全息电影技术

一.全息电影概述

立体电影的历史几乎和普通电影一样长。第一个大型立体影院建于65438年至0939年在纽约举行的世博会，但观看时需要戴一副由正交配向膜制成的眼镜，眼镜感觉很累。二战后，宽银幕电影发展迅速，但无论如何，宽银幕电影本身并不是立体的。全息技术的发明给真正的三维电影带来了希望。与立体电影相比，全息电影具有以下主要优势:

1.可以获得三维全息图像。对于这样的图像，即使是观察者头部的轻微移动也会改变图像的视角，就像看一个真实的物体一样。而且观察者的眼睛处于一种自然的观察状态，所以长时间观察不会感到疲劳。

2.高信息记录密度。一般全息胶片软件分辨率高。比如前苏联的PE胶片，平均直径为5~12nm，分辨率达到每毫米1000线以上，比目前电影用的彩色胶片分辨率高好几倍。

3.在记录傅里叶变换全息图时，全息图像的每个小单元的信息都分布在全息图的整个表面上，不仅使胶片上的画面尺寸缩小了许多倍，而且不会因画面上的划痕和脏点而导致图像退化。另外，傅里叶变换全息图有一个适用于电影的重要性质，就是当全息图垂直于光轴移动时，再现像是静止的。利用这一特性，我们可以制作一个简单可靠的电影放映机，使电影缓慢而连续地移动。

4.全息胶片采用相位记录，与普通胶片相比，胶片对光的吸收大大降低，因此全息胶片在放映胶片时不会产生明显的热量。

5.多焦点全息屏幕的亮度系数比普通电影屏幕高很多倍，所以前者在放映时需要的光能更少。

前苏联在1976年首次出现了全息胶片，胶片记录了全息图。它显示了一个女孩的全身像，在她的脸前拿着花，从屏幕中出来。每个观众都可以在座位上上下左右摆动他们的头，可以在花束周围看到她的脸。因此，你看到的是一个真实的三维图像。图像的亮度完全可以和普通的二维电影媲美。

1982年，法国向观众公开展出了海鸥展翅拍打着飞向观众的全息动画。它是由巴黎大学电影艺术实验室和贝松大学光学实验室的四个人制作的菲涅耳型多缝全息图。

1983 10欧洲首次用脉冲激光在35mm胶片上制作了每秒24帧的全息胶片，随后又在26mm胶片上制作了每秒25帧的全息胶片。现实之一是一位女士向观众扔肥皂泡。

二。全息胶片原理

用全息照相术制作和展示的电影。图像是立体的，有深度感，亮度范围比普通摄影和电影大很多。

全息电影

全息术利用光波的干涉来记录和再现图像。全息图是对光波波前的完整记录，只能直接看到由许多细线组成的图案，与被摄物没有任何相似性。但是，当用激光照射全息图时，你不需要戴任何特殊的眼镜，就可以看到全息图背后一个完全立体的图像。拍摄全息胶片需要使用相干光源和高分辨率感光胶片，以及具有指定光路的分束器和反射镜，但不需要物镜。拍摄过程如下图:相干光源分为两束，其中一束直接对准感光板，称为参考光束；一束光射向物体，被物体反射后到达感光板，称为物光束。两束光在感光板的平面内相遇，由于光路不同，相位不同，于是发生干涉现象，产生干涉图样，被感光板记录下来，成为全息板。

相干光源发出的光的波长和方向是一样的，是单色光，波前平坦，连续前进，没有干涉。这种光是产生干涉图样的重要条件。产生全息图的原理可以追溯到300年前，已经有人用较差的相干光源做过实验。但直到1960年发明了激光，激光是最好的相干光源，全息术才得以迅速发展。

三。全息电影的记录和复制

1.菲涅耳型

全息胶片分两步拍摄。主全息图H1的第一张照片如图2所示。水平狭缝s放置在全息板的前面。当在垂直方向上移动狭缝S时，拍摄连续移动的物体Oi。这样得到的主全息图H1由一系列窄条全息图hi组成，它们的再现像在水平方向上有视差，在垂直方向上有时间差。利用记录时参考光R1的共轭光波R1 *来重建H1，将全息干板放在重建图像的中间位置，引入参考光R2，然后记录菲涅耳全息图H2，如图3所示。如果用R2的共轭光波R2*照射H2，可以再现主全息图H1的一系列狭缝实像，观察者可以看到从与该狭缝像对应的狭缝全息图再现的像。由于狭缝S在记录过程中垂直移动，通过在狭缝的相平面上上下移动观测点可以观察到连续运动的图像，或者通过固定观察者的位置可以改变全息H2的照明光的角度，或者狭缝的再现图像的位置在垂直方向上下移动，从而可以观察到具有上下水平视差的动画片。

图4是双色激光拍摄的全息H2的光路图。先放置红色激光拍摄的主全息图H1r，红色参考光与干板法线成45度角，在上面拍摄H2r为50cm*60cm的8E56干板，然后用绿色激光拍摄的主全息图H1g代替H1r再现实像的菲涅耳全息图，绿色参考光来自干板法线的另一侧。需要注意的是，H2r的放置应使其乳胶面朝向参考光，而H2g的乳胶面背向参考光。曝光后的干版经D-19显影、漂白、干燥，H2r和H2g的乳胶相互附着，从而得到最终的全息H2。

如图5，H2再现动画装置，照明红光和绿光沿H2法线两侧45度角方向进入投影装置。当照明光到H2的距离为2.75米时，狭缝实像到H2的距离为2.24米..全息图H2的再现狭缝实像长2.24米，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缝全息图，可以实现白光再现。首先按照图2所示的光路记录合成主全息图H1，光源为He-Ne激光。当用共轭参考光R1*照射和再现H1时，在H1前面放置两个垂直狭缝Sl和Sr，如图6所示。然后在每个再现像的适中位置拍摄全息图H2，参考光在水平面内，保证H2在水平方向具有较高的空间频率。当再现H2时，如果照明光是共轭参考光R2*，则在空间中再现H1的狭缝实像和垂直狭缝实像SL’和Sr’，如图7所示。如果白光用作照明光，如图8所示，狭缝Sl和Sr的彩虹图像将在空间中再现。观察者可以通过狭缝实像看到重建图像。当观察者在水平方向移动时，他将看到不同颜色的重建图像。如果在狭缝平面上垂直移动观测点，可以看到全息动画图像。

3.反射型

合成主全息图H1仍采用图2所示光路拍摄，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的对象。此时，反射全息图H2可以用白光再现，具有大视场。通过用来自白点光源的照明光以不同角度照射全息H2，可以简单地再现运动图像。

4.全息胶片应用中的困难

1.高功率脉冲激光器。有必要研制一种红、绿、蓝三原色的脉冲激光器。脉冲能量为1 ~ 10J，重复频率为25Hz，所需干燥长度为10m以上。分局一般全息胶片的感光度是三束脉冲能量1J的激光能拍出100m？m场景，10J级拍摄1000m？m的场景。

2.全息电影。要求胶片一次曝光的感光灵敏度在5~10uJ/cm左右？Cm，衍射效率约为50%~70%，信噪比约为50~100。

3.全息屏幕。屏幕应能拍摄逼真的三原色三维彩色图像，屏幕宽度为6~8m，可容纳200~400个座位的观众。

4.全息电影图像的质量。主要是消除激光散斑造成的图像。

5.全息电影的音质。在狭缝全息胶片系统中，胶片的传输速度较慢，会给声音的录制和回放带来一定的困难。