ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ЦВЕТОФИЛЬТР Российский патент 1997 года по МПК G03B11/00 G02B5/20 G02B5/30 

Изобретение относится к оптическому цветофильтру, который может применяться как адаптер для оптических съемочных и проекционных аппаратов, при использовании кино- или видеокамер, а также проецировании слайдов или пленок для изменения окрашенности фотографируемого или проецируемого объекта в широких пределах, с учетом индивидуальных потребностей. Оптические цветофильтры хорошо известны и широко используются. Каждый конкретный цветофильтр может быть использован только для выработки одного в дальнейшем неизменяемого цвета, который, однако, влияет на фотографируемое или проецируемое изображение. Вместе с тем в таких цветофильтрах отсутствует возможность изменения цвета. Можно соединить в одно целое несколько различных цветофильтров, однако в этом случае цветовой луч будет иметь определенную цветовую дисперсию. Оптические цветофильтры-адаптеры включают, по меньшей мере, один светопроводящий слой, который проводит световые лучи с определенной длиной волны, соответственно отфильтровывая все прочие световые лучи. Этот светопроводящий слой располагается рядом с одним или между двумя также светопроводящими слоями, выполняющими защитные функции. На практике с повышением требований к представлению визуальной информации возрастает необходимость в том, чтобы оператор съемночного или проекционного аппарата имел возможность воздействовать на объект или изображение по своему вкусу с помощью относительно простого средства, т. е. воздействовать полностью или частично на падающий или проецируемый луч для изменения его цвета.

Известен жидкокристаллический оптический фильтр, который может применяться при фотографировании и телесъемке как объектив-адаптер, форма которого зависит от его конструкции. Известный фильтр может использоваться для выработки постоянно настраиваемого пучка световых лучей и содержит жидкокристаллический элемент, расположенный между двумя светопроводящими барьерными слоями (1). Он служит как слой, воздействующий на интенсивность составляющей световых лучей определенного направления. На поверхности обращенных друг к другу несущих слоев, образующих светопроводящий барьерный слой, наносятся тонкопленочные электроды из оптически прозрачного материала с выводами, изолирующий слой и ориентирующий слой, причем по меньшей мере один тонкопленочный электрод отделяет их друг от друга. Электродные прослойки соединены гальванически. Что касается жидкокристаллического слоя, заключенного между несущими слоями, то он не является поляризующим. Если один из несущих слоев, также светопроводящих, будет выполнен из окрашенного материала, то видимое изображение будет иметь данный цветовой оттенок, причем визуализированный световой луч также будет иметь аналогичный цветовой оттенок. Хотя с помощью управляющих электродов можно добиться того, что видимый световой луч будет различные состав и насыщенность, его цвет не может быть изменен ни полностью, ни частично.

Известен способ и устройство для изменения цвета и его насыщенности (2). Известное устройство включает составной рефракционный элемент, расположенный между двумя поляризующими барьерными элементами, вращающимися друг относительно друга. Расположение поляризующего барьерного слоя и воздействующих на свет слоев один относительно другого имеет весьма важное значение. Необходимость вращения каждого компонента (барьерных слоев и промежуточных воздействующих на свет слоев) приводит к усложнению обслуживания устройства. Вращением поляризующего барьерного слоя, расположенного на входной стороне адаптера, т. е. перед слоем, воздействующим на свет, можно получать различные величины интенсивности выходящего света для нескольких цветов, вырабатываемых вращением фильтра, что затрудняет пользование адаптером.

Наиболее близким к изобретению является цветомодулирующий оптический фильтр, включающий два элемента с двойной рефракцией, расположенные между двумя поляризаторами (3). Элементы с двойной рефракцией располагаются последовательно друг относительно друга. В то время, когда один из поляризаторов зафиксирован на оптической оси, другой поляризатор и его оптическая ось могут вращаться. Оптические оси элементов с двойной рефракцией расположены под углом 45^o друг к другу. Различия между траекториями лучей световой скорости таковы, что при повороте второго поляризатора на угол 180^o образуется замкнутая кривая, известная из диаграммы окрашивания. Она включает области устойчивых цветов, причем средняя область диаграммы соответствует белому цвету. Недостатки такого решения состоят в том, что при изменении окраски весьма затруднительно получать яркие цвета, особенно для области красного цвета, при длине волны более 500 нм. Для устранения этих недостатков в известном решении упомянутая конструкция дублируется так, что после второго вращаемого поляризатора далее располагается еще один слой по меньшей мере с двойной рефракцией, который ограничивается третьим фиксированным поляризатором. Это позволяет выработать более живые, яркие цвета. Однако прочность при этом ухудшается, вследствие чего оказывается негативное воздействие на другие параметры получаемого изображения.

Задачей изобретения является создание перестраиваемого цветофильтра, преодолевающего недостатки указанных известных из предшествующего уровня техники решений. Достигаемым при этом техническим результатом является возможность окрашивания светового потока в широких пределах, в зависимости от конкретных потребностей, причем такое окрашивание должно означать не только получение разового определенного изменения цвета, но и осуществляться внутри светового луча, полностью или частично окрашивая его в цвета всего спектра путем постоянной регулировки. При этом обеспечивается простота конструкции и экономичность его изготовления без применения специальных материалов и применения запитки энергией извне.

Указанный результат достигается тем, что в перестраиваемом цветофильтре, преимущественно для оптических съемочных и проекционных аппаратов, содержащем установленный неподвижно первый поляризатор, второй поляризатор, установленный с возможностью поворота относительно перового, и размещенный между ними элемент для изменения интенсивности составляющих световых пучка с различными длинами волн, в соответствии с изобретением элемент для изменения интенсивности составляющих светового пучка с различными длинами волн выполнен в виде слоев макромолекулярной пленки с дегомогенизированной структурой молекул, один из которых выполнен из растянутой поливинилалкогольной пленки.

Изобретение основывается на том обстоятельстве, что между светополяризующими барьерными слоями размещается такой слой с двойной рефракцией и дихроичным светопропусканием, выполненный из пленки с крупномолекулярной структурой, который усиливает красную составляющую света и устраняют недостатки, вызываемые одноосным растяжением пленки.

Изобретение поясняется на примерах его осуществления.

На фиг. 1 изображено аксонометрическое схематичное изображение оптического перестраиваемого цветофильтра, установленного в слайдовой рамке; на фиг. 2 схематичное представление возможного варианта осуществления изобретения в виде объектива адаптера, присоединяемого к оптическому съемочному устройству; на фиг. 3-6 возможные варианты геометрического расположения составной пленки, размещенной между барьерными слоями.

На фиг. 1 представлен вариант осуществления перестраиваемого оптического цветофильтра, соответствующего изобретению, использующего три основных слоя, расположенных последовательно друг за другом в направлении распространения светового луча. В рамке 1, имеющей необходимые механические и силовые характеристики, находится барьерный слой 2, выполненный из светопроводящего стекла, укрепленного, например, в слайдовой рамке 1. Далее расположены поляризующий фильтрующий слой (поляризатор) 3, слой или слои 4, воздействующие на интенсивность имеющих определенную длину волны составляющих светового луча, барьерный слой 5, выполненный из фиксированного расположенного светопроводящего стекла, а за пределами слайдовой рамки 1 вращаемый фильтр - поляризатор 6. Необходимо отметить, что хотя вращаемый фильтр-поляризатор 6 и различные средства крепления являются хорошо известными элементами в фототехнике, оптический перестраиваемый цветофильтр, выполненный согласно изобретению, в комбинации с известными средствами включает выполненный из стекла барьерный слой 2 и поляризующий фильтрующий слой 3 и слой или слои 4. Слой 4 выполняется из прозрачной пленки с крупномолекулярной дегомогенизированной структурой, в частности из растянутой поливинилалкогольной пленки, действующей как селективный фильтр, которая преобразует плоскополяризованный свет, проходящий через поляризующий фильтрующий слой 3 с фиксированным положением, снова в пространственно поляризованный свет. Расположение и/или обработка пленок с крупномолекулярной структурой вызывает различные варианты обесцвечивания. Ниже приводится более подробное описание некоторых конкретных вариантов расположения и обработки.

В рассматриваемом случае слайдовая рамка 1 размерами, например, 7х7 см используется для слайдов размерами 6х6 см (соответствующие размеры могут быть изменены с получением аналогичных результатов). В слайдовой рамке 1 располагаются стекло, играющее роль барьерного слоя 2, и поляризующий слой 3, выполненный из пленки. Оба материала являются коммерчески доступными. Далее следует слой 4, воздействующий на интенсивность составляющих светового луча, включающий прозрачную пленку с различными крупномолекулярными структурами. При его изготовлении, например, из целлофана, можно получить слои с такими формами, которые покрывают все окошко слайдовой рамки 1. Однако одна пленка не должна покрывать все окошко с размерами 6х6 см. Окно слайдовой рамки покрывается несколькими пленками такой геометрической формы. Затем к полученному таким образом слою 4 прикладывается слой стекла, выполняющий функцию барьерного слоя 5, и слайдовая рамка 1 закрывается. В результате в слайдовой рамке 1 прозрачный слой 4 виден с геометрическими линиями вдоль кромки среза, цвет которых изменяется посредством вращаемого фильтра-поляризатора 6. То обстоятельство, что линии кромок среза видны, не играет роли ни при съемке, ни при проецировании, так как объектив аппарата настраивается на объект фотографирования, а при проецировании изображения со слайда или пленки, находящихся в окошке проектора, отображается на экране четко, без упомянутых линий фильтра, находящегося перед объективом.

Согласно фиг. 3-6 окошко слайдовой рамки 1 может иметь как цельное, так и различными способами разделенное поле. Необходимо отметить, что слайдовая рамка 1 может быть вставлена в держатель, находящийся перед объективом, вращаемым четырьмя способами, затем определенные участки характерных форм могут быть наложены на фотографируемое или проецируемое в четырех видах положения (т.е. может быть осуществлен светомонтаж) и цветов с использованием настройки поворотного фильтра-поляризатора 6. Это открывает широкие возможности для индивидуального творчества.

В другом варианте слой 4 может быть выполнен из пленки или пленок, подвергнутых механическим воздействиям, например, вытягиванию или смятию. В этом случае в пленке, имеющей крупномолекулярную структуру, происходит преобразование внутренней структуры, т.е. крупномолекулярная структура дегомогенизируется. Поверхности трансформированной структуры в процессе диффузии полярного света ведут себя иначе, чем пленка в исходном состоянии. Это различие вызывает обесцвечивание различных аморфных структур в световом луче, так, что если к обработанной таким образом пленке приложить вращаемый фильтр-поляризатор 6, мы получим в слайдовой рамке 1 оптический фильтр с аморфной структурой, который может размещаться в держателе, находящемся перед объективом, четырьмя способами.

Аналогичный эффект может быть достигнут дегомогенизацией пленки тепловым воздействием, в котором в качестве дополнительного фактора появляется тепловая неровность, получаемая под воздействием источника тепла. В этом случае получаемое с помощью такого перестраиваемого фильтра изображение может сохраняться и повторяться неоднократно практически с теми же результатами, в отличие от изображения, получаемого в результате механической обработки, вызывающей случайные структурные разрушения. Однако последнее (поскольку цель создания цветофильтра-адаптера заключается в получении изображения высокого художественного уровня) скорее является преимуществом, чем недостатком. Структурная дегомогенизация используемой пленки сможет быть достигнута применением химикалий, например обработкой активным растворителем.

Слой 4 также может быть деструктурирован посредством облучения ультрафиолетовым светом. При этом деструктурирование крупномолекулярной структуры контролируемо. В ходе испытаний излучений с различными длинами волн и характеристиками для формирования пленки был апробирован лазерный луч, с помощью которого деструктуризация пленки может осуществляться с большей точностью и предсказуемостью. Однако с помощью ультрафиолетового излучения и лазерного луча можно оказывать воздействие не только на оптический цветофильтр с изменяемым цветом, но и на слайдовое изображение и информационное изображение, чем достигается высокий художественный уровень. В этом случае достаточно использовать один адаптер, вращая полярный фильтр 6, причем нет необходимости закладывать в проектор слайд или пленку с другим изображением.

Для дегомогенизации пленки, образующей слой 4, могут использоваться комбинации упомянутых способов, а также другие способы получения структур такого типа.

Использование: оптико-механическая промышленность. Сущность изобретения: перестраиваемый оптический цветофильтр содержит размещенные в слайдовой рамке 1 первый барьерный слой 2 из светопроводящего материала, поляризующий слой 3, слой 4, воздействующий на интенсивность составляющих светового луча с определенной длиной волны, второй барьерный слой 5 и вращаемый фильтр-поляризатор, причем слой 4, воздействующий на интенсивность составляющих светового пучка, выполнен в виде слоев макромолекулярной пленки с дегомогенизированной структурой молекул. 6 ил.

Перестраиваемый цветофильтр преимущественно для оптических съемочных и проекционных аппаратов, содержащий установленный неподвижно первый поляризатор, второй поляризатор, установленный с возможностью поворота относительного первого, и размещенный между ними элемент для изменения интенсивности составляющих светового пучка с различными длинами волн, отличающийся тем, что элемент для изменения интенсивности составляющих светового пучка с различными длинами волн выполнен в виде слоев микромолекулярной пленки с дегомогенизированной структурой молекул, один из которых выполнен из растянутой поливинилалькогольной пленки.