全息投影技术发展前景广阔

2017年03月30日08:12  来源:中国知识产权报
 
原标题:全息投影技术发展前景广阔

在很长一段时间里,因受到技术及材料的限制,全息投影的发展非常缓慢。近年来,随着信息产业的飞速发展,全息投影也加快了发展步伐,成为时下热门研发技术。通过丰富多变的表现形式和真实的色彩感受,全息投影技术不仅能给人们带来全新的视觉体验,更能使信息的传达与获取更加高效。在本文中,笔者以中国专利检索系统数据库已公开的专利文献为基础,对全息投影技术及其应用进行介绍。

 

  种类多样


  全息投影技术最早产生于20世纪40年代,由英国物理学家丹尼斯·盖伯提出,1960年后,激光的出现使全息投影技术进入了崭新阶段。随着技术的深入发展,相继出现了透射式全息、反射式全息、像面式全息、彩虹式全息、合成式全息、模压式全息、数字全息等技术。目前,全息投影技术已逐渐成熟,并成功应用于医学、工程、视觉艺术等领域。


  全息投影技术是全息技术的一种具体应用,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三维图像的技术。其是一种记录被摄物体反射或透射的光波振幅和相位等信息的新型摄影技术,本质是全息摄影技术的逆向展示。用人眼直接观看全息投影拍摄的感光底片时,只能看到指纹一样的干涉条纹,但在激光的照射下,人眼可直接透过底片看到被拍摄物体的三维立体图像,即使不用借助3D眼镜等辅助器材,也可以从任意角度观看悬浮于实景中的虚拟立体影像。目前,可实现的全息投影技术包括:空气投影技术、激光束投影技术、雾幕立体成像系统以及360度全息投影技术等。


  空气投影是一种不需要借助复杂的设备,就可直接在空气中显示的技术。例如滨州学院提交的专利申请“一种基于全息投影技术通讯系统”,该系统采用全息投影播放技术,将所接收的图像信息直接经过激光投射到空气中,在抽放空气的过程中,对空气中的粒子进行排布,从而实现三维全息立体的播放效果。


  激光束投影技术是利用氮气和氧气混合成气体后,变成灼热的浆状物质,通过在空气中连续的小爆炸形成全息图像。如戴姆勒股份公司于2015年提交的专利申请“一种车内3D全息投影装置”,该技术通过在车内副驾驶座位的顶部设置一种气体喷射装置和一件激光发射器,将激光投影到喷射出的氮气和氧气中,形成虚拟3D影像,为驾驶员提供导航、天气预报等信息服务,并根据客户的兴趣来生成定制的虚拟3D投影人物。


  雾幕立体成像系统,也称为雾屏成像,该技术借助空气中的微粒,通过镭射光在空气中成像,同时使用雾化设备产生人工喷雾墙,结合平面雾气屏幕,再将投影仪中的图像投射到喷雾墙上,从而形成全息图像。山东锦茂国际有限公司提交的专利申请“一种3D全息投影雾幕系统”,使用其进行舞台表演时,只要打开雾幕装置如PLC控制器、灯光设备、音频设备、投影和雾幕等,再将3D画面投影至雾幕表面,用灯光设备进行背景光线转换,就可完成整个舞台表演。


  此外,相关机构通过研究还发现了另一种全息成像介质——肥皂泡。众所周知,肥皂泡的表面是一层薄膜,光线透过时可呈现不同的颜色,将肥皂泡变成投影屏幕,并通过最新研发的一种超声波,可改变投影图像的纹理,使其表面看起来平滑亦或粗糙。当几个气泡屏幕相互融合时,观众便可以获得3D视觉效果,甚至可以实现全息影像投影技术。未来,依托该技术有望实现在肥皂泡上看电影。


  应用广泛


  随着全息投影技术的飞速发展,其已与多个学科交叉融合,从而形成不同领域的技术,并广泛应用于防伪标识、文化教育、舞台效果和文艺创作等方面。


  据了解,全息投影技术可以用于产品的包装、出版物的封面,也可用于信用卡、驾照,甚至还可用来当做防伪标识。如河南省卫群科技发展有限公司提交的专利申请“多层动态可追溯二维码不干胶防伪标识及系统”,通过设立防伪标识采集装置进行数据采集,并将采集后的数据输入控制系统内部,转化为图片存储后,再与二维码相关联。由于随机验证码、全息成像层、金属反射层均具有随机特性,因此可达到每一枚标识均具有个性化的特点,既可实现可追溯的功能,又可达到个性化的目的。


  在文化教育方面,全息投影技术可以突破有限的空间,用动态的、具有时间性和故事性的虚拟影像将历史文化展示出来,并使观众参与体验,寓教于乐。西安天动数字科技有限公司提交的专利申请“一种动态电子书阅读系统”,借助全息技术,将书中的插画进行视频播放,既形式多样,又富有趣味;天津工业大学提交的专利申请“一种基于全息投影技术的教室模型及应用”,通过电机及槽轮机带动影像源转台的旋转,给学生呈现出一种无观看死角的全方位展示效果,从而增强课堂教学的互动性和趣味性,使教学内容更形象直观。


  如今全息投影技术在舞台效果、文艺创作上的应用也越来越多,一个三维的、纯光学的空间,便可传达在传统媒介上不能传达的图像信息。如2011年珠海杨氏网络动画设计有限公司提交的专利申请“3D全息数字舞台系统”,该系统通过在舞台背景前设置多块有层次的全息幕,营造出传统舞台无法实现的梦幻效果。此外,在生活服务、医疗应用、军事领域等方面,全息影像技术的应用也越来越广泛。


  综上所述,全息投影技术作为前沿科技,备受瞩目,但发展的过程中仍需要不断加大相关研究与探索。随着技术的不断成熟,未来全息投影技术会在更多的领域得到应用推广,甚至改变人们的生活方式。(沈晓霞)

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