全息投影技術(shù)的分類
全息投影技術(shù)主要可以分為激光束投射實體的3D影像技術(shù)、空氣投影和交互技術(shù)、360度全息顯示屏技術(shù)三種。
1、激光3D影像技術(shù)
日本Science and Technology公司發(fā)明了一種可以用激光束來投射實體的3D影像,這種技術(shù)是利用氮氣和氧氣在空氣中散開時,混合成的氣體變成灼熱的漿狀物質(zhì),并在空氣中形成一個短暫的3D圖像。這種方法主要是不斷在空氣中進行小型爆破來實現(xiàn)的。
2、空氣投影和交互技術(shù)
這是美國麻省名叫Chad Dyne的29歲理工研究生發(fā)明的,是顯示技術(shù)上的一個里程碑,它可以在氣流形成的墻上投影出具有交互功能的圖像。 此技術(shù)來源海市蜃樓的原理,將圖像投射在水蒸氣上,由于分子震動不均衡,可以形成層次和立體感很強的圖像。
3、360度全息顯示
它是由南加利福尼亞大學(xué)創(chuàng)新科技研究院的研究人員當(dāng)前宣布他們成功研制的,這種技術(shù)是將圖像投影在一種高速旋轉(zhuǎn)的鏡子上從而實現(xiàn)三維圖像,只是會有些危險。
全息影像技術(shù)的優(yōu)勢
利用全息照片來重現(xiàn)十分逼真的物體的三維圖像。這個領(lǐng)域是商業(yè)價值較高的領(lǐng)域,尤其是白光再現(xiàn)全息術(shù),它是走出實驗室的最實用的全息術(shù)。
全息攝影與普通攝影的區(qū)別主要有:
類別 |
全息攝影 |
普通攝影 |
記錄方式 |
物束光與參考光束 |
光學(xué)鏡頭成像(物束光) |
記錄內(nèi)容 |
物體散射光的強度及相位信息 |
物體本身或反射光的強度 |
成像介質(zhì) |
記錄后稱全息片(全灰色調(diào)) |
感光膠片 |
影像觀察方式 |
一般借助激光還原觀看 |
眼睛直接觀看 |
色彩表現(xiàn) |
色彩干涉條紋圖像 |
彩色物體圖 |
影像特點 |
3D空間立體感的景物 只有散射光線而沒有實物 |
平面物體圖像 |
與普通攝影相比,全息成像具有如下優(yōu)點:再造出來的立體影像有利于保存珍貴的藝術(shù)品資料進行收藏。拍攝時每一點都記錄在全息片的任何一點上,一旦照片損壞也關(guān)系不大。
全息照片的景物立體感強,形象逼真,借助激光器可以在各種展覽會上進行展示,會得到非常好的效果。
對比一下全息投影與3D技術(shù),可以發(fā)現(xiàn):全息投影是記錄了物體所有圖像信息來重塑整個物體,使人能夠360°無死角地觀看而產(chǎn)生立體感;3D技術(shù)則是通過記錄物體部分圖像信息,再通過模擬“雙目效應(yīng)”,使人產(chǎn)生立體感。
打個比方,全息投影猶如再造機,它記錄下物體所有圖像信息后,便在造出一模一樣的個體;3D技術(shù)猶如復(fù)印機,它記錄下物體某一面的圖像信息,重新復(fù)印一次。由此可知,全息投影技術(shù)的技術(shù)含量遠高于3D立體投影技術(shù)。
不僅從技術(shù)含量上全息投影更為先進,在投影質(zhì)量上,全息投影同樣是更勝一籌。 我們知道,3D不論立體感再如何強,它始終需要巨大的銀幕作為背投,這便給觀眾一種非真實感,即感覺上始終是二維平面上的特技處理。
其次,3D只記錄了物體部分的圖像信息,因此畫面并不完整,它只有120°左右的觀看視角。比如,畫面中有人物正對觀眾,如果觀眾想看看人物后背,他是不可能走到銀幕背后去看人物的后背的,因為那里的圖像信息并沒有被3D記錄下來,它丟失了。而全息投影則不同,它根本就不需要銀幕,因為整個畫面是投影在空中的,這邊不會產(chǎn)生3D的非真實感,
另外,全息投影記錄了物體所有圖像信息,它的觀賞視角是360°無死角的,這就意味著,我們在3D中是不能走到畫面背后去看人物后背,但在全息投影中,不僅僅是后背,人物的側(cè)面、頂部、下部,一切視角的圖像我們都可以看到,如同一個真實的人站在那里有我們觀察,因為全息投影記錄了物體的所有圖像信息,它不存在丟失的情況。
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
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。
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)
全息顯微術(shù)是全息和顯微相結(jié)合的技術(shù),與一般顯微技術(shù)相比,能儲存標(biāo)本物的整體。無需制備標(biāo)本物的切片。尤其對一些活的標(biāo)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。
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(dāng)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(jì)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(biāo)的遠近、方位和運動速度等,而全息監(jiān)視系統(tǒng)能提供目標(biāo)的三維圖像。這是國防軍事上具有重要意義,因為及時識別目標(biāo)是飛機還是導(dǎo)彈,是潛艇還是魚雷,對采取對策極其重要。全息術(shù)應(yīng)用于軍事使通訊、導(dǎo)航、定為檢測等技術(shù)發(fā)生實質(zhì)性的變化。全息術(shù)是正在蓬勃發(fā)展的光學(xué)分支,其應(yīng)用正向縱深方向發(fā)展,已滲透到多個領(lǐng)域。成為近代科學(xué)研究工業(yè)及經(jīng)濟建設(shè)中有效的測試工具。