彩虹全息
实验六 用二步法拍摄彩虹全息图
实验六 用二步法拍摄彩虹全息图一、实验目的（1）知道彩虹全息图可以用白光再现的原理。
（2）了解母全息图的拍摄特点及减小母全息图再现像的波像差技术。
（3）掌握二步法拍摄彩虹全息的方法。
（4）了解空间信息通道的原理。
二、原理概述1．什么是彩虹全息离轴全息图不能用白光再现的原因是因为色模糊造成的，为了在像面全息图的基础上进一步减小像全息图的色模糊，人们发展出了彩虹全息图。
所谓彩虹全息图实际上是在同一张干板上，同时拍摄记录下了两个物体的全息图，其一是物体的像面全息图，另一是一条距干板为明视距离(通常为25cm)的矩型狭逢的离轴全息图，如(图6-1)所示。
彩虹全息的出现开创了全息显示技术，用白光再现的全息图主要用来显示物体的三维形像，故叫做显示全息，它是别的显示方法不能代替的。
彩虹全息再现时，物体的实像浮在干板上，狭逢的实像呈现在干板前。
观察时人眼只有通过狭逢实像，才能看到物体的像，狭逢实像起了一个限制观察视角的作用（信息通道作用）。
由于是用白光再现，所以每一个波长的光都能再现出一个物像和狭逢实像，它们具有不同颜色。
它们一一对应，通过某一颜色的狭逢，只能看到同一颜色的物体。
由于狭逢在干板前的位置较远，所以错开位置也较大(即色散较大)，这样更易把不同颜色的狭逢实像分离而不重合，也就达到了把物像也分开的目的。
这样就在更大的成度上消除了色模糊，实现了白光再现。
由于可以看到由红到紫的物体图像，就似彩虹一样，这就是彩虹全息的由来。
因为要成像于干板上，按成像方法的不同可分为一步法和二步法。
2．拍摄彩虹全息图时狭缝物像位置的计算当参考光和再现光都是平行光时，狭缝的物像的位置坐标公式为μO I l l ±= (6-1) ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛±=R C O O I l x x ααμcos cos 1 (6-2) ⎪⎪⎭⎫⎝⎛±=R C O O I l y y ββμcos cos 1 （6-3)(图6-1)用白光再现彩虹全息图式中O α，O β为物光的两个方位角，R α，R β为参考光的两个方位角，C α，C β为再现光的两个方位角，I α，I β为再现像光束的三个方位角。
全息原版制作的原理与工艺
全息原版制作的原理与工艺彩虹全息概述从商品包装的角度考虑，包装防伪标识不仅应该具有较强的防伪功能，而且更重要的是当在包装上使用了防伪标识后，标识不仅不破坏原来包装图案的整体协调感和装潢效果，而且应该增强原包装的装潢促销功能。
目前常用的全息防伪标识主要采用彩虹全息图。
所以本书重点介绍彩虹全息图的制作工艺。
彩虹全息是用激光记录的全息图，用白光再现单色或彩色像的一种全息技术，从再现像与原物色彩之间的异同，彩虹全息又可分为假彩色彩虹全息和真彩色彩虹全息两类。
彩色彩虹全息的基本特点是在记录系统中适当位置加入一个狭缝，其作用为限制了再现光波,以降低图像的色模糊，从而实现白光再现单色或彩色像。
彩虹全息首先由本顿受到全息图的碎片能再现物体完整像的启发，在1969年以二步记录全息（二步彩虹全息）的方式提出的。
二步彩虹全息先记录一张离轴菲涅耳全息图（称主全息或掩膜），如图1（a）所示。
用记录主全息时的逆参考方向的共轭光照明主全息图，使其再现孪生实像，靠近主全息放一个宽为a的水平狭缝S，以限制衍射光束即以狭光束构成孪生实像，如图1（b）所示。
这样记录的全息图即为二步彩虹全息。
用再现白光照明这彩虹全息时，物体和狭缝的再现像将激光记录时，再现像束中红、绿、蓝（R、G、B）三种颜色波长光的再现像和狭缝像处在不同的位置，这样，在不同波长狭缝像的位置即看到不同颜色的像，这就是能用白光照明全息图再现单色像的原因。
如果人眼沿z轴移动，使几种颜色的光进入眼睛，就会观察到像的颜色像雨后天空中的彩虹一样，这就是彩虹全息命名的由来。
因为本顿提出的二步彩虹全息要记录二次全息图，手续较繁，易产生噪声，且不能对再现像的颜色的观察方位作设定。
所以，后来发展了一步彩虹全息、加场镜的一步彩虹、像散二步和一步彩虹、无狭缝彩虹、无透镜彩虹、条形散射屏综合狭缝彩虹、编码二步彩虹和零光程差彩虹全息等多种彩虹全息技术。
考虑到商品包装对防伪标识应具备能用专色表示品牌特色的功能，能通过景特色彩的设计，景特纵深感强、装潢效果好和色彩鲜艳多变引人注目等要求，本书仅介绍具有色彩编码功能的彩虹全息的制作工艺。
激光彩虹全息与像面全息
（3）激光周视彩虹全息摄影
•圆筒形周视彩虹全息—用光纤 照明物体，全息软片成圆筒形 •平板形周视彩虹全息—记录介 质为平面形
白光显示周视全成彩虹全息
周视全息图
2 激光像平面全息摄影
• 如图所示，用一个凸透镜使物成像在全 息干版上，同时配合参考光，制成像平 面全息图之后，即可用白光照明观察再 现的像。
模压全息图的制作可分为三个阶段：
• 记录彩虹全息图； • 将全息图上条纹形状转移到金属模上，
制成镍压模； • 将压模上的条纹形状印到透明塑料上。
这种技术可大量复制，大约可印一百 万次以上。现已形成全息印刷产业。
上面展现的花朵颜色的变化依靠对曝光时间以及密度变化的 控制。其中两种最初的曝光颜色分别是黄色和蓝色。varying colors dependent on exposure time and density of development. The two original exposure colors, yellow and blue, additively mix into a variety of colors
Stephen Benton - Pioneer of modern holography
• 彩虹全息图是一种可用白光显示的面全息 图，与丹尼苏克(Denisyuk)的反射全息图相 比，除了能在普通白炽灯下观察到明亮的 立体像外，还具有全息图处理工艺简单、 易于复制等优点。
• 彩虹全息图是透射全息图
（1）两步法彩虹全息图摄影
• 第一步 拍摄全息图 H1
Two-Step Rainbow Holography 二步彩虹全息
第一步 制作菲涅耳全息图 H1
激光
记录
R1 为
傅里叶光学chap9-2
第九章 图像的全息显示 概念 回放
第4节 彩色全息术
反射全息图的再现
白光
仅当 λ=λ0 时 满足 布喇格条件
H
蓝 绿 红 色 像
8
第九章 图像的全息显示
第4节 彩色全息术
3、反射体积彩色全息
BS
记录
M SL
H H上记录了几套全息图（干涉条纹）？ 上记录了几套全息图（干涉条纹）？ 上记录了几套全息图 三套： Hr、Hg、Hb 三套： 、 、 需要几种波长的光源 ？ 干板上记录的条纹本身有无颜色？ 干板上记录的条纹本身有无颜色？ 红 绿 蓝 无颜色，是黑白相间的条纹 无颜色， 需要哪几种激光器 ？ 条纹密度： 条纹密度： f r < f g < f b He Ne Ar+
15
第九章 图像的全息显示
第4节 彩色全息术
4、彩色彩虹全息
记录步骤 第一步：制作分色灰度片 第一步： 第二步：记录菲涅耳全息图 第二步： 第三步：记录彩虹全息图 第三步：
16
第九章 图像的全息显示
第4节 彩色全息术
4、彩色彩虹全息 第一步： 第一步：制作分色灰度片
记录
利用普通照相法对彩色图像分色， 利用普通照相法对彩色图像分色，制作三张黑白胶片
30
使它们的空间频率有差别 白光照明时 在同一方向上 出现不同波长的衍射光 出现不同波长的衍射光 不同波长
第九章 图像的全息显示 第5节 全息图的复制
复习
2.全息图的模压复制
——多狭缝彩虹全息术 多狭缝彩虹全息术 第二步： 第二步：记录菲涅耳全息图
4
第九章 图像的全息显示
第4节 彩色全息术
1、一般原理：制作三原色全息图对激光器的要求 、一般原理：
做彩虹现象实验报告(3篇)
第1篇实验名称：彩虹现象实验实验日期：2023年X月X日实验地点：XX实验室实验指导教师：XXX实验参与人员：XXX一、实验目的1. 了解彩虹的形成原理和条件。
2. 观察和记录彩虹现象，分析其特征。
3. 通过实验验证光的折射、反射和色散现象。
二、实验原理彩虹是由太阳光通过大气中的水滴折射、反射和色散而形成的自然现象。
当太阳光照射到水滴上时，光线会发生折射，进入水滴内部。
在水滴内部，光线会反射多次，并随着水滴的旋转不断改变方向。
由于不同颜色的光具有不同的波长，因此在折射和反射过程中会发生色散现象，形成七彩的光带。
三、实验器材1. 水族箱或大口瓶2. 水枪或喷水壶3. 水滴收集器4. 激光笔5. 纸板6. 摄像头7. 记录本8. 笔四、实验步骤1. 将水族箱或大口瓶装满清水，并放置在阳光下。
2. 使用水枪或喷水壶向空中喷水，形成水雾。
3. 观察水雾中是否出现彩虹现象。
4. 使用激光笔照射水雾，观察是否出现彩虹现象。
5. 记录实验现象，并拍摄相关照片或视频。
6. 分析实验结果，总结彩虹形成的原因。
五、实验现象1. 在阳光照射下，向空中喷水形成水雾时，水雾中出现了彩虹现象。
2. 使用激光笔照射水雾时，水雾中出现了类似彩虹的光带。
六、实验结果分析1. 实验结果表明，在阳光照射下，水滴会发生折射、反射和色散现象，从而形成彩虹。
2. 激光笔照射水雾时，由于激光具有单色性，因此在水雾中形成的光带颜色更为明显，类似于彩虹。
七、实验结论1. 彩虹现象是由太阳光通过大气中的水滴折射、反射和色散而形成的。
2. 光的折射、反射和色散现象是彩虹形成的主要原因。
3. 实验验证了光的色散现象，并揭示了彩虹的形成原理。
八、实验注意事项1. 实验过程中，注意观察水雾中彩虹的形成和变化。
2. 使用激光笔照射水雾时，注意安全，避免激光直射眼睛。
3. 实验结束后，清理实验器材，保持实验室整洁。
九、实验心得体会通过本次实验，我对彩虹现象有了更深入的了解，掌握了光的折射、反射和色散原理。
彩虹全息图
全息技术研究天
全息元件
多功能化
智能武器
智能机器人
全 息
全息检测
无损检测 （用于工程领域）
全息显示
立体图画
全息动画
全息电影
模拟军事演习
全息存储
1
第九章
第1节
引言
全息显示
假彩色显示 真彩色显示
合成全息显示
全息图像显示方法
激光记录，激光再现 激光记录，白光再现(全息显示主要研究内容之一)
3
概念 回放
白光再现反射全息
—— 丹尼苏克 全息图
Denisyuk hologram
记 录 光 路 H
Laser
仅当
再现像 特点 λ=λ0 时 满足 布喇格条件
白光
H
4
单 色 像
白光再现反射全息
属性
反射型 体积全息图
记录条件
激光记录
选择反射率较高的物体
干板胶面朝向物体
物体尽量靠近干板
再现照明条件
白光照明再现
再现像特点
单色再现像，波长与记录波长相同
用 途
白光反射全息技术是实现 彩色全息 的重要基础
5
像面全息
方法一 —
概念 回放
透射型
R O’
透镜成像法（一步法）—
L
记录
O
H C=白光 O’
再现
原光路再现
H
6
概念 回放
像面全息
方法二 无透镜法（二步法）
记录
第1步 记录菲涅耳全息图 用平行参考光
移动观察位置，依次看到不同波长的像，不再
会出现色模糊，于是达到了白光再现的目的。
第七章 光全息术2-像全息图、彩虹全息图1
UH ℱFOℱFROO fx , f y R fx , f y
O ( xo , yo ) exp [ - j2 ( fx xo f y yo ) ] d xo d yo Ro exp [ j 2 fx b] fx = xf / ( λf )、fy = yf / ( λf )，xf﹑yf为透镜后焦面的空间坐 标，f为透镜焦距
第二步
制作彩虹全息图 H2 以 H1 的共轭实像为“物”， 通过狭缝 S 记录彩虹全息图 H2
H2
S
R1*
记录
O’
R2
H1
再现
Two-Step Rainbow Holography 二步彩虹全息
用单色光再现（共轭光）
R2* (单色光）
H2
S’
再现
在观察再现像时，仿佛也是通过狭缝去看。
Two-Step Rainbow Holography 二步彩虹全息
全息激光幻彩第一币（藏品赏析）
• “幻”是奇异的变化，“彩”是各种颜色的交织。 这两个字组织到一起，幻中有色，色中有变，变中 有新，新中有奇，奇中有绝。这种幻彩表现在金银 币上，自然灵光四动，流光溢彩，别有一番奇妙风 采。2004年9月推出的《全国人大成立50周年》纪 念金银币，是我国贵金属纪念银币生产首次采用全 息激光工艺技术，此套纪念金银币就有这种特殊的 幻彩效果。
§5-4 平面全息图
2、傅里叶变换全息图
再 现 光 路
第三项U：f 3 ℱ 1 R0OF fx , f y exp j2 fxb
RoOF fx , f y exp- j 2 fxbexp j2 fx x 'o f y y 'o dfxdf y
基于数字微镜单光路的准彩虹全息图像研究
ｂ ｒｏ ｐ ｃｒ ｍ ｏｎｓ ｗ ｕ ｄ ｂ ｏ ｍｅ ｎ ｔ ｅ ｂ ｃ ｏ ａ ｌｎ ｆｔ ｅ Ｆ ｕ ｉｒｔ ｎ ｆｒ ｌ ｎ ．Ｉ ｈ ｉ ｒ ｃ ｉｎ ｓ ｒ ａ ｆｔ ｅ ｅ ｓ ｅ — ｅ ｆｓ ｅ ｔ ｕ ｐ ｉ ｔ ｏ ｌ ｅ ｆｒ ｄ ｉ ｈ ａ ｋ ｆｃ ｌｐａ ｅ ｏ ｏ ｒ ａ ｓ ｍ ｅ ｓ ｎ ｔｅ ｄｆ ａ ｔ ｐ ｅ ｄ ｏ ｈ ｓ ｐ ｃ ｈ ｅ ｒ ｏ ｆ ｏ ｔ ｍ ｏ ｎ ｓｆ ｍ ｈ ａ ｋ ｆｃ ｌ ｌｎ ｈ ｍａ ｉ ｇ ｐａ ｅ，ｔｅ ｅ ｓ ｅ ｔ ｍ ｐ ｉ ｔ ａ ｅ ｅ ｐ ｎ ｉｇ ｃ ｎｉ ｕ ｕ ｌ ．Ｔ ｅ ｅ ｐ ｉ ｔ ｓ ｐ ｒ ｏ ｅ ｒ ｕ ｐ ｉ ｔ ｒ ｔ ｅ ｂ ｃ ａ ａ ｅ ｔ ｔ ｅ ｉ ｇ ｎ ｌｎ ｏ ｏ ｐ ｏ ｈ ｓ ｐ ｃｒ ｏｎ ｓ ｒ ｘ ａ ｄ ｎ ｏ ｔ ｏ ｓｙ ｈ ｓ ｏ ｎｓ ｕ ｅｐ ｓ ｕ ｎ
ｃ ｍｐ ｅｅｙ ｉ ｈ ｍａ ｉｇ ｐｌｎ ｘ ｅ ｔｔ ｅ ｚ ｒ ｅ ｅ ｐｅ ｔ ｍ ｉ ｓ Ｉ ｔ ｒｅ ｅ ｃ ｒｎ ｅ ａ ｅ ｂ ｅ ｂ ｅ ｖ ｄ． Ａｓ ａ ｒ ｓ ｌ，ｗｅ ｃ ｎ ｏ ｌ ｔｌ ｎ ｔ ｅ ｉ ｇｎ ａ ｅ ｅ ｃ ｐ ｈ ｅｏ ｌ ｖ ｌｓ ｃｒ ｕ ｐｏｎｔ． ｎ ｅ ｒ ｎ ｅ ｆｉ ｇ ｓ ｈ ｖ ｅ ｎ ｏ ｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｕｔ ａ ｎａ ｃ ｔ ｅ ａ ｐｒｘ ｍａｅ ｒ ｉ ｏ ｈ ｌｇ ａ ｗｉｈ ｕｔｓｉ ａ ｄ ｒｆ ｒ ｎ ｅ ｂ ａ ，ｂ ｓ ｆｔｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ｆｄ ｇｔｌｍ ｉｒ —ｍｉ ｒ Ｉ ｈｉ ｌｋ ｈ ｐ ｏ ｉ ｔ ａｎｂ ｗ ｏｏ ｒｍ ｔｏ ｌ ｎ ｅｅ ｅ ｃ ｅ ｍ ｔ ｙ ｕ ｅ ｏ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｔｃ ｏ ｉ ｉ ｃ ｏ ｉ ａ ｎｏ ． ｎ ｔ ｓ
多重一步彩虹全息的理论探究
第２ ０卷 第 ｌ 期
２０ 年 ３月 ０２
徐州师范大学学报 （ 自然科学 敝）
Ｊ ｆＸｕ ｈ ｕＮｏｍａ ．ｏ ｚ ｏ ｒ ｔＵｎ． Ｎａｕ ａ ｃ ｉ （ ｔ ｒｌＳ ｏｎ ｓ ）
ｃｅ
— —
ｖ０． ０． ＿ １２ Ｎ０ １ Ｍ ａ ．， ０ ２ ｒ ２ ０
１
＝
图 ２ 成像光路 图
Ｆｇ ２ Ｔ ｅｏｄｎ ｐｉ ｌｙｔ ｉ． ｈ ｒｃｒｉ ｏ ｔａ ｓｓｅ ｅ ｇ ｃ ｍ
１
÷＋ ， 可以有：） １物体的像应该落在 ２ 厂
处 ］ ．
处 ；） ２狭缝 的像应 该落在 Ｌ 之 后，
收 疆 日期 Ｚ Ｏ －Ｏ１ Ｏ １ｌ－ ０ 作 者 葡 介 陈 浩 （ ９ ６ ） 男 ， 苏椽 州＾ ． 教 ， 士 生 ， 要从 事 超 快激 光 技 术 的研 究 １７一 ． 江 助 硕 主
光闽， 目的 是 减少 像 差． 物 体 。 放 在 ２倍 把
物 方 焦距 处 ， 狭缝 放 在 厶 左 边 ｚ处 略 大 于物 方焦 距 ） 干 板 放 在 处 （ 略 大 于 ２倍 ，
— —
髓
ｆＩ １ 。 ｌ ｛蹦 ７ 、 Ｉ 卜
．
—寸—
像方焦距 ）这样根据几何光学的成像公式专 ．
如图 ２厶・ 为双透镜 成像系统 ， ， 厶 其物
方焦距 和像 方 焦距分 别 为 ，， ； 楔 Ｐ置于 厂 光
厶 和 干板 Ｈ 之 问 ； ｒ 问放 人 的 Ｓ 为一 Ｌ 厶 Ｈ
图 １ 全 息 照相 原理 图
Ｆ ｇ １ Ｔｈ ｒｎ ｉ ｌ ｓ ｈ ｍａ ｏ Ｉ ・ｔ ｐ ｒ ｉ ｂ ｗ ｏｏ ｒ ｐ ｙ ｉ． ｅ ｐ ｉｃ ｐｅ ｃ ｅ ｆＯｌ ｓ ｅ ａｎ ｏ ｈ ｌ ｇ ａ ｈ ｅ
实验十六 彩虹全息图的制作
128 实验十六 彩虹全息图的制作实验目的制作彩虹全息图并在白光下观察其再现像。
实验方法第一步：对被照物体制作一个普通的全息图H 1，叫母全息图，见图1。
第二步：将已做好的全息图H 1用R 1*照明再现物体实像，利用此实像作为物（物光），加上参考光R 2及狭缝制作出第二块全息图H 2。
这第二块全息图H 2，具有彩虹的性质，也就是在用R 2*再现时，眼睛放在狭缝位置上可以看到物体的像，若在白光下再现，人眼沿着与狭缝垂直的方向改变观察方向，可看见不同颜色、五彩缤纷的像，如图2所示。
实验光路如图3所示。
实验步骤（制母板步骤省略）1．首先按图3调好光路。
2．放上已作好的母全息图，用R 1*再现原物体实像，可在实像处放一毛玻璃观察。
（这时可挡掉R 2）。
3．挡住物光，调节参考光R 2，使参考光R 2与物光波光强比约为3:1。
（可调连续分束镜或在参考光路中放置衰减镜）。
4．挡住光源，在实像面处放上全息干板，待稳定后进行曝光。
曝光时间，He －Ne 激光器功率40mW ，天津Ⅰ型全息干板为20秒左右，GYT 型干板为90秒左右。
全息干板图1 母全息图图2 第二块全息图1295．经显影、定影和漂白后的干板在白光下观察其再现现象。
注意事项1．狭缝大小和方向的选择：狭缝大小选取由虹全息来说希望越窄越好。
越窄色彩越纯，但太窄物光强太弱，不便观察，也不容易拍照。
至于狭缝方向水平放置与垂直放置均可，只是观察时移动方向不同，依习惯而定。
2．制作彩虹全息图时，参考光与物光光强比约为3:1。
且参考光与物光夹角不宜过大，以免影响衍射效率。
3．观察彩虹全息图的再现像应注意再现条件：白光方向必须是R 1*的方向，再者人眼须刚好置于狭缝原位置。
4．母全息图的制备可参考全息照相实验，为了便于再现实像和制作虹全息图，制作母全息图时物光与参考光的夹角不能太小，例如应在60︒以上，物与干板的距离也应适当选择。
实验原理下面我们稍微定量地讨论基元彩虹全息图的记录与再现。
白光再现全息术
条纹密度： f r <
fg <
fb
Laser
Made by Lee
用 白光 再现
再现
根据布喇格条件
Hr 再现出 红色像 Hg 再现出 绿色像 Hb 再现出 蓝色像
三者位置几乎重合，
恢复（合成）原彩色像
Made by Lee
Made by Lee
白光显示全息图
Made by Lee
白光显示全息
用白光再现（共轭光）
R2* (白光) H2 红黄 绿蓝 紫
再现
彩 虹 像
狭缝像
Made by Lee
3、一步彩虹全息
1978年 陈选、杨振寰（美籍华人）发明了一步彩虹全息。 激光 O S
记录
RS’zL源自O’HMade by Lee
采用 原光路 再现
R (白光)
再现
红黄 绿蓝 紫
H
彩 虹 像
O’
波长的再现像。
移动观察位置，依次看到不同波长的像，不再会出现色模
糊，于是达到了白光再现的目的。
Made by Lee
白光
图 示
H
Made by Lee
2、二步彩虹全息
1969年 Benton（本顿）发明了二步彩虹全息
记录
第一步
制作菲涅耳全息图 H1
第二步
制作彩虹全息图 H2
Made by Lee
白光反射全息图
单 色 像
Made by Lee
三、彩虹全息术 1、彩虹全息的发明思路
普通全息图为什么不能用白光再现？
是由于不同波长的再现像错位重叠，发生色模糊和像模 糊所致。
能否设法把再现光波压缩在空间很窄的一个条形区域里，
光学课件 彩虹全息
像的色散主要表现在y方向上。主要讨论y方向上的单色性．类似 光栅的色散。
y
光栅方程：dsinθ=mλ
z
光栅色散本领：Dθ = m /(dcos θm)
d 减小， Dθ 增大。
y
H
∆H
O•
S H1
R1∗
a
R2
zo
zs
y
∆H
x
¾ 用白光照射全息图， 经∆H的衍射后，对同一 物点，不同波长的光形 成的像点位置不同。
但是，a ↓ (视场小，亮度小), ze ↓（视场小）,
θr ↑（要求干板空间分辨率高）
2．像的色模糊：
¾用点源全息图再现 像点位置(xi, yi, zi)公
式，由∆λ可求出在
各方向上的色模糊分
量(∆xi, ∆yi, ∆zi)。
I λ ′ ∆•z ∆y I λ • ∆I
y H
∆α
S Sλ Sλ′
∆H α
但是
⎧ ⎪ ⎨
zo小，则景深小 zs大，要求记录时狭缝S靠近透镜焦点，限制视场
⎪⎩a小，狭缝窄，激光散斑影响大
实验中，应根据要求适当选取。 如取：a为5~10mm左右，zs为25~30cm左右。
根据记录方式不同：分为二步彩虹全息和一步彩虹全息。
5.8.1 二步彩虹全息（1969年提出）
O
H1
A
B
D
C
R1
第1步：记录物体菲 涅耳全息图
H
A ∆H
S H1 R2∗
B
CD
R2
zo
zs
第2步：记录彩虹全息图
C H S′
A
B
D
C
再现观察
(1)记录时采用相干光源，再现时既 可使用相干光源，也可采用非相 干光源（如白光）。
彩虹全息图的迷彩加密法
彩虹全息图的迷彩加密法随着彩虹全息术的普及和提高，对于一些容易辨识的简单图象的全息图进行伪造和复制已不是太难的事。
为此我们提出了一种种对物体图象的彩虹全息图进行迷彩加密的新方法。
其基本过程是：将物体图象进行分割，对记录时的参考光方向和狭缝位置同时进行编码，使再现条件受记录条件的严格限制。
因此，除记录者外，对于不熟悉记录条件的伪造者来说，解密和复制是相当困难的。
一、迷彩加密法原理1、迷彩加密法迷彩图是由某种颜色的斑点组合的信息图象和大量其他颜色的伪装噪声斑点混叠的彩色图。
若整个信息图象各部分的颜色不能同时全部恢复，要识别信息图象的内容是不可能的。
因此，在制作全息图的过程中，我们要先将信息图象和用于伪装的噪声图形分别分割成几部分，然后将每一部分分别以不同方向的参考光和不同位置的狭缝记录在同一张干板上。
这样，在如图1所示的通常再现条件下，在不同的观察方向只能得到一些杂乱无章的彩色斑点，而得不到完整可辨的加密后的信息图象。
这就是迷彩加密法。
2、理论分析运用单波长光源记录彩虹全息图时，可再现出寞彩色的全息象。
方法之一是在如图2所示的一步彩虹全息图的记录光路中，固定狭缝位置，改变参考光的入射角而得到所需要的再现颜色，或者相反，固定参考光的入射角，改变狭缝位置。
在此方法中，当用波长为λ0的激光源记录时，为了用白光照明时再现出波长分别为λ1和λ2的两种颜色，在记录过程中，狭缝在平行于记录干板平面上的两位置之间的距离Δ1和参考光束相对于物光束的入射角θO之间满足如下关系式：式中Δλ=λ1-λ2，D表示成象透镜和记录干板之间的距离(如图3所示)。
由方程武(1)可得：由式(2)可知，对确定的λ1和D，要得到满足(2)武的波长为λ2的颜色的λ1和D有很多组解，这就是说λ1、λ2和D，以不同的λ1值代入(2)式，可以得到与之相应的不同的θ角。
根据这个原理，我们将物体图象的某种颜色的信息分割成几部分，对每一部分用对应于局一波长λ2韵不同组解θ和Δl的参考光稻狭缝记录，但对于背景噪声的不同部分，出产生不同于λ2的再现波长光所对应的解θ和Δl记录。
包装信息防伪印刷技术(三)
包装信息防伪印刷技术(三)3、激光全息防伪技术。
目前常用的是激光彩虹模压全息图文防伪技术，它是应用激光彩虹全息图制版技术和模压复制技术，在产品上制作的一种可视的图文或信息。
第一个全息标识用手威士忌酒，以后这种标识风靡世界并逐渐用于各种票证、信用卡上。
我国在80年代引进，目前已广泛应用于各种名牌商品上，是各种防伪技术中使用最多的一种。
彩虹全息图像是以普通全息图像作为拍摄的物体，经一系列程序处理后制成的彩虹全息照片。
如用光致抗蚀刻剂的感光片代替普通照片拍摄的全息图，经曝光处理后，即得一张浮雕型位相全息图，即制作彩虹全息图的母版。
母版表面充满了凹凸不平的干涉条纹，其精细度可达每毫米千余条。
这些浮雕状的条纹载录了被拍物体的光波强度与位相信息，实现了全息记录。
然后用真空镀膜或化学电镀方法，在母版表面镀上一层很薄有金属膜，再电镀上适当厚度的镍或其它金属，做成一块机构性能良好的模压金属板。
将此板装在压印机上，热压聚酯类塑料薄膜，把浮雕型全息图压印在薄膜上，最后在薄膜上再真空蒸镀一层铝膜，以提高膜的反射率。
在铝膜上盖镀或涂布保护层后，便制成全息图片。
此即不透明的激光模压全息防伪图。
这种全息图可用白光观察。
白光中的每一种波长的光都会被图片上的干涉条纹所衍射，因有不同的衍射角，故在不同的角度观看时，有不同颜色的再现图像。
由于全息图中的角块组合是随机编码的，即使同一设备也难制出完全相同的全息母版，故彩虹全息图像已广泛用于制作防伪标识。
也可将全息图直接转印到纸品上，现已广泛应用于票证、商标及信用卡。
激光模压全息防伪标识的颜色有单一彩虹、多种彩虹色、真彩色及黑白（消色）4种，其图像有二维、三维、多重与动态成像。
根据激光模压全息防伪标识全息图成像技术的不同可将其分为经典、脉冲三维激光模压全息防伪标识以及合成模压、多重图像激光模压、动态模压、动态光栅模压、隐形全息模压、防伪油墨加密激光模压等全息防伪标识。
（1）透视型全息薄膜。
§9(3)合成全息术
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其它合成全息样品介绍
1994年，北京邮电大学徐大雄教授赴美国出席 年 全息国际会议，主办者用 台尼康照相机为全 全息国际会议，主办者用36台尼康照相机为全 体与会代表拍摄了一套照相胶片， 体与会代表拍摄了一套照相胶片， 1996年制作 年制作 成功真彩色合成全息图，人物栩栩如生， 成功真彩色合成全息图，人物栩栩如生，立体 感很强。 感很强。 维纳斯肖像（ ），地铁出 全息展览会展品 ：维纳斯肖像（法），地铁出 入口*（ ），金发女郎头像* 入口 （法），金发女郎头像 （法） ，光线追 金发女郎头像 迹图*（瑞典），孙悟空（ ），唐僧（ 迹图 （瑞典），孙悟空（中），唐僧（中）… ），孙悟空 唐僧
反射型 再现照明光 x y
O
彩虹 / 反射动态全息图 H2 的再现原理示意图 The principle diagram for reconstruction of hologram H2
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To p19 To p20
3D-SDVR 彩虹全息图再现像 彩虹全息图再现像
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3D-SDVR 反射全息图再现像 反射全息图再现像
第九章 第3节
合成全息术
一、3600合成彩虹全息术 二、利用光纤传像束的合成全息图 三、纵向多层合成全息术 四、动态合成全息术 五、数字合成全息术
1
第九章 第3节
合成全息术
一、3600合成彩虹全息术
第一步
记录
非相干光记录(二维图片的记录 非相干光记录 二维图片的记录) 二维图片的记录
2
第九章 第3节
毛 玻 璃 ???
D
1 X
H
d = 3-5 mm 2成全息术 原光路再现
R
三、纵向多层合成全息术
彩虹全息
∆ 由上图可知， H 对这两种波长所产生的色散角为 ∆θ1 并有：
设∆H 在y方向的空间频率为η ，则由光栅方程可知
，
两式相除得
= θ 因为物点很靠近z轴，， I 很小，可令 cosθ I = 1, sin θ I ，0 于是上式简化为
在彩虹全息中，当然是 ∆λ 愈小愈好。这就要求：狭 缝窄（a小）；观察距离远（ z E 大）；参考光束倾斜 度大，或者说全息图的空间频率较高等等。
1969年，本顿(Benton)受到全息图碎片可以再现完整 的物体像的启发，提出二步彩虹全息。 彩虹全息记录过程： 包括两次全息记录过程。首先，对要记录的物体摄制 一张菲涅耳离轴全息图H1,称为主全息图，记录光路如 下图所示：
第二步是用参考光的共轭光照明H1，产生物体的赝实 像。在H1的后面置一水平狭缝。实像与狭缝之间放置 全息干板H，用会聚的参考光R记录第二张全息图H， 这张全息图就叫彩虹全息图。过程如下图：
(2) 若全息图的透过率
t0 与（x，y）无关，为常数，即
照明光波通过全息图时，受到均匀吸收，仅仅是相位 被调制，可称为相位全息图。 相位全息图的制作可分为两种类型：一种是记录物质 的厚度改变，折射率不变，称为表面浮雕型。另一种 是物质厚度不变，折射率改变，称为折射率型。 (3) 相位全息图的性质 我们分析物光波和参考光波都是平面波的情况。 两束平面波相干涉产生基元光栅，我们在（5.4.1）式 中得出其光强分布公式为
在记录全息图H时，物光束受到狭缝S的限制，只是一 束细光束投射在H上，因而对应物点C`的信息在全息图 的y方向上只占一小部分 ∆H 。对于这一部分全息图，也 叫线全息图，如下图所示：
设狭缝宽为a，狭缝与H的距离为zs ，则线全息的宽度 为
两种用白光再现全息术的比较
英国科 学家 丹 尼斯 ·盖 伯 ( D e nn i s Gabo r ) 在1948年为提 高 电 子 显 微 镜 分 辨 率 发 明 了 全 息 术 ( H o l o grap h y ) 。
后来在六十年代随着激光的出现 , 全息术得到了蓬勃的发展 ,并在信息处理 、全息干 涉计量 、全息显示 、全息光学元件等领域得到广泛 的应用 ,尤其是利用激光记录 、白光再现的全息显 示技术在全息防伪商标 、商业广告 、贺卡 、装饰材料 等领域的应用日益受到人们的普遍重视 。
利用激 光记录 、白光再现的全息术主要分为反射全息 、像全息 、彩虹全息及合成全息 ,它们在白光的照射下 , 均可以显示出栩栩如生 、色彩鲜艳的图像 ,但它们 的制作方法和再现原理是不同的 ,下面以像全息和 彩虹全息为例进行比较分析 。
2. 两种全息术的比较 2. 1. 制作方法像全息 :物体靠近记录介质 ,或利用成像系统现的实像靠近记录介质 ,都可以得到像全息图 。
它有两种记录光路 ,一种是透镜成像 ,采用透镜成像 方式产生像光波 (如图 1 ) 。
图 1 光学系统成像产生像光波另一种是利用全息图的再现像作为像光波 ,先 对物体记录一张菲涅耳全息图 ,然后用参考光波的 共轭光波照明全息图 ,再现物体的实像 ,实像的光 波与制作像全息时的参考光波叠加 ,得到像全息图 (如图 2 ) 。
这种方法包括二次全息记录和一次再 现的过程 。
泡长时间过热工作会使灯泡的寿命大大缩短 ,甚至 灯泡炸裂 ,机器工作时不要有物体挡住通风口 。
目 前的多晶硅 LCD 板还是比较怕高温 ,因此较新型 号机型在 LC D 板附近都装有温度传感器 ,当进风 口及滤尘网被堵塞 ,气流不畅时 ,投影机内温度会 迅速升高 ,这时温度 传感 器 会报 警并 切 断灯 源电 路 。
所以 ,保持进风口的畅通 ,及时清洁过滤网十 分必要 。
4. 结论投影机作为现代多媒体教学中的主要设备 ,设 备本身及配件造价都比较昂贵 ,正确 、充分 、有效的使用能够保证教学的顺利进行和减少不必要的开 支 。
彩虹全息图
• 眼睛观察时会发现像面是弯曲的 • 人眼在沿狭缝方向移动时，会发现全息像漂移 • 按全息图孔径计算的像差点的大小就是眼睛移动 观察时像点漂移距离
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彩虹全息图
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第九章
第3节
合成全息术
一、3600合成彩虹全息术 二、动态合成全息术
三、数字合成全息术
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第九章
第3节
合成全息术
一、3600合成彩虹全息术
狭缝宽度 a：大小适度，3~10mm
像点距离 z0: z0=0，色模糊为零 即像面全息图 人眼瞳孔D: 越小越好
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第九章 第2节
彩虹全息图
9.2.3 彩虹全息图像质
• 线模糊
再现光源不是点光源，而引起全息像的模糊
C I c z0 lc
• 衍射受限
人眼的分辨率限度（角分辨率1'）
取I c 0.1mm, 若lc 500mm, z0 5mm则C 10mm
移动观察位置，依次看到不同波长的像，不再
会出现色模糊，于是达到了白光再现的目的。
图10示
第九章 第2节
白光
彩虹全息图
图 示
H
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第九章 第2节
彩虹全息图
彩虹全息术
1、概述 历史的回顾
1969年 1978年 以后 Benton（本顿）发明了二步彩虹全息 陈选、杨振寰（美籍华人）发明了一步彩虹全息 使方法简化，噪声降低 为扩大视场角、降低噪声，众多技术相继出现
en d 36
四、动态合成全息术举例
反射型 H2 的记录
R2 H2
x H1
y
R1* 动态反射全息图 H2 的记录原理示意图 The principle diagram for Recording the hologram H2
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Rainbow Hologram 彩虹全息图
全息图通过一狭缝记录，在观察再现像时，仿佛也是通 过狭缝去看。 如果再现波长不同于记录波长，由于引入了放大效应， 再现出的波就显得好像是来自一个位移了的缝。
如果用白光再现，再现出的波好像是通过许多位移了 的缝看到的物体，每个缝的像有不同的波长（颜色）。
R2* (单色光）
再现
H2
S’
在观察再现时，仿佛也是通过狭缝去看。
Two-Step Rainbow Holography 二步彩虹全息
用白光再现（共轭光） R2* (白光)
H2
红 黄绿 蓝 紫
彩 虹 像
再现
狭缝像
一步彩虹全息图
1978年杨振寰等人发明了一步彩虹全息摄 影技术。彩虹全息图实质上也是一种像面 全息图。不同的是拍摄一步彩虹全息图时 在物和干版之间加一个狭缝，并且透镜成 的实像可以离开干版一段距离，所以再现 立体效果比像面全息图要强一些。可使狭 缝紧靠透镜，取铅直方位。缝宽没有严格 限制，可在０.５～８ｍｍ之间选择。
世界上最难伪造的钞票
• 面额：20英镑 国家：英国 最新版20英镑面值的钞票有一个显著的全息条。 一旦将钞票倾斜，全息条上的图像能在英镑标志 和数字"20"之间来回转换。
彩虹全息图
白光显示周视全成彩虹全息
演全 唱息 会投
影 打 造 的
初 音 未 来
——
一步彩虹全息图拍摄光路
两步法和一步法彩虹全息比较
• 二步法优点： 记录全息图的观察范围比较大，采取合适
的记录光路有较大的能量利用率 缺点：二步记录制作过程比较烦琐， 全息图的噪声较大
• 一步法优点：噪声小，制作步骤简单 缺点：观察范围受成像透镜相对口径限
制，制作大体积物体需成本高昂的高质量大口 径透镜
色模糊
像点位置随波长变化率为
z z0 x z0
y 0
这种波长变化引起的像的变化称为像模糊
消除像模糊—像面全息
若z0 0 ，像全息的色模糊很小，即
使用 很大的白光照明，也能得到
比较清晰的重构像
彩虹全息摄影的发明
1969年本顿(Benton)发明了二步彩虹全息术， 掀起以白光显示为特征的全息三维显示新高 潮。
总的结果是通过许多平行狭缝看到的彩虹像。每个缝 显示的物体在缝的方向有视差，但在与缝正交的方向 没有视差。
两步法彩虹全息图摄影
第一步 拍摄全息图 H1 第二步 制作彩虹全息图 H2
Two-Step Rainbow Holography 二步彩虹全息
第一步
制作菲涅耳全息图 H1
记录
激光
R1 为
R1
平行参考光
H1
Two-Step Rainbow Holography 二步彩虹全息
第二步
制作彩虹全息图 H2
以 H1 的共轭实像为“物”， 通过狭缝 S 记录彩虹全息图 H2
记录
H2
S
R1*
O’
R2
H1
再现
Two-Step Rainbow Holography 二步彩虹全息
用单色光再现（共轭光）
激光全息图的复制
• 彩虹全息的模压复制是1979年RCA公司为解决 视频标准件的全息考贝而提出的，以后在美国、 日本、英国得到迅速发展。1981年日本举办了首 届模压全息图展览。模压全息图的制作可分为三 个阶段：首先记录彩虹全息图；然后将全息图上 条纹形状转移到金属模上，制成镍压模；最后将 压模上的条纹形状印到透明塑料上。这种技术可 大量复制，大约可印一百万次以上。现已形成全 息印刷产业。我国在1985年有生产模压全息的厂 家，到1994年已有250余家，居世界首位。
全息激光幻彩第一币（藏品赏析）
• “幻”是奇异的变化，“彩”是各种颜色的交织。 这两个字组织到一起，幻中有色，色中有变，变 中有新，新中有奇，奇中有绝。这种幻彩表现在 金银币上，自然灵光四动，流光溢彩，别有一番 奇妙风采。2004年9月推出的《全国人大成立50周 年》纪念金银币，是我国贵金属纪念银币生产首 次采用全息激光工艺技术，此套纪念金银币就有 这种特殊的幻彩效果。