超级DIY-将笔记本电脑变成真正的3D显示器

摘要

在这里，我们将教您如何使用廉价的玻璃纸来使笔记本电脑的屏幕产生真正的3D立体显示技术. 我不知道您是否知道立体显示技术需要左右眼进行独立处理才能制作出来. 我们将在此介绍的技术基于两个事实: 首先，笔记本电脑的LCD会产生偏振光，因此我们可以使用偏振纸来控制光的透射；其次，玻璃纸可以直接改变光的传播方向. 玻璃纸的光学处理效果可将笔记本电脑屏幕的一半分为两部分. 屏幕上显示的直角相交就像戴3D眼镜一样，营造出三维感.

我将在此处介绍的技术的最大优势在于它非常简单. 您只需要了解很少的光学知识即可在笔记本电脑屏幕上产生3D显示效果. 我们技术的另一个优势是，我们可以根据用户的需要将相应的玻璃纸粘贴到计算机上. 我们的技术之所以可行的原因还在于，笔记本电脑通常一次只有一个用户，因此用户的头部和笔记本电脑的屏幕相对固定. 在应用过程中，我们发现了另一个重要事实，即玻璃纸半波片对白光的偏振比商用半波片具有更理想的效果.

1. 玻璃纸道具

首先介绍玻璃纸的属性. 玻璃纸是使用碱性纤维素胶水由酸性物质制成的模具制成的. 由于生产过程中的单向张力，玻璃纸是一种各向异性的物质，其结构更像晶体. 玻璃纸的折射率ny可以通过光波来测量.

光在介质中X方向（nx）的传播速度比Y方向（ny）的传播速度快. 在介质传输之后，这些光波的方向已经改变. 折射率ny-nx之间的差异取决于玻璃纸的厚度以及X和Y方向的角度. 可产生180度固定位置延迟的介质是半波片. 我们使用的玻璃纸厚度约为25微米，折射率为170.2度，约为理想半波片（半透镜）延迟的95％. 这些测量结果都在可接受的范围内，因为在实际应用中不需要180度精度的延迟. 在确认玻璃纸可以用作半波片（半波片）这一事实之后，我们现在探讨什么是半波片（半透镜）以及如何将其用于创建3D显示屏.

半波片最重要的功能之一是它可以旋转通过它的光的传输方向. 我们发现，玻璃纸在旋转白光下的性能优于专门为特定波长设计的商业半波片. 最令人兴奋的之一是其低廉的价格. 在描述半波片（半透镜）如何产生3D图像时，我想我需要简要介绍一些基本的立体原理.

2. 三维感知原理

图1介绍了基于视差现象的基本3D显示原理

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观察者看到球在他/她的眼前（a）

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球的图像通过延长线从屏幕上拉出并进入人眼（b）/三维效果

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观察者只能在屏幕上看到两个球，并且没有三维效果. 如果要产生三维效果，我们必须找到一种方法来消除图中的虚线（c）

图1（a）显示了Fusen（日本传统球）飞向观察者时观察者左眼和右眼的视线. 左眼看到右边的球，右眼看到左边的球. 我们的大脑使用此信息来确定这些球的距离. 图1（b）试图欺骗大脑. 两个球的图片从屏幕上拉出，并通过一根延长线投影在屏幕的正面. 中心点是两只眼睛和球的光线相遇的地方，这是真实球产生的光通道.

屏幕上两个球的图像是否给观察者一种幻想，即球远离屏幕？答案当然是“不！”. 因为观察者的每只眼睛都在屏幕上看到图片的实际路径和虚线，如图1（c）所示. 为了产生一种假象，即球不在屏幕上，我们必须找到一种方法，使观察者只能看到图1（c）所示的实线. 换句话说，我们需要消除图片1（c）上的虚线以产生三维效果. 如果图片1（c）上的光路变得与图片1（b）相同，则将产生离开屏幕的图片错觉. 实现此效果的一种方法是使用偏振光. 操纵偏振光可以使观察者只能看到正确的图像，这是实线的路径.

3. 操纵偏振光

使用偏振光不仅是因为我们的眼睛对光波非常敏感，而且还因为可以关闭光波的通道或可以使用偏振器来改变其光路. 如果偏振器的透射轴平行于光的偏振方向，则通过偏振器的光的衰减将最小. 另一方面，如果光和偏振器彼此垂直，则光将被偏振器会聚并且不再透射.

现在，我们可以使用笔记本电脑LCD屏幕发出的线性偏振来实现我们的目标. LCD屏幕发出的光只是线性偏振，因为LCD的顶部被LCD显示器的偏光纸覆盖.

在图2中，笔记本电脑上使用了三角偏光纸.

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（a）

偏振器的透射轴垂直于屏幕发出的光的方向

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偏振器旋转90度. 现在，偏振器的透射轴与屏幕发射的光平行.

在图2（a）中，偏光纸与屏幕发出的光垂直相交. 在这个位置，偏光纸非常有效地聚集了屏幕发出的光. 在图2（b）中，偏光纸的角度已旋转90度，因此偏光纸与笔记本电脑屏幕的偏光角变得均匀. 在这个位置上，偏光纸似乎变得透明.

4. 创建3D图像

图3将说明我们如何从计算机的显示屏上获取3D图像.

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（a）

如图1（c）所示，观察者戴着偏振镜只能看到真实的光. 偏光镜滤除如图1（c）所示的虚线

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（b）

现在是笔记本电脑，而不是观察者戴偏光镜

极化方向由双向箭头显示. 图3中的偏光眼镜覆盖有一定数量的偏光纸. 切割偏光纸的尺寸以适合眼镜的硬纸板. 在我们的笔记本电脑中，屏幕发出的光与水平方向成45度角. 我们的观察者可以使用具有45度透射轴的眼镜来观看整个屏幕.

如果笔记本电脑屏幕的右侧部分被玻璃纸覆盖，则直接极化覆盖区域将重新路由到135度（= 45度+ 90度）. 现在让我们首先考虑一下，当观察者戴着偏光眼镜时，他是用右眼看物体的. 覆盖观察者的偏振器的透射轴为45度，这意味着用户的右眼不再看到屏幕覆盖区域. 右眼只能看到屏幕未覆盖的区域；简而言之，在这种配置下，右眼只能看到笔记本电脑屏幕显示的左侧部分.

接下来，我们将目光投向观察者如何通过右眼看到物体. 如果偏振器的右眼透射轴为135度，则左眼只能看到笔记本电脑屏幕上显示的图片的右部分；它看不到屏幕的左侧.

简而言之，经过这样的处理（使用玻璃纸覆盖屏幕的一半）并使用眼睛定位偏振角（左眼偏振角为135度，右眼偏振角为45度），我们可以消除In如图1（c）所示的虚线，并获得了图1（b）的所需光路，观察者还可以看到产生的实际球体（三维印象）.

我们能够通过在监视器屏幕和观察者之间覆盖一张较大的交错偏光纸来消除不必要的光线，这也意味着将计算机戴在眼镜上. 这是可行的，因为笔记本电脑通常一次只有一个用户，但是如果屏幕放置在错误的位置，观察者将不得不保持头部适应错误的位置.

下面我们将逐步进行3D图像的构建过程:

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（a）

显示右眼在屏幕左侧看到的内容，以及左眼在屏幕右侧看到的内容. 使用玻璃纸半波片（半透镜）覆盖屏幕的右半部分. 观察时，观察者戴上如图3（a）所示的偏光眼镜.

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观察者看到的3D图像

5. 摘要

在这里，我向您介绍使用普通的玻璃包装纸作为半波片（半波片）将笔记本计算机的2D显示转换为3D显示. 这种技术在游戏，科学和医疗应用中具有巨大的发展潜力.

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