| 单词 | 全息显示 |
| 释义 | 【全息显示】 是全息术的重要应用之一。实现物体的三维显示是人们长久来追求的目标。在全息术发明以前，人们利用双眼的视差效应发明了体视成象技术，以增强显示图象的立体感。全息术的发明，使人们追求的目标变成了现实。激光的发明促进了全息显示的发展，而白光再现全息的发展又促进了全息显示的应用。全息显示因能显示出和原物非常相似的三维图象，因而在军事目标模拟、科教三维模型显示、广告、商标和艺术品显示等领域中具有广泛的应用前景。 全息术是盖伯(Dennis Gabor)发明的。他于1947年为改善电子显微镜的分辨率，提出了一种新的两步成象技术，即利用光干涉原理记录物光波的全部信息(振幅、频率和位相)，利用光波衍射原理再现原物象及其共轭象。由于当时没有好的相干光源，使得这种技术实现起来非常困难，加之再现原物象与共轭象不能分离，因而这一新技术当时未能受到重视。1960年高度相干的激光的问世，研究者们又开始重视和研究它。两年后，利思(E．N．Leith)和厄帕特尼克斯(J．Upatnieks)基于通讯载波理论提出了离轴全息术，使得再理原物象与共轭象不仅在深度上分离开，而且在角度上分离开。同年，丹尼修克(Y．N．Denisyuk)基于李普曼(M．G．Lippmann)的彩色摄影原理提出了反射全息术。激光的问世和离轴透射与反射全息术的提出，消除了早期阻碍全息术发展的两大障碍，使得全息术研究飞速发展。到60年代末，基于几何光学和波动光学的平面全息图理论体系和基于耦合波理论的体全息图理论体系就基本建立和完善。同时，还发展了象全息术、象面全息术、傅里叶变换全息术和二步彩虹全息术。反射全息术和二步彩虹全息术的发展，为全息显示技术走出实验室，寻求实际应用奠定了基础。进入70年代之后，全息显示技术开始朝白光显示方向发展。研究者们意识到只有实现白光再现显示，全息显示才会具有真正的生命力，而先前发展的反射全息术和二步彩虹全息术使实现这一目标成为可能，因为这两种全息图都可用白光再现。白光反射全息显示的发展主要反映在记录材料及其处理工艺和记录方法三方面的发展。反射全息图能用白光再现是由于它具有波长灵敏性。这一性质尽管在60年代就为研究者们所认识，但由于当时的银盐干板的衍射效率极低，再现象不亮，因而白光反射全息显示未能得到发展。70年代，由于高衍射效率的重铬酸盐明胶的出现和高衍射效率低噪声的银盐干板漂白工艺的发展，才促进了白光反射全息显示技术的发展。之后，反射全息图的处理工艺不断完善和发展，并发展了菲涅耳型、象面型、多重记录型、360°全景型和最近的波导型等主要反射全息图记录方法，不仅使反射全息图的衍射效率几乎达100%，而且使反射全息显示从单侧面显示发展到多侧面仍至360°全景显示。此外，随着获取蓝、绿激光的技术的成熟，基于色度学中三原色相加原理的彩色反射全息显示也得到了迅速发展。目前，单色和彩色全息显示在艺术全息显示中已得到应用，显示出巨大的魅力。反射全息显示目前存在的主要向题有两个：一是处理后的银盐乳胶收缩、明胶膨胀，使再现波长漂移，因此难以获得真彩色显示。二是再现象的纵、横向放大率不等，引起再现象畸变。近十多年来，尽管对乳胶变形进行了大量研究，发展了许多特殊的减小乳胶变形的处理工艺，但均未彻底解决这一问题。彩虹全息显示技术的发展主要是彩虹全息图记录方法的发展。彩虹全息图能用白光再现是因为在记录系统中适当位置加入了一个狭缝，以限制再现光波。广义地讲，狭缝所在平面就是物光波的空间频谱面，狭缝起作一维滤波器的作用。再现时，眼睛位于再现的狭缝实象处，即原物波的频谱面上，接收再现的原物波频谱，经眼睛变换成原物象。由于垂直于狭缝方向的高阶频谱分量被狭缝阻挡，因而再现象沿垂直于狭缝方向是失去视差的。用白炽点光源照射彩虹全息图时，不同波长光波再现的狭缝实象是沿垂直狭缝方向分开的，通过不同的狭缝实象观察到的再现象是颜色不同的准单色象，因而消除了色模糊。彩虹全息的这一思想是由本顿(S．A．Benton)于1969年提出的。由于他的方法需两次记录全息图，工艺较繁，容易产生噪声，因此陈(H．Chen)等改进了他的方法，于1978年基于象全息提出了一步彩虹全息术。这种方法的缺点是视场受透镜的孔径限制。之后又发展了加入场镜的一步彩虹全息、象散二步和一步彩虹全息以及使用菲涅耳透镜的一步彩虹全息等记录方法，这些方法均能增大视场。上述所有方法都使用了狭缝，狭缝不仅限制视场，而且使光能得不到充分利用。进入80年代后，彩虹全息主要朝无狭缝方向发展，主要方法有综合狭缝法和条形散斑屏法及一维光栅法。综合狭缝法是在曝光期间微移动物体或透镜或两者同时移动，使得物光谱函数的包络为Sinc函数，即利用Sinc函数的中央亮带代替狭缝。这种方法的缺点是要在记录系统中引入运动机构，影响系统的稳定性。条形散班屏法和一维光栅法是利用它们的频谱本身就是一个亮带，因而可起到狭缝的作用这一特点。这两种方法的缺点是只适合于二维图片的记录。上述所有方法中，若用红、绿、蓝三原色激光分别曝光记录3次，获得的全息图就可实现彩色显示。彩色彩虹全息显示的研究始于70年代末，是由斯蒂尔(W．H．Steel)和陈等分别发展起来的。由于狭缝在彩虹全息中起作空间频率滤波器的作用，因而彩虹全息显示不存在色串扰，另外，再现波长漂移也很小，所以彩虹全息显示能较容易获得真彩色显示。彩虹全息的另一优点是能用单波长多狭缝记录二维图片的彩虹全息图，而用白光再现彩色象。由于彩虹全息术具有上述诸多优点，所以倍受重视。目前模压全息的母板大多是彩虹全息图。彩虹全息显示目前存在的主要问题是视场受限，观察范围小，垂直于狭缝方向没有视差。通过多年的研究，全息显示技术已取得了巨大的发展，特别是白光反射全息和彩虹全息显示已在艺术显示方面得到了实际应用，而横压全息技术的发展使全息图的快速、大批量复制成为现实，解决了全息显示技术实用化、商业化进程中的关键问题，这将有利于全息显示技术的进一步推广应用。计算机产生全息图由于无需相干光源，而且可以构造、显示出现实中不存在的三维图象，因而也将是今后研究的重点，并可能成为实现全息图的白光记录的手段之一。【参考文献】：1 Denisyuk Y N．Sov．Phys．Dokl．，1962，17∶5432 Benton S A．J．Opt．Soc．Am．，1969，59∶15453 Yu FT S，et al．Opt．Eng．，1980，119∶6664 于美文，张静方，全息显示技术，北京：科学出版社，19895 Putilin A N，et al．Opt．Eng．，1991，30(10)：1615(中国科技大学赖元树撰) |
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