1、9.2.1 全息術(shù)的歷史回顧,全息術(shù)不斷發(fā)展，至今已經(jīng)歷三個(gè)階段。從蓋伯最早提出全息術(shù)的思想之后的十多年，這個(gè)時(shí)期是全息術(shù)的萌芽階段。這一階段的全息術(shù)主要是理論研究和少量的實(shí)驗(yàn)。全息術(shù)發(fā)展的第二階段是在1960年激光出現(xiàn)以后。20世紀(jì)80年代以后延續(xù)至今是全息發(fā)展的第三階段。,（1）全息術(shù)不僅記錄物體的散射光強(qiáng)，還記錄了散射光的相位，能再現(xiàn)原物的立體圖像。以下結(jié)合圖9-14簡要地說明全息照相的拍攝和再現(xiàn)原理。全息圖的拍攝光路如圖9-14(a)所示；圖9-14(b)所示的光路為再現(xiàn)光路,圖9-14 全息照相的拍攝和再現(xiàn)原理示意圖,9.2.2 激光全息術(shù)的基本原理和分類,（2）全息圖的分類有以下六

2、種情況,9.2.2 激光全息術(shù)的基本原理和分類,按照記錄介質(zhì)的膜厚分類，有平面全息圖和體積全息圖兩類； 按照投射率函數(shù)的特點(diǎn)分類，有振幅型和位相型兩類，而位相型又可分為表面浮雕型和折射率型兩類； 按照記錄的物光波特點(diǎn)，可分為菲涅耳全息圖、夫瑯和費(fèi)全息圖和傅里葉變換全息圖三類； 按照再現(xiàn)時(shí)對(duì)照明光的要求，可分為激光再現(xiàn)和白光再現(xiàn)兩類。我們?cè)诤笪膶⒅攸c(diǎn)介紹這兩類； 按照再現(xiàn)時(shí)觀察者和光源的相對(duì)位置，可分為透射型和反射型兩類； 按照顯示的再現(xiàn)像特征，有像面全息、彩虹全息、3600全息、真彩色全息等等。,1.白光反射全息圖,9.2.3 白光再現(xiàn)的全息三維顯示,白光反射全息圖是較為簡單的一種白光再現(xiàn)全息

3、圖，其記錄和再現(xiàn)光路如圖9-15所示 。,圖9-15 白光反射全息示意圖,2.像面全息圖,9.2.3 白光再現(xiàn)的全息三維顯示,像面全息圖需要利用透鏡，記錄的是物體的幾何像。全息圖的記錄如圖9-16a。白光再現(xiàn)如圖9-16b。,圖9-16 像面全息圖的記錄與重現(xiàn),3.彩虹全息圖,9.2.3 白光再現(xiàn)的全息三維顯示,彩虹全息圖因再現(xiàn)像存在彩虹般的色彩而得名，其基本方法是二步彩虹全息圖。二步彩虹全息的基本原理如圖9-17,圖9-17 二步彩虹全息的基本原理,4.真彩色全息,9.2.3 白光再現(xiàn)的全息三維顯示,為了能反映物體的本來面貌（也包括顏色信息），真彩色全息術(shù)的研究課題引起了人們的重視。目前已有

4、多種真彩色全息圖的制作方法，如白光反射型真彩色全息、夾層真彩色全息、假彩色編碼的真彩色全息等，但是這些方法均還處于研究階段，應(yīng)用推廣還有一定的困難。,5.合成全息,3600全息可以顯示出物體3600一周的像，其三維立體感更強(qiáng)。 其記錄分兩步，第一步是將被拍攝的物體置于可繞中心軸旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)上，用普通白光照明，當(dāng)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，用電影攝影機(jī)對(duì)物體連續(xù)攝影（圖9-18a），第二步是合成過程，利用彩虹全息光路，且在光路中插入一狹縫(圖9-18b)，用全息軟片記錄。再現(xiàn)時(shí)，觀察者能見到一個(gè)連續(xù)動(dòng)作的立體像（圖9-18c），像的顏色和彩虹全息的像相同，像的垂直方向視差也與彩虹全息再現(xiàn)像一樣受到限制。,6.模壓

5、全息,目前所見的模壓全息圖大多數(shù)采用彩虹全息光路制作模壓母版。根據(jù)模壓工藝的要求，模壓母版需要制成浮雕型，通常采用光刻膠版材料制作全息母版，然后對(duì)全息母版進(jìn)行處理，以電鍍、電化學(xué)方法制作金屬模壓版，最后以這個(gè)金屬模壓版去壓印滌綸薄膜，得到大量的與原全息母版一樣的高衍射效率的模壓全息圖。,9.2.3 白光再現(xiàn)的全息三維顯示,圖9-18 3600合成彩虹全息術(shù)的基本原理,1.計(jì)算全息圖的制作和再現(xiàn)過程主要分為以下幾個(gè)步驟,9.2.4 計(jì)算全息圖,抽樣，對(duì)物體或其波面抽樣，得到在離散樣點(diǎn)上的值；計(jì)算，計(jì)算物光波和參考光波疊加后在全息平面上形成的光場分布；編碼，把全息平面上的光波復(fù)振幅分布編碼成全息圖

6、的透過率分布；成圖，在計(jì)算機(jī)控制下，將全息圖的透過率變化在成圖設(shè)備上成圖，再經(jīng)光學(xué)縮版得到實(shí)用的全息圖；再現(xiàn)，需用光學(xué)方法再現(xiàn)出物光波,2.計(jì)算全息的主要應(yīng)用范圍,3.計(jì)算全息的優(yōu)點(diǎn),可以記錄物理上不存在的虛擬實(shí)物，只要知道物體的數(shù)學(xué)表達(dá)式就可用計(jì)算全息記錄下這個(gè)物體的光波，并再現(xiàn)該物體的像。,二維和三維物體像的顯示；在光學(xué)信息處理中用計(jì)算全息制作各種空間濾波器；產(chǎn)生特定波面的光波用于全息干涉計(jì)量；激光掃描器；數(shù)據(jù)存貯。,9.2.5 計(jì)算全息三維顯示的優(yōu)點(diǎn),1激光全息三維顯示用于科學(xué)研究,9.2.6 激光全息三維顯示的應(yīng)用,（1）在顯微領(lǐng)域的應(yīng)用,激光全息三維顯示技術(shù)卻可以在較大的視野內(nèi)獲得水

7、下物體的清晰像,2.激光全息三維顯示應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品檢測中,全息顯示和干涉測量技術(shù)結(jié)合形成了全息干涉測量技術(shù)，也叫三維干涉測量技術(shù)，它特別適用于各種材料的無損檢測。,全息顯微鏡具有高分辨率、高成像質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，它已用于透明或不透明的生物細(xì)胞、分子和醫(yī)學(xué)器官等的三維放大、顯示。,（2）在海洋科學(xué)中的應(yīng)用,3激光全息三維顯示應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域,激光計(jì)算全息圖將激光全息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，形成了新的數(shù)字化、自動(dòng)化象素全息三維顯示技術(shù)。全息圖顏色鮮艷逼真，水平和垂直動(dòng)態(tài)視場分別可達(dá)100度，全息圖尺寸可以任意大,4. 激光計(jì)算全息三維顯示應(yīng)用于虛擬物品設(shè)計(jì)方面,5.激光全息三維顯示用于文教藝術(shù)方面,9.

8、2.6 激光全息三維顯示的應(yīng)用,各種全息圖本身就是一種文藝品，可以制作成惟妙惟肖的三維立體圖片去美化人們的生活。全息與藝術(shù)的結(jié)合已經(jīng)開辟了廣闊的領(lǐng)域，種類繁多的全息藝術(shù)制品早已走進(jìn)市場，走入尋常百姓的生活中。全息圖在科教中可作為三維立體模型、三維掛圖、雜志和教科書的立體插圖等等。,6.激光全息三維顯示用于多媒體領(lǐng)域,正如全息照片不同于普通的立體照片一樣，全息電影與用偏光鏡觀看的立體電影也截然不同，它的突出特點(diǎn)是三維立體性。,7.激光全息三維顯示應(yīng)用于地理地形、地質(zhì)勘測和氣象觀察等領(lǐng)域,利用全息技術(shù)，可將不同高度和角度的地形地貌拍攝成多幅全息圖，則再現(xiàn)時(shí)，得到三維立體圖像，從而可取得更直觀的觀測

9、效果。,8.激光全息三維顯示應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)和財(cái)經(jīng)等領(lǐng)域,利用真彩色顯示在軍事上可進(jìn)行軍事模擬訓(xùn)練和模擬演習(xí)，三維的立體場景將顯著增強(qiáng)現(xiàn)場的真實(shí)感和實(shí)戰(zhàn)氣息。,（1）防偽新技術(shù)中的激光全息顯示。,9.2.7 激光全息三維顯示技術(shù)的展望,（2）大面積顯示全息圖和全息顯示一體化產(chǎn)品的研制。,目前的產(chǎn)品存在兩個(gè)問題：一是面積太小，作為高檔次藝術(shù)掛圖必需制作大面積全息圖，這對(duì)全息記錄材料和圖像制作技術(shù)提出了挑戰(zhàn)；二是全息圖的顯示必須在室內(nèi)裝有白熾燈或激光器并以特定的角度照明，才能顯示出三維立體像的最佳觀賞效果。,（3）干涉計(jì)量用激光全息彩虹相機(jī)的研究。,激光全息干涉計(jì)量在無損探傷、應(yīng)力與應(yīng)變、以及光測力學(xué)等度量研究中有著廣泛的應(yīng)用前景。,（4）激光全息立體顯示屏