RU2574617C1 - Lens raster in form of triplex for forming autostereoscopic image and method of making same - Google Patents

Lens raster in form of triplex for forming autostereoscopic image and method of making same Download PDF

Info

Publication number
RU2574617C1
RU2574617C1 RU2014145080/05A RU2014145080A RU2574617C1 RU 2574617 C1 RU2574617 C1 RU 2574617C1 RU 2014145080/05 A RU2014145080/05 A RU 2014145080/05A RU 2014145080 A RU2014145080 A RU 2014145080A RU 2574617 C1 RU2574617 C1 RU 2574617C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
raster
meth
triplex
mono
lens
Prior art date
Application number
RU2014145080/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ирина Александровна Матвеева
Валентина Трофимовна Шашкова
Наталья Леонидовна Зайченко
Александр Олегович Станкевич
Виктор Александрович Елхов
Николай Витальевич Кондратьев
Юрий Натанович Овечкис
Лариса Викторовна Паутова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2574617C1 publication Critical patent/RU2574617C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: lens raster is in the form of a set of positive lenticular lenses whose surface is placed in an immersion medium. The immersion medium is the polymer which is obtained by curing the photopolymerisable composition which contains oligourethane(meth)acrylates and/or oligomers of mono(meth)acrylate of oxyalkylene glycol, one or more mono- or di(meth)acrylic monomers and a radical photochemical polymerisation initiator, with the following ratio of components, wt %: oligourethane(meth)acrylates and/or oligomers of mono(meth)acrylate of oxyalkylene glycol 79.1-39.5, mono- or di(meth)acrylic monomers 59.5-19.7, polymerisation initiator 1-3. The immersion medium is the internal layer of the lens raster - solid polymer immersion layer - silicate glass triplex, and the refraction index of the material of the lens raster is greater than the refraction index of the polymer immersion layer by not less than 0.006.
EFFECT: easier use, improved manufacturability and optical and mechanical stability.
3 cl, 3 dwg, 3 tbl, 50 ex

Description

Изобретение относится к оптическим системам и их элементам, предназначенным для воспроизведения стереоскопических эффектов, а именно к линзовому растру, формирующему автостереоскопическое изображение, то есть стереоскопическое изображение, которое можно наблюдать, не используя специальные очки, и может быть использовано в области оптического приборостроения.The invention relates to optical systems and their elements intended for reproducing stereoscopic effects, namely to a lens raster forming an autostereoscopic image, i.e. a stereoscopic image that can be observed without using special glasses, and can be used in the field of optical instrumentation.

В последнее время усиливается интерес к проблемам создания систем, воспроизводящих стереоскопические эффекты. Основные успехи достигнуты за счет применения различного типа очков или других специальных оптических устройств (С. Chinnok. The Many Ways to Create a 3-D Image // SMPTE Motion Imaging Journal, 2008, May/June, pp. 26-30). Альтернативой является использование линзовых растровых систем, позволяющих формировать автостереоскопическое изображение (Н.А. Валюс «Стереоскопия». М., АН СССР, 1962, 580 с; Ю.А. Дудников, Б.К. Рожков. Растровые системы для получения объемных изображений. Л., «Машиностроение». 1986), в частности, по этой системе в Москве одно время работал безочковый стереокинотеатр (в варианте С.П. Иванова и А.Н. Андриевского: «Проекционный экран». Авт. свид. СССР №81626, 42h23/27, 07.07.1943).Recently, interest has been growing in the problems of creating systems that reproduce stereoscopic effects. The main successes were achieved through the use of various types of glasses or other special optical devices (C. Chinnok. The Many Ways to Create a 3-D Image // SMPTE Motion Imaging Journal, 2008, May / June, pp. 26-30). An alternative is the use of lens raster systems that allow the formation of an autostereoscopic image (N. A. Valius “Stereoscopy.” M., Academy of Sciences of the USSR, 1962, 580 s; Yu.A. Dudnikov, B. K. Rozhkov. Raster systems for obtaining three-dimensional images . L., “Mechanical Engineering.” 1986), in particular, the glasses-free stereo cinema (in the version of S.P. Ivanov and A.N. Andrievsky: “Projection Screen”, worked on this system in Moscow at one time) Auth. 81626, 42h23 / 27, 07/07/1943).

Выпускаемые линзовые (лентикулярные) растры представляют собой набор пластиковых цилиндрических линз с фокусным расстоянием от 1.1 до 8.0 мм, что является недостаточным для многих применений с большим числом зрителей: стереоскопический кинематограф, музейные экспозиции, лектории, учебные и тренировочные процессы. Фокусное расстояние линз растра f жестко связано с расстоянием от растра до экрана l и расстоянием от растра до мест расположения зрителей Z формулой линзы:The lens (lenticular) rasters produced are a set of plastic cylindrical lenses with a focal length of 1.1 to 8.0 mm, which is insufficient for many applications with a large number of viewers: stereoscopic cinema, museum expositions, lecture halls, educational and training processes. The focal length of the raster lenses f is tightly related to the distance from the raster to the screen l and the distance from the raster to the location of the audience Z by the lens formula:

Figure 00000001
.
Figure 00000001
.

Известен двухслойный линзовый растр (линзовая сборка) для стереоскопических телевизионных систем, в котором первый слой представляет собой набор положительных лентикулярных линз, а второй слой выполнен из материала, отличающегося от первого слоя показателем преломления, при этом линзовая сборка сконструирована не только на основе разности показателей преломления двух слоев, но и на основе геометрии линзы, в частности, радиуса линзы и линзового шага, что позволило сохранить неизменным фокусное расстояние линзы, которое приблизительно равно частному радиуса линзы и разности показателей преломления слоев, образующих поверхность линзы (RU 2507550, G02B 27/22, H04N 13/04, 20.02.2014).Known two-layer lens raster (lens assembly) for stereoscopic television systems, in which the first layer is a set of positive lenticular lenses, and the second layer is made of a material that differs from the first layer by the refractive index, while the lens assembly is constructed not only on the basis of the difference in refractive indices two layers, but also based on the geometry of the lens, in particular, the radius of the lens and the lens step, which allowed us to keep the focal length of the lens unchanged, which is approximately avno private lens radius and the difference in refractive indices of the layers forming the surface of the lens (RU 2507550, G02B 27/22, H04N 13/04, 20.02.2014).

Данный известный линзовый растр отличается повышенной производительностью линз: достигнуто снижение полосатости изображения, уменьшение помехи от дневного света и уменьшение зависимости автостереоскопического эффекта от угла наблюдения. Однако линзы данного растра имеют фокусное расстояние 5.0 мм, что не может обеспечить формирование зон видения автостереоскопического изображения на расстоянии более 3 м от экрана.This well-known lens raster is characterized by increased lens performance: a reduction in image bandwidth, a decrease in interference from daylight, and a decrease in the dependence of the autostereoscopic effect on the viewing angle are achieved. However, the lenses of this raster have a focal length of 5.0 mm, which cannot provide the formation of zones of vision of the autostereoscopic image at a distance of more than 3 m from the screen.

В работе (В.А. Елхов, Н.В. Кондратьев, Ю.Н. Овечкис, Л.В. Паутова. Безочковая система показа объемных многоракурсных киноизображений. Мир техники кино, 2009, №11, с. 2-7 - прототип) линзовый растр с шагом 2,5 мм (10 линий/дюйм) и с исходным фокусным расстоянием линз 3,5 мм, был помещен в кювету с иммерсионной жидкостью - смесь глицерина с водой. Экспериментально подобранная концентрация смеси позволила увеличить фокусное расстояние линз растра до требуемой величины - ƒ=36 мм - и разработать автостереоскопическую проекционную систему (был изготовлен опытный образец для демонстрации объемных кинематографических изображений).In the work (V.A. Elkhov, N.V. Kondratiev, Yu.N. Ovechkis, L.V. Pautova. Frameless system for displaying volumetric multi-angle film images. World of Cinema Technology, 2009, No. 11, pp. 2-7 - prototype ) a lens raster with a pitch of 2.5 mm (10 lines / inch) and with an initial focal length of lenses of 3.5 mm was placed in a cuvette with immersion liquid - a mixture of glycerol with water. The experimentally selected concentration of the mixture made it possible to increase the focal length of the raster lenses to the required value ƒ = 36 mm and to develop an autostereoscopic projection system (a prototype was made to demonstrate volumetric cinematic images).

Однако погружение линзового растра в кювету с жидкостью создает массу неудобств и, прежде всего, крайне нетехнологично - идеальным вариантом является монолитный линзовый растр с твердой иммерсионной средой.However, immersion of the lens raster in a cell with a liquid creates a lot of inconvenience and, above all, is extremely non-technological - the ideal option is a monolithic lens raster with a solid immersion medium.

Задачей изобретения является создание монолитного линзового растра в виде триплекса: растр - твердый полимерный иммерсионный слой - силикатное стекло с фокусным расстоянием, позволяющим формировать зоны видения автостереоскопического изображения на расстоянии не менее 3-7 м от экрана, который будет отличаться удобством при эксплуатации, технологичностью изготовления и высокой оптической и механической стабильность в достаточно широком диапазоне плюсовых температур: 5-40°С.The objective of the invention is to create a monolithic lens raster in the form of a triplex: raster - a solid polymer immersion layer - silicate glass with a focal length that allows you to create a vision zone autostereoscopic image at a distance of at least 3-7 m from the screen, which will be distinguished by ease of use, manufacturability and high optical and mechanical stability in a fairly wide range of positive temperatures: 5-40 ° C.

Задачей изобретения является также разработка способа изготовления предлагаемого монолитного линзового растра в виде триплекса: растр - твердый полимерный иммерсионный слой - силикатное стекло, который будет отличаться достаточной простотой и технологичностью и обеспечит высокую оптическую и механическую стабильность растра.The objective of the invention is the development of a method of manufacturing the proposed monolithic lens raster in the form of a triplex: raster - a solid polymer immersion layer - silicate glass, which will be distinguished by sufficient simplicity and manufacturability and will provide high optical and mechanical stability of the raster.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым линзовым растром для создания автостереоскопического изображения, выполненным в виде набора положительных лентикулярных линз, поверхность которых помещена в иммерсионную среду для увеличения их фокусного расстояния, в котором, согласно изобретению, иммерсионная среда представляет собой твердый полимер, полученный отверждением фотополимеризующейся композиции, включающей олигоуретан(мет)акрилаты и/или олигомеры моно(мет)акрилата оксиалкиленгликоля, моно- или ди(мет)акриловые мономеры и инициатор радикальной фотохимической полимеризации при следующем соотношении компонентов, мас.%:The solution to this problem is achieved by the proposed lens raster for creating an autostereoscopic image made in the form of a set of positive lenticular lenses, the surface of which is placed in an immersion medium to increase their focal length, in which, according to the invention, the immersion medium is a solid polymer obtained by curing a photopolymerizable composition, including oligourethane (meth) acrylates and / or oligomers of mono (meth) acrylate hydroxyalkylene glycol, mono- or di (meth) acrylic mon omer and initiator of radical photochemical polymerization in the following ratio of components, wt.%:

олигоуретан(мет)акрилаты и/илиoligourethane (meth) acrylates and / or

олигомеры моно(мет)акрилата оксиалкиленгликоля 79,1-39,5;mono (meth) acrylate oxyalkylene glycol oligomers 79.1-39.5;

моно- или ди(мет)акриловые мономеры 59,5-19,7;mono- or di (meth) acrylic monomers 59.5-19.7;

инициатор полимеризации 1-3,polymerization initiator 1-3,

при этом иммерсионная среда является внутренним слоем триплекса: линзовый растр - твердый полимерный иммерсионный слой - силикатное стекло и значение показателя преломления материала линз растра превышает значение показателя преломления полимерного иммерсионного слоя не менее, чем на 0,006.the immersion medium is the inner layer of the triplex: the lens raster is a solid polymer immersion layer is silicate glass and the refractive index of the material of the raster lenses exceeds the refractive index of the polymer immersion layer by at least 0.006.

Для повышения степени сохранности растра в виде триплекса он может содержать дополнительный стеклянный слой, закрывающий растр.To increase the degree of safety of the raster in the form of a triplex, it can contain an additional glass layer covering the raster.

Решение поставленной задачи достигается также предлагаемым способом изготовления заявляемого линзового растра, состоящим из следующих операций:The solution to this problem is also achieved by the proposed method of manufacturing the inventive lens raster, consisting of the following operations:

- приготовление смеси компонентов композиции и их перемешивание при температуре 40-50°С в течение 40-60 мин;- preparing a mixture of the components of the composition and mixing them at a temperature of 40-50 ° C for 40-60 minutes;

- формирование триплекса, для чего на поверхность растра, ограниченную липкой прокладкой заданной толщины, устанавливают лист силикатного стекла поверх прокладки, фиксируют зажимами и заливают через воронку приготовленную композицию;- the formation of triplex, for which a sheet of silicate glass is placed on top of the raster, limited by an adhesive strip of a given thickness, fixed with clamps and filled into the prepared composition through a funnel;

- отверждение композиции путем фотохимически инициированной трехмерной радикальной полимеризации с образованием во внутреннем слое триплекса твердой иммерсионной среды.- curing the composition by photochemically initiated three-dimensional radical polymerization with the formation in the inner layer of the triplex solid immersion medium.

Создание предлагаемого изобретения потребовало большого объема экспериментальных исследований.The creation of the invention required a large amount of experimental research.

Анализ известных способов получения многослойных стекол (RU 2118977, 20.09.1998; US 6797383, 28.09.2004; US 6986946, 17.01.2006; US 7375144, 20.05.2008; RU 2337119, 27.10.2008; RU 2373061, 20.11.2009; RU 2402578, 27.10.2010; RU 2458953, 20.08.2012 и др.) по заливочной технологии, когда при изготовлении, например триплексов, между листами органических или силикатных стекол заливается жидкая полимеризационноспособная композиция, которая затем полимеризуется с образованием твердого слоя, обеспечивающего необходимые прочностные и оптические свойства многослойному стеклу, показывает принципиальную возможность получения монолитного линзового растра в виде триплекса.Analysis of known methods for producing laminated glasses (RU 2118977, 09/20/1998; US 6797383, 09/28/2004; US 6986946, 01/17/2006; US 7375144, 05/20/2008; RU 2337119, 10/27/2008; RU 2373061, 11/20/2009; RU 2402578, 10.27.2010; RU 2458953, 08.20.2012, etc.) by casting technology, when in the manufacture of, for example, triplexes, a liquid polymerization composition is poured between sheets of organic or silicate glasses, which is then polymerized to form a solid layer that provides the necessary strength and optical properties of laminated glass, shows the fundamental possibility of obtaining onolitnogo lenticular as a triplex.

Однако при создании монолитного линзового растра в виде триплекса (растр - твердый полимерный слой - силикатное стекло) по этой технологии необходимо было ясно представлять круг проблем, обусловленных требованиями к такому растру. Прежде всего, предлагаемый монолитный линзовый растр должен иметь фокальное расстояние, обеспечивающее формирование индивидуальных зон видения автостереоскопического изображения на расстоянии 3-7 м от экрана. Важным также является высокая оптическая и механическая стабильность растра в достаточно широком диапазоне плюсовых температур (5-40°С) и внешний вид образующегося триплекса: его окраска, прозрачность и отсутствие пузырьков воздуха в полимерном внутреннем слое.However, when creating a monolithic lens raster in the form of a triplex (raster - solid polymer layer - silicate glass) using this technology, it was necessary to clearly understand the range of problems caused by the requirements for such a raster. First of all, the proposed monolithic lens raster should have a focal distance, ensuring the formation of individual vision zones of the autostereoscopic image at a distance of 3-7 m from the screen. Also important is the high optical and mechanical stability of the raster in a fairly wide range of plus temperatures (5-40 ° C) and the appearance of the formed triplex: its color, transparency and the absence of air bubbles in the polymer inner layer.

Отсюда вытекают требования к фотополимеризующейся композиции и материалу (иммерсионной среде), получаемому при ее отверждении. При разработке композиции необходимо было учитывать, как минимум, следующие факторы:This implies the requirements for the photopolymerizable composition and the material (immersion medium) obtained by curing it. When developing the composition, it was necessary to take into account at least the following factors:

1) химические и оптические характеристики материала растра (пластиковых цилиндрических линз): показатель преломления материала растра, устойчивость поверхности растра к воздействию жидкой полимеризационноспособной композиции, адгезионные свойства поверхности растра;1) chemical and optical characteristics of the raster material (plastic cylindrical lenses): the refractive index of the raster material, the stability of the raster surface to the effects of a liquid polymerization composition, the adhesive properties of the raster surface;

2) оптические свойства твердой полимерной иммерсионной среды: показатель преломления, цвет, прозрачность, отсутствие трудноудаляемых воздушных включений и стабильность оптических свойств полимера при изменении температуры;2) the optical properties of the solid polymer immersion medium: refractive index, color, transparency, the absence of hard to remove air inclusions and the stability of the optical properties of the polymer with temperature;

3) химический состав жидкой фотополимеризующейся композиции должен обеспечить ее оптимальную вязкость, низкую усадку в процессе полимеризации и высокую адгезию к материалу растровой поверхности и поверхности силикатного стекла.3) the chemical composition of the liquid photopolymerizable composition should ensure its optimal viscosity, low shrinkage during polymerization and high adhesion to the material of the raster surface and the surface of silicate glass.

4) метод инициирования трехмерной радикальной полимеризации жидкой композиции, определяющий скорость инициирования, концентрацию свободных радикалов, константы скорости процесса полимеризации, что существенно влияет на качество монолитного растра.4) the method of initiation of three-dimensional radical polymerization of a liquid composition, which determines the initiation rate, concentration of free radicals, rate constants of the polymerization process, which significantly affects the quality of a monolithic raster.

Выполненные исследования позволили решить перечисленные выше проблемы.The studies performed allowed us to solve the above problems.

При получении триплексов в составе полимеризационноспособной композиции практически всегда (см. вышеприведенные ссылки на патенты) содержатся олигомерные каучуки с концевыми (мет)акриловыми группами - уретановые компоненты - для обеспечения высокой эластичности и прочности отвержденного внутреннего слоя (здесь и далее (мет)акриловый означает, что это понятие относится как к акрилатам, так и метакрилатам). Также гибкость и прочность полимерной прослойки триплекса может быть обеспечена введением в состав композиции линейных (мет)акриловых олигомеров (олигомеров моно(мет)акрилата оксиэтилен- или оксипропиленгликоля) (RU 2373061, В32В 27/00, 20.11.2009).Upon receipt of triplexes in the composition of the polymerization composition, almost always (see the above references to patents) contain oligomeric rubbers with terminal (meth) acrylic groups - urethane components - to ensure high elasticity and strength of the cured inner layer (hereinafter (meth) acrylic means that this concept applies to both acrylates and methacrylates). Also, the flexibility and strength of the triplex polymer layer can be ensured by the introduction of linear (meth) acrylic oligomers (mono (meth) acrylate hydroxyethylene or hydroxypropylene glycol oligomers) into the composition (RU 2373061, B32B 27/00, 20.11.2009).

В качестве олигомерных каучуков с концевыми (мет)акриловыми группами (уретановых компонентов) нами были исследованы доступные для приобретения коммерческие продукты: ОУА 2000Т (получен на основе моно(мет)акрилата этиленгликоля (МЭГ), толуилендиизоцианата и полипропиленгликоля, фирма «РЕПЕР», г. Нижний Новгород) и близкий по свойствам ОУМА 21УИФ (получен на основе МЭГ, изофорондиизоцианата и полипропиленгликоля, «Лаборатория акриловых мономеров», г. Дзержинск), а также синтезированные в Лаборатории химии реакционноспособных олигомеров ИХФ РАН олигоуретан(мет)акрилаты (ОУМ), полученные на основе МЭГ, толуилендиизоцианата и олиготетрагидрофуран-α,ω-диола (структура и способ получения описаны в патенте RU 2373061, В32В 27/00, 20.11.2009). В процессе полимеризации показатель преломления олигоуретанметакрилатов изменяется - увеличивается, кроме того, показатель преломления полимеров довольно сильно зависит от температуры, поэтому был определен температурный коэффициент показателя преломления отвержденных олигоуретан(мет)акрилатов в интервале температур от +5 до +42°С. Полученные рефрактометрические данные приведены в таблице 1.As oligomeric rubbers with terminal (meth) acrylic groups (urethane components), we investigated commercial products available for purchase: OAA 2000T (obtained on the basis of mono (meth) acrylate ethylene glycol (MEG), toluene diisocyanate and polypropylene glycol, REPER company, g Nizhny Novgorod) and similar in properties to OUMA 21UIF (obtained on the basis of MEG, isophorondiisocyanate and polypropylene glycol, “Laboratory of Acrylic Monomers”, Dzerzhinsk), as well as synthesized in the Laboratory of Chemistry of Reactive ICH Oligomers AN oligourethane (meth) acrylates (OUM) obtained on the basis of MEG, and toluene diisocyanate oligotetragidrofuran-α, ω-diol (structure and method of preparation are described in patent RU 2373061, V32V 27/00, 20.11.2009). During the polymerization, the refractive index of oligourethane methacrylates changes - it increases, in addition, the refractive index of polymers is quite dependent on temperature, therefore, the temperature coefficient of the refractive index of cured oligourethane (meth) acrylates was determined in the temperature range from +5 to + 42 ° С. The obtained refractometric data are shown in table 1.

Figure 00000002
Figure 00000002

Как видно из таблицы 1, для всех исследованных олигоуретан(мет)акрилатов характерны низкие величины Δn и Δnпол/t. Это означает, что отверждение данных олигомеров сопровождается низкой усадкой и, следовательно, отсутствием значительных внутренних напряжений в получаемом сетчатом трехмерном полимере, а полимер отличается широким температурным диапазоном оптической однородности, что в совокупности является гарантией получения триплексов высокого качества. Однако все приведенные олигоуретан(мет)акрилаты имеют высокую вязкость. Например, ОУА 2000Т имеет вязкость ~326 пуаз, что несовместимо с заливочной технологией получения триплексов.As can be seen from table 1, all studied oligourethane (meth) acrylates are characterized by low values of Δn and Δn gender / t. This means that the curing of these oligomers is accompanied by low shrinkage and, consequently, the absence of significant internal stresses in the resulting three-dimensional network polymer, and the polymer has a wide temperature range of optical uniformity, which together guarantees a high quality triplex. However, all of the oligourethane (meth) acrylates shown have a high viscosity. For example, ОУА 2000Т has a viscosity of ~ 326 poise, which is incompatible with casting technology for producing triplexes.

Дальнейшие эксперименты были направлены на создание полимеризационноспособной композиции на основе олигоуретан(мет)акрилатов, компоненты которой позволили бы снизить ее вязкость при сохранении высокой эластичности и прочности отвержденного материала, а также сохранить низкие значения разности показателей преломления жидкой композиции и отвержденной (Δn) и температурного коэффициента показателя преломления полимера Δnпол/t в сочетании с высокой адгезией к стеклу, в нашем случае, силикатному и органическому. При этом необходимо было учитывать также требование минимизировать возможную агрессивность жидкой композиции к материалу растра. В случае заметной чувствительности пластика линз растра к низкомолекулярным компонентам композиции (например, некоторые марки поликарбоната) необходимо сокращать длительность процесса фотоотверждения, что достигается увеличением концентрации фотоинициатора.Further experiments were aimed at creating a polymerization-based composition based on oligourethane (meth) acrylates, the components of which would reduce its viscosity while maintaining high elasticity and strength of the cured material, as well as maintaining low values of the difference between the refractive indices of the liquid composition and the cured (Δn) and temperature coefficient the refractive index of the polymer Δn floor / t in combination with high adhesion to glass, in our case, silicate and organic. It was also necessary to take into account the requirement to minimize the possible aggressiveness of the liquid composition to the raster material. In the case of noticeable sensitivity of the raster lens plastic to low molecular weight components of the composition (for example, some brands of polycarbonate), it is necessary to reduce the duration of the photo-curing process, which is achieved by increasing the concentration of the photoinitiator.

Добавление к олигоуретан(мет)акрилатам низковязких (мет)акриловых мономеров и известного пластификатора моноэтилового эфира этиленгликоля обеспечивает широкий диапазон вязкости жидкой композиции и позволяет получать из нее оптически однородные материалы с достаточно широким спектром значений показателей преломления.The addition of low-viscosity (meth) acrylic monomers to the oligourethane (meth) acrylates and the well-known plasticizer of ethylene glycol monoethyl ether provides a wide range of viscosity of the liquid composition and makes it possible to obtain optically uniform materials from it with a fairly wide range of refractive indices.

Исследовались также композиции, содержащие упомянутые выше линейные олигомеры моно(мет)акрилата оксиэтилен- или оксипропиленгликоля, присутствие которых и/или уретанового компонента в композиции обеспечивает низкую усадку в процессе ее полимеризации - у исследованных композиций усадка варьировалась от 4 до 9%.We also studied compositions containing the linear oligomers of mono (meth) acrylate of hydroxyethylene or hydroxypropylene glycol mentioned above, the presence of which and / or the urethane component in the composition provides low shrinkage during its polymerization - the shrinkage of the studied compositions varied from 4 to 9%.

В таблице 2 приведены мономеры, олигомеры и пластификатор, которые использовались в качестве компонентов при разработке фотоотверждаемой композиции. Уретановые компоненты приведены в таблице 1. Эти соединения позволяют варьировать вязкость и оптические свойства жидкой и отвержденной композиции. В таблице 2 приведен также фотоинициатор, обеспечивающий фотоактивность системы.Table 2 shows the monomers, oligomers and plasticizer that were used as components in the development of the photocurable composition. The urethane components are shown in table 1. These compounds allow you to vary the viscosity and optical properties of the liquid and cured composition. Table 2 also shows the photoinitiator, providing photoactivity of the system.

Выбранный фотоинициатор - коммерческий продукт Дарокур-4265 (смесь 1:1, мас. дифенил(2,4,6-триметилбензоил)фосфиноксида и 2-гидрокси-2-метилпропио-фенона) представляет собой вязкую жидкость с достаточно высоким показателем преломления (nD=1,5748).The photoinitiator selected is the commercial product Darocur-4265 (a 1: 1 mixture, wt. Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide and 2-hydroxy-2-methylpropio-phenone) is a viscous liquid with a fairly high refractive index (n D = 1.5748).

Figure 00000003
Figure 00000003

При оценке качества экспериментальных образцов триплексов: линзовый растр - твердый полимерный иммерсионный слой - силикатное стекло измеряемыми параметрами являлись показатели преломления исходной и отвержденной композиции, температурный коэффициент показателя преломления иммерсионного слоя (отвержденной композиции), фокусное расстояние полученного монолитного растра. Проверялось также сохранение оптических свойств монолитного растра во времени и прочность соединения внутреннего полимерного слоя со стеклами триплекса.When assessing the quality of experimental triplex samples: a lens raster - a solid polymer immersion layer - silicate glass, the measured parameters were the refractive indices of the initial and cured composition, the temperature coefficient of the refractive index of the immersion layer (cured composition), and the focal length of the obtained monolithic raster. The preservation of the optical properties of the monolithic raster over time and the strength of the connection of the inner polymer layer with triplex glasses were also checked.

Для испытаний были выбраны два линзовых растра из различных пластиков (условно обозначенные нами как «крупный» (КР) и «мелкий» (М) растры):For testing, two lens rasters were selected from various plastics (conventionally designated by us as “large” (KR) and “small” (M) rasters):

1) «крупный» - показатель преломления материала линз растра nDкp=1,4905, фокусное расстояние линз 3,5 мм, шаг 10 линий/дюйм;1) “large” - the refractive index of the material of the raster lenses n Dкp = 1.4905, the focal length of the lenses is 3.5 mm, a step of 10 lines / inch;

2) «мелкий» - показатель преломления материала линз растра n=1,5225, фокусное расстояние линз 3,1 мм, шаг 20 линий/дюйм.2) “small” - the refractive index of the material of the raster lenses n Dm = 1.5225, the focal length of the lenses is 3.1 mm, the pitch is 20 lines / inch.

В таблице 3 представлены экспериментальные данные по составу исследованных олигомерных композиций, показатель преломления исходной жидкой композиции (nисх), показатель преломления полимерного иммерсионного слоя (отвержденной композиции) (nотв), разница между ними (Δn), разница между показателями преломления материала линз растра и полимерного иммерсионного слоя (ΔnиммКР и ΔnиммМ), фокусное расстояние полученных монолитных растров FКР и FM.Table 3 presents the experimental data on the composition of the studied oligomeric compositions, the refractive index of the original liquid composition (n ref ), the refractive index of the polymer immersion layer (cured composition) (n holes ), the difference between them (Δn), the difference between the refractive indices of the raster lens material and a polymer immersion layer (Δn immKR and Δn immM ), the focal length of the obtained monolithic rasters F KR and F M.

Оценка фокусного расстояния полученных образцов монолитных растров (в виде триплексов) позволяет проследить связь между показателем преломления отвержденной композиции (полимерного иммерсионного слоя) и первоначальным фокусным расстоянием линз растра.Evaluation of the focal length of the obtained samples of monolithic rasters (in the form of triplexes) allows us to trace the relationship between the refractive index of the cured composition (polymer immersion layer) and the initial focal length of the raster lenses.

Для фокусного расстояния линзового растра, помещенного в иммерсионную среду, справедливо уравнение:For the focal length of the lens raster placed in the immersion medium, the equation is true:

Figure 00000004
, где С - константа, то есть при условии, что f>0,
Figure 00000004
, where C is a constant, that is, provided that f> 0,

(n растра - n отв)≠0, следовательно nотв - показатель преломления полимерного иммерсионного слоя всегда должен быть меньше nрастра.(n raster - n from c ) ≠ 0, therefore n resp - the refractive index of the polymer immersion layer should always be less than n raster .

Полученные нами результаты согласуются с приведенной закономерностью. При изменении показателя преломления полимерного иммерсионного слоя (что достигается изменением качественного и количественного состава композиции) можно получить требуемое фокусное расстояние изготовленного монолитного растра. При этом необходимо учитывать, что увеличивать показатель преломления полимерной прослойки триплекса (для увеличения fрастра) можно лишь до определенного предела - по нашим данным значение показателя преломления полимерного иммерсионного слоя (nотв) не должно приближаться к значению показателя преломления материала линз растра (nрастра) ближе, чем на 0,006 - дальнейшее увеличение показателя преломления полимерного иммерсионного слоя приводит к асимптотически бесконечному увеличению фокусного расстояния линз растра (см. таблицу 3 и рис. 1).Our results are consistent with the given pattern. By changing the refractive index of the polymer immersion layer (which is achieved by changing the qualitative and quantitative composition of the composition), the required focal length of the manufactured monolithic raster can be obtained. It should be borne in mind that it is possible to increase the refractive index of the triplex polymer layer (to increase the f raster ) only to a certain limit - according to our data, the refractive index of the polymer immersion layer (n holes ) should not approach the value of the refractive index of the raster lens material (n raster ) closer than 0.006 - a further increase in the refractive index of the polymer immersion layer leads to an asymptotically infinite increase in the focal length of the raster lenses (see table 3 and Fig. one).

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Примеры 1-39 позволяют получать заявленный растр-триплекс высокого качества. Увеличение содержания уретанового компонента и/или олигомеров моно(мет)акрилата оксиалкиленгликоля выше заявленного предела приводит к увеличению вязкости композиции и невозможности использовать заливочную технологию для изготовления предлагаемого линзового растра. Снижение содержания уретанового компонента и/или олигомеров моно(мет)акрилата оксиалкиленгликоля и, соответственно, увеличение количества (мет)акриловых мономеров приводит к ухудшению адгезионных свойств композиции по отношению к органическому стеклу (материалу растров) и не позволяет получать растр-триплекс хорошего качества (см. пример 40, контрольный).Examples 1-39 allow you to get the claimed raster-triplex high quality. The increase in the content of the urethane component and / or oligomers of mono (meth) acrylate of oxyalkylene glycol above the stated limit leads to an increase in the viscosity of the composition and the inability to use casting technology for the manufacture of the proposed lens raster. A decrease in the content of the urethane component and / or oligomers of oxyalkylene glycol mono (meth) acrylate and, accordingly, an increase in the number of (meth) acrylic monomers leads to a deterioration in the adhesive properties of the composition with respect to organic glass (raster material) and does not allow obtaining a good quality raster triplex ( see example 40, control).

Из приведенных в таблице 3 экспериментальных данных видно, что использование в составе композиции пластификатора (МЭЭЭГ) не обеспечивает получения растров-триплексов высокого качества (см. примеры 46-50, контрольные). Композиция, содержащая в качестве фотополимеризующихся компонентов только (мет)акриловые мономеры, не обеспечивает достаточной адгезии к материалу растров и также не позволяет получать растр-триплекс хорошего качества (см. примеры 41 и 42, контрольные). Указанные контрольные примеры, также как и примеры 43-45 (контрольные), в которых иммерсионный слой представляет собой отвержденный олигоуретан(мет)акрилат, позволяют расширить диапазон значений показателя преломления полимерного иммерсионного слоя (nотв), и использовались при построении кривых, приведенных на рис. 1, иллюстрирующих зависимость фокусного расстояния линзовых растров от nотв и позволяющих экспериментально определить предел возможного приближения nотв к показателю преломления материала линз растров.From the experimental data shown in table 3, it can be seen that the use of a plasticizer (MEEG) in the composition does not provide high-quality triplex rasters (see examples 46-50, control). A composition containing only (meth) acrylic monomers as photopolymerizable components does not provide sufficient adhesion to the raster material and also does not allow to obtain good-quality raster-triplex (see examples 41 and 42, control). These control examples, as well as examples 43-45 (control), in which the immersion layer is a cured oligourethane (meth) acrylate, allow us to expand the range of refractive index of the polymer immersion layer (n holes ), and were used to construct the curves shown in fig. 1, illustrating the dependence of the focal length of the lens rasters on n holes and allowing to experimentally determine the limit of the possible approximation of n holes to the refractive index of the material of the lens rasters.

Следует отметить, что качество триплексов с внутренним слоем из гомополимеров олигоуретан(мет)акрилатов (контрольные примеры 43-45) хорошее, но из-за высокой вязкости олигомеров уретан(мет)акрилатов невозможно получать триплексы по предлагаемой заливочной технологии.It should be noted that the quality of triplexes with an inner layer of oligourethane (meth) acrylate homopolymers (control examples 43-45) is good, but due to the high viscosity of urethane (meth) acrylate oligomers it is impossible to obtain triplexes by the proposed casting technology.

С помощью рефрактометрического метода была исследована термостабильность оптических свойств полученных монолитных растров - на рис. 2 приведена температурная зависимость показателя преломления полимерного иммерсионного слоя в интервале температур от +20 до +42°С. Из рисунка видно, что для всех исследованных композиций прослеживается прямолинейная зависимость показателя преломления от температуры, характеризующаяся значениями Δn/t=(1,95-2,9)·10-4 град-1. Такие значения Δn/t гарантируют неизменность фокусного расстояния растров-триплексов в приведенном диапазоне температур.Using the refractometric method, the thermal stability of the optical properties of the obtained monolithic rasters was studied - in Fig. Figure 2 shows the temperature dependence of the refractive index of the polymer immersion layer in the temperature range from +20 to + 42 ° C. It can be seen from the figure that for all the compositions studied, a linear dependence of the refractive index on temperature is observed, characterized by the values Δn / t = (1.95-2.9) · 10 -4 deg -1 . Such values of Δn / t guarantee the invariability of the focal length of raster triplexes in the reduced temperature range.

Термостабильность полученных монолитных растров в виде триплексов оценивалась также визуально. Образцы триплексов выдерживались в камере холодильника (4,5-5,5°С) в течение 24 ч и в термошкафу при 40°С в течение 10 ч. Испытания показали, что полимерный иммерсионный слой не изменяет оптических характеристик и не наблюдается деструкции элементов триплекса.The thermal stability of the obtained monolithic rasters in the form of triplexes was also evaluated visually. The triplex samples were kept in the refrigerator chamber (4.5-5.5 ° C) for 24 hours and in a heating cabinet at 40 ° C for 10 hours. Tests showed that the polymer immersion layer does not change the optical characteristics and no destruction of the triplex elements is observed .

На рис. 3 приведена зависимость показателя преломления полимерного иммерсионного слоя от времени хранения. Рисунок демонстрирует оптическую стабильность полученных растров-триплексов во времени - в течение длительного времени наблюдения сохраняется неизменный показатель преломления полимерного иммерсионного слоя.In fig. Figure 3 shows the dependence of the refractive index of the polymer immersion layer on storage time. The figure demonstrates the optical stability of the obtained triplex rasters in time - the refractive index of the polymer immersion layer remains unchanged for a long time of observation.

Таким образом, предлагаемый линзовый растр для создания автостереоскопического изображения, изготовленный в виде триплекса: растр - твердый полимерный иммерсионный слой - силикатное стекло, имеет фокусное расстояние, позволяющее формировать зоны видения автостереоскопического изображения на расстоянии не менее 3-7 м от экрана, отличается удобством при эксплуатации, технологичностью изготовления и высокой оптической и механической стабильность в достаточно широком диапазоне плюсовых температур: 5-40°С. Способ изготовления предлагаемого монолитного линзового растра отличается простотой и технологичностью и обеспечивает высокую оптическую и механическую стабильность растра.Thus, the proposed lens raster for creating an autostereoscopic image, made in the form of a triplex: raster - a solid polymer immersion layer - silicate glass, has a focal length that allows you to form vision zones of an autostereoscopic image at a distance of at least 3-7 m from the screen, is convenient for operation, manufacturability and high optical and mechanical stability in a fairly wide range of plus temperatures: 5-40 ° C. A method of manufacturing the proposed monolithic lens raster is simple and adaptable and provides high optical and mechanical stability of the raster.

Claims (3)

1. Линзовый растр для создания автостереоскопического изображения, выполненный в виде набора положительных лентикулярных линз, поверхность которых помещена в иммерсионную среду для увеличения их фокусного расстояния, отличающийся тем, что иммерсионная среда представляет собой твердый полимер, полученный отверждением фотополимеризующейся композиции, содержащей олигоуретан(мет)акрилаты и/или олигомеры моно(мет)акрилата оксиалкиленгликоля, один или более моно- или ди(мет)акриловых мономера и инициатор радикальной фотохимической полимеризации при следующем соотношении компонентов, мас. %:
олигоуретан(мет)акрилаты и/или олигомеры моно(мет)акрилата оксиалкиленгликоля 79,1-39,5 моно- или ди(мет)акриловые мономеры 59,5-19,7 инициатор полимеризации 1-3,

при этом иммерсионная среда является внутренним слоем триплекса: линзовый растр - твердый полимерный иммерсионный слой - силикатное стекло и значение показателя преломления материала линз растра превышает значение показателя преломления полимерного иммерсионного слоя не менее чем на 0,006.
1. A lens raster for creating an autostereoscopic image made in the form of a set of positive lenticular lenses, the surface of which is placed in an immersion medium to increase their focal length, characterized in that the immersion medium is a solid polymer obtained by curing a photopolymerizable composition containing oligourethane (meth) acrylates and / or oligomers of oxyalkylene glycol mono (meth) acrylate, one or more mono- or di (meth) acrylic monomers and an initiator of a radical photochemical polymer erizatsii in the following ratio of components, wt. %:
oligourethane (meth) acrylates and / or mono (meth) oxyalkylene glycol oligomers 79.1-39.5 mono- or di (meth) acrylic monomers 59.5-19.7 polymerization initiator 1-3,

in this case, the immersion medium is the inner layer of the triplex: the lens raster is a solid polymer immersion layer is silicate glass and the refractive index of the material of the raster lenses exceeds the refractive index of the polymer immersion layer by at least 0.006.
2. Линзовый растр по п. 1, отличающийся тем, что для повышения степени сохранности растра в виде триплекса он содержит дополнительный стеклянный слой, закрывающий линзы растра.2. The lens raster according to claim 1, characterized in that in order to increase the degree of preservation of the raster in the form of a triplex, it contains an additional glass layer covering the lenses of the raster. 3. Способ изготовления линзового растра по п. 1, включающий следующие операции:
- приготовление смеси компонентов композиции и их перемешивание при температуре 40-50°C в течение 40-60 мин;
- формирование триплекса, для чего на поверхность растра, ограниченную липкой прокладкой заданной толщины, устанавливают лист силикатного стекла поверх прокладки, фиксируют зажимами и заливают через воронку приготовленную композицию;
- отверждение композиции путем фотохимически инициированной трехмерной радикальной полимеризации с образованием во внутреннем слое триплекса твердой иммерсионной среды.
3. A method of manufacturing a lens raster according to claim 1, comprising the following operations:
- preparing a mixture of the components of the composition and mixing them at a temperature of 40-50 ° C for 40-60 minutes;
- the formation of triplex, for which a sheet of silicate glass is placed on top of the raster, limited by an adhesive strip of a given thickness, fixed with clamps and filled into the prepared composition through a funnel;
- curing the composition by photochemically initiated three-dimensional radical polymerization with the formation in the inner layer of the triplex solid immersion medium.
RU2014145080/05A 2014-11-10 Lens raster in form of triplex for forming autostereoscopic image and method of making same RU2574617C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2574617C1 true RU2574617C1 (en) 2016-02-10

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994004948A1 (en) * 1992-08-18 1994-03-03 Applied Physics Research, L.P. Apparatus for providing autostereoscopic and dynamic images and method of manufacturing same
US5554432A (en) * 1992-09-15 1996-09-10 The Phscologram Venture, Inc. Press polymerization of lenticular images
US20070008620A1 (en) * 2005-07-11 2007-01-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Switchable autostereoscopic display
WO2011034826A1 (en) * 2009-09-17 2011-03-24 Steven George Display with an immersed lenticular lens array
US20110170184A1 (en) * 2010-01-13 2011-07-14 Wolk Martin B Microreplicated Film for Attachment to Autostereoscopic Display Components
EP2053866B1 (en) * 2007-10-24 2013-07-03 Japan Display West Inc. Method for manufacturing electro-optic device and electro-optic device
RU2507550C2 (en) * 2008-06-02 2014-02-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Optical assembly and autostereoscopic display device based thereon

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994004948A1 (en) * 1992-08-18 1994-03-03 Applied Physics Research, L.P. Apparatus for providing autostereoscopic and dynamic images and method of manufacturing same
US5554432A (en) * 1992-09-15 1996-09-10 The Phscologram Venture, Inc. Press polymerization of lenticular images
US20070008620A1 (en) * 2005-07-11 2007-01-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Switchable autostereoscopic display
EP2053866B1 (en) * 2007-10-24 2013-07-03 Japan Display West Inc. Method for manufacturing electro-optic device and electro-optic device
RU2507550C2 (en) * 2008-06-02 2014-02-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Optical assembly and autostereoscopic display device based thereon
WO2011034826A1 (en) * 2009-09-17 2011-03-24 Steven George Display with an immersed lenticular lens array
US20110170184A1 (en) * 2010-01-13 2011-07-14 Wolk Martin B Microreplicated Film for Attachment to Autostereoscopic Display Components

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103502882B (en) Illuminator and display unit
DE3650455T2 (en) Compositions based on fluorinated polymers and their use in the manufacture of contact lenses
CN102768405B (en) Display device and lighting unit
CN102314014B (en) Switchable 3-dimensional conversion device, method for manufacturing the same and stereoscopic image display device using the same
US7842740B2 (en) Non-birefringent optical resin material and optical member
JP3453418B2 (en) Low yellowness polymer composition, polymerizable composition and lens using the composition
DE3309631A1 (en) CONTACT LENS MATERIAL WITH SILICONE AND CONTACT LENS MADE THEREOF
TW200536891A (en) Oriented film, process for producing the same and laminate thereof
Wang et al. Investigation on Raft Polymerization of a Y‐Shaped Amphiphilic Fluorinated Monomer and Anti‐Fog and Oil‐Repellent Properties of the Polymers
CN104035260B (en) Changeable Fresnel lens and its manufacture method
CN105116560B (en) 3D display device
CN110945039A (en) Photocurable composition and method for producing three-dimensional object
RU2574617C1 (en) Lens raster in form of triplex for forming autostereoscopic image and method of making same
US9841613B2 (en) Eyeglass of 3D glasses and fabrication method thereof, and 3D glasses
TWI512343B (en) Optical film and autostereoscopic 3d display using the same
Yuan et al. Optofluidic lenticular lens array for a 2D/3D switchable display
CN117447634A (en) Fluororesin, fluororesin particle, and method for producing same
CN102140351B (en) Liquid crystal composite for liquid crystal display
TWI600949B (en) 2d/3d switching lens and display device thereof
Matveeva et al. Features of using photocurable acrylic composition to create the immersion-formed layer for lenticular lenses
KR101430404B1 (en) Lensticular array, manufacturing method thereof and three-dimensional image display device using the same
KR101326576B1 (en) Three dimensional image display panel and three dimensional image display device having the same
US20140226216A1 (en) Composite optical element
CN105467715B (en) Liquid crystal lens panel and three-dimensional display apparatus
JP2013079397A (en) Method for casting acrylic film and gasket