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利用物光和參考光干涉在感光膠片上記錄一幅干涉圖樣,呈錯綜復(fù)雜、透明度不同的花紋,稱為全息(即全息照片),相當(dāng)于把膠片制成一不規(guī)則的光柵,然后利用全息圖對適當(dāng)照明光的衍射,把原三維影像提取出來。后一過程稱為重現(xiàn)。全息圖是一個天然的信息存儲器,可把"凍結(jié)"了的景物重新"復(fù)活"在人們眼前。由于這一獨特性能全息圖有極其廣泛的應(yīng)用。如用于研究火箭飛行的沖擊波、飛機機翼蜂窩結(jié)構(gòu)的無損檢驗等?,F(xiàn)在不僅有激光全息,而且研究成功白光全息、彩虹全息,以及全景彩虹全息,使人們能看到景物的各個側(cè)面。全息三維立體顯示正在向全息彩色立體電視和電影的方向發(fā)展。
除用光波產(chǎn)生全息圖外,已發(fā)展到可用計算機產(chǎn)生全息圖。全息圖用途很廣,可作成各種薄膜型光學(xué)件,如各種透鏡、光柵、濾波器等,可在空間重疊,十分緊湊、輕巧,適合于宇宙飛行使用。使用全息圖貯存資料,具有容量大、易提取、抗污損等優(yōu)點。
全息技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體光波波前的一種技術(shù)。其第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息,此即拍攝過程:被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束(圖a);另一部分激光作為參考光束射到全息底片上,和物光束疊加產(chǎn)生干涉,把物體光波上各點的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強度,從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過顯影、定影等處理程序后,便成為一張全息圖,或稱全息照片;其第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息,這是成象過程:全息圖猶如一個復(fù)雜的光柵,在相干激光照射下(圖b),一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個象,即原始象(又稱初始象)和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強,具有真實的視覺效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點的光信息,故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個圖像,通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個不同的圖像,而且能互不干擾地分別顯示出來。利用全息投影技術(shù),可以讓身處異地的人們“面對面”地進行交流,令人稱奇。
年,英國倫敦帝國科技學(xué)院的匈牙利裔物理學(xué)家伽博(Dennis?Gabor,—)發(fā)現(xiàn)全息技術(shù),并因此獲得了年的諾貝爾物理學(xué)獎。
全息光柵圖
年,丹尼斯·加博爾發(fā)明了全息攝影(holography)或稱全像攝影。
其他物理學(xué)家也進行了很多開創(chuàng)性的工作,例如Mieczyslaw Wolfke解決了之前的技術(shù)問題,以使優(yōu)化有了可能。這項發(fā)現(xiàn)其實是英國一家在改進電子顯鏡的過程中不經(jīng)意的產(chǎn)物(專利GB)。這項技術(shù)最開始使用的仍然是電子顯鏡,所以最開始被稱為“電子全息圖”。作為光學(xué)領(lǐng)域的全息圖直到年激光技術(shù)發(fā)明后才得以開始。
第一張記錄了三維物體的全息圖是在年由Yuri Denisyuk、Emmett Leith、Juris Upatnieks在美國拍攝的。
全息圖有很多種,例如投射全息圖、反射全息圖、彩虹全息圖等。
類型
全息攝影
全息攝影(holography)由丹尼斯·加博爾發(fā)明的攝影方法,這種攝影方式印出來的照片可以從多個角度觀看,但是有角度局限性。很多防偽標識都是使用全息攝影印出來的圖像制作的。
全息投影
全息投影(frontprojected holographic display)寬泛的來說也可以算作是全息影像的一種,但是所謂的全息畫面只是投射在一塊透明的“全息板”上面。因此所謂的全息圖像也不過是一個平面而非立體圖像。這是最廣泛使用的全息技術(shù)。
全息投影技術(shù)(frontprojected holographic display)也稱虛擬成像技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(shù)。[1]
其第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息,此即拍攝過程:被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束(圖A);另一部分激光作為參考光束射到全息底片上,和物光束疊加產(chǎn)生干涉,把物體光波上各點的相位和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強度,從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過顯影、定影等處理程序后,便成為一張全息圖,或稱全息照片;其第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息,這是成象過程:全息圖猶如一個復(fù)雜的光全息術(shù)柵,在相干激光照射下,一張線性記錄的正弦全息圖的衍射光波一般可給出兩個象,即原始象(又稱初始象)和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強,具有真實的視覺效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點的光信息,故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個圖像,通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個不同的圖像,而且能互不干擾地分別顯示出來。
全息影像
全息影像(Holographic display)尚在研究,多在科幻作品中出現(xiàn)的全息影像技術(shù)。制作一種物理上的純?nèi)S影像,觀看者可以從不同的角度不受限制的觀察甚至,進入影像內(nèi)部。
相關(guān)理論
普通照相,只能記錄物體光場的強度(復(fù)振幅模的平方),它不能表征物體的全部信息。采用全息方法,同樣也是記錄光場的強度,但它是參考光和物光干涉后的強度。對采用如此方法記錄下來的光強(晶體或全息膠片中),利用參考光再現(xiàn)時,可以將全面表征物體信息的物光的復(fù)振幅表現(xiàn)出來。
第一個虛擬歌姬演唱會
其制作過程如下。
對一束相干光(頻率嚴格一致,表現(xiàn)為可以產(chǎn)生明顯的干涉作用)進行1:1分光,照射到拍攝物體的稱為物光,另一束稱為參考光。保證光程(光走的距離)近似相同的情況下,使在物體上反射的物光和參考光在晶體(或者全息底片)上進行干涉。
觀察的時候只要使用參考光照射全息底片,即可在全息底片上觀測到原來的三維物體。
這是最簡單的全息圖原理,此外,還有白光(指非相干光源,例如燈光、日光)即可再現(xiàn)的全息圖(廣泛應(yīng)用于防偽標識),彩色全息圖(可以用白光再現(xiàn)被攝物體的顏色)等等。這些全息圖的制作過程相當(dāng)復(fù)雜。
雖然全息圖通常指三維光學(xué)全息圖,但這是一個誤解。除此之外,聲場也可以被制作成全息圖。
全息應(yīng)用
投影
全息投影是一種無需配戴眼鏡的3D技術(shù),觀眾可以看到立體的虛擬人物。這項技術(shù)在一些博物館、舞臺之上的應(yīng)用較多,而在日本的舞臺上較為流行。(初音未來是世界第一個應(yīng)用全息技術(shù)的虛擬歌手).全息立體投影設(shè)備不是利用數(shù)碼技術(shù)實現(xiàn)的,而是投影設(shè)備將不同角度影像投影至國外進口的MP全息投影膜上,讓你看不到不屬于你自身角度的其他圖像,因而實現(xiàn)了真正的全息立體影像。
3D全息投影原理是什么?
全息投影是一種無需配戴眼鏡的3D技術(shù),觀眾可以看到立體的虛擬人物。這項技術(shù)在一些博物館、舞臺之上的應(yīng)用較多,讓你看不到不屬于你自身角度的其他圖像,因而實現(xiàn)了真正的全息立體影像。
3D全息投影技術(shù)應(yīng)用范圍有哪些?
度全息投影技術(shù)、度全息投影技術(shù),它們之間有著細差別,所應(yīng)用范圍也有所差別。
度全息投影技術(shù)可以使立體影像不借助任何屏幕或介質(zhì)而直接懸浮在設(shè)備外的自由空間,并且不管從哪個角度看都是三維影像展現(xiàn),存貯信息量大,不用將產(chǎn)品帶到現(xiàn)場,通過錄好的影像就可以展示絢麗多彩、立體生動的展品信息。適用于體型大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者貴重的物品進行展示,比如轎車、大型鏟車、手表、珠寶。
度全息投影技術(shù)適合表現(xiàn)細節(jié)或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為豐富的物品,如,名表,名車,工業(yè)產(chǎn)品,也可以表現(xiàn)人物,卡通形象,或者珍貴文物,名貴物品等等。各類展廳,發(fā)布會,博覽會,百貨,珠寶首飾店、手表專賣店,博物館,科技館,等等。
度全息投影技術(shù)通過專業(yè)技術(shù)處理記錄并還原人物或物品的真實影像,并將記錄的影像在全息成像膜上進行虛擬再現(xiàn),形成的效果具體形象生動。適用于科技館、展覽館、主題公園、文化中心、標志性建筑物內(nèi)部,以數(shù)字內(nèi)容形式展示人物、物體或標識,適合大型場館的影像再現(xiàn)及形象展示。
3D全息投影可以投影在空氣中嗎?
有很多人提到這個問題,現(xiàn)在的技術(shù)還達不到那種水平,3D全息投影只能投影在有介質(zhì)的空間中。但是有些人說他看到過,其實您看到的那屬于:空氣霧幕投影成像是一種全新的空氣成像設(shè)備,該設(shè)備是利用海市蜃樓的成像原理借助空氣中存在的粒將光影圖像呈現(xiàn)。使用一層很薄的水霧墻代替?zhèn)鹘y(tǒng)的投影幕,使您能在該屏幕影像中隨意穿梭,達到真人可進入視頻畫面的虛幻效果。使用霧化設(shè)備產(chǎn)生大量人工霧,結(jié)合空氣流動學(xué)原理而制造出來的能產(chǎn)生形成平面霧氣的屏幕,再將投影設(shè)備投射在該屏幕上,便可以在空間中形成虛幻立體的影像,形成一種三位空間立體圖像,給人一種新的立體視覺享受,其影象給人的感受如同人行畫中,畫在人中,亦真亦幻,如置身仙境身處瑤池般。忽隱忽現(xiàn),神秘誘人的特性開發(fā)一些令人稱奇的展示項目。在迷茫的霧屏上,放映如幻似真的神話故事。將帶給觀眾前所未有的視聽體驗
我們經(jīng)??梢栽诳苹秒娪爸幸姷揭环N三維的全息通訊技術(shù),可以把遠處的人或物以三維的形式投影在空氣之中,就像電影《星球大戰(zhàn)》中的場面。另外隨著現(xiàn)在科學(xué)的發(fā)展,所有的設(shè)備都采用小型化和精密化,而現(xiàn)在的顯示設(shè)備卻無法與之相匹配,人類越來越需一種新的顯示技術(shù)來解決問題。 現(xiàn)在的全系投影技術(shù)一共分為以下三種: ,這是顯示技術(shù)上的一個里程碑,它可以在氣流形成的墻上投影出具有交互功能的圖像。 此技術(shù)海市蜃樓的原理,將圖像投射在水蒸氣上,由于分子震動不均衡,可以形成層次和立體感很強的圖像。 ,這種技術(shù)是利用氮氣和氧氣在空氣中散開時,混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質(zhì),并在空氣中形成一個短暫的°的任何角度觀看影像的不同側(cè)面。