什麼是全息影像技術 全息成像原理

全息是一個技術名詞，指通過相干光（鐳射就是其中一種）干涉原理記錄和檢視影象，當合適地將其呈現時，便可以精確地再現被記錄物體的三維外觀。全息技術是利用干涉和衍射原理來記錄並再現物體真實的三維影象的技術。全息攝影採用鐳射作為照明光源並將光源發出的光分為兩束，一束直接射向感光片，另一束經被攝物的反射後再射向感光片。全息技術的原理其實就是通過物理中常見的干涉和衍射,從而實現對物體三維影象的採集和顯示。使用過程中需要先採用干涉原理,完成對影象光波資訊的採集。被拍攝物體在鐳射的照射下形成散漫式物光束,其中有一部分光束會照射到全息底片上,跟其物光束產生一定的干涉現象,從而實現被照射物體相位和振幅的轉換。

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但是外文時常看到的一個詞是“hologram”，它指的是進行全息記錄時在記錄媒介（比如膠片）上形成的印記，並不是我們看到的影像。而媒體、PR和大眾時常將“hologram”與另一詞“holographic image”混用，後者指的是通過照射光線（相干光）到hologram上再現的三維影像，就是漂浮著能被我們看到的畫面。

真正的全息影像是什麼樣，各位可以看一段1972年的視訊：Introduction to Holography。觀看網址：_show/id_

視訊裡用膠捲記錄了物體的整個三維影象資訊，並通過鐳射重現出來。

HoloLens可以讓使用者看到漂浮在空中的三維影像，雖然實際視場角沒有宣傳圖這麼大。

現實是，當大眾提到全息時，他們想到的不是鐳射和干涉原理，而是眼中看到的漂浮在空中的三維影像。正是這個原因導致“全息”這個詞被濫用，只要是震撼視覺的虛擬影像都有可能被叫做全息。希望攀上“黑科技”的PR，想要吸引眼球的媒體和不明就裡但相信自己親眼所見的大眾，共同促成了這一現象。

要讓你眼中看到漂浮的三維影像，其實辦法非常多，而且通常和鐳射、干涉沒多大關係，而是在利用我們的視覺系統看外部世界的方式。

當我們看近處的物體時，有6個主要的深度線索幫助我們形成三維視覺。

1、透視：遠處的物體看起來更小；

2、遮擋：近處的物體會擋住處的物體；

3、雙眼（立體）視差：左右眼看到同一物體的不同檢視；

4、單眼（運動）視差：當頭部運動時，遠處和近處的物體會以不同幅度運動；

5、聚合：當眼睛聚焦在近處物體時兩眼視線匯合；

6、調節：根據物體的距離，眼球相應地調整焦點。

全息影像就是要把這6個深度線索全部重現，完全騙過大腦，讓它以為“見到鬼”了。如果是這樣的話，那些不是基於鐳射和干涉，但能達到同樣效果的顯示技術是不是也可以稱為全息呢？

所以，如果我們現實一點，從使用者視覺的角度來判斷是否全息，再把第6個點忽略（因為如果包括進來絕大部分裝置都會被排除），那麼我們可以給出下面這個標準：

一款全息顯示裝置至少應該為一位使用者創造虛擬三維物體影像，且要滿足第1-5條深度線索。

這麼定義可以很好地對各種自稱全息顯示的裝置進行評判分類，同時又符合公眾對全息的理解。下面就來回答一些讀者的疑問：

1、需要介質的都不算全息？

這個問題所說的介質應該是指上一篇文章中佩珀爾幻象所用的玻璃或全息膜，如果按照本文的標準，是否有介質並不影響是否是全息。而真正的全息是肯定要介質的，見上文中的視訊。

2、初音未來和里約8分鐘是不是全息？

這個問題問的應該是初音未來的演唱會是不是全息，這個基本可以說是否定的，因為它用的就是一個平面投影機制，缺少第3、4和5個深度線索，從側面看就是平的；里約8分鐘所用的技術目前不能確定，但猜測也應該是某種類似的投影機制。

3、Magic Leap 和 HoloLens是不是全息裝置？

如果Magic Leap和demo中演示的一樣，那麼他們都是，它們可以滿足第1-5條深度線索，甚至是第6條。

4、三角（四角）玻璃展示臺是不是全息？

不是，其原理也是佩珀爾幻象，你可以看到影像的三個或四個面，並不是360度。

5、VR頭盔是不是全息裝置？

帶空間位置追蹤的頭盔是全息顯示裝置，比如HTC Vive和Oculus CV1，因為其支援1-5條深度線索，而Gear VR和Cardboard不是。

6、3D電視是不是全息裝置？

不是，因為沒有第4條深度線索。

通過以上這些問題，我們大概可以瞭解全息想要的視覺效果是什麼。實際上，本文的這一標準已經是經過妥協的，許多人認為HoloLens不應該被稱為全息顯示裝置，而是偽全息，因為你需要戴個笨重的頭盔來看到那些影像。這些人並沒有錯，但把HoloLens稱為全息也不是不對，它確實可以實現同樣的效果，畢竟許多人看清真實世界還需要眼鏡呢（近視），看全息多個眼鏡能怎樣。

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如何重建一個全息圖

全息圖表面的特寫照片。全息圖中的物體是一輛玩具車。從這一模式中分辨全息圖的主題是不可能的，正如通過觀察CD表面來識別已錄製的音樂是不可能的一樣。請注意，全息圖是由散斑模式描述的，而不是“波浪”線模式。

全息照相是一種技術，它使光場(通常是光源散射到物體上的產物)在原始光場由於原始物體的缺失而不復存在時，可以被記錄下來，然後再進行重建。全息可以被認為有點類似於聲音記錄，通過振動物質(如樂器或聲帶)產生的聲場被編碼成這樣一種方式，它可以在沒有原始振動物質存在的情況下被複制。

要使用什麼樣的鐳射

在鐳射全息術中，全息圖是用一種鐳射光源來記錄的，這種鐳射光源的顏色非常純，構成也很有秩序。可以使用不同的設定，也可以製作多種型別的全息圖，但所有這些都涉及到來自不同方向的光的相互作用，併產生一種由平板、膠片或其他介質攝影記錄的微觀干涉圖樣。在一種常見的排列方式中，鐳射束被分成兩束，一束被稱為目標光束，另一束被稱為參考光束。物體光束通過透鏡擴充套件，用來照亮物體。

全息投影技術原理

記錄介質位於光線被主體反射或散射後將擊中的位置。媒體的邊緣最終將作為一個視窗，通過它可以看到主體，所以它的位置是在考慮到這一點的情況下選擇的。參考光束被擴充套件並直接照射到介質上，在介質上它與來自主體的光相互作用以產生所需的干涉圖樣。與傳統攝影一樣，全息攝影需要適當的曝光時間來正確地影響記錄介質。與傳統攝影不同的是，在曝光過程中，光源、光學元件、記錄介質和拍攝物件必須完全靜止不動，彼此之間的距離必須保持在光波長的四分之一左右，否則干涉圖樣就會模糊，全息圖就會損壞。

對於有生命的實驗物件和一些不穩定的材料，這隻有在使用非常強烈和非常短暫的鐳射脈衝的情況下才有可能，這是一種危險的過程，在科學和工業實驗室以外的環境中很少見，也很少發生。持續幾秒到幾分鐘的曝光，使用低功率連續工作的鐳射，是典型的。

如何攝影

全息投影的攝影與普通攝影的不同之處在於:

全息圖是關於來自原始場景的光的資訊的記錄，這些光分散在不同的方向上，而不是像照片那樣只來自一個方向。這使得場景可以從不同的角度觀看，就像它仍然存在一樣。照片可以用普通光源(陽光或電光)記錄，而鐳射則需要記錄全息圖。在攝影中，需要透鏡來記錄影象，而在全息攝影中，來自物體的光直接散射到記錄介質上。全息記錄需要第二束光束(參考光束)被定向到記錄介質上。照片可以在很寬的照明條件下觀看，而全息圖只能在非常特定的照明形式下觀看。

全息投影對科技的影響

當一張照片被切成兩半時，每一幅都展示了一半的場景。當全息圖被切成兩半時，在每一塊上仍然可以看到整個場景。這是因為，照片中的每一點只代表場景中單個點散射的光，而全息記錄中的每一點包含了場景中每個點散射的光的資訊。它可以被認為是看在房子外的大街上通過一個120釐米×120釐米(4英尺×4英尺)視窗,然後通過一個60釐米×120釐米(2英尺×4英尺)視窗。人們可以通過較小的視窗看到所有相同的東西(通過移動頭部來改變視角)，但觀眾可以通過120釐米(4英尺)的視窗一次看到更多。

照片是一種只能再現基本三維效果的二維表現形式，而全息圖再現的觀看範圍增加了在原始場景中出現的許多深度感知線索。這些線索被人類大腦識別，並轉換成與觀看原始場景時相同的三維影象感知。一張照片清楚地描繪出了原始場景的光場。開發出來的全息圖的表面由一個非常精細的，看似隨機的圖案組成，這似乎與它所記錄的場景沒有關係。

動態全息術

在靜態全息術中，記錄、顯影和重建依次發生，併產生永久的全息圖。也有不需要顯影過程就能在很短時間內記錄全息圖的全息材料。這使得人們可以使用全息術以全光的方式進行一些簡單的操作。這種實時全息圖的應用例項包括相位共軛鏡(光的“時間反轉”)、光學快取儲存器、影象處理(時變影象的模式識別)和光計算。

未來全息投影技術的發展

由於操作是在整個影象上並行執行的，因此處理的資訊量可能非常大(terabit /s)。這補償了這樣一個事實，即記錄時間(以微秒為數量級)與電子計算機的處理時間相比仍然很長。由動態全息投影進行的光學處理也遠不如電子處理靈活。一方面，我們必須對整個影象進行運算，另一方面，全息圖可以進行的運算基本上是乘法運算或相位共軛運算。在光學中，線性材料已經可以很容易地進行加法和傅立葉變換，而線性材料只需要一個透鏡。這使得一些應用成為可能，例如一個以光學方式比較影象的裝置為動態全息術尋找新的非線性光學材料是一個活躍的研究領域。最常見的材料是光折變晶體，但在半導體或半導體異質結構(如量子阱)、原子蒸氣和氣體、等離子體甚至液體中，都有可能產生全息圖。

光學相位共軛是一種很有前途的應用。它允許去除光束通過像差介質時接收到的波前畸變，方法是將光束通過具有共軛相位的像差介質反射回來。這是有用的，例如，在自由空間光通訊中補償大氣湍流(產生星光閃爍的現象)。

經過這一番介紹大概你也知道，全息投影技術的細緻原理，過還有不理解的地方可以評論留言或者，等待之後更多關於全息投影技術的新聞和相關資訊哦~