包括攝影膠捲在內的多種記錄介質都可以用於全像術。 記錄媒介需要將干涉圖樣轉換成能夠改射在其上的光線的幅度或者相位的光學元素,這被稱為幅度全像和相位全像。 在幅度全像相片中,相片上不同位置對光線的吸收率不同,這是由於在沖洗出來的相片中,膠片上的感光乳劑根據照射其上的光強度不同剩餘的數量也不相同。
某些激光笔也被用来制造较小的全息照片,这些全息照片的深度并不是由激光笔产生的激光的相干长度的限制的,而是受限于激光笔的功率(低于5毫瓦)。 在二十世紀七十年代,一些藝術工作室和學校成立,每一家都以其獨特的方式來研究全息攝影。 比較著名的有舊金山全息攝影學校、紐約全息攝影博物館、倫敦皇家藝術學院和湖林學院研討會等等[16]。 然而,紐約全息藝術中心[17]和首爾HOLO中心[18]仍然為藝術家提供創作和展覽全息藝術的場所。 促使全像術在短短的一段時間內就蓬勃發展的關鍵原因是低成本的固體激光器的大規模生產,如DVD播放機和其他的一些常用設備中所使用的激光器。 這些激光器對全像術的發展也產生了極大的促進作用。
全像術原理: 參考
過去的研究指出,焦慮依附的人渴望與人親密的特質,會讓他們渴望與人在社交上來往,同時害怕被拒絕[2]。 在這樣的情況下,交友軟體確實提供了一個很適合焦慮依附社交的場合。 2005 年 7 月,谷歌收購移動操作系統「安卓」(Android)。 手機(cell phone)和車載電話(car phone)早就存在,但當時只能用來打電話(因為少見及昂貴,擁有它們事實上是一種身份的代表)。 80 年代初手機網絡開始出現後,手機便慢慢取代家用電話成為無線便攜式電話。 開始時各計算機網絡並沒有一種標準的方式來相互通信。
非同調模式的掃描全像有許多的優點,包括可以拍攝螢光全像、重建影像中沒有光斑雜訊…等。 另一方面雖然同調模式可以用來進行物體相位或輪廓量測,但傳統數位全像也可以做到且系統簡單,因此通常拍攝掃描全像都是以非同調模式進行。 圖 3 為實驗拍攝的骰子的非同調光學掃描全像,實驗條件為雷射波長 0.532 mm,取樣間距 22 mm,全像尺寸為 1040 × 566 像素,重建距離 150 mm。 另外,用於記錄全息攝影的干涉條紋的介質必須擁有足夠的解析度,以使干涉條紋可以分辨出來。
全像術原理: 全息打印機
曝光需要很長的曝光時間,而短曝光時間(少於1毫秒,如使用脈衝激光)需要大曝光量。 假設我們在臉書的元宇宙裡買了一個「虛擬愛馬仕包包」,能不能把它背到谷歌的元宇宙裡去參加舞會? 答案是不行,因為程式不相容,因此未來不同公司開發的元宇宙具有相容性,才能串連成大一統的元宇宙。 目前元宇宙的發展還在第一階段,未來還有無限可能,元宇宙大爆發,臉書創辦人說:「元宇宙就是下一世代的網際網路。」就是這個意思。 當然,最大的不同是你不會在孩子出生時,上傳你的大腦到孩子的腦袋裡。 然而,我們可說是在某程度上試圖這麼做,我們把家族史告訴孩子,教導他們,希望他們建立和我們一樣的道德觀和信仰。
1982 年,「簡單郵件傳輸協議」(SMTP)標準化了郵件服務器發送和接收消息的方式。 其它協議如互聯網「消息訪問協議」(IMAP)和「郵局協議」(POP),相繼在 80 年代中期出現。 1993 年,美國兩家大商業互聯網服務商(AOL 和 Delphi)將他們的電子郵件系統連接到互聯網,使用戶能夠利用這種簡單快捷的通信方式。 1996 年,微軟 Hotmail 成為第一個完全基於互聯網的免費電子郵件服務;一年後,微軟發布了預裝在 Windows 中的電子郵件程序。 我們在思考元宇宙時必須跳脫線上遊戲的思維,發展成創意發想平台、互動社交平台。
全像術原理: 觀察和創作全息攝影
尽管全像術经常被称为三维摄影,这是一个不正确的说法。 一个更好地类比是在录音的过程中通过将声场编码,使得随后可以将其重现。 在全像術中,一个物体或者一组物体散射的光线会照射到记录介质上,此时,第二束被称为参考光的光线也照射在记录介质上,这样,两束光发生了干涉。
相片可以從一個觀察點將場景的像記錄下來,這個觀察點是由照相機的透鏡位置決定的。 全像術 (holography)(1) 為藉由干涉將光場完整資訊 (即振幅與相位) 記錄下來,並利用繞射原理將光場重建的技術。 然而由於零階光的干擾,其重建影像的品質並不理想。 Denisyuk 分別發明了離軸全像術以及反射式全像術。
全像術原理: 干涉与繞射
電腦巨人IBM﹐也曾經對全像術資料存取﹐花過一番心血。 但是﹐經過一些非主流公司﹐如InPhase與Aprilis的努力﹐這項技術如今已經有產品問世。 他們的目標買主不在一般個人用戶﹐乃在於像環球電影等需要處理大量多媒體資料的企業。 InPhase的副總裁Lisa Dhar即表示﹐一段60分鐘未經壓縮的影片﹐相較於1600米的底片與100張DVD﹐利用她們的產品﹐僅須三張全像碟片。 全像記錄器的鏡片有別於照相機鏡片,其目的不是要聚光,而是散光。 全像術原理 物射束照射在物體上時,光會反射與折射,部份光束會射往全像片的方向。
開出岔路之後,會有兩個擁有知覺和自我意識的存在,而不是只有一個。 一旦你意識到這一點,上傳大腦的吸引力就會開始減弱。 請捫心自問:35 歲的生物你在複製了自己的大腦之後,可以安然殺死自己嗎? 隨著你的電腦版本展開自己的生活,你(生物你)則慢慢衰老、最終死去,生物你會覺得自己已得到永生嗎?
全像術原理: 全息干涉
根据上面的讨论,记录全息影像的介质需要有能力解析出干涉条纹。 介质也必须足够敏感,以能够在尽量短的时间内完成拍摄,使得系统尽可能的保持其光学稳定性。 光学稳定性是指两束光之间的相对位移需要远小于λ/2。
除此之外,掃描全像的後處理(22-24) 以及光學顯示(25, 26) 等議題也有很多相關的討論。 可以預見的未來數年內光學掃描全像技術的討論將逐步進入到應用的層面。 本文之目的為介紹光學掃描全像術之基本原理與特點,並針對幾個重要研究議題進行回顧。 在第三節中我們將介紹光學掃描全像術的幾個特點,包括空間同調度的控制、光瞳調變以及單像素成像特性。 在第四節中我們將討論光學掃描全像術在三維顯影上的兩個議題,包括加速掃描全像的擷取速度以及傾斜式掃描全像。
全像術原理: 全息摄影
当冲洗后的胶片单单被参考光照明的时候,胶片上的图案可以看作是一个光栅,这个光栅会根据光栅刻线的间距将光线衍射至不同的角度。 可以证明,这个效果的净效应是重建了物体(点光源)发出的光线。 全像術原理 由于从胶片发出的光线与点光源所发射出来的光线一模一样,观察者可以看到光线是从胶片后面的一个点发射出来的,尽管这个物体其实并不存在。 大多數的全息數據存儲模型都採用了基於頁的存儲方式,每一記錄的全息圖像都包含有大量地信息。 最近的研究計劃使用亞微米的微型全息圖像來實現可能的三維光存儲解決方案。 儘管這種數據存儲方式無法達到基於頁的數據存儲的高數據率,這種方案的生產成本更低,技術障礙也更小。
目前的存储技术如蓝光光盘已经达到了衍射所限制的最大的数据存储密度,因此全息存储可能成为下一代主要的存储技术。 全像術原理2023 这种数据存储技术的优点是数据不仅仅是记录在表面上,而且也记录在材料的内部。 目前可用的空间光调制器可以在1秒钟内产生1000幅不同的图像,图像的分辨率是1024×1024比特。
全像術原理: 参考
全息摄影中记录下来的是光线强度的随机变化,这个变化被称为客观散斑。 胶片中规则的线条是由光线在装载胶片的玻璃板中多次反射产生的干涉条纹。 直接观察全像術的胶片时是无法根据记录的结构辨识出所拍摄的物体的,就像无法根据留声机在唱片上留下的刻痕直接读出音乐一样。 当使用激光束照亮全息摄影胶片的时候,观察者可以看到拍摄的物体(右边这张照片拍摄的一辆玩具汽车),这是因为激光可以被胶片衍射,从而重建物体散射出的光线。 透过不同的方位和角度观察照片,可以看到被拍摄的物体的不同的角度,因此记录得到的像可以使人产生立体视觉。 場景中待拍攝的物體必須有光學上粗糙的表面,因此可以在很廣的角度上散射光線。
由於在同調模式下所拍攝的全像和傳統數位全像相似,因此三維顯影的應用通常是以非同調模式的光學掃描全像系統拍攝。 一般來說,三維顯影的目的或為為了進行量測或監控,或為了全像顯示。 本節我們將介紹為達上述目的的非同調掃描全像技術。 進入二十一世紀後,光學掃描全像術的研究逐漸進入到了應用領域。 光學掃描全像顯微術(13-15)、超解析掃描全像(16, 17)、垂直頻寬侷限全像(18)、立體打光全像(19)、壓縮掃描全像(20, 21) 等技術陸續被提出。
全像術原理: 全息攝影
目前可用的空間光調製器可以在1秒鐘內產生1000幅不同的圖像,圖像的解析度是1024×1024位元。 使用合適的記錄材料(可能是聚合材料或者鈮酸鋰)可以達到每秒1Gb的寫入速度。 全像術原理 讀取速度比寫入速度快許多,一般認為可以達到每秒1Tb的讀取速度。 如果觀察者移動,它看到的物體看起來也在移動,使用者仍然無法區分他看到的是究竟是原始的光場還是重構出來的光場。 如果場景中有若干個物體,使用者者還可以觀察到視差現象。 如果觀察者用兩隻眼睛同時觀察,就可以產生立體視覺,也就是在觀察全像術相片的時候得到深度的資訊,這和他在觀察真實的場景的時候感受到立體視覺的原理是完全一致的。
它通過控制反射光線或者折射光線來構造全息圖像,而蓋伯的全像術是通過衍射光來重建波前的。 由於計算過程是對整個圖像的並列處理,需要進行計算的資訊量可能非常巨大(Tb/s)。 幾微秒的時間對於通常使用的電腦來說已經是很長的時間了。 對動態全像圖像的光處理也不如電腦的處理方法靈活。 從一方面來說,人們總是需要對整個圖像進行處理,但是從另一方面來說,對全像圖像的處理又是非常基本的,通常是乘法或者相位共軛等等。 但是在光學處理中,加法和傅立葉變換線上形材料中都是非常實現的(傅立葉變換可以簡單的通過透鏡來實現)。
全像術原理: 全息摄影记录介质
這張全像術的相片可以產生凹透鏡的效果,因為它使平面波前轉變為發散的波前。 (a)、(b)分別為複數全像之實部以及虛部;(c) 為重建影像。 (a)、(b) 分別為同調全像之重建影像振幅與相位;(c)、(d) 分別為非同調全像之重建影像振幅與相位。 全息声学是一种能够通过测量远离声源的一组压力/粒子速度传感器来估计声源附近的声场的方法。 全息声学等测量技术在许多领域都越来越重要,特别是在运输、运载工具和飞船的设计等领域。
這樣就使得在某些應用中,裝置可以使用光學方法對圖像進行比較[30]。 透射全像術,如利思和烏帕特尼克斯所發明的技術,這種技術通過向全像術膠片照射雷射,然後從另一個方向來觀察重建的圖像。 它通過控制反射光線或者折射光線來構造全像圖像,而蓋伯的全像術是通過繞射光來重建波前的。
全像術原理: 干涉顯微
阿帕網和國防數據網(Defense Data Network)後來也正式改用 TCP/IP標準,因此所有網絡現在都可以通過一種通用語言連接起來。 但後者因間接地涉及到人工智能的應用,所以留在後面再做詳細討論。 講到元宇宙的概念,許多人立刻會想到目前熱門的多人線上角色扮演遊戲,例如:動物森友會、模擬市民、暗黑破壞神、仙劍奇俠傳等。 這些線上遊戲可以讓玩家在虛擬的遊戲裡擁有另外一個身分與全新的生活,但由於技術上的限制,這些線上遊戲帶給玩家的沉浸感不足,內容也只是遊戲,與元宇宙希望建立的世界還有很大的差距。 全像術原理 假設在未來某個時候,我們有能力瞬間取得在電腦中重新創造一個人所需要的全部資料,假設我們的電腦有足夠能力模擬你和你的身體。 果真如此,我完全不懷疑基於電腦的大腦會有意識和知覺,就像你一樣。
- 由於從膠片發出的光線與點光源所發射出來的光線一模一樣,觀察者可以看到光線是從膠片後面的一個點發射出來的,儘管這個物體其實並不存在。
- 例如,想像一下,電腦你的智能健康,取決於大腦上傳時生物你的智能健康。
- 這種技術是將代表資料的0與1訊號﹐以明暗的二維像素投影在螢幕上﹐形成一頁代表該資料的圖案。
- 從原理上說,如果兩個不同的光源可以產生相干光,那麼就可以使用這兩個分離的光源來進行拍攝,但是實際上總是使用單一的激光光源。
- 這種資料儲存的特點﹐在於由於每一頁的二維干涉圖案﹐產生的方式(入射角度﹑波長)都不同。
- 这种实时的全息图像的应用包括相位共轭镜,光缓存、图像处理(对时变图像的模式识别)以及光计算。
- 1971 年,麻省理工學院畢業生湯姆林森(Ray Tomlinson)在阿帕網工作時想出了創建一個使用 @ 符號的程序,使用戶能夠在阿帕網系統中的電腦間互發送消息。
為了展示這個概念,可以將全像相片分成若干部分,通過每個部分都可以觀察到整個的物體。 如果一個人將全像相片看作是觀察物體的窗口,每一小片全像相片僅僅是窗口的一部分,但是通過這個窗口仍然可以觀察到物體,儘管其他的窗口已經被關閉了。 然而,在全像相片的尺寸減小了以後,解析度會隨之降低,因此物體會變得模糊。 在普通的光學成像系統中,也可以觀察到類似的現象,當透鏡或者透鏡的光圈直徑降低的時候,成像的解析度會受繞射光斑的影響而降低。