Η ολογραφία, από τις ελληνικές λέξεις ΟΛΟΝ και ΓΡΑΦΕΙΝ, είναι μια τεχνική για την καταγραφή των φωτεινών κυμάτων που ανακλώνται από ένα αντικείμενο.
Αποτέλεσμα της καταγραφής αυτής είναι το ολόγραμμα που όταν φωτισθεί με κατάλληλο τρόπο, αναπαράγει ένα ακριβές τρισδιάστατο είδωλο-αντίγραφο του αντικειμένου.

Ο θεατής ενός ολογράμματος, έχοντας τη δυνατότητα παρατήρησης του ολογραφικού ειδώλου από διαφορετικές οπτικές γωνίες, δύσκολα διακρίνει το ολόγραμμα από το πραγματικό αντικείμενο. Η αίσθηση των τριών διαστάσεων επιτείνεται από τις ανακλάσεις του φωτός στην "επιφάνεια" του ολογραφικού ειδώλου, τις έντονες φωτοσκιάσεις, την λεπτομερή απόδοση της επιφανειακής υφής των υλικών αλλά κυρίως από την οριζόντια και κατακόρυφη οπτική παράλλαξη.

Τα ολογράμματα αναπαράγουν τη μέχρι σήμερα "ελλείπουσα" από τα μέσα οπτικής επικοινωνίας τρίτη διάσταση, με βάθος και παράλλαξη, που οι ζωγράφοι προσπάθησαν να αποδώσουν σαν συγκλίνουσες γραμμές με τα τεχνάσματα της προοπτικής, οι σύγχρονες στερεοσκοπικές τεχνολογίες με πολωτικούς φακούς και αντίστοιχες οπτικές διατάξεις αποκωδικοποίησης (γυαλιά) και τα υπολογιστικά προγράμματα εξομοιώνουν με κίνηση και περιστροφή.

Η πιστή τρισδιάστατη αναπαράσταση οφείλεται στο γεγονός ότι το ολόγραμμα καταγράφει και αναπαράγει τίς ακτίνες φωτός που ανακλά ένα αντικείμενο, τις ίδιες φωτεινές ακτίνες που προσπίπτουν στον ανθρώπινο οφθαλμό και το καθιστούν ορατό. Η τεχνική της ολογραφικής καταγραφής είναι τελείως διαφορετική από τη φωτογραφική. Κατά τη φωτογράφηση, ο φακός της φωτογραφικής μηχανής δημιουργεί ένα είδωλο του αντικειμένου πάνω στο φίλμ, μετατρέποντας έτσι τις αρχικές τρείς διαστάσεις σε δύο.

Στην ολογραφία το αντικείμενο φωτίζεται απο κατάλληλη φωτεινή πηγή laser. Το ανακλώμενο από το αντικείμενο φώς του laser προσπίπτει σε ειδική φωτοευαίσθητη πλάκα χωρίς να παρεμβάλλεται φακός. Σε αντίθεση με τη φωτογραφία η φωτοευαίσθητη πλάκα δέχεται ακόμη μιά δέσμη φωτός που προέρχεται από την ίδια πηγη laser, την λεγόμενη ‘δέσμη αναφοράς’.

Τα δύο σύνολα φωτεινών ακτίνων (από το αντικείμενο και τη δέσμη αναφοράς) αλληλεπιδρούν στη περιοχή της πλάκας και το αποτέλεσμα αυτής της αλληλεπίδρασης, ένα σύνολο φωτεινών και σκοτεινών γραμμών, καταγράφεται στην φωτοευπαθή πλάκα, το ολόγραμμα. Η αναπαραγωγή του ειδώλου γίνεται φωτίζοντας το ολόγραμμα με κατάλληλη φωτεινή πηγή. Η δομή, που έχει δημιουργηθεί στο υλικό της φωτοευπαθούς πλάκας από την αλληλεπίδραση της με τις φωτεινές δέσμες κατά το στάδιο της ολογράφισης, επανεκπέμπει το προσπίπτον φώς σε ακτίνες, που είναι πιστά αντίγραφα των αρχικών.

Κατ΄αυτό τον τρόπο ο θεατής βλέπει ένα τρισδιάστατο αντίγραφο-είδωλο, το οποίο όμως εμπεριέχει ολόκληρη την πληροφορία σε υπερ-υψηλή ανάλυση του μήκους κύματος του φωτός laser. Το είδωλο εμφανίζεται πανομοιότυπο με το πρωτότυπο και στην ίδια αρχική απόσταση πίσω από το ολογράφημα !

Οι αρχές της ολογραφίας ανακαλύφθηκαν από τον Ουγγρικης καταγωγής Dennis Gabor το 1948 που τιμήθηκε για την ανακάλυψη αυτή με βραβείο Nobel. Η μέθοδος του Gabor παρέμεινε ανεκμετάλευτη για πολλά χρόνια λόγω έλλειψης κατάλληλης μονοχρωματικής φωτεινής πηγής απαραίτητης για την εγγραφή του ολογραφήματος. Το 1962, μετά την ανακάλυψη των laser, οι Αμερικάνοι E.Leith και J.Upatnieks χρησιμοποιώντας μιά παραλλαγή της μεθόδου του Gabor και με τη χρήση laser κατόρθωσαν να δημιουργήσουν τρισδιάστατα είδωλα πολύπλοκων αντικειμένων. Η μέθοδος των Leith & Upatnieks είχε το σοβαρό μειονέκτημα ότι απαιτoύσε τη χρήση laser για τον φωτισμό του ολογραφήματος για την σωστή αναπαραγωγή του ειδώλου.

Η μεγάλη ώθηση ήρθε από τις εργασίες του Ρώσσου Υ.Ν.Denisyuk, ο οποίος ανακάλυψε την ομώνυμη μέθοδο καταγραφής ολογραμμάτων. Τα ολογράμματα Denisyuk αναπαράγουν τα τρισδιάστατα είδωλα τους όταν φωτίζονται από κοινές πηγές σημειακού φωτισμού ή τον ήλιο!

Η εξέλιξη των υπολογιστικών συστημάτων και η ανάπτυξη της ψηφιακής φωτογραφίας και βίντεο σε υψηλή ανάλυση επιτρέπει πλέον την κατασκευή ψηφιακών συνθετικών ολογραμμάτων που αποτυπώνουν βάθος, λεπτομέρεια και παράλλαξη. Ταυτόχρονα, η ανάπτυξη ειδικών φωτο-ευαίσθητων παγχρωματικών υλικών δίδει την δυνατότητα πολύχρωμων ολογραμμάτων σε πλήρη χρωματική γκάμα του φάσματος της ίριδος αλλά και σε ενδιάμεσες λεπτές αποχρώσεις παστέλ.

Ηδη διαφαίνεται και το επόμενο στάδιο τεχνολογικής προόδου με την εμπορική διάθεση από το 2010 φωτο-ευαίσθητων πλαστικών φωτο-πολυμερών υλικών πού αναμένεται να δώσει σημαντική ώθηση στην μαζική αναπαραγωγή των ολογραμμάτων.