伪全息技术成像原理
伪全息技术成像原理实验
[实验目的]
1.了解全息技术的原理,了解全息技术与伪全息投影技术区别
2.能够利用薄膜制作伪全息3D投影
[实验原理]
全息投影技术也称虚拟成像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。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。
全息投影技术不同于平面银幕投影仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感，它是真正呈现3D的影像，可以从360°的任何角度观看影像的不同侧面。然而：全息技术需要在激光照下才能拍摄，后期成像制作成本过高。对于电影、电视剧之类的生活娱乐的应用还为时过早！所以，目前商业应用的大多都是低成本的伪全息技术。不是真正的立体。
全息拍摄过程是利用干涉原理记录物体光波信息，即：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。
成象过程是通过多次曝光在同一张底片上记录多个不同的图像，在相干激光照射下，利用衍射原理再现物体光波信息。
（伪全息、伪立体）投影——目前目前主要表现为：投影机直接背投在全息投影膜上的也就是初音演唱会那种应用的。
另一种（伪全息、伪立体）是采用投影机或其他显示方法光源折射45度成像在幻影成像膜的全息投影。舞台效果很炫，但它确是普通投影。
360度（伪全息）成像是由透明材料制成的四面锥体，由四个不同角度拍摄的、二维物体的视频，折射45度成像并汇集到一起后形成具有感观维度的立体影像。
所以：可以从锥体的四个面分别看到物体的不同侧面，即在锥体上方四个面有四个不同的视频图像，通过锥体面45度折射成像。实现上是普通平面镜成像原理转了45度角而已。
[实验步骤]
1.将透明薄膜,按照比例关系(长为4cm,腰4* 0.88)裁剪出四个相同的等腰
三角形
2.将等腰三角形组合,形成四面椎体.
3.制作相应高度的支架,并将视频源放置到支架上,投影成像.
[思考总结]
1. 全息技术是如何实现的?
2. 伪全息技术的实现主要依据是什么,是如何实现的3D成像?
《全息影像技术》
全息影像技术 全息摄影就是在摄影的同时将上述两类信息同时记录来实现的。采用激光 作为照明光源，并将光源发出的光分为两束，一束直接射向感光片，另一 束经被摄物的反射后再射向感光片。两束光在感光片上叠加产生干涉，感 光底片上各点的感光程度不仅随强度也随两束光的位相关系而不同。所以 全息摄影不仅记录了物体上的反光强度，也记录了位相信息。与普通的摄 影技术相比，全息摄影技术记录了更多的信息，因此容量比普通照片信息 量大得多（百倍甚至千倍以上）。 全息影像的显示，则是通过光源照射在全息图上，这束光源的频率和传输 方向与参考光束完全一样，就可以再现物体的立体图像。观众从不同角度看，就可以看到物体的多个侧面，只不过看得见摸不到，因为记录的只是 影像。 目前最常用的光源是投影机，因为一来光源亮度相对稳定，二来，投影机 还具有放大影像的作用，作为全息展示非常实用。 技术原理 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。 全息原理是“一个系统原则上可以由它的边界上的一些自由度完全描述”，是基于黑洞的量子性质提出的一个新的基本原理。其实这个基本原理是联 系量子元和量子位结合的量子论的。其数学证明是，时空有多少维，就有 多少量子元；有多少量子元，就有多少量子位。它们一起组成类似矩阵的 时空有限集，即它们的排列组合集。全息不全，是说选排列数，选空集与 选全排列，有对偶性。即一定维数时空的全息性完全等价于少一个量子位 的排列数全息性；这类似“量子避错编码原理”，从根本上解决了量子计 算中的编码错误造成的系统计算误差问题。而时空的量子计算，类似生物
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=a r2+a o2+2a r a o cos[φr-φo] 其中，第一项和第二项分别表示参考光波和物光波单独到达全息图的强度，它们的和表示干涉条纹的平均强度，第三项包含了物光波和参考光波的振幅和相位信息。参考光波的作用是使物光波波前的相位分布转化为干涉条纹的强度分布。 底片振幅透射系数t(x,y)为 t(x,y)=k o+k1I(x,y) 其中k o，k1是常数，k1<0是负片，k1>0是正片. t=(k0+k1|êr|2)+k1(|êo|2+|êr*êo+ êrêo*|)=t1+t2+t3+t4 1.2 物光波面的重现 全息术的第二步是利用衍射原理有全息图重现物光波。 如果照明光是与全息图记录时的参考光波完全相同的光波êc=êr, 透过全息图的光波的复振幅分布ê，(x,y)为 ê，(x,y)=êr t={(k0+k1|êr|2)}êr+k1|êo|2êr+k1|êr|2êo+ k1êr2êo*| =t1，+t2，+t3，+t4， 其中，第一项和第二项表示衰减的重现光êr方向不变的透过全息图，第三项是透过全息图的+1级衍射光，除了一个常数衰减外，这是一个与原物光波完全相同的重现物光波，第四项是通过全息图的-1级衍射波，这是一个与原物光波的共轭波。 2全息技术的应用 2.1全息防伪技术 全息防伪技术是应用激光全息技术发展起来的一种新型防伪技
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全息照相的基本原理 作者：张新成 学号：20114052021 单位：吉首大学物理与机电工程学院2011级应用物理班 内容摘要： 全息摄影亦称：“全息照相”，一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。全息图并不直接显示物体的图象。用一束激光或单色光在接近参考光的方向入射，可以在适当的角度上观察到原物的像。这是因为激光束在全息图的干涉条纹上衍射而重现原物的光波。再现的像具有三维立体感。本文试论全息照相的基本原理，来叙述学习本章节后的收获和感想。 关键词： 全息照相，波的干涉，全息照片，全息摄影 引言： “全息”来自希腊字“holos”，意即完全的信息------不仅包括光的振幅信息，还包括位相信息。利用干涉原理，将物光波前以干涉条纹的形式记录下来。由于物光波前的振幅和位相及全部信息都存储在记录介质中，顾晨伟“全息图”。光波照明全息图，由于衍射效应能再现出原始物光波，该光波将产生包含物体I全部信息的三维像。这
个波前记录和再现的过程就是全息术。 1947年匈牙利出生的英国物理学家D.伽柏（D.Gabor）提出全息术的设想，意图提高电子显微镜的分辨本领。方法是完全撇开电子显微物镜，用胶片纪录经物体衍射的末聚焦的电子波，得到全息图。一相干的可见光照明全息图，衍射波将产生原物体放大的光学像。为了检验他的理论，1948年他利用水银灯发出的可见光代替电子波，获得了第一张全息图及其再现像。由于全息图的发明，D.伽柏1971年获得诺贝尔物理奖。20世纪50年代GL诺杰斯（G.L.Rogers）等科学家进一步丰富了波前再现理论。 光波的位相信息是通过与参考光波相干涉，在记录介质上形成干涉图而记录下来，所以要求两束光高度相干。早期由于没有更好的相干光源，在两侧同轴方向产生不可分离的“孪生像”。观察者对虚像聚焦时，会看到由实像引起的离焦像；対实像聚焦时，伴随有离焦的虚像。从而像质大大降低。由于光源相干性的限制以及”孪生像“的问题，全息术研究的进展极大受阻。 1960年，激光的出现为全息术的迅速发展开辟了道路。激光是一种单色性很强的光，是制作全息图最理想的光源。1962年美国密执安大学雷达实验室的 E.N利思（E.N.Leith）和J.乌帕特尼克斯（J.upatnieks)借鉴雷达中载频技术，提出”斜参考光法“。这种方法不像伽柏全息图那样以物体直接透射光作为参考光，而是单独引入分离的倾斜照射的参考光波。依据这种方法采用氦氖激光器拍摄成功第一张三维物体的激光透射全息图。激光照明全息图，可看到清楚的三
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《医学影像成像原理》名词解释 第一章 1．X 线摄影（radiography）：是X 线通过人体不同组织、器官结构的衰减 作用，产生人体医疗情报信息传递给屏-片系统，再通过显定影处理，最终以X 线平片影像方式表现出来的技术。 2．X 线计算机体层成像（computed tomography，CT）：经过准直器的X 线束穿透人体被检测层面；经人体薄层内组织、器官衰减后射出的带有人体信息的X 线束到达检测器，检测器将含有被检体层面信息X 线转变为相应的电信号；通过对电信号放大，A/D 转换器变为数字信号，送给计算机系统处理；计算机按 照设计好的方法进行图像重建和处理，得到人体被检测层面上组织、器官衰减系数（|）分布，并以灰度方式显示人体这一层面上组织、器官的图像。 3．磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）：通过对静磁场（B0）中的人体施加某种特定频率的射频脉冲电磁波，使人体组织中的氢质子（1H）受到激励而发生磁共振现象，当RF 脉冲中止后，1H 在弛豫过程中发射出射频信号 （MR 信号），被接收线圈接收，利用梯度磁场进行空间定位，最后进行图像重建而成像的。 4．计算机X 线摄影（computed radiography，CR）：是使用可记录并由激光读出X 线影像信息的成像板（IP）作为载体，经X 线曝光及信息读出处理，形成数字式平片影像。 5．数字X 线摄影（digital radiography，DR）：指在具有图像处理功能的计算机控制下，采用一维或二维的X 线探测器直接把X 线影像信息转化为数字信号的技术。 6．影像板（imaging plate，IP）：是CR 系统中作为采集（记录）影像信息 的接收器（代替传统X 线胶片），可以重复使用，但没有显示影像的功能。7．平板探测器（flat panel detector，FPD）：数字X 线摄影中用来代替屏- 片系统作为X 线信息接收器（探测器）。 8．数字减影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）：是计算机与常规X 线血管造影相结合的一种检查方法，能减去骨骼、肌肉等背景影像，突出显示血管图像的技术。 9．计算机辅助诊断（computer aided diagnosis，CAD）：借助人工智能等技术对医学影像作图像分割、特征提取和定量分析等增加诊断信息，用以辅助医生对各种医学影像进行诊断的技术。 第二章 1．X 线强度（X-ray intensity）：指在垂直于X 线传播方向单位面积上、单 位时间内通过光子数量（N）与能量（hν）(hv)乘积的总和。常用X 线强度表 示X 线的量与质。 2．光学密度（density，D）：又称黑化度。指X 线胶片经过曝光后，通过 显影等处理在照片上形成的黑化程度。
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双目视觉成像原理 1.引言 双目立体视觉(Binocular Stereo Vision)是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。融合两只眼睛获得的图像并观察它们之间的差别，使我们可以获得明显的深度感，建立特征间的对应关系，将同一空间物理点在不同图像中的映像点对应起来，这个差别，我们称作视差(Disparity)图。 双目立体视觉测量方法具有效率高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点，非常适合于制造现场的在线、非接触产品检测和质量控制。对运动物体（包括动物和人体形体）测量中，由于图像获取是在瞬间完成的，因此立体视觉方法是一种更有效的测量方法。双目立体视觉系统是计算机视觉的关键技术之一，获取空间三维场景的距离信息也是计算机视觉研究中最基础的内容。 2.双目立体视觉系统 立体视觉系统由左右两部摄像机组成。如图一所示，图中分别以下标L和r标注左、 右摄像机的相应参数。世界空间中一点A(X，Y，Z)在左右摄像机的成像面C L 和C R 上的像点 分别为al(ul，vl)和ar(ur，vr)。这两个像点是世界空间中同一个对象点A的像，称为“共轭点”。知道了这两个共轭像点，分别作它们与各自相机的光心Ol和Or的连线，即投影线alOl和arOr，它们的交点即为世界空间中的对象点A(X，Y，Z)。这就是立体视觉的基本原理。 图1：立体视觉系统 3.双目立体视觉相关基本理论说明
3．1 双目立体视觉原理 双目立体视觉三维测量是基于视差原理，图2所示为简单的平视双目立体成像原 理图，两摄像机的投影中心的连线的距离，即基线距为b 。摄像机坐标系的原点在摄像机镜头的光心处，坐标系如图2所示。事实上摄像机的成像平面在镜头的光心后，图2中将左右成像平面绘制在镜头的光心前f 处，这个虚拟的图像平面坐标系O1uv 的u 轴和v 轴与和摄像机坐标系的x 轴和y 轴方向一致，这样可以简化计算过程。左右图像坐标系的原点在摄像机光轴与平面的交点O1和O2。空间中某点P 在左图像和右图像中相应的坐标分别为P1(u1,v1)和P2(u2,v2)。假定两摄像机的图像在同一个平面上，则点P 图像坐标的Y 坐标相同，即v1=v2。由三角几何关系得到: c c 1z x f u = c c 2z ）b -x （f u = v 1 c c 21z y f v v == 上式中（x c ，y c ，z c ）为点P 在左摄像机坐标系中的坐标，b 为基线距，f 为两个摄 像机的焦距，（u1，v1）和（u2，v2）分别为点P 在左图像和右图像中的坐标。 视差定义为某一点在两幅图像中相应点的位置差: 图2：双目立体成像原理图 由此可计算出空间中某点P 在左摄像机坐标系中的坐标为: 因此，只要能够找到空间中某点在左右两个摄像机像面上的相应点，并且通过摄像机标定获得摄像机的内外参数，就可以确定这个点的三维坐标。 双目立体视觉的系统结构以及精度分析 由上述双目视觉系统的基本原理可知，为了获得三维空间中某点的三维坐标，需要在
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全息投影技术 全息投影技术是近年来兴起的一种高科技技术，它是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像。它正以一种全新的事物改变着人们对那些传统舞台的声光电技术的审美态度。这种全息投影技术应时代而来，被广泛的应用于社会的各个方面。 如右图，这是英国一家高级酒店推出的利用全息投影技术指引入住者到达指定房间的，画面上鲜活的人物空间成像色彩鲜艳，对比度、清晰度都非常高，空间感、透视感很强。这种技术用科幻般的效果营造着虚拟与 全息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。国内比较牛的有清华，中国科技，中国光电研究院，浙江大学，国防科技大学，上海交大，江苏大学等。除光学全息外，还发展了红外、微波和超声全息技术，这些全息技术在军事侦察和监视上有重要意义。
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全息投影技术分类_发展及应用 在科技快速发展的今天，人们对视觉要求越来越高，由此能实现裸眼立体3D 显示的全息投影技术的应用也是越来越多，在给人们带来新鲜有趣的视觉体验的同时，也为众多商家提供新的宣传营销方式，打开市场新大门。 全息投影技术在展览展示方式，采用全息投影技术的全息成像柜可以使立体影像不借助任何屏幕或介质而直接悬浮在设备外的自由空间，任意角度看都是三维影像展现。产品种类多样分有全息展示柜、180度全息展示柜、270度全息展示柜、360度全息展示柜、全息金字塔、大中小型全息金字塔定制、全息投影设备、3D投影成像设备、全息玻璃柜等，可根据用户使用需求使用场地进行定制。未来全息投影技术市场发展潜力将是无可估量的。 一、什么是全息投影全息投影技术是近些年来流行的一种高科技技术，它是采用一种国外进口的全息膜配合投影再加以影像内容来展示产品的一种推广手段。它提供了神奇的全息影像，可以在玻璃上或亚克力材料上成像。这种全新的互动展示技术将装饰性和实用性融为一体，在没有图像时完全透明，给使用者以全新的互动感受，成为当今一种最时尚的产品展示和市场推广手段。全息投影设备包括：全息投影仪，全息投影幕，全息投影膜，全息投影内容制作等。航天科工数字展示事业部提供3D全息投影成像系统项目策划、3D全息投影成像展示内容制作、 二、全息技术的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
浅谈全息技术的发展及前景
物 理 小 论 文 程 秋 菊 计 科 B111
浅谈全息技术的发展及前景 摘要：全息技术也称全息照相、全息摄影等，是一种神奇的光信息记录技术。其原理可用八个字来概括“干涉记录，衍射再现”。扥问简单的介绍了全息技术的发展历程，特点，一些突破性的进展，和在现代生活中的应用，以及全息技术的前景。 关键词：全息技术、全息照相、全系信息储存、激光 1、引言 全息技术是一门正在蓬勃发展的光学分支，主要运营用了光学原理，是一种不用透镜，而用相干光干涉得到物体全部信息的二部成像技术。如果说全息技术在照相方面的应用与普通照相技术的最大区别，那就是全息技术能够利用激光的相干性原理，将物体对光的振幅和相位反射（或透镜）同时记录在感光板上，也就是把物体反射光的所有信息全部记录下来，并能够再现出立体的三维图像，儿是光波。全息技术近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛的应用于近代科学研究和工业生产中，特别是在现代测试。生物工程、医学、艺术、商业、保安、及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。随着全息技术的快速发展，全息技术的产品正越来越走向市场、应用与现代生活中。 2、全息技术的发展简介 全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯伽伯为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。知道十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂利斯与朱丽斯尤培妮克拍成了第一张全息照片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。 全息技术的发展大约可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等4个阶段。 同轴全息术是伽伯当时采用的技术，这一阶段主要是在1960年激光器出现之前，这种技术获得的物体再现像与照明光混在一起，不易观察。 1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、择尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用了电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第一张全息图。从那时起至20世纪50年代末期，全息图都是用汞灯作为光源，而且是参考光与物光共轴的共轴全息即同轴全息图。它与4-1级衍射波是分不开的，这是全息术的萌芽时期。这个时期全息图存在2个严重问题，一个是再现的原始像与共轭像分不开；另一个是光源的相干性太差，因此在这10多年中，全息术进展缓慢。 离轴全息术是在激光器出现以后产生的用激光再现的全息术，其特点是获得的物体重现像与照明光分离，易于观察。 1960年激光的出现，提供了一种高相干度光源。1962年，美国科学家利斯和乌帕特尼科斯将通信理论中的载频概念推广到空域中，提出了离轴全息术，就是用立轴的参考光照射全息图，使全息图产生3个在空间相互分离的衍射分量，其中一个复制出原始物光。这样，同轴全息图两大难题宣告解决，产生了激光记录、激光再现的全息图。从而使全息术在沉睡了十几年之后得到了新生并进入了一个极为活跃的阶段。此后，又相继出现了多种全息方法，
全息照相实验的报告材料
全息照相实验报告 程子豪 2010035012 少年班01 一、实验目的： 1．了解全息照相记录和再现的基本原理和主要特点； 2．学习全息照相的操作技术； 3．观察和分析全息图的成像特性。 二、实验原理： 2.1全息照相原理的文字表述： 普通照相底片上所记录的图像只反映了物体上各点发光（辐射光或反射光）的强弱变化，显示的只是物体的二维平面像，丧失了物体的三维特征。全息照相则不同，它是借助于相干的参考光束和物光束相互干涉来记录物光振幅和相位的全部信息。这样的照相把物光束的振幅和相位两种信息全部记录下来，因而称为全息照相。 全息照相的基本原理早在1948年就由伽伯（D. Gabor）发现，但是由于受光源的限制（全息照相要求光源有很好的时间相干性和空间相干性），在激光出现以前，对全息技术的研究进展缓慢，在60年代激光出现以后，全息技术得到了迅速的发展。目前，全息技术在干涉计量、信息存储、光学滤波以及光学模拟计算等方面得到了越来越广泛的应用。伽伯也因此而获得了1971年度的诺贝尔物理学奖。 全息照相在记录物光的相位和强度分布时，利用了光的干涉。从光的干涉原理可知：当两束相干光波相遇，发生干涉叠加时，其合强度不仅依赖于每一束光各自的强度，同时也依赖于这两束光波之间的相位差。在全息照相中就是引进了一束与物光相干的参考光，使这两束光在感光底片处发生干涉叠加，感光底片将与物光有关的振幅和位相分别以干涉条纹的反差和条纹的间隔形式记录下来，经过适当的处理，便得到一张全息照片。 具体来说，全息照相包括以下两个过程： 1、波前的全息记录 利用干涉的方法记录物体散射的光波在某一个波前平面上的复振幅分布，这就是波前的全息记录。通过干涉方法能够把物体光波在某波前的位相分布转换成光强分布，从而被照相底片记录下来，因为我们知道，两个干涉光波的振幅比和位相差决定着干涉条纹的强度分布，所以在干涉条纹中就包含了物光波的振幅和位相信息。典型的全息记录过程是这样的：从激光器发出的相干光波被分束镜分成两束，一束经反射、扩束后照在被摄物体上，经物体的反射或透射的光再射到感光底片上，这束光称为物光波；另一束经反射、扩束后直接照射在感光底片上，这束光称为参考光波。由于这两束光是相干的，所以在感光底片上就形成并记录了明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的形状和疏密反映了物光的位相分布的情况，而条纹明暗的反差反映了物光的振幅，感光底片上将物光的信息都记录下来了，经过显影、定影处理后，便形成与光栅相似结构的全息图—全息照片。所以全息图不是别的，正是参考光波和物光波干涉图样的记录。显然，全息照片本身和原来物体没有任何相似之处。 2、衍射再现 物光波前的再现利用了光波的衍射。用一束参考光（在大多数情况下是与记录全息图时用的参考光波完全相同）照射在全息图上，就好像在一块复杂光栅上发生衍射，在衍射光波中将包含有原来的物光波，因此当观察者迎着物光波方向观察时，便可看到物体的再现像。这是一个虚像，它具有原始物体的一切特征。此外还有一个实像，称为共轭像。应该指出，共轭波所形成的实像的三维结构与原物并不完全相似。
三大独家全息投影显示技术解析
三大独家全息投影显示技术解析 昨日，小编跟大家简单说了几个全息投影系统的微显示 模组几个大厂的方案。德州仪器的 DLP Pico 1080p 高清投 影、奇景光电的 Lcos 发射式投影系列、 3M 面向消费级家 庭娱乐公共设置的投影系统。那么今天，小编还是继续跟大 家分享关于全息投影显示技术相关内容。 要知道，在之前的投影机市场，投影光源主要以 led 主，自 06 年三菱推出首款 40 英寸激光电视样机以来， 14 年国际激光显示技术产业化前期创新发展与技术沉淀， 16 年的时候， 激光投影市场才逐渐被打开， 就去年的市场数 据显示，激光投影产品销量已经达到 11 万台，相比上一年 增长了 4 倍之多。激光显示作为第四代显示技术，在我国以 中科院光电研究院为首提前 20 多年布局研发抢占先机，逐 步引导了全球激光显示技术的发展。 在“中国制造 2025“战略 ，未来极有可能由中国品牌引领全球激光显示产业创 新。 目前，微投影技术正在向着光电集成芯片的方向发展，从而 衍生出各式各样的微投影集成显示芯片，其中最常见的就包 括： MEMS 光扫描微投影、 LCD （液晶微型投影技术）透射 微投影、 DLP （由德州仪器开发的数字光学处理技术）以及 LCoS （硅基液晶）反射式微投影 四种主要的显示技术。 光源为 经过
、微视（MicroVision ）MEMS 扫描镜及Pico 激光束扫描系统微视（MicroVision ）发明的单个微型MEMS 扫描镜组 从16 年底，美国微视公司就与意法半导体（ST ）宣布合作开发、生产、销售及推广激光束扫描（LBS ）技术，其中LBS 解决方案开发的内容就包括微型投影仪和平视显示器 HUD ）。目前，在微电机系统（MEMS ）技术已经在硅基片中构成了完整的微显示器，无须再制造附加的上层结构。 MicroVision MEMS 扫描镜结构与原理MEMS 扫描镜内部构造 MEMS 镜组件中有一个反射镜悬浮在常平架（Gimbal Frame ）内，常平架上有一个微加工的通电线圈。MEMS 裸片周围安装有永磁体，用于提供磁场。在MEMS 镜组件工作时，只要给MEMS 线圈施加一个电流，就能在常平架上产生一个磁力扭矩，并沿旋转轴的两个方向产生分量。扭矩的两个分量分别负责常平架围绕挠曲悬架旋转和扫描镜谐振模式振
全息投影技术的发展及应用前景
《光信息存储》期末论文题目全息投影技术的发展及应用前景班级光信1102班 姓名张林君 学号 20112830 完成日期 2013/12/12 成绩
全息投影技术的发展及应用前景 摘要：全息技术最早于1948年由斯盖伯（Dennis Gabor ）提出，经过研究发展，2003年首次成功应用于全息投影技术中。全息投影技术应时代而来，被广泛的应用于社会的各个方面，它对传统舞台声光电技术的颠覆，及其带给人们的虚实结合的梦幻立体感受，犹如 LED 显示屏在舞台的广泛应用一样，其也必将成为未来几年舞台的“新宠儿”，也具有划时代的意义。 关键词：全息投影发展史应用前景 一、全息技术的发展历史 全息影像是就是实现真实的三维图像的记录和再现，用户不需要佩戴带立体眼镜或其他任何的辅助设备，就可以在不同的角度裸眼观看影像。 1947年，匈牙利人丹尼斯盖博(Dennis Gabor)在研究电子显微镜的过程中，提出了全息摄影术(Holography)这样一种全新的成像概念。由于全息摄影术的发明，丹尼斯盖博在1971年获得了诺贝尔奖。 1962年，美国人雷斯和阿帕特尼克斯在基本全息术的基础上，将通信行业中“侧视雷达”理论应用在全息术上，发明了离轴全息技术，带动全息技术进入了全新的发展阶段。这一技术采用离轴光记录全息图像，然后利用离轴再现光得到三个空间相互分离的衍射分量，可以清晰的观察到所需的图像，有效克服了图成像质量差的问题。
1969年，本顿发明了彩虹全息术，能在白炽灯光下观察到明亮的立体成像。其基本特征是，在适当的位置加入一个一定宽度的狭缝，限制再现光波以降低像的色模糊，根据人眼水平排列的特性，牺牲垂直方向物体信息，保留水平方向物体信息，从而降低对光源的要求。 20世纪60年代末期，古德曼和劳伦斯等人提出了新的全息概念——数字全息技术，开创了精确全息技术的时代。到了90年代，随着高分辨率CCD的出现，人们开始用CCD等光敏电子元件代替传统的感光胶片或新型光敏等介质记录全息图，并用数字方式通过电脑模拟光学衍射来呈现影像，使得全息图的记录和再现真正实现了数字化。 2001年德国国家实验室首创研发了全息膜技术，使三维图像的再现成为可能。经过7年的发展，全息膜已经从第一代的1英寸栅格状网眼hoe全息单元升级到了如今的第四代0.2毫米97%透光度HoloPro全息膜。依靠这薄薄的透明膜，无论是T形台上的流光溢彩，还是舞台上虚幻影像，都可实现。全息膜的价格自然不菲，据介绍，透光率为70%的全息膜市场价都达到1800-2200元/平米。 360度幻影成像是全息投影目前最具魔幻效果的技术，由丹麦公司ViZoo在2006年研发出来。他们用全息膜搭建了一个倒金字塔形的三角漏斗几何模型，由四台投影机投射的视频图像，在漏斗里经过一系列的光学衍射后汇合成为全息图像，看起来就像有实物漂浮在空中。这一系统还可以配加触摸屏，现场观众可通过各种手势和动作，操纵3D产品模型进行旋转，或部件分解。这样，观众就能深入地了解展示的产品性能。因此，这个全息显示系统一经面世，就迅速成为
全息照相实验实验报告
物理与光电工程学院 光电信息技术实验报告 姓名：张皓景 学号：20111359069 班级：光信息科学与技术专业2011级2班实验名称：全息照相实验 任课教师：裴世鑫
一、实验目的 1．了解光学全息照相的基本原理及其主要特点。 2．学习全息照相的拍摄方法和实验技术。 3．了解全息照相再现物像的性质、观察方法。 二、实验仪器 三、实验装置示意图 5底片 图1 全息照相光路 四、实验原理 全息照相是一种二步成像的照相技术。第一步采用相干光照明，利用干涉原理，把物体
在感光材料（全息干版）处的光波波前纪录下来，称为全息图。第二步利用衍射原理，按一定条件用光照射全息图，原先被纪录的物体光波的波前，就会重新激活出来在全息图后继续传播，就像原物仍在原位发出的一样。需要注意的是我们看到的“物”并不是实际物体，而是与原物完全相同的一个三维像。 1．全息照相的纪录——光的干涉 由光的波动理论知道，光波是电磁波。一列单色波可表示为： 2cos(t )r x A πω?λ =+- （1） 式中，A 为振幅，ω 为圆频率，λ 为波长，φ 为波源的初相位。 一个实际物体发射或反射的光波比较复杂，但是一般可以看成是由许多不同频率的单色光波的叠加： 1 2cos(t )n i i i i i r x A πω?λ==+- ∑ （2） 因此，任何一定频率的光波都包含着振幅（A ）和位相（ωt+φ-2πr/λ）两大信息。 全息照相的一种实验装置的光路如图（1）所示。激光器射出的激光束通过分光板分成两束，一束经透镜扩束后照射到被摄物体上，再经物体表面反射(或透射)后照射到感光底片(全息干版)上，这部分光叫物光。另一束经反射镜改变光路，再由透镜扩大后直接投射到全息干版上，这部分光称为参考光。由于激光是相干光，物光和参考光在全息底片上叠加，形成干涉条纹。因为从被摄物体上各点反射出来的物光，在振幅上和相位上都不相同，所以底片上各处的干涉条纹也不相同。强度不同使条纹明暗程度不同，相位不同使条纹的密度、形状不同。因此，被摄物体反射光中的全部信息都以不同明暗程度和不同疏密分布的干涉条纹形式记录下来，经显影、定影等处理后，就得到一张全息照片。这种全息照片和普通照片截然不同，一般在全息照片上只有通过高倍显微镜才能看到明暗程度不同、疏密程度不同的干涉条纹。由于干涉条纹密度很高，所以要求记录介质有较高的分辨率，通常达1000 条线／毫米以上，故不能用普通照相底片拍摄全息图。 2．全息照相的再现——光的衍射 由于全息照相在感光板上纪录的不是被摄物的直接形象，而是复杂的干涉条纹，因此全息照片实际上相当于一个衍射光栅，物象再现的过程实际是光的衍射现象。要看到被摄物体的像，必须用一束同参考光的波长和传播方向完全相同的光束照射全息照片，这束光叫再现光。这样在原先拍摄时放置物体的方向上就能看到与原物形象完全一样的立体虚像。如图2 所示把拍摄好的全息底片放回原光路中，用参考光波照射全息片时，经过底片衍射后有三部分光波射出。 0 级衍射光——它是入射再现光波的衰减。 +1 级衍射光——它是发散光，将形成一个虚像。如果此光波被观察者的眼睛接收，就等于接收了原被摄物发出的光波，因而能看到原物体的再现像。
全息技术的发展历史及其应用前景
全息技术的发展历史及 其应用前景 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
全息技术的发展历史及其应用前景 整理By：标准时间3 本文主要介绍全息技术的工作原理、发展历史及应用前景。 1.全息技术的工作原理 全息技术利用了光的干涉原理来记录物光波并利用光的衍射原理来再现物光波，因此其工作过程主要分为全息记录和全息图的再现。本文以激光全息照相为例说明其工作原理。 全息记录 全息记录利用了光的干涉原理，因此要求记录的光源必须是相干性能很好的激光。图1-1是拍摄全息照片的光路图。 由激光器发出的激光束，通过分束镜(Beam splitter)分成两束相干的透射光和反射光：一束光经反射镜Mirror1反射，扩束镜Lenses1扩束后照射到被拍摄物体上，再从物体投向照相底片(Film)上，这部分光称为物光（Object beam）。另一束光经反射镜Mirror2反射，扩束镜Lenses2扩束直接照射到底片上，称为参考光（Reference beam）。由于同一束激光分成的两束光具有高度的时间相干性和空间相干性，在照相底片上相遇后，形成干涉条纹。由于被摄物体发出的物光波是不规则的，这种复杂的物光光波是由无数的球面波叠加 图1-1 拍摄全息照片
而成的，因此，在全息底片上记录的干涉图样是一些无规则的干涉条纹，这就是全息图。 全息图的再现 全息图的物像再现过程就是光的衍射过程。一般采用拍摄时所用的激光作照明光，并以特定方向或与原参考光相同的方向照射全息图片，就能在全息图片的衍射光波中得到0级衍射光波和±1级衍射光波（如图1-2所示）。 图1-2中，把拍好的全息照片放回底片架上，遮挡住光路中的物光，移走光路中的被拍物体，只让参考光照在全息图片上。这样在拍摄物体方向可看到物的虚像，在全息照片另一侧有一个与虚像共轭的对称实像（不易观察到），这是最简单的再现方法。 2.全息技术的发展历史 全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯?伽伯(Dennis Gabor)为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得了诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。直到十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂?利斯与朱里斯?尤佩尼克拍成了第一张全息相片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。 全息技术的发展大致可分同轴全息术、离轴全息术、白光再现全息术、白光全息术等4个阶段。 同轴全息技术 同轴全息术是伽伯当时采用的技术，这一阶段主要是在1960年激光器出现以前。这种技术获得的物体的再现像与照明光混在一起，不易观察。 1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、泽尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第1张全息图。从那时起至20世纪5O年代末期，全息图都是 图1-2 全息图的物象再现
【实验报告】全息照相实验报告
全息照相实验报告 【实验目的】 1.了解全息照相的基本原理。 2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法。 3.观察物象再现。 【实验仪器】 防震光学平台、氦氖激光器、高频滤波器)、扩束透镜(两个)、分束器、反射镜(两个)、全息Ⅰ型干版、显影液和定影液及暗房设备。 【实验原理】 全息照相与普通照相无论是在远离上还是在方发生都有本质的区别。普通照相是用几何光学的方法记录物体上各点的发光强度分部，得到的是二维平面像，像上各点的照度与物体上的各点发光强度一一对应。而全息照相的记录对象是整个物体发出的光波(即物体上各点发出的光波的叠加)，借助于参考光用干涉的方法记录这个物光波的振幅和位相(周相)分布，即记录下物光波与参考光波相干后的全部信息。此时，记录信息底片上得到的不是物体的像，而是细密的干涉条纹，就好像一个复杂无比的衍射光栅，必须经过适当的再照明，才能重建原来的无广播，从而再现物体的三维立体像。由于底片上任何一小部分都包含整个物体的信息，因此，只利用拍摄的全息底片的一小部分也能再现整个物像。 1.全息记录 全息照相的光路图如下图所示：
感光底板 用激光光源照射物体，物体因漫反射发出物光波。波场上没一点的振幅和相位都是空间坐标的函数。我们用O表示物光波没一点的复振幅与相位。用同一激光管员经分光板分出的另一部分光直接照射到地板上，这个光波称为参考光波，它的振幅和相位也是空间坐标的函数，其复振幅和位相用R表示，草考光通常为平面或球面波。这样在记录信息的底板上的总光场是物光与参考光的叠加。叠加后的复振幅为O+R，如图从而底板上各点的发光强度分布为 I(OR)(O*R*)OO*RR*OR*O*RIOIROR*O*R (式1) 式子中，O*与R*分别是O和R的共轭量;I。，IR分别为物光波和参考光波独立照射底版时的放光强度。 2.物相再现 3.底板经过曝光冲洗后，形成各处透光率不同的全息照片，它相当于一个复杂的光栅。一般来说，光透过这样的全息照片时，振幅以及位相都要发生变化。如果令 t=透过光的复振幅/入射光的复振幅(式2) 则复振幅透过率t一般为复数。但对于平面吸收型全息照片t为实数。如果曝光及冲洗合适，可使得 tt0KI (式3)
医学影像成像原理复习题汇编
㈠名词解释 ⒈CT值：CT影像中每个像素所对应的物质对X线线性平均衰减量大小的表示。CT值定义为 将人体被测组织的吸收系数与水的吸收系数的相对值 ⒉TR（重复时间）：从90°脉冲开始至下一次90°脉冲开始的时间间隔。 ⒊SNR（信噪比）：图像中的信号能量与噪声能量之比。 ⒋PACS（图像存档与传输系统）：是适应医学影像领域数字化、网络化、信息化发展势的要求，一数字成像、计算机技术和网络技术为基础，以全面解决医学影像获取、显示、处理、储存、 传输和经管为目的的综合性规划方案及系统。 ⒌螺距：（pitch,P）有关螺旋CT的一个概念。对单层螺旋CT，各厂家对此定义是统一的, 即螺距=球管旋转360度的进床距离/准直宽度。也即扫描时床进速度与扫描层厚之比。 ⒍阳极效应：又称足跟效应，是指在通过X线管长轴且垂直于有效焦点平面内，近阳极端X线 强度弱，近阴极端强，最大值约在10°处，其分布是非对称性的，这种现象称为阳极效应。阳极倾角越小，阳极效应越明显。 ⒎自旋-晶格弛豫：又称纵向弛豫(longitudinal relaxation)或T1弛豫。指平行于外磁场Bo方向的磁化矢量的指数性恢复的过程。 ⒏灵敏度：（Sensitivity）也称敏感度，在MR范畴内，是反映磁性核的MR信号可检测程 度的指标。 ㈡简答与分析论述题 ⒈分析CR成像基本原理 答：X射线入射基于光激励荧光粉（PSP）的成像板（IP）产生一帧潜影（latent image），潜影存储于成像板中。用激光激励成像板，成像板会发射出和潜影能量分布一致的光，这些光 被捕捉后被转换成电信号，从而潜影被转换成可以传输和存储的数字图像。 ⒉分析MRI空间分辨力优化的方法与作用 答：⑴调整扫描矩阵、FOV 扫描矩阵的大小决定序列中相位编码梯度的步数及频率编码步数，即数据的采样点数。FOV一定时，相位编码步数越多，体素的尺寸就越小，图像分辨力就越高。 ⑵调整层面厚度为了尽量减小部分容积效应的影响，一般应该选择较薄的层面进行扫描。 ⑶增加NEX ⒊简述MRI成像过程 答：通过对静磁场(Bo)中的人体施加某种特定频率的射频脉冲(RF)电磁波，使人体组织中的 氢质子受到激励而发生磁共振现象，当RF脉冲中止后，氢质子在弛豫过程中发射出射频信号，被接收线圈接收，再利用梯度磁场进行空间定位，最后进行图像重建而成像。 ⒋磁共振成像系统主要有哪几部分组成？ 答：磁体、梯度系统、射频系统和计算机系统组成。 ⑴磁铁系统 ①静磁场：又称主磁场。 ②梯度场：用来产生并控制磁场中的梯度，以实现NMR信号的空间编码。这个系统有三组线圈，产生x、y、z三个方向的梯度场，线圈组的磁场叠加起来，可得到任意方向的梯度场。 ⑵射频系统 ①射频（RF）发生器：产生短而强的射频场，以脉冲方式加到样品上，使样品中的氢核产生NMR现象。 ②射频（RF）接收器：接收NMR信号，放大后进入图像处理系统。 ⑶计算机图像重建系统 由射频接收器送来的信号经A/D转换器，把模拟信号转换成数学信号，根据与观察层面各体 素的对应关系，经计算机处理，得出层面图像数据，再经D/A转换器，加到图像显示器上， 按NMR的大小，用不同的灰度等级显示出欲观察层面的图像。 ⒌何为薄层扫描，其优点是什么？