Innovatie voor beeldvastlegging

De innovatieve gradiëntfilter maakt het mogelijk om de ruimtelijke absorptiecurve elektrochemisch te regelen en zo flexibel te reageren op veranderlijke lichtomstandigheden - bijvoorbeeld bij het fotograferen. (Reiner Voß, TU Kaiserslautern)

Dipl.-Phys. Alexander Hein (links) en Professor Dr. Egbert Oesterschulze houden zich binnen het kader van het BMBF-verbondproject "gradEC" bezig met elektrisch bedienbare gradiëntfilters. (Reiner Voß, TU Kaiserslautern)

Compensatie van overbelichting bij het fotograferen – zonder handmatige montage en afstelling van filters: Dankzij een nieuwe techniek, ontwikkeld door fysici van de Technische Universiteit Kaiserslautern (TUK), is dit nu mogelijk. De elektrisch bedienbare gradiëntfilters maken gebruik van een zogenaamd elektrochromisch bouwonderdeel met een multielektrodenopstelling. Wanneer geschikte spanningen op de elektroden worden aangelegd, ontstaat een absorptieverloop dat in sterkte en richting vrijwel willekeurig kan worden ingesteld. De onderzoekers presenteren hun werk onder andere in de vakbladen “Solar Energy Materials and Solar Cells” en “Optics Express”.

Om bij verschillende lichtomstandigheden, zoals een donkere landschap met een zonnige hemel, optimaal te kunnen fotograferen, is het nuttig om de lichtsterkte in helderdere beeldgebieden te verminderen. Professionele foto- en videografen gebruiken hiervoor zogenaamde gradiëntfilters, oftewel glazen platen met een helder-donker verloop. Een dergelijk filter biedt echter slechts een vaste kleur- en absorptieverloop. Daarom zijn gradiëntfilters met verschillende sterktes nodig om te reageren op veranderlijke lichtomstandigheden. Het juiste filter moet vóór de lens worden aangebracht en handmatig worden afgesteld: een zeer tijdrovende en omslachtige handeling.

Het team onder leiding van professor Dr. Egbert Oesterschulze en doctoraal fysicus Alexander Hein, verbonden aan de TUK, houdt zich binnen het BMBF-verbondproject “gradEC” bezig met elektrisch bedienbare gradiëntfilters. De fysici gebruiken daarvoor een laag van halfgeleidende nandeeltjes. Aan deze zijn elektrochrome moleculen gebonden, waarvan de optische absorptie elektrochemisch kan worden geregeld. “We hebben bij deze in een cleanroom (Nano Structuring Center) vervaardigde componenten voor het eerst een multielektrodesysteem toegepast, om de ruimtelijke absorptieverloop zeer flexibel in te stellen,” legt professor Oesterschulze uit, die het leerstoel voor fysica en technologie van nanostructuren bekleedt. Wanneer er nu stroom door de nanodeeltjeslaag stroomt, ontstaat afhankelijk van het lokale potentiaal een regelbare verkleuring van de moleculen en vormt zich de gewenste absorptiegraad. De wetenschappers kunnen hierbij zowel de sterkte als de richting van het gradiënt instellen. De techniek zou in de toekomst bijvoorbeeld kunnen worden toegepast in camera’s of in displaytechnologie.

De onderzoekers van de TUK ontwikkelen de nieuwe gradiëntfilters in nauwe samenwerking met de volgende partners: Jos. Schneider Optische Werke GmbH in Bad Kreuznach (Dipl.-Phys. Haag-Pichl), Universiteit Osnabrück (Prof. M. Haase, Instituut voor Chemie van nieuwe materialen), Fraunhofer-CAN (Centrum voor Toegepaste Nanotechnologie) in Hamburg (Dr. Ch. Gimmler, Dr. Th. Schotten) en Matthews International GmbH (Dr. G. Jenke) in Vreden.

De studie is gepubliceerd in de vakbladen “Solar Energy Materials and Solar Cells” (DOI: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2020.110549) en “Optics Express” (DOI: https://doi.org/10.1364/OE.393212).

Vragen beantwoord door:

Prof. Dr. Egbert Oesterschulze
Fysica en technologie van nanostructuren
Tel.: 0631 205-2680
E-mail: oester@physik.uni-kl.de