总有人抱有幻想，认为未来人类可以完全抛弃电视、电脑、手机等带屏幕的显示产品。就像在各种科幻、谍战电影里一样，一挥手，巨大的显示屏上多页的图表或照片就直接出现在眼前。不用触摸屏幕，一挥手，屏幕上的内容自然切换，甚至不同时空的人也能面对面对话。所有这些统称为全息成像技术。
根据维基百科给出的定义，真正的全息成像技术是指通过相干光干涉的原理来记录和观看图像。当适当地呈现时，可以精确地再现记录对象的三维外观。它是一种摄影技术，将被摄物体反射(或透射)光波中的所有信息(振幅和相位)记录下来，被物体反射或透射的光可以通过记录胶片完整地再现出来，就像物体就在那里一样。通过从不同的方向和角度观察照片，我们可以看到被摄对象的不同角度，因此记录的图像可以使人产生立体视觉。
全息成像技术的发展历史
1947年，英国人丹尼斯加博尔在研究电子显微镜时提出了一个全新的成像概念——全息术，并获得了诺贝尔奖。全息成像利用光的干涉原理，将物体发出的特定光波以条纹的形式记录下来，并在特殊条件下再现，形成逼真的三维图像，记录了物体的振幅、相位、亮度、形状分布等信息，因此被称为全息术，也就是说它包含了所有的信息。但在当时的条件下，全息图像的成像质量很差，只能用汞灯记录全息信息。但由于水银灯性能不佳，无法分离同轴全息衍射波，因此大量科学家花了十年时间在这项技术上没有取得大的进展。
1962年，美国人Les和Apatinix在基本全息术的基础上，将通信行业的“侧视雷达”理论应用于全息术，发明了离轴全息术技术，使全息术进入了一个新的发展阶段。该技术利用离轴光记录全息图像，再利用离轴再现光获得三个空间分离的衍射分量，可以清晰地观察到所需图像，有效克服全息成像质量差的问题。
1969年，本顿发明了彩虹全息术，可以在白炽灯下观察到明亮的三维成像。它的基本特征是在适当的位置加入一定宽度的狭缝，限制再现光波，以减少图像的色模糊。根据人眼水平排列的特点，牺牲垂直物体信息，保留水平物体信息，降低对光源的要求。彩虹全息术的发明使全息术进入了第三个发展阶段。传统全息技术使用卤化银等材料制作感光胶片来完成全息图像信息。
20世纪60年代末，古德曼和劳伦斯提出了新的全息概念————数字全息技术，开创了精确全息技术时代。
20世纪90年代，随着高分辨率CCD的出现，人们开始用CCD等光敏电子元件代替传统的感光胶片或新型感光介质记录全息图，并通过计算机模拟的光学衍射将图像数字化呈现，使全息图的记录和复制真正实现了数字化。数字全息技术的成像原理是：首先用CCD等器件接收参考光和物光的干涉条纹场，通过图像采集卡传输到计算机，记录数字全息图；然后，利用菲涅耳衍射原理，在计算机中模拟光学衍射过程，实现全息图的数字再现。最后，利用数字图像的基本原理重构的全息图经过进一步处理，去除数字干扰，得到清晰的全息图像。
数字全息技术是计算机技术、全息技术和电子成像技术相结合的产物。它通过电子元件记录全息图，省略了图像的后期化学处理，节省了大量时间，实现了图像的实时处理。同时可以用计算机对数字图像进行定量分析，通过计算得到图像的强度和相位分布，模拟多张全息图的叠加。
必须承认，真正的全息成像目前还没有真正进入应用阶段。其实目前我们能看到的全息3D的应用，大部分都是使用了一种变相的全息技术——，也就是全息投影。
真正的全息图像可以从空中显示在地平线上，不需要穿过任何介质，可以随意改变视角，让体验者从三维画面中自由穿梭。但是，目前世界上还没有一种技术是直接通过空气呈现，而不是通过其他媒介呈现的。目前我们看到的舞台表演中使用的全息技术大多是“胡椒错觉”或全息投影技术。
三维全息投影的技术原理
干涉原理
在投影之前，需要记录投射的“影子”，这是全息投影技术的第一步，即利用干涉原理记录光波信息，完成拍摄过程。在拍摄过程中，一部分激光照射物体形成漫射物光束，另一部分激光照射全息底片作为参考光束并与物光束叠加产生干涉。干涉是将物光波上各点的相位和振幅转换成空间变化的强度，利用干涉条纹之间的对比度和间隔来记录所有信息。记录干涉条纹的底片经显影和定影后成为全息图。
衍射原理
完成拍摄过程形成全息图后，第二步是基于全息图再现物体的光波信息，完成成像过程。在成像过程中，用相干激光照射全息图，形成两幅图像，即原像和共轭像，再现像具有很强的立体感和视觉效果。由于全息图的每一部分都记录了物体上每一点的光信息，全息图的每一部分都可以再现原物体的整个图像，经过多次曝光，可以在同一张底片上记录多个不同的图像，并分别显示，互不干涉。
全息投影技术的分类
全息投影技术主要可以分为三种：激光束投影3D影像技术、空中投影与交互技术、360度全息显示屏技术。
1、激光三维成像技术
日本科技公司发明了一种激光束来投射实体的3D图像。这项技术利用氮气和氧气在空气中分散，混合气体变成热浆，在空气中形成短暂的3D图像。这种方法主要是通过空中连续小规模爆破来实现的。
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2、空气投影和互动技术
它是由美国马萨诸塞州29岁的科学技术研究生查德达因发明的。它是显示技术的里程碑，它可以在气流形成的墙壁上投射互动图像。这项技术来自幻影原理。在水汽上投射图像，由于分子振动不均匀，可以形成层次感和立体感很强的图像。
3、360度全息显示屏
南加州大学创新技术研究所的研究人员最近宣布，他们已经成功开发了这种技术。这种技术是在高速旋转的镜面上投射一个影像，实现三维影像，但会有些危险。
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全息成像技术的优势
全息图用于复制非常逼真的物体三维图像。这一领域具有很高的商业价值，尤其是白光再现全息术，它是走出实验室最实用的全息术。
全息摄影和普通摄影的主要区别是：
与普通摄影相比，全息成像具有以下优点：重建的三维图像有利于保存珍贵的艺术品进行收藏。拍摄时，每一点都记录在全息图的任意一点上，照片损坏也没关系。
全息照片立体感强，图像生动，借助激光可以在各种展览中展示，会得到非常好的效果。
对比全息投影和3D技术可以发现，全息投影记录了物体的所有图像信息来重塑整个物体，使人360度无死角观看，产生一种立体效果；3D技术记录下物体的部分图像信息，然后模拟“双目效应”创造出立体效果。
比如全息投影，就像一台重建机。在记录下一个物体的所有图像信息后，它创造出一个完全相同的个体。3D技术就像一台复印机，把物体一面的图像信息记录下来，进行新的复制。所以全息投影技术的技术含量要远远高于3D立体投影技术。
全息投影不仅技术含量更先进，投影质量也更优越。我们知道，3D无论立体感有多强，总是需要一个巨大的屏幕作为背投，给观众一种不真实感，也就是总感觉像是二维平面上的特技处理。
其次，3D只记录了物体的图像信息，所以画面不完整，只有120左右的视角。比如画面中有一个人物面对观众。如果观众想看到角色的背面，他是不可能走到屏幕后面看到角色的背面的，因为那里的影像信息不是3D记录的，是丢失的。而全息投影则完全不需要屏幕，因为整个画面都是在空中投影的，这里不会有3D的不真实感。
另外，全息投影记录了物体的所有图像信息，它的视角是360无死角，也就是说我们不能在3D中走到屏幕后面看到人的背影，但是在全息投影中，我们可以看到人的侧面、顶部和底部的所有图像，就像一个真人站在那里和我们一起观察一样，因为全息投影记录了物体的所有图像信息，而且是不丢失的。
三维全息投影技术的应用
一、实现真正的裸眼3D电影。
众所周知，到目前为止，在电影放映技术中，我们都是佩戴偏振眼镜来实现3D技术的。但我们都知道这不是真正的3D，因为它的最终成像是在二维的银屏上。如果将全息技术应用到电影技术中，真正的3D电影将在没有银屏的三维空间中上演，彻底去掉偏光眼镜，实现裸眼3D技术。在2010年日本《初音未来》演唱会上，他是一个被全息技术虚拟化的动漫歌手。随着全息技术的成熟，全息3D进入影院指日可待。
二、适用于通信设备。
虚拟键盘
随着科学技术的进步，微电子和集成电路的发展。各种电子设备逐渐从大型设备向高度集成的迷你型转变。从台式电脑到笔记本，再到现在以苹果为首的Ipad。电子产品已经发展成为一个高度集成的领域。但我们在享受高度集成带来的便利的同时，也颠覆了我们对PC的传统定义。比如键盘改成触屏式等等。使用全息技术可以创建虚拟键盘，使用激光传感技术可以让我们在虚拟键盘上进行操作。
全息文章
随着3G时代的到来，文章聊天不再是电脑专利。我们可以通过手机实现文章聊天。在全息技术中，我们会在我们面前形成一个想要聊天的人的立体画面。这将是继计算机通信时代之后的又一个伟大的里程碑。
三、在医学上的应用
全息显微术
全息显微术是全息术和显微术的结合。与普通显微镜相比，它可以保存整个标本。没有必要准备标本的切片。特别是对于一些活体标本，可以用大功率连续光或脉冲激光照射全息图，可以长期保存。重建的图像是立体的，可以显示样品的细节。全息显微镜主要有两种：一种是全息技术与显微镜的结合，称为“全息显微镜”，解决了显微镜中分辨能力和景深的矛盾，避免了像差的影响，达到了较小的衍射极限，可以获得更大的视场；一种是利用全息图本身的特性进行放大，称为“全息放大”。如果拍摄时使用不同的波长，衍射角就不一样，也就是说全息图做了相应的调整，图像可以放大。全息显微术广泛应用于医学、生物学和科学研究。
医疗设备
全息术以其独特的优势，解决了许多其他技术难以解决的问题，为疾病的诊断和治疗做出了贡献。激光全息技术已成功应用于眼科疾病的诊断和治疗，一张全息图提供的信息相当于480张普通眼底照片提供的信息。在眼科疾病的诊断过程中，激光全息成像技术可以提供整个眼睛的三维图像，用显微镜可以对整个眼睛图像的不同位置(如角膜、前房、晶状体、玻璃体、视网膜)进行逐层观察和研究。激光全息成像技术也可用于提供眼睛各部分的独立三维图像，以进行深入检查。在临床检查中，通过全息诊断法可以检测出直径为1mm的乳腺癌，有利于癌症的早期诊断和治疗。
全息信息存储
根据全息原理，光学全息存储以全息方式存储信息。利用两者之间的耦合和解耦，实现信息的存储和信息之间的比较识别。甚至联想的功能都是合二为一的，就是信息存储和信息处理可以合二为一。全息信息存储是20世纪60年代随着激光信息的发展而出现的一种全新的存储方式。它的特点是大容量、高密度、高衍射率、低噪声、高分辨率和高保真度。光学全息存储不仅容量大，而且具有数据传输速率快、寻址时间短的特点。
在军事领域的应用
全息技术可以弥补一般空中和水下监视系统的不足。比如一般的雷达系统只能探测目标的距离、方位和移动速度，而全息监控系统可以提供目标的三维图像。这在国防和军事上具有重要意义，因为及时识别目标是飞机还是导弹，是潜艇还是鱼雷，并采取应对措施是极其重要的。全息术在军事上的应用给通信、导航、固定探测等技术带来了实质性的变化。全息术是光学的一个蓬勃发展的分支，其应用正在向纵深发展，已经渗透到许多领域。它已成为现代科学研究、工业和经济建设中一种有效的测试工具。
