全息投影的物理原理是什么

103人浏览 2024-05-06 17:49:54

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    哈喽
    哈喽

    全息投影是一种通过光学技术将三维对象以全息图的形式投射出来的技术。其物理原理主要涉及两个方面:干涉和衍射。

    干涉原理。全息投影使用的光源一般为激光器,激光器发出的光是一束相干光,即光的波长和相位都是一致的。当这束激光照射到物体上时,部分光被物体反射或透过,形成物体的光波场。另一部分激光经过分束器分成两束光,分别为物体光波的参考光波和物体光波。这两束光波分别作用在全息介质上(一般为感光材料,如全息胶片),形成两个光波的干涉图样。这个干涉图样记录了物体光波的振幅和相位信息。

    衍射原理。当投射光通过全息图时,根据菲涅尔-基尔霍夫衍射定律,光波会在全息图上产生衍射现象。这是因为全息图中记录了物体光波的振幅和相位信息,光波在通过全息图时会受到全息图的衍射效应影响,产生新的波场。这个新的波场与原来的光波相互叠加,形成一个与物体形状相似的全息投影图像。

    全息投影的物理原理是利用激光光源发出的相干光产生物体光波的干涉图样,通过全息图的衍射效应将干涉图样转化为物体的全息投影图像。全息投影技术可以提供真实感强、立体感突出的图像,广泛应用于虚拟现实、教育展示和艺术创作等领域。

  • 蜜雪儿
    蜜雪儿

    全息投影技术(front-projected holographic display)也称虚拟成像技术,是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。

    其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息,此即拍摄过程:被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息底片上,和物光束叠加产生干涉,把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度,从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后,便成为一张全息图,或称全息照片。

    其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这是成象过程:全息图犹如一个复杂的光栅,在相干激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象,即原始象(又称初始象)和共轭象。再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息,故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像,通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像,而且能互不干扰地分别显示出来。

    当前已实现的3D技术(并非全息)主要为以下几种:

    空气投影和交互技术:在美国麻省一位叫ChadDyne的29岁理工研究生发明了一种空气投影和交互技术,这是显示技术上的一个里程碑,它可以在气流形成的墙上投影出具有交互功能的图像。此技术来源海市蜃楼的原理,将图像投射在水蒸气液化形成的小水珠上,由于分子震动不均衡,可以形成层次和立体感很强的图像。

    激光束投射实体的3D影像:这种技术是利用氮气和氧气在空气中散开时,混合成的气体变成灼热的浆状物质,并在空气中形成一个短暂的3D图像。这种方法主要是不断在空气中进行小型爆破来实现的

    360度全息显示屏:这种技术是将图像投影在一种高速旋转的镜子上从而实现三维图像。

    边缘消隐技术:我们在春晚、演唱会、舞台上看到的“全息”技术基本就是此类技术,将画面投射到「全息」膜上或者反射到「全息」膜上,再利用暗场来隐藏起全息膜,从而形成图像悬浮在空中的效果。

    旋转LED显示技术:这种技术利用了视觉暂留原理,通过LED的高速旋转来实现平面成像,但由于LED灯条在旋转时并非密不透风,观察者依然可以看到灯条后的物体,从而让观察者感觉画面悬浮在空中,实现类似3D的效果。

    全息投影技术的原理:  摄制原理:  其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息,此即拍摄过程:被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息底片上,和物光束叠加产生干涉,把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度,从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后,便成为一张全息图,或称全息照片。  其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这是成象过程:全息图犹如一个复杂的光栅,在相干激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象,即原始象(又称初始象)和共轭象。再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息,故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像,通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像,而且能互不干扰地分别显示出来。  在3D投影前,要对物体进行120°的3D摄影。看过3D电影的读者应该知道,如果取下3D眼镜观看,画面有重影而模糊不清。这是银幕上的画面并不是一幅,而是两幅角度不同的画面叠加的效果。  为了模拟“双目效应”,我们必须拍摄出偏左侧的画面和偏右侧的画面。在拍摄时,其实有两台3D摄像机同时工作,一台偏向演员左侧,记录偏左的图像;一台偏向演员右侧,记录偏右的图像,再通过电脑处理,将两幅图像叠加,便成了3D电影源。  视觉原理:  注:此为3D成像时的视觉原理。与此略有不同的是,全息投影实际上是真正地呈现出了3D影像。  每个人都有两个眼睛,每个眼睛的视角大约为80度,但是两个眼睛一起的视角只有120度,也就是说有40度的视角是重合的,所以我们的左右两个眼睛所看到的的东西其实是不同的,比如你闭上左眼用右眼看或者反过来,就能测试出来效果,左右两眼接收到的物体转发给大脑做判断物体的远近才能形成立体感。3D立体技术就是模拟这个过程而形成的。  完成摄影后,在放映室里,3D电影源投放在一定角度的银幕上,观众需要带上3D眼镜观看。仔细观察3D眼镜,我们会发现左右镜片上有密集而细小的朝向不同的条纹。左镜片是纵纹,右镜片是横纹。正是这些条纹,我们才能看到美妙的3D立体图。  完成摄影后,根据“双目效应”,将图像分解,让左眼只看见偏左的画面,右眼只看见偏右侧的画面,这样才能使大脑产生远近的判断而生出立体感。在放映时,偏左的画面和偏右侧的画面所用的投射光是不同的,虽然颜色画面一样,但投影用的光的传播方向是不同的,偏左画面用的是纵波光(光波沿纵向传递),偏右画面用的是横波光(光波沿横向传递),由于偏振光的特点纵波光只能穿过纵纹,不能穿过横纹,透过左镜片,我们只能看见偏左侧的画面,同理与右镜片。  由此,重叠的画面被分解,左眼只看见偏左侧的画面,右眼只看见偏右侧的画面,由于双目效应,我们便产生了远近感和立体感。

  • 特米克
    特米克

    全息投影技术(front-projected holographic display)属于3D技术的一种,原指利用干涉原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。而后随着科幻电影与商业宣传的引导,全息投影的概念逐渐延伸到舞台表演、展览展示等商用活动中。但我们平时所了解到的全息往往并非严格意义上的全息投影,而是使用佩珀尔幻象、边缘消隐等方法实现3D效果的一种类全息投影技术。

  • 小甜饼
    小甜饼

    全息投影设备包括:全息投影仪,全息投影幕,全息投影膜,全息投影内容制作等。全息投影分为180度全息投影和360度全息投影和幻影成像。 全息技术可细分为光全息技术、数字全息技术、计算全息技术、微波全息技术、反射全息技术、声全息技术等等。应用在显示、测量、加密、识别等各个领域,我们常见的传统全息技术即为光全息技术。 全息投影技术是近些年来流行的一种高科技技术,它是采用一种全息膜配合投影再加以影像内容来展示产品的一种推广手段。它提供了神奇的全息影像,可以在玻璃上或亚克力材料上成像。这种全新的互动展示技术将装饰性和实用性融为一体,在没有图像时完全透明,给使用者以全新的互动感受,成为当今一种最时尚的产品展示和市场推广手段。

  • 少女杀手
    少女杀手

    1、成像原理

    全息技术第一步是利用干涉原理记录物体光波信息,此即拍摄过程:被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束。

    另一部分激光作为参考光束射到全息底片上,和物光束叠加产生干涉,把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度,从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后,便成为一张全息图,或称全息照片。

    2、显像过程全息技术第二步是利用衍射原理再现物体光波信息,这是成象过程:全息图犹如一个复杂的光栅,在相干激光照射下,一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象,即原始象(又称初始象)和共轭象。再现的图像立体感强,具有真实的视觉效应。

    全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息,故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像,通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像,而且能互不干扰地分别显示出来。3、激光显示+全息=真3D激光全息当激光显示与全息技术相遇,便诞生一种新技术叫激光全息。激光全息特指一种技术,可以让从物体发射的衍射光能够被重现,其位置和大小同之前一模一样。从不同的位置观测此物体,其显示的像也会变化。这种技术拍下来的照片是三维的。激光显示具有色域空间大、光源寿命长、节能环保等独特优势,所以其呈现出来的画面颜色鲜艳、色彩丰富,具有立体的层次感,未来与VR、全息等前沿技术融合应用发挥空间很大。专家认为,激光通过全息技术可实现真三维。

    激光全息投影技术是全息摄影技术的逆向展示,本质上是通过在空气或者特殊的立体镜片上形成立体的影像。不同于平面银幕投影仅仅在二维表面通过透视、阴影等效果实现立体感,全息投影技术是真正呈现3D的影像,可以从360°的任何角度观看影像的不同侧面。

  • 咕嘟喵~
    咕嘟喵~

    能,不过不能是一台而是需要很多台,从几台到几百台的都有。不同的摆放方式和台数观看起来的效果好坏也不同,比如清晰程度、从不同角度看起来的效果差异等。

    但是关于全息的概念要说明一下,

    用普通投影仪实现立体投影的方式其实与光学上讲的“全息”是不同的,从原理上有根本的区别:

    投影仪的所谓全息投影还是利用的人眼的左右视觉差来实现达到立体效果的,按定义其实不该被叫做“全息”(个人看法);

    光学讲的“全息”是利用光了的干涉原理,通过一定方法把从物体发出的光的全部信息记录下来,做成一张全息照片。观看时需要用一束光照射全息照片,再现出物体发出的光,进入人眼。人眼看到效果和实际物体放在眼前的情况是一样的,是真实情景再现。

    所谓“全息”的意思就是指物体发出的光的“全部信息”,它是相对于普通照相来说的。普通照相的相片记录的是物体发出光的振幅信息,而全息相片记录的不但包括振幅、还包含相位信息。

    以前记录和再现全息照片时必须用激光作光源,现在一直在研究通过自然光的记录和再现,不过还没见产品问世。

    我认为和利用两眼视差欺骗大脑实现立体效果的方式相比,全息方式才是真正的“真3d”!

    期待它的发展。

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