全息照相技术的原理 全息照相技术用了光的干涉原理
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- 2023-04-09
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全息照相技术?
全息摄影采用激光作为照明光源,并将光源发出的光分为两束,一束直接射向感光片,另一束经被摄物的反射后再射向感光片。
为了满足产生光的干涉条件,通常要用相干性好的激光作光源,而且光和照射物体的光是从同一束激光分离出来的。感光片显影后成为全息图。全息图并不直接显示物体的图象。用一束激光或单色光在接近参考光的方向入射,可以在适当的角度上观察到原物的像。
延伸阅读
全息摄影与普通摄影相同点?
相同点是同样有底片,同样要曝光,同样有曝光时间,同样要取景,要显影和定影。
全息摄影是一种不用透镜而能记录和再现物体的三维(立体)图象的照相方法。它是能够把来自物体的光波波阵面的振幅和相位的信息记录下来,又能在需要时再现出这种光波的一种技术。
普通照相所记录的只是来自物体的光波的强度分布图象,即振幅的信息,而不包括相位的信息。因此普通照相只能摄取二维(平面)图象。为全息摄影要同时记录光波的振幅和相位的信息,借助于一束相干的参考光,利用物光和参考光的光程差,确定两束光波之间的相位差。
典型的全息照相的光路布局中,由激光器发出的光束被分光镜分成两束光,一束经反射镜反射后直接投射于全息底片(―种高分辨率的感光材料),称为参考光;另一束则照射物体,从物体反射(或透射)的光,称为物光。物光和参考光在全息底片上相互干涉的结果,构成一幅非常复杂而又精细的干涉条纹图,这些干涉条纹以其反差和位置的变化,记录了物光的振幅和相位的信息。全息底片经过常规的显影和定影处理之后,就成为全息图。全息图的外观和原物体的外形似乎毫无联系,但它却以光学编码的形式记录下物光的全部信息。
什么是全息照相?
1、全息照片和普通的科普照片是不一样的,在适当的光照下,全息照片上显示出来的景象是立体的,可看到景物的各个侧面。
2、全息照相和常规照相之不同还在于,常规照相只是记录了被摄物体表面光线强弱的变化,即只记录了光的振幅;而全息照相则记录了光波的全部信息,除振幅外,还记录了光波的相位.这样就把空间物体光波场的全部信息都贮存记录了下来.然后利用全息照片对特定波长单色照明光的衍射,把原空间景象显现出来.它可将一个“冻结”了的景物重新“复活”后显现在人们眼前。
3、普通照相只能存贮被摄物体光强度的空间分布,不能满足人们希望在特定环境下能够感知真实3D场景的要求;而全息照相是通过记录照射物体的物光波与相应的参考光波的干涉条纹,从而记录下包括物体振幅(光强)和相位在内的全部光场信息,故称“全息”。
什么是全息摄影?
全息摄影一种不用透镜而能记录和再现物体的三维(立体)图象的照相方法。它是能够把来自物体的光波波阵面的振幅和相位的信息记录下来,又能在需要时再现出这种光波的一种技术。
全息照相发展史?
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。
数字全息技术是计算机技术、全息技术和电子成像技术结合的产物。它通过电子元件记录全息图,省略了图像的后期化学处理,节省了大量时间,实现了对图像的实时处理。同时,其可以进行通过电脑对数字图像进行定量分析,通过计算得到图像的强度和相位分布,并且模拟多个全息图的叠加等操作。
必须需要认清的一点:真正的全息成像目前还没有真正进入应用阶段。其实,目前我们所能看到的关于全息 3D 的应用,大多运用的是一种伪装的全息技术——即全息投影。
真正的全息影像可以不通过过任何介质,从地平线上的空气中就能显示出来影像,而且观看角度可以随意变换,体验者能够从三维立体的画面之中穿梭自如。但是,目前世界上还没有直接通过空气不通过其他介质呈现的技术并没有出现。目前,绝大多数我们看到的舞台表演中运用的全息技术,都是“佩珀尔幻象”或是全息投影技术。