(57)【要約】      （修正有）【課題】開口部保護を促進するためのシステム及び方法の提供。【解決手段】開口部保護を促進するための光リミッタ装置を含むシステムであって、光リミッタ装置は、入射光に反応して熱を生成するように構成された複数のナノ構造体と、サーモクロミック材料を含み、複数のナノ構造体の各々が前記サーモクロミック材料のそれぞれの部分に接触し、前記サーモクロミック材料の少なくとも一部は、複数のナノ構造体によって生成される熱に反応して、第１の状態から第２の状態に遷移し、サーモクロミック材料の前記一部が前記第２の状態にあるときには、前記入射光を遮断する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部保護を促進するためのシステムであって、前記システムは光リミッタ装置を含み、前記光リミッタ装置は、
複数のナノ構造体であって、前記複数のナノ構造体の少なくともサブセットが、
入射光を受容して、
前記入射光に反応して熱を生成する、
ように構成された複数のナノ構造体と、
サーモクロミック材料であって、前記複数のナノ構造体の各々が前記サーモクロミック材料のそれぞれの部分に接触し、前記サーモクロミック材料の少なくとも一部は、
前記複数のナノ構造体の前記サブセットによって生成される熱に反応して、第１の状態から第２の状態に遷移し、
前記サーモクロミック材料の前記一部が前記第２の状態にあるときには、前記入射光を遮断する、
ように構成されたサーモクロミック材料と、
を含む、開口部保護を促進するためのシステム。
【請求項２】
前記複数のナノ構造体の前記サブセットは、前記入射光がある周波数範囲内の周波数を有し且つ少なくともある閾値放射照度を有しているときに、前記入射光に反応して振動することにより熱を生成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記閾値放射照度と前記周波数範囲は、前記複数のナノ構造体の物理特性に少なくとも部分的に基づいている、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記サーモクロミック材料の前記一部が前記第２の状態にあるとき、前記サーモクロミック材料の前記一部は、前記入射光を吸収すること及び／又は散乱することによって、前記入射光を遮断するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記サーモクロミック材料の前記一部は、
熱によって前記サーモクロミック材料の前記一部が閾値温度を超える温度まで上昇すると、前記第１の状態から前記第２の状態に遷移し、
前記サーモクロミック材料の前記一部が前記閾値温度を下回る温度まで下降すると、前記第２の状態から前記第１の状態に遷移する、
ように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記サーモクロミック材料に接触している基板層をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数のナノ構造体のうちの少なくとも１つは、コアと前記コアを包含するシェルを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数のナノ構造体は連続メタ材料層の一部を形成し、前記連続メタ材料層は前記サーモクロミック材料に接触している、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記システムは、ビークル、センサ、又はウェアラブルデバイスであって、前記入射光が前記システムの一又は複数のオペレータに、及び／又は前記システムの一又は複数の構成要素に到達するのを防止するため、前記サーモクロミック材料の前記一部が前記第２の状態にあるときには、前記サーモクロミック材料の前記一部は前記入射光を防止するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記システムは航空機ビークルであって、
前記システムはさらに、
ハウジングと、
前記ハウジングに連結され、光リミッタ装置を受容するように構成された一又は複数の係合要素と、
を備え、
前記光リミッタ装置は、一又は複数の係合要素に係合し、光を航空機ビークルの中へ選択的に通過させるように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
基板層を提供することと、
前記基板層の上に前記サーモクロミック材料を配置することと、
前記複数のナノ構造体の各々が前記サーモクロミック材料に接触するように、前記複数のナノ構造体を提供することと、
前記光リミッタ装置を受容するように構成された一又は複数の係合要素に前記光リミッタ装置を係合することと、
を含む、請求項１に記載のシステムを作る方法。
【請求項１２】
前記複数のナノ構造体を提供することは、前記複数のナノ構造体の各々が前記サーモクロミック材料内に少なくとも部分的に埋め込まれるように、前記サーモクロミック材料全体に前記複数のナノ構造体に分散することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のナノ構造体を提供することは、前記複数のナノ構造体を含む連続メタ材料層を形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
開口部保護を促進するための方法であって、
複数のナノ構造体の少なくともサブセットによって、入射光を受容することであって、前記ナノ構造体の各々はサーモクロミック材料のそれぞれの部分と接触している、入射光を受容することと、
前記複数のナノ構造体の前記サブセットによって、前記入射光に反応した熱を生成することと、
前記複数のナノ構造体の前記サブセットによって生成された熱に反応して、サーモクロミック材料の少なくとも第１の部分を第１の状態から第２の状態に遷移させることと、
前記サーモクロミック材料の前記第１の部分が前記第２の状態にあるときに、前記サーモクロミック材料の前記第１の部分によって、前記入射光を遮断することと、
を含む方法。
【請求項１５】
前記熱は、前記入射光が、ある波長範囲内の波長を有し且つ少なくともある閾値放射照度を有しているときに、前記入射光に反応して生成される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、概して開口部保護に関し、より具体的には、開口部保護を促進するためのサーモクロミック材料及びナノ構造体を有する光リミッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
容易に入手可能で安価な光源（例えば、レーザーポインタなど）の増加は、人の目やセンサに対する脅威になってきた。これは、このような光源が目を眩ませる（例えば、一時的に目を眩ませる）ために、及び／又はセンサを損傷させる及び／又は飽和状態にさせるために利用されうるからである。例えば、航空機ビークルのウィンドウを通して照射される光は、パイロットのビークル操縦能力に影響を及ぼすことがあり、深刻な結果につながる可能性がある。
【０００３】
残念ながら、従来の多くの開口部保護技術は、入射光に対する反応が遅いか、及び／又はその反応が信頼できないため、望ましくない着色／色づけ（ｔｉｎｔｉｎｇ／ｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ）を引き起こし、コストを増大させ、及び／又は、開口部保護機構を起動する前に入射光の放射照度が高くなっていることが必要になる。したがって、開口部保護を促進するためには、手法の改良が必要になる。
【発明の概要】
【０００４】
本書でさらに記載する様々な実施形態によれば、有害となりうる光からの開口部保護を促進するための光リミッタ装置が提供される。この点に関して、光リミッタ装置は、人の目、センサ、及び／又は多機能構造などを含みうる、一又は複数の開口部に有害となりうる光が到達するのを防止するために利用されうる。一般的に、入射光が有害になりうると見なされるか否かは概して用途固有のものであり、光に関連する周波数及び放射照度に依存しうる。いくつかの実施形態では、光リミッタ装置は、広い帯域幅保護、有害となりうる光に対する高速な応答、有害となりうる光からの迅速な回復、有害となりうることのない光に対しては透過性をもたらす。
【０００５】
いくつかの実施形態では、光リミッタ装置は、サーモクロミック材料及びサーモクロミック材料に接するナノ構造体を含む。有害となりうる光が照射されたナノ構造体は、有害となりうる光に反応して、有害となりうる光の電場を捕捉し増幅する。このような電場の捕捉と増幅は、光と結合し、光を吸収し、吸収した光を熱に変換するナノ構造体を含みうる。各ナノ構造体はサーモクロミック材料のそれぞれの部分に接触しているため、光との反応でナノ構造体によって生成される熱は、（例えば、伝導によって）これらのナノ構造体の局所的なサーモクロミック材料部分の加熱を引き起こす。
【０００６】
サーモクロミック材料の温度がサーモクロミック材料の相転移温度を超えて上昇すると、サーモクロミック材料は、光の透過を可能にする透明状態から不透明状態に遷移する。サーモクロミック材料の局所的な加熱は、サーモクロミック材料の局所的な部分の遷移を引き起こす。局所的な加熱に反応して不透明状態に遷移するサーモクロミック材料の部分は、有害となりうる光を散乱させ、有害となりうる光が開口部に到達するのを防止する。状況によっては、サーモクロミック材料の遷移した部分が不透明であることは、このような遷移した部分による有害となりうる光の吸収を促進するため、不透明部分の拡大に役立ち、有害となりうる光の緩和を促進する正のフィードバック機構をもたらす。透明状態への遷移は可逆的である。この点に関して、有害となりうる光が取り除かれると（また、任意のさらに有害となりうる光がなくなると）、サーモクロミック材料は冷えて、相転移温度を下回ると、透明状態に戻る。
【０００７】
一実施形態により、開口部保護を促進するためのシステムが提供される。システムは、光リミッタ装置を含む。光リミッタ装置は、複数のナノ構造体を含む。複数のナノ構造体の少なくともサブセットは、入射光を受容して、入射光に反応して熱を生成するように構成されている。光リミッタ装置はさらに、サーモクロミック材料を含む。複数のナノ構造体の各々は、サーモクロミック材料のそれぞれの部分に接触している。サーモクロミック材料の少なくとも一部は、複数のナノ構造体のサブセットによって生成される熱に反応して第１の状態から第２の状態に遷移し、サーモクロミック材料の一部が第２の状態になったとき入射光を遮るように構成されている。
【０００８】
別の実施形態によれば、システムを製造する方法は、基板層を提供することを含む。方法はさらに、基板層上にサーモクロミック材料を堆積することを含む。方法はさらに、複数のナノ構造体の各々はサーモクロミック材料に接触するように、複数のナノ構造体を提供することを含む。方法はさらに、光リミッタ装置を受容するように構成された一又は複数の係合要素と光リミッタ装置を係合させることを含む。
【０００９】
別の実施形態によれば、開口部保護を促進するための方法が提供される。方法は、複数のナノ構造体の少なくともサブセットによって、入射光を受容することを含み、複数のナノ構造体の各々はサーモクロミック材料のそれぞれの部分と接触している方法はさらに、入射光に反応して、複数のナノ構造体のサブセットによって、熱を生成することを含む。方法はさらに、複数のナノ構造体のサブセットによって生成された熱に反応して、サーモクロミック材料の少なくとも一部を第１の状態から第２の状態に遷移させることを含む。方法はさらに、サーモクロミック材料の一部が第２の状態にあるときに、サーモクロミック材料の一部によって入射光を遮ることを含む。
【００１０】
本発明の範囲は、参照によりこの節に組み込まれる特許請求の範囲によって定義される。下記の一又は複数の実施形態の詳細な説明を検証することにより、当業者は、本発明の実施形態をより完全に理解し、そのさらなる利点を認識するに至るであろう。これより、まず簡潔に説明される添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一又は複数の実施形態により、開口部保護を促進するための光リミッタ装置を示す。
【図２Ａ】本開示の一又は複数の実施形態による、図１の光リミッタ装置への入射光を示す。
【図２Ｂ】本開示の一又は複数の実施形態により、入射光に反応して図１の光リミッタ装置のサーモクロミック材料に形成された熱ホットスポットを示す。
【図２Ｃ】本開示の一又は複数の実施形態により、入射光が取り除かれて冷えた熱ホットスポットを示す。
【図３】本開示の一又は複数の実施例による、ナノ構造体の例を示す。
【図４】本開示の一又は複数の実施例による、ナノ構造体の例を示す。
【図５Ａ】本開示の一又は複数の実施例による、メタ材料層の例の側面図を示す。
【図５Ｂ】本開示の一又は複数の実施例による、図５Ａのメタ材料層の上面図を示す。
【図６】本開示の一又は複数の実施形態により、開口部保護を促進するためのプロセスの例のフロー図を示す。
【図７】本開示の一又は複数の実施形態により、開口部保護を促進するためのシステムを製造するプロセスの例のフロー図を示す。
【図８】本開示の一又は複数の実施形態により、開口部保護を促進するための光リミッタ装置を有するシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の実施形態及びその利点は、下記の詳細な説明を参照することにより最もよく理解できる。同様の参照番号は、一又は複数の図に示されている同様の要素を特定するために使用されていることを理解されたい。図中の表示は本開示の実施形態の例示を目的としており、それを限定することを目的としていない。
【００１３】
以下に記載する詳細な説明は、本技術の様々な構成の説明を意図するものであり、本技術を実施することができる構成のみを表すことは意図していない。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、詳細な説明の一部を構成する。様々な構成要素のサイズ、及びこれらの構成要素間の距離は、図面では一定の縮尺で描かれていないことに留意されたい。詳細な説明は、本技術の完全な理解を提供するために特定の詳細事項を含む。しかし、本技術が本明細書に記載の特定の詳細事項に限定されず、一又は複数の実施形態を使用して実施することができることは当業者には明らか且つ明白であろう。一又は複数の場合においては、本技術の概念が不明瞭となることを避けるため、構造及び構成要素をブロック図で示す。本開示の一又は複数の実施形態は、一又は複数の図によって示され、且つ／又は一又は複数の図に関連して説明され、請求項に記載される。
【００１４】
開口部保護を促進するための様々な技術が提供される。いくつかの実施形態では、開口部保護を促進するため、有害となりうる光から一又は複数の開口部を保護するための光リミッタ装置が提供されうる。場合によっては、光リミッタ装置は、有害となりうる光が開口部に到達することを防止しつつ、他の光を通過させて開口部に到達させるように、開口部の前方に実装されうる（例えば、位置づけられうる）。例えば、開口部は、人の目、センサ、及び／又は多機能構造体を含みうる。多機能構造体には、センサ及び／又は構造体に埋め込まれた他の開口部（例えば、多機能開口部）が含まれうる。光リミッタ装置が存在しない場合、有害となりうる光は目を見えなくさせる、及び／又はセンサを破損及び／又は飽和させる可能性がある。
【００１５】
一実施形態では、光リミッタ装置は、ビークル（例えば、陸上、海軍、航空、及び／又は宇宙のビークル）、センサ（例えば、レーダシステム）、ウェアラブルデバイス（例えば、眼鏡、保護眼鏡、ゴーグル、暗視ゴーグル、バイザー）、及び／又は一般的には開口部保護が実装されうる任意のシステム（例えば、多機能構造体、又は多機能開口部）内に設けられてよい。場合によっては、光リミッタ装置は、システムの保護を促進するため、システムの透明基板に連結されうる。透明基板は、ガラス、石英、ポリカーボネート、及び／又は他の透明材料を含みうる。一例として、光リミッタ装置は航空機ビークルのフロントガラス上に提供されてよく、光を選択的に通すため眼鏡類の被覆として提供されてもよい。別の実施例として、光リミッタ装置は航空機ビークルのフロントガラスとして提供されてもよい。航空機ビークルで使用される場合には、光リミッタ装置は、（例えば、レーザー攻撃などで）パイロット及び／又は光学機器が標的となりうる入射光に対し、パイロット及び／又は光学機器を保護するために利用されてよい。
【００１６】
光リミッタ装置は、サーモクロミック材料（例えば、サーモクロミック媒体とも称される）、及びサーモクロミック材料に接触するナノ構造体を含む。一態様では、ナノ構造体はまた、共振構造体又は集光装置とも称されうる。ナノ構造体は、サーモクロミック材料の表面上にあってよく、サーモクロミック材料内に部分的に埋め込まれてよく、サーモクロミック材料に完全に埋め込まれてよく、及び／又は一般的に、サーモクロミック材料の少なくとも一部に接触するように配置されてもよい。サーモクロミック材料は、サーモクロミック材料の温度変化に反応して相を変化させる、相転移材料である。サーモクロミック材料は、温度が相転移温度を下回るときには透明状態（例えば、透明相と称される）にあり、温度が相転移温度を上回るときには不透明状態（例えば、不透明相、反射状態／相、又は金属状態／相とも称される）にある。相転移温度は、サーモクロミック材料の閾値温度とも称される。一実施形態では、サーモクロミック材料の一部に形成される熱ホットスポットは、当該部分の温度を上昇させる。温度が相転移温度を超えて上昇すると、当該部分は、光を通過させる透明状態から、光を遮る不透明状態に遷移する。
【００１７】
サーモクロミック材料のナノ構造体は、サーモクロミック材料内に熱ホットスポットを形成するために利用される。このような熱ホットスポットを形成するため、光リミッタ装置に関連する一連の反応は以下のようになりうる。いくつかの態様では、有害となりうる光が照射されたナノ構造体は、有害となりうる光の電場を捕捉し増幅する。この点で、ナノ構造体は集光装置として動作する。このような電場の捕捉と増幅は、光と結合し、光を吸収し、吸収した光を熱に変換するナノ構造体を含みうる。このように、吸収された熱はナノ構造体の温度を上げる。各ナノ構造体は、サーモクロミック材料の各部分に接触しているため、光に反応してナノ構造体によって生成された光は、これらのナノ構造体の近傍のサーモクロミック材料の一部の（例えば、伝導による）加熱を引き起こす。一態様では、熱ホットスポットは、加熱されたナノ構造体及び／又はサーモクロミック材料の対応する加熱部分を指す。
【００１８】
サーモクロミック材料の局所加熱は、サーモクロミック材料のこのような局所部分の透明状態から不透明状態への遷移を引き起こしうる。これに関連して、サーモクロミック材料の相転移温度を超える温度まで加熱されるサーモクロミック材料は、透明状態から不透明状態へ遷移する。局所加熱に反応して形成されたサーモクロミック材料の遷移部分は、有害となりうる光を散乱しうる。これに関連して、不透明状態に遷移するサーモクロミック材料が有害となりうる光の伝播経路と一致して、有害となりうる光の反射（例えば、散乱）を可能にするように、加熱されるサーモクロミック材料の部分は、有害となりうる光によって照射されたナノ構造体と空間的に対応する。一態様では、サーモクロミック材料の遷移した部分の不透明さは、これらの遷移した部分による有害となりうる光の吸収を促進し、その結果、不透明部分を拡大して、有害となりうる光の緩和を促進するのに役立つ正のフィードバック機構を提供する。正のフィードバックによって促進されるため、熱ホットスポットは迅速に拡大し、隣接する熱スポットと融合し、有害となりうる光を散乱する連続的な反射層（例えば、局所的な反射鏡）を効果的に形成する。
【００１９】
透明状態への遷移は可逆的である。これに関連して、有害となりうる光が取り除かれると（また、任意の付加的な有害となりうる光がなくなると）、サーモクロミック材料は冷えて（例えば、熱ホットスポットが消えて）、その温度が相転移温度を下回ると、透明状態に遷移する。場合によっては、サーモクロミック材料は元の温度（例えば、局所加熱前の温度）に戻る。このように、サーモクロミック材料の不透明部分は、有害となりうる光によって誘発され、光が取り除かれると消える一時的な散乱中心とみなされうる。一実施形態では、冷却を促進するため、サーモクロミック材料はおよそ１０ｎｍから５００ｎｍまでの間の厚みを有しうる。薄いサーモクロミック材料は一般的に、厚いサーモクロミック材料よりも急速に加熱され冷却される。いくつかの用途では、ナノ構造体及びサーモクロミック材料によって形成された材料システムは、有害となりうる光に反応して、透明状態から不透明状態へ遷移が１μｓ未満の所要時間で、及び／又は不透明状態から透明状態へ復帰が１μｓ未満の所要時間が可能になるように提供される。場合によっては、有害となりうる光が開口部（例えば、人の目）で観測されないようにするためには、透明状態から不透明状態への遷移が約１ｍｓの所要時間で十分になることがありうる。
【００２０】
ナノ構造体での光の吸収による、有害となりうる光の散乱に加えて、ナノ構造体は光に結合し、光を散乱しうる。このような散乱は、有害となりうる光が開口部に到達するのを防止するため、有害となりうる光（例えば、サーモクロミック材料の加熱を含まない）を直接散乱しうる。場合によっては、このような散乱はまた、相転移温度を超える温度まで（例えば、ナノ構造体の加熱によって）サーモクロミック材料の一部の加熱を誘発し、サーモクロミック材料の当該部分の不透明状態への遷移を引き起こし、サーモクロミック材料が光を散乱するように誘導する。そのため、有害となりうる光の散乱は、主にナノ構造体による光の吸収に関して記述されているが、有害となりうる光はナノ構造体によって直接散乱されうる。さらに、この点に関して、サーモクロミック材料の加熱は、主にナノ構造体による光の吸収に関して記述されているが、ナノ構造体による光の散乱は、サーモクロミック材料の加熱にも寄与しうる。
【００２１】
いくつかの態様では、有害となりうる光とは、特定の周波数範囲内にある周波数を有し、且つ閾値を上回る放射照度を有する光のことを指す。周波数及び閾値放射照度は、用途に固有のものになりうる。換言すると、ある用途で有害となりうる光と見なされるものが、別の用途では有害となりうる光と見なされない場合がある。この点に関して、サーモクロミック材料、サーモクロミック材料に接触するナノ構造体、及び／又は光リミッタ装置の他の構成要素は、所定の用途では有害となりうると見なされる光に反応するように選択又は構成（例えば、配置、位置づけ）されうる。例えば、有害となりうる光に反応して、ナノ構造体は、光を吸収及び／又は直接散乱しうる。一例として、レーザーポインタからの保護に恩恵を受けうる用途（例えば、航空機ビークルの飛行など、ビークルを運転すること）については、周波数は少なくとも可視光スペクトル内の任意の周波数を含みうる。
【００２２】
閾値放射照度は、所定の用途では、害を引き起こす（例えば、一時的に又は永続的に目を見えなくさせる、センサを破損及び／又は飽和させる）と判断された放射照度値になりうる。一態様では、放射照度の閾値は概して、太陽に関する放射照度を上回るように選択され、およそ０．１Ｗ／ｃｍ２になりうる。この点に関して、光リミッタ装置は、一般的には、太陽からの光及び他の周辺光源が光リミッタ装置を通って開口部まで至ることができるように構成される。例えば、用途に応じて、閾値放射照度は、およそ０．１Ｗ／ｃｍ２、０．１５Ｗ／ｃｍ２、０．２Ｗ／ｃｍ２、０．５Ｗ／ｃｍ２、１Ｗ／ｃｍ２、５Ｗ／ｃｍ２、並びにこれらの間のすべての値となるように選択されうる。光は、各々が放射照度値を有する複数の周波数成分を有しうることに留意されたい。異なる周波数は、異なる放射照度の閾値に関連付けられうる。場合によっては、放射照度を用いた入射光の特性評価に代えて、又は加えて、光強度及び／又はフルエンスが入射光の特性評価に利用されうる。
【００２３】
周波数応答範囲及び放射照度の閾値は、光リミッタ装置において、用途の要件に応じてカスタマイズされてよく、サーモクロミック材料、ナノ構造体、及び／又はこれらの構成要素の配置をカスタマイズする（例えば、選択する）ことを含む。いくつかの態様では、ナノ構造体の物理特性、例えば、その材料組成、サイズ、及び／又は形状などは、特定の周波数、又は周波数の組み合わせを目標として設計及び混合することができる。一実施形態では、ナノ構造体が全体として、広く及び／又は様々な周波数範囲にわたって共振を提供するように、様々な材料組成、サイズ、及び／又は形状のナノ構造体が、サーモクロミック材料に接触した状態で提供されうる。
【００２４】
ナノ構造体は、光リミッタ装置の周波数選択性を提供する。ナノ構造体は、（例えば、レーザー攻撃の一部として）光リミッタ装置で使用されうる光の周波数を包含するように設計された周波数応答範囲で構成されうる。周波数応答範囲内の高周波数と低周波数との間での周波数の差分は、帯域幅と称されることがある。広い帯域幅はまた、広いスペクトル応答範囲とも称される。場合によっては、共振周波数範囲は、（例えば、可視光レーザーポインタから保護するための）可視光スペクトル又はその一部、赤外スペクトル又はその一部、及び／又は電磁スペクトルの他の部分を包含しうる。ナノ構造体は、立方体、球形、桿状、板状、及び／又は他の形状であってよい。一実施例では、球形又は板状のナノ構造体は、およそ１０ｎｍから１００ｎｍの直径を有しうる。場合によっては、ナノ構造体は、パターン化された材料の連続層として提供されうる。
【００２５】
このように、ナノ構造体は、周波数応答範囲内の周波数と閾値を超える放射照度を有する入射光が、ナノ構造体の少なくともサブセットによって吸収され、散乱されるように、光リミッタ装置の周波数応答範囲を定義しうる。入射光を吸収するナノ構造体のサブセットは、サーモクロミック材料の関連する部分を、相転移温度を超える温度まで加熱するのに十分な熱を生成しうる。所定のナノ構造体又はナノ構造体の群、ナノ構造体の材料組成、サイズ、及び形状は、ナノ構造体が光の吸収又は光の散乱によって光に反応するか否かを確率的に決定しうる。一態様では、ナノ構造体は主として、有害となりうる光を吸収することによって、また、サーモクロミック材料の対応する部分が有害となりうる光を散乱する不透明状態に遷移するように誘導することによって、有害となりうる光の散乱を促進する。周波数と波長は関連しているため、周波数応答範囲は同等の波長応答範囲を有する。一態様では、周波数応答範囲、波長応答範囲、及びスペクトル応答範囲という表現は、本書での議論では同じ意味で使用されうる。
【００２６】
一態様では、熱ホットスポットは、ナノ構造体が利用されない場合と比較して、低い閾値放射照度レベル（例えば、低いレーザー強度とフルエンス）で生成されうる。サーモクロミック材料の厚みは、低い閾値放射照度レベルを達成するように選択されうる。一態様では、光リミッタ装置は、サーモクロミック材料の薄い層と共に実装され、薄いサーモクロミック材料は概して低い熱質量と関係があり、サーモクロミック材料よりも急速に加熱され冷却される。例えば、サーモクロミック材料は、およそ１０ｎｍから５００ｎｍの間の厚みを有しうる。サーモクロミック材料の薄層を利用することに代えて、又は追加して、サーモクロミック材料の不透明部分によって有害となりうる光を吸収することによってもたらされる正のフィードバックは、低い照度閾値レベルを達成するのに役立ちうる。
【００２７】
場合によっては、サーモクロミック材料の小さい温度変化によって、サーモクロミック材料が不透明状態に遷移し、有害となりうる光を拡散させることができ、その結果、低い照射レベル（例えば、放射照度レベル）の有害となりうる光に対する反応時間がより速くなるよう促進される。一実施形態では、サーモクロミック材料は、相転移温度を下回る温度になったときには反射特性をほとんど、或いはまったく示さず、相転移温度付近及びそれ以上の温度で高い反射特性を示す、非線形サーモクロミック材料である。このような場合には、光リミッタ装置は、低照射レベルでの光でも、サーモクロミック材料の小さい温度変化を生じさせ、その結果、光を散乱させる透明な状態へ遷移を引き起こすため、高感度を有しているということができる。
【００２８】
したがって、様々な実施形態を用いて、光リミッタ装置は、所定の用途について有害となりうると見なされる光が開口部に到達することを防止し、その一方で、有害になりうるとはみなされない光が開口部に到達すれことを可能にするように構成されうる。いくつかの実施形態では、光リミッタ装置は、有害となりうる光に高速で反応し、有害となりうる光から迅速に回復し、有害となりうることのない光に対しては透過性である。有害となりうる光が照射された光リミッタ装置の一部（例えば、サーモクロミック材料の一部）は、光が開口部に到達するのを防止するため、光に反応して効果的に不透明になり、有害になりうる光がない光リミッタ装置の部分は透明なままに留まり、有害になりうるとはみなされない光の通過を可能にする。この点に関して、有害となりうる光の散乱は、サーモクロミック材料全体の加熱がなくても実行されるが、サーモクロミック材料全体を加熱すると、サーモクロミック材料全体が不透明になるため、本書で提示されているように、ナノ構造体による局所的な加熱よりも持続時間が長くなる。有害となりうる光が取り除かれると、不透明状態にある光リミッタ装置は、透明状態に戻るように遷移する。様々な実施形態による光リミッタ装置は、光に選択的に反応する受動的なアプローチを利用するが、これは、バイアス回路並びに、光に反応するため、光リミッタ装置にバイアス信号を適用する関連の制御回路を利用するアプローチとは対照的である。このような受動的なアプローチは、バイアス回路並びに、バイアス信号を生成して調整する関連の制御回路を利用するアプローチと比較して、電力を節約し、複雑さを軽減することができる。
【００２９】
図面を参照すると、図１には、本開示の一又は複数の実施形態による開口部保護を促進するための光リミッタ装置１００が示されている。しかしながら、図示したすべての構成要素が必要なわけではなく、また、一又は複数の実施形態は、図に示されていない追加の構成要素を含んでいてもよい。本明細書に記載する請求項の趣旨及び範囲から逸脱することなく、構成要素の配置及び種類に変更を加えてもよい。追加の構成要素、異なる構成要素、及び／又はより少ない構成要素が提供されてもよい。
【００３０】
光リミッタ装置１００は、サーモクロミック材料１０５、サーモクロミック材料１０５に接触するナノ構造体、基板層１２０、及び接着層１２５を含む。例として、ナノ構造体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆ、及び１１０Ｇが図１に示されている。図１では、ナノ構造体がサーモクロミック材料１０５に接触するように、ナノ構造体はサーモクロミック材料１０５の上及び／又は全体に散在する。図１に示したように、サーモクロミック材料１０５に接触しているナノ構造体は、ナノ構造体の一部が（例えば、サーモクロミック材料１０５の外に）露出するように、或いはサーモクロミック材料１０５（例えば、ナノ構造体１１０Ｃ）の表面上に露出するように、サーモクロミック材料１０５（例えば、ナノ構造体１１０Ｂ、１１０Ｅ、１１０Ｆ、及び１１０Ｇ）に完全に埋め込まれてよく、サーモクロミック材料１０５（例えば、ナノ構造体１１０Ａ）に部分的に埋め込まれてもよい。一例として、ナノ構造体１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、及び１１０Ｅは球形である。ナノ構造体１１０Ｆ及び１１０Ｇは矩形の断面を有し、例えば、矩形、プリズム又は十字の形状を有しうる。
【００３１】
基板層１２０は、サーモクロミック材料１０５が配置される第１の表面、及び、第１の表面に向かい合っていて接着層１２５がその上に配置される第２の表面を提供する。基板層１２０は、サーモクロミック材料１０５用の構造支持体を提供しうる。例えば、基板層１２０は透明基板になりうる。例えば、基板層１２０はガラス及び／又はアクリルを含みうる。基板層１２０の厚みは一般的に、用途に依存する。例えば、基板層１２０は、場合によっては、数百ミクロンから１ミリメートルの範囲の厚みを有しうる。
【００３２】
接着層１２５は、基板層１２０の上に提供され、光リミッタ装置１００とシステムの係合（例えば、結合）を促進して、システムの開口部保護を促進するように利用されうる。１つの事例では、自動車が開口部１３０を有するとき、接着層１２５は、光が開口部１３０に伝播するのを選択的に防止するため、光リミッタ装置１００を自動車のフロントガラスに連結するために利用される粘着性の貼付層（ｐｅｅｌ−ａｎｄ−ｓｔｉｃｋ  ｌａｙｅｒ）になりうる。この場合、開口部１３０には、自動車の運転手及び／又は同乗者の目が含まれうる。一例として、図１では、サーモクロミック材料１０５が開口部１３０に面し、自動車の外の環境から離れるように、接着層１２５は光リミッタ装置１００をフロントガラスの内面（例えば、運転手及び同乗者に近い面）に結合しうる。サーモクロミック材料１０５のこの配置は、サーモクロミック材料１０５を外部環境から保護するのに役立ちうる。別の実施例として、サーモクロミック材料１０５が自動車の外の環境に面するように、接着層１２５は光リミッタ装置１００をフロントガラスの外面（例えば、運転手及び同乗者から遠い面）に結合しうる。接着層１２５は、光リミッタ装置１００の他の部分の上に配置されてもよい。例えば、接着層１２５の配置は、環境への配慮及び／又は構造上の配慮に基づきうる。構造上の配慮には、光リミッタ装置１００が係合されるシステムの形状及び／又は寸法との関連で、光リミッタ装置１００の形状及び／又は寸法が含まれうる。
【００３３】
場合によっては、接着層１２５は任意選択になりうる。例えば、接着層１２５の使用に代えて、又は加えて、光リミッタ装置１００は、一又は複数の他の種類の係合要素、例えば、釘、磁石、吸盤、隆起及び隆条（ｂｕｍｐｓ  ａｎｄ  ｒｉｄｇｅｓ）、及び／又は一般的な任意の締結具及び／又はシステムとの係合を促進する締結構造を含みうる。場合によっては、係合要素は、光リミッタ装置１００が係合されるシステムに専用のものとして供給されてもよい。
【００３４】
光リミッタ装置１００は、一又は複数の保護層を含みうる。保護層は、光リミッタ装置１００及び／又は光リミッタ装置１００が連結されるシステムを保護しうる。例えば、保護層は、光リミッタ装置１００を湿気から守るポリマー材料を含む環境保護層であってもよい。保護層は光リミッタ装置１００に密着していてもよく、光リミッタ装置１００から離されていてもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態では、ナノ構造体とサーモクロミック材料１０５の動作によって、光リミッタ装置１００は、光リミッタ装置１００に入射する有害となりうる光が、光リミッタ装置１００を経由して伝播し、開口部１３０に到達するのを選択的に防止する。一態様では、光リミッタ装置１００は、入射光の周波数成分と、関連づけられた放射照度値とに基づいて、入射光が光リミッタ装置１００を通って開口部１３０まで伝播することを選択的に防止する。この点に関して、光リミッタ装置１００は、光リミッタ装置１００に入射する光がある周波数範囲内の周波数成分及び閾値を上回る放射照度を有しているとき、当該光が有害となりうる光であると決定する。例えば、光は、可視光スペクトル内の周波数及び０．１Ｗ／ｃｍ２の閾値放射照度を上回る放射照度を有しうる。
【００３６】
場合によっては、光リミッタ装置１００は、およそ数ミリメートルの厚さ又は数ミリメートル未満の厚さ（例えば、接着層１２５の上面から図１のサーモクロミック材料１０５の底面までの垂直距離）を有する。１つの事例では、光リミッタ装置１００は１ｍｍの厚みを有する。基板層１２０の厚みは約１ｍｍになりうる。接着層１２５の厚みは、およそ５０μｍから１５０μｍの間になりうる。アクティブ層の厚みは、およそ１００ｎｍから２００ｎｍの間になりうる。アクティブ層の厚みは、サーモクロミック材料１０５の厚みと、サーモクロミック材料１０５から突出するナノ構造体（ある場合）の厚みを含みうる。このような厚みは、非限定的な実施例として提示されたもので、他の厚みが利用されてもよい。光リミッタ装置１００及びその構成要素の厚みとその他の寸法の特徴は、用途に依存する。
【００３７】
一実施形態では、図１に示すように、光リミッタ装置１００は、開口部１３０の保護を促進するため開口部１３０の前方に実装（例えば、配置）することができる。開口１３０は、人の目、センサの開口部、及び／又は一般的には電磁（ＥＭ）放射を受けることができる任意の開口部であるか、又はこれらを含みうる。ＥＭ放射とは、一般的にはＥＭスペクトルの任意の放射のことを指し、ＥＭ放射ビーム、ＥＭビーム、光、ビーム、又はこれらの変形（例えば、光のＥＭビーム）とも称されることがある。光という用語は、可視光、赤外光、紫外光、又は一般的にはＥＭスペクトルの任意の部分を含みうる。
【００３８】
図１では、光リミッタ装置１００に入射する光１３５は、光リミッタ装置１００によって有害となりうると見なされず、したがって、光１３５は光リミッタ装置１００を通過して開口部１３０に達する。これに対し、光１３５は、ナノ構造体の周波数応答範囲外の周波数、及び／又は閾値を下回る放射照度を有し、光リミッタ装置１００を通って伝播することができる。例えば、光１３５は、太陽などからの環境光及び／又は迷光（ｓｔｒａｙ  ｌｉｇｈｔ）になりうる。光１３５は、図１では平行な光線として示されているが、このような描き方は図を簡潔にするために用いられる。光１３５の一部は、様々な角度から、サーモクロミック材料１０５、ナノ構造体、基板層１２０、及び接着層１２５を介して、光リミッタ装置１００を通って開口部１３０まで伝播しうる。図１の構成要素が不明瞭となることを避けるため、こうした光線１３５は図１には示されていない。
【００３９】
光リミッタ装置１００に入射する光は、各々が放射照度値を有する複数の周波数成分を有しうる。この場合、ナノ構造体は、ナノ構造体の周波数応答範囲内にあり、それぞれの閾値を超える放射照度を有する入射光の周波数成分に反応して励起されるが、周波数応答範囲外の入射光の周波数成分及び／又はそれぞれの閾値を下回る放射照度を有する周波数成分は、光電子の放出を誘発しない。場合によっては、異なる周波数は異なる放射照度の閾値に関連づけられうる。
【００４０】
図１は、サーモクロミック材料１０５のナノ構造体の例示的な分布及び物理特性（例えば、サイズ、形状）を示していること、並びに、ナノ構造体をサーモクロミック材料１０５の上に及び／又は内部に散在させる他の方法も（例えば、用途、コストなどに応じて）利用されうること、に留意されたい。この点に関して、光リミッタ装置１００は、図１に示したものよりもサーモクロミック材料１０５に接触している様々な配置のナノ構造体を含みうる。例えば、場合（図示せず）によっては、すべてのナノ構造体はサーモクロミック材料１０５内に完全に埋め込まれうる。一態様では、ナノ構造体は、サーモクロミック材料１０５に（例えば、表面及び／又は内部で）接触するナノパターンを有するメタ材料の一部（例えば、連続的なメタ材料層）として提供されうる。場合によっては、メタ材料層は、材料層（例えば、金、銀）の堆積と当該層のパターニングによって形成されうる。
【００４１】
一実施例では、サーモクロミック材料１０５に接触している各ナノ構造体は、ナノ構造体及びサーモクロミック材料１０５の組成の物理特性（例えば、材料組成、サイズ、形状）に基づく所定の周波数帯（例えば、共振周波数範囲とも称される）での共振（例えば、プラズモン−ポラリトン共振）をサポートする。共振により、入射光の吸収、及びナノ構造体中の光子−電子相互作用による光の入射エネルギーから熱への変換が生じる。
【００４２】
ナノ構造体が有害となりうる光（例えば、閾値を上回る放射照度を有する光）に照らされると、光によって各ナノ構造体とサーモクロミック材料１０５との境界面での集合的な表面電荷振動（例えば、自由電子電荷の振動）が励起される。ナノ構造体の振動は、所定の閾値を超える入射光に反応して、ナノ構造体による光の少なくとも一部の吸収及び／又は散乱を増加させる。ナノ構造体によって吸収される光の一部は、ナノ構造体によって熱に変換される。ナノ構造体によって生成されるこのような熱は、伝導などの熱伝達機構によってナノ構造体の温度を上昇させ、ナノ構造体の近傍（例えば、ごく近傍）のサーモクロミック材料１０５の一部の温度を上昇させる。
【００４３】
いくつかの態様では、ナノ構造体との結合は、有害となりうる光の吸収を促進する。この点に関して、複数のサイズ、形状及び／又は材料のナノ構造体が、分子を形成するために共につながれ或いはリンクされ、ポリマーバックボーンに取り付けられ、鎖を形成するためにリンクされ或いはつながれ、及び／又は格子を形成するためリンクされる。このような結合は一般的にナノ構造体間の距離の関数であって、任意の２つのナノ構造体間の距離の拡大は、２つのナノ構造体間の結合に低下に関連している。例えば、吸収体の構造は、ナノ構造体１１０Ｆと１１０Ｇによって実装される。ナノ構造体１１０Ｆと１１０Ｇは、ナノ構造体１１０Ｆと１１０Ｇとの間及び周囲のサーモクロミック材料１０５の一部の加熱を促進するため、互いに結合するように配置されうる。このような結合は図１の垂直方向に沿って示されているが、結合は水平方向（例えば、ナノ構造体１１０Ｆ又は１１０Ｇと、図１の右側の一又は複数の隣接するナノ構造体）にも、及び／又はナノ構造体間の距離に基づいて、球形のナノ構造体でも起こりうる。図１では、ナノ構造体１１０Ｇは基板層１２０に接触しており、一方、ナノ構造体１１０Ｆはサーモクロミック材料１０５内に埋め込まれている。同様に、球形のナノ構造体は互いに結合してよく、及び／又はナノ構造体間の距離に基づいて、非球形のナノ構造体と結合してもよい。
【００４４】
サーモクロミック材料１０５の相／状態は温度に依存するため、ナノ構造体からの熱に反応して、サーモクロミック材料１０５が相転移温度を超えて上昇すると、ナノ構造体の近傍にあるサーモクロミック材料１０５の一部は透明状態から不透明状態に遷移する。このように、入射光は、光の経路に沿ってナノ構造体の温度上昇と、これに関連してサーモクロミック材料１０５の不透明状態への遷移を引き起こす。
【００４５】
一態様では、光はサーモクロミック材料１０５の局所加熱を引き起こし、局所加熱に関連する光リミッタ装置１００の一部に形成されるサーモクロミック材料１０５の反射性の部分は光を散乱し、一方、光リミッタ装置１００の他の部分は光を開口部１３０まで通過させることができる。光が開口部１３０に到達しないように、サーモクロミック材料１０５の反射性状態にある部分は入射光を散乱し、その結果、光リミッタ装置１００を通る光の透過が低減される、又はなくなるため、光が開口部１３０に到達することが防止される。開口部１３０に到達することができる光は、サーモクロミック材料１０５に接触するナノ構造体によって集合的にもたらされる共振周波数範囲外の周波数を有する、及び／又は閾値未満の放射照度を有し、概して所定の用途に対して有害とは見なされない。
【００４６】
この点に関して、開口部１３０（例えば、光リミッタ装置１００、センサを含む又は利用するシステムのオペレータ）は、サーモクロミック材料１０５の透明部分を透過する（例えば、有害になりうるとはみなされていない）光を見ることができ、一方、不透明部分に入射する有害となりうる光は、開口部１３０を保護するため散乱される。一実施形態では、サーモクロミック材料１０５の実装に利用される材料組成は、不透明状態では、サーモクロミック材料１０５の不透明部分が、ナノ構造体によってもたらされる少なくとも共振周波数範囲内の光の周波数成分を散乱するように、選択される。場合によっては、サーモクロミック材料１０５の材料組成に応じて、共振周波数範囲外の周波数成分もまた、サーモクロミック材料１０５の不透明部分によって散乱されうる。
【００４７】
ナノ構造体の密度／濃度（例えば、単位体積当たり又は表面積当たりのナノ構造体の数）が高い場合には、有害となりうる可能性の低い光はサーモクロミック材料１０５を貫通することができる。例えば、開口部１３０が人の目を含む場合、サーモクロミック材料１０５は、光が光リミット装置１００を透過して、（例えば、一時的又は永続的に）目を見えなくしうることを防止する。開口部１３０がセンサを含むときには、サーモクロミック材料１０５は、光がセンサに到達し、センサを飽和させる及び／又は破損させることを防止する。
【００４８】
ナノ構造体は、有害となりうる光による照射が終わるまで、サーモクロミック材料１０５を不透明状態に維持する熱を生成し続ける。照射が終わると、ナノ構造体の温度は低下する。ナノ構造体の冷却により、サーモクロミック材料１０５は相転移温度を下回る温度まで低下し、透明な状態に戻る。例えば、ナノ構造体及びサーモクロミック材料１０５は、元の温度（例えば、有害となりうる光がサーモクロミック材料１０５に入射していないときの温度）まで戻りうる。一態様では、サーモクロミック材料１０５が透明な状態に戻ることは、サーモクロミック材料１０５の回復、或いは光リミッタ装置１００の回復と称されることがある。この点に関して、サーモクロミック材料１０５の不透明部分は、有害となりうる光が取り除かれると、有害となりうる入射光によって誘発されるサーモクロミック材料１０５の中の一過性の散乱中心と見なされうる。
【００４９】
このように、有害となりうる光に反応して、このような散乱中心を作る光リミッタ装置１００の動作は可逆的である。場合によっては、不透明状態は、有害となりうる光に反応して、光によるナノ構造体の照射から１μｓ未満の時間で形成され、有害となりうる光が取り除かれると１μｓ未満の時間で透明状態に戻る。
【００５０】
サーモクロミック材料１０５の特性（例えば、材料組成、格子構造）は、目指す用途に基づいて選択される。一実施形態では、サーモクロミック材料１０５の特性は相転移温度と可逆性（例えば、不透明状態との間での遷移）に基づいて選択される。一態様では、様々な用途で、一般的に相転移温度は、（例えば、サーモクロミック材料１０５が周囲温度に反応して不透明になるのを防止するため）周囲温度より高く、一方で、有害となりうる光が光リミッタ装置１００に入射したときに、相転移温度に容易に到達しうるように十分に低くなっていることが望ましい。一例として、３０℃の相転移温度を有する材料は、太陽からの環境光に反応して反応して不透明になることがあり、一方で７００℃の相転移温度を有する材料は、相転移温度に到達する又は超えるためにはより多くの加熱が必要で、その結果、一般的に関連して反応時間は遅くなる。様々な用途で、サーモクロミック材料１０５は、およそ５０℃（３２３Ｋ）から１００℃（３７３Ｋ）の相転移温度を有しうる。
【００５１】
一例として、サーモクロミック材料１０５は二酸化バナジウム（ＶＯ２）を含みうる。ＶＯ２は、およそ６８℃（３４０Ｋ）の相転移温度を有する。６８℃未満の温度では、ＶＯ２は単斜晶系構造を有する透明な絶縁体である。６８℃を超える温度では、ＶＯ２はルチルに類似した正方晶系構造を有する反射性金属である。この点に関して、およそ６８℃で、ＶＯ２の導電率は数桁増加し（例えば、およそ１０４倍の増加）、その結果、ＶＯ２は絶縁体から金属に遷移する。そのため、ＶＯ２の透明状態は、透明な絶縁体状態／相、或いは単斜晶系状態／相と称されることがあり、また、ＶＯ２の不透明状態は、金属反射状態／相、或いはルチル状態／相と称されることがある。ＶＯ２に形成される反射性ナノ構造体は、不透明状態にあるときには、金属ナノ構造体と称されうる。場合によっては、バルクＶＯ２は、タングステン（Ｗ）などがドープされうる。ＶＯ２の相転移温度を調整するため（例えば、上昇又は下降させるため）、ドーパントが添加されうる。ＶＯ２により、有害となりうる光に反応して、透明状態から不透明状態への遷移に要する時間を１μｓ未満にすることが、また、不透明状態から透明状態に戻るのに要する時間を１μｓ未満にすることが可能である。場合によっては、ＶＯ２は、赤外線の用途では、サーモクロミック材料１０５の実装に利用される。可視光の用途では、サーモクロミック材料１０５は、例えばスピロピランを含みうる。上記は、サーモクロミック材料１０５の材料組成の非限定な例を示している。サーモクロミック材料１０５の他の材料組成は、用途に応じて利用されうる。
【００５２】
一実施形態では、ナノ構造体が全体として、広く及び／又は様々な周波数範囲にわたって共振を提供するように、様々な材料組成、サイズ、及び／又は形状のナノ構造体が、サーモクロミック材料１０５に接触した状態で提供されうる。場合によっては、共振周波数範囲は、（例えば、可視光レーザーポインタから保護するための）可視光スペクトル、赤外スペクトル、及び／又は他のＥＭスペクトルを包含しうる。
【００５３】
ナノ構造体は、サーモクロミック材料１０５の局所加熱に使用可能な、ナノ粒子、ナノパターン（例えば、メタ材料層）、及び／又は、ナノチューブ（例えば、カーボンナノチューブ）又はナノワイヤ（例えば、銀ナノワイヤ、金ナノワイヤ）などの他のナノ構造体を含みうる。いくつかの態様では、ナノ構造体は導電性材料を含みうる。非限定的な実施例として、金属ナノ構造体は、金、銀、他の貴金属、アルミニウム、銅、及び／又は他の金属を含みうる。場合によっては、それらはカーボンナノチューブ又は窒化チタン（ＴｉＮ）を含みうる。ナノ構造体は、立方体、球形、桿状、板状、十字型及び／又は他の形状であってよい。一実施例では、球形又は板状のナノ構造体は、およそ１０ｎｍから１００ｎｍの直径を有しうる。一態様では、図１に示すように、ナノ構造体（例えば、ナノ構造体１１０Ａ）はコアシェル構造を有する。コアシェル構造は、コアとしてのナノ粒子と、ナノ粒子を囲むシェルとを含みうる。一例として、ナノ粒子はガラスなどの誘電体材料であってよく、シェルは金又は銀などの金属材料であってよい。場合によっては、コアシェル構造は、シェルがないナノ粒子よりも良好な散乱効率を提供しうる。一態様では、ナノ構造体は、様々なプラズモン共振子を形成することができる金属層／誘電体層を有するナノパターンを含みうる。
【００５４】
図２Ａは、本開示の一又は複数の実施形態による、光リミッタ装置１００に入射する光２０５及び２１０を示す。これに関連して、光２０５及び２１０は、サーモクロミック材料１０５、及びサーモクロミック材料１０５に接触しているナノ構造体のサブセットに入射する。図２Ｂは、本開示の一又は複数の実施形態による、光２０５に反応してサーモクロミック材料１０５に形成される熱ホットスポット２２０を示す。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、光２１０は、光リミッタ装置１００を通って伝播し開口部１３０に到達しうるのに対し、熱ホットスポット２２０で形成されたサーモクロミック材料１０５によって、光２０５が開口部１３０に到達することが防止される。
【００５５】
光２０５は、サーモクロミック材料１０５に接触するナノ構造体に関する共振周波数範囲内の周波数、及び閾値（例えば、０．１Ｗ／ｃｍ２）以上の放射照度を有する。これに対し、光２１０は、サーモクロミック材料１０５に接触するナノ構造体に関連する共振周波数範囲外の周波数、及び／又は閾値を下回る放射照度を有し、光リミッタ装置１００を通って開口部１３０まで伝播することができる。これに関して、光２０５が有害となりうる光と見なされるのに対し、光２１０は有害と見なされない。光２０５は、レーザーポインタ又はレーザーダズラ（ｌａｓｅｒ  ｄａｚｚｌｅｒ）などの光源２１５に由来する。光２１０は、太陽からの光及び／又は迷光などの周辺光を含みうる。
【００５６】
図２Ｂでは、光２０５が照射されたサーモクロミック材料１０５の一部に接触するナノ構造体は熱を生成して、サーモクロミック材料１０５に熱ホットスポット２２０を作り出す。例えば、熱ホットスポット２２０は、少なくともナノ構造体１１０Ｄ及び１１０Ｅによって生成された熱によって作り出されうる。光２０５がサーモクロミック材料１０５を通って伝播する際に、光２０５の経路に沿ったナノ構造体は、光２０５を吸収し、吸収した光を、これらのナノ構造体に局在するサーモクロミック材料１０５の温度を上昇させる熱に変換しうる。
【００５７】
熱ホットスポット２２０は、光２０５に反応してナノ構造体によって生成された熱を表わしている。ナノ構造体によって生成された熱は、ナノ構造体と空間的に対応するサーモクロミック材料１０５の一部に伝達される。サーモクロミック材料１０５の一部が、サーモクロミック材料１０５の相転移温度を超える温度まで加熱されると、サーモクロミック材料１０５の一部は透明状態から不透明状態に遷移する。不透明部分に入射する光２０５は、散乱され、開口部１３０への到達が妨げられる。
【００５８】
光２０５が存在していると、光２０５は、ナノ構造体に熱を発生させ続け、その結果、サーモクロミック材料１０５の一部は不透明な状態のままになる。場合によっては、光リミッタ装置１００のナノ構造体に関連する共振周波数範囲外の周波数を有する光は、このような光が不透明部分に入射された場合には、不透明部分によって散乱されうる。このような光は、ナノ構造体が通常そのような光を通過させても散乱されることがありうる（例えば、光は有害となりうる光ではない）。これに関して、不透明状態にあるサーモクロミック材料１０５（又はその一部）は周波数選択性があり、これはサーモクロミック材料１０５を構成するバルク材料組成及びドーパント（存在する場合）に基づきうる。不透明部分が存在していても、光リミッタ装置１００の残りの部分は透明で、光２１０（及び有害となりうるとはみなされない他の入射光）が光リミッタ装置１００を通過することを可能にし、その結果、光２０５から開口部１３０を保護しつつ、開口部１３０が光リミッタ装置１００を介して光２１０を受容することを可能にする。例えば、開口部１３０にパイロットの目が含まれる場合、パイロットは、光２０５に反応して形成されるサーモクロミック材料１０５の不透明部分によってより遮断されていない光リミッタ装置１００の一部を通して見ることができる。
【００５９】
熱ホットスポット２２０に加えて、一又は複数の熱ホットスポットは、光２０５がサーモクロミック材料１０５を通って伝播する際に形成されうる。これに関して、熱ホットスポット２２０によって形成されたサーモクロミック材料１０５の不透明部分によって散乱されない光２０５の任意の残りの部分は、光２０５の残りの部分がサーモクロミック材料１０５を通って伝播する際に生成されたその後の熱ホットスポットによって形成されるその後の不透明領域によって散乱されうる。ナノ構造体の密度／濃度（例えば、単位体積当たり又は表面積当たりのナノ構造体の数）が高いほど、サーモクロミック材料１０５に接触しているナノ構造体を通過して開口部１３０に到達する光２０５は少なくなる。
【００６０】
一態様では、さらなる要因が、光２０５の吸収、及びそのような吸収に反応した熱ホットスポットの関連する生成に寄与することがありうる。サーモクロミック材料１０５の遷移した部分の不透明さは、この遷移部分による光２０５の吸収を促進し、その結果、不透明部分の拡大を助け、開口部１３０の光２０５からの保護を促進する正のフィードバック機構を提供する。正のフィードバックによって促進されるため、熱ホットスポットは拡大し、（熱ホットスポットが十分に近い場合には）隣接する熱ホットスポットと融合して、光２０５を散乱する連続的な反射層（例えば、局所的な反射鏡）を効果的に形成する。場合によっては、ナノ構造体間の結合は有害となりうる光の吸収を促進しうる。このような結合は一般的にナノ構造体間の距離の関数であって、任意の２つのナノ構造体間の距離の拡大と、２つのナノ構造体間の結合の低下には関連がある。
【００６１】
光２０５の特性は、光２０５の照射に反応して、ナノ構造体のどの部分が励起されるかを、また、光２０５に反応したナノ構造体の励起によって不透明状態に遷移したサーモクロミック材料１０５の部分の対応するサイズを、決定しうる。例えば、光２０５は、約２ｍｍのビーム直径を有する（例えば、レーザーポインタからの）レーザー光になりうる。熱ホットスポット２２０のサイズは、光２０５のサイズと同程度になりうる。同様に、不透明状態に遷移するサーモクロミック材料１０５の一部分のサイズは、数ミリメートルの直径（例えば、この例では、光２０５に関連するビーム径と同程度のサイズ）を有しうる。
【００６２】
図２Ｃは、本開示の一又は複数の実施形態により、光２０５が取り除かれて冷えた熱ホットスポット２２０を示している。例えば、光２０５は、光源２１５がオフになると取り除かれうる。熱ホットスポット２２０が冷めるにつれて、サーモクロミック材料１０５の不透明部分は冷める。不透明部分の温度が相転移温度を下回ると、サーモクロミック材料１０５の不透明領域は透明状態に戻る。場合によっては、不透明部分は、ナノ構造体への光２０５の照射から１μｓ未満の時間で光２０５に反応して形成され、光２０５が取り除かれてから１μｓ未満の時間で透明状態に戻る。
【００６３】
光リミッタ装置１００に入射する光２０５と２１０は、各々が放射照度値を有する複数の周波数成分を有しうることに留意されたい。この場合、サーモクロミック材料１０５に接触するナノ構造体は、ナノ構造体の一又は複数の共振周波数と一致し且つそれぞれの閾値を上回る放射照度を有する入射光の周波数成分に反応して熱を生成する。場合によっては、異なる周波数は異なる放射照度の閾値に関連づけられうる。ナノ構造体は、共振周波数又はナノ構造体に包含される周波数の範囲外、及び／又は閾値放射照度を下回る入射光の周波数成分が開口部１３０を通過することを可能とする。
【００６４】
図３は、本開示の一又は複数の実施例による、ナノ構造体３００の例を示す。一実施形態では、ナノ構造体３００は、図１及び図２Ａ〜図２Ｃに示した球形ナノ構造体（例えば、１１０Ａ）の１つになりうる。ナノ構造体３００は、ナノ粒子３０５（例えば、コアとも称される）と、ナノ粒子３０５を包含するシェル３１０（例えば、コーティングとも称される）を含む。ナノ粒子３０５は、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム、ヒ化物、リン化インジウム、セレン化カドミウム、硫化亜鉛、他の物質、及び／又はこれらの組み合わせを含みうる。シェル３１０は、金、銀、窒化チタン、及び／又は他の元素又は化合物（例えば、金属合金）を含みうる。場合によっては、シェル３１０は（例えば、ナトリウム、スズ、金属合金などの金属で）ドープされうる。１つの場合には、ナノ粒子３０５はガラスを含み、シェル３１０は金を含む。一例として、ナノ構造体３００はおよそ７０ｎｍの物理的断面を有しうる。この例では、ナノ粒子３０５はおよそ６０ｎｍの直径を有し、シェル３１０はおよそ５ｎｍの厚みを有しうる。
【００６５】
図４は、本開示の一又は複数の実施例による、ナノ構造体４００の例を示す。ナノ構造体４００は十字型を有する。一実施形態では、ナノ構造体４００は、図１及び図２Ａ〜図２Ｃに示した非球形ナノ構造体（例えば、１１０Ｆ）の１つになりうる。場合によっては、ナノ構造体４００は単独で提供されることも、吸収構造体の一部として提供されることもあり、有害となりうる光の吸収及び／又は散乱を促進する。ナノ構造体４００は、金、銀、窒化チタン、及び／又は他の元素又は化合物（例えば、金属合金）を含みうる。
【００６６】
図５Ａ及び図５Ｂは、一又は複数の実施形態による、メタ材料層５００の例を示している。具体的には、図５Ａ及び図５Ｂは、メタ材料層５００（例えば、ナノパターンとも称される）は側面図と上面図をそれぞれ示している。メタ材料層５００を形成するため、材料層は、構造体５０５、５１０、及び５１５を画定するため、リソグラフィを用いて提供され、パターン形成される。材料層は、金、銀、窒化チタン、及び／又は他の元素又は化合物（例えば、金属合金）を含みうる。一実施形態では、メタ材料層５００は、サーモクロミック材料（例えば、図１のサーモクロミック材料１０５）で提供されうる。例えば、図１を参照すると、メタ材料層５００は、サーモクロミック材料１０５及び／又は基板層１２０の表面上に配置されてよく、及び／又はサーモクロミック材料１０５に少なくとも部分的に埋め込まれてもよい。場合によっては、吸収構造体を形成するため、第２のメタ材料層はメタ材料層５００から垂直に移動されうる。構造体５０５、５１０、及び５１５は、図５Ａ及び図５Ｂでは十字型であるが、構造体５０５、５１０、及び５１５は一般的に、所望の共振周波数又は共振周波数範囲を有効にするのに適した任意の形状になりうる。構造体５０５、５１０、及び５１５は、異なる形状及び／又はサイズになりうる。一態様では、メタ材料層５００、構造体５０５、５１０、及び５１５の各々、並びにメタ材料層５００の任意の部分はナノ構造体と称されうる。メタ材料層５００はパターン化された材料の連続層で、連続層として提供されるナノ構造体、及び／又は連続層の一部として形成されるナノ構造体、とみなされうる。
【００６７】
一実施形態では、ナノ構造体（例えば、ナノ構造体３００及び４００）とメタ材料層５００（又は、その一部）は、サーモクロミック材料（例えば、サーモクロミック材料１０５）全体に堆積、及び／又は散在される。いくつかの態様では、複数のサイズ、形状及び／又は材料のナノ構造体が、分子を形成するために共につながれ或いはリンクされ、ポリマーバックボーンに取り付けられ、鎖を形成するためにリンクされ或いはつながれ、及び／又は格子を形成するためリンクされる。ナノ構造体間のこのような結合は、ナノ構造体による有害となりうる光の吸収及び／又は散乱を促進しうる。
【００６８】
図６は、本開示の一又は複数の実施形態による、開口部保護を促進するための例示的なプロセス６００のフロー図を示す。例示のため、ここでは図１及び図２Ａ〜図２Ｃの光リミッタ装置１００を参照してプロセス６００を説明するが、プロセス６００は図１及び図２Ａ〜図２Ｃの光リミッタ装置１００に限定されない。一又は複数の工程が、所望に応じて、組み合わされたり、省略されたり、及び／又は異なる順序で実施されうることに留意されたい。
【００６９】
ブロック６０５では、光リミッタ装置１００がシステムの一部として提供される。システムは、ビークル（例えば、陸上、海軍、航空、及び／又は宇宙ビークル）、センサ（例えば、レーダセンサ）、ウェアラブルデバイス（例えば、眼鏡、ゴーグル）、多機能構造体（例えば、一又は複数のセンサが埋め込まれた構造体）、多機能開口部、及び／又は一般的には開口部保護が実装されうる任意のシステムであるか、これらを含むか、又はこれらの一部であってよい。システムの一実施例を、図８に関連して説明する。
【００７０】
ブロック６１０では、光２０５及び２１０は、サーモクロミック材料１０５に接触しているナノ構造体の少なくともサブセットに入射している。例えば、ナノ構造体は、サーモクロミック材料１０５の表面上に配置されたナノ構造体、及び／又はサーモクロミック材料１０５に少なくとも部分的に埋め込まれたナノ構造体（例えば、ナノ構造体１１０Ｄ及び１１０Ｅ）を含みうる。光２０５は、ナノ構造体によって集合的に提供される共振周波数範囲内の周波数及び閾値を上回る放射照度を有する。光２１０は、共振周波数範囲外の周波数、及び／又は閾値を下回る放射照度を有し、サーモクロミック材料１０５から伝送される。
【００７１】
ブロック６１５では、熱は、光２０５に反応して、ナノ構造体のサブセットによって生成される。一態様では、ナノ構造体は、光２０５に反応した振動によって熱を生成する。この点に関して、ナノ構造体は、光２０５を吸収し、光２０５をナノ構造体の温度を上昇させる熱に変換する。例えば、ナノ構造体は熱を（例えば、伝導によって）サーモクロミック材料１０５に伝達し、サーモクロミック材料１０５の温度上昇を示す熱ホットスポット２２０を作り出す。
【００７２】
ブロック６２０では、サーモクロミック材料１０５の一部は、ナノ構造体のサブセットによって生成された熱に反応して、透明状態から不透明状態に遷移する。一態様では、遷移を引き起こすため、ナノ構造体のサブセットによって生成された熱は、サーモクロミック材料１０５の相転移温度を超える温度までサーモクロミック材料１０５の一部を加熱する。場合によっては、サーモクロミック材料１０５の遷移した部分の不透明性は、光２０５の吸収を促進する。
【００７３】
ブロック６２５では、光２０５が開口部１３０に到達するのを防止するため、不透明状態に遷移したサーモクロミック材料１０５の一部が光２０５を遮断（例えば、反射、散乱）する。ブロック６３０では、光２０５が取り除かれると、サーモクロミック材料１０５の一部は不透明状態から透明状態に遷移する。これに関連して、光２０５が（例えば、図２Ｃに示したように）取り除かれると、ナノ構造体は温度が低下する。ナノ構造体の温度の低下は、サーモクロミック材料１０５の一部の温度の低下を引き起こす。サーモクロミック材料１０５の一部が、相転移温度を下回る温度になると、サーモクロミック材料１０５の一部は不透明状態から透明状態に遷移する。
【００７４】
図７は、本開示の一又は複数の実施形態による、開口部保護を促進するシステムを製造するための例示的なプロセス７００のフロー図を示す。例示のため、ここでは図１の光リミッタ装置１００を参照してプロセス７００を説明するが、プロセス７００は図１の光リミッタ装置１００に限定されない。一態様では、プロセス７００は、図６のプロセス６００のブロック６０５で実装されうる。一又は複数の工程が、所望に応じて、組み合わされたり、省略されたり、及び／又は異なる順序で実施されうることに留意されたい。
【００７５】
ブロック７０５では、基板層１２０が提供される。基板層１２０は、ガラス及び／又はアクリルなどの透明な基板になりうる。ブロック７１０では、サーモクロミック材料１０５は基板層１２０の上に配置されている。例えば、サーモクロミック材料１０５は基板層１２０の上に堆積される。様々な用途で、サーモクロミック材料１０５を実装するために選択された材料は、およそ５０℃（３２３Ｋ）から１００℃（３７３Ｋ）の相転移温度を有しうる。サーモクロミック材料１０５は、（例えば、赤外線用途で）ＶＯ２、或いは（例えば、可視光用途で）スパイロピランを含みうる。ブロック７１５では、ナノ構造体は、サーモクロミック材料１０５に接触して提供される。ナノ構造体は、サーモクロミック材料１０５の表面上、及び／又は部分的にサーモクロミック材料１０５内に提供されうる。場合によっては、ナノ構造体は、サーモクロミック材料１０５が基板層１２０の上に堆積されるにつれて提供されうる。ナノ構造体は、ナノ粒子、コアシェル構造、ナノパターン、及び／又はナノパターンの一部として提供される構造を含みうる。場合によっては、様々なサイズ、形状、及び／又は材料組成のナノ構造体が、広い共振周波数範囲を有効にするため、サーモクロミック材料１０５全体に堆積、及び／又は散在される。光リミット装置１００は、ブロック７０５、７１０、及び７１５によって形成される。場合によっては、光リミッタ装置１００の形成の一部として、接着層１２５が基板層１２０の上に堆積される。接着層１２５は、サーモクロミック材料１０５が堆積される前後に堆積されうる。
【００７６】
ブロック７２０では、光リミッタ装置１００は、一又は複数の係合要素を用いてシステムの構成要素に係合される。光リミッタ装置１００は、これら係合要素と係合するためのウィンドウ構造を提供しうる。係合要素は、接着剤、釘、磁石、吸盤、隆起及び隆条、及び／又は一般的には光リミッタ装置１００を支持することができる、及び／又は光リミッタ装置１００をシステムの構成要素に連結することができる任意の締結具及び／又は締結構造を含みうる。一例として、係合要素は、システムの構造支持基板に適用されうる光リミッタ装置１００の粘着性の貼付層（例えば、接着層１２５）を含みうる。構造支持基板は、ガラス、石英、ポリカーボネート、及び／又は他の透明材料からなる透明な基板を含みうる。例えば、構造支持基板は、接着層１２５を用いて光リミッタ装置１００が接着される航空機ビークルのフロントガラスを含みうる。代替的に及び／又は追加的に、光リミッタ装置１００を受容するため、係合要素システムによって提供されうる。これに関連して、接着層１２５は場合によっては、任意選択となる。
【００７７】
図８は、本開示の一又は複数の実施形態による開口部保護を促進するための光リミッタ装置８０５を有するシステム８００を示す。しかしながら、図示の構成要素のすべてが必要なわけではなく、一又は複数の実施形態は、図に示されていない追加の構成要素を含んでいてもよい。本書に記載する請求項の趣旨及び範囲から逸脱することなく、構成要素の配置及び種類に変更を加えてもよい。追加の構成要素、異なる構成要素、及び／又はより少ない構成要素が提供されてもよい。
【００７８】
システム８００は、構成要素の適切な選択及び構成（例えば、動作周波数、材料組成など）を伴って、陸上、海軍、航空、及び／又は宇宙用途で利用されうる。システム８００は、ビークル（例えば、自動車、航空機ビークル、衛星）、センサ（例えば、赤外線センサ）、多機能構造体、多機能開口部、又はウェアラブルデバイス（例えば、眼鏡、ゴーグル）であってよく、これらを含んでもよく、或いはこれらの一部であってよい。一態様では、図８中の破線は、システム８００のハウジングを表しうる。
【００７９】
システム８００は、光リミッタ装置８０５、処理回路８１０、通信回路８１５、一又は複数の出力デバイスインターフェース８２０、一又は複数の入力デバイスインターフェース８２５、位置付け回路８３０、メモリ８３５、電源８４０、他の構成要素８４５、及びバス８５０を含む。光リミッタ装置８０５は、有害となりうる光がシステム８００に関連する開口部に到達することを防止するために利用されうる。例えば、システム８００が航空機ビークルである場合、開口部は航空機ビークルに乗っている人（例えば、乗客、パイロットなど）の目及びセンサ機器（例えば、赤外線センサ機器）を含みうる。場合によっては、光リミッタ装置８０５は、システム８００のウィンドウとして設けられるか、システム８００のウィンドウに連結されうる。一態様では、システム８００は、各光リミッタ装置が一又は複数の開口部保護に使用されうる、複数の光学リミッタ装置を含みうる。
【００８０】
一実施形態では、光リミッタ装置８０５は、光リミッタ装置１００であるか、光リミッタ装置１００を含むか、又は光リミッタ装置１００の一部であってよい。上に示したように、システム８００によっては、システム８００は、追加の構成要素、異なる構成要素、及び／又は図８に示したものよりも少ない構成要素を含んでいてもよい。例えば、システム８００を１つの眼鏡に実装する場合、システム８００は、各眼鏡レンズに連結された、又は各眼鏡レンズ（例えば、図８に示す構成要素の多くを含まない）の前方又は後方に配置された光リミッタ装置を含みうる。
【００８１】
処理回路８１０は、メモリ８３５に保存された機械可読命令（例えば、ソフトウェア、ファームウェア、又は他の命令）を実行しうる。この点に関して、処理回路８１０は、システム８００の動作を促進するための様々な動作、プロセス、及び技術のいずれかを実施しうる。例えば、航空機ビークルでは、処理回路８１０は、航空機ビークルの飛行及び航空機ビークルの任意の特定ミッション向けプロセス（例えば、レーダ用途、撮像用途など）を含む、航空機ビークルの動作を促進しうる。処理回路８１０は、一又は複数のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤｓ）（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）、複合プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤｓ）、フィールドプログラマブルシステムオンチップ（ＦＰＳＣｓ）、又は他の種類のプログラマブルデバイス）、コード、及び／又は他の処理デバイスとして実装されうる。一実施形態では、有害となりうる光に反応して、処理回路８１０は、例えば光により引き起こされる損傷を軽減する（例えば、バックアップセンサ機器を電源オンして、光により破損したセンサ機器と交換する）、光源を発見する、及び／又は光源を取り除くなどのために、制御信号を生成してシステム８００及び／又は他のシステムの内部の他の構成要素に送信しうる。
【００８２】
通信回路８１５は、システム８００の様々な構成要素間、及びシステム８００と別のシステムとの間の有線及び／又は無線通信を取り扱うか、管理するか、又は促進するように構成されうる。一実施例では、通信回路８１５は、無線通信回路（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）規格、ＺｉｇＢｅｅ（商標）規格、又は他の無線通信規格）、セルラー回路、又は他の適切な通信回路を含みうる。場合によっては、通信回路８１５は、専用無線通信プロトコル及びインターフェース向けに構成されてもよい。通信回路８１５は、無線通信用アンテナを含んでよく、又は、無線通信用アンテナと通信してもよい。したがって、一実施形態では、通信回路８１５は、携帯用デバイス、基地局、無線ルータ、ハブ、又は他の無線ネットワーキングデバイスとの無線リンクを確立することにより、無線通信を取り扱いうるか、管理しうるか、又は促進しうる。
【００８３】
通信回路８１５は、イーサネットインターフェース、電力線モデム、デジタル加入者線（ＤＳＬ）モデム、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）モデム、ケーブルモデム、及び／又は有線通信用の他の適切な構成要素などを介して、有線ネットワークとインターフェース接続するように構成されうる。代替的に又は追加的に、通信回路８１５は、専用有線通信プロトコル及びインターフェースを支持しうる。通信回路８１５は、有線通信を目的として、（例えば、ネットワークルータ、スイッチ、ハブ、又は他のネットワーク装置を介して）有線リンク上で通信するように構成されうる。有線リンクは、電力線ケーブル、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、或いは対応する有線ネットワーク技術を支持する他のケーブル又は配線を用いて実装されうる。
【００８４】
出力デバイスインターフェース８２０は、システム８００を一又は複数の出力デバイスに結合しうる。出力デバイスインターフェース８２０は、グラフィック及び／又はオーディオドライバカード、グラフィック及び／又はオーディオドライバチップ、及び／又はグラフィック及び／又はオーディオドライバプロセッサを含みうる。出力デバイスは、システム８００が出力情報をユーザに提供することを可能にしうる。例えば、出力デバイスは、一又は複数の表示デバイスを含みうる。表示デバイスは、情報をユーザに表示するために利用されうる。例えば、光リミッタ装置８０５に入射する有害となりうる光に反応して、表示デバイスは、当該有害となりうる光に関連する情報を提供しうる。情報は、例えば更なる脅威の検出及び／又は特定を促進するための、関連する光源がありうる位置、周辺領域に関連する画像、有害となりうる光及び／又は他の脅威に応答するための指示、及び／又はユーザからの入力を要求するためのプロンプト（例えば、警報が鳴ることをユーザに承認要求するプロンプト）を含みうる。表示デバイスは、フラットスクリーンディスプレイ、タッチスクリーンディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、又は一般的に情報を視覚的に伝えうる任意のデバイスを含みうる。
【００８５】
入力デバイスインターフェース８２５は、システム８００を一又は複数の入力デバイスに結合しうる。入力デバイスは、ユーザがデータ及びコマンドをシステム８００に提供する（例えば、入力する）ことを可能にしうる。入力デバイスは、例えば、オーディオセンサ、マイクロフォン、カメラ（静止画又はビデオ）、音声認識システム、キーボード（例えば、物理的又は仮想キーボード）、カーソルコントロールデバイス（例えば、マウス）、タッチスクリーン、及び／又はシステム８００へのユーザ入力を提供するための他のデバイスを含みうる。この点に関して、ユーザ入力は、聴覚（例えば、発話）、視覚、及び／又は触覚などの任意の形態で受容されうる。いくつかの場合においては、入力デバイスは、タッチスクリーンディスプレイなどにおいて、ディスプレイと一体化されていてよく、またディスプレイの一部でもあってよい。
【００８６】
位置付け回路８３０は、システム８００の位置を監視するために利用されうる。位置付け回路８３０は、例えば通信回路８１５を介して、システム８００の位置を提供する全地球測位システム（ＧＰＳ）を含みうるか又はＧＰＳと通信しうる。
【００８７】
メモリ８３５は、システム８００の動作を促進するための情報を保存するために利用されうる。非限定的な実施例として、メモリ８３５は、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）などの不揮発性メモリを含みうる。メモリ８３５は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、などの揮発性メモリを含みうる。メモリ８３５は、システム８００の様々な構成要素（例えば、処理回路８１０）により実行される指示、例えば通信回路８１５によって送信されるバッファリングされた情報、及び／又は他の情報などの情報を保存しうる。いくつかの場合においては、メモリ８３５は、有害となりうる光に応じて実行される指示などの情報を保存しうる。
【００８８】
電源８４０は、システム８００の様々な構成要素に電力を供給することなどにより、システム８００を動作させるための電力を供給しうる。電源８４０は、一又は複数のバッテリ（例えば、充電式バッテリ、非充電式バッテリなど）でありうるか、又は一又は複数のバッテリを含みうる。代替的に又は追加的に、電源８４０は、一又は複数の太陽電池でありうるか、又は一又は複数の太陽電池を含みうる。太陽電池は、電力を供給してシステム８００を動作させる及び／又は一又は複数の充電式バッテリを充電するために利用されうる。
【００８９】
加えて、システム８００は他の構成要素８４５を含みうる。非限定的な実施例として、他の構成要素８４５は、様々な用途（例えば、レーダ撮像用途、監視用途、搬送用途、構築用途など）について所望に応じ、システム８００の任意の特徴を実行するために使用されてよい。バス８５０は、システム８００の様々な構成要素間でのデータ通信を促進するために利用されうる。
【００９０】
上記の寸法的な特徴（例えば、サーモクロミック材料の厚み、コアシェル構造の直径）は、非限定的な例であって、一般的には用途に依存することに留意されたい。さらに、このような特徴は一般的に公称値であって、寸法公差に関連していることを理解されたい。
【００９１】
適用可能な場合には、本明細書に記載された様々なハードウェア構成要素及び／又はソフトウェア構成要素は、本開示の精神から逸脱することない限り、ソフトウェア、ハードウェア、又はその両方を含むサブ構成要素に分けることができる。さらに、適用可能な場合には、ソフトウェア構成要素をハードウェア構成要素として実施し得、又はその逆を実施し得ることが考えられる。
【００９２】
プログラムコード及び／又はデータなどの本開示によるソフトウェアは、一又は複数の非一過性のマシン可読媒体に保存することができる。本明細書で特定されるソフトウェアは、ネットワーク化された及び／又はそれ以外の、一又は複数の汎用又は特定目的のコンピュータ及び／又はコンピュータシステムを使用して、実施されうることも考えられている。適用可能な場合には、本明細書に記載された様々なステップの順序は、本明細書に記載された特徴をもたらすために、変更してもよく、複合ステップに組み合わせてもよく、且つ／又はサブステップに分割してもよい。
【００９３】
さらに、本開示は、以下の条項による実施形態を含む。
【００９４】
条項１．  開口部保護を促進するためのシステムであって、前記システムは光リミッタ装置を含み、前記光リミッタ装置は、
複数のナノ構造体であって、前記複数のナノ構造体の少なくともサブセットが、
入射光を受容して、
前記入射光に反応して熱を生成する、
ように構成された複数のナノ構造体と、
サーモクロミック材料であって、前記複数のナノ構造体の各々が前記サーモクロミック材料のそれぞれの部分に接触し、前記サーモクロミック材料の少なくとも一部は、
前記複数のナノ構造体の前記サブセットによって生成される熱に反応して、第１の状態から第２の状態に遷移し、
前記サーモクロミック材料の前記一部が前記第２の状態にあるときには、前記入射光を遮断する、
ように構成されたサーモクロミック材料と、
を含む、開口部保護を促進するためのシステム。
【００９５】
条項２．  前記複数のナノ構造体の前記サブセットは、前記入射光がある周波数範囲内の周波数を有し且つ少なくともある閾値放射照度を有しているときに、前記入射光に応じて振動することにより前記熱を生成するように構成される、条項１に記載のシステム。
【００９６】
条項３．  前記閾値放射照度と前記周波数範囲は、前記複数のナノ構造体の物理特性に少なくとも部分的に基づいている、条項２に記載のシステム。
【００９７】
条項４．  前記サーモクロミック材料の前記一部が前記第２の状態にあるとき、前記サーモクロミック材料の前記一部は、前記入射光を吸収すること及び／又は散乱することによって、前記入射光を遮断するように構成されている、条項１に記載のシステム。
【００９８】
条項５．  前記サーモクロミック材料の前記一部は、
熱によって前記サーモクロミック材料の前記一部が閾値温度を超える温度まで上昇すると、前記第１の状態から前記第２の状態に遷移し、
前記サーモクロミック材料の前記一部が前記閾値温度を下回る温度まで下降すると、前記第２の状態から前記第１の状態に遷移する、
ように構成されている、条項１に記載のシステム。
【００９９】
条項６．  前記サーモクロミック材料に接触している基板層をさらに含む、条項１に記載のシステム。
【０１００】
条項７．  前記複数のナノ構造体のうちの少なくとも１つは、コアと前記コアを包含するシェルを含む、項１に記載のシステム。
【０１０１】
条項８．  前記複数のナノ構造体は連続メタ材料層の一部を形成し、前記連続メタ材料層は前記サーモクロミック材料に接触している、条項１に記載のシステム。
【０１０２】
条項９．  前記システムは、ビークル、センサ、又はウェアラブルデバイスであって、前記入射光が前記システムの一又は複数のオペレータに、及び／又は前記システムの一又は複数の構成要素に到達するのを防止するため、前記サーモクロミック材料の前記一部が前記第２の状態にあるときには、前記サーモクロミック材料の前記一部は前記入射光を防止するように構成されている、条項１に記載のシステム。
【０１０３】
条項１０．  前記システムは航空機ビークルであって、
前記システムはさらに、
ハウジングと、
前記ハウジングに連結され、光リミッタ装置を受容するように構成された一又は複数の係合要素と、
を備え、
前記光リミッタ装置は、一又は複数の係合要素に係合し、光を航空機ビークルの中へ選択的に通過させるように構成されている、条項９に記載のシステム。
【０１０４】
条項１１．  基板層を提供することと、
前記基板層の上に前記サーモクロミック材料を配置することと、
前記複数のナノ構造体の各々が前記サーモクロミック材料に接触するように、前記複数のナノ構造体を提供することと、
前記光リミッタ装置を受容するように構成された一又は複数の係合要素に前記光リミッタ装置を係合することと、
を含む、条項１に記載のシステムを作る方法。
【０１０５】
条項１２．  前記複数のナノ構造体を提供することは、前記複数のナノ構造体の各々が前記サーモクロミック材料内に少なくとも部分的に埋め込まれるように、前記サーモクロミック材料全体に前記複数のナノ構造体に分散することを含む、条項１１に記載の方法。
【０１０６】
条項１３．  前記複数のナノ構造体を提供することは、前記複数のナノ構造体を含む連続メタ材料層を形成することを含む、条項１１に記載の方法。
【０１０７】
条項１４．  開口部保護を促進するための方法であって、
複数のナノ構造体の少なくともサブセットによって、入射光を受容することであって、前記複数のナノ構造体の各々はサーモクロミック材料のそれぞれの部分と接触している、入射光を受容することと、
前記複数のナノ構造体の前記サブセットによって、前記入射光に反応して熱を生成することと、
前記複数のナノ構造体の前記サブセットによって生成された前記熱に反応して、サーモクロミック材料の少なくとも第１の部分を第１の状態から第２の状態に遷移させることと、
前記サーモクロミック材料の前記第１の部分が前記第２の状態にあるときに、前記サーモクロミック材料の前記第１の部分によって、前記入射光を遮断することと、
を含む方法。
【０１０８】
条項１５．  前記熱は、前記入射光が、ある波長範囲内の波長を有し且つ少なくともある閾値放射照度を有しているときに、前記入射光に反応して生成される、条項１４に記載の方法。
【０１０９】
条項１６．  前記第１の部分が前記第２の状態にある間に、前記サーモクロミック材料の第２の部分に、前記波長の範囲外の波長を有し、及び／又は前記閾値を下回る放射照度を有する光を透過させることをさらに含む、条項１５に記載の方法。
【０１１０】
条項１７．  遮断することは、前記入射光を吸収すること及び／又は散乱することを含む、条項１４に記載の方法。
【０１１１】
条項１８．  前記サーモクロミック材料の前記第１の部分は、熱によって前記サーモクロミック材料の前記第１の部分が閾値温度を超える温度まで上昇すると、前記第１の状態から前記第２の状態に遷移し、前記サーモクロミック材料の前記第１の部分が前記閾値温度を下回る温度まで下降すると、前記方法はさらに、前記第１の部分を前記第２の状態から前記第１の状態に遷移させることを含む、条項１４に記載の方法。
【０１１２】
条項１９．  前記複数のナノ構造体のうちの少なくとも１つは、コアと前記コアを包含するシェルを含む、条項１４に記載の方法。
【０１１３】
条項２０．  前記複数のナノ構造体は連続メタ材料層の一部を形成し、前記連続メタ材料層は前記サーモクロミック材料に接触している、条項１４に記載の方法。
【０１１４】
上述の実施形態は、本発明を説明するが、本発明を限定するものではない。本発明の原則に従って数多くの修正例及び変形例が可能であることも理解されたい。したがって、本発明の範囲は下記の請求項及びその均等物によってのみ定義されるものである。
【図１】
2020154284.tif 000002
【図２Ａ】
2020154284.tif 000003
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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