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CN107976819A - 自由立体3d显示器 - Google Patents

自由立体3d显示器 Download PDF

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CN107976819A
CN107976819A CN201710873825.8A CN201710873825A CN107976819A CN 107976819 A CN107976819 A CN 107976819A CN 201710873825 A CN201710873825 A CN 201710873825A CN 107976819 A CN107976819 A CN 107976819A
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China
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light
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display device
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CN201710873825.8A
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T·法克
夫里德里克-卡尔·布鲁德
R·哈根
G·沃尔兹
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Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Bayer MaterialScience AG
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Publication date
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Abstract

本发明涉及一种自由立体3D显示器(1)，包括：照射单元(2)，其具有两个光源(3、4)；光导(5)；全息光学元件(6)，其作为衍射光学光引导元件；透明显示器面板(7)；以及控制单元(8)，其用于将所述光源(3、4)交替地与呈现在所述显示器面板(7)上的右视差图像和左视差图像同步，其中所述光源(3、4)被定向为从不同方向将光辐射进所述光导(5)，且所述全息光学元件(6)和所述显示器面板(7)被布置为使得从所述光导(5)发出的光根据其优选方向被所述全息光学元件(6)在两个不同方向上衍射并被引导穿过所述显示器面板(7)，其中所述光导(5)的至少一个表面具有折射表面(10)。

Description

自由立体3D显示器
本申请是申请日为2011年9月14日、申请号为201180055164.9、名称为“自由立体3D显示器”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及自由立体3D显示器。
背景技术
自由立体3D显示器(ASD)是一种能够显示立体图像(也就是说，对一个或多个人表现为三维的图像)的显示屏。三维图像被理解为与常规二维图像相比附加地具有深度效果的图像。在ASD的情形中，与常规的立体显示器相反，观看者不需要辅助，诸如眼镜、棱镜观看器或其他光学辅助。
为了获得三维印象，在自由立体显示器中，两个图像被投射为使得借助视差每个眼睛看见一个不同的图像。在该情形中，在两个不同方向上的投射需要被设计为使得图像作为一个立体对到达观看者的眼睛。在该情形中，这两个投射方向通常在显示器的背光单元中产生。
ASD及其个体部件的开发者旨在使得能够以尽可能真实的方式空间性地呈现图像，同时对观看者具有高的工效。在该情形中，逼真的高品质图像的基本先决条件包括高的图像分辨率(这里力求的标准是高清2D电视——HDTV)和高的图像频率。还包括3D编码元件。通过将所谓的甜点(即最佳立体效果点)适配至一个或多个观看者的当前位置，实现了好的工效。
现有技术中原则上已知两种不同的用于实现这些目的的技术方案途径：根据第一途径，可以实现两个投射方向(例如通过透镜或棱镜格栅)，所述透镜或棱镜格栅将个体显示器像素的光在不同方向上远离屏幕偏转。在该情形中，竖直带模(Streifenmaske)具有以方向选择性方式运行的个体竖直像素带。然而，由于在这样一个ASD中具有左像素带和右像素带，所以图像分辨率与常规的2D显示器相比减半。此外，借助液晶元件(LCD)通过带模的对应配置以原始分辨率呈现 2D图像，在技术上是困难的。2D呈现的另一劣势是带模造成了视差障碍，该视差障碍阻挡了部分光线，从而使图像变暗。
第二途径涉及具有两个光源和一个同步单元的ASD，该ASD显示时间偏移振荡图像且保持最大分辨率。这样一个透光ASD中的无闪烁图像的先决条件是足够高的交替频率。然而，如今这在现有技术中已经实现。该途径的具体实施方案将在下文中更详细地描述。
US 2006/0164862公开了一种自由立体显示器，其包括：具有棱镜、折射偏转结构的两个分立的光导；两个光源；一个扩散膜；一个透射显示器面板；光吸收器和反射器。
US 2005/0264717转而公开了一种自由立体显示器，其具有：位于一个具有棱镜、折射偏转结构的光导上的两个分立的光源；同样具有棱镜、折射偏转结构的一个第二光学膜；以及一个透射显示器面板。
最后，US 2007/0276071公开了一种自由立体显示器，其具有：位于一个光导的不同侧的两个光源；一个双棱镜折射光元件；以及一个透射显示器面板。该双棱镜折射光元件由一个三角棱镜结构和一个球形透镜结构组成，该三角棱镜结构面向所述光导，该球形透镜结构背向所述光导。这两个光源借助一个同步单元以如下方式被交替地驱动：该透射显示器面板相继再生待呈现的三维图像内容的右立体图像和左立体图像。
上文描述的自由立体显示器各自具备带有折射偏转结构的光引导元件。然而，当使用该类型的元件时图像品质会受损，这归咎于折射干扰效应。该干扰效应是由不期望的第二光路径、多次反射或莫尔效应等导致的，莫尔效应由平行折射光学结构的交互引起。在整个系统中，干扰效应可以导致条带、分辨率降低和/或用于3D呈现的信道分离不充分以及整体缺少清晰度。这可以进而导致观看者的眼睛更加疲劳。此外，可以看出与市售2D HDTV(高清电视)相比明显的视觉品质区别，这降低了这类自由立体显示器的市场接受度。
当使用具有由折射偏转结构组成的多个层的光引导元件时的另一缺陷是，难以确保个体折射光学表面元件相对于彼此的必要的高的横向定位准确度。如果这里出现了很小的偏差，则会大大损害用于3D呈现的两个或更多个信道的分离。此外，在该情形中，可能已经存在的光学干扰效应(例如莫尔效应)被进一步加剧。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种自由立体3D显示器，其不具有所描述的光学干扰效应，从而用该自由立体3D显示器可以获得在图像品质方面得到改善的3D呈现。
该目的可以借助如下一种自由立体3D显示器来实现，该自由立体 3D显示器包括：一个照射单元，其具有两个光源；一个光导；一个全息光学元件，其作为衍射光学光引导元件；一个透明显示器面板；以及一个控制单元，其将所述光源交替地分别与呈现在所述显示器面板上的右视差图像和左视差图像同步，所述光源被定向为分别从不同方向将光辐射进所述光导，且所述全息光学元件和所述显示器面板被布置为使得从所述光导发出的光根据其优选方向被所述全息光学元件在两个不同方向上衍射并被引导穿过所述显示器面板，其中所述光导的至少一个表面具有折射表面。
在该情形中，根据本发明的自由立体3D显示器主要旨在避免折射光学干扰效应或将折射光学干扰效应减小至一定程度，使得显著降低眼睛疲劳状态的危险。这变得可行，尤其是通过使用如下一种全息光学元件，该全息光学元件偏转光，以确保自由立体视觉所要求的定向信道划分。在该情形中，信道的数目也可以多于两个，且可以是偶数或奇数。
此外，在根据本发明的自由立体3D显示器的情形中，避免了对光学元件相对于彼此的横向定位准确性的严格要求，这显著简化了这类显示器的可生产性。
所述光导的折射表面具有如下效果：从所述光导发出的以及入射到所述全息光学元件中的光的角度带宽是窄的。这是有利的，因为在为了满足布拉格条件而要求的耦合角度附近的角度带宽越窄，所述全息光学元件的衍射效率就越高。因此，首先，体积全息件的层厚度越大，基于该体积全息件的全息光学元件的衍射效率就越高。其次，角度选择性增大，也就是说，对于体积全息件，随着层厚度增大，在布拉格条件附近的可接受的角度带宽减小。因此，入射到所述全息光学元件上的光的角度带宽的减小是有利的，因为这使得用于产生高衍射效率的可允许层厚度的范围更宽。这在图10和图11中示意性地示出。因此，图10示出了一个带有合适棱镜结构的光导，其为所发射的光造成了窄的角度带宽。图11示出了一个没有相应棱镜结构的光导。从该光导发出的光具有宽的角度带宽。
所述折射表面具体地可以具有：基于椭球、多项式(Polynomen)、圆锥片段、双曲线或这些基础形体的组合的线性平移不变的棱镜结构 (lineare translationsinvariantePrismenstrukturen)、多维棱锥棱镜结构、线性平移不变的透镜结构，基于椭球、多项式、圆锥片段、双曲线或这些基础形体的组合的多维半球透镜结构，非周期性散射表面结构，其要么平面地施加，要么与非散射结构结合区域地施加。
所述折射表面可以借助凸印、湿法凸印、注射模塑、挤压、印刷、激光构造和其他方法来制造。
同样可行的是，根据本发明的自由立体3D显示器还具有至少一个光学膜。所述光学膜具体地可以是漫射膜、微透镜膜、棱镜膜、透镜膜或反射偏振膜。无疑，所述显示器中也可以存在多个这样的膜。
此外，尤其优选的是，所述全息光学元件是体积全息件。
所述全息光学元件具体地也可以被实现为使得它产生准直角度分布或发散角度分布。这样的光学元件可以被用来，例如，提高观看者的位置的亮度、对不同的观看者寻址或改善3D印象。
还优选地是，所述全息光学元件是透射全息件和/或反射全息件，以及/或者透射侧光全息件和/或反射侧光全息件。
还可行的是，所述全息光学元件由彼此连接的多个个体全息件构成。在该情形中，具体地，所述个体全息件可以是体积全息件，所述体积全息件进而可以优选地通过复用获得，并尤其优选地通过角分复用和/或波分复用获得。在该情形中，所述个体全息件可以被用于左投射和右投射。同样，在每一情形中，所述个体全息件具体地可以被实现为使得它们仅衍射三原色(红、绿和蓝)之一的辐射。还可行的是，使用多于三个的原色，例如四原色(例如“红”“绿”“蓝”和“黄”)。最后，这两个效果可以被组合，使得例如六个个体全息件被用于三个原色和两个立体方向中的每一个。
这样的体积全息件的制造是已知的(H.M.Smith in“Principles ofHolography”,Wiley-Interscience 1969)，并可以例如借助双束干扰来实现(S.Benton,“Holographic Imaging”,John Wiley&Sons, 2008)。
用于大量复制反射体积全息件的方法在US 6,824,929中描述，其中感光材料被定位在主全息件上，然后相干光被用来实现拷贝。透射全息件的制造同样是已知的。因此，通过实施例，US 4,973,113描述了借助辊复制的方法。
具体地，还应参考侧光全息件的制造，这要求特定的曝光几何学。除了S.Benton的介绍(S.Benton,“Holographic Imaging”,John Wiley&Sons,2008,Chapter 18)以及对传统的双级和三级制造方法的概览(见Q.Huang,H.Caulfield,SPIE Vol.1600,International Symposium on Display Holography(1991),page 182)，还应参考WO 94/18603，其描述了边缘照射和波导全息件。此外，还应参考WO 2006/111384中的具体制造方法，其描述了基于特定光学适配块的方法。
各种不同的材料适于制造体积全息件。细粒卤化银乳剂或重铬酸盐明胶是合适的，其在曝光之后要求湿化学显色工艺。此外，光聚合物是合适的，例如光聚合物膜(来自Neymours的DuPont)，其要求热力后处理，以及HX光聚合物膜(来自Bayer MaterialScience AG)，其不要求进一步的化学或热力后处理来用于全息件的完全显色。理想的材料展现出高透明度和低浑浊度。因此，光聚合物对于该应用是优选的。不要求热力后处理的光聚合物是尤其优选的。
所述全息光元件可以优选地要么由具有至少两个全息件(它们通过借助角分复用或波分复用曝光来引入)的一个层构成，要么由彼此层叠且各自具有至少一个全息件的至少两个层构成。每层的多个全息件可以进而通过角分复用或波分复用来获得。
为了优化均匀照射，可行的是改变全息光学元件的宽度上的各层中的个体全息件的衍射效率和/或衍射角度。衍射效率和/或衍射角度的该变化可以逐步地和/或连续地实现。
根据又一优选实施方案，所述光导是平行六面体。
所述光导可以通过工业上的常规方法来制造。在该情形中，注射模塑方法和片材挤压方法是常规的。光学上透明的塑料(例如聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯)通常被用作材料。优选地，在注射模塑方法中通过注射模具来实现成形，或者在片材挤压方法中借助特定形状的辊通过喷嘴形状以及可能的热凸印变形来实现成形。
然而，光导具有斜切边缘也是可行的。这使得能够优化光的耦合以及随之获得的照射角度。
所述光源具体地可以是气体放电灯(优选地是冷气体放电灯)、发光二极管(优选地是红色、绿色、蓝色、黄色和/或白色发光二极管) 以及/或者多个激光二极管。
所述光源发出的光可以具有宽的波谱分布(白光)或带状谱。在极端情形中，甚至可以涉及单色光。然而优选地，所述光源发出的光具有带状发射谱。
优选地，所述光源被布置在所述平行六面体的两个对立的侧表面。
所述光源可以与所述平行六面体的侧表面直接接触(线性地或平面地)或相邻。
同样可行的是，在所述光导上配置折射或衍射光学元件，以使得光更有效地并且/或者具有更多角度或频率选择性地光学耦合到所述全息光学元件中。
因此，与所述光导具有相同(或几乎相同)折射率的棱镜结构也适合该目的。在该情形中，所述光源被定位为以避免部分反射或全反射的方式使得光尽可能深地耦合，折射光学元件也可以在所述光导本身的制造期间同时制造。衍射光学元件可以被实现为体积全息件或凸印全息件(一种薄的透射全息件，可以借助凸印、湿凸印或者例如借助平版工艺来制造)。
在一个优选的自由立体3D显示器中，所述全息光学元件、所述光导和所述显示器面板以下列次序之一布置：a)全息光学元件、光导和显示器面板，或者b)光导、全息光学元件、显示器面板。在该情形中，所述全息光学元件、所述光导和所述显示器面板可以平面地彼此连接。
然而，所述全息光学元件也可以被放置为要么直接毗邻所述光导，要么以自支撑方式与所述光导相距一定距离。
同样，所述显示器面板可以被放置为要么直接毗邻所述光导，要么以自支撑方式与所述光导相距一定距离。
附图说明
在下文中参考附图更详细地介绍本发明。在附图中：
图1示出了本发明的第一实施方案的示意性俯视图，
图2示出了本发明的第二实施方案的示意性俯视图，
图3示出了本发明的第三实施方案的示意性俯视图，
图4a示出了运行中的本发明的第四实施方案的示意性俯视图，
图4b示出了运行中的本发明的第四实施方案的示意性俯视图，
图5a示出了运行中的本发明的第五实施方案的示意性俯视图，
图5b示出了运行中的本发明的第五实施方案的示意性俯视图，
图6a示出了运行中的本发明的第一实施方案的立体图，
图6b示出了运行中的本发明的第一实施方案的另一立体图，
图7a示出了运行中的本发明的第六实施方案的立体图，
图7b示出了运行中的本发明的第六实施方案的另一立体图，
图8a示出了本发明的第七实施方案的示意性俯视图，
图8b示出了本发明的第八实施方案的示意性俯视图，
图9示出了本发明的第九实施方案的示意性俯视图，
图10示出了一个带有合适棱镜结构的光导，其为所发射的光造成了窄的角度带宽，
图11示出了一个没有相应棱镜结构的光导，从该光导发出的光具有宽的角度带宽。
具体实施方式
图1以俯视图示意性地示出了根据本发明的自由立体3D显示器 (ASD)的第一实施方案。这里示出的ASD 1包括具有两个光源3和4 的一个照射单元2、一个平行六面体光导5、作为衍射光学元件的一个全息光学元件6、一个透明显示器面板7以及一个控制单元8。显示器面板7可以是，例如，现有技术中已知的透光LCD显示器。控制单元 8经由电引线9连接至灯3和4以及显示器面板7。光源3和4被定向和布置为使得它们分别从不同方向(即一次从右方，一次从左方)将光辐射进平行六面体光导5的分别与它们对立的侧表面。全息光学元件6和显示器面板7以该次序在该图的平面中依序布置在光导5的下方并平行于光导5。全息光学元件6在这里被实现为一个透射全息件。这类全息件在例如“P.Hariharan,OpticalHolography,Cambridge Studies in Modern Optics,Cambridge University Press,1996”中描述。
在ASD 1的运行期间，控制单元8将光源3和4与显示器面板7 呈现的右视差图像和左视差图像(由)同步，在每一情形中具有大于 50赫兹的高频率。该控制单元的最优切换周期在例如WO 2008/003563 中描述。
来自光源3、4的光进入光导5，在光导5的在该图的平面中的上部示出的界面处被反射，并在光导5的对立底面处耦合出。因此，根据其源自右光源3还是左光源4，在全息光学元件6的方向上从光导5 发出的光具有一个不同的优选方向，然后相应地被该全息元件在两个不同方向上衍射，并被引导到显示器面板7上。
以此方式，ASD 1交替地产生两个视差图像，一个视差图像被观看者的右眼感知，一个视差图像被观看者的左眼感知，从而向观看者提供具有全分辨率的高品质三维图像。
同样可行的是，全息光学元件6由多个个体全息件构成，这些个体全息件以一个在另一个顶部或彼此有距离的方式被定位在多个层中。同样可行的是，全息光学元件6被设计为在每一情形中仅衍射一个颜色的光(也就是说，处于人类可见光的一个特定窄频率范围中的光)，或者在每一情形中仅衍射来自一个光源的光，或者事实上仅衍射一个颜色的光和/或仅衍射来自一个方向的光。
图2以俯视图示出了图1中的ASD 1的一个替代变型。区别是：这里的全息光学元件6在该图的平面中被布置在光导5的上方而非在光导5与显示器面板7之间，且这里的全息光学元件6是反射全息件而非透射全息件。
在该ASD 11的情形中，光导5在全息光学元件6的方向上将辐射进其中的光发出，然后该光被衍射回到光导5中。在穿过光导5之后，该光撞击在显示器面板7上。
图3以示出了图1中示出的构造的又一变型。这里表现了两个全息光学元件6a和6b，其中全息光学元件6a在布置和功能上对应于图 1的ASD1的全息光学元件6，全息光学元件6b在布置和功能上对应于图2的ASD1的全息光学元件16。因此，图3中的ASD 21既具有透射全息件(6a)又具有反射全息件(6b)。
在图3中的ASD 21的运行期间，在切换周期中，首先光源4发出光，而光源3不发出光。光进入光导5，并从光导5进入全息光学元件6a，并在全息光学元件6a处在显示器面板7的方向上衍射。控制单元8现在断开光源4，同时接通光源3，或者在时间上稍微重叠地或或带有时间间隔地接通光源3。从光源3发出的光经由光导5在显示器面板7的方向上衍射穿过全息光学元件6b，其中该光没有或没有显著被光导5和全息光学元件6a所偏转。在这两个切换周期中，来自 ASD 21的光分别到达观看者的左眼和右眼。
同样可行的是，互换全息光学元件6a和6b的光引导次序。同样可行的是，全息光学元件6a和6b中的每一个在每一情形中仅对一个颜色或多个颜色具有衍射效应，也就是说，光引导次序是，例如对于两个颜色：“红色”光由全息光学元件6a来实现，“绿色”光和“蓝色”光由全息光学元件6b来实现。其他组合同样是可行的。这里可以有利的是，光源3和4由不同的结构单元组成，这些结构单元分别发出原色并被定位为相对于彼此在竖直方向上稍微不同。此外，当然可行的是，这两个全息光学元件6a和6b对来自光源3和4并被引导穿过光导5的光具有衍射效果，且通过显示器面板5分别将两个立体图像中的一个投射进观看者的相应眼中。该过程具有发光效率更高的优势。
图4a和图4b再次以俯视图示出了运行中的图1的ASD 1的变型。在该情形中，图4a示出了右光源3发出光进入光导5的一个切换状态，图4b示出了光源4被启动的一个状态。
图1的ASD 1与图4a和图4b的装置31的一个区别是，在ASD 31 的情形中，全息光学元件36直接平面地连接至光导5。此外，在ASD 31 的情形中，全息光学元件36被实现为一个透射侧光全息件。
同样可行的是，全息光学元件36由多个个体全息件制成，这些个体全息件以一个在另一个顶部或彼此有距离的方式被定位在多个层中。同样可行的是，该全息光学元件被设计为在每一情形中仅衍射一个颜色的光(也就是说，处于人类可见光的一个特定窄频率范围中的光)，或者在每一情形中仅衍射来自一个光源的光，或者事实上仅衍射一个颜色的光和/或仅衍射来自一个方向的光。
图5a和图5b示出了图4a和图4b的ASD 31的变型。这里，一方面光源3和4在该图的平面中稍微进一步向上移位，另一方面使用了光导45，在光导45的内部几乎不发生辐射进的光的(全)反射，而是该光被直接引导穿过光导45至全息光学元件46。全息光学元件46(透射侧光全息件)被实现为：它根据来自光导45的光的优选方向，在两个不同方向上再次衍射来自光导45的光，并将其引导到显示器面板7上。
图6a和图6b是运行中的图4a和图4b的ASD 31的立体图。图 6a示出了ASD 31具有一个已启动的光源3的状态，在图6b中，左光源4启动。在每一情形中，通过实施例示出了来自光源3或4之一的光束穿过光导5至全息光学元件36并被全息光学元件36衍射到显示器面板7上的路径。该情形中，全息光学元件6被设计为使得衍射发生在如下一个平面中，该平面平行于被观看者的双眼跨越的平面且法向于显示器面板7的表面。
作为本发明第六实施方案，图7a和图7b分别以立体图示出了运行中的图4a和图4b的ASD 31的变型。这里的区别是，光源3和4没有被布置在光导5的左侧和右侧，而是被布置在光导5的上方和下方。此外，这里的全息光学元件56被设计为使得衍射发生在如下一个平面中，该平面垂直于被观看者的双眼跨越的平面且法向于显示器面板7 的表面。
原则上，图6a、图6b和图7a、图7b中的实施方案的组合也是可行的。
图8a示出了根据本发明的ASD的第七实施方案。该ASD对应于图 1的ASD 1，只有一个区别。仅有的区别是，光导5在该图的平面中的上侧设置有折射表面结构10。
在ASD 61的运行期间，表面结构10的效果是：辐射进的光的更大部分可以在光导5中被反射，然后在全息光学元件6的方向上被发出。
此外，可以有利的是，表面结构10被反射性地涂覆(例如借助真空金属喷镀方法)，以例如获得ASD 61的更均匀的照射和/或改善的亮度。
在ASD 61的情形中，也可行的是，全息光学元件6直接毗邻光导 5或者直接毗邻显示器面板7。
图8b示出了图8a的ASD 61的一个变型，其中折射表面结构10 在该图的平面中被布置在光导5的下侧。这具有的效果是，光更有效地有针对性地从光导5耦合出，然后被全息光学元件6偏转。以此方式，ASD 71的亮度增加，且实现了该ASD的更均匀的照射。
最后，在图9中以俯视图示意性地示出了根据本发明的ASD的第九实施方案。这里示出的ASD 81在构造上基于图1的设备。然而，这里还表现了两个光学膜11和12，其中一个膜被布置在光导5与全息光学元件6之间，一个膜被布置在全息光学元件6与显示器面板7之间。膜11和12彼此独立，可以是漫射膜、微透镜膜、棱镜膜、透镜膜或反射偏振膜。此外，ASD81的光导5不同于图1中的ASD 1，不同之处在于：ASD 81的光导5在该图的平面中的上侧和下侧都设置有折射表面结构10。
光学膜11和12的使用以及折射表面10的存在带来了均匀化和发光效率的提高。
在ASD 1的设计以及从中衍生的ASD 31、41、51、61、71和81 的设计中，可以有利的是，该光导的背离该显示器面板的侧面主要以反射方式配置，或者被反射性地涂覆。这使得能够实现该显示器的更高的亮度和更均匀的照射。
附图标记列表
(1、11、21、31、41、51、61、71、81)ASD
(2)照射单元
(3)光源
(4)光源
(5、45)光导
(6、6a、6b、16、36、46、56)全息光学元件
(7)显示器面板
(8)控制单元
(9)电引线
(10)折射表面
(11、12)光学膜

Claims (14)

1.一种自由立体3D显示器(1)，包括：
一个照射单元(2)，其具有两个光源(3、4)；
一个光导(5)；
一个全息光学元件(6)，其作为衍射光学光引导元件；
一个透明显示器面板(7)；以及
一个控制单元(8)，其将所述光源(3、4)交替地分别与呈现在所述显示器面板(7)上的右视差图像和左视差图像同步；
所述光源(3、4)被定向为分别从不同方向将光辐射进所述光导(5)，且所述全息光学元件(6)和所述显示器面板(7)被布置为使得从所述光导(5)发出的光根据其优选方向被所述全息光学元件(6)在两个不同方向上衍射并被引导穿过所述显示器面板(7)，特征在于所述光导(5)的至少一个表面具有折射表面(10)。
2.根据权利要求1所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述折射表面(10)具有：基于椭球、多项式、圆锥片段、双曲线或这些基础形体的组合的线性平移不变的棱镜结构、多维棱锥棱镜结构、线性平移不变的透镜结构，基于椭球、多项式、圆锥片段、双曲线或这些基础形体的组合的多维半球透镜结构，非周期性散射表面结构，其要么平面地施加，要么与非散射结构结合区域地施加。
3.根据权利要求1或2所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于还具有至少一个光学膜(11、12)。
4.根据权利要求3所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述光学膜(11、12)是漫射膜、微透镜膜、棱镜膜、透镜膜或反射偏振膜。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述全息光学元件(6)是体积全息件。
6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述全息光学元件(6)被实现为使得它产生准直角度分布或发散角度分布。
7.根据权利要求1至6中任一项权利要求所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述全息光学元件(6)是透射全息件和/或反射全息件，以及/或者透射侧光全息件和/或反射侧光全息件。
8.根据权利要求1至7中任一项权利要求所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述全息光学元件(6)由以毗邻方式彼此连接的多个个体全息件构成。
9.根据权利要求1至8中任一项权利要求所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述全息光学元件(6)或所述彼此连接的多个个体全息件由体积全息件构成，所述体积全息件优选地是通过复用可获得的，尤其优选地是通过角分复用和/或波分复用可获得的。
10.根据权利要求1至9中任一项权利要求所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述光导(5)是平行六面体。
11.根据权利要求1至10中任一项权利要求所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述光源(3、4)是气体放电灯——优选地是冷气体放电灯，发光二极管——优选地是红色、绿色、蓝色、黄色和/或白色发光二极管，以及/或者激光二极管。
12.根据权利要求10或11所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述光源(3、4)被布置在所述平行六面体的两个对立的侧表面处。
13.根据权利要求10至12中任一项权利要求所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述全息光学元件(6)、所述光导(5)和所述显示器面板(7)以下列次序之一布置：全息光学元件(6)、光导(5)和显示器面板(7)，或者光导(5)、全息光学元件(6)、显示器面板(7)。
14.根据权利要求13所述的自由立体3D显示器(1)，其特征在于所述全息光学元件(6)、所述光导(5)和所述显示器面板(7)平面地彼此连接。
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