DE1082064B - Lichtfilter veraenderbarer Farbe - Google Patents

Lichtfilter veraenderbarer Farbe

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DE1082064B
DE1082064B DEZ4965A DEZ0004965A DE1082064B DE 1082064 B DE1082064 B DE 1082064B DE Z4965 A DEZ4965 A DE Z4965A DE Z0004965 A DEZ0004965 A DE Z0004965A DE 1082064 B DE1082064 B DE 1082064B
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Germany
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dyes
dichroic
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light filter
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Pending
Application number
DEZ4965A
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English (en)
Inventor
Dr Otto Vierling
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.)
Zeiss Ikon AG
Original Assignee
Zeiss Ikon AG
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Publication date
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Publication of DE1082064B publication Critical patent/DE1082064B/de
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/288Filters employing polarising elements, e.g. Lyot or Solc filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Description

  • Lichtfilter veränderbarer Farbe Die Erfindung betrifft ein durch Absorption wirkendes Lichtfilter veränderbarer Farbe. Sie ist durch die Kombination mindestens eines Polarisators mit mindestens einer relativ zu dessen Polarisationsrichtung verstellbaren Farbschicht aus Farbstoffen unterschiedlicher dichroitischer Wirkung gekennnzeichnet, wobei mindestens eine Farbschicht eine anisotrop geordnete Molekülanordnung besitzt.
  • Farbstoffe mit dichroitischer Wirkung sind bekannt. Beispielsweise zeigt das »Kongorot« bei Betrachtung im linear polarisierten Licht in einer bevorzugten Lage zur Polarisationsrichtung des Lichtes fast völlige Farblosigkeit, in der dazu senkrechten Lage eine dunkelrote Färbung. Die gleiche Erscheinung wird beobachtet, wenn man eine Bastfaser der Ramiepflanze oder eine durch Dehnen anisotrop gemachte Zellulosehydratfolie oder eine entsprechend behandelte Folie aus Polyvinylalkohol einfärbt. Wenn die Faserachse der gefärbten Bastfaser parallel der Polarisationsebene liegt, so erscheint sie im polarisierten Licht fast farblos; werden beide Richtungen aber gekreuzt, so beobachtet man eine tiefdunkelrote Färbung. Ähnliche dichroitische Wirkungen kennt man auch an anderen Farbstoffen.
  • Es sind auch Farbstoffe bekannt, die in Verbindung mit anisotropen Folien keine dichroitische Wirkung hervorbringen. Außerdem lassen sich isotrope Schichten auch mit dichroitischen Farbstoffen färben, ohne daß eine dichroitische Wirkung zustande kommt. Auch natürliche Farbschichten mit und ohne dichroitische Wirkung, z. B. Kristallschichten, sind bekannt.
  • Von diesen bekannten Erscheinungen geht vorliegende Erfindung aus.
  • Es sind Interferenz-Lichtfilter bekannt, die mindestens aus einem Polarisator und mindestens einem Analysator mit zwischen beiden liegenden doppelbrechenden Platten geeignet gewählter Dicke bestehen.
  • Bei solchen Filtern werden eine oder mehrere Wellenlängen eines auftreffenden Lichtgemisches ausgeschieden, so daß je nach der Dicke und Zahl der doppelbrechenden Schichten und je nach der Anzahl der Polarisatoren und Analysatoren unterschiedliche Farbgemische erzeugt werden können. Bei der spektralen Zerlegung dieser Interferenz-Farbengemische treten in regelmäßigem Abstand dunkle, sogenannte Müllersche Streifen auf, die den durch Interferenz ausgeschiedenen Wellenlängen entsprechen. Es werden also aus dem Gesamtspektrum Teilbereiche ausgefiltert; der verbleibende Rest stellt ein Farbgemisch aus Spektralfarben dar.
  • Derartige Interferenz-Lichtfilter unterscheiden sich grundsätzlich von den nach vorliegender Erfindung hergestellten. Die Farbschichten unterschiedlicher dichroitischer Wirkung stellen in Verbindung mit einem oder mehreren Polarisatoren Absorptions-Farbschichten dar. Ihre Farbwirkung beruht auf einem reinen Absorptionsvorgang des Lichtes, in dem vorzugsweise ein zusammenhängendes, relativ breites Teilgebiet des eingestrahlten Gesamtspektrums durch die Farbstoffmoleküle verschluckt wird. Die Wirkung gleicht also derjenigen eines gewöhnlichen Farbfilters im Gegensatz zu der Wirkung eines Interferenzfilters mit über das Spektrum verteilten diskreten, schmalen Auslöschbändern, in denen das Licht nicht durch Absorption, sondern durch Interferenz von Wellenzügen vernichtet wird. Ein derartiges Interferenzfilter kann daher in der Art eines photographischen Farbfilters nicht verwendet werden.
  • Beispielsweise wird die Farbschicht 1 (Fig. 1) aus einer gegossenen, ungedehnten Zellulosehydratfolie hergestellt, die also keine dichroitische Wirkung besitzt, und beispielsweise mit dem Farbstoff »Echtgelb« gefärbt. Diese gelbe Farbschicht besitzt daher keine dichroitische Wirkung. An ihre Stelle kann auch eine durch Dehnen anisotrop gewordene Polyvinylalkoholfolie treten, die mit »Supralichtgelb« gefärbt worden ist. Auch diese gelbe Folie besitzt keine dichroitische Wirkung, weil »Supralichtgelb« in Verbindung mit einer anisotropen Polyvinylalkoholfolie keine dichroitische Wirkung erzeugt. Bringt man eine derartige Farbschicht in Wechselwirkung mit einem neutralgrauen Polarisator2, so tritt in allen Stellungen lediglich eine gleichbleibende Lichtschwächung, aber keine Farbänderung gegenüber der reinen Farbschicht ein, auch dann nicht, wenn man den Polarisator und die Farbschicht gegeneinander verdreht. Bringt man dagegen eine Farbschicht 2 (Fig. 2, 3) mit dichroitischer Wirkung, z. B. eine mit »Kongorot« gefärbte, durch Dehnen anisotrope Folie aus Polyvinylalkohol in Wechselwirkung mit dem Polarisator 2, so erhält man durch relative Verdrehung des Polarisators gegenüber der Farbschicht einen stetigen Übergang zwischen Farblos und Dunkelrot mit allen Sättigungszwischenstufen des erzielbaren Rot.
  • Kombiniert man nun entsprechend Fig. 4 die vorerwähnte gelbe Farbschicht 1 ohne dichroitische Wirkung mit der zuletzt erwähnten roten Farbschicht 3 mit dichroitischer Wirkung z. B. durch Aufeinanderlegen oder Aufeinanderkitten und bringt die Kombination der beiden Farbschichten mit dem neutralgrauen Polarisator 2 in Wechselwirkung, dann kommt in der einen Extremstellung-in der die mit »Kongorot« gefärbte Folie 3 farblos erscheinen würde (Parallelstellung) - die gelbe Farbe der mit »Supralichtgelb« gefärbten Folie voll zur Wirkung, während entsprechend Fig. 5 in der um 90° versetzten anderen Extremstellung (Senkrechtstellung) das Dunkelrot der mit »Kongorot« gefärbten -Folie voll in Erscheinung tritt. In den Zwischenstellungen (Fig. 6) erfolgt ein stetiger Übergang von Gelb über Orange nach Rot. Diese Erscheinungsformen sind dadurch bedingt, daß der gelbe Farbstoff den gesamten spektralen Durchlässigkeitsbereich des roten Farbstoffes mit dichroitischerWirkung einschließt.
  • Bei andersartigen Farbschichtkombinationen, bei denen sich -die Absorptionsgebiete nur teilweise überdecken, erzielt man in den Extrem- und Zwischenstellungen Mischfarben.
  • Nach einem anderen Ausführungsbeispiel besteht das Farbfilter aus nur einer Farbschicht, die aus zwei oder mehr Farbstoffen aufgebaut ist, wobei mindestens einer der Farbstoffe keine .dichroitische Wirkung und mindestens einer der Farbstoffe eine von Null wesentlich abweichende dichroitische Wirkung aufweisen. Eine derartige Farbschicht kann aus einer durch Dehnen anisotrop gemachten Polyvinylalkoholfolie bestehen, die mit »Supralichtgelb« und mit »Kongorot« gleichzeitig oder nacheinander eingefärbt wurde. Dadurch, daß »Kongorot« in Verbindung mit der anisotropen Polyvinylalkoholfolie eine dichroitische Wirkung erzeugt, »SupräIichtgelb« dagegen nicht, ruft eine solche mit zwei derart unterschiedlich wirkenden Farbstoffen gefärbte Farbschicht in Wechselwirkung mit einem neutralgrauen Polarisator den gleichen Effekt hervor, wie die im vorangegangenen Beispiel erwähnten aufeinändergelegten bzw. aufeinandergekitteten Einzelfarbschichten, die mit den gleichen Farbstoffen »Kongorot« und »Supralichtgelb« behandelt wurden.
  • Die Ausgestaltung der Farbfilter bleibt aber weder auf zwei Einzelfarbschichten noch auf zwei Einzelfarbstoffe beschränkt; vielmehr können durch Vermehrung der Anzahl der dichroitisch wirkenden und/ oder der nicht dichroitisch wirkenden Farbstoffe praktisch beliebig viele Farbkombinationen erzeugt werden.
  • Bei Anwendung von nur einer Farbschicht, welche aus mehreren Farbstoffen aufgebaut ist, ist es zweckmäßig, gegebenenfalls außer Farbstoffen ohne dichroitische Wirkung entweder nur Farbstoffe mit positiv dichroitischer Wirkung oder nur Farbstoffe mit negativ dichroitischer Wirkung zu verwenden.
  • Nach einem anderen Ausführungsbeispiel besteht das Farbfilter aus mindestens zwei Farbschichten, welche jede eine von Null wesentlich abweichende dichroitische Wirkung aufweisen. Zum Beispiel kann die eine Farbschicht 4 (Fig. 7 und folgende) eine durch Dehnen anisotrope Polyvinylalkoholfolie sein, welche mit einem einen Dichroismus_ erzeugenden roten Farbstoff gefärbt ist, die andere Farbschicht 5 (Fig. 9, 10 und 11) ebenfalls eine durch Dehnen anisotrope Polyvinylalkoholfolie, welche mit einem einen Dichroisrnus erzeugenden blauen Farbstoff gefärbt ist. Beide Farbstoffe mögen mit der erwähnten Folie einen Dichroismus mit gleichem Vorzeichen, also entweder positiven oder. negativen Dichroismus erzeugen. Kombiniert man die Farbfolie 4 (Fig. 7) mit dem Polarisationsfilter 2, dessen Durchlaßrichtung parallel zu einer bevorzugten Richtung des Filters 4 liegt, so liefert diese Kombination eine fast völlige Farblosigkeit. Wird dagegen entsprechend Fig. 8 das Polarisationsfilter 2 um 90° gedreht, so wird das durch die Kombination durchtretende Licht dunkelrot gefärbt. Aus diesen bekannten Tatsachen folgend, werden gemäß der Erfindung zwei Farbschichten der genannten Art in solcher Weise kombiniert, daß sie mit gekreuzten Indexachsen, d. h. mit gekreuzten Schwingungsrichtungen übereinanderliegen. Wird diese Kombination mit dem neutralgrauen Polarisator 2 in Wechselwirkung gebracht, dann kommt in zwei Extremstellungen, Parallel- bzw. Senkrechtstellung, jeweils die Auslöschfarbe des einen dichroitischen Farbstoffes (Senkrechtstellung) zur vollen Auswirkung, also im vorliegenden Beispiel Rot (Fig. 10) und Blau (Fig. 9), während der andere Farbstoff (Parallelstellung) farblos erscheint. Bei Umschaltung des neutralgrauen Polarisators 2 kehren sich also die Verhältnisse gerade um. Zeigen die verwendeten, einen Dichroismus erzeugenden Farbstoff in Parallelstellung keine völlige Farblosigkeit, so tritt in den Extremstellungen eine Mischfarbe zwischen den beiden wirksamen Färben auf. In den Zwischenstellungen zwischen den Extremstellungen erhält man ohnehin Farbgemische (Fig. 11). Zur Erzielung bestimmter Farbnuancen kann man an Stelle von zwei Farbstoffen mehrere Farbstoffe verwenden, und zwar solche, die eine dichroitische Wirkung erzeugen oder nicht. Man kann auch zur Erzielung besonderer Farbeffekte die Farbschichten so zueinander legen, daß ihre Schwingungsrichtungen nicht völlig gekreuzt liegen, sondern einen von 90° abweichenden Winkel miteinander bilden.
  • An Stelle von zwei oder mehr Farbschichten kann auch bei dieser Ausführungsform des Farbfilters eine einzelne, aus zwei oder mehr Farbstoffen aufgebaute Farbschicht treten, welche gegebenenfalls außer Farbstoffen ohne dichroitische Wirkung Farbstoffe mit positiv dichroitischer und Farbstoffe mit negativ dichroitischer Wirkung enthält. Man kann z. B. ein und dieselbe durch Dehnen anisotrope Zellulosehydratfolie mit zwei verschiedenen Farbstoffen so färben, daß der eine Farbstoff mit der Folie einen dichroitischen Polarisator bildet, dessen Polarisationsrichtung parallel zur Dehnungsrichtung der Folie liegt und der andere Farbstoff mit ihr einen dichroitischen Polarisator bildet, dessen Polarisationsrichtung senkrecht zur Dehnungsrichtung der Folie liegt. Derartige Farbstoffe mit verschiedenem Vorzeichen des Dichroismus sindbekannt. Es hat z. B. das >Kongorot« in Verbindung mit einer Zellulosefaser positiven Dichroismus, während das »Magdalarot« in Verbindung mit der gleichen Faser negativen Dichroismus ergibt. Eine -derartige Färbung einer einzelnen Trägerschicht ersetzt die Anwendung von zwei oder mehr Einzelfarbschichten mit gekreuzter Lage der Polarisationsrichtungen wie vorstehend beschrieben und bringt den gleichen Effekt wie die Mehrfachschichten hervor, führt aber zu einer Verbilligung des erfindungsgemäßen Farbfilters.
  • Wie bereits erwähnt, können die Farbschichten zweckmäßigerweise durch geeignet gefärbte, gegebenenfalls durch Dehnen anisotrop gemachte Kunststoff- Folien aus Zellulosehydrat oder Polyvinylalkohol u dgl. aufgebaut werden. Es können aber auch natürlich vorkommende, gefärbte oder ungefärbte Schichten benutzt werden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann man die Farbschichten noch mit ungefärbten doppelbrechenden Schichten kombinieren, die entweder zwischen je zwei Farbschichten oder zwischen einem Polarisator und einer Farbschicht angeordnet werden, um die durch Absorption entstehende Farbwirkung der Farbschichten durch die Wirkung der auftretenden Interferenzfarben zu ergänzen.

Claims (11)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Durch Absorption wirkende Lichtfilter veränderbarer Farbe, gekennzeichnet durch die Kombination mindestens eines Polarisators mit mindestens einer relativ zu dessen Polarisationsrichtung verstellbaren Farbschicht aus Farbstoffen unterschiedlicher dichroitischer Wirkung, wobei mindestens eine Farbschicht eine anisotrop geordnete Molekülanordnung besitzt.
  2. 2. Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Farbschichten mindestens eine von ihnen keine dichroitische Wirkung und mindestens eine Farbschicht eine von Null wesentlich abweichende dichroitische Wirkung aufweisen.
  3. 3. Lichtfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung nur einer Farbschicht mit zwei oder mehreren Farbstoffen mindestens einer der Farbstoffe eine von Null wesentlich abweichende dichroitische Wirkung aufweist.
  4. 4. Lichtfilter nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus mehreren Farbstoffen aufgebaute Farbschicht außer Farbstoffen mit keiner dichroitischen Wirkung entweder nur Farbstoffe mit positiv dichroitischer oder nur Farbstoffe mit negativ dichroitischer Wirkung enthält.
  5. 5. Lichtfilter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Farbschichten eine von Null wesentlich abweichende dichroitische Wirkung aufweisen, deren Polarisationsrichtungen einen rechten oder einen davon abweichenden Winkel bilden.
  6. 6. Lichtfilter nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus zwei oder mehr Farbstoffen aufgebaute Farbschicht Farbstoffe mit positiv dichroitischer und Farbstoffe mit negativ dichroitischer Wirkung enthält.
  7. 7. Lichtfilter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Farbschichten aus gefärbten Kunststoff-Folien besteht. B.
  8. Lichtfilter nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbschichten mit dichroitischer Wirkung aus natürlich oder künstlich anisotropen Schichten bestehen, die mit dichroitisch wirkenden Farbstoffen gefärbt sind.
  9. 9. Lichtfilter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbschichten mit der dichroitischen Wirkung Null aus natürlich oder künstlich anisotropen Schichten bestehen, die mit nicht dichroitisch wirkenden Farbstoffen gefärbt sind.-
  10. 10. Lichtfilter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Farbschichten oder zwischen einer von ihnen und dem Polarisator eine oder mehrere farblose, anisotrope Schichten, gegebenenfalls verdrehbar liegen.
  11. 11. Lichtfilter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Farbschichten zu der Schwingungsrichtung des Polarisators um einen von 90° abweichenden Winkel verdrehbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 815 549; USA.-Patentschriften Nr. 2 399 658, 2 600 962.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4317140A1 (de) * 1993-05-22 1994-11-24 Andreas Biedermann Variables Farbfilter

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2399658A (en) * 1944-03-08 1946-05-07 Banker Russell Ellsworth Single knob variable density filter control
DE815549C (de) * 1950-07-25 1951-10-04 Alois E K Stadler Vorrichtung zur Erzeugung polarisierter Spektren
US2600962A (en) * 1948-10-09 1952-06-17 Polaroid Corp Tunable narrow band optical filter

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