Активные и пассивные голографические оптические элементы, расположенные на искривленной поверхности

 

Элемент искривленной поверхности, по меньшей мере часть которого имеет на внутренней или внешней поверхности дифракционную решетку, которая создает у наблюдателя ощущение цвета. Дифракционная решетка может быть голографическим оптическим элементом, присоединенным к искривленной поверхности, или дифракционной голографической картиной, вытесненной на искривленной поверхности. Технический результат - создание рождественских украшений, включающих в себя декоративные голограммы. 4 с. и 40 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к праздничным украшениям, таким как, например, рождественские украшения и огни, а более конкретно - к украшениям, основанным на использовании голограмм.

Традиционные рождественские огни обычно основываются на использовании окрашенных источников света или источников белого света, сияющих через окрашенный слой, создавая цвета. На рынке нашел бы покупателя рождественский огонь, который мог бы создать мириады цветов. То же самое можно сказать о рождественских украшениях. Хотя некоторые украшения снабжены электрическим приводом, цвет создается краской или слоистыми пластиками или посредством освещения окрашенными или белыми источниками света, сияющими через окрашенный слой. Еще раз отметим, что рождественские украшения, которые поистине многоцветны, будут иметь успех на рынке.

Голограммы являются той техникой, посредством которой до наблюдателя можно оптическим путем довести огромное количество информации. Если голограмма представляет собой дифракционный слой, и дифракционный слой изменяет свой эффективный шаг, то посредством такого изменения шага дифракционной решетки голографический дифракционный слой создает у наблюдателя ощущение множества цветов. Такое создание цвета описано в патенте США 5163022, описание которого специально включено здесь путем ссылки. Другие предложения, направленные на использование голограмм в декоративных целях, приводятся ниже.

Патент США 5651741 предлагает мяч для игры в гольф, на внешней поверхности которого нанесена интерференционная картина, образованная путем голографической записи. Отмечается, что голограммы включают голограммы Френеля, голограммы Фурье, двумерные голограммы, трехмерные голограммы и другие.

Патент США 5609928 предлагает декоративное украшение, выполненное из материала, который может быть голографическим и который наматывается на трапецеидальный сердечник и затем разрезается с получением тонких полос материала в декоративном оформлении. Подробности о голографическом материале не сообщаются.

Патент США 5294494 предлагает голографический дисплей, образованный из двух пространственно разнесенных прозрачных листов, в котором два зеркала перекрывают части листов так, что отражающие поверхности зеркал обращены друг к другу и первое зеркало расположено на том же листе, на котором смонтирована голографическая пластина, и по размерам превышает второе зеркало. Источник света расположен между двумя листами.

Патент США 5293259 предлагает радужную голограмму, получаемую из пары пространственно разнесенных прозрачных листов с источником света, расположенным между ними, и с голографической пластиной, прикрепленной к одному из прозрачных листов, а также парой зеркал разной величины, установленных так, чтобы отражать свет источника.

Патент США 5155604 предлагает декоративный тисненый лист бумаги, на который нанесено металлическое покрытие с термопластичным слоем, на котором была выдавлена дифракционная или голографическая картина при нагреве термопластичного слоя до размягчения.

Патент США 5155604 предлагает компактный голографический дисплей, полученный из пропускающей свет пластины, голограммы, помещенной на эту пластину, и средств освещения кромки пластины расходящимся пучком белого света, причем эти средства имеют такую конфигурацию, что все восстановительное освещение поступает через кромку пластины. Голограмма создается трехступенчатым процессом, включающим запись первой эталонной голограммы, запись второй эталонной голограммы путем восстановления изображения от засветки источником типа щели первой эталонной голограммы и записи первой упомянутой голограммы путем восстановления изображения от второй эталонной голограммы.

Патент США 4947299 предлагает декоративную лампу, имеющую голографическую пленку, на которой заранее записано множество голограмм лампы осветительного прибора, причем пленка протягивается перед отверстием в экране, в котором лампа освещает пленку, чтобы получить множество изображений лампы.

Патент США 4807971 предлагает декоративный оптический аппарат, который использует голографическую пленку в форме барабана, световое оборудование и стенд, имеющий прозрачную верхнюю часть для показа топографического изображения.

Патент США 4725511 предлагает декоративное изделие, образованное из полупроводникового слоя, который имеет покрытие в виде рисунка, содержащее дифракционную решетку с прозрачным слоем над покрытием в виде рисунка. Показаны циферблаты часов с декоративным изделием, которое излучает в сторону предмета наблюдения окрашенный цвет благодаря дифракционной решетке.

Патент США 4094575 предлагает голограмму, составленную из листового материала, имеющего постоянный оптически обнаруживаемый рисунок, включающий, по меньшей мере, одну линейную дифракционную решетку, которая имеет заранее установленную пространственную частоту, образованную при столкновении двух взаимно когерентных пучков излучения, идущих по отдельным путям, образующим равные углы падения с транспарантом, при реальном контакте со светочувствительной средой.

Патент США 2313489 предлагает создавать дифракционные решетки в носителе и затем переносить их на полимерную пленку в различных направлениях. Затем полимерная пленка приводится в контакт с формуемым материалом, перенося дифракционные решетки на формуемый материал, например стекло.

Хотя ранее и предлагалось множество разнообразных декоративных голограмм, эти голограммы не были специально предназначены для рождественских огней и рождественских украшений. Это является целью данного изобретения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ Данное изобретение в самом широком смысле относится к использованию голографических оптических элементов (ГОЭ) как пассивно, так и активно, на искривленных поверхностях, что делает изобретение особенно полезным, например, при создании ламп (например, рождественских огней) и украшений (например, рождественских украшений).

В соответствии с изобретением, предлагается элемент с искривленной поверхностью, по меньшей мере часть которого покрыта голографической дифракционной решеткой, которая обеспечивает дифракцию падающего на нее света, причем указанная дифракционная решетка содержит множество дифракционных голографических оптических элементов, создающих для наблюдателя спектральное разложение света, дифрагированного на указанной дифракционной решетке.

По существу вся поверхность элемента с искривленной поверхностью может быть покрыта дифракционной решеткой. Дифракционная решетка может быть прозрачной, а указанный элемент с искривленной поверхностью может быть снабжен источником света для освещения указанных дифракционных голографических оптических элементов сзади. При этом источник света может мерцать. Кроме того, элемент с искривленной поверхностью может иметь форму шара, снабженного источником света, помещенным внутри шара.

Голографические оптические элементы предпочтительно имеют размеры от 0,1 до 10 мм.

Элемент с искривленной поверхностью может иметь внутреннюю и внешнюю поверхность, причем по меньшей мере одна из таких поверхностей может быть по меньшей мере частично или полностью покрыта указанной дифракционной решеткой.

Элемент с искривленной поверхностью может быть волоконно-оптической жилой или гибкой пластиковой трубкой, которая в диаметре предпочтительно превышает примерно 5 мкм. Например, диаметр может находиться в пределах между примерно 5 мкм и 10 мм или между примерно 6 и 10 мм. При этом только часть диаметра жилы или трубки может иметь дифракционную решетку.

Элемент с искривленной поверхностью может образовывать имеющий продольную протяженность баллон, внутри которого расположен источник света, при этом баллон вдоль своей продольной протяженности имеет дифракционную структуру, примыкающую к отражающей полосе, которая проходит в продольном направлении. Предпочтительно, существует более чем одна группа чередующихся дифракционных структур и отражающих полос. Отражающие полосы могут являться полосами, покрытыми алюминием, а баллон может быть стеклянным или пластиковым.

Элемент с искривленной поверхностью может образовывать имеющий криволинейную вершину баллон, внутри которого расположен источник света, причем на вершине находится дифракционная решетка и внешняя отражающая полоса, благодаря чему свет, дифрагирующий на дифракционной решетке, отражается вниз отражающей полосой. При этом отражающая полоса может быть полосой, покрытой алюминием, а баллон может быть стеклянным или пластиковым.

Элемент с искривленной поверхностью может быть стеклянным или пластиковым.

Кроме того, в соответствии с изобретением, предлагается элемент с искривленной поверхностью, по меньшей мере на части которого вытиснена дифракционная голографическая оптическая структура, обеспечивающая дифракцию света, причем указанная дифракционная голографическая оптическая структура содержит множество дифракционных голографических оптических элементов, создающих для наблюдателя спектральное разложение света, дифрагированного на указанной дифракционной голографической оптической структуре. Указанная дифракционная голографическая оптическая структура может быть вытиснена по существу на всей поверхности элемента с искривленной поверхностью.

Указанные дифракционные голографические оптические элементы могут быть вытиснены на внешней поверхности указанного элемента с искривленной поверхностью.

Указанная голографическая оптическая структура может быть прозрачной, а указанный элемент с искривленной поверхностью может быть снабжен источником света для освещения указанных дифракционных голографических оптических элементов сзади. При этом источник света может мерцать. Кроме того, элемент с искривленной поверхностью может иметь форму шара и может быть снабжен источником света, помещенным внутри шара.

Элемент с искривленной поверхностью может иметь внутреннюю и внешнюю поверхность, причем по меньшей мере одна из таких поверхностей может быть по меньшей мере частично, или полностью, покрыта указанными голографическими оптическими элементами.

В соответствии с изобретением также предлагается декоративное украшение, содержащее голографическую структуру, нанесенную по меньшей мере на части его оболочки, и опорный источник света, который освещает внутреннюю часть украшения, вследствие чего голографическое изображение становится видимым для наблюдателя благодаря опорному источнику света, причем указанная голографическая структура содержит множество дифракционных голографических оптических элементов, создающих для наблюдателя спектральное разложение света, дифрагированного на указанной голографической структуре.

Голографическая структура может быть нанесена на внешней или внутренней стороне оболочки украшения.

На указанной оболочке может быть множество голографических структур для демонстрации наблюдателю различных изображений в различных точках наблюдения. Эти голографические структуры могут находиться на внешней или внутренней стороне указанной оболочки.

Декоративное украшение может вращаться посредством прикрепленного к нему привода, содержащего электрический двигатель.

Носителем голографической структуры может быть фоторезист, в котором может иметься более чем одна голографическая структура.

Наконец, в соответствии с изобретением предлагается усовершенствованная лампа, имеющая внешний баллон и находящуюся внутри нить накаливания, излучающую свет, при этом на внешнем баллоне вытиснена дифракционная голографическая оптическая структура, которая содержит множество дифракционных голографических оптических элементов, создающих для наблюдателя спектральное разложение света, дифрагированного на указанной дифракционной голографической оптической структуре.

При этом по существу весь внешний баллон может быть покрыт вытисненной на нем дифракционной голографической оптической структурой. Нить накаливания лампы может мерцать. Баллон лампы предпочтительно выполнен из стекла.

Таким образом, в соответствии с изобретением, множество малых голографических оптических элементов может быть приклеено на внешнюю или внутреннюю поверхность источника света или украшения. При наблюдении из различных точек, источник света или украшение будет создавать целую радугу цветов (в отраженном и/или проходящем свете). Этот эффект сверкания может быть достигнут просто и эффективно.

В альтернативном случае, как в патенте '022, ГОЭ может быть активным, так что движение ГОЭ (изменение эффективного шага дифракционной решетки ГОЭ), осуществляемое посредством, например, пьезоэлектрических элементов, магнитострикционных элементов, магнитных катушек и т.п., создает различные цвета, которые будут излучаться в направлении неподвижного наблюдателя при любом расположении точки наблюдения.

Кроме того, ГОЭ может быть отформован в виде рождественского огня или украшения, а не присоединен к ним приклеиванием или иным способом. Тем не менее, неподвижность ГОЭ будет вызывать создание цветов пассивным образом. Такое движение ГОЭ, какое описано в патенте '022, вызовет создание цвета светом или орнаментом от источника белого света (в отраженном и/или проходящем свете) способом, прежде не являвшимся принятым в технике.

Таким образом, будет показано, что данное изобретение обладает способностью создать совершенно новое поколение рождественских огней и украшений. Конечно, специалисты понимают, что термин "рождественские" используется только в целях иллюстрации, так как в соответствии с идеями данного изобретения может быть создано множество декоративных огней и украшений для праздников и других специальных случаев.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ Для более полного понимания природы и целей данного изобретения, следует обратиться к подробному описанию, которое приводится далее, и сопровождающим его чертежам, где Фиг. 1 изображает украшение, которое было покрыто слоем дифракционных голографических оптических элементов (ГОЭ), который очень напоминает "блеск"; Фиг.2 изображает баллон лампы, очень похожий на огонь рождественской елки, на шар которого нанесена голографическая дифракционная оптика; Фиг. 3 является видом сверху баллона лампы, подобного баллону, показанному на фиг.2, на который нанесены отражающие полосы; Фиг.4 изображает другой вариант баллона лампы, где отражающая полоса нанесена на верхнюю часть баллона; Фиг.5 изображает прозрачное украшение, в котором имеется голографическое изображение, созданное голограммой, которая нанесена на внешнюю сторону баллона методом тиснения, или на внутреннюю сторону баллона методом фотографии; Фиг.6 изображает звезду, предназначенную, например, для установки на вершине рождественской елки, причем передняя поверхность звезды несет дифракционный ГОЭ, который связан с двусторонними магнитными катушками и пространственно разнесенными магнитами для перемещения звезды и, следовательно, изменения цвета звезды; Фиг.7 является видом сбоку звезды на фиг.6, изображающим ГОЭ и связанный с ним узел магнитного привода;
Фиг. 8 изображает другую звезду для установки на вершине елки, которая несет матрицу дифракционных голографических оптических элементов изображения (пикселей) для отображения сообщений;
Фиг. 9 является вариантом ГОЭ, показанного на фиг.7, и связанного с ним узла магнитного привода;
Фиг.10 является изображением радужного волоконного световода, где дифракционная решетка вытиснена на световоде для создания радужного цвета;
Фиг. 11 показывает альтернативную, по отношению к фиг.10, конфигурацию радужного волоконного световода, где дифракционная решетка внедрена в форму для формирования дифракционной решетки во время процесса экструзии.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Хотя голограммы и голографическая техника используются во многих областях, сведения о комбинировании голографии с огнями и украшениями, такими, какие используются на рождественских елках, отсутствуют. С появлением активных дифракционных ГОЭ по патенту '022, которые могут быть сконструированы с возможностью изменения цвета при их движении, стали доступными множество возможностей при проектировании огней и украшений. В пассивном варианте применение дифракционных ГОЭ может быть выгодно использовано, чтобы дать новую жизнь простым праздничным украшениям.

Таким образом, говоря наиболее простыми словами, данное изобретение включает использование дифракционного ГОЭ, представленного позицией 10, для покрытия украшения, такого как украшение 12 на фиг.1, которое имеет петлю 14 для крючка (не показан) для подвешивания украшения 12, например, на рождественской елке. ГОЭ 10 могут быть приняты за "блестки" из-за их малого размера порядка 0,1-10 мм, и потому, что они расщепляют свет на сверкающие цвета в зависимости от шага дифракционной решетки, из которой взят голографический оптический элемент. По меньшей мере, часть украшения 12 покрыта ГОЭ 10, чтобы, например, написать слово или создать рисунок. В альтернативном случае вся поверхность (внешняя или внутренняя) украшения 12 может быть покрыта ГОЭ 10, например, при использовании прозрачного клея. Либо внешняя, либо внутренняя поверхность украшения 12 может быть покрыта ГОЭ 10. При покрытии внутренней поверхности украшения 12, которое является прозрачным, получается необычный эффект. Поистине, создано замечательное украшение.

Следует иметь в виду, что украшение 12 может основываться на дифракции падающего света или на источнике света, помещенном внутри украшения 12, освещающем ГОЭ 10 сзади с получением даже более яркого отображения цвета, когда не покрытый алюминием (прозрачный) "блеск" 10 имеет точку фокуса на нити накаливания. ГОЭ 10 могут быть выполнены так, чтобы давать один цвет или смесь цветов, случайную или в виде рисунка, могут быть использованы для покрытия украшения 12. Важно, что использование очень маленьких голографических оптических элементов имеет замечательные преимущества перед обычным голографическим блеском, который основан на плоской дифракционной решетке. Следует иметь в виду, что хотя на чертежах показаны сферические украшения, согласно данному изобретению с равным успехом могут быть использованы другие конфигурации украшений, если только такие украшения содержат искривленную поверхность (не плоскую, а криволинейную поверхность), к которой прикрепляется голографический оптический элемент (элементы) согласно данному изобретению.

Фиг. 2 продвигает идею освещенного украшения еще на один шаг вперед, представляя баллон, образующий украшение 12 в виде баллона 16 обычной лампочки, которая вставлена в патрон 18, причем баллон, выполненный из пластика или стекла, несет голографическую дифракционную оптику, которая подвергает дифракции свет от нити 22 накаливания в баллоне 16 лампы, создавая цвет, соответствующий шагу решетки голографической дифракционной оптики. Голографическая дифракционная оптика может быть нанесена на внешнюю сторону 20 баллона с помощью пленки, посредством разнообразных приемов, которые будут рассмотрены ниже. Особое замечание касается возможности формования дифракционной оптики в баллоне 20, чтобы заставить неосвещенный прозрачный баллон излучать цвет при освещении нитью 22 накаливания.

Путем нанесения голографической картины на существующую оболочку (обычно стеклянную) баллона источник света (который служит в качестве опорного пучка для нанесенной голограммы) фиксируется относительно голографической дифракционной решетки, что означает, что если она предназначена для источника 16 света, то она будет всегда соответствовать максимуму эффективности и не потребует угловой регулировки. Такая лампочка будет эффективна, потому что свет рассеивается дифракционной решеткой на поверхности баллона 16 и, таким образом, не должен проходить через множество оптических элементов, таких как скрещенные зеркала и линзы, которые все вызывают потери вследствие поглощения света. Такой баллон будет компактным и недорогим. Если форма, используемая для производства баллона 16, один раз подверглась изменениям, то не потребуется никаких других затрат на производство такого количества баллонов, на которое рассчитана эта форма.

Если говорить о технологии осуществления этого, то баллон 20 может быть нагрет до точки, где стекло (или пластик) находится в пластичном состоянии, и в это время в стекло может быть вдавлен сферический никелевый шаблон. Рельефная решетка на сферическом никеле будет переведена в стекло и станет постоянной, когда стеклянный баллон 20 остынет.

В альтернативном случае баллон 20 может быть покрыт фоторезистом, который затем облучается лазером таким образом, чтобы создать в фоторезисте голографическую дифракционную картину. После проявления дифракционной решетки будет образована рельефная картина решетки (места, где свет, подвергшийся конструктивной интерференции, создает пик или впадину, в зависимости от того, был ли использован позитивный или негативный фоторезист). После того как картина на фоторезисте получена, экспонированные участки на стекле могут быть внедрены в стекло методом фрезерования с помощью ионного пучка или подвергнуты химическому травлению, например хлорной кислотой или другим подходящим реактивом для травления стекла, чтобы навсегда перевести решетку в стеклянный баллон 20.

На стекло может также быть нанесена эмульсия из галогенида серебра (светочувствительная) способом, подобным тому, как эмульсии из галогенида серебра наносятся на стеклянные пластинки, так что после облучения лазером для создания голографической дифракционной решетки эмульсия может быть проявлена и затем, при включенной лампе 16, будет восстанавливать изображение.

Для того, чтобы усилить цветовое ощущение, создаваемое лампой 16, на баллон 20, как показано на фиг.3, могут быть нанесены покрытые алюминием отражающие полосы 21а-с. Хотя показаны три такие полосы, очевидно, что может быть использовано меньшее или большее число таких отражающих полос, когда это необходимо, желательно или удобно. Из остающихся трех щелей, не покрытых алюминиевыми отражателями, будет излучаться вспышка цветов радуги. Эффект подобной конфигурации состоит в том, что свет будет с решетки рассеиваться перед покрытыми алюминием отражающими полосами 21а-с и, кроме того, когда свет проходит через щели, не покрытые алюминиевыми отражателями. Таким образом, цветовое рассеяние создается этой конфигурацией дважды.

Альтернативная конфигурация показана на фиг.4, где прозрачный баллон 17 лампы большего размера с основанием 19, содержит покрытый алюминием отражающий участок 23 на верхней части баллона. Участок баллона 17, лежащий под отражающим участком 23, содержит дифракционную решетку. Такая конфигурация баллона будет распространять по комнате обычный белый свет; однако, из отражающего участка 23 в направлении вниз будет излучаться радуга цветов, как показано стрелками 25 и 27, порожденная дифракционной решеткой. Результирующий эффект будет потрясающим на белом ковре.

Несомненно, искусный мастер сможет создать множество дополнительных конфигураций баллонов ламп, основанных на идеях данного изобретения. Независимо от технологии, использованной для создания голографической дифракционной картины в баллоне 16 или 17, здесь описана поистине новая лампа.

Обратимся к фиг. 5, где прозрачный баллон 24 создает голографическое изображение 26 при помощи голограммы, которая нанесена на внешней стороне баллона 24 посредством технологии тиснения, или на внутренней стороне баллона посредством, например, фотографической техники. Свет нити 28 накаливания, смонтированной в ножке 30 баллона (или внутри самого баллона 24) будет освещать голограмму, создавая изображение 26. На практике, для получения различных изображений в зависимости от того, какая сторона баллона 24 обращена к наблюдателю, на баллон 24 может быть нанесено множество голограмм. В действительности, если поместить мотор в ножке 30, то баллон 24 сможет вращаться, показывая множество изображений, содержащихся в нанесенных голограммах, и создавая динамическую картину. Следует иметь в виду, что восстановленное изображение, изображение 26, может казаться находящимся внутри баллона 24, охватывать баллон 24 или проецироваться снаружи баллона 24. В альтернативном случае, если нить накаливания лампы, например, источник света или нить 28, освещает голограмму так, что направление света сопряжено с направлением, в котором первоначально экспонировалась голограмма, то "действительное" изображение будет проектироваться из источника света на, например, стену или абажур.

На фиг. 6 и 7 показано украшение верхушки рождественской елки в виде звезды 32, которое имеет кольцевую ножку 34, предназначенную для насаживания его на ветку рождественской елки, а также для использования в качестве выходного отверстия для шнура 36 электрической линии для освещающей, например галогенной, лампы 38 (см. фиг.7). Лицевая поверхность звезды 32 является голографической дифракционной решеткой 40, приклеенной, например, к полимерному листу 42, который может быть выполнен из полимера Kapton и снабжен множеством магнитных катушек на обеих сторонах листа 42. Магниты 44a-d отделены пространственно от листа 42. Наконец, генератор 46 случайного шума задает временные задержки каждой катушке на листе 42. Когда осциллирующее напряжение приложено к группам катушек, та область звезды, где катушки заряжены, изменяет цвет, благодаря изменению в эффективном шаге решетки, от, скажем, красного до зеленого и голубого. Если частота достаточно высокая, то катушка будет белого цвета (комбинируются все цвета). В альтернативном случае движение дифракционной решетки может быть осуществлено с помощью пьезоэлектрического биморфного материала, выполненного из пьезоэлектрической пленки, такой как пленка Куnаr. Решетка, нанесенная на поверхность биморфа, при приложении к биморфному материалу напряжения движется, создавая различные цвета.

На фиг.8 звезда 48 несет матрицу элементов изображения (пикселей) в виде дифракционных ГОЭ, показанных, например, в патенте '022. Путем селективного включения различных катушек для активирования изменения цвета элемента изображения (пикселя), с помощью звезды 48 можно графически отображать алфавитно-цифровые сообщения, такие как сообщение 50, "СЧАСТЛИВОГО РОЖДЕСТВА". Например, звезда 48 голубого цвета, при изменении цвета пикселей на красный в результате активации катушек, может отобразить сообщение красного цвета на голубом фоне. После прекращения действия напряжения на катушки, вся звезда вернется к голубому цвету.

Звезда 32 или звезда 48 может быть также снабжена узлом привода, показанным на фиг.6, где лист 52 из материала Kapton, с парными катушками склеен с голографической дифракционной решеткой 54 при отнесенных на некоторое расстояние от нее плоских магнитах 56а и 56b. Узел решетка - катушки движется взад и вперед в воздушном промежутке между этим узлом и парой магнитов, создавая цвет. Если к катушкам подвести напряжение звуковой частоты, то они станут источниками звука (см. патент '022), так что звезда, снабженная таким устройством, создает как цвет, так и звук. Картиной могут быть, например, концентрические звезды, так что будет казаться, как будто звезда 32 или 48 движется внутрь и наружу, когда, например, играет рождественская музыка.

Другая искривленная поверхность, удовлетворяющая идеям данного изобретения, это волоконно-оптическая жила или гибкая пластиковая (полимерная) трубка. Волоконная или гибкая пластиковая жила должна иметь достаточно большой диаметр, чтобы позволить множеству колебаний проходить через волокно, например, диаметр, превышающий 5 мкм, так что, когда источник белого света вводится в один конец волокна, дифракционная решетка на искривленной поверхности внешней стороны волокна заставит часть света, который проходит через волокно, дифрагировать (преломиться) в радугу цветов по длине волокна. Результатом будет пучок радужного цвета, который распространяется вдоль волокна. Такой пучок может быть использован, например, для украшения рождественской елки, как общее украшение внутри или вне помещения там, где требуется расцветка, или как надпись.

Предпочтительная конфигурация имеет дифракционную решетку, покрывающую только часть внешней поверхности волокна, так что хотя часть света дифрагирует из волокна, большая часть света продолжит распространяться по волокну, чтобы дифрагировать из волокна в более удаленной точке вдоль его длины. Как показано на фиг.10, источник 58 белого света присоединен к гибкому оптоволоконному кабелю 60. Решетка 62 вытиснена на световоде 60, например, непосредственно по выходе из экструдера с помощью колеса, на внешней поверхности которого имеется решетка. Дифракционная решетка 62 может быть непрерывной по длине кабеля 60 или может быть прерывистой. На фиг.11 показано, что решетка 66 может быть встроена в матрицу экструдера, являясь частью внутренней поверхности матрицы, переносящей рисунок на световод 60.

Наиболее потрясающий эффект может быть достигнут при больших диаметрах световодов, скажем, диаметрах твердых гибких пластиковых трубок от примерно 6 мм до 10 мм. В альтернативном случае подобная трубка большого диаметра может быть отлита в твердой акриловой форме, где решетка встроена в форму, создавая эффектные надписи, которые, возможно, заменят неоновые надписи. Ключом к варианту осуществления данного изобретения, включающего световод, является нанесение дифракционной решетки (механической или голографической) на искривленную поверхность (стеклянную или пластиковую).

Из предыдущего описания понятно, что возможно большое разнообразие дополнительных вариантов осуществления изобретения, основанных на описанных здесь идеях. Все упоминания о патентах специально включены в качестве материалов для ссылок.

Формула изобретения

1. Элемент с искривленной поверхностью, по меньшей мере часть которого покрыта голографической дифракционной решеткой, которая обеспечивает дифракцию падающего на нее света, причем указанная дифракционная решетка содержит множество дифракционных голографических оптических элементов, создающих для наблюдателя спектральное разложение света, дифрагированного на указанной дифракционной решетке.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что по существу вся его поверхность покрыта дифракционной решеткой.

3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что дифракционная решетка является прозрачной, а указанный элемент с искривленной поверхностью снабжен источником света для освещения указанных дифракционных голографических оптических элементов сзади.

4. Элемент по п.3, отличающийся тем, что источник света мерцает.

5. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он имеет форму шара.

6. Элемент по п.5, отличающийся тем, что шар снабжен источником света, помещенным внутри шара.

7. Элемент по п.1, отличающийся тем, что голографические оптические элементы имеют размеры от 0,1 до 10 мм.

8. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он имеет внутреннюю и внешнюю поверхность, причем по меньшей мере одна из таких поверхностей по меньшей мере частично покрыта указанной дифракционной решеткой.

9. Элемент по п.5, отличающийся тем, что он имеет внутреннюю и внешнюю поверхность, причем по меньшей мере одна из таких поверхностей покрыта указанной дифракционной решеткой.

10. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он является волоконно-оптической жилой или гибкой пластиковой трубкой.

11. Элемент по п.10, отличающийся тем, что жила или трубка в диаметре превышает примерно 5 мкм.

12. Элемент по п.11, отличающийся тем, что диаметр находится в пределах между примерно 5 и 10 мм.

13. Элемент по п.12, отличающийся тем, что диаметр находится в пределах между примерно 6 и 10 мм.

14. Элемент по п.10, отличающийся тем, что только часть диаметра жилы или трубки имеет дифракционную решетку.

15. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он образует имеющий продольную протяженность баллон, внутри которого расположен источник света, при этом баллон вдоль своей продольной протяженности имеет дифракционную структуру, примыкающую к отражающей полосе, которая проходит в продольном направлении.

16. Элемент по п.15, отличающийся тем, что существует более чем одна группа чередующихся дифракционных структур и отражающих полос.

17. Элемент по п.15 или 16, отличающийся тем, что отражающие полосы являются полосами, покрытыми алюминием.

18. Элемент по п.15, отличающийся тем, что баллон является стеклянным или пластиковым.

19. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он образует имеющий криволинейную вершину баллон, внутри которого расположен источник света, причем на вершине находится дифракционная решетка и внешняя отражающая полоса, благодаря чему свет, дифрагирующий на дифракционной решетке, отражается вниз отражающей полосой.

20. Элемент по п.19, отличающийся тем, что отражающая полоса является полосой, покрытой алюминием.

21. Элемент по п.19, отличающийся тем, что баллон является стеклянным или пластиковым.

22. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он является стеклянным или пластиковым.

23. Элемент с искривленной поверхностью, по меньшей мере на части которого вытиснена дифракционная голографическая оптическая структура, обеспечивающая дифракцию света, причем указанная дифракционная голографическая оптическая структура содержит множество дифракционных голографических оптических элементов, создающих для наблюдателя спектральное разложение света, дифрагированного на указанной дифракционной голографической оптической структуре.

24. Элемент по п.23, отличающийся тем, что указанная дифракционная голографическая оптическая структура вытиснена по существу на всей его поверхности.

25. Элемент по п.23, отличающийся тем, что указанные дифракционные голографические оптические элементы вытиснены на внешней поверхности указанного элемента с искривленной поверхностью.

26. Элемент по п.23, отличающийся тем, что указанная голографическая оптическая структура является прозрачной, а указанный элемент с искривленной поверхностью снабжен источником света для освещения указанных дифракционных голографических оптических элементов сзади.

27. Элемент по п.26, отличающийся тем, что источник света мерцает.

28. Элемент по п.23, отличающийся тем, что он имеет форму шара.

29. Элемент по п.28, отличающийся тем, что шар снабжен источником света, помещенным внутри шара.

30. Элемент по п.23, отличающийся тем, что он имеет внутреннюю и внешнюю поверхность, причем по меньшей мере одна из таких поверхностей по меньшей мере частично покрыта указанными голографическими оптическими элементами.

31. Элемент по п.28, отличающийся тем, что он имеет внутреннюю и внешнюю поверхность, причем по меньшей мере одна из таких поверхностей покрыта указанными голографическими оптическими элементами.

32. Декоративное украшение, содержащее голографическую структуру, нанесенную по меньшей мере на части его оболочки, и опорный источник света, который освещает внутреннюю часть украшения, вследствие чего голографическое изображение становится видимым для наблюдателя благодаря опорному источнику света, причем указанная голографическая структура содержит множество дифракционных голографических оптических элементов, создающих для наблюдателя спектральное разложение света, дифрагированного на указанной голографической структуре.

33. Декоративное украшение по п.32, отличающееся тем, что голографическая структура нанесена на внешней стороне оболочки украшения.

34. Декоративное украшение по п.32, отличающееся тем, что голографическая структура нанесена на внутренней стороне оболочки украшения.

35. Декоративное украшение по п.32, отличающееся тем, что на указанной оболочке имеется множество голографических структур, для демонстрации наблюдателю различных изображений в различных точках наблюдения.

36. Декоративное украшение по п.35, отличающееся тем, что голографические структуры находятся на внешней или внутренней стороне указанной оболочки.

37. Декоративное украшение по п.35, которое вращается посредством прикрепленного к нему привода.

38. Декоративное украшение по п.37, отличающееся тем, что привод содержит электрический двигатель.

39. Декоративное украшение по п.34, отличающееся тем, что носителем голографической структуры является фоторезист.

40. Декоративное украшение по п.39, отличающееся тем, что в фоторезисте имеется более чем одна голографическая структура.

41. Усовершенствованная лампа, имеющая внешний баллон и находящуюся внутри нить накаливания, излучающую свет, при этом на внешнем баллоне вытиснена дифракционная голографическая оптическая структура, которая содержит множество дифракционных голографических оптических элементов, создающих для наблюдателя спектральное разложение света, дифрагированного на указанной дифракционной голографической оптической структуре.

42. Лампа по п.41, отличающаяся тем, что по существу весь внешний баллон покрыт вытисненной на нем дифракционной голографической оптической структурой.

43. Лампа по п.41, отличающаяся тем, что нить накаливания мерцает.

44. Лампа по п.41, отличающаяся тем, что баллон выполнен из стекла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11