全息投影定义、原理及分类介绍

在科技快速发展的今天，人们对视觉要求越来越高，由此能实现裸眼立体3D显示的全息投影技术的应用也是越来越多，在给人们带来新鲜有趣的视觉体验的同时，也为众多商家提供新的宣传营销方式，打开市场新大门。

全息投影技术在展览展示方式，采用全息投影技术的全息成像柜可以使立体影像不借助任何屏幕或介质而直接悬浮在设备外的自由空间，任意角度看都是三维影像展现。产品种类多样分有全息展示柜、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、全息投影设备、3D投影成像设备、全息玻璃柜等，可根据用户使用需求使用场地进行定制。未来全息投影技术市场发展潜力将是无可估量的。

一、什么是全息投影

全息投影技术是近些年来流行的一种高科技技术，它是采用一种国外进口的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。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。航天科工数字展示事业部提供3D全息投影成像系统项目策划、3D全息投影成像展示内容制作、

二、全息技术的原理

全息投影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。

1.物光波面的记录

全息技术的第一步是将光波的全部振幅和相位信息记录在感光材料上。由于感光材料只能接收光的振幅信息，因此必须想法把相位信息转换成强度的变化才能记录下来。，干涉法是将空间相位调制转换为空间强度调制的标准方法，因此采用相干光干涉条纹来记录图像。

设物体散射的物光波为

其中，第一项和第二项分别表示参考光波和物光波单独到达全息图的强度，它们的和表示干涉条纹的平均强度，第三项包含了物光波和参考光波的振幅和相位信息。参考光波的作用是使物光波波前的相位分布转化为干涉条纹的强度分布。

2.物光波面的重现

全息术的第二步是利用衍射原理有全息图重现物光波。

其中，第一项和第二项表示衰减的重现光Êr方向不变的透过全息图，第三项是透过全息图的+1级衍射光，除了一个常数衰减外，这是一个与原物光波完全相同的重现物光波，第四项是通过全息图的-1级衍射波，这是一个与原物光波的共轭波。

三、全息投影分类

1、270度全息投影

270度全息柜通过多角度展示演示内容而呈现全方位的立体效果。幻影成像即将三维画面悬浮在半空中的实景成像，能给人营造出一种亦幻亦真的氛围，具有强烈的纵深感和现场感。采用了特殊技术，不受光线影像，演示内容经过特殊软件处理后即可在观众面前显示出亦真亦幻的3D立3体影像，适合表现细节或内部结构较丰富的个体物品，如名表、名车、珠宝、工业产品、也可表现人物、卡通等，给观众感觉是完全浮现在空气中。

2、360度全息幻影成像系统

360全息也称360度全息和360度全息成像，我们在这里称它为360度全息成像。360度全息幻影成像系统是用一种将三维画面悬浮在柜体实景中的半空中成像系统。360全息幻影成像系统由柜体、分光镜、射灯、视频播放设备组成，基于分光镜成像原理，通过对产品实拍构建三维模型的特殊处理，然后将拍摄的的产品影像或产品三维模型影像叠加进场景中，构成了动静结合的产品展示系统。不需要人们佩戴任何偏光眼镜，在完全没有束缚下就可以尽情观看3D幻影立体显示特效，给人以视觉上的冲击，具有强烈的纵深感。

3、空气雾幕立体成像描述：

空气雾幕投影成像是一种全新的空气成像设备。该设备是利用海市蜃楼的成像原理借助空气中存在的微粒将光影图像呈现。使用一层很薄的水雾墙代替传统的投影幕，使您能在该屏幕影像中随意穿梭，达到真人可进入视频画面的虚幻效果。使用雾化设备产生大量人工雾，结合空气流动学原理而制造出来的能产生形成平面雾气的屏幕，再将投影设备投射在该屏幕上，便可以在空间中形成虚幻立体的影像，形成一种三位空间立体图像，给人一种新的立体视觉享受，其影象给人的感受如同人行画中，画在人中，亦真亦幻，如置身仙境身处瑶池般。忽隐忽现，神秘诱人的特性开发一些令人称奇的展示项目。在迷茫的雾屏上，放映如幻似真的神话故事。将带给观众前所未有的视听体验。

四、全息技术的应用

1.全息防伪技术

全息防伪技术是应用激光全息技术发展起来的一种新型防伪技术，又称激光防伪，此技术引用早期，确实起到了一定防伪作用，但是随着时间的推移，激光全息图像制作技术迅速扩散。如今已被造假者各个方面攻破，几乎完全丧失了防伪的能力。改进型激光全息图像防伪技术，第一代激光全息防伪技术的泛滥，促使人们不得不开始寻求改进现有技术。改进后的技术主要有三种：一是应用计算机图像处理技术改进全息图像；二是透明激光全息图像防伪技术；三是反射激光全息图像防伪技术。

（1）应用计算机图像处理技术改进全息图像

计算机图像处理技术改进激光全息图像经历了两个发展形态，第一形态是计算机合成全息技术，这种技术是将系列普通二维图像经光学成像后，按照全息图像的成像原理进行处理后记录在一张全息记录材料上，从而形成计算机像素全息图像。观察这种像素全息图像时，可在不同的视角看到不同的三维图像，其图形和色彩都具有异常灵活多变的动态效应，并且不受再现光线方向的限制。第二形态是计算机控制直接曝光技术，与普通全息成像不同，这种技术不需要拍摄对象，所需图形完全由计算机生成，通过计算机控制两束相干光束以像素为单位逐点生成全部图案，对不同点可改变双光束之间的夹角，从而制成具有特殊效果的三维全息图。

（2）透明激光全息图像防伪技术

普通的激光全息图像一般是用镀铝的聚酯膜经过模压（也可以先用聚酯薄膜经过模压再镀铝）而成，镀铝的作用是增加反射光的强度使再现图像更加明亮。照明光和观察方向都在观察者这一侧，这样的激光彩虹模压全息图是不透明的。透明激光全息图像实际上就是取消了镀铝层，将全息图像直接模压在透明的聚酯薄膜上。1996年我国公安部将透明激光全息图像应用在居民身份证上，将身份证用透明膜整体覆盖，在光线下观察身份证正面时，不但能看清证件内容，还能看到透明膜上显现出来的二维、三维彩虹全息图像（“长城”及“中国”的中英文字样）。

（3）反射激光全息图像防伪技术

反射激光全息图像成像原理是将入射激光射到透明的全息乳胶介质上，一部分光作为参考光，另一部分透过介质照亮物体，再由物体散射回介质作为物光，物光和参考光相互干涉，在介质内部生成多层干涉条纹面，介质底片经处理后在介质内部生成多层半透明反射面（例如6微米厚的乳胶层里可以有20多个反射面），用白光点光源照射全息图，介质内部生成的多层半透明反射面将光反射回来，迎着反射光可以看到原物的虚像，因而称为反射激光全息图。

2.全息技术在医学方面的应用

全息投影技术在医学的应用改变了医疗诊断和治疗方式，从而 减轻了病人在诊断与治疗是的痛苦，全息投影技术可以用于量血压，照X光，直接用眼镜就能看到病人体内的病变情况，从而帮助医生分析与治疗。当然全息投影可以通过图片处理与立体制作将展现4D的全息投影技术，将人体信息全部呈现出来，真实性更高，同时此图片可以保存，多次播放便于医生仔细观察，而且对于某些较小部位不易观察的地方可以通过放大，旋转，倒置等措施进行清晰放大，更易于观察。全息投影技术也可以在牙科技术上使用，把此技术镶嵌在检查笔内，然后吧笔放在口中全体扫描，记录。再把此图像呈现在电脑上便可清晰观察牙齿的排列情况，从而选用合适的牙套进行牙齿的矫正。

3.全息技术在艺术方面的应用

互动多媒体全息投影技术舞台美术设计虚拟应用 互动多媒体科技创新型的应用与设计，正逐渐的改变着人们的视听感受，改变着人们对事物的欣赏态度。这让很多人习惯于在立体直观的视角去接受和理解事物。美轮美奂的布景，引人入胜的转场，灯光迷离的光效，给人们极大的视觉体验。

立体式互动体验舞台美术设计和指导在技术应用上普遍会用到全息投影技术，全息投影技术不仅可以产生立体的空中幻像，还可以使幻像与表演者产生互动，一起完成表演，产生令人震憾的演出效果。在互动多媒体全息投影技术与影视片段创新性的融合与协同科技中，舞台艺术与电影片断在同一空间出现了非凡的融合，给观众展示了世界多媒体艺术最新的创新成果。全息投影技术在舞美中的应用提升的不仅仅是一种观赏视觉，更是一种自我满足式的体验化消费，人们在一种光影和科技幻化出的虚拟视界里面，一边在惊叹于科技技术手段的神奇，同时也会被丰富多彩的内容所吸引。