CC BY
64
УДК 669.712
С. А. Шойдин, В.Ю. Кондаков СГГ А, Новосибирск
ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ БЫТОВОЙ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР
Бытовой осветительный прибор с голографическим рассеивателем предназначен для освещения бытовых, общественных и офисных помещений. В качестве рассеивающих свет элементов использованы пропускающие дифракционные решетки или голограммы. Из пропускающих голограмм, восстанавливающих изображения реальных объектов белым светом, широко известны голограммы С. Бентона [1], по-другому называемые «радужные» голограммы. Они, в отличие от попускающих голограмм Лейта и Упатниекса [2], создают чёткие изображения реальных объектов при восстановлении белым светом. Однако не меньший интерес представляют не только изображения реальных объектов, но и изображения абстрактных фигур, как полностью отсутствующих в природе, так и значительно искаженных, но отдаленно их напоминающих. Если при записи пропускающих голограмм использовать схему Лейта и Упатниекса, получаемые голограммы, при восстановлении их белым светом, раскладываются в спектр и мультиплицируются, размазывая изображения записанных объектов. Однако ряд интересных с дизайнерской точки зрения изображений можно записать именно в этой схеме. При этом изображения могут создаваться мультиплицированием какого-либо элементарного изображения, аналогично мультиплицированным картинкам, создающим объемные изображения методом дивергенции оптических осей [3]. Для этого надо только удовлетворять дополнительным соотношениям, определяющим пропорции между шагом мультиплицированного элемента, углом дифракции и одним из линейных размеров схемы восстановления.
Одним из интересных примеров таких голографических рассеивателей является полученная записью 4х сферических фронтов кросс-дифракционная решетка [4]. Она мультиплицирует изображение нити накала обыкновенной лампы и одновременно разлагает изображение в спектр. При выдерживании определенных отношений между расстоянием от точечных источников и голограммой, размером нити накаливания у источника света в бытовом осветительном приборе, а также размером его рассеивателя, можно достигать различных художественных эффектов.
Яркой и притягательной является получаемая в такой схеме радужная картинка, очень похожая на картины северного сияния или знакомой всем радуги. Она буквально притягивает взгляд, производя положительное эмоциональное воздействие на человека своими сочными и чистыми тонами, ассоциирующимися с яркой радугой после летнего дождичка.
Это только один из конкретных примеров построения голографических изображений отсутствующих во время записи голограммы объектов. Аналогично, несколько меняя параметры схемы записи, можно записывать изображения, получившие у разработчиков условное название «ёжик». Это тоже радужная картинка, состоящая из мультиплицированного набора
радужных пирамид, расходящихся из единого центра. Причем, изображение можно записывать как ортоскопическое, так и как псевдоскопическое. При этом можно добиваться формирования изображения этого «ёжика» как наблюдаемого за стеклом голографического рассеивателя, так и перед этим стеклом. Последнее производит особенно сильное впечатление на человека, т. к. фактически он видит то, что не может потрогать руками. Противоречие между двумя органами чувств (зрением и осязанием) всегда очень сильно влияет на эмоциональное восприятие человека.
В целом предложенная разработчиками методика записи отдельных голографических изображений в схеме Лейта и Упатниекса и восстановления их в белом свете позволяет создавать оригинальные картины трехмерных, как ортоскопических, так и псевдоскопических, изображений, не существовавших во время записи этих голограмм. На основе проведенного патентного поиска [5] сделан вывод о том, что практически каждая голографическая схема записи таких изображений патентоспособна.
Ближайшим аналогом на сегодняшний день являются отражательные голограммы Денисюка. Такие голограммы тоже создают различные ортоскопические и псевдоскопические изображения реальных объектов. Однако они требуют освещения специальными прожекторами, освещающими голограмму с той же стороны, где находится наблюдатель (часто над его головой). Наиболее распространен метод отдельного размещения голограммы, а на некотором расстоянии от неё, на противоположной стене или потолке - специального прожектора. Это существенно затрудняет конструирование на основе голограмм Денисюка бытовых осветительных приборов.
Другим аналогом является наиболее часто встречающаяся схема бытовых осветительных приборов, содержащая источник света и рассеиватель, расположенные таким образом, чтобы рассеиватель находился между источником света и глазом человека. Это позволяет исключить фокусировку глаза на ярком теле накала источника света. Чаще всего применяются матовые рассеиватели, иногда с рисунком или узором. Все они предназначены для создания мягкого, ровного освещения.
Использование средств голографии для создания рассеивателей бытовых осветительных приборов на сегодня в мировой практике отсутствует. Это видно, например, при анализе каталогов QUELLE, PHILIPS и других ведущих производителей бытовой осветительной техники. Возможно, это связано, с одной стороны, с технологическими трудностями использования классической схемы Стефана Бентона при серийной записи (или мультиплицировании) пропускающих голографических рассеивателей, а с другой стороны, с указанными выше конструктивными трудностями выполнения осветителей в одном блоке с голограммами Денисюка.
Предлагаемые пропускающие голографические решетки [4, 5],
создающие трехмерные абстрактные изображения, имеют гораздо более простую конфигурацию, проще записываются и тиражируются. Однако и при этом в первую очередь следует решить проблему серийного выпуска
голографических дифракционных решеток. Мировой опыт крупносерийного выпуска голограмм ограничивается рельефно-фазовыми голограммами С. Бентона [6] и отражательными голограммами фирмы DU PONT [7]. И те и другие ограничиваются размерами до нескольких квадратных сантиметров. Ключевым вопросом создания таких голографических бытовых осветительных приборов являться сегодня организация выпуска пробных, сравнительно больших, партий голографических дифракционных решеток или, по крайней мере, выбор одного из двух предполагаемых путей тиражирования.
Первый связан с применением традиционных фотопроцессов в сочетании с принципом блочной химической обработки, аналогично блочной технологии, применяемой при серийном выпуске микросхем, когда одновременно в одной технологической цепочке и на одном оборудовании обработке подвергается определенное количество одинаковых заготовок.
Второй путь связан с проработкой вопросов создания специализированного аппарата тиражирования, который в последовательном режиме, с применением фотопроцессов или без, позволит наладить конвейерный выпуск больших партий голографических дифракционных решеток. Разработчики считают, что принципиальных противоречий нет ни в том, ни в ином случае, однако какому из двух путей отдать предпочтение -сегодня однозначного ответа нет. Такое производство (технологическую установку серийного выпуска голографических дифракционных решеток) планируется разработать и создать в ближайшее время. Авторы с благодарностью отнесутся к предложениям о сотрудничестве в технической и коммерческой областях, направленным на продвижение настоящего проекта.
Одновременно планируется работа в области создания голографического дизайна помещений, как бытовых и служебных (в т. ч. театральных), так и специальных, для психологической разгрузки и даже для использования в лечении психологических и других заболеваний [8].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Hologram Reconstructions with Entered Incoherent Sources. Stephen A. Benton. Research Laboratories, Polaroid Corp., Cambridge, Massachusetts 02139 and Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138.
2. Leith E.N., Upatnieks J., Jorn. Opt. Soc. Amer., 52, 1123, 1962.
3. Волшебный глаз, М., Эгмонт Россия Лтд", 2002.
4. Шойдин С.А., Кондаков В.Ю., Свидетельство на полезную модель РФ № 29359 от 10.05.03
5. Шойдин С.А., Кондаков В.Ю., Дифракционная решетка и способ её изготовления. Патент РФ № 2242776 от 20.12.2004.
6. Гальперн А. Д., Калинина И. В., Селявко Л. В., Смаев В. П. О получении
рельефно-фазовых голограмм на фотопластинках ПЭ-2 и их копировании // Оптика и
спектроскопия. - 1986.- Т.60.- С.1040.
7. Du Pont Magazine, Wilmington, №3, 1997, p.9.
8. Казначеев В.П. Выживание населения в России, Новосибирск, 2002г
© С.А. Шойдин, В.Ю. Кондаков, 2005
