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三维全息成像必威体育精装版技术发展分析

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陈静

摘要：本文对三维全息成像必威体育精装版技术发展进行了简单分析，首先从传统三维全息成像出发，简述了传统三维全息成像过程，并对其原理进行了简述、分析其成像原理。其次引入新兴技术--电子全息显示，基于电子全息显示过程的三个部分，阐述了其与传统全息成像的区别，同时本文介绍了电子全息显示中的重要器件--液晶空间光调制器，简谈了其原理。然后对目前三维全息成像技术的彩色显示、调制方式两大难题进行分析，最后，本文肯定了三维全息成像技术的未来市场和发展前景。

关键词：三维全息成像；电子全息显示；液晶空间调制器

1引言[1-2]

无论是在娱乐还是科学、医学研究领域上，人们对显示的要求越来越来，如今已经从二维成像的研究扩展到了三维成像。三维成像接触最多的3D电影，此类成像成为眼镜式，现在还有裸眼式成像，如光栅式裸眼三维显示，可见三维显示技术与光电子技术息息相关。

三维成像中，三维全息成像无疑是极有潜力的一种成像技术，其保留物体原有的所有信息，得到一幅逼真的三维成像图。但是普通的光学全息成像需要稳定的光学平台来记录和重现，并且只能在既定的光路上进行重现。这样的全息成像条件要求苛刻，难以广泛的应用，更别说是实现动态的全息。所以三维全息成像技术的研发还面临着巨大的挑战，本文将浅谈三维全息成像截止目前的技术发展。

2传统三维全息

2.1全息记录过程[3]

根据信息光学的知识，可以分析传统的全息记录过程。将激光输出的激光束分为两束，一束直接照射到记录介质上面，这束光成为参考光R光；另外一束光照射到物体上，经过投射、反射，产生的光称作物光波O光。最终，两束光产生干涉，记录在介质上形成干涉条纹，通常情况下介质一般为全息干板，如图1所示。在全息干板上，有物体所有的信息，包括振幅大小和相位，只是它不像普通照片一样，能够直接从肉眼观察到，通过肉眼只能看到灰蒙蒙的一片，想要恢复物体的信息需要通过光路进行再现。

2.2传统全息计算[4]

通过光学的知识用数学表达式对全息过程进行表示，物光和参考光在全息干板平面的福振幅可以表示为：

式（4）中前两项表示物光、参考光的强度分布，后面一项是干涉项，记录了相位分布。上述过程就简单的阐述了传统全息过程，这样就能用全息干板准确的记录被照射物体的全部信息。

3电子全息显示

3.1数字全息

电子全息按字面意思理解就是通过计算机，将全息成像过程与电子设备联系起来，不再使用参考光和物光的干涉来产生全息图，而是在计算机中模拟进行再现。本文首先介绍数字全息的三个基本过程[5]：

（1）记录过程。用CCD相机记录参考光和物光的干涉条纹，转换成数字信息记录并存储在计算机上。

（2）图像的处理过程。在计算机上存储的数字记录信息，包括图像校准、畸变消除、噪声去除、图像特征提取等过程。

（3）全息图再现过程。这个过程分为两种，一种是直接再计算机中再现；另一种是在空间中再现物体的三维图像，但是这和传统全息成像再现过程不同，可以使用空间光调制器来进行全息再现。

3.2液晶空间光调制器[6-7]

电子全息和传统全息的最大差别就是全息再现过程中使用空间光调制器，此处分析液晶空间光调制器。空间光调制器能够通过某个信号，控制一维或者二维空间上光强度、相位或者偏振态的分布。液晶光调制器由于液晶分子有电控双折射效应，所以对于入射光同时有着振幅和相位的调制，一般的结构如图2所示。

Fig2.Schematicdiagramofliquidcrystalspacemodulator

最上层是最外层的玻璃层，在其下表面镀上透明电极，它被用作公共电极，然后就是液晶层。液晶层夹在玻璃层中间，注有对应的液晶分子，液晶层的下层玻璃层表面镀有像素结构的电路，以实现对单个像素的调控，再下方是集成电路，最后是基底。入射光经过玻璃层和液晶层后被下层的玻璃反射，然后经过液晶层和玻璃层后射出。在公共电极和下方电极施加电池，液晶分子进入电场发生偏转，根据注入的液晶类型和下方加的电场可以按要求实现强度调制或者相位调制。

4全息成像面临的问题

目前来說，全息成像已经取得了一定的成功，从上文也可以知道全息成像在生活中应用有很大的优势，但是至今为止全息成像没有融入生活中，是由于全息成像仍然存在难题没有被攻克，其主要存在两个难题：

（1）彩色显示[8]。全息成像是由干涉形成的，但是全息成像所呈现的物体没有色彩信息。而由光学知识基本可知，任何光都能有RGB三基色按照不同比例合成，因此要实现彩色显示，至少需要GRB三色波长的光，而单个空间调制器在某个时刻只能对单色光进行调制，所以目前还对于这类问题还需要处理。

（2）调制方式[9]。由于液晶空间调制器不能独立调控振幅和相位，所以对于实现特定复振幅需要特别的设计，这也是目前全