3D全息影像技术
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  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完全相同的三维特性?;痪浠八?,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。

  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。

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