Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ЛИНЗЫ ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ОЧКОВ (ВАРИАНТЫ) - Патент РФ 2128355
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ЛИНЗЫ ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ОЧКОВ (ВАРИАНТЫ)
ЛИНЗЫ ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ОЧКОВ (ВАРИАНТЫ)

ЛИНЗЫ ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ОЧКОВ (ВАРИАНТЫ)

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Линзы для голографических очков используются в солнцезащитных, декоративных, рекламных или клубных голографических очках, эффект от которых обеспечивается голографическим изображением, возникающим при освещении линз естественным или искусственным светом, и предназначены для уменьшения цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете при увеличении яркости голографического изображения, а также для повышения срока сохранения яркости такого изображения и улучшения противоударных свойств линз, что важно для предохранения глаз пользователя при случайном повреждении линз. Линзы для голографических очков содержат оптически прозрачную основу , на внутреннюю поверхность которой, обращенную к пользователю, нанесен слой регистрирующего материала, в котором записана по меньшей мере одна объемная голограмма. Слой выполнен из материала, прозрачного в спектральном интервале, в котором максимальна дифракционная эффективность голограммы (бихромированная желатина). За слоем с голограммой со стороны пользователя расположен по меньшей мере один компенсационный слой, выполненный из селективно поглощающего материала с повышенным поглощением излучения в зеленой части видимого диапазона в области указанного спектрального интервала и максимальным пропусканием вне его. Это позволило в значительной степени уменьшить, а в некоторых случаях и полностью подавить пространственную модуляцию проходящего через линзы излучения, обусловленную формированием голографического изображения. Для образования единой конструкции упомянутые элементы линз соединены с использованием оптического клея. 2 с. и 36 з.п. ф-лы, 9 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2128355
Класс(ы) патента: G02C7/10, G02C11/02, G02B5/32
Номер заявки: 95102280/28
Дата подачи заявки: 16.02.1995
Дата публикации: 27.03.1999
Заявитель(и): ТАСР Лтд. (BS)
Автор(ы): Гуланян Э.Х.(RU); Турков Ю.Г.(RU)
Патентообладатель(и): ТАСР Лтд. (BS)
Описание изобретения: Изобретение относится к оптике, а конкретнее к конструкции линз для солнцезащитных, декоративных, рекламных или клубных голографических очков, эффект от которых обеспечивается голографическим изображением, возникающим при освещении линз естественным или искусственным светом. Оно предназначено для уменьшения цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете при увеличении яркости голографического изображения, а также для повышения срока сохранения яркости такого изображения и улучшения противоударных свойств линз, что важно для предохранения глаз пользователя при случайном повреждении линз.
В последнее время голографические очки находят применение для защиты глаз от яркого солнечного или искусственного света, а также в рекламных и декоративных целях, привлекая к их пользователю внимание окружающих людей.
Декоративный эффект от голографических очков оказывается тем выше, чем большая доля падающего на их линзы светового излучения используется для формирования голографического изображения. Это доля, определяемая дифракционной эффективностью голограммы, может составлять 50...70% [1].
Голографические очки, применяемые в декоративных или рекламных целях, для увеличения яркости и выразительности голографического изображения используют голограммы объектов с неоднородными пространственными свойствами, что обусловливает пространственные изменения дифракционной эффективности голограмм по апертуре линз. Это, в свою очередь, приводит к пространственной модуляции проходящего через них света, выражающейся в образовании цветовых пятен, создающих дискомфорт для пользователя и вызывающих усталость и утомление глаз. Цветовой контраст между этими пятнами тем больше, чем более выразительным, богатым деталями и оттенками является записанный в голограмме объект и соответственно чем значительнее разница между локальными значениями дифракционной эффективности голограммы этого объекта. Искусственное уменьшение дифракционной эффективности голограммы снижает указанный цветовой контраст, однако при этом одновременно снижается яркость и выразительность голографического изображения. Такие очки становятся менее привлекательными и эффективность их применения невысока.
Существующий уровень техники не допускает создание голографических линз, отличающихся одновременно большой яркостью и выразительностью формируемого изображения и высокой пространственной однородностью проходящего через них светового потока, характеризующейся низким цветовым контрастом по апертуре линз. Это объясняется противоречивостью таких требований для известных конструкций линз, в которых слой с голограммой, помимо формирования изображения, выполняет также функцию ослабления интенсивности проходящего излучения.
Необходимо отметить, что у ряда известных типов голографических очков (например, солнцезащитных) конструкция линз содержит кроме слоя с голограммой и специальный защитный слой. Защитный слой отражает или поглощает часть излучения и, следовательно, обеспечивает дополнительную защиту глаз от яркого излучения. Но он не позволяет решить указанную выше проблему, поскольку обладает однородными пространственными и спектральными оптическими свойствами.
Известны линзы голографических очков [1], предназначенных для защиты водителей автомашин от ослепления, содержащие нанесенный на прозрачную подложку слой с объемной отражательной голограммой зеркала, обладающей высокой дифракционной эффективностью в требуемом узком диапазоне углов.
Однако специфичность объекта записи (плоское зеркало) существенно ограничивает область возможного применения таких линз.
Известны линзы голографических очков [2], предназначенных для защиты от солнечного излучения и для рекламных целей, содержащие прозрачную основу, на которую нанесен частично отражающий и частично пропускающий свет слой, включающий поверхностную (рельефную) голограмму, работающую на пропускание. Объектом записи является плоский или объемный отражательный предмет. Ослабление излучения осуществляется с помощью полупрозрачного металлического покрытия. Однако металлическое покрытие не компенсирует пространственную неоднородность пропускания слоя с голограммой, так как обладает однородными пространственными и спектральными оптическими свойствами.
Известны линзы голографических солнцезащитных очков [3], содержащие окуляры с нанесенной на них толстослойной фотоэмульсией, в которой записана (во встречных пучках) объемная отражательная голограмма рассеивающего предмета. Коэффициент пропускания фотоэмульсии устанавливают путем подбора времени экспонирования и режима проявления. Защита от яркого излучения в линзах [3] фактически осуществляется как за счет отражения от локальных центров отражения и поглощения, сформированных в фотоэмульсии при записи голограммы, так и за счет увеличения оптической плотности (снижения прозрачности) материала, образованного в результате фотохимической обработки экспонированной фотоэмульсии.
Недостатком известных линз [3] является возложение на слой с голограммой, помимо его основной функции формирования изображения, также и дополнительной функции ослабления проходящего излучения во всем спектральном интервале. Это не приводит, как и в [2], к снижению пространственной модуляции этого излучения, создающей дискомфорт для пользователя. Кроме того, такой слой ослабляет и дифрагирующее на голограмме излучение, формирующее голографическое изображение, за счет поглощения как центрами отражения, так и самим материалом слоя. В результате яркость этого изображения снижается, оно оказывается относительно тусклым, размытым и поэтому оно теряет в выразительности.
Наиболее близкими к заявляемым являются линзы для декоративных солнцезащитных очков [4] , содержащие оптически прозрачную основу, используемую в качестве подложки, на внутреннюю поверхность которой, обращенную к пользователю, нанесен частично отражающий, частично пропускающий слой голографической эмульсии, в котором записана по меньшей мере одна голограмма. Голограмма может быть выполнена на гибком носителе (пленка) или может быть поверхностной (выполненной тиснением на жестком носителе, как в [2]. Линзы имеют в последнем случае частично прозрачный защитный элемент, осуществляющий основное ослабление яркого солнечного света. Голограмма может быть и объемной. Тогда она записана фотографически в указанной эмульсии (также, как и в [3]). При этом защитный элемент может представлять собой покрытие типа лака или осажденный стойкий к истиранию слой, либо стекло.
В качестве прототипа нами выбран вариант с записью объемной отражательной голограммы в частично отражающем, частично пропускающем слое. Этот слой осуществляет основное ослабление светового потока как за счет отражения от локальных центров отражения и поглощения, сформированных в эмульсии при записи голограммы, так и за счет частичной прозрачности материала эмульсии. Дополнительное ослабление света в защитном элементе предоставляет вспомогательную возможность изменять коэффициент пропускания линз очков [4] в требуемых пределах. Однако такое решение является частным, т.е. не требуется во всех случаях применения очков [4], поскольку защитный элемент не упомянут в формуле изобретения. Запись голограммы производится во встречных пучках, либо при опорном пучке, который падает на слой эмульсии под углом 20-40o, а предметный направляется с обратной стороны слоя после отражения от регистрируемого объекта. Голограмма формирует изображение, которое может быть локализовано либо в плоскости подложки, либо со стороны пользователя, либо со стороны наблюдателя.
Недостатком прототипа является то, что функцию формирования изображения и функцию защиты от яркого излучения выполняет один слой - слой с голограммой. Так что использование для этого слоя полностью, а не частично прозрачного материала не допускается в принципе. Такой слой ослабляет проходящее излучение во всем видимом диапазоне спектра, включая спектральный интервал, в котором максимальна дифракционная эффективность голограммы, снижая одновременно и яркость излучения, формирующего голографическое изображение. Поэтому прототипу в полной мере присущи все недостатки, описанные выше при анализе аналога [3]. Не изменяет ситуацию и использование защитного слоя, не обладающего спектральной избирательностью (по крайней мере об этом в [4] не упоминается) и равномерно по спектру ослабляющего проходящее через слой излучение. Также как и слой с голограммой, защитный слой не уменьшает цветовой контраст по апертуре линз, возникающий в проходящем излучении из-за пространственной модуляции этого излучения, обусловленной формированием голографического изображения и, следовательно, не уменьшает дискомфорта пользователя.
Кроме того, в [4] не предусмотрены средства предохранения глаз пользователя при случайном повреждении линз, а возможность придания соответствующих свойств материалу защитного слоя не описана.
Из проведенного анализа уровня техники следует необходимость постановки и решения задачи уменьшения цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете при увеличении яркости голографического изображения. Дополнительными задачами являются повышение срока сохранения яркости такого изображения и улучшение противоударных свойств линз для повышения безопасности глаз пользователя в случае повреждения линз.
Указанные задачи решаются тем, что в линзах для голографических очков, содержащих оптически прозрачную основу, на одной из поверхностей которой расположен слой, в котором записана по меньшей мере одна объемная голограмма, согласно изобретению упомянутый слой выполнен из материала прозрачного в спектральном интервале, в котором максимальна дифракционная эффективность голограммы, а за слоем с голограммой со стороны пользователя дополнительно расположен по меньшей мере один компенсационный слой, выполненный из селективно поглощающего материала с максимальным спектральным коэффициентом пропускания вне указанного спектрального интервала и служащий для уменьшения цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете при увеличении яркости голографического изображения, формируемого при освещении линз.
Сущность изобретения основана на использовании свойств объемной голограммы, записанной в определенном достаточно узком спектральном диапазоне с помощью когерентных пучков света путем создания в слое записывающего материала локальных центров. Локальные центры образуют объемную дифракционную структуру в таком слое и отличаются по своим оптическим свойствам от материала слоя. При освещении слоя с голограммой широкополосным излучением естественного или искусственного происхождения ее максимальная дифракционная эффективность проявляется в соответствующем также достаточно узком спектральном интервале. Поэтому и пространственная модуляция прошедшего такой слой излучения будет максимальной в этом спектральном интервале, тогда как излучение других длин волн практически не модулируется.
Отсюда становится ясной идея предлагаемого изобретения, основанная на относительном ослаблении тех спектральных компонент прошедшего слой излучения, которые находятся внутри указанного спектрального интервала, соответствующего максимальной дифракционной эффективности голограммы, то есть именно тех компонент, которые ответственны за возникновение пространственной модуляции излучения, воспринимаемой глазом пользователя в виде цветовых пятен. Это позволяет уменьшить цветовой контраст между этими пятнами по апертуре линз и тем самым решить поставленную задачу.
Заметим, что для реализации этой идеи неприменима сложившаяся практика ослабления излучения самим слоем с голограммой безотносительно к спектральному интервалу, в котором максимальна ее дифракционная эффективность (как это сделано, например, в [2-4] ), поскольку это ведет также и к снижению яркости голографического изображения. Как уже упоминалось, это обусловлено противоречивостью в таком случае требований снижения пространственной модуляции проходящего излучения и увеличения яркости голографического изображения. Поэтому не могла быть решена в принципе и поставленная задача.
Реализация указанной идеи изобретения осуществляется по предложению авторов с помощью дополнительно введенного компенсационного слоя, выполненного из селективно поглощающего материала и имеющего максимальный спектральный коэффициент пропускания вне указанного спектрального интервала, а минимальный - например, внутри этого интервала.
То, что ослабление излучения компенсационным слоем осуществляется именно путем его поглощения, а не отражения, создает наилучшие условия для наблюдения голографического изображения, за счет исключения излучения того же цвета из окружающего изображение фона. При этом форма выполнения компенсационного слоя может быть самой разнообразной. Например, он может быть выполнен в форме пластины из материала, поглощающего излучение в указанном спектральном интервале, а упомянутый слой с голограммой нанесен на него как на подложку. В другом варианте он может быть выполнен из оптического клея, который дополнительно содержит вещество, поглощающее излучение в указанном спектральном интервале и нанесен на слой с голограммой. На компенсационный слой может быть возложена дополнительная функция защиты от яркого света, если он выполнен из частично поглощающего материала в остальной части видимого диапазона вне указанного спектрального интервала. В этих или других вариантах реализации компенсационный слой имеет неоднородный спектр поглощения с максимальным спектральным коэффициентом пропускания вне указанного спектрального интервала. Подбор материала компенсационного слоя по описанным выше оптическим свойствам может быть осуществлен по опубликованным таблицам и атласам спектров поглощения.
Помимо непосредственной реализации идеи изобретения, введение компенсационного слоя обеспечивает и независимую оптимизацию оптических свойств слоя с голограммой, который благодаря этому может быть выполнен из материала прозрачного в указанном спектральном интервале. Так как в этом случае излучение, формирующее голографическое изображение, не поглощается самим материалом слоя с голограммой (в отличие от [3,4]), то удается получить максимально возможную при прочих равных условиях яркость изображения. Более того, голографическое изображение становится при этом более четким (из-за лучшего воспроизведения деталей и оттенков записанного объекта), что делает его весьма выразительным и привлекающим внимание окружающих к пользователю очков.
Дополнительные возможности по увеличению яркости голографического изображения возникают, когда не только сам материал, используемый для записи объемной голограммы, но и локальные центры, созданные в результате записи голограммы и образующие в нем объемную дифракционную структуру, не поглощают излучение в указанном спектральном интервале. Такими центрами являются, например, локальные изменения показателя преломления, создаваемые в слое бихромированной желатины. Естественное или искусственное излучение, дифрагированное этими центрами и рассеянное ими назад, формирует голографическое изображение, которое и видит наблюдатель в апертуре линз очков пользователя. По этим оптическим свойствам (отсутствию поглощения) такие центры отличаются от центров отражения и поглощения, образующих структуру отражательных голограмм, записанных в материалах типа фотографической эмульсии, используемых в [3, 4]. Поэтому и объемные голограммы, образованные указанными центрами без поглощения излучения и названные нами "рассеивательными", отличаются от упомянутых отражательных голограмм, а их использование дает дополнительное увеличение яркости изображения.
Таким образом, введение компенсационного слоя позволяет подобрать (в отличие от [3, 4]) не только материал слоя для записи голограммы, но и желательный тип голограммы (рассеивательную голограмму) для оптимизации яркостных характеристик голографического изображения.
При необходимости дополнительного увеличения яркости изображения и устранения бликов целесообразно, чтобы основа имела на своей внешней по отношению к пользователю поверхности просветляющее покрытие (для указанного спектрального интервала, в частности) уменьшающее потери излучения на границе раздела основа-атмосфера.
Просветляющее покрытие может быть нанесено и на обращенную к пользователю поверхность компенсационного слоя (либо последнего из таких слоев, если их несколько) или его подложки из оптически прозрачного материала, например, в форме пластины. Во всех случаях такое покрытие наносится на поверхность крайнего элемента конструкции линз, являющейся поэтому одновременно соответствующей поверхностью линз, обращенной к пользователю. При использовании голографических очков в качестве декоративных в помещении (клуба, например) со множеством разнесенных источников освещения такое покрытие позволяет устранить блики излучения этих источников от внутренней поверхности линз и предотвратить образование мешающего пользователю паразитного голографического изображения, пространственно модулирующего проходящее через очки излучение.
Использование компенсационного слоя дает еще одну возможность для усиления яркостного контраста голографического изображения (особенно монохромного), реализуемую за счет подбора цветового оттенка фона. Для такого тонирования голографического изображения целесообразно, чтобы компенсационный слой имел на одной из своих поверхностей частично отражающее покрытие для отражения света требуемого цветового оттенка. Например, если максимальная дифракционная эффективность голограммы приходится на спектральный интервал в зеленой части видимого диапазона, наиболее предпочтительным является один из оттенков желтого цвета.
Разумеется, все описанное выше, касающееся сущности предлагаемого изобретения, относится и к вариантам использования в линзах двух или большего числа голограмм. Вместе с тем, запись нескольких голограмм предоставляет дополнительные возможности в зависимости от назначения очков. Так, если все эти голограммы имеют максимальную дифракционную эффективность в одном спектральном интервале, то они могут быть записаны при различных углах падения опорного пучка, лежащих в последовательно расположенных угловых интервалах, охватывающих заданный угловой диапазон, например, от 40,5 до 80 градусов относительно нормали к поверхности линз. Это расширяет демонстрационные возможности предлагаемых линз, так как позволяет демонстрировать наблюдателю изменения в одном и том же голографическом изображении в динамике, привлекая к ним повышенное внимание. Хотя в этом случае достаточно иметь один компенсационный слой, однако возможно нанесение и большего числа таких слоев, например, чтобы свести до минимума цветовой контраст по апертуре линз. Понятно, что и угловой диапазон, и порядок записи в нем голограмм могут быть иными в зависимости от требуемого декоративного или рекламного эффекта.
Для получения многоцветного голографического изображения объекта запись голограмм его отдельных фрагментов объекта может производиться и в одном угловом диапазоне (например, во встречных пучках), но в разных спектральных интервалах. При этом по технологическим соображениям может оказаться предпочтительным использование не одного, а двух или более компенсационных слоев для уменьшения цветового контраста по апертуре линз в соответствующих спектральных интервалах.
Проведенный анализ сущности изобретения и различных вариантов его осуществления подтверждает обоснованность выбора общих существенных признаков, описывающих заявляемые стекла для голографических очков, а наличие среди них отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения условиям патентоспособности по новизне.
При этом из анализа уровня техники следует, что упомянутая задача была поставлена авторами впервые, а ее решение оказалось нетрадиционным и даже противоречащим устоявшейся практике в этой области техники. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности по изобретательскому уровню. Подтверждением этого может служить, например, то, что такой отличительный признак, как упомянутый компенсационный слой с указанными оптическими свойствами и назначением, не был обнаружен в известных авторам аналогах в области техники, относящейся к голографическим очкам.
Предлагаемое изобретение допускает широкое варьирование свойств и форм реализации различных элементов конструкции линз или их сочетаний и сохраняет при этом возможность решения поставленной задачи, давая тем самым возможность выбора наиболее оптимальных технологических и конструктивных решений.
Оптически прозрачная основа может быть выполнена из полимерного материала, используемого при создании линз обычных неголографических очков, или из силикатного стекла. При этом, для удобства пользователей, имеющих отклонения зрения от нормы, основа может иметь форму линзы для коррекции зрения. Для таких пользователей возможно и иное решение, когда основа имеет, например, форму плоской пластины, а форму линзы для коррекции зрения имеет подложка компенсационного слоя, расположенная со стороны пользователя и выполненная из оптически прозрачного материала. При этом предпочтительным является вариант выполнения компенсационного слой из оптического клея, который нанесен на эту подложку и содержит дополнительно вещество, поглощающее излучение в указанном спектральном интервале. Оптический клей связывает линзу для коррекции зрения и слой с голограммой, нанесенный как на подложку на обращенную к пользователю внутреннюю поверхность основы, в единую конструкцию, обладающую рядом преимуществ. Слой с голограммой оказывается в ней изолированным от окружающей среды, что существенно снижает темпы деградации свойств этого слоя и позволяет увеличить срок сохранения яркости и выразительности голографического изображения. С другой стороны в механическом отношении эта конструкция аналогична конструкции типа "триплекс": при повреждении, например, из-за резкого удара, линзы не разбиваются на отдельные куски, а лишь растрескиваются, что повышает безопасность глаз пользователя.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет решить и указанные дополнительные задачи. Причем оно допускает и другие варианты решения таких задач. Например, компенсационный слой может быть выполнен в форме пластины из материала, поглощающего излучение в указанном спектральном интервале, на которую как на подложку нанесен слой с голограммой, а основа выполнена из пластины прозрачного материала и связана со слоем с голограммой слоем обычного оптического клея. При необходимости слой с голограммой может быть герметизирован между основой и компенсационным слоем с помощью слоя из герметизирующего связующего материала, например, клея, нанесенного на торцевые поверхности линз. При этом расположение слоя с голограммой и его материал (например, им является фотополимер), а также форма реализации компенсационного слоя могут быть произвольными.
Заявляемое изобретение допускает возложение на отдельные элементы конструкции линз дополнительных функций. На компенсационный слой может быть возложена, как уже говорилось выше, защита от яркого света. Другим решением этого может быть нанесение на компенсационный слой покрытия, частично отражающего излучение остальной части видимого диапазона вне указанного спектрального интервала.
Описанные и другие варианты осуществления изобретения приведены для иллюстрации на фиг.1-8, где показаны поперечные сечения конструкции линз. На фиг. 9 приведен вид апертуры голографической линзы со стороны пользователя при отсутствии (слева) и наличии (справа) компенсационного слоя. На иллюстрациях фиг.1-8 использованы следующие обозначения: 1 - основа; 2 - слой с голограммой; 3 - компенсационный слой; 4 - подложка компенсационного слоя; 5 - слой оптического клея; 6 - просветляющее покрытие; 7 - герметизирующий слой; 8 - частично отражающее покрытие. На этих фигурах слой 2 с голограммой нанесен как на подложку на основу 1 (фиг.1-4, 6, 7) или на компенсационный слой 3 (фиг.5, 8). При этом основа 1 имеет форму плоской (фиг.1-3, 5, 6, 8) или изогнутой (фиг.7) пластины и снабжена просветляющим покрытием 6 (фиг.5), либо имеет форму линзы для коррекции зрения (фиг.4). Компенсационный слой 3 выполнен из оптического клея, который дополнительно содержит вещество, поглощающее излучение в указанном спектральном интервале (фиг.1, 2), либо имеет форму плоской (фиг.3-6, 8) или изогнутой (фиг.7) пластины из материала, поглощающего излучение в указанном спектральном интервале. При этом на одной из поверхностей компенсационный слой имеет частично отражающее покрытие 8 для тонирования голографического изображения (фиг.6) или просветляющее покрытие 6 (фиг.8). Для образования единой конструкции элементы линз соединены с помощью оптического клея 5 (фиг.3-6, 8) или герметизирующего слоя 7 (фиг. 7). На фиг.1,2 такую функцию выполняет компенсационный слой 3, нанесенный на подложку из оптически прозрачного материала 4, имеющую форму пластины (фиг.1) или линзы для коррекции зрения (фиг.2).
Поскольку при реализации всех описанных вариантов используются известные элементы, материалы и вещества, производство которых освоено промышленностью, а методы нанесения слоев на различные подложки, введения в них веществ, а также записи голограмм хорошо известны специалистам в соответствующих областях техники и технологии, то это позволяет считать, что заявляемое изобретение удовлетворяет условиям патентоспособности по промышленной применимости.
Для лучшего понимания сущности этого изобретения ниже приведены результаты математического моделирования для варианта его конкретного осуществления, изображенного на фиг.3.
При моделировании предполагалось, что линзы для голографических очков содержат оптически прозрачную основу 1 из силикатного стекла, имеющую форму пластины (толщиной 1,3 мм), на внутреннюю поверхность которой, обращенную к пользователю, нанесен как на подложку слой 2 фоторегистрирующего материала - бихромированной желатины (толщиной 0,01 мм), в котором записана одна объемная рассеивательная голограмма. Для спектрального коэффициента пропускания слоя 2 с голограммой принимались его экспериментальные значения, полученные на участках линз с минимальной дифракционной эффективностью. На длине волны 560 нм он составил 74%, т.е. слой 2 являлся достаточно прозрачным. Максимальная дифракционная эффективность голограммы достигалась, в спектральном интервале шириной 20 нм с центром на этой длине волны. На слое 2 со стороны пользователя расположен компенсационный слой 3, выполненный в форме плоской пластины и обеспечивающий повышенное поглощение излучения в этом спектральном интервале в зеленой области спектра и максимальное пропускание вне его. Зависимость спектрального коэффициента пропускания компенсационного слоя 3 от длины волны излучения следующая, соответственно:
Длина волны, нм: < 520; 530; 540; 550; 560; 570; 580; > 590;
Коэффициент пропускания, %: 100; 76,1; 10,9; 16,3; 21,7; 50,0; 86,9; 100.
По результатам математического моделирования определялись коэффициент светового пропускания линзы, цветовые координаты прошедшего через линзу излучения дневного света (стандартный источник D65) и изменения этих величин для участков линзы с максимальной и минимальной дифракционной эффективностью (которые принимались равными соответственно 70% и 0,1%). Эти результаты получены как для случая использования компенсационного слоя 3 в конструкции голографической линзы, так и без него.
При отсутствии компенсационного слоя получены следующие значения упомянутых величин:
для участков с минимальной дифракционной эффективностью
- коэффициент светового пропускания линзы k = 72,4%;
- цветовая координата x = 0,340, цветовая координата y = 0,358; для участков с максимальной дифракционной эффективностью
- коэффициент светового пропускания линзы k = 62,3%;
- цветовая координата x = 0,340, цветовая координата y = 0,335.
Изменения цветовой координаты y на величину 0,023 в пределах апертуры линзы является довольно значительным. Такая пространственная модуляция спектра проходящего линзы излучения воспринимается пользователем очков в виде четко выраженных фиолетово-пурпурных пятен (в тех местах, где дифракционная эффективность максимальна) на светло-сером фоне (там, где дифракционная эффективность имеет минимум). Для большей наглядности на фиг.9 (слева) приведен вид апертуры голографической линзы со стороны пользователя, на которой четко проявляется в этом случае помеха в виде цветового пятна в форме записанного изображения (контура летучей мыши).
При использовании компенсационного слоя в структуре линзы получены следующие значения упомянутых величин:
для участков с минимальной дифракционной эффективностью
- коэффициент светового пропускания линзы k = 49,4%;
- цветовая координата x = 0,342, цветовая координата y = 0,296; для участков с максимальной дифракционной эффективностью
- коэффициент светового пропускания линзы k = 47,5%;
- цветовая координата x = 0,342, цветовая координата y = 0,295. Как видим, пространственные изменения цветовой координаты y составляют в этом случае всего 0,006 в пределах апертуры линзы. Такая модуляция уже не воспринимается глазом, тем более, что вследствие селективного характера поглощения излучения компенсационным слоем общий фон окраски апертуры оказывается сдвинутым в сторону пурпурного цвета, на котором скрадываются его небольшие изменения (см. фиг.9 справа).
Таким образом, использование компенсационного слоя с указанными свойствами позволило в значительной степени уменьшить, а в некоторых случаях и полностью подавить пространственную модуляцию проходящего через линзы излучения, обусловленную формированием голографического изображения. Это дало возможность увеличить яркость такого изображения за счет увеличения дифракционной эффективности голограммы, записи ее в регистрирующем материале в виде рассеивательной структуры, в меньшей степени ослабляющей дифрагированное на ней излучение, и использования такого регистрирующего материала, который после записи в нем голограммы имеет наибольшую прозрачность. Как показано выше, такими возможностями не обладают ни аналоги, ни прототип заявляемого изобретения.
С использованием заявляемого изобретения были созданы образцы линз голографических очков, имеющих дифракционную эффективность 50%, при коэффициенте светового пропускания до 40% и отсутствии наблюдаемой глазом пространственной модуляции излучения в виде цветовых пятен. Такие характеристики в принципе недостижимы для прототипа.
Склеенные линзы обрезают и обтачивают по форме светового проема оправы очков (фасетирование) и вставляют в подходящую оправу. Линзы после этого готовы к использованию.
Заявляемые линзы для голографических очков действуют следующим образом. Естественное или искусственное излучение падает на основу 1 и, проходя сквозь нее и слой 2 с рассеивательной голограммой, дифрагирует без поглощения на распределенных в объеме этого слоя рассеивательных центрах (локальных изменениях показателя преломления). Рассеянное назад этими центрами излучение формирует яркое голографическое изображение (например, летучей мыши) в узком спектральном интервале зеленой части видимого диапазона, которое видит наблюдатель в апертуре обеих линз очков. Прошедшее слой 2 излучение указанного спектрального интервала в наибольшей степени поглощается компенсационным слоем 3. Излучение вне указанного спектрального интервала в остальной части видимого диапазона поглощается слоем 3 в меньшей степени и пользователь может наблюдать сквозь линзы окружающую обстановку в пурпурно-коричневых тонах без помех в виде цветовых пятен, обусловленных пространственной модуляцией излучения, которые были бы видны при отсутствии компенсационного слоя 3.
Приведенные примеры и различные варианты осуществления изобретения не являются исчерпывающими. Так, возможны реализации, в которых основа выполняет дополнительные функции, что позволяет упростить конструкцию очков. Например, если основа выполнена прозрачной в остальной части видимого диапазона вне указанного спектрального интервала и содержит вещество, поглощающее излучение в этом спектральном интервале, то она является одновременно и компенсационным слоем, а упомянутый слой с голограммой нанесен на внешнюю по отношению к пользователю поверхность основы как на подложку. Для улучшения адаптации пользователя к условиям резкой и частой смены освещенности, например, при переходе от света к тени, может быть полезен вариант, в котором компенсационный слой отделен от слоя с голограммой дополнительно введенным слоем, выполненным из фотохромного материала, изменяющего оптическое пропускание по всей апертуре линз в зависимости от интенсивности света.
Эти и другие варианты реализации и примеры осуществления, вместе с тем, нельзя рассматривать как ограничения заявляемого изобретения. Они являются, как уже говорилось, лишь иллюстрациями, позволяющими лучше понять его сущность, которая в наиболее полной мере описана в формуле изобретения.
Источники информации.
1. Авторское свидетельство СССР N 1323997, МКИ-4: G 02 C 7/10, опубликовано 15.07.87, БИ N 26.
2. Международная заявка WO 88/04439, МКИ-4: G 02 C 7/10, 11/02, опубликована 16.06.88.
3. Авторское свидетельство СССР N 1778741, МКИ-5: G 02 C 7/10//G 02 B 5/32, опубликовано 30.11.92, БИ N 44.
4. Патент СССР N 1761001, МКИ-5: G 02 C 7/10,11/02, опубликован 7.09.92, БИ N 33.
Формула изобретения: 1. Линзы для голографических очков, содержащие оптически прозрачную основу, на одной из поверхностей которой расположен слой, в котором записана по меньшей мере одна объемная голограмма, отличающиеся тем, что упомянутый слой выполнен из материала, прозрачного в спектральном интервале, в котором максимальна дифракционная эффективность голограммы, а за слоем с голограммой со стороны пользователя расположен по меньшей мере один компенсационный слой, выполненный из селективно поглощающего материала с максимальным спектральным коэффициентом пропускания вне указанного спектрального интервала и служащий для уменьшения цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете при увеличении яркости голографического изображения, формируемого при освещении линз.
2. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что основа имеет на своей внешней по отношению к пользователю поверхности просветляющее покрытие.
3. Линзы по п.2, отличающиеся тем, что просветляющее покрытие выполнено для указанного спектрального интервала.
4. Линзы по пп.1 - 3, отличающиеся тем, что основа выполнена из полимерного материала.
5. Линзы для голографических очков по пп.1 - 3, отличающиеся тем, что основа выполнена из силикатного стекла.
6. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что основа имеет форму пластины.
7. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что основа имеет форму линзы для коррекции зрения.
8. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что материалом упомянутого слоя с голограммой является бихромированная желатина.
9. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что материалом упомянутого слоя с голограммой является фотополимер.
10. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что упомянутый слой с голограммой герметизирован между основой и компенсационным слоем с помощью слоя из герметизирующего связующего материала, например клея, нанесенного на торцевые поверхности линз.
11. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что упомянутый слой с голограммой расположен на внутренней поверхности основы, обращенной к пользователю, и нанесен на нее как на подложку.
12. Линзы по п.11, отличающиеся тем, что компенсационный слой нанесен на слой с голограммой и выполнен из оптического клея, который дополнительно содержит вещество, поглощающее излучение в указанном спектральном интервале.
13. Линзы по пп.1, 12, отличающиеся тем, что компенсационный слой имеет подложку из оптически прозрачного материала, расположенную со стороны пользователя.
14. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что компенсационный слой выполнен в форме пластины из материала, поглощающего излучение в указанном спектральном интервале.
15. Линзы по п.14, отличающиеся тем, что упомянутый слой с голограммой нанесен на указанный компенсационный слой как на подложку.
16. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что объемная голограмма выполнена рассеивательной.
17. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что при использовании двух и более голограмм они записаны при различных углах падения опорного пучка, лежащих в последовательно расположенных угловых интервалах, охватывающих заданный угловой диапазон, например 40,5 - 80o.
18. Линзы по пп.1 и 17, отличающиеся тем, что при записи двух и более голограмм они имеют максимальную дифракционную эффективность в одном спектральном интервале.
19. Линзы по пп.1 и 17, отличающиеся тем, что при записи двух и более голограмм по меньшей мере две из них имеют максимальную дифракционную эффективность в различных спектральных интервалах.
20. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что голограммы, имеющие максимальную дифракционную эффективность в различных спектральных интервалах, записаны во встречных пучках.
21. Линзы по пп.1 и 14, отличающиеся тем, что упомянутый компенсационный слой имеет покрытие, частично отражающее излучение вне указанного спектрального интервала.
22. Линзы по пп.1, 13 и 14, отличающиеся тем, что на обращенную к пользователю поверхность компенсационного слоя или его подложки, являющейся одновременно соответствующей поверхностью линз, нанесено просветляющее покрытие.
23. Линзы по п.13, отличающиеся тем, что подложка компенсационного слоя имеет форму линзы для коррекции зрения.
24. Линзы по п.1, отличающиеся тем, что компенсационный слой отделен от слоя с голограммой слоем фотохромного материала, изменяющего оптическое пропускание по всей апертуре линз в зависимости от интенсивности света.
25. Линзы для голографических очков, содержащие оптически прозрачную основу, на одной из поверхностей которой расположен слой, в котором записана по меньшей мере одна объемная голограмма, отличающиеся тем, что упомянутый слой выполнен из материала, прозрачного в спектральном интервале, в котором максимальна дифракционная эффективность голограммы, и нанесен на внешнюю по отношению к пользователю поверхность основы как на подложку, а основа выполнена прозрачной вне указанного спектрального интервала и содержит вещество, поглощающее излучение в этом интервале для уменьшения цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете при увеличении яркости голографического изображения, формируемого при освещении линз.
26. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что основа выполнена из полимерного материала.
27. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что основа выполнена из силикатного стекла.
28. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что основа имеет форму пластины.
29. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что основа имеет форму линзы для коррекции зрения.
30. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что материалом упомянутого слоя с голограммой является бихромированная желатина.
31. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что материалом упомянутого слоя с голограммой является фотополимер.
32. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что объемная голограмма выполнена рассеивательной.
33. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что при использовании двух и более голограмм они записаны при различных углах падения опорного пучка, лежащих в последовательно расположенных угловых интервалах, охватывающих заданный угловой диапазон, например 40,5 - 80o.
34. Линзы по пп.25 и 33, отличающиеся тем, что при записи двух и более голограмм они имеют максимальную дифракционную эффективность в одном спектральном интервале.
35. Линзы по пп.25 и 33, отличающиеся тем, что при записи двух и более голограмм по меньшей мере две из них имеют максимальную дифракционную эффективность в различных спектральных интервалах.
36. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что голограммы, имеющие максимальную дифракционную эффективность в различных спектральных интервалах, записаны во встречных пучках.
37. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что на обращенную к пользователю поверхность основы нанесено просветляющее покрытие.
38. Линзы по п.25, отличающиеся тем, что на обращенную к пользователю поверхность основы нанесено покрытие, частично отражающее излучение вне указанного спектрального интервала.