全息投影（再現物體真實(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物體真實(shí)的三維圖像的技術(shù)。而后隨著(zhù)科幻電影與商業(yè)宣傳的引導，全息投影的概念逐漸延伸到舞臺表演、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格意義上的全息投影，而是使用珮珀爾幻像、邊緣消隱等方法實(shí)現3D效果的一種類(lèi)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) |
| 應用 | 顯示、無(wú)損探傷、全息干涉計量等 |
| 原理 | 干涉和衍射原理 |
| 特點(diǎn) | 具有真實(shí)的視覺(jué)效應 |
| 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)，美國密歇根大學(xué)雷達實(shí)驗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(lèi)。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(guān)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(guān)察重建的圖像。彩虹全息投影廣泛的應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(lèi)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(xiàn)透過(guò)膠片以重建圖像。另一種常見(jiàn)的全息投影技術(shù)稱(chēng)為反射全息投影，或稱(chēng)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(guān)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(xiàn)或者折射光線(xiàn)來(lái)構造全息圖像，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(chēng)虛擬成像技術(shù)，是利用干涉和衍射原理記錄并再現物體真實(shí)的三維圖像的記錄和再現的技術(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(lái)。記錄著(zhù)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(chēng)全息照片。
其第二步是利用衍射原理再現物體光波信息，這是成象過(guò)程：全息圖猶如一個(gè)復雜的光柵，在相干激光照射下，一張線(xiàn)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(chēng)初始象）和共軛象。再現的圖像立體感強，具有真實(shí)的視覺(jué)效應。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(lèi)
全息技術(shù)可細分為光全息技術(shù)、數字全息技術(shù)、計算全息技術(shù)、微波全息技術(shù)、反射全息技術(shù)、聲全息技術(shù)等等。應用在顯示、測量、加密、識別等各個(gè)領(lǐng)域，我們常見(jiàn)的傳統全息技術(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原物的基本形狀，物體上任意點(diǎn)散射的球面波可抵達全息干板的每個(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(zhù)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)的重要標準。
3D技術(shù)
當前已實(shí)現的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的圖像。
激光束投射實(shí)體的3D影像：這種技術(shù)是利用氮氣和氧氣在空氣中散開(kāi)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)現的
邊緣消隱技術(shù)：我們在春晚、演唱會(huì )、舞臺上看到的“全息”技術(shù)基本就是此類(lèi)技術(shù)，將畫(huà)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
全息的概念在國內擁有良好的群眾基礎；科幻電影里看見(jiàn)漂浮在空氣中的顯示器，常被大家稱(chēng)為「全息顯示」；既然「全息」的群眾基礎這么好，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(mài)的投影「全息」膜；例如科技展廳內常見(jiàn)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（雖然有光波導和光柵部件），因此導致國內對「全息」的認知有著(zhù)普遍的誤解。而事實(shí)上當我們需要判斷看見(jiàn)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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