全息投影（再現(xiàn)物體真實(shí)三維圖像的技術(shù)）
次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-17
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全息投影
再現(xiàn)物體真實(shí)三維圖像的技術(shù)
全息投影技術(shù)（front-projected holographic display）屬于3D技術(shù)的一種，原指利用干涉原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的技術(shù)。而后隨著科幻電影與商業(yè)宣傳的引導(dǎo)，全息投影的概念逐漸延伸到舞臺(tái)表演、展覽展示等商用活動(dòng)中。但我們平時(shí)所了解到的全息往往并非嚴(yán)格意義上的全息投影，而是使用珮珀?duì)柣孟?、邊緣消隱等方法實(shí)現(xiàn)3D效果的一種類全息投影技術(shù)。
基本信息
| 中文名 | 全息投影 |
| 外文名 | Holographic Projection |
| 別名 | 虛擬成像技術(shù) |
| 應(yīng)用 | 顯示、無(wú)損探傷、全息干涉計(jì)量等 |
| 原理 | 干涉和衍射原理 |
| 特點(diǎn) | 具有真實(shí)的視覺效應(yīng) |
| 本質(zhì) | 全息攝影技術(shù)的逆向展示 |
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歷史發(fā)展
全息投影
第一張實(shí)際記錄了三維物體的光學(xué)全息投影照片是在1962年由蘇聯(lián)科學(xué)家尤里·丹尼蘇克拍攝的。與此同時(shí)，美國(guó)密歇根大學(xué)雷達(dá)實(shí)驗(yàn)室的工作人員艾米特·利思和尤里斯·烏帕特尼克斯也發(fā)明了同樣的技術(shù)。尼古拉斯·菲利普斯改進(jìn)了光化學(xué)加工技術(shù)，以生產(chǎn)高質(zhì)量的全息投影圖片。
全息投影可以分為如下若干類。透射全息投影，如利思和烏帕特尼克斯所發(fā)明的技術(shù)，這種技術(shù)通過(guò)向全息投影膠片照射激光，然后從另一個(gè)方向來(lái)觀察重建的圖像。后來(lái)經(jīng)過(guò)改進(jìn)，彩虹全息投影可以使用白色光來(lái)照明，以觀察重建的圖像。彩虹全息投影廣泛的應(yīng)用于諸如信用卡安全防偽和產(chǎn)品包裝等領(lǐng)域。這些種類的彩虹全息投影通常在一個(gè)塑料膠片形成了表面浮雕圖案，然后通過(guò)在背面鍍上鋁膜使光線透過(guò)膠片以重建圖像。另一種常見的全息投影技術(shù)稱為反射全息投影，或稱為丹尼蘇克全息投影。這種技術(shù)可以通過(guò)使用白色光源從和觀察者相同的方向來(lái)照射膠片，通過(guò)反射來(lái)重建彩色的圖像，以重建圖像。鏡面全息投影是一種通過(guò)控制鏡面在二維表面上的運(yùn)動(dòng)來(lái)制造三維圖像的相關(guān)技術(shù)。它通過(guò)控制反射光線或者折射光線來(lái)構(gòu)造全息圖像，而蓋伯的全息投影是通過(guò)衍射光來(lái)重建波前的。
技術(shù)原理
全息投影技術(shù)（front-projected 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(shí)的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(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(guò)程：被攝物體在激光輻照下形成漫射式的物光束；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(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)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(lái)。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過(guò)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(guò)程：全息圖猶如一個(gè)復(fù)雜的光柵，在相干激光照射下，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(gè)象，即原始象（又稱初始象）和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個(gè)圖像，通過(guò)多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來(lái)。
延伸分類
全息技術(shù)可細(xì)分為光全息技術(shù)、數(shù)字全息技術(shù)、計(jì)算全息技術(shù)、微波全息技術(shù)、反射全息技術(shù)、聲全息技術(shù)等等。應(yīng)用在顯示、測(cè)量、加密、識(shí)別等各個(gè)領(lǐng)域，我們常見的傳統(tǒng)全息技術(shù)即為光全息技術(shù)。
特點(diǎn)
1.立體像
2.全息圖的任何局部都能再現(xiàn)原物的基本形狀，物體上任意點(diǎn)散射的球面波可抵達(dá)全息干板的每個(gè)點(diǎn)或每個(gè)局部，與參考光相干涉形成基元全息圖，也就是全息圖的每點(diǎn)或局部都記錄著來(lái)自所有物點(diǎn)的散射光。因此，物體全息圖每一局部都可以再現(xiàn)出記錄時(shí)所有照射到該點(diǎn)局部的物點(diǎn)，形成物體的像，也就是破損后部分全息圖仍能再現(xiàn)物體的像。
3.作為光波信息的記錄者，有無(wú)全息圖是判斷我們所接觸的3D技術(shù)是否為全息技術(shù)的重要標(biāo)準(zhǔn)。
3D技術(shù)
當(dāng)前已實(shí)現(xiàn)的3D技術(shù)（并非全息）主要為以下幾種：
空氣投影和交互技術(shù)：在美國(guó)麻省一位叫ChadDyne的29歲理工研究生發(fā)明了一種空氣投影和交互技術(shù)，這是顯示技術(shù)上的一個(gè)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)來(lái)源海市蜃樓的原理，將圖像投射在水蒸氣液化形成的小水珠上，由于分子震動(dòng)不均衡，可以形成層次和立體感很強(qiáng)的圖像。
激光束投射實(shí)體的3D影像：這種技術(shù)是利用氮?dú)夂脱鯕庠诳諝庵猩㈤_時(shí)，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(gè)短暫的3D圖像。這種方法主要是不斷在空氣中進(jìn)行小型爆破來(lái)實(shí)現(xiàn)的
邊緣消隱技術(shù)：我們?cè)诖和?、演唱?huì)、舞臺(tái)上看到的“全息”技術(shù)基本就是此類技術(shù)，將畫面投射到「全息」膜上或者反射到「全息」膜上，再利用暗場(chǎng)來(lái)隱藏起全息膜，從而形成圖像懸浮在空中的效果。
誤區(qū)
全息的概念在國(guó)內(nèi)擁有良好的群眾基礎(chǔ)；科幻電影里看見漂浮在空氣中的顯示器，常被大家稱為「全息顯示」；既然「全息」的群眾基礎(chǔ)這么好，很多商家在宣傳透明顯示和3D顯示相關(guān)技術(shù)的時(shí)候都會(huì)加一個(gè)「全息」的藝名，例如阿里巴巴上賣的投影「全息」膜；例如科技展廳內(nèi)常見的金字塔「全息」展示柜，甚至如微軟的HoloLens也只是雙目立體虛像顯示，而非「全息」顯示器（雖然有光波導(dǎo)和光柵部件），因此導(dǎo)致國(guó)內(nèi)對(duì)「全息」的認(rèn)知有著普遍的誤解。而事實(shí)上當(dāng)我們需要判斷看見的「全息」投影是否是真正的全息時(shí)，只需知道有無(wú)全息圖即可。
參考資料
[1]
裸眼3D全息投影2019-02-15T15:07:46+08:00[引用日期2022-06-15 18:51:08]
[2]
VR黑科技：虛擬主持首次亮相大會(huì) 借助“5G+全息”技術(shù) 信息傳播打破時(shí)空限制2020-10-20T09:22:03+08:00[引用日期2022-06-15 18:55:55]
[3]
裸眼3D全息投影2019-02-15T15:07:46+08:00[引用日期2022-06-23 16:44:25]
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