全息投影技术原理分析及其前景展望

现代商贸工业

２０１９年第１０期

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一全息投影技术原理分析及其前景展望

谢炜杰

(无锡市大桥实验学校,江苏无锡２１４００１

)摘一要:在探索光影世界的道路上,人们不断前进,从绘画到照相技术,从黑白相片到彩色电影,再到如今应

用越来越广泛的全息投影技术.其中,全息投影更是已逐渐成为未来光影技术发展的新方向.因此,对其成像原理以及技术要素的探究便十分必要.因此分别从全息投影技术的基本原理二发展现状及未来应用前景等方面对全息投影显像技术展开综合性论述.

关键词:全息投影;基本原理;改进方法再影像技术

中图分类号:T B 一一一一一文献标识码:A一一一一一一d o i :１０．１９３１１/j ．c n k i ．１６７２Ｇ３１９８．２０１９．１０．０９１１一引言

广义上的全息投影技术并不单指通过某种特定方法使物体成像的显像技术(包括一些伪全息投影技术),而是一类能记录并再现物体真实三维影像的技术的总称,本篇论文就选取全息投影技术作为研究对象.当前的全息投影技术主要发展出透射全息投影技术二３６０度全息投影以及空气投影与交互技术三种,

但还是目前还存在一些问题可以改进,也是未来技术前进的一个方向.

２一全息投影技术的成像原理

首先,简单描述一下全息照相的原理.以单色光为例,其波动方程为:

x ＝A c o s (ωt ＋φ－２π

λ

r )

不同单色光相叠加之后,其波动方程为:

x ＝

en

i ＝１

A

c o s (ωi t ＋φt

－２πr i

λi

)(其中r 为距离)

由公式可知每一列单色光都有相位和振幅(对应

光强)两个信息.而普通照相之记录了光强的信息,相位信息丢失了,从而普通照相不能体现三维效果.

而全息照相则不一样,能够同时记录相位和光强信息.如图,照相时,为保证物光与参考光的相干性,会用分光镜将同一激光发生器的光分为两束.一束光直接照射到底片上,作为参照光;一束光照射到物体上反射出物光,底片上记录的是物光与参考光的合成

.

图１一全息拍照过程光路图

物光的公式为:

E ０x ,y ()＝A ０(x ,y )e i ψ

０

(x ,y )

对应参考光的公式为:

E R x ,y ()＝A R (x ,y )e i ψR

(x ,y

)

合成之后为:S x ,y ()＝O x ,y ()＋R (x ,y )

光强为:

I ＝S ?S ＝[O ＋R ][O ＋R ]

I ＝A ２O ＋A ２

R ＋２A o A R c o s (ψ

o －ψR )由上式可知,相位信息也保存在了底片之上.底

片经过冲洗之后可以使用,成为全息照片.

３一全息投影技术的显像过程

而显像过程,就是利用参考光对物光的完全重现

.

图２一全息成像过程光路图

用k 表示透射率,底片的透射率和照相过程中受

照射的光强存在以下关系

k ＝t ０＋β

I (x ,y )在底片完成后,使用照相时候的相干光源R 照射全息照片,则有

U x ,y ()＝A R x ,y ()e i ψ

R

x ,y ()

?k U x ,y ()＝R x ,y ()?[t ０＋β

I x ,y ()]将I 代入,则得到其中一级分光

U ＋１＝R ?β?R ?O ＝β

A ２O 即第一级光完全还原了物光,包括相位和振幅在内的所有信息.即如果在第一级光出射方向观察,就

能看见一个三维立体的像.

４一全息投影技术发展现状

如上文所言,当前全息投影技术主要发展出透射全息投影技术二３６０度全息投影以及空气投影与交互技术三种.

其中,透射全息投影技术最先出现.但由于投射