这一特性使得它对图像具有“压缩”和“隔离”的作用。
①圆柱透镜元的几何光路分析放大观察组成柱透镜光栅板圆柱透镜元,由于其厚度大于其曲率半径是不能被忽略的,所以进行光学分析时要把它看成是厚透镜,属于厚透镜中的平凸透镜,如图4所示。
厚透镜可以看作由两个球面折射面相隔一段距离d(即OO‘)所组成的来处理。经过繁冗的代数演算后,可得到下列一组公式:⑴其中,物距s 0和像距s 1分别是从第一主平面H 1和第二主平面H 2量起的,焦距f也是也是相对于主平面H 1来量的。即s 0是指物点到第一主平面H1的距离;s 1是指像点到第二主平面H2的距离;f是焦点到第一主平面的距离;h 1是指第一光学面到第一主平面的距离(Oh 1);h 2是指第二光学面到第二主平面的距离(Oh 2); R 1是第一光学面的曲率半径;R 2是第二光学面的曲率半径。
由于R 1∞,所以公式组⑴可以化简计算如下:⑵根据公式组⑵,可知当物距s 0、焦距f已知时就可求出像距s 1.而焦距f与透镜的折射率n和曲率半径R 2有关。
在立体印刷品中,光栅板是贴合在图像之上的,而且光栅板的平面即为焦平面,即像位于焦平面上(fd)。由于这一特殊性,使得组成柱透镜光栅板圆柱透镜元有着一个特殊的光学性质――像面上的任意一定经柱透镜折射后成平行光束。
圆柱透镜元的光路图如图5所示。
图中C点为柱透镜的节点,由第一光学面到C点的距离为q.取坐标系O y,原点O在光轴上。对于y0点,经柱镜后成一束极细的与光轴平行的光束,携带着相应的信息传输,其传输方向角为0°。对于任一y点,经柱透镜后成一极细平行光束,携带相应信息传输,其传输方向角 的值为。因为,所以得:⑶又因为,代入⑶式得:⑷由此可知在O y平面上不同位置点所发出的光线经透镜折射后,成一极细的平行光束,并将沿着不同的方向传输,且其中每一光束都携带着各自的信息。因为不同点折射后形成的光束的方向角不同,所以柱透镜起到了分像的作用。
由⑷式我们可以知道,光线的传输方向角与曲率半径R 2、折射率n及y点位置相关。对于一块特定的光栅板(即R 2和n为已知),我们可以求出特定点的光线传输方向,可以对光栅板进行微观的光路分析。
②柱透镜光栅板的成像过程柱透镜光栅板是许多个圆柱透镜元的集合,其光学原理是排列的微型单方向放大镜,其光学功能是将平面影像单方向压缩及放大,所以柱透镜光栅板能容纳大量的平面影像并保持平面影像的完整。
将压缩成条纹状平面影像,以左右景顺序排列在透镜焦平面上相应的位置。柱透镜光栅板把经过每个圆柱透镜元的非常细小的光束所携带的图像信息组合起来,在左右两眼视网膜上分别成像,经中枢神经作用形成对应的立体影像。通过双目移动,获取不同光束所携带的信息,从而得到信息量非常丰富的三维空间图像,如图6所示。
3.立体印刷品形成立体深度感的原因如前所述,形成立体感的主要原因是由于人的双眼视差。而大脑在综合两眼获得的图像信息时,其中一个很重要的因素,就是物点光线的入射方向,可根据各物点发射或反射到人眼光线的方向,判定该物点的方位及远近 .
在平面M上的E点发出的光线分别进入左右两眼,此时即形成中景。
如上所述,只要能记录景物的一组左右景平面图像,并让左右两眼分别只看到相应的左右图像中的相应部分,由于左右图像之间的相对视差,导致眼睛调整聚焦角度,就如同仿真观看真实景物的状态一样,产生真实的立体感觉。