(Nanowerk Nieuws) Onderzoekers hebben een nieuwe ultradunne film ontwikkeld die gedetailleerde 3D-beelden kan maken die onder normale verlichting kunnen worden bekeken zonder speciale leesapparatuur. De beelden lijken bovenop de film te zweven en vertonen een vloeiende parallax, waardoor ze vanuit alle hoeken duidelijk te zien zijn. Met aanvullende ontwikkeling kan de nieuwe glasvrije benadering worden gebruikt als een visuele beveiligingsfunctie of worden opgenomen in virtual of augmented reality-apparaten. Onderzoekers ontwikkelden een ultradunne film die een gedetailleerd 3D-beeld kan creëren dat zichtbaar is onder normale verlichting zonder speciale leesapparatuur. Ze demonstreerden de nieuwe film door er een 3D-beeld van te maken van een kubusvormige dobbelsteen die 360 graden bekeken kan worden. (Afbeelding: Su Shen, Soochow University in China) "Onze ultradunne, geïntegreerde reflecterende beeldfilm creëert een beeld dat vanuit een breed scala van hoeken kan worden bekeken en lijkt fysieke diepte te hebben", zei onderzoeksteamleider Su Shen uit Soochow Universiteit in China. "Het kan eenvoudig op elk oppervlak worden gelamineerd als een tag of sticker of worden geïntegreerd in een transparant substraat, waardoor het geschikt is voor gebruik als veiligheidskenmerk op bankbiljetten of identiteitskaarten." In het journaal Optica Letters ("Ultradunne, reflecterende lichtveld-beeldvormingsfilm gerealiseerd door zelfafgevende UV-uithardende nano-imprint-lithografie"), beschrijven de onderzoekers hun nieuwe beeldvormingsfilm. Met een dikte van slechts 25 micron is de film ongeveer twee keer zo dik als huishoudfolie. Het maakt gebruik van een technologie die bekend staat als light-field imaging, die de richting en intensiteit van alle lichtstralen in een scène vastlegt om een 3D-beeld te creëren. "Het bereiken van glasvrije 3D-beeldvorming met een groot gezichtsveld, vloeiende parallax en een breed, focusseerbaar dieptebereik onder natuurlijke kijkomstandigheden is een van de meest opwindende uitdagingen in de optica", aldus Shen. "Onze aanpak biedt een innovatieve manier om levendige 3D-beelden te maken die geen ongemak of vermoeidheid bij het kijken veroorzaken, gemakkelijk te zien zijn met het blote oog en esthetisch aangenaam zijn."
Opname met hoge dichtheid
Er zijn verschillende technische schema's onderzocht om de ideale 3D-kijkervaring te creëren, maar deze vertonen vaak nadelen zoals een beperkte kijkhoek of lage lichtefficiëntie. Om deze tekortkomingen te verhelpen, ontwikkelden de onderzoekers een reflecterende lichtveld-beeldvormingsfilm en een nieuw algoritme waarmee zowel de positie- als hoekinformatie voor het lichtveld met hoge dichtheid kan worden vastgelegd. De onderzoekers ontwikkelden ook een economische self-releasing nano-imprinting lithografie-aanpak die de precisie kan bereiken die nodig is voor hoge optische prestaties terwijl goedkope materialen worden gebruikt. De film is voorzien van een patroon met een reeks reflecterende focuselementen aan de ene kant die net als kleine camera's werken, terwijl de andere kant een micropatroonreeks bevat die het weer te geven beeld codeert. "De krachtige microfabricagebenadering die we gebruikten, stelde ons in staat om een reflecterende focus te maken die extreem compact was - van slechts tientallen microns", zei Shen. "Hierdoor wordt de lichtuitstraling dicht verzameld, waardoor een realistisch 3D-effect ontstaat."Een realistisch 3D-beeld
De onderzoekers demonstreerden hun nieuwe film door er een 3D-beeld van te maken van een kubusvormige dobbelsteen die vanuit bijna elk gezichtspunt duidelijk te zien was. Het resulterende beeld meet 8 x 8 millimeter met een beelddiepte die varieert van 0.1 tot 8.0 millimeter onder natuurlijke lichtomstandigheden. Ze hebben ook een beeldfilm ontworpen en gefabriceerd met een zwevend logo dat als decoratief element kan worden gebruikt, bijvoorbeeld op de achterkant van een mobiele telefoon.
De verschillende weergaven voor het gereconstrueerde 3D-beeld (midden) worden getoond met hun bijbehorende micropatronen, die worden vastgelegd in de beeldfilm. (Afbeelding: Su Shen, Soochow University in China) De onderzoekers zeggen dat hun algoritme en nanopatroontechniek kunnen worden uitgebreid naar andere toepassingen door de nanopatronen bijvoorbeeld op een transparant scherm te creëren in plaats van op een film. Ze werken ook aan het commercialiseren van het fabricageproces door een dubbelzijdige nano-imprintmachine te ontwikkelen die het gemakkelijker zou maken om de precieze uitlijning te bereiken die nodig is tussen de micropatronen aan elke kant van de film.
