全息投影定義、原理及分類介紹

在科技快速發(fā)展的今天，人們對視覺要求越來越高，由此能實現(xiàn)裸眼立體3D顯示的全息投影技術(shù)的應(yīng)用也是越來越多，在給人們帶來新鮮有趣的視覺體驗的同時，也為眾多商家提供新的宣傳營銷方式，打開市場新大門。

全息投影技術(shù)在展覽展示方式，采用全息投影技術(shù)的全息成像柜可以使立體影像不借助任何屏幕或介質(zhì)而直接懸浮在設(shè)備外的自由空間，任意角度看都是三維影像展現(xiàn)。產(chǎn)品種類多樣分有全息展示柜、180度全息展示柜、270度全息展示柜、360度全息展示柜、全息金字塔、大中小型全息金字塔定制、全息投影設(shè)備、3D投影成像設(shè)備、全息玻璃柜等，可根據(jù)用戶使用需求使用場地進行定制。未來全息投影技術(shù)市場發(fā)展?jié)摿⑹菬o可估量的。

一、什么是全息投影

全息投影技術(shù)是近些年來流行的一種高科技技術(shù)，它是采用一種國外進口的全息膜配合投影再加以影像內(nèi)容來展示產(chǎn)品的一種推廣手段。它提供了神奇的全息影像，可以在玻璃上或亞克力材料上成像。這種全新的互動展示技術(shù)將裝飾性和實用性融為一體，在沒有圖像時完全透明，給使用者以全新的互動感受，成為當(dāng)今一種最時尚的產(chǎn)品展示和市場推廣手段。全息投影設(shè)備包括：全息投影儀，全息投影幕，全息投影膜，全息投影內(nèi)容制作等。航天科工數(shù)字展示事業(yè)部提供3D全息投影成像系統(tǒng)項目策劃、3D全息投影成像展示內(nèi)容制作、

二、全息技術(shù)的原理

全息投影技術(shù)是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實的三維圖像的記錄和再現(xiàn)的技術(shù)。

其第一步是利用干涉原理記錄物體光波信息，此即拍攝過程：被攝物體在激光輻照下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，和物光束疊加產(chǎn)生干涉，把物體光波上各點的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強度，從而利用干涉條紋間的反差和間隔將物體光波的全部信息記錄下來。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過顯影、定影等處理程序后，便成為一張全息圖，或稱全息照片；其第二步是利用衍射原理再現(xiàn)物體光波信息，這是成象過程：全息圖猶如一個復(fù)雜的光柵，在相干激光照射下，一張線性記錄的正弦型全息圖的衍射光波一般可給出兩個象，即原始象（又稱初始象）和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強，具有真實的視覺效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個圖像，通過多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來。

1.物光波面的記錄

全息技術(shù)的第一步是將光波的全部振幅和相位信息記錄在感光材料上。由于感光材料只能接收光的振幅信息，因此必須想法把相位信息轉(zhuǎn)換成強度的變化才能記錄下來。，干涉法是將空間相位調(diào)制轉(zhuǎn)換為空間強度調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)方法，因此采用相干光干涉條紋來記錄圖像。

設(shè)物體散射的物光波為

其中，第一項和第二項分別表示參考光波和物光波單獨到達全息圖的強度，它們的和表示干涉條紋的平均強度，第三項包含了物光波和參考光波的振幅和相位信息。參考光波的作用是使物光波波前的相位分布轉(zhuǎn)化為干涉條紋的強度分布。

2.物光波面的重現(xiàn)

全息術(shù)的第二步是利用衍射原理有全息圖重現(xiàn)物光波。

其中，第一項和第二項表示衰減的重現(xiàn)光Êr方向不變的透過全息圖，第三項是透過全息圖的+1級衍射光，除了一個常數(shù)衰減外，這是一個與原物光波完全相同的重現(xiàn)物光波，第四項是通過全息圖的-1級衍射波，這是一個與原物光波的共軛波。

三、全息投影分類 1、270度全息投影

270度全息柜通過多角度展示演示內(nèi)容而呈現(xiàn)全方位的立體效果?；糜俺上窦磳⑷S畫面懸浮在半空中的實景成像，能給人營造出一種亦幻亦真的氛圍，具有強烈的縱深感和現(xiàn)場感。采用了特殊技術(shù)，不受光線影像，演示內(nèi)容經(jīng)過特殊軟件處理后即可在觀眾面前顯示出亦真亦幻的3D立3體影像，適合表現(xiàn)細節(jié)或內(nèi)部結(jié)構(gòu)較豐富的個體物品，如名表、名車、珠寶、工業(yè)產(chǎn)品、也可表現(xiàn)人物、卡通等，給觀眾感覺是完全浮現(xiàn)在空氣中。

2、360度全息幻影成像系統(tǒng)

360全息也稱360度全息和360度全息成像，我們在這里稱它為360度全息成像。360度全息幻影成像系統(tǒng)是用一種將三維畫面懸浮在柜體實景中的半空中成像系統(tǒng)。360全息幻影成像系統(tǒng)由柜體、分光鏡、射燈、視頻播放設(shè)備組成，基于分光鏡成像原理，通過對產(chǎn)品實拍構(gòu)建三維模型的特殊處理，然后將拍攝的的產(chǎn)品影像或產(chǎn)品三維模型影像疊加進場景中，構(gòu)成了動靜結(jié)合的產(chǎn)品展示系統(tǒng)。不需要人們佩戴任何偏光眼鏡，在完全沒有束縛下就可以盡情觀看3D幻影立體顯示特效，給人以視覺上的沖擊，具有強烈的縱深感。

3、空氣霧幕立體成像描述：

空氣霧幕投影成像是一種全新的空氣成像設(shè)備。該設(shè)備是利用海市蜃樓的成像原理借助空氣中存在的微粒將光影圖像呈現(xiàn)。使用一層很薄的水霧墻代替?zhèn)鹘y(tǒng)的投影幕，使您能在該屏幕影像中隨意穿梭，達到真人可進入視頻畫面的虛幻效果。使用霧化設(shè)備產(chǎn)生大量人工霧，結(jié)合空氣流動學(xué)原理而制造出來的能產(chǎn)生形成平面霧氣的屏幕，再將投影設(shè)備投射在該屏幕上，便可以在空間中形成虛幻立體的影像，形成一種三位空間立體圖像，給人一種新的立體視覺享受，其影象給人的感受如同人行畫中，畫在人中，亦真亦幻，如置身仙境身處瑤池般。忽隱忽現(xiàn)，神秘誘人的特性開發(fā)一些令人稱奇的展示項目。在迷茫的霧屏上，放映如幻似真的神話故事。將帶給觀眾前所未有的視聽體驗。

四、全息技術(shù)的應(yīng)用 1.全息防偽技術(shù)

全息防偽技術(shù)是應(yīng)用激光全息技術(shù)發(fā)展起來的一種新型防偽技術(shù)，又稱激光防偽，此技術(shù)引用早期，確實起到了一定防偽作用，但是隨著時間的推移，激光全息圖像制作技術(shù)迅速擴散。如今已被造假者各個方面攻破，幾乎完全喪失了防偽的能力。改進型激光全息圖像防偽技術(shù)，第一代激光全息防偽技術(shù)的泛濫，促使人們不得不開始尋求改進現(xiàn)有技術(shù)。改進后的技術(shù)主要有三種：一是應(yīng)用計算機圖像處理技術(shù)改進全息圖像；二是透明激光全息圖像防偽技術(shù)；三是反射激光全息圖像防偽技術(shù)。

（1）應(yīng)用計算機圖像處理技術(shù)改進全息圖像

計算機圖像處理技術(shù)改進激光全息圖像經(jīng)歷了兩個發(fā)展形態(tài)，第一形態(tài)是計算機合成全息技術(shù)，這種技術(shù)是將系列普通二維圖像經(jīng)光學(xué)成像后，按照全息圖像的成像原理進行處理后記錄在一張全息記錄材料上，從而形成計算機像素全息圖像。觀察這種像素全息圖像時，可在不同的視角看到不同的三維圖像，其圖形和色彩都具有異常靈活多變的動態(tài)效應(yīng)，并且不受再現(xiàn)光線方向的限制。第二形態(tài)是計算機控制直接曝光技術(shù)，與普通全息成像不同，這種技術(shù)不需要拍攝對象，所需圖形完全由計算機生成，通過計算機控制兩束相干光束以像素為單位逐點生成全部圖案，對不同點可改變雙光束之間的夾角，從而制成具有特殊效果的三維全息圖。

（2）透明激光全息圖像防偽技術(shù)

普通的激光全息圖像一般是用鍍鋁的聚酯膜經(jīng)過模壓（也可以先用聚酯薄膜經(jīng)過模壓再鍍鋁）而成，鍍鋁的作用是增加反射光的強度使再現(xiàn)圖像更加明亮。照明光和觀察方向都在觀察者這一側(cè)，這樣的激光彩虹模壓全息圖是不透明的。透明激光全息圖像實際上就是取消了鍍鋁層，將全息圖像直接模壓在透明的聚酯薄膜上。1996年我國公安部將透明激光全息圖像應(yīng)用在居民身份證上，將身份證用透明膜整體覆蓋，在光線下觀察身份證正面時，不但能看清證件內(nèi)容，還能看到透明膜上顯現(xiàn)出來的二維、三維彩虹全息圖像（“長城”及“中國”的中英文字樣）。

（3）反射激光全息圖像防偽技術(shù)

反射激光全息圖像成像原理是將入射激光射到透明的全息乳膠介質(zhì)上，一部分光作為參考光，另一部分透過介質(zhì)照亮物體，再由物體散射回介質(zhì)作為物光，物光和參考光相互干涉，在介質(zhì)內(nèi)部生成多層干涉條紋面，介質(zhì)底片經(jīng)處理后在介質(zhì)內(nèi)部生成多層半透明反射面（例如6微米厚的乳膠層里可以有20多個反射面），用白光點光源照射全息圖，介質(zhì)內(nèi)部生成的多層半透明反射面將光反射回來，迎著反射光可以看到原物的虛像，因而稱為反射激光全息圖。

2.全息技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用

全息投影技術(shù)在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用改變了醫(yī)療診斷和治療方式，從而 減輕了病人在診斷與治療是的痛苦，全息投影技術(shù)可以用于量血壓，照X光，直接用眼鏡就能看到病人體內(nèi)的病變情況，從而幫助醫(yī)生分析與治療。當(dāng)然全息投影可以通過圖片處理與立體制作將展現(xiàn)4D的全息投影技術(shù)，將人體信息全部呈現(xiàn)出來，真實性更高，同時此圖片可以保存，多次播放便于醫(yī)生仔細觀察，而且對于某些較小部位不易觀察的地方可以通過放大，旋轉(zhuǎn)，倒置等措施進行清晰放大，更易于觀察。全息投影技術(shù)也可以在牙科技術(shù)上使用，把此技術(shù)鑲嵌在檢查筆內(nèi)，然后吧筆放在口中全體掃描，記錄。再把此圖像呈現(xiàn)在電腦上便可清晰觀察牙齒的排列情況，從而選用合適的牙套進行牙齒的矯正。

3.全息技術(shù)在藝術(shù)方面的應(yīng)用

互動多媒體全息投影技術(shù)舞臺美術(shù)設(shè)計虛擬應(yīng)用 互動多媒體科技創(chuàng)新型的應(yīng)用與設(shè)計，正逐漸的改變著人們的視聽感受，改變著人們對事物的欣賞態(tài)度。這讓很多人習(xí)慣于在立體直觀的視角去接受和理解事物。美輪美奐的布景，引人入勝的轉(zhuǎn)場，燈光迷離的光效，給人們極大的視覺體驗。

立體式互動體驗舞臺美術(shù)設(shè)計和指導(dǎo)在技術(shù)應(yīng)用上普遍會用到全息投影技術(shù)，全息投影技術(shù)不僅可以產(chǎn)生立體的空中幻像，還可以使幻像與表演者產(chǎn)生互動，一起完成表演，產(chǎn)生令人震憾的演出效果。在互動多媒體全息投影技術(shù)與影視片段創(chuàng)新性的融合與協(xié)同科技中，舞臺藝術(shù)與電影片斷在同一空間出現(xiàn)了非凡的融合，給觀眾展示了世界多媒體藝術(shù)最新的創(chuàng)新成果。全息投影技術(shù)在舞美中的應(yīng)用提升的不僅僅是一種觀賞視覺，更是一種自我滿足式的體驗化消費，人們在一種光影和科技幻化出的虛擬視界里面，一邊在驚嘆于科技技術(shù)手段的神奇，同時也會被豐富多彩的內(nèi)容所吸引。