发表者|宁光
自2009年3D电影《阿凡达》上映以来，3D显示的概念被越来越多的人所熟知，各种科幻电影中出现的漂浮在空中的图像通常被称为“全息显示”。
近10年来，全息显示的概念在中国广泛传播，尤其是2015年春晚四人刘春同台亮相的场景更给观众留下深刻印象。
由于全息显示充满科技感，不少企业在推广透明显示和3D显示相关技术时，计划加入“全息图”的概念来吸引眼。但你真的了解“全息”吗？看似炫酷的“全息显示”效果是如何实现的？
图1全息艺术渲染
事实上，全息概念自提出以来已有70多年的发展历史，随着全息逐渐“逃离”学术界，难免会出现一些概念上的混乱和误解。很多人没有意识到，全息技术早已应用在我们的日常生活中，隐藏在、人民币和各种防伪标签中。
另外，随着全息图技术的发展，种类越来越多，从事全息图相关行业的人们常常会“困惑”，出现表达错误。因此，寻找一个通用、准确、全面的全息定义，以告知公众正确的全息概念，纠正全息相关行业工作者的错误表述，具有重要意义。
基于此，美国加州MetroLaser公司联合创始人兼研究总监JamesDTrolinger发表了一篇关于Light:先进制造的综述文章，题为《全息的语言》。
在本文中，我们考察了“全息”这个技术术语的起源和发展过程，从普通大众容易理解的角度解释了全息的定义，并指出了发展过程中出现的概念混乱和扭曲。全息显示。
全息术的概念可以追溯到1947年。英国物理学家丹尼斯加博尔提出全息术来提高电子显微镜的分辨率，当时发表的论文标题是“MicroscopybyReconstructedWave-fronts”，即显微镜学。波前重建技术。加伯将这种技术命名为“全息术”，意思是它包含了光波的所有信息。然而，由于激光尚未研制出来，加博尔的全息研究被搁置了。直到1956年，EmmettLeith、JurisUpatnieks和YuriDenisyuk才在不了解Gabor早期工作的情况下创建了一种新型全息术来解决这些局限性。此后，随着激光器的出现，全息技术得到了爆发式的发展，并成功应用于显示、成像、存储、测量、光束操纵等各个领域，成为现代光学的重要领域。
尤里德尼修克（YuriDenisyuk）曾将全息术简单地描述为物体的“光学等效物”，但即使是这种等效的定义对于普通人来说也很难理解。阿道夫洛曼(AdolphLohman)对光学全息术进行了如下描述“从物体表面发出的光向前传播，并在全息表面的某个地方停止。光线被‘冻结’在全息表面上。当我们需要重建物体的图像时，只要全息表面适当当光线被照亮时，光线‘冻结’在全息表面上。‘冻结’的光波被恢复并继续向前传播，形成图像，就好像光线从未被‘冻结’过一样。”
如今，存在各种形式的全息术，包括声全息术和数字全息术，并且不限于现有的光学全息术。基于全息术的应用和重要性，本文作者重点讨论了两种类型光学全息术和数字全息术。
然而，这些全息领域的先驱者都提出了光学全息术，而且由于他们都是基于一定程度的光干涉、衍射等光学知识，所以用这些原理向普罗大众解释全息术几乎是不可能的。因此，作者针对不同人群，将全息图定义的解释分为两个版本简单版和专业版。
光学全息术的定义
简单版本正如阿道夫洛曼（AdolphLohman）所解释的那样，您可以将光学全息术视为可以记录光波的“窗口”。物体的光波信息固定在窗口中。如果这个“窗口”被正确照亮，它就会被记录下来。随着光波信息的融化，仿佛打开了一扇‘窗户’。通过这个“窗口”，您可以观察身后空间中物体的3D图像。当光学全息技术变得足够复杂时，这将成为可能。这些是3D图像，使得人眼很难区分原始物体和原始物体。
专业版光学全息利用感光材料记录物体光波与参考光波的干涉图样。在一定条件下，可以利用光的衍射现象用参考光波照射干涉图案，从而重建原始物体光波。
图2光学全息记录和重建过程
数字全息术的定义
简化版光学全息的“窗口”制作非常复杂，工艺繁琐。一旦成功创建，通过该“窗口”可见的3D对象图像就固定且无法更改。因此，光学全息术是进入静态3D世界的一个窗口。数字全息得益于计算机的进步，使得“窗户”的创作不再复杂，而“窗户”之外的3D世界也发生了变化，让一切变得更加生动。
PRO在数字全息术中，记录的信息以数字格式存储在计算机上。记录过程使用波前干扰来自数码相机或传感器的参考波，然后将波前信息存储在相机或计算机上。录制过程的基本要求是相机的像素必须足够小。如下所示，被成像的物体被干涉光照射，与来自数字传感器的参考光波混合，并将所得的干涉图案记录在计算机上。在重建过程中您有两个选择对记录的全息表面进行计算机分析（最常见的是使用衍射和传播方程），允许波前传播到虚拟空间中的任何平面，并且该平面中的强度信息可以出现在显示器上。以这种方式重建的图像可以通过电子扫描并面对面显示。
事实上，数字全息术可能会在不久的将来成为增长最快的全息术类型，每年都会发布100多项新成果。这可能是因为数字全息术不需要昂贵的激光器或光学设备，只需要相对便宜的计算机。这项技术使全息计算比想象的更快、更便宜。在科学和医学领域，数字全息术正在彻底改变显微镜技术。
图3数字全息记录和重建过程
全息术的一般和综合定义
目前有许多不同类型的全息术，为了找到准确且的可用定义，JamesDTrolinger广泛征求了许多同事的意见。几乎所有这些观点都有不同的定义，其中许多观点是有偏见的、不全面的，并且有很大的局限性，但大多数观点都被作者采纳并在本文中进行了总结。这些不同的定义表明，就全息术的定义达成普遍共识是当前领域的重大挑战。近日，JamesDTrolinger也参加了全息领域专家的研讨会，但目前仍很难对全息得出统一的定义。
尽管如此，JamesDTrolinger认为，如果全息图有一个准确且的可用定义，则该定义应包括以下特征
全息术由记录和重建两个过程组成，在记录过程中，可以捕获并存储特定波所需的所有信息，在重建过程中，可以精确地复制和重建原始波的传播。
当使用全息图重建物体的图像时，它会呈现三个维度。另外，如果物体本身有一定的深度，则可以从侧面观察图像，图像中存在视差。
全息术不仅仅用于存储和显示3D图像。
全息图本身不是图像，图像也不是全息图。
时变波的实时全息术允许连续记录和重建变化波或共轭波。
并非所有全息术都记录在照片或感光材料上。
全息术的记录材料没有，可以使用多种材料来存储足够时间的记录信息。如果这种材料能够记录并重建原始波，则可以用作全息术的记录材料。
在数字全息术中，全息记录过程可以在计算机上创建、存储、处理和分析，而无需使用激光或光学。
数字全息术允许计算机重建、聚焦、过滤、投影和数字干涉波前，就好像它们在物理空间中传播一样。
全息记录的信息可以存储在表面、记录材料或计算机上。
全息图可以存在于空气/气体中。
全息光学元件可以替代和实现透镜、反射镜、分光器等各类光学元件的功能。
全息术可以在不使用激光、相干光甚至任何类型的波的情况下实现。
相位共轭镜也是全息图的一种。
全息术不一定显示3D图像；其他光学技术也可用于显示3D图像和效果。
全息技术应用范围广泛，可应用于3D显示、信息安全、广告、人像摄影、艺术、干涉测量、测量、信息处理、光学元件、视觉雷达、声纳、超声波、激光雷达、磁共振成像等场景等有。计算机辅助断层扫描和3D扫描、压印母版处理和像差校正。
总而言之，JamesDTrolinger给出了以下涵盖整个全息领域的一般定义
全息术大体分为记录和重建两个过程，利用干涉衍射原理，可以记录、存储光波、声波、X射线、无线电波等复杂的波信息，并准确复制和恢复。重建原始波的传播过程。
该定义适用于以下类型的全息术
白光全息术
同轴全息术
离轴全息术
波前合成
浮雕全息图
全息投影
图像全息术
全息光学元件
全息网格
像平面全息图
相位共轭镜
实时全息
数字全息术
计算全息术
非全息3D显示技术
全息概念之所以能够脱离原来的形态并为大众所熟知，很大程度上得益于全息技术在3D显示技术上的应用。当你向朋友提及全息图时，他们想到的并不是严格的光学定义，而是在特定场景中看到的漂浮在空中的3D图像。当大多数人已经接受了这种设置时，“全息”这个词已经被过度使用了，只要该技术能够提供震撼的3D视觉体验，就可以命名为“全息”。但事实是，有很多技术可以实现3D显示，其中一些技术的发明时间比全息术早100多年。
以下是经常被误认为全息的非全息3D显示技术的一些示例
立体摄影和投影
佩珀的愿景
蝇眼图片
柱面透镜图像
光场成像
虚拟现实
上述所有技术在3D显示领域都是有效的，并且有些效果看起来比全息图更好，但这些技术都有一些局限性。全息术之所以被称为理想的3D显示技术之一，是因为它可以重建3D物体的所有波前信息，完美匹配人眼的视觉特性。
全息误传
然而，由于全息技术的发展，甚至一些从事全息相关行业工作的人对全息技术的一些概念感到困惑，有时会使用不正确的表达方式，而其中一些不正确的表达方式有时甚至是全息专家也能容忍的。为人们所理解。以下是一些常见的错误陈述
“他是全息图”人或人的图像不可能是全息图，使用全息技术很可能无法达到3D图像的效果。
“那个图像是全息图”您可以使用全息术创建3D图像，但全息术本身不是3D图像，而是记录3D图像的介质。
“物体重建”物体本身无法重建，但重建物体的3D图像。
“我将重建全息图”这不是重建全息图，而是创建或构造全息图，然后用它来重建物体的波前或3D图像。这种说法的唯一例外是当全息图已经存在并被复制到其他地方时，导致另一个全息图携带相同的信息。这种误传很难纠正，是全息领域许多研究人员常犯的错误。
论文信息
TrolingerLight:先进制造20212:34
这并不代表中国科学院物理研究所的立场。
全息技术的原理是通过干涉和衍射来收集和显示物体的三维图像，这在物理学中其实很常见。使用时首先要利用干涉原理完成图像光波信息采集。
成像物体在激光照射下形成漫射物光束，一部分光束照射全息薄膜，与物光束产生一定的干涉现象，实现被照射物体的相位和振幅的变换。
然后，如果我们使用干涉对比度和间距记录有关物体的所有信息，我们就会得到全息图。
一、全息投影技术与传统3D相比有哪些优势？
原则上，传统的3D图像是通过两眼的视觉差异生成的。两只眼睛有不同的角度。这种差异可以自动区分大脑的上、下、左、右、前、后、远、近区域。从而产生立体视觉。
全息成像技术是利用干涉和衍射原理记录和再现物体真实三维图像的技术。
通常，传统的3D成像需要在电影院使用3D眼镜等设备才能让观众看到三维、逼真的画面，但全息技术则不需要。这通常称为视觉3D效果。所呈现的虚拟图片可以用肉眼观看。
优势
1、成像清晰度、保真度、三维度优于现有3D技术。
2、克服了传统3D的局限性，空间成像色丰富，对比度和清晰度都非常高，空间感和透视感也非常震撼，所以全息投影技术创造了震撼的显示效果。
3、全息投影显示的效果不受空间和地点的，显示方式非常丰富。方法也比较多样，如360/270度全息投影、幻影成像、镜面全息图、单面全息图、全息窗等。每种显示方法都有其自身的优点。
二、全息投影技术原理？
全息投影技术也称为虚拟成像技术。
原理如下当光照射时，光波穿过空气等介质时会发生干涉。波峰的部分部分和波谷的其他部分相互重叠和干涉，从而产生光的方向。人眼也存在类似的现象当光源关闭时，人们感觉好像有另一个物体存在。
关于全息幻影成像技术和全息技术和空气成像这类的热门讨论话题已讲解完毕，各位网友有什么看法呢？
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