1.人眼的生理特性物體處于立體空間中，視覺系統(tǒng)能把不同距離深度的目標(biāo)物在視網(wǎng)膜上形成的二元像呈現(xiàn)出立體感，稱為立體視覺感。從生理上分析，立體視覺感的形成有許多原因，包括生理和心理的。單從與立體印刷相關(guān)的成像理論來分析，立體視覺的生理形成可以看成先由輻腠確定注視點，然后由雙眼視差進(jìn)行精確的深度和位置的判斷這樣兩個過程。
① 輻腠當(dāng)兩眼同時凝視某一物體時，若物體很遠(yuǎn)，則兩眼的視線基本平行。而當(dāng)物體靠近的時候，兩個眼球便向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，視線在物體處相交。兩眼的這種動作叫輻腠。輻腠對深度感的形成有直接作用。由輻腠引起的深度感對近距離20m以內(nèi)有效，遠(yuǎn)距離時其效果顯著減小。
?、?雙眼視差如圖1所示，兩眼瞳孔間在水平方向上有一定距離（目距a），在觀看物體時與物體之間形成了一定的夾角，所以物體在左右兩眼視網(wǎng)膜上的成像是不完全一樣的。這種不同叫做雙眼視差。
當(dāng)看F點時，分別在左右兩眼的視網(wǎng)膜f與f‘處成像。而比F遠(yuǎn)的E點和比F近的G點分別在e、e’和g、g‘的位置成像。顯然E、F、G在左右兩眼的視網(wǎng)膜上成像的幾何位置不同，于是經(jīng)大腦綜合左右兩眼得到的不同的影像就產(chǎn)生了縱深感。一般用α、β、γ表示會聚角（輻腠角），用（β-α）、（γ-α）表示相應(yīng)的視差角。
物體在左右兩眼所形成的像在一定的視差范圍內(nèi)能很好地融合成一個，構(gòu)成深度和位置的信息。
這時產(chǎn)生了對深度的知覺和具有立體視覺感。雙眼視差知覺深度的范圍，基本上是由兩眼像融合范圍決定的，并不是很寬。但雙眼視覺對深度差別的分辨在有效范圍內(nèi)是有很高的精度的。
由于輻腠和雙眼視差的共同作用才能在較寬的范圍內(nèi)得出正確的立體視覺感。
?、?雙眼視差的允許范圍從雙眼視差的功能和特性出發(fā)，兩眼的圖像差異可保持在5%-10%以內(nèi)，具體如下：（a） 圖像大小差別：幾何圖形在5%以內(nèi)：差別在1-2%時會引起眼的疲勞；3-4%時雙眼視差會發(fā)生障礙；5%以上時不能建立立體視覺感。
對于一般的圖形，差別可保持在10-15%.
?。╞）亮度差別：30%以內(nèi)（c）色度差別：±15nm（d）分辨力差別：10%以內(nèi)（對于低分辨力率的圖像可達(dá)30%）④晶狀體的調(diào)節(jié)作用產(chǎn)生立體視覺感的原因除了輻腠和雙眼視差外，晶狀體的調(diào)節(jié)也起了一定的作用。通過晶狀體的厚度變化，可以使不同距離的目標(biāo)物在視網(wǎng)膜上成像，使獲得一定的深度感。
但這個距離不是很大，一般局限在2-3米。
2.柱透鏡光柵板的成像原理柱透鏡光柵板有許多結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能完全相同的小圓柱透鏡元平面線性排列組成，一面是平的，一面是周期性起伏變化的曲面，如圖3所示。在與排列方向垂直的方向?qū)饩€不起匯聚作用；而在其排列方向上，每個圓柱透鏡元相當(dāng)于匯聚透鏡，起聚光成像的作用，柱透鏡光柵板的平面處為焦平面。
這一特性使得它對圖像具有“壓縮”和“隔離”的作用。
?、賵A柱透鏡元的幾何光路分析放大觀察組成柱透鏡光柵板圓柱透鏡元，由于其厚度大于其曲率半徑是不能被忽略的，所以進(jìn)行光學(xué)分析時要把它看成是厚透鏡，屬于厚透鏡中的平凸透鏡，如圖4所示。
厚透鏡可以看作由兩個球面折射面相隔一段距離d（即OO‘）所組成的來處理。經(jīng)過繁冗的代數(shù)演算后，可得到下列一組公式：⑴其中，物距s 0和像距s 1分別是從第一主平面H 1和第二主平面H 2量起的，焦距f也是也是相對于主平面H 1來量的。即s 0是指物點到第一主平面H1的距離；s 1是指像點到第二主平面H2的距離；f是焦點到第一主平面的距離；h 1是指第一光學(xué)面到第一主平面的距離（Oh 1）；h 2是指第二光學(xué)面到第二主平面的距離（Oh 2）； R 1是第一光學(xué)面的曲率半徑；R 2是第二光學(xué)面的曲率半徑。
由于R 1∞，所以公式組⑴可以化簡計算如下：⑵根據(jù)公式組⑵，可知當(dāng)物距s 0、焦距f已知時就可求出像距s 1.而焦距f與透鏡的折射率n和曲率半徑R 2有關(guān)。
在立體印刷品中，光柵板是貼合在圖像之上的，而且光柵板的平面即為焦平面，即像位于焦平面上（fd）。由于這一特殊性，使得組成柱透鏡光柵板圓柱透鏡元有著一個特殊的光學(xué)性質(zhì)――像面上的任意一定經(jīng)柱透鏡折射后成平行光束。
圓柱透鏡元的光路圖如圖5所示。
圖中C點為柱透鏡的節(jié)點，由第一光學(xué)面到C點的距離為q.取坐標(biāo)系O y，原點O在光軸上。對于y0點，經(jīng)柱鏡后成一束極細(xì)的與光軸平行的光束，攜帶著相應(yīng)的信息傳輸，其傳輸方向角為0°。對于任一y點，經(jīng)柱透鏡后成一極細(xì)平行光束，攜帶相應(yīng)信息傳輸，其傳輸方向角 的值為。因為，所以得：⑶又因為，代入⑶式得：⑷由此可知在O y平面上不同位置點所發(fā)出的光線經(jīng)透鏡折射后，成一極細(xì)的平行光束，并將沿著不同的方向傳輸，且其中每一光束都攜帶著各自的信息。因為不同點折射后形成的光束的方向角不同，所以柱透鏡起到了分像的作用。
由⑷式我們可以知道，光線的傳輸方向角與曲率半徑R 2、折射率n及y點位置相關(guān)。對于一塊特定的光柵板（即R 2和n為已知），我們可以求出特定點的光線傳輸方向，可以對光柵板進(jìn)行微觀的光路分析。
②柱透鏡光柵板的成像過程柱透鏡光柵板是許多個圓柱透鏡元的集合，其光學(xué)原理是排列的微型單方向放大鏡，其光學(xué)功能是將平面影像單方向壓縮及放大，所以柱透鏡光柵板能容納大量的平面影像并保持平面影像的完整。
將壓縮成條紋狀平面影像，以左右景順序排列在透鏡焦平面上相應(yīng)的位置。柱透鏡光柵板把經(jīng)過每個圓柱透鏡元的非常細(xì)小的光束所攜帶的圖像信息組合起來，在左右兩眼視網(wǎng)膜上分別成像，經(jīng)中樞神經(jīng)作用形成對應(yīng)的立體影像。通過雙目移動，獲取不同光束所攜帶的信息，從而得到信息量非常豐富的三維空間圖像，如圖6所示。
3.立體印刷品形成立體深度感的原因如前所述，形成立體感的主要原因是由于人的雙眼視差。而大腦在綜合兩眼獲得的圖像信息時，其中一個很重要的因素，就是物點光線的入射方向，可根據(jù)各物點發(fā)射或反射到人眼光線的方向，判定該物點的方位及遠(yuǎn)近 .
在平面M上的E點發(fā)出的光線分別進(jìn)入左右兩眼，此時即形成中景。
如上所述，只要能記錄景物的一組左右景平面圖像，并讓左右兩眼分別只看到相應(yīng)的左右圖像中的相應(yīng)部分，由于左右圖像之間的相對視差，導(dǎo)致眼睛調(diào)整聚焦角度，就如同仿真觀看真實景物的狀態(tài)一樣，產(chǎn)生真實的立體感覺。
