Forskare har utvecklat en ny ultratunn film som kan skapa detaljerade 3D-bilder som kan ses under normal belysning utan några speciella läsenheter. Bilderna ser ut att sväva ovanpå filmen och uppvisar mjuk parallax, vilket innebär att de tydligt kan ses från alla vinklar. Med ytterligare utveckling kan det nya glasfria tillvägagångssättet användas som en visuell säkerhetsfunktion eller integreras i virtuella eller förstärkta verklighetsenheter.

"Vår ultratunna, integrerade reflekterande bildfilm skapar en bild som kan ses från ett brett spektrum av vinklar och som verkar ha fysiskt djup", säger forskargruppsledaren Su Shen från Soochow University i Kina. "Den kan enkelt lamineras på vilken yta som helst som en tagg eller klistermärke eller integreras i ett transparent substrat, vilket gör den lämplig att använda som en säkerhetsfunktion på sedlar eller identitetskort."

I Optics Letters , beskriver forskarna sin nya bildfilm. Med en tjocklek på bara 25 mikron är filmen ungefär dubbelt så tjock som hushållsplastfolie. Den använder en teknik som kallas ljusfältsavbildning, som fångar riktningen och intensiteten av alla ljusstrålar i en scen för att skapa en 3D-bild.

"Att uppnå glasfri 3D-avbildning med ett stort synfält, jämn parallax och ett brett fokuserbart djupområde under naturliga betraktningsförhållanden är en av de mest spännande utmaningarna inom optik", säger Shen. "Vårt tillvägagångssätt erbjuder ett innovativt sätt att uppnå levande 3D-bilder som inte orsakar obehag eller trötthet vid visningen, är lätta att se med blotta ögat och är estetiskt tilltalande."

Inspelning med hög densitet

Olika tekniska system har undersökts för att skapa den perfekta 3D-visningsupplevelsen, men de tenderar att lida av nackdelar som en begränsad betraktningsvinkel eller låg ljuseffektivitet. För att övervinna dessa brister utvecklade forskarna en reflekterande ljusfältsbildfilm och en ny algoritm som gör att både position och vinkelinformation för ljusfältet kan registreras med hög densitet.

Forskarna utvecklade också ett ekonomiskt självutlösande nanoimprinting litografisk tillvägagångssätt som kan uppnå den precision som krävs för hög optisk prestanda samtidigt som de använder lågkostnadsmaterial. Filmen är mönstrad med en rad reflekterande fokuselement på ena sidan som fungerar ungefär som små kameror medan den andra sidan innehåller en mikromönsteruppsättning som kodar bilden som ska visas.

"Den kraftfulla mikrotillverkningsmetod som vi använde gjorde att vi kunde göra en reflekterande fokusering som var extremt kompakt - som bara mätte tiotals mikron," sa Shen. "Detta låter ljusstrålningen samlas tätt, vilket skapar en realistisk 3D-effekt."

En realistisk 3D-bild

Forskarna demonstrerade sin nya film genom att använda den för att skapa en 3D-bild av en kubisk form som kunde ses tydligt från nästan vilken synvinkel som helst. Den resulterande bilden mäter 8 x 8 millimeter med ett bilddjup som sträcker sig från 0,1 till 8,0 millimeter under naturliga ljusförhållanden. De har också designat och tillverkat en bildfilm med en flytande logotyp som kan användas som ett dekorativt element, till exempel på baksidan av en mobiltelefon.

Forskarna säger att deras algoritm och nanomönsterteknik skulle kunna utvidgas till andra applikationer genom att skapa nanomönster på en genomskinlig skärm istället för en film, till exempel. De arbetar också för att kommersialisera tillverkningsprocessen genom att utveckla en dubbelsidig nanoimprinting-maskin som skulle göra det lättare att uppnå den exakta anpassningen som krävs mellan mikromönstren på varje sida av filmen. + Utforska vidare

Forskare använder platta linser för att utöka betraktningsavståndet för 3D-visning