微聚焦莫尔成像效应研究

基本信息
批准号:61575133
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:申溯
学科分类:
依托单位:苏州大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄文彬,刘楠,刘艳花,董晓轩,万文强,朱继承,吴尚亮
关键词:
微光学器件微透镜阵列激光直写光刻微光学
结项摘要

Moire image based on micro-focusing elements has many striking visual effects, such as three dimensional and dynamic scenes. It has wide applications in optical anti-counterfeiting and precise measurement in the future. In this proposal, we will further explore the basic theory of moire imaging effect, together with device fabrication and measurement application. Firstly, with the help of an image reconstruction model, the effect of moire imaging based on micro-focusing elements is investigated, including the new characteristics brought by inserting the micro-focusing elements with different numerical aperture and topology etc.; a quantitative model will be established to interpret the relationship between the moire image, the micro-focusing element and the micro graphic arrays; Glass pattern imaging effect will also be discussed and an explanation about the difference and the similarity between the moire image and the classical integral image will be given; new design with novel visual effect will be proposed. Secondly, by using of flexible hollow mask and embedded printing technique, ultra-thin (15μm) color moire imaging film will be realized with high printing resolution (>8000dpi), which is targeting at solving the present problem in the process of embedding moire image film into paper; a colorful moire imaging film will also be obtained. Finally, we apply the result of the theoretical analysis to displacement measurement by setting up an experimental apparatus; a new measurement method with four parameters (x, y, z, θ) is investigated, which has two more parameters than traditional moire fringe method. Through the above studies, a deep scientific insight in the field of moire effect will be obtained and it will provide theoretical and experimental foundation for its application in optical anti-counterfeiting device and precise measurement.

微聚焦莫尔图像具有3D和动态效果,在光学防伪和精密测量领域有重要应用。本项目将研究微聚焦莫尔成像效应的基础理论、器件制备和测量应用。首先,建立图像重建模型,研究微聚焦莫尔成像的基础问题,包括由微聚焦元件数值孔径、排布等激发的莫尔现象新特征,获得莫尔图像与微聚焦元件、微图文阵列的定量化模型;研究微聚焦随机阵列的莫尔成像效应;探究莫尔成像与集成成像的区别与联系,设计具有更佳视觉效果的莫尔图像器件;其次,利用柔性镂空掩模和嵌入式印刷技术,实现超薄(15μm)高分辨率(>8000dpi)的彩色莫尔图像薄膜,解决厚膜的纸张嵌入性不佳和不能彩色化的问题;最后,利用微聚焦莫尔成像的动态效应,搭建实验装置,探索一种具有(x,y,z,θ)四个维度(传统莫尔条纹只有两个)的微位移测量新方法。通过以上研究,获得莫尔成像效应新的科学认知,为莫尔图像的应用提供理论和实验研究基础。

项目摘要

微聚焦莫尔图像将微光学元件和莫尔原理结合,形成具有3D和动态效果的图像,在视觉安全、三维成像和精密测量等领域有重要应用。本项目针对微聚焦莫尔成像效应的基础理论、制备关键技术、器件设计与应用开展了研究工作。 .基础理论:1)提出在空间上将微图案阵列映射到莫尔图像空间的传输矩阵算法,可通过该算法获得“所见非所得”的莫尔图像;2) 开展了基于隐形微透镜阵列的莫尔成像器件理论及设计;3) 开发出复杂图形的莫尔成像的新设计方法;4) 建立了折衍混合彩色化莫尔成像理论;5)厘清了莫尔成像与集成成像的区别与联系。.器件设计和制备:1)完成了超薄莫尔成像器件的制备,厚度小于15微米,微透镜口径大于30微米;2)实现了复杂图形的莫尔成像,为微图案分辨率、微透镜口径与图案复杂度间的矛盾提供了一种有效解决方案;3)完成了3种莫尔图像彩色化方案;4)完成了大幅面Glass pattern莫尔器件的制备,幅面达到300mmx300mm,悬浮高度440mm;5)制备了基于隐形微透镜阵列的莫尔成像薄膜。.关键技术:1)实现了一种高分辨率(大于10000dpi)的嵌入式纳米印刷技术; 2)设计了一种可同时进行四维测量的微位移检测方案;3)开发了一种双面压印技术和设备,在柔性衬底上压印对位精度小于±5微米。.技术应用开发:1)开发了透明导电金属网格的智能窗、柔性电磁屏蔽膜和超级电容器;2)利用微结构调控和改善了有机发光器件的效率和光学性能;3)获得双面吸收的纳米结构黑色。.上述的部分研究工作在领域内尚属首次,大幅面Glass pattern莫尔器件也是目前国际上最大的单幅莫尔成像器件。本项目研发的关键技术,如激光制版、微纳压印和纳米印刷,是微纳制造领域的重要课题。上述的理论、技术和器件开发工作,为莫尔成像器件的大规模应用、新型3D显示和极制造提供了研究基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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