KR101393821B1 - 전기변색성 광학 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인가된 전기 전압의 크기에 반응하여 가변가능한 광 투과율을 갖는 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐를 갖는 광학 소자에 관한 것이다. 상기 아포다이징된 어퍼쳐는, 평면형 내부 표면, 및 외부 표면을 갖는 제 1 기판, 외부 표면, 및 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면에 대향하며 이로부터 이격되어 있는 비평면형 내부 표면을 갖는 제 2 기판; 및 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면과 상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면 사이에 배치된 전기변색성 매질을 포함하되, 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면 및 상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면은 각각 그 위에 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층을 갖는다. 도 1 내지 6의 프로파일은 전기변색성 아포다이징된 조리개의 기능을 도시한다.

Description

전기변색성 광학 소자{ELECTROCHROMIC OPTICAL ELEMENT HAVING AN APODIZED APERTURE}
본 발명은 인가된 전기 전압의 크기에 반응하여 가변가능한 광 투과율을 갖는 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐(apodized aperture)로 구성된 광학 소자에 관한 것이다.
관련 출원의 상호-참조
본원은 그 전체가 본원에 참고로 인용된 2008. 12. 3.자 출원된 미국 가특허 출원 제61/119,393호의 우선권을 주장한다.
배경기술
이동 통신 기기, 예컨대 휴대폰 제조업체는 이들 기기의 기능성을 계속 증가시킨다. 예컨대, 현재 휴대폰은 스틸 및 비디오 카메라, 비디오 스트리밍 및/또는 양방향(2-way) 비디오 통화 능력을 포함할 수 있다. 사용자는 스틸 또는 비디오 이미지를 찍을 수 있고, 그 이미지 또는 비디오 파일을 네트워크를 통해 전송할 수 있다. 기능성을 증가시키려는 경향이 계속되고 있지만, 제조업체는 또한 이런 통신 기기의 크기를 계속 감소시키고 있다.
이런 이동 통신 기기의 감소된 크기는 내부에 포함된 카메라의 조정가능한 어퍼쳐 또는 조리개(iris)를 갖는 다이어프램(diaphragm)의 사용을 제한한다. 기계적 카메라 조리개는 이미지에 사용가능한 피사계 심도(depth of field)를 조정할뿐만 아니라 도입되는 광량을 변화시키기 위한, 카메라 렌즈에 가변가능한 개구부를 갖는 다이어프램이다. 이런 기계적 조리개는 대부분의 필름 카메라 및 많은 디지털 카메라에 사용된다. 기계적 조리개는 너무 큰 부피와 증가된 비용을 부가하고 신뢰할 수 없는 성능을 가질 수 있기 때문에 이동 통신 기기에 사용하기에는 실용적이지 않다. 따라서, 제조업체는 전형적으로 휴대폰에 조정가능한 조리개를 포함시키지 않는다. 그 결과는, 휴대폰이 낮은 광 수준에서도(예컨대 불량한 촬영 노이즈 및 판독 노이즈에 의함) 높은 광 수준에서도(예컨대 통합(integration) 시간을 적합하게 감소시킬 수 없어서 과-포화 문제를 생성함) 양호한 품질의 이미지를 생성하지 못하는 것이다. 휴대폰은 또한 렌즈 수차에 기인한 불량한 피사계 심도 및 감소된 이미지 선예도를 보일 수도 있다.
본 발명은 인가된 전기 전압의 크기에 반응하여 가변가능한 광 투과율을 갖는 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐를 포함하는 광학 소자에 관한 것이다.
상기 아포다이징된 어퍼쳐는, (i) 평면형 내부 표면, 및 외부 표면을 갖는 제 1 기판, (ii) 외부 표면, 및 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면에 대향하는 비평면형 내부 표면을 갖는 제 2 기판; 및 (iii) 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면과 상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면 사이에 배치된 전기변색성 매질을 포함한다. 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면 및 상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면은 각각 그 위에 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층을 갖는다.
또한, 본 발명은 인가된 전기 전압의 크기에 반응하여 가변가능한 광 투과율을 갖는 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐를 포함하는 광학 소자에 관한 것이다. 상기 아포다이징된 어퍼쳐는, (i) 외부 표면 및 평면형 내부 표면을 갖는 제 1 기판, (ii) 외부 표면, 및 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면에 대향하고 이로부터 이격되어 이들 사이에 공극을 형성하는 볼록형 내부 표면을 갖는 제 2 기판, 및 (iii) 상기 공극 내에 배치되는 전기변색성 매질을 포함하되, 상기 평면형 내부 표면 및 상기 볼록형 내부 표면은 각각 그 위에 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층을 갖는다.
본원에 개시된 다양한 비제한적 실시양태는 도면과 함께 정독 시에 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 본원에 기재된 바와 같이 측정된 시간 0에서의 실시예 어퍼쳐의 초기 이미지의 프로파일이다.
도 2는 약 1초의 전압 인가 후의 실시예 어퍼쳐의 이미지의 프로파일이다.
도 3은 약 4초의 전압 인가 후의 실시예 어퍼쳐의 이미지의 프로파일이다.
도 4는 약 18초의 전압 인가 후의 실시예 어퍼쳐의 이미지의 프로파일이다.
도 5는 약 110초의 전압 인가 후의 실시예 어퍼쳐의 이미지의 프로파일이다.
도 6은 도 5에 도시된 녹색 라인에 적용된 가우스형 곡선 피팅에 의한 이미지의 프로파일이다.
도 7은 어떠한 어퍼쳐도 존재하지 않는 경우에 생성되는 이미지의 프로파일이다.
도 8은 비교예의 고정 어퍼쳐가 존재하는 경우에 생성되는 이미지의 프로파일이다.
도 9는 도 8에 도시된 녹색 라인에 적용된 가우스형 곡선 피팅에 의한 이미지의 프로파일이다.
본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용된, 단수 표현은 명시적으로 및 명료하게 하나의 대상으로 한정하지 않는 한 복수 개의 대상을 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 달리 기재되어 있지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분의 양, 반응 조건 및 다른 특성 또는 파라미터를 표시하는 모든 수치는 모든 경우에 "약"이라는 용어로 조정될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 따라서, 달리 지시되지 않은 한, 하기 명세서 및 첨부된 특허청구의 범위에 개시된 수치 파라미터는 근사치임을 이해하여야 한다. 여하튼, 특허청구범위의 범위에 대한 균등론의 적용을 한정하고자 함이 없이, 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 관점에서 및 통상적인 반올림 기법을 적용하여 판독되어야 한다.
본원의 모든 수치 범위는 인용된 범위 내의 모든 수치 값 및 모든 수치 값의 범위를 포함한다. 또한, 발명의 광범위한 범주를 개시하는 수치 범위 및 파라미터가 전술된 바와 같이 근사치임에도 불구하고, 실시예 부분에 개시된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된 값이다. 그러나, 이러한 수치 값은 측정 장비 및/또는 측정 기법으로부터 기인하는 특정 오차를 본질적으로 포함한다.
본원은 다양한 예시적 실시양태를 참고하여 본 발명의 몇몇 상이한 특징 및 양태를 기재한다. 그러나, 본 발명은, 본원에 기재된 상이한 임의의 특징, 양태 및 실시양태를 당업자가 유용성을 발견할 임의의 조합으로 조합함에 의해 성취될 수 있는 많은 대안적 실시양태를 포함하는 것으로 이해된다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 인가된 전기 전압의 크기에 반응하여 가변가능한 광 투과율을 갖는 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐를 포함하는 광학 소자에 관한 것이다. 상기 아포다이징된 어퍼쳐는, (i) 평면형 내부 표면, 및 외부 표면을 갖는 제 1 기판, (ii) 외부 표면, 및 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면에 대향하는 비평면형 내부 표면을 갖는 제 2 기판; 및 (iii) 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면과 상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면 사이에 배치된 전기변색성 매질을 포함한다. 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면 및 상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면은 각각 그 위에 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층을 갖는다. 상기 제 2 기판 및 상기 전기변색성 매질의 개별 굴절율들은 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 상기 제 1 기판(i)의 굴절율은 상기 제 2 기판(ii) 및 상기 전기변색성 매질(iii)의 개별 굴절율들과 실질적으로 동일하다. 본 발명의 광학 소자에서, 상기 전기광변색성 아포다이징된 어퍼쳐의 중심 영역은, 전기변색성 매질의 양이 아포다이징된 어퍼쳐의 나머지 부분에 존재하는 양보다 상당히 적은 "동공(pupilary) 영역"을 한정한다. 이는 이런 동공 영역에서의 착색화(coloration)를 최소화(또는 전부 제거)하는 역할을 한다. 본 발명의 전기변색성 어퍼쳐는, 종래에 공지된 것들, 특히 대향하는 기판이 모두 볼록형이거나 대향하는 기판이 모두 오목형인 것들에 대해 몇몇 장점을 제공한다. 본 발명의 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐는 설계가 덜 복잡하고(예컨대, 대향하는 기판들의 2개의 내부 표면의 정렬이 중요하지 않다), 따라서 아포다이징된 어퍼쳐의 제조가 덜 복잡하다.
제 1 기판(i) 및 제 2 기판(ii)은 동일하거나 상이한 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제 1 및 제 2 기판은 유리, 예컨대 용융 실리카 또는 용융 석영, 또는 중합체 기판 재료를 포함할 수 있다. 제 1 기판(i)은 유리를 포함할 수 있고 제 2 기판은 중합체 기판 재료를 포함할 수 있거나, 또는 그 역일 수 있다. 마찬가지로, 제 1 기판(i)은 유리를 포함할 수 있고, 제 2 기판(ii)은 유리를 포함할 수 있다. 다르게는, 제 1 기판(i)은 중합체 기판 재료를 포함할 수 있고, 제 2 기판(ii)은 중합체 기판 재료를 포함할 수 있다.
적합한 유리 기판은 공지된 임의의 것을 포함할 수 있지만 이로 한정되지는 않으며(예컨대, 전술된 용융 실리카 및 용융 석영), 1.40 이상 또는 1.45 이상, 예컨대 1.50 이상 또는 1.65 이상의 굴절율을 갖는 것들을 포함할 수 있다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 기판(i) 및/또는 기판(ii)은 1.40 내지 1.75의 굴절율을 갖는 유리를 포함할 수 있다.
적합한 중합체 기판은 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리우레탄(우레아), 폴리에스터, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리(환형) 올레핀, 폴리에폭시, 이들의 공중합체, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있지만 이로 한정되지는 않는다. 상기 중합체 기판은 예컨대 다층 라미네이트의 형태의 전술된 임의의 기판들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 중합체 기판은 당업계의 공지의 임의의 제조 기법, 예컨대 주조 또는 성형(molding), 예컨대 사출 성형 기법에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 상기 중합체 기판은 폴리카보네이트, 폴리(환형) 올레핀, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리메타크릴레이트, 임의의 이들 물질들의 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 전형적으로, 기판(i) 및 (ii)은 모두 투명하지만(즉, 광학적 투명), 일부 제품에서 하나 또는 2개 모두는 70% 이상, 예컨대 80% 이상 또는 85% 이상의 시감 투과율(luminous transmittance)을 갖는 기판을 의미한다. 적합한 중합체 기판은 1.30 내지 1.75, 예컨대 1.35 내지 1.70 범위의 굴절율을 갖는 것들을 포함할 수 있지만 이로 한정되지는 않는다.
전술된 바와 같이, 제 1 기판(i)은 외부 표면 및 평면형 내부 표면을 갖고, 제 2 기판(ii)은 외부 표면, 및 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면과 대향하는 비평면형 내부 표면을 갖는다. 상기 제 2 기판(ii)의 비평면형 내부 표면은 전형적으로 볼록형이지만, 필요한 경우 상이한 비평면형 표면 지형, 예컨대 구형, 포물선형 또는 쌍곡선형(hyperbolic) 지형을 가질 수도 있다. 특정 실시양태에서, 제 2 기판(ii)(비평면형 내부 표면을 가짐)은 상기 내부 표면에 부착되는 동일하거나 상이한 물질의 부분적 구형 또는 반구형을 가져서 볼록형 내부 표면을 형성하는 평면형 기판을 포함할 수 있다. 이런 부분적 구형 또는 반구형 형상은, 예컨대 유리 또는 중합체 기판의 평면형 표면 상에 UV-경화성 아크릴계 또는 에폭시 수지 물질을 분배시킴에 의해 형성될 수 있다. 이런 형상은 후술되는 바와 같이 기판들과 이들 사이에 배치되는 전기변색성 매질의 굴절율 매칭에 탄력성을 제공한다.
다르게는, 제 2 기판(ii)은 전술된 임의의 기판 재료로 구성된 볼록형 내부 표면을 갖는 일원(unitary) 단편일 수 있다. 임의의 경우, 제 2 기판(ii)의 볼록형 내부 표면의 곡률(curvature)은 상기 어퍼쳐의 최대 아포다이제이션(apodization)이 성취되도록 선택된다.
제 1 기판(i)의 외부 표면 및 제 2 기판(ii)의 외부 표면 중 하나 이상은 실질적으로 평면형일 수 있으며, 즉 각 외부 표면들 중 하나 이상은 어떠한 파면 왜곡(distortion)을 본질적으로 포함하지 않을 수 있다.
전술된 바와 같이, 제 1 기판(i)의 평면형 내부 표면 및 제 2 기판(ii)의 비평면형 내부 표면은 각각 그 위에 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층을 갖는다. 전도성 물질은 전기변색성 디바이스 분야에서 공지된 임의의 것들로부터 선택될 수 있다. 본 발명을 위해, 상기 전도성 물질은 전형적으로 탄소 나노튜브, 금, 산화 주석, 불소-도핑된 산화 주석, 산화 인듐 주석 및/또는 하나 이상의 전도성 중합체로부터 선택된 투명 전도성 물질을 포함한다. 적합한 전도성 물질의 비제한적 예는 폴리(아세틸렌), 폴리(피롤), 폴리(티오펜), 폴리(아닐린), 폴리(플로오렌), 폴리(피리덴), 폴리(인돌), 폴리(카바졸), 폴리(아진), 폴리(퀴논), 폴리(3-알킬티오펜), 폴리테트라티아풀발렌, 폴리나프탈렌, 폴리(p-페닐렌 설파이드) 및/또는 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)을 포함할 수 있다. 적합한 전도성 중합체의 상세한 논의를 위해, 문헌[Handbook of Conducting Polymers, 2nd ed., rev'd, Marcel Dekker, Inc., New York 1998]을 참조한다. 본 발명의 광학 소자에서, 제 1 기판(i) 및 제 2 기판(ii)의 개별 내부 표면 상의 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층은 1 내지 1000 ohm/스퀘어, 예컨대 1 내지 500 ohm/스퀘어 예를 들면 1 내지 100 ohm/스퀘어, 3 내지 80 ohm/스퀘어 또는 5 내지 50 ohm/스퀘어 범위의 표면 전도율을 제공한다.
본 발명의 특정 실시양태에서, 제 2 기판(ii)의 비평면형 내부 표면 상의 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층은 제 1 기판(i)의 평면형 내부 표면 상의 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층과 대향하며 이로부터 이격되어 있다. 이들 사이의 이격 거리는, 전기변색성 매질의 농도 및 제 2 기판(ii)의 내부 표면의 지형을 포함하지만 이로 한정되지는 않는 많은 인자들에 의존한다. 이런 인자들을 고려하면, 상기 이격 거리는 아포다이징된 어퍼쳐의 동공 영역 내에서의 전기변색성 매질의 착색화가 최소화 또는 전부 제거되도록 선택된다. 제 1 기판(i)의 내부 표면 및 제 2 기판(ii)의 내부 표면 중 하나 이상에서의 투명 전도성 물질은 상기 동공 영역에서 전기적으로 단리될 수 있다. 동공 영역에서 "전기적으로 단리되는"이라는 용어는 제 1 기판(i)의 내부 표면 상의 동공 영역 내의 투명 전도성 물질이 제 2 기판(ii)의 투명 전도성 물질과의 전기적 연통으로부터 (예컨대, 후술되는 바와 같이) 단리 또는 절연되거나 그 역을 의미한다. 이는 단락 회로 발생 없이 기판(i) 및 (ii)의 개별 내부 표면들 사이에 직접 접촉(즉, 개별 내부 표면들 사이에 이격이 없음)을 허용한다.
제 1 기판(i) 및 제 2 기판(ii)의 개별 내부 표면들 중 하나 또는 이들 모두는 아포다이징된 어퍼쳐의 동공 영역에서 투명 전도성 물질을 본질적으로 포함하지 않을 수 있는 것으로 고려된다. 이런 구조는 동공 영역 내부에 제 1 및 제 2 기판들 사이에 이격이 없어서 (단락 회로 생성 없이) 동공 영역에서 착색화가 존재하지 않는 아포다이징된 어퍼쳐를 제공한다. 동공 영역에 투명 전도성 물질을 본질적으로 포함하지 않는 아포다이징된 어퍼쳐는 기판(i) 및/또는 (ii)의 개별 내부 표면 중 하나 또는 이들 모두의 동공 영역을 간단하게 마스킹한 후, 투명 전도성 물질을 상기 내부 표면에 적용하고, 이어서 마스크를 제거하여 투명 전도성 물질을 포함하지 않는 동공 영역을 제공함에 의해 성취될 수 있다.
다르게는, 개별 내부 표면 중 하나 또는 이들 모두의 동공 영역에서의 투명 전도성 물질은 예컨대 레이저 융삭(ablation) 기법에 의해 적어도 부분적으로 제거될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 제 1 기판(i)의 내부 표면 및 제 2 기판(ii)의 내부 표면의 동공 영역의 중심부 상에의 투명 전도성 물질은 레이저 융삭 기법을 이용하여 중심부 주변에 전도성 물질의 미세 라인을 제거함에 의해 그 내부 표면 상에 투명 전도성 물질의 나머지 부분으로부터 단리될 수 있다(즉, 그 내부 표면 상의 나머지 전도성 물질 층으로부터 분리된 전도성 물질의 "섬"을 생성). 이는 단락 회로의 생성 없이 2개의 기판들의 개별 내부 표면의 직접 접촉(즉, 이들 2개 기판 사이에 이격이 없음)을 허용한다.
마찬가지로, 제 1 기판(i)의 내부 표면 및/또는 제 2 기판(ii)의 내부 표면의 동공 영역의 중심부 상의 투명 전도성 물질은 동공 영역의 중심부에 비전도성 유기 또는 무기 코팅 물질(당업계의 공지된 임의의 것들을 포함)을 적용함에 의해 그 내부 표면 상의 투명 전도성 물질의 나머지 부분으로부터 절연될 수 있다(즉, 그 내부 표면 상의 전도성 물질에 대한 비전도성 물질의 "섬"을 생성). 이는 단락 회로의 생성 없이 2개의 기판들의 개별 내부 표면의 직접 접촉(즉, 이들 2개 기판 사이에 이격이 없음)을 허용한다.
본 발명의 특정 실시양태에서, 제 2 기판(ii)의 비평면형 내부 표면은 동공 영역에 투명 전도성 물질을 본질적으로 포함하지 않는다. 이런 대안적 실시양태에서, 투명 전도성 물질을 본질적으로 포함하지 않는 제 2 기판(ii)의 내부 표면의 동공 영역은 제 1 기판(i)의 평면형 내부 표면 상의 투명 전도성 물질과 직접 접촉될 수 있으나, 단 동공 영역 외부의 제 2 기판(ii)의 내부 표면 상에 존재하는 전도성 물질은 제 1 기판(i)의 내부 표면 상의 전도성 물질과 접촉하지 않는다.
전기변색성 매질(iii)은 제 1 기판(i)의 평면형 내부 표면 상의 전도성 층과 제 2 기판(ii)의 비평면형 내부 표면 상의 전도성 층 사이에 배치된다. 전기변색성 매질(iii)은 당업계에 공지된 임의의 전기변색성 물질을 포함할 수 있고, 공지의 임의의 형태(예컨대 액체, 겔 또는 중합체 물질 형태)일 수 있다. 예컨대, 전기변색성 매질(iii)은 용매-상 전기변색성 매질의 형태일 수 있다. 본 발명을 위해, 용어 "용매-상 전기변색성 매질" 또는 "용액-상 전기변색성 매질"은 겔뿐만 아니라 액체 형태의 전기변색성 매질을 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 전기변색성 매질은 액체 형태의 용매-상 전기변색성 매질을 포함한다. 전기변색성 매질은 하나 이상의 전기변색성 화합물 또는 염료를 포함하고, 이는 인가된 전압에 반응하여 색상 또는 음영(darkness) 변화를 일으킨다. 전형적으로, 본 발명의 광학 소자에 사용되는 전기변색성 매질은 전기활성 캐소드 및 애노드 물질을 포함한다. 용액-상 전기변색성 매질에서, 전기변색성 화합물(들)/염료(들)는 이온 전도성 전해질 중의 용액에 함유된다. 상기 물질은 전기화학적으로 환원 또는 산화될 때에 용액에 남아 있다.
일반적으로, 용매-상 전기변색성 매질은 하나 이상의 애노드성 전기활성 염료, 하나 이상의 캐소드성 전기활성 염료 및 적합한 용매에 용해성인 소량의 염을 함유한다. DC 전압이 2개의 개별 투명 전도성 물질 층들(전형적으로 저 K 물질, 예컨대 가스킷 또는 밀봉 부재에 의해 분리됨)에 걸쳐 인가되는 경우, 상기 애노드성 염료는 애노드의 표면에서 전기화학적으로 산화되고, 상기 캐소드성 염료는 캐소드의 표면에서 전기화학적으로 환원된다. 색상 형성은 용매-상 전기변색성 매질에서의 애노드성 염료 및/또는 캐소드성 염료의 몰 소광 계수가 그들의 전기화학적 반응에 의해 변화하는 경우 성취된다. 일반적으로, 염료들 중 하나 이상은 가시광 영역의 파장에서의 소광 계수에서의 상당한 증가를 일으킨다. 이들 착색된 종은 전극(즉, 개별 투명 전도성 층)으로부터 자유로이 확산되고, 전기변색성 매질의 벌크에서 서로 만난다. 산화환원 반응은 2개의 전기화학적으로 변화된 염료들 사이에서 일어나서 그들 각각의 본래 상태(즉, 블리칭된(bleached) 또는 무색 상태)를 재생시킨다. 아포다이징된 어퍼쳐의 최종 착색화는 전극 표면(즉, 투명 전도성 층의 개별 표면)에서 전기화학적 반응과 용매-상 전기변색성 매질의 벌크에서의 확산 제어된 산화환원 반응 사이의 평형상태의 결과이다. 이런 "자가 삭제(self erasing) 셀"에서, 소정의 인가 전압에서의 전류는 아포다이징된 어퍼쳐를 착색된 상태로 유지하는 데에 필요하다. 인가 전압 없이, 상기 셀은 최종적으로 그의 본래의 블리칭된 상태로 복귀할 것이다.
전술된 내용에도 불구하고, 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐 내의 전기변색성 착색화는 전압 펄스의 진행을 인가함에 의해 증진될 수 있다. 펄스는 전압을 온(on) 및 오프(off)시켜 펄스를 발생시키거나 2개의 상이한 인가 전압 사이에서 펄스를 발생시키거나, 및/또는 전류 흐름 방향을 역으로 하기 위해 반대 극성으로 펄스를 발생시킴에 의해 인가될 수 있다. 착색화 및 탈색화는 인가 전압 펄스(양극 또는 음극 방향)의 크기, 펄스 시간 및/또는 펄스 주파수를 (개별적으로 또는 임의의 조합으로) 조정함에 의해 수행될 수 있다.
또한, 아포다이징된 어퍼쳐는, 예컨대 평면 정렬된(전기변색성 매질을 가로지르지 않음) 투명 전도성 층들 중 하나 또는 이들 모두를 통한 배터리 전력의 급속한 폭발을 이용하여, 아포다이징된 어퍼쳐의 저항 가열을 수용하도록 구조화될 수 있다. 어퍼쳐의 가열은 전기변색성 매질의 착색화의 동역학을 증가시킬뿐만 아니라, 또한 블리칭된 상태로 복귀하는 페이딩의 속도("페이드(fade) 속도")를 증가시키는 역할을 한다.
본 발명의 광학 소자에서 사용되는 전기변색성 매질은 예컨대 페나진 화합물, 예를 들면 다이하이드로-페나진 화합물 및/또는 다이피리디늄(즉, 비올로겐) 화합물을 비롯한 당업계에 공지된 임의의 전기변색성 화합물을 포함할 수 있다. 이런 페나진 화합물 및 이들의 제조의 적합한 비제한적 예는 U.S. 6,020,987의 컬럼 31, 라인 43, 컬럼 34, 라인 7과 U.S. 4,902,108의 컬럼 13, 라인 49 내지 컬럼 15, 라인 42에 기재된 것들을 포함할 수 있으며, 이의 인용 부분은 본원에 참고로 인용된다. 비올로겐 화합물의 적합한 비제한적 예는 본원에 참고로 인용된 U.S. 6,020,987의 컬럼 34, 라인 8 내지 55에 기재된 것들을 포함한다. 또한, 그 전체가 본원에 참고로 인용된 문헌[Electrochromism and Elecrochromic Device, Monk et al., Cambridge University Press 2007, Chapter 11, pp. 341-373]을 참조한다. 적합한 애노드성 전기변색성 염료의 구체적 예는 5,10-다이하이드로-5,10-다이메틸페나젠, N,N,N,N'-테트라메틸-1,4-페닐렌다이아민, 10-메틸페노티아진, 10-에틸페노티아진, 테트라티아풀발렌, 페로센 및 이들의 유도체, 및/또는 트라이아릴아민 및 이들의 유도체를 포함할 수 있지만 이로 한정되지는 않는다. 적한한 캐소드성 전기변색성 염료의 구체적 예는 1,1'-다이페닐-4,4'-바이피리디늄 다이플루오로보레이트, 1,1'-다이(n-헵틸)-4,4'-바이피리디늄 다이플루오로보레이트, 1,1'-다이벤질-4,4'-바이피리디늄 다이플루오로보레이트 및/또는 1,1'-다이(n-프로필페닐)-4,4'-바이피리디늄 다이플루오로보레이트를 포함할 수 있지만 이로 한정되지는 않는다.
또한, 전기변색성 매질은 다른 물질, 예컨대 용매(예: 극성 비양성자성 용매), 광 흡수제, 광 안정화제, 열 안정화제, 항산화제, 증점제 또는 점도 개질제(예: 폴리비닐피롤리돈) 및 자립(free standing) 겔(중합체 매트릭스 포함)을 포함할 수도 있다. 전기변색성 매질은 프로필렌 카보네이트, 벤조니트릴, 페녹시아세토니트릴, 다이페닐 아세토니트릴, 설폴란, 설폴레이트 및/또는 포스포아미드를 포함할 수 있다. 다른 유용한 용매는 포스포릭 에스터, 예컨대 트라이크레실 포스페이트, 크레실 포스페이트 등, 아미드, 예컨대 N,N-다이-메틸폼아미드, 메틸프로피온아미드, N-메틸피롤리돈, 헥사메틸포스폰아미드, 다이에틸폼아미드, 테트라메틸우레아 등, 니트릴, 예컨대 아세토니트릴, 설폭시드, 예컨대 다이메틸설폭시드, 에스터, 예컨대 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 다이옥틸 프탈레이트 등, 카보네이트, 예컨대 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트 등, 락톤, 예컨대 감마-부티로락톤, 케톤, 예컨대 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등을 포함할 수 있지만 이로 한정되지는 않는다. 임의의 전술된 용매는 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 용매의 점도는 전기변색성 착색화의 반응 속도에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 보다 빠른 반응 속도가 필요한 경우, 보다 낮은 점도의 용매가 전형적으로 사용된다.
또한, 용액-상 전기변색성 매질은 이온 전도성을 용액에 제공하기 위해 용해된 전해질, 예컨대 테트라부틸암모늄 테트라플루오로보레이트 및/또는 테트라부틸암모늄 브로마이드를 포함할 수 있다. 이런 목적에 적합한 전해질 물질은 당업계에 공지되어 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 광학 소자에서, 제 2 기판(ii) 및 전기변색성 매질(iii)의 굴절율들은 실질적으로 동일할 수 있다. "실질적으로 동일한" 굴절율은, 제 2 기판(ii) 및 전기변색성 매질(iii)의 굴절율 각각의 개별 굴절율간의 차이가 ± 0.005 이하, 예컨대 ± 0.004 이하, 예컨대 ± 0.003 이하, 예컨대 ± 0.002 이하인 것을 의미한다. 따라서, 제 2 기판(ii) 및 전기변색성 매질(iii)의 조성은 (ii) 및 (iii)의 개별 굴절율들이 실질적으로 동일하게 되도록 선택된다. 또한, 제 1 기판(i), 제 2 기판(ii) 및 전기변색성 매질(iii)의 개별 굴절율들은 실질적으로 동일할 수 있다. 이러한 (ii) 및 (iii), 필요한 경우 (i)의 굴절율 "매치(match)"는 탁월한 광학 품질을 갖는 광학 소자를 제공한다.
제 2 기판(ii) 및 전기변색성 매질(iii), 필요한 경우 제 1 기판(i)의 개별 굴절율간의 차이가 전술된 값보다 큰 경우, 예컨대 차이가 약 ± 0.01 또는 약 ± 0.1인 경우, 아포다이징된 어퍼쳐가 사용된 광학 소자(예: 휴대폰 카메라)의 광학적 특성은 이러한 굴절율 매칭의 존재하지 않도록 조정하기 위해 개질될 수 있음에 주목해야 한다. 한마디로, 일부 예에서, 광학 소자의 광학 도수(optical power)는 광학 소자 자체의 다양한 구성 요소를 조정함에 의해 및/또는 광학 소자가 사용되는 소자의 구성 요소들 중 하나 이상을 조정함에 의해 유지될 수 있다. 예컨대, 아포다이징된 어퍼쳐가 휴대폰 카메라에 사용되는 경우, 아포다이징된 어퍼쳐는 특정 도수를 갖는 카메라 렌즈와 함께 사용될 수 있다. 마찬가지로, 도수는 아포다이징된 어퍼쳐 자체의 기판들 중 하나 또는 둘 모두에 도입될 수 있다. 아포다이징된 어퍼쳐 자체는 전기변색성 매질의 조정뿐만 아니라 제 1 및 제 2 기판의 개별 모양 및 굴절율의 균형화에 의해 렌즈로서 사용될 수 있다.
본 발명의 광학 소자에서, 광변색성 아포다이징된 어퍼쳐는, 상기 아포다이징된 어퍼쳐의 외부 둘레 주변에서 상기 제 1 기판(i), 상기 제 2 기판(ii) 및 상기 전기변색성 매질(iii)과 접촉하는 하나 이상의 밀봉 부재(iv)를 추가로 포함할 수 있다. 이런 밀봉 부재는 유리 및/또는 중합체 기판 재료, 및 전도성 층에 대한 양호한 접착력을 갖는 물질로 이루어져야 한다. 또한, 상기 밀봉 부재는 산소, 수증기 및 기타 가스에 대히 낮은 투과능을 보여야 하고, 접촉 및 함유되는 전기변색성 매질과 상호작용하거나 오염을 시키면 안 된다. 밀봉 부재로서 사용하기에 적합한 물질은 열가소성, 열경화성 및 UV 경화성 유기 밀봉 수지, 예컨대 액정 디바이스에 사용되는 것으로 공지된 임의의 것들을 포함하지만 이로 한정되지는 않는다(U.S. 4,297,401, U.S. 4,418,102, U.S. 4,695,490, U.S. 5,596,023 및 U.S. 5,596,024 참조). 둘레 밀봉 부재로서 사용하기에 적합한 물질은 전술된 저 K 물질이다. 적합한 밀봉 물질의 몇몇 비제한적 예는 에폭시, 폴리올레핀(예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 이들의 공중합체 및/또는 혼합물), 실리콘, 폴리에스터, 폴리아미드 및/또는 폴리우레탄 수지에 기반한 것들을 포함할 수 있다. 임의의 전술된 물질은 기판 재료, 예컨대 유리에 대한 결합을 증진시키기 위해 실란-개질될 수 있다. 적합한 접착제가 기판(i) 및 (ii)에 밀봉 부재를 부착시키기에 적합한 곳에서 사용될 수 있다.
또한, 하나 이상의 접착제, 예컨대 당업계에 공지된 임의의 것들이 상기 밀봉 부재를 구성할 수 있음을 주지해야 한다. 상기와 같은 목적에 적합한 접착제는 열가소성, 열경화성 및 UV 경화성 유기 수지에 기반한 접착제를 포함할 수 있지만 이로 한정되지는 않는다. 적합한 접착제는 예컨대 에폭시, 폴리올레핀(예컨대 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 이들의 공중합체 및/또는 혼합물), 실리콘, 폴리에스터, 폴리아미드 및/또는 폴리우레탄 수지에 기반한 것들을 포함할 수 있다. 땜납 유리 물질, 예컨대 인터넷 사이트[http://www.us.schott.com/epackaging/english/glass/technical_powder/solder.html]에 기재된 것들의 사용도 또한 고려된다.
자명하게는, 기판(i)의 내부 표면 및 기판(ii)의 내부 표면 상에 제공된 개별 투명 전도성 층들(전극 역할을 수행) 사이에 임의의 물리적 접촉은 아포다이징된 어퍼쳐의 작동 동안 단락(즉, 단락 회로)를 방지하기 위해 피해야 한다. 따라서, 본 발명의 특정 실시양태에서, 개별 투명 전도성 층들은 서로 이격되어야 한다. 전술된 밀봉 부재 자체는 이격자(spacer)로서 역할을 할 수 있고/있거나 절연 물질로 이루어진 별도의 광학 소자 부재가 개별 투명 전도성 층들의 물리적 분리를 유지하기 위한 이격자로서 사용될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "아포다이징된" 및 관련 용어(예컨대, 아포다이징, 아포다이제이션 등)는 최대 %의 투과광(예: 어퍼쳐의 중심부)으로부터 최저 %의 투과광(어퍼쳐의 에지부)으로 반경을 따라 부드럽고 점진적인 변화를 갖는 어퍼쳐를 의미한다. 완전히 아포다이징된 어퍼쳐는 광 투과율(T)이 반경(x)을 따라 가우스형 곡선으로서 변하는(즉, T=exp(αx2)) 것이다. 광학 소자, 예컨대 카메라 조리개로서 사용되는 경우, 본 발명의 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐는 자동적 "확장" 및 "수축"을 촉진하는 인간의 눈의 동공에 필적한다. 여기 에너지가 증가함에 따라, 어퍼쳐는 렌즈를 통과하는 광량을 감소시키기 위해 수축한다. 본 발명에 의해 수행가능한 수축 어퍼쳐는 렌즈 시스템의 유효 f-수치를 변화시켜(즉, 증가시켜) 피사계 심도를 증가시킨다. 유사하게, 여기 에너지가 감소함에 따라, 어퍼쳐는 렌즈를 통과하는 광량을 증가시키기 위해 확장된다. 어퍼쳐가 완전히 투명해짐에 따라, 전체 어퍼쳐는 단지 렌즈의 기계적 중단에 의해서만 제한된다(제한 인자로서 기능하는 다른 시스템 소자가 없는 것으로 가정함). 따라서, 아포다이징된 어퍼쳐는 가우스형 방사상 투과율 곡선의 특징을 갖는다. 전기변색성 매질의 두께는 아포다이징된 어퍼쳐의 반경을 따라 증가하고, 제 2 기판의 비평면형(예: 볼록형) 내부 표면에 따라 변한다.
일반적으로, 제 1 기판(i)의 내부 표면 및 제 2 기판(ii)의 내부 표면 상의 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층은 전기 전압을 인가함에 의해 전기변색성 어퍼쳐에 에너지를 제공하도록 작동가능한 제어기와 전기 연통하는 대-전도(counter-conducting) 전극으로서 역할을 한다. 인가된 전기 전압의 크기는 예컨대 광 센서, 예를 들면 전형적인 휴대폰 카메라 모듈의 CMOS 이미지 센서에 의해 결정되는 광 조건에 반응하여 변한다. 전술된 바와 같이, 본 발명은, 보다 많은 양의 광이 저광 조건에서 통과할 수 있도록 "개방"하고(즉, 전기변색성 매질이 인가 전압을 감소 또는 제거함에 의해 탈에너지화됨), 보다 밝은 조건에서 광의 일부를 경감 또는 차단할 수 있도록 "폐쇄"되는(즉, 전기변색성 매질이 인가 전압의 인가에 의해 에너지 공급됨) 아포다이징된 어퍼쳐를 제공한다. 이와 같은 전기변색성 매질은, 예컨대 렌즈 및 센서에 의해 개선된 해상도 및 전체 포커싱(overall focusing)을 제공하기 위해 최대 %의 투과광(예: 어퍼쳐의 중심부)으로부터 최저 %의 투과광(어퍼쳐의 에지부)으로 반경을 따라 부드럽고 점진적인 변화를 갖는 어퍼쳐를 제공한다. 전기변색성 매질은 자동적으로 에너지 공급을 받고/받거나 탈에너지화될 수 있고/있거나, 이미징 어레이 센서 주변에서 감지된 광 조건에서의 변화에 반응하여 연속적으로 변할 수 있어서, 저광 조건 동안 센서의 개선된 조명도(illumination)를 제공하면서, 보다 높은 광 조건 동안 개선된 포커싱 및 보다 큰 렌즈 수차(abberation) 제어를 추가로 제공할 수 있다.
특정 실시양태에서, 본 발명은, 인가된 전기 전압의 크기에 반응하여 가변가능한 광 투과율을 갖는 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐를 포함하는 광학 소자에 관한 것으로서, 상기 아포다이징된 어퍼쳐는, (i) 외부 표면 및 평면형 내부 표면을 갖는 제 1 기판; (ii) 외부 표면, 및 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면에 대향하고 이로부터 이격되어 이들 사이에 공극을 형성하는 볼록형 내부 표면을 갖는 제 2 기판; 및 (iii) 상기 공극 내에 배치되는 전기변색성 매질을 포함하되, 상기 평면형 내부 표면 및 상기 볼록형 내부 표면은 각각 그 위에, 적어도 일부의, 예컨대 산화 인듐 주석을 포함하는 투명 전도성 물질 층을 갖는다. 상기 제 2 기판과 상기 전기변색성 매질의 굴절율 차이는 ±0.003 이하일 수 있다. 이 실시양태에서, 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐는, 상기 아포다이징된 어퍼쳐의 외부 둘레 주변에서 상기 제 1 기판(i), 상기 제 2 기판(ii) 및 상기 전기변색성 매질(iii)과 접촉하는 하나 이상의 밀봉 부재(iv)를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 접착제는 기판(i) 및 (ii)에 상기 밀봉 부재를 부착시키기 위해 사용될 수 있거나, 상기 접착제 그 자체가 밀봉 부재로서 역할을 할 수 있다. (i), (ii) 및 (iii)의 굴절율 차이가 ±0.003 이하일 수 있다. 또한, (i)의 외부 표면 및 (ii)의 외부 표면 중 하나 이상은 실질적으로 평면형이다.
일반적으로 본 발명의 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐는 픽셀화된 이미징 어레이 센서, 예컨대 CCD 또는 CMOS 칩와 연계되어 작동(implement)된다. 그러나, 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐는, 본 발명의 범주에 영향을 미치지 않으면서, 다른 유형의 센서와 연계되어 작동될 수 있고, 센서와 관련된 컬러 필터 또는 프로세스와 함께 또는 이들 없이 작동될 수 있다.
본 발명의 광학 소자에서, 아포다이징된 어퍼쳐의 제 1 및 제 2 기판의 개별 외부 표면은 보호 코팅, 예컨대 경질 코트 및/또는 내마모성(abrasion-resistant) 코팅, 반사방지("AR") 코팅, 흐림방지 코팅, 산소 차단 코팅 및/또는 적외석(IR) 흡수 코팅 및/또는 IR 반사 코팅 및/또는 기판 중 하나 또는 이들 모두의 외부 표면의 적어도 일부에 연결되는 통상의 반사 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 코팅은, 반드시 필요한 것은 아니지만, 전체 외부 표면을 피복할 수 있음을 주지한다. AR 코팅의 적합한 비제한적 예는 금속 산화물, 금속 플루오라이드 또는 이러한 다른 물질의 단층 코팅 또는 다층 코팅을 포함할 수 있으며, 이는 기판(i) 및/또는 (ii)의 외부 표면(들) 상으로 침착될 수 있거나, 다르게는 적용 기법, 예컨대 당업계에 공지된 진공 침착 및 스퍼터링 기법을 통해 기판 외부 표면(들)에 적용되는 자립(self-supporting) 필름 상으로 침착될 수 있다. IR 반사 코팅의 적합한 비제한적 예는 예컨대 PVD 금속화 방법에 의해 적용되는 NiCr 및/또는 금 층과 같은 매우 얇고 부분적으로 투명한 금속성 층을 포함할 수 있다. 이런 물질 및 적용 수단은 독일 드레스덴 소재의 크레아바크 바쿠엄베쉐크퉁(Creavac Vakuumbeschechtung) 게엠베하로부터 입수가능하다. IR 반사 코팅(예컨대 레이저 골드 및 레이저 블랙)의 적합한 예는 또한 에프너 테크놀로지 인코포레이티드로부터 입수가능하다. 또한, 적합한 IR 반사 코팅은 캘리포니아주 캐노가 파크 소재의 CP필름즈 인코포레이티드로부터 상표명 AgHTTM 하에 입수가능한 은계 코팅 및 상표명 AuARETM 하에 입수가능한 금계 코팅을 포함할 수 있다. IR 흡수 코팅의 적합한 비제한적 예는 IR을 흡수하는 염료 물질, 예컨대 주변 광 조건 하에 광화학적으로 안정하고 스펙트럼의 근-IR 영역 내의 광을 흡수하는 것들, 예를 들면 5,5'-다이클로로-11-다이페닐아미노-3,3'-다이에틸-10,12-에틸렌티아트라이카보시아닌 퍼클로레이트(약 830 nm에서의 피크 IR 흡수를 제공); 2,4 다이-3-구아이아줄렌일-1,3-다이하이드록시사이클로부텐다이일륨 다이하이드록사이드, 비스(내부 염)(약 780 내지 약 800 nm에서의 피크 IR 흡수를 제공); 및 1-부틸-2-[2-[3[(1-부틸-6-클로로벤즈)[cd]인돌-2(1H)-일리다이엔)에틸리덴]-2-클로로-5-메틸-1사이클로헥센-1-일]에텐일]-6-클로로벤즈[cd]인돌륨 테트라플루오로보레이트(약 900 내지 약 1000 nm에서의 피크 IR 흡수를 제공)을 포함하는 코팅이다.
전이성 코팅이 또한 사용될 수도 있다. 본원에 사용된 용어 "전이성(transitional) 코팅"은 2개의 코팅 사이에 특성의 구배를 생성하는 데에 도움을 주는 코팅을 의미한다. 예컨대, 이에 한정되지는 않지만, 비교적 경질 코팅과 비교적 연질 코팅 사이에서의 경도 구배를 생성하는 데에 도움을 주는 전이성 코팅이 있다. 전이성 코팅의 예는 복사-경화 아크릴레이트계 박막을 포함한다.
보호 코팅의 적합한 예는, 오가노 실란을 포함하는 내마모성 코팅, 복사-경화 아크릴레이트계 박막을 포함하는 내마모성 코팅, 무기 물질, 예컨대 실리카, 티타니아 및/또는 지르코니아에 기반한 내마모성 코팅, 자외선 경화성인 유형의 유기 내마모성 코팅, 산소 차단-코팅, UV-차폐(shielding) 코팅 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이로 한정되지는 않는다. 예컨대, 보호 코팅은 복사-경화 아크릴레이트계 박막의 제 1 코팅 및 오가노-실란을 포함하는 제 2 코팅을 포함할 수 있다. 상업적 보호 코팅 제품의 예는 SDC 코팅즈 인코포레이티드로부터 입수가능한 실부(SILVUE)(등록상표) 124 및 PPG 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 입수가능한 하이-가드(HI-GARD)(등록상표) 코팅을 포함한다.
이제 본원에 개시된 다양한 실시양태가 하기 실시예에 예시될 것이다.
[실시예]
섹션 I은 전기변색성 용액의 제조 및 상기 용액 및 렌즈의 굴절율 매칭을 기재한다. 섹션 II는 전기변색성 조리개의제조를 기재한다. 섹션 III는 본 발명의 전기변색성 조리개 및 고정 어퍼쳐 비교예를 시험하기 위해 사용되는 방법을 기재한다. 섹션 IV는 도 1 내지 9로 제공된 본 발명의 실시예 및 비교예에서의 이미징 결과를 기재한다.
섹션 I- 전기변색성 용액의 제조
파트 A - n-헵틸 비올로겐 테트라플루오로보레이트의 제조
n-헵틸 비올로겐 테트라플루오로보레이트의 제조를 2 단계로 수행하였다. 하기 물질들을 정제 없이 알드리치로부터 구입하였다: n-헵틸 브로마이드, 99%(629-04-9), 4,4'-바이피리딘(553-26-4) 98%, 아세토니트릴(75-05-08), 나트륨 테트라플루오로보레이트(13755-29-8) 및 테트라부틸암모늄 테트라플루오로보레이트(429-42-5).
단계 1- 다이브로마이드의 제조
1,000 ml의 3구 환저 플라스크에 아세토니트릴(200 mL), 4,4'-다이피리딘(0.08 mole, 12.5 g) 및 n-헵틸 브로마이드(0.25 mole, 45.23 g)를 첨가하고, 그 용액을 기계적 교반기에 의해 교반시켰다. 생성된 투명한 황색 용액을 약 30분 간격에 걸쳐 가열 비등시켰다. 약 2시간 30분 후, 그 용액은 보다 진해지고, 황색 침전물이 형성되었다. 그 용액을 80℃에서 약 16시간 동안 환류시키고, 그 후 실온으로 냉각시켰다. 황색 침천물을 여과로 분리하고, 신선한 아세토니트릴로 세척하고, 공기 건조시켜 26.5 g의 생성물을 수득하였다. 회수된 생성물을 추가 정제 없이 단계 2에서 사용하였다.
단계 2- 염 교환/정제
나트륨 테트라플루오로보레이트(0.22 mole, 24.15 g)를 혼합하면서 1 리터 비커 중 약 700 mL의 탈이온수에 용해시키고, 단계 1의 생성물(0.045 mole, 23.1 g)을 첨가하였다. 단계 1의 황색 생성물은 주변 온도에서 백색으로 점진적으로 색상이 변화되었다. 2시간의 혼합 후, 상기 백색 침전물을 54호 필터지를 사용한 뷔크너 깔대기를 사용하여 여과에 의해 회수하였다. 회수된 생성물을 수시간 동안 90℃의 오븐에서 진공 하에 건조시켜 21.4 g의 생성물을 수득하였다. 면적 % HPLC 어세이에 의한 분석에 의해 99.9%인 것이 확인되었다. 그 생성물(10 g)을 600 mL 비커에서 250 mL의 탈이온수로부터 재결정시켰다. 생성된 현탁액을 가열하고, 약 90℃가 되었을 때에 투명해졌다. 뜨거운 투명 용액을 동일한 열판 상에서 가열된 2개의 300 mL 에를렌마이어 플라스크로 40호 필터지를 통해 여과되었다. 생성된 여액을 주변 온도로 냉각시키고, 결정질 침전물이 형성되었다. 재결정된 생성물(6.8 g)을 면적 % HPLC 어세이에 의해 분석하였고, 이는 검출가능한 불순물이 없이 100%을 나타냈다.
파트 B- 셀 용액의 제조
하기의 물질들을 추가 정제 없이 알드리치로부터 입수하였다: 프로필렌 카보네이트(108-32-7), 벤조니트릴(100-47-0), 5,10-다이하이드로-5,10-다이메틸페나진(DMPZ, 15546-75-5) 및 폴리비닐피롤리돈(PVP)(전형적 Mw = 1, 3 MM)(9003-39-8). 티누빈(등록상표) P 자외선 흡수제를 시바 가이기로부터 입수했다. 지시 매뉴얼 카탈로그 3262호의 제조업체 추천 절차를 따라 ATAGO의 디지털 굴절계 오토매틱 디지털 리프랙토미터 모델 RX-7000α을 통해 589 nm/20℃에서 굴절율을 측정하였다.
단계 1- 용매 혼합물의 제조
벤조니트릴(50.88 g) 및 프로필렌 카보네이트(49.12 g)를 적합한 용기에서 함께 혼합하였다. 생성 혼합물의 굴절율은 1.4816이었다.
단계 2- 3% PVP 용매 혼합물의 제조
폴리비닐피롤리돈(3 g)을 단계 1의 생성물(97.0 g)에 용해시켰다. 생성 용액의 굴절율은 1.4819이었다.
단계 3- 모액(stock solution)의 제조
적합한 용애에 단계 2의 생성물(20.0 g)을 첨가하였다. 테트라부틸암모늄 테트라플루오로보레이트(0.10 M, 0.6585 g) 및 티누빈(등록상표) P 자외선 흡수제(0.0200 g)를 혼합하면서 첨가하였다. 생성 용액의 굴절율은 1.4821이었다.
단계 4- 전기변색성 셀 용액(0.06 M)의 제조
n-헵틸 비올로겐 테트라플루오보레이트(0.1584 g)를 단계 3의 생성물(5.0 g)에 용해시켜 투명 무색 용액을 생성하였다. 그 용액에 DMPZ(0.0631 g)를 첨가하고, 그 투명 용액의 색상은 녹색이 되었다. 생성 용액의 굴절율은 1.4844이었다.
파트 C- N-FK5 반구형 렌즈에 대한 전기변색성 셀 용액의 굴절율 매칭
550 nm의 파장에서 전기변색성 조리개 렌즈에 사용되는 N-FK 유리(Shcott)의 1.4890의 굴절율과 매칭시키기 위해, 상기 셀 용액이 광학 분산 곡선에 기반한, 589 nm에서 측정된 1.4851 ± 0.0003의 굴절율에 매칭될 필요가 있다고 결정되었다. 상기 광학 분산 곡선은 메트리콘 프리즘 커플러 모델 2010M을 사용하여 측정되었고, 기기 작동 소프트웨어 버전 1.81의 카우치(Cauchy) 핏 모듈을 사용하여 계산되었다.
굴절율을 1.4844로부터 1.4851로 조정하는 것은 단계 4의 생성물(2.7550 g)에 100% 벤조니트릴(0.0374 g) 중 3 중량% PVP 용액을 첨가함에 의해 수행되었다. 생성 용액을 약 16시간 동안 0.5 g의 4A 분자체 비드(8 내지 12 메쉬)와 함께 교반하고, 0.45 미크론 카트리지를 통해 여과하였다. 589 nm에서의 생성 굴절율은 1.4850이었다. 수득된 굴절율은 ±0.0003 내였고, 어떠한 추가 조정도 필요하지 않았다.
섹션 II - 전기변색성 조리개의 제조
하기의 물질들이 사용되었다: 25 mm x 25mm x 1.1 mm 크기의 산화 인듐 주석 코팅된 유리 슬라이드, 델타 테크놀로지스의 아이템 X-178; 2개의 30 게이지 니들; 캘리포니아주 마운틴 뷰 소재의 MSPT 인코포레이티드로부터 입수된 N-FK5 유리의 2.5 mm 볼 렌즈로부터 제조되며, 2.5 mm 볼 렌즈의 곡률 및 약 300 미크론의 두께를 갖는 반구형 렌즈가 생성될 때까지 캘리포니아주 산타 클라라 소재의 옵틱팹(Opticfab) 코포레이션에 의해 그라인딩된 반구형 렌즈; 록타이트(Loctite)(등록상표) M-121HPTM 하이졸(Hysol)(등록상표) 의료용 디바이스 에폭시 접착제; 및 다이맥스 라이트 웰드(등록상표) 429-겔 유리 접착제.
ITO 코팅된 유리 슬라이드 중 하나에 20 x 25 mm 크기의 직사각형 공간을 셀의 제조를 위해 사용되는 구성요소들을 위치시키기 위해 사용하였다. 이 공간은, 30 게이지 니들이 하나의 상부 코너에 위치되고 다른 30 게이지 니들이 다른 상부 코너의 에지로부터 5 mm 지점에 위치된 하나의 에지에 의해 한정되었다. 반구형 렌즈를 상기 20 x 25 mm 직사각형의 중심에 위치시켰다. 다른 ITO 코팅된 유리 슬라이드를, 상기 ITO 코팅된 슬라이드 각각으로부터 5 mm 에지가 노출되도록 상기 직사각형 위에 위치시켰다. 생성된 어셈블리를, 상기 어셈블리의 상부 및 하부에 부착된 소형 결합제 칩으로 함께 고정시켰다. 에폭시 접착제를, 니들을 건드리지 않고 셀의 2개의 대향 말단에서의 갭을 충전시키기 위해 사용하였다. 상기 셀을 실온에서 밤새 경화시켜 셀의 두께를 고정시킨 후, 니들을 제거하였다. 하나의 에지에서의 약 0.2 mm 주입구를 제외하고 모든 4개의 슬라이드의 셀 갭을 충전시키기 위해 추가의 에폭시 접착제를 사용하였다. 그 후 상기 셀을 1시간 동안 105℃에서 경화시켜 공정을 완료시켰다. 그 후, 상기 셀을 입구가 파트 C의 굴절율 매칭된 전기변색성 셀 용액을 함유하는 비커에 들어가게 위치시키고, 약 30 인치 수은에서 5분 동안 진공 챔버에 위치시켰다. 진공을 천천히 질소 가스로 대체하여 셀 용액이 상기 어셈블리로 흡입될 수 있게 하였다. 셀을 파트 C의 생성물로 진공 충전시킨 후, 다이맥스 라이트 웰드(등록상표) 429-겔 유리 접착제로 개구를 밀봉시키고, 7초 동안 다이맥스(등록상표) 5000-EC 챔버에서 자외선에 노출시킴에 의해 경화시켰다.
생성된 셀을 아세톤으로 세척하고, 노출된 ITO 코팅된 표면들 모두를, 부착되는 면 상에 전기 접속을 용이하게 하기 위한 버스바(busbar)로서 역할을 하는 전도성 접착체로 코팅된 구리 전도성 테이프(약 6.3 mm 폭)으로 피복하였다. 생성된 셀을 7초 동안 다시 다이맥스(등록상표) 5000-EC 챔버에서 자외선에 노출시켰다. 상기 셀의 버스바를 람바(LAMBA) 모델 LLS5018 전원에 연결하였다. 전압이 0.6V 내지 1.2V보다 크게 증가되었을 때에 상기 셀이 착색되었다. 전압이 0.6V 미만으로 감소되었을 때에 상기 셀은 본래 무색 외형으로 블리칭되기 시작하였다.
섹션 III - 전기변색성 조리개를 시험하기 위해 사용되는 방법
섹션 II의 생성물을, 광원으로부터 최대 강도로 조명되는 올림푸스 SZH10 줌 쌍안현미경의 대물렌즈에서 약 40 내지 60 mm 아래의 고정 장치에 위치시켰다. 그 현미경은, 2.5배로 줌 세팅 세트된 1.5x 대물렌즈를 사용하여 설정하였다. 상기 현미경 상의 어퍼쳐는 값 6으로 설정되었다. 고정 장치는 수동 플라스틱 셔터를 함유하는 스테이지에 연결하였다.
실내 광의 효과를 최소화하기 위해, 현미경의 접안렌즈를, 흑색 플라스틱 커버 및 흑색 광 차단 물질로 피복하였다. 흑색 플라스틱 광 차단 물질을 또한 현미경 스테이지 영역 주변에 감쌌다. 전기변색성 셀의 각 면의 버스바 영역을 1.2 볼트를 전달하도록 설정된 람다 LLS5008 디지털 전원에 부착시켰다.
C-마운트 커넥터를 사용하여 현미경 상에 위치된 AVT 스팅레이(Stingray) 145C 색상 디지털 카메라를 사용하여 이미지를 수득하였다. 상기 디지털 카메라를 파이어와이어(FireWire) 800 케이블 및 파이어와이어 PCI 카드를 사용하여 컴퓨터에 부착시켰다. 이미지는 AVT 소프트웨어(스마트뷰 1.10)을 사용하여 수득하였다. 상기 카메라는 하기와 같은 설정으로 설정되었다: 포맷 = F7 모드 0, ISO 속도 = 400, 폭 = 1388, 길이 = 1038, 통합 시간 = 140 밀리초, 높은 노이즈에 대한 신호 비 = 8개 이미지, 프레임/초 = 0.85, 및 모든 자동 조정 특징부, 예컨대 화이트 밸런스는 오프됨. 300개의 이미지를 0.85 프레임/초의 속도로 이미지를 수득하였다. 300개의 이미지 중, 약 24개의 이미지는 전압을 샘플에 인가하지 않은 상태로 수득했고, 약 100개의 이미지는 1.2V의 전압으로 수득했고, 약 100개의 이미지는 전압을 차단한 상태에서 수득했고, 약 75개는 다크(dark) 이미지(광원과 샘플간의 수동 셔텨가 가까움)였다. 다크 이미지를 평균화시키고, 하기 제시된 프로파일에서 카메라 시스템으로부터 다크 노이즈를 제거하기 위해 사용하였다. 이미지들을 RAW 포맷으로 저장했다.
데이터 수득 동안 수득된 모든 이미지들을 자동 분석하도록 맞춰진 웨이브메트릭스(WaveMetrics)의 이고르 프로(Igor Pro)(버전 6.1x)를 사용하여 데이터를 분석하였다. 이미지들을 이고르 프로에 로딩시키고, AVT 스트링레이(Stringray) 매뉴얼에 기재된 바와 같이 RGRG... GBGB... 의 디베이어링(debayering) 함수를 사용하여 RAW 포맷에서 RGB 포맷으로 전환시켰다. 이미지를 RAW에서 RGB로 전환시키는 것 외에, 어떠한 추가 처리도 도 1 내지 9에 제공되었으며 분석되는 이미지 상에 수행되지 않았다. 도 7의 "어퍼쳐 없음" 및 도 8 및 9의 비교예 "고정 어퍼쳐"(300 미크론 정밀 핀홀 장착, 에드먼드 옵틱스의 NT56-285)에 대한 이미지를, 통합 시간이 120 밀리초이고 0.98의 프레임/초인 것을 제외하고는 동일한 설정을 이용하여 수집하였다.
시간의 함수로서 이미지를 분석하는 것 외에, 시간의 함수로서 조리개의 단면 "강도" 프로파일을 나타내도록 소프트웨어를 프로그래밍하였다. 도시된 프로파일은, 상기 프로파일과 같은 좌표를 따라 제거된 평균 다크 이미지 정보를 갖는 데이터에서 나온 것임을 주목한다. 평균 다크 이미지는 폐쇄 위치(광 부재)에서 플라스틱 셔터를 사용하여 평균 60 내지 75 프레임이었다. 상기 프로파일은 데이터의 수직 로우(vertical row)로부터 추출되었고, ±8 픽셀에 걸쳐 평균화되어 노이즈에 대해 신호를 개선하였음을 또한 주목한다.
섹션 IV - 이미징 결과
전기변색성 조리개에 대한 강도 프로파일을, 시간 0에서의 도 1, 약 1초에서의 도 2, 약 4초에서의 도 3, 약 18초에서의 도 4, 약 110초에서의 도 5에서 취한 이미지로부터 유도하였다. 도 6은 110초 후 도 5의 녹색 반응 곡선 라인에 가우스형 곡선을 피팅한 곡선을 도시한다. 도 7은 같은 위치에 어퍼쳐가 없는 프로파일을 나타낸다. 도 8은 고정 300 미크론 어퍼쳐의 비교예를 나타낸다. 상기 조리개의 분석된 이미지를 스마트뷰 1.10 소프트웨어를 통해 수집하였고(데이터 수득 이전에 자동 화이트 밸런스를 적용한 후, 화이트 밸런스를 고정시킴), 이고르 프로에서 보았다. 사진들의 강도 프로파일은 이미지에 대한 데이터의 수직 로우로부터 유도된 적색, 녹색 및 청색(각각, 실선 곡선, 큰 대쉬 및 작은 대쉬) 곡선을 도시한다.
도 1 내지 6의 프로파일은 전기변색성 아포다이징된 조리개의 기능을 도시한다. 전압이 차단된 경우, 도 1에서 조리개는 완전 개방되었다. 1.2V가 인가되는 경우, 도 2에서 약 1초 후, 도 3에서 약 4초 후, 도 4에서 약 18초 후, 도 5에서 약 110초 후에 나타난 바와 같이 전기변색성 조리개가 활성화되어 아포다이징된 어퍼쳐를 형성한다. 도 6은, 도 5의 녹색 반응(대쉬 곡선)이 가우스형 분포(실선 곡선)을 밀접하게 나타내는 정도를 도시하며, 이는 아포다이제이션에 유용하다. 가우스형 핏 통로(routine)(Sqrt(2)* 표준 편차와 같은 생성 폭 파라미터를 가짐)에서 형성된 이고르 프로를 사용하여 수득된 가우스형 폭 파라미터는, 이고르 프로 폭 파라미터를 Sqrt(2)으로 나누고 그 결과에 2를 곱하여 가우스형 빔[2* 표준 편차]에 대한 보다 전통적인 빔 웨이스트(beam waist) 계산으로 전환된다. 아포다이징된 어퍼쳐의 가우스형 폭(빔 웨이스트)는 약 316 미크론이었다. 비교예 "고정 어퍼쳐" 프로파일(약 300 미크론 ± 10 미크론의 폭)이 도 8에 도시되어 있고, 상기 프로파일에 피팅한 응용 가우스형 곡선이 도 9에 도시되어 있다. 도 9의 프로파일은 아포다이징된 어퍼쳐(실선 곡선)와 고정 어퍼쳐(대쉬 곡선)간의 차이를 명확하게 보여 준다. 도 7은 어퍼쳐가 존재하지 않는 프로파일을 도시한다.
본 발명의 특정 실시양태가 예시를 위해 상기에 기재되었지만, 본 발명의 세부사항에 대한 많은 변형이 첨부된 특허청구범위에 정의된 본 발명으로부터 벗어남이 없이 행해질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (32)

  1. 인가된 전기 전압의 크기에 반응하여 가변가능한 광 투과율을 갖는 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐(apodizied aperture)를 포함하는 광학 소자로서,
    상기 아포다이징된 어퍼쳐는,
    (i) 평면형 내부 표면 및 외부 표면을 갖되, 상기 평면형 내부 표면이 그 위에 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층을 갖는 제 1 기판;
    (ii) 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면에 대향하는 비평면형 내부 표면 및 외부 표면을 갖되, 상기 비평면형 내부 표면이 그 위에 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층을 갖는 제 2 기판; 및
    (iii) 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면과 상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면 사이에 배치되고, 상기 제 2 기판과의 굴절율 차이가 ±0.003 이하인, 전기변색성 매질을 포함하고,
    상기 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐의 중심 영역이 동공(pupilary) 영역을 한정하고, 상기 제 1 기판의 내부 표면 및 상기 제 2 기판의 내부 표면 중 하나 이상에서의 투명 전도성 물질이 상기 동공 영역에서 전기적으로 단리되어 있는, 광학 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판 및 상기 전기변색성 매질의 굴절율들이 동일한, 광학 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 굴절율이 상기 제 2 기판 및 상기 전기변색성 매질의 굴절율들과 동일한, 광학 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 외부 표면 및 상기 제 2 기판의 외부 표면이 평면형인, 광학 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면 상의 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층 및 상기 제 2 기판의 비평면형 표면 상의 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층이 1 내지 1000 ohm/스퀘어 범위의 표면 전도율을 제공하는, 광학 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면 상의 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층이 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면 상의 적어도 일부의 투명 전도성 물질 층과 대향하며 이격되어 있는, 광학 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면이 상기 동공 영역 내에 투명 전도성 물질을 포함하지 않는, 광학 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기변색성 매질이 용매-상 전기변색성 매질을 포함하는, 광학 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 용매-상 전기변색성 매질이 액체 형태인, 광학 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면이 볼록형인, 광학 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 아포다이징된 어퍼쳐가 가우스형 방사상 투과율(Gaussian radial transmittance) 곡선의 특징을 갖는, 광학 소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기변색성 매질의 두께가 아포다이징된 어퍼쳐의 반경을 따라 증가되는, 광학 소자.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기변색성 매질의 두께가 상기 제 2 기판의 비평면형 내부 표면에 따라 변하는, 광학 소자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 물질이 탄소 나노튜브, 금, 산화 주석, 불소-도핑된 산화 주석 및/또는 산화 인듐 주석으로부터 선택된 투명 전도성 물질을 포함하는, 광학 소자.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판이 동일한 물질을 포함하는, 광학 소자.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판이 유리를 포함하는, 광학 소자.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및/또는 상기 제 2 기판이, 1.40 내지 1.75의 굴절율을 갖는 유리를 포함하는, 광학 소자.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판이 각각 중합체 기판을 포함하는, 광학 소자.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및/또는 상기 제 2 기판이, 1.30 내지 1.75의 굴절율을 갖는 중합체 기판을 포함하는, 광학 소자.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 중합체 기판이 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리(환형) 올레핀, 폴리스티렌, 폴리메타크릴레이트, 이들의 공중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 광학 소자.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판이 투명한 것인, 광학 소자.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기변색성 매질이 페나진 화합물 및/또는 비올로겐 화합물을 포함하는, 광학 소자.
  23. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기변색성 매질이 프로필렌 카보네이트, 벤조니트릴 및/또는 페녹시아세토니트릴을 포함하는, 광학 소자.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐가, 상기 아포다이징된 어퍼쳐의 외부 둘레 주변에서 상기 제 1 기판, 상기 제 2 기판 및 상기 전기변색성 매질과 접촉하는 하나 이상의 밀봉 부재를 추가로 포함하는, 광학 소자.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 외부 표면, 상기 제 2 기판의 외부 표면 또는 둘 다가 보호 코팅, 흐림방지 코팅, 산소 차단 코팅, 반사방지 코팅, IR 흡수 코팅, IR 반사 코팅 및 통상의 반사 코팅으로부터 선택된 하나 이상의 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된, 광학 소자.
  26. 인가된 전기 전압의 크기에 반응하여 가변가능한 광 투과율을 갖는 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐를 포함하는 광학 소자로서,
    상기 아포다이징된 어퍼쳐는,
    (i) 외부 표면 및 평면형 내부 표면을 갖는 제 1 기판;
    (ii) 상기 제 1 기판의 평면형 내부 표면에 대향하고 이로부터 이격되어 이들 사이에 공극을 형성하는 볼록형 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 제 2 기판; 및
    (iii) 상기 공극 내에 배치되고, 상기 제 2 기판과의 굴절율 차이가 ±0.003 이하인, 전기변색성 매질
    을 포함하되,
    상기 평면형 내부 표면 및 상기 볼록형 내부 표면은 각각 그 위에, 적어도 일부의, 산화 인듐 주석을 포함하는 투명 전도성 물질 층을 갖고,
    상기 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐의 중심 영역이 동공(pupilary) 영역을 한정하고, 상기 제 1 기판의 내부 표면 및 상기 제 2 기판의 내부 표면 중 하나 이상에서의 투명 전도성 물질이 상기 동공 영역에서 전기적으로 단리되어 있는, 광학 소자.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 기판, 상기 제 2 기판 및 상기 전기변색성 매질의 굴절율 차이가 ±0.003 이하인, 광학 소자.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 외부 표면 및 상기 제 2 기판의 외부 표면이 평면형인, 광학 소자.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 전기변색성 아포다이징된 어퍼쳐가 상기 아포다이징된 어퍼쳐의 외부 둘레 주변에서 상기 제 1 기판, 상기 제 2 기판 및 상기 전기변색성 매질과 접촉하는 하나 이상의 밀봉 부재를 추가로 포함하는, 광학 소자.
  30. 삭제
  31. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 볼록형 내부 표면이 상기 동공 영역 내에 투명 전도성 물질을 포함하지 않는, 광학 소자.
  32. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 볼록형 내부 표면이 동공 영역 내의 투명 전도성 물질을 덮는 절연 물질을 포함하는, 광학 소자.
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