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研究生: 歐韋廷
Wei-Ting Ou
論文名稱: UV噴墨印刷製作微透鏡陣列之研究
Micro-lens array by UV inkjet printing
指導教授: 王希俊
Wang, Hsi-Chun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 圖文傳播學系
Department of Graphic Arts and Communications
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 75
中文關鍵詞: 折射型微透鏡陣列UV噴墨印刷1951 USAF調變轉換函數
英文關鍵詞: micro-lens array, UV ink-jet printing, 1951 USAF test card, MTF
論文種類: 學術論文
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  • 現今折射型微透鏡陣列發展進度仍受侷限,主因是製程繁瑣、成本高昂和提供規格有限,且被動式的搭配無法獨樹一格,所衍生產品規格雷同相似。本研究將以UV噴印透明墨水方式印製折射型微透鏡陣列,自選材料厚度,控制透鏡大小、間距、透鏡高度等以控制微透鏡的成像條件,則將大幅突破折射型微透鏡陣列規格限制,進而改變現有製程,突破困境。
    本研究利用疊紋放大原理,設計不同大小透鏡陣列檔案,再以UV噴印透明墨水形成微透鏡結構在不同厚度透明片材上,使1951 USAF 解像力測試圖可供鑑別,以獲得UV噴印折射型微透鏡陣列結構的分辨力數值,作為初級判斷微透鏡陣列優劣方式;其次,再測量微透鏡之調變轉換函數(Modulation Transfer Function,MTF)和曲度輪廓參數(Profile),為進階評判微透鏡成像結果研究,以分析其微透鏡成像品質特性。
    經研究結果證明,以UV噴印透明墨製作微透鏡陣列使用是可行的,經解像測試後可達 100 lpi分辨力,而不同厚度透明片材中透鏡較大者,則可獲得大於0.5的MTF數值和最接近造鏡者公式的輪廓曲線參數,進而符合防偽印刷使用需求。

    關鍵字:折射型微透鏡陣列、UV噴墨印刷、1951 USAF 、調變轉換函數(MTF)

    The development of refractive micro-lens array remains limited because of the complex process, expensive cost, and finite format offered. In this study, transparent UV Inkjet ink was used to print the refractive micro-lens array, which was controlled for refractive conditions by using materials selected based on their thickness and micro-lens area coverage. The purpose of the study was to use a novel and flexible method to fabricate refractive micro-lens arrays and to improve current production processes.
    The concept of Moiré magnifier was used to design differently sized image files of lens arrays, and transparent ink was employed in UV inkjet printing to form the structure of micro-lenses on transparent materials with different thicknesses. The 1951 USAF resolution measuring chart is used to obtain the quantitative resolution of the structure of the UV inkjet refractive micro-lens array. The curvature of micro-lens contours and Modulation Transfer Function (MTF) were measured to analyze the image quality from the micro-lens array.
    The results show that the use of UV inkjet printing to produce a micro-lens array is a pragmatic method, and the array exhibits resolving power of 100 lpi. The larger lens area coverage at different thicknesses exhibits MTF number greater than 0.5, which meets commercial requirements. Furthermore, the micro-lens array fabricated in this study has potential value in anti-counterfeiting applications.

    Keywords : 1951 USAF test card, MTF, micro-lens array, UV ink-jet printing

    目 次 V 表 次 VII 圖 次 VIII 第一章 緒論 1 第一節 研究背景和動機 1 第二節 研究目的 3 第三節 研究問題 4 第四節 研究範圍和限制 5 第五節 名詞解釋和定義 6 第二章 文獻探討 7 第一節 折射型微透鏡陣列 7 第二節 疊紋原理和技術應用 18 第三節 UV噴墨印刷科技和材質特性檢驗 22 第四節 1951USAF分辨力測試和調變轉換函數 30 第五節 文獻探討小結 37 第三章 研究設計 38 第一節 研究流程 38 第二節 研究架構 39 第三節 研究設計和實施 42 第四節 資料處理與分析 51 第四章 實驗結果分析 52 第一節 1951USAF 解像力測試 52 第二節 微透鏡MTF量測 57 第三節 造鏡者公式檢驗 61 第四節 單一微透鏡直徑比對 65 第五節 防偽微細小字辨識測試 67 第五章 結論與建議 69 第一節 結論 69 第二節 後續研究建議 71 參考文獻 72 表 次 表2-1 折射型微透鏡製程製程優劣比較 17 表2-2 疊紋技術的應用 21 表2-3 1951USAF分辨力計算對照圖 31 表2-4 1951USAF群組線條長度比例 32 表2-5 1951USAF群組放大倍率 33 表4-1 1951USAF解像力測試卡「群號2組號6」目測結果 53 表4-2 1951USAF解像力測試卡「群號3組號1」目測結果 55 表4-3 微透鏡成像反差波形曲線量測結果 58 表4-4 微透鏡MTF數值整理計算(已線性反差校正) 59 表4-5 3D光學輪廓儀量測 61 表4-6 微透鏡Profile計算 63 表4-7 微透鏡成像焦距誤差和MTF結果比對 63 表4-8 單一微透鏡直徑比對 66 表4-9 防偽微細小T字實際成像放大結果 68 圖 次 圖2-1 普通折射型連續微透鏡 7 圖2-2 折射機制示意圖 8 圖2-3 微透鏡陣列 9 圖2-4 離子交換法製作流程 10 圖2-5 微透鏡使用光阻熱容法技術 11 圖2-6 微透鏡基座 11 圖2-7 網版製作示意圖 14 圖2-8 噴墨印刷製作微透鏡示意圖 15 圖2-9 被印基材表面張力與微透鏡曲率半徑關係 16 圖2-10光柵交錯示意圖 19 圖2-11壓電式噴墨方式結構圖 22 圖2-12可變墨滴原理圖 23 圖2-13傳統墨滴與可變墨滴比較 24 圖2-14利用儀器量測滴液在材質上的角度 27 圖2-15利用達因筆畫在被印材料上,觀察其變化以確定達因數值 27 圖2-16 1951 USAF分辨力測試圖 30 圖2-17 1951 USAF單一分辨力圖案繪製方式 31 圖2-18 清晰與模糊影像示意 33 圖2-19 正弦波從低到高空間頻率變化 34 圖2-20 調變轉換函數MTF示意圖 35 圖3-1 研究流程圖 38 圖3-2 研究架構圖 41 圖3-3 Illustrator軟體設計微透鏡陣列 42 圖3-4 Illustrator軟體設計1951 USAF解像力測試卡 43 圖3-5 MANIA BARCO Laser Plotter 雷射繪圖機 43 圖3-6 MIMAKI UV Inkjet Printer UJF-6042 44 圖3-7 鑑別微透鏡陣列優劣 45 圖3-8 微透鏡成像反差波形曲線程式 46 圖3-9 MATLAB軟體取得MTF灰階高低數值 46 圖3-10 MATLAB軟體取得影像最高低灰階數值 46 圖3-11 線性反差校正轉換示意圖 47 圖3-12線性反差校正新舊影像和直方圖比對 48 圖3-13 3D共軛焦光學輪廓儀 49 圖3-14 3D共軛焦光學輪廓儀量測微透鏡Profile 49 圖3-15 微透鏡Profile資料取得 49 圖3-16 防偽微細小字辨識測試示意 50 圖4-1微透鏡MTF數值比對(已線性反差校正) 60

    一. 中文部分
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