Szabó József: Egy magyar találmány margójára

A szerző egy magyar találmány történetét írja le. A több évig tartó, széles körű hazai és nemzetközi újdonságvizsgálati eljárások eredményeképpen a panorámikus képalkotó tömb, a PAL-optika magyar, amerikai, francia, német és japán szabadalmi oltalmat kapott. A műszernek űrkutatási és katonai területeken egyaránt jövője van.

A közelmúltban a Magyar-Amerikai Társaságban tartottam előadást, és a hallgatók között ott ült dr. Greguss Pál ny. egyetemi tanár, aki hozzászólásában röviden tájékoztatott egy bizonyos PAL-optikáról, amely a közelmúltban a Geniusae-96 International Exhibition of Inventionso keretében Geniusae-96 Oscar-díjat nyert, majd 1998-ban olimpiai aranyéremmel ismerték el, 1999 márciusában pedig a Magyar Szabadalmi Hivatal Jedlik Ányos-díjával tüntették ki. A szimpatikus tudós nagy szeretettel, egyúttal csalódással beszélt találmányáról. Szeretettel, mert Asaját gyermekérőla van szó, csalódással, mert itthon nem találták érdemesnek, hogy kísérleteit felkarolják, ezért külföldön kellett támogatást szerezni.

Az előadást követően e-mailen megküldte Greguss professzor a találmány rövid történetét: Hosszú volt az út a humanoid látómodulig címmel. Elolvasva a történetet, érdekesnek, mi több izgalmasnak találtam azt, ezért felvetettem az ötletet az MHTT Láhner György Haditechnikai Klub vezetőjének, dr. Turcsány Károly ezredesnek, érdeklődésre tartana-e számot egy ilyen előadás. Ő örömmel fogadta az ötletet és a klub március 22-i programjaként meghirdették. A hallgatóság - 25-30 fő - rendkívül érdekes ismeretekkel lett gazdagabb, hiszen a résztvevők nemcsak a téma elméleti részét ismerhették meg, de a már korábban előkészített körkörös fényképeket is láthatták, sőt saját magukat is megnézhették egy, a helyszínen készített felvételen.

Amint Greguss professzor elmondta, az ötlet előzménye még az 1960-as évek közepére nyúlik vissza, amikor érdeklődése az ultrahangos képalkotás kérdései felé fordult. Különösen az érdekelte, hogy a már az optikában használatos eszközök ultrahangtartományba való kiterjesztése hogyan oldható meg, s az általa korábban már kidolgozott fényérzékeny anyagok mintájára kidolgozott ultrahangérzékeny lemezeken és filmeken képet tudjanak előállítani. Akusztikai kérdésekről lévén szó, felvetődött a gondolat, hogy omnidirekcionális mikrofonok mintájára omnidirekcionális ultrahangos képalkotó rendszert kellene kialakítani, vagyis az optikai panoramikus képekhez hasonlóan panoramikus ultrahangképeket készíteni.

Az ötlettel felkereste Bárány Nándor (1899-1977) professzort, aki az alkalmazott optika nagy egyénisége volt, aki az ötletet érdekesnek és kidolgozásra érdemesnek tartotta. Felhívta fiatalabb kollegájának a figyelmét azokra, akik hasonló kérdések megoldásával már korábban foglalkoztak (pl. a francia Mangin már 1878-ban, a magyar optikusok, Botka és Majoros az 1950-es években), de hangsúlyozta azt is, hogy ezek az ötletek eddig még nem értek meg arra, hogy a gyakorlatban alkalmazhassák is őket.

Greguss Pál az addigi sikertelenségek okát már akkor is abban látta, hogy a tervezők a szokásos fotooptikai megközelítésből indultak ki, vagyis az ablakon át néző elvéből, nem pedig abból, hogy a fényképezőnek a tér középpontjában kellene lennie, nem pedig annak a szélén. Bárány professzorral történt találkozása után azonnal nekilátott egy omnidirekcionális - azaz panoramikus - ultrahang-képalkotó tömb tervezéséhez, de anyagi támogatás híján nem tudta a gyakorlati alkalmazást előkészíteni, ezért az egészet félretette.

Az USA-ban, majd a darmstadti műegyetemen töltött vendégprofesszorkodása alatt ismételten felmerült a gondolat, hogy az endoszkópiát össze kellene kapcsolni a holográfiával, mert így mélységi adatokat is lehetne nyerni. Ekkor - visszanyúlva a már tíz éve félretett kutatásaihoz - Greguss professzor hozzálátott a gondolat továbbfejlesztéséhez, amihez a kutató a segítséget az állatvilág tanulmányozásából kapta. Rátalált a fésűskagyló (Pecten maximus) szemére, annak képalkotási stratégiáját felhasználva próbált olyan optikai elemet szerkeszteni, amely legalább olyan minőségű képet szolgáltat, mint a témakörben szabadalomként ismeretes optikák, viszont előállításuk - még miniatürizált méretben is - gazdaságos lehet. Az ilyen képalkotó rendszerek közös jellemzője, hogy gyűrű alakú képet szolgáltatnak. Miután feldolgozta a több mint száz évet felölelő szakirodalmat, számítógépes szimulációs vizsgálatokat végezve eljutott egy olyan megoldáshoz, amely mind elektromágneses, mind pedig mechanikai (ultrahang) hullámokra, mint jelminta-hordozókra is érvényes. Gyártástechnológiája elég egyszerű, ugyanakkor a kívánt mérési feladatoknak megfelel, jó minőségű képeket szolgáltat. A fánkhoz hasonlító képalkotótömb után a feltaláló panoramikus fánklencsének, illetve angolul Panoramic Doughnut Lens (PDL) nevezte el, s ezzel a névvel került be a szakirodalomba.

A találmányt 1983-ban a BME szolgálati találmányaként jelentette be a feltaláló az Országos Találmányi Hivatalnál, valamint számos külföldi országban is szabadalmi oltalmat kértek rá. A találmányi bejelentés leírásának bevezetőjében - a feltaláló a szabadalmi bejelentések etikájának megfelelően - felsorolta számos szellemi előd tevékenységét, Mangin francia csillagásztól (1878) az angol Hillen, a magyar Botkán (1950) és Majoroson (1951) át, az USA-beli Space Optical Research Laboratory (SORL) 1980-ban nyilvánosságra hozott bonyolult panoramikus optikai rendszeréig. A feltaláló kiemelte az általa javasolt megoldás újdonságát és előnyeit az addig megjelent és szabadalmazott módszerekhez képest. A több évig tartó, széles körű magyar és nemzetközi újdonságvizsgálati eljárások eredményeképpen a panoramikus képalkotó tömb magyar, amerikai, francia, német és japán szabadalmi oltalmat kapott.


Hazai alkalmazások

A 60-as évek elején Pálvölgyi János és Tóbiás György optikai csiszolók a tudomány iránti érdeklődésből, minden ellenszolgáltatás nélkül megcsiszoltak két képalkotó tömböt. A tükrözést és az antireflexiós réteget az Egyesült Izzó laboratóriumában vitték fel. Miután a képalkotó tömb magyarországi bejelentése megtörtént, erre alapozva a BME alkalmazott biofizikai laboratóriuma, amelynek a feltaláló volt a vezetője, több KK munkát vállalt el. Így - többek közt - a Szolnoki Kőolajkutató Vállalatnak, a Mecseki Szénbányák Kutatási Központjának, valamint a Fővárosi Kéményseprő és Tüzeléstechnikai Szolgáltató Vállalatnak szállítottak PDL optikán alapuló műszert. Mivel az ilyen KK munkákhoz több és nagyobb precizitású azonos példányra volt szükségük, ezeket a Magyar Optikai Műveknél rendelték meg, ahonnan a kialkudott árért szállították azokat. A későbbiek során azonban a további megrendelésekre a cég nem vállalkozott, mondván: néhány darabos tétel gyártását nem vállalják.

Tekintettel arra, hogy ezek az optikák az USA-val kötött KK szerződés teljesítéséhez kellettek volna, a feltaláló megkísérelte azokat ún. megbízási szerződés alapján ugyanazokkal a szakemberekkel legyártatni, akik az addigi megrendeléseken is dolgoztak. Mint ismeretes, a MOM akkoriban hadiüzemnek számított és katonai felügyelet alatt állott. Amikor kiderült, hogy az optikák az amerikaiakkal kötött szerződés teljesítéséhez kellenek, a feltalálót megkereste valaki azzal, hogy ha őt is beveszi ebbe a munkába, akkor a MOM biztosan elfogadja a megrendelést. Miután a feltaláló ezt visszautasította, felkeresték őt azok, akik a megbízási szerződés alapján az optikákat készítették volna és visszaadták a megbízást, mert féltették az állásukat. 1988-ban a feltaláló a BME rektorával történt megegyezés alapján megváltotta a szolgálati szabadalmi jogot, majd a szabadalom hasznosítására az AKADIMPEX-szel kötött szerződést, főleg azért, hogy az egyesült államokbeli kutatók, köztük a NASA kutatóinak a megrendelését teljesíteni tudja. 1991-ben egyéni vállalkozói engedélyt váltott ki és OPTOPAL panoramikus méréstechnikai szolgáltatás (OPTOPAL Panoramic Metrology Consulting) külkereskedelmi joggal is rendelkező kisvállalkozásba kezdett. (Mindezt leírva önkéntelenül is az jut eszembe, hogy mit meg nem tesz egy alkotni vágyó tudós!) A továbbiakban a képalkotó tömbök gyártását kisiparosok és kft.-k végezték. A sors fintora, hogy a szakemberek közül korábban többen a MOM-ban dolgoztak és részt vettek a kísérleti példányok elkészítésében.


Űrkutatási és katonai alkalmazások

1983-ban a Greguss professzor a Nemzetközi Asztronautikai Szövetség (International Astronautical Federation, FAI) budapesti kongresszusán Panoramic imaging block for space címmel előadást tartott. Előadásában javaslatot tett az optikának különböző űrkutatási feladatok megoldásában való alkalmazására. Ezt követően 1984-ben az Alabama állambeli Huntsville egyetemének (University of Alabama in Hunstville, UAH) gépészmérnöki tanszékén, a NASA ajánlásával támogatott munka keretében, a PDL-re, mint képalkotó tömbre alapozva egy új műszer, a radiális profilométer kidolgozása kezdődött meg. A munkálatok eredményesen zárultak és a műszer 1989-ben NASA-díjat kapott. Ekkor az amerikaiak javaslatára az optika a korábbi (PDL) neve helyett a Panoramic Annular Lens (PAL vagy PAL-optika) nevet kapta, s ez egyúttal megörökítette a feltaláló nevét is.

A radiális profilométer kidolgozása után az UAH űrkutatás iránt érdeklődő hallgatóinak a javaslatára elkezdődtek azok a vizsgálatok, amelyek célja a PAL-optikán alapuló helyzetmeghatározó műszer kidolgozása volt. Ezt a műszert a NASA SEDSAT-1 programja keretében kisméretű mesterséges holdakon való alkalmazásra szánták. A munka eredményeképpen 1997-re elkészült a PALADS (PAL Attitude Determination System) nevű műszer. A tervek szerint az ezt a műszert is tartalmazó, kisméretű mesterséges holdat még abban az évben az STS-85 űrrepülőgéppel állították volna pályára, és a SEDSAT-1 program mindenkori állásáról már hetente adtak ki tájékoztatást. Közben azonban - nem az optikával összefüggő okok miatt - a mesterséges hold pályára állítására csak 1998. okt. 24-én, a Deep Space-1 program keretében, egy Delta II 7326 rakétával került sor.

A sikeres pályára állítást követően a feltalálót megkereste a német Daimler Chrysler Aerospace AG cég Raumfahrt Infrastruktur részlegének képviselője, hogy közös fejlesztés keretében a PAL-optikát használják fel az általuk tervezés alatt álló Micros Free Flyer mikrorobot látómoduljához. Ennek a mikrorobotnak az egyik feladata lenne, hogy az épülő Alfa nemzetközi űrállomáson karbantartó feladatokat lásson el oly módon, hogy az űrállomás egyes egységei külső állapotát szemrevételezze, és különböző optikai méréseket végezzen.

Ugyanakkor, amikor a feltaláló a szabadalom tárgyát képező képalkotó tömböt űrkutatási célokra javasolta, megpróbálta a HM illetékeseinek a figyelmét felhívni a PAL-optika katonai alkalmazásának a lehetőségeire. Részben ennek, részben pedig annak köszönhetően, hogy az 1983-as tavaszi BNV-n, a Budapesti Műszaki Egyetem kiállítási területén bemutatott egyik alkalmazási terület iránt külföldi katonai érdeklődés mutatkozott, 1984. okt. 15-én az Industrialexport székházában és rendezésében Greguss professzor bemutatással egybekötött előadást tartott az MN illetékes szakemberei előtt. A bemutatón résztvevők közül többen primitívnek minősítették javaslatait, és ellene voltak annak, hogy az Industrialexport az akkoriban Kairóban tartandó nemzetközi haditechnikai kiállításra ezeket az eszközöket kivigye és bemutassa.

Mintegy 10 év elteltével az amerikai hadsereg képviselői érdeklődni kezdtek a PAL-optika katonai rendszerekben való alkalmazhatósága iránt, és a feltalálóval e témában több alkalommal telekonferencia keretében tárgyaltak. Erről a tényről a felteláló 1994. augusztus 24-én tájékoztatta a honvédelmi minisztert, és kérte, tegye lehetővé, hogy a HM illetékeseivel a PAL-optikában és az azon alapuló rendszerekben rejlő haditechnikai alkalmazási lehetőségeket részleteiben ismertethesse és konkrét javaslatokat is tehessen. Ennek a levélnek köszönhetően a feltaláló 1994. október 21-én ismertette elképzeléseit az MH illetékesei és a meghívott szakemberek előtt. Ezen a megbeszélésen az MH képviselői olyan álláspontra helyezkedtek, hogy ha Greguss professzor az OMFB-től pályázat útján támogatást kér és kap, akkor a Haditechnikai Intézet együttműködésére is számíthat.

Így került sor a Precíziós optikai modul (POM) különböző kaliberű lövegcsövek panoramikus minőség-ellenőrzésére címmel egy pályázat beadására a BME gépgyártechnológiai tanszék részéről az OMFB-hez, kiemelve, hogy az NATO-referenciaműszerként szerepelhet. Mindezek ellenére az OMFB a kérést elutasította. 1996 novemberében a budapesti amerikai nagykövetség tudományos attaséja, valamint az OMFB értesítette a feltalálót, hogy a Pentagon Defense Research and Engeneering főigazgatója, dr. Anita K. Jones egy katonai delegációval Magyarországra jön, és szeretne találkozni vele. A találkozás célja: megismerkedni a PAL-optikával, az ezzel kapcsolatos kutatás eredményeit szeretné megtekinteni és azok haditechnikai vonatkozásairól szeretne a feltalálóval tárgyalni. A látogatásra végül is 1997. jan. 7-én került sor. A delegáció vezetője és kísérői, köztük az OMFB és a HM szakemberei is, a látottakat nagyra értékelték. Dr. Jones javaslatára az USA European Office of Aerospace Research and Development (EOARD) londoni központjából 1997. márc. 21-én Victoria Cox [Chief of Physics and the Ballistic Missile Defense Organization (BMDO), Research Coordinator at EOARD] is meglátogatta, és részletes szakmai megbeszélést folytatott a témáról a feltalálóval. Ez után felajánlotta, hogy az EOARD Window of Science (WOS) program keretében támogatnák részvételét a 8th International Conference on Advanced Robotics (ICAR-97) konferencián, amelyet 1997. július 7-9-én a kaliforniai Montereyben tartanak Bejczy K. Antal professzor elnökletével. Egy ilyen látogatás és részvétel a konferencián lehetőséget nyújt arra, hogy további Air Force-szakemberek ismerkedhessenek meg a PAL-optika nyujtotta lehetőségekkel, és konkrét javaslatot is tehessenek a további amerikai-magyar együttműködésre.

A felajánlás konkrét formát öltött, a feltaláló részt vett a konferencián és a hozzá kapcsolódó kiállításon működés közben mutatott be néhány eszközt, amelyek a PAL-optikát használták. Azóta már elkezdődött egy együttműködési program kidolgozása az amerikai Jet Propulsion Laboratory (JPL) szakembereivel. Az 1997. január 7-i látogatás folytatásaként 1998 novemberében a BMDO másik két szakembere is meglátogatta a feltalálót, és beható szakmai megbeszéléseket követően felkérték: adjon be egy Special Contract Proposal-t a PAL-optika alkalmazására egy általuk kijelölt témakörben. Ez megtörtént és egyéves szerződést kötöttek, amely 2000. július 30-ával ér véget. Az eddig esedékes jelentéseket - a megrendelő megelégedésére - a feltaláló elkészítette, s rövidesen befejeződik e jelentős vállalkozás szerződésben foglalt feltételeinek kidolgozása.


A PAL-optika továbbfejlesztett változata a humanoid látómodul, amelynek 360°-os periferiális és 10-15°-os centrális (foveális) látótere van. Ez a látómodul nyerte el a bevezetőben már említett elismeréseket, amelyekre a feltaláló méltán lehet büszke.

A büszkeséghez még boldogság is járulhatott volna, ha elképzeléseit hazai segítséggel, támogatással valósíthatta volna meg.