数字全息术及其应用PPT课件
合集下载
全息技术的原理及应用
全息技术的原理及应用全息技术是一种用于记录和再现光场的技术，它是一种三维成像技术。
全息技术最早于1962年由著名物理学家丹尼尔·费涅尔（Daniel Gabor）提出。
全息技术的最大特点是可以将物体的三维信息完整地改写到一个二维的全息图中，全息图看似一张普通的照片，但是在光源的照射下，它能够重新创造出原来的物体，还原出物体的三维形态，同时还具有非常好的真实感和逼真感。
全息技术的原理全息技术的原理是利用激光将物体的光场记录在照相底片上，形成全息图。
全息图是一种保存了物体三维形态的光学记录，它包含了物体的干涉图案和透明度信息。
全息图利用干涉的性质，可以记录物体的相位信息和振幅信息，能够保存物体的全息图。
记录全息图时，需要将物体和照相底片分别置于两个平行的玻璃板之间。
激光在照射物体时，会将物体的光场反射到照相底片上，形成干涉图案。
底片上的干涉图案是物体光场的等相位面反映出来的图像，它是由物体表面反射的光和费涅尔透镜（一种具有聚焦作用的透镜）所形成的参考光共同构成的。
因为在干涉场中，光波的传播路径长度差非常小，在光波相遇处形成明暗条纹，这些条纹的位置和形状会因物体的形态而发生改变，形成的最终干涉图案记录下来就是全息图。
再现全息图时，需要用与记录时完全相同的激光照射全息图，通过透过全息图的物体表面反射出来的光和记录时的参考光发生干涉，使得原来的物体在远离全息图的位置上重现出来。
全息图的再现实现了物体三维成像，不仅形成物体的轮廓，而且根据物体的距离和形态变化能够变幻不一的视角，充分表现出物体的全貌和空间位置的正确性。
全息技术的应用全息技术的应用领域非常广泛，下面是其中一些主要应用：1. 眼科诊断：全息技术可以记录患者眼球的形态，进而帮助医生进行眼科疾病的诊断和治疗。
如果对眼血管进行全息摄影，医生可以查看容易被遮挡的病变区域。
2. 工业设计：全息技术可以记录产品的三维形态，帮助工业设计师进行产品的设计和开发。
数字全息术及其应用
Dennis Gabor
4
1960年梅曼研制成功了红宝石激光器。 1961年贾范等制成了氦氖激器，产生了一种
全所未有的优质相干光源。 1962年美国科学家E.N.利思和J.乌帕特尼克斯
用激光器对伽柏的技术做了划时代的改进，全 息术的研究从此获得了突飞猛进的发展。 近40年来，全息技术的研究日趋广泛深入，开 辟了全息应用的新领域，成为近代光学的一个 重要分支。
数字全息术及其应用
1
目录
一 全息技术概述及其原理 二 数字全息技术
2
第一部分 全息技术(Holography) 概述及其原理
1.1 全息技术的起源 1.2 全息技术的原理 1.3 全息图的分类及特点 1.4 全息过程的相关理论 1.5 全息图的实际应用 1.6 全息技术的发展趋势
3
1.1 全息技术(holography)的起源
采用如下形式的球面光波作为再现光波
C x, y exp[ jk x2＋y2 ]
2-2
2z0
可在ziz0处的像平面xiyi 上得到等大、对称分布的实原始像和实共
轭像。再现光场的复振幅分布为
Ui
xi
,y i
exp[
jk 2z0
xi2＋yi2 ]F
h x, y
2-3
然而，由于再现参考光波与记录参考光波不同，式给出的物光场与
真实的物光波前之间存在一个二次位相畸变因子。由全息理论，可以推
得重建的实原始像的复振幅分布为
o xi＋xr , yi＋yr
j
exp[
z0
xi xr 2 ＋ yi＋yr 2
]
数字全息术及其应用
数字全息术在安全监控、军事 侦察、通信加密等领域也有潜 在的应用价值。
未来发展方向
1
数字全息术需要进一步发展高分辨率和高灵敏度 的图像传感器和显示器，以提高图像质量和稳定 性。
2
数字全息术需要进一步研究高效的算法和计算技 术，以实现更快速的计算和数据处理。
3
数字全息术需要进一步探索与其他技术的结合， 如人工智能、机器学习等，以拓展应用领域和提 高应用效果。
防伪鉴别
利用数字全息技术可以生成具有唯一 性的光学防伪标签，用于产品的真伪 鉴别。
生物医学成像
显微成像
数字全息术可以用于显微成像，提供高分辨率的细胞和组织结构细节。
生物样品成像
利用数字全息技术可以对生物样品进行无损、无标记的成像，观察细胞和组织的结构和功能。
04
数字全息术面临的挑战与前 景
技术挑战
液晶显示生成全息术的优点在于其低成本和易于集成，适用于需要小型化和轻量 化的场合。此外，液晶显示还可以与其他技术相结合，如柔性显示技术等，实现 可弯曲的全息显示。
03
数字全息术的应用领域
光学信息处理
光学图像处理
数字全息术能够用于光学图像的 处理，包括图像增强、去噪、复 原等，提高图像的清晰度和质量 。
06
数字全息术的实际应用案例
数字全息术的实际应用案例 在光学信息处理中的应用案例
光学信息处理
数字全息术在光学信息处理领域的应用包括全息干涉计量、全息光学元件、全息存储器 等。通过数字全息技术，可以实现高精度、高分辨率的光学信息处理和存储，提高光学
系统的性能和稳定性。
3D显示
数字全息术在3D显示领域的应用包括全息投影和全息电视等。通过数字全息技术，可 以实现高清晰度、高逼真的3D显示，为观众提供沉浸式的视觉体验。
第16讲 计算全息以及全息的应用
编码公式和抽样单元示意图
迂回位相编码示意图：
编码公式：
H mn Amn y 0 d mn Bmn x0 mn 2 B （常数）
图中mx0，ny0表示抽样单元的中心位置
信息的存储
计算全息图通常都用光学方法实现波前重现，因而存储手段必须 与此相适应 信息存储的方法有多种，最普遍的一种是用计算机绘图仪将计算 机处理的结果直接画在纸上，然后用精密照相拍制在照相底片上， 适当放大或缩小到合适的尺寸，制成实用的全息图 还可用图形发生器、光绘仪、显微密度仪、激光光束扫描记录装 置等来制作振幅型计算全息图 对于浮雕型位相计算全息图（如相息图），由于只记录物的位相 信息，因此还必须用光刻机、离子束刻蚀机或电子束刻蚀机位相用全息图上两个独立的参量来编码物函数的振幅和位相
由于这两个独立参量均为非负的实数，因而可用一般的记录介质 记录。
这种方法是在一个抽样单元内用一个长方形透明孔来反映物函数 在这一点的值。孔的宽度Bmn是一个常量，令其高度Hmn与物函数归 一化振幅成正比，孔的中心点离抽样点的距离 dmn 与其位相成比 例。 设物波函数在第（m，n）个抽样点的表达式为： Omn=Amnexp[jφmn] 式中 m﹑n 分别表示 X、Y 方向的抽样序号，Amn 是物波的归一化振 幅（即以物的最大振幅值对其它值进行归一）φmn为物波在该抽样 点的位相。
IO2科技发明了世界第一台交互式3D全息显示器。这个被 IO2叫作HelioDisplay，用激光勾画出3D显示图案。这种在科 幻小说才能看到的东西还可以用手指直接控制它，看来鼠标 的末日终于来了。只是显器的效果的确还不能令人折服，但 是产品本身是很有潜力的。IO2科技已经正式验收了这个产 品，而且准备试发售该产品。价格嘛，就不知道了，反正应 该不是常人想像的吧。
数字全息技术的应用
较短的时间内制成符合特定要求的全息图。 目前 ， 高分辨率 Ｃ Ｃ Ｄ和计算机技术得到了迅猛的发展 ， 数字
全息技术 已成为 国际上一个研究热点 ， 它在 三维形貌 观测 、 显微 领域 、 粒子场 分析与测试 、 防伪 、 生物 医学 等许多领域得 到了广
泛应用。
光全息 ， 光全息是利用光的干涉原理记录物体的光波信息 ， 物体
神 经细胞 的三维 图像 ， 细胞 体尺 寸为 ８ 一 ｌ Ｏ 。他们 和 Ｌ ｙ ｎ ｎ ｅ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅ 公 司合作生产 的产 品分别适用 于透明和不 透明 的样 品 ， 用于动
图 １ 数 字 全 息 的工 作 原 理 图
态 物体 的实 时观测 。Ｃ ｈ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ａ ｎ Ｄ ． Ｄ ｅ ｐ ｅ ｕ ｒ ｓ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ ” 等人拍摄 了在培
透 明 的生 物 细 胞 ， 由 于其 实 时 性差 ， 所 以不 能 获 得 样 品 的动 态 图 像 。而 数 字 全 息 技 术 具 有 快 速 、 分辨率高 、 实时性 强 、 能 定 量 获
取 相位 信息 等优 点 ， 使 其 在显微 观 测 的研究 中获 得 了很 多成 果 。 目前 ， 国际上数字全息 显微成像 的分辨率 已经达 到横 向亚 微米量 级 、 轴 向纳米 量级 。瑞士 的研 究者研制 的数字 全息显微 镜， 其轴 向分 辨率达 到 ０ ． ２ ｎ ｍ， 横 向分 辨率最高达 到 ３ ０ ０ ｎ ｍ， 最 大视场 ４ ． ４ ｍｍ。他们用研制 的数字全息显微镜完成 了对微透镜 的面型 的方便检测 ， 并利用 数字全息显 微镜绘制 了老 鼠的活体
郑州
４ ５ ０ ０ ４ ４ ）
要】 本 文简明介绍 了数字全息技术在三维形貌观测、 显微领域 、 粒子场分析与测试、 防伪领域 中的应用。
数字全息术发展现状及趋势51页PPT
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
ห้องสมุดไป่ตู้
51
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
数字全息术发展现状及趋势
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
(完整版)信息光学专题数字全息
数字全息实验研究数字全息记录和再现原理，即利用数字全息记录程序和光电器件记录全息图，并将全息图输入计算机，由计算机进行数字再现的方法早在1967年就由Goodman等人提出，现已广泛地应用于数字显微、干涉测量、三维图像识别、医疗诊断等领域。
数字全息用光电器件替代了全息干版，免去了全息干版的冲洗工作以及降低了对全息工作台的隔振要求。
给使用者带来了更大的方便。
实验目的1．熟悉数字全息实验原理和方法；通过观察全息图的微观结构，深入理解全息记录和数字再现的原理。
2．熟悉数字全息记录光路。
3．用CMOS数字摄像头记录物体的全息图。
4．熟悉用全息图数字再现程序对所记录的全息图进行数字再现的过程。
实验原理（a）(b)（c）图1 数字全息实验光路图2. 数字全息记录光路L0k放大倍数20或40；L rk放大倍数60；衰减器P可插入物光束；物体S为透过率物体；BS2与SX之间的物参光方向应相同（夹角为0°）图3 透射数字全息记录系统数字全息波前测量的实验光路随被测物体的不同而异，从图1到图3的光路都可以用来记录全息图。
若用图1（a ）所示的实验光路进行数字全息波前的测量，则激光器发出的光经反射镜M 1反射，被分束器BSI 分成两束；一束经过反射镜M 2反射、进入扩束镜L K1扩束，并被准直镜L 1准直，变成平行光，再由反射镜M 3反射转向，照射到被记录物体上形成物波，经由物体物漫后透过分束镜BS 2照射到数字摄像头的光敏元件表面；另一束经衰减器P 、反射镜M 4、扩束镜L K2准直镜L 2变成平行光，再经分束镜BS 2转向，形成参考光，并与物波在CMOS （或CCD ）光电器件平面上叠加干涉，形成全息图；由CMOS （或CCD ）数字摄像头记录，并借助于计算机程序，实现全息图的数字再现。
图4 数字全息记录与再现光路坐标变换设00oy x 平面内的被记录物体的透过率函数为t (x , y )，用振幅为A 的垂直平面波照明。
制作全息设计的PPT
全息设计制作
汇报人：可编辑
2024-01-08
目录
• 全息技术简介 • 全息设计原理 • 全息设计制作流程 • 全息设计案例分析 • 全息设计的挑战与未来发展
01
全息技术简介
全息技术的定义
全息技术是一种利用干涉和衍射原理 记录并再现物体真实的三维图像的技 术。
它通过拍摄物体的反射或透射光波， 将物体的光波信息记录在感光材料上 ，然后利用特定的光源进行再现，呈 现出物体的立体影像。
3D全息投影原理
3D全息投影利用光的干涉和衍射原理，通过记录物体的光波前并将其再现出来， 形成三维立体图像。这种技术可以捕捉并再现物体的所有角度和细节，给人以真 实的立体感。
3D全息投影的关键在于记录和再现光波前的干涉模式，这需要使用特殊的感光材 料和精确的再现设备。
数字全息技术
数字全息技术是全息技术的一种，它使用数字传感器代替传 统的光学感光材料来记录全息图像。数字全息技术具有更高 的灵活性和可重复性，可以方便地存储、传输和再现全息图 像。
设计和建模
创意构思
根据前期准备，形成全息设计的整体 创意和概念。
3D建模
使用专业软件创建3D模型，以呈现全 息效果。
制作全息图
渲染与优化
对3的要 求。
切片与编码
将3D模型按一定角度切片，并编码成 全息所需的格式。
投影和展示
投影设备选择
21世纪
全息投影在多个领域得到广泛 应用，成为一种重要的视觉展 示技术。
02
全息设计原理
光的干涉和衍射原理
光的干涉
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，它们的光程差会引起光强的分布 发生变化，形成干涉现象。干涉是全息技术中记录和再现图像的重要原理。
汇报人：可编辑
2024-01-08
目录
• 全息技术简介 • 全息设计原理 • 全息设计制作流程 • 全息设计案例分析 • 全息设计的挑战与未来发展
01
全息技术简介
全息技术的定义
全息技术是一种利用干涉和衍射原理 记录并再现物体真实的三维图像的技 术。
它通过拍摄物体的反射或透射光波， 将物体的光波信息记录在感光材料上 ，然后利用特定的光源进行再现，呈 现出物体的立体影像。
3D全息投影原理
3D全息投影利用光的干涉和衍射原理，通过记录物体的光波前并将其再现出来， 形成三维立体图像。这种技术可以捕捉并再现物体的所有角度和细节，给人以真 实的立体感。
3D全息投影的关键在于记录和再现光波前的干涉模式，这需要使用特殊的感光材 料和精确的再现设备。
数字全息技术
数字全息技术是全息技术的一种，它使用数字传感器代替传 统的光学感光材料来记录全息图像。数字全息技术具有更高 的灵活性和可重复性，可以方便地存储、传输和再现全息图 像。
设计和建模
创意构思
根据前期准备，形成全息设计的整体 创意和概念。
3D建模
使用专业软件创建3D模型，以呈现全 息效果。
制作全息图
渲染与优化
对3的要 求。
切片与编码
将3D模型按一定角度切片，并编码成 全息所需的格式。
投影和展示
投影设备选择
21世纪
全息投影在多个领域得到广泛 应用，成为一种重要的视觉展 示技术。
02
全息设计原理
光的干涉和衍射原理
光的干涉
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，它们的光程差会引起光强的分布 发生变化，形成干涉现象。干涉是全息技术中记录和再现图像的重要原理。
分形在数字全息显示中应用PPT共35页
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
分形在数字全息显示中应用 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
分形在数字全息显示中应用 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
全息技术第二辑全息图分类PPT共50页
全息技术第二辑全息图分类
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
谢谢！
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
谢谢！
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
12
全息照相
普通照相
全息照相过程分记录、再现两 普通照相过程是以
步，它是以干涉、衍射等波动光 几何光学的规律为基
学的规律为基础的。
础的。
全息图所记录的是物体各点的 全部光信息，包括振幅和相位。
普通照相底片记录 的仅是物体各点的光 强（或振幅）
全息照相过程中物体与底片之 间是点面对应的关系，即每个物 点所发射的光束直接落在记录介 质，全息图整个平面上。反过来 说中每一个局部都包含了物体各 点的光信息。
h x, y u x, y r x, y 2
u x, y 2 ＋ r x, y 2 ＋u x, y r x, y※＋r x, yu x, y※
=U1＋U 2＋U 3＋U 4
此过程为记录过程。其中第一、第二项为零级衍射项，第三项为原
始像，第四像为共轭像。
数字全息术及其应用
1
目录
一 全息技术概述及其原理 二 数字全息技术
2
第一部分 全息技术(Holography) 概述及其原理
1.1 全息技术的起源 1.2 全息技术的原理 1.3 全息图的分类及特点 1.4 全息过程的相关理论 1.5 全息图的实际应用 1.6 全息技术的发展趋势
3
1.1 全息技术(holography)的起源
离轴全息图
单色光全息图
3、按着再现方式 4、按着实际用途
反射全息图
复色 光全 息图
相面全息图 彩虹全息图 假彩色编码全息图 真彩色编码全息图
角度多路合成全息图
多通道全息图
普通：检测,存储等
特殊：加密，防伪等 11
1.4全息图的基本特点：
1、图像是三维立体图。 2、得到的是彩色图片，永不变颜色。 3、记录数据量大：每一部分都能再现原物的 整个图像。 4、一次拍摄，可以得到两个图像：原始像和 共轭象。
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。
8
2 全息技术的原理
9
10
1.3 全息图的分类及特点
1、按着制作方法
光学记录全息图 计算机像素全息图
2、按着光路结构 同轴全息图
5
1.2 全息技术的原理
第一步：利用干涉原理记录物体光波信息。 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。
2-3
18
然而，由于再现参考光波与记录参考光波不同，式给出的物光场与
真实的物光波前之间存在一个二次位相畸变因子。由全息理论，可以推
得重建的实原始像的复振幅分布为
o xi＋xr , yi＋yr
j
exp[
z0
xi xr 2 ＋ yi＋yr 2
]
F
h
x,
y
2-4
由式可以得到再现像的强度和位相分布如下：
Ii xi , yi F h x, y
2-5
i
xi
,
yi
arctan[
Im Re
o o
xi xi
, ,
Dennis Gabor
4
1960年梅曼研制成功了红宝石激光器。 1961年贾范等制成了氦氖激光器，产生了一种
全所未有的优质相干光源。 1962年美国科学家E.N.利思和J.乌帕特尼克斯
用激光器对伽柏的技术做了划时代的改进，全 息术的研究从此获得了突飞猛进的发展。 近40年来，全息技术的研究日趋广泛深入，开 辟了全息应用的新领域，成为近代光学的一个 重要分支。
采用如下形式的球面光波作为再现光波
C x, y exp[ jk x2＋y2 ]
2-2
2z0
可在ziz0处的像平面xiyi 上得到等大、对称分布的实原始像和实共
轭像。再现光场的复振幅分布为
Ui
xi,yBiblioteka iexp[
jk 2z0
xi2＋yi2 ]F
h x, y
最初由英国科学家丹尼斯·伽柏（Dennis Gabor）于1948年提出来。
目的：利用全息术提高电子显微镜的分辨率。
但全息照相理论创建之后经过了漫长的发展 过程。主要原因之一：缺少适用的具有足够 相干性和高度单色性的照明光源。
1960年，激光器的问世克服了这个障碍。且 激光器的迅速实用化以及离轴全息照相术的 发展，消除了在观察同轴全息图再现像时， 因虚像和实像相互干扰而降低像质的影响， 使拍摄反射物体的全息像成为可能，从而能 实现对漫反射物体的全息干涉计量。
14
全息图片
15
16
全息过程的相关理论： x
x0
参考光
y0
y
物光
Object Plane
o
z
Hologram Plane
若用 u x, y 和r x, y 分别表示全息图平面上的物光波和参考光波分布，则
全息图强度表示为
h x, y u x, y r x, y 2 u x, y 2 ＋ r x, y 2 ＋u x, y r x, y ※＋r x, y u x, y ※ 127 -1
普通照相过程中物 像之间是点点对应的 关系，即一个物点对 应像平面中的一个像 点。
13
全息照相
普通照相
全息图能完全再现原物的波前，
因而能观察到一幅非常逼真的立 体图像。
能
普通照相得到的只 是二维的平面图像。
全息照相是干涉,因此要求光 普通 照相只是像的 源有很高的相干性。光源的相干 强度记录，并不要求 长度越大、波前上相干区越大， 光源的相干性，用普 就能越有效地实现全息照相。 通光源就可以了。
最常用的作为全息记录感光材料的是由银乳胶涂敷的超微粒干板，即全息干板 6
2 全息技术的原理
7
1.2 全息技术的原理
第二步：利用衍射原理再现物体光波信息。 即成象过程：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，即原始象和共轭象。再现的图像 立体感强，具有真实的视觉效应。
全息照相
普通照相
全息照相过程分记录、再现两 普通照相过程是以
步，它是以干涉、衍射等波动光 几何光学的规律为基
学的规律为基础的。
础的。
全息图所记录的是物体各点的 全部光信息，包括振幅和相位。
普通照相底片记录 的仅是物体各点的光 强（或振幅）
全息照相过程中物体与底片之 间是点面对应的关系，即每个物 点所发射的光束直接落在记录介 质，全息图整个平面上。反过来 说中每一个局部都包含了物体各 点的光信息。
h x, y u x, y r x, y 2
u x, y 2 ＋ r x, y 2 ＋u x, y r x, y※＋r x, yu x, y※
=U1＋U 2＋U 3＋U 4
此过程为记录过程。其中第一、第二项为零级衍射项，第三项为原
始像，第四像为共轭像。
数字全息术及其应用
1
目录
一 全息技术概述及其原理 二 数字全息技术
2
第一部分 全息技术(Holography) 概述及其原理
1.1 全息技术的起源 1.2 全息技术的原理 1.3 全息图的分类及特点 1.4 全息过程的相关理论 1.5 全息图的实际应用 1.6 全息技术的发展趋势
3
1.1 全息技术(holography)的起源
离轴全息图
单色光全息图
3、按着再现方式 4、按着实际用途
反射全息图
复色 光全 息图
相面全息图 彩虹全息图 假彩色编码全息图 真彩色编码全息图
角度多路合成全息图
多通道全息图
普通：检测,存储等
特殊：加密，防伪等 11
1.4全息图的基本特点：
1、图像是三维立体图。 2、得到的是彩色图片，永不变颜色。 3、记录数据量大：每一部分都能再现原物的 整个图像。 4、一次拍摄，可以得到两个图像：原始像和 共轭象。
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。
8
2 全息技术的原理
9
10
1.3 全息图的分类及特点
1、按着制作方法
光学记录全息图 计算机像素全息图
2、按着光路结构 同轴全息图
5
1.2 全息技术的原理
第一步：利用干涉原理记录物体光波信息。 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。
2-3
18
然而，由于再现参考光波与记录参考光波不同，式给出的物光场与
真实的物光波前之间存在一个二次位相畸变因子。由全息理论，可以推
得重建的实原始像的复振幅分布为
o xi＋xr , yi＋yr
j
exp[
z0
xi xr 2 ＋ yi＋yr 2
]
F
h
x,
y
2-4
由式可以得到再现像的强度和位相分布如下：
Ii xi , yi F h x, y
2-5
i
xi
,
yi
arctan[
Im Re
o o
xi xi
, ,
Dennis Gabor
4
1960年梅曼研制成功了红宝石激光器。 1961年贾范等制成了氦氖激光器，产生了一种
全所未有的优质相干光源。 1962年美国科学家E.N.利思和J.乌帕特尼克斯
用激光器对伽柏的技术做了划时代的改进，全 息术的研究从此获得了突飞猛进的发展。 近40年来，全息技术的研究日趋广泛深入，开 辟了全息应用的新领域，成为近代光学的一个 重要分支。
采用如下形式的球面光波作为再现光波
C x, y exp[ jk x2＋y2 ]
2-2
2z0
可在ziz0处的像平面xiyi 上得到等大、对称分布的实原始像和实共
轭像。再现光场的复振幅分布为
Ui
xi,yBiblioteka iexp[
jk 2z0
xi2＋yi2 ]F
h x, y
最初由英国科学家丹尼斯·伽柏（Dennis Gabor）于1948年提出来。
目的：利用全息术提高电子显微镜的分辨率。
但全息照相理论创建之后经过了漫长的发展 过程。主要原因之一：缺少适用的具有足够 相干性和高度单色性的照明光源。
1960年，激光器的问世克服了这个障碍。且 激光器的迅速实用化以及离轴全息照相术的 发展，消除了在观察同轴全息图再现像时， 因虚像和实像相互干扰而降低像质的影响， 使拍摄反射物体的全息像成为可能，从而能 实现对漫反射物体的全息干涉计量。
14
全息图片
15
16
全息过程的相关理论： x
x0
参考光
y0
y
物光
Object Plane
o
z
Hologram Plane
若用 u x, y 和r x, y 分别表示全息图平面上的物光波和参考光波分布，则
全息图强度表示为
h x, y u x, y r x, y 2 u x, y 2 ＋ r x, y 2 ＋u x, y r x, y ※＋r x, y u x, y ※ 127 -1
普通照相过程中物 像之间是点点对应的 关系，即一个物点对 应像平面中的一个像 点。
13
全息照相
普通照相
全息图能完全再现原物的波前，
因而能观察到一幅非常逼真的立 体图像。
能
普通照相得到的只 是二维的平面图像。
全息照相是干涉,因此要求光 普通 照相只是像的 源有很高的相干性。光源的相干 强度记录，并不要求 长度越大、波前上相干区越大， 光源的相干性，用普 就能越有效地实现全息照相。 通光源就可以了。
最常用的作为全息记录感光材料的是由银乳胶涂敷的超微粒干板，即全息干板 6
2 全息技术的原理
7
1.2 全息技术的原理
第二步：利用衍射原理再现物体光波信息。 即成象过程：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，即原始象和共轭象。再现的图像 立体感强，具有真实的视觉效应。