傅里叶光学在全息电影中的应用

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1、[键入文字]傅里叶光学在全息电影中的应用全息电影是将全息摄影术和电影技术相结合的产物。其基本概念是利用光的干涉原理和人眼的视觉残留效应，将被摄的运动景物以一定的时间频率和干涉条纹形式记录在具有高分辨率的全息胶卷上，然后把这记录有信息的全息胶卷置于特殊的放映机内，观众就能在屏幕上观察到一幅幅作连续活动的难以与实物相区别的空间三维立体影像。本文论述了傅里叶光学在全息电影中的应用。1引言三维图像显示技术是人类多年的理想。对它的研究如果从1908年法国光学家李普曼发明积分照相算起已有170年历史了。此后，人们曾研究过各种显示立体图像的技术(例如双目体视法、蝇眼透镜三维图像法和投影型三维图像法等)，并

2、在彩色摄影和彩色电影的基础上出现了立体摄影和立体电影显示技术。从而对人类的文明和科学技术的发展做出了极大的贡献。但是从近代信息论的观点看，它们是那样的不足，因为上述所有方法所记录的只是物体发出的(或反射的)光波的振幅，而将光波的位相信息丢掉了。1947年英国科学家丹尼斯·盖伯(DentrisGabor)为改进电子显微镜的分辨率而发明的全息照相术则可同时记录下光波的振幅和位相信息。因此由全息记录的全息图在再现时能获得与原物光场一样的三维图像。无怪乎全息术一经问世，人们首先就想到全息电影问题。人类实现三维图像显示技术从此有了新的希望。为了实现全息电影，各国物理学家和电影技术专家们都进行了研究，提

3、出过各种方案:例如散射板法，大透镜法，大反射镜法和有区域聚焦的全息屏幕法等。但是这些三维显示方案不是影像亮度太低(如散射板法)，就是视场范围有限(如大透镜法、大反射镜法)，不能满足大量观众的观看，因此这些方案作为影院式全息电影是不适合的。它们基本上只适宜于科学研究和厂告宣传等方面。近年来在影院式三维全息电影研究方面出现了较大进展。例如1976年苏联在国际电影节上曾试映过单色全息电影的实验系统。它是用相干长度10米、脉冲能量0.1焦耳、脉冲重复率20次/秒的脉冲红宝石激光器作光源以及分辨率达100线/mm的全息电影胶片记录景物。然后用水银灯的5770一5790的黄色辐射将全息图画面通过放映在1

4、米*1米的多像8[键入文字]全息反射屏幕上。屏幕虽然仅为四个视觉区、放映持续时间为2分钟，但它的逼真三维效果曾引起轰动。这是电影技术的一场真正的革命。我们知道在电影银幕上出现的光场和由实物所建立的光场是有极大差别的。因为银幕的光场是由二维平面银幕反射形成，而实物光场是由三维物体反射形成的，因而是三维的。全息影像则能实现恢复原物光场的本领。所以全息三维像有着近代电影难以达到的如下重要特性:1.当观众头部作移动时，如同看实物一样全息像的透视是变化的。2.观众两眼所看到的全息像的透视也是彼此不同的。3.全息像的可变清晰度取决于观众对像的各部分细节的视力调节，因此观看时人眼不会疲劳。与一般的3D电影

5、相比，全息电影的主要优点有：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。一般全息电影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，比目前电影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电影的性质，

6、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电影放映机。4.全息电影采用位相记录，与普通电影相比，胶片对光的吸收大大减少，因此，电影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电影屏幕搞许多倍，故前者在放映中需要的光能少。2全息电影的基本原理全息电影是一种新的电影技术，它是在全息摄影术、激光技术，特别是厚层反射全息术和合成全息术等基础上发展起来的。用作全息电影的全息照片具有特殊的存储性能和在一定条件下使实物的视觉特性再现的优异性能。用这种方法获得的影像不仅不同于二维平面影像而且也不同于立休影像，全息影像8[键

7、入文字]似乎独立于平而影像之外，呈现在玻璃隔板的后面。打破了人眼所习惯了的影像与屏幕的联系。全息电影必须解决下面三个复杂的技术问题:1.大场面全息电影的拍摄；2.全息像天然彩色的正确传递；3.能满足众多观众的观看。经过了大量和深入细致的理论和实验研究，已初步提出了基于以下基本概念的影院式全息电影的基本原理:首先，在摄影和放映时均采用大直径和高透光率的镜头。用这种镜头拍摄下来的场面不是单一的影像，而是不同角度的