ES2709906T3 - Elemento óptico electrocrómico que tiene una abertura apodizada - Google Patents

Abstract

Un elemento óptico que comprende una abertura apodizada electrocrómica, es decir una abertura que tiene una transición suave y gradual de sus propiedades ópticas de transmisión a lo largo de su radio, teniendo el elemento óptico una transmitancia de luz variable en respuesta a la magnitud de una tensión eléctrica aplicada, comprendiendo la abertura apodizada (i) un primer sustrato que tiene una superficie interna plana y una superficie externa, donde la superficie interna plana tiene una capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la misma; (ii) un segundo sustrato que tiene una superficie externa y una superficie interna no plana opuesta a la superficie interna plana del primer sustrato, donde la superficie interna no plana tiene una capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la misma; y (iii) un medio electrocrómico dispuesto entre la superficie plana interna del primer sustrato y la superficie interna no plana del segundo sustrato, donde una región central de la abertura apodizada electrocrómica es una región pupilar, donde en la región pupilar la cantidad de medio electrocrómico es significativamente menor que en el resto de la abertura apodizada y donde el material conductor transparente sobre al menos una de la superficie interna del primer sustrato y la superficie interna del segundo sustrato está eléctricamente aislada en la región pupilar.

Description

DESCRIPCION

Elemento optico electrocromico que tiene una abertura apodizada

Referenda cruzada a solicitudes relacionadas

La presente solicitud reivindica la ventaja de prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos N.° 61/1l9.393, presentada el 3 de diciembre de 2008.

Campo de la invencion

La presente invencion hace referencia a un elemento compuesto por una abertura apodizada electrocromica que tiene una transmitancia de luz variable en respuesta a la magnitud de una tension electrica aplicada.

Antecedentes de la invencion

Los fabricantes de dispositivos moviles de comunicacion tales como telefonos moviles continuan aumentando la funcionalidad de estos dispositivos. Por ejemplo, los telefonos moviles actuales pueden incluir camaras instantaneas y de video, retransmision de video y/o capacidades denominadas de video de doble via. Los usuarios pueden capturar imagenes instantaneas o de video y puede transmitir los archivos de video o imagen por medio de una red. A medida que la tendencia va orientada a aumentar la funcionalidad, los fabricantes tambien continuan reduciendo el tamano de dichos dispositivos de comunicacion.

El tamano reducido de dichos dispositivos moviles de comunicacion ha restringido el uso de diafragmas y aperturas ajustables o dispositivos de iris en las camaras incorporadas. Un iris de una camara mecanica es un diafragma que tiene una abertura variable para una lente de camara con el fin de modificar la cantidad de luz entrante as! como para ajustar la profundidad de campo disponible para la imagen. Dichos dispositivos mecanicos de iris se usan en la mayorla de las camaras de pellculas y en muchas camaras digitales. Un iris mecanico no resulta practico para su uso en dispositivos moviles de comunicacion debido a que anadirla mucho volumen, costes elevados y podrla presentar un funcionamiento poco fiable. Por tanto, los fabricantes normalmente no incluyen dispositivos ajustables de iris en los telefonos moviles. La consecuencia es que los telefonos moviles no generan imagenes de buena calidad a bajos niveles de iluminacion (debido, por ejemplo, al ruido de disparo cuestionable y al ruido de lectura) ni tampoco a niveles elevados de iluminacion debido, por ejemplo, a la incapacidad para disminuir de forma apropiada los tiempos de integracion creando de este modo problemas de sobre-saturacion. Las camaras de los telefonos moviles tambien pueden exhibir escasa profundidad de campo y menor nitidez de imagen debido a las aberraciones de la lente. El documento US 6621 616 B1 divulga un elemento electrocromico que tiene una transmitancia que varla en cuanto a respuesta a una senal electrica.

Sumario de la invencion

La presente invencion va destinada a un elemento optico como se define en la reivindicacion independiente, comprendiendo el elemento optico una abertura apodizada electrocromica que tiene transmitancia de luz variable en respuesta a la magnitud de la tension electrica aplicada.

Ademas, las realizaciones preferidas de la invencion se citan en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripcion de distintas vistas de los dibujos

Diversas realizaciones no limitantes divulgadas en la presente invencion se entenderan mejor cuando se lean junto con los dibujos, donde:

La Figura 1 es un perfil de una imagen inicial de la abertura del Ejemplo en el momento 0, determinado tal y como se describe en la presente memoria;

La Figura 2 es un perfil de una imagen de la abertura del Ejemplo tras aproximadamente 1 segundo de tension aplicada;

La Figura 3 es un perfil de una imagen de la abertura del Ejemplo tras aproximadamente 4 segundos de tension aplicada;

La Figura 4 es un perfil de una imagen de la abertura del Ejemplo tras aproximadamente 18 segundos de tension aplicada;

La Figura 5 es un perfil de una imagen de la abertura del Ejemplo tras aproximadamente 110 segundos de tension aplicada;

La Figura 6 es un perfil de una imagen con ajuste de curva gaussiano aplicado a la llnea verde mostrada en la Figura 5;

La Figura 7 es un perfil de la imagen resultante cuando no esta presente abertura alguna;

La Figura 8 es un perfil de la imagen resultante cuando esta presente la abertura fija del Ejemplo Comparativo; y La Figura 9 es un perfil de una imagen con ajuste de curva gaussiano aplicado a la llnea verde mostrada en la Figura 8.

Descripcion detallada de la invencion

Tal como se usan en la presente memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas, los artlculos "un", "una" y "el", "la" incluyen referencias en plural, a menos que se limite de forma expresa e inequlvoca a una referencia.

Adicionalmente, para los fines de la presente memoria descriptiva, a menos que se indique otra cosa, se comprende que todos los numeros que expresan cantidades de ingredientes, condiciones de reaccion y otra propiedades o parametros usados en la memoria descriptiva esta modificados en todos los casos por el termino "aproximadamente". Por consiguiente, a menos que se indique otra cosa, deberla comprenderse que los parametros numericos explicados en la siguiente memoria descriptiva y reivindicaciones adjuntas son aproximaciones. Muy al final, cada parametro numerico deberla interpretarse al menos a la luz de los dlgitos significativos indicados y mediante la aplicacion de tecnicas de redondeo habituales.

Todos los intervalos numericos de la presente memoria incluyen valores numericos e intervalos de todos los valores numericos con los intervalos citados. Ademas, aunque los intervalos numericos y parametros que exponen el alcance amplio de la invencion son aproximaciones, tal como se comenta en la presente memoria, los valores numericos expuestos en la seccion de Ejemplos se presentan con la mayor precision posible. Deberla entenderse, sin embargo, que dichos valores numericos contienen de forma inherente ciertos errores resultantes del equipo de medicion y/o de la tecnica de medicion.

La presente divulgacion describe varias caracterlsticas diferentes y aspectos de la invencion con referencia a varias realizaciones a modo de ejemplo. Se entiende, sin embargo, que la invencion engloba numerosas realizaciones alternativas, con tal de que estas realizaciones se encuentren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Las realizaciones alternativas pueden lograrse por medio de la combinacion de cualesquiera caracterlsticas, aspectos y realizaciones diferentes descritos en la presente memoria y cualquier combinacion que el experto en la tecnica encontrarla util.

Tal como se ha mencionado anteriormente, la presente invencion proporciona un elemento optico como se define en la reivindicacion independiente, comprendiendo el elemento optico una abertura apodizada electrocromica que tiene transmitancia de luz variable en respuesta a la magnitud de una tension electrica aplicada. La abertura apodizada comprende entre otros:

(i) un primer sustrato que tiene una superficie externa y una superficie interna plana,

(ii) un segundo sustrato que tiene una superficie externa y una superficie interna no plana opuesta y separada de la superficie interna plana del primer sustrato, y

(iii) un medio electrocromico dispuesto entre la superficie plana interna del primer sustrato y la superficie no plana del segundo sustrato. Cada una de la superficie interna plana del primer sustrato y la superficie interna no plana del segundo sustrato tiene una capa al menos parcial de material conductor sobre la misma. Los respectivos Indices de refraccion del segundo sustrato, y el medio electrocromico pueden ser sustancialmente iguales. Ademas, el Indice de refraccion del primer sustrato (i) es sustancialmente el mismo que los Indices de refraccion del segundo sustrato (ii) y el medio electrocromico (iii). En el elemento optico de la presente invencion, una region central de la abertura apodizada define una "region pupilar" en la que la cantidad de medio electrocromico es significativamente menor que la presente en el resto de la abertura apodizada. Esto sirve para minimizar (o eliminar de manera conjunta) la coloracion en esta region pupilar. Se ha encontrado que la abertura electrocromica de la presente invencion ofrece varias ventajas con respecto a las previamente conocidas, y, en particular, aquellas en las que los sustratos opuestos son convexos, o ambos sustratos opuestos son concavos. La abertura apodizada electrocromica de la presente invencion ofrece menos complejidad de diseno (por ejemplo, la alineacion de las dos superficies internas de los sustratos opuestos no es crltica) y, con ello, menos complejidad en la fabricacion de la abertura apodizada.

El primer sustrato (i) y el segundo sustrato (ii) pueden estar compuestos por materiales iguales o diferentes. Por ejemplo, el primer y segundo sustratos pueden comprender vidrio, tal como sllice pirogena o cuarzo fundido, o materiales de sustrato polimerico. El primer sustrato (i) puede comprender vidrio, y el segundo sustrato puede comprender un material de sustrato polimerico o viceversa. Asimismo, el primer sustrato (i) puede comprender vidrio, y el segundo sustrato (ii) puede comprender vidrio. Como alternativa, el primer sustrato (i) puede comprender un material de sustrato polimerico y el segundo sustrato (ii) puede comprender un material de sustrato polimerico. Los sustratos de vidrio apropiados pueden incluir pero sin limitacion cualquiera de los ampliamente conocidos (por ejemplo, sllice fundida y cuarzo fundido como se ha mencionado anteriormente) y pueden incluir los que tienen un Indice de refraccion de 1,40 o mas, o 1,45 o mas, tal como 1,50 o mas, o 1,65 o mas. En una realizacion particular de la presente invencion, el sustrato (i) y/o el sustrato (ii) pueden comprender un vidrio que tiene un Indice de refraccion de 1,40 a 1,75.

Los sustratos polimericos pueden incluir sin limitacion policarbonato, poliestireno, poliuretano, poliuretano (urea), poliester, poliacrilato, polimetacrilato, olefina poli(dclica), poliepoxidos, copolimeros o mezclas de cualquiera de los anteriores. Los sustratos polimericos pueden comprender una combinacion de cualquiera de los sustratos anteriores, por ejemplo, en forma de un laminado de multicapa. Los sustratos polimericos se pueden formar a traves de cualquier medio de fabricacion conocido en la tecnica tal como por medio de colada o moldeo, por ejemplo, tecnicas de moldeo por inyeccion. En una realizacion particular de la presente invencion, el sustrato polimerico comprende policarbonatos, olefinas poli(dclicas), poliestirenos, poliuretanos, polimetacrilatos, copolimeros de cualquiera de los materiales anteriores, o mezclas de cualesquiera de los anteriores. Normalmente, ambos sustratos (i) y (ii) son transparentes (es decir, opticamente transparentes), no obstante para algunas aplicaciones uno o ambos se pueden someter a tincion o por el contrario se pueden colorear. Como se usa en la presente memoria, "transparente" hace referencia a un sustrato que tiene transmitancia luminosa de al menos un 70 por ciento, tal como al menos un 80 por ciento, o al menos un 85 por ciento. Los sustratos polimericos apropiados pueden incluir sin limitacion los que tienen un indice de refraccion que varia de 1,30 a 1,75, tal como de 1,35 a 1,70.

Tal como se ha mencionado anteriormente, el primer sustrato (i) tiene una superficie externa y una superficie interna plana, y el segundo sustrato (ii) tiene una superficie externa y una superficie interna no plana opuesta a la superficie interna plana del primer sustrato. La superficie interna no plana del segundo sustrato (ii) normalmente es convexa pero puede tener un topografia superficial no plana diferente cuando se desea, por ejemplo una topografia esferica, parabolica o hiperbolica. En una realizacion particular, el segundo sustrato (ii) (que tiene una superficie interna no plana) puede comprender un sustrato plano que tiene una esfera parcial o semiesfera del mismo material o de un material diferente fijado a la superficie interna, formando de este modo una superficie interna convexa. Dicha configuracion de esfera parcial o semi-esfera se puede formar, por ejemplo, proporcionando un material de resina epoxi o acrilico apto para curado UV sobre una superficie plana de un sustrato de vidrio o polimerico. Esta configuracion proporciona flexibilidad para que el indice de refraccion coincida con el de los sustratos y el medio electrocromico dispuesto entre los mismos como se ha comentado con anterioridad.

Como alternativa, el segundo sustrato (ii) puede ser una pieza unitaria que tiene una superficie interna convexa compuesta por cualquiera de los materiales de sustrato anteriormente mencionados. En cualquier caso, la curvatura de la superficie interna convexa del segundo sustrato (ii) se escoge de forma que se consiga la maxima apodizacion de la abertura.

Al menos una superficie externa del primer sustrato (ii) y la superficie externa del segundo sustrato (ii) pueden ser sustancialmente planas, es decir, al menos uno de las respectivas superficies externas puede estar esencialmente libre de cualquier distorsion de frente de onda.

Como se ha mencionado anteriormente, cada una de las superficies interna plana del primer y sustrato (i) y la superficie interna no plana del sustrato (ii) tiene una capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la misma. El material conductor puede estar seleccionado entre los que se conocen ampliamente en el campo de los dispositivos electrocromicos. Para los fines de la presente invencion, el material conductor normalmente comprende un material conductor transparente seleccionado entre nanotubos de carbono, oro, oxido de estano, oxido de estano dopado con fluor, oxido de estano e indio y/o uno o mas polimeros conductores. Los ejemplos no limitantes de polimeros conductores apropiados pueden incluir poli(acetileno), poli(pirrol), poli(tiofeno), poli(anilina), poli(fluoreno), poli(pirideno), poli(indol), poli(carbazol), poli(azina), poli(quinona), poli(3-alquiltiofeno), politetratiafulvaleno, polinaftaleno, poli(sulfuro de p-fenileno) y/o poli(para-fenilen vinileno). Para una discusion detallada de los polimeros conductores apropiados, vease Handbook of Conducting Polymers, 2a ed., Rev, Marcel Dekker, Inc., Nueva York 1998. En el elemento optico de la presente invencion, la una capa al menos parcial de material conductor transparente sobre las respectivas superficies internas del primer sustrato (i) y el segundo sustrato (ii) proporciona una conductividad superficial que varia de 1 a 1000 ohmios/cuadrado, por ejemplo, de 1 a 500 ohmios/cuadrado, tal como de 1 a 100 ohmios/cuadrado o de 3 a 80 ohmios/cuadrado, o de 5 a 50 ohmios/cuadrado.

En una realizacion particular de la presente invencion, la capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la superficie interna no plana del segundo sustrato (ii) se opone y esta separada de la capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la superficie plana interna del primer sustrato (i). La distancia de separacion entre ellos depende de un numero de factores, incluyendo pero sin limitarse a la concentracion del medio electrocromico y la topografia de la superficie interna del segundo sustrato (ii). Teniendo en cuenta dichos factores, la distancia de separacion se escoge de forma que se minimice o elimine de forma conjunta la coloracion del medio electrocromico dentro de la region pupilar de la abertura apodizada. El material conductor transparente sobre al menos una de la superficie interna del primer sustrato (i) y la superficie interna del segundo sustrato (ii) se aisla electricamente en la region pupilar. Por la expresion "aislado electricamente" en la region pupilar se entiende que el material conductor transparente dentro de la region pupilar sobre la superficie interna del primer sustrato (i) se aisla (por ejemplo, como se ha descrito anteriormente) de la comunicacion electrica con el material conductor transparente del segundo sustrato (ii) o viceversa. Esto permite el contacto directo entre (es decir, sin espaciado entre las respectivas superficies internas) las respectivas superficies internas de los sustratos (i) y (ii) sin que tenga lugar un corto circuito.

Se contempla que una o ambas superficies internas respectivas del primer sustrato (i) y el segundo sustrato (ii) pueden estar esencialmente libres del material conductor transparente en la region pupilar de la abertura apodizada. Esta configuracion proporciona una abertura apodizada en la que no existe espaciado entre los sustratos primero y segundos dentro de la region pupilar (sin crear un corto circuito) y, de este modo, no existe coloracion en la region pupilar. La abertura apodizada que esta esencialmente libre de material conductor transparente en la region pupilar se puede lograr por medio de enmascarado simple de la region pupilar de una o ambas superficies internas respectivas de los sustratos (i) y/o (ii), aplicando posteriormente el material conductor transparente a la(s) superficie(s) interna y posteriormente retirando la mascara para proporcionar una region pupilar libre de material conductor transparente.

Como alternativa, el material conductor transparente de la region pupilar de una o ambas superficies internas respectivas se puede retirar al menos de forma parcial, por ejemplo, por medio de tecnicas de ablacion por laser. En una realizacion, el material conductor transparente sobre la parte central de la region pupilar de la superficie interna del primer sustrato (i) y/o la superficie interna del segundo sustrato (ii) se puede aislar de la parte restante del material conductor transparente sobre esta superficie interna retirando una llnea fina del material conductor alrededor de la parte central usando tecnicas de ablacion por laser (es decir, creando una "isla" de material conductor separado de la capa restante de material conductor sobre esa superficie interna). Esto permite el contacto directo de las respectivas superficies internas de los dos sustratos (es decir, sin espaciado entre las dos) sin que tenga lugar un corto circuito.

Asimismo, el material conductor transparente sobre la parte central de la region pupilar de la superficie interna del primer sustrato (i) y/o la superficie interna del segundo sustrato (ii) se puede aislar de la parte restante del material conductor transparente sobre esta superficie interna aplicando un material de revestimiento organico o inorganico no conductor (incluyendo cualquiera de los conocidos en la tecnica) sobre la parte central de la region pupilar (es decir, creando una "isla" de material no conductor sobre el material conductor de esa superficie interna). Esto permite el contacto directo de las respectivas superficies internas de los dos sustratos (es decir, sin espaciado entre las dos) sin que tenga lugar un corto circuito.

En una realizacion particular de la presente invencion, la superficie interna no plana del segundo sustrato (ii) esta esencialmente libre de material conductor transparente en la region pupilar. En esta realizacion alternativa, la region pupilar de la superficie interna del segundo sustrato (ii) que esta esencialmente libre del material conductor transparente puede estar en contacto directo con el material conductor transparente sobre la superficie interna plana del primer sustrato (i), con la condicion de que el material conductor que esta presente sobre la superficie interna del segundo sustrato (ii) fuera de la region pupilar no entre en contacto con el material conductor sobre la superficie interna del primer sustrato (i).

Se dispone un medio electrocromico (iii) entre la capa conductora sobre la superficie interna plana del primer sustrato (i) y la capa conductora sobre la superficie interna no plana del segundo sustrato (ii). El medio electrocromico (iii) puede comprender cualesquiera materiales electrocromicos conocidos en la tecnica, y puede adoptar cualquier forma (por ejemplo, en forma de un llquido, un gel o un material polimerico). Por ejemplo, el medio electrocromico (iii) puede estar en forma de medio electrocromico en fase de disolvente. Para los fines de la presente invencion, se pretende que las expresiones "medio electrocromico en fase de disolvente" o "medio electrocromico en fase de disolucion" incluyan medios electrocromicos en forma de un llquido as! como un gel. En una realizacion particular de la presente invencion, el medio electrocromico comprende un medio electrocromico en fase de disolvente en forma de un llquido. El medio electrocromico incluye al menos un compuesto electrocromico o colorante, que varla de color u oscuridad en respuesta a la tension aplicada. Normalmente, el medio electrocromico usado en el elemento optico de la presente invencion incluye materiales anodicos y catodicos electroactivos. En el medio electrocromico en fase de disolucion, el(los) compuesto(s)/colorante(s) electrocromico(s) esta(n) presente(s) en una disolucion en un electrolito ionicamente conductor. El material permanece en disolucion cuando se reduce u oxida por via electroqulmica.

En general, el medio electrocromico en fase de disolvente contiene al menos un colorante electroactivo anodico, al menos un colorante electroactivo catodico, y una pequena cantidad de sale(s) que es(son) soluble(s) en un disolvente apropiado. Cuando se aplica una tension DC a traves de dos capas conductoras transparentes respectivas (normalmente preparadas por medio de un material de bajo K, por ejemplo, un miembro de sellado o junta), los colorantes anodicos se oxidan electroqulmicamente en la superficie del anodo y los colorantes catodicos se reducen electroqulmicamente en la superficie del catodo. La formacion de color se logra cuando el coeficiente de extincion molar del colorante anodico y/o colorante catodico en el medio electrocromico de fase de disolvente, cambian con sus reacciones electroqulmicas. En general, al menos uno de los colorantes experimenta un aumento significativo del coeficiente de extincion a una longitud de onda dentro del intervalo visible. Estas especies coloreadas se encuentran libres de difusion a partir de los electrodos (es decir, las respectivas capas conductoras transparentes) y se reunen una con la otra en el volumen del medio electrocromico. Tiene lugar una reaccion redox entre dos colorantes electroqulmicamente modificados para regenerar sus respectivos estados originales (es decir, los estados blanqueado o no coloreado). La coloracion final de la abertura apodizada es el resultado de un equilibrio entre la reaccion electroqulmica en las superficies del electrodo (es decir, las respectivas superficies de las capas conductoras transparentes) y una reaccion redox controlada en el volumen del medio electrocromico de fase de disolvente. En dicha "celula de auto-eliminacion", se requiere una corriente a una tension aplicada concreta para mantener la abertura apodizada en estado coloreado. Sin la tension aplicada, la celula vuelve finalmente a su estado blanqueado original.

No obstante lo anterior, la coloracion electrocromica dentro de la abertura apodizada electrocromica se puede mejorar por medio de la aplicacion de una evolucion de pulsos de tension. Los pulsos se pueden aplicar bien mediante pulsos de tension de encendido y apagado, o mediante pulsos entre dos tensiones aplicadas diferentes, y/o mediante pulsos para invertir la polaridad con el fin de invertir la direccion de flujo de corriente. La coloracion y la decoloracion se puede ver afectadas por medio del ajuste (ya sea individualmente o en cualquier combination) de la amplitud de los pulsos de tension aplicada (ya sea en la direccion positiva o negativa), el tiempo del pulso y/o la frecuencia del pulso.

Ademas, se contempla que la abertura apodizada se puede estructurar para acomodar el calor resistivo de la abertura apodizada, por ejemplo, a traves del uso de una explosion intensa de la potencia de la baterla por medio de una o ambas capas conductoras transparentes en el plano (y no a traves del medio electrocromico). El calentamiento de la abertura no solo sirve para aumentar la cinetica de coloracion del medio electrocromico, sino tambien para aumentar la velocidad de decoloracion de nuevo hasta el estado blanqueado ("velocidad de decoloracion").

El medio electrocromico empleado en el elemento optico de la presente invention puede comprender cualesquiera compuestos electrocromicos conocidos en la tecnica, incluyendo, por ejemplo, compuestos de fenazina, tales como compuestos de dihidro-fenazina y/o compuestos de dipiridinio (es decir, viologeno). Los ejemplos no limitantes apropiados de dichos compuestos de fenazina y su preparation pueden incluir los descritos en el documento U.S.

6.020.987, en la columna 31, renglon 43, columna 34, renglon 7, y en el documento de Estados Unidos N.° 4.902.108 en la columna 13, renglon 49 a columna 15, renglon 42. Los ejemplos no limitantes apropiados de dichos compuestos de viologeno incluyen los descritos en el documento U.S. 6.020.987, en la columna 34, renglones 8-55. Vease tambien, Electrochromism and Electrochromic Devices, Monk et al., Cambridge University Press 2007, Capltulo 11, pag. 341-373. Los ejemplos especlficos de colorantes anodicos apropiados pueden incluir pero sin limitation 5,10-dihidro-5,10-dimetilfenaceno, N,N,N,N'-tetrametil-1,4-fenilendiamina, 10-metilfenotiazina, 10-etilfenotiazina, tetratiafulvaleno, ferroceno y sus derivados, y/o triarilaminas y derivados de los mismos. Los ejemplos especlficos de colorantes electrocromicos catodicos apropiados pueden incluir pero sin limitacion difluoroborato de 1, 1 -difenil-4,4-bipiridinio, difluoroborato de 1,1 '-di(n-heptil)-4,4'bipi ridinio, difluoroborato de 1, 1 '-dibencil-4,4' bipiridinio y/o difluoroborato de 1,1 '-di(n-propilfenil)-4,4'-bipi ridinio.

Ademas, el medio electrocromico tambien puede incluir otros materiales tales como disolventes (por ejemplo disolventes polares aproticos), absorbedores de luz, estabilizadores de luz, estabilizadores termicos, antioxidantes, espesantes o modificadores de viscosidad (por ejemplo, polivinilpirrolidona) y gel independiente, incluyendo matrices polimericas. El medio electrocromico puede incluir un disolvente que comprende carbonato de propileno, benzonitrilo, fenoxiacetonitrilo, difenil acetonitrilo, sulfolano, sulfolato y/o fosforamida. Otros disolventes utiles pueden incluir, pero sin limitacion, esteres fosforicos tales como fosfato de tricresilo, fosfato de cresilo y similares, amidas tales como N,N-di-metilformamida, metilpropionamida, N-metilpirrolidona, hexametilfosfonamida, dietilformamida, tetrametilurea y similares, nitrilos tales como acetonitrilo, sulfoxidos tales como dimetilsulfoxido, esteres tales como acetato de etilo, acetato de butilo, ftalato de dioctilo y similares, carbonatos tales como carbonato de propileno, carbonato de etileno y similares, lactonas tales como gamma-butirolactona, cetonas tales como metil etil cetona, metil isobutil cetona y similares. Cualquiera de los disolventes anteriormente mencionados se puede usar de forma individual o en cualquier combinacion. La viscosidad del disolvente puede afectar a la velocidad de respuesta de la coloracion electrocromica. Por tanto, cuando se necesitan velocidades de respuesta elevadas, normalmente se usan disolventes de baja viscosidad.

Adicionalmente, el medio electrocromico de fase de disolucion puede comprender un electrolito disuelto, por ejemplo, tetrafluoroborato de tetrabutilamonio y/o bromuro de tetrabutilamonio para proporcionar conductividad ionica a la disolucion. Los materiales de electrolito apropiados para esta finalidad se conocen bien en la tecnica.

Tal como se ha mencionado anteriormente, en el elemento optico de la presente invencion, los respectivos Indices de refraction del segundo sustrato (ii), y el medio electrocromico (iii) pueden ser sustancialmente iguales. Por Indices de refraccion "sustancialmente iguales" se hace referencia a que la diferencia entre los Indices de refraccion respectivos de cada uno del segundo sustrato (ii), y el medio electrocromico (iii) no es mayor de /- 0,005, por ejemplo no mayor de /- 0,004 o no mayor de /- 0,003 o no mayor de /- 0,002. Por tanto, el segundo sustrato (ii) y la composition del medio electrocromico (iii) estan seleccionados de forma que sus respectivos Indices de refraccion de (ii) y (iii) sean sustancialmente iguales. Ademas, los respectivos Indices de refraccion del primer sustrato (i), el segundo sustrato (ii) y el medio electrocromico (iii) pueden ser sustancialmente iguales. Dicha "coincidencia" de los Indices de refraccion de (ii) y (iii), y cuando se desee (i), proporciona un elemento optico que tiene excelentes calidades opticas.

Deberla apreciarse que si las diferencias entre los respectivos Indices de refraccion del sustrato (ii) y el medio electrocromico (iii), y, cuando se desee, el primer sustrato (i), son mayores que los valores comentados anteriormente, por ejemplo, una diferencia de aproximadamente /- 0,01, o una diferencia de aproximadamente +/0,1, las opticas del dispositivo optico en el que se emplea la abertura apodizada, (por ejemplo, una camara de un telefono movil) se podrian modificar para ajustar esta falta de coincidencia de indice de refraccion. De forma similar, en algunos casos puede ocurrir que resulte deseable la "coincidencia" de los indices de refraccion de (ii) y (iii), y cuando se desee (i), como se ha analizado anteriormente. En dichos casos, la potencia optica del elemento optico se puede mantener por medio del ajuste de los diversos componentes del propio elemento optico, y/o mediante el ajuste de uno o mas de los componentes del dispositivo en el cual se emplea el elemento optico. Por ejemplo, cuando se usa la abertura apodizada en una camara de telefono movil, se puede usar la abertura apodizada junto con una lente de camara que tenga una potencia particular. Asimismo, se puede introducir potencia en uno o ambos sustratos de la propia abertura apodizada. La propia abertura apodizada se puede usar como lente para equilibrar las formas respectivas y los indices de refraccion del primer y segundo sustratos, asi como mediante el ajuste del medio electrocromico.

En el elemento optico de la presente invencion, la abertura apodizada electrocromica puede comprender ademas al menos un miembro de sellado (iv) alrededor del perimetro externo de la abertura apodizada y en contacto con el primer sustrato (i), el segundo sustrato (ii), y el medio electrocromico (iii) para proteger y contener el medio electrocromico entre las capas conductoras transparentes sobre las respectivas superficies internas del primer y segundo sustratos. Dicho miembro de sellado deberia estar compuesto por un material que tenga buena adhesion al vidrio y/o materiales de sustrato polimericos, y a las capas conductoras. Ademas, el miembro de sellado deberia exhibir baja permeabilidad frente a oxigeno, vapor de humedad u otros gases, y no deberia interaccionar con o contaminar el medio electrocromico al que hace referencia el contacto o la presencia. Los materiales apropiados para su uso como miembro de sellado incluyen, pero sin limitacion resinas de sellado organicas para curado UV y termoplasticas o termoestables tales como cualquiera de las conocidas para su uso en dispositivos de cristal liquido. (Veanse, por ejemplo, las Patentes de Estados Unidos numeros 4.297.401, 4.418.102, 4.695.490, 5.596.023 y 5.596.024.) Los materiales apropiados para su uso como miembro de sellado de perimetro son materiales de bajo K como se ha mencionado con anterioridad. Diversos ejemplos no limitantes de materiales de sellado apropiados pueden incluir los basados en epoxi, poliolefina (tal como polipropileno, polietileno, copolimeros y mezclas de los mismos), siliconas, poliesteres, poliamidas y/o resinas de poliuretano. Cualquiera de los materiales anteriormente mencionados se pueden modificar con silano para mejorar la union de los mismos a los materiales del sustrato, por ejemplo de vidrio. Los adhesivos apropiados se pueden usar cuando resulte apropiado para adherir el miembro de sellado a los sustratos (i) y (ii).

Ademas, deberia apreciarse que uno o mas adhesivos tales como cualquiera de los conocidos en la tecnica, pueden constituir el miembro de sellado. Los adhesivos apropiados para la finalidad pueden incluir, sin limitacion, adhesivos basados en resinas organicas de curado UV, termoestables y termoplasticas. Los adhesivos apropiados pueden incluir, por ejemplo, los basados en epoxi, poliolefina (tal como polipropileno, polietileno, copolimeros y mezclas de los mismos), siliconas, poliesteres, poliamidas y/o resinas de poliuretano. Tambien se contempla el uso de los materiales de vidrio de soldadura tales como los descritos en http://www.us.schott.com/epackaging/english/glass/technical_powder/solder.html.

Obviamente, se deberia evitar cualquier contacto fisico entre las respectivas capas conductoras transparentes proporcionadas sobre la superficie interna del sustrato (i) y sobre la superficie interna del sustrato (ii) (que sirve como electrodo) con el fin de evitar el cortocircuito (es decir, corto circuito) durante la operacion de la abertura apodizada. Por tanto, en realizaciones particulares de la presente invencion, las capas conductoras transparentes respectivas se deberian separar una de otras. El propio miembro de sellado anteriormente mencionado puede servir como espaciador, y/o se pueden usar miembros de elemento optico separado compuesto por materiales aislantes como espaciadores para mantener la separacion fisica de las respectivas capas conductoras transparentes.

Como se usa en la presente memoria, el termino "apodizado" y los terminos relacionados (por ejemplo, apodizar, apodizacion, etc.) hacen referencia a una abertura, que tiene un transicion suave y gradual a lo largo de su radio a partir del porcentaje mayor de luz transmitida (por ejemplo, en el centro de la abertura) hasta el porcentaje menor de luz transmitida (por ejemplo en los bordes de la abertura). Una abertura completamente apodizada seria una para la cual la transmitancia de luz (T) vane a lo largo de su radio (x) como una curva gaussiana (es decir, T=exp(ax2). Cuando se emplea como elemento optico, por ejemplo, como iris de camara, la abertura apodizada electrocromica de la presente invencion simula la pupila del ojo humano ya que facilita la "dilatacion" automatica y la "contraction". A medida que aumenta la energia de excitation, la abertura se contrae para reducir la cantidad de luz que penetra a traves de la lente. La contraccion de la abertura permitida por medio de la presente invencion modifica (es decir, aumenta) el numero-f eficaz del sistema de lente y, por tanto, aumenta su profundidad de campo. De forma similar, a medida que disminuye la energia de excitacion, la abertura se dilata para aumentar la cantidad de luz que penetra a traves de la lente. A medida que la abertura se vuelve completamente transparente, la abertura completa esta limitada unicamente por la interruption mecanica de la lente (asumiendo que no existen otros elementos de sistema que sirvan como factores limitantes). Por tanto, la abertura apodizada se caracteriza por una curva de transmitancia radial gaussiana. El espesor del medio electrocromico aumenta a lo largo del radio de la abertura apodizada y varia con la superficie interna no plana (por ejemplo, convexa) del segundo sustrato.

En general, las capas al menos parciales de material conductor transparente sobre la superficie del primer sustrato (i) y la superficie interna del segundo sustrato (ii) sirven como contra-electrodos conductores en comunicacion electrica con un controlador que se opera para optimizar la abertura electrocromica por medio de la aplicacion de una tension electrica la misma. La magnitud de la tension electrica aplicada varia en respuesta a las condiciones de luz tal y como viene determinado, por ejemplo, por medio de un foto sensor, tal como un sensor de imagenes CMOS de un modulo tipico de camara de un telefono movil. Tal como se ha mencionado anteriormente, la presente invencion proporciona una abertura apodizada que se "abre" para permitir el paso de una mayor cantidad de luz a traves de la misma en condiciones de baja iluminacion (es decir, cuando el medio electrocromico pierde energia por medio de la reduction o elimination de la tension aplicada); y que se "cierra" para atenuar o bloquear una parte de la luz cuando las condiciones son de mayor intensidad de luz (es decir, cuando el medio electrocromico capta energia por medio de la aplicacion de una tension). El medio electrocromico proporciona de este modo una abertura apodizada que tiene una transition suave y gradual a lo largo de su radio desde el porcentaje mas elevado de luz transmitida (por ejemplo, en el centro de la abertura en la region pupilar) hasta el porcentaje mas bajo de luz transmitida (por ejemplo, en los bordes de la abertura) con el fin de proporcionar una mayor resolution y un enfoque global, por ejemplo por medio de una lente y un sensor. El medio electrocromico puede ganar o perder energia de forma automatica y puede variar de forma continua en respuesta a cambios en las condiciones de iluminacion detectadas que rodean al sensor de matriz de imagenes, proporcionando de este modo una iluminacion mejorada del sensor en condiciones de baja intensidad de luz al tiempo que un enfoque mejorado y mayor control de las aberraciones de la lente en condiciones de alta intensidad de luz.

En una realization particular, la presente invencion hace referencia a un elemento optico compuesto por una abertura apodizada electrocromica que tiene una transmitancia de luz variable en respuesta a la magnitud de una tension electrica aplicada, comprendiendo la abertura apodizada: (i) un primer sustrato que tiene una superficie externa y una superficie interna plana, y (ii) un segundo sustrato que tiene una superficie externa y una superficie interna convexa opuesta y separada de la superficie interna plana del primer sustrato para formar una cavidad entre ellas, donde cada una de las superficie interna plana y la superficie interna convexa tiene una capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la misma, comprendiendo el material conductor, por ejemplo, oxido de indio y estano; y (iii) un medio electrocromico dispuesto dentro de la cavidad. Los indices de refraction del segundo sustrato, y el medio electrocromico pueden diferir en no mas de /- 0,003. En esta realizacion, la abertura apodizada electrocromica puede comprender ademas un miembro de sellado (iv) que comprende los materiales de miembro de sellado anteriormente mencionado alrededor del perimetro externo de la abertura apodizada y en contacto con el primer sustrato (i), el segundo sustrato (ii) y el medio electrocromico (iii). Se puede usar un adhesivo apropiado para fijar el miembro de sellado a los sustratos (i) y (ii), o el propio adhesivo puede servir como miembro de sellado. Los indices de refraccion de (i), (ii) y (iii) pueden diferir en no mas de /- 0,003. Ademas, al menos una superficie externa de (i) y la superficie externa de (ii) son sustancialmente planas.

La abertura apodizada electrocromica de la presente invencion normalmente se implementa junto con un sensor de matriz de formation de imagenes pixelado, tal como un chip CCD o CMOS. Sin embargo, la abertura apodizada electrocromica se puede implementar junto con otros tipos de sensores, y se puede implementar con o sin un filtro de color o proceso asociado al sensor, sin que ello afecte al alcance de la presente invencion.

En cualquier(cualesquiera) elemento(s) de la presente invencion, las respectivas superficies externas del primer y segundo sustratos de la abertura apodizada puede estar revestida al menos parcialmente con al menos un revestimiento escogido entre revestimientos protectores, tales como revestimientos duros y/o revestimientos resistentes a la abrasion, revestimientos anti-reflectantes ("AR"), revestimientos anti-formation de niebla, revestimientos de barrera frente a oxigeno y/o revestimientos de absorcion de infra-rojos (IR) y/o revestimientos reflectantes de IR, y/o revestimientos reflectantes convencionales conectados a al menos una parte de la superficie externa de uno o ambos sustratos. Notese que los revestimientos pueden, pero no necesariamente, abarcar toda la superficie externa. Los ejemplos no limitantes apropiados de revestimientos AR pueden incluir un revestimiento de monocapa o revestimiento de multicapa de oxidos metalicos, fluoruros metalicos u otros materiales, que se pueden depositar sobre la superficie(s) del(de los) sustrato(s) y/o (ii) o, alternativamente sobre peliculas auto-portantes que se aplican a la(s) superficie(s) externa(s) del sustrato, a traves de un medio de aplicacion tal como deposition de vacio y tecnicas de metalizado por bombardeo como se conocen bien en la tecnica. Los ejemplos no limitantes apropiados de revestimientos reflectantes IR pueden incluir capas metalicas muy finas parcialmente transparentes tales como NiCr y/o capas de oro aplicadas, por ejemplo, por medio de metodos de metalizado de PVD. Dichos materiales y medios de aplicacion se encuentran disponibles en Creavac akuumbeschechtung GmbH of Dresden, Alemania. Los ejemplos apropiados de revestimientos reflectantes IR (por ejemplo, Oro Laser y Negro Laser) tambien se encuentran disponibles en Epner Technology, Inc. Tambien, los revestimientos reflectantes IR apropiados pueden incluir los revestimientos basados en plata disponibles con el nombre comercial de AgHTTM y el revestimiento basado en oro disponible con el nombre comercial de AuARE™, de CPFilms Inc. de Canoga Park, CA. Los ejemplos no limitantes apropiados de revestimientos de absorcion IR son revestimientos que comprenden materiales de colorante de absorcion IR, por ejemplo, los que son fotoquimicamente estables en condiciones de luz ambiental, y que absorben luz dentro de la region de IR proximo del espectro, por ejemplo, perclorato de 5,5'-dicloro-11 -difenilamino-3,3'-dietil-10,12-etilentiatricarbocianina (que proporciona una absorcion de IR maxima a aproximadamente 830 nm); dihidroxido de 2,4 di-3-guaiazulenil-1,3-dihidroxiciclobutendiilio, bis(sal interna) (que proporciona una absorcion IR maxima a aproximadamente 780 a aproximadamente 800 nm); y tetrafluoroborato de 1 -butil-2-[2-[3[( 1 -butil-6-clorobenz[cd]indol-2( 1 H)-iliden)etiliden]-2-cloro-5-metil-1-ciclohexen-1 -il]etenil]-6-clorobenz[cd]indolio (que proporciona un bloqueo IR maximo a aproximadamente 900 a aproximadamente 1000 nm).

Tambien se pueden emplear revestimientos de transicion. Tal y como se usa en la presente memoria, la expresion "revestimiento de transicion" significa un revestimiento que contribuye a crear un gradiente de propiedades entre los dos revestimientos. Por ejemplo, aunque de manera no limitante en el presente documento, el revestimiento de transicion puede contribuir a crear un gradiente de dureza entre un revestimiento relativamente duro y un revestimiento relativamente blando. Los ejemplos de revestimientos de transicion incluyen pellculas finas basadas en acrilato curadas por radiacion.

Los ejemplos apropiados de revestimientos protectores pueden incluir, pero sin limitacion, revestimientos resistentes a la abrasion que comprenden organo silanos, revestimientos resistentes a la abrasion que comprenden pellculas finas basadas en acrilato curadas por radiacion, revestimientos resistentes a la abrasion basadas en materiales inorganicos tales como sllice, titania y/o circonia, revestimientos resistentes a la abrasion organicos del tipo que son revestimientos de barrera frente a oxlgeno apto para curado por luz ultravioleta, revestimientos de proteccion UV y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, el revestimiento protector puede comprender un primer revestimiento de una pellcula fina basada en acrilato curada por radiacion y un segundo revestimiento que comprende un organo silano. Los ejemplos de productos de revestimientos protectores comerciales incluyen revestimientos de SILVUE® 124 y HI-GARD®, disponibles en SDC Coatings, Inc. y PPG Industries, Inc., respectivamente.

Diversas realizaciones divulgadas en la presente memoria se ilustraran ahora en los siguientes ejemplos.

Ejemplos

La Seccion I describe la preparacion de una disolucion electrocromica y una coincidencia del Indice de la disolucion y la lente. La Seccion II describe la fabricacion del iris electrocromico. La Seccion III describe los metodos usados para evaluar el iris electrocromico de la presente invencion y un Ejemplo Comparativo de abertura fija. La Seccion IV describe los resultados de formation de imagenes para el Ejemplo y Ejemplo Comparativo presentados en las Figuras 1-9.

Seccion I - Preparacion de Disoluciones Electrocromicas

Parte A - Preparacion de tetrafluoroborato de viologeno de n-heptilo

Se llevo a cabo la preparacion de tetrafluoroborato de viologeno de n-heptilo en dos etapas. Se adquirieron los siguientes materiales en Aldrich sin purification: bromuro de n-heptilo, 99 % (629-04-9), 4,4'-bipiridina (553-26-4) 98 %, acetonitrilo (75-05-08), tetrafluoroborato de sodio (13755-29-8) y tetrafluoroborato de tetrabutilamonio (429-42-5). Etapa 1 - Preparacion de Dibromuros

A un matraz de fondo redondo de tres bocas de 1.000 ml se anadio acetonitrilo (200 ml), 4,4'-dipiridina (0,08 moles, 12,5 g) y bromuro de n-heptilo (0,25 moles, 45,23 g) y se agito la disolucion con un agitador mecanico. Se calento la disolucion amarilla transparente resultante hasta ebullition durante aproximadamente un intervalo de 30 minutos. Trascurridas aproximadamente 2 horas y 30 minutos, la disolucion se volvio mas oscura y se formo un precipitado amarillo. Se coloco la disolucion a reflujo a 80 °C durante aproximadamente 16 horas y a continuation se enfrio a temperatura ambiente. Se separo el precipitado amarillo por medio de filtration, se lavo con acetonitrilo nuevo y se seco al aire dando lugar a 26,5 g de producto. Se uso el producto recuperado en la Etapa 2 sin purificacion adicional. Etapa 2 - Purificacion/Intercambio de Sal

Se disolvio tetrafluoroborato de sodio (0,22 moles, 24,15 g) en aproximadamente 700 ml de agua desionizada en un vaso de precipitados de un litro con mezcla y se anadio el producto de la Etapa 1 (0,045 moles, 23,1 g). El producto amarillo de la Etapa 1 cambio de color de forma gradual hasta blanco a temperatura ambiente. Trascurridas 2 horas de mezcla, se recupero el precipitado blando por medio de filtracion usando un embudo Buchner con papel de filtro N.° 54 para dar lugar a aproximadamente 26 g de producto. Se seco el producto recuperado a vaclo en un horno a 90 °C durante varias horas dando lugar a 21,4 g de producto. El analisis por medio de un ensayo de HPLC de % de area revelo que era un 99,9 %. El producto (10 g) se recristalizo a partir de 250 ml de agua desionizada en un vaso de precipitados de 600 ml. Se calento la suspension resultante y se volvio transparente cuando la temperatura fue de aproximadamente 90 °C. Se filtro la disolucion transparente caliente a traves de papel de filtro N.° 40 en el interior de matraces erlenmeyer de 300 ml que se calentaron en la misma placa caliente. Se permitio el enfriamiento de los filtrados resultantes hasta temperatura ambiente y se formo un precipitado cristalino. Se analizo el producto recristalizado (6,8 g) por medio de un ensayo de HPL^c de % de area que indico el 100 % sin impurezas detectables. Parte B - Preparacion de la Disolucion de Celula

Se obtuvieron los siguientes materiales en Aldrich sin purificacion: carbonato de propileno (108-32-7), benzonitrilo (100-47-0), 5,10-dihidro-5,10-dimetilfenazina (DMPZ, 15546-75-5) y polivinilpirrolidona (PVP,) con Mw tlpico = 1,3 MM (9003-39-8). se obtuvo absorbedor de luz ultravioleta TIⁿ UVⁱN® P en Ciba Geigy. Se midio el Indice de refraccion a 589 nm/20 °C a traves de un refractometro digital de ATAGO, Automatic Digital Refractometer modelo RX-7000a siguiendo los procedimientos recomendados por el fabricante en el Manual de Instrucciones N° Cat.

3262.

Etapa 1 - Preparation de Mezcla de Disolvente

Se mezclaron benzonitrilo (50,88 g) y carbonato de propileno (49,12 g) en un recipiente apropiado. El Indice de refraccion de la mezcla resultante fue de 1,4816.

Etapa 2 - Preparacion de Mezcla de Disolventes PVP al 3 %

Se disolvio polivinilpirrolidona (3 g) en el producto de la Etapa 1 (97,0 g). El Indice de refraccion de la disolucion resultante fue de 1,4819.

Etapa 3 - Preparacion de Disolucion de Reserva

En un recipiente apropiados, se anadio el producto de la Etapa 2 (20,0 g). Se anadieron tetrafluoroborato de tetrabutilamonio (0,10 M, 0,6585 g) y absorbedor de luz ultravioleta TINUVIN® P (0,0200 g) con mezcla. El Indice de refraccion de la disolucion resultante fue de 1,4821.

Etapa 4 - Preparacion de Disolucion de Celula Electrocromica (0,06 M)

Se disolvio tetrafluoroborato de viologeno de n-heptilo (0,1584 g) en el producto de la Etapa 3 (5,0 g) dando como resultado una disolucion incolora y transparente. Se anadio DMPZ (0,0631 g) a la disolucion y el color de la disolucion transparente se volvio grisaceo. El Indice de refraccion de la disolucion resultante fue de 1,4844. Parte C -Coincidencia de Indice de la Disolucion de Celula Electrocromica con la Lente Semiesferica N-FK5

Con el fin de hacer coincidir el Indice de refraccion de 1,4890 del vidrio N-FK5 (Schott) usado para la lente de iris electrocromico a una longitud de onda de 550 nm, se determino que la disolucion de celula necesitaba coincidir con un Indice de refraccion medido a 589 nm de 1,4851 ± 0,0003, basado en la curva de dispersion optica. Se determino la curva de dispersion optica usando un Acoplador de Prisma Metricon, Modelo 2010M y se calculo usando el modulo de ajuste de Cauchy del instrumento operando un soporte logico version 1,81.

El ajuste del Indice de refraccion desde 1,4844 hasta 1,4851 se llevo a cabo anadiendo una disolucion de PVP al 3 % en peso en benzonitrilo al 100 % (0,0374 g) al producto de la Etapa 4 (2,7550 g). Se agito la disolucion resultante con aproximadamente 0,5 g de perlas de tamiz molecular 4A (tamano de malla 8-12) durante aproximadamente 16 horas y se filtro a traves de un cartucho de 0,45 micrometres. El Indice de refraccion resultante a 589 nm fue de 1,4850. Dado que el Indice de refraccion obtenido estuvo dentro de ± 0,0003, no fue necesario el ajuste adicional. Section II- Fabrication del Iris Electrocromico

Se usaron los siguientes materiales: dos portaobjetos de vidrio revestidos con oxido de estano e indio que median 25 mm por 25 mm por 1,1 mm, item X-178 de Delta Technologies; dos agujas de calibre 30; una lente semiesferica preparada a partir de una lente de bola de 2,5 mm de vidrio N-FK5 obtenida en MSPT, Inc. Mountain View, CA. que se rebajo por parte de Opticfab Corp. Santa Clara, CA. hasta dar lugar a una lente semiesferica que tenia la curvatura de la lente de bola de 2,5 mm y un espesor de aproximadamente 300 micrometres; Adhesivo Epoxi de Dispositivo Medico Loctite® M-121 HP™ Hysol®; y adhesivo de vidrio de gel-429 DYMAX Light Weld®;

Sobre uno de los portaobjetos de vidrio revestido con ITO se uso un espacio rectangular que media 20 por 25 mm para ubicar los componentes usados para preparar la celula. Este espacio estaba definido por un borde en el que se coloco la aguja de calibre 30 en una esquina superior y se coloco otra aguja de calibre 30 a 5 mm del borde de la otra esquina superior. Se coloco la lente semiesferica en el centro del rectangulo de 20 por 25 mm. Se coloco otro portaobjetos de vidrio revestido con ITO sobre el rectangulo de forma que quedo expuesto un borde de 5 mm desde cada uno de los portaobjetos revestidos con ITO. El conjunto resultante se mantuvo unido con clips de carpeta en miniatura unidos en la parte superior y la parte inferior del conjunto. Se uso el adhesivo epoxi para rellenar el hueco en los dos extremos opuestos de la celula sin tocar las agujas. Se permitio el curado de la celula a temperatura ambiente durante la noche para fijar el espesor de la celula y posteriormente se retiraron las agujas. Se uso mas resina epoxi para rellenar el hueco de celula de los cuatro lados excepto una entrada de aproximadamente 0,2 mm en un borde. Posteriormente se curo la celula a 105 °C durante una hora para completar el proceso. A continuation, se coloco la celula con la entrada hacia abajo en el interior de un vaso de precipitados que contenla la disolucion de celula electrocromica con coincidencia de Indice de la Parte C y se coloco en un camara de vaclo durante 5 minutos a aproximadamente 30 pulgadas de mercurio (762 mm de Hg). Se sustituyo lentamente el vaclo por gas de nitrogeno para permitir la extraction de la disolucion de celula al interior del conjunto. Una vez rellena a vaclo la celula con el producto de la Parte C, se sello la abertura con adhesivo de vidrio DYMAX Light Weld® 429-gel y se curo por medio de exposition a luz ultravioleta en una camara DYMAX® 5000-EC durante 7 segundos. Se limpio la celula resultante con acetona y se recubrieron ambas superficies revestidas con ITO expuestas con cinta conductora de cobre (aproximadamente 6,3 mm de ancho) revestida sobre el lado unido con un adhesivo conductor para hacer las funciones de barra colectora para facilidad de conexion electrica. Se expulso la celda resultante a luz ultravioleta en la camara DYMAX® 5000-EC de nuevo durante 7 segundos. Se conectaron las barras colectoras de la celula a un suministro energetico LAMBA Modelo LLS5018. Al aumentar la tension a mas de 0,6 V hasta 1,2 V la celula se colored. Cuando disminuyo la tension por debajo de 0,6 V la celula comenzo el blanqueo hasta el aspecto original incoloro.

Seccion III - Metodos usados para evaluar el Iris Electrocromico

Se coloco el producto de la Seccion II en una fijacion de montaje aproximadamente 40 a 60 mm por debajo del objetivo de un estereomicroscopio Olympus SZH10 con aumento iluminado por una fuente de luz difusa con intensidad maxima. Se ajusto el microscopio usando un objetivo de 1,5 aumentos con ajuste de aumento en 2,5. Se ajusto la abertura del microscopio en un valor de 6. Se conecto la fijacion de montaje a una etapa que contenla un disparador manual de plastico.

Con el fin de minimizar los efectos de la iluminacion ambiental, se cubrieron los oculares del microscopio con cubiertas de plastico negro y material negro de bloqueo de luz. Tambien se enrollo el material de bloque de luz de plastico negro alrededor del area de etapa de microscopio. Las areas de barra colectora de cada lado de la celula electrocromica se unieron a un suministro energetico digital LAMBDA LLS5008 ajustado para proporcionar 1,2 voltios.

Se adquirieron imagenes usando un camara digital de color AVT Stingray 145C montada sobre el microscopio usando un conector C-Mount. Se unio la camara digital a un ordenador usando un cable FireWire 800 y una tarjeta Firewire PCI. Se adquirieron las imagenes usando un soporte logico AVTs (SmartView 1,10). Se ajusto la camara usando los siguientes ajustes: Formato = F7 Modo 0, Velocidad ISO = 400, Anchura = 1388, Longitud = 1038, Tiempo de Integracion = 140 milisegundos, Relacion elevada senal-ruido = 8 imagenes, fotogramas por segundo = 0,85 y se desconectaron las caracterlsticas de auto-ajuste, tales como equilibrado de blanco. Se adquirieron imagenes para 300 imagenes a una velocidad de 0,85 fotogramas por segundo. De las 300 imagenes, se adquirieron aproximadamente 24 imagenes con la tension de la muestra desconectada, aproximadamente 100 imagenes con la tension en 1,2 V, aproximadamente 100 imagenes con la tension desconectada y aproximadamente 75 imagenes oscuras (disparador manual entre la fuente de luz y la muestra cerrado). Se promediaron las imagenes oscuras y se usaron para restar el ruido negro del sistema de la camara en los perfiles mostrados a continuacion. Se grabaron las imagenes en formato RAW.

Se analizaron los datos usando Igor Pro (version 6,1 x) de WaveMetrics, configuradas para auto analizar todas las imagenes adquiridas durante la adquisicion de datos. Se introdujeron las imagenes en Igo Pro y se convirtieron desde el formato RAW en formato RGB usando una funcion debayering de RGRG... GBGB... como viene indicado en el manual AVT Stringray. Ademas de convertir las imagenes de RAW en RGB, no se llevo a cabo procesado adicionales de imagenes sobre las imagenes analizadas y representadas por medio de las Figuras 1-9. Se recogieron las imagenes para la "no abertura" de la Figura 7 y "abertura fija" del Ejemplo Comparativo (poro de precision de 300 micrometres, montado, en Edmund Optics, NT56-285) de las Figuras 8 y 9 usando la misma configuracion exceptuando que el tiempo de integracion fue de 120 milisegundos y los fotogramas por segundo fueron 0,98. El perfil de intensidad extraldo de cada imagen analizada fue a lo largo de una llnea vertical a traves del centro de la imagen.

Ademas, de analizar las imagenes en funcion del tiempo, se programo el soporte logico para mostrar un perfil de "intensidad" de corte transversal del iris como funcion del tiempo. Notese que los perfiles mostrados proceden de datos con la informacion promedio de imagen oscura sustralda a lo largo de las mismas coordenadas que el perfil. La imagen negra promedio fue un promedio de 60 a 75 fotogramas con el disparador de plastico en posicion cerrada (sin luz presente). Tambien notese que los perfiles se extrajeron de las filas verticales de los datos y se promediaron aproximadamente /- 8 pixeles para mejorar la relacion de senal-ruido.

Seccion IV - Resultados de Formacion de Imagenes

Los perfiles de intensidad para el iris electrocromico procedieron de imagenes tomadas para la Figura 1 en el tiempo 0, para la Figura 2 en aproximadamente 1 segundo, para la Figura 3 en aproximadamente 4 segundos, para la Figura 4 en aproximadamente 18 segundos y para la Figura 5 en aproximadamente 110 segundos. La Figura 6 muestra el ajuste de curva de una curva gaussiana sobre la llnea de curva de respuesta verde de la Figura 5 tras 110 segundos. La Figura 7 representa el perfil sin abertura. La Figura 8 representa el Ejemplo Comparativo de una abertura fija de 300 micrometres. Las imagenes analizadas del iris se recogieron por medio de un soporte logico SmartView 1,10 (sin auto equilibrado de blanco aplicado antes de la adquisicion de datos y posteriormente se fijo el equilibrado de blanco) y mostradas en Igor Pro. Los perfiles de intensidad de las figuras muestran las curvas roja, verde y azul (curva continua, llnea discontinua grande y llnea discontinua pequenas, respectivamente) que proceden de filas verticales de datos de las imagenes.

Los perfiles de las Figuras 1-6 demuestran la funcion de un iris apodizado electrocromico. Cuando la tension se encuentra apagada, el iris esta completamente abierto en la Figura 1. Cuando se aplican 1,2 V, el iris electrocromico activa la formacion de una abertura apodizada como viene demostrado tras aproximadamente 1 segundo en la Figura 2, tras aproximadamente 4 segundos en la Figura 3, tras aproximadamente 18 segundos en la Figura 4 y tras aproximadamente 110 segundos en la Figura 5. La Figura 6 demuestra como la respuesta verde (curva discontinua) de la Figura 5 representa una distribucion gaussiana (curva continua), que resulta util para la apodizacion. El parametro de anchura gaussiana obtenido usando las rutinas de ajuste gaussiano Igor Pro (con el parametro de anchura resultante igual a Sqrt(2)*error estandar) se convirtio en un calculo mas tradicional de entallado de haz para haces gaussianos [2* error estandar] dividiendo el parametro de anchura Igor Pro entre Sqrt(2) y multiplicando ese resultado por 2. La anchura gaussiana (entallado de haz) de la abertura apodizada fue de aproximadamente 316 micrometros. El perfil de "abertura fija" del Ejemplo Comparativo (anchura de aproximadamente 300 micrometros /-10 micrometros) se muestra en la Figura 8 y se aplica el ajuste de curva gaussiana al perfil de la Figura 9. El perfil de la Figura 9 demuestra claramente la diferencia entre una abertura apodizada (curva continua) y una abertura fija (curva discontinua). La Figura 7 demuestra un perfil sin abertura alguna.

Mientras que se han descrito anteriormente realizaciones particulares de la presente invencion para fines ilustrativos, resultara evidente para los expertos en la tecnica que se pueden realizar numerosas variaciones de los detalles de la presente invencion sin alejarse de la invencion tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un elemento optico que comprende una abertura apodizada electrocromica, es decir una abertura que tiene una transicion suave y gradual de sus propiedades opticas de transmision a lo largo de su radio, teniendo el elemento optico una transmitancia de luz variable en respuesta a la magnitud de una tension electrica aplicada, comprendiendo la abertura apodizada

(i) un primer sustrato que tiene una superficie interna plana y una superficie externa, donde la superficie interna plana tiene una capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la misma;

(ii) un segundo sustrato que tiene una superficie externa y una superficie interna no plana opuesta a la superficie interna plana del primer sustrato, donde la superficie interna no plana tiene una capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la misma; y

(iii) un medio electrocromico dispuesto entre la superficie plana interna del primer sustrato y la superficie interna no plana del segundo sustrato,

donde una region central de la abertura apodizada electrocromica es una region pupilar, donde en la region pupilar la cantidad de medio electrocromico es significativamente menor que en el resto de la abertura apodizada y donde el material conductor transparente sobre al menos una de la superficie interna del primer sustrato y la superficie interna del segundo sustrato esta electricamente aislada en la region pupilar.

2. El elemento optico de la reivindicacion 1, donde los Indices de refraccion del segundo sustrato y el medio electrocromico son iguales, o donde el Indice de refraccion del primer sustrato es el mismo que los Indices de refraccion del segundo sustrato y del medio electrocromico.

3. El elemento optico de la reivindicacion 1, donde la superficie interna no plana del segundo sustrato es convexa.

4. El elemento optico de la reivindicacion 3; donde hay formada una cavidad entre la superficie interna plana del primer sustrato y la superficie interna convexa del segundo sustrato, y donde las capas al menos parciales de materiales conductores transparentes de cada una de la superficie interna plana y la superficie interna convexa comprenden una capa al menos parcial que comprende oxido de estano e indio, y el medio electrocromico esta dispuesto dentro de la cavidad.

5. El elemento optico de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 4, donde al menos una de la superficie externa del primer sustrato y la superficie externa del segundo sustrato es plana.

6. El elemento optico de la reivindicacion 4, donde los Indices de refraccion del segundo sustrato y el medio electrocromico difieren en no mas de /- 0,003 o donde los Indices de refraccion del primer sustrato, el segundo sustrato y el medio electrocromico difieren en no mas de /- 0,003.

7. El elemento optico de la reivindicacion 1, donde

a) la capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la superficie interna plana del primer sustrato y la capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la superficie no plana del segundo sustrato proporciona una conductividad superficial que varla de 1 a 1000 ohmios/cuadrado; o

b) la capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la superficie interna no plana del segundo sustrato se opone y esta separada de la capa al menos parcial de material conductor transparente sobre la superficie plana interna del primer sustrato.

8. El elemento optico de la reivindicacion 1, donde la superficie interna no plana del segundo sustrato esta esencialmente libre de la capa al menos parcial de material conductor transparente de la region pupilar.

9. El elemento optico de la reivindicacion 1, donde el medio electrocromico comprende un medio electrocromico de fase de disolvente, preferentemente en forma de un llquido.

10. El elemento optico de la reivindicacion 1, donde

a) la abertura apodizada tiene una transicion de sus propiedades opticas de transmision a lo largo de su radio caracterizado por una curva gaussiana; o

b) el espesor del medio electrocromico aumenta a lo largo de un radio de la abertura apodizada; o

c) donde el espesor del medio electrocromico varla de acuerdo con la superficie interna no plana del segundo sustrato; o

d) las capas al menos parciales de material conductor transparente comprenden un material conductor transparente seleccionado entre nanotubos de carbono, oro, oxido de estano, oxido de estano dopado con fluor y/o oxido de estano e indio.

11. El elemento optico de la reivindicacion 1, donde el primer sustrato y el segundo sustrato comprenden materiales iguales o diferentes, seleccionados entre:

a) un vidrio que tiene preferentemente un Indice de refraccion de 1,40 a 1,75; o

b) un material polimerico que tiene preferentemente un Indice de refraccion de 1,30 a 1,75 o donde el material polimerico comprende policarbonatos, poliuretanos, olefinas poli(clclicas), poliestirenos, polimetacrilatos, copollmeros de los mismos o mezclas de cualquiera de los materiales polimericos anteriores.

12. El elemento optico de la reivindicacion 1, donde el primer sustrato y el segundo sustrato son transparentes.

13. El elemento optico de la reivindicacion 1, donde el medio electrocromico comprende compuestos de fenazina y/o compuestos de viologeno o donde el medio electrocromico comprende carbonato de propileno, benzonitrilo y/o fenoxiacetonitrilo.

14. El elemento optico de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 4, donde la abertura apodizada electrocromica comprende ademas al menos un miembro de sellado en el perlmetro externo de la abertura apodizada y en contacto con el primer sustrato, el segundo sustrato y el medio electrocromico.

15. El elemento optico de la reivindicacion 1, donde la superficie externa del primer sustrato y/o la superficie externa del segundo sustrato esta revestida al menos parcialmente con al menos un revestimiento escogido entre revestimientos protectores, revestimientos anti-formacion de niebla, revestimientos de barrera frente a oxlgeno, revestimientos anti-reflectantes, revestimientos de absorcion de IR, revestimientos reflectantes de IR y/o revestimientos reflectantes convencionales.