超精密加工技术促进3D立体显示的发展

2019-06-11 21:07:08 3969
 
 
         3D印刷是在光栅材料上结合数码科技与传统印刷的技术,使得二维平面静态图像能够传递出深度立体感和动态效果,当观察者从不同角度观看时候,图像能够变化或者移动。
       
        3D光栅印刷应用包括立体电视、立体包装、立体灯箱及广告画等,有些零食盒里中奖小卡片,能够显示跳跃或动画效果。现代广告图片应用中随着观看视角不同而变换显示内容,大尺寸的3D板材可用于大型户外广告,可视范围大,层次分明、立体感强烈,可用于大景深的三维立体广告,在动漫制作中有变图、动画渐变、缩放等显著效果如眨眼。这种技术上世纪40年代就出现了,但是直到近些年发展才出现更多动态和更深显示效果。最初这种技术多应用在一些新奇的物品上,通常被成为“闪烁图画”或者扭动图画。光栅印刷如今成为很好的广告营销工具,对产品进行动态展示。最近大版面印刷使得超大透镜用于平版光栅印刷。
这种图像变化的魔术是通过一种塑料片上多排小透镜(一般是柱状透镜)来实现的一种光学幻觉。光栅印刷的英文Lenticular Printing, Lenticular是一种柱状透镜,其形状类似豆荚状的凸镜结构。 (图)
 
(Lenticular 结构示意图)
 也就是说光栅印刷所实现的深度立体感是通过透镜结构来实现的。因为
 人们在观察物体时,之所以能很自然地产生立体  感,是因为人的双眼在观察物体时,两眼之间有一定 的距离,与物体之间形成一定的夹角,所以实际上我们看物体时两只眼睛中的图象是有差别的,也叫视差,这种视差所构成的两幅不同的图象输送到大脑后,便产生了空间立体感。理论上讲,只要能制造一个场景,使人的左眼只  看到左眼视图,右眼只看到右眼视图,就可以在大脑 中产生立体感受。
 
如今3D显示技术也已经深入到我们日常生活中,越来越多电视厂家推出了3D电视,3D电影对观众来说也早已不是新鲜事务。
 
现阶段,我们看见较多的3D产品都需要佩戴一种偏光眼睛才能体会3D立体效果,而无需佩戴眼睛的裸眼3D技术则是更高要求。 
柱状透镜(Lenticular Lens)是实现裸眼3D显示的一种技术方式, 柱状透镜(Lenticular Lens)技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术,其最大的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜,使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上,这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素,这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏,就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大,因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的,而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区,而不是只投射一组视差图像。
 
柱状透镜(Lenticular Lens)技术示意图
 
之所以它的亮度不会受到影响,是因为柱状透镜不会阻挡背光,因此画面亮度能够得到很好地保障。
 
   柱状透镜产品通常是采用PMMA、PS或PET较软较薄的树脂为材料上,透光性好,成型方式有挤出或者注塑。
   
3D光栅透镜结构加工也是通过超精密单点金刚石辊筒模具机床才能实现,特别是3D现实中的柱状光栅透镜、节距等尺寸精度是依据显示器的清晰度来设计的,因此必须采用具有超精密加工精度的金刚石数控机床来加工。(下图为超精密机床加工的3D模辊)
 
    用在单点金刚石车床上雕刻出柱状透镜纹路,然后用挤出生产方式生产出薄膜片材,最终经过裁切和后期印刷等应用到不同领域。
   
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