总是有人抱有这样的幻想:在未来 , 人类可以完全抛弃电视、电脑、手机这些带有屏幕的显示产品 。就像在各种各样的科幻、谍战大片中 , 用手一挥 , 巨大的显示屏上多页图表或者照片直接出现在面前 , 无需触碰屏幕 , 用手一挥 , 屏幕上的内容自然切换 , 甚至能够让不同时空的人面对面进行交谈 。所有这些 , 都被统称为全息影像技术 。
根据维基百科给出的定义 , 真正的全息影像技术是指通过相干光干涉原理记录和查看图像 , 当合适地将其呈现时 , 便可以精确地再现被记录物体的三维外观 。是一种记录被摄物体反射(或透射)光波中全部信息(振幅、相位)的照相技术 , 而物体反射或者透射的光线可以通过记录胶片完全重建 , 仿佛物体就在那里一样 。通过不同的方位和角度观察照片 , 可以看到被拍摄的物体的不同的角度 , 因此记录得到的像可以使人产生立体视觉 。
全息影像技术的发展史
1947年 , 英国人丹尼斯盖博(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 , 并获得了诺贝尔奖 。全息术的成像利用了光的干涉原理 , 以条纹形式记录物体发射的特定光波 , 并在特殊条件下使其重现 , 形成逼真的三维图像 , 这幅图像记录了物体的振幅、相位、亮度、外形分布等信息 , 所以称之为全息术 , 意为包含了全部信息 。但在当时的条件下 , 全息图像的成像质量很差 , 只是采用水银灯记录全息信息 , 但由于水银灯的性能太差 , 无法分离同轴全息衍射波 , 因此大量的科学家花费了十年的时间却没有使这一技术有很大进展 。
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 , 有效克服了全息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 。彩虹全息术的发明 , 带动全息术进入了第三个发展阶段 。传统全息技术采用卤化银等材料制成感光胶片 , 完成全息图像信 。
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 。数字全息技术的成像原理是 , 首先通过 CCD 等器件接收参考光和物光的干涉条纹场 , 由图像采集卡将其传入电脑记录数字全息图;然后利用菲涅尔衍射原理在电脑中模拟光学衍射过程 , 实现全息图的数字再现;最后利用数字图像基本原理再现的全息图进行进一步处理 , 去除数字干扰 , 得到清晰的全息图像 。
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