Тривимірна голограма та спосіб її створення

1. Спосіб створення тривимірної голограми, що включає два етапи, на першому з яких об'єкт зйомки розміщують перед площиною фотопластинки, освітлюють його лазерним променем, а інший (опорний) лазерний промінь спрямовують на першу фотопластинку через щілину і отримують на ній первинну голограму, освітлюють першу фотопластинку променем, спряженим до опорного, і відновлюють хвильовий фронт об'єкта, потім на другому C2 2 (19) 1 3 гій фотопластинці записують вторинну голограму тривимірну голограму об'єкта зйомки [Патент США №3,944,322, заявка №05/541,608 від 16 січня 1975p., МПК 3 G03H 1/00; G03H 1/22, Автор Benton; Stephen A. (Somerville, MA)]; [інформація з сайту: http://www.holoprint.ru/rus/holorqaphy5 html. У відповідності до згаданого способу в якості об"єкта використовують реальні моделі або шаблони, які розміщують на різній відстані від площини голограми. При цьому один лазерний промінь освітлює об'єкт через дифузор, а другий - опорний промінь - спрямовують безпосередньо на фотопластинку зі щілинною маскою. Положення щілини відносно фотопластинки визначає колір майбутньої голограми. Після проявлення фотопластинки отримують первинну голограму Н1. На другому етапі запису голограма Н1 при освітлені лазерним променем відновлює хвильовий фронт об'єктів. Якщо тепер знову додати опорний промінь, на другій фотопластинці можна записати вторинну голограму Н2. За рахунок того, що при спостереженні голограми Н2 в білому світлі кожний шаблон відновлюється через щілину, яка використовувалася при записі голограми Н1, голографічне зображення не має вертикального паралаксу, а має лише горизонтальний. Вертикальний паралакс використовується для кольорового розділення зображень. Це не погіршує сприйняття тривимірності сцени і дозволяє спостерігати голограму в білому світлі. Голограма Н2 відновлює тривимірне зображення об'єктів у райдужних кольорах, це і обумовлює назву таких голограм. Недоліком цього способу є його обмежені можливості, оскільки згаданий спосіб дозволяє одержати тривимірну голограму, яка містить лише статичні сцени - одержана описаним способом тривимірна голограма не містить сцен, що створюють ілюзію руху. Найбільш близькою до пропонованої голограми за технічною сутністю є тривимірна голограма, що містить сцени переднього, основного і заднього планів [Патент США №3,944,322, заявка №05/541,608 від 16 січня 1975p., МПК 3 G03H 1/00; G03H 1/22, Автор - Benton; Stephen A. (Somerville, MA)]. Недоліком згаданої голограми є її обмежені функціональні можливості - така голограма містить лише статичні сцени, в ній відсутні сцени, що створюють ілюзію руху. У основу пропонованих винаходів поставлена задача створення такого способу, який би дозволив отримати тривимірну голограму, окремі сцени якої створювали б ілюзію руху - мали б об'ємне зображення з кінетикою окремих його частин. Це дозволило б суттєво розширити її функціональні можливості і підвищити захисні та естетичні властивості отриманих тривимірних голограм. Поставлена задача вирішується за рахунок створення умов для використання у процесі виготовлення тривимірної голограми голографічних оптичних елементів. Поставлена задача вирішується, пропонованим способом, що, як і відомий спосіб створення тривимірної голограми, включає два етапи, на першому з яких об'єкт зйомки розміщують перед 89422 4 площиною фотопластинки, освітлюють його одним лазерним променем, а другий - опорний лазерний промінь спрямовують на фотопластинку і отримують на ній первинну голограму, яка при її освітлюванні променем, спряженим до опорного, відновлює хвильовий фронт об'єкта, потім - на другому етапі - встановлюють другу фотопластинку, додають ще один опорний промінь і на другій фотопластинці записують вторинну голограму - тривимірну голограму об'єкта зйомки, а, відповідно до винаходу, в якості об'єкту при записі первинної голограми використовують голографічне зображення - об'єктну голограму. Ще одною особливістю пропонованого способу є і те, що в якості об'єкта зйомки використовують, щонайменше, дві об'єктні голограми. Також особливістю пропонованого способу є і те, що в якості об'єкту при записі первинної голограми використовують, щонайменше, одну об'єктну голограму з кінетичними ефектами - ілюзією руху окремих частин зображання при зміні кутів спостереження та/або освітлення. Поставлена задача вирішується і пропонованою тривимірною голограмою, яка отримана способом, описаним вище. Особливістю пропонованої тривимірної голограми є і те, що вона містить об'ємні елементи зображення, в яких відтворені кінетичні ефекти руху при зміні кутів спостереження та/або освітлення. Пропонований спосіб вирішує нову технічну задачу - створює у процесі запису тривимірної радужної голограми умови для запису хвильового фронту відновленого з голографічного елемента шляхом застосування в якості об'єкту під час запису первинної голограми попередньо виготовленої об'єктної голограми. Пропонована голограма вирішує нову технічну задачу - дозволяє створити голограму, яка має підвищені оптичні якості і, окрім сказаного, відтворює кінетичні ефекти руху при зміні кутів спостереження та/або освітлення. Серед відомих технічних рішень авторами не виявлені, відповідно, способи та пристрої із пропонованою сукупністю суттєвих ознак, що доводить відповідність пропонованих рішень критерію "новизна". Серед досліджених технічних рішень, що увійшли до рівня техніки, авторами не виявлено впливу притаманних пропонованим винаходам перетворень, що характеризують відмітні, відповідно, від прототипу способу і від прототипу пристрою суттєві ознаки, на досягнення зазначеного нового технічного результату. Це дозволяє стверджувати про відповідність пропонованих передбачуваних винаходів критерію "винахідницький рівень". На Фіг.1 показаний процес запису шаблону на голограму Н1. На Фіг.2. показано кінетичне плоске зображення, виконане за допомогою технології дотматрікс. На Фіг.3 показано процес запису об'єктної голограми на Н1. На Фіг.4. показано запис вторинної голограми Н2. 5 Отримання пропонованої голограми «Біграма» включає встановлення реального об'єкта чи шаблону 1 на відстані 2 перед фотопластинкою 3. При цьому лазерним променем 4 освітлюють об'єкт 1 через розсіювач 5, а другий - опорний промінь 6 спрямовують безпосередньо на фотопластинку 3 зі щілиною 7. Потім замість шаблону 1 встановлюють об'єктну кінетичну голограму 8 і проводять експонування фотопластинки 3 через щілину 9. Щілини 7 та 9 можуть бути різними, або однаковими в залежності від обраного кольору для елементів дизайну. В результаті отримують первинну Н1 голограму 10. Ця голограма 10 при освітлюванні її променем 11, спряженим до опорного 6, відновлює хвильовий фронт 12 шаблону 1 та об'єктної голограми 8. Потім знову додають опорний промінь 13 і на другій фотопластинці записують вторинну Н2 голограму 14. В результаті отримують тривимірну райдужну голограму з кінетикою окремих частин дизайну на заданій глибині. Можна виконати запис голограми Н1 10 з декількох об'єктних голограм 8 та використовувати декілька щілин 9 в залежності від заданого дизайну та кольорів. Приклад 1. Попередньо дизайнер створює необхідне зображення майбутньої тривимірної голограми, сцени якої розподіляються за глибиною планів. Кожен план роздруковують на окрему маску. Зображення об'єктної голограми 8, що містить кінетичні ефекти (ілюзію руху окремих частин зображання при зміні кутів спостереження та/або освітлення), записують однією з відомих технологій, наприклад, дотматрікс [Див. Rudolf L. van Renesse, «Optical Document Security», 3 rd edition, Artech House optoelectronics library, 2005, pp 191194]. Зображення формують шляхом запису дифракційних ґраток з різною просторовою частотою та напрямком штрихів. Просторова частота може змінюватися в досить широких межах, але найчастіше використовують частоти від 300 до 4000 штрихів на мм. Різні просторові частоти сприймаються як різні кольори. Зміна напрямку штрихів ґраток дозволяє спостерігати різні частини зображення при зміні кута спостереження та/або освітлення. Найчастіше використовують ґратки з кутом нахилу штрихів від -40 до +40 градусів відносно горизонталі. Це пов'язане із зручністю спостереження голограми. За допомогою такої технології 89422 6 реалізують кінетичні ефекти в зображені: при зміні кута спостереження частини зображення змінюють своє положення, імітуючи рух. Але голограма при цьому плоска, вона не має об'єму. Тобто, одержують об'ємне голографічне зображення з кінетикою (рухом) його окремих ділянок. Запис всіх голограм проводили на скляні пластинки, покриті фоточутливим матеріалом - фоторезистом. Оскільки більшість фоторезистів мають чутливість в ультрафіолетовій частині спектру, то для їх освітлювання використовують He-Cd лазер з довжиною хвилі 442нм. На Фіг.1, 3, 4 стрілками показаний напрямок освітлення голограм та об'єктів. Запис райдужної голограми проводили за класичною схемою [див. Alan Rhody and Franz Ross, "Holography Marketplace", 8th edition, Ross Books, 1999, pp. 21-25], але замість, принаймні однієї, з масок використовують об'єктну голограму. Завдяки використанню в якості об'єкту кінетичної голограми 8 отримували тривимірне голографічне зображення, яке містить додаткові оптичні ефекти - кінетику окремих ділянок дизайну голограми 14 в тривимірному зображенні. Приклад 2. На відмінність від прикладу 1, записували кілька об'єктних голограм 8 через кілька щілинних масок 9 і на голограмі 14 отримували різнокольорове голографічне зображення, наприклад, зелений логотип на червоному фоні, тобто, отримували новий, порівняно з описаним у прикладі 1 результат. Приклад 3. На відмінність від прикладу 1, в якості об'єкта зйомки використовували об'єктну голограму з кінетичними ефектами (рухом окремих частин) зображання при зміні кутів спостереження і отримували тривимірне голографічне зображення, яке містило додаткові оптичні ефекти - кінетику окремих ділянок дизайну голограми 14 в тривимірному зображенні. Пропоновані винаходи дозволяють суттєво покращити естетичні і захисні властивості райдужних голографічних зображень, оскільки вони вирізняються оригінальними оптичними ефектами і для запису голограм типу «Біграма» необхідно використовувати кілька сучасних голографічних технологій, що зменшує вірогідність їх підробки і дозволяє використовувати у якості захисних елементів документів. 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 89422 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601