Blenden sind ein Hauptbestandteil von hochwertigen optischen Systemen. Sie werden verwendet um die Menge des Lichts zu steuern, welche durch das Objektiv gelangt oder um die Schärfentiefe einer Abbildung zu verändern. Üblicherweise werden Iriden realisiert indem Lamellen in den optischen Strahlengang gebracht werden. Dies ist eine Vorgehensweise die sehr einfach ist, aber auch verhältnismäßig viel Platz bedarf, da die Lamellen der vollständig geöffneten Iris außerhalb des Strahlengangs Platz benötigen. Dies ist für einige Anwendungen nicht realisierbar, weswegen in sehr kleinen Kamerasystemen (bspw. für Smartphones, Endoskope oder Rückfahrkameras) bisher keine Irisblende integriert wird.

Das Platzproblem, zusammen mit anderen Herausforderungen mobiler Anwendungen wie Energiebedarf und Steuerbarkeit lösen Iriden auf Basis von elektrochromen Materialien. Diese Materialien ändern ihr Absorptionsverhalten bei Anlegen einer elektrischen Spannung. Dadurch wird es möglich eine Iris ohne bewegliche Teile zu erhalten. Die Bereiche die undurchsichtig werden sollen, werden einfach durch Anlegen einer Spannung gesteuert. Dadurch wird der Platzbedarf außerhalb des Strahlengangs minimiert.

Elektrochrome Materialien funktionieren jedoch nur wenn sie in einer elektrochemischen Zelle betrieben werden. Dadurch bedingt werden ein flüssiger Elektrolyt und eine luftdichte Verkapselung benötigt. Somit ergeben sich die aktuellen Forschungsarbeiten an dem Thema. Neben der ständigen Weiterentwicklung des Irisdesigns wird an der chemischen Zusammensetzung aller beteiligten Komponenten (Elektroden, elektrochrome Materialien, Elektrolyte) gearbeitet. Darüber hinaus ergeben sich Forschungsarbeiten an der luftdichten Verkapselung des Systems durch mehrstufige Barrieren mit unterschiedlichen Funktionalitäten und der vakuumgestützten, sauerstofffreien Befüllung der Iriszellen mit dem flüssigen Elektrolyt.

Ansprechpartner:
Dipl.-Phys. Carsten Kortz

Aktuelle Themen für Diplom-, Bachelor-, Masterarbeiten:

Wissenschaftliche Veröffentlichungen:

• T. Deutschmann; C. Kortz; L. Walder; E. Oesterschulze;
  High contrast electrochromic iris
  Optics Express 23, 31544-31549; (2015)
  
  
• D. Pätz; T. Deutschmann; E. Oesterschulze; S. Sinzinger;
  Depth of focus analysis of optical systems using tunable aperture stops with a moderate level of absorption
  Applied Optics 53, 6508-6512; (2014)
  
  
• T. Deutschmann; E. Oesterschulze;
  Integrated electrochromic aperture diaphragm
  Proc. SPIE 9130, Micro-Optics 2014; 913006; (2014)
  
  
• T. Deutschmann; E. Oesterschulze;
  Integrated electrochromic iris device for low power and space-limited applications
  J. Opt., 16; 075301; (2014)
  
  
• T. Deutschmann; E. Oesterschulze;
  Mikro-structured electrochromic device based on poly(3,4-ethylene dioxythiophene) (PEDOT)
  Journal of Microm and Microeng., 23, 065032; (2013)
  
  
• S. Roth; M. Ignatowitz; P. Müller; W. Mönch; E. Oesterschulze
  Non-mechanical variable apertures based on poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT)
  Microelectronic Engineering, 88, 2349; (2011)

Abgeschlossene wissenschaftliche Arbeiten:

• "Mikrooptische Elemente auf Basis elektrochromer Materialien"
  Tobias Deutschmann, Dissertation (2015)
  
  
• "Elektrochrome Absorber für die spektral-laterale Filterung in der Mikrooptik"
  Sebastian Roth, Dissertation (2014)
  
  
• "Nicht-mechanische Mikroblenden auf Basis elektrochromer Polymere"
  Markus Ignatowitz, Diplomarbeit (2010)

Die wissenschaftliche Arbeit erfolgt in Kooperation mit:

AG Fouckhardt (TU Kaiserslautern)
AG Walder (Universistät Oldenburg)
AG Haas (Universität Osnabrück)
AG Sinzinger (TU Ilmenau)
im Nano Structuring Center (TU Kaiserslautern)