DE69635494T2

DE69635494T2 - Optisches steuerungsverfahren und optische steuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69635494T2
Application number: DE69635494T
Authority: DE
Inventors: Norio Chuo-ku TANAKA; Shigeru Chuo-ku TAKARADA; Hiromitsu Chuo-ku YANAGIMOTO; Masakatsu Kai; Ichiro Ueno
Original assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd; Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2016-09-19
Also published as: WO1997030372A1; EP0881518A1; EP0881518B1; US6265708B1; EP0881518A4; DE69635494D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Licht sowie eine Vorrichtung zur Steuerung des Lichts mit einem fotoempfindlichen Element zur Verwendung auf dem Gebiet der Fotoelektronik und Fotonik, wie der optischen Kommunikation und Information.
Beschreibung des Standes der Technik
Zur Ultra-Hochgeschwindigkeitsübertragung und -verarbeitung von Information sind auf dem Gebiet der optischen Elektronik und Fotonik im Hinblick auf die Vielfalt und hohe Dichte des Lichts Forschungs- und Entwicklungsarbeiten bezüglich Licht-Licht-Steuerungsverfahren (Verfahren zur Steuerung des Lichts durch Licht) intensiv durchgeführt worden, wobei das Augenmerk auf die Modulation der Intensität (Amplitude) oder Frequenz (Wellenlänge) des Lichts unter Nutzung der Änderungen der Durchlässigkeit und des Brechungsindex gerichtet wurde, die durch Beleuchtung/Bestrahlung des optischen Elements verursacht werden, das aus der Verarbeitung optischer Materialien oder optischer Zusammensetzungen gebildet wird, ohne von elektronischer Schaltkreistechnik abhängig zu sein. Sollen außerdem die parallelen optischen logischen Ablauf- und Abbildungswege den besten Nutzen aus den Charakteristika des Lichtes ziehen, ist ein "räumlicher Lichtmodulator" zur Durchführung einer bestimmten Modulation wie der Modulation der Fotointensitätsverteilung auf dem Strahl-Abschnitt (dem Bündel von Strahlen) von extremer Bedeutung, wobei sich die Anwendung der genannten Licht-Licht-Steuerungsverfahren als sehr vielversprechend erweisen sollte.
Bezüglich der hohen Erwartungen im Zusammenhang mit Licht-Licht-Steuerungsverfahren sind der nicht-lineare optische Effekt, wie die absättigbare Absorption, die nicht-lineare Brechung und der fotoreaktive Effekt sowie fotochrome Phänomene von großem Interesse.
Andererseits ist das Phänomen, wobei ein durch Licht angeregtes Molekül im ersten Wellenlängenbandbereich das Licht im zweiten Wellenlängenbandbereich erneut absorbiert, welcher sich vom ersten Wellenlängenbandbereich unterscheidet, bereits bekannt gewesen und kann als "Absorption im angeregten Zustand" oder "induzierte Absorption" oder als "Durchgangsabsorption" bezeichnet werden.
Als Beispiel eines Versuchs zur Anwendung einer Lichtabsorption im Anregungszustand ist z.B. in JP Sho 53-137 884 ein optisches Modulationsverfahren offenbart, wobei eine Lösung oder ein Feststoff, die Verbindungen der Porphyrin-Serien und einen Elektronenrezeptor enthalten, mit Licht zweier unterschiedlicher Wellenlängen bestrahlt wurden, was zur Übertragung der Information des einen Lichts aus dem einen Wellenlängenbereich auf die Wellenlänge des anderen Lichts führte. Auch JP Sho 55-100 503 und Sho 55-108 603 offenbaren eine optische Faser des funktionalen Flüssigkern-Typs, die das Fortpflanzungslicht entsprechend der Zeit-abhängigen Variation des angeregten Lichts unter Nutzung der Spektraldifferenz zwischen den Grund- und Anregungszuständen von Porphyrin-Derivaten auswählt. Außerdem offenbart JP Sho 63-89 805 eine optische Faser aus Kunststoff, die organische Verbindungen wie Porphyrin-Derivate in ihrem Kern enthält, die eine Absorption zeigen, die dem Übergang zum höheren Triplett-Zustand aus dem durch Licht angeregten Triplett-Zustand entspricht. In JP Sho 63-236 013 ist ebenfalls ein optisches funktionales Element offenbart, worin, nach Bestrahlung eines kristallinen Cyanin-Farbstoffs, wie von Kryptocyanin mit Licht einer ersten Wellenlänge zur Anregung des Moleküls, das genannte Molekül mit weiterem Licht einer zweiten Wellenlänge bestrahlt wird, die sich von der ersten Wellenlänge unterscheidet, wodurch die Durchlässigkeit oder Reflexion des Lichts der zweiten Wellenlänge beim Lichtanregungszustand durch das Licht der ersten Wellenlänge geschaltet werden. Ferner ist in JP Sho 64-73 326 ein optisches Signalmoduliermedium offenbart, das unter Nutzung der Absorptionsspektraldifferenz zwischen den Anregungs- und Grundzuständen optisch moduliert, die durch Bestrahlung des optischen Modulationsmediums aus einem Licht-induzierten Elektronenmigrationsmaterial wie aus in Matrixmaterialien dispergierten Porphyrin-Derivaten mit Licht erster und zweiter Wellenlängen induziert werden.
Bezüglich der Konstruktion von in herkömmlichen Techniken verwendeten optischen Vorrichtungen, offenbaren JP Sho 55-100 503, 55-108 603 und 63-89 805 eine Vorrichtungskonstruktion, worin die Lichtquelle des Anregungslichts (z.B. eine Blitzlichtlampe) von einer optischen Faser zur Fortpflanzung des Fortpflanzungslichts umwickelt ist. In JP Sho 53-137 884 und 64-73 326 ist eine Vorrichtungskonstruktion offenbart, worin das gesamte Teilstück innerhalb des fotoempfindlichen optischen Elements, worin sich das Licht entsprechend dem Signallicht fortpflanzt, mit Licht entsprechend dem Steuerlicht aus einer Richtung bestrahlt wird, die sich vom Lichtweg des Signallichts unterscheidet, ohne dass das genannte Steuerlicht konvergiert, sondern vielmehr mittels einer Projektionslinse usw. divergiert wird. Ein Beispiel eines Modulators gemäß Stand der Technik ist auch in GB 2 164 168 offenbart.
Weil allerdings die Lichtenergie eine extrem hohe Dichte aufweisen sollte, um es zu ermöglichen, dass die Durchlässigkeit oder der Brechungsindex (die Fotoreaktion/empfindlichkeit), die zum Einsatz in der Praxis groß genug wären, die langsame Reaktion/Empfindlichkeit auf die Beleuchtung/Bestrahlung mit Licht sowie die geringe Haltbarkeit der fotoempfindlichen Materialien bei den herkömmlichen Verfahrenstechniken verbessert werden, ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Lichts zur Anwendungstauglichkeit in der Praxis bisher noch nicht erhältlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Lichtsteuerung anzugeben und bereitzustellen, um die angestrebte hinreichend große Fotoreaktion/empfindlichkeit bei überlegener Reproduzierbarkeit zu erzielen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgaben umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung zur Lichtsteuerung die Beleuchtung/Bestrahlung eines Fotoelements aus einer fotoempfindlichen Zusammensetzung mit Steuerlicht einer Wellenlänge, auf die die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung reagiert, wobei die Durchlässigkeit und/oder der Brechungsindex des genannten Signallichts in einem Wellenlängenbandenbereich, der sich vom genannten Steuerlicht unterscheidet, reversibel verändert und die Fotointensität und/oder die Lichtflussdichte des genannten Signallichts moduliert werden, das durch das genannte Fotoelement fließt.
Das genannte Verfahren umfasst die Konvergierung des genannten Steuerlichts bzw. des genannten Signallichts, die das genannte Fotoelement beleuchten bzw. bestrahlen, sowie die Anordnung der Lichtwege des genannten Steuer- und Signallichts jeweils so, dass die Regionen mit der höchsten Fotonendichte in der Nachbarschaft der Brennpunkte des genannten Steuer- und Signallichts miteinander in der genannten fotoempfindlichen Zusammensetzung innerhalb des genannten Fotoelements überlappen.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Lichtsteuerung auch die Fortpflanzung des genannten Steuer- und Signallichts auf im Wesentlichen dem gleichen Lichtweg im genannten Fotoelement bei der Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Lichtsteuerung außerdem die Differenzierung und Extrahierung des Strahlenbündels des Signallichts in der Region, die der profunden Modulation der genannten Fotointensität und/oder Lichtflussdichte aus dem Strahlenbündel des Signallichts unterzogen worden ist, das die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung im genannten Fotoelement durchflossen hat und daraus bei der Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 zur Lichtsteuerung wieder ausgestrahlt worden ist.
Dabei ist es, da gewöhnlich der Zentralteil des Strahlenbündels des Signallichts besonders empfänglich für die Modulation ist, bevorzugt, dass die optische Zentralachse der Kollimatorlinse mit der optischen Zentralachse des Strahlenbündels des Signallichts zusammenfällt, wenn die Kollimatorlinse zur Konvergierung des Strahlenbündels des divergenten Signallichts angewandt wird.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Lichtsteuerung ferner die Extrahierung des Strahlenbündels des divergierenden Signallichts nach seinem Durchgang durch die genannte lichtempfindliche Zusammensetzung innerhalb des genannten Fotoelements aus einer kleineren Winkelapertur als dem Divergierwinkel des Strahlenbündels des genannten Signallichts, um dadurch das Strahlenbündel des Signallichts in der Region zu differenzieren und zu extrahieren, die der profunden Modulation bei der Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 der Lichtsteuerung unterzogen worden ist.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 2 zur Lichtsteuerung auch, dass durch Änderung der Positionsbeziehung zwischen den Brennpunkten des genannten Steuer- und Signallichts zueinander sowie der Position des genannten Fotoelements die Fotoreaktionen bzw. die entsprechenden Empfindlichkeiten entweder in der Richtung abnehmender scheinbarer (auftretender) Fotointensität des genannten Signallichts, das durch das genannte Fotoelement gegangen ist, oder in der Richtung zunehmender scheinbarer (auftretender) Fotointensität des genannten Signallichts bei der Bestrahlung mit dem genannten Steuerlicht bei der Durchführung der anspruchsgemäßen Verfahren ausgewählt und herausgezogen (extrahiert) werden.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 3 der vorliegenden Erfindung außerdem die Verwendung eines Fotoelements aus einer fotoempfindlichen Zusammensetzung, die einen Farbstoff als das genannte Fotoelement im Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Steuerung des Lichts enthält.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 4 der vorliegenden Erfindung zur Lichtsteuerung ferner die Verwendung eines Fotoelements aus einer fotoempfindlichen Zusammensetzung, die mindestens eine Art des Triarylmethan-Farbstoffs der folgenden Formel [1] als das genannte Fotoelement im Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 zur Steuerung des Lichts enthält: [ϕ¹ϕ²ϕ³C]⁺ X^– [1](in der Formel [1] stellen ϕ¹, ϕ² und ϕ3 einen ein- oder zweiwertigen aromatischen Kohlenwasserstoff- oder heterocyclischen Rest dar, der an das Zentralkohlenstoffatom C mit einem seiner Kohlenstoffatome gebunden ist, einschließlich der Fälle, in denen diese Reste einen oder mehrere Substituent(en) aufweisen).
X^– stellt ein chemisch inaktives Gegenanion für das genannte Triarylmethyl-Kation dar. Mit "chemisch inaktiv" ist gemeint, dass das Anion mit dem genannten Triarylmethyl-Kation nicht reagiert, sondern lediglich, als ionische Spezies, elektrostatisch mit dem genannten Kation wechselwirkt. X^– kann z.B. ein Anion wie ein Chlorid- (Cl^–), Bromid- (Br^–), Jodid- (J^–), Perchlorat- (ClO₄ ^–), Tetrafluorborat- (BF₄ ^–), Hexafluorphosphat- (PF₆ ^–), Sulfat- (SO₄ ^2–), Hydrogensulfat- (HSO₄ ^–), p-Toluolsulfonat- (CH₃C₆H₄SO₃ ^–), Benzolsulfonat- (C₆H₅SO₃ ^–), Methansulfonat- (CH₃SO₃ ^–), Trifluormethansulfonat- (CF₃SO₃ ^–), Acetat- (CH₃COO^–), Trichloracetat- (CCl₃COO^–) oder ein Trifluoracetat-Ion (CF₃COO^–) sein.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 5 der vorliegenden Erfindung zur Lichtsteuerung auch die Verwendung eines Fotoelements, das eine fotoempfindliche Zusammensetzung enthält, die mindestens einen der Triarylmethan-Farbstoffe der folgenden Formel [2] als das genannte Fotoelement im Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 zur Steuerung des Lichts enthält: ϕ⁴ϕ⁵C = ϕ⁶ = O [2] (in der Formel [2] stellen ϕ⁴ und ϕ⁵ einen ein- oder zweiwertigen aromatischen Kohlenwasserstoff- oder heterocyclischen Rest dar, der an das Zentralkohlenstoffatom C mit einem seiner Kohlenstoffatome gebunden ist, einschließlich der Fälle, in denen diese Reste einen oder mehrere Substituent(en) aufweisen).
ϕ⁶ stellt einen chinoiden aromatischen Kohlenwasserstoff- oder heterocyclischen Rest dar, worin 2 Kohlenstoffatome an das Zentralkohlenstoffatom bzw. an das Sauerstoffatom über die beiden Doppelbindungen gebunden sind, einschließlich der Fälle, in denen dieser Rest einen oder mehrere Substituent(en) aufweist.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 6 der vorliegenden Erfindung zur Lichtsteuerung außerdem die Verwendung eines Fotoelements aus einer fotoempfindlichen Zusammensetzung, die mindestens einen Polymethin-Farbstoffe der folgenden Formel [3] als das genannte Fotoelement im Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 zur Lichtsteuerung enthält: [ϕ⁷ – (CR^A = CR^B)_m – CH = ϕ⁸]⁺ Y^– [3](in der Formel [3] stellt ϕ⁷ einen einwertigen heterocyclischen Rest dar, der an die Methinkette über ein Kohlenstoffatom gebunden ist, einschließlich der Fälle, in denen dieser Rest einen oder mehrere Substituent(en) aufweist).
ϕ⁸ stellt einen zweiwertigen heterocyclischen Rest dar, der an die Methin-Kette über ein Kohlenstoffatom gebunden ist, einschließlich der Fälle, in denen dieser Rest einen oder mehrere Substituent(en) aufweist.
m ist eine ganze Zahl von 0, 1, 2 oder höher als 3.
Ist m höher als 1, stellen R^A und R^B ein Wasserstoffatom, eine Ethylcarbonatgruppe, ein Halogenatom, eine Alkyl-, Aryl-, Hydroxyl-, Alkoxy- oder eine Aminogruppe jeweils dar, einschließlich der Fälle, in denen diese Reste einen oder mehrere Substituent(en) aufweisen.
Ist m höher als 2, sind Fälle eingeschlossen, in denen R^A und R^B getrennt vorliegen oder miteinander zur Bildung eines Rings verbunden sind.
Y^– stellt ein chemisch inaktives Gegenanion für den kationischen Rest des genannten Polymethin-Farbstoffes dar. Mit "chemisch inaktiv" ist gemeint, dass das Anion nicht mit dem kationischen Rest des genannten Polymethin-Farbstoffes reagiert, sondern lediglich, als ionische Spezies, elektrostatisch mit dem genannten Kation wechselwirkt. Y^– kann z.B. ein Anion wie ein Chlorid- (Cl^–), Bromid- (Br^–), Jodid- (J^–), Perchlorat- (Cl0₄ ^–), Tetrafluorborat- (BF₄ ^–), Hexafluorphosphat- (PF₆ ^–), Sulfat- (SO₄ ^2–), Hydrogensulfat- (HSO₄ ^–), p-Toluolsulfonat- (CH₃C₆H₄SO₃ ^–), Benzolsulfonat- (C₆H₅SO₃ ^–), Methansulfonat- (CH₃SO₃ ^–), Trifluormethansulfonat- (CF₃SO₃ ^–), Acetat- (CH₃COO^–), Trichloracetat(CCl₃COO^–) oder ein Trifluoracetat-Ion (CF₃COO^–) sein.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 7 der vorliegenden Erfindung zur Lichtsteuerung ferner die Verwendung eines Fotoelements der fotoempfindlichen Zusammensetzung, die mindestens eine Art der Phthalocyanin-Verbindungen der folgenden Formeln [4] bis [11] als das genannte Fotoelement im Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 zur Steuerung des Lichts enthält: [Formel 4]
(in der Formel [4] stellt M¹ ein Wasserstoffatom oder ein einwertiges Metallatom dar, einschließlich von Fällen, in denen ein neutraler Ligand an M¹ koordiniert ist.
R¹ bis R¹⁶ stellen ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen Substituent dar, abgeleitet aus Verbindungen von Elementen der IV. Gruppe (C, Si, Ge, Sn und Pb) , V. Gruppe (N, P, As, Sb und Bi), VI. Gruppe (O, S, Se, Te und Po) oder der VII. Gruppe (F, Cl, Br und J), einschließlich von Fällen, in denen diese Substituenten voneinander verschieden sind oder 2 benachbarte Substituenten miteinander zur Bildung eines Rings verbunden sind.) [Formel 5]
(in der Formel [5] stellt M² ein zweiwertiges Metallatom dar, einschließlich der Fälle, in denen ein neutraler Ligand am M² koordiniert ist.
R¹ bis R¹⁶ stellen die gleichen Reste wie die im Fall der Formel [4] beschriebenen dar.) [Formel 6]
(in der Formel [6] stellt M³ ein dreiwertiges Metallatom dar, einschließlich der Fälle, worin ein neutraler Ligand am M³ koordiniert ist.
L¹ stellt einen einwertigen Substituent oder ein einwertiges Anion dar, abgeleitet aus Verbindungen von Elementen der IV. Gruppe (C, Si, Ge, Sn und Pb), V. Gruppe (N, P, As, Sb und Bi), VI. Gruppe (O, S, Se, Te und Po) oder der VII. Gruppe (F, Cl, Br und J) und
R¹ bis R¹⁶ stellen die gleichen Reste wie die im Fall der Formel [4] beschriebenen dar.) [Formel 7]
(in der Formel [7] stellt M⁴ ein vierwertiges Metallatom dar,
L² und L³ sind jeweils gleichbedeutend mit dem L¹ der Formel [6], einschließlich der Fälle, in denen L² und L³ miteinander zur Bildung eines Rings verbunden sind, und
R¹ bis R¹⁶ sind gleichbedeutend mit denjenigen Resten der Formel [4].) [Formel 8]
(in der Formel [8] stellt M⁴ ein vierwertiges Metallatom dar, n ist eine ganze Zahl höher als 1,
Z stellt eine zweiwertige Gruppe dar, dargestellt durch -O- oder -O-R-O-, worin R eine zweiwertige Gruppe darstellt, abgeleitet aus Verbindungen, umfassend Elemente der IV. Gruppe (C, Si, Ge, Sn und Pb), und
R¹ bis R¹⁸ sind gleichbedeutend mit den in Formel [4] beschriebenen Resten R¹ bis R¹⁶.) [Formel 9]
(in der Formel [9] stellt M³ ein dreiwertiges Metallatom dar, einschließlich des Falles, worin ein neutraler Ligand an M³ koordiniert ist,
Z ist gleichbedeutend mit der dafür in Formel [8] angegebenen Definition, und
R¹ bis R¹⁶ sowie R^1' bis R^16' sind gleichbedeutend mit den in Formel [4] beschriebenen Resten R¹ bis R¹⁶.) [Formel 10]
(in der Formel [10] stellt M⁴ ein vierwertiges Metallatom dar, einschließlich des Falles, worin ein neutraler Ligand an M⁴ koordiniert ist, und
R¹ bis R¹⁶ sind gleichbedeutend mit den in Formel [4] beschriebenen Resten.) [Formel 11]
(in der Formel [11] stellt M⁴ ein vierwertiges Metallatom dar, einschließlich des Falles, worin ein neutraler Ligand am M⁴ koordiniert ist, und
R¹ bis R¹⁶ sowie R^1' bis R^16' sind gleichbedeutend mit den in Formel [4] beschriebenen Resten R¹ bis R¹⁶.)
In der obigen Formel [4] kann das einwertige Metallatom (M¹) beispielsweise ein Alkalimetall wie Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium sein.
In der obigen Formel [5] kann das zweiwertige Metallatom (M²) beispielsweise ein Erdalkalimetall wie Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium und Barium usw., ein Übergangsmetall, wie Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Ruthenium, Osmium, Kobalt, Rhodium, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber usw., sowie ein typisches Metall wie Zink, Cadmium, Quecksilber, Blei usw. sein.
In den obigen Formeln [6] oder [9] kann das dreiwertige Metallatom (M³) z.B. ein Übergangsmetall, wie Scandium, Yttrium, Chrom, Mangan, Eisen, Rhodium, Gold usw., ein typisches Metall, wie Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, Antimon usw., sowie ein Lanthanidenmetall, wie Praseodym, Neodym, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium usw., sein.
In den obigen Formeln [7], [8], [10] oder [11] kann das vierwertige Metallatom (M⁴) z.B. ein Übergangsmetall, wie Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadin, Niob, Tantal usw., ein typisches Metall, wie Silizium, Germanium, Zinn usw., ein Lanthanidenmetall, Ruthenium und ein Aktinidenmetall, wie Thorium, Protactinium und Uran, usw. sein.
In den obigen Formeln [4] bis [11] kann der neutrale Ligand z.B. Wasser, ein Sauerstoff-Molekül, Kohlenmonoxid, Tetrahydrofuran, Acetonitril, Pyridin, 4,4'-Bipyridin, Pyrazin, Pyrimidin, Pyridazin, Morpholin usw. sein.
In den obigen Formeln [4] bis [11] ist der aus Verbindungen der Gruppe IV (C, Si, Ge, Sn und Pb) abgeleitete einwertige Substituent (R¹ bis R¹⁸, R^1' bis R^16' und L¹ bis L³) z.B. eine Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Cyclopropyl-, n-Butyl-, s-Butyl-, t-Butyl-, n-Pentyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, n-Hexyl-, n-Heptyl-, Neopentyl-, n-Octyl-, Isooctyl-, n-Nonyl-, n-Decyl-, n-Undecyl-, n-Dodecyl-, n-Octadecyl-, Vinyl-, 2-Propenyl-, Benzyl-, Phenyl-, Biphenyl-, 2,4-Dimethoxyphenyl-, Naphthyl-, Methoxy-, Ethoxy-, n-Butoxy-, n-Pentoxy-, n-Hexyloxy-, n-Heptoxy-, n-Octyloxy-, n-Nonyloxy-, n-Decyloxy-, n-Undecyloxy-, n-Dodecyloxy-, n-Octadecyloxy-, Benzyloxy-, Phenoxy-, Acetyl-, Methoxycarbonyl-, Trimethylsilyl-, Dimethylphenylsilyl-, Trimethylsiloxy-, Trimethylgermyl-, Methyldiphenylgermyl-, Trimethylzinn-, Triethylbleigruppe usw.
In den obigen Formeln [4] bis [11] ist der aus Verbindungen der Gruppe V (N, P, As, Sb und Bi) abgeleitete einwertige Substituent (R¹ bis R¹⁸, R^1' bis R^16' und L¹ bis L³) z.B. eine Dimethylamino-, Diethylamino-, Methylpropylamino-, Dibenzylamino-, Ethylphenylamino-, 4-(Dimethylamino)butyl-, 6-(Diethylamino)hexyloxy-, N-Methylacetylamino-, Diphenylphosphin-, Diphenylarsenyl-, Diphenylstibinyl-, Diphenylbisumutinylgruppe usw.
In den obigen Formeln [4] bis [11] ist der aus Verbindungen der Gruppe VI (O, S, Se, Te und Po) abgeleitete einwertige Substituent (R¹ bis R¹⁸, R^1' bis R^16' und L¹ bis L³) z.B. eine Hydroxy-, Methoxy-, n-Butoxy-, n-Pentoxy-, n-Hexyloxy-, n-Heptyloxy-, n-Octyloxy-, n-Nonyloxy-, n-Decyloxy-, n-Undecyloxy-, n-Dodecyloxy-, n-Octadecyloxy-, Benzoxy-, Phenoxy-, Mercapto-, Methylthio-, Ethylthio, 2-Furyl-, 2-Thiophenyl-, 2-Selenophenyl-, 2-Tellurophenylgruppe usw.
In den obigen Formeln [6], [7] oder [11] ist das einwertige Anion (L¹, L² oder L³) z.B. ein Acetat-Ion (CH₃COO^–), Chloracetat-Ion (ClCH₂COO^–), Trifluoracetat-Ion (CF₃COO^–), Hydrogencarbonat-Ion (HOCOO^–), Hydrogensulfat-Ion (HSO₄ ^–), p-Toluolsulfonat-Ion (CH₃C₆H₄SO₃ ^–), Benzolsulfonat-Ion (C₆H₅SO₃ ^–), Methansulfonat-Ion (CH₃SO₃ ^–), Trifluormethansulfonat-Ion (CF₃SO₃ ^–), Cyanid-Ion (CN^–), Cyanat-Ion (OCN^–), Isocyanat-Ion (NCO^–), Isothiocyanat-Ion (NCS^–), Perchlorat-Ion (ClO₄ ^–), Tetrafluorborat-Ion (BF₄ ^–), Hexafluorphosphat-Ion (PF₆ ^–) usw.
In den obigen Formeln [8] oder [9] ist die aus der Gruppe IV (C, Si, Ge, Sn und Pb) abgeleitete zweiwertige Gruppe (R) z.B. eine Methylen-, Ethylen-, 1,2-Propylen-, 2,3-Butylen-, 1,4-Phenylen-, Dimethylsilylen-, Methylphenylsilylen-, Diphenylgermylengruppe usw.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 8 der vorliegenden Erfindung zur Steuerung des Lichts außerdem die Verwendung der genannten fotoempfindlichen Zusammensetzung, die flüssig ist, wobei das Verfahren auch eine Fotozelle umfasst, die mit der in den Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 genannten flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung befüllt ist.
Zur Lösung der obigen Aufgabe umfasst das Verfahren gemäß Anspruch 9 der vorliegenden Erfindung zur Steuerung des Lichts auch die Verwendung eines flüchtigen Lösungsmittels für die lichtempfindliche Zusammensetzung im Lichtsteuerungsverfahren gemäß Anspruch 8.
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgaben umfasst die Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 10 der vorliegenden Erfindung die Beleuchtung des Fotoelements aus der fotoempfindlichen Zusammensetzung mit dem Steuerlicht, das eine Wellenlänge aufweist, auf die die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung reagiert, wobei sie die Durchlässigkeit und/oder den Brechungsindex des Signallichts in einem sich vom genannten Steuerlicht unterscheidenden Wellenbandenbereich reversibel ändert und die Fotointensität und/oder die Lichtflussoberflächendichte des das genannte Fotoelement durchfließenden genannten Signallichts moduliert, und worin die Vorrichtung Mittel zur Konvergierung des genannten Steuer- bzw. Signallichts, zur Ausrichtung der Lichtwege des genannten Steuer- und Signallichts, und zwar so, dass die Bereiche mit der höchsten Fotonendichte in der Nachbarschaft der Brennpunkte des genannten Steuer- und Signallichts jeweils miteinander überlappen, sowie Mittel umfasst, um die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung innerhalb des genannten Fotoelements so vorzulegen, dass die Bereiche mit der höchsten Fotonendichte in der Nachbarschaft der Brennpunkte des genannten Steuer- und Signallichts jeweils miteinander überlappen.
Ferner wird zur Lösung der obigen Aufgaben in der Vorrichtung gemäß Anspruch 10 der vorliegenden Erfindung zur Lichtsteuerung der Lichtweg so justiert, dass sich das genannte Steuer- und Signallicht auf im Wesentlichen dem gleichen Lichtweg innerhalb des genannten Fotoelements in der Lichtsteuerungsvorrichtung fortpflanzen.
Außerdem umfasst zur Lösung der obigen Aufgabe die Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 10 Mittel zum Differenzieren und Extrahieren des Strahlenbündels des Signallichts in dem Bereich, der der profunden Modulation der genannten Fotointensität und/oder der genannten Lichtflussdichte des Strahlenbündels aus divergierendem Signallicht nach dem Durchgang durch die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung innerhalb des genannten Fotoelements in der Lichtsteuerungsvorrichtung unterzogen worden ist.
Ferner umfasst zur Lösung der obigen Aufgabe die Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 10 der vorliegenden Erfindung Mittel zum Differenzieren und Extrahieren des Signallicht-Strahlenbündels in dem Bereich, der der profunden Modulation der genannten Fotointensität und/oder genannten Lichtflussdichte unterzogen worden ist, worin die genannten Mittel Konvergierungsmittel umfassen, die eine kleinere Winkelöffnung als diejenigen Konvergierungsmittel aufweisen, die zum Zeitpunkt der Konvergierung und Beleuchtung/Belichtung des genannten Fotoelements mit dem genannten Signallicht in der Lichtsteuerungsvorrichtung angewandt werden.
Auch umfasst zur Lösung der obigen Aufgabe die Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 11 der vorliegenden Erfindung Bewegungsmittel zur Änderung der jeweiligen Positionsbeziehung zwischen den Brennpunkten des genannten Steuer- und Signallichts sowie der Position des genannten Fotoelements, wobei durch Anwendung der genannten Bewegungsmittel die Fotoreaktionen/empfindlichkeiten entweder in der Richtung abnehmender scheinbarer Fotointensität des genannten Signallichts, das durch das genannte Fotoelement nach dessen Beleuchtung mit dem genannten Steuerlicht geht, oder in der Richtung zunehmender scheinbarer Fotointensität des genannten Signallichts in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 10 ausgewählt und herausgezogen werden.
Ferner umfasst zur Lösung der obigen Aufgabe die Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 12 der vorliegenden Erfindung eine Struktur, worin Mittel zur Konvergierung des genannten Steuer- und Signallichts und/oder Mittel zum Differenzieren und Herausziehen des Signallicht-Strahlenbündels in dem Bereich, der der profunden Modulation der genannten Fotointensität und/oder genannten Lichtflussdichte unterzogen worden ist, aus dem divergierenden Signallicht-Strahlenbündel und/oder Mittel zur Auftrennung der Mischung aus Signal- und Steuerlicht, die durch die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung innerhalb des genannten Fotoelements gegangen ist, in die jeweiligen Komponenten aus Signal- und Steuerlicht in das genannte Fotoelement in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11 eingebaut sind.
Auch umfasst zur Lösung der obigen Aufgabe in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 13 der vorliegenden Erfindung die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10, 11 oder 12 einen Farbstoff.
Ferner umfasst zur Lösung der obigen Aufgabe in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 14 der vorliegenden Erfindung die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung mindestens eine Art des in der obigen Formel [1] dargestellten Farbstoffs der Triarylmethan-Serien in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10, 11 oder 12.
Ebenfalls umfasst zur Lösung der obigen Aufgabe in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 15 der vorliegenden Erfindung die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung mindestens eine Art des in der obigen Formel [2] dargestellten Farbstoffs der Triarylmethan-Serien in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10, 11 oder 12.
Ebenfalls umfasst zur Lösung der obigen Aufgabe in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 16 der vorliegenden Erfindung die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung mindestens eine Art der in der obigen Formel [3] dargestellten Polymethin-Farbstoffe in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10, 11 oder 12.
Ebenfalls umfasst zur Lösung der obigen Aufgabe in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 17 der vorliegenden Erfindung die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung mindestens eine Art der in einer der obigen Formeln [4] bis [11] dargestellten Phthalocyanin-Verbindungen in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10, 11 oder 12.
Auch ist zur Lösung der obigen Aufgabe in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 18 der vorliegenden Erfindung die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung eine Flüssigkeit, und eine Fotozelle, die mit der genannten flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung befüllt ist, wird als das genannte Fotoelement in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17 verwendet.
Schließlich umfasst zur Lösung der obigen Aufgabe in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 19 der vorliegenden Erfindung die genannte flüssige fotoempfindliche Zusammensetzung auch ein flüchtiges Lösungsmittel in der Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 10.
Kombination der fotoempfindlichen Zusammensetzung mit Wellenlängenbandenbereichen des Signal- und Steuerlichts
Die geeignete Kombination der lichtempfindlichen Zusammensetzung, des Wellenlängenbandenbereichs des Signallichts und des Wellenlängenbandenbereichs des Steuerlichts, welche im Steuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangen, kann gemäß dem Verwendungszweck ausgewählt werden.
Als zur Anwendung in der Praxis geeignete Vorgehensweise zur Erstellung einer entsprechenden Kombination können z.B. die Wellenlänge oder der Wellenlängenbandenbereich des Signallichts zuerst gemäß dem Verwendungszweck bestimmt werden, worauf die am meisten geeignete Kombination der fotoempfindlichen Zusammensetzung und der Wellenlänge des Steuerlichts zur Steuerung des genannten Signallichts ausgewählt werden kann. Alternativ dazu, kann nach Bestimmung der Kombination der Wellenlängen des Signal- und Steuerlichts gemäß dem Verwendungszweck die geeignete fotoempfindliche Zusammensetzung für die genannte Kombination ausgewählt werden.
Was die Bestandteile der in der vorliegenden Erfindung verwendeten fotoempfindlichen Zusammensetzung sowie die Längen der optischen Wegstrecke des Signal- und Steuerlichts betrifft, die durch das aus der genannten fotoempfindlichen Zusammensetzung gebildete Fotoelement gehen, können diese als entsprechende Kombination auf Basis der Durchlässigkeit des durch das genannte Fotoelement gehenden Steuer- und Signallichts dargestellt werden. Beispielsweise wird zuerst die Konzentration eines besonderen Bestandteils der fotoempfindlichen Zusammensetzung bestimmt, die das Steuer- oder Signallicht absorbiert, worauf die Längen der optischen Wegstrecken des Signal- und Steuerlichts, die durch das Fotoelement gehen, so festgelegt werden können, dass die Durchlässigkeit des das Fotoelement durchlaufenden Steuer- und Signallichts spezifische Werte erreicht. Alternativ dazu, können, nachdem die Länge der optischen Wegstrecke zuerst bei einem spezifischen Wert gemäß den Entwurfserfordernissen der Vorrichtung festgelegt worden ist, z.B. die Bestandteile der fotoempfindlichen Zusammensetzung so angepasst werden, dass die Durchlässigkeit des durch das Fotoelement hindurchgehenden Streu- und Signallichts einen spezifischen Wert erreicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren und die Vorrichtung zur Steuerung von Licht anzugeben und bereitzustellen, wobei sich eine hinreichend große und geschwinde Fotoreaktion aus dem Fotoelement aus den fotoempfindlichen Bestandteilen bei einer so niedrig wie möglichen Lichtenergie sowie die am meisten geeigneten Durchlässigkeitswerte des durch das Fotoelement hindurchgehenden Steuer- und Signallichts jeweils ergeben, um die genannte Aufgabe wie folgt zu lösen.
Im Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird empfohlen, die Konzentration und den vorliegenden Zustand der Licht-absorbierenden Komponente in der fotoempfindlichen Zusammensetzung sowie die optische Weglänge so festzulegen, dass die Durchlässigkeit des durch das Fotoelement hindurchgehenden Steuerlichts höchstens weniger als 90 % erreicht.
Hierbei wird, wenn die Fotoreaktion/empfindlichkeit in der Richtung abnehmender Durchlässigkeit des Signallichts bei Beleuchtung mit dem Steuerlicht genutzt wird, empfohlen, die Konzentration und den vorliegenden Zustand der Lichtabsorbierenden Komponente in der fotoempfindlichen Zusammensetzung sowie die optische Weglänge so festzulegen, dass die Durchlässigkeit des durch das Fotoelement hindurchgehenden Signallichts mehr als 10 % erreicht.
Fotoempfindliche Zusammensetzung
Verschiedene bekannte Materialien können als die fotoempfindliche Zusammensetzung verwendet werden, die in der vorliegenden Erfindung für das Fotoelement eingesetzt wird und die Durchlässigkeit und/oder den Brechungsindex des Signallichts im sich von demjenigen des Steuerlichts unterscheidenden Wellenlängenbereich reversibel moduliert, wenn mit dem genannten Steuerlicht belichtet bzw. beleuchtet wird.
In der vorliegenden Erfindung können als die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung feste, glasige oder gummiartige und flüssige Materialien im jeweiligen anzuwendenden Temperaturbereich verwendet werden.
Ferner kann die in der vorliegenden Erfindung verwendete fotoempfindliche Zusammensetzung Antioxidanzien, UV-Lichtabsorber, Abfangmittel für Einzelsauerstoff, Suspendiermittel usw. enthalten, um deren Verarbeitbarkeit und Stabilität und/oder Haltbarkeit als Fotoelement zu verbessern, solange dessen Funktion nicht verschlechtert wird.
Feste, glasige oder gummiartige fotoempfindliche Zusammensetzungen
Feste, glasige oder gummiartige fotoempfindliche Zusammensetzungen sind z.B. Halbleiter-Einkristalle aus Verbindungen von GaAs, GaAsP, GaAlAs, InP, InSb, InAs, PbTe, InGaAsP, ZnB usw., Feinpartikel der genannten Halbleiterverbindungen, dispergiert in Matrixmaterialien, Einkristalle halogenierter Metalle (z.B. von Kaliumbromid, Natriumchlorid usw.), dotiert mit unterschiedlichen Metallionen, Feinpartikel der genannten halogenierten Metalle (z.B. von Kupferbromid, Kupferchlorid, Kobaltchlorid usw.), dispergiert in Matrixmaterialien, Einkristalle von Cadmiumkalkogeniden wie von CdS, CdSe, CdSeS, CdSeTe usw., dotiert mit unterschiedlichen Metallionen wie mit Kupfer, Feinpartikel der genannten Cadmiumkalkogenide, dispergiert in Matrixmaterialien, Einkristall-Filme, polykristalline poröse Filme von Halbleitern aus Silizium, Germanium, Selen, Tellur usw., Feinpartikel von Halbleitern aus Silizium, Germanium, Selen, Tellur usw., dispergiert in Matrixmaterialien, Feinpartikel von Edelmetallen wie von Platin, Gold, Palladium usw., dispergiert in Matrixmaterialien, Einkristalle, die Juwelen entsprechen, wie Rubin, Alexandrit, Garnet, Nd:YAG; Saphir, Ti:Saphir, Nd:YLF, dotiert mit Metallion (sogenannte Laserkristalle), potente dielektrische Kristalle wie Lithiumniobat (LiNbO₃), LiB₃O₅, LiTaO₃, KTiOPO₄, KH₂PO₄, KNbO₃, BaB₂O₂ usw., dotiert mit Metallionen (z.B. mit Eisenion), Gläser wie Quarzglas, Sodaglas, Borsilikatglas usw., dotiert mit Metallionen (z.B. mit Neodym-Ion, Erbium-Ion, usw., sowie Farbstoffe, gelöst oder dispergiert in festen, glasigen oder gummiartigen Mattrixmaterialien, wobei alle bevorzugt eingesetzt werden können.
Darunter können die Farbstoffe, die in festen, glasigen oder gummiartigen Matrixmaterialien gelöst oder dispergiert sind, besonders bevorzugt in der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangen, weil sie einen breiten Auswahlbereich der Matrixmaterialien und Farbstoffe ermöglichen und ganz leicht zu Fotoelementen geformt werden können.
Jede Substanz kann als festes, glasiges oder gummiartiges Matrixmaterial zur Anwendung in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, solange sie die folgenden Bedingungen erfüllt:

1. sie liegt in festem, glasigem oder gummiartigem Zustand im gesamten anzuwendenden Temperaturbereich vor;
2. sie weist hohe Durchlässigkeit im Wellenlängenbereich des Lichts auf, das im Lichtsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
3. sie vermag die erfindungsgemäß verwendeten genannten Farbstoffe zu lösen oder zu dispergieren; und
4. sie vermag die Formgestalt als Fotoelement zu bewahren.

Als anorganische Matrixmaterialien können z.B. Glasmaterialien mit niedrigem Schmelzpunkt eingesetzt werden, die mit dem sogenannten Sol-Gel-Transformationsverfahren hergestellt werden.
Auch können als organische Matrixmaterialien verschiedene organische Polymere verwendet werden, und diese sind z.B. Polystyrol, Poly(α-methylstyrol), Polyinden, Poly(4-methyl-1-penten), Polyvinylpyridin, Polyvinylformal, Polyvinylacetal, Polyvinylbutyral, Poly(vinylacetat), Polyvinylalkohol, Poly(vinylchlorid), Poly(vinylidenchlorid), Poly(vinylmethylether), Poly(vinylethylether), Poly(vinylbenzylether), Polyvinylmethylketon, Poly(N-vinylcarbazol, Poly(N-vinylpyrrolidon), Poly(methylacrylat), Poly(ethylacrylat), Poly(acrylsäure), Polyacrylnitril, Poly(methylmethacrylat), Poly(ethylmethacrylat), Poly(butylmethacrylat), Poly(benzylmethacrylat), Poly(cyclohexylmethacrylat), Poly(methacrylsäure), Polymethacrylamid, Polymethacrylnitril, Polyacetaldehyd, Polychloral, Poly(ethylenoxid), Poly(propylenoxid), Poly(ethylenterephthalat), Poly(butylenterephthalat), Polycarbonate (Biphenole + Carbonat), Poly(diethylenglykolbisarylcarbonat), 6-Nylon, 6,6-Nylon, 12-Nylon, 6,12-Nylon, Poly(ethylasparaginat), Poly(ethylglutaminat), Polylysin, Polyprolin, Poly(γ-benzyl-L-glutamat), Methylcellulose, Ethylcellulose, Benzylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Acetylcellulose, Cellulosetriacetat, Cellulosetributyrat, Harze wie Alkydharz (Phthalsäureanhydrid plus Glycerin), Fettsäure-modifizierte Alkydharze (Fettsäure + Phthalsäureanhydrid + Glycerin), ungesättigtes Polyesterharz (Maleinsäureanhydrid + Phthalsäureanhydrid + Propylenglykol), Epoxiharz (Bisphenole + Epichlorhydrin), Polyurethanharz, Phenolharz, Harnstoffharz, Melaminharz, Xylolharz, Toluolharz, Guanaminharz usw., organisches Polysilan wie Poly(phenylmethylsilan), Polygerman sowie Copolymere und Kondensationsprodukte davon. Außerdem können polymere Verbindungen verwendet werden, die durch Plasmapolymerisation von Verbindungen erhalten werden, die unter üblichen Bedingungen nicht polymerisieren, wie Schwefelkohlenstoff, Kohlenstofftetrafluorid, Ethylbenzol, Perfluorbenzol, Perfluorcyclohexan usw.
Ferner können diese organischen Polymeren, die mit Farbstoff-Gruppen als Monomereinheit-Seitenketten, Vernetzungsgruppen, Copolykondensationsprodukt-Monomereinheiten oder mit einer Polymerisationsstart-Endgruppe kondensiert werden können, ebenfalls als Matrixmaterialien verwendet werden.
Jedes veröffentlichte Verfahren kann zum Auflösen oder Dispergieren der Farbstoffe in diesen festen, glasigen oder gummiartigen Matrixmaterialien angewandt werden. Beispielsweise werden die folgenden Verfahren bevorzugt angewandt: Verfahren, in denen der Farbstoff und das Matrixmaterial in einem gemeinsamen Lösungsmittel gelöst und vermischt und dann das Lösungsmittel abdestilliert werden; Verfahren, in denen der Farbstoff in einer Lösung der anorganischen Matrix-Rohmaterialien gelöst oder dispergiert und dann das Matrixmaterial gebildet werden; Verfahren, in denen der Farbstoff im Monomer organischer Polymermatrixmaterialien, gegebenenfalls unter Verwendung von Lösungsmitteln, gelöst oder dispergiert und dann das genannte Monomer polymerisiert oder polykondensiert werden, um die Matrixmaterialien zu bilden; sowie Verfahren, in denen, nachdem eine in einem gemeinsamen Lösungsmittel gelöste Lösung von Farbstoff und organischem polymeren Matrixmaterial in ein weiteres Lösungsmittel getropft worden ist, worin sowohl der Farbstoff als auch das organische polymere Kunststoff-Matrixmaterial unlöslich sind, die so gebildeten Ausfällungen filtriert, getrocknet und unter Erhitzen und Schmelzen verarbeitet werden. Da es bekannt ist, dass "H-Aggregat" und "J-Aggregat" durch Aggregieren des Farbstoffs bei der Ausarbeitung einer Kombination aus Farbstoff und Matrixmaterial mit entsprechenden Verarbeitungsverfahren gebildet werden können, kann ein Farbstoff-Molekül in Matrixmaterialien unter Bedingungen verwendet werden, um derartige Aggregier- oder Assoziierzustände zu erschaffen.
Jedes veröffentlichte Verfahren kann zum Dispergieren der genannten verschiedenen Feinpartikel in diesen Matrixmaterialien angewandt werden. Beispielsweise können die folgenden Verfahren bevorzugt zur Anwendung gelangen: Verfahren, in denen nach Dispergierung der genannten Feinpartikel in einer Lösung von Matrixmaterialien oder in einer Lösung von Vorstufen davon das Lösungsmittel entfernt wird; Verfahren, in denen nach Dispergierung der genannten Feinpartikel im Monomer organischer polymerer Matrixmaterialien, gegebenenfalls unter Verwendung eines Lösungsmittels, das genannte Monomer zur Bildung der Matrixmaterialien polymerisiert oder polykondensiert wird; Verfahren, in denen nach Auflösen oder Dispergieren von Metallsalzen wie von Cadmiumperchlorat und Goldchlorid als Vorstufe von Feinpartikeln in organischen polymeren Matrixmaterialien Feinpartikel aus Cadmiumsulfid durch Behandlung mit Schwefelwasserstoffgas bzw. Feinpartikel aus Gold durch thermische Behandlung in den Matrixmaterialien ausgefällt werden; chemische Wachstumsverfahren in Gasphase sowie Spuckerverfahren.
Flüssige fotoempfindliche Zusammensetzungen
Flüssige fotoempfindliche Zusammensetzungen sind z.B. hyperfeine Halbleiter-Partikel aus Verbindungen von GaAs, GaAsP, GaAlAs, InP, InSb, InAs; PbTe, InGaAsP, ZnSe usw., kolloidal dispergiert in flüssigen Matrixmaterialien, hyperfeine Partikel von Metallchloriden (z.B. aus Kaliumbromid, Natriumchlorid usw.), dotiert mit unterschiedlichen Metallionen, oder von genannten Metallhalogeniden (z.B. aus Kupferbromid, Kupferchlorid, Kobaltchlorid usw.), kolloidal dispergiert in flüssigen Matrixmaterialien, hyperfeine Partikel aus Cadmiumkalkogeniden wie aus CdS, CdSe, CdSeS, CdSeTe usw., dotiert mit unterschiedlichen Metallionen wie mit Kupfer, kolloidal dispergiert in flüssigen Matrixmaterialien, hyperfeine Partikel von Halbleitern aus Silizium, Germanium, Selen, Tellur usw., kolloidal dispergiert in flüssigen Matrixmaterialien, hyperfeine Partikel aus Edelmetallen wie von Platin, Gold, Palladium usw., kolloidal dispergiert in flüssigen Matrixmaterialien, Komplexe von Metallionen (z.B. von Neodym-Ion, Erbium-Ion usw.), gelöst oder kolloidal dispergiert in flüssigen Matrixmaterialien, sowie außerdem Farbstoffe, gelöst oder kolloidal dispergiert in den flüssigen Matrixmaterialien, wobei alle bevorzugt verwendet werden können.
Darunter können die Farbstoffe, die in den flüssigen Matrixmaterialien gelöst oder kolloidal dispergiert werden, besonders bevorzugt in der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangen, weil sie einen breiten Auswahlbereich der Matrixmaterialien und des Farbstoffs ermöglichen und ganz leicht zu Fotoelementen geformt werden können.
Jede Substanz kann als flüssiges Matrixmaterial in der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangen, solange sie die folgenden Bedingungen erfüllt:

1. Sie bleibt im gesamten anzuwendenden Temperatur- und/oder Druckbereich flüssig;
2. sie weist hohe Durchlässigkeit im Wellenlängenbereich des Lichts im Lichtsteuerungssystem der vorliegenden Erfindung auf;
3. sie vermag die genannten Farbstoffe usw., die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zu lösen oder kolloidal zu dispergieren; und
4. sie vermag die Bestandteile der fotoempfindlichen Zusammensetzung insgesamt als die fotoempfindliche Zusammensetzung zu bewahren.

Als anorganische Matrixmaterialien können z.B. Wasser, Wasserglas (eine konzentrierte wässrige Lösung von Alkalimetallsalzen der Kieselsäure), Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Königswasser, Chlorsulfonsäure, Methansulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure usw. verwendet werden.
Außerdem können als organische Matrixmaterialien verschiedene organische Lösungsmittel und flüssige organische polymere Substanzen verwendet werden.
Als flüchtige organische Lösungsmittel können die folgenden Substanzen z.B. verwendet werden: Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, n-Butanol, Amylalkohol, Cyclohexanol, Benzylalkohol usw., Polyalkohole, wie Ethylenglykol, Diethylenglykol, Glycerin usw., Ester, wie Ethyl-, n-Butyl-, Amyl- und Isopropylacetat usw., Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon usw., Ether, wie Diethylether, Dibutylether, Methoxyethanol, Ethoxyethanol, Butoxyethanol, Carbitol, cyclische Ether, wie Tetrahydrofuran, 1,4-Dioxan, 1,3-Dioxolan usw., halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid, 1,2-Dichlorethan, Trichlen, Bromoform, Dibrommethan, Dijodmethan usw., aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylol, Chlorbenzol, o-Dichlorbenzol, Nitrobenzol, Anisol, α-Chlornaphthalin usw., aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie n-Pentan, n-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan usw., Amide, wie N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Hexamethylphosphorsäuretriamid usw., cyclische Amide, wie N-Methylpyrrolidon usw., Harnstoffderivate, wie Tetramethylharnstoff, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon usw., Sulfoxide, wie Dimethylsulfoxid usw., Kohlensäureester, wie Ethylencarbonat, Propylencarbonat usw., Nitrile, wie Acetonitril, Propionitril, Benzonitril usw., N-haltige heterocyclische Verbindungen, wie Pyridin, Chinolin usw., Amine, wie Triethylamin, Triethanolamin, Diethylaminoalkohol, Anilin usw., organische Säuren, wie Chloressig-, Trichloressig-, Trifluoressig-, Essigsäure usw., sowie außerdem Lösungsmittel, wie Nitromethan, Kohlenstoffdisulfid (Schwefelkohlenstoff), Sulfolan usw.
Diese Lösungsmittel können auch in Kombination verwendet werden.
Jedes veröffentlichte Verfahren kann zum Auflösen oder kolloidalen Dispergieren der Farbstoffe in diesen flüssigen Matrixmaterialien angewandt werden. Beispielsweise können die folgenden Verfahren bevorzugt zur Anwendung gelangen: Verfahren, in denen der Farbstoff in einem organischen Lösungsmittel und in Wasserglas gelöst wird; Verfahren, in denen nach Auflösung und Vermischung des Farbstoffs und des nicht-flüchtigen flüssigen Matrixmaterials in einem gemeinsamen flüchtigen Lösungsmittel dieses Lösungsmittel abdestilliert wird; Verfahren, in denen nach Auflösen oder Dispergieren des Farbstoffs im Monomer eines flüssigen organischen polymeren Matrix-Rohmaterials, gegebenenfalls unter Verwendung von Lösungsmitteln, das genannte Monomer zur Bildung der flüssigen Matrixmaterialien polymerisiert oder polykondensiert wird. Da es bekannt ist, dass ein spezifisches Aggregat, bezeichnet als "H-Aggregat" und "J-Aggregat", durch Aggregieren des Farbstoffs unter Ausarbeitung einer Kombination aus Farbstoff und flüssigen Matrixmaterial mit entsprechenden Verarbeitungsverfahren gebildet werden können, kann das Farbstoff-Molekül in den flüssigen Matrixmaterialien unter Bedingungen verwendet werden, um derartige Aggregations- oder Assoziationszustände zu erschaffen.
Jedes veröffentlichte Verfahren kann angewandt werden, um die genannten verschiedenen hyperfeinen Partikel in den flüssigen Matrixmaterialien kolloidal zu dispergieren. Beispielsweise können die folgenden Verfahren bevorzugt zur Anwendung gelangen: ein Verfahren, worin die genannten hyperfeinen Partikel in den flüssigen Matrixmaterialien gebildet werden; ein chemisches Wachstumsverfahren in Gasphase; ein Spuckerverfahren; ein Verfahren, worin hyperfeine Partikel, die durch ein Gasphasen-Verfahren wie ein Inertgas-Verdampfungsverfahren zubereitet werden, in den flüssigen Matrixmaterialien, gegebenenfalls unter Verwendung eines Dispergiermittels, eingefangen werden.
Fotoelemente
In der vorliegenden Erfindung werden feste, glasige oder gummiartige fotoempfindliche Zusammensetzungen verarbeitet, um Fotoelemente zu einer entsprechend geeigneten Formgestalt vor Gebrauch auszugestalten. In diesem Fall können die genannten Zusammensetzungen in Kombination mit optischen Materialien wie mit optischem Glas, Quarzglas, organischem Glas usw. eingesetzt werden.
Die Formgestalt der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Fotoelemente kann gemäß der Konstruktion der Lichtsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in entsprechender Weise aus einem dünnen Film, dicken Film, einer Platte, einem Block, einer Säule, einer halbkreisförmigen Säule, einer quadratischen Nach-Form, einer dreieckigen Nach-Form, einer Konvexlinsenform, einer Konkavlinsenform, einer Mikrolinse in Linienform, einer Faser, einem Mikrokanal in Linienform sowie aus optischen "Wellenleiter-Formen ausgewählt sein. Das Verfahren zur Herstellung der Fotoelemente zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung wird in gewünschter Weise gemäß der Formgestalt der Fotoelemente und dem Typ der lichtempfindlichen Zusammensetzung ausgewählt, und jedes veröffentlichte Verfahren kann diesbezüglich zur Anwendung gelangen.
Beispielsweise werden, wenn als dünner Film geformte Fotoelemente aus Farbstoff und flüssigen glasigen oder gummiartigen Matrixmaterialien hergestellt werden, diese z.B. auf eine Glasplatte mit den folgenden Überziehverfahren als Überzug aufgebracht, wobei ein Verfahren, worin eine Lösung des festen, glasigen oder gummiartigen Matrixmaterials z.B. auf eine Glasplatte aufgebracht wird, ein Klingen-Überziehverfahren, ein Walzen-Überziehverfahren, ein Dreh-Überziehverfahren, ein Tauchverfahren, ein Sprühverfahren usw. eingeschlossen sind, oder es wird mit den folgenden Druckverfahren eine Glasplatte bedruckt, einschließlich planografischer Verfahren, Relief-Druckverfahren, Intaglio-Verfahren, poröser planografischer Verfahren, Siebdruckverfahren, Transkriptionsdruckverfahren usw. In diesem Fall kann auch ein Verfahren zur Herstellung anorganischer Matrixmaterialien mit dem Sol-Gel-Transformationsverfahren angewandt werden.
Ist das organische polymere Matrixmaterial z.B. thermoplastisch, kann das Film-Fotoelement, sei dieses dünn oder dick, mit dem Heiß-Pressverfahren (JP Hei 4-99 609) oder mit einem Dehnungsverfahren gebildet werden.
Werden Fotoelemente in der Form einer Platte, eines Blocks, einer Säule, einer halbkreisförmigen Säule, einer quadratischen Stange, einer dreieckigen Stange, einer Konvexlinse, einer Konkavlinse oder einer Mikrolinsen-Linie hergestellt, können diese z.B. mit einem Gussverfahren und einem Reaktions-Spritzgussformungsverfahren hergestellt werden, und zwar unter Verwendung des Farbstoffs, der im Monomer organischer polymerer Matrix-Rohmaterialien gelöst oder dispergiert vorliegt. Auch bei Verwendung organischer polymerer Matrixmaterialien mit Thermo-Plastizität können Pellets oder Pulver, in denen der Farbstoff gelöst oder dispergiert vorliegt, unter Erhitzen geschmolzen und dann mit einem Spritzgussformungsverfahren verarbeitet werden.
Faser-Fotoelemente können z.B. mit einem Verfahren zur Bildung von Fasern in der Schmelze und zum Ziehen von Quarzglas unter Dotierung mit Metallion, mit einem Verfahren zum Polymerisieren des im Monomer organischer polymerer Matrix-Rohmaterialien gelöst oder dispergierten Farbstoffs unter Gießen in eine Glaskapillare oder unter Hochsaugen mit dem Kapillar-Phänomen oder mit einem Verfahren gebildet werden, wobei eine Säule als sogenannte Vorform organischer polymerer Matrixmaterialien mit dem darin gelösten oder dispergierten Farbstoff auf eine höhere Temperatur als diejenige der Glasumwandlung erhitzt, gezogen und dann abgekühlt wird.
Fotoelemente vom Mikrokanal-Linientyp können auch durch Bündelung vieler wie oben hergestellter Faser-Fotoelemente hergestellt und nach deren Verklebung oder Verschweißung in dünne Schnittstücke oder Platten geschnitten werden.
Fotoelemente vom optischen Wellenleiter-Typ können z.B. mit einem Verfahren, wobei man den im Monomer organischer polymerer Matrixrohmaterialien gelösten oder dispergierten Farbstoff in die auf einem Substrat hergestellten Nuten gießt und das Ganze polymerisiert, oder mit einem Verfahren hergestellt werden, wobei man die auf dem Substrat hergestellten dünnen Film-Fotoelemente ätzt, um ein "Kern"-Muster zu bilden, und man dann eine "Hülle" mit Matrixmaterialien, die keinen Farbstoff enthalten, herstellt.
In der vorliegenden Erfindung kann ein einzel-strukturiertes Fotoelement angewandt werden, worin Mittel zur Konvergierung des genannten Steuer- und Signallichts und/oder Mittel zum Differenzieren und Herausziehen des Strahlenbündels des Signallichts in bzw. aus dem Bereich, der der profunden Modulation der genannten Fotointensität und/oder genannten Lichtflussdichte aus dem Signallicht-Strahlenbündel unterzogen worden ist, das nach dessen Durchgang durch die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung divergiert, und/oder ein Mittel zum Auftrennen einer Mischung aus durch die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung hindurch gegangenem Signal- und Steuerlicht in die Komponenten aus Signal- und Steuerlicht in das genannte Fotoelement eingebaut sind.
Fotozellen
In der vorliegenden Erfindung werden, wenn die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung flüssig ist, Fotozellen, die mit der genannten flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung befüllt sind, als Fotoelemente verwendet.
In der vorliegenden Erfindung verwendete Fotozellen sollen eine Funktion zur Beibehaltung der flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung sowie die Funktion, in wirkungsvoller Weise eine bestimmte Form der flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung zu ergeben, ferner die Funktion, das konvergierte und ausgestrahlte Signal- und Steuerlicht aufzunehmen und das genannte Signal- und Steuerlicht durch die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung fortzupflanzen, sowie die Funktion aufweisen, das genannte divergierende Signallicht nach dessen Durchgang durch die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung fortzupflanzen und auszustrahlen.
Die Form der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Fotozellen kann ganz grob in deren äußere und innere Formgestalten aufgeteilt werden.
Die äußeren Formgestalten der Fotozellen werden gemäß der Konstruktion der Lichtsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in der Form einer Platte, eines Würfels, eines rechteckigen Parallelepipeds, einer kreis- oder halbkreisförmigen Säule, einer quadratischen oder dreieckigen Stange usw. verwendet.
Die innere Formgestalt der Fotozellen liegt nämlich in der Form einer Aushöhlung zur Auffüllung mit der fotoempfindlichen Zusammensetzung vor, wobei die flüssige fotoempfindliche Zusammensetzung in wirkungsvoller Weise mit einer bestimmten Form ausgestaltet wird. In spezifischer Weise wird die innere Form der Fotozellen gemäß der Lichtsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in entsprechend geeigneter Weise z.B. als dünner oder dicker Film, in der Form einer Platte, Säule, halbkreisförmigen Säule, quadratischen oder dreieckigen Stange, einer Konvex- oder Konkavlinse usw. ausgewählt.
Die Konstruktion und die Materialien der Fotozellen können in gewünschter Weise ausgewählt werden, solange sie die folgenden Bedingungen erfüllen:

1. Sie vermögen präzise die oben beschriebenen äußeren und inneren Formgestalten unter den angewandten Bedingungen einzuhalten;
2. sie sind gegenüber der fotoempfindlichen Zusammensetzung inert;
3. sie vermögen Änderungen in der Zusammensetzung durch Entladung, Übertragung und Wanderung von Bestandteilen zu verhindern, aus denen die fotoempfindliche Zusammensetzung zusammengesetzt ist; und
4. sie vermögen eine Verschlechterung der fotoempfindlichen Zusammensetzung wegen deren Reaktion mit Sauerstoff und Wasser, zu verhindern, die in der experimentellen Umgebung vorhanden sind.

Zusätzlich zu den obigen Bedingungen reicht die Funktion zur Verhinderung von Bestandteilsveränderungen und -verschlechterungen der fotoempfindlichen Zusammensetzung aus, wenn sie innerhalb des Bereichs der geplanten Lebensspanne als Fotoelement manifest bleibt.
Farbstoffe
In der vorliegenden Erfindung kann der verwendete Farbstoff ein bekannter Farbstoff sein.
Als praktisches Beispiel von Farbstoffen, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, gelangen z.B. die folgenden Farbstoffe bevorzugt zur Anwendung: Xanthen-Farbstoffe wie Rhodamin B, Rhodamin 6G, Eosin, Phloxin B usw., Acridin-Farbstoffe wie Acridin-Orange, Acridin-Rot usw., Azo-Farbstoffe wie Ethyl-Rot, Methyl-Rot usw., Porphyrin-Farbstoffe, Phthalocyanin-Verbindungen, Cyanin-Farbstoffe wie 3,3-Diethylthiacarbocyanin-Jodid, 3,3-Diethyloxadicarbocyanin-Jodid usw., Triarylmethan-Farbstoffe wie Brilliant-Grün, Viktoria-Blau-R, usw.
In der vorliegenden Erfindung können diese Farbstoffe einzeln oder in einer Kombination von mehr als 2 Arten davon verwendet werden.
Triarylmethan-Farbstoffe
In der vorliegenden Erfindung können als Triarylmethan-Farbstoffe der oben beschriebenen Formeln [1] oder [2] die bekannten Farbstoffe verwendet werden.
Strukturen der obigen Triarylmethan-Farbstoffe sind in 1 bis 5 dargestellt. Auch beschreiben diese chemischen Formeln eine der letztendlich geltenden Strukturformeln, die die als Beispiele angegebenen Farbstoffe jeweils darstellen.
Beispielsweise können im Fall des Farbstoffes der folgenden Formel [12] (allgemeiner Name: Brilliant-Grün) mehrere letztendlich geltende Strukturformeln durch die dargestellte folgende Formel [13] beschrieben werden: [Formel 12]
[Formel 13]
Obwohl diese Farbstoffe als Beispiele durch den Fall dargestellt sind, worin der anionische Rest ein Chlorid-Ion (Cl^–) ist, kann das Chlorid-Ion durch ein Bromid- (Br^–), Jodid- (J^–), Perchlorat- (ClO₄ ^–), Tetrafluorborat- (BF₄ ^–), Hexafluorphosphat- (PF₆ ^–), Sulfat- (SO₄ ^2-), Hydrogensulfat- (HSO₄ ^–), p-Toluolsulfonat- (CH₃C₆H₄SO₃ ^–), Benzolsulfonat- (C₆H₅SO₃ ^–), Methansulfonat- (CH₃SO₃ ^–), Trifluormethansulfonat- (CF₃SO₃ ^–), Acetat- (CH₃COO^–), Trichloracetat- (CCl₃COO^–) oder durch ein Trifluoracetat-Ion (CF₃COO^–) usw. ersetzt werden.
Auch können diese Farbstoffe eine Mischung aus mehreren Arten von Anionen umfassen, ein Doppelsalz mit einem Metallsalz wie mit Zinkchlorid (ZnCl₂) usw. oder einen Komplex mit Salzen mehrwertiger Metalle wie von Chrom usw. bilden.
Ferner kann der anionische Rest in der Form einer Carbonsäure- oder Sulfonatgruppe vorliegen, die an den Triarylmethan-Farbstoff als Substituent gebunden sind, um ein intramolekulares Salz zu bilden, oder diese Gruppen können auch an polymere Matrixmaterialien gebunden sein.
Polymethin-Farbstoffe
In der vorliegenden Erfindung können bekannte Polymethin-Farbstoffe der obigen Formel [3] verwendet werden.
Beispiele der obigen Polymethin-Farbstoffe sind in den chemischen Formeln der 6 bis 15 dargesellt. Obwohl diese Farbstoffe als Beispiel durch den Fall dargestellt sind, worin der anionische Rest ein Jodid-Ion (J^–) ist, kann das Jodid-Ion durch verschiedene weitere Ionen wie ein Chlorid- (Cl^–), Bromid- (Br^–), Perchlorat- (ClO₄)^–, Tetrafluorborat- (BF₄ ^–), Hexafluorphosphat- (PF₆ ^–), Sulfat- (SO₄2^–), Hydrogensulfat- (HSO₄ ^–), p-Toluolsulfonat- (CH₃C₆H₄SO₃ ^–), Benzolsulfonat- (C₆H₅SO₃ ^–), Methansulfonat- (CH₃SO₃ ^–), Trifluormethansulfonat- (CF₃SO₃ ^–), Acetat- (CH₃COO^–), Trichloracetat- (CCl₃COO^–) oder durch ein Trifluoracetat-Ion (CF₃COO^–) usw. ersetzt sein.
Auch können diese Farbstoffe eine Mischung aus einer Vielzahl von Anion-Typen aufweisen.
Ferner kann der anionische Rest in der Form einer Carbonsäure- oder Sulfonatgruppe vorliegen, die an den Polymethin-Farbstoff als Substituent gebunden sind, um ein intramolekulares Salz zu bilden, oder er kann an polymere Matrixmaterialien gebunden sein.
Phthalocyanin-Verbindungen
In der vorliegenden Erfindung können bekannte Phthalocyaninverbindungen der obigen Formeln [4] bis [11] verwendet werden.
Die obigen Phthalocyaninverbindungen sind als Beispiel durch die in den 16 bis 30 dargestellten chemischen Strukturen angegeben.
Kurze Beschreibung der Darstellungen
1 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Triarylmethan-Farbstoffs angegeben ist.
2 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Triarylmethan-Farbstoffs angegeben ist.
3 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Triarylmethan-Farbstoffs angegeben ist.
4 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Triarylmethan-Farbstoffs angegeben ist.
5 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Triarylmethan-Farbstoffs angegeben ist.
6 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymethin-Farbstoffs angegeben ist.
7 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymethin-Farbstoffs angegeben ist.
8 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymethin-Farbstoffs angegeben ist.
9 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymethin-Farbstoffs angegeben ist.
10 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymethin-Farbstoffs angegeben ist.
11 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymethin-Farbstoffs angegeben ist.
12 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymethin-Farbstoffs angegeben ist.
13 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymethin-Farbstoffs angegeben ist
14 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymethin-Farbstoffs angegeben ist.
15 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Polymethin-Farbstoffs angegeben ist.
16 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
17 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
18 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
19 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
20 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
21 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
22 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
23 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist
24 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
25 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
26 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
27 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
28 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
29 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
30 ist eine Darstellung, worin als Beispiel die Struktur einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Phthalocyaninverbindung angegeben ist.
31 ist ein Block-Diagramm, worin die Konfiguration der ersten Ausgestaltung der zur Durchführung der vorliegenden Erfindung eingesetzten Vorrichtung dargestellt ist.
32 ist eine Darstellung, die das Durchlässigkeitsspektrum des Film-Fotoelements der ersten Ausgestaltung zeigt.
33 ist eine Darstellung, die als Beispiel eine Zeitverlaufsvariation der Fotointensität des Steuer- und Signallichts zeigt.
34 ist eine Darstellung, die als Beispiel eine weitere Zeitverlaufsvariation der Fotointensität des Steuer- und Signallichts zeigt.
35 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Spalt und dem Lichtstrahl zur Bestimmung der Fotointensitätsverteilung zeigt.
36 ist eine Darstellung, die eine Fotointensitätsverteilung im Strahl-Abschnitt des Signallichts zeigt.
37 ist eine Darstellung, die eine weitere Fotointensitätsverteilung im Strahl-Abschnitt des Signallichts zeigt.
38 ist eine Darstellung, die noch eine Fotointensitätsverteilung im Strahl-Abschnitt des Signallichts zeigt.
39 ist eine schematische Darstellung, die die Situation des Gauss-Strahls zeigt, der mit einer Konvergierlinse usw. in der Nachbarschaft des Brennpunkts konvergiert ist.
40 ist eine schematische Darstellung, die die Beziehung zwischen den optischen Wegstrecken (und optischen Achsen) des Steuer- und Signallichts zeigt.
41 ist eine schematische Darstellung, die als Beispiel die aus einem optischen Glas oder einem Quarzglas hergestellte Fotozelle zeigt.
42 ist eine schematische Darstellung, die als Beispiel die Konstruktionskomponenten einer Fotozelle im Schnitt zeigt.
43 ist eine Darstellung, die das Durchlässigkeitsspektrum einer mit der flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung befüllten Film-Fotozelle der dritten Ausgestaltung zeigt.
44 ist ein Block-Diagramm, das die Konfiguration einer im herkömmlichen Stand der Technik angewandten Vorrichtung zeigt.
45 ist ein Block-Diagramm, das die Konfiguration der vierten Ausgestaltung der zur Durchführung der vorliegenden Erfindung eingesetzten Vorrichtung zeigt.
46 ist ein Block-Diagramm, das die Konfiguration der fünften Ausgestaltung der zur Durchführung der vorliegenden Erfindung eingesetzten Vorrichtung zeigt.
47 ist eine Darstellung, die das Durchlässigkeitsspektrum eines Film-Fotoelements der sechsten Ausgestaltung zeigt.
48 ist eine Darstellung, die das Durchlässigkeitsspektrum einer mit der flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung befüllten Film-Fotozelle der siebten Ausgestaltung zeigt.
49 ist eine Darstellung, die das Durchlässigkeitsspektrum eines Film-Fotoelements der achten Ausgestaltung zeigt.
50 ist eine Darstellung, die das Durchlässigkeitsspektrum eines Film-Fotoelements der neunten Ausgestaltung zeigt.
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung
Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Ausgestaltung 1
In 31 ist eine schematische Konfiguration einer Vorrichtung zur Steuerung des Lichts gemäß einer ersten Ausgestaltung dargestellt. Zusätzlich zu dem Fall, worin ein Film-Fotoelement 8 verwendet ist, wie dargestellt in 31, können eine derartige Konfiguration und Auslegung einer ersten Vorrichtung zur Lichtsteuerung vorzugsweise auch in den Fällen, in denen ein Faser-Fotoelement (nicht dargestellt in der Figur), eine Fotozelle vom optischen Wellenleiter-Typ, eine Fotozelle vom Mikrokanal-Linientyp (nicht dargestellt in der Figur) und auch eine Fotozelle zur Anwendung gelangen, die mit der flüssigen lichtempfindlichen Zusammensetzung befüllt ist.
Hierbei kann das Film-Fotoelement 8 z.B. mit den folgenden Verfahren hergestellt werden. In einem Versuchsbeispiel wurden, als Phthalocyaninverbindung, eine Mischung (6,81 mg) aus 4 Arten von Tetra(t-butyl)oxyvanadinphthalocyanin (von 2,6,10,14-, 2,6,10,15-, 2,6,11,15- und von 2,7,10,15-substituierten Derivaten der folgenden Formel [14]: [Formel 14]
und Benzylpolymethacrylat (1993,2 mg) in Tetrahydrofuran (200 mL) gelöst und in Wasser (1000 mL) unter Rühren gegossen. Die gebildeten Niederschläge (eine Mischung aus Phthalocyaninverbindung und Polymer) wurden durch Filtration gesammelt, mit Wasser gewaschen, im Vakuum getrocknet und dann pulverisiert. Durch kontinuierliches Erhitzen des so erhaltenen gemischten Pulvers aus Phthalocyaninverbindung und Polymer unter ultra-hohem Vakuum von weniger als 10^–5 Pa bei 40°C über 2 Tage wurden die flüchtige Fraktion wie das zurückgebliebene Lösungsmittel usw. vollständig entfernt, um Pulver der fotoempfindlichen Zusammensetzung zu erhalten. Dieses Pulver (20 mg) wurde zwischen ein Objektträgerglas (25 mm × 76 mm × 1,150 mm dick) und ein Deckglas (18 mm × 18 mm × 0,150 mm) gegeben und bei 150°C im Vakuum erhitzt, worauf ein dünner Film aus Phthalocyanin verbindung/Polymer (50 μm dick) zwischen dem genannten Objektträgerglas/Deckglas mit einem Verfahren zum Pressen und Verkleben der 2 Glasplatten (Vakuum-Heißpressverfahren) gebildet wurde. Die Phthalocyanin-Konzentration im Film aus Phthalocyaninverbindung/Polymer wird mit 5,0 × 10^–3 mol/L berechnet, wobei die Phthalocyaninverbindung/Polymer-Dichte mit 1,18 angenommen ist.
Das Durchlässigkeitsspektrum des so hergestellten filmartigen optischen Elements ist in 32 dargestellt. Die Durchlässigkeit dieses Films betrug 8,8 % für die Wellenlänge (633 nm) des Steuerlichts und 84 % für die Wellenlänge (830 nm) des Signallichts.
Die Vorrichtung zur Steuerung des Lichts, deren schematische Abbildung in 31 dargestellt ist, umfasst eine Lichtquelle 1 für das Steuerlicht, eine Lichtquelle 2 für das Signallicht, einen ND-Filter 3, einen Schalter 4, einen semitransparenten Spiegel 5, einen optischen Mischer 6, eine Konvergierlinse 7, ein Film-Fotoelement 8, eine Kollimatorlinse 9, ein Band-Passfilter 20, einen Aperturstop 19, Fotodetektoren 11 und 22 sowie ein Oszilloskop 100. Unter diesen optischen Elementen und Komponenten stellen die Steuerlichtquelle 1, die Signallichtquelle 2, der optische Mischer 6, die Konvergierlinse 7, das Film-Fotoelement 8, die Kollimatorlinse 9 und der Band-Passfilter 20 die wesentlichen Vorrichtungskonstruktionselemente zur Durchführung des Lichtsteuerungsverfahrens der vorliegenden Erfindung bei der Konfiguration der Vorrichtung der 31 dar. Hierbei sind der ND-Filter 3, der Schalter 4, der semitransparente Spiegel 5 und der Aperturstop 19 vorgesehen, wann immer diese notwendig sein sollten. Obwohl die Fotodetektoren 11 und 22 sowie das Oszilloskop 100 nicht unbedingt zur Durchführung des Lichtsteuerungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erforderlich sind, können sie zusätzlich als Elektronikeinrichtung zur Anwendung gelangen, um den Lichtsteuerungsvorgang zu bestätigen, wann immer dies notwendig sein sollte.
Als Nächstes werden die charakteristischen Eigenschaften und Wirkungen jeder Komponente beschrieben.
Als Steuerlichtquelle 1 wird eine Laser-Vorrichtung vorzugsweise verwendet. Ihre Wellenlänge und Energie werden in entsprechender Weise gemäß der Wellenlänge des Signallichts ausgewählt, was eine Aufgabe des Lichtsteuerungsverfahrens der vorliegenden Erfindung und der empfindlichen/reagiblen Charakteristika der darin verwendeten fotoempfindlichen Zusammensetzung darstellt. Es bestehen keine besonderen Einschränkungen beim Laseroszillationsverfahren, und jede Vorrichtung eines gewünschten Typs kann gemäß dem Bandenbereich der Oszillationswellenlänge, der Energie und der Kosten angewandt werden. Auch kann Licht aus der Laserlichtquelle nach Modulation seiner Wellenlänge durch ein nicht-lineares Fotoelement angewandt werden. Spezifischer können Gas-Laser wie ein Argonion-Laser (Oszillationswellenlänge von 457,9 bis 514,5 nm), ein Helium-Neon-Laser (633 nm) usw., ein Feststoff-Laser wie ein Rubin-Laser und ein Nd:YAG-Laser, ein Farbstoff-Laser, ein Halbleiter-Laser usw. bevorzugt angewandt werden. Als Signallichtquelle 2 kann nicht nur kohärentes Licht, sondern auch nicht-kohärentes Licht angewandt werden. Ferner kann, zusätzlich zur Lichtquelle, die monochromatisches Licht ausstrahlt, wie eine Laser-Vorrichtung, eine Licht-emittierende Diode, eine Neon-Entladungsröhre usw., kontinuierliches Spektrallicht aus einer Wolfram-Elektrolampe, Metallhalogenid-Lampe, Xenon-Entladungsröhre usw. nach Auswahl der entsprechenden Wellenlänge mit einem optischen Filter oder einem Monochromator angewandt werden.
Die fotoempfindliche Zusammensetzung, der Wellenlängen-Bandenbereich des Signallichts und der Wellenlängen- Bandenbereich des Steuerlichts werden als entsprechende Kombination als die geeignete Kombination gemäß Anwendungszweck ausgewählt und angewandt. Im Folgenden wird eine Ausgestaltung beschrieben, worin eine Kombination eines Halbleiter-Lasers (Gauss-Strahl mit einer Oszillationswellenlänge von 830 nm, kontinuierlicher Oszillationsausstoss von 5 mW und ca. 8 mm Durchmesser nach der Strahlformung) zur Verwendung als Signallichtquelle 2, ein Helium-Neon-Laser (Gauss-Strahl mit einer Oszillationswellenlänge von 633 nm und 2 mm Durchmesser) zur Verwendung als Steuerlichtquelle 1 und der Film-Fotoelemente 8 aus der oben beschriebenen fotoempfindlichen Zusammensetzung angewandt werden.
Obwohl der ND-Filter 3 nicht unbedingt erforderlich ist, ist er nützlich, um zu verhindern, dass unnötig hoch energetische Laserstrahlen in die die Vorrichtung aufbauenden optischen Komponenten und Fotoelemente einfallen und die Fotointensität des Steuerlichts zum Test der Fotoempfindlichkeit der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Fotoelemente steigern/absenken. In dieser Ausgestaltung wurden mehrere Arten von ND-Filtern für die letzteren Zwecke ausgetauscht.
Der Schalter 4 wird angewandt, um den kontinuierlichen Oszillationslaser pulsartig an- und abzuschalten, wenn letzterer als Steuerlicht verwendet wird, und er stellt keine wesentliche Komponente der Vorrichtung zur Durchführung des Lichtsteuerungsverfahrens der vorliegenden Erfindung dar. D.h., der Schalter 4 braucht nicht eingebaut zu sein, wenn die Steuerlichtquelle 1 ein Puls-Oszillationslaser ist und einen Typ aufweist, dessen Pulsbreite und Oszillationsintervall geregelt werden kann, und wenn ein Laserstrahl, der vorab mit geeigneten Mitteln Puls-moduliert worden ist, als Lichtquelle 1 verwendet wird.
Bei Verwendung des Schalters 4 kann ein Schalter gewünschten Typs herangezogen werden. Beispielsweise können ein optischer Zerhacker, ein mechanischer Schalter, ein Flüssigkristall-Schalter, ein Schalter mit leichtem Kerr-Effekt, eine Pochels-Zelle, ein akusto-optischer (AO)-Modulator usw. in geeigneter Weise ausgewählt und unter Berücksichtigung der Schaltgeschwindigkeit des Schalters selbst angewandt werden.
Der semitransparente Spiegel 5 wird eingesetzt, um die Fotointensität des Steuerlichts zum Test der Wirkungsweise des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Steuerung des Lichts in dieser Ausgestaltung konstant abzuschätzen, und das optische Aufteilungsverhältnis kann in gewünschter Weise festgelegt werden. Die Fotodektoren 11 und 22 werden gemäß der vorliegenden Erfindung zum elektrischen Nachweis und zur Inspektion des Modulationsmodus der optischen Intensität durch die Licht-Licht-Steuerung sowie zum Test der Funktion der Fotoelemente in der vorliegenden Erfindung herangezogen. Die Fotodetektoren 11 und 22 weisen einen gewünschten Typ auf und können in geeigneter Weise unter Berücksichtigung der Reaktionsgeschwindigkeit des Detektors selbst ausgewählt und angewandt werden, wobei beispielsweise ein Fotoelektron-Vervielfacher, eine Fotodiode, ein Fototransistor usw. zur Anwendung gelangen können.
Das nachgewiesene Lichtsignal der genannten Fotodetektoren 11 und 22 kann mit einer Kombination aus einem A/D-Konverter und einem Computer (nicht dargestellt in der Figur), zusätzlich zum Oszilloskop 100, verfolgt und aufgezeichnet werden.
Der optischer Mischer 6 wird angewandt, um die optischen Wegstrecken des Steuer- und Signallichts zu regeln, die sich im genannten Fotoelement fortpflanzen, und er stellt eines der wichtigen Elemente der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie der Lichtsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung dar. Ein Polarisationsstrahlspalter, ein nicht-polarisierter Strahlspalter oder ein dichroitischer Spiegel können zur Anwendung gelangen, und das optische Aufteilungsverhältnis kann in gewünschter Weise festgelegt werden.
Die Konvergierlinse 7 dient, als allgemeines Mittel zur Konvergierung des Signal- und Steuerlichts, demzufolge zur Konvergierung des Signal- und Steuerlichts, deren optische Wegstrecken justiert werden, um die gleichen zu werden und mit ihnen das genannte Fotoelement zu beleuchten, und jene stellt eines der wesentlichen Vorrichtungskonstruktionselemente zur Durchführung des Verfahrens sowie der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Steuerung des Lichts dar. Jede Linse mit entsprechenden Spezifikationen, betreffend deren Brennlänge, numerische Apertur, F-Wert, Linsenkonstruktion, Linsenoberflächenüberzug usw., kann zur Anwendung gelangen.
In dieser Ausgestaltung kann die Konvergierlinse 7 als Mikroskopobjektiv mit 40-facher Vergrößerung, 5 mm Brennlänge und mit 0,65 numerischer Apertur verwendet werden.
Die Kollimatorlinse 9 ist ein Mittel zur Rückumwandlung des Signal- und Steuerlichts, die konvergiert worden sind, das Film-Fotoelement 8 beleuchtet haben und durch das genannte Element als paralleler und/oder konvergierter Strahl gegangen sind, und jene vermag das Signallicht zu differenzieren und herauszuziehen, welches einer hinreichend hohen Modulation der Fotointensität und/oder der Lichtflussdichte durch eine Änderung im Ausstrahlkonvergenz- oder -divergenzwinkel des aus dem Film-Fotoelement 8 austretenden Strahls mit guter Reproduzierbarkeit unterzogen worden ist. In dieser Ausgestaltung kann als die Kollimatorlinse 9 z.B. eine Mikroskop-Linse mit 20-facher Vergrößerung mit einem numerischen Aperturwert von 0,4 verwendet werden. D.h., es wird ermöglicht, aus dem Strahlenbündel des Signallichts diejenigen im Bereich, welcher einer profunden Modulation der Fotointensität und/oder Lichtflussdichte unterzogen worden ist, zu differenzieren und herauszuziehen, indem die numerische Apertur der Kollimatorlinse 9 kleiner als diejenige der Konvergierlinse 7 gemacht wird, und das Signalsignal nachzuweisen, das einer hinreichend großen Modulation mit guter Reproduzierbarkeit unterzogen worden ist. Ohnehin ist es auch bevorzugt, den Aperturstop 19 einzusetzen, obwohl sogar der numerische Aperturwert groß ist, oder im Wesentlichen den numerischen Aperturwert kleiner zu machen, indem nur der Zentralteil des Lichtflusses auf den Fotodetektor 22 projiziert wird. Auch ist es möglich, einen Konkavspiegel anstatt der Konvergierlinse 7 und der Kollimatorlinse 9 zu verwenden (siehe Ausgestaltung 4).
Der Band-Passfilter 20 stellt eines der wesentlichen Elemente der Vorrichtungskonstruktion zur Durchführung des Lichtsteuerungsverfahrens der vorliegenden Erfindung in der in 31 dargestellten Vorrichtungskonfiguration dar, und er wird als eines der Mittel zum Herausziehen des Signallichts nur aus einem gemischten Strahl des Signal- und Steuerlichts eingesetzt, die sich auf der gleichen optischen Wegstrecke innerhalb des genannten Fotoelements fortgepflanzt haben.
Als weiteres Mittel zur Auftrennung des Signal- und Steuerlichts, die unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, können ein Prisma, ein Beugungsgitter, ein dichroitischer Spiegel usw. verwendet werden.
Als Band-Passfilter 20, der in der in 31 dargestellten Vorrichtungskonfiguration zur Anwendung gelangt, können bekannte Filter in gewünschter Weise eingesetzt werden, solange mit ihnen derartige Band-Passfilter dargestellt werden, die die Befähigung aufweisen, das Licht im Wellenlängenbandenbereich des Steuerlichts vollständig zu blockieren, während das Licht im Wellenlängenbandenbereich des Signallichts effizient übertragen wird. Beispielsweise können Kunststoff und Glas, die mit einem Farbstoff gefärbt sind, sowie mit einem dielektrischen mehrschichten Verdampfungsfilm überzogenes Glas dafür verwendet werden.
In einer optischen Vorrichtung, die aus den oben beschriebenen in 31 dargestellten Konstruktionselementen zusammengesetzt ist, fließt der Lichtstrahl des aus der Lichtquelle 1 emittierten Steuerlichts durch den ND-Filter 3, der die Fotointensität des hindurchgehenden Lichts durch Einjustierung seiner Durchlässigkeit regelt, fließt dann durch den Schalter 4, der das Steuerlicht pulsartig an- und abschaltet, und wird durch den semitransparenten Spiegel 5 aufgeteilt.
Ein Teil des durch den semitransparenten Spiegel 5 aufgeteilten Steuerlichts wird vom Fotodetektor 11 erfasst. Falls hierbei Bedingungen vorliegen, unter denen die Signallichtquelle 2 abgeschaltet, die Steuerlichtquelle 1 eingeschaltet und der Schalter 4 vollkommen offen sind, und falls eine Eichkurve, betreffend die Beziehung zischen der Fotointensität an der Einstrahlposition des Lichtstrahls auf das Film-Fotoelement 8 und der Fotointensität des Fotodetektors 11, durch vorherige Messung erstellt worden ist, kann die Fotointensität des in das Film-Fotoelement 8 eintretenden Steuerlichts aus der Fotointensität des Fotodetektors 11 konstant abgeschätzt werden. In dieser Ausgestaltung wurde die Energie des einfallenden Steuerlichts, das in das Film-Fotoelement 8 eintritt, innerhalb eines Bereichs von 0,5 bis 25 mW mit dem ND-Filter 3 geregelt.
Das Steuerlicht, das vom semitransparenten Spiegel 5 geteilt und reflektiert worden ist, geht durch den Fotomischer 6 und die Konvergierlinse 7 und wird konvergiert und leuchtet auf das Film-Fotoelement 8. Der Lichtstrahl des Steuerlichts, der durch das Film-Fotoelement 8 hindurchgegangen ist, geht durch die Kollimatorlinse 9 und wird vom Band-Passfilter 20 blockiert.
Der Lichtstrahl des aus der Signallichtquelle 2 emittierten Signallichts wird vom genannten optischen Mischer 6 so vermischt, dass er sich entlang der gleichen optischen Wegstrecke wie der des Signallichts fortpflanzt, konvergiert und zum Film-Fotoelement 8 über die Konvergierlinse 7 gestrahlt wird. Das Licht, das durch das genannte Element gegangen ist, geht durch die Kollimatorlinse 9 und den Band-Passfilter 20 und ferner durch den Aperturstop 19, der nach Bedarf vorgesehen ist, worauf es vom Fotodetektor 22 erfasst wird.
Lichtsteuerungsversuche wurden mit der in 31 dargestellten optischen Vorrichtung durchgeführt, und die Änderungen bei der Fotointensität wurden jeweils gemessen, wie dargestellt in 33 und 34. In 33 und 34 betreffen die Bezugsziffer 111 das erfasste Fotosignal am Fotodetektor 11 und die Bezugsziffern 222 sowie 223 das erfasste Fotosignal am Fotodetektor 22. Der Unterschied zwischen dem Fall, worin das erfasste Fotosignal 222 erhalten wird, und dem Fall, worin 223 am Fotodetekot 22 erhalten wird, ist der folgende.
In der Vorrichtungskonfiguration der 31 werden das Steuer- und Signallicht konvergiert und zum Film-Fotoelement 8 geleitet. Wird die Position, an der der konvergierte Strahlendurchmesser ein Minimum wird (im Brennpunkt Fc) auf der Seite des einfallenden Lichts festgelegt, wird die Fotoreaktion 222 in der Richtung abnehmender scheinbarer Fotointensität des durch das genannte Film-Fotoelement 8 hindurchgehenden Signallichts beobachtet. Wird andererseits die Position, an der der konvergierte Strahlendurchmesser ein Minimum wird (im Brennpunkt Fc) in der Nähe der Kollimatorlinse 9 (auf der Seite des einstrahlenden Lichts) festgelegt, wird die Fotoreaktion 223 in der Richtung zunehmender scheinbarer Fotointensität des durch das genannte Film-Fotoelement 8 hindurchgehenden Signallichts beobachtet.
Der detaillierte Mechanismus, der eine derartige Fotoreaktion/empfindlichkeit verursacht, ist bisher noch nicht vollständig aufgeklärt worden, und die durchgeführten sorgfältigen Studien zeigen nun an, dass diese durch die Veränderung der Durchlässigkeit, des Brechungsindex usw. der fotoempfindlichen Zusammensetzung wegen der Beleuchtung/Belichtung mit dem Steuerlicht verursacht wird.
Hierbei können, als Verfahren zur Änderung der Positionsbeziehung zwischen den Brennpunkten des konvergierten Steuer- und Signallichts auf der gleichen optischen Wegstrecke und der Position des Fotoelements, beispielsweise ein Verfahren, wobei das Film-Fotoelement 8 auf einem Brett, das mit einem Feinjustiermechanismus unter Anwendung einer Präzisionsschraube, mit einem Piezoelektroschalter, mit einem Ultraschallschalter usw. ausgerüstet ist, installiert und bewegt wird, wie oben beschrieben, ein Verfahren zur Abänderung der Position des Brennpunktes durch Änderung der Energiekonzentration des Steuerlichtpulses mit einer Konvergierlinse 7 aus Materialien mit einem großen nicht-linearen Brechungsindexeffekt, ein Verfahren zur Abänderung des Brennpunktes durch Änderung der Temperatur mittels eines Erhitzungsgerätes unter Anwendung der Konvergierlinse 7 aus Materialien mit einem großen Ausdehnungskoeffizient usw. angewandt werden.
Lichtsteuerungsversuche wurden mit der in 31 dargestellten optischen Vorrichtung durchgeführt, und die Änderungen bei der Fotointensität wurden gemessen, wie dargestellt in 33 und 34. Details der Versuche werden nun beschrieben.
Zuerst wurden, um den Lichtstrahl des Steuerlichts und denjenigen des Signallichts im Brennpunkt (Fc) im gleichen Bereich innerhalb des Film-Fotoelements 8 oder in dessen Nähe zusammentreffen zu lassen, die optische Wegstrecke aus jeder Lichtquelle, der Fotomischer 6 und die Konvergierlinse 7 einjustiert. Außerdem wurde das Fotoelement in einer solchen Richtung angeordnet, dass das Signal- und Steuerlicht von der Seite des Deckglases des genannten Film-Fotoelements 8 eintreten und von der Seite des Objektträgerglases einstrahlen. Dann wurde die Funktion des Band-Passfilters 20 inspiziert. D.h., es wurde bestätigt, dass keine Reaktion am Fotodetektor 22 auftrat, als die Lichtquelle 1 eingeschaltet und der Schalter 4 völlig offen unter Bedingungen waren, bei denen die Lichtquelle 2 abgeschaltet war.
Außerdem wurde die Verschiebung der Position, wo der konvergierte Strahlendurchmesser ein Minimum (im Brennpunkt) auf dem Film-Fotoelement 8 wird, durch Verschiebung des genannten Film-Fotoelements selbst durchgeführt. D.h., indem der Abstand zwischen der Konvergierlinse 7 und der Kollimatorlinse 9 (d₇₈ + d₈₉) fixiert ist, wird der Abstand zwischen dem Film-Fotoelement 8 und der Konvergierlinse 7 so variiert, dass die Positionsbeziehung zwischen der Brennpunktposition des Steuerlichts sowie des Signallichts, die auf der gleichen optischen Wegstrecke konvergieren, und dem Film-Fotoelement 8 verändert wurde.
Zuerst wird der Fall beschrieben, worin der genannte Brennpunkt (Fc) zur Seite der Konvergierlinse 7 des Film-Fotoelements 8 einjustiert wird. Die Reaktion-Wellenform 222 des Signalstrahls, die der Wellenform 111 des Steuerstrahls in diesem Fall entspricht, ist in 33 dargestellt.
Bei geschlossenem Schalter 4 wurden die Steuerlichtquelle 1 eingeschaltet und die Lichtquelle 2 wurde zum Zeitpunkt t₁ eingeschaltet, um das Signallicht zum Film-Fotoelement 8 zu strahlen, wobei die Fotointensität am Fotodetektor 22 vom Niveau C auf das Niveau A anstieg.
Als der Schalter 4 zum Zeitpunkt t₂ geöffnet und das Steuerlicht auf der gleichen optischen Wegstrecke, entlang derer sich das Signallicht innerhalb des Film-Fotoelements 8 fortpflanzte, konvergiert wurde und leuchtete, sank die Fotointensität am Fotodetektor 22 vom Niveau A auf das Niveau B ab. D.h., es wurde die Fotoreaktion/empfindlichkeit in der Richtung abnehmender scheinbarer Fotointensität des Signallichts beobachtet. Die für diese Änderung benötigte Reaktionszeit betrug weniger als 2 ms.
Als der Schalter 4 zum Zeitpunkt t₃ geschlossen wurde, um die Beleuchtung des Film-Fotoelements 8 mit dem Steuerlicht zu beenden, kehrte die Fotointensität am Fotodetektor 22 vom Niveau B zum Niveau A zurück. Die für diese Änderung benötigte Reaktionszeit betrug weniger als 3 ms.
Als der Schalter 4 zum Zeitpunkt t₄ geöffnet und dann zum Zeitpunkt t₅ geschlossen wurde, sank die Fotointensität am Fotodetektor 22 vom Niveau A zum Niveau B ab, um anschließend zum Niveau A zurückzukehren.
Als die Lichtquelle 2 zum Zeitpunkt t₆ ausgeschaltet wurde, sank der Ausstoß aus dem Fotodetektor 22 ab, um auf das Niveau C zurückzukehren.
Als Nächstes wird der Fall beschrieben, worin der genannte Brennpunkt zur Seite der Kollimatorlinse 9 des Film-Fotoelements 8 einjustiert wird. Die Reaktion-Wellenform 223 des Signalstrahls, die der Wellenform 111 des Steuerstrahls in diesem Fall entspricht, ist in 34 dargestellt.
Als, bei geschlossenem Schalter 4, die Steuerlichtquelle 1 eingeschaltet und dann die Lichtquelle 2 zum Zeitpunkt t₁ eingeschaltet wurden, um das Signallicht zum Film-Fotoelement 8 zu strahlen, stieg die Fotointensität am Fotodetektor 22 vom Niveau C zum Niveau A an.
Als der Schalter 4 zum Zeitpunkt t₂ geöffnet und das Steuerlicht auf der gleichen optischen Wegstrecke, entlang derer sich das Signallicht innerhalb des Film-Fotoelements 8 fortpflanzte, konvergiert wurden und leuchtete, stieg die Fotointensität am Fotodetektor 22 vom Niveau A auf das Niveau D an. D.h., es wurde die Fotoreaktion/empfindlichkeit in der Richtung zunehmender scheinbarer Fotointensität beobachtet. Die für diese Änderung benötigte Reaktionszeit betrug weniger als 2 ms.
Als der Schalter 4 zum Zeitpunkt t₃ geschlossen wurde, um die Beleuchtung des Film-Fotoelements 8 mit dem Steuerlicht zu beenden, kehrte die Fotointensität am Fotodetektor 22 vom Niveau D auf das Niveau A zurück. Die für diese Änderung benötigte Reaktionszeit betrug weniger als 3 ms.
Als der Schalter 4 zum Zeitpunkt t₄ geöffnet und dann zum Zeitpunkt t₅ geschlossen wurde, stieg die Fotointensität am Fotodetektor 22 vom Niveau A zum Niveau D an, um anschließend wieder auf das Niveau A zurückzukehren.
Als die Signallichtquelle 2 zum Zeitpunkt t₆ abgeschaltet wurde, sank der Ausstoß aus dem Fotodetektor 22 ab, um zum Niveau C zurückzukehren.
Alles in Allem variierte, als das Film-Fotoelement 8 mit dem Steuerlicht unter der zeitlichen Variation seiner Fotointensität mit der in 32 oder 34 dargestellten Wellenform 111 beleuchtet wurde, die Ausstoß-Wellenform aus dem Fotodetektor 22, der die Fotointensität des Signallichts verfolgte und aufzeichnete, reversibel entsprechend der zeitlichen Variation der Fotointensität des Steuerlichts. D.h., es ist bestätigt worden, dass eine Steuerung der Signallichtdurchlässigkeit durch Zunahme/Abnahme der Fotointensität des Steuerlichts oder durch Ein/Ausschalten des genannten Signallichts, nämlich durch die Lichtsteuerung durch Licht oder durch die Lichtmodulation durch Licht, durchgeführt werden kann.
Außerdem kann der Grad der Änderungen bei der Fotointensität des Signallichts, der dem Ein- und Ausschaltvorgang des Steuerlichts entspricht, quantitativ mit dem Wert ΔT (Einheit in %), der wie folgt durch die Ausstoßniveaus A, B und C aus dem genannten Fotodetektor 22 definiert wird, oder mit dem Wert ΔT' (Einheit in %), der ähnlich durch A, C und D definiert wird, verglichen werden: ΔT = 100 [(A-B)/(A-C)] oder ΔT' = 100 [(D-A)/(A-C)],worin A das Ausstoßniveau aus dem Fotodektektor 22 bei ausgeschaltetem Steuerlicht und bei eingeschalteter Signallichtquelle 2, B und D die Ausstoßniveaus aus dem Fotodetektor 22, wenn sowohl das Signal als auch das Steuerlicht gleichzeitig leuchten, und worin C das Ausstoßniveau aus dem Fotodetektor 22 bei ausgeschalteter Lichtquelle 2 sind.
Im obigen Beispiel betrug, als die Richtung und Größe der Fotoreaktion des Signallichts bei gleitendem Film-Fotoelement 8 mit einer bei 20 mW festgelegten einfallenden Energie untersucht wurden, der Maximalwert ΔT, die Größe der Reaktion in der Richtung abnehmender Fotointensität des Signallichts, 82 %, während der Maximalwert ΔT', die scheinbare Größe der Reaktion in der Richtung zunehmender Fotointensität des Signallichts, 54 % betrug.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Richtung der Fotoreaktion des Signallichts umzukehren und eine Fotoreaktion in der Richtung abnehmender oder zunehmender scheinbarer Fotointensität des Signallichts durch Änderung der Positionsbeziehung zwischen der Position, bei der der konvergierte Strahlendurchmesser ein Minimum wird (im Brennpunkt Fc), und derjenigen des Film-Fotoelements 8 zu erhalten.
Zur Untersuchung der Mechanismen zur Verursachung derartiger Änderungen in der Fotoreaktion wurden auftretende Abänderungen in der Fotointensitätsverteilung auf dem Strahl-Abschnitt des Signallichtstrahls bei der Durchführung der Lichtsteuerung untersucht. D.h., in der in 31 dargestellten Vorrichtung wurde, nachdem die Kollimatorlinse 9 auf eine mit einer größeren numerischen Apertur (z.B. von 0,75) als diejenige der Konvergierlinse 7 (in dieser Ausgestaltung von 0,65) abgeändert worden war, der Aperturstop 19 abgenommen, und es wurde ein Fotointensitätsverteilungsmessgerät anstatt des Fotodetektors 22 installiert. Unter diesen Bedingungen wurden alle Strahlenbündel, die durch das Film-Fotoelement 8 hindurchgegangen waren, erfasst und mit der Kollimatorlinse 9 konvergiert, und sie bestrahlten den Licht-aufnehmenden Teil. 31 (effektiver Durchmesser von 4 mm) des genannten Fotointensitätsverteilungsmessgeräts, wobei die Fotointensitätsverteilung auf dem Strahl-Abschnitt des Strahlenbündels der Signallichtstrahlen gemessen wurde. Die Messergebnisse sind in 36, 37 und 38 dargestellt. Hierfür ist, wie in 35 dargestellt, das Fotointensitätsverteilungsmessgerät ein Gerät, das mit einem ersten 1 mm-breiten Spalt 32 für die Licht-empfangende Apertur 31 (effektive Apertur von 4 mm) ausgerüstet ist, und worin der zweite 25 μm-breite Spalt 33 in Längsrichtung des genannten ersten Spalts, d. h. in Richtung der Punkte X zu Y in 35, mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wurde, wobei die Fotointensität, die durch ein rechteckiges Fenster von 1 mm × 25 μm hindurchging, welches aus den 2 Spalten gebildet war, gemäß den jeweiligen Bewegungspositionen des genannten Fensters gemessen wurde. Zur Messung der Fotointensität gemäß den Bewegungspositionen des genannten Fensters ist es z.B. bevorzugt, den Ausstoß des Detektors, der das Licht empfängt, das durch das genannte Fenster geht, auf einem Speicheroszilloskop aufzunehmen und anzugeben, das mit der Bewegungsgeschwindigkeit des zweiten Spalts 33 synchronisiert ist. In 36 bis 38 ist die Fotointensitätsverteilung auf dem Strahl-Abschnitt des Strahlenbündels des Signallichtstrahls dargestellt, der auf dem Speicheroszilloskop angegeben wird, worin die Abszisse (die Positionen in einem Strahl-Abschnitt) den Positionen in der Richtung vom Punkt X zum Punkt Y in 35 entspricht und auf der Ordinate die Fotointensität aufgetragen ist.
36 zeigt die Fotointensitätsverteilung im genannten Strahl-Abschnitt des Signallichts in dem Fall, in welchem das Steuerlicht nicht in das Film-Fotoelement 8 eintrat, sondern lediglich das Signallicht in jenes eintrat. Die Fotointensitätsverteilung in diesem Fall zeigt, dass die Fotointensität in der Zentralfläche stark ist, wobei sie zu den Außenflächen (in einer angenäherten Gauss-Verteilung) abnimmt.
37 zeigt die Fotointensitätsverteilung im Signalstrahl-Abschnitt des Signallichts, als das Steuerlicht unter Bedingungen leuchtete bzw. strahlte, unter denen die Position, an welcher der konvergierte Strahlendurchmesser ein Minimum wurde (im Brennpunkt Fc), in der Nähe der Konvergierlinse 7 des Film-Fotoelements 8 (auf der Seite des einfallenden Strahls) festgelegt war, und worin die Fotoreaktion 222 in der Richtung abnehmender scheinbarer Signallichtfotointensität beobachtet wurde, als mit Steuerlicht bestrahlt bzw. beleuchtet wurde. Die Fotointensitätsverteilung zeigt in diesem Fall, dass die Fotointensität in der Zentralfläche schwach ist und hin zu den Außenflächen zunimmt. Die Fotointensität in der Zentralfläche des Signallichtstrahl-Abschnitts nimmt in Abhängigkeit von der Fotointensität des Steuerlichts sowie der Positionsbeziehung zwischen dem Film-Fotoelement 8 und dem Brennpunkt ab, um sich dem Wert Null mit ansteigender Fotointensität des Steuerlichts zu nähern. Daher kann in diesem Fall die Fotoreaktion 222 einer hinreichend ausgeprägten Größe in der Richtung abnehmender Signallichtfotointensität, entsprechend dem Ein- und Ausschalten des Steuerlichts, durch Herausziehen von lediglich der Zentralfläche des Signallichtstrahl-Abschnitts herangezogen werden, um die scheinbare Fotointensität des Signallichts zu messen.
In 38 ist die Fotointensitätsverteilung im Signallichtstrahl-Abschnitt dargestellt, als das Steuerlicht unter Bedingungen strahlte bzw. leuchtete, unter denen die Position, bei welcher der konvergierte Strahlendurchmesser ein Minimum wurde (im Brennpunkt Fc) in der Nähe der Kollimatorlinse 9 des Film-Fotoelements 8 (auf der Seite des Anregungsstrahls) festgelegt worden war und die Fotoreaktion 223 in der Richtung zunehmender scheinbarer Signallichtfotointensität beobachtet wurde, als mit Steuerlicht bestrahlt bzw. beleuchtet wurde. In diesem Fall ist die Fotointensität der Zentralfläche stärker als die entsprechende Fotointensität in der Zentralfläche, wenn nicht mit Steuerlicht bestrahlt bzw. beleuchtet wird (36). In diesem Fall variiert die Fotointensität in der Zentralfläche des Signallichtstrahl-Abschnitts in Abhängigkeit von der Fotointensität des Steuerlichts und der Positionsbeziehung zwischen dem Film-Fotoelement 8 und dem Brennpunkt, wobei ein um das Mehrfache höherer Wert als derjenige erreicht wird, wenn mit dem Steuerlicht nicht beleuchtet wird. Daher kann auch in diesem Fall die Fotoreaktion 223 einer hinreichend ausgeprägten Größe in der Richtung zunehmender Signallichtfotointensität durch Herausziehen von lediglich der Zentralfläche des Signallichtstrahl-Abschnitts herangezogen werden, um die scheinbare Fotointensität des Signallichts zu messen.
Aus den oben beschriebenen Versuchen wird es klar, dass die Modulation der Signallichtfotointensität durch Ein- und Ausschalten des Steuerlichts (die Fotoreaktion/empfindlichkeit) weitgehend insbesondere in der Zentralfläche des Signallichtstrahl-Abschnitts (des Strahlenbündels) auftritt. Daher verringert sich, im Gegensatz zum Prinzip der vorliegenden Erfindung, wenn alle Signalstrahlen, die durch das Film-Fotoelement 8 hindurchgehen, mit dem Fotodetektor bei Vergrößerung der numerischen Apertur der Kollimatorlinse 9 gegenüber der numerischen Apertur der Konvergierlinse 7 eingefangen und erfasst werden, die so nachgewiesene Fotoreaktion/empfindlichkeit deutlich im Vergleich mit den Gegebenheiten der vorliegenden Erfindung. Außerdem neigt der Fotodetektor dann dazu, eine Rauschkomponente herauszupicken, die sich von den durch das Steuerlicht modulierten Fraktionen unterscheidet, was zu deutlich verschlechterten S/N-Verhältnissen führt.
Vergleichsbeispiel 1
Als ein dünner Film (50 μm dick) aus dem Matrixmaterial in ähnlicher Weise wie der in Ausgestaltung 1 beschriebenen hergestellt wurde, nur mit der Ausnahme, dass lediglich das einzelne Poly(benzylmethacrylat) ohne Mitverwendung eines Farbstoffs verwendet wurde, und der Bewertungstest der Fotoreaktion mit diesem dünnen Film in ähnlicher Weise wie in Ausgestaltung 1 durchgeführt wurde, wurde die Signallichtfotointensität (bei der Wellenlänge von 830 nm) sogar bei Ein- und Ausschalten des Steuerlichts (bei der Wellenlänge von 633 nm) überhaupt nicht moduliert. D.h., es ist bestätigt worden, dass eine Fotoreaktion mit den Matrixmaterialien alleine überhaupt nicht beobachtet wird. Daher ist es ersichtlich, dass die in Ausgestaltung 1 beobachtete Fotoreaktion aus dem Farbstoff resultiert, der im genannten Fotoelement vorliegt und vorhanden ist.
Ausgestaltung 2
Um die Fotoreaktion im Lichtsteuerungsverfahren sowie in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung so groß wie möglich zu machen, können das genannte Steuer- und Signallicht jeweils konvergiert und auf das genannte Fotoelement gestrahlt und ferner die optischen Wegstrecken des genannten Steuer- und Signallichts so justiert werden, dass die Bereiche mit der höchsten Fotonendichte in der Nähe der Brennpunkt des genannten Steuer- und Signallichts jeweils miteinander im genannten Fotoelement überlappen. Zu diesem Zweck werden das Signal- und Steuerlicht vorzugsweise im Wesentlichen auf der gleichen optischen Wegstrecke fortgepflanzt. Auch sind, im Fall eines Gauss-Strahls mit einer Gauss-Verteilung der Amplitude des elektrischen Feldes des genannten Steuer- und Signallichts, der Zustand des Strahlenbündels und der Wellenoberfläche 30 in der Nachbarschaft des Brennpunkts Fc bei deren Konvergenz an der Winkelapertur 2θ durch die Konvergierlinse 7 usw. schematisch in 39 dargestellt. Hierin sind die Position, an der der Durchmesser 2ω₀ eines Gauss-Strahls mit der Wellenlänge λ ein Minimum wird, d.h. der Radius ω₀ des Strahlenwulsts, durch die folgende Gleichung gegeben: ω0 = λ/(π × θ)
Beispielsweise wurde der bei einer Steuerlicht-Wellenlänge von 633 nm und einem Strahlendurchmesser von 2 mm mit 1,02 μm berechnete Radius ω₀ des Strahlenbündels mit einer in Ausgestaltung 1 verwendeten Konvergierlinse (mit der Brennlänge von 5 mm und der numerischen Apertur von 0,65) konvergiert, und ebenso berechnet sich der Radius ω₀ des Strahlenwulsts mit 0,392 μm (annähernd die Beugungsgrenze), wenn das Signallicht (Wellenlänge von 830 mm und Strahlendurchmesser von 8 mm) konvergiert ist.
In den folgenden Fällen werden in 40 das Signallicht und das Steuerlicht als auf einer "im Wesentlichen gleichen optischen Wegstrecke" verlaufend angesehen, worin

1. die Achsen des Steuer- und Signallichts parallel zueinander verlaufen und die optische Wegstrecke des Signallichts, z.B. einer ihrer Strahl-Abschnitte L₊₁, L₀₁ oder L_–1 (Radius r₁; r₁ ≦ r₂), in der optischen Wegstrecke des Steuerlichts, z.B. in ihrem Strahl-Abschnitt L₀₂ (Radius r₂), überlappen und sich fortpflanzen,
2. die Achsen des Steuer- und Signallichts parallel zueinander verlaufen und die optische Wegstrecke des Steuerlichts, z.B. eine ihrer Strahl-Abschnitte L₊₁, L₀₁ oder L_–1 (Radius r₁; r₁ ≦ r₂), in der optischen Wegstrecke des Signallichts, z.B. in ihrem Strahl-Abschnitt L₀₂ (Radium r₂), überlappen und sich fortpflanzen, und worin
3. die Achsen des Steuer- und Signallichts parallel zueinander (in Abständen zwischen den Achsen 1₊₁ und 1_–1 oder 1₊₁ und +1_–1) verlaufen und die optische Wegstrecke des Steuerlichts einer der Strahl-Abschnitte L₊₁, L₀₁ oder L_–1 und die optische Wegstrecke des Signallichts ebenfalls einer der Strahl-Abschnitte L₊₁, L₀₁ oder L_–1 sind.

Die Daten in Tabelle zeigen, als 1 Beispiel, die Variationen der beobachteten Fotoreaktion/empfindlichkeit des Signallichts ΔT, wenn, bei Fixierung der optischen Signallichtwegstrecke auf ihren Strahl-Abschnitt L₀₂ (Durchmesser von 8 mm), die optische Wegstrecke (die optische Achse) mit ihren Strahl-Abschnitten L₊₁, L₀₁ oder L_–1 (Durchmesser von 2 mm) um ± 1,2 mm unter paralleler Einhaltung des Abstands zwischen den Achsen mit 1₊₁ und 1_–1 bewegt wird, unter Bedingungen, bei denen, unter Verwendung eines Mikroskopobjektivs mit der numerischen Apertur von 0,65 als die Konvergierlinse 7, sowie einer Mikroskoplinse mit der numerischen Apertur von 0,4 als die Kollimatorlinse 9, die Position, bei welcher der konvergierte Strahlendurchmesser ein Minimum wird (im Brennpunkt Fc), in der Nachbarschaft der Konvergierlinse 7 des Film-Fotoelements 8 festgelegt ist, und worin die Fotoreaktion/empfindlichkeit 222 in Richtung einer Absenkung der genannten Fotointensität des Signallichts beobachtet wird, das durch das genannte Fotoelement hindurchgegangen ist.
Obwohl die Fotoreaktion/empfindlichkeit ein Maximum ist, wenn die Fotoachsen des Signal- und Steuerlichts vollkommen zusammenfallen, variiert die Größe ΔT der Fotoreaktion/empfindlichkeit lediglich um Punkte im ca.-Bereich, obwohl der Abstand zwischen den Achsen 1₊₁ oder 1_–1 sogar um ca. ± 0,6 mm abweicht.
D.h., es ist bewiesen worden, dass die genannte Fotoreaktion/empfindlichkeit ein Maximum wird, wenn Bedingungen geschaffen sind, unter denen die optischen Wegstrecken des genannten Steuer- und Signallichts jeweils so verlaufen, dass die Bereiche mit der höchsten Fotonendichte (im Strahlwulst) in der Nachbarschaft der Brennpunkte des konvergierten Signal- und Steuerlichts im genannten Fotoelement gegenseitig überlappen, wobei die Überlappung dieses Bereichs ein Maximum wird, d.h., wenn die optischen Wegstrecken des genannten Steuer- und Signallichts vollständig zusammenfallen, und dass auch eine hinreichend große Fotoreaktion/empfindlichkeit erhalten wird, wenn die optischen Wegstrecken des genannten Steuer- und Signallichts im Wesentlichen die gleichen sind. Tabelle 1
Ausgestaltung 3
Im Folgenden wird der Fall beschrieben, worin eine Fotozelle 800 oder 810, deren innere Formgestalt diejenige eines dünnen Films ist, der mit einer flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung befüllt ist und anstatt des Film-Fotoelements 8 in einer Lichtsteuerungsvorrichtung mit der in 31 dargestellten schematischen Konfiguration verwendet wird. Außerdem können eine solche Konstruktion und Konfiguration der in 31 dargestellten Lichtsteuerungsvorrichtung vorzugsweise zusätzlich zu den Fällen, in denen eine Fotozelle, deren innere Formgestalt ein dünner Film ist, in den Fällen angewandt werden, in denen Fotozellen vorliegen, deren äußere und innere Formgestalten die Form einer Platte, eines rechteckigen Parallelepipeds, einer Säule, einer Halbsäule, einer quadratischen Säule usw. aufweisen.
Hierbei weisen Fotozellen, deren innere Formgestalten vom dünnen Film-Typ sind, die folgende Konstruktion auf:

1. eine Zelle 800, die aus optischem Glas oder aus Quarzglas hergestellt ist (41) und
2. eine Schnitt-Fotozelle 810, die aus zweischichtigen Plattengläsern mit einem Abstandshalter oder einer Gummipackung dazwischen zusammengesetzt und mit einem Befestigungsmetallrahmen fixiert sind (42).

Die in 41 dargestellte Zelle 800 aus optischem Glas oder aus Quarzglas ist aus den Licht-Eintritts-Anregungs-Plattengläsern 801 und 802, den seitlichen Plattengläsern 803 und 804 und aus dem Boden-Plattenglas 805 zusammengesetzt, die einen Befüllungsraum 808 für eine flüssige fotoempfindliche Zusammensetzung bilden. Als Glasmaterialien können, zusätzlich zum Quarzglas, optische Gläser wie Sodaglas, Borsilikatglas usw. verwendet werden, und die Zellen können mit bekannten Glas-Verarbeitungsverfahren hergestellt werden. Zur Erzielung der Präzision für eine Fotozelle ist es notwendig, die Flachheit und die Parallelität der Licht-Eintritts-Anregungs-Plattengläser 801 und 802 auf hohem Niveau zum Zeitpunkt der Glasbearbeitung zu halten. Flüssige fotoempfindliche Zusammensetzungen werden durch die Einspeisöffnung 807 über die Einspeisleitung 806 eingefüllt. Durch Einsetzen von z.B. einem Stopfen aus Polytetrafluorethylen in die Einspeisöffnung 807 oder durch Verschluss der Einspeisöffnung 807 mit Glas-Verarbeitungsverfahren kann die flüssige fotoempfindliche Zusammensetzung, die eingefüllt worden ist, in der Fotozelle verschlossen werden, um die funktionellen Erfordernisse der genannten Fotozelle zu erfüllen. Unter Ausnahme derjenigen Fälle, in denen Glas-korrosive Lösungen, wie z.B. eine stark alkalische Flüssigkeit, Flusssäure oder Borflusssäure usw., verwendet werden, kann die aus optischem Glas oder aus Quarzglas hergestellte Fotozelle 800 in breitem Umfang verwendet werden, wenn sie mit flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzungen aus einer großen Mehrzahl organischer oder anorganischer Matrixmaterialien befüllt wird. Insbesondere ist die genannte Zelle einsetzbar, wenn Säuren wie Salzsäure, Schwefelsäure, Königswasser, Chlorsulfon-, Methansulfon-, Trifluormethansulfon-, Chloressig-, Trichloressig-, Essigsäure usw. als Matrixmaterialien verwendet werden.
Zellen mit ähnlicher Formgestalt wie derjenigen der aus dem optischen Glas hergestellten Fotozelle, die in 41 dargestellt ist, können aus einem durchsichtigen Kunststoff (organischem Glas) wie aus Methylpolymethacrylat, Polystyrol, Polycarbonat usw. hergestellt sein und als Fotozelle verwendet werden. Allerdings ist es in diesem Fall zur Verhinderung, dass die Matrixmaterialien gelöst oder die genannten Kunststoffe korridiert werden, notwendig, die Materialien sorgfältig auszuwählen und zu kombinieren.
In der in 42 dargestellten Schnitt-Fotozelle 810 wird der Abstandshalter 814 mit dem Raum 818 zum Befüllen mit der flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung zwischen die 2 Licht-Eintritts-Anregungs-Plattengläser 813 und 815 gestellt, und diese 3 Komponenten werden zwischen den Befestigungsrahmen 811 und 817 über die Gummipackungen 812 und 816 angeordnet und dann fest mittels der Befestigungsschraubenlöcher 824 und den Schrauben 825 (nicht dargestellt in der Figur) befestigt und verbunden. Die Einspeisleitungen 822 und 823, die am Befestigungsrahmen 817 installiert sind, werden nacheinander an das Einleitloch 821 am Befestigungsrahmen 817, an das Einleitloch 820 auf der Gummipackung 816 und dann an das Einleitloch 819 am Licht-Eintritts-Anregungs-Plattenglas 815 angeschlossen, um die Einspeisung der flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung in den Befüllungsraum 818 über diese Einspeiswege zu ermöglichen. Die Dicke des Befüllungsraums 818, d.h. die optische Weglänge, in welcher sich das senkrecht einfallende Signal- und/oder Steuerlicht fortpflanzen, wird durch die Dicke des Abstandshalters 814 zum Zeitpunkt des Zusammenbaus definiert. Da der Abstandshalter 814, die Licht-Eintritts-Anregungs-Plattengläser 813 und 815, die Gummipackungen 812 und 816 und die Befestigungsrahmen 811 und 817 alle in Kontakt mit der flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung gelangen, müssen sie aus Materialien hergestellt sein, die beständig gegen das Auflösungsvermögen, ein Eindringen, eine Permeabilität und/oder Korrosivität der flüssigen Matrixmaterialien sind. In spezifischer Weise sind die Materialien des Abstandshalters 814 vorzugsweise aus optischem Gas, Quarzglas, Polytetrafluorethylen, Butylgummi, Silikongummi, Ethylen-Propylen-Gummi usw. Insbesondere werden zur Aufrechterhaltung von sowohl der Präzision der genannten optischen Wegstrecke als auch der Befähigung zur Versiegelung der Flüssigkeit fluorhaltige Polymermaterialien wie Polytetrafluorethylen bevorzugt verwendet. Als Licht-Eintritts-Anregungs-Plattengläser 813 und 815 können, zusätzlich zum Quarzglas, optische Gläser wie synthetischer Saphir, Sodaglas, Borsilikatglas usw. verwendet werden. Außerdem können, im Fall eines genannten Matrixmaterials, das eine anorganische Glas-korrosive Flüssigkeit ist, organische Gläser wie Methylpolymethacrylat, Polystyrol, Polycarbonat usw. verwendet werden. Als Materialien für die Gummipackungen 812 und 816 können Butylgummi, Silikongummi, Ethylen-Propylen-Gummi, Strahlungs-vernetztes Fluorharz usw. verwendet werden. Metallische Befestigungsrahmen 811 und 817 aus Edelstahl, Gold-plattierten Messing usw. können bevorzugt verwendet werden.
Im Folgenden wird der Fall beschrieben, worin eine Zelle 800 aus Quarz so hergestellt wurde, dass die Film-Dicke des flüssigen Matrixmaterials (und somit die optische Weglänge des senkrecht einfallenden Lichts) auf 50 μm angepasst war, welches als Lösung des genannten Tetra (t-butyl)oxyvanadinphthalocyanins (als Mischung aus 4 Arten von Substitutionspositionsisomeren) in Chloroform (Konzentration von 5 × 10^–3 mol/L) als flüssige fotoempfindliche Zusammensetzung eingefüllt worden war und als die Fotozelle 8 verwendet wurde. Das Durchlässigkeitsspektrum des Fotoelements 8 dieses Falls ist in 43 dargestellt. Die Durchlässigkeit dieses Fotoelements 8 betrug 3,4 % für die Wellenlänge (633 nm) des Steuerlichts und 89 % für die Wellenlänge (830 nm) des Signallichts.
Dieses Fotoelement 8 (eine Film-Fotozelle) wurde in eine ähnliche Lichtsteuerungsvorrichtung wie im Fall der Ausgestaltung 1 (31) eingebaut und durch Variieren der Positionsbeziehung zwischen der Position, bei der die konvergierten Strahlendurchmesser von sowohl dem Steuer- als auch dem Signallicht ein Minimum werden (im Brennpunkt Fc), und dem Film-Fotoelement 8 die Richtung sowie die Größe der Fotoreaktion/empfindlichkeit des Signallichts, entsprechend dem Ein- und Ausschalten des Steuerlichts, in ähnlicher Weise wie im Fall der Ausgestaltung 1 untersucht. D.h., die obige Untersuchung wurde mit einem Halbleiter-Laser (Oszillationswellenlänge von 830 nm, kontinuierlicher Oszillationsausstoß von 6 mW, Gauss-Strahl von ca. 8 mm Durchmesser nach der Strahlenrektifikation) als Signallichtquelle 2, mit einem Helium-Neon-Laser (Oszillationswellenlänge von 633 nm, Gauss-Strahl von 2 mm Durchmesser) als Steuerlichtquelle 1, einer Mikroskoplinse mit 20-facher Vergrößerung und einer numerischen Apertur von 0,4 als Konvergierlinse 7 und mit einem Mikroskopobjektiv mit 10-facher Vergrößerung und einer numerischen Apertur von 0,3 als Kollimatorlinse 9, bei festgelegtem Abstand (d₇₈ + d₈₉) zwischen der Konvergierlinse und der Kollimatorlinse 9, durch Variieren des Abstands zwischen der Fotozelle 800 als Film-Fotoelement 8 und der Konvergierlinse 7 so durchgeführt, dass die Positionsbeziehung zwischen den Brennpunkten des Steuer- und Signallichts, die auf der gleichen optischen Wegstrecke konvergieren, und der Film-Fotozelle 800 verändert werden.
Als die auf das Film-Fotoelement 8 einfallende Energie des Steuerlichts 5 mW betrug, betrugen der Maximalwert ΔT der Fotoreaktion in Richtung abnehmender Signallichtfotointensität 87 % und der Maximalwert ΔT' der Fotoreaktion in Richtung zunehmender scheinbarer Signallichtfotointensität 53 %. Als ferner die Brennpunktposition des Steuerlichts in der Nähe derjenigen Seite der fotoempfindlichen Zusammensetzung, auf die das Licht innerhalb der Fotozelle einfiel, angeordnet und das Steuerlicht mit einem längeren Pulsintervall als 1 ms eingestrahlt und die Steuerlichtenergie auf mehr als 10 mW erhöht wurden, begann das Lösungsmittel Chloroform an der Brennpunktposition des Steuerlichts zu sieden. Da allerdings der Siedevorgang des Lösungsmittels extrem örtlich stattfand, war der Druckanstieg in der Fotozelle lediglich gering. Als das Steuerlicht abgeschaltet wurde, hört das Sieden auch sofort auch.
Vergleichsbeispiel 2
Zur Durchführung eines Vergleichsversuchs mit dem Stand der Technik gemäß den Beschreibungen der JP Sho 53-137 884, 63-231 424 und 64-73 326 wurde die Lichtsteuerung mit bzw. in einer Vorrichtung in der im schematischen Diagramm der 44 dargestellten Konfiguration als Versuch durchgeführt. D.h., eine Lösungszelle 27 aus Quarz mit der optischen Weglänge von 1 cm wurde mit einem Halbleiter-Laserstrahl (Wellenlänge von 830 mm) aus der Signallichtquelle 2 durch den Aperturstop 19 beleuchtet, und es wurde der Durchgangsstrahl mit dem Fotodetektor 22 über den Band-Passfilter 20 erfasst, während die gesamte optische Wegstrecke des durch die Lösungszelle 27 hindurchgegangenen Signallichts mit dem Steuerlicht beleuchtet wurde, das unter Verwendung der Einfallslinse 26 aus der rechtwinkligen Richtung des Signallichts diffundiert worden war. In der in 44 dargestellten Vorrichtungskonfiguration sind die Funktionen und Mechanismen der Signallichtquelle 1 (Wellenlänge von 633 nm), des ND-Filters 3, des Schalters 4, des semitransparenten Spiegels 5 und des Fotodetektors 11 die gleichen wie die in den Ausgestaltungen 1 oder 3 angewandten. Auch dient der Band-Passfilter 20 zur Hinderung des Steuerlichts an einer Streuung aus der Lösungszelle 27 zum Eintritt in den Fotodetektor 22, und es kann ein ähnlicher wie der der Ausgestaltungen 1 oder 3 angewandt werden.
Ähnlich wie in Ausgestaltung 3, wurde Tetra(t-butyl)-oxyvanadinphthalocyanin als Farbstoff verwendet und durch Einfüllen seiner Chloroform-Lösung in die Lösungszelle 27 untersucht. Betreffend die Farbstoffkonzentration, wurde diese, unter Berücksichtigung des Unterschieds der optischen Weglänge, d.h. von 1 cm, was das 200-Fache der optischen Weglänge von 50 μm im Fall der Ausgestaltung 3 ist, auf 1/200 der Konzentration im Fall der Ausgestaltung 3, und zwar auf 2,5 × 10^–5 mol/L festgelegt, so dass die praktische Durchlässigkeit auf die gleiche wie die der Ausgestaltung 3 eingestellt war. Ähnlich wie im Fall der Ausgestaltung 3, wurde die Energie des auf das Fotoelement (die Lösungszelle 27) einfallenden Steuerlichts im Bereich von 0,5 bis 25 mW mit dem ND-Filter 3 eingestellt, und es wurde das Steuerlicht mit dem Schalter 4 ein- und ausgeschaltet.
Allerdings ergab sich, sogar bei Erhöhung der Steuerlichtenergie auf den Maximalwert, überhaupt keine Modulation des auf den Fotodetektor 22 einfallenden Lichtsignals. D.h., als die Steuerlichtenergie von 0,5 bis 25 mW eingestellt war, konnte die Licht-Licht-Steuerung in der in 44 dargestellten Vorrichtungskonstruktion/Vorrichtungskonfiguration nicht bewerkstelligt werden.
45 zeigt das schematische Diagramm einer Vorrichtung der vorliegenden Ausgestaltung zur Lichtsteuerung. Eine derartige Konstruktion und Konfiguration der optischen Vorrichtung kann vorzugsweise, zusätzlich zum in 45 dargestellten Film-Fotoelement 8, beispielsweise in den Fällen angewandt werden, in denen Fotoelemente in der Form einer Faser, eines optischen Wellenleiters, einer Mikrokanal-Linie usw. zur Anwendung gelangen, und worin eine mit flüssiger fotoempfindlicher Zusammensetzung befüllte Fotozelle verwendet wird.
Bezüglich der Lichtquellen 1 und 2, wurden ein ND-Filter 3, Schalter 4, Fotodetektoren 11 und 22, ein Film-Fotoelement 8, Band-Passfilter 20 und ein Oszilloskop 100 ähnlich denen der Ausgestaltung 1 (31) angewandt.
Durch die Verwendung eines dichroitischen Spiegels 21 in der in 45 dargestellten Konfiguration wird es ermöglicht, das Steuerlicht aufzuteilen und seine Fotointensität mit dem Fotodetektor 11 zu verfolgen und aufzuzeichnen, gleichzeitig die optischen Wegstrecken des Steuer- und Signallichts zu überlappen und den optischen Mischer 6, der in der in 31 dargestellten Konfiguration noch erforderlich ist, wegzulassen. Allerdings ist es, in der Konfiguration der 45, zur Ergänzung einer selektiven Wellenlängenübertragung und -reflexion bevorzugt, einen Band-Passfilter 10 einzubauen, der das Signallicht vollkommen blockiert und nur das Steuerlicht vor dem Fotodetektor 11 überträgt. Außerdem können, zur Hinderung des Signal- und/oder Steuerlichts an einer Rückkehr zu den Lichtquellen 1 und 2 sowie an der Ausübung eines schädlichen Einflusses auf die Lichtquellenvorrichtung, die Fotoisolatoren 13 bzw. 14 jeweils vor den Lichtquellen 1 und 2 eingebaut werden.
Als Mittel zur Konvergenz des Lichts können zur gemeinsamen Konvergierung des Signal- und Steuerlichts, deren optische Wegstrecken zum Zusammenfallen und zur Beleuchtung des Film-Fotoelements 8 gebracht worden sind, anstatt der Konvergierlinse 7 und der Kollimatorlinse 9 Konkavspiegel 15 und 16 in der in 45 dargestellten Konfiguration verwendet werden. Im Fall der Verwendung von Linsen als gängiges Mittel zur Konvergierung von Signal- und Steuerlicht besteht, streng genommen, insofern ein Problem, als sich die Brennlängen gemäß der Wellenlänge unterscheiden, wobei dies mit Konkavlinsen aber kein Problem darstellt.
In der in 45 als Beispiel dargestellten Lichtsteuerungsvorrichtung können, zum Differenzieren und zum Herausziehen aus dem Signallichtstrahlenbündel von denjenigen im Bereich, der der profunden Modulation der genannten Fotointensität und/oder der Lichtflussdichte unterzogen worden ist, und zum Ausstrahlen nach Durchgang durch das genannte Fotoelement oder nach der Reflexion daraus, die folgenden Verfahren angewandt werden:

1. ein Verfahren zum Einbau eines Aperturstop 19 vor dem Fotodetektor 22,
2. ein Verfahren, wobei die Winkelapertur eines Konkavspiegels 16 auf der Licht-Empfangsseite kleiner als die Winkelapertur eines Konkavspiegels 15 auf der Licht-Reflexionsseite gemacht wird, und
3. ein Verfahren, wobei die Winkelapertur eines Konkavspiegels 16 auf der Licht-Empfangsseite kleiner als die Winkelapertur eines Konkavspiegels 15 auf der Licht- Reflexionsseite kleiner gemacht und ferner ein Aperturstop 19 vor dem Fotodetektor 22 eingebaut werden.

In der in 45 als Beispiel dargestellten Lichtsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung schließen die wesentlichen Elemente dieser Vorrichtungskonstruktion die Lichtquellen 1 und 2, den dichroitischen Spiegel 21, den Band-Passfilter 20, die Konkavspiegel 15 und 16 und das Film-Fotoelement 8 ein. Außerdem kann anstatt des dichroitischen Spiegels 21 in 45 ein polarisierter oder nicht-polarisierter Strahlenspalter herangezogen werden.
Bei der Vorgehensweise zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Steuerung des Lichts in bzw. mit einer in 45 dargestellten Vorrichtung wurden zuerst Justierungen so vorgenommen, dass die optischen Wegstrecken des Steuerlichts (Lichtquelle 1) und des Signallichts (Lichtquelle 2) zusammenfallen und das Fotoelement 8 an der Position des gemeinsamen Brennpunkts (Fc) (Strahlwulst) angeordnet werden. Danach wurde, zur Inspektion der Funktionen des dichroitischen Spiegels 21 sowie der Band-Passfilter 10 und 20, bei alternierendem Einschalten der Lichtquellen 1 und 2 bestätigt, dass es keine Reaktion/Empfindlichkeit im Fotodetektor 22 gab, als nur die Lichtquelle 1 eingeschaltet war (bei geöffnetem Schalter 4), und dass es auch keine Reaktion/Empfindlichkeit im Fotodetektor 11 gab, als nur die Lichtquelle 2 eingeschaltet war.
Im Folgenden wurde, ähnlich wie in Ausgestaltung 1, das Verfahren zur Steuerung des Lichts durch Licht unter Einsatz des genannten Film-Fotoelements 8 durchgeführt, um Versuchsergebnisse zu erhalten, die gleichwertig mit denjenigen im Fall der Ausgestaltung 1 waren.
Ausge staltung 5
46 zeigt das schematische Diagramm einer Lichtsteuerungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausgestaltung. Im Gegensatz zu den in 31 und 45 als Beispiele dargestellten Vorrichtungskonstruktionen, in denen das Signal- und Steuerlicht zum fotoempfindlichen Optikelement aus der gleichen Richtung geleuchtet bzw. gestrahlt werden, weist die Vorrichtung in 46 das Merkmal auf, dass das Signal- und Steuerlicht aus gegenüberliegenden Richtungen so geleuchtet bzw. gestrahlt werden, dass deren Fotoachsen zusammenfallen und zum identischen Brennpunkt konvergieren.
Eine solche Konstruktion und Konfiguration der optischen Vorrichtung können vorzugsweise, zusätzlich zum in 46 als Beispiel dargestellten Film-Fotoelement 8, in denjenigen Fällen zur Anwendung gelangen, in denen Fotoelemente in Form einer Faser, eines optischen Wellenleiters, einer Mikrokanal-Linie usw. angewandt und eine mit flüssiger fotoempfindlicher Zusammensetzung befüllte Fotozelle verwendet werden.
In der in 46 als Beispiel dargestellten Vorrichtungskonstruktion können als Lichtquellen 1 und 2, ein ND-Filter 3, Schalter 4, eine Konvergierlinse 7, ein Film-Fotoelement 8, Band-Passfilter 10 und 20, Fotodetektoren 11 und 22, Lichtisolatoren 13 und 14 und ein Oszilloskop 100 ähnlich wie in Ausgestaltung 1 (31) und/oder in Ausgestaltung 4 (45) in ähnlicher Weise herangezogen werden.
Bei Einsatz von 2 dichroitischen Spiegeln (23 und 24) in der in 46 dargestellten Konfiguration können das Signal- und Steuerlicht aus gegenüberliegenden Richtungen so geleuchtet bzw. eingestrahlt werden, dass deren Fotoachsen zusammenfallen und das Licht der beiden zum identischen Brennpunkt konvergiert. Außerdem dienen die 2 Konvergierlinsen 7 auch funktional als Kollimatorlinse 9, um das Steuer- und Signallicht, das durch das Fotoelement hindurchgegangen ist, zu den vorherigen Parallelstrahlen jeweils erneut verlaufen zu lassen.
In dieser Lichtsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind die wesentlichen Elemente der Vorrichtungskonstruktion die Lichtquellen 1 und 2, 2 dichroitische Spiegel (23 und 24), die Band-Passfilter 10 und 20, 2 Konvergierlinsen 7 und das Film-Fotoelement 8.
Außerdem können, anstatt der dichroitischen Spiegel (23 und 24) in 46, ein polarisierter oder nicht-polarisierter Strahlenspalter herangezogen werden.
Bezüglich der Vorgehensweisen zur Durchführung dieses Lichtsteuerungsverfahrens der vorliegenden Erfindung in einer in 46 dargestellten Vorrichtung wurden zuerst Justierungen so vorgenommen, dass die optischen Wegstrecken des Steuerlichts (Lichtquelle 1) und des Signallichts (Lichtquelle 2) zusammenfallen und das Film-Fotoelement 8 an der Position des gemeinsamen Brennpunkts angeordnet wird. Danach wurde zur Inspektion der Funktionen der Band-Passfilter 10 und 20 bestätigt, dass es keine Reaktion/Empfindlichkeit im Fotodetektor 22 gab, als nur die Lichtquelle 1 des Steuerlichts eingeschaltet war (bei offenem Schalter 4), während die Lichtquellen 1 und 2 alternierend eingeschaltet waren, und dass es auch keine Reaktion/Empfindlichkeit im optischen Detektor 11 gab, als nur die Lichtquelle 2 des Signallichts eingeschaltet war.
Danach wurde, ähnlich wie in Ausgestaltung 1, das Licht-Lichtsteuerungsverfahren in bzw. mit dem genannten Film-Fotoelement durchgeführt, um Versuchsergebnisse zu erhalten, die gleichwertig mit denjenigen im Fall der Ausgestaltung 1 waren.
Ausgestaltung 6
Das Film-Fotoelement 8 wurde mit ähnlichen Verfahren wie den in Ausgestaltung 1 beschriebenen hergestellt, mit der Ausnahme, dass anstatt des in Ausgestaltung 1 verwendeten Tetra(t-butyl)oxyvanadinphthalocyanins als Phthalocyaninverbindung eine Mischung aus 4 Arten von Substitutionspositionsisomeren (der 2,6,10,14-, 2,6,10,15-, 2,6,11,15- und der 2,7,10,15-substituierten Derviate) des Tetra(t-butyl)kupferphthalocyanins der folgenden Formel [15] (6,78 mg) verwendet wurde.
Die Dicke dieses Film-Fotoelements betrug 35 μm, und sein Durchlässigkeitsspektrum war das in 47 dargestellte. Die Durchlässigkeit dieses Films betrug 12 % für die Wellenlänge (633 nm) des Steuerlichts und 85 % für die Wellenlänge (780 nm) des Signallichts. [Formel 15]
Dieses Film-Fotoelement wurde in eine ähnliche Lichtsteuerungsvorrichtung wie die der Ausgestaltung 1 (31) eingebaut, und es wurden durch Variieren der Positionsbeziehung zwischen der Position, bei welcher die konvergierten Strahlendurchmesser von sowohl dem Steuer- als auch dem Signallicht ein Minimum werden (im Brennpunkt Fc), und dem Film-Fotoelement 8 die Richtung sowie die Größe der Fotoreaktion/empfindlichkeit des Signallichts, entsprechend dem Ein- und Ausschalten des Steuerlichts, ähnlich wie im Fall der Ausgestaltung 1 untersucht. Allerdings wurde die obige Untersuchung mit einem Halbleiter-Laser (Osillationswellenlänge von 780 nm, kontinuierlicher Oszillationsausstoß von 6 mW, Gauss-Strahl von ca. 8 mm Durchmesser nach der Strahlenrektifikation) als die Signallichtquelle 2, einem He-Ne-Laser (Oszillationswellenlänge von 633 nm, Gauss-Strahl von 2 mm Durchmesser) als die Steuerlichtquelle 1, mit einer Mikroskoplinse mit 20-facher Vergrößerung und mit einem numerischen Apertur von 0,4 als Konvergierlinse 7 und mit einem Mikroskopobjektiv mit 10-facher Vergrößerung und einer numerischen Apertur von 0,3 als Kollimatorlinse 9, bei festgelegtem Abstand (d₇₈ + d₈₉) zwischen der Konvergierlinse 7 und der Kollimatorlinse 9, durch Variieren des Abstands zwischen dem Film-Fotoelement 8 und der Konvergierlinse 7 so durchgeführt, dass die Positionsbeziehung zwischen den Brennpunkten und des auf der gleichen optischen Wegstrecke konvergierten Steuer- und Signallichts und dem Film-Fotoelement 8 verändert wurden.
Als die einfallende Energie des Steuerlichts 13 mW betrug, betrugen der Maximalwert ΔT der Fotoreaktion/empfindlichkeit in Richtung abnehmender Signallichtfotointensität 97 % und der Maximalwert ΔT' der Fotoreaktion/empfindlichkeit in Richtung zunehmender scheinbarer Signallichtfotointensität 49 %.
Ausgestaltung 7
Das Film-Fotoelement wurde in ähnlicher Weise wie in Ausgestaltung 3 hergestellt, wobei anstatt des genannten Tetra(t-butyl)oxyvanadinphthalocyanins (der Mischung aus 4 Arten von Substitutionspositionsisomeren) in Ausgestaltung 3 das Tetra(t-butyl)kupferphthalocyanin (die Mischung der 4 Arten von Substitutionspositionsisomeren) der genannten Formel [15] als Phthalocyaninverbindung unter ansonsten gleichen weiteren Bedingungen wie denen in Ausgestaltung 3 verwendet und in die Fotozelle 800 (mit der optischen Weglänge von 50 μm) mit einer Lösung der genannten Phthalocyaninverbindung in Chloroform (in einer Konzentration von 5 × 10^–3 mol/L) gefüllt wurde. Das Durchlässigkeitsspektrum dieses Falls ist in 48 dargestellt. Die Durchlässigkeit dieses Fotoelements 8 betrug 0,5 % für die Wellenlänge (633 nm) des Steuerlichts und 91 % für die Wellenlänge (830 nm) des Signallichts.
Mit der genannten Fotozelle 800 wurden durch Variieren der Positionsbeziehung zwischen der Position, bei welcher die konvergierten Strahlendurchmesser des Steuer- und Signallichts ein Minimum werden (im Brennpunkt Fc), und dem Film-Fotoelement 8 die Richtung und die Größe der Fotoreaktion/empfindlichkeit des Signallichts, entsprechend dem Ein- und Ausschalten des Steuerlichts, in ähnlicher Weise wie im Fall der Ausgestaltung 3 untersucht. D.h., die obige Untersuchung wurde mit einem Halbleiter-Laser (Oszillationswellenlänge von 830 nm, kontinuierlicher Oszillationsausstoß von 6 mW, Gauss-Strahl von ca. 8 mm Durchmesser) als Signallichtquelle 2, einem Helium-Neon-Laser (Oszillationswellenlänge von 633 mn, Gauss-Strahl von 2 mm Durchmesser) als Steuerlichtquelle 1, einer Mikroskoplinse mit 20-facher Vergrößerung und einer numerischen Apertur von 0,4 als Konvergierlinse 7 und mit einem Mikroskopobjektiv mit 10-facher Vergrößerung und einer numerischen Apertur von 0,3 als Kollimatorlinse, bei festgelegtem Abstand (d₇₈ + d₈₉) zwischen der Konvergierlinse 7 und der Kollimatorlinse 9, durch Varrieren des Abstand zwischen der Fotozelle 800 als Film-Fotoelement 8 und der Konvergierlinse 7 so durchgeführt, dass die Positionsbeziehung zwischen den Brennpunkten des auf der gleichen optischen Weglänge konvergierten Steuer- und Signallichts und der Film-Fotozelle 800 verändert wurden.
Als die auf das Film-Fotoelement 8 einfallende Energie des Steuerlichts 5 mW betrug, betrug der Maximalwert ΔT der Fotoreaktion/empfindlichkeit in Richtung abnehmender Signallichtfotointensität 89 % und der Maximalwert ΔT' der Fotoreaktion/empfindlichkeit in Richtung zunehmender scheinbarer Signallichtfotointensität 51 %.
Ausgestaltung 8
Ein Polymethin-Farbstoff der folgenden Formel [16], d.h.: [Formel 16]
nämlich 3,3'-Diethyloxacarbocyaninjodid (Trivialname: DODCI) (23,0 mg), und Poly(2-hydroxypropylmethacrylat) (1977,0 mg) wurden in Aceton (200 mL) gelöst und diese Lösung in n-Hexan (300 mL) unter Rühren gegossen. Die so gebildeten Niederschläge (einer Mischung aus dem Farbstoff und dem Polymer) wurden filtriert, mit n-Hexan gewaschen, im Vakuum getrocknet und pulverisiert.
Durch kontinuierliches Erhitzen des so erhaltenen gemischten Pulvers aus dem Farbstoff und dem Polymer unter ultra-hohem Vakuum von weniger als 10^–5 Pa bei 100°C über 2 Tage wurde die flüssige Fraktion aus dem restlichen Lösungsmittel usw. vollständig entfernt, um das Pulver einer fotoempfindlichen Zusammensetzung zu erhalten. Das Pulver (20 mg) wurde zwischen ein Objektträgerglas (25 mm × 76 mm × 1,150 mm dick) und einem Deckglas (18 mm × 18 mm × 0,150 mm) gegeben und bei 150°C im Vakuum erhitzt, worauf ein Film des Farbstoffs/Polymers (Filmdicke von 50 μm) zwischen dem genannten Objektträger/Deckglas mit einem Verfahren zum Zusammenpressen der 2 Glasplatten gebildet wurde (Vakuum-Heißpress-Verfahren). Die Konzentration des Farbstoffs im Farbstoff/Polymer-Film wird mit 2,5 × 10^–2 mol/L bei einer mit 1,06 angenommenen Dichte des Farbstoffs/Polymers berechnet.
Das Durchlässigkeitsspektrum des so hergestellten Film-Fotoelements ist in 49 dargestellt.
Die Durchlässigkeit dieses Film betrug 28,3 % für die Wellenlänge (633 nm) des Steuerlichts und 90,2 für die Wellenlänge (694 nm) des Signallichts.
Mit einem derartigen obigen Fotoelement 8 und einem Halbleiter-Laser (Oszillationswellenlänge von 694 nm kontinuierlicher Oszillationsausstoß von 3 mW, Gauss-Strahl von ca. 8 mm Durchmesser nach der Strahlnormierung) als die Signallichtquelle 2 unter ansonsten gleichen weiteren Bedingungen wie denen in Ausgestaltung 4, wurden durch Variieren der Positionsbeziehung zwischen der Position, bei der die konvergierten Strahlendurchmesser des Steuer- und Signallichts ein Minimum werden (im Brennpunkt Fc), und dem Film-Fotoelement 8 die Richtung sowie die Größe der Fotoreaktion/empfindlichkeit des Signallichts, entsprechend dem Ein- und Ausschalten des Steuerlichts, untersucht.
Bei einer einfallenden Energie des Steuerlichts von 24 mW betrugen der Maximalwert ΔT der Fotoreaktion/empfindlichkeit in Richtung abnehmender Signallichtfotointensität 83 % und der Maximalwert ΔT' der Fotoreaktion/empfindlichkeit in Richtung zunehmender scheinbarer Signallichtfotointensität 44 %.
Ausgestaltung 9
Ein Triarylmethan-Farbstoff der genannten Formel [12] (Trivialname: Brilliant-Grün) (3,97 mg) und Poly(2-hydroxypropylmethacrylat) (1996,03 mg) wurden in Aceton (200 mL) gelöst und diese Lösung in n-Hexan (800 mL) unter Rühren gegossen. Die so gebildeten Niederschläge (einer Mischung aus dem Farbstoff und dem Polymer) wurden filtriert, mit n-Hexan gewaschen, im Vakuum getrocknet und pulverisiert.
Durch kontinuierliches Erhitzen des so erhaltenen Mischpulvers aus dem Farbstoff und dem Polymer unter ultrahohem Vakuum von weniger als 10^–5 Pa bei 100°C über 2 Tage wurden die flüchtige Fraktion des restlichen Lösungsmittels usw. vollständig entfernt, um das Pulver einer fotoempfindlichen Zusammensetzung zu erhalten. Das Pulver (20 mg) wurde zwischen ein Objektträgerglas (25 mm × 76 mm × 1,50 mm dick) und ein Deckglas (18 mm × 18 mm × 0,150 mm) gegeben und bei 150°C im Vakuum erhitzt, worauf ein Film des Farbstoffs/Polymers (Filmdicke von 120 μm) zwischen dem genannten Objektträge/Deckglas mit einem Verfahren zum Zusammenpressen der 2 Glasplatten gebildet wurde (Vakuum-Heißpress-Verfahren). Die Konzentration des Farbstoffs im Farbstoff/Polymer-Film wird mit 5,0 × 10^–3 mol/L bei einer mit 1,06 angenommenen Dichte des Farbstoffs/Polymers berechnet. Das Durchlässigkeitsspektrum des so hergestellten Film-Fotoelements ist in 50 dargestellt.
Die Durchlässigkeit dieses Films betrug 0,12 % für die Wellenlänge (633 nm) des Steuerlichts und 77,9 % für die Wellenlänge (694 nm) des Signallichts.
Mit dem derartigen obigen Fotoelement 8 und einem Halbleiter-Laser (Oszillationswellenlänge von 694 nm, kontinuierlicher Oszillationsausstoß von 3 mW, Gauss-Strahl von ca. 8 mm Durchmesser nach der Strahlnormierung) als Signalichtquelle 2, unter ansonsten gleichen Bedingungen wie denen in Ausgestaltung 1, wurden durch Variieren der Positionsbeziehung zwischen der Position, bei der die konvergierten Strahlendurchmesser des Steuer- und Signallichts ein Minimum werden (im Brennpunkt Fc), und dem Film-Fotoelement 8 die Richtung sowie die Größe der Fotoreaktion/empfindlichkeit des Signallichts, entsprechend dem Ein- und Ausschalten des Steuerlichts, untersucht.
Bei einer einfallenden Energie des Steuerlichts von 25 mW betrugen der Maximalwert ΔT der Fotoreaktion/empfindlichkeit in Richtung abnehmender Signallichtfotointensität 83 % und der Maximalwert ΔT' der Fotoreaktion/empfindlichkeit in Richtung zunehmender scheinbarer Signallichtfotointensität 39 %.
Industrielle Anwendungen
Wie oben beschrieben, wird es mit dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Steuerung des Lichts ermöglicht, das Signallicht im Nah-IR-Bereich z.B. unter Anwendung eines Laserstrahls im sichtbaren Bereich als Steuerlicht mit bzw. in einer ziemlich einfachen optischen Vorrichtung ohne jegliche Anwendung eines elektronischen Schaltkreises usw. effizient zu modulieren, und dies bei in der Praxis hinreichender Reaktionsgeschwindigkeit.
Auch ist, gemäß der vorliegenden Erfindung, die Direktmodulation eines Nah-IR-Lichtlaserstrahls mit einem Laser für sichtbares Licht für Anwendungen wie die Direktmodulation von Nah-IR-Lichtlaserstrahlen extrem nützlich, die sich für die Übertragung in Luft mit einem Laser für sichtbares Licht eignen, der zur Übertragung innerhalb einer optischen Kunststofffaser der Polymethylmethacrylat-Serien angepasst ist. Außerdem ist es gemäß der vorliegenden Erfindung zu erwarten, dass sie sich z.B. zur Entwicklung eines neuen optischen Computersystems auf dem Gebiet der optischen Computertechnik eignet.
Ferner wird es, gemäß der vorliegenden Erfindung, ermöglicht, Fotoelemente aus fotoempfindlichen Zusammensetzungen, worin Farbstoffe als Fotoelement in den Matrixmaterialien gelöst oder dispergiert sind, zu verwenden, den Auswahlbereich der für die genannten Fotoelemente verwendeten verschiedenen Materialien zu verbreitern und industrielle Anwendungen in breitem Umfang verfügbar zu machen.
Auch wird es durch die Verwendung der in das Fotoelement eingefüllten flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung ermöglicht, die optische Streuung zu verringern und eine optische Vorrichtung bereitzustellen, um eine große Empfindlichkeit/Reaktion bei so klein wie möglicher Energie zu erzeugen. Ebenfalls wird es ermöglicht, den Austausch und Ersatz der fotoempfindlichen Zusammensetzungen im Fotoelement leicht durchzuführen und ferner die Farbstoff-Funktion über längere Zeiträume im Vergleich mit den Fällen, in denen die fotoempfindliche Zusammensetzung nicht flüssig ist, wegen der durch Diffusion verursachten Materialbewegung zu ergeben und auszuspielen, obwohl der Farbstoff in der Nachbarschaft des Brennpunkts des Steuerlichts, das in die fotoempfindliche Zusammensetzung einstrahlt, sogar zu Verschlechterungen neigt.
Ferner ist es durch die Herstellung der flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung mit einem flüchtigen Lösungsmittel ermöglicht, eine Beschädigung des Fotoelements zu verhindern, weil das genannte Lösungsmittel siedet um zu schäumen, wenn das Steuerlicht mit übermäßiger Energie eintritt, was dann zur Abschaltung des genannten Steuerlichts führt.
Durch Einbau der genannten Mittel zur Konvergierung des Steuer- und Signallichts in das Fotoelement und/der Mittel zum Differenzieren und Herausziehen des Signallichtstrahlenbündels im Bereich, in welchem das genannte Strahlenbündel der profunden Modulation der Fotointensität und/oder der Lichtflussdichte unterzogen wird, aus diesem Strahlenbündel des Divergenzsignallichts nach dessen Durchgang durch die fotoempfindliche Zusammensetzung im Fotoelement und/oder von Mitteln zur Auftrennung der Mischung aus Signal- und Steuerlicht, die durch die genannte fotoempfindliche Zusammensetzung im Fotoelement hindurchgegangen ist, in die Signal- und Steuerlichtkomponenten wird es schließlich ermöglicht, eine außergewöhnlich einfache und kompakte Vorrichtung zur Lichtsteuerung bereitzustellen.

Claims

Verfahren zur Steuerung von Licht, das die Durchführung der Modulation der Fotointensität und/oder der Lichtflussdichte eines Signallichts durch Bestrahlung eines Fotoelements, das eine fotoempfindliche Zusammensetzung umfasst, mit einem Steuerlicht mit einer Wellenlänge, gegenüber der die fotoempfindliche Zusammensetzung empfindlich ist, umfasst, wodurch die Durchlässigkeit und/oder der Brechungsindex für das Signallicht in einer Wellenlängenbandbreite, die von derjenigen des Steuerlichts unterschiedlich ist, reversibel verändert wird, und Modulieren der Fotointensität und/oder der Lichtflussdichte des Signallicht übertragenden Fotoelements, wobei das Verfahren das Konvergieren des Signallichts bzw. des Steuerlichts und deren Aufstrahlung auf das Fotoelement und Einjustieren der optischen Wegstrecke des Steuerlichts bzw. des Signallichts in einer solchen Weise umfasst, dass das Steuerlicht und das Signallicht auf im wesentlichen der gleichen optischen Wegstrecke in dem Fotoelement voranschreiten und daraus austreten, wobei eine Konvexlinse verwendet wird, und wobei das Verfahren ferner die Differenzierung und Extrahierung des Signallichtstrahlenbündels in dem Bereich, der eine wesentliche Modulation der Fotoempfindlichkeit und/oder der Lichtflussdichte durchlaufen hat, durch Aufnahme des Strahlenbündels des Signallichts, das durch die fotoempfindliche Zusammensetzung in dem Fotoelement hindurchgetreten und daraus ausgetreten ist, mit einer Konvexlinse oder einem Konkavspiegel mit einer numerischen Apertur, die kleiner ist als diejenige der Kontrollsignal-Konvergierungsvorrichtung, umfasst.
Verfahren zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 1, worin das Verfahren die Auswahl und Extrahierung der Fotoantwort in Richtung der Abnahme der scheinbaren Fotointensität des Signallichts, das durch das Fotoelement transmittiert wurde, oder in Richtung der Zunahme der scheinbaren Fotointensität des Signallichts durch Veränderung der Positionsbeziehung zwischen der Position des Fotoelements und den Brennpunkten des Steuerlichts und des Signallichts umfasst.
Verfahren zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 1 oder 2, worin das Verfahren die Verwendung eines Fotoelements, das eine einen Farbstoff enthaltende fotoempfindliche Zusammensetzung umfasst, als das Fotoelement umfasst.
Verfahren zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 1 oder 2, worin das Verfahren die Verwendung eines Fotoelements, das eine fotoempfindliche Zusammensetzung umfasst, die mindestens eine Art Triarylmethanfarbstoff der folgenden Formel (1) enthält, als Fotoelement umfasst: [ϕ¹ϕ²ϕ³C]⁺ X^– (1)in Formel (1) sind ϕ¹, ϕ² und ϕ³ monovalente oder divalente aromatische Kohlenwasserstoffreste oder aromatische heterocyclische Reste, die mit einem Kohlenstoffatom an das Zentralkohlenstoffatom (C) gebunden sind, einschliesslich solcher Fälle, in denen diese Reste einen Substituenten aufweisen, und X^– ist ein chemisch inaktives Gegenanion für das Triarylmethylkation.
Verfahren zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 1 oder 2, worin das Verfahren die Verwendung eines Fotoelements, das eine fotoempfindliche Zusammensetzung umfasst, die mindestens eine Art Triarylmethanfarbstoff der folgenden Formel (2) enthält, als Fotoelement umfasst: [ϕ⁴ϕ⁵C] = ϕ⁶ = O (2)in Formel (2) sind ϕ⁴ und ϕ⁵ monovalente oder divalente aromatische Kohlenwasserstoffreste oder aromatische heterocyclische Reste, die mit einem Kohlenstoffatom an das Zentralkohlenstoffatom (C) gebunden sind, einschliesslich solcher Fälle, in denen diese Reste einen Substituenten aufweisen, und ϕ⁶ ist ein chinoider aromatischer Kohlenwasserstoffrest oder ein aromatischer heterocyclischer Rest, worin zwei Kohlenstoffatome an das Zentralatom und an ein Sauerstoffatom über die Doppelbindung gebunden sind, einschliesslich des Falls, in dem diese Reste einen Substituenten aufweisen.
Verfahren zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 1 oder 2, worin das Verfahren die Verwendung eines Fotoelements, das eine fotoempfindliche Zusammensetzung umfasst, die mindestens eine Art Polymethinfarbstoff der folgenden Formel (3) enthält, als Fotoelement umfasst: [ϕ⁷ – (CR^A = CR^B)_m – CH = ϕ⁸]⁺ Y^– (3)in Formel (3) ist ϕ⁷ ein monovalenter heterocyclischer Rest, der über das Kohlenstoffatom an die Methinkette gebunden ist, einschliesslich solcher Fälle, in denen diese Reste einen Substituenten aufweisen, ϕ⁸ ist ein divalenter heterocyclischer Rest, der über ein Kohlenstoffatom an die Methinkette gebunden ist, einschliesslich solcher Fälle, in denen diese Reste einen Substituenten aufweisen, m ist eine ganze Zahl von 0, 1, 2 oder ist grösser als 3, wenn m grösser ist als 1, sind R^A und R^B ein Wasserstoffatom, eine Ethylcarbonatgruppe, ein Halogenatom, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Hydroxylgruppe, eine Alkoxygruppe bzw. eine Aminogruppe, einschliesslich solcher Fälle, in denen diese Reste einen Substituenten aufweisen, wenn m grösser ist als 2, sind R^A und R^B voneinander unterschiedlich oder sind in einigen Fällen unter Bildung eines Rings miteinander verbunden, und Y^– ist ein chemisch inaktives Gegenanion für die kationische Gruppe des Polymethinfarbstoffs.
Verfahren zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 1 oder 2, worin das Verfahren die Verwendung eines Fotoelements, das eine fotoempfindliche Zusammensetzung umfasst, die mindestens eine Art Phthalocyaninverbindung der folgenden Formeln (4) bis (11) enthält, als das Fotoelement umfasst: Formel (4)
in Formel (4) ist M¹ ein Wasserstoffatom oder ein monovalentes Metallatom, einschliesslich des Falls, dass ein neutraler Ligand mit M¹ koordiniert ist, und R¹ bis R¹⁶ sind ein Wasserstoffatom oder ein monovalenter Substituent, der von Verbindungen der Elemente der Gruppe IV (C, Si, Ge, Sn und Pb), V (N, P, As, Sb und Bi) , VI (O, S, Se, Te und Po) oder VII (F, Cl, Br und I) abgeleitet sind, einschliesslich des Falls, dass diese Substituenten voneinander unterschiedlich sind, oder zwei benachbarte Substituenten unter Bildung eines Rings miteinander verbunden sind; Formel (5)
in Formel (5) ist M² ein divalentes Metallatom, einschliesslich des Falls, dass ein neutraler Ligand mit M² koordiniert ist, und R¹ bis R¹⁶ entsprechen denjenigen wie für Formel (4) definiert; Formel (6)
in Formel (6) ist M³ ein trivalentes Metallatom, einschliesslich des Falls, dass einneutraler Ligand mit M³ koordiniert ist, L¹ ist ein monovalenter Substituent oder ein monovalentes Anion, das von Verbindungen der Elemente der Gruppe IV (C, Si, Ge, Sn und Pb), V (N, P, As, Sb und Bi), VI (O, S, Se, Te und Po) oder VII (F, Cl, Br und I) abgeleitet ist; und R¹ bis R¹⁶ entsprechen denjenigen wie für Formel (4) definiert; Formel (7)
in Formel (7) ist M⁴ ein tetravalentes Metallatom, L² und L³ entsprechen L¹ in Formel (6), einschliesslich des Falls, dass L² und L³ miteinander unter Bildung eines Rings verbunden sind, und R¹ bis R¹⁶ entsprechen denjenigen wie für Formel (4) definiert; Formel (8)
in Formel (8) ist M⁴ ein tetravalentes Metallatom, n ist eine ganze Zahl von grösser 1, Z ist eine divalente Gruppe -O- oder -O-R-O-, worin R eine divalente Gruppe ist, die abgeleitet ist von Verbindungen, die Elemente der Gruppe IV (C, Si, Ge, Sn und Pb) umfassen, und R¹ bis R¹⁸ entsprechen R¹ bis R¹⁶ wie für Formel (4) beschrieben; Formel (9)
in Formel (9) ist M³ ein trivalentes Metallatom, einschliesslich des Falls, dass ein neutraler Ligand mit M³ koordiniert ist, Z ist wie in Formel (8) definiert, und R¹ bis R¹⁶ und R^1' bis R^16' entsprechen R¹ bis R¹⁶ wie für Formel (4) definiert; Formel (10)
in Formel (10) ist M⁴ ein tetravalentes Metallatom, einschliesslich des Falls, dass ein neutraler Ligand mit M⁴ koordiniert ist, und R¹ bis R¹⁶ entsprechen denjenigen wie für Formel (4) definiert; Formel (11)
in Formel (11) ist M⁴ ein tetravalentes Metallatom, einschliesslich des Falls, dass ein neutraler Ligand mit M⁴ koordiniert ist, und R¹ bis R¹⁶ und R^1' bis R^16' entsprechen R¹ bis R¹⁶ wie für Formel (4) definiert.
Verfahren zur Steuerung von Licht gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die fotoempfindliche Zusammensetzung flüssig ist, und das Verfahren umfasst die Verwendung einer mit der flüssigen fotoempfindlichen Zusammensetzung gefüllten Fotozelle als das Fotoelement.
Verfahren zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 8, worin die flüssige fotoempfindliche Zusammensetzung ein flüchtiges Lösungsmittel umfasst.
Vorrichtung zur Steuerung von Licht, die die Modulation der Fotointensität und/oder der Lichtflussdichte eines Signallichts, das ein Fotoelement durchdringt, durchführt durch Bestrahlung eines Fotoelements, das eine fotoempfindliche Zusammensetzung umfasst, mit einem Steuerlicht mit einer Wellenlänge, gegenüber der die fotoempfindliche Zusammensetzung empfindlich ist, wodurch die Durchlässigkeit und/oder der Brechungsindex des Signallichts in einem von dem Steuerlicht unterschiedlichen Wellenlängenbereich reversibel verändert wird, worin die Vorrichtung Mittel zur Konvergierung des Steuerlichts bzw. des Signallichts, zur Ausrichtung der optischen Wegstrecke des Steuerlichts bzw. des Signallichts in einer solchen Weise, dass das Steuerlicht und das Signallicht im wesentlichen auf der gleichen optischen Wegstrecke in dem Fotoelement voranschreiten, und dass die Bereiche mit der höchsten Photonendichte in der Umgebung der Brennpunkte des konvergierten Steuerlichts bzw. des Signallichts überlappen, und zum Plazieren der fotoempfindlichen Zusammensetzung innerhalb des Fotoelements in einer solchen Weise, dass der Bereich mit der höchsten Photonendichte in der Umgebung der Brennpunkte des konvergierten Steuerlichts und der Bereich mit der höchsten Photonendichte in der Umgebung der Brennpunkte des Signallichts überlappen, umfasst, und wobei die Vorrichtung Mittel zur Differenzierung und Extraktion des Signallichtstrahlenbündels in dem Bereich, der eine wesentliche Modulation der Fotointensität und/oder der Lichtflussdichte erfahren hat, aus dem Signallichtstrahlenbündel, das die fotoempfindliche Zusammensetzung in dem Fotoelement durchdrungen hat und daraus emittiert wurde, umfasst, und das Mittel zur Extrahierung ist eine Konvexlinse oder ein Konkavspiegel mit einer numerischen Apertur, die kleiner ist als diejenige der Konvergierungsmittel, die zum Zeitpunkt des Konvergierens und Eintretens des Signallichts in das Fotoelement verwendet wird.
Vorrichtung zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 10, worin die Positionsbeziehungen zwischen den Brennpunkten des Steuerlichts bzw. des Signallichts und dem Fotoelement verändert werden, wodurch die Fotoantwort in Richtung abnehmender scheinbarer Fotointensität des Signallichts oder in Richtung ansteigender scheinbarer Fotointensität des Signallichts, das durch das Fotoelement transmittiert wurde, durch Einstrahlung des Steuerlichts ausgewählt und extrahiert wird.
Vorrichtung zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 10 oder 11, worin die Konvergierungsmittel zur Konvergierung des Steuerlichts bzw. des Signallichts und/oder die Mittel zur Differenzierung und Extrahierung des Signallichtstrahlenbündels in dem Bereich, der eine wesentliche Modulation der Fotoempfindlichkeit und/oder Lichtflussdichte erfahren hat, aus dem Signallichtbündel, das die fotoempfindliche Zusammensetzung in dem Fotoelement durchdrungen hat und daraus emittiert wurde, und/oder die Mittel zur Auftrennung der Mischung aus dem Signallicht und dem Steuerlicht, die die fotoempfindliche Zusammensetzung in dem Fotoelement durchdrungen hat, in die Signallichtkomponente und das Steuerlicht in die Struktur des Fotoelements inkorporiert sind.
Vorrichtung zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 10, 11 oder 12, worin die fotoempfindliche Zusammensetzung einen Farbstoff umfasst.
Vorrichtung zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 10, 11 oder 12, worin die fotoempfindliche Zusammensetzung mindestens eine Art eines Triarylmethanfarbstoffs der oben beschriebenen Formel (1) umfasst.
Vorrichtung zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 10, 11 oder 12, worin die fotoempfindliche Zusammensetzung mindestens eine Art eines Triarylmethanfarbstoffs der oben beschriebenen Formel (2) umfasst.
Vorrichtung zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 10, 11 oder 12, worin die fotoempfindliche Zusammensetzung mindestens eine Art eines Polymethinfarbstoffs der oben beschriebenen Formel (3) umfasst.
Vorrichtung zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 10, 11 oder 12, worin die fotoempfindliche Zusammensetzung mindestens eine Art der durch die oben beschriebenen Formeln (4) bis (11) repräsentierten Phthalocyaninverbindung umfasst.
Vorrichtung zur Steuerung von Licht gemäss mindestens einem der Ansprüche 10, 11 und 12 bis 17, worin die fotoempfindliche Zusammensetzung flüssig ist und in der Vorrichtung eine Fotozelle verwendet wird, in die die flüssige fotoempfindliche Zusammensetzung als Fotoelement eingefüllt ist.
Vorrichtung zur Steuerung von Licht gemäss Anspruch 18, worin die flüssige fotoempfindliche Zusammensetzung ein flüchtiges Lösungsmittel umfasst.