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裸眼3D印刷技术探讨

时间:2018-05-16 15:38:13来源:科印网作者:黄校军 陈琳轶 胡坚 宋玉

  随着数字化时代的到来,裸眼3D印刷品越来越突显出它的市场需求性及重要性,各个行业都会对裸眼3D印刷品产生需求。那么,什么是裸眼3D印刷,其市场前景又如何?本文将围绕裸眼3D印刷的定义、分类、特点、应用领域、市场规模以及裕同所从事的裸眼3D印刷技术研发与应用,与大家一起探讨。

  什么是裸眼3D印刷

  传统3D印刷一般单指柱透镜3D印刷,是平面印刷图文与柱透镜光栅复合后于平面图像上呈现立体效果的技术,如图1所示。随着数字印刷技术的发展,3D印刷的定义发生了变化,被定义为平面印刷图文与光栅材料复合从而呈现三维效果的印刷复制技术,包括柱透镜3D印刷和微透镜3D印刷。图2所示为微透镜3D印刷品的光栅结构。

 

  人们在观察物体时,之所以能自然地产生立体感,是由于人的两眼之间有一定距离,左右两眼是从不同角度观察物体,会形成光线视觉上的差异,构成的各种图像反映到大脑中,便产生远近感和立体感。3D印刷技术的原理就是利用这种人眼视差。柱透镜光栅印刷技术是利用柱透镜光栅的折射分像作用,将平面上位置错开的左右眼图像的光线分开,使观看者不用佩戴辅助设备,左眼只看到左眼图像,右眼只看到右眼图像,从而实现立体显示效果,如图3所示。微透镜光栅印刷技术,则是将相同的微小凸透镜按一定的周期和形状排列在基材上构成微透镜阵列,从而有效地记录全真图像,其光学性质就是单个微透镜功能的合成,如图4所示。

 

  裸眼3D印刷有何不同

  柱透镜3D印刷的特点

  柱透镜3D印刷品的特点,首先是具有裸眼立体动态效果,即在水平观察方向上可以看见图像的立体效果。这种印刷品不用借助任何辅助工具,仅凭肉眼就可以在二维的平面图像上直接观察出3D立体效果的图像;当转动印刷品或者移动位置观看时,还可以看到变图或动态的效果,视觉冲击力强。

  其次,柱透镜3D印刷品具有一定的防伪功能。由于3D印刷品上的图文信息是多层次、立体、动态的,因此不可利用扫描、复印等手段进行复制,具有一定的防造假能力。

  微透镜3D印刷的特点

  因为柱透镜3D印刷品是在一个观察方向上显示3D效果,对观察角度有一定要求,因此人们开始寻找一种不受观察角度限制的立体印刷成像技术,于是微透镜3D印刷技术应需而生。微透镜就是微小透镜,通常直径范围为1~1000μm。由这些微小透镜在基材上按一定形状和周期排列形成的阵列叫做微透镜阵列,也称为微透镜光栅,图5是四种常见的微透镜阵列结构示意图。

  微透镜3D印刷品的特点,首先是具有360°全方位立体、动态、变换等多种展示效果,其中包括图像的上浮、下沉、平行运动、正交运动、多通道等;其次是3D图文信息不可被扫描、复印等手段复制,特别是高线数的微透镜3D印刷防伪产品,防伪性能极高。

  应用领域及市场规模

  裸眼3D印刷的应用领域

  一直以来,裸眼3D印刷品以其能够更加真实地反应现实三维世界而备受关注,再加上其自身的立体视觉、动态性、防伪性、趣味性等特征,应用领域广泛,涉及证卡票券、商业印刷、包装装潢、广告装饰等众多领域。其细分市场主要有:酒、饮料、卷烟、药品、保健品、化妆品、电子产品、食品、服装、鞋、帽等的包装;护照、钞票、邮票、票据、通行证、金融票证、商业票券;以及商标、标识等。

 

  (1)证卡票券

  裸眼3D印刷技术在证卡票券领域的应用主要是利用其防伪功能,特别是微透镜3D印刷品在安全防伪领域的应用价值极高,是钞票防伪技术之一。如美国发行的新版100美元纸钞在安全线上就采用了微透镜3D防伪技术,倾斜转动钞票时可以看到面值“100”和“自由钟”图像相互连续变换,动感强烈,如图6所示。

  (2)出版和商业印刷

  裸眼3D印刷技术在出版和商业印刷上的价值也很高,可以结合所有出版和商业印刷业务需求拓展应用。如:书刊杂志插页、封面等采用3D印刷,可大大提升读者兴趣。

  (3)包装和标签

  裸眼3D印刷在包装装潢和标签领域的应用市场也具备相当大的潜力,美国惠普公司早期在其打印机墨盒外包装上采用的是柱透镜3D成像动态显示标签(如图7所示),后期则改为微透镜3D成像动态显示标签(如图8所示)。

 


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