基于激光的3D全息技術(shù)

1、數(shù)字王國 3D全息投影基于激光的3D全息技術(shù) 一.3D技術(shù)原理(一)偏光眼鏡法它以人眼觀察景物的方法，利用兩臺并列安置的電影攝影機，分別代表人的左、右眼，同步拍攝出兩條略帶水平視差的電影畫面 。當觀眾戴上特制的偏光眼鏡時，使觀眾的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，通過雙眼匯聚功能將左、右像疊和在視網(wǎng)膜上，由大腦神經(jīng)產(chǎn)生三維立體的視覺效果 。這種3D技術(shù)并不是真正意義上的3維技術(shù)，其成像依舊是建立在二維平面上的投影技術(shù)。(二)全息3D技術(shù)1.全息照相原理全息照相分為兩步：波前的干涉記錄和波前的衍射重建7。以菲涅耳全息為例，首先是波前的干涉記錄，如圖1就是菲涅耳全息照相的記錄光路。 圖

2、1全息照相的記錄光路如圖，激光束 通過快門后經(jīng)過分束板分為兩束：透射的一束經(jīng)平面鏡M2反射、擴束鏡L2擴束后作為參考光投射到全息干板E上;反射的一束經(jīng)平面鏡M1反射、擴束鏡L1擴 束后照到被攝物上，再經(jīng)過物體的漫反射作為物光束也投射到E上。整個光路光軸在同一個水平面上，光束通過各元件中心。物光與參考光夾角在45o左右。黑暗中把全息干板夾在干板架上，使感光乳劑面朝向物光和參考光，靜置一分鐘后啟動定時曝光器。取下干板，在暗室中顯影，水洗后定影一段時間用水沖洗干凈，最后晾干，全息圖就制作好了。下面說全息圖的再現(xiàn)8，菲涅耳激光全息是用激光再現(xiàn)的。觀察虛像的方法如圖2所示： 圖2 虛像的觀察將

3、制作好的全息圖放回拍攝時原物體的位置，用參考光照射全息圖，在全息圖后面原物所在位置上可以觀察到物體的虛像。若要觀察到原物體的實像，就要改用參考光的共軛光線來照射全息圖，則可以用光屏在全息圖后面接受到物的實像，如圖3所示光路。 2.全息成像原理 全息投影技術(shù)的成像是不需要傳統(tǒng)的銀屏的技術(shù)，而是采用在空氣霧幕上投影?？諝忪F幕投影成像是一種全新的空氣成像設(shè)備。該設(shè)備是利用海市蜃樓的成像原理 借助空氣中存在的微粒將光影圖像呈現(xiàn)。使用一層很薄的水霧墻代替?zhèn)鹘y(tǒng)的投影幕，使您能在該屏幕影像中隨意穿梭，達到真人可進入視頻畫面的虛幻效果。使用霧 化設(shè)備產(chǎn)生大量人工霧，結(jié)合空氣流動學(xué)原理而制造出來的能產(chǎn)

4、生形成平面霧氣的屏幕，再將投影設(shè)備投射在該屏幕上，便可以在空間中形成虛幻立體的影像，形成 一種三位空間立體圖像，給人一種新的立體視覺享受，其影象給人的感受如同人行畫中，畫在人中，亦真亦幻，如置身仙境身處瑤池般。忽隱忽現(xiàn)，神秘誘人的特性 開發(fā)一些令人稱奇的展示項目。在迷茫的霧屏上，放映如幻似真的神話故事。將帶給觀眾前所未有的視聽體驗。 空氣霧幕立體成像展示特點：1. 空氣霧幕成像系統(tǒng)包括一臺投影機和一個空氣屏幕系統(tǒng)，空氣屏幕系統(tǒng)可以制造出由水蒸氣形成的霧墻，采用背投技術(shù)將影像投映至幾乎看不見的空氣墻中，觀看者 看到的將會是漂浮在空氣中的影像或影片。2. 空氣霧屏成像發(fā)生裝置可將計算機、程序、紅外

5、線、激光、雷達通過投影機光速和風場投射到霧屏上，形成多種動感、虛擬圖像。3. 空氣霧屏成像系統(tǒng)內(nèi)部采用集成式超音波機芯，無機械驅(qū)動、寧靜無噪音、霧化效率高、產(chǎn)生一定濃度負離子，故障率低、維護簡單。 空氣霧幕立體成像系統(tǒng)原理：這套系統(tǒng)包括專有的投影機和基本零件，其中空中圖像顯示從正面看起來使用，該系統(tǒng)不需要任何額外的屏幕，形成圖像的主要原理 是利用空氣以及一個小型機柜。不使用特殊的化學(xué)物質(zhì)或有害影響的環(huán)境。Heliodisplay投影系統(tǒng)的設(shè)計靈感來自于海市蜃樓的成像原理，一套投影系 統(tǒng)包括一臺投影機和一個空氣屏幕系統(tǒng)，空氣屏幕系統(tǒng)可以制造出由水蒸氣形成的霧墻，投影機將畫面投射在上面，由于空氣與

6、霧墻的分子震動不均衡，可以形成層 次和立體感很強的圖像二.3D全息投影技術(shù)的應(yīng)用(一) 實現(xiàn)真正意義上的裸眼3D電影 我們都知道，目前為止在電影投影技術(shù)中，我們都是采用佩帶偏振光眼鏡而實現(xiàn)3D技術(shù)。但我們都知道這并不是真正的3D，因為它最終成像是在二維銀屏上成 像的。如果把全息技術(shù)應(yīng)用到電影技術(shù)上，那么真正的3D電影將脫離銀屏在立體三維空間中上演，并且完全摘掉偏振眼鏡，實現(xiàn)裸眼3D技術(shù)。在2010年日本 的初音未來演唱會上，就是通過全息技術(shù)虛擬出來的動漫歌手。隨著全息技術(shù)的日漸成熟，全息3D走進電影院指日可待。(二)應(yīng)用到通訊設(shè)備中1.虛擬鍵盤 隨著科技的進步，微電子以及集成電路的發(fā)展。各種電

7、子設(shè)備都逐漸從以往大型設(shè)備過度到高度集成的迷你型。從臺式電腦到筆記本，再到如今蘋果公司領(lǐng)軍開發(fā) 的Ipad。電子產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到一個高度集成的領(lǐng)域。但是我們在享受高度集成帶來的方便的同時，也顛覆了我們對PC的傳統(tǒng)定義。比如鍵盤改為觸屏式等等。 而運用全息技術(shù)可以虛擬出一個鍵盤，同時運用激光傳感技術(shù)讓我們能夠在虛擬的鍵盤上進行操作。2.全息視頻隨著3G時代的到來，視頻聊天已經(jīng)不是電腦的專利。我們可以通過手機來實現(xiàn)視頻的聊天。在全息技術(shù)中，我們將把想要聊天的人的立體圖形成像在我們面前。這將是人類繼計算機通訊時代后的又一個偉大的里程碑。(三)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用全 息顯微術(shù)是全息和顯微相結(jié)合的技術(shù)，與一般顯

8、微技術(shù)相比，能儲存標本物的整體。無需制備標本物的切片。尤其對一些活的標本物可以用高功率的連續(xù)光或者脈沖 激光照全息圖，長期保存，再現(xiàn)像具有立體性，能顯示樣品的細節(jié)。全息顯微術(shù)主要有兩種：一種是將全息技術(shù)和顯微鏡結(jié)合，稱為“全息顯微鏡”，解決了顯微鏡 中分辨率本領(lǐng)與景深的矛盾，避免了像差影響而達到很小衍射極限，可以獲得更大的視野;一種是利用全息圖本身的特點來進行放大，稱為“全息放大”。如果拍攝 時，采用不同波長，衍射角不同，這等于將全息圖作了相應(yīng)的調(diào)整，可以實現(xiàn)圖像放大。全息顯微術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，生物學(xué)，科研方面。2.醫(yī)療設(shè)備 全息以它獨特的優(yōu)點解決了許多其他技術(shù)難以解決的問題，為疾病的診治作出

9、了貢獻。激光全息技術(shù)首先在眼科疾病診治的應(yīng)用中獲得了成功，一張全息照片提供 的信息相當于480張普通眼底照片所提供的信息。在眼科疾病的診斷過程中，利用激光全息成像技術(shù)可以提供整個眼睛的三維立體圖像，并可以用顯微鏡對整個眼 睛圖像的不同位置(如角膜、前房、晶狀體、玻璃體以及視網(wǎng)膜等)進行逐層觀察和研究。也可以利用激光全息成像技術(shù)提供眼睛各個部位單獨的三維立體圖像以做 深入的檢查。在臨床檢查中、利用全息診斷方法可以查出直徑在1mm的乳腺癌，有利于癌癥的早期診斷和治療。(四)全息信息儲存 光全息存儲是依據(jù)全息的原理，將信息以全息照相的方式存儲起來。利用2個之間的耦合和解耦合把信息存儲和信息之間的比較、識別。甚至聯(lián)想的功能結(jié)合起 來，也就是可以把信息存儲和信息處理結(jié)合起來。全息信息存儲是20世紀60年代隨著激光信息發(fā)展而出現(xiàn)的一種全新的存儲方式。其特點是大容量、高密度、高 衍射率、低噪聲、高分辨率和高保真度。光全息存儲不僅容量大，而且數(shù)據(jù)傳輸速率快，尋址時間短等特點。(五) 軍事領(lǐng)域的利用 全息技術(shù)可以彌補一般的空中、水下監(jiān)視系統(tǒng)的不足。例如，一般雷達系統(tǒng)只能探測到目標的遠近、方位和運動速度等，而全息監(jiān)視系統(tǒng)