AR中的全息投影技术原来是这么回事

要说如今科技圈什么关注度最高？全息投影技术绝对排得上名列。这项技术发明于1947年的英国匈牙利裔物理学家丹尼斯·盖伯，他因此项工作获得了 1971 年的诺贝尔物理学奖。这项技术从发明开始就一直应用于电子显微技术中，在这个领域中被称为电子全息投影技术，但一直到 1960 年激光的发明后，全息投影才取得了实质性的进展。现在，大家所熟知的微软 Hololens 和 Magic Leap 所谓的神秘黑科技就是运用了这项技术。今天，我们来为大家深入剖析一下全息投影技术。

全息投影是一种显示技术，它需要媒介，而且得实时进行，并且可以与人交互。我们把它的媒介称之为“全息介质”，它不能凭空产生，这就是为什么目前这项技术很难普及的原因。全息投影将影像投射到全息介质上，从而在人们眼前呈现出了3D的效果。这项技术也被人们称为虚拟成像技术，现在非常火热的增强现实（AR）就运用到了这个技术。

全息投影可以分为如下若干类。透射全息投影，如利思和乌帕特尼克斯所发明的技术，这种技术通过向全息投影胶片照射激光，然后从另一个方向来观察重建的图像。后来经过改进，彩虹全息投影可以使用白色光来照明，以观察重建的图像。彩虹全息投影广泛的应用于诸如信用卡安全防伪和产品包装等领域。这些种类的彩虹全息投影通常在一个塑料胶片形成了表面浮雕图案，然后通过在背面镀上铝膜使光线透过胶片以重建图像。另一种常见的全息投影技术称为反射全息投影，或称为丹尼苏克全息投影。这种技术可以通过使用白色光源从和观察者相同的方向来照射胶片，通过反射来重建彩色的图像，以重建图像。镜面全息投影是一种通过控制镜面在二维表面上的运动来制造三维图像的相关技术。它通过控制反射光线或者折射光线来构造全息图像，而盖伯的全息投影是通过衍射光来重建波前的。

促使全息投影在短短的一段时间内就蓬勃发展的关键原因是低成本的固体激光器的大规模生产，如DVD播放机和其他的一些常用设备中所使用的激光器。这些激光器对全息投影的发展也产生了极大的促进作用。这些廉价的体积又很小的固体激光器可以在某些条件下与最初用于全息投影的那些大型的昂贵的气体激光器相媲美，因此使得预算较低的研究者、艺术家甚至业余爱好者都可以参与到全息投影研究中来。

全息投影技术（front-projected holographic display）也称虚拟成像技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。

其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：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。

其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：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（又称初始象）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。