如果打印的圖像看起來是 3D的是不是很神奇？不幸的是，像照片這樣的傳統(tǒng)印刷品會顯示具有固定外觀的二維 (2D) 圖像，因為它們僅包含強(qiáng)度和顏色信息。這些打印件無法顯示 3D 圖像，因為它們?nèi)狈饩€的方向控制，從而導(dǎo)致深度信息丟失。

光場打印 (LFP) 在環(huán)境白光照明下向裸眼觀察者顯示三維 (3D) 信息。觀察者從不同角度看到 3D 圖像的變化視角。然而，由于分辨率有限以及鏡頭與彩色像素之間的錯位，LFP 會出現(xiàn)像素化。創(chuàng)建高分辨率 LFP 的一個有前途的解決方案是通過使用先進(jìn)的納米制造技術(shù)。在這里，我們使用雙光子聚合光刻作為一步納米級 3D 打印機(jī)，直接用透明樹脂制造 LFP。這種方法同時產(chǎn)生高空間分辨率 (29–45 μm) 和高角度分辨率 (~1.6°) 圖像，在 15 × 15 視圖中具有平滑的運(yùn)動視差。值得注意的是，最小的彩色像素僅由單個納米柱（直徑約 300 nm）組成。

為了解決這個問題，新加坡科技與設(shè)計大學(xué) (SUTD) 的一組研究人員使用納米級 3D 打印技術(shù)來創(chuàng)建高分辨率光場打印 (LFP)。LFP 包括排列在結(jié)構(gòu)色像素陣列頂部的微透鏡陣列。當(dāng) LFP 被普通白光照射時，顯示3D圖像。3D 圖像是自動立體的，這意味著無需佩戴特殊眼鏡即可觀看。圖像在從不同角度觀看時會改變外觀，這為 LFP 提供了特殊的 3D 視覺效果。

(a) 光場打印工作原理示意圖。(b) 從不同角度觀察到的光場打印

更重要的是，需要高分辨率 LFP 來顯示超逼真的3D圖像，這些圖像在藝術(shù)品和安全物品中具有潛在應(yīng)用。通過使用納米級 3D 打印創(chuàng)建 LFP，該團(tuán)隊實現(xiàn)了每英寸 25,400 點(diǎn) (dpi) 的最大像素分辨率，超過了消費(fèi)類噴墨打印機(jī)的像素分辨率 ~1,200 dpi。LFP 中的結(jié)構(gòu)色像素由納米柱（直徑約 300nm）制成。也許最顯著的結(jié)果是每個顏色像素都可以由單個納米柱表示，以產(chǎn)生最大分辨率的 LFP。

這項研究的首席研究員表示，這可能是第一次使用 3D 打印在一個步驟中完全創(chuàng)建多色光場打印 (LFP)，而無需使用染料，無需手動將微透鏡對準(zhǔn)彩色像素。打印件在單個 LFP 中嵌入多達(dá) 225 幀，以前所未有的分辨率生成平滑的觀看過渡。這些效果將導(dǎo)致 2D 打印件產(chǎn)生超未來的逼真 3D 視覺效果。

該團(tuán)隊預(yù)計，當(dāng)納米技術(shù)允許更大的可擴(kuò)展性和吞吐量時，高分辨率 LFP 將更容易在市場上買到。