此實驗目的為驗證此光學架構有裸眼立體系統特性，即可讓多張 帄面影像在空間中有不同的觀賞空間，並可以在特定觀賞距離運用視 差原理合成物體的立體感。接著驗證其成像特性與預期的是否相同。
在設計完上述架構並取得帄面影像後，實驗時的流程分主全像片 記錄與轉換全像片記錄。
主全像片記錄流程如下：
(a)決定要記錄的帄面影像，以及每一張帄面影像要在主全像片上記錄 的位置與所使用的狹縫寬度。
(b)每一張帄面影像記錄前，都需先調整參考光與帄面影像到達記錄底 片的光強度，讓兩者強度相同，並計算該帄面影像之曝光時間。
(c)調整好帄面影像之記錄位置，靜置系統 100 秒後，讓底片以所計算 之曝光時間曝照。以圖 75 架構依序完成每一張帄面影像之記錄。
(d)依照沖洗流程沖洗並將之晾乾。
(e)重建影像，觀察並記錄。
轉換全像片記錄流程如下：
(f)將主全像片放在圖 76 架構，測量主全像片重建影像在成像面之強 度，調整參考光強度與之相同，計算曝光時間。
(g) 依照沖洗流程沖洗必將之晾乾。
(h)重建影像，觀察並記錄。
4.2-1 實驗一：裸眼立體系統特性驗證
驗證裸眼立體系統特性的方法，為做一由兩張帄面影像合成的複 合式全像，觀察兩影像光場在空間中的分佈情形。首先從表 13 取拍攝 位置相距 6cm 的兩張帄面影像，在此選 5 與 17 號，分別給左眼與右眼 觀看。接著要決定主全像片上的曝光位置，根據兩帄面影像的拍攝相 對位置，讓兩狹縫中心相差 6cm， w 定 5cm，讓兩狹縫間隔 1cm，如此 一來，兩光場有間隔，光場的分布比較容易觀察。此次實驗的曝光條 件如表 16。沖洗晾乾後，兩帄面影像在主全像片上之記錄情形如圖 78 所示，光點間距約 5.3cm，是由於在物帄面影像有離軸所致，不影 響立體結果的觀察。
表 16. 雙視窗之主全像片曝光記錄
物體光能量 (uW/cm^2) 參考光能量 (uW/cm^2) 曝光時間(s)
帄面影像 5 1.697 1.69 23.623
帄面影像 17 1.66 1.632 24.301
圖 78. 雙視窗之主全像片帄面影像曝光位置與沖洗結果 將此全像片放回主全像片的記錄架構，以參考光或共軛參考光重 建之，並在全像片前不同距離處放置觀察屏幕，分別觀察其光場，觀 察架構如圖 79，結果如表 17。
圖 79. 觀察架構
觀察屏幕 (可移動)
相機
H1 重建光源
17 5 右
左
5(40,-3,0) 17(40, 3,0)
5
5 6
1
12.7 5.3
單位：公分
表 17. 觀察裸眼立體特性，在不同距離觀察主全像片之光場
-10cm 10cm
20cm 30cm
35cm 40cm
觀察結果中標記 10cm、20cm、30cm、35cm 與 40cm 的影像是以原 參考光重建，標示-10cm 的影像是將底片水帄翻轉，同等以共軛參考光 重建並觀察其另一面距離 10cm 處之光場，此時帄面影像 5 與 17 的左 右會對調。在-10cm 處，會看到清楚的透鏡孔鏡。觀察 10cm 到 40cm 的 光場，可以觀察到兩個帄面影像同時經由透鏡逐漸成像的過程：在 10cm 處有兩個佔據不同空間的光點，當觀察屏幕逐漸往帄面影像成像 處(後方 40cm)移動，兩光點會漸漸靠近、變成方形，最後在主全像片 後方 40cm 處兩張圖形成清晰成像，且圖中零景深的原點標記會重疊。
此時如果輪流在主全像片後 10cm 處遮蔽右方或左方光點，即只讓 左方或右方光點的能量通過，會看見成像如表 18，左影像與右影像分 別為帄面影像 17 與 5。由此可證實，在形成清晰成像前的兩個光點分
別為帄面影像 17 與 5 的光場，此架構具有裸眼立體系統的特性，即它 有能力將在同一空間位置之不同帄面影像的光場，傳播到空間中不同 位置。同時可發現，單一帄面影像之光場在空間中不會呈現週期性分 布，因此不會有錯覺視域效應的產生。
表 18. 裸眼立體系統效果驗證
讓左邊光點通過 讓右邊光點通過
如果將相機置於表 17 中標示-10cm 的左右光點中，分別可以看到 的影像如表 19。
表 19. 主全像片中的兩個影像
相機至於左光點中 相機至於右光點中
此時如果觀賞者面向全像片，即讓右眼在左方光點，左眼在右方 光點中，可以感覺視差合成的立體感，但是由於和拍攝時的相機位置 不同，所認知的景深和設計有些許差距。且此時觀賞者必頇和全像底 片十分接近(10cm)，觀賞不方便且不夠舒適，因此利用翻拍成轉換全 像片，達到增加觀賞舒適感與重建正確立體感的目的。
根據實驗設計，主全像片的清楚成像面(40cm)處是接下來轉換全像 片材料要放置的位置，依照圖 76 的拍攝架構拍攝。此次記錄之曝光條 件以表 20 記錄之。
表 20. 雙視窗之轉換全像片曝光記錄
參考光能量 (uW/cm^2) 重建影像能量 (uW/cm^2) 曝光時間(s)
0.725 0.7 45.14
沖洗晾乾後之全像片如圖 80：
圖 80. 雙視窗之轉換全像片沖洗結果
在此將之放在圖 77 的展示系統中重建，並在其前方不同距離處放 置觀察帄面，觀察其光場分布情形，觀察架構如圖 81，結果如表 21。
圖 81. 觀察架構
表 21. 雙視窗之轉換全像片觀察結果
屏幕位置 光場分布記錄
30cm
40cm
50cm
75cm
35 h2
觀察帄幕 (可移動)
相機 ρ2=45°
重建光 源
單位：公分
由實驗證實為兩帄面影像各自光場的兩光點，它們由轉換全像片 出發時在空間中位置重疊，而在距離轉換全像片 30cm 處兩光場在空間 中的路徑開始分開，在 75cm 處再次有重疊。表示相鄰狹縫間隔 1cm 時，
帄面影像光場分開傳播的距離約 45cm，表示在翻拍前，不用緊鄰主全 像片也有機會讓兩眼看到不同影像，但是由表 20 也可發現，距離越遠，
光點越大能量越分散，之間的距離也越大，超出人類的雙眼間距，且 因觀賞距離不正確會複合錯誤的立體感，因此還是需要翻拍。
在此重建情形下，將相機置於轉換全像片前 30cm~75cm 的左邊或 右邊光點中，分別會看到的影像如表 22，由於轉換全相片記錄時只有 方塊部分有參考光，其背景沒有被記錄下來。
表 22. 轉換全像片中的兩帄面影像
相機置於左邊光點中 相機置於右邊光點中
此時如果觀賞者面向全像片，即讓右眼在右方光點，左眼在左方 光點中，可以觀察到此實驗所設計的立體感。由表 21 可發現，隨著觀 察帄面移動，左右帄面影像光場之間的距離隨之改變，觀察者可依個 人的雙眼間距稍稍調整觀看的距離，立方體會有些微的形變但不易察 覺。觀看時在距離全像底片約 40cm 處找到如表 20 的兩光點，先閉上 右眼，讓左眼找到可以看見清楚完整影像的位置，接著換閉起左眼、
張開右眼，如果此時右眼所見影像左方模糊請稍稍移近全像底片，如 果是右方模糊請稍稍遠離全像底片，直到找到兩眼皆看到清楚帄面影 像的距離，同時張開雙眼即可感覺立體感。
4.2-2 實驗二：成像特性驗證
除了已證實沒有錯覺視域效應，還要驗證光場傳播距離與其分布 寬度的關係，以及疊影效應與水帄位移的關係。在此以一含 10 個帄面 影像、觀景窗連續的複合全像片來驗證。此實驗中選擇了模擬帄面影 像編號為偶數的 10 張影像， w 為 1cm，曝光條件以表 23 記錄。沖洗 晾乾後在主全像片上之記錄情形如圖 82，記錄位置寬皆為 1cm、彼此 緊密排列，共有 10 個，兩側的重建效率較差，有效觀景窗只有 8 個，
猜測原因是狹縫沒有固定好，因微擾導致干涉條紋品質不佳。
表 23. 10 觀景窗之主全像片曝光條件記錄
物體光能量(uW/cm^2) 參考光能量(uW/cm^2) 曝光時間(s)
帄面影像 2 1.594 1.591 25.118
帄面影像 4 1.485 1.498 26.817
帄面影像 6 1.669 1.690 23.817
帄面影像 8 1.556 1.574 25.563
帄面影像 10 1.626 1.632 24.555
帄面影像 12 1.485 1.488 26.909
帄面影像 14 1.520 1.555 26.016
帄面影像 16 1.414 1.402 28.410
帄面影像 18 1.450 1.440 27.682
帄面影像 20 1.344 1.315 30.086
圖 82. 10 觀景窗之主全像片帄面影像曝光位置與沖洗結果
單位：公分
將圖 82 的主全像片以圖 76 的架構翻拍成轉換全像片，其曝光條 件以表 24 記錄，沖洗結果如圖 83。由於攝影時各影像的觀景窗很接 近，在白光下稍稍轉動全像片，很容易一次拍攝到兩個帄面影像。
表 24. 10 觀景窗之轉換全像片曝光條件記錄
參考光能量 (uW/cm^2) 重建影像能量 (uW/cm^2) 曝光時間(s)
1.2519 1.33 30.985
圖 83. 10 觀景窗轉換全像片沖洗結果
根據 3.2 結實驗架構設計，轉換全像片所重建之各帄面影像的光 場形狀應如圖 65，然而在此實驗中，由於翻拍轉換全像片時只有記錄 帄面影像包含物體的局部面積，其面積小於主全像片上狹縫佔據的總 面積，因此光場圖應為圖 84，即光場面積隨著與轉換全像片的距離增 加逐漸變大。
圖 84. 實驗架構拍攝預測
H2
狹縫實像 所合成立
體物體
x
以圖 81 架構觀察與轉換全像片不同距離處之光場面積，結果如 表 25，和預測有相同的趨勢，且在距離 40cm 處光場寬為 8cm。
表 25. 10 觀景窗轉換全像片，在不同距離觀察轉換全像片之光場面積
30cm
40cm
50cm
接著拿掉觀察屏幕，以相機在光場中對著轉換全像片拍攝。首先 在距離轉換全像片 40cm 處找到一清楚影像，以此標視為水帄移動原點，
接著一次水帄移動 0.5cm 拍攝，共拍攝 5 張影像，觀察架構如圖 85，
其結果如表 26。觀察零景深標示點，會發現當移動 0.5cm 時，此點會 錯開，但是當移動為 1cm 的整數倍時，則不會錯開。觀察圖形，會發 現由於兩張圖視差角度很小，即使有疊影效應也很難察覺。在此由於 為水帄方向的複合，標示點錯開應只有水帄方向，有垂直方向錯開是 在記錄時，各帄面影像高度沒有對其所致。
圖 85. 10 觀景窗轉換全像片疊影效應觀察架構
ρ2=45°
35
相機 (可移動)
單位：公分
表 26. 疊影效應觀察結果
0 0.5 1
1.5 2
4.2-3 實驗三：實物拍攝
實物拍攝第一部分，以表 13 中的左眼圖與右眼圖拍攝複合式全像，w 設 計 6cm，兩狹縫間隔 6cm，以圖 75 架構拍攝主全像片，曝光條件如表 27。
可發現和電腦模擬帄面影像相比影像的透光部分較多，因此曝光時間可以較 短。主全像片兩觀景窗看到的影像如表 28，以能量測量儀測得兩影像中花朵 強度比例約 8:9，表中強度不同為觀察時相機測光不同所致。影像中黃色是
可發現和電腦模擬帄面影像相比影像的透光部分較多，因此曝光時間可以較 短。主全像片兩觀景窗看到的影像如表 28，以能量測量儀測得兩影像中花朵 強度比例約 8:9，表中強度不同為觀察時相機測光不同所致。影像中黃色是