全息影片技术？

360U3223779334 2021-08-21 21:54

　　全息影片技术　　一．全息影片概述　　立体影片的历史几乎和普通影片一样长久。1939年在纽约举行的世界博览会内建立了第一座大型立体影片院，但观看时需要戴上一副用正交线偏正片做成的眼镜，眼镜感到比较疲劳。二次世界大战后，宽银幕影片得到迅速发展，但无论如何宽银幕影片本身不是三维的。全息技术的发明给真正的三维影片带来了希望之光。与立体影片相比，全息影片的主要优点有：　　1.能得到三维全息影像。对这样的影像，即使观察者头部不经意的轻微移动也会使影像的透视改变，如同看真实物体一样。并且观察者的眼睛处于自然观察状态，因此长时间的观察也不会感到疲劳。　　2．高的信息记录密度。一般全息影片软件具有高的分辨本领。例如前苏联PE型软片，其感光乳胶颗粒的平均直径为5~12nm，分辨率达到每毫米1000条线以上，比目前影片用的彩色胶片的分辨率高几十倍。　　3.记录傅里叶变换全息图时，全息像每个小单元的信息都分布在全息图整个表面上，这不仅使软片上的画面尺寸缩小很多倍，而且画面上的划痕和脏点不会导致像质变劣。此外傅里叶变换全息图还有一重要的适合于影片的性质，即全息图做垂直于光轴移动时，再现像是静止的。利用这一性质，便可制造简单可靠的、能使软片做缓慢而连续移动的影片放映机。　　4.全息影片采用位相记录，与普通影片相比，胶片对光的吸收大大减少，因此，影片放映时全息胶片发热不明显。　　5.多（线）聚焦全息银幕的亮度系数比普通的影片屏幕搞许多倍，故前者在放映中需要的光能少。　　原苏联于1976年首次放映了全息影片，软片记录的是像全息图。放映的是一台女孩的全身像，手持鲜花举在脸前，从屏幕中走出来。每个观众在自个的座位上下、左右摆动头部，可以绕过花束看到她的脸。因此，看到的是一台真实的三维像。像的亮度完全比得上普通二维影片。　　1982年法国公开展览了海鸥一边展翅搏动，一边向观众飞来的全息动画，它是由巴黎大学影片艺术实验室以及贝尚松大学光学实验室的四人制作的菲涅尔型多种狭缝全息图。　　1983年10月欧洲首次采用脉冲激光器在35mm软片上制作了每秒24帧的全息影片，后来又在26mm的软片上制作了每秒25帧的全息影片。其中之一现实的是一位女士向着观众扔肥皂泡。　　二．全息影片原理　　用全息摄影的方法制作和显示的影片。影像是立体的，有纵深感，亮度范围比普通摄影和影片大得多。　　全息影片　　全息摄影是利用光波的干涉现象来记录影像和重现影像。全息片完全是光波波前的记录，直接看到的只有许多细纹组成的图案，看不出和拍摄对象有任何相似之处。但是,当用激光来照射全息片时,不需戴任何特殊的眼镜，就能看到在全息片后有一台完全立体的影像。拍摄全息片要用相干光源和高分辨率的感光片，还需规定光路的分光束器和反光镜，但不用物镜。拍摄过程如图：相干光源分为两束，一束直接射向感光片,称参考光束；一束射向被摄物体，经它反射再达到感光片，称为物体光束 。两条光束在感光片平面相遇，由于它们所经光程不同，以致相位不同，因此发生干涉现象，产生干涉图案，由感光片记录下来，成为全息片。　　相干光源发出的光的波长和方向是相同的，它是波前为平面、连续前进未受干扰的单色光。这种光是产生干涉图案的重要条件产生全息图的原理可以追溯到300年前，也有人用较差的相干光源做过试验，但直到196开发者_如何转开发0 年发明了激光器──这是最好的相干光源──全息摄影才得到较快的发展。　　三．全息影片的记录和再现　　1.菲涅尔型　　全息影片采用两步拍摄。首先拍摄的主全息图H1，如图2所示。将一水平狭缝S置于全息干板前面。在垂直方向一边移动狭缝S，一边拍摄连续动作的物体Oi。这样得到的主全息图H1由一系列的窄条全息图Hi组成，他们的再现像在水平方向具有视差、在纵向具有时差，用记录时参考光R1的共轭光波R1*再现H1，将全息干板置于各个再现像之间的适中位置，引入参考光R2，然后记录菲涅尔全息图H2，如图3所示。如用R2的共轭光波R2*照明H2，就能再现主全息图H1的一系列狭缝实像，观察者便能看到从与该狭缝像对应的窄条全息图所再现的像。由于记录时狭缝S垂直移动，因此，在狭缝相面上、下移动观察点，便能观察到具有连续动作的像，也可以让观察者的位置固定不变，而改变全息图H2的照明光的角度，或在垂直方向移动全息图H2，此时狭缝再现像的位置就相应上、下移动，观察就能看到具有上、下水平视差的动画片。　　图4是用双色激光拍摄全息图H2的光路图，先放置由红激光拍的主全息图H1r，红色参考光与干板法线夹45度角，H2r为50cm*60cm的8E75干板，其上拍摄H1r再现实像的菲涅尔全息图，然后换上绿激光拍摄的主全息图H1g，绿色参考光从干板法线另一侧45度引入，H2g为50cm*60cm的8E56干板，重复拍摄全息图。要注意的是，H2r放置时应使其乳胶面迎向参考光，而H2g的乳胶面背对参考光。曝光后的干板经D-19显影、漂白、干燥，并将H2r、H2g的乳胶面对贴，就成为最终的全息图H2。　　H2再现动画装置如图5所示，照明红光、绿光沿H2法线两侧45度角方向进入家用投影装置，当照明光到H2的距离为2.75m时，可求得狭缝实像到H2的距离为2.24m。此事全息图H2的再现狭缝实像长2.24m，足够6个人同时观看。　　2.彩虹型　　将彩虹全息图的原理应用于多重狭缝全息图，可以实现白光再现。首先按图2所示的光路记录合成主全息图H1，光源采用He-Ne激光。当H1用共轭参考光R1*照明再现时，在H1前面放置两条垂直狭缝Sl和Sr，如图6所示。然后在各再现像的适中位置拍摄全息图H2，参考光在水平面内，以保证H2在水平方向有较高空间频率。H2再现时，如果照明光为共轭参考光R2*，则在空间再现H1的狭缝实像和垂直狭缝实像Sl‘和Sr’，如图7所示。若采用白光作为照明光，那么如图8所示，就会在空间再现狭缝Sl和Sr的彩虹像。观察者通过狭缝实像可以看到再现像。观察者沿水平方向移动就会看到不同颜色的再现像。若在狭缝相面垂直移动观察点，可以看到全息动画像。　　3.反射型　　合成主全息图H1仍采用图2的光路拍摄，记录光波为He-Ne激光。然后用共轭参考光R1*再现H1的实像作为第二次记录时的物，此时拍摄反射全息图H2，它的有点事可以白光再现，视场大。将白光点光源发出的照明光以不同的角度照明全息图H2，便能简单地再现活动像。　　四．全息影片应用的困难　　1.高功率脉冲激光器。拍彩色片需研制红、绿、蓝三原色波长的脉冲激光器，其脉冲能量为1~10 J，重复频率为25Hz，想干长度达到10m以上。分局一般全息软片的感光灵敏度，脉冲能量为1J的三台激光器可以拍摄100m•m的场面，10J的课拍摄1000m•m的场面。　　2.全息影片软片。要求软片的感光灵敏度一次曝光时约为5~10uJ/cm•cm，并要求其衍射效率约为50%~70%，信噪比约为50~100.　　3.全息银幕。银幕应能现实三原色波长拍摄的彩色三维像，幕宽6~8m，能容纳200~400个座位的观众。　　4.全息影片影像的质量。主要是消除激光散斑造成的影像。　　5.全息影片的声音质量。在狭缝全息影片系统中，软片的传送速度慢，会给声音的记录和再放带来某些困难。

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