Линзы для голографических очков (варианты)

 

Изобретение используется для изготовления солнцезащитных, декоративных, рекламных или клубных голографических очков. Технический результат изобретения - уменьшение цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете при расширении диапазона углов, в котором возможно наблюдение голографического изображения, диапазона углов падения восстанавливающего голограмму света, а также при увеличении яркости изображений восстановленных с голограмм объектов. Линзы для голографических очков содержат оптически прозрачную основу, на внутреннюю поверхность которой, обращенную к пользователю, нанесен слой фоторегистрирующего материала, в котором записана по меньшей мере одна объемная голограмма. За этим слоем со стороны пользователя расположен компенсационный слой, нанесенный на подложку из оптически прозрачного материала, расположенную со стороны пользователя. Компенсационный слой является селективно отражающим для падающего из заданного пространственного угла излучения в одном или нескольких спектральных интервалах, включающих длины волн, на которых максимальна дифракционная эффективность соответствующей объемной голограммы, и пропускающим излучение вне указанных одного или нескольких спектральных интервалов. В частном случае компенсационный слой выполнен в виде слоя фоторегистрирующего материала, аналогичного слою фоторегистрирующего материала, в котором записана одна или несколько отражательных голограмм зеркальных объектов для указанных одного или нескольких спектральных интервалов. 2 с. и 28 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к оптике, а конкретнее к конструкции линз для солнцезащитных, декоративных, рекламных или клубных голографических очков, эффект от которых обеспечивается голографическими изображениями, в том числе цветными, возникающими при освещении линз естественным или искусственным светом. Оно предназначено для уменьшения цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете при расширении диапазона углов, в котором возможно наблюдение голографического изображения, диапазона углов падения восстанавливающего голограмму света, а также при увеличении яркости изображений, восстановленных с голограмм объектов.

В голографических очках, применяемых 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. Проблема усугубляется, когда для этих же целей используют многоцветные голографические изображения с резкими переходами в цветовой гамме между различными элементами записанного объекта.

Большинство известных типов голографических очков не позволяет обеспечить одновременно большую яркостью и выразительность формируемого изображения и высокую пространственную однородность проходящего через них светового потока, характеризующуюся низким цветовым контрастом по апертуре линз. Это объясняется тем, что в линзах таких очков слой с голограммой, помимо формирования изображения, зачастую выполняет также функцию ослабления интенсивности проходящего излучения. Использование в известных конструкциях линз специального защитного слоя обычно направлено на выполнение дополнительной функции - защиты глаз от яркого излучения. По этой причине он обладает однородными пространственными и спектральными оптическими свойствами и потому не способен решить указанную выше проблему.

Так, известны линзы для декоративных солнцезащитных очков [1], содержащие оптически прозрачную основу, на внутреннюю поверхность которой, обращенную к пользователю, нанесен как на подложку частично отражающий, частично пропускающий слой голографической эмульсии, в котором фотографически записана по меньшей мере одна объемная голограмма, и защитный слой (покрытие типа лака или осажденный стойкий к истиранию слой либо стекло). Запись голограммы производится во встречных пучках либо при опорном пучке, который падает на слой эмульсии под углом 20 - 40 градусов, а предметный направляется с обратной стороны слоя после отражения от регистрируемого объекта.

Слой эмульсии в [1] 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 слое предоставляет вспомогательную возможность изменять коэффициент пропускания линз [1] в требуемых пределах.

Недостатком известных линз [1] является возложение на слой с голограммой, помимо его основной функции формирования изображения, также и дополнительной функции ослабления проходящего излучения во всем видимом диапазоне спектра. Это не позволяет снизить пространственную модуляцию этого излучения без одновременного снижения яркости и выразительность голографического изображения: при увеличении ослабления яркость этого изображения снижается, оно оказывается относительно тусклым, размытым и потому теряет в выразительности, а очки становятся менее привлекательными. Используемый защитный слой не обладает спектральной избирательностью и равномерно по спектру ослабляет проходящее через слой излучение и потому не может компенсировать пространственную неоднородность пропускания слоя с голограммой, обусловленную формированием голографического изображения.

Наиболее близкими к заявляемым являются линзы для голографических очков [2] , содержащие оптически прозрачную основу, на одной из поверхностей которой расположен слой, в котором записана по меньшей мере одна объемная голограмма, выполненный 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.

Использование компенсационного слоя, выполненного из селективно поглощающего материала с указанными спектральными характеристиками, позволяет преодолеть большинство недостатков, присущих аналогу [1]. Это происходит благодаря относительному ослаблению тех спектральных компонент прошедшего слой излучения, которые находятся внутри достаточно узкого 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 приводит к уменьшению цветового контраста между этими пятнами по апертуре линз и, следовательно, к снижению дискомфорта для пользователя.

Вместе с тем, исследования автора заявляемого изобретения показали, что реализация преимуществ конструкции очков [2], обусловленных использованием компенсационного слоя из селективно поглощающего материала, наталкивается на определенные ограничения. Это связано с тем, что спектральные характеристики компенсационного слоя из такого материала являются строго фиксированными, а максимум дифракционной эффективности голограммы смещается по спектру при изменении условий освещения линз (угла падения восстанавливающего света). Поскольку достаточно узкий спектральный интервал поглощения света в компенсационном слое увязан в [2] с шириной спектра дифракционной эффективности голограммы, то такое смещение последнего при изменении угла освещения нарушает компенсацию пространственной неоднородности пропускания слоя с голограммой. Другими словами, компенсационный слой уменьшает пространственную модуляцию света, прошедшего через слой с голограммой, в ограниченном диапазоне углов падения восстанавливающего голограмму света. Это является достаточно серьезным ограничением функциональных возможностей конструкции известных линз [2], если учесть естественное желание пользователя декоративных и рекламных голографических очков расширить диапазон углов, в котором возможно наблюдение голографического изображения.

Из проведенного анализа следует необходимость постановки и решения задачи уменьшения цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете при расширении диапазона углов, в котором возможно наблюдение голографического изображения (при расширении диапазона углов падения восстанавливающего голограмму света). Дополнительной задачей является сохранение яркости и выразительности голографического изображения при таком расширении упомянутого диапазона углов.

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 и за которым со стороны пользователя расположен по меньшей мере один компенсационный слой, селективно ослабляющий проходящее излучение и служащий для уменьшения цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете, согласно изобретению упомянутый компенсационный слой является селективно отражающим для падающего из заданного пространственного угла излучения в одном или нескольких спектральных интервалах, включающих длины волн, на которых максимальна дифракционная эффективность соответствующей объемной голограммы, и пропускающим излучение вне указанных одного или нескольких спектральных интервалов.

Другой вариант решения указанных задач заключается в том, 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 в упомянутом слое записана также одна или несколько отражательных голограмм зеркальных объектов, селективно отражающих в область вне пространственного угла формирования голографического изображения падающее из заданного пространственного угла излучение в одном или нескольких спектральных интервалах, включающих длины волн, на которых максимальна дифракционная эффективность соответствующей объемной голограммы, и пропускающих излучение вне указанных одного или нескольких спектральных интервалов, обеспечивая тем самым уменьшение цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете.

Сущность изобретения основана на использовании свойств объемной голограммы, образующей объемную дифракционную структуру в слое регистрирующего материала. При освещении слоя с голограммой широкополосным излучением естественного или искусственного происхождения ее максимальная дифракционная эффективность проявляется в соответствующем достаточно узком спектральном интервале. При изменении условий освещения (расширении диапазона углов падения восстанавливающего света) происходит смещение максимума дифракционной эффективности голограммы по углу и по спектру. Благодаря спектральной селективности отражающего компенсационного слоя обеспечивается относительное ослабление тех спектральных компонент проходящего излучения, которые находятся внутри указанных одного или нескольких спектральных интервалов, включающих длины волн, на которых максимальна дифракционная эффективность соответствующей объемной голограммы, то есть именно тех компонент, которые ответственны за возникновение пространственной модуляции излучения, воспринимаемой глазом пользователя в виде цветовых пятен.

Как показали исследования автора, максимум отражения света компенсационным слоем при изменении угла освещения смещается по спектру также и причем в ту же сторону, что и смещение максимума дифракционной эффективности голограммы, хотя полного соответствия при этом в величине смещения и в степени деформации спектральных полос нет. Это становится наиболее понятным при выполнении компенсационного слоя в виде слоя, в котором записана одна или несколько отражательных голограмм зеркальных объектов для заданных одного или нескольких спектральных интервалов. В этом случае смещение для обоих слоев имеет одну физическую природу, а различия объясняются разным характером записанных объектов. Такое смещение спектральных полос отражения компенсационного слоя обеспечивает компенсацию им пространственной неоднородности пропускания слоя с объемной голограммой (из-за формирования голографического изображения) в более широком угловом диапазоне (пространственном угле) падающего на линзы восстанавливающего света, нежели компенсационным слоем из селективно поглощающего материала (как в прототипе).

Предложенная автором идея осуществления селективного ослабления компенсационным слоем именно путем отражения, а не поглощения, основана не только на использовании упомянутого свойства отражающих компенсационных слоев, но и в большей степени - на выборе ширины спектральных интервалов, в которых осуществляется отражение ими света. Ширина спектральных интервалов устанавливается в зависимости от ширины пространственного угла освещения голограммы пространственного угла восстанавливающего голограмму света так, что они "покрывают" соответствующие дифракционные максимумы объемной голограммы (объемных голограмм) с учетом их смещения при изменении угла освещения. Тем самым функциональные возможности заявляемой конструкции линз оказываются более широкими, чем у прототипа, поскольку компенсация пространственной неоднородности проходящего через слой с объемной голограммой света может быть обеспечена в более широком пространственном угле освещения линз, а следовательно, при более широком диапазоне углов, в котором возможно наблюдение голографического изображения. Поэтому и уменьшение цветового контраста по апертуре линз обеспечивается в этом более широком диапазоне углов, что и позволяет решить поставленную задачу.

Необходимо отметить еще одно важное преимущество использования отражательных компенсационных слоев: подбор материалов и технология изготовления слоев со спектральными интервалами требуемой ширины и положения оказывается для них намного проще, чем для компенсационных слоев из селективно поглощающего материала (как в прототипе). Для последнего такой подбор оказывается практически неосуществимым при использовании многоцветных голограмм с резкими переходами в цветовой гамме между отдельными элементами изображения. При этом не является выходом из этой ситуации использование в прототипе уширенных спектральных полос поглощения в компенсационном слое из селективно поглощающего материала, т.к. это резко ухудшает его компенсационные свойства (потеря селективности), ради которых он собственно и вводился в прототипе.

Важной особенностью предлагаемого изобретения является то, что для уменьшения пространственной неоднородности пропускания слоя с объемной голограммой существенным является осуществление функции селективного отражения с упомянутыми спектральными свойствами как таковой, а не структура элементов конструкции линз, осуществляющих эту функцию. В самом деле, для случая воплощения идеи изобретения с помощью одной или нескольких отражательных голограмм зеркальных объектов для указанных одного или нескольких спектральных интервалов оказывается несущественным, записаны ли они в отдельный компенсационный слой или в слой, в котором уже записана по меньшей мере одна объемная голограмма. И в том и в другом варианте снижается цветовой контраст по апертуре линз в проходящем свете и соответственно дискомфорт для пользователя. А если в качестве отражательных использованы голограммы, отражающие в область вне пространственного угла формирования голографического изображения падающее на них из заданного пространственного угла излучение, то отраженное ими излучение не будет к тому же создавать для окружающих фон того же цвета, что и голографическое изображение и тем самым будут обеспечены наилучшие условия наблюдения последнего. Эта особенность свидетельствует о единстве изобретательского замысла и указывает на возможность использования в зависимости от конкретных обстоятельств того или другого варианта, каждый из которых допускает при этом сохранение основных преимуществ прототипа - независимую оптимизацию конструктивных элементов линз и их свойств.

Так, слой с объемной голограммой может быть выполнен из материала, прозрачного в указанных одном или нескольких спектральных интервалах, включающих длины волн, на которых максимальна дифракционная эффективность соответствующей объемной голограммы. Таким материалом может быть, например, отбеленная галоидосеребряная фотоэмульсия, бихромированная желатина или фотополимер. Так как в этом случае излучение, формирующее голографическое изображение, не поглощается самим материалом слоя с объемной голограммой, 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. Таким образом обеспечивается решение поставленной дополнительной задачи.

Дальнейшее увеличение яркости голографического изображения возможно, 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 указанных спектральных интервалах. Такие центры (например, локальные изменения показателя преломления в слое бихромированной желатины) по своим оптическим свойствам (отсутствию поглощения) отличаются от центров отражения и поглощения, формируемых в материалах типа фотографической эмульсии в [1].

Необходимо отметить, что описанные выше преимущества, относящиеся к обоим вариантам осуществления изобретения, достигаются независимо от конкретного расположения слоя с объемной голограммой на соответствующей поверхности основы и характера контактирования с ней.

Упомянутый слой с объемной голограммой может быть расположен на внутренней поверхности основы, обращенной к пользователю, или на внешней ее поверхности по отношению к пользователю и непосредственно нанесен на соответствующую поверхность как на подложку. Слой с объемной голограммой может быть нанесен и на отдельную специально введенную подложку из оптически прозрачного материала, расположенную со стороны пользователя, и соединен с основой с помощью слоя оптического клея. Слой с объемной голограммой, кроме того, может быть герметизирован между основой и последним из элементов конструкции линз (своей подложкой или компенсационным слоем для соответствующего варианта) с помощью слоя из герметизирующего связующего материала, например клея, нанесенного на торцевые поверхности линз.

Подобная свобода в выборе положения и характера контактирования с другими элементами конструкции линз имеется и в отношении отражательного компенсационного слоя для соответствующего варианта изобретения с единственным условием, чтобы он располагался за слоем с объемной голограммой со стороны пользователя. Такая свобода позволяет оптимизировать конструкцию линз в технологическом плане или же решать кроме поставленных и разнообразные дополнительные задачи.

Так, компенсационный слой может быть нанесен на внутреннюю поверхность основы, обращенную к пользователю, как на подложку, если упомянутый слой с объемной голограммой расположен на внешней поверхности основы и нанесен на нее также как на подложку. С другой стороны, указанный компенсационный слой может быть нанесен и на специально введенную подложку из оптически прозрачного материала, расположенную со стороны пользователя, которая, например, может иметь форму пластины или форму линзы для коррекции зрения. В этом случае упомянутый слой с объемной голограммой может быть нанесен на указанный компенсационный слой как на подложку и соединен с основой с помощью слоя оптического клея. Впрочем, возможна и иная ситуация, когда, напротив, указанный компенсационный слой нанесен на слой с объемной голограммой как на подложку, который в свою очередь аналогично нанесен на внутреннюю поверхность основы, обращенную к пользователю.

Возможно также и такое решение поставленной задачи, когда компенсационный слой отделен от слоя с голограммой слоем неселективно поглощающего материала, уменьшающего оптическое пропускание равномерно по всей апертуре линз. Это позволяет снизить требования к реализации отражательного компенсационного слоя, т.к. в этом случае он может быть выполнен с меньшими значениями коэффициента отражения, что существенно, например, если он выполнен в виде интерференционного покрытия. Также существенно и то, что этот слой неселективно поглощающего материала расположен после слоя с объемной голограммой со стороны пользователя. В этом случае он не ухудшает яркость и выразительность голографического изображения и может использоваться одновременно для защиты от яркого света. В том случае, когда этот дополнительно введенный слой выполнен из фотохромного материала, изменяющего оптическое пропускание по всей апертуре линз в зависимости от интенсивности света, это позволит улучшить адаптацию пользователя к условиям резкой и частой смены освещенности, например, при переходе от света к тени.

В какой-то мере этот дополнительно введенный слой в сочетании с компенсационным слоем может просто рассматриваться как форма реализации последнего. Выше рассматривались и другие формы реализации компенсационного слоя: он может быть выполнен в виде слоя, в котором записана одна или несколько отражательных голограмм зеркальных объектов для заданных одного или нескольких спектральных интервалов, либо в виде интерференционного покрытия. Разнообразие таких примеров свидетельствует о том, что для решения поставленной задачи форма реализации этого слоя не является существенной.

Разумеется, все описанное выше, касающееся сущности предлагаемого изобретения, относится и к случаям использования в линзах двух или большего числа голограмм, что 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 по меньшей мере две из голограмм его отдельных фрагментов должны иметь максимальную дифракционную эффективность в различных спектральных интервалах, но при этом они могут быть записаны и в одном угловом диапазоне (например, во встречных пучках). 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. С другой стороны, голограммы объекта или его отдельных фрагментов в некоторых спектральных интервалах могут быть записаны в отдельные слои, что, в частности, упрощает технологию записи. В таком случае оказывается целесообразным, чтобы линзы содержали один или несколько дополнительных слоев, в каждом из которых записана по меньшей мере одна объемная голограмма и которые расположены последовательно либо на одной из поверхностей основы вместе с таким же слоем с объемной голограммой, либо на другой из поверхностей основы, нежели упомянутый слой с объемной голограммой. Причем в обоих случаях указанные один или несколько компенсационных слоев расположены за последним слоем с объемной голограммой со стороны пользователя. Например, если все слои с объемными голограммами нанесены на внешнюю поверхность основы, то все указанные компенсационные слои могут быть нанесены на внутреннюю поверхность основы по отношению к пользователю.

Проведенный анализ сущности изобретения и различных вариантов его осуществления подтверждает обоснованность выбора общих существенных признаков, описывающих заявляемые линзы для голографических очков, а наличие среди них отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения условиям патентоспособности по новизне.

Из анализа уровня техники следует, что упомянутая задача была поставлена автором впервые, а ее решение оказалось нетрадиционным для этой области техники. Подтверждением может служить, например, то, что такой отличительный признак, как упомянутый компенсационный слой с указанными оптическими свойствами и назначением, не использовался в известных автору аналогах в области техники, относящейся к голографическим очкам. Лишь дальнейшие исследования автора показали, что выполнение компенсационного слоя селективно отражающим дает определенные преимущества по сравнению с селективно поглощающим (см. прототип) в случае адекватного расширения спектральных интервалов сверх величин, определяемых максимумами дифракционной эффективности голограмм. Конкретные величины таких интервалов определяются в зависимости от пространственного угла восстанавливающего голограмму(ы) света, в котором желательно наблюдение голографического изображения. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности по изобретательскому уровню.

Достоинством заявляемого изобретения является сохранение практически всех преимуществ прототипа. В частности, 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. О таких возможностях, связанных со слоем с объемной голограммой и отражающим компенсационным слоем уже говорилось выше. В дополнение отметим, что оптически прозрачная основа может быть выполнена из полимерного материала, используемого при создании линз обычных неголографических очков, или из силикатного стекла. При этом основа может иметь форму пластины или другую форму, например, линзы для коррекции зрения. Последняя дает определенные удобства для пользователей, имеющих отклонения зрения от нормы. Для таких пользователей возможно и иное решение, когда основа имеет, например, форму плоской пластины, а форму линзы для коррекции зрения имеет подложка компенсационного слоя (или подножка слоя с объемной голограммой для другого варианта изобретения), расположенная со стороны пользователя и выполненная из оптически прозрачного материала. В ряде случаев (как и в прототипе) слой с объемной голограммой, нанесенный на подложку (или на компенсационный слой, имеющий подложку), соединен с основой с помощью слоя оптического клея. Образованная тем самым единая конструкция обладает определенными преимуществами. 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.

Описанные другие варианты осуществления изобретения приведены для иллюстрации на фиг. 1-8, где показаны поперечные сечения конструкции заявляемых линз для голографических очков с использованием следующих обозначений: 1 - основа; 2 - слой с объемной голограммой; 3 - селективно отражающий компенсационный слой; 4 - подложка компенсационного слоя; 5 - слой оптического клея; 6 - дополнительный слой с объемной голограммой; 7 - герметизирующий слой; 8 - слой неселективно поглощающего материала. На фиг.9 и фиг. 10 приведены записи спектров пропускания слоя с объемной голограммой тестового объекта (фиг. 10) и селективно отражающего компенсационного слоя (фиг.9).

Линзы для голографических очков содержат (фиг. 1) оптически прозрачную основу 1 из силикатного стекла в форме пластины (толщиной 1,3 мм), на внутреннюю поверхность которой, обращенную к пользователю, нанесен как на подложку слой 2 фоторегистрирующего материала - бихромированной желатины (толщиной порядка 10 мкм), в котором записана одна объемная голограмма. За слоем 2 со стороны пользователя расположен селективно отражающий компенсационный слой 3, нанесенный на подложку из оптически прозрачного материала 4, расположенную со стороны пользователя и выполненную в форме плоской пластины. Компенсационный слой 3 выполнен в виде слоя, в котором записана одна отражательная голограмма зеркального объекта для заданного спектрального интервала.

На фиг.2 приведен вариант осуществления изобретения, отличающийся от показанного на фиг. 1 лишь тем, что подложка 4 компенсационного слоя имеет форму линзы для коррекции зрения.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, в отличие от изображенного на фиг. 1 компенсационный слой 3 не имеет подложки и соединен со слоем 2 с объемной голограммой с помощью слоя 5 оптического клея.

Форму линзы для коррекции зрения в варианте, изображенном на фиг.4, имеет основа 1. В остальном он аналогичен варианту, представленному на фиг. 3.

В вариантах осуществления изобретения, изображенных на фиг.5 и фиг.8, в отличие от всех остальных вариантов слой 2 с объемной голограммой нанесен как на подложку на компенсационный слой 3 и соединен с основой 1 с помощью слоя 5 оптического клея. На внешнюю поверхность основы 1 (фиг.5) нанесен дополнительный слой 6 с объемной голограммой, а на обращенную к пользователю поверхность компенсационного слоя 3 нанесен второй компенсационный слой 3 для уменьшения пространственной модуляции света, прошедшего через этот дополнительный слой 6.

На фиг.6 представлен вариант осуществления изобретения, отличающийся от показанного на фиг.3 лишь тем, что компенсационный слой 3 отделен от слоя 2 с объемной голограммой слоем 8 неселективно поглощающего материала, уменьшающего оптическое пропускание равномерно по всей апертуре линз.

Основа 1 на фиг.7 имеет форму изогнутой пластины, на ее внутреннюю поверхность нанесен как на подложку слой 2 с объемной голограммой, а компенсационный слой 3 нанесен на слой 2 как на подложку. Клеевой слой 7, нанесенный на торцевые поверхности этих элементов, изолирует слой 2, снижая темпы деградации его свойств.

Собранные линзы обрезают и обтачивают по форме светового проема оправы очков и вставляют в подходящую оправу, после чего они готовы к использованию.

Поскольку при реализации всех описанных вариантов используются известные элементы, материалы и вещества, производство которых освоено промышленностью, а методы нанесения слоев на различные подложки, 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 проверки возможности компенсации пространственной модуляции света, прошедшего через слой с голограммой, при расширении диапазона углов падения восстанавливающего голограмму света был проведен эксперимент, суть которого заключалась в следующем.

В фоторегистрирующую среду (слои бихромированной желатины толщиной около 10 мкм на стеклянной подложке) записывалась голограмма тестового объекта на длине волны 514 нм. Угол падения опорного луча с плоским волновым фронтом на поверхность фотопластинки равнялся углу Брегга (чтобы исключить нежелательные переотражения света поверхностями фотопластинки). Съемка производилась по известной схеме: освещение объекта происходило за счет прошедшего сквозь фотопластинку опорного луча. В качестве тестового объекта использовался набор зеркал, отражающих под разными углами в пределах 30 град (больший диапазон не охватывается глазом человека, наблюдающего через такую голограмму, вставленную в оправу очков). Такого рода "зеркальный" объект при записи голограммы дает наибольшие искажения в виде пространственной модуляции прошедшего через голограмму "белого" света с большим цветовым контрастом при наблюдении глазом сквозь голограмму. Полученные голограммы имели дифракционную эффективность более 50%. С помощью спектрофотометра были получены спектральные характеристики пропускания (отражения) таких голограмм при облучении их под разными углами. Так, при нормальном падении восстанавливающего луча максимум отражения (минимум пропускания Т) приходился на длину волны 565 нм (см. штрихпунктирную линию на фиг. 10) при ширине полосы по уровню 0,5 от максимума, равной 70 нм. При увеличении угла падения восстанавливающего луча (изменении угла наблюдения) до 30 градусов по отношению к нормали максимум отражения смещается примерно на 35 нм в сторону уменьшения длины волны (пунктирная линия на фиг. 10) а, следовательно, меняется и цвет прошедшего света. Таким образом, запись голограммы зеркального объекта приводит к образованию четко выраженной спектральной полосы, в пределах которой пропускание много меньше, чем вне этой полосы, т.е. к возникновению цветового контраста. Для компенсации модуляции использовались специально изготовленные для этих целей компенсационные слои в виде многослойных диэлектрических интерференционных зеркал, селективно отражающие излучение, падающее из углового диапазона шириной 30 градусов, по отношению к нормали, в область внепространственного угла формирования голографического изображения. Спектральное пропускание таких зеркал (фиг.9) формировалось таким образом, чтобы полоса (или полосы) с минимальным пропусканием (максимальным отражением, близким к 100%) перекрывала соответствующую спектральную полосу дифракционной эффективности голограммы: максимум полосы приходился на длину волны 570 нм при ширине около 100 нм и коэффициенте отражения более 95%. При изменении угла падения восстанавливающего луча света до 30 градусов полоса практически при той же ширине смещалась на 25 нм в ту же сторону, что и минимум пропускания слоя с объемной голограммой. Так что перекрытие спектральной полосы отражения (дифракционной эффективности) голограммы спектральной полосой компенсационного слоя было обеспечено в требуемом диапазоне углов и потому имела место эффективная компенсация упомянутой модуляции: отсутствовали видимые глазом цветовые пятна в апертуре линз при наблюдении одновременно сквозь голограмму и соответствующий компенсационный слой. Аналогичные эксперименты были проведены при записи голограммы на других длинах волн и для других диапазонов углов восстанавливающих лучей, а также с компенсационными слоями, изготовленными голографическим способом.

Заявляемые линзы для голографических очков действуют следующим образом. Естественное или искусственное излучение падает на основу 1 и, проходя сквозь нее, дифрагирует без поглощения на голограмме, записанной в объеме слоя 2. Рассеянное этой голограммой излучение формирует яркое голографическое изображение (например, летучей мыши) в узком спектральном интервале зеленой части видимого диапазона (см. фиг. 10), которое наблюдатель видит в апертуре обеих линз очков. Прошедшее слой 2 излучение этого спектрального интервала в наибольшей степени отражается компенсационным слоем 3. Излучение внеспектрального интервала слоя 3 в остальной части видимого диапазона (см. фиг.9) отражается 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 слоя 3.

Необходимо отметить, что приведенные примеры и различные варианты осуществления изобретения не являются исчерпывающими. Но, вместе с тем, их нельзя рассматривать и 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.

Литература 1. Патент СССР N 1761001, МПК-5: G 02 C 7/10, 11/02, опубликован 7.09.92, БИ N 33.

2. Международная заявка PCT/RU96/00036, МПК-6: G 02 C 7/10, 11/02, опубликована 22.08.96, номер международной публикации: WO 96/25686.

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 и за которым со стороны пользователя расположен по меньшей мере один компенсационный слой, селективно ослабляющий проходящее излучение и служащий для уменьшения цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете, отличающиеся тем, что упомянутый компенсационный слой является селективно отражающим для падающего из заданного пространственного угла излучения в одном или нескольких спектральных интервалах, включающих длины волн, на которых максимальна дифракционная эффективность соответствующей объемной голограммы, и пропускающим излучение вне указанных одного или нескольких спектральных интервалов.

2. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что основа имеет форму пластины или форму линзы для коррекции зрения.

3. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что слой с объемной голограммой выполнен из материала, прозрачного в указанных одном или нескольких спектральных интервалах.

4. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что упомянутый слой с объемной голограммой расположен на внутренней поверхности основы, обращенной к пользователю, и нанесен на нее как на подложку.

5. Линзы для голографических очков по п.4, отличающиеся тем, что указанный компенсационный слой нанесен на слой с объемной голограммой как на подложку.

6. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что указанный компенсационный слой нанесен на внутреннюю поверхность основы, обращенную к пользователю, как на подложку, а упомянутый слой с объемной голограммой расположен на внешней поверхности основы и нанесен на нее также как на подложку.

7. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что указанный компенсационный слой нанесен на подложку из оптически прозрачного материала, расположенную со стороны пользователя.

8. Линзы для голографических очков по п.7, отличающиеся тем, что подложка компенсационного слоя имеет форму пластины или форму линзы для коррекции зрения.

9. Линзы для голографических очков по пп.7 и 8, отличающиеся тем, что упомянутый слой с объемной голограммой нанесен на указанный компенсационный слой как на подложку и соединен с основой с помощью слоя оптического клея.

10. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что упомянутый слой с объемной голограммой герметизирован между основой и компенсационным слоем с помощью слоя из герметизирующего связующего материала, например клея, нанесенного на торцевые поверхности линз.

11. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что указанный компенсационный слой выполнен в виде слоя, в котором записана одна или несколько отражательных голограмм зеркальных объектов для указанных одного или нескольких спектральных интервалов.

12. Линзы для голографических очков по п.11, отличающиеся тем, что в качестве отражательных использованы голограммы, отражающие в область вне пространственного угла формирования голографического изображения падающее на них из заданного пространственного угла излучение.

13. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что указанный компенсационный слой выполнен в виде интерференционного покрытия.

14. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что они содержат один или несколько дополнительных слоев, в каждом из которых записана по меньшей мере одна объемная голограмма и которые расположены последовательно с упомянутым слоем с объемной голограммой, а указанные один или несколько компенсационных слоев расположены за последним из таких слоев со стороны пользователя.

15. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что они содержат один или несколько дополнительных слоев, в каждом из которых записана по меньшей мере одна объемная голограмма и которые расположены последовательно на другой из поверхностей основы, нежели упомянутый слой с объемной голограммой, а указанные один или несколько компенсационных слоев расположены за последним слоем с объемной голограммой со стороны пользователя.

16. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что при записи двух или более голограмм они имеют максимальную дифракционную эффективность в одном спектральном интервале.

17. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что при записи двух или более голограмм по меньшей мере две из них имеют максимальную дифракционную эффективность в различных спектральных интервалах.

18. Линзы для голографических очков по п.1, отличающиеся тем, что компенсационный слой отделен от слоя с голограммой слоем неселективно поглощающего материала, уменьшающего оптическое пропускание равномерно по всей апертуре линз.

19. Линзы для голографических очков 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.

20. 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 в упомянутом слое записана также одна или несколько отражательных голограмм зеркальных объектов, селективно отражающих в область вне пространственного угла формирования голографического изображения падающее из заданного пространственного угла излучение в одном или нескольких спектральных интервалах, включающих длины волн, на которых максимальна дифракционная эффективность соответствующей объемной голограммы, и пропускающих излучение вне указанных одного или нескольких спектральных интервалов, обеспечивая тем самым уменьшение цветового контраста по апертуре линз в проходящем свете.

21. Линзы для голографических очков по п.20, отличающиеся тем, что основа имеет форму пластины или форму линзы для коррекции зрения.

22. Линзы для голографических очков по п.20, отличающиеся тем, что слой с объемной голограммой выполнен из материала, прозрачного в указанных одном или нескольких спектральных интервалах.

23. Линзы для голографических очков по п.20, отличающиеся тем, что упомянутый слой с объемной голограммой расположен на внутренней поверхности основы, обращенной к пользователю, и нанесен на нее как на подложку.

24. Линзы для голографических очков по п.20, отличающиеся тем, что упомянутый слой с объемной голограммой расположен на внешней поверхности основы по отношению к пользователю и нанесен на нее как на подложку.

25. Линзы для голографических очков по п.20, отличающиеся тем, что упомянутый слой с объемной голограммой имеет подложку из оптически прозрачного материала, расположенную со стороны пользователя.

26. Линзы для голографических очков по п.25, отличающиеся тем, что подложка слоя с объемной голограммой слоя имеет форму пластины или форму линзы для коррекции зрения.

27. Линзы для голографических очков по п.25, отличающиеся тем, что упомянутый слой с объемной голограммой соединен с основой с помощью слоя оптического клея.

28. Линзы для голографических очков по п.25, отличающиеся тем, что упомянутый слой с объемной голограммой герметизирован между основой и своей подложкой с помощью слоя из герметизирующего связующего материала, например клея, нанесенного на торцевые поверхности линз.

29. Линзы для голографических очков по п.20, отличающиеся тем, что при записи двух или более голограмм они имеют максимальную дифракционную эффективность в одном спектральном интервале.

30. Линзы для голографических очков по п.20, отличающиеся тем, что при записи двух или более голограмм по меньшей мере две из них имеют максимальную дифракционную эффективность в различных спектральных интервалах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10