DE19907334A1 - Elektrochrome Gradientenblende - Google Patents
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Abstract
Die erfindungsgemäße elektrisch steuerbare Blende enthält zwei transparente Platten, die durch einen umlaufenden Dichtrahmen miteinander zu einer Zelle verbunden sind. Auf den einander zugewandten Oberflächen weisen die Platten flächige, transparente Elektroden auf. In der Zelle befindet sich ein elektrooptisches Medium. Die Elektroden weisen keine Strukturierung auf und sind entlang des umlaufenden Dichtrahmens elektrisch kontaktiert.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrisch steuerbare Blende und ein Bildaufzeichnungs
gerät mit solchen elektrisch steuerbaren Blenden.
Elektrisch steuerbare Blenden für Bildaufzeichnungsgeräte sind bekannt. Sie beste
hen typischerweise aus einer elektrochromen Zelle, die in konzentrische Bereiche
eingeteilt ist, entsprechend den verschiedenen Blendenstufen. Diese Zonen werden
gebildet von konzentrisch angeordneten Elektroden, die sich jeweils paarweise auf
den beiden Platten, die die Zelle bilden, gegenüber liegen (US 3 476 029, JP
08 029 831). Diese einfache Elektrodenanordnung wurde in US 5,471,339 durch eine
dritte Gegenelektrode am äußeren Rand der Struktur modifiziert. In US 4 218 120
wurde als Problem gesehen, daß es entlang der ringförmigen Elektroden, die eine
Stromzuführung nur an einer Seite haben zu einem Spannungsabfall kommt, so daß
eine inhomogene Abdunklung stattfindet. Der Widerstand der Elektroden führt
außerdem zu einer Zeitverzögerung bei der Verdunklung. Deshalb wurden zwei
Zellen mit einer gemeinsamen Elektrode zusammengefügt, wobei der Punkt der
Stromzuführung der ringförmigen Elektroden der beiden Zellen um 180 Grad gegen
einander verdreht ist. In EP 0 683 421 wird eine Zelle mit einer ringförmigen, trans
parenten Elektrode offenbart, mit einem zentralen, kreisförmigen Bereich ohne
Elektrode. Wahlweise kann der Bereich mit der ringförmigen Elektrode durch Anle
gen einer Spannung homogen verdunkelt werden oder lichtdurchlässig bleiben.
Bei den bekannten elektrochromen Blenden wird die Blendenfunktion durch eine
aufwendige Strukturierung der Elektrode und einer damit verbundenen komplexen
Ansteuerung der einzelnen Blendenelemente erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Aufbau der elektrisch steuerbaren
Blende zu vereinfachen.
Die erfindungsgemäße elektrisch steuerbare Blende, enthält zwei transparente Plat
ten, die durch einen umlaufenden Dichtrahmen miteinander zu einer Zelle verbunden
sind. Auf den einander zugewandten Oberflächen weisen die Platten flächige, trans
parente Elektroden auf. In der Zelle befindet sich ein elektrooptisches Medium. Die
Elektroden weisen keine Strukturierung auf und sind entlang des umlaufenden Dicht
rahmens elektrisch kontaktiert.
Die Kontaktierung der Elektroden erfolgt vorzugsweise so, daß sie entlang des Dicht
rahmens beim Anlegen einer Spannung im wesentlichen dasselbe Potential aufwei
sen. Dies heißt, daß geringe Schwankungen des Potentials entlang des Dichtrahmens
z. B. bedingt durch die endlichen Widerstände in den Kontakten, die erfindungsge
mäße Funktion der Blende nicht beeinträchtigen.
Beim Anlegen einer Spannung U oberhalb der Schwellenspannung US (Fig. 1) an den
Elektroden setzt der elektrooptische Effekt (Dmin) ein und erreicht bei einer weiteren
Erhöhung der Spannung U seine maximale Stärke (Dmax). Die Abhängigkeit des
elektrooptischen Effektes von der Spannung kann durch eine s-förmige Funktion
(Fig. 1), deren Steigung und Schwellspannung abhängig vom benutzten elektroopti
schen Medium ist, beschrieben werden. Der elektrooptische Effekt bedeutet hier, daß
die optische Dichte der Zelle sich in Abhängigkeit von der angelegten Spannung
verändert und mit zunehmender Spannung zunimmt.
Aufgrund des Flächenwiderstandes im Bereich des Elektrodenmaterials tritt an den
Elektroden auf beiden Platten ein Spannungsabfall bezüglich der entlang des Dicht
rahmens anliegenden Spannung auf, der umso größer ist, je größer der Abstand zum
Dichtrahmen ist. Bei einer durch den Dichtrahmen abgeteilten runden Blendenfläche,
wie sie einer bevorzugten Ausführungsform entspricht, ist der Spannungsabfall im
Mittelpunkt am größten. Dieser Spannungsabfall kann durch einen Kurzschluß zwi
schen den Elektroden in der Blendenmitte noch verstärkt werden, da dann die
gesamte Spannung über dem Blendenradius abfällt.
Die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden erfolgt zweckmäßiger
weise über einen kleinen leitenden Punkt, vorzugsweise aus einem Metall.
Der Spannungsabfall über den Elektroden bewirkt bei entsprechender Wahl der
angelegten Spannung oberhalb der Schwellenspannung, daß im äußeren Bereich des
durch den Dichtrahmen abgeteilten Elektrodenbereichs der elektrochrome Effekt
einsetzt, im Zentrum der Blende die Schwellenspannung aber, aufgrund des Span
nungsabfalls über der transparenten leitfähigen Schicht, nicht mehr erreicht wird, so
daß dieser Bereich transparent bleibt. Durch Variation der angelegten Spannung kann
der Durchmesser des transparenten Zentrums variiert werden.
Der spezifische elektrische Flächenwiderstand des transparenten Elektrodenmaterials
liegt bevorzugt zwischen 2 Ω pro Quadrat und 10 kΩ pro Quadrat, besonders bevor
zugt zwischen 5 Ω pro Quadrat und 1 kΩ pro Quadrat und ganz besonders bevorzugt
zwischen 6 Ω pro Quadrat und 70 Ω pro Quadrat. Das transparente Elektroden
material besteht vorzugsweise aus Indium-Zinn-Oxid, SnO oder ZnO : Al oder
SnO2 : Sb. Material und Flächenwiderstand kann für die beiden Elektroden unter
schiedlich sein.
Die Kontaktierung der inneren Elektrodenflächen kann durch jeweils eine zusätzliche
niederohmige, elektrisch leitfähige Schicht, die außerhalb des durch den Dicht
rahmen begrenzten transparenten Elektrodenbereichs auf die transparente Elektroden
fläche aufgebracht ist, mit dieser in elektrischem Kontakt steht und von innen durch
den Dichtrahmen begrenzt ist, vorgenommen werden.
Das niederohmige Elektrodenmaterial sowie die Kurzschluß-Kontaktierung hat einen
spezifischen elektrischen Flächenwiderstand kleiner als 0,2 pro Quadrat. Sie besteht
vorzugsweise aus Kupfer, Gold, Aluminium, Silber oder Zink oder eine Suspension
aus diesen Metallen.
Bevorzugtes elektrooptisches Medium ist ein elektrochromes Medium, das eine
Flüssigkeit, ein Gel oder ein Feststoff sein kann. Bevorzugt sind Flüssigkeiten und
Gele. Sie enthalten eine oder mehrere elektrochrome Substanzen, ein Lösungsmittel,
einen oder mehrere UV-Absorber, gegebenenfalls ein oder mehrere Leitsalze sowie
gegebenenfalls einen oder mehrere Verdicker. Im Sinne der Erfindung geeignete
elektrochrome Substanzen sind zwei oder mehr Redoxsubstanzen, von denen minde
stens eine reduzierbar und mindestens eine oxidierbar ist. Alle Substanzen sind farb
los oder nur schwach gefärbt.
Nach Anlegen einer Spannung an die EC-Zelle wird mindestens eine Substanz redu
ziert, mindestens eine oxidiert, wobei wenigstens eine farbig wird, das heißt, daß ihre
Lichtschwächung im Bereich des sichtbaren Spektrums zunimmt. Nach Abschalten
der Spannung bilden sich die ursprünglichen Redoxsubstanzen wieder zurück und die
EC-Zelle entfärbt sich. Die Grundreaktion für ein Paar von Redoxsubstanzen ist
Bei Verwendung von mehreren verschiedenen Substanzen RED oder OX findet sie
analog statt.
Die Strom-Spannungs-Kennlinie einer EC-Zelle ist s-förmig (Fig. 1). Unterhalb einer
gewissen Spannung, der Schaltspannung (Usch), fließt kein Strom in der EC-Zelle und
es findet kein elektrochromer Effekt statt. Oberhalb der Schaltspannung kommt es
aufgrund der einsetzenden Ladungsübertragung von den Elektroden auf das elektro
chrome Material zu einem Anstieg des Stromes und der elektrochrome Effekt setzt
ein. Beim Erreichen der Sättigungsspannung (USätt) geht der Strom in einen Sätti
gungstrom (ISätt) über, der auch bei einer weiteren Spannungserhöhung konstant
bleibt. Bei USätt erreicht die EC-Zelle ihre maximale Farbtiefe.
Aus US-P 4 902 108 ist bekannt, daß Paare von Redoxsubstanzen geeignet sind, bei
denen die reduzierbare Substanz wenigstens zwei chemisch reversible Reduktions
wellen im Cyclischen Voltammogramm und die oxidierbare Substanz entsprechend
wenigstens zwei chemisch reversible Oxidationswellen besitzen. Solche Substanzen
sind im Sinne der Erfindung geeignet. Aus WO 97/30 134 sind solche Redoxsysteme
bekannt, in denen RED1 und OX2 bzw. OX1 und RED2 über eine Brücke B kovalent
aneinander gebunden sind. Solche Substanzen sind im Sinne der Erfindung ebenfalls
geeignet. Ebenfalls geeignet im Sinne der Erfindung sind solche Redoxsysteme, bei
denen der reversible Übergang zwischen RED und OX oder umgekehrt mit dem
Bruch bzw. dem Aufbau einer σ-Bindung verbunden ist. Solche Substanzen sind
beispielsweise aus WO 97/30 135 bekannt. Im Sinne der Erfindung geeignet sind
auch Metallsalze oder Metallkomplexe von solchen Metallen, die in mindestens zwei
Oxidationsstufen existieren. Vorteilhaft unterscheiden sich die beiden Oxidations
stufen um 1.
Ebenfalls im Sinne der Erfindung geeignet sind Oligo- und Polymere, die mindestens
eines der genannten Redoxssyteme, aber auch Paare solcher Redoxsysteme, wie sie
oben definiert sind, enthalten. Ebenfalls im Sinne der Erfindung geeignet sind
Mischungen der eben beschriebenen Substanzen, vorausgesetzt diese Mischungen
enthalten mindestens ein reduzierbares und mindestens ein oxidierbares Redox
system. Geeignete Lösungsmittel, Leitsalze, UV-Absorber und Verdicker sind aus
den oben zitierten Patentanmeldungen ebenfalls bekannt und im Sinne der Erfindung
nutzbar.
Die Färbung des für die erfindungsgemäße Aufgabe zu optimierenden Zusammen
setzung von zwei oder mehr Redoxsubstanzen wird durch Auswahl geeigneter
Farbstoffsysteme derart eingestellt, daß die Absorption über den Wellenlängen
bereich von 380 nm bis 750 nm möglichst gleichmäßig ist. Die Quantifizierung
dieser Farbneutralität erfolgt vorzugsweise mit einem Photometer, dessen spektrale
Empfindlichkeit an die des benutzten Bildaufzeichnungsmediums angepaßt ist. Bei
der Verwendung üblicher Silberhalogenidfilme sind dies die sogenannten Status-A-
Densitometer (DIN-Norm 4512, Teil 9, Januar 1993). Hierbei handelt es sich um
logarithmisch skalierende Filterphotometer mit einer maximalen Empfindlichkeit bei
440 nm (blau), 530 nm (grün) und 620 nm (rot). Die Differenzwerte Dblau - Dgrün und
Drot - Dgrün sind ein Maß für die Abweichung einer erfindungsgemäßen EC-Zelle von
der Farbneutralität. Bevorzugt für die erfindungsgemäße Gestaltung einer EC-Zelle
seien Mischungen von Redoxsubstanzen genannt, die bei Ansteuerung der Zelle auf
maximale Lichtschwächung zu Meßwerten Dblau - Dgrün und Drot - Dgrün führen, die
dem Betrage nach kleiner als 0,5, besonders bevorzugt kleiner als 0,2 sind.
Als flächige, elektrisch steuerbare Zellen können auch Zellen mit Flüssigkristallen
verwendet werden, wie sie z. B. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,
5. Auflage, Vol. A 15, S. 372ff beschrieben werden.
Das elektrische Steuerungssignal wird mit seiner Amplitude an die verwendete Zelle
so angepaßt, daß der eingefärbte Bereich der Blende wenigstens eine, bevorzugt aber
mehrere Blendenstufen überstreichen kann.
Die maximale Transmission der EC-Zelle kann durch eine Antireflexbeschichtung
vorzugsweise auf beiden Zellenoberflächen vergrößert werden.
Die Amplitude des elektrischen Signals kann entweder von Hand eingestellt werden
oder durch einen Lichtsensor vorgegeben werden, der entsprechend der auf die
Lichteintrittsöffnung der Kamera auftreffenden Lichtintensität die Signalamplitude
und damit die Lichtdurchlässigkeit der Zelle verändert, vorzugsweise in der Art, daß
die bei jeder Aufnahme auf das Bildaufzeichnungsmedium fallende Belichtungs
menge annähernd konstant bleibt.
Die Vorteile der erfindungsgemäße elektrisch steuerbare Blende bestehen darin, daß
sie einfach aufgebaut ist. Sie benötigt keine aufwendige ringförmige Strukturierung
der Elektroden. Der im Stand der Technik als nachteilig für die homogene Abdunk
lung angesehene hohe Flächenwiderstand von transparenten Elektroden wird in der
erfindungsgemäßen Blende vorteilhaft ausgenutzt. Gerade das transparente Elektro
denmaterial bewirkt den Spannungsabfall und damit die gewünschte inhomogene
Abdunklung vom äußeren zum inneren Blendenbereich.
Die erfindungsgemäße, elektrisch steuerbare Blende ist sowohl für Stehbildkameras
als auch für Laufbildkameras geeignet. Sie kann eingesetzt werden in Kameras, die
als Bildaufzeichnungsmedium silberhalogenidbasierende Negativ- oder Diapositiv
filme verwenden, und zwar sowohl in solchen, bei denen der Film nach der Belich
tung aus der Kamera entnommen und in separaten Vorrichtungen photographisch
entwickelt wird, aber auch in sogenannten Sofortbildkameras, also Kameras, die
Aufzeichnungsmedien verwenden, bei denen der Prozeß der bildgebenden Entwick
lung bereits in der Kamera und unmittelbar im Anschluß an die Bildaufnahme er
folgt.
Ebenso sei die Verwendung in Kameras genannt, die als Aufzeichnungsmedium
Halbleiterdetektoren verwenden, vorzugsweise solche mit einem flächig ange
ordneten Feld von Detektoren, deren Signale elektrisch ausgelesen und in einem
weiteren Speichermedium in analoger oder digitaler Form abgelegt werden. Der
heute wichtigste Vertreter derartiger Kameras sind die CCD-Kameras.
Es zeigen
Fig. 1 Zusammenhang zwischen elektrischem Ansteuersignal und optischer
Dichte der Zelle.
Fig. 2 Aufbau einer erfindungsgemäßen Blende.
Fig. 3 Bildaufzeichnungsgerät mit elektrischer steuerbarer Blende.
Fig. 4 Aufbau zum Nachweis der elektrischen Steuerung der Lichtschwä
chung und zur Farbneutralität der elektrisch steuerbaren Blende.
Fig. 5 Messung der Transmission entlang des Blendendurchmessers für die
Blende aus Beispiel 1.
Fig. 6 Messung der Transmission entlang des Blendendurchmessers für die
Blende aus Beispiel 2.
Eine typische für die erfindungsgemäße Aufgabe optimierte EC-Zelle hat den in der
Fig. 1 skizzierten Verlauf des Zusammenhangs zwischen elektrischem Ansteuer
signal und optischer Dichte der Zelle: Nach Überschreiten einer gewissen Schwell
spannung US nimmt die Lichtschwächung kontinuierlich zu. Das heißt die Licht
schwächung der EC-Zelle läßt sich mit Hilfe des elektrischen Steuersignals konti
nuierlich einstellen.
Ein Beispiel eines Aufbaus einer erfindungsgemäßen Zelle ist in Fig. 2 oben in
Draufsicht und unten in Seitenansicht zu sehen.
Zwischen zwei Glasplatten (2.1), die mit ITO beschichtet sind (2.6), wird ein elektro
optisches Medium (2.4) eingebracht. Der Raum den dieses Medium einnimmt wird,
neben den Glasplatten, von dem umschließenden Klebwulst (2.3) definiert. Durch
den kreisförmigen Metallstreifen auf beiden Elektroden (2.2) wird eine kreisförmige
Äquipotentialfläche definiert. Um einen besonders hohen Spannungsabfall zu errei
chen, können die Elektroden in der Mitte durch eine elektrisch leitende Verbindung
(2.5) kurzgeschlossen werden.
Ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Bildaufzeichnungsgerät ist in der Fig. 3
skizziert:
Das vom Anwender ausgewählte Motiv 1 soll von der Stehbildkamera 2 auf das
Aufzeichnungsmedium 8 aufgenommen werden. Der mechanische Verschluß 3 ist im
Ruhezustand der Kamera geschlossen. Er verhindert nicht nur eine Vorbelichtung des
lichtempfindlichen Materials 8, sondern schützt auch die elektrochrome Zelle 5 vor
der Dauerbelastung durch die eventuell starke Sonneneinstrahlung. Der photo
empfindliche Belichtungssensor 6 erzeugt ein elektrisches Signal, das nach einer
geeigneten Konditionierung im elektrischen Verstärker 7 die Lichtschwächung der
elektrochromen Zelle 5 steuert. Sobald der mechanische Auslöser 9 betätigt wird,
öffnet sich der mechanische Verschluß für eine feste wohldefinierte Zeit und gibt den
Weg frei für die Abbildung des Objektes durch das Objektiv 4 auf das Aufzeich
nungsmedium 8. Danach wird der Verschluß wieder lichtdicht verschlossen. Die
Signalverstärkung des Wirkungskreises Belichtungssensor/Verstärker/EC-Zelle ist
so gewählt, daß im Arbeitsbereich des Systems die auf das Aufzeichnungsmedium
auftreffende Lichtmenge unabhängig ist von der Helligkeit des ausgewählten Objek
tes.
Aufbau zum Nachweis der elektrischen Steuerung der Lichtschwächung einer EC-
Zelle sowie zur Messung ihrer Abweichung von der Farbneutralität ist in Fig. 4
skizziert:
Die EC-Zelle besteht aus zwei 1 mm-Glasplatten mit einer transparenten elektrisch leitfähigen Beschichtung aus Indium/Zinn-Oxid (ITO) mit einem spezifischen elektrischen Flächenwiderstand von 15 Ω/square. Die Platten haben einen Abstand von 70 µm. Der Hohlraum zwischen den Platten ist mit einem elektrochromen Medium mit Methylviologen verbunden mit 5,10-Dihydro-5,10-dimethyl-phenazin in einer Konzentration von 0,1 mol/Liter in Propylencarbonat als aktiver Substanz gefüllt und nach außen hin abgedichtet. Die EC-Zelle besitzt keine Antireflex beschichtung. Die EC-Zelle befindet sich auf dem Meßtisch eines Densitometers vom Typ X-Rite 310 3.3. Die Anschlußkontakte der EC-Zelle 3.1 sind an ein einstellbares Gleichspannungsversorgungsgerät 3.2 angeschlossen. Mit dem Status- A-Meßfiltersatz des Densitometers werden der Reihe nach die optischen Dichten der EC-Zelle für die Filter blau, grün und rot für verschiedene Spannungen an der EC- Zelle gemessen. Aus diesen Messungen werden die Farbdichtedifferenzen zur Quan tifizierung der Abweichung von der Farbneutralität der Lichtschwächung bestimmt.
Die EC-Zelle besteht aus zwei 1 mm-Glasplatten mit einer transparenten elektrisch leitfähigen Beschichtung aus Indium/Zinn-Oxid (ITO) mit einem spezifischen elektrischen Flächenwiderstand von 15 Ω/square. Die Platten haben einen Abstand von 70 µm. Der Hohlraum zwischen den Platten ist mit einem elektrochromen Medium mit Methylviologen verbunden mit 5,10-Dihydro-5,10-dimethyl-phenazin in einer Konzentration von 0,1 mol/Liter in Propylencarbonat als aktiver Substanz gefüllt und nach außen hin abgedichtet. Die EC-Zelle besitzt keine Antireflex beschichtung. Die EC-Zelle befindet sich auf dem Meßtisch eines Densitometers vom Typ X-Rite 310 3.3. Die Anschlußkontakte der EC-Zelle 3.1 sind an ein einstellbares Gleichspannungsversorgungsgerät 3.2 angeschlossen. Mit dem Status- A-Meßfiltersatz des Densitometers werden der Reihe nach die optischen Dichten der EC-Zelle für die Filter blau, grün und rot für verschiedene Spannungen an der EC- Zelle gemessen. Aus diesen Messungen werden die Farbdichtedifferenzen zur Quan tifizierung der Abweichung von der Farbneutralität der Lichtschwächung bestimmt.
Es wurden folgende Werte gemessen:
Das heißt, die gemittelte Lichtschwächung über den Wellenlängenbereich des
sichtbaren Lichts beträgt ca. 0,7. Dies entspricht etwa 2 Blendenstufen. Die
Abweichung von der Farbneutralität liegt unter 0,2.
Es wurde eine Zelle wie in Fig. 2 abgebildet aufgebaut. Die mit ITO beschichteten
Glasplatten weisen einen Flächenwiderstand von 6.8 Ohm/square auf. Beide Platten
wurden auf der ITO beschichteten Seite mit einer ringförmigen 1 µm dicken 2 mm
breiten Silberschicht mit einem Innendurchmesser von 10 mm bedampft. Eine der
Platten wurde in der geometrischen Mitte des Metallkreises mit einem Leitsilber
punkt von 150 µm Dicke versehen.
Eine Mischung aus 97% photohärtendem Epoxikleber DELO-Katiobond® 4594
(DELO Industrieklebstoffe, Landsberg) und 3% Glaskugeln mit 110 µm Durchmesser
wurde ringförmig auf die mit ITO-beschichtete Seite der Glasplatte so aufgetragen,
daß eine 2 mm breite Öffnung ausgespart wurde. Nun wurde die zweite Glasplatte so
auf die Kleberaupe gelegt, daß die ITO-Schichten der beiden Platten 1 und 2 einander
zugewandt waren und eine Geometrie entstand, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Platten
werden gegeneinander gepresst. Die Aushärtung des Klebers erfolgte durch 10-
minütiges Belichten mit Tageslicht in der Nähe eines Fensters und anschließend für
20 min bei 105°C ohne Belichtung.
Eine Schale wurde unter Stickstoffatmosphäre mit einer Lösung gefüllt, die 0,05
molar an den elektrochromen Verbindungen der Formeln
und jeweils 0,1 molar an den UV-Absorbern der Formeln
in wasserfreiem, sauerstofffreiem Propylencarbonat war.
Dann wurde die Zelle unter Stickstoffatmosphäre senkrecht so in die Schale gestellt,
daß die ausgesparte Öffnung sich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befand. Die
Schale mit der Zelle wurde in einen Exsiccator gestellt. Dieser wurde auf 0,05 mbar
evakuiert und anschließend vorsichtig mit Stickstoff belüftet. Während der Belüftung
stieg die elektrochrome Lösung durch die Öffnung in die Zelle hinein und füllte bis
auf eine kleine Blase das gesamte Volumen aus. Die Zelle wurde aus der Lösung ent
nommen, unter Stickstoffatmoshäre an der Öffnung gereinigt und mit dem photo
chemisch härtbaren Acrylatkleber DELO-Photobond® 4497 (DELO Industriekleb
stoffe, Landsberg) verschlossen. Anschließend wurde 1 min unter Stickstoffatmos
phäre mit der Lampe DELOLUX® 03 (DELO Industrieklebstoffe, Landsberg), die
sich in einem Abstand von 8 cm zur Öffnung 4 befand, belichtet und bei Raumtem
peratur über Nacht unter Stickstoffatmosphäre ausgehärtet.
Durch Anlegen einer Spannung färbt sich die Zelle ausgehend vom Rand rasch ein.
Fig. 5 zeigt Messungen der Transmission der Blende entlang ihres Durchmessers für
verschiedene Spannungen. Der Effekt setzt bei 0,5 V ein. Je höher die Spannung
gewählt wird, desto weiter reicht die Färbung in die Mitte der Zelle hinein. In Fig. 5
sieht man den Unterschied zwischen der angelegten Spannung bei 0,9 V und 1,1 V.
Bei höherer Spannung wird der abgedunkelte Randbereich größer und damit die
Blendenwirkung stärker.
Durch Abschalten der Spannung und Kurzschließen der Kontakte verschwand die
Färbung wieder rasch.
Es wurde eine Zelle wie in Fig. 2 abgebildet aufgebaut. Die mit ITO beschichteten
Glasplatten weisen einen Flächenwiderstand von 67,0 Ohm/square auf. Beide Platten
wurden auf der ITO beschichteten Seite mit einer ringförmigen 1 µm dicken 2 mm
breiten Silberschicht mit einem Durchmesser von 10 mm bedampft. Eine der Platten
wurde in der geometrischen Mitte des Metallkreises mit einem Leitsilberpunkt der
Dicke von etwa 150 µm versehen.
Eine Mischung aus 97% photohärtendem Epoxikleber DELO-Katiobond® 4594
(DELO Industrieklebstoffe, Landsberg) und 3% Glaskugeln mit 110 µm Durch
messer wurde ringförmig auf die mit ITO-beschichtete Seite der Glasplatte so
aufgetragen, daß eine 2 mm breite Öffnung ausgespart wurde. Nun wurde die zweite
Glasplatte so auf die Kleberaupe gelegt, daß die ITO-Schichten der beiden Platten 1
und 2 einander zugewandt waren und eine Geometrie entstand, wie in Fig. 2 gezeigt.
Die Platten werden gegeneinander gepresst. Die Aushärtung des Klebers erfolgte
durch 10-minütiges Belichten mit Tageslicht in der Nähe eines Fensters und an
schließend für 20 min bei 105°C ohne Belichtung.
Eine Schale wurde unter Stickstoffatmosphäre mit einer Lösung gefüllt, die
0,05 molar an den elektrochromen Verbindungen der Formeln
und jeweils 0,1 molar an den UV-Absorbern der Formeln
in wasserfreiem, sauerstofffreiem Propylencarbonat war.
Dann wurde die Zelle unter Stickstoffatmosphäre senkrecht so in die Schale gestellt,
daß die ausgesparte Öffnung sich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befand. Die
Schale mit der Zelle wurde in einen Exsiccator gestellt. Dieser wurde auf 0,05 mbar
evakuiert und anschließend vorsichtig mit Stickstoff belüftet. Während der Belüftung
stieg die elektrochrome Lösung durch die Öffnung in die Zelle hinein und füllte bis
auf eine kleine Blase das gesamte Volumen aus. Die Zelle wurde aus der Lösung
entnommen, unter Stickstoffatmoshäre an der Öffnung gereinigt und mit dem
photochemisch härtbaren Acrylatkleber DELO-Photobond® 4497 (DELO Industrie
klebstoffe, Landsberg) verschlossen. Anschließend wurde 1 min unter Stickstoff
atmosphäre mit der Lampe DELOLUX® 03 (DELO Industrieklebstoffe, Landsberg),
die sich in einem Abstand von 8 cm zur Öffnung befand, belichtet und bei Raumtem
peratur über Nacht unter Stickstoffatmosphäre ausgehärtet.
Durch Anlegen einer Spannung färbt sich die Zelle ausgehend vom Rand rasch ein.
Fig. 6 zeigt Messungen der Transmission der Blende entlang ihres Durchmessers für
verschiedene Spannungen. Der Effekt setzt bei 0,4 V ein. Je höher die Spannung
gewählt wird, desto weiter reicht die Färbung in die Mitte der Zelle hinein. In Fig. 6
sieht man den Unterschied zwischen der angelegten Spannung bei 0,95 V und 1,3 V.
Bei höherer Spannung wird der abgedunkelte Randbereich größer und damit die
Blendenwirkung stärker.
Durch Abschalten der Spannung und Kurzschließen der Kontakte verschwand die
Färbung wieder rasch.
Claims (18)
1. Elektrisch steuerbare Blende, enthaltend zwei transparente Platten, die durch
einen umlaufenden Dichtrahmen miteinander zu einer Zelle verbunden sind
und auf den einander zugewandten Oberflächen flächige, transparente Elek
troden aufweisen und ein elektrooptisches Medium, das sich in der Zelle
befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden keine Strukturierung
aufweisen und entlang des umlaufenden Dichtrahmens elektrisch kontaktiert
sind.
2. Elektrisch steuerbare Blende nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Elektroden so kontaktiert sind, daß sie entlang des Dichtrahmens beim
Anlegen einer Spannung im wesentlichen dasselbe Potential aufweisen.
3. Elektrisch steuerbare Blende nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die transparenten Elektroden elektrisch leitend miteinander verbun
den werden.
4. Elektrisch steuerbare Blende nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die vom Dichtrahmen umrahmte Fläche ein Kreis ist.
5. Elektrisch steuerbare Blende nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die kreisförmigen transparenten Elektrodenflächen in ihrem Mittelpunkt
elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
6. Elektrisch steuerbare Blende nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die transparente Elektrodenschicht durch eine zusätz
liche niederohmige, elektrisch leitfähige Schicht, die von innen durch den
Dichtrahmen begrenzt ist, kontaktiert wird.
7. Elektrisch steuerbare Kamerablende nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische elektrische Flächenwiderstand
des transparenten Elektrodenmaterials zwischen 2 Ω pro Quadrat und 10 kΩ
pro Quadrat, bevorzugt zwischen 5 Ω pro Quadrat und 1 kΩ pro Quadrat und
besonders bevorzugt zwischen 6 Ω pro Quadrat und 70 Ω pro Quadrat liegt.
8. Elektrisch steuerbare Kamerablende nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß der elektrische Flächenwiderstand der äußeren nieder
ohmigen elektrisch leitfähigen Schicht kleiner als 0,2 Ω pro Quadrat ist.
9. Elektrisch steuerbare Kamerablende nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle ohne Ansteuerung durch ein elektri
sches Signal lichtdurchlässig ist und sich mit zunehmender elektrischer
Spannung zwischen den Elektroden die lichtdurchlässige Fläche von außen
nach innen verkleinert.
10. Elektrisch steuerbare Kamerablende nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß als elektrooptisches Medium ein elektrochromes
Medium verwendet wird.
11. Elektrisch steuerbare Kamerablende nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das elektrochrome Medium mindestens zwei Redoxsubstanzen
enthält, von denen wenigstens eine reduzierbar und wenigstens eine oxi
dierbar ist, wobei wenigstens eine farbig wird.
12. Elektrisch steuerbare Kamerablende nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- a) die reduzierbaren Substanzen wenigstens zwei chemisch reversible Reduktionswellen im Cyclischen Voltammogramm und die oxidier baren Substanzen entsprechend wenigstens zwei chemisch reversible Oxidationswellen besitzen, oder
- b) eine reduzierbare Substanz und eine oxidierbare Substanz über eine Brücke B kovalent aneinander gebunden sind, oder
- c) als reduzierbare und/oder oxidierbare Substanzen solche ausgewählt sind, bei denen der reversible Übergang zwischen der oxidierbaren Form und der reduzierbaren Form mit dem Bruch bzw. dem Aufbau einer σ-Bindung verbunden ist, oder
- d) die reduzierbaren Substanzen und die oxidierbaren Substanzen Metall salze oder Metallkomplexe sind von solchen Metallen, die in minde stens zwei Oxidationsstufen existieren, oder
- e) die reduzierbare und/oder oxidierbare Substanz Oligo- und Polymere sind, die mindestens eines der genannten Redoxssyteme, aber auch Paare solcher Redoxsysteme, wie sie unter a) bis d) definiert sind, enthalten, oder
- f) als reduzierbare und/oder oxidierbare Substanz Mischungen der in a) bis e) beschriebenen Substanzen eingesetzt werden, vorausgesetzt diese Mischungen enthalten mindestens ein reduzierbares und min destens ein oxidierbares Redoxsystem.
13. Elektrisch steuerbare Kamerablende nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß als elektrooptisches Medium Flüssigkristalle
verwendet werden.
14. Elektrisch steuerbare Kamerablende nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer der beiden Zellenober
flächen eine Antireflexbeschichtung aufgebracht ist.
15. Bildaufzeichnungsgerät mit einer elektrisch steuerbaren Kamerablende nach
einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische
Signal zur Steuerung der Kamerablende von einem Belichtungssensor erzeugt
wird.
16. Bildaufzeichnungsgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als
Aufzeichnungsmedium ein auf Silberhalogeniden basierender photographi
scher Film verwendet wird.
17. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet, daß als Aufzeichnungsmedium ein ein- oder zweidimen
sionales Feld von Halbleiterdetektoren verwendet wird.
18. Bildaufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß als Bildaufzeichnungsgerät eine Kamera verwendet
wird, bei der eine Auswechslung des Films nicht möglich ist.
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