三D全息投影关键技术研究应用现状及前景.doc

全息投影技术研究现实状况及前景 摘 要：全息投影技术是显示领域一直以来研究热点之一。利用全息投影技术，人眼能直接看到空间中三维图像，被认为是裸眼3D显示最好处理方案。文章介绍了全息投影技术发展史，具体叙述了全息投影技术基础原理及其优势和技术难点，分析了空气投影、激光束投影和360度投影三种实现全息投影特点，同时也展望了其在军事、教育、医疗、展示、影视等领域广泛应用前景。 关键词：全息投影 三维图像 发展史 应用前景 The Status and Prospect of Holographic Projection Technology Abstract: Holographic Projection Technology is one of the active researches in display field. Our eyes can see the 3D images in space directly by using this technology, and regarded as a best solution to 3D display. The development history of Holographic Projection Technology is introduced in this paper, and its basic principle, methods to display and technical difficulties are elaborated and discussed. The prospects widely used in military, , medical, education, film and so on are also involved in this paper. Keywords: Holographic Projection; 3D image; development history; application prospects 引言 人眼之所以有立体感感受，是因为人眼是横向观察物体，两眼之间间隔在6cm左右，而且观察角度也存在差异，人眼观察到物体在视网膜形成图像后进过神经中枢融合反射和视觉心理反应[1]便产生了强烈三维立体感。全息投影技术最大优点就是真实感强，显示出来图像跟现实中完全相同，给观看者强烈且深刻视觉心理反应。从这一角度认为，全息投影才是真正意义上三维图像，而且也是很快未来快速发展趋势。 全息技术发展简史 1947年匈牙利人Dennis Gabor [2]在研究电子显微镜过程中，首次提出了全息术这一全新成像概念。 全息术利用光干涉原理，以条文形式统计物体发射特定光波，并在特殊条件下使其重现，形成可视三维图像。这种图像统计了丰富信息，包含物体振幅、相位、亮度、外形分布等。但在当初条件下，利用全息术产生图像质量很差，是因为采取水银灯统计全息信息，而水银灯性能太差，无法分离同轴全息衍射波，所以大量科学家花费了十年时间却没使这一技术有很大进展。 1962年，美国人雷斯和阿帕特尼克斯在基础全息技术基础上，将通信行业中“侧视雷达”理论应用在全息技术上，发明了离轴全息术[3]，带动了全息技术进入了全新发展阶段。这一技术采取离轴光统计全息图像，然后再用离轴再现光得到三个空间相互分离衍射分量，能够清楚观察到所需图像，有效克服了全息图成像质量差问题。 1969年，本顿发明了彩虹全息技术[4]，能在白炽灯光下观察到明亮立体成像。其关键特征是，在合适位置加入一个一定宽度狭缝，限制再现光波以降低成像色模糊，依据人眼水平排列特征，牺牲垂直方向物体信息，保留水平方向物体信息，从而降低对光源要求。彩虹全息技术发明，带动了全息技术进入了第三个发展阶段。 传统全息技术采取卤化银等材料制成感光胶片，完成全息图像信息统计。因为需要进行显影、定影等后期处理，整个制作过程很繁琐。而现代全息技术材质采取新型光敏介质，如光导热塑料、光折变晶体、光致聚合物等，不仅能够省去传统技术中后期处理步骤，而且信息容量和衍射率全部比传统材料较高。然而，采取感光胶片或新型光敏介质，全部需要经过光波衍射重现统计波前信息，肉眼直接观察再现结果，这么难以定量分析图像正确度，无法形成正确全息影像。 20世纪60年代末期，古德曼和劳伦斯等人针对采取新型光敏介质而无法形成正确全息影像这一问题，提出了新全息概念——数字全息技术，开创了正确全息技术时代。 20世纪80年代一个新型激光全息技术快速发展，因为其更靠近大家生活而倍受关注。 到了90年代，伴随高分辨率CCD出现，大家开始使用CCD等光敏电子元件替换传统感光胶片或新型光敏等介质统计全息图像，并用数字方法经过电脑模拟光学衍射来展现影像，使得全息图像