Ultratynd film skaber levende 3D-billeder med stort synsfelt

Forskere har udviklet en ny ultratynd film, der kan skabe detaljerede 3D-billeder, der kan ses under normal belysning uden særlige læseenheder. Billederne ser ud til at svæve oven på filmen og udviser jævn parallakse, hvilket betyder, at de tydeligt kan ses fra alle vinkler. Med yderligere udvikling kan den nye glasfri tilgang bruges som en visuel sikkerhedsfunktion eller inkorporeres i virtuelle eller augmented reality-enheder.

"Vores ultratynde, integrerede reflekterende billedfilm skaber et billede, der kan ses fra en lang række vinkler og ser ud til at have fysisk dybde," sagde leder af forskningsteamet Su Shen fra Soochow University i Kina. "Det kan nemt lamineres til enhver overflade som et mærke eller klistermærke eller integreres i et gennemsigtigt substrat, hvilket gør det velegnet til brug som en sikkerhedsfunktion på pengesedler eller identitetskort."

I Optics Letters , beskriver forskerne deres nye billedfilm. Med en tykkelse på kun 25 mikrometer er filmen omkring dobbelt så tyk som husholdningsplastik. Den bruger en teknologi kendt som lysfeltsbilleddannelse, som fanger retningen og intensiteten af ​​alle lysstråler i en scene for at skabe et 3D-billede.

"At opnå glasfri 3D-billeddannelse med et stort synsfelt, glat parallakse og et bredt, fokuserbart dybdeområde under naturlige betragtningsforhold er en af ​​de mest spændende udfordringer inden for optik," sagde Shen. "Vores tilgang tilbyder en innovativ måde at opnå levende 3D-billeder, der ikke forårsager ubehag eller træthed, er nemme at se med det blotte øje og er æstetisk tiltalende."

Højdensitetsoptagelse

Forskellige tekniske skemaer er blevet undersøgt for at skabe den ideelle 3D-visningsoplevelse, men de har en tendens til at lide af ulemper såsom en begrænset betragtningsvinkel eller lav lyseffektivitet. For at overvinde disse mangler udviklede forskerne en reflekterende lysfeltsbilledfilm og en ny algoritme, der gør det muligt at optage både position og vinkelinformation for lysfeltet med høj tæthed.

Forskerne udviklede også en økonomisk selvudløsende nanoimprinting litografisk tilgang, der kan opnå den præcision, der er nødvendig for høj optisk ydeevne, mens de bruger billige materialer. Filmen er mønstret med en række reflekterende fokuseringselementer på den ene side, der fungerer meget som små kameraer, mens den anden side indeholder et mikromønsterarray, der koder for billedet, der skal vises.

"Den kraftfulde mikrofabrikationstilgang, vi brugte, gjorde det muligt for os at lave en reflekterende fokusering, der var ekstremt kompakt - der kun målte snesevis af mikron," sagde Shen. "Dette lader lysudstrålingen samles tæt, hvilket skaber en realistisk 3D-effekt."

Et realistisk 3D-billede

Forskerne demonstrerede deres nye film ved at bruge den til at skabe et 3D-billede af en kubisk matrice, der kunne ses klart fra næsten ethvert synspunkt. Det resulterende billede måler 8 x 8 millimeter med en billeddybde, der spænder fra 0,1 til 8,0 millimeter under naturlige lysforhold. De har også designet og fremstillet en billedfilm med et flydende logo, der kan bruges som et dekorativt element, for eksempel på bagsiden af ​​en mobiltelefon.

Forskerne siger, at deres algoritme og nanomønsterteknik kunne udvides til andre applikationer ved for eksempel at skabe nanomønstrene på en gennemsigtig skærm i stedet for en film. De arbejder også på at kommercialisere fremstillingsprocessen ved at udvikle en dobbeltsidet nanoimprinting-maskine, der ville gøre det lettere at opnå den præcise justering, der kræves mellem mikromønstrene på hver side af filmen. + Udforsk yderligere

Forskere bruger flade linser til at forlænge synsafstanden til 3D-visning