總是有人抱有這樣的幻想：在未來(lái)，人類可以完全拋棄電視、電腦、手機(jī)這些帶有屏幕的顯示產(chǎn)品。就像在各種各樣的科幻、諜戰(zhàn)大片中，用手一揮，巨大的顯示屏上多頁(yè)圖表或者照片直接出現(xiàn)在面前，無(wú)需觸碰屏幕，用手一揮，屏幕上的內(nèi)容自然切換，甚至能夠讓不同時(shí)空的人面對(duì)面進(jìn)行交談。所有這些，都被統(tǒng)稱為全息影像技術(shù)。

根據(jù)維基百科給出的定義，真正的全息影像技術(shù)是指通過(guò)相干光干涉原理記錄和查看圖像，當(dāng)合適地將其呈現(xiàn)時(shí)，便可以精確地再現(xiàn)被記錄物體的三維外觀。是一種記錄被攝物體反射（或透射）光波中全部信息（振幅、相位）的照相技術(shù)，而物體反射或者透射的光線可以通過(guò)記錄膠片完全重建，仿佛物體就在那里一樣。通過(guò)不同的方位和角度觀察照片，可以看到被拍攝的物體的不同的角度，因此記錄得到的像可以使人產(chǎn)生立體視覺(jué)。

全息影像技術(shù)的發(fā)展史

1947年，英國(guó)人丹尼斯蓋博(Dennis Gabor)在研究電子顯微鏡的過(guò)程中，提出了全息攝影術(shù)(Holography)這樣一種全新的成像概念，并獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。全息術(shù)的成像利用了光的干涉原理，以條紋形式記錄物體發(fā)射的特定光波，并在特殊條件下使其重現(xiàn)，形成逼真的三維圖像，這幅圖像記錄了物體的振幅、相位、亮度、外形分布等信息，所以稱之為全息術(shù)，意為包含了全部信息。但在當(dāng)時(shí)的條件下，全息圖像的成像質(zhì)量很差，只是采用水銀燈記錄全息信息，但由于水銀燈的性能太差，無(wú)法分離同軸全息衍射波，因此大量的科學(xué)家花費(fèi)了十年的時(shí)間卻沒(méi)有使這一技術(shù)有很大進(jìn)展。

1962年，美國(guó)人雷斯和阿帕特尼克斯在基本全息術(shù)的基礎(chǔ)上，將通信行業(yè)中“側(cè)視雷達(dá)”理論應(yīng)用在全息術(shù)上，發(fā)明了離軸全息技術(shù)，帶動(dòng)全息技術(shù)進(jìn)入了全新的發(fā)展階段。這一技術(shù)采用離軸光記錄全息圖像，然后利用離軸再現(xiàn)光得到三個(gè)空間相互分離的衍射分量，可以清晰的觀察到所需的圖像，有效克服了全息圖成像質(zhì)量差的問(wèn)題。

1969年，本頓發(fā)明了彩虹全息術(shù)，能在白熾燈光下觀察到明亮的立體成像。其基本特征是，在適當(dāng)?shù)奈恢眉尤胍粋€(gè)一定寬度的狹縫，限制再現(xiàn)光波以降低像的色模糊，根據(jù)人眼水平排列的特性，犧牲垂直方向物體信息，保留水平方向物體信息，從而降低對(duì)光源的要求。彩虹全息術(shù)的發(fā)明，帶動(dòng)全息術(shù)進(jìn)入了第三個(gè)發(fā)展階段。傳統(tǒng)全息技術(shù)采用鹵化銀等材料制成感光膠片，完成全息圖像信。

20世紀(jì)60年代末期，古德曼和勞倫斯等人提出了新的全息概念———數(shù)字全息技術(shù)，開創(chuàng)了精確全息技術(shù)的時(shí)代。

到了90年代，隨著高分辨率CCD的出現(xiàn)，人們開始用CCD等光敏電子元件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的感光膠片或新型光敏等介質(zhì)記錄全息圖，并用數(shù)字方式通過(guò)電腦模擬光學(xué)衍射來(lái)呈現(xiàn)影像，使得全息圖的記錄和再現(xiàn)真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。數(shù)字全息技術(shù)的成像原理是，首先通過(guò) CCD 等器件接收參考光和物光的干涉條紋場(chǎng)，由圖像采集卡將其傳入電腦記錄數(shù)字全息圖；然后利用菲涅爾衍射原理在電腦中模擬光學(xué)衍射過(guò)程，實(shí)現(xiàn)全息圖的數(shù)字再現(xiàn)；最后利用數(shù)字圖像基本原理再現(xiàn)的全息圖進(jìn)行進(jìn)一步處理，去除數(shù)字干擾，得到清晰的全息圖像。

數(shù)字全息技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、全息技術(shù)和電子成像技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。它通過(guò)電子元件記錄全息圖，省略了圖像的后期化學(xué)處理，節(jié)省了大量時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像的實(shí)時(shí)處理。同時(shí)，其可以進(jìn)行通過(guò)電腦對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行定量分析，通過(guò)計(jì)算得到圖像的強(qiáng)度和相位分布，并且模擬多個(gè)全息圖的疊加等操作。

必須需要認(rèn)清的一點(diǎn)：真正的全息成像目前還沒(méi)有真正進(jìn)入應(yīng)用階段。其實(shí)，目前我們所能看到的關(guān)于全息3D的應(yīng)用，大多運(yùn)用的是一種偽裝的全息技術(shù)——即全息投影。

真正的全息影像可以不通過(guò)過(guò)任何介質(zhì)，從地平線上的空氣中就能顯示出來(lái)影像，而且觀看角度可以隨意變換，體驗(yàn)者能夠從三維立體的畫面之中穿梭自如。但是，目前世界上還沒(méi)有直接通過(guò)空氣不通過(guò)其他介質(zhì)呈現(xiàn)的技術(shù)并沒(méi)有出現(xiàn)。目前，絕大多數(shù)我們看到的舞臺(tái)表演中運(yùn)用的全息技術(shù)，都是“佩珀?duì)柣孟蟆被蚴侨⑼队凹夹g(shù)。

3D全息投影的技術(shù)原理

干涉原理

在投影之前，需對(duì)所投的“影”進(jìn)行錄制，這是全息投影技術(shù)的第一步，即利用干涉的原理對(duì)光波信息進(jìn)行記錄，完成拍攝的過(guò)程。在拍攝的過(guò)程中，一部分激光輻照被攝物體使之形成漫射式的物光束，另一部分激光作為參考光束射到全息底片上并與物光束相疊加產(chǎn)生干涉，干涉作用將物體光波上各點(diǎn)的相位和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)度，并利用干涉條紋間的反差和間隔將其全部信息記錄下來(lái)，記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過(guò)顯影、定影等處理后，便成為一張全息圖，即全息照片。

衍射原理

完成拍攝過(guò)程形成全息照片后，第二步便是基于該全息圖利用衍射的原理再現(xiàn)物體光波信息，完成成像過(guò)程。在成像過(guò)程中，全息圖受相干激光照射，形成原始象和共軛象兩個(gè)圖像，其再現(xiàn)的圖像具有很強(qiáng)的立體性和視覺(jué)效果。由于全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，因此全息圖的每一部分都能再現(xiàn)原物體的整個(gè)圖像，經(jīng)多次曝光后還可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來(lái)。