全息投影技術(shù)（front-projected holographic display）屬于3D技術(shù)的一種，原指利用干涉原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的技術(shù)。而后隨著科幻電影與商業(yè)宣傳的引導(dǎo)，全息投影的概念逐漸延伸到舞臺(tái)表演、展覽展示等商用活動(dòng)中。但我們平時(shí)所了解到的全息往往并非嚴(yán)格意義上的全息投影，而是使用佩珀?duì)柣孟蟆⑦吘壪[等方法實(shí)現(xiàn)3D效果的一種類(lèi)全息投影技術(shù)。
“全息”來(lái)自希臘字“holo”，含義是“完全的信息”，即包含光波中的振幅和相位信息。普通的攝影技術(shù)僅能記錄光的強(qiáng)度信息(振幅)，深度信息（相位）則會(huì)丟失。而全息技術(shù)的干涉過(guò)程中，波峰與波峰的疊加會(huì)更高，波峰波谷疊加會(huì)削平因此會(huì)產(chǎn)生一系列不規(guī)則的，明暗相間的條紋，從而把相位信息轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度信息記錄在感光材料上。
歷史發(fā)展
1947年，英國(guó)匈牙利裔物理學(xué)家丹尼斯·蓋伯發(fā)明了全息投影術(shù)，他因此項(xiàng)工作獲得了1971年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。其它的一些科學(xué)家在此之前也曾做過(guò)一些研究工作，解決了一些技術(shù)上的的問(wèn)題。全息投影的發(fā)明是蓋伯在英國(guó)BTH公司研究增強(qiáng)電子顯微鏡性能手段時(shí)的偶然發(fā)現(xiàn)，而這項(xiàng)技術(shù)由該公司在1947年12月申請(qǐng)了專利（專利號(hào)GB685286）。這項(xiàng)技術(shù)從發(fā)明開(kāi)始就一直應(yīng)用于電子顯微技術(shù)中，在這個(gè)領(lǐng)域中被稱為電子全息投影技術(shù)，但由于光波的相干性與大強(qiáng)度光源等問(wèn)題的限制，全息投影技術(shù)一直到1960年激光的發(fā)明才取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。
第一張實(shí)際記錄了三維物體的光學(xué)全息投影照片是在1962年由蘇聯(lián)科學(xué)家尤里·丹尼蘇克拍攝的。與此同時(shí)，美國(guó)密歇根大學(xué)雷達(dá)實(shí)驗(yàn)室的工作人員艾米特·利思和尤里斯·烏帕特尼克斯也發(fā)明了同樣的技術(shù)。尼古拉斯·菲利普斯改進(jìn)了光化學(xué)加工技術(shù)，以生產(chǎn)高質(zhì)量的全息投影圖片。
全息投影可以分為如下若干類(lèi)：
透射全息投影，如利思和烏帕特尼克斯所發(fā)明的技術(shù)，這種技術(shù)通過(guò)向全息投影膠片照射激光，然后從另一個(gè)方向來(lái)觀察重建的圖像。后來(lái)經(jīng)過(guò)改進(jìn)，彩虹全息投影可以使用白色光來(lái)照明，以觀察重建的圖像。彩虹全息投影廣泛的應(yīng)用于諸如信用卡安全防偽和產(chǎn)品包裝等領(lǐng)域。這些種類(lèi)的彩虹全息投影通常在一個(gè)塑料膠片形成了表面浮雕圖案，然后通過(guò)在背面鍍上鋁膜使光線透過(guò)膠片以重建圖像。
另一種常見(jiàn)的全息投影技術(shù)稱為反射全息投影，或稱為丹尼蘇克全息投影。這種技術(shù)可以通過(guò)使用白色光源從和觀察者相同的方向來(lái)照射膠片，通過(guò)反射來(lái)重建彩色的圖像，以重建圖像。鏡面全息投影是一種通過(guò)控制鏡面在二維表面上的運(yùn)動(dòng)來(lái)制造三維圖像的相關(guān)技術(shù)。它通過(guò)控制反射光線或者折射光線來(lái)構(gòu)造全息圖像，而蓋伯的全息投影是通過(guò)衍射光來(lái)重建波前的。
促使全息投影在短短的一段時(shí)間內(nèi)就蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵原因是低成本的固體激光器的大規(guī)模生產(chǎn)，如DVD播放機(jī)和其他的一些常用設(shè)備中所使用的激光器。這些激光器對(duì)全息投影的發(fā)展也產(chǎn)生了極大的促進(jìn)作用。這些廉價(jià)的體積又很小的固體激光器可以在某些條件下與最初用于全息投影的那些大型的昂貴的氣體激光器相媲美，因此使得預(yù)算較低的研究者、藝術(shù)家甚至業(yè)余愛(ài)好者都可以參與到全息投影研究中來(lái)。
技術(shù)原理
全息投影技術(shù)（front-projected holographic display）也稱虛擬成像技術(shù)，是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)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(guò)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(diǎn)的位相和振幅轉(zhuǎn)換成在空間上變化的強(qiáng)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(lái)。記錄著干涉條紋的底片經(jīng)過(guò)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(guò)程：全息圖猶如一個(gè)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(gè)象，即原始象（又稱初始象）和共軛象。再現(xiàn)的圖像立體感強(qiáng)，具有真實(shí)的視覺(jué)效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點(diǎn)的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個(gè)圖像，通過(guò)多次曝光還可以在同一張底片上記錄多個(gè)不同的圖像，而且能互不干擾地分別顯示出來(lái)。
特點(diǎn)
1. 全息技術(shù)能記錄物體光波振幅和相位的全部信息，并能把它再現(xiàn)出來(lái)。因此，應(yīng)用全息技術(shù)可以獲得與原物完全相同的立體像（從不同角度觀察全息圖的再現(xiàn)虛像，可以看到物體的不同側(cè)面，有視察效應(yīng)和景深感）。
2. 全息圖的任何局部都能再現(xiàn)原物的基本形狀，物體上任意點(diǎn)散射的球面波可抵達(dá)全息干板的每個(gè)點(diǎn)或每個(gè)局部，與參考光相干涉形成基元全息圖，也就是全息圖的每點(diǎn)或局部都記錄著來(lái)自所有物點(diǎn)的散射光。因此，物體全息圖每一局部都可以再現(xiàn)出記錄時(shí)所有照射到該點(diǎn)局部的物點(diǎn)，形成物體的像，也就是破損后部分全息圖仍能再現(xiàn)物體的像。
3. 作為光波信息的記錄者，有無(wú)全息圖是判斷我們所接觸的3D技術(shù)是否為全息技術(shù)的重要標(biāo)準(zhǔn)。
