研究者は、ナノスケールの3D印刷を使用して、高解像度のライトフィールド印刷を作成します

印刷された画像が3Dに見えるのは素晴らしいことではありませんか？ 残念ながら、写真のような従来のプリントは、強度と色の情報しか含まれていないため、固定された外観の2次元（2D）画像を表示します。 これらのプリントは、光の方向制御が不足しているため3D画像を表示できず、深度情報が失われます。

ライトフィールド印刷（LFP）は、周囲の白色光照明の下で肉眼観察者に3次元（3D）情報を表示します。観察者は、3D画像の変化する視点をさまざまな角度から見ます。ただし、解像度が制限されており、レンズとカラーピクセル間の位置がずれているため、LFPはピクセル化されて表示されます。高解像度LFPを作成するための有望なソリューションの1つは、高度なナノ製造技術を使用することです。ここでは、2光子重合リソグラフィーをワンステップナノスケール3Dプリンターとして使用し、透明樹脂を使用してLFPを直接製造します。この方法では、高空間解像度（29〜45 µm）と高角度解像度（〜1.6°）の両方の画像が生成され、15×15のビューで滑らかな動きの視差が得られます。最小のカラーピクセルが単一のナノピラー（直径約300 nm）のみで構成されていることは注目に値します。

この問題を解決するために、シンガポール工科大学（SUTD）の研究者チームは、ナノスケールの3D印刷技術を使用して、高解像度のライトフィールド印刷（LFP）を作成しました。 LFPには、構造化されたカラーピクセルアレイの上に配置されたマイクロレンズアレイが含まれています。 LFPを通常の白色光で照らすと、3D画像が表示されます。 3D画像は自動立体視であるため、特別なメガネなしで表示できます。さまざまな角度から見たときに画像の外観が変化し、LFPに特別な3D視覚効果を提供します。



（a）ライトフィールド印刷の動作原理の概略図。 （b）さまざまな角度から観察されたライトフィールド印刷

さらに重要なことに、アートワークやセキュリティアイテムに応用できる可能性のある超リアルな3D画像を表示するには、高解像度のLFPが必要です。チームは、ナノスケール3D印刷を使用してLFPを作成することにより、25,400ドット/インチ（dpi）の最大ピクセル解像度を達成しました。これは、消費者向けインクジェットプリンターのピクセル解像度である約1,200dpiを超えています。 LFPの構造色ピクセルはナノピラー（直径約300nm）でできています。おそらく最も重要な結果は、各カラーピクセルを単一のナノピラーで表して、最大解像度のLFPを生成できることです。

この研究の主任研究者は、染料を使用せず、マイクロレンズを手動で位置合わせすることなく、3D印刷を使用してマルチカラーライトフィールド印刷（LFP）を1つのステップで完全に作成するのはこれが初めてである可能性があると述べました。色付きのピクセル。 1つのLFPに最大225フレームの埋め込みを印刷し、前例のない解像度でスムーズな表示遷移を作成します。これらの効果により、2D印刷されたパーツは、超未来的なリアルな3D視覚効果を生み出します。

チームは、ナノテクノロジーがより優れたスケーラビリティとスループットを可能にするとき、高解像度LFPが市場で購入しやすくなることを期待しています。