1947年,電子顯微鏡陷入困境:電子透鏡的球面像差使解析度上限約在5 Å,而Gabor計算出,若要提升一位小數的解析度,就必須把物鏡校正到四位小數——「一項實際上毫無希望的任務」。他在Rugby的British Thomson-Houston研究實驗室工作,選擇從資訊問題下手,而非玻璃問題。

他1948年發表於《Nature》的論文〈A New Microscopic Principle〉提出把影像拍兩次:先記錄物件波與相干背景波形成的干涉圖樣,同時捕捉相位與強度;再讓光穿過該記錄,以光學方式重建波前,成像步驟中不經過任何透鏡。

問題在於,1948年並不存在足夠相干的來源,因此全像術一直只是實驗室裡的奇趣,直到1960年雷射問世——隨後它迅速擴展到顯微術、資料儲存、干涉量測,以及鈔票上的防偽箔片。

跳過透鏡:記錄波,重建影像

它繞過了限制性的元件本身,而非去改良它,從而攻克了一項四次方根的物理極限。

相位——每個偵測器都丟棄的資訊——成了值得記錄的東西。

記錄與重建在時間上解耦,因此後來的發明(雷射)升級了早已設計好的系統。

同樣的「現在儲存、之後重建」邏輯,正是現代計算成像的基礎。

當某個元件觸及硬性的物理極限時,停止改良它,轉而捕捉它所丟棄的資訊——重建可以延後到更晚、更好的階段。

Gabor因這項發明獲得1971年諾貝爾物理學獎,當時雷射已使全像術變得實用。全像技術擴展到非破壞性檢測、顯示器、防偽箔片與資料儲存,而波前記錄的原理也在無透鏡顯微術與計算攝影中重現。

追溯依據

參考來源

  1. A New Microscopic Principle Nature · doi.org ·
  2. Dennis Gabor – Nobel Lecture: Holography, 1948-1971 Nobel Prize · nobelprize.org ·