Fotografen gebruiken diafragma’s om de invallende hoeveelheid licht te regelen en de scherptediepte in te stellen. Door hun grootte en energieverbruik hebben conventionele diafragma’s echer hun beperkingen. Ze kunnen daarom niet in minicamera’s zoals in bijvoorbeeld smartphones of tablets worden gebruikt. Die beperking geldt niet voor de microtechnisch geproduceerde diafragma’s waaraan fysici van de Technische Universität Kaiserslautern en chemici van de Universität Osnabrück momenteel werken. Zij ontwikkelen een elektrisch diafragma dat ook geschikt is voor minicamera’s.
De iris zorgt er voor dat de pupil kleiner wordt als er zonlicht op het oog valt. De iris werkt als een soort regelklep en regelt hoeveel licht er in het oog terechtkomt. Objectieven in fotoapparatuur zijn gebaseerd op hetzelfde principe: de besturen de hoeveelheid licht die door het objectief komt. Maar ze regelen ook de scherptediepte van een beeld.
Een conventioneel diafragma bestaat uit meerdere beweegbare lamellen die naar binnen en buiten kunnen worden gedraaid. Samen vormen ze een diafragmaopening waarvan de grootte kan worden ingesteld. Dit mechanisme vraagt echter de nodige ruimte, reden waarom het in kleine camerasystemen niet kan worden toegepast.
Elektrisch diafragma
De wetenschappers in Kaiserslautern werken aan een techniek met behulp waarvan diafragma’s ook in micro-optische systemen kunnen worden gebruikt. Ze gebruiken daarbij zogeheten elektrochrome materialen: hun optische absorptie-eigenschappen veranderen bij het aanleggen van een elektrische spanning. Aldus ontstaan afzonderlijke ringvormige gebieden die overeenkomen met de gewenste stappen van de conventionele diafragma’s, doelgericht verduisteren en daardoor de hoeveelheid licht en ook de scherptediepte met een druk op de knop regelen.
De gebruikte elektrochrome moleculen worden chemisch gebonden aan het oppervlak van een zeer poreuze laag nanodeeltjes. Als op deze geleidende laag van buitenaf een spanning wordt aangelegd, kunnen deze moleculen het invallende licht absorberen of laten het passeren, afhankelijk van de aangelegde spanning.
De dikte van deze irislaag is met zo’n 50 µm dunner dan de doorsnede van een menselijk haar. De laag heeft maar weinig plaats tussen twee dunne glasplaatjes nodig. Het geringe ruimtebeslag in combinatie met het geringe verbruik aan elektrische energie moet het mogelijk maken het elektrochrome diafragma toe te passen in micro-objectieven. Dit zou de technologie interessant maken voor smartphones, maar ook voor andere micro-optische camerasystemen.
