I také pro chytré telefony: Physici z Kaiserslauternu vyvíjejí elektrickou duhovku pro miniaturní kamery

Fyzici kolem profesora Oesterschulze sestavují mikroiris na speciální pracovní stanici bez přístupu vzduchu. Na obrázku je vidět doktorand Alexander Hein. (Foto: Thomas Koziel)

Profesor Oesterschulze (vlevo) a jeho doktorand Alexander Hein. (Foto: Thomas Koziel)

Fotografové používají duhovky, aby kontrolovali množství dopadajícího světla a nastavovali hloubku ostrosti. Kvůli své velikosti a spotřebě energie jsou však běžné clony omezeny: nemohou být použity v miniaturních kamerách, například v chytrých telefonech nebo tabletech. Jinak je tomu u mikrotechnologicky vyráběných clon, na kterých v současné době pracují fyzikové z Technické univerzity Kaiserslautern (TUK) a chemici z Univerzity Osnabrück. Vyvíjejí elektricky ovládanou duhovku, která je vhodná i pro miniaturní kamery. Projekt je financován Německou výzkumnou společností.

Když sluneční světlo dopadne na oko, zmenší se zornice. O to se stará duhovka. Funguje jako clona a reguluje, kolik světla pronikne do oka. Na stejném principu fungují i clony v objektivech fotoaparátů. Řídí množství světla, které prochází objektivem. Ale také hloubku ostrosti obrazu lze jejich pomocí ovládat.

Obvyklá clona se skládá z několika pohyblivých lamel, které se mohou otáčet dovnitř a ven. Společně tvoří otvor clony, jehož velikost lze nastavit. „Tento mechanismus potřebuje hodně místa, proto se nepoužívá v menších kamerových systémech,“ říká profesor Dr. Egbert Oesterschulze, který na TUKu zastává katedru fyziky a technologie nanostruktur.

Váš tým profesora Oesterschulze pracuje na technice, díky níž se clony mohou používat i v mikrooptických systémech. „Používáme takzvané elektrochromní materiály,“ říká fyzik. „Mění své optické absorpční vlastnosti při přiložení elektrického napětí. Díky tomu můžeme jednotlivé kruhové oblasti, které odpovídají požadovaným stupňům clony běžné duhovky, cíleně ztmavit a tím řídit množství světla i hloubku ostrosti na požádání.“

Metoda vědců z Kaiserslauternu funguje následovně: „Používané elektrochromní molekuly jsou chemicky vázány na povrch vysoce porézní vrstvy nanopartiklů,“ vysvětluje profesor. „Když je na tuto vodivou vrstvu přivedeno napětí, mohou tyto molekuly absorbovat dopadající světlo nebo jej nechat projít, v závislosti na tom, jaké napětí je připojeno.“ „Tloušťka této vrstvy duhovky je přibližně 50 mikrometrů, což je tenčí než průměr lidského vlasu. Vyžaduje jen velmi málo místa mezi dvěma tenkými skleněnými deskami,“ říká Oesterschulze. „Tato malá potřeba místa v kombinaci s nízkou spotřebou elektrické energie umožňuje využití elektrochromní duhovky v mikroobjektivech.“ To by například mohlo být zajímavé pro chytré telefony, ale i pro jiné mikrooptické kamerové systémy.

Práce jsou financovány Německou výzkumnou společností s celkovou částkou 430 000 eur. Mezi spolupracovníky je například i profesor Dr. Lorenz Walder z Ústavu pro chemii nových materiálů na Univerzitě Osnabrück.