全像術的發展與原理

全像術(Holography)的起源是從 1948 年英國的一位科學家 Dennis Gabor 所 提出的波前重建術(wave front reconstruction ) 而開始的[1]，是一種運用光波記錄 物光相位（Phase）與振幅（Amplitude）的方法，全像術是一項攝取一物體三度 空間影像的新技術，它不僅利用了自物體直接產生的光（如同一般的照像機），

同時也在底片上記錄下另一組光波的相位與振福，這另一組光波常被稱為參考光 束（Reference beam）。兩種光束互相干涉，於是在底片上產生了干涉圖樣，當把 一束雷射光照在干涉底片上時會因相位差而產生許多黑白小點，原物的三度空間 影像便產生了，這底片就好像是一扇窗子，而物像就如同我們從窗內看窗外的景 像一般，具有遠近立體的感覺；因為不用透鏡，所以也不會受到攝影的焦距限制 [2]。Dennis Gabor 有三篇重要的論文，是描述他立體照像術的構想的，分別刊於 1948 年五月的自然雜誌（Nature）；1949 年及 1951 年六月的 Proceedings of the Royal Society，Dennis Gabor 他也因為全像術的發明獲得了 1971 年諾貝爾的物理 獎。因為全像術需要同調性一致的光源以產生最好的效果，所以在1960 年雷射 被發明後，全像術的理論與實務才開始有了迅速的發展。

Denisyuk 在 1962 年提出將物光與參考光分別從感光材料上，不同方向入射 的架構[3]，利用此架構所拍攝之全像片，稱為反射式全像片。因為其利用感光 材料折射率的改變來記錄干涉的資訊，對於重建光波長及入射角度都有較高的選 擇性，因此可利用白光來重建全像影像，也使得整個全像的發展漸趨完整。

全像的基本原理是將物體光與參考光，藉由光的干涉(interference)特性將振 幅及相位資訊以感光性材料記錄下來，而改變參考光的位置又可區分為穿透式全

像片(transmission hologram)和反射式全像片(reflection hologram)兩類，圖 2-1 為 穿透式全像片全像紀錄的示意圖[4]，雷射光射出後，先經分光鏡分為物光及參 考光兩束光。物體光經反射鏡及透鏡後，照射在物體上，在反射至感光材料。參 考光則經反射鏡後，化為平行光束，透過光學偏振器以適當角度照射在感光材料 上。物光與參考光在感光材料上產生干涉，記錄下物體的全部光學資料。然後以 原參考光重建後，便可以顯示出原物在不同角度可以觀察到的立體影像，重建影 像為本來物體光的共軛光(與物體光在同一軸線但方向相反)會在原處匯聚成實 像(如圖 2-3 所示)；由於觀察者是在形成實像的後方來觀察，所看到的像為虛像 (pseudoscopic image)(如圖 2-2 所示)，其遠近感與物體相反的顛倒影像。

圖2-1 穿透式全像片紀錄示意圖[4]

圖2-2 以參考光重建示意圖(虛像)[5]

圖2-3 以物體光的共軛光重建示意圖(實像)[5]

後來隨著全像科技蓬勃發展，大致可分為同軸全像術（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）[6]，

其中壓印式全像片為現今數位點矩陣全像片製作的方式。現今全像術應用的範圍 除了影藏影像資訊、大容量資訊儲存、圖像防偽等領域外，許多國外的藝術家也 將全像的立體表現運用在生活週遭的產品中，也就是在2D 平面上表現 3D 的立 體效果。