgemäßen optischen 20 tionsreaktionen ablaufen können. Im Bereich der

Filter eignen, sind molekular orientierte Kunststoff- Elektrode 3 stellt sich ein alkalisches Milieu ein, in

folien, die durch ein Beizmittel wie z. B. Jodide in welchem Reduktionsreaktionen ablaufen können. Ist

dem Elektrolyt gefärbt werden können, wodurch die in der Schicht 4 das nichtwanderungsfähige Material

Folien lichtpolarisierend werden. Durch Umkehr der ein Säure-Base-Indikator, der im sauren Bereich

Stromrichtung erfolgt Entfärbung und damit Auf- 25 farblos und im basischen Bereich gefärbt ist, erhält

hebung der lichtpolarisierenden Eigenschaften der man bei Stromfluß im Sinne der F i g. 1 ein Farb-

Kunststoffolie. Derartige Kunststoffolien sind z. B. filter. Wird der Schalter 10 umgelegt und damit die

in der deutschen Patentschrift 1 233 164 beschrieben. Stromrichtung geändert, also »AB«, so wird sich an

Es ist also möglich, die Änderung der Absorption der Elektrode 3 das saure Milieu und an der Elek-

von wanderungsfähigen Substanzen durch Reaktion 30 trode 2 das alkalische Milieu einstellen. Die Substanz

mit sauren, nichtwanderungsfähigen Substanzen für in der Schicht 4 wird entfärbt werden,

den erfindungsgemäßen Zweck heranzuziehen, die Die Stromrichtung kann manuell eingestellt wer-

sich mit Metallionen zu einem Salz unterschiedlicher den. Man kann jedoch auch, wie durch die Neben-

Deckkraft oder Farbe gegenüber dem Metall um- figur 1 angedeutet, die Stromrichtung automatisch

setzen. Derartige Substanzen werden noch näher er- 35 steuern. In einem Stromkreis befindet sich die Spule

läutert. 11 mit Photozelle 12, Stromquelle 13 und Wider-

Der Erfindungsgegenstand wird in der Zeichnung stand 14 mit entsprechenden Verbindungsleitungen,

beispielsweise erläutert. - In bekannter Weise steuert die Photozelle 12 den

F i g. 1 bis 3 zeigen den Aufbau von drei Ausfüh- durch die Spule 11 fließenden Strom. Wenn die

rungsformen der erfindungsgemäßen Filter; 40 Photozelle 12 relativ schwache Lichtintensität auf-

F i g. 4 und 5 zeigen ein Fenster mit variierbarer nimmt, so wird die Spule 11 Schalter 10 auf die

optischer Dichte in Draufsicht und Schnitt nach 5-5 Position »AB« und im Falle von hohem Lichteinfall

aus der Fig. 4; auf die Photozelle 12 wird der Schalter in die Stel-

Fig. 6 und 7 zeigen die Anwendung des erfin- lung »AUF« geschaltet. Der Schalter ist mit einer

dungsgemäßen optischen Filters beim Aufbau eines 45 mechanischen Anstellung verbunden, so daß er in

Fahrzeugscheinwerfers; , die Stellung »AB« zurückgeholt wird, wenn die auf

F i g. 8 bis 10 betreffen die Anwendung der erfin- die Zelle 12 einfallende Lichtintensität sich ver-

dungsgemäßen optischen Filter im Rahmen eines mindert.

photographischen Verfahrens zur Darstellung eines Der für die Änderung der spektralen Eigenschaften

sichtbaren Bildes oder zur Bildumwandlung. 5° des Filters erforderliche Strom kann natürlich vari-

Nach F i g. 1 umfaßt das optische Filter 1 die bei- ieren und hängt ab von den einzelnen Substanzen,

den Elektroden 2, 3, die im wesentlichen lichtdurch- die sich in dem System befinden. Die erforderliche

lässig, zumindest jedoch durchscheinend sein müssen. Spannung läßt sich in einfacher Weise auf übliche

Auf der einen, hier der Elektrode 3, befindet sich Art ermitteln.

eine Schicht 4 aus einer nichtwanderungsfähigen Sub- 55 Wird z. B. ein 5-Nitrosalicylaldehydteilacetal von stanz. Der Elektrolyt 5 dient zur elektrolytischen Polyvinylalkohol als nichtwanderungsfähige Substanz Verbindung der Elektroden. Als Elektroden 2, 3 angewandt, so ist eine Spannung von 1,5 V erforderkann man alle durchsichtigen Elektroden bekannter Hch. Selbstverständlich hängt die Geschwindigkeit Art anwenden, z. B. ein durchsichtiges Material mit der Farbänderung, zumindest teilweise, von der aneiner dünnen Schicht eines leitenden Metalls wie ^6o gewandten Spannung ab; die Farbänderungs-GoId, feinmaschige Netze aus Edelmetall oder elek- geschwindigkeit ist wenigstens teilweise proportional trisch leitendes Glas (»Nesa«, »Electrapane«, das ist der Spannung, mit anderen Worten wird bei geringer ein elektrisch leitendes Glas, welches mit einem Spannung die Geschwindigkeit der Farbänderung durchsichtigen leitenden Oxydfilm mit einer Schicht- geringer sein als bei höheren Spannungen. Mit dem dicke von etwa 5 μ versehen ist). ⁶5 obenerwähnten nichtwanderungsfähigen Material ist

Der Elektrolyt 5 enthält zumindest eine Lösung z. B. eine Stromdichte von 5 A · sec/cm² erforderlich,

einer ionisierten Substanz wie ein anorganisches um eine optische Dichte von 1 zu erhalten.

Chlorid oder Sulfat, deren Ionen bei Stromfluß die Auch die Leitfähigkeit der Elektroden beeinflußt

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in gewissem Maße die Geschwindigkeit der Färb- sein, welche in saurem Milieu farblos und in alkali-

änderung. schem Milieu rot ist. In gleicher Weise eignet sich ein

Bei hohen Spannungen würde das System durch Leukofarbstoff, der in oxydiertem Zustand farblos

Hydrolyse oder Elektrolyse mit Gasentwicklung und/ und in reduziertem Zustand rot ist. Die Substanz 40

oder Veränderung der Elektroden gestört werden; 5 kann dann ein pH-empfindlicher Stoff sein, der in al-

in diesem Fall müssen die Ionen, bevor es zu einer kaiischem Milieu farblos und in saurem Milieu rot ist.

Gasentwicklung an den Elektroden kommt, abgefan- Wird Strom in der einen Richtung durch die Zelle

gen oder inaktiviert werden. Dazu eignen sich z. B. geleitet, so sind beide Substanzen 4, 40 farblos, und

Ionenaustauscherharze, die vorzugsweise im wesent- das Filter ist hell; in der anderen Stromrichtung

liehen farblos sind, z. B. basische Austauscherharze io — wenn die Elektrode 2 die Anode und die Elek-

mit aliphatischen Aminogruppen für die Anode zum trode 3 die Kathode ist — werden beide Substan-

Abfangen von zuwandernden Anionen; bei Umkehr zen 4, 40 rot. Man erhält ein rotes Filter, dessen

der Stromrichtung werden diese Anionen wieder frei- Transparenz eine Funktion der beiden nichtwande-

gesetzt und wandern zu der anderen Elektrode. Wenn rungsfähigen Substanzen ist.

gewünscht, kann man eine oder beide lonenaustau- 15 Die bisher besprochenen optischen Filter nach der

scherharze für die Elektroden mit gleicher oder unter- Erfindung haben parallel zueinander angeordnete

schiedlicher Farbe anwenden. Verwendbar sind han- Elektroden 2, 3. Es ist jedoch auch möglich, eine

delsübliche Austauscherharze. andere Anordnung vorzusehen, z. B. senkrecht zuein-

Wie oben bereits erwähnt, reagiert die nichtwande- ander oder eine Elektrode um die andere gewickelt, rungsfähige Substanz mit der wanderfähigen Substanz 20 wobei sich der Elektrolyt in dem Zwischenraum beim Elektrolyt, wodurch eine Änderung der optischen findet. Zur Begrenzung des Elektrolyts können in den Eigenschaften des Filters erreicht wird. Dieser Vor- erforderlichen Fällen durchsichtige Materialien diegang wird an Hand der F i g. 1 näher erläutert. Ent- nen. Selbstverständlich kann man auch mehrere Elekhält die Schicht 4 eine nichtwanderungsfähige Sub- troden in einem optischen System anwenden,
stanz in Form einer Säure, wie eine Sulfonsäure, so 25 F i g. 3 zeigt eine Abwandlung des erfindungsgekann sie mit Hilfe eines Polymeren, welcher die mäßen optischen Filters mit drei Elektroden, wobei Säuregruppen trägt, an der Elektrode 3 fixiert sein. die beiden Elektroden 2, 2 α zueinander parallel sind An der Elektrode 2 kann ein Polymer mit basischen und auf gleichem Potential gehalten werden, wohin-Gruppen, z. B. Aminogruppen, vorliegen. Der Elek- gegen die dritte Elektrode 3 im wesentlichen senktrolyt 5 enthält eine Lösung eines ionisierten Metall- 30 recht zu den beiden Elektroden steht und damit salzes, z. B. von Blei, wie man es üblicherweise in der außerhalb des Strahlendurchgangs durch die Filter-Galvanotechnik anwendet. Bei Stromdurchgang in fläche liegt. Die Schaltung dieser Elektroden geeiner solchen Richtung, daß die Elektrode 2 die Ka- schieht ähnlich wie in F i g. 1 angedeutet. Die Elekthode ist, wandern die Metallionen an die Kathode troden 2, 2 a sind über die Leitungen 6, 6 a und die und werden als freies Metall unter Ausbildung eines 35 Elektroden 3 über Leitung 7 mit der Stromquelle ver-Lichtfilters abgeschieden. Bei Umkehr der Strom- bunden.

richtung löst sich das Metall, und die Metallionen Mit Hilfe des erfindungsgemäßen optischen Filters wandern zu der Elektrode 3, wo es mit der Sub- ergibt sich eine Vielfalt von Variationsmöglichkeiten stanz 4 unter Bildung eines z. B. farblosen Salzes re- lediglich durch Steuerung des Stromes. Bei einem agiert, welches andere Spektraleigenschaften besitzt 40 optischen System auf der Basis von Fig. 2 mit hinals das freie Metall. Die Abscheidung von Metall sichtlich ihrer optischen Eigenschaften gleichen Subunter Ausbildung einer Filterschicht hängt somit von stanzen 4, 40, z. B. eine pH-empfindliche Substanz, der Stromrichtung ab. die im sauren Milieu farblos und im alkalischen

Eine Abwandlung des optischen Filters nach F i g. 1 Milieu gefärbt ist, sind bei einer Stromrichtung die

ist dadurch möglich, daß beiden Elektroden eine 45 Elektroden 2, 2 a Anoden und die Substanzen 4 und

Schicht von nichtwanderungsfähigem Material züge- 40 farblos, bei umgekehrter Stromrichtung die Elek-

ordnet ist. Selbstverständlich kann man auch an einer troden 2, 2 a Kathoden und die Substanzen 4, 40

Elektrode mehrere nichtwanderungsfähige Substan- gleichgefärbt.

zen, vorzugsweise unterschiedlicher spektraler Eigen- Die Verdrahtung 'einer Zelle nach F i g. 3 kann so

schäften, anwenden. Die nichtwanderungsfähigen 50 erfolgen, daß die Elektroden 2, 2 α wahlweise gleich-

Substanzen können auf der einen Seite auf einem un- zeitig oder einzeln in Betrieb sind. Auf diese Weise

durchlässigen, durchsichtigen Träger fixiert sein. Er erhält man ein optisches Filter auch hinsichtlich der

kann z. B. aus Glas bestehen und auf einer der Elek- Dichte variierbar nur dadurch, daß eine der Elektro-

troden aufliegen, so daß die Ionen des Elektrolyts den ausgeschaltet wird. Diese Schaltung kann selbst-

nur von einer Seite an die nichtwanderungsfähige 55 verständlich von Hand oder auch automatisch über

Substanz kommen können. Lichtsteuergeräte erfolgen.

In Fig. 2 sind zwei Schichten nichtwanderungs- Bei unterschiedlichen Substanzen 4, 40, z. B. farbfähigen Materials 4,40 an den beiden Elektroden 2,3 los in dem einen Milieu und unterschiedliche optische gezeigt. Diese Substanzen können gleiche oder unter- Eigenschaften in dem anderen Milieu, erreicht man schiedliche optische Eigenschaften besitzen, d. h., sie 60 mit einer solchen Zelle drei unterschiedlich gefärbte können gleiche oder unterschiedliche Farbe haben. Filter. Sind die beiden Elektroden 2, 2 a mit den ge-Ein solches System gestattet eine bessere Stromaus- färbten Substanzen 4, 40 verbunden, so erhält man beute gegenüber der einfachen Ausführungsform ein optisches Filter, in welchem die Spektraleigennach Fig. 1. schäften der beiden Substanzen addiert sind. Durch

Soll ein variables Rotfilter aufgebaut werden, also 65 Abschaltung der einen oder der anderen Elek-

ein Filter, welches mit der Stromrichtung seine Farbe trode 2, 2a erhält man ein optisches Filter auf Basis

zwischen farblos und rot zu ändern vermag, so kann der den Elektroden 2 bzw. 2 a zugeordneten farb-

die Substanz 4 eine pH-empfindliche Verbindung ändernden Substanzen 4 bzw. 40.

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Ein solches Filter ist besonders geeignet für die dungsgemäßen optischen Filter ist in den F i g. 8

automatische Filterkorrektur in der Farbphotographie, bis 10 gezeigt. Das Photomaterial nach Fig. 8 ist

z. B. als Filter, welches automatisch nach blau ver- aufgebaut aus einer durchsichtigen Elektrode 2 mit

schiebt für Aufnahmen bei Kunstlicht und welches Elektrodenanschluß 6, anliegend eine photoleitende

gegen gelb verschiebt bei Tageslicht oder unter freiem 5 Schicht 26, dann die Schicht des Elektrolyten 5,

Himmel. schließlich eine Schicht eines nichtwanderungsfähigen

Die erfindungsgemäßen optischen Filter eignen Materials 4, anliegend an einer zweiten Elektrode 3

sich auch als Fenster mit variierbarer Dichte für die mit Elektrodenanschluß 7 im Sinne der optischen FiI-

Steuerung des Lichteinfalls in einen Raum oder in ter nach der Erfindung. Bei der Schicht 26 handelt es

einen Behälter. So kann man die in einen Raum ein- io sich um ein Material, das in seiner Querrichtung nur

fallende Sonnenlichtmenge, um eine Blendung oder unter Lichteinfall elektrisch leitend ist. Diese Stoffe

Uberbeanspruchung des Auges durch plötzliche HeI- sind an sich bekannt. Es handelt sich dabei z. B. um

ligkeitsänderungen zu verhindern, damit konstant Cadmiumsulfid, Zinkoxyd und Selen,

halten. Bei maximaler Helligkeit wird maximale Die Anwendung des Photomaterials aus F i g. 8 ist

Stromstärke für die Änderung des Filters zu maxima- 15 in F i g. 9 gezeigt. Es wird über eine Vorlage 28 mit

ler Lichtabsorption erforderlich sein. Umgekehrt lichtdurchlässigen Bereichen 28 a und liehtundurch-

wird minimale Helligkeit geringe Stromstärke nötig lässigen Bereichen 28 b mit Hilfe der Lampe 27 be-

machen. Die erfindungsgemäßen optischen Filter lichtet. Im Sinne der Vorlage 28 wird unter dem

können in großen Flächen als Fenster hergestellt wer- Lichteinfall die Schicht 26 innerhalb der Bereiche

den. Derartige Fenster sind in den F i g. 4 und 5 20 26 α elektrisch leitend, bleibt jedoch innerhalb der

näher erläutert. Ein solches, seine optische Dichte Bereiche 26 b isolierend. Durch diese bildgerechte

änderndes Fenster weist einen Rahmen 19 aus nicht- Leitfähigkeitsverteilung kann man auf folgende Weise

leitendem Material wie Holz auf, welcher das erfin- ein sichtbares Bild erhalten.

dungsgemäße Filter 1 umschließt. Dieses ist beid- Wird nun an die erfindungsgemäße Anordnung

seitig abgedeckt mit durchsichtigen nichtleitenden 25 Spannung angelegt, so wandern Ionen in dem Elek-

Platten 20 aus Glas oder Kunststoff. Über den Rah- trolyt 5 entsprechend den leitenden Bereichen 26 c.

men 19 erfolgt der Stromanschluß zu dem optischen der photoleitenden Schicht 26 und bewirken damit

Filter 1. eine bildgerechte Veränderung 4 a der optischen

Die Platten 20 und das optische Filter 1 können Eigenschaften in der Schicht 4, wohingegen die Be-

oben und unten miteinander verbunden sein, z.B. mit 30 reiche 4 b unverändert bleiben. Ist die nichtwande-

Hilfe eines Klebers. In den Rahmen 19 kann man ein rungsfähige Substanz 4 gefärbt, so findet ein bild-

oder mehrere optische Filter im Sinne der Erfindung gerechtes Ausbleichen der Bereiche 4 α statt. Man er-

einbringen. Diese können gleiche oder unterschied- hält auf diese Weise ein Positiv. Ist die nichtwande-

liche optische Eigenschaften haben. Zweckmäßiger- rungsfähige Substanz 4 durchsichtig oder mit geringer

weise wird zwischen den optischen Filtern ein Zwi- 35 Deckfähigkeit und wird sie bei Stromdurchgang ge-

schenraum gelassen. färbt oder erhält hohe Deckkraft, so erhält man ein

Mit einer solchen Anordnung läßt sich in einfacher Negativ.

Weise der Lichteinfall in z. B. einen Raum steuern. Nach dem Aufbau des Bildes kann man das System

Das erfindungsgemäße optische Filter in der Ausbil- weiter unter Strom belassen oder auch den Strom ab-

dungsform eines hinsichtlich der optischen Dichte 40 schalten und das Bild als Dia durch die Elektrode 3

veränderbaren Fensters eignet sich z. B, an Stelle von betrachten.

Blenden in einer Kamera. Auf diese Weise ist es mög- Ist das Material 4 ein molekularorientierter Kunstlich, photoempfindliches Material über einen weiteren stoff, so erhält man ein polarisierendes Bild, mit wel- (}f Bereich von Lichtintensität zu belichten, als dies bis- chem besondere optische Effekte erhalten werder her möglich war. 45 können. Derartige Bilder eignen sich z. B. für Wer-

Das erfindungsgemäße optische Filter eignet sich bung und Reklame. So kann man ein periodisch auch ganz besonders zum Aufbau von blendfreien wiederkehrendes Bild durch An-und Abschalten des und für Nebel geeigneten Scheinwerfern für Fahr- Stromes erzeugen. Um das Bild in Draufsicht bezeuge. Durch das erfindungsgemäße optische Filter trachten zu können, kann man die Elektrode 3 mii läßt sich ein solcher Scheinwerfer mit normaler 50 einer reflektierenden Schicht, z. B. Metall, hinterLichtstärke betreiben und durch einfache Umkeh- legen. Auch kann man zwischen der Elektrode 3 unc rung der Stromrichtung in einen blendfreien bzw. der photoleitenden Schicht 26 eine lichtabsorbierendi Nebelscheinwerfer verwandeln. Diese Umstellung Schicht anordnen, um einen Lichteinfall von hinten kann von Hand oder automatisch gesteuert über eine also über die Elektrode 3, zu vermeiden. Auch kam photoelektrische Zelle erfolgen. Ein solcher Fahr- 55 man zur Vermeidung von Lichteinfall von der Rückzeugscheinwerfer ist in den F i g. 6, 7 näher gezeigt. seite her oder auch zur Betrachtung in Draufsictr Das Scheinwerfergehäuse 21 ist mit der Lampe 22 von oben ein deckendes Pigment, wie Ruß, im und dem Reflektor 23 ausgestattet. Hinter der Glas- im Elektrolyt vorsehen.

scheibe 24 befindet sich das erfindungsgemäße FiI- Selbstverständlich läßt sich dieses Bild auf übliche

ter 1 in einer Fassung 25, versehen mit der erforder- 60 Weise betrachten, projizieren und vergrößern,

liehen Stromzuführung. Bei normalem Betrieb des Ein Vorteil dieser Bilder besteht oft darin, daß e^

Scheinwerfers ist die nichtwanderungsfähige Substanz jederzeit gelöscht werden kann. Dies geschieht durc!

des Filters 1 farblos, bei Umschaltung der Stromrich- eine Gesamtbelichtung der Schicht 26. In diesem Fa!

tung jedoch gefärbt. In diesem Fall wird man orange kann die Stromrichtung beibehalten werden. Diese

oder bernsteinfarbig bevorzugen. 65 Löschen mit Gesamtbelichtung kann auch untc

Das erfindunsgemäße optische Filter eignet sich Stromumkehr erfolgen, so daß es zu einem Farr

auch in der Phototechnik, z. B. in Kopierlampen. wechsel der gesamten Einheit kommt. Das nächst Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der erfin- Bild wird dann in umgekehrtem Farbwechsel aufgi

baut. Auf diese Weise lassen sich optische Effekte mit einem Wechsel von 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.

F i g. 10 zeigt nun die Anwendung der erfindungsgemäßen variablen Lichtfilter mit zwei nichtwanderungsfähigen Substanzen 4, 40 für die Anwendungsgebiete, wie sie an Hand der F i g. 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.

Claims

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 ändern vermag, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz mit dem Elektrolyt in Berührung steht, nicht wanderungsfähig ist und unter Änderung ihrer 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 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Substanzen an einer oder beiden Elektroden anliegen.

4. Lichtfilter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz ein Metall ist, das bei entgegengesetzter Stromrichtung zu einer nicht oder anders gefärbten Verbindung gelöst werden kann.

5. Lichtfilter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf gleichem Potential arbeitende Elektroden parallel zueinander und durch den Elektrolyt und der nichtwanderungsfähigen 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen