全息成像技术的组成类型
透射全息显示图像清晰生动，景深大(仅受光波相干长度限制)，观看效果相当不错。但为了保证光的相干性，需要激光记录和复制。激光的使用还会带来其独特的散斑效应，即图像表面被复制出微小且随机分布的颗粒状结构。为了克服透射全息显示图像不能用普通白光(非相干光)再现的缺陷，人们开发了反射全息显示图像。物体放在全息片的右侧，相干点光源从左侧照射全息片。将直接照射在全息干版平面上的光作为参考光；透过全息片(未处理的全息片是透明的)的光对准物体，被物体反射回全息片的光就是物光，两束光干涉形成全息显示像。由于记录时物光和参考光从全息干版的两面入射，全息干版上的干涉条纹层大致平行于全息干版的平面。复制时，光源从左侧照射全息板，全息板中的每一个条纹层都像镜子一样反射复制的光，在反射光下观看全息板，可以在原位置看到复制的图像。
在制作反射式全息显示图像时，通常使用比普通透射式全息显示图像更厚的记录介质(感光乳胶层，厚度约为15μm)。由于干涉条纹层基本平行于全息片的平面，在介质层中形成多层干涉条纹层，即反射层，所以全息片的衍射相当于三维光栅的衍射，必须满足布拉格衍射条件，即只有某些特定波长和角度的光才能形成很大的衍射角。由于这种选择性，反射式全息显示图像可以用普通白光扩展光源再现。这是它的一大优点，也消除了激光的散斑效应。近年来，这种全息显示图像被广泛应用于小装饰品的立体展示，并已商品化，在市场上被称为“激光宝石”。反射式全息显示图像也可以作为壁挂式显示器，但很难用大屏幕制作反射式全息显示图像。另一个缺点是景深不太大，远离记录介质平面的图像有点模糊。70年代末，一种新的全息显示图像——彩虹全息图问世。可以用白光再现，图像清晰明亮，特别适合立体三维显示，受到了人们的关注。彩虹全息显示图像是一种用激光记录全息显示图像，用白光再现单色图像的全息显示技术。它的基本特点是在记录系统中的适当位置增加一个狭缝，用来限制再现光波以减少图像的色模糊，从而实现用白光再现单色图像。有人系统地分析了彩虹全息显示图像的成像过程。基本记录方法以一步法为例。物体通过透镜在全息片附近成像，光路中设置狭缝限制成像光的孔径。用白点光源以* * *轭的形式照射全息干版，会同时再现物体和缝隙的实像。由于全息显示图像的基本功能相当于光栅，在白光照射下具有色散效应，所以不同颜色的狭缝图像分布在不同的方向。人眼从狭缝像左侧看全息干版时，可以透过不同颜色的狭缝像看到这种颜色的物像。当人眼上下移动时，物体的颜色会像彩虹一样发生变化，这也是这种全息显示图像名称的由来。
彩虹全息显示图像技术的出现为全息显示注入了新的活力，经过众多研究者的不断改进和发展，已经在多个领域得到应用。如果在录制时将单缝改为多缝，则从同一角度观看的再现图像可以具有与实物相同的颜色，或者可以对黑白图像进行伪彩色编码。因为人对颜色的分辨能力远远超过灰度，这种假彩色化的方法可以大大提高对图像的解读能力。近年来，一种新型的双孔径彩虹全息显示像和大角度环形孔径彩虹全息显示像被提出和实现。前者可以大大提高普通白光扩展光源下的再现分辨率，并且可以在不戴眼镜的情况下从集成的观看平面图像合成三维图像。后者是将单缝的孔径改为大直径的环形孔径，从而可以实现360度全景再现像，即在白光照射下，旋转全息片一次，即可看到物体各面的再现像。合成全息显示图像是指用全息方法将普通物体的一系列二维底片记录在全息胶片(或干版)上，再现时实现原物体的准立体三维显示的技术。再现物体的360度全景图像的另一种有效方法是合成全息显示图像。可制成圆柱型或平面型。这里以旋转物体为例，说明合成全息显示图像的制作技术。显然，如果把物体变成实际场景，就可以做出立体电视；如果把旋转的物体变成一系列不断变化的二维画面，就可以做成活动动画。
这种合成全息显示图像实际上是彩虹全息显示图像和合成技术的有机结合。用这种方法在平面全息板上再现全景或三维运动图像是很有吸引力的。它的缺陷是记录过程比较复杂，但是随着计算机技术的发展和普及，这个缺陷已经不是什么大问题了。近年来，开发了一种计算机控制的合成全息显示图像自动记录系统，并从中成功地制作出了图像质量良好的360度全景合成全息显示图像。
在合成全息显示技术中，有一种角度复用合成全息显示技术，可以显示被摄物体的动态过程。是胶片拍摄和全息拍摄的完美结合。它用胶片相机记录第一步，然后用“全自动合成全息拍摄系统”将记录的二维胶片在激光照射下制作成全息显示图像。它是一种高水平的全息显示技术，实现了被记录物体动态过程的白光记录和白光再现。纵向复用全息显示图像因采用不同的角度合成而被称为角度复用全息显示图像。它是集电影特技摄影、激光全息、光机电一体化、微机控制、纳米感光材料等高新技术于一体的最新技术。还有另一种全息显示图像，它是由在物体不同深度拍摄的一系列底片组成的。例如，X射线断层扫描(CT)或超声波断层扫描可用于医学，以获得一系列垂直于人体轴线的平面图像。利用全息显示技术，按原顺序和间隔制成合成全息显示图像，再现时可看到一系列纵向平行排列的透明平面图像。当这些图像的垂直间距小到一定程度时，观看者会看起来像是原作的透明三维图像。纵向复用合成的全息图像也可以用计算机技术制作。
角度复用全息显示技术具有潜在的发展前景。可以整合影视技术多年积累的计算机图像信息处理、光学图像信息处理、纳米感光化学信息处理、视觉心理、生理深度感等经验，对采集的图像信息进行处理，从而获得高质量的三维图像。观看角度复用全息显示器显示的立体图像时，不需要佩戴眼镜等附加设备。用活动图像记录和显示三维图像是目前最好的方法。随着液晶显示技术和纳米级实时记录介质材料的研发，角度多通道合成全息显示技术将发展成为可持续发展的新一代科研项目和值得巨额投资的研究课题。上述全息显示图像的同一个缺陷是复制繁琐，通常使用激光源和光学设备，每一份都需要曝光、显影和定影。为了解决这个问题，在20世纪80年代，一种模压全息显示图像被开发出来，它可以像印刷书籍一样被快速大量复制。制造过程可分为以下三个步骤:
记录原始全息显示图像，这种全息显示图像的记录过程与彩虹全息显示图像相似，但属于浮雕型，即光强分布对应的干涉条纹已经转化为凹凸沟槽分布；
制作金属模具，即通过电镀、浇铸等工艺将原始全息显示图像转化为金属模板；
压印复制通常通过用金属模板热压在透明塑料片上进行，以获得复制的全息显示图像。这种模压全息显示图像可以做成透射型，也可以在其表面镀上高反射率金属膜使其具有反射性。成型复制技术涉及光刻胶母版制作、电铸和全息成型技术，是全息显示技术中难度最大的技术，属于高水平全息显示技术。
模压全息显示图像最大的优点是可以大批量生产。一个高质量的模板可以连续压印一百万次以上，因此全息显示图像的成本大大降低。这种全息显示图像的制作现已成为一个大规模产业，其产品广泛应用于防伪商标、各种识别卡和艺术展示。常见的防伪标志是一种反射模压彩虹全息显示图像，从不同角度观看，其颜色会发生变化。计划将合成全息显示技术与模压技术有机结合，制作出可360度模压或动画的全息显示图像。最后，简要介绍了近年来发展迅速的计算全息图。由于全息显示图像属于干涉图样，如果这种图样可以直接由计算机生成，就不必使用光学设备进行实地记录。这种方法不仅可以完全节省光源和要求相当精确的光路设置，而且可以模拟各种实际不存在的物体，具有明显的简单性和灵活性。
计算机全息显示图像已广泛应用于图像处理和干涉测量领域。也可应用于立体三维图像显示，但成像质量仍需进一步提高。值得指出的是，将光学和电子学技术有机结合起来，充分发挥各自的优势，将是实现立体三维显示的有效途径。