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3d全息影像技术

2012年06月12日 综合技术, 资源分享 暂无评论 阅读 2,526 次

以下是百度百科的介绍:

3D全息影像技术简介

全息显示技术的问世给真正的立体三维电视带来了希望之光。全息电视与立体电视相比,其优越之处不仅仅在于立体三维图像更接近于物体自身,而且还要从人眼对物体深度感在生理上的心理暗示来加以考虑。

全息显示的基本机理

全息学(Holography)自20世纪60年代激光器问世后得到了迅速的发展。其基本机理是利用光波干涉法同时记录物光波的振幅与相位。由于全息再现象光波保留了原有物光波的全部振幅与相位的信息,故再现象与原物有着

 

3d电影(4张)

完全相同的三维特性。换句话说,人们观看全息像时会得到与观看原物时完全相同的视觉效果,其中包括各种位置视差,这即是全息三维显示的理论依据。从这种意义上来说,全息才是真正的三维图像,而上述的各种由体视对合成的图像充其量仅是准三维图像(并无垂直视差的感觉)。20世纪80年代后,激光全息技术的迅速发展,成为一种异军突起的高新技术产业。在激光全息技术中,全息显示技术由于更接近于人们的日常生活而倍受关注。它不仅可制出惟妙惟肖的立体三维图片美化人们的生活,还可将其用于证券、商品防伪、商品广告、促销、艺术图片、展览、图书插图与美术装潢、包装、室内装潢、医学、刑侦、物证照相与鉴别、建筑三维成像、科研、教学、信息交流、人像三维摄影及三维立体影视等众多领域,近年来还发展成为宽幅全息包装材料而得到了广泛的应用。由于白光再现全息技术可在白昼自然环境中或在普通白光照射条件下观看物体的三维图像,一直研究全息技术的最新发展及运用,期待自身的努力使得全息显示技术得到了迅速的发展。

全息技术的发展史

人类之所以能感受到立体感,是由于人类的双眼观察物体时横向的,且观察角度略有差异,图像经视并排,两眼之间有6厘米左右的间隔,神经中枢的融合反射及视觉心理反应便产生了三维立体感。根据这个原理,可以将3D显示技术分为两种:一种是利用人眼的视差特性产生立体感;另一种则是在空间显示真实的3D立体影像,如基于全息影像技术的立体成像。全息影像是真正的三维立体影像,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。全息术的成像利用了光的干涉原理,以条文形式记录物体发射的特定光波,并在特殊条件下使其重现,形成逼真的三维图像,这幅图像记录了物体的振幅、相位、亮度、外形分布等信息,所以称之为全息术,意为包含了全部信息。但在当时的条件下,全息图像的成像质量很差,只是采用水银灯记录全息信息,但由于水银灯的性能太差,无法分离同轴全息衍射波,因此大量的科学家花费了十年的时间却没有使这一技术有很大进展。

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,有效克服了全息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。彩虹全息术的发明,带动全息术进入了第三个发展阶段。 传统全息技术采用卤化银等材料制成感光胶片,完成全息图像信。

定影等后期处理,整个制作过程非常繁息的记录,由于需要进行显影、琐。而现代的全息技术材质采用新型光敏介质,如光导热塑料、光折变晶体、光致聚合物等,不仅可以省去传统技术中的后期处理步骤,而且信息的容量和衍射率都比传统材料较高。

然而,采用感光胶片或新型光敏介质,都需要通过光波衍射重现记录的波前信息,肉眼直接观察再现结果,这样难以定量分析图像的精确度,无法形成精确的全息影像。

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。

数字全息技术的成像原理是,首先通过 CCD 等器件接收参考光和物光的干涉条纹场,由图像采集卡将其传入电脑记录数字全息图;然后利用菲涅尔衍射原理在电脑中模拟光学衍射过程,实现全息图的数字再现;最后利用数字图像基本原理再现的全息图进行进一步处理,去除数字干扰,得到清晰的全息图像。

数字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。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。同时,其可以进行通过电脑对数字图像进行定量分析,通过计算得到图像的强度和相位分布,并且模拟多个全息图的叠加等操作。

主要的全息显示

透射式全息显示图像

透射式全息显示图像属于一种最基本的全息显示图像。记录时利用相干光照射物体,物体表面的反射光和散射光到达记录干板后形成物光波;同时引入另一束参考光波(平面光波或球面光波)照射记录干板。对记录干板曝光后便可获得干涉图形,即全息显示图像。再现时,利用与参考光波相同的光波照射记录干板,人眼在透射光中观看全息板,便可在板后原物处观看到与原物完全相同的再现像,此时该像属于虚像。假如利用与参考光波的共轭光波相同的光波照射记录干板,即从记录干板右方射向记录干板而会聚一点的球面光波,则经记录干板衍射后会聚而形成原物的实像。

透射式全息显示图像清晰逼真,景深较大(仅受光波相干长度的限制),观看效果颇佳。但为确保光的相干性,需用激光记录与再现。采用激光也会带来其特有的散斑效应的弊病,即再现像面上附有微小而随机分布的颗粒状结构。

反射式全息显示图像

为克服透射式全息显示图像无法利用普通白光(非相干光)再现的缺陷,人们又发展了反射式全息显示图像。将物体置于全息板的右侧,相干点光源从左方照射全息板。将直接照射至全息板平面上的光作为参考光;而将透过全息板(未经处理过的全息板是透明的)的光射向物体,再由物体反射回全息板的光作为物光,两束光干涉后便形成全息显示图像。由于记录时物光与参考光分别从全息板两侧入射,故全息板上的干涉条纹层大致与全息板平面平行。再现时,利用光源从左方照射全息板,全息板中的各条纹层宛如镜面一样对再现光产生出反射,在反射光中观看全息板便可在原物处观看到再现的图像。

制作反射式全息显示图像时,通常采用较普通透射式全息显示图像更厚的记录介质(厚约15μm的感光乳胶层)。因干涉条纹层基本上与全息板平面平行,介质层内形成多层干涉条纹层,即反射层,故全息板的衍射相当于三维光栅的衍射,必须满足布拉格(Bragg)衍射条件,即仅有某些具有特定波长及角度的光才能形成极大的衍射角。由于具有这种选择性,反射式全息显示图象便可用普通白光扩展光源再现。这是其一大优点,同时亦消除了激光的散斑效应。近年来,该类全息显示图像已广泛应用于小型装饰物的三维显示,并已实现商品化,市面上将其称为“激光宝石”。反射式全息显示图象还可用作壁挂式显示,但制作屏幕较大的反射式全息显示图像技术难度较大;另一缺陷是其景深不太大,距记录介质平面较远处的图像有点模糊不清。

像面式全息显示图像

根据全息学的理论,对于普通透射式全息显示图像而言,当再现光波长与记录时的光波长不同,或再现光源为非理想点光源而有一定的空间扩展时,再现像点将会发生弥散而变得模糊,由上述两种因素造成的像点模糊量皆与象点和全息板的距离成正比。因此,假如记录时让物点落在全息板上或很靠近于全息板,则用普通白光扩展光源再现时,像点的模糊量仍小至可接受的程度。因实际物体难以直接“嵌入”全息板,故人们采用将物体通过透镜成像于全息板的附近,同时引入参考光波与其干涉的办法来记录全息显示图像,这样记录的全息显示图像称为像面全息显示图像,它可用普通白光扩展光源再现。显然,这种全息显示图像的景深也是有限的,距全息板平面愈远的像点愈模糊不清。

彩虹式全息显示图象

20世纪70年代末,一种新型全息显示图像即彩虹式全息显示图像(Rainbow Hologram)问世,它可采用白光再现,图像清晰明亮,尤其适用于立体三维显示,倍受人们的重视。彩虹式全息显示图像是采用激光记录全息显示图像,用白光照射再现单色图像的一种全息显示技术。其基本特点是在记录系统中适当的位置加入一个狭缝,其作用是限制再现光波,以降低图像的色模糊,从而实现白光再现单色图像。有人曾系统地分析过彩虹式全息显示图像的成像过程。其基本记录方式以一步法为例,物体通过透镜成像于全息板附近,同时光路中设置一个狭缝来限制成像光的孔径。利用白光点光源以共轭方式照射全息板,便会同时再现物像与缝隙的实像。由于全息显示图像的基本作用相当于光栅,在白光照射下具有色散的作用,故不同颜色的狭缝像分布于不同的方位。当人眼从缝隙像左方观看全息板时,通过不同颜色的缝隙像便可观看到该种颜色的物像。当人眼上下移动时,物象会产生出宛如彩虹一样的颜色变化,这也是此种全息显示图像名称的由来。

彩虹式全息显示图像技术的问世给全息显示注入了新的活力,众多研究者对其进行了不断的改进与发展,并在众多领域得到了应用。如将记录时的单缝变为多缝,可使同一角度观看的再现像具有与实物一样的彩色,或对黑白图像进行假彩色编码。因人们对色彩的分辨能力远远超过对灰度级的分辨能力,此种假彩色化法可极大提高对图像的判读能力。近年来还提出并实现了新型的双孔径彩虹式全息显示图像和大角度环形孔径彩虹式全息显示图像。前一种可在普通白光扩展光源下,将再现象的分辨率大大提高,并能由一体视对平面图像合成无需配戴眼镜观看的立体三维图像。后一种则将单缝孔径变为大直径的环形孔径,从而可实现360°环视的再现像,即在白光照射下,可绕全息板转一周以观看物体所有侧面的再现像。

合成式全息显示图像

合成式全息显示图像是指将一系列由普通拍摄物体的二维底片借助全息方法记录在一块全息软片(或干板)上,再现时实现原物体的准立体三维显示的一种技术。实现再现物体360°环视像的另一种有效方法便是合成式全息显示图像。它可制成圆筒式,亦可制成平面式。这里以旋转物体为例说明合成式全息显示图像的制作技术。显然,假若将物体变为实际场景,则可制作立体电视;假若将转动物体变为一系列连续变化的二维图片,则可制成活动的动画。

这种合成式全息显示图像实际上是彩虹式全息显示图像与合成技术的有机结合。利用这种方法在平面全息板上再现环视或立体活动图像,是极其诱人的。其缺陷是记录过程较为复杂,但随着计算机技术的发展与普及,这一缺陷已不再成为严重的问题。近年来,研制出一套由计算机控制的合成式全息显示图像自动记录系统,并成功地由它制出像质颇佳的360°环视合成式全息显示图像。

在合成式全息显示技术中,有一种可显示被拍摄物体动态过程的角度多路合成式全息显示技术,它是一种电影拍摄与全息拍摄完美结合的技术。它使用电影摄影机进行第一步记录,再在激光照射下用“全自动合成全息拍摄系统”将记录的二维电影片制成全息显示图像,它是一种实现了白光记录和白光再现被记录物动态过程的高层次全息显示技术。纵向多路合成的全息显示图像,由于采用了不同角度的视像进行合成,故称为角度多路合成式全息显示图像。它是一项集电影特技摄影、激光全息、光机电一体化、微机控制及纳米感光材料等高新技术于一体的最新技术。还有另一类纵向多路合成的全息显示图像,它是由对客体不同深度的一系列平面层拍摄的底片合成的。如医学中用X射线断层摄影(CT)或超声波断层摄影,可得到垂直于人体轴线方向的一系列平面图片。利用全息显示技术将其按原顺序、原间隔制成合成式全息显示图象,再现时则可观看到一系列纵向平行排列的透明平面图像。当这些像的纵向间隔小到一定程度时,观看者便如同观看原物的透明立体三维图像一样。纵向多路合成的全息图像亦可利用计算机技术进行制作。

角度多路合成式全息显示技术具有发展前景的潜力。它可将计算机图像信息处理、光学图像信息处理、纳米感光化学信息处理、影视技术多年来积累的视觉心理学及生理学深度感等方面的经验融合一体,对采集的图像信息进行处理,从而获得优质的三维空间立体影像。观看这种角度多路合成式全息显示立体影象时,无需配戴眼镜等附加装置。它是目前记录并显示伴有活动图象的三维立体影像的最佳方法。随着液晶显示技术及纳米级实时记录介质材料的研制开发,角度多路合成式全息显示技术将会发展成为新一代具有可持续发展的科研项目及值得巨大投入的研究课题。

模压式全息显示图像

上述各种全息显示图像的共同缺陷是复制较为烦琐,通常需采用激光源及光学器件,而且每复制一次皆需曝光、显影和定影等过程。为解决这一问题,20世纪80年代开发出一种可象印书一样大批量快速复制的模压式全息显示图像。其制作工艺过程可分为如下三步:

记录原版全息显示图像,这种全息显示图像的记录过程类似于彩虹式全息显示图像,但它属于浮雕型,即与光强分布相应的干涉条纹已转变为凹凸型沟槽状分布;

制作金属压模,即由原版全息显示图像经电镀和铸模等工序转为金属模板;

压印复制,通常是在透明塑料片上利用金属模板进行热压以得到复制的全息显示图像。这种模压式全息显示图像既可制成透射式,亦可将其表面镀以高反射率金属膜,使其变成反射式。模压复制技术涉及到光刻胶母版制作、电铸及全息模压技术,是全息显示技术中难度最大的一种技术,它属于高层次的全息显示技术。

模压式全息显示图像的最大优点是可大批量生产。一个优质的模板可连续压印一百万次以上,故全息显示图像的成本大为降低。这种全息显示图像的制作现已成为一个颇具规模的产业,其产品广泛应用于防伪商标、各种证卡及艺术性显示等。常见的各种防伪标志便是一种反射式模压彩虹全息显示图像,从不同的角度观看时,其色彩会发生一些变化。拟将合成式全息显示技术与模压技术有机结合一起,制成一种可360°环视或动画式模压全息显示图像。

计算机全息显示图像

最后简单介绍一下近年来发展颇为迅速的计算机全息显示图像(ComputerGenerated Hologram),简称为CGH。既然全息显示图像属于一种干涉图样,假如能利用计算机直接产生出这种图样,则无需再采用光学设备实地记录了。这种方法既可完全节省光源及要求相当精密的光路设置,又能模拟实际上并不存在的各种物体,故具有明显的简易性与灵活性。

计算机全息显示图像目前已在图像处理和干涉计量等领域内获得了广泛的应用。它同样亦可应用于立体三维图像显示,仅是成像质量仍需作进一步的改进。值得指出的是将光学与电子学技术有机结合一起,发挥其各自的优势,将是实现立体三维显示的一种有效途径。

3D全息影像技术产品

随着人们逐渐不满足普通的 3D 立体成像带来的视觉效果,以及更多的数字全息技术和成像介质的研究成果的出现,出现了一批利用数字全息技术的产品,并在各行业得到了广泛应用。

1.360全息幻影成像系统

360全息成像,是由透明材料制成的四面锥体。当观众的视线透过椎体的一个面时,通过表面镜射和反射,能够从椎体内的空间里看到自由飘浮的影像。

这套系统由柜体、射灯、分光镜、视频播放器等组成,利用分光镜成像原理,对产品实拍三维建模后将产品影像或三维模型叠加进场景中,不需任何辅助设备即可观看三维画面。这一产品主要用于展示细节丰富的物品,如汽车、珠宝、人物等。

2.全息投影

全息投影是近期非常流行的技术,它采用全息膜配合投影展示产品,提供了丰富的全息影像,可以在玻璃、亚克力等材质上成像,将装饰性、实用性融为一体,成为现在一种前沿的市场推广手段。 2008 年美国 CNN 电视台首次在总统大选的报道中应用了全息投影技术,动用了 35 部高清摄像机,从各角度同时对主持人进行拍摄,拍摄的图像数据传输到 20 台电脑中进行合成处理,最终通过高清投影仪实现全息人像的真实再现。

全息投影技术是通过在空气或特殊镜片上形成立体影像,是全息摄影术的你想发展,可以从任何角度观看全息影像的不同侧面。目前市摄影术的逆向展示,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。

3.雾幕立体成像系统雾幕立体成像,也被称为雾屏成像,通过镭射光借助空气中的微粒,在空气中成像,使用雾化设备产生人工喷雾墙,利用这层水雾墙代替传统的投影屏,结合空气动力学制造出能产生平面雾气的屏幕,再将投影仪投射喷雾墙上形成全息图像。

技术原理

 

3d全息影像技术(9张)

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。

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DNA的双螺旋结构的双共轭编码,它是把实与虚、正与负双共轭编码组织在一起的量子计算机。这可叫做“生物时空学”,这其中的“熵”,也类似“宏观的熵”,不但指混乱程度,也指一个范围。从“源于生活”来说,应该指。因此,所有的位置和时间都是范围。位置“熵”为面积“熵”,时间“熵”为热力学箭头“熵”,其次,类似N数量子元和N数量子位的二元排列,与N数行和N数列的行列式或矩阵类似的二元排列,其中有一个不相同,是行列式或矩阵比N数量子元和N数量子位的二元排列少了一个量子位,这是否类似全息原理,N数量子元和N数量子位的二元排列是一个可积系统,它的任何动力学都可以用低一个量子位类似N数行和N数列的行列式或矩阵的场论来描述呢?数学上也许是可以证明或探究的。

1、反德西特空间,即为点、线、面内空间,是可积的。因为点、线、面内空间与点、线、面外空间交接处趋于“超零”或“零点能”零,到这里是一个可积系统,它的任何动力学都可以有一个低一维的场论来实现。也就是说,由于反德西特空间的对称性,点、线、面内空间场论中的对称性,要大于原来点、线、面外空间的洛仑兹对称性,这个比较大一些的对称群叫做共形对称群。当然这能通过改变反德西特空间内部的几何来消除这个对称性,从而使得等价的场论没有共形对称性,这可叫新共形共形。如果把马德西纳空间看作“点外空间”,一般“点外空间”或“点内空间”也可看作类似球体空间。反德西特空间,即“点内空间”是场论中的一种特殊的极限。“点内空间”的经典引力与量子涨落效应,其弦论的计算很复杂,计算只能在一个极限下作出。例如上面类似反德西特空间的宇宙质量轨道圆的暴涨速率,是光速的8.88倍,就是在一个极限下作出的。在这类极限下,“点内空间”过渡到一个新的时空,或叫做pp波背景。可精确地计算宇宙弦的多个态的谱,反映到对偶的场论中,我们可获得物质族质量谱计算中一些算子的反常标度指数。

2、这个技巧是,弦并不是由有限个球量子微单元组成的。要得到通常意义下的弦,必须取环量子弦论极限,在这个极限下,长度不趋于零,每条由线旋耦合成环量子的弦可分到微单元10的-33次方厘米,而使微单元的数目不是趋于无限大,从而使得弦本身对应的物理量如能量动量是有限的。在场论的算子构造中,如果要得到pp波背景下的弦态,我们恰好需要取这个极限。这样,微单元模型是一个普适的构造,也清楚了。在pp波这个特殊的背景之下,对应的场论描述也是一个可积系统。

技术优势

1、 再造出来的立体影像有利于保存珍贵的艺术品资料进行收藏。

2、 拍摄时每一点都记录在全息片的任何一点上,一旦照片损坏也关系不大。

3、 全息照片的景物立体感强,形象逼真,借助激光器可以在各种展览会上进行展示,会得到非常好的效果。

现今3D风盛行 也有一些伪3D电影 也就是前期不是采用的3D技术拍摄的 经过后期加工或者后期3D制作而成的伪3D影片 这样的3D呈现效果不是很好 如年初引进大片《创战纪》

技术应用

全息学的原理适用于各种形式的波动,如X射线、微波、声波、电子波等。只要这些波动在形成干涉花样时具有足够的相干性即可。光学全息术可望在立体电影、电视、展览、显微术、干涉度量学、投影光刻、军事侦察监视、水下探测、金属内部探测、保存珍贵的历史文物、艺术品、信息存储、遥感,研究和记录物理状态变化极快的瞬时现象、瞬时过程(如爆炸和燃烧)等各个方面获得广泛应用。

在生活中,也常常能看到全息摄影技术的运用。比如,在一些信用卡和纸币上,就有运用了俄国物理学家尤里·丹尼苏克在20世纪60年代发明的全彩全息图像技术制作出的聚酯软胶片上的“彩虹”全息图像。但这些全息图像更多只是作为一种复杂的印刷技术来实现防伪目的,它们的感光度低,色彩也不够逼真,远不到乱真的境界。研究人员还试着使用重铬酸盐胶作为感光乳剂,用来制作全息识别设备。在一些战斗机上配备有此种设备,它们可以使驾驶员将注意力集中在敌人身上。把一些珍贵的文物用这项技术拍摄下来,展出时可以真实地立体再现文物,供参观者欣赏,而原物妥善保存,防失窃,大型全息图既可展示轿车、卫星以及各种三维广告,亦可采用脉冲全息术再现人物肖像、结婚纪念照。小型全息图可以戴在颈项上形成美丽装饰,它可再现人们喜爱的动物,多彩的花朵与蝴蝶。迅猛发展的模压彩虹全息图,既可成为生动的卡通片、贺卡、立体邮票,也可以作为防伪标识出现在商标、证件卡、银行信用卡,甚至钞票上。装饰在书籍中的全息立体照片,以及礼品包装上闪耀的全息彩虹,使人们体会到21世纪印刷技术与包装技术的新飞跃。模压全息标识,由于它的三维层次感,并随观察角度而变化的彩虹效应,以及千变万化的防伪标记,再加上与其他高科技防伪手段的紧密结合,把新世纪的防伪技术推向了新的辉煌顶点。

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。我们知道,一般的雷达只能探测到目标方位、距离等,而全息照相则能给出目标的立体形象,这对于及时识别飞机、舰艇等有很大作用。因此,备受人们的重视。但是由于可见光在大气或水中传播时衰减很快,在不良的气候下甚至于无法进行工作。为克服这个困难发展出红外、微波及超声全息技术,即用相干的红外光、微波及超声波拍摄全息照片,然后用可见光再现物象,这种全息技术与普通全息技术的原理相同。技术的关键是寻找灵敏记录的介质及合适的再现方法。?

超声全息照相能再现潜伏于水下物体的三维图样,因此可用来进行水下侦察和监视。由于对可见光不透明的物体,往往对超声波透明,因此超声全息可用于水下的军事行动,也可用于医疗透视以及工业无损检测测等。

除用光波产生全息图外,已发展到可用计算机产生全息图。全息图用途很广,可作成各种薄膜型光学元件,如各种透镜、光栅、滤波器等,可在空间重叠,十分紧凑、轻巧,适合于宇宙飞行使用。使用全息图贮存资料,具有容量大、易提取、抗污损等优点。

全息照相的方法从光学领域推广到其他领域。如微波全息、声全息等得到很大发展,成功地应用在工业医疗等方面。地震波、电子波、X射线等方面的全息也正在深入研究中。全息图有极其广泛的应用。如用于研究火箭飞行的冲击波、飞机机翼蜂窝结构的无损检验等。现在不仅有激光全息,而且研究成功白光全息、彩虹全息,以及全景彩虹全息,使人们能看到景物的各个侧面。全息三维立体显示正在向全息彩色立体电视和电影的方向发展。

全息技术不仅在实际生活中正得到广泛应用,而且在上世纪兴起并快速发展的科幻文学中也有大量描写和应用,有兴趣的话可去看看。 可见全息技术在未来的发展前景将是十分光明的。

[编辑本段]技术历史 早在激光出现以前,1948年伽伯为了提高电子显微镜的分辨本领而提出了全息的概念,并开始全息照相的研究工作。1960年以后出现了激光,为全息照相提供了一个高亮度高度相干的光源,从此以后全息照相技术进入一个崭新的阶段。相继出现了多种全息的方法,不断开辟全息应用的新领域。伽伯也因全息照相的研究获得1971年的诺贝尔物理学奖金。

无论是全息摄影,还是最早的银版照相术,它们的奥秘都在对光的记录。所有的光都拥有三种属性,它们分别是光的明暗强弱、光的颜色以及光的方向。早期的银版照相和黑白照片只能记录下光的明暗变化,而彩色照片在此之外,还能通过记录光的波长变化,反应出它的颜色。全息摄影是惟一能同时捕捉到光的三种属性的一种摄影术,通过激光技术,它能记录下光射到物体上再折射出来的方向,逼真地再现物体在三维空间中的真实景象。

然而,一直到根特兄弟的作品问世之前,所谓的真实再现一直都不过是理论上的。或许是因为好的全息图像罕见而且难于生成,或许因为全息摄影的科学原理过于深奥,在全息摄影发明了半个世纪之后,它却仍然是一项充满了神秘色彩的技术。

在一些媒体对伊夫·根特及其兄弟成就的报道中,有人将他们描述为“惟一真正实现了全息摄影的再现自然功能的人”,还有人说,他们的作品就像摩尔斯所说那样,是“大自然的一部分”。这些评论可能有些言过其辞,因为实际上,全世界也有许多其他人在从事着全息摄影的研究,国际全息图像制造者联合会(International Hologram Manufacturers Association)就是一个聚集了全球全息摄影专家和爱好者的组织。但伊夫·根特毫无疑问是这些专家中的翘楚,在2001年冬季,这个联合会将“本年度最佳全息摄影作品”和“最新全息摄影技术”这两项最有分量的大奖颁发给了伊夫。

在随后的几年中,伊夫·根特就在自己简陋的实验室中自学相关的化学原理,并反复实践。菲力普的加入给了他很大帮助。后来,他们终于发明出名为“终极”(Ultimate)的感光乳剂。同其他的感光乳剂一样,“终极”的主要成分也是感光性极好的溴化银颗粒,但“终极”中的溴化银颗粒直径只有10纳米,是普通胶片上感光颗粒的1/10到1/100。正是这些微小的颗粒使“终极”能记录下细至纤毫的每一个细节,并在同一个感光层上同时记录下红、绿、蓝三色。

伊夫找到了被他称为“30年来所有人都在寻找的感光乳剂”,但他却还有很长的路要走。他做出了复制肖维岩洞壁画的整个方案,却因为找不到政府的权威人士而求告无门。他还建议为巴黎的迪斯尼乐园建立一个来访名人的全息摄影肖像馆,谈判却一拖再拖。所有见过他作品的人,都承认那是完美的全息图像,但法国的投资者过于谨慎,他们不仅要下金蛋的鹅,还要一群这样的鹅能够工业化、大规模下出金蛋,才肯从自己的口袋里掏钱。为了寻求投资人,根特兄弟及其父亲甚至想过要移民到魁北克。

最早的全息摄影作品转机出现在一位美国合伙人的加入之后。他所拥有的机器能将“终极”母版上的全息图像复制到杜邦公司制造的某种聚合体材料上。尽管这些图像还达不到“终极”胶片上的图像水准,但却远比从前的聚合体材料上的全息图像好多了。伴随着这种杜邦材料上的全息图像的大规模生产,使用“终极”胶片的工业化生产也是指日可待。[1]

其它相关

全息摄影

全息摄影是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的新型摄影技术。普通摄影是记录物体面上的光强分布,它不能记录物体反射光的位相信息,因而失去了立体感。全息摄影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。人眼直接去看这种感光的底片,只能看到像指纹一样的干涉条纹,但如果用激光去照射它,人眼透过底片就能看到原来被拍摄物体完全相同的三维立体像。一张全息摄影图片即使只剩下一小部分,依然可以重现全部景物。全息摄影可应用于工业上进行无损探伤,超声全息,全息显微镜,全息摄影存储器,全息电影和电视等许多方面。

全息摄影的拍摄要求

为了拍出一张满意的全息照片,拍摄系统必须具备以下要求:?

(1)光源必须是相干光源?

通过前面分析知道,全息照相是根据光的干涉原理,所以要求光源必须具有很好的相干性。激光的出现,为全息照相提供了一个理想的光源。这是因为激光具有很好的空间相干性和时间相干性,实验中采用He-Ne激光器,用其拍摄较小的漫散物体,可获得良好的全息图。

(2)全息照相系统要具有稳定性?

由于全息底片上记录的是干涉条纹,而且是又细又密的干涉条纹,所以在照相过程中极小的干扰都会引起干涉条纹的模糊,甚至使干涉条纹无法记录。比如,拍摄过程中若底片位移一个微米,则条纹就分辨不清,为此,要求全息实验台是防震的。全息台上的所有光学器件都用磁性材料牢固地吸在工作台面钢板上。另外,气流通过光路,声波干扰以及温度变化都会引起周围空气密度的变化,因此,在曝光时应该禁止大声喧哗,不能随意走动,保证整个实验室绝对安静,我们的经验是,各组都调好光路后,同学们离开实验台,稳定一分钟后,再在同一时间内爆光,得到较好的效果。?

(3)物光与参考光应满足?

物光和参考光的光程差应尽量小,两束光的光程相等最好,最多不能超过2cm,调光路时用细绳量好;两速光之间的夹角要在30°~60°之间,最好在45°左右,因为夹角小,干涉条纹就稀,这样对系统的稳定性和感光材料分辨率的要求较低;两束光的光强比要适当,一般要求在1∶1~1∶10之间都可以,光强比用硅光电池测出。

(4)使用高分辨率的全息底片?

因为全息照相底片上记录的是又细又密的干涉条纹,所以需要高分辨率的感光材料。普通照相用的感光底片由于银化物的颗粒较粗,每毫米只能记录50~100个条纹,天津感光胶片厂生产的I型全息干板,其分辨率可达每毫米3000条,能满足全息照相的要求。

(5)全息照片的冲洗过程?

冲洗过程也是很关键的,我们按照配方要求配药,配出显影液、停影液、定影液和漂白液,上述几种药方都要求用蒸馏水配制,但实验证明,用纯净的自来水配制,也获得成功。冲洗过程要在暗室进行,药液千万不能见光,保持在室温20℃左右进行冲洗,配制一次药液保管得当,

 

全息3D虚拟展示(6张)

可使用一个月左右。

应用

全息影像技术应用于媒体报道,商业橱窗展示,弘扬佛学等领域,充分发挥了立体影像显示的优势。而未来,全息影像技术将会在我们的生活中更为普及。

全息影像技术如何应用?

既然全息影像技术有诸多优势,那么它如何结合不同行业的特点发挥这项技术的优势呢?以下我们将介绍一些现有的全息影像应用案例,供大家参考。

投影应用:能穿越空间的全息影像技术

投影新应用:有趣的韩国3D舞蹈橱窗秀

投影技术应用:立体佛像空中悬浮旋转

上面均是将全息影像技术应用于媒体报道,商业橱窗展示,弘扬佛学等领域,充分发挥了立体影像显示的优势。而未来,全息影像技术将会在我们的生活中更为普及。

●未来的全息影像应用

这段视频是NTT DoCoMo公司拍摄的一段未来的生活的宣传片,借助于全息影像技术,理想的面对面互动式远程教学,视频会议等均可以实现。我们也将继续关注全息影像技术的发展。

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