工程光学基础教程全息技术调查报告

1、工程光学基础教程全息技术调查报告 班级（班号） 测控技术与仪器（9121011701）组员（学号） 周家杰（912101170148） 刘日升（912101170134） 潘忠祥（912101170135） 沈方毅（912101170138） 指 导 教 师 周木春 成 绩 2015 年 5 月 20 日一全息成像原理全息投影技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变

2、化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图，或称全息照片；其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。物理数学原理解释：任何个电磁场问题 ，总可以归结为用Ma

3、xwel方程来求解 ，在引入势之后(或对每个场的分量 )，就可以归结为求解如下形式的方程 ：在以i= O为球心 ， 以a(a一0 )为半径的小球 面 和 区域 V 的外侧面S之 问的区域V 中把(1) (3)代入 (2) ， 然 后对方程 两端进行t积分 ，就有 ：从上式可以看出。第一项是体积分 ，积分区域是 s 和 之间的区域 ， 它代表了区域 内电荷的贡献 ， 第二项是面积分 ，积分遍 及和 S 代表了区域外的场(也包括 了区域 外 电荷J的贡献和 区域内的场在 界面 的反射等 (这些 实际上就是方程的边 界条件 ) 。 整个 (5)式表 明 ： 由于电磁作 用的传播 速度是C ， 所 以

4、区域 内某 点在t时刻的场分布 ， 要由区域内各电荷在较前时 刻激发 的场和 区域外较前时刻场的影响来决定 ， 而区域外场的影响就 具体 表现为界面上 场的分 布和界r厩上的场的 时问变化 率的分布等(即边界 条件 )。 当我们研究的区域 不存在 电荷时 (5)式 中的F-o )， 区域 内一 点的场就 完全由边 界 条件 决定 了 。 全息 术的 光波 再现 成像 ， 正是 据此 保持 (或 再观)物 体反射光波在界面处 (全息 片J的场(边界 条件)而使 区域内的物波(物象)再现的 。二全息投影技术全息投影技术一共分为以下三种：（一）空气投影和交互技术：在美国麻省一位叫ChadDyne的2

5、9岁理工研究生发明了一种空气投影和交互技术，这是显示技术上的一个里程碑，它可以在气流形成的墙上投影出具有交互功能的图像。此技术来源海市蜃楼的原理，将图像投射在水蒸气液化形成的小水珠上，由于分子震动不均衡，可以形成层次和立体感很强的图像；（二）激光束投射实体的3D影像：日本公司ScienceandTechnology发明了一种可以用激光束来投射实体的3D影像，这种技术是利用氮气和氧气在空气中散开时，混合成的气体变成灼热的浆状物质，并在空气中形成一个短暂的3D图像。这种方法主要是不断在空气中进行小型爆破来实现的；（三）360度全息显示屏：南加利福尼亚大学创新科技研究院的研究人员宣布他们成功研制一种

6、360度全息显示屏，这种技术是将图像投影在一种高速旋转的镜子上从而实现三维图像，可以说这些技术很多国家都在研制，毫不夸张的说这项技术它包含了未来，谁最先使用这项技术，谁就最先走入未来的先进技术行列。三真伪全息的区分（一）真全息：不借助屏幕，把影像完完全全的塑造在你面前，而且是360度全方位都能看的到的那种（世界上还没掌握这么成熟的全息技术）；（二）伪全息：把全息影像投影到全息膜上，全息膜（透明屏幕）有非常之高的透明度，看起来就像3D的，其实是2.5D的，说白了就是在屏幕上播放3D，但这种全息投影是裸眼3D技术，跟我们看的3D电影还是有一定区别的四全息技术的发展与应用（一）全息技术的发展前景 目

7、前全息投影的发展还面临一些障碍。首先，全息技术的实现依然受环境、空间等限制，例如怕雨、室外造价太高，目前只能在室内实现。另外，造价高也是一大障碍。对于大多数公司而言，全息技术的商业运用是在太昂贵了。像思科全息视频会议这样的急剧消耗宽带的服务，即使在技术上能够投入使用，花费也是天价。因此，全息技术的普及将取决于成本的高低。虽然完美的演示已经不成问题，但能够廉价地大规模生产从而进入大众市场，还需探讨更多的商业化应用之路。 另外，全息投影技术在发展中有可能会发生名称的改变或是类型的多样化，但是随着其逐步地完善，在演艺活动中的应用应该会相当广泛。一旦全息投影技术的成本降低并且便捷性提升，其作为舞美亮点

8、的时代将会结束，取而代之的是大多数演艺活动的整场都会伴随着全息投影效果，同时应用更加多样化。比如，满足观众更多的观赏需求、在观众席设立一些互动效果、在某个节目中随意增加特色效果、应用范围可能从歌舞类发展到语言类等。全息投影技术突破了传统声、光、电的局限，将美轮美奂的画面带到观众面前，给人一种虚拟与现实并存的双重世界感觉，未来全息投影技术市场发展潜力将是无可估量的。(二)全息技术的应用 目前全息投影技术和批量生产条件相对成熟，但其应用范围还相对较窄，国内主要将全息投影技术应用到小型展柜、小型舞台中。全息投影在展柜的商业运用中，多是用于展示企业标识、小型电子产品、珠宝首饰的 360

9、76;展台和 270°展台，内容多数是比较简单的旋转动画，当然也有用于展示游戏角色的，角色有比较简单的动作。在舞台的商业运用中，为满足舞台的观赏角度，以 180°的单片全息幕居多。应用方式有虚拟表演、虚拟与真人互动、真人表演全息特效等。 1.房地产展示 房地产行业可以涉及到的有全息沙盘、全息样板间、三维全息平面图、三维全息结构图等。 目前我国房地产行业所使用的沙盘主要为电子沙盘，对于样板房，房地产行业的普遍是以三维效果图、样板间模型和实地参观考察来向客户展示样板房。但这些都是不可重复利用，一旦楼盘售馨就成为废品，这是对资源的

10、浪费和对环境的污染。而全息投影沙盘的模块化硬件可以实现重复使用，而且展示内容以数字影像方式存在，展示内容灵活可变，展示内容量巨大，还可以很好的完成客户与楼盘间的互动。全息投影沙盘可将传统的沙盘展示、建筑动画、样板间展示、房屋结构展示等融合到一起，只用一套全息投影沙盘即可满足整个楼盘的从外至内、从大环境到局部细节的展示。全息投影沙盘唯一的消耗就是电能，不但起到了很好的展示效果，也顺应环保节能的时代趋势。 2.全息投影照片 社会经济高速发展的今天，摄影摄像技术的简化和人们日益增长的审美需求加快了摄影摄像的普及，我们可以轻易的在身边找到摄影摄像设备，我们的生活被无数的影像所包围，

11、有趣的是我们对于胶卷相机和纸制照片的需求越来越少，我们将数字形式的照片放在电脑、电子相框、手机等设备上来欣赏，这可以看出消费者对于新技术的认可和追捧。在电子相框、MP4 等设备的基础上，全息投影照片将传统的二维平面图像转变为动态的、有体感的、可全方位视角观看的图像，消费者可将自己、亲友甚至偶像的全息投影照片放置在全息投影相框中，操作方式同将电子照片放电子相框一样方便简单，但相对于电子照片，全息投影照片的视觉效果和感官体验是全新的、震撼的。将全息投影应用到摄影中让消费者得到一种全新的视觉体验，给予消费者更高一级的美的享受。全息投影照片可以像站在巨人的肩膀上一样，在高度普及的平面摄影的基础上向社会进行推广，