上海光子全息投影技术原理.docx

上海光子全息投影技术原理〔一〕全息成像原理全息投影技术〔front-projected holographic display〕 也称虚拟成像技术是利用干预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.它分为两步,干预照相,衍射重现.第一步如图1,是利用干预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 另一局部激光作为参考光束射到全息底片上,和物光束叠加产生干预,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 而利用干预条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来.记录着干预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.第二步如图2,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.全息图的每一局部都记录了物体上各点的光信息,故原那么上它的每一局部都能再现原物的整个图像,通过屡次曝光还 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.全念干板1、双视作用每个人都有两个眼睛,每个眼睛的视角大约为 80度,但是两个眼睛一起的视角只有 120度,也就是说有40度的视角是重合的,所以我们的左右两个眼睛所看到的的东西其实是不同的,比方你闭上左眼用右眼看或者反过来,就能测试出来效果,左右两眼接收到的物体转发给大脑做判断物体的远近才能形成立体感. 3D立体技术就是模拟这个过程而形成的.2、3D摄影在3D投影前,要对物体进行120 ° 的3D摄影.看过3D电影的读者应该知道,如果取下3D眼镜观看,画面有重影而模糊 不清.只是由于,银幕上的画面并不是一幅,而是两幅角度不同的画面叠加的效果.为了模拟“双目效应〞,必须拍摄出偏左侧的画面和偏右侧的画面.在拍摄时,其实有两台 3D摄像机同时工作,一台偏向演员左侧,记录偏左的图像一台偏向演员右侧,记录偏右的图像,再通过电脑处理,将两幅图像叠加,便成了 3D电影源完成摄影后,在放映室里,3D电影源投放在一定角度的银幕上,观众需要带上3D眼镜观看.仔细观察3D眼镜,会发现左右镜片上有密集而细小的朝向不同的条纹.左镜片是纵纹,右镜片是横纹.正是这些条纹,才能看到美妙的 3D立体图完成摄影后,根据“双目效应〞,需要将图像分解,让左眼只看见偏左的画面,右眼只看见偏右侧的画面,这样才能使大脑产生远近的判断而生出立体感.在放映时,偏左的画面和偏右侧的画面所用的投射光是不同的,虽然颜色画面一样,但投影用的光的传播方向是不同的,偏左画面用的是纵波光 〔光波沿纵向传递〕,偏右画面用的是横波光〔光波沿横向传递〕,由于偏振光的特点〔物理选修3-4第十二章 第三节〕纵波光只能穿过纵纹,不能穿过横纹,因此,透过左镜片,只能看见偏左侧的画面,同 理与右镜片.由此,重叠的画面被分解,左眼只看见偏左侧的画面,右眼只看见偏右侧的画面,由于双目效应,便产生了远近感和立体〔二〕全息投影技术全息投影技术 〔front-projected holographic display〕 也称虚拟成像技术是利用干预和衍射原理记录并再现物体真实的三 维图像的技术.全息投影技术不仅可以产生立体的空中幻像,还可以使幻像与表演者产生互动,一起完成表演,产生令人震撼 的演出效果.适用范围产品展览、汽车服装发布会、舞台节目、互动、酒吧娱乐、场所互动投影等.全息投影技术一共分为以 下三种：1 、在美国麻省一位叫 Chad Dyne 的 29 岁理工研究生创造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.2 、日本公司 Science and Technology 创造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.3、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 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,只不过好似有点危险.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.全息投影技术是全息摄影技术的逆向展示,本质上是通过在空气或者特殊的立体镜片上形成立体的影像.不同于平面银幕 投影仅仅在二维外表通过透视、阴影等效果实现立体感,全息投影技术是真正呈现 3D 的影像,可以从 360 °的任何角度观看影 像的不同侧面.3D 全息投影制作教程工具：一、 、平板电脑、直接用电脑屏 〔能放视频的设备 〕.二、直尺、小刀 〔或剪刀〕、圆规〔或量角器〕、胶水〔或透明胶带 〕.材料： 普通透明塑料薄膜或者专用的投影膜 〔不要太软 〕 、一张草稿纸.考前须知：等腰三角形的顶角为 70.5 度,“底边等于屏幕的宽度〞这个不需要太标准,只要不比播放的视频宽度小就行 !制作流程：步骤一：确定屏幕的宽度,用尺子量下.〔 即屏幕宽度 〕步骤二：在草稿纸上画以等腰三角形的腰长为半径画圆,在圆上任意一点为圆心,半径为等腰三角形的底边步骤三：将塑料薄膜覆盖在所画的圆上,在三角形的顶点处扎孔以作标记.用刀切割下四个连在一起的等腰三角形步骤四：将边沿两边用胶水或胶带连在一起,呈金字塔状. 〔图3〕伪全息,真全息有一种伪全息投影应用在商业用途上.大体分为两类：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图4LED屏折射光源,舞另一种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,后者成像效果相对更炫一些,不过本钱台效果很炫.如下列图相对会高出很多,受场地限制也多一些.在水立方举办的聚仙游戏全息发布就是应用的幻影成像膜,用的tudou,conn360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度成像并聚集到一起后形成具有感观维度的立体影像.如图 6 :所以：可以从锥体的四个面分别看到物体的不同侧面,但它不是立体的.图7中很明显的〔伪全息〕方式：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度角而已门镜的检 艘曲也tt 佔平所虑进图8然而：既使等到用激光息全相干法制作出低本钱的视频像源,这个锥体合成的成像装置也不可取.立体影像衣然被锁定在这个小小的空间.对于图9那样深度远景的立体怎么可能有深入临境的享受. 再过二三十年也没有几个家庭有图 6、7这么多余空间.它怎么可能普及到亿万家庭中去实现家庭立体影院的梦想.■〔三〕全息技术的开展状况1947年,英国匈牙利裔物理学家丹尼斯•盖伯创造了全息投影术,他因此项工作获得了 1971年的诺贝尔物理学奖.其它的一些科学家在此之前也曾做过一些研究工作,解决了一些技术上的的问题.全息投影的创造是盖伯在英国 BTH公司研究增强电子显微镜性能手段时的偶然发现,而这项技术由该公司在 1947年12月申请了专利〔专利号GB685286〕.这项技术从创造开始就一直应用于电子显微技术中,在这个领域中被称为电子全息投影技术,但是全息投影技术一直到 1960年激光的创造才取得了实质性的进展.第一张实际记录了三维物体的光学全息投影照片是在 1962年由苏联科学家尤里•丹尼苏克拍摄的.与此同时,美国密歇根大学雷达实验室的工作人员艾米特•利思和尤里斯•乌帕特尼克斯也创造了同样的技术.尼古拉斯•菲利普斯改良了光化学加工技 术,以生产高质量的全息投影图片.全息投影可以分为如下假设干类.透射全息投影,如利思和乌帕特尼克斯所创造的技术,这种技术通过向全息投影胶片照射 激光,然后从另一个方向来观察重建的图像.后来经过改良,彩虹全息投影可以使用白色光来照明,以观察重建的图像.彩虹 全息投影广泛的应用于诸如信用卡平安防伪和产品包装等领域.这些种类的彩虹全息投影通常在一个塑料胶片形成了外表浮雕 图案,然后通过在反面镀上铝膜使光线透过胶片以重建图像.另一种常见的全息投影技术称为反射全息投影,或称为丹尼苏克 全息投影.这种技术可以通过使用白色光源从和观察者相同的方向来照射胶片,通过反射来重建彩色的图像,以重建图像.镜 面全息投影是一种通过限制镜面在二维外表上的运动来制造三维图像的相关技术.它通过限制反射光线或者折射光线来构造全 息图像,而盖伯的全息投影是通过衍射光来重建波前的.促使全息投影在短短的一段时间内就蓬勃开展的关键原因是低本钱的固体激光器的大规模生产, 如 DVD 播放机和其他的一 些常用设备中所使用的激光器.这些激光器对全息投影的开展也产生了极大的促进作用.这些廉价的体积又很小的固体激光器 可以在某些条件下与最初用于全息投影的那些大型的昂贵的气体激光器相媲美,因此使得预算较低的研究者、艺术家甚至业余 爱好者都可以参与到全全息投影研究中来.2021 年 6 月,美国加州的一家新创公司,正在研发三维全息投影芯片,最早 2021 年底之前,智能 将具备三维投影的 功能.研制出一个体积只有药片大小的三维全息投影仪,分辨率高达 5000PPI ,可以精确限制每一个光束的亮度、颜色,以及 角度.只需要一个芯片,就可以投射出一个可以接受的三维全息图像,不过只要增加芯片数量,那么可以投射出形状更加复杂的三 维物体,细节更加详实,这一芯片和技术的研发还在初始阶段,第一款芯片,目的是全息投影二维图像,预计芯片可以在 2021 年的夏天交付给 厂商.他们研制的第二款投影芯片,将可以实现全息三维投影,立体影像可以漂浮在空气中,看上去就像是一个真实存在的物体. 第一款芯片推出几个月之后,第二款芯片也将开始进入生产制造.另外除了智能 之外,该公司研发的三维全息投影芯片,还将进入到各种显示设备中,比方电视机、智能手表,甚至是 “全息桌面〞.届时,三维全息投影时代将真正到来 .应用范围全息投影技术在舞台中的应用,不仅可以产生立体的空中幻像,还可以使幻像与表演者产生互动,一起完成表演,产生令 人震撼的演出效果.从 Disel 时装发布 T 台秀中全息投影技术的运用,美轮美奂的全息投影画面伴随模特的走步把观众带到了另一个世界中, 好似使观众体验了一把虚拟与现实的双重世界.再到梦幻剧场?动漫大师诺曼?中全息投影技术的运用,舞台艺术与电影片断 在同一空间出现了非凡的融合,给观众展示了世界多媒体艺术最新的创新成果.效劳和销售行业是最需要群众根底的,能最大 限度的吸引消费者就是王道.全息投影技术在这方面的运用以全新的视角聚拢了人们的眼球,勾起了消费者的消费欲望.展览展示行业最终的目的就是如何将产品卖出去,而如何最大限度的吸引参展者的眼球便成了这个行业的制胜法宝.针对 展览展示行业实时推出了 360 度虚拟成像系统,将三维画面悬浮在实景的半空中成像,营造了亦幻亦真的气氛,效果奇特,科 技感十足.为展览展示行业开辟了新的营销方向.全息投影系统景象全息投影系。