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超强DIY--把你的笔记本变成真正3D显示器

来源:互联摘选 日期:2008-12-01 17:48

我们在这里将要教大家怎么使用廉价的玻璃纸,使笔记本电脑的屏幕产生真正3D立体显示效果的技术。不知大家是否知道,立体的显示技术需要在左眼和右眼进行独立的处理才可以产生。我们这里将要介绍的技术是根据两个事实来实现的:首先是笔记本电脑的LCD会产生光偏振,因此我们可以使用偏光纸来操纵光的传输;其次是玻璃纸可以直接地改变光传输的方向。笔记本屏幕的一半可以被玻璃纸的光学处理效果分成两个部分。屏幕显示的直角相交,就犹如戴上了立体眼镜般,产生立体的感觉。

我这里将要介绍技术的最显著优点是非常简单,只需要懂得极少的光学知识就可以把笔记本的屏幕产生3D的显示效果。我们技术的另外一个优点是,我们可以根据用户的需要,在电脑上面贴上相应的玻璃纸。我们技术可行的原因,还因为笔记本电脑通常每次只有一个用户,因此用户的头和笔记本的屏幕都是相对固定的。在应用过程中,我们发现了另外一个重大事实,那就是玻璃纸的half-waveplate(半透镜)比商业的half-waveplate(半透镜)对白光的偏振具有更加理想的效果。

1.玻璃纸道具

首先让我们从介绍玻璃纸的性质开始吧,玻璃纸是使用碱性的纤维胶流经由酸性物质铸成的模具里面造出来的。因为在生产过程中具有单向的张力,因此玻璃纸是各向异性的物质,它的结构比较像水晶。玻璃纸的折射率ny可以用光波来衡量。

光线在介质里面往X方向(nx)的传播要比Y方向(ny)的传播速度要快,在经过了介质的传输之后,这些光波的方向发生了些改变。ny-nx在折射率的区别取决于玻璃纸的厚度,还有在X和Y方向的角度。一个能够产生180度固定位置延迟的介质就是 half-waveplate(半透镜) 。我们使用玻璃纸的厚度大约为25微米,折射率为170.2 度,大约为理想half-waveplate(半透镜) 相差延迟的95% 。这些测量结果都是在可以接受的范围之内,因为在实际的应用中并不需要180度精确度的延迟。在证实了使用玻璃纸可以作为half-waveplate(半透镜) 的事实之后,我们现在来探究什么是half-waveplate(半透镜),还有它是怎么能够被使用来创建3D的显示屏呢。

half-waveplate(半透镜)最重要的功能之一就是,可以旋转经过它光线的传输方向。我们发现玻璃纸在旋转白光方面的性能,要比商业上为特定波长而专门设计的half-waveplate(半透镜)优越。其中最令人心动的就是它那低廉的价格,在描述half-waveplate(半透镜)是怎么产生3D图象的时候,我想需要简要地介绍一些基本的立体感原理。

2.立体感的原则

图一介绍了基于视差现象的基本3D显示原则



观察者看见球在他/她眼的前面 (a)


球的图片通过延长线被从屏幕拔出来,进入人的眼睛(b) /立体感


观察者只看到屏幕上的两个球,没有产生立体的效果。如果想产生立体效果,我们必须找出办法来消除图中的虚线(c)

图1(a)表明了当Fusen(传统的日本球)飞向观察者的时候,观察者左眼和右眼的视线。左眼看见球在它的右边,而右眼看见相同的球在它的左边。我们的脑使用这些信息来判断这些球的距离。图1(b)尝试欺骗大脑,两张球的图片被从屏幕上拔出来,并通过延长线投射在屏幕的前面。 中心点是两个眼睛和球的光线交汇的地方,就是真实的球产生的光通道。

屏幕上两个球的图片会给观察者球是远离屏幕的幻想吗?答案当然是"不!"。因为观察者的每个眼都看见了在屏幕上图片的实际路径和虚线,如图1(c)。为了产生球是脱离屏幕的幻想,我们必须找出一个方法让观察者只看见图1(c)显示的实线。也就是说,我们需要消除图片1(c)上的虚线才可以产生立体的效果 。如果图片1(c)上的光线路径变成与图1(b)的一样,图片脱离屏幕的幻觉就会产生。达到该效果的办法之一就是使用偏振光,操纵偏振光能够使观察者只看到正确的图片,这图片就是实线的路径。

3.操纵偏振光

使用偏振光不仅因为我们的眼睛对光波非常敏感,还因为光波的通道可以被封闭或者使用偏振器来改变它的路径。如果偏振器的传输轴与光的偏振方向平行,光通过偏振器的衰减将是最少的。另一方面,如果光和偏振器是互相垂直的,光将会被偏振器集中起来并不再传输。

现在,我们可以利用笔记本电脑液晶显示屏幕散发出的线性偏振来达到我们的目的。液晶显示屏幕散发出的光线是简单的线性偏振,因为LCD顶部被LCD显示器的偏振纸覆盖着。

在图2,在笔记本电脑上使用了3角形的偏振纸。


(a)

偏振器的传输轴与屏幕散发出光的方向垂直


偏振器作出了90度的旋转。现在偏振器的传输轴与屏幕散发出的光平行

在图2(a),偏振纸与屏幕散发出的光垂直相交。在这个方位,偏振纸相当有效率地集中屏幕散发出的光线。在图.2(b),偏振纸的角度被旋转了90度,因此它与笔记本电脑屏幕的偏振角度变得相平了。在这个方位,偏振纸似乎变成透明了。

4.创建3D图象

图3将举例说明我们是怎么从笔记本电脑的显示屏幕获得3D图象的。


(a)

通过戴上偏光镜,观察者只看见图.1(c)描绘的实光线。偏光器过滤了图.1(c)描绘的虚线


(b)

现在是笔记本电脑而不是观察者戴上偏光器

偏振的方向如双头箭头所示。在图3的偏光眼镜覆盖着一定的偏光纸,偏光纸的尺寸被裁剪过,以适应眼镜的纸板。在我们的笔记本电脑里,从屏幕射出的光与水平方向呈45度的角度。我们的观察者使用传输轴为45度的眼镜就可以看到整个屏幕。

如果笔记本电脑屏幕的右边部分被玻璃纸覆盖着,直接的偏振覆盖区域重改道为135度(=45度 + 90度) 。现在让我们首先考虑当观察者戴着偏振眼镜的时候是通过右眼看着物体的。偏振器覆盖观察者的传输轴是45度,这意味着用户的右眼不再看见屏幕的覆盖区域。右眼仅能够看见屏幕不被覆盖的区域;简而言之,在这个配置,右眼仅能够看见在笔记本电脑屏幕显示的左边部分。

接着,我们把目光放到观察者是怎么通过他右眼看物体的。如果偏振器覆盖右眼的直接传输轴是135度,左眼仅能够看见笔记本电脑屏幕显示的右边部分图片;它不能够看见屏幕的左边部分图片。

总之,在笔记本电脑的屏幕经过这样的处理(使用玻璃纸覆盖半部分)和使用眼睛定位偏振的角度(左眼偏振的角度为135度,右眼的偏振角度为45度)我们能够消除在图.1(c)显示的虚线部分,并获得期望的图.1(b)的光路径,因此观察者也就可以看到产生的实际球体(立体感)。

我们能够通过在显示器屏幕和观察者之间覆盖一张大的交错偏振纸来消除不必要的光线,这也就意味着让电脑戴上眼镜。这是可行的,因为笔记本电脑通常在同一时间只有一位用户,但是如果屏幕被拜放在不正确的位置,观察者将要保持他的头以适应不正确的位置。

下面我们将逐步进行构造3D图象的过程:


(a)

显示右眼在屏幕左边部分看到的东西,和左眼在屏幕右边部分看到的东西。使用玻璃纸half-waveplate(半透镜) 覆盖屏幕的右半边部分。在观察的时候,观察者戴上在图.3(a)部分展示的偏光眼镜。


观察者看见的3D图象

5.总结

这里给大家介绍了使用普通的玻璃包装纸作为half-waveplate(半透镜) ,来把笔记本电脑的2D显示器转换为3D显示器。这样的技术在游戏,科学和医学的应用有很大的发展潜力。

资料来源:中关村在线

(出处:http://www.Gimoo.Net

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