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Elektrochrome Mikro-Iriden für den Einsatz in integrierten Optiken

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:

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)