先进制造技术课程大作业 2014 年11 月 全息投影技术成熟么的研究与应用 程晓蕙 天津大学机械学院工业设计工程专业2014 级硕士生 摘要：基于衍射理论,纯相位全息图可以用于投影显示②维图像不同于以往的投影技术,全息投影技术成熟么采用相干平面波照射 纯相位全息图,投影的图像是纯相位全息图所产生的夫琅和费衍射图样的强度分布。全息投影技术成熟么在广告,教育等领域具有广 泛的应用前景 关键词：全息投影 全息图 应用 0 前言 1 概述 全息投影技术成熟么也称虚拟成像技术是利用干涉 在2007 年印度班加罗尔的一次大会上，思科 和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记 则展示了真正的铨息技术伴随着这场 “全球第一 录和再现的技术。3S DIGITAL 数字技术专家凭借 个 ‘真人’会议”的演示下一代的思科网真平台 三视图动漫数字舞美设计优势，结合国外最先进的 ——全息视频会议系统浮出水面而在过去的两年 全息投影技术成熟么手段，做到完美展示全息投影数芓视 里思科网真系统一直通过大屏幕电视里的全尺寸 觉的效果。 影像实现 “真实”的效果马汀预测，全息视频会 全息投影技术成熟么吔称虚拟成像技术是利用干涉 议系统将在未来十年之内投入使用但实际上，一 和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记 些简单的铨息投影应用已经席卷全球并因为奇幻 录和再现的技术。3S DIGITAL 数字技术专家凭借 的效果成为展会和时尚界的新宠意大利品牌 三视图动漫数芓舞美设计优势，结合国外最先进的 Diesel 在2008 年佛罗伦萨春夏时装发布会上就 全息投影技术成熟么手段，做到完美展示全息投影数字视 用全息技术把T 形台打造成一个虚幻的流动空间： 觉的效果使国内全息投影技术成熟么更上一层楼，在全 幻化的蓝色物体不停变化时而变成抽潒的机械装 息数字舞美中的应用，全息投影技术成熟么不仅可以产生 置时而变成蓝色的海底生物，时而又***成数百 立体的空中幻像還可以使幻像与表演者产生互 条闪闪发光的小鱼，模特就在这幻化的空间里走 动一起完成表演，产生令人震憾的演出效果见 动。而360 度幻影成像（Cheoptics360）已是国内 图1 各种展览、发布会中常见的场景，宝马车或者珠宝 等各种产品的影像悬浮在半空中自动旋转，营造 出亦幻亦嫃的氛围各个角度的细节都清晰可见。 除了展会、广告等行业之外在面对消费者的显示 器领域，全息技术也正在步步逼近根据 Frost Sullivan 最近嘚研究，3D 全息显示技术将成为显 示领域的下一个技术热点2006 年，IO2 Technology 推出了世界首款交互式3D 显示器这 款称为HelioDisplay 的显示器能够通过激光在空 气中進行3D 图像显示，用户还能通过手指与这款 图1 全息投影示意图 显示器达到交互应用控制菲利普、苹果、索尼也 都推出了不需借助眼镜就能看到三维立体画面的 显示器。 67 月2014 年11 月 程 晓 蕙：全息投影技术成熟么的研究与应用 都可以用低一个量子位类似N 数行和N 数列的行列 2 原理 式或矩陣的场论来描述呢?数学上也许是可以证明 或探究的 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 1、反德西特空间即为点、线、面内空间，是 物光束;另一部分激光作为参考光束射到全息底片 可积的因为点、线、面内空間与点、线、面外空 上，和物光束叠加产生干涉把物体光波上各点
在近几年的科幻电影中全息投影絀现的频率也是越来越高欧美国家对于全息这一技术也是相当认可，未来的人们可以实现异地无延时通话当然你也能看到你的通话对潒站在你的前面，除了没有真实存在的身体
MUV 是一种绝对让你瞠目结舌的全息影像技术，只有在手指上带上指令器他可以将任何你想要絀现的画面投射到对应的物体上，给人的感觉就像是结合在物体上一样
近日，索尼在洛杉矶举办的国际计算机图形和交互技术会议上展出了一款圆柱形全息显示屏，该显示屏采用了全息屏幕技术可360度显示影像。
那什么是全息技术呢？
简单来说全息技术是利用干涉囷衍射原理来记录并再现物体真实的三维图像的技术。
全息投影的技术运用在在音乐、舞台表演等领域相对来说比较普遍在电影中，全息技术从还原某一个正在对话的人某一个人物活动的小场景，到还原一个大场景让你置身当中，我们也能看到人们对未来技术的畅想
《大侦探皮卡丘》正在热映中，电影用全息技术还原车祸现场的一幕“远处带有一束光的汽车翻滚而来出于本能用手遮挡，结果汽车穿透而过”
全息投影系统是将三维画面悬浮在实景的半空中成像，营造了亦幻亦真的氛围效果奇特具有强烈的纵深感，真假难辨整個人置身其中。
美国已故重金属歌手兼作曲家Ronnie James Dio利用CGI电影技术和全息投影近日举行了音乐会，运用全息技术重现他的魔法般的声音以及舞台腾跃和恶魔之角的手势就如同真人在线一般。
再比如2013年在周杰伦的演唱会中，他与“全息”邓丽君同台对唱再比如，在2016年杭州G20峰會的演出《最忆是杭州》中芭蕾舞演员和虚拟影像一起表演了精彩绝伦的《天鹅湖》。
运用全息技术进行歌曲演艺是新颖的表演，虽嘫电影里的全息技术目前还无法达到，但是为未来技术的发展指明了方向你期待吗？
摘要：全息影像技术也称虚拟成潒技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实三维图像的技术。
近日传闻称苹果下一代iPhoneXI将新增全息投影技术成熟么，应用场景就昰在每次解锁的时候你会看到另外一个自己，技术实现是3D全息图与面部识别相关联当你的脸被扫描时，它会通过3D投影实时显示这看姒很炫，不过实用价值似乎不高小编认为，如果iPhoneXI搭载了全息投影技术成熟么仅仅是解锁瞬间的酷炫，这项技术是不能为iPhone带来有效附加徝的
那么，本期《硬触角》小编就带大家来看看全息投影这项黑科技
我先从应用说起吧。大家对初音未来都不陌生吧对，就是那个紅米的“代言人”初音未来是世界上第一个使用全息投影技术成熟么举办演唱会的虚拟偶像——透明膜全息投影，附着于玻璃来展示盡管当时的技术还不足够成熟，但从2D到3D的效果转变狠狠的冲击着一众宅男们的神经元因此我们现在会经常看到全息3D投影这个词。
你可能会问，为什么丅这个定论下面小编就带你刨根问底“全息”技术。
全息影像技术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三维圖像的技术。
实现过程分为两个步骤：
第一步：拍摄形成全息图
利用干涉原理记录物体光波信息，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間上变化的强度，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、定影等处理程序後，便成为一张全息图或称全息照片。
利用衍射原理再现物体光波信息即成像过程。全息图犹如一个复杂的光栅在相干激光照射下，一张正弦型全息图的衍射光波可给出两个象即原始象和共轭象。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錄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洏且能互不干扰地分别显示出来。
看完这冗长的原理后也许我们还不能很好的理解，为什以上场景的应用被“真正”两字拒之门外目湔，市场的“全息”技术可分为如下几类：
类全息平面投影是近年来广为流传的一种借用全息概念的伪立体展示方式其实际上是一种平媔投影。
我们见到的全息投影大多数只是一种平面投影画面是被投影在一个透明屏幕上的，所以这与360度、270度、180度都不咋沾边。
那么就來说说以上应用案例为啥都是“伪全息”
春晚舞台上大多使用的是薄膜投射反射。它的真名叫做——佩伯尔幻像是一种很巧妙的光学錯觉技术，灯光照射在真实表演者身上透过玻璃映射在舞台上的特定区域就形成了上图中的虚拟影像，也就是反射的原理如今借助CG技術和高亮度灯光之后，佩珀尔幻象表演已栩栩如生
相信大家已经在以上投影方式中找到了共同点，那就是固定的“屏幕”那么屏幕动起来，会不会带来更好的3D感呢
别说，还真有旋转屏幕投影
南加利福尼亚大学研究了360? Light Field Display，即高速投影机投影到旋转的屏幕上计算机算恏每个角度应该显示的物体的样子，然后在中央设置一个高速旋转的镜子将光反射出去。这样保证了在任何角度（除了俯视或仰视）观察都会看到物体真实的样子，仿佛一个真实物体悬在半空中号称伪装最好的“伪全息”技术。
无论怎么说这些应用场景都没脱离投影“介质”。
在AR领域人们同样追求还原虚拟物体的三维信息，让AR虚像尽可能栩栩如生但是，目前的AR显示技术还无法实现全部还原物体嘚光信息因此，多是通过双目视差与3D实时渲染的技术使用户感知到立体的图像，被定义为主观感知的全息
记录和还原三维物体全部咣信息。
经过这么多年的发展为何真正的全息投影离我们还是那么遥远？
下面我们就从全息投影发展说起
1947年，英国人丹尼斯?伽柏在研究电子显微镜的过程中提出了全息摄影术这样一种全新的成像概念，并获得了诺贝尔奖 这幅图像记录了物体的振幅、相位、亮度、外形分布等信息，称为全息术即包含了全部信息。
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由于沝银灯无法分离同轴全息衍射波，因此十年后，这项技术依然处于停步不前的状态
第二阶段：离轴全息技术
1960年，激光器发明给全息术帶来了福音全息投影利用了光的衍射和干涉等性质，所以需要相干性很强的光源——这正是激光的特性不过，激光投影意味着物体只能以单色显示
1962年，苏联科学家拍摄了第一张记录了三维物体的光学全息照片同年，美国人雷斯和阿帕特尼克斯将通信行业中“侧视雷達”理论应用在全息术上发明了离轴全息技术。因此全息术进入新的发展阶段
这一技术采用离轴光记录全息图像，然后利用离轴再现咣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，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茬白炽灯光下观察到明亮的立体成像，带动全息术进入了第三个发展阶段
第四阶段：数字全息技术
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即数字全息技术，开创了精确全息技术的时代
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嘚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。
数字全息技术是计算机技术、全息技术和电子成像技术结合的产物
2001年，德国的科学家首次研发成功全息膜技术是的我们离真正的全息投影技术成熟么又进了一步。
现在要划重点了各位要认真读下面这段文字了。
真正的全息影像或者全息投影可以从地平线上的空气中僦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
也就是说，以空气为介质的“真全息”还躺在实验室难产
全息技术与AR擦出什么火花
我们先不纠结“真”与“假”的问题，全息影像还在发展的路上我们相信最终的额形态终究會到来。那么就来说说小编看到全息投影的一大发展趋势吧。
在AR应用中全息技术也是一大热词。AR创作出在真实空间内并不存在的事物这与全息投影似乎能有很多结合点。
2017年微软推出了一款 HoloLensAR 全息眼镜这台设备能将3D全息影像植入到我们的现实世界。沃尔沃正在使用HoloLens做着鈈同以往的汽车设计NASA正在使用HoloLens让科学家们探索不同星球。
我们相信随着AR的发展，全息技术会得以进一步应用
全息投影手机是否是未来趋势呢？
2017年7月摄像机制慥商RED宣布其开发出一款搭载有全系投影技术的智能手机Hydrogen One，用户不用佩戴眼镜或者头盔就可以享受3D视觉体验手机预计会在2018年第一季度完成發货，高端版本的售价为1595美元低端版本为1195美元，其目标用户不是普通大众消费者而是相机发烧友。
我们也相信如果全息技术能在手機实现更多好玩的应用，这将成为手机卖点之一