第9章 图像的全息显示
9.1 引言
众所周知，人们对物体的三维立体视觉是由双眼视差产生的，一切能使人眼产生双眼视差的光学装置或结构就能产生三维立体视觉。自出现三维立体显示技术以来，三维立体显示方法和技术已越来越丰富多彩，现在常见的立体显示光学装置有红绿眼镜、正交偏振片眼镜、利用全反射原理的柱面光栅、专用光学立体图像观察装置以及最近出现的层析复合图像立体显示器等等。其他实现立体显示的技术还有由快速电子快门实现左右眼图像分离的屏幕立体显示、人眼光轴调节实现双眼视差的计算机设计立体图片等等。在诸多的三维显示技术中，全息技术的立体显示更显特别，它在全息记录材料上记录的是物光波的振幅和位相信息，全息图再现的是物光波，不是一对或几对立体图像。此外，用全息方法也可实现体视三维图像显示，它的特点是观察时无须其他光学器件辅助。
全息图像显示最直接的方式是激光再现全息，如图9.1所示。以激光作为光源记录全息图H ，再以与原参考光一致的再现激光照明全息图，在全息图平面上得到与原记录物光完全一致的再现光。对相干长度有限的激光器，如He-Ne 激光，被记录物体的大小或景深非常有限，这时应采取对物体分区照明的方法扩大被摄物体的景深，详见参考文献[9-1]。对相干长度较长的激光器，如带标准具的Ar +
激光器，记录的场景可达数米。激光再现全息图的缺点是再现光必须用激光，这在很大程度上限制了它的使用。
（a ） （b ）
图9.1激光全息的记录与再现 （a ）记录 (b) 再现
激光再现全息的另一种类型是脉冲全息，全息记录通常在防震的全息台上进行，记录的物体一般为静物，而脉冲全息无须在全息台上记录，并可对生物或其他运动物体进行全息记录，它的记录光源是脉冲的宽度相当窄的脉冲激光器。脉冲全息在在全息干涉计量和全息电影中有广泛的应用。
第五章中已介绍过，用白光再现原来应当用激光再现的全息图，会出现严重的色模糊。研究如何用白光再现全息图像是显示全息的主要研究内容之一。现在实现白光再现全息通常有三种方法：像面全息；彩虹全息；反射全息。用这些手段又可制作多种类型的全息图，例如彩色全息，合成全息，消色差全息等等。三种白光再现方法分别采用了不同的原理消除
1
2
H
色模糊，本章节中将主要介绍彩虹全息以及其他几种白光显示全息。近几年来，一种新的与计算机紧密结合的数字像素全息出现在市场上。在制作方法上，它与常规的显示全息不同，它的效果很难用通常的全息技术得到，在本章的最后将对此略作介绍。
随着全息技术的不断成熟和发展，全息技术正逐渐从实验室走向市场。市场上已见到越来越多的全息防伪标贴、全息贺卡、全息包装材料、全息艺术图片等等。可以认为，全息显示技术是一项非常有前途的三维立体显示技术。随着材料科学的进步和光电器件的发展，它已显示出强大的生命力。在不久的将来，大幅全息图片广告，全息艺术人像照片，甚至全息电影、全息电视、全息激光打印机、全息立体显示屏幕、全息显微显示等全息三维显示技术会越来越多地走进我们的日常生活。
9.2 彩虹全息图
9.2.1线全息图消色模糊原理
为理解彩虹全息实现消除色模糊的原理，
先分析白光再现普通全息图产生色模糊的过程。图9.2是用白光点光源再现普通全息图的示意图。为分析简便起见，设记录的物光是点光源，再现时被衍射成色散的像。像O '和O "的波长分别对应λA 和λB 。人眼在P 点观察，白光照射在全息图A 点，该点仅有波长为λA 的衍射光进入人眼，而在全息图B 点仅有波长为λB 的衍射光进入人眼。人眼同时观察到了O '和O "，所以人眼看到的色散像是由全息图的不同区域衍射不同波长的光进入眼睛造成的。λA 和λB 的大小由A 点和B 点处全息图的空间频率以及再现光源和观察位置确定。如果把记录物光波的面积限制在一窄条上，仅有λA 进入人眼，这时人眼看到的像是单色像O '，也就是消除了色模糊。如人眼在P '点观察，进入人眼的波长为为另一波长λB ，对应的像是O "。所以人眼沿着与窄条垂直方向移动时，观察到的像的颜色发生变化。从以上说明看出，窄条全息图，或称为线全息图能有效地消除色模糊。
图9 .2
白光点光源再现全息图
图9.3 多点构成的线全息图
以下再分析一下由多点构成的线全息图的情况。如图9.3所示，连续分布物光场中O A、O B、O C对应的线全息图为A、B、C。显然，如果线全息图A、B、C的空间频率不完全相同，并且每一线全息图的同一衍射波长λA衍射至同一观察位置P点，则人眼将能同时观察到三个点的单色像。如果物光场中的每一点都是如此，物光场上的每一点的信息都被限制在不同的窄条上，并每一窄条同一波长的衍射光会聚于同一点，则人眼在该点观察时，就能同时观察到完整的单色像。与观察单点像类似，人眼在垂直于线全息图方向移动时，将观察到不同颜色全息像。如果人眼不在观察点P，而是离P点有一距离，如图中的P'点，则每一会聚于该点的线全息图的衍射波长各不相同，人眼观察到的全息像的单色性与P点观察的不同，像的不同部分的颜色各不相同，颜色的分布就象雨过天晴的彩虹一样，所以这一类全息图又称为彩虹全息。因此，以彩虹全息方式观察到完整像有两个必要条件：实现线全息图和线全息图的同一波长的衍射光会聚于空间同一狭长区域。
9.2.2彩虹全息图的记录
按实现彩虹全息的两个必要条件，实现彩虹全息图有多种方法，其中最典型的方法是二步法[9-2]和一步法[9-3]彩虹全息。二步法彩虹全息的记录与再现光路如图9.4所示。在二步法中，先记录一张如图9.1a所示的激光再现全息图H1。第二步用参考光的共轭光再现全息图H1，得到共轭实像I（参考图9.4(a)）。在实像附近放置另一记录材料H2，记录第二张全息图。记录时在H1上放置一狭缝光栏，狭缝方向与记录H2的参考光入射面垂直。参考光R通常是会聚光。
由图9.4(a)可见，H2置于H1的衍射实像附近，实像上的每一点的信息均被限制在不同的窄条区域上，实现了线全息图。另一方面，每一线全息图的物光均来自同一狭缝，当H2由如图9.4(b)所示的共轭光路再现时，每一线全息图的同一波长衍射光将会聚同一狭缝位置。所以带狭缝的两步记录方法满足了彩虹全息的两个必要条件。实际上，狭缝S可以看成是H2的物，共轭再现H2时，将会再现出狭缝的实像，实像的位置由第5章的物像关系式（5.21）计算，由式（5.21）可看出不同波长的狭缝像出现在不同的空间位置。图9.4（b）中只画出了红色和蓝色狭缝，人眼在狭缝的实像处观察，进入人眼瞳孔仅是单色光，看到的是单
色的清晰图像，当人眼在狭缝位置处沿垂直方向移动时会看到像的颜色发生变化。
（b ） 图9.4二步彩虹全息图
一步法彩虹全息的记录光路如图9.5所示，物体O 置透镜L 的两倍焦距处，它的实像为O '，一狭缝光阑S 距透镜的距离大于透镜焦距，其实像S '位于透镜后大于两倍焦距处，在物的实像附近置全息记录干板，用发散光源作为参考光进行全息记录。从图中看出，像O '的每一点信息被限制在窄条区域上。全息图再现时，再现光与原参考光一致，再现情况与二步法相似，同样具备彩虹全息的两个基本要素。
图9.5 一步彩虹全息图的记录
一步法与二步法彩虹全息图各有其特点。二步法记录全息图的观察范围比较大，采取合适的记录光路可能有较大的能量利用率，它的不足之处是二步记录制作过程比较烦琐，而且由于两步记录，全息图的噪声较大，但如采用低噪声的记录材料，或用低噪声的卤化银干板漂白配方，全息图的噪声可以很好地被抑制。一步法虽然噪声小，制作步骤简单，但能量利用率较低，观察范围受成像透镜焦比限制，制作大体积物体需成本高昂的高质量大口径透镜，这一制作方法实用范围有限。除一步法和二步法外，还有其他多种方法
[9-4][9-5]
，例如像散彩
虹全息，综合狭缝法，条形散斑屏法，零光程法，一步掩膜法等。这些方法都具备彩虹全息的两个基本要素，也各有优缺点。实际工作中最常用的还是二步法。 9.2.3彩虹全息图的像质
[9-6]
彩虹全息的波像差和普通的透射菲涅耳全息一样，有关菲涅耳全息图的像差公式都可在计算彩虹全息图时使用，但彩虹全息的像质与许多因素有关，波像差仅是影响像质的一个因素，其他因素的影响比它大得多。由于彩虹全息是由眼睛观察的，彩虹全息的像质应把人眼作为光学系统的一部分，以下从五个方面讨论彩虹全息图的像质。
蓝色狭缝像
（1）单色性
彩虹全息的单色性描述人眼看到的全息像的色彩纯度。如进入眼睛瞳孔的衍射光波长范围在λ至λ+?λ内，则把?λ/λ称为全息像的单色性。图9.6表示了狭缝与线全息图的关系，点O 代表记录的物点，?H 为线全息图的宽度，O 点距全息图平面距离为z O ，狭缝距全息图距离为z E ，狭缝宽度为a ，显然，
（9.1）
用图9.7分析彩虹全息的色散情况。 以xoy 面为彩虹全息图平面， x 1oy 1平面为眼睛的观察平面，图9.7所示为yoz 平面。设眼睛的瞳孔直径为D ，其上下边缘点为A 和B 。在白光再现下，像点色散成线段EF 。EF 并不与y 轴平行，呈一角度α。这一角度可由成像关系式(5.21)计算。由于线全息图的作用，色散线段未全部进入眼睛成像。显然，眼睛瞳孔的下端B 点与线全息图上端的连线和色散线的交点E '点是进入眼睛的色散线段的一个端点，A 点与线全息图下端的连线和色散线的交点F '点是另一个端点。E 'F '内包含的谱线即为进入眼睛的衍射光波长范围。下面用成像关系式(5.21)对单色性作定量分析。
图9.8显示的是彩虹全息像的色散线部分，色散线段E 'F '对应的角色散?βI 为
（9.2）
线段E 'F ' cos α由两部分组成，由图9.7的相似三角形关系
（9.3）
图9.6线全息图的宽度与狭缝宽度的关系 图9.7彩虹全息色散分析
z E
z O
?H
E
α
x
图9.8 彩虹全息像的色散线
再将式（5.21b）改写为入射角的形式
（9.4）
式中为物光、参考光、再现参考光、再现物光在yoz平面内的入射角。再现光有一定波长范围，由于波长不同而引起的再现物光角色散可对式（9.4）微分得到
(9.5)
由于一般记录彩虹全息时物光和再现物光常取正入射，故βO=βI=0。以式（9.2）和式（9.3）代入式（9.4），并利用式（9.1），得到
（9.6）
式中取λ=λ0。从式（9.6）看出，若要获得较好的单色性，就要求狭缝窄，观察距离远，参考光入射角度大。
（2）色模糊
由于再现光存在带宽，再现像点会被扩展而变的模糊，这一现像称为色模糊或色差。由图9.7，彩虹全息像的色模糊量即为图中的线段，如果把这一色差分为纵向色差和横向色差，如图9.8所示，横向色差即为cosα，记为?Iλ，并设βI=0，则由式（9.3），并利用式（9.1），
（9.7）
上式中z E为人眼观察全息图的距离，一般为明视距离，不能改变。以下讨论其他几个量对色模糊的影响。首先，狭缝宽度a与色模糊有关，这一宽度越小，色模糊越小。但这一宽度不能太小，因太窄的狭缝会导致激光散斑增大，反而影响图像的分辨率。一般狭缝取3mm 至1cm。其次，像的色模糊与像点离全息图的距离有关，z O等于零时，色模糊为零，这时即为像面全息。当式（9.7）中其他量均一定时，从式（9.7）可以估算全息图的景深。在人眼的分辨限度内（即角分辨率为1'），|?Iλ|≈0.1mm，如取D=a=3mm，z E=300mm，则|z O|=5mm。如放宽模糊要求，可允许|?Iλ|=1mm，这时|z O|=50mm。如记录时使全息干板位于三维图像中
间，则前后景深可达100mm。最后，虽然式（9.7）中的D表示人眼的瞳孔，是一个常量，但如用照相机或摄像机拍摄全息图，拍摄设备的孔径选择应越小越好。相机拍摄的彩虹全息照片质量常不如人眼直接观察，其原因往往就在没有选择合适的孔径。
（3）线模糊
由于再现光源不是点光源而引起全息像的模糊称为线模糊，用基元全息图的成像关系可以计算出这一模糊量与光源扩展的关系。在成像关系式(5.21)中认为像点坐标x I是再现光点坐标x C的函数，由于x C的改变而引起x I的改变为
（9.8）
式中?I C为由于扩展光源?C而引起的像点模糊。仍然以人眼的分辨极限为线模糊极限，取?I C=0.1mm，如果l C=500mm，z O=5mm，则允许光源扩展?C=10mm。所以在灯丝比较集中的白炽灯照明下，能观察到较清晰的全息像。在较宽的面光源照明下，如没有阳光直接照射的数平方米的窗口，全息像会显得非常模糊。全息图需要方向性较强的光源照明再现，这是制约显示全息图应用的重要因素。
（4）衍射受限
彩虹全息图孔径可以看成是光学系统的光栏，它的尺寸应按线全息图考虑，所以在狭缝方向和垂直狭缝方向的分辨率不一样。在记录和再现彩虹全息时，线全息图都影响像的分辨率。在垂直狭缝方向，被记录物点的分辨极限为
（9.9）再现时有类似的表达式。可见，在其他条件不变的条件下，狭缝不能太窄。
（5）全息像差
在再现波长与记录波长不同时，衍射波有较大的像差。彩虹全息应具有普通全息的一般特性，它的像差也与普通全息图相同，只是全息图的孔径按线全息图计算。如按线全息图的长度方向计算全息像差，这像差将是一个很大的量。如用457.9nm的激光记录彩虹全息，当看到红色衍射像时（如衍射波长为630nm），在典型记录条件下，像差将达到厘米量级。但是观看彩虹全息图时，像差并没有如此显著。实际上由于人眼瞳孔的限制，只有线全息图的一部分参与了成像，如图9.9的AB部分（图中平面与图9.7不同，是xoz平面）。显然计算
像差时的孔径
D
图9.9眼瞳对像差的限制作用
（9.10）
由（9.10）式确定的孔径计算像差，全息像差是一个很小的量。虽然人眼观察彩虹全息并不因为全息像差而模糊，但实际上彩虹全息中的全息像差以另一种方式体现。首先，眼睛在观察时会发现像平面是弯曲的，这在母全息图和彩虹全息图的记录波长不同时特别明显，因这时彩虹全息中已记录进母全息图的全息像差，第二次再现时将像差进一步放大。其次，人眼沿狭缝方向移动时，图9.9中沿x方向移动，会发现全息像漂移，这是因为全息图上不同位置对同一像点的成像位置不同。这也就是全息像差的基本含义，按全息图孔径计算出的像差点的大小就是眼睛移动观察时像点漂移的距离。
9.3合成全息技术
用全息技术还可以实现体视三维显示，这一技术称为合成全息，或准三维显示[9-7]。它的基本方法是将一系列从不同角度拍摄的普通二维相片通过全息记录的方法记录在一张全息软片或干板上，当用白光再现全息图时，人的双眼观察到的是不同角度二维相片，以人眼的双眼视差实现三维显示。
9.3.1二维图片的记录
用作记录合成全息的二维图片的制作方法如图9.10和图9.11所示。图9.10是用相机拍摄三维物体不同角度的二维照片，图（a）是平排相机，图（b）是相机排成圆弧状，或让物体转动时用电影摄影机拍摄。图9.11是用小透镜阵列拍摄物体不同角度的像，这一列阵可以是一维的，也可以是二维的。一维列阵与图9.10（a）的作用一样，二维列阵可以获得更多的信息量，用于记录反射全息。获得二维图片的方法不仅有照相的方法，也可以由计算机产生。先用计算机设计三维模型，再由计算机输出它们不同角度下的二维图片，这一方法甚至可以产生现实生活中不存在的物体。
（a ） （b ）
图9.10用相机拍摄三维物体不同角度的二维照片
（a ）平排相机（b ）相机排成圆弧状
图9.11用小透镜阵列拍摄物体
不同角度的像
9.3.2平面多路合成全息
[9-8]
记录平面多路合成全息的光路如图9.12所示。二维照片采用图9.10(a)的方法拍摄。透镜L 1是照明系统，将激光照射在二维照片O 1上，透镜L 2是成像透镜，将二维图片成像于毛玻璃散射屏D ，透过光即成为全息记录的物光。H 是全息干板，干板前放置一狭缝S ，狭缝可以移动，狭缝无论放在什么位置，都能记录到物光。每换一张照片，狭缝换一个位置，记录一个单元全息图。再现时用参考光照明，人眼透过全息图观察，就能见到三维图像，如人眼在全息图上扫描，就能见到物体不同侧面的三维像。将这张全息图作为母全息图，可记录白光再现的彩虹全息图或反射全息图。
图
9.12平面多
路合成全息的记录光路
图9.13
是用图9.11拍摄二维照片制作合成全息的示意图。漫射的激光从摄影照片的右方照射透明片。每一图像对应的小透镜将图像投影成像于原三维物体的空间，形成完整的三维像。
如在
O
透镜阵列
摄影底板
三维像的位置作全息记录，将能得到准三维的全息图像。全息记录可以用彩虹全息方法记录，也可以用反射方法记录，不过要注意三维像的正或反体视，详细见参考文献[9-8]。
9.3.3 360?合成全息
角度多路全息合成系统的光路如图9.14所示，L 1是照明系统， L 2是投影成像
透镜。L 1将平行光会聚于L 2处。L 3是作为场镜用的球面透镜，CL 是柱面透镜，它们组合形成一个像散成像系统。此系统对L 2处的发散光成子午和弧矢两个像。O 1是二维照片，它用图9.10（b ）的方法得到，它被L 2成像于场镜L 3处。全息软片位于xy 平面，前面放置一狭缝S ，全息软片与二维照片同步卷动，每一张二维照片在狭缝后形成窄条基元全息图。图9.14的记录系统实际上是彩虹全息记录系统。像散成像系统的子午像和弧矢像分别位于全息软片附近和软片后一定距离E 处。这像散像包含了二维照片信息，子午像将图片信息压缩在狭缝S 内，弧矢像的作用相当于彩虹全息的狭缝，它与参考光位于的yz 平面垂直。图9.14（b ）和（c ）分别表示xz 平面和yz 平面内的光路。
漫射屏
激光
9.12
O
透镜阵列
透视图
图9.13 平面多路合成全息图的记录
(b)
360?合成全息的再现光路如图9.15（a ）所示，将显影处理后的全息软片弯成圆筒状，其半径等于像散系统与全息软片的距离，白光点光源位于圆筒的轴上，距圆筒的距离与原参考光发散点距软片的距离相等。图9.16（b
）说明了人眼为什么能产生立体感，因为进入观察者左、右眼的两个像来自带有水平是视差的不同的窄条单元。显然人眼与全息图过远或过近，都会影响体视效果。将圆筒装在一个电动机上，使全息图发生旋转，人眼就能通过不同的全息单元观察到三维物体的不同侧面，如果拍摄的是活动图像，由于人眼的视觉暂留，人眼观察到的将是三维活动图像。
（a ） （b
）
图9.15 360?合成全息的再现 （a ） 再现光路（b ）立体显示原理
9.4彩色全息术
一般情况下，用单波长激光记录的全息图是单色的。彩色全息术的目的则是记录和再现彩色三维全息图像。与普通彩色印刷技术一样，彩色全息术涉及两个基本问题：三原色信息的获取和三原色信息的再现。三原色的获取目前有两种方法，一种是用含有三原色的单台激光器或多台单色复合激光器作为光源，照明彩色物体获取三原色信息；另一种方法是对彩色二维图片进行类似于彩色印刷的分色处理，以黑白的三原色图片作为全息记录的物。在获得三原色信息后，并不是对三原色信息进行普通的全息记录就能得到彩色全息图。例如用含有三原色的激光替代单色激光作普通全息记录，我们在同一张全息干板上得到的是三
右眼 左眼
幅全息图，它们分别由红、绿、蓝激光相干而成，当用三色激光再现时，每一波长的激光将再现三幅不同大小和位置略有不同的全息图，三个波长的激光将再现九幅全息图，它们重迭在一起，图像显得模糊不清，这一现象称为色串扰。所以，解决色串扰是彩色全息的重要研究课题，激光再现彩色全息常用编码技术或多方向参考光解决色串扰，而白光彩色全息常采用彩虹全息或反射全息方法解决色串扰。本章主要介绍白光再现彩色全息的制作和再现。
9.4.1彩色全息的激光器和记录材料
人眼的颜色感觉既包含生理过程，又包含心理过程，很难用普
通的方法对颜色下定义，或给出定量描述。通常人们用三原色的刺激值来描述颜色，每一种颜色都用三刺激值表示，这三刺激值又称色度坐标（x ，y ，z ），它们满足下列关系
如果两个坐标已知，由上式可确定第三个坐标，因此每一种颜色都可用平面上的一点（x ，y ）来表示。国际照明委员会的色品图如图9.16所示，图中画出的平面面积包含了所有可能的颜色，表示单色光（光谱色）的点都按波长画在色品图中马蹄形的外边缘上。如用三个光谱色按它们的比例变化来混合成彩色，按色品图的使用规则，只有色度坐标在这三个光谱色的坐标围成的三角形内颜色可以由这三光谱色混合得到，显然，这个三角形面积越大，可能匹配出的颜色就越多。
三色激光波长的选择也应按照这一原则进行。表9.1列出了现有的能用于全息记录的激光波长，从表中看出，选用氩离子激光器的457.9nm 和514.5nm 以及氦氖激光器的632.8nm 是一组选择，氪离子激光器的647.1nm 和520.8nm 以及氦镉激光器的441.6nm 也是一种选择，
图9.16色度图
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
x
y
这两种选择既能在色品图上获得较大的三角形面积，又仅使用两种激光器，是一种经济的选择。
表9.1
记录介质。在彩色全息中或直接用全色干板，如柯达649F、Agfa8E56等，或用红敏和蓝敏的卤化银分别对红光和蓝绿光感光，然后再将这两种材料复合。折射率调制位相型的记录材料是另一种比较理想的材料。现已有红敏的重铬酸明胶，全色的光致聚合物，特别是杜邦公司的光致聚合物已进入商品化阶段。在彩色全息的记录方法的研究中有一点应值得注意，在目前的最大的显示全息市场——模压全息中，作为母板的感光材料是仅感蓝绿光的光致抗蚀剂材料，为了实现彩色模压全息，必须在制作方法上解决非全色记录材料的彩色记录问题。
9.4.2彩色彩虹全息
用彩虹全息实现彩色全息可以这样考虑，在一张全息记录材料上记录三张彩虹全息图，它们分别是三基色全息图像，三基色中的每一基色对应的狭缝在空间重合，人眼在它们的狭缝重合处将能同时观察到三基色的全息图像，三基色的全息图像的复合就形成了彩色全息。三基色全息图像可以由三基色激光得到，也可以用电子分色设备得到。
用彩虹全息方法记录二维彩色照片的方法如图
M 图9.17（a ）所示，参照图9.1a ，图中仅保留了彩虹全息的母全息记录干板H 前的物光
（a ） （b ）
图9.17用彩虹全息方法记录二维彩色照片 (a)母全息图记录光路 (b) 彩虹全息记录光路
和参考光部分，其中O 1、O 2、O 3分别固定在毛玻璃上，它们分别是二维彩色照片的三原色分色反转片。按对应的颜色设计，分别置入O 1、O 2 和O 3，对全息干板的不同部分分别曝光。曝光部分的位置就是虹全息的狭缝位置，它们的确定方法作为习题（习题4）留给读者。经处理后得到三个狭窄子全息图H 1、H 2和H 3，将它们作为母全息图记录彩虹全息，光路如图9.17（
b ）。与图9.17（a ）相似，图中仅保留了彩虹全息记录干板H 前的物光和参考光部分。由于母全息图H 1、H 2和H 3非常狭窄，每一全息图本身就相当于图9.4（a ）中的狭缝，因此在全息图H 上相当于记录了三张彩虹全息图。当用如图4光路的白光再现时，O 1、O 2 和O 3所对应的红、绿、蓝三狭缝重合，人眼在狭缝重合位置观察时将能看到平面彩色图像。把这一方法用于合成全息，对合成全息的每一幅二维图片进行电子分色，每一组分色片记录在同一窄条全息图上，再对这三条全息图进行类似于图9.17（b ）的第二步记录，最后得到的是彩色合成全息。
二维彩色照片的彩虹全息记录方法因能用单一波长制作而显得非常实用。真彩色模压全息和合成真彩色模压全息的光致抗蚀剂母板常采用这种方法制作。这一方法的制作难点是工艺过程复杂，透明片的信噪比较难控制，一般实验室很难制得高质量的全息图。更简便的二维彩色彩虹全息的制作方法见参考文献[9-10]。模压全息常作为商品的防伪手段，而真彩色制作技术，特别是合成真彩色全息技术被认为是防伪性能最高的技术之一。
用彩虹全息方法制作三维彩色全息同样有二步法和一步法
[9-11]
。二步法记录彩色彩虹全
息的光路如图9.18。图a 是记录物体的三激光三基色母全息图H 1i 的光路，i=1、2、3表示红、绿、蓝三基色，参考光用平行光。记录时分别用氦氖激光和氩离子激光的两条谱线记录红、绿、蓝三基色的三张母全息图。图b 是第二步记录光路，以与图a 参考光相同的入射角度共轭光再现母全息图，再现时注意三张母全息图的复位，用三种激光顺序将三个再现像记录在同一张全息干板H 上。当用一发散白光按共轭方向照明H 时，在适当的位置可观察到物
1 2 H 3
体的彩色像。
（a ）
图9.18二步法记录彩色彩虹全息的光路
(a) 记录物体的激光三原色母全息图光路（b ）第二步记录光路
一步法的彩色彩虹全息记录光路与普通一步法彩虹全息非常相似，只是将普通彩虹全息的记录激光光源换成三基色激光，曝光时如记录材料的灵敏度与三色激光的光强相匹配，可一次曝光完成，不然的话，通过调整曝光时间，分别三次记录。
要使彩色彩虹三维全息达到实用的地步，用单色激光记录彩色彩虹全息是非常重要的，其原因还是为了制作模压全息母板。已有人提出了解决这一问题的方法。但该方法的第一步母全息的记录基于透镜成像之上，视场小的问题较难解决，实用性受到很大限制。此外，二步法与一步法相比，二步法除了步骤多以外，三张全息图的对准复位必须仔细精确，实验难度较大，而一步法的缺点仍然是视场太小。总之，目前的三维真彩色彩虹全息技术离实际应用还有一段距离。 9.4.3反射体积彩色全息
图9.19是记录反射全息的典型光路。经扩
束后的激光直接照射全息记录干板H ，作为全息记录的参考光。此光束透过H 后照明物体O ，物体的漫反射光即是反射全息记录的物光。与激光再现全息图不同的是参考光与物光分别从记录材料的正反两面入射。记录介质胶层较厚，能将干涉条纹记录于胶层体积内，并且条
1
O
H
含有三基色
的扩束激光
图9.19记录反射全息图的典型光路
纹面与记录介质表面的夹角小于45?。反射全息的再现有很大的特殊性。衍射光与入射光在全息图的同一侧。当用白光再现反射全息时，全息图并不是对所有的波长都进行衍射，而是只对其中的某一种波长有较强的衍射，对其他波长的衍射较低。也就是说当用白光再现反射全息时，再现的图像是单色的。如果图9.19的扩散激光不是单色的，而是包含的三基色激光，那么在同一张全息干板中将记录三张全息图，它们分别由三个波长干涉而成。如果对全息干板化学处理后感光胶层的厚度不变，当用白光再现此全息图时，由于反射全息具有波长选择性，红色激光记录的全息图仅被白光中的红光再现，绿色和蓝色激光记录的全息图分别被白光中的绿色和蓝色成分再现，其结果是三原色的全息图像被同时再现，人们观察到的是真彩色的全息图像。
用反射全息方法实现彩色全息记录和再现的原理虽然简单，但实验制作还是有不少困难。首先，三基色激光的功率与记录介质的三基色灵敏度匹配问题，三基色激光的每一基色功率不是能任意选择的，为与记录介质的灵敏度匹配，必须对三基色激光分别加进滤光片进行功率调节，或分别三次曝光。其次，记录介质经曝光化学处理后，一般会发生收缩或膨胀，使再现波长漂移，造成彩色失真。因此记录介质的防收缩工艺显得非常重要。第三，彩色全息能否被社会接受，最终取决于彩色全息图的质量。高衍射效率高信噪比的全色记录材料对全息图质量起着至关重要的作用。卤化银材料、重铬酸明胶、光致聚合物等都是可选择的材料，其中全色的光致聚合物最具有发展潜力。
9.5全息图的复制
全息图的制作需要激光器以及许多特殊的设备，每一张全息图都从头至尾用激光器制作是不经济的，全息图的廉价复制也是全息显示技术的重要方面。 9.5.1全息图的光学复制
全息图的光学复制一般仍采用干涉的方法，用激光照明原始全息图，以再现的像光束作为物光，直射
光作为参考光，记录全息图。这样在获得一张优质的母全息图后，就可以用一束光照明进行复制，反射全息和透射全息都可以用这一方法进行复制。图9.20显示的是反射全息的复制
图9.20反射全息的复制光路
光路，其中H M是母全息图，H是复制全息干板。母全息图由图9.19的方法制作。再现时将母全息图翻转180 ，以母全息图的原背光面变成迎光面，全息图像被H的透过光再现，得到凹凸与原物相反的共轭像。入射激光直接入射至H的光作为参考光，H M的再现像与参考光干涉形成反射全息。依据这一原理的全息摄影复制机已被研制出，它能快速廉价地复制全息图。市场上见到的“激光宝石”就是采用了这种方法复制。这种复制方法同样可以复制彩色反射全息图。
9.5.2全息图的模压复制
模压全息技术起始于七十年代，八十年代初期在美国、日本、英国等国获得迅速发展。国内的模压全息技术开始于八五年，以后在九十年代初模压全息发展迅猛，模压全息生产厂家数量居世界首位。模压全息类似于凹凸印刷技术，复制成本相当低廉，是目前为数不多的商品化全息技术之一。模压全息的基本过程分三个阶段，彩虹全息光致抗蚀剂母板制作、电铸金属母板、模压复制。
制作模压全息的第一个过程是制作表面浮雕型全息图。模压全息是在白光再现下观察的全息图，母板是彩虹全息，记录材料通常是光致抗蚀剂，或称为光刻胶。彩虹全息的制作方法在前面已作了详细介绍，在模压全息制板中绝大部分采用二步法多色彩虹全息[9-11]，也就是眼睛在一固定位置观察全息图能在全息图的不同区域见到不同颜色。多色彩虹全息的制作方法与二维彩色彩虹全息的制作方法相似，只是二维图片不是采用彩色分色片，而是设计好的二维黑白透明片。一个多色彩虹全息的黑白分色稿如图9.21所示，图a、图b、图c 分别代表三种颜色，相当于图9.17的O1、O2、O3，其中的O3的放置平面可以与另两幅不同，经第二步记录后，将在一合适位置同时见到三幅图像，O1、O2、O3分别是红、绿、蓝色，而且由于O3位置的不同层面使图像具有层次感。实际上多色彩虹的物体也可以是三维物体，或同时存在三维物体和二维图片，制作方法大同小异，母全息图的狭缝数量可以超过三个，
多色全息图的色彩和层次也可以有多个。
（a）（b）（c）
图9.21多色彩虹全息的黑白分色稿 (a) (b) (c) 分别代表三种颜色制作彩虹全息母板除了上述基本方法外，还有一些更加简便有效的方法，如：掩膜法制高信噪比的二维彩虹全息；利用HOE进行单光束接触曝光记录二维彩虹全息；通过改进第二步记录时的再现光路来提高能量利用率等等。此外，光刻胶母板还可以用其他全息技术得
到，如按光栅栅线方向编码的全息光栅、全息透镜或像素全息等等。
电铸的目的是把光刻胶表面上的浮雕形条纹转移到金属板上，它也分三个过程。
第一个过程是对光刻胶表面金属化，通常有两种方法，真空镀膜和化学沉积。现大部分采用化学沉积方法。化学沉积的过程是：先对光刻胶板表面进行清洁敏化处理，使光刻胶表面离子化，形成均匀分布的离子颗粒（即反应中心），再使用硝酸银溶液在光刻胶表面发生银镜反应，在光刻胶表面形成一薄层银导电层，完成金属沉积过程。
第二个过程是电铸，用化学电镀的方法使金属层加厚。将表面已金属化的光刻胶板放入电铸槽中作为阴极，电铸槽中的电解液为氨基磺酸镍，以较易溶解的含硫镍作为阳极。经十小时左右的时间电铸后，金属沉积厚度约0.1mm。在金属层与光致抗蚀剂剥离后，金属表面上就具有了浮雕型条纹，也就形成了金属头版。
第三个过程是翻铸工作板。先将头板在钝化液中作钝化处理，使表面生成一层金属氧化物，便于在翻铸时剥离。然后在头板上用电镀的方法沉积镍，制成第二道板。再经同样的过程进行几道电铸后，即得到直接用于模压的工作镍板。
模压复制是将金属板上的条纹压印到热塑性薄膜材料上，形成模压全息图。这一阶段是在特制的模压机上完成的。将工作镍板包在模压机加热滚筒上，通过滚压的方式将金属板上的条纹压在薄膜上。薄膜可以是聚乙烯膜、聚酯膜或烫金膜，膜层可以是镀铝的或透明的。模压全息的复制效率比较高，每分钟压制15—20米左右，宽度随机器的不同而不同，一般从十六厘米到一点二米。
需要指出的是，模压全息图虽然以反射方式观察，但它属于透射全息。因它是表面浮雕型条纹，靠铝的反射产生观察效果。而反射全息是依靠体积条纹反射衍射再现光，衍射光通常是单色光，并且此类条纹不能采取模压的方式复制。模压全息的制作过程复杂，特别是全息制版有较高技术含量，而且技术还在不断创新，所以目前许多商品利用模压全息作为防伪标志。
9.5.3全息图的注塑复制
全息图的注塑是指通过注塑工艺将全息图表面的浮雕型条纹复制在塑料表面，涉及的工艺技术包括非平面全息母版的设计与制作、全息镶件及模具的设计与制造和全息注塑成型工艺技术。
图9.22 以一会聚点O 为物的全息图的记录与再现 (a) 记录 (b) 再现 模压全息的制板是在平面上完成的，而注塑塑料件表面的形状不是单一的平面，所以注塑全息首先需要解决的是非平面的全息制板。我们以球基面为例讨论全息母板的记录方法。注塑复制全息与模压全息一样，均是以反射方式观察的透射全息图。而在全息记录设计时，两者有所不同。为理解这一差别，我们先考虑反射衍射像的形成。
图9.22是以一会聚点O 为物的全息图的记录与再现，如果全息图以光刻胶作为记录材料，那么透射光的位相由于受浮雕条纹的调制发生衍射。同时入射光也会被浮雕条纹反射，反射光位相同样也被调制，这一被调制的反射光就形成反射衍射像。若透射像和反射像分别为I 和I '，I '的位置可有两种观点计算：一种观点是认为I '的位置与用共轭光再现的共轭像的位置相同，成像位置计算可由透射成像关系中取共轭项得到；第二种观点认为是它与以图b 中的C '为再现光的原始像位置相同。可以证明，如果图b 中的C '与原参考光呈镜面对称，C '的再现也是一种原始再现。如果我们从反射像角度理解，以上两种观点等价为反射像可以看作是透射像经记录材料表面反射后的反射像，或看成是以再现光的镜面像为再现光的再现像。显然，这两种看法对平基面的记录材料是等价的，但如果基面是球基面，这两种看法的结果是不同的，那么在球基面条件下我们究竟取哪一种观点呢？
图9.23分析记录光波和再现光波的位相函数图
仍以与第5章相似的方法研究球基面反射衍射像的物像关系。采用图9.23表示的光路分析记录光波和再现光波的位相函数，某一球面波在球基面上的位相分布函数可以写成
（9.11）
式中j 分别代表O 、R 、C 、I ，为物光、参考光、再现光和成像点，令
式（9.11）重新写成
（9.12）
其中x 、y 和z 满足球面方程
r , y r , z r )
（9.13）
式中r为球面半径。如j为O（物光）、R（参考光）、C（再现参考光）时，r取正值；如j 取I（再现物光）时，由于我们考虑的是反射成像，r取负值。考虑到l j、r>>x、y、z和x j、y j、z j，对式（9.12）的含有1/2次幂的项展开，并利用式（9.12）的z的展开式，忽略1/l03及其以上项，得到
（9.14）
在上式推导过程中，据符号法则，在忽略1/l j3及其以上项条件下，利用了l j=-z j。与式（5.14）相比，式（9.14）仅多一由于球基面带来的因子p(x2+y2) /2r，其中j为I时p=1，其余p=-1。我们知道全息图再现时有位相关系
（9.15）
利用式（9.14），我们得到
（9.16）
（9.17）
式（9.16）和式（9.17）中的k C和k O分别为再现光和记录光的空间角频率。对式（9.16）和式（9.17）按x、y的幂次进行系数比较，得到
（9.18）
（9.19）
（9.20）
将式（9.18）至式（9.20）与第5章的式（5.21）比较，球基面反射像的位置不再与透射像呈镜面对称。它的等价再现光位置相当于l C'
全息技术的原理及应用 摘要：随着时代的发展，人们对光学的理解与认识更加透彻，关于光学的各种技术发展越来越快，其中全息技术广泛应用于生活中各个领域，如医学领域、军事领域、艺术领域、测量领域等。本文主要介绍全息技术的基本原理，以及全息技术在防伪技术的中的应用，在简要介绍在其他方面的应用。 关键字：振幅，相位，参考光波，全息防伪，全息投影。 1全息技术的原理 1.1物光波面的记录 全息技术的第一步是将光波的全部振幅和相位信息记录在感光材料上。由于感光材料只能接收光的振幅信息，因此必须想法把相位信息转换成强度的变化才能记录下来。，干涉法是将空间相位调制转换为空间强度调制的标准方法，因此采用相干光干涉条纹来记录图像。 设物体散射的物光波为 êo(x,y)=a o(x,y)exp[iφ0(x,y)] 另一个与物光波相干的参考光波为 êr(x,y)=a r(x,y)exp[iφr(x,y)] a o(x,y)、a r(x,y)、φ0(x,y)、φr(x,y)分别表示各波面的振幅和相位， 这两个相干光波在记录平面上叠加形成的光强为 I(x,y)=| êo(x,y)+ êr(x,y)|2 =| êo(x,y)|2+| êr(x,y)|2+êo*(x,y) êr(x,y)+ êo(x,y) êr*(x,y)
=a r2+a o2+2a r a o cos[φr-φo] 其中，第一项和第二项分别表示参考光波和物光波单独到达全息图的强度，它们的和表示干涉条纹的平均强度，第三项包含了物光波和参考光波的振幅和相位信息。参考光波的作用是使物光波波前的相位分布转化为干涉条纹的强度分布。 底片振幅透射系数t(x,y)为 t(x,y)=k o+k1I(x,y) 其中k o，k1是常数，k1<0是负片，k1>0是正片. t=(k0+k1|êr|2)+k1(|êo|2+|êr*êo+ êrêo*|)=t1+t2+t3+t4 1.2 物光波面的重现 全息术的第二步是利用衍射原理有全息图重现物光波。 如果照明光是与全息图记录时的参考光波完全相同的光波êc=êr, 透过全息图的光波的复振幅分布ê，(x,y)为 ê，(x,y)=êr t={(k0+k1|êr|2)}êr+k1|êo|2êr+k1|êr|2êo+ k1êr2êo*| =t1，+t2，+t3，+t4， 其中，第一项和第二项表示衰减的重现光êr方向不变的透过全息图，第三项是透过全息图的+1级衍射光，除了一个常数衰减外，这是一个与原物光波完全相同的重现物光波，第四项是通过全息图的-1级衍射波，这是一个与原物光波的共轭波。 2全息技术的应用 2.1全息防伪技术 全息防伪技术是应用激光全息技术发展起来的一种新型防伪技
全息影像技术 全息摄影就是在摄影的同时将上述两类信息同时记录来实现的。采用激光 作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一 束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感 光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以 全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。与普通的摄 影技术相比，全息摄影技术记录了更多的信息，因此容量比普通照片信息 量大得多（百倍甚至千倍以上）。 全息影像的显示，则是通过光源照射在全息图上，这束光源的频率和传输 方向与参考光束完全一样，就可以再现物体的立体图像。观众从不同角度看，就可以看到物体的多个侧面，只不过看得见摸不到，因为记录的只是 影像。 目前最常用的光源是投影机，因为一来光源亮度相对稳定，二来，投影机 还具有放大影像的作用，作为全息展示非常实用。 技术原理 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。 全息原理是“一个系统原则上可以由它的边界上的一些自由度完全描述”，是基于黑洞的量子性质提出的一个新的基本原理。其实这个基本原理是联 系量子元和量子位结合的量子论的。其数学证明是，时空有多少维，就有 多少量子元；有多少量子元，就有多少量子位。它们一起组成类似矩阵的 时空有限集，即它们的排列组合集。全息不全，是说选排列数，选空集与 选全排列，有对偶性。即一定维数时空的全息性完全等价于少一个量子位 的排列数全息性；这类似“量子避错编码原理”，从根本上解决了量子计 算中的编码错误造成的系统计算误差问题。而时空的量子计算，类似生物
全息技术vs 3D显示对比解析 2014-08-26 全球首款全息手机钛客takee1已经发布，但却不似宣传的那般神奇，那么全息技术究竟指的是什么？与3D显示技术相比，全息技术有何不同，下面笔者就为大家科普一下全息技术与3D显示技术的区别。 “全息手机”的概念非常热闹，消费者们都翘首以盼希望能够见证一款全新产品的面世，事与愿违，最终并没有出现超出预想的产品。固然我们是要埋怨拿这个概念出来让消费者心痒痒的家伙，不过说到底，我们也没有真正认识过全息到底指的是什么，甚至连3D是怎么回事，恐怕也很多人不了解，我们就来个买一送一，一起解说。 首先当然是“全息”的概念了，先不提技术上能否实现，全息这个概念通常是指通过光学技术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，是立体显示技术的一种。具备全息技术的投影不仅可以产生立体的空中幻像，还可以使幻像与表演者产生互动，一起完成表演，产生令人震撼的演出效果。关于全息投影，最知名的当属“初音未来”演唱会，使用的其实是德国Sax3D公司的3D全息透明屏完成的，本质上来说依然是2.5D的投影效果，还不能脱离屏幕来实现。目前主流的几个全息投影技术包括空气投影、激光投影和全息显示屏三种。这也给我们带来一个疑
问，之前全息手机所说的计算全息算是什么呢？其实这里有个概念混淆的问题，在全息技术里面有一个概念为Dynamicholography(动态全息，也称为计算全息)，而全息手机选择的计算全息其实是擦边球，因为从技术层面来讲它不是Dynamicholography，而是DynamicPerspective(动态视角，也称为动态3D)。至于动态视角或者动态3D这个技术的表现形式我们从六月份发布的FirePhone就可以知道了。 首先当然是“全息”的概念了，先不提技术上能否实现，全息这个概念通常是指通过光学技术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，是立体显示技术的一种。具备全息技术的投影不仅可以产生立体的空中幻像，还可以使幻像与表演者产生互动，一起完成表演，产生令人震撼的演出效果。关于
用MATLAB 软件和液晶光阀实现傅立叶变换计算全息制作及其再现 姚雪灿 指导教师 阎晓娜 （上海大学理学院物理系，上海 200444） 摘要：利用MATLAB 语言制作了一个迂回相位编码的傅立叶变换全息图，使用电寻址的液晶光阀作为全息图的实时记录介质对得到的傅立叶计算全息图进行光学再现，并对编码过程中加随机相位和不加随机相位后的再现图进行了比较讨论。 关键词：计算全息 傅立叶变换全息 MATLAB 液晶光阀 迂回相位编码 全息制作包括二种方式，光学全息和计算全息。光学全息用光学干涉原理制作，计算全息是用计算机对物波场的数学描述进行抽样、计算、编码而制作。计算全息可以制作已存在物体的全息图，也可以制作不存在物体的全息图，只要物光波场可以用数学描述出来。制作的计算全息图要以适合光学再现的尺寸和方式来输出。由于计算全息图上每个抽样单元的尺寸在微米量级，需要专门的光学缩微照相系统或微光刻系统。在要求较低情况下也可用照相机将显示在计算机屏幕或打印输出的计算全息原图缩拍到高分辨感光胶片上，通过显影、定影等处理得到可用于光学再现的全息图。由于记录介质是照相胶片，这就限制了它在实时处理中的应用。 近年来，随着高分辨电寻址空间光调制器的发展，像元尺寸在微米量级，像素数超过100万的振幅型或相位型空间光调制器已经完全实用化。其中最具代表性的是液晶光阀，电寻址的液晶光阀是由驱动电路驱动的LCD ，根据寻址电信号改变每一液晶像素的透过率，从而把电信号转换成空间的光强分布。液晶光阀可以作为实时的信号处理和显示器件，代替全息干板可进行实现计算全息图的实时输出和再现。 本文提出一种利用电寻址液晶光阀作为实时记录介质的计算机制全息图的产生方法，实验结果证明了这种方法的可行性。 1 用Matlab 软件实现傅立叶变换计算全息图 傅立叶变换全息记录的复数波面是物光波的傅立叶变换。计算傅立叶变换全息图的制作包括：对物光波抽样、离散傅立叶变换、编码、画图、图像的输出。在制作全息图的过程中,编码是最关键的一步，通过编码把二维光场的复振幅分布变换为全息图的二维透过率分布。本文以迂回相位编码来介绍编码过程。 设抽样后物光波的复振幅经过离散傅里叶变换后的频谱分布为复数F(m,n), 记为 F(m,n) = R(m,n)+iI(m,n), F(m,n) = A(m,n)·exp[i φ(m,n)] (1) 其中, A(m,n)和φ(m,n)分别代表全息图上各点的幅值和相位, A(m,n) =),(),(22n m I n m R +, φ(m,n) =arctg[I(m,n)/R(m,n)] (2) 由于光学模板的最大透过率为1,所以在编码前还应对A(m,n)的值进行归一化,使其最大值为 1。假定将物面分为N×N 个抽样单元, 抽样间距为δx 和δy, 其间距要遵循Nyquist 判据。采用罗曼Ⅲ型编码方法,通过改变每个抽样单元内通光孔径的面积来编码振幅,通过改变通光孔径中心与抽样单元中心的位置来编码相位。最后每个像素用一个矩形孔表示，矩形孔的宽度为Wδx, 其中W 为一常数。矩形孔径的高度为Lmnδy,与归一化振幅成正比, Pmnδx 是孔径中心与单元中心的距离,并与抽样点的位相成正比。孔径参数与复值函数的关系如下， mn L =mn A , mn P =mn φ/2πK （3） 经过计算,取W =1/2, K =1。 根据以上二元傅里叶变换全息图的实现原理，采用以下的算法思想在MATLAB 中进行二元傅里叶变换计算全息图的制作，采用罗曼Ⅲ型编码方式且以字母K 为例。其编码如下： b=zeros(128,128); %采样点阵为128X128。 b(8:120,24:40)=1;
全息投影定义、原理及分类介绍 在科技快速发展的今天，人们对视觉要求越来越高，由此能实现裸眼立体3D 显示的全息投影技术的应用也是越来越多，在给人们带来新鲜有趣的视觉体验的同时，也为众多商家提供新的宣传营销方式，打开市场新大门。 全息投影技术在展览展示方式，采用全息投影技术的全息成像柜可以使立体影像不借助任何屏幕或介质而直接悬浮在设备外的自由空间，任意角度看都是三维影像展现。产品种类多样分有全息展示柜、180度全息展示柜、270度全息展示柜、360度全息展示柜、全息金字塔、大中小型全息金字塔定制、全息投影设备、3D投影成像设备、全息玻璃柜等，可根据用户使用需求使用场地进行定制。未来全息投影技术市场发展潜力将是无可估量的。 一、什么是全息投影全息投影技术是近些年来流行的一种高科技技术，它是采用一种国外进口的全息膜配合投影再加以影像内容来展示产品的一种推广手段。它提供了神奇的全息影像，可以在玻璃上或亚克力材料上成像。这种全新的互动展示技术将装饰性和实用性融为一体，在没有图像时完全透明，给使用者以全新的互动感受，成为当今一种最时尚的产品展示和市场推广手段。全息投影设备包括：全息投影仪，全息投影幕，全息投影膜，全息投影内容制作等。航天科工数字展示事业部提供3D全息投影成像系统项目策划、3D全息投影成像展示内容制作、 二、全息技术的原理全息投影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。 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
物 理 小 论 文 程 秋 菊 计 科 B111
浅谈全息技术的发展及前景 摘要：全息技术也称全息照相、全息摄影等，是一种神奇的光信息记录技术。其原理可用八个字来概括“干涉记录，衍射再现”。扥问简单的介绍了全息技术的发展历程，特点，一些突破性的进展，和在现代生活中的应用，以及全息技术的前景。 关键词：全息技术、全息照相、全系信息储存、激光 1、引言 全息技术是一门正在蓬勃发展的光学分支，主要运营用了光学原理，是一种不用透镜，而用相干光干涉得到物体全部信息的二部成像技术。如果说全息技术在照相方面的应用与普通照相技术的最大区别，那就是全息技术能够利用激光的相干性原理，将物体对光的振幅和相位反射（或透镜）同时记录在感光板上，也就是把物体反射光的所有信息全部记录下来，并能够再现出立体的三维图像，儿是光波。全息技术近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛的应用于近代科学研究和工业生产中，特别是在现代测试。生物工程、医学、艺术、商业、保安、及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。随着全息技术的快速发展，全息技术的产品正越来越走向市场、应用与现代生活中。 2、全息技术的发展简介 全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯伽伯为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。知道十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂利斯与朱丽斯尤培妮克拍成了第一张全息照片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。 全息技术的发展大约可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等4个阶段。 同轴全息术是伽伯当时采用的技术，这一阶段主要是在1960年激光器出现之前，这种技术获得的物体再现像与照明光混在一起，不易观察。 1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、择尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用了电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第一张全息图。从那时起至20世纪50年代末期，全息图都是用汞灯作为光源，而且是参考光与物光共轴的共轴全息即同轴全息图。它与4-1级衍射波是分不开的，这是全息术的萌芽时期。这个时期全息图存在2个严重问题，一个是再现的原始像与共轭像分不开；另一个是光源的相干性太差，因此在这10多年中，全息术进展缓慢。 离轴全息术是在激光器出现以后产生的用激光再现的全息术，其特点是获得的物体重现像与照明光分离，易于观察。 1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源。1962年，美国科学家利斯和乌帕特尼科斯将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了离轴全息术，就是用立轴的参考光照射全息图，使全息图产生3个在空间相互分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。这样，同轴全息图两大难题宣告解决，产生了激光记录、激光再现的全息图。从而使全息术在沉睡了十几年之后得到了新生并进入了一个极为活跃的阶段。此后，又相继出现了多种全息方法，
三大独家全息投影显示技术解析 昨日，小编跟大家简单说了几个全息投影系统的微显示 模组几个大厂的方案。德州仪器的 DLP Pico 1080p 高清投 影、奇景光电的 Lcos 发射式投影系列、 3M 面向消费级家 庭娱乐公共设置的投影系统。那么今天，小编还是继续跟大 家分享关于全息投影显示技术相关内容。 要知道，在之前的投影机市场，投影光源主要以 led 主，自 06 年三菱推出首款 40 英寸激光电视样机以来， 14 年国际激光显示技术产业化前期创新发展与技术沉淀， 16 年的时候， 激光投影市场才逐渐被打开， 就去年的市场数 据显示，激光投影产品销量已经达到 11 万台，相比上一年 增长了 4 倍之多。激光显示作为第四代显示技术，在我国以 中科院光电研究院为首提前 20 多年布局研发抢占先机，逐 步引导了全球激光显示技术的发展。 在“中国制造 2025“战略 ，未来极有可能由中国品牌引领全球激光显示产业创 新。 目前，微投影技术正在向着光电集成芯片的方向发展，从而 衍生出各式各样的微投影集成显示芯片，其中最常见的就包 括： MEMS 光扫描微投影、 LCD （液晶微型投影技术）透射 微投影、 DLP （由德州仪器开发的数字光学处理技术）以及 LCoS （硅基液晶）反射式微投影 四种主要的显示技术。 光源为 经过
、微视（MicroVision ）MEMS 扫描镜及Pico 激光束扫描系统微视（MicroVision ）发明的单个微型MEMS 扫描镜组 从16 年底，美国微视公司就与意法半导体（ST ）宣布合作开发、生产、销售及推广激光束扫描（LBS ）技术，其中LBS 解决方案开发的内容就包括微型投影仪和平视显示器 HUD ）。目前，在微电机系统（MEMS ）技术已经在硅基片中构成了完整的微显示器，无须再制造附加的上层结构。 MicroVision MEMS 扫描镜结构与原理MEMS 扫描镜内部构造 MEMS 镜组件中有一个反射镜悬浮在常平架（Gimbal Frame ）内，常平架上有一个微加工的通电线圈。MEMS 裸片周围安装有永磁体，用于提供磁场。在MEMS 镜组件工作时，只要给MEMS 线圈施加一个电流，就能在常平架上产生一个磁力扭矩，并沿旋转轴的两个方向产生分量。扭矩的两个分量分别负责常平架围绕挠曲悬架旋转和扫描镜谐振模式振
全息投影技术 全息投影技术是近年来兴起的一种高科技技术，它是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像。它正以一种全新的事物改变着人们对那些传统舞台的声光电技术的审美态度。这种全息投影技术应时代而来，被广泛的应用于社会的各个方面。 如右图，这是英国一家高级酒店推出的利用全息投影技术指引入住者到达指定房间的，画面上鲜活的人物空间成像色彩鲜艳，对比度、清晰度都非常高，空间感、透视感很强。这种技术用科幻般的效果营造着虚拟与 全息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。 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。国内比较牛的有清华，中国科技，中国光电研究院，浙江大学，国防科技大学，上海交大，江苏大学等。除光学全息外，还发展了红外、微波和超声全息技术，这些全息技术在军事侦察和监视上有重要意义。
激光全息防伪技术简介 激光防伪技术包括激光全息图像防伪标识、加密激光全息图像防伪标识和激光光刻防伪技术三方面。 一、第一代激光防伪技术 第一代激光防伪技术是激光模压全息图像防伪标识。 全息照像是由美国科学家伯格（Ｍ? Ｊ? Ｂｕｅｒｇｅｒ）在利用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的，并与伽柏（Ｄ? Ｇａｂｅｒ）一起建立了全息照像理论：利用双光束干涉原理，令物光和另一个与物光相干的光束（参考光束）产生干涉图样即可把位相“合并”上去，从而用感光底片能同时记录下位相和振幅，就可以获得全息图像。但是，全息照像是根据干涉法原理拍摄的，须用高密度（分辨率）感光底片记录。由于普通光源单色性不好，相干性差，因而全息技术发展缓慢，很难拍出像样的全息图。直到６０年代初激光出现之后，其高亮度、高单色性和高相干度的特性，迅速推动了全息技术的发展，许多种类的全息图被制作出来，全息理论得到很好的验证，但由于拍摄和再现时的特殊要求，从诞生之日起，就几乎一直被局限在实验室里。 70年代末期，人们发现全息图片具有包括三维信息的表面结构（即纵横交错的干涉条纹），这种结构是可以转移到高密度感光底片等材料上去的。１９８０年，美国科学家利用压印全息技术，将全息 表面结构转移到聚酯薄膜上，从而成功地印制出世界上第一张模压全息图片，这种激光全息图片又称彩虹全息图片，它是通过激光制版，将影象制作在塑料薄膜上，产生五光十色的衍射效果，并使图片具有二维、三维空间感，在普通光线下，隐藏的图像、信息会重现。当光线从某一特定角度照射时，又会出现新的图像。这种模压全息图片可以像印刷一样大批量快速复制，成本较低，且可以与各类印刷品相结合使用。至此，全息摄影向社会应用迈出了决定性的一步。 由于当时这种模压全息图片的制作技术是非常先进的技术，只有少数人掌握，于是就被用作防伪标识。其防伪的原理是： 1. 在激光全息图片拍摄的整个过程中，如果有一项条件不同（如拍摄彩虹全息的条件），则全息标识的效果就会有差异。 2. 这种全息图像的全息信息用普通照相无法拍摄，因而全息图案难以被复制。 激光模压全息防伪技术传入我国是在80年代末90年代初，特别是1990年至1994年期间，全国各地引进生产线上百条，占当时世界生产厂家的一半多。二、改进的激光全息图像防伪标识 由于第一代激光全息防伪标识已经基本失去了防伪功能，人们不得不开始对其进行改进。改进的方法主要有三种：第一种是采用计算机技术改进全息图像，第二
激光全息三维图像的研究已经进行了40多年，在工业、经济、生活等方面已具有多种应用。传统的全息摄影技术本质上是一种模拟的非实时性的繁琐的纯光学技术，近年来兴起的数字信息处理技术及其有关器件设备(计算机、数码摄像机、CCD 器件、新型液晶显示屏、空间光调制器、因特网等)和自动化控制技术不断冲击传统的全息摄影技术，使它有了新发展。 一、什么是全息三维？ 全息三维显示包括文物，人像，标本，模型，图象的三维逼真空间显示，在这方面传统全息图(彩虹，反射，模压，银盐，明胶，光刻胶等全息图)已有不少的应用，但由于传统全息图的缺点(面积小，视场小景深不够大，颜色不逼真，拍摄处理过程繁琐。不易进行实时处理，模拟成像的局限性，等等。)妨碍了三维显示全息技术的进一步发展和市场化。 二、ZEBRA全息图的原理与优势 1999年美国ZEBRA IMAGING公司推出了、真彩色数字化大面积大视场大景深光聚合物反射全息图，推动了三维显示全息图的进一步发展和市场化。ZEBRA 全息图将全息技术和计算机技术结合起来，形成新的数字化自动化象素全息图技术，全息图颜色鲜艳逼真不变，水平和垂直动态视场分别可达100度，全息图面积可以任意大，使全息三维显示技术在空间显示，广告宣传，文物，人像，标本，模型，实物图象，抽象图象，工业数据，工业设计等等方面的三维逼真空间显示前进了一大步，显示了全息图应用光辉灿烂的前景。 本文出自：https://www.doczj.com/doc/5c605646.html,/ 深圳市通发激光设备有限公司，专业从事模具激光焊机的开发、销售与维护和模具激光焊技术的推广。转载请注明出处，谢谢 日常生活和工作中常见的图像多半是一维或二维的，例如照片、画片、荧光屏、液晶显示屏、大屏幕上呈现出来的图像文字或信号等等。本文中所研究的图像是指呈现在空间的三维图像，在普通室内漫射光照射下并不呈现明显图像，但用定向白光照明(多媒体投影机灯泡发出的白光)后可在空间再现出三维图像，可看到不同侧面和不同深度，犹如原物一样。
实验注意事项（必读） 1．提前预习，没有弄清楚实验内容者，禁止接触实验仪器。 2．注意激光安全。绝对不可用眼直视激光束，或借助有聚光性的光学组件观察激光束，以免损 伤眼睛。 3．注意用电安全。He-Ne激光器电源有高压输出，严禁接触电源输出和激光头的输入端，避免触 电。 4．注意保持卫生。严禁用手或其他物品接触所有光学元件（透镜、反射镜、分光镜等）的光学 表面；特别是在调整光路中，要避免手指碰到 光学表面。 5．光学支架上的调整螺丝，只可微量调整。过度的调整，不仅损坏器材，且使防震功能大减。6．实验完成后，将实验所用仪器摆放整齐，清理一下卫生。
计算全息（二） 修正离轴干涉型与相息图编码 计算全息是利用计算机设计制作全息图或衍射光学元件的技术。从原理上，计算全息和光学全息没有什么本质差别，所不同的是产生全息图的方法。光学全息是直接利用光的干涉特性，通过物波和一束相干参考波的干涉将物波的振幅和位相信息转化成一幅干涉条纹的强度分布图，即全息图。光学全息记录的物体必须是实际存在的。而计算全息则是利用计算机程序对被记录物波的数学描述或离散数据进行处理，形成一种可以光学再现的编码图案，即计算全息图。他不需要被记录物体的实际存在。由于计算全息图编码的多样性和波面变换的灵活性，以及近年来计算机技术的飞速发展，计算全息技术已经在三维显示、图像识别、干涉计量、激光扫描、激光束整形等研究领域得到应用。最近计算全息领域的新进展是利用高分辨位相空间光调制器实现了计算全息图的实时再现，这种实时动态计算全息技术已经在原子光学、光学微操纵、微加工、软物质自组织过程的控制等领域得到成功的应用，显示了计算全息技术的巨大应用发展前景。 计算全息除了其在工业和科学研究方面的应用价值，也是一个非常好的教学工具。要做好一个计算全息图，既要熟悉衍射光学、光全息学等物理知识，还要了解抽样理论、快速傅里叶变换、调制技术和计算机编程方面的知识。这些知识对于物理类和光电信息技术类专业的学生和研究人员都是不可缺少的。 1、实验目的: 1.通过设计制作一计算全息图、利用高分辨液晶空间光调制器(LCD)实时再现 该计算全息图、观察再现结果、并利用CCD 记录再现像等实验内容； 2.掌握计算全息图的编码原理，加深对光全息原理，光的干涉和衍射特性的 认识；训练使用空间滤波器、空间光调制器（LCD）、CCD图像采集等重要的现代光学实验装置进行数字光学实验的能力。 3.同时初步了解Matlab 语言在光学中的应用。 2、实验原理 本实验以经典的迂回相位型计算全息图设计制作过程为例，介绍计算全息的基本原理。一般说来，计算全息图的制作大致可分成下述五个步骤： 1.选择物体或波面，给初其数学描述或离散数据。 2.计算物波在全息图面上的光场分布。 3.把上述光场分布编码成全息图的透过率变化。 4.输出：光学缩版或微加工。 5.光学再现。
激光全息检测技术 1.激光全息检测技术概述 全息术或称全息照相（Holography ）的思想是英国科学家丹尼斯·伽柏（Dennis Gabor ）在1948年首先提出来的。由于他的发明和对全息技术发展的巨大作用，他于1971年被授予诺贝尔物理学奖。 全息术与普通照相术的区别是，普通照相术只记录物体表面光波的振幅信息，而把相位信息丢掉了，这样只记录物体表面光波部分信息（二维信息）的照片无论从什么角度看都是一样的。而全息术是利用光的干涉和衍射原理，将物体发射的特定光波以干涉条纹的形式记录下来，在一定条件下使其再现，形成物体逼真的三维像。由于记录了物体的全部信息（振幅、相位、波长），因而成为全息术或全息照相。如图，比较了全息照相与普通照相的区别： 激光全息无损检验是全息干涉分析的一种应用，它可以用来监视一个复杂的物体在两种不同时刻里所发生的变形，不管物体表面是光洁还是粗糙，都可以观测到光学公差水平几分之一微米以下，由于它是利用全息技术再现原理，因此是无接触地进行三维立体观测。 同其他检测方法比较，激光全息检测的方法有如下优点： 1. 激光全息检测是一种干涉测量技术，干涉测量精度与激光波长同数量级，微小（微米数量级）的变形均能被检测出来，检测灵敏度高； 2.由于激光的相干度很高，因此，可以检测大尺寸工件，只要激光能够充分照射到这个工件表面，都能一次检测完成； 3.对被检对象没有特殊要求，可以检测任何材料和粗糙表面； 4.可对缺陷进行定量分析，根据干涉条纹的数量和分布确定缺陷的大小、部位、深度。 5.非接触测量、直观、检测结果便于保存。 但是，物体内部缺陷的检测灵敏度，取决于物体内部的缺陷在外力作用下能否造成物体表面的相应变形。如果物体内部缺陷过深或过于微小，那么激光全息照相这种检测方法就无能为力了。对于叠层胶接结构来说，检测其脱粘缺陷的灵敏度取决于脱粘面积和深度比值，在近表面的脱粘缺陷面积，即使很小也能检测出来，而对于埋藏的较深的脱粘缺陷，只有在脱粘面积相当大时才能够被检测出来。另外，激光全息检测目前多在暗室中进行，并需要采用严格的隔震措施，因此不利于现场检测。 综上，激光全息检测具有如下缺点： 1.对内部缺陷的检测灵敏度较低：灵敏度取决于内部缺陷在外力作用下所造成的物体表面的变形大小。 2.对工作环境要求较高：暗室中进行，严格的隔振措施。 图1：全息照相与普通照相的区别
全息投影技术分类_发展及应用 在科技快速发展的今天，人们对视觉要求越来越高，由此能实现裸眼立体3D 显示的全息投影技术的应用也是越来越多，在给人们带来新鲜有趣的视觉体验的同时，也为众多商家提供新的宣传营销方式，打开市场新大门。 全息投影技术在展览展示方式，采用全息投影技术的全息成像柜可以使立体影像不借助任何屏幕或介质而直接悬浮在设备外的自由空间，任意角度看都是三维影像展现。产品种类多样分有全息展示柜、180度全息展示柜、270度全息展示柜、360度全息展示柜、全息金字塔、大中小型全息金字塔定制、全息投影设备、3D投影成像设备、全息玻璃柜等，可根据用户使用需求使用场地进行定制。未来全息投影技术市场发展潜力将是无可估量的。 一、什么是全息投影全息投影技术是近些年来流行的一种高科技技术，它是采用一种国外进口的全息膜配合投影再加以影像内容来展示产品的一种推广手段。它提供了神奇的全息影像，可以在玻璃上或亚克力材料上成像。这种全新的互动展示技术将装饰性和实用性融为一体，在没有图像时完全透明，给使用者以全新的互动感受，成为当今一种最时尚的产品展示和市场推广手段。全息投影设备包括：全息投影仪，全息投影幕，全息投影膜，全息投影内容制作等。航天科工数字展示事业部提供3D全息投影成像系统项目策划、3D全息投影成像展示内容制作、 二、全息技术的原理全息投影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。 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
《光信息存储》期末论文题目全息投影技术的发展及应用前景班级光信1102班 姓名张林君 学号 20112830 完成日期 2013/12/12 成绩
全息投影技术的发展及应用前景 摘要：全息技术最早于1948年由斯盖伯（Dennis Gabor ）提出，经过研究发展，2003年首次成功应用于全息投影技术中。全息投影技术应时代而来，被广泛的应用于社会的各个方面，它对传统舞台声光电技术的颠覆，及其带给人们的虚实结合的梦幻立体感受，犹如 LED 显示屏在舞台的广泛应用一样，其也必将成为未来几年舞台的“新宠儿”，也具有划时代的意义。 关键词：全息投影发展史应用前景 一、全息技术的发展历史 全息影像是就是实现真实的三维图像的记录和再现，用户不需要佩戴带立体眼镜或其他任何的辅助设备，就可以在不同的角度裸眼观看影像。 1947年，匈牙利人丹尼斯盖博(Dennis Gabor)在研究电子显微镜的过程中，提出了全息摄影术(Holography)这样一种全新的成像概念。由于全息摄影术的发明，丹尼斯盖博在1971年获得了诺贝尔奖。 1962年，美国人雷斯和阿帕特尼克斯在基本全息术的基础上，将通信行业中“侧视雷达”理论应用在全息术上，发明了离轴全息技术，带动全息技术进入了全新的发展阶段。这一技术采用离轴光记录全息图像，然后利用离轴再现光得到三个空间相互分离的衍射分量，可以清晰的观察到所需的图像，有效克服了图成像质量差的问题。
1969年，本顿发明了彩虹全息术，能在白炽灯光下观察到明亮的立体成像。其基本特征是，在适当的位置加入一个一定宽度的狭缝，限制再现光波以降低像的色模糊，根据人眼水平排列的特性，牺牲垂直方向物体信息，保留水平方向物体信息，从而降低对光源的要求。 20世纪60年代末期，古德曼和劳伦斯等人提出了新的全息概念——数字全息技术，开创了精确全息技术的时代。到了90年代，随着高分辨率CCD的出现，人们开始用CCD等光敏电子元件代替传统的感光胶片或新型光敏等介质记录全息图，并用数字方式通过电脑模拟光学衍射来呈现影像，使得全息图的记录和再现真正实现了数字化。 2001年德国国家实验室首创研发了全息膜技术，使三维图像的再现成为可能。经过7年的发展，全息膜已经从第一代的1英寸栅格状网眼hoe全息单元升级到了如今的第四代0.2毫米97%透光度HoloPro全息膜。依靠这薄薄的透明膜，无论是T形台上的流光溢彩，还是舞台上虚幻影像，都可实现。全息膜的价格自然不菲，据介绍，透光率为70%的全息膜市场价都达到1800-2200元/平米。 360度幻影成像是全息投影目前最具魔幻效果的技术，由丹麦公司ViZoo在2006年研发出来。他们用全息膜搭建了一个倒金字塔形的三角漏斗几何模型，由四台投影机投射的视频图像，在漏斗里经过一系列的光学衍射后汇合成为全息图像，看起来就像有实物漂浮在空中。这一系统还可以配加触摸屏，现场观众可通过各种手势和动作，操纵3D产品模型进行旋转，或部件分解。这样，观众就能深入地了解展示的产品性能。因此，这个全息显示系统一经面世，就迅速成为
浅谈全息技术的发展及前景 摘要从全息思想的提出至今已经有半个多世纪的历史。期间，全息技术的发展取得了很大的成就。梳理一下全息技术的发展以及当今的研究和应用现状，有助于我们深入了解全息技术对生产、生活的重要影响以及其今后的发展方向。 关键词全息防伪存储全息透镜 Abstract The proposal from the hologram has been half a century since. During the development of holographic technology has made great achievements. Comb the development of holography and the current status of research and application, holographic technology will help us understand the production, the important influence of life and its future development. Key words Holography Anti-fake Storage Holographic lens
1、引言 全息技术一门正在蓬勃发展的光学分支，主要运用了光学原理，是一种不用透镜，而用相干光干涉得到物体全部信息的二部成像技术。如果说全息技术在照相方面的应用与普通照相技术的最大区别，那就是全息技术能够利用激光的相干性原理，将物体对光的振幅和相位反射（或透射）同时记录在感光板上，也就是把物体反射光的所有信息全部记录下来，并能够再现出立体的三维图像。也就是全息技术所记录不是图像，二是光波。全息技术近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中，特别是在现代测试、生物工程、医学、艺术、商业、保安及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。随着全息技术的快速发展，全息技术的产品正越来越多地走向市场、应用于现代生活中。 2、全息技术的发展简介 全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯·伽伯(Dennis Gabor)为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得了诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。直到十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂·利斯与朱里斯·尤佩尼克拍成了第一张全息相片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。 全息术的发展大约可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等4个阶段。 同轴全息术是伽伯当时采用的技术，这一阶段主要是在1960年激光器出现以前。这种技术获得的物体的再现像与照明光混在一起，不易观察。 1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、泽尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第1张全息图。从那时起至20世纪5O年代末期，全息图都是用汞灯作为光源，而且是参考光与物光共轴的共轴全息即同轴全息图。它与4-1级衍射波是分不开的，这是全息术的萌芽时期。这个时期全息图存在2个严重问题，一个是再现的原始像与共轭像分不开；另一个是光源的相干性太差，因此在这10多年中，全息术进展缓慢。 离轴全息术是在激光器出现以后产生的用激光记录激光再现的全息术，其特点是获得的物体重现像与照明光分离，易于观察。 1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源。1962年，美国科学家利思(Leith)和乌帕特尼·克斯(Upatnieks)将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了离轴全息术，就是用离轴的参考光与物光干涉形成全息图，再利用离轴的参考光照射全息图，使全息图产生3个在空间互相分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。这样，同轴全息图两大难题宣告解决，产生了激光记录、激光再现的全息图。从而使全息术在沉睡了十几年之后得到了新生并进入了一个极为活跃的阶段。此后，又相继出现了多种全息方法，如大景深全息照相法、激光记录与激光再现的彩色全息照相法等。 白光再现全息术是用激光记录，白光照明再现的全息图制作技术，它在一定的条件下赋予全息图以鲜艳的色彩，这是目前应用最广的全息术。 由于激光再现的全息图失去了色调信息，科学家们开始致力于研究第3代全息图。一个叫班顿的人发现了用激光记录，使用白光还原影像的方法，从而使这项技术逐渐走向实用阶段。美国《国家地理杂志》第1次使用白色光全息片贴在封面时，销售量由1000万份增加到再版后的1600万份。这一技术后来由美国传到欧洲和其它国家，激光全息摄影技术也随之风靡全世界。常见的有反射全息术、像全息术、彩虹全息术和合成全息术等。 白光全息术是利用白光制作全息图，用激光或白光照明观察再现，这是全息术的最高阶段，至今虽有不少人做了一些初步工作，但尚未有突破性进展。激光的高度相干性，要求全息拍摄过程中各个元件、光源和记录介质的相对位置严格保持不变。这也给全息技术的实际使用
全息技术在显示领域的应用与发展前景 摘要：全息显示技术突破了传统声、光、电局限，将美轮美奂的画面带到观众面前，给人一种虚拟与现实并存的双重世界感觉。本文将从全息显示的理论基础、现代显示技术的全息应用以及全息显示的发展潜力与趋势三个方面来探讨全息显示。未来全息显示技术市场发展潜力将是无可估量的。 关键词：全息技术3D投影全息照相全息印刷 Holographic T echnology in the Application of the Display and Development Prospects Abstract：Holographic display technology breaks through the traditional limitations of sound, light, electricity,and will bring magnificent picture to the audience, give us a kind of virtual reality coexist with the double world feel. This text will discuss holographic display from three aspects that the holographic display theory basis, modern display technology of holographic application and holographic display development potential and trend in this show. The development potential of future holographic technology market will be invaluable. Keywords：Holographic 3D projection hologram Holographic Printing 引言： 全息技术其实就是实现真实的三维图像的记录和再现。记录的难题早在1947 年就被攻克。伦敦大学帝国理工学院的丹尼斯?伽伯博士发明了全息立体摄像，并因此获得1971年的诺贝尔物理学奖。一般的三维图只是在二维的平面上通过构图及色彩明暗变化实现人眼的三维感觉，而全息立体摄影产生的全息图则包含了被记录物体的尺寸、形状、亮度和对比度等信息，能提供“视差”。观察者可以通过前后、左右和上下移动来观察图像的不同形象——如同有个真实的物体在那里一样。 经过近十几年的发展，全息技术在实际中的应用已相当广泛。目前，计算全息的主要应用范围是：二维和三维物体像的显示；此外，在安全方面也有独特的优点。随着大容量、高速度计算机的不断出现，以及激光扫描器、电子束、粒子束等成像技术的发展，计算全息必将显示更大的优越性，展宽更多的应用领域。全息技术的产品正越来越多地走向市场，而且这种新技术正以极大的魅力吸引着众多的科技人员致力研究, 其发展前景无限美好。