全像術

第 二 章 文 獻 探 討

第 一 節 全 像 術

一 、 全 像 術 的 起 源

全像術（Holography）一辭乃兩希臘字結合之辭，holo 為全部、graphy 為 紀 錄 之 意[26]，全像術（Holography）又稱為「全息術」或「立體照相 了廣闊的應用面向[13][46][47]，而 Dennis Gabor 亦在 1971 年因為波前重 建術的理論及全像術的發展獲得諾貝爾物理獎。

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(Amplitude)以及相位(Phase)資訊[40][45][47]。全像攝影過程中是以點對面 的關係，即每個物點所發射的光束直接記錄在介質整個平面上，全像片每 一局部都包含了物體整個光的訊息，所以破碎的全像片還能觀察到完整的 三維立體影像[45]。由於全像攝影是紀錄干涉，因此對於光源要求要有很 高的時間相干以及空間相干(即同調性)，光源相干長度越長，波前的相干 區就越大，越能有效的的實現全像攝影，因此以雷射作為其光源，全像攝 影之再生影像帶有原物相位訊號，使其看起來非常具有立體感，而且不同 視角看到物件不同面向，使觀者感覺物件就在眼前，目前全像術的應用範 圍已擴展至光資訊處理以及防偽辨識等領域[45][48]。

圖2-1-1：全像攝影之紀錄示意圖

圖2-1-2：全像攝影之重建示意圖

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全 像 片 的 紀 錄(recording)過 程 是 藉 由 參 考 光 將 物 光 編 碼 (encode)儲 存 於感光底片上，此底片經顯影、定影、沖洗後成為載有干涉條紋的全像片，

至 於 重 建(reconstruction)的過程，則是利用原參考光將全像片上編碼的物 件再行解碼(decode)加以呈現，成為帶有物體訊息的光波[52]。全像片的種 類依拍攝方式不同概分為「穿透式全像片」以及「反射式全像片」等兩大 類[47]：

(一 ) 穿 透 式 全 像 片

拍攝此種全像片時是將雷射光分為兩部份，一部分是直接照射在感光 底片上，是為「參考光」(reference beam)；另一部份則先直接照射在物體 上，再經由反射照射在感光底片上，是為「物光」(object beam)。穿透式 全像片的物光與參考光自感光底片上的同一側照射至底片，底片紀錄自物 件反射的光波振幅與相位訊息和參考光所形成的干涉條紋，成為載有物件 振幅與相位訊息的全像片，用原參考光照射全像片經繞射後重建出的物件 影像，觀察者必須在參考光穿透全像片之另一側觀察重建的虛像，稱之為

「穿透式全像片」[2][42][48]，其拍攝與重建示意如圖 2-1-3 與圖 2-1-4。

圖2-1-3：穿透式全像片之拍攝示意圖

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圖2-1-4：穿透式全像片之重建示意圖

(二 ) 反 射 式 全 像 片

拍攝反射式全像片之物光與參考光，需自不同的兩側照射感光底片，

不同於「穿透式全像片」照射至底片的同一邊，底片紀錄自物件散射光波 的振幅與相位訊息和參考光形成的干涉條紋，感光底片成為載有物件振幅 與相位訊息的全像片。以參考光重建時，觀察者必須在參考光入射於全像 片的同一側觀察重建之虛像，稱之為「反射式全像片」[2][42][48]，其拍 攝與重建示意如圖 2-1-5 與圖 2-1-6。

圖2-1-5：反射式全像片拍攝示意圖

感 光 底 片 (現 已 是 全 像 片 )

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圖2-1-6：反射式全像片重建示意圖

穿透式及反射式兩種拍攝架構間，最大的差別在於所形成的干涉條紋 形式：穿透式全像所得到的干涉條紋會分佈於底片的表層，而反射式全像 拍攝架構所形成的干涉條紋則會分布於底片的厚度方向，因此使用反射式 架構，物光和參考光可以用較大角度進行拍攝。理論上以反射式拍攝出來 的全像片會有較高的繞射效率[37]，圖 2-1-7 與圖 2-1-8 為不同拍攝架構其 光柵形式示意。

圖2-1-7：穿透式全像片拍攝之光柵示意圖 [37]

感 光 底 片 (現 已 是 全 像 片 )

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圖2-1-8：反射式全像片拍攝之光柵示意圖 [37]

隨著全像科技蓬勃發展，目前已衍生及發展出許多種技術，並可分為

「同軸全像術（In-line Holography）」、「反射式全像術（Volume-Reflection holography）」、「離軸全像術（Off-axis holography）」、「彩虹全像術

（Rainbow holography）」和「壓印式全像片（Hologram embossing）」。

其中壓印式全像片為現今數位點矩陣全像片製作的方式[41][42][43][44]。

目前全像科技大量使用於圖像防偽與防彩色複印機複印的應用，而全 像科技能夠在二維平面上表現三維的立體效果，長久以來更是立體影像藝 術創作的重要媒材。。