DE1491201A1

DE1491201A1 - Lichtfilterkombination

Info

Publication number: DE1491201A1
Application number: DE19631491201
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1962-11-19
Filing date: 1963-11-16
Publication date: 1969-03-20
Also published as: CH413426A; NL300132A; DK106512C; US3269267A; GB973405A; FR1374837A

Description

13«. 11. 1963

IHJB HATI05AL CASH REGISTER COHPAHY Dayton« Ohio (V.St.Α..)

Patentanmeldung Nr. Unser As.: 783/ßerraany

LICHTPIUiEHKOUB !NATION

Di· Erfindung betrifft lichtfilterkmablnationon, die duroh Tolles, unbehindertes Sonnenlicht der eine schwächere, innerhalb des Sonnenspektrums liegende Strahlungp die jedoch eine starke ultraviolette Komponente besitz^, auB einem annähernd glasklaren durchsichtigen Zustand in einen Licht» filterungssustand gebracht werden könnon, in dem sie für das Auge schädlioke Strahlung undurchlässig vier den, und die ferner duroh eine langwelligere Strahlung ©der in dar Dunkelheit automatisch wieder in den annähernd glasklaren durch» Gichtigen Zustand surUckkehrt.

Die Erfindung findet besondere Verwendung für den Schute des «nsohllchen Auges gegen schädliches, ungeeohwäohtes Sonnenlicht, wie es im Weltraum vorkommt, doch können damit selbetrerständiloh auch andere Gegenstände, die durch eine Bestrahlung mit ungesohwächtem Sonnenlicht beschädigt werden» geeohUtstt werden. Die erflndungegemäße PllterkoBbinatlon dient auch sum Schute gegen Sonnenlicht« das bereits b«i seinem Durohgang durch die Atmosphäre

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gefiltert wurde« und gegen künstlich erzeugte Strahlung ■ dee Sonnenopektrume oder auch gegen Strahlung geringerer Intensität oder niederer Bandbreite»

Die Erfindung wird im folgernden an Hand einer einslgen Filterkombination beschrieben» JRs können jedoch swei dieser Tilter eu einer Sehutebrille eusanstengefaQt werden«

Sine Schutebrille, in der photochrome Verbindungen ▼erwendet werden, ist in der deutschen Patentschrift Ir. 1 148 351 beschrieben· Diese eich in flüssiger ©der fester Lösung befindlichen photochromen Verbindungen «erden durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht in den lichtabsorbierenden Zustand gebracht. Dieser Lichtabsorptionssustand hält an, solange das ultraviolette Licht ia der erforderliohen Menge vorhanden ist· Ist Jedoch kein oder nloht genügend ultraviolettes Licht vorhanden, dann kehren diese Verbindungen infolge der Umgebungstemperatur in den niohtabsorbierenden oder lichtdurchlässigen Zustand surttok. Die in Lösung befindlichen photoohromen Verbindungen gehen ■olekülweiee von einen Zustand in den anderen Über, wobei die auf ein Molekül der photochromen Verbindung auftreffenden ultravioletten Strahlen dieses in den r.ichtabsorbierenden φ Zustand bringen, während durch Wärmeeinwirkung, durch α» Wärmeleitung oder tarne strahlung (langwelliges Licht, ine- -» besondere Infrarotstrahlen) die Moleküle in den nioht- ^ absorbierenden Zustand surttekgebraeht werden. Dae Vortn herrschen der in dem einen oder anderen der beiden Zustände befindlichen Moleküle amr photoohroiaen Verbindung beetlnmt

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den Llehtabaorptlonsgrad des optischen Filters.

Die molekularen Zustandsänderung ist, wie bereite erwähnt, von der temperatur abhängig. Je höher die Temperatur ist* desto schneller erfolgt die Rückkehr der Moleküle der photochromeη Verbindung in den nicht absorbierenden Zustand. Die Halbwertselt wird dabei durch ein Photometer gemessen. Somit ist die durch Infrarotstrahlung und Wärmeleitung einwirkende Wärme bestrebt, das Filter aufzuhellen, wehrend ultraviolettes Lioht das Filter eu. verdunkeln sucht. In der Erfindung wird ein photochrome Element verwendet, das optisch hinter einem Interferenzfilter angebracht ist, das für sichtbares Licht durchlässig ist, jedoch einen großen Teil der auffallenden Infrarotstrahlung ausfiltert· ohne selbst dadurch erwärmt su werden. Hinter dem photoohromen Element ist vorsugswelse ein Filterelement angeordnet« das für sichtbares lieht durchlässig ist, jedooh einen großen fell der Ultraviolettstrahlung auefiltert, die nioht absorbiert «erden kann und durch das Infrarotfilter und das photoohrome Element hindurchgeht.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Liohtflltervorrlohtung mit einem ersten Filterelement, das normalerweise sichtbare« Lieht durchläßt, das jedoch bei Bestrahlung J5J mit einer bestimmten Menge ultravioletten Lieh te β mindestens oo einen fell des letzteren absorbiert und einen Zustand an-

nimmt« In dem/das auffallende sichtbare Licht annähernd vollständig absorbiert.

Die erfindungegemäfie »iltervorri chtttng ist gekenn- «»ichrwt »Itirch Gin üweitee Element„ daa in besug auf die

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«off«Head· Strahlung τογ dem ersten Filterelement angeordnet wird.und aus einem festen Infrarotfilter besteht, das eichtbaree und ultraviolettes Lloht durchlast, jedoch Infrarotstrahlung nicht durchläßt.

tie bereite erwähnt, enthält das erfindungsgemäee Filter suaindest eine photochrome Verbindung, d.h. eine ohemlsohe Verbindung, die mindestens swei molekular© Formen beeitst. Befinden eich die Moleküle dieser Verbindung in dem einen Zustand, dann absorbieren sie ein relativ breites Band des sichtbaren Spektrums, während sie in !Area anderen Zustand dieses Btrahlungsband nicht absorbierten. Ua das menschliche Auge gegen eine Torübergehende Blindheit su Benützen, die auftritt, wenn das Auge su lange einem starken sichtbaren Licht ausgeeetst 1st, muß das photochrome Slement das ganse sichtbare Spektrum bis sum ultra» Tioletten Bereich erfassen. Zu diesem Zweck kennen swel oder mehr miteinander rermleohte photochrome Verbindungen verwendet werden. Ss können auch mehrere Schichten dieser verschiedenen Verbindungen verwendet werden, so daß, falls das Absorptionsband im farbigen Zustand der einen Verbindung nicht das ganse sichtbare Spektrum umfaßt, die andere oder anderen Verbindungen in dieser Beslehung komplementär wirken. Dies bedeutet» daß der photochrome Augensohutsstoff aus einer Ansahl susamoenwirkender photoohromer Verbindungen bestehen kmna. Von diesen photoohromen Stoffen steht eins große Aasaal sur Auswahl sur Verfügung. Die Auewahl erfolgt unter Berücksichtigung des Temperaturbereiches, in dem der Augen-

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schutz verwendet werden soll, und unter Berückeichtigung der gewünschten Filterwirkung gegenüber Ultraviolett- und Infrarotstrahlung. Die für eine Verwendung im Weltraum bevorzugten Stoff« gewährleisten einen starken Schutz gegen volles, ungeeohwächteo Sonnenlicht, das jedoch auch einen starken Anteil der die photochrome Verbindung in den nicht absorbierenden Zustand au schalten suchenden Infrarotstrahlung enthält. Da jedoch das Umschalten in den hellen, nicht absorbierenden Zustand -auch in Abwesenheit dieser Strahlung in dem für das menschliche Leben erforderlichen Temperaturbereich erfolgt, wird das photochrome Element durch das Infrarotfilter geschützt, um sein schnelles Umschalten in den dunklen lichtabsorbierenden Zustand nicht zu behindern. Ferner schützt das Infrarotfilter nicht nur den photochromen Stoff, sondern auch die menschlichen Augen selbst.

Dl· Erfindung wird nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher beschrieben»

Fig. 1 zeigt ein Schutzbrillengestell 20, In dessen Öffnungen 21 sich jeweils eine Kombination aus drei optisohen Filtern befindet, und zwar ein Infrarotinterferenzfilter 22, das naoh Belleben farblos oder farbig sein kann, ein photochrome» Filter 23» das naoh Belleben farblos oder farbig sein kann und durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht in einen siohtbares Licht absorbierenden Zustand gebracht werden kann, jedoch in seinen farblosen oder gefärbten Zustand zurückkehrt, wenn die Bestrahlung mit ultraviolettem

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Licht naohläßt oder aufhört oder wenn Löachwärme zugeführt wird, sowie «In farbloses oder gefärbtes Ultraviolettbreitbandfilter 24» das bei sehr starker Ultraviolettstrahlung die vom in Abeorptionszustand befindlichen photcchromen Filterelement 23 nicht absorbierte Ultraviolettstrahlung unwirksam macht.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der flg. 1, der das als Flüssigkeitszelle auegebildete photochrome Filter 23a zeigt. Die photochrome Verbindung bzw. die photochromen Verbindungen sind in einer Flüssigkeit gelöst und in der Flüssigkeitszelle eingeschlossen. Photochrome Verbindungen lassen sieh sowohl in flüssiger als auch in fester Lösung leicht in ihren jeweils anderen molekularen Zustand schalten. Demzufolge kann das photoohroM Element entweder, wie bei 23 in Fig. 1 gezeigt, eine feste Platte aus Filmmaterial eein, in dem der photoohrome Stoff gelöst ist, oder es kann aus einer flüssigen photoohrooen Lösung bestehen, die in einer flachen Zelle enthalten 1st, wie bei 23a in Flg. 2 gezeigt. Schließlich kann auch eine Kombination dieser beiden Arten verwendet werden.

Flg. 3 zeigt eine typische Kurve, die das Abklingen der optischen Dichte des bevorzugten photochromen Elementes Infolge des Einflusses der Umgebungstemperatur veranschaulicht, nachdem kein ultraviolettes Licht mehr auffällt, das von einer zur Nachahmung von Sonnenbestrahlung verwendeten Xenonlampe geliefert wurde.

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fig· 4 β β igt eine Lichtdurchläseigkeiteicurre einee farblosen festen Infrarotinterferenefilters (Bausch 4 I*mb-Filter B£ 90-3-560).

Fig. 5 eeigt eine LichtdurchläsHigkeitsfcarve eines farblosen ultraviolettfilter« (Jene CG'4A-?ilter).

Fig. 6 ist eine graphische Barstellung der Lichtübertragungseigenschaften eines mit einer m*% Xenonlampe belichteten photochromen Filters (FX-1), wobei die "optische Dichte" der Briggsehe Logarithmus des Kehrwertes der Durchlässigkeit des Filters ist.

Das bevorzugte Aueführungsbeispiel der Erfindung enthält ein vorderes und ein hinteres Filter mit etwa den in den Fig· 4 und 5 gezeigten Durohlässigkeitselgensehaften, so daß ein Liehtdurohlässigkeitsbereioh zwischen 500 und 650 myu ergibt, der durch das .pittiere photochrome Filterelement ebenfalle liehtundurchlässig gemacht werden kann, wenn dieses durch ultraviolettes licht entgegen der Umkehrwirkung einer üRgebungstemperatur von 20 bis 25 ⁰C in den farbigen Zustand gebracht wird. Dieses mittlere photochrome Filterelement ist ein getrockneter Film aus einer lösung photoohromer Farbstoffe in Folymethylmethakrylat und wird durch Trocknen der folgenden Lösung hergestellt:

	Farbstoff X	Gewichteteile
m photoehromer	Farbetoff XX	0,70
photochromer	09812/0351	0,70
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photoohrooer	Farbstoff	III	0	,70
Akryloid B72			50	,00
Toluol			67	,90

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Die·· Lösung wird auf ein durcheichtigeβ Trägerblatt aufgetragen und zu einem Film TQn 0*025 mm Dicke getrocknet

Die Farbstoffe I, IZ und III sind Derivate der Verbindung

BI H2

Dabei bedeutet!

	»1	CH,	V	^H4	V	»6
I	OEU	n-pxopyl	Phenyl	Br	MO₂	OCH,
II	Phenyl	(H,	CH₃	H	KO₂	H
II	CH₅	Phenyl	H	HO₂	OCH.

"Akryloid B72" ist ein Polyester ron Akryl- und Jfeth&krylsäuren alt eines spezifischen Gewicht τοη 1,19-In einer 40 ^igen Lösung in Toluol hat Akryloid B72 eine Viskosität von 500 bis 1100 Cent!poise bei 30 ⁰C.

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Bei den farbstoffen, bei denen sämtliche Substituenten R der Grundverbindung Wasserstoff sind, 1st eine Färbung durch ultraviolettes Licht nur bei einer Temperatur unterhalb von - 60 ⁰C möglich, da oberhalb dieser Temperatur die Umkehrgeschwindigkeit größer als die 3Srbungsgoaohwindigo keit.ist«. Die ausgewählten Subetltuenten verlangeamen diese Ui&ehrgesohwindlgkelt so weit, daß in dem gewünschten Temperaturbereich das Gleichgewicht mit der Färbungsgesohwlndigkelt gewährleistet ist, damit auch eine Absorption des durch die beiden festen äußeren Filter nicht ausgefilterten Spektrums möglich ist. Außer den im Zusammenhang mit den Farbstoffen I, II und II genannten können auch noch andere Substituenten aus der großen Zahl der in der eingangs genannten deutschen Patentschrift Hr. 1 148 351 ausgewählt werden, um durch Versuche eine Kombination bestimmter Filtereigensohaften und Farbdichten eu ersielen, um für die jeweils auffallende Strahlung die gewünschten Gesamtfiltereigensohaften au erreiohen.

. Wird dl· erfindungsgemäfie als Augenschutz; dienend· ' Filterkombination umgekehrt getragen, dann wird sunäonst

das ultraviolett· Licht aus dem auffallenden Licht ausgefiltert, woduroh die Filterkombination für den sichtbaren Bereich des Spektrum· durchlässig bleibt. Somit kann die 8ohut*brille so lange umgekehrt getragen werden, bis si· für Ihren normalen Filtersweck; benötigt wird.

Dl· Erfindung ist nicht durch eine Kombination bestimmter

photoohromer Farbstoffe begrenst, wie βie beispielsweise für da

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beschriebene bevorzugte Ausfuhrungebeispiel angegeben olnd₉ sondern sie besteht ganz allgemein in der Verwendung eines aus photochrome η Farbe toff on b^toüsnian Filterelements für das sichtbar® Spektrum, das eich in be£i;g auf das BU filternde auffallende Licht hinter einem festen Infrarotabsorptionefilter und gegebc^safalla vor einer*. festen Ultraviolettfilter befindet. Sie Filterkombisiai'on Ipuur auch ohne Ultraviolettfilter verwendet werden, falls •in susätsllcher Schute gegen ultraviolettes Licht nicht erforderlich ist.

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Claims

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Patentansprücheι

Llohtfiltervorrichtung mit einem ersten Filterelement, das normalerweise eichtbares Licht durchlast, das jedoch bei Bestrahlung mit einer bestimmten Menge ultravioletten

Lichtes mindestens einen Teil dee letzteren absorbiert und

es
einen Zustand annimmt₅ in dem/das auffallende sichtbare Licht annähernd rollständig absorbiert, gekennzeichnet duroh ein zweites Element, das in beeug auf die auffallende Strahlung Tor dem ersten Filterelement angeordnet wird und aus einem festen Infrarotfilter besteht,'das sichtbares* und ultrariolettes Licht durchläßt, jedoch Infrarotstrahlung nicht durchläßt.
2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet duroh ein drittes Siement, das in beeug auf die auffallende Strahlung hinter dem ersten Filterelement angeordnet ist und «as einem Filter besteht, das sichtbares Licht durch» läßt, ultraviolettes Licht jedoch absorbiert.
3. Filtervorrichtung nach den Ansprachen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte erste Filterelement in den normalen lichtdurchlässigen Zustand zurückschaltet, wenn die bestimmte Menge ultravioletten Lichtes nicht mehr auf das Filter auffällt.
4. . Filtervorrichtung naoh einem der Ansprüche 1 bis 3, daduroh gekennzeichnet, daß das zweite Filterelement ein Interferenzfilter istο

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THE NATIONAL GaSH

Dr. A. iitappert Rechtsanwalt

. 153/1950

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