全像片

 

  近年來全像術 (Holography) 已被廣泛使用在各種領域中,其中較為人們所熟知的為能產生立體影像的全像片(Display Hologram),因其已被用於雜誌封面,信用卡等等日常生活中。有關全像元件產生原理,簡單說是一種繞射現象,全像片只是一片廣義的光柵,基本上可由兩道雷射光束相互干涉形成干涉條紋,並將其記錄在感光材料上,再經過顯影製作而成。

  全像片倒底是什麼東西呢?我們可以從全像片的特性上,了解到全像片和一般的相片有很大的不同。事實上,只要在拍攝全像的方式作改變,也可得到全然不同的全像特性。如果以一張普通的穿透式的全像片為例,它的特性如下:

1.可以看到物體三次元立體的影像。

2.必須以雷射光打光才看得到影像,否則外觀上看不出任何物像的痕跡。這一點據說全像片曾運用在情報秘密傳遞方面。

3.光源重建時,必須以在特殊角度(也就是當初拍攝的角度)來入射,才能看到物體,我們可以在各個不同角度,拍攝不同物體在同一張全像片上,再在不同角度下將物像取出,因此全像片可以從事資料的儲存。

4.物體影像是建立在全像片上的每一個角落,因此即使全像底片有破損的情形,甚至只要取出原底片的十分之一或千分之一張,便能將物體的影像全部重現出來,有差別的只是重建影像亮度的問題而已。

  一個從未接觸過全像的人,一定會很驚訝,並且不相信有這樣神奇的東西有存在的可能。所謂全像術是一種利用光干涉原理以重現物體三次元立體影像的技術,字首 Holo 源自希臘字母 "",其原意為”全部”的意思,亦即全像術可以得到全部的影像或是全部的訊息,在大陸及一些華語國家,稱全像術為全息術。全像術的濫觴,可推至 1948 年British 科學家Dennis Gabor首先為了解決電子顯微鏡的解像問題而提出同軸全像片 (In -line Hologram)的構想,使用同軸架設之主因在於其時並無高同調性 (Coherence) 光源的雷射可資使用,這使得物像因與穿透之參考光相重合而對比度不佳。到了1962年Leith 及Upatnieks用雷射光源成功的拍出離軸全像片 (Off-axis Hologram) ,清晰重現出物體的三度空間立體影像,全像攝影才開始為世人重視,自此以後全像攝影進展一日千里,1971 Gabor 因全像之發明而獲得諾貝爾物理獎。

  全像片的拍攝也是干涉的結果,如下圖,為穿透式全像片之拍攝佈置,打到底片上的,有兩道光 ,稱之為參考光及照物光,全像片記錄下兩道光之干涉圖形後,再利用原來的參考光來重現物體影像。

穿透式全像片之拍攝佈置

 

  如下圖,參考光經過全像底片後除了直接穿透的光線外,另外有部份的光被繞射而產生折曲,將繞射的光線加以往後延伸,將發現其將形成原來物體的虛像, 而重現的物體影像為立體之結果,看起來十分神奇,至於其成像原因,可由物理及數學式來說明。

全像片重現的物體影像為立體之結果

 

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