超薄膜产生逼真的大视场3D图像

重构后的 3D 图像（中）的各种视图都显示了它们对应的微图案，这些微图案都记录在成像膜中。图片来源：Su Shen，中国苏州大学。

       研究人员开发了一种新的超薄膜，这种薄膜无需任何特殊的阅读设备即可在正常照明下产生可视的详细 3D 图像。图像似乎漂浮在薄膜顶部并且呈现出平滑的视差，这意味着他们可以从各个角度清晰地观看图像。随着进一步的发展，这种新的裸眼方法可以用作视觉功能安全或者整合到虚拟或增强现实设备中。

       中国苏州大学的研究团队负责人Su Shen说：“我们的超薄、集成反射成像的薄膜创造了一个可以从各个角度观看并且似乎具有物理深度的图像”。 “它作为标签或者贴纸可以很容易层压到任何表面，或集成到透明基板中，使其适合用作钞票或身份证的防伪特征。”

       在《Optics Letters》期刊中，研究人员详细的描述了他们的新成像薄膜。该薄膜厚度只有25微米，大约是家用保鲜膜的两倍厚。它使用一种称为光场成像的技术，该技术通过捕获场景中所有光线的方向和强度以生成3D图像。

       Shen 说：“在自然观察条件下实现具有大视场、平滑视差和宽的、可聚焦深度范围的裸眼3D 成像是光学领域最激动人心的挑战之一”，“我们的方法提供了一种创新的方式来获得逼真的3D图像，不会造成观看的不适或疲劳，肉眼非常容易看到并且符合审美上的要求。”

研究人员开发了一种超薄膜，可以生成详细的 3D 图像，无需任何特殊读取设备即可在正常照明下观看。他们通过使用它生成可以从 360 度观看的立方体模具的3D图像。

高密度记录

       目前，已经研究了各种技术方案来生成理想的3D观看体验，但是它们往往存在视角有限或光效率低等缺点。为了克服这些缺点，研究人员开发了一种反射光场成像薄膜和新的算法，可以高密度记录光场的位置和角度信息。研究人员还开发了一种经济的纳米压印光刻方法，可以在使用低成本材料的同时实现高光学性能所需的精度。薄膜的一侧带有反射聚焦元件阵列，其作用类似于微型相机，而另一侧则包含一个微图案阵列，用于对要显示的图像进行编码。Shen 说：“我们使用的强大的微加工方法使我们能够制造出极其紧凑的反射聚焦 ——仅数十微米”，“这样可以密集地收集光辐射，创造出逼真的 3D 效果。”

逼真的 3D 图像

        研究人员展示了他们的新薄膜，并且利用它生成了一个立方体模具的 3D 图像，几乎可以从任何角度清楚地看到该图像。生成的图像尺寸为 8 x 8 毫米，在自然光照条件下，图像深度范围为 0.1 ~ 8.0 毫米。他们还设计和制造了一种带有浮动标志的成像薄膜，可以用作装饰元素，例如在手机背面。研究人员表示，他们的算法和纳米图案技术可以扩展到其他应用，例如，通过在透明显示屏而不是薄膜上生成纳米图案。他们还致力于通过开发一种双面纳米压印机来实现制造工艺的商业化，这将更容易实现薄膜每一侧的微图案之间所需的精确对齐。

      消息来源：https://phys.org/news/2022-06-ultra-thin-vivid-3d-images-large.html