全息投影技术

2022年6月9日光学131阅读模式

全息投影技术(front-projected holographic display)属于3D技术的一种,原指利用干涉原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。而后随着科幻电影与商业宣传的引导,全息投影的概念逐渐延伸到舞台表演、展览展示等商用活动中。但我们平时所了解到的全息往往并非严格意义上的全息投影,而是使用佩珀尔幻象、边缘消隐等方法实现3D效果的一种类全息投影技术。

全息投影技术

全息投影技术

“全息”来自希腊字“holo”,含义是“完全的信息”,即包含光波中的振幅和相位信息。普通的摄影技术仅能记录光的强度信息(振幅),深度信息(相位)则会丢失。而全息技术的干涉过程中,波峰与波峰的叠加会更高,波峰波谷叠加会削平因此会产生一系列不规则的,明暗相间的条纹,从而把相位信息转换为强度信息记录在感光材料上。

全息投影技术(front-projected holographic display)也称虚拟成像技术,是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。

全息投影技术

全息投影技术

其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息,此即拍摄过程:被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息底片上,和物光束叠加产生干涉,把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度,从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后,便成为一张全息图,或称全息照片。

其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这是成象过程:全息图犹如一个复杂的光栅,在相干激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象,即原始象(又称初始象)和共轭象。再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息,故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像,通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像,而且能互不干扰地分别显示出来。

全息投影可以从任何角度观看全息影像的不同侧面。摄影术的逆向展示,场上可实现的全系投影从技术上分为三种:

(1) 空气投影:美国麻省的一名 29 岁研究生发明了一种空气投影)技术,可以在气流墙上投影图像,并且使其具备交互功能。这一技术灵感来源于海市蜃楼原理,将图像投射在大片的水蒸气上,由于组成水蒸气的水分子震动不均衡,可以形成立体感很强的全息图像。

(2)激光束投影:日本公司研制了一种利用激光束来投射实体的全息影像投射方法。这一方法主要利用了氧气和氮气在空气中散开时,两者混合成的气体变成灼热的物质,并在空气中通过不断的小爆炸形成全息图像。

(3) 美国南加利福尼亚大学的研究人员研制了一种360度全息显示屏:将图像投影在高速旋转的镜子上,从而实现全息影像。

全息技术原理

全息技术是利用干涉和衍射原理来记录并再现物体真实的三维图像的技术。所谓的“全息”即“全部信息”,是指用投影的方法记录并且再现被拍物体发出的光的全部信息。全息影像技术一般也被称作虚拟成像技术或是全息成像,其成像原理就是凭借光波干涉对物体光波的相位与振幅进行记录,与此同时,凭借衍射原理对物体的光波信息进行展现,从而达到成像的效果。

全息技术原理
全息技术主要特点

全息技术是计算机技术、全息技术和电子成像技术结合的产物,一般是利用相干性较好的激光完成的。利用相干光干涉,记录光波的振幅信息和相位信息,因此可以得到物体包含形状、大小等的全部信息。它通过电子元件记录全息图,省略了图像的后期化学处理,节省了大量时间,实现了对图像的实时处理。

全息技术主要特点

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