全息攝影測量

原理及步驟

光波是一種電磁波，它在傳插中帶有振幅和相位的信息。普通照相是用感光材料(如照相底片)作記錄介質，用透鏡成象系統（如照相機）使物體在感光材料上成象。它所記錄的只是來自物體的光波的強度分布圖象，即振幅的信息，而不包括相位的信息。因此普通照相只能攝取二維(平面)圖象。為要同時記錄光波的振幅和相位的信息，可藉助於一束相干的參考光，利用物光和參考光的光程差，以確定兩束光波之間的相位差。因此藉助參考光,便可記錄來自物體的光波的振幅和相位的信息。

照明物體的反射光波承載著物體形態的信息傳播。用記錄介質把攜帶信息的光波波前記錄下來，將可在另一時間和場所，採用適當方法把波前再現出來。它繼續傳播仍可產生可觀察的物體的三維像。光波傳遞信息，構成物體的像的過程被分為：波前記錄和波前再現兩步。它是一種兩步無透鏡成像方法。以離軸全息圖為例說明波前記錄和再現的過程。

波前記錄

所有的記錄介質都只對光強有回響，不能記錄波前攜帶的位相信息。利用干涉原理才能把波前的振幅和位相，即全部信息都儲存在記錄介質中。暗室中高度相干的雷射光束被分成兩部分：一束光照明物體，經物體反射、散射或衍射，作為物光（紅線）投射到照相干板上；另一束光作為參考光（綠線）照明照相干板。兩束光相互干涉。照相干板經曝光、顯影處理就得到全息圖。干涉條紋的襯度和形狀（或位置）信息中分別包含有物光波前振幅和位相的信息。

波前再現

波前記錄的結果是得到一張記有物光振幅和位相信息的全息圖。全息圖上細密的干涉條紋圖樣，如同複雜的衍射光柵，只是光柵條紋的方向和間距可能隨位置變化。用均勻的雷射光束照明全息圖，一部分光直接透過。對於離軸全息圖，有另外兩束衍射光波向不同方向傳播，可看作±1級衍射光。其中一束衍射光波傳播到觀察者眼睛裡，和真實物體發出的光波作用完全相同，實現了波前再現。儘管物體已經移開，仍可看到原始物體的虛像（原始像）。另一束衍射光波可看作原始物光波前的共軛波，傳播形成物體的實像（共軛像），看到的像和原物體凸凹相反。由於再現的光波前攜帶有物波的振幅和位相信息，再現的像顯示出物體的三維特性，具有視差效應。適當選擇記錄時參考光的傾斜角度，可使直接透射光以及產生孿生像的兩束衍射光傳播時分離開，互不干擾。