基于莫尔成像效应的立体成像薄膜研究

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利用微透镜阵列对微图案阵列采样,获得微图案的放大图像,这就是莫尔成像效应。莫尔成像具有动态、立体等非常吸引注意力的视觉效果,因此基于莫尔成像效应的薄膜在视觉安全、新型装饰等领域具有广泛应用价值。然而,目前的莫尔成像薄膜的设计方案只能实现高度离散的立体效果。本文将基于莫尔原理,对微图案阵列进行设计,实现了具有连续视点立体感的超薄成像薄膜。全文的主要工作概括如下:(1)基于莫尔成像效应,提出一种被称为虚拟掩膜的技术,实现了密集线条的复杂图标的莫尔成像。采用反射式微透镜阵列,实现了全视角(-90°~90°)莫尔成像,立体高度可达4.6 mm。(2)依据域变换原理,提出了一种实现具有连续视点的超薄立体成像算法。基于该算法,通过设计微图案阵列的变换函数,可对莫尔放大图案的局部进行立体高度设计。本文实现了在50μm厚的薄膜上的连续视点立体莫尔成像。对微图案阵列进行了多个函数的域变换,莫尔放大图案的立体高度随着视角改变。本文设计了一种随视角变化的各向异性的莫尔成像效果,即当观察方位角从0°变化至90°时,立体高度浮于样品表面7 mm渐变至下沉7 mm。这是基于光线追迹的集成成像方法难以实现的。(3)研究了一种基于锥形纳米结构的荧光增强莫尔成像薄膜。利用激光直写和纳米压印技术制作了图形化锥形纳米结构组成的微图案阵列。通过纳米印刷工艺填充量子点,制备了具有荧光效果的单高度以及连续视点立体莫尔成像薄膜,微图案印刷分辨率达到10000dpi。在紫外光激发下,受锥形纳米结构的作用,莫尔放大图案表现出荧光增强的效果。本文基于局部域变换原理获得了新的莫尔成像薄膜设计方法。采用先进的微纳加工技术制备获得具有连续视点的超薄立体莫尔成像薄膜,并且结合锥形纳米结构提升荧光成像薄膜的量子效率。这为立体成像技术提供了新的设计思路,为其批量化生产提供了研究基础,具有一定的理论和应用价值。
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