Szene

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung einer dreidimensionalen Szene, die ein Lichtquellenfeld, ein Lentikular und ein Daten-Display in dieser

Reihenfolge aber nicht notwendigerweise unmittelbar nacheinander folgend umfasst, und ein Verfahren zur Darstellung einer dreidimensionalen Szene.

Anzeigevorrichtungen zur Darstellung einer dreidimensionalen Szene, also SD- Displays, enthalten üblicherweise ein Lichtquellenfeld, wie z.B. eine

Beleuchtungseinrichtung, auch„Backlight" genannt und ein Shutter-Display, also ein Display mit schaltbarer Blendenwirkung, sowie ein Lentikular und ein Daten-Display, beispielsweise einen Spatial Light Modulator (SLM), also ein Display, das Zellen bzw. Pixel beinhaltet, deren Transmission für Licht der Beleuchtungseinrichtung steuerbar ist. Das Lentikular enthält ein Linsen-Array, also eine Linsenmatrix. Regelmäßig wird ein solches Linsen-Array durch vertikal nebeneinander angeordnete Zylinderlinsen ausgebildet, die Licht in horizontaler Richtung fokussieren. Denkbar ist aber beispielsweise auch ein sphärische Linsen enthaltendes Linsen-Array. Sie können zudem Mittel zur Bestimmung des Sichtbarkeitsbereichs bzw. der

Sichtbarkeitsbereiche enthalten, wobei als Sichtbarkeitsbereich der Bereich des SD- Displays bezeichnet wird, in dem ein Auge eines Betrachters eine Ansicht der dreidimensionalen Szene (3D-Szene) wahrnehmen kann.

Das vom Lichtquellenfeld ausgehende Licht wird dabei durch die oben genannten optischen Elemente sowie ggf. weitere optische Elemente abgelenkt, polarisiert und in Amplitude und/oder Phase modifiziert, um schließlich auf die Augen des

Betrachters so projiziert zu werden, dass dieser eine 3D-Szene wahrnehmen kann.

Autostereoskopische 3D-Displays zum Anzeigen einer 3D-Szene der Anmelderin sind z.B. aus WO 2005/027534 A2 bzw. WO 2005/060270 A1 bekannt. Die

Reihenfolge der Anordnung der oben genannten Komponenten im 3D-Display kann der oben genannten Aufzählungsreihenfolge entsprechen. Autostereoskopische SD- Displays projizieren im stereoskopischen Modus das Licht sequenziell auf die Augen. Dabei werden im ersten Schritt auf dem Shutter-Display nur die Zellen, auch als „Pixel" bezeichnet, aktiviert, die über das Lentikular das linke Auge in einem auch „Sweetspot" genannten Sichtbarkeitsbereich SPL beleuchten. Auf dem Daten- Display wird die Ansicht für das linke Auge der 3D-Szene angezeigt. Ein Aktivieren der Pixel des Shutter-Displays bedeutet dabei, dass die entsprechenden Pixel für das aus der Beleuchtungseinrichtung auftreffende Licht transparent geschaltet werden. Im zweiten Schritt werden auf dem Shutter-Display nur die Pixel aktiviert, die über das Lentikular das rechte Auge in einem Sichtbarkeitsbereich SPR beleuchten. Auf dem Daten-Display wird die Ansicht für das rechte Auge der 3D-Szene angezeigt. Diese beiden Schritte werden im Wechsel so schnell wiederholt, dass das menschliche Sehvermögen die beiden Ansichten zu einer 3D-Ansicht

zusammensetzt.

Die Sichtbarkeitsbereiche SPL und SPR werden dabei den Positionen der

Betrachteraugen eines Betrachters nachgeführt, indem die Positionen der

Betrachteraugen bestimmt werden, und in Abhängigkeit dieser Positionen auf dem Shutter-Display die entsprechenden Pixel aktiviert werden. Diese Art der

Betrachternachführung wird Lichtquellen-Tracking genannt. Sichtbarkeitsbereiche für weitere Betrachter werden erzeugt, indem zusätzliche Pixel auf dem Shutter-Display aktiviert werden.

Zur Betrachternachführung, also durch den Einsatz des Lichtquellen-Trackings, werden auch Pixel auf dem Shutter-Display aktiviert, die nicht auf den optischen Achsen der Linsen des Lentikulars liegen. Diese Pixel werden mit Aberrationen in die Sichtbarkeitsbereiche abgebildet. Die Aberrationen können so groß sein, dass sie zu Übersprechen vom linken Sichtbarkeitsbereich SPL in den rechten

Sichtbarkeitsbereich SPR führen oder umgekehrt. Ebenso kann ein Übersprechen in die Sichtbarkeitsbereiche der weiteren Betrachter auftreten. Übersprechen („cross talk") bedeutet also die Störung eines Sichtbarkeitsbereichs durch Licht, das eigentlich einem anderen Sichtbarkeitsbereich zugehörig ist.

Diese Aberrationen lassen sich nicht wesentlich durch Optimierung des Lentikulars reduzieren. Einerseits liegt keine feste Geometrie vor, d.h. für das Lichtquellen- Tracking werden Pixel des Shutter-Displays an unterschiedlichen Stellen aktiviert. Andererseits wäre ein mehrstufiges optisches System, wie es beispielsweise in Kameraobjektiven verwendet wird, zu teuer und zu groß bzw. zu voluminös. Typischerweise ist bei der üblichen Verwendung eines Zylinderlinsen enthaltenden Lentikulars der nutzbare Winkelbereich des Lichtquellen-Trackings auf ca. ±10 ° deg bis ±15 ° deg bezüglich der optischen Achse dieser Zylinderlinsen begrenzt. Dies ist ein ungenügender Winkelbereich, der einen Betrachterbereich ergibt, der zu klein für ein 3D-Display ist, das zur gleichzeitigen Anzeige einer 3D-Szene für mehrere Betrachter genutzt werden soll. Der Betrachterbereich ist dabei der Bereich, in dem es möglich ist, Sichtbarkeitsbereiche zu platzieren.

Solcherart für autostereoskopische 3D-Displays beschriebene Probleme können ebenso bei holographischen 3D-Displays auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben und weiterzubilden, durch welches die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll der Betrachterbereich eines 3D-Displays derart vergrößert werden, dass er mehreren Betrachtern gleichzeitig die Möglichkeit gibt, die 3D-Szene auf dem 3D-Display wahrzunehmen.

Die Aufgabe kann erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, also eine

Anzeigevorrichtung zur Darstellung einer dreidimensionalen Szene, auch als 3D- Szene bezeichnet, die ein Lichtquellenfeld, ein Lentikular und ein Daten-Display in dieser Reihenfolge aber nicht notwendigerweise unmittelbar nacheinander folgend umfasst, gekennzeichnet durch ein auf das Daten-Display folgendes Multiplex- Element, mit dem vom Daten-Display einfallendes Licht in mehrere Winkelsegmente verteilbar ist. Eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung einer dreidimensionalen Szene wird im Folgenden auch als 3D-Display bezeichnet.

Erfindungsgemäß wird also zu den Elementen eines üblichen 3D-Displays ein

Multiplex-Element hinzugefügt, dass das Licht in mehrere Winkelsegmente verteilen kann.

Ein erfindungsgemäßes 3D-Display kann dabei als Lichtquellenfeld eine Beleuchtungseinrichtung und ein Shutter-Display enthalten. Die

Beleuchtungseinrichtung kann hierfür sehr unterschiedlich ausgestaltet sein: Sie kann eine einzige großflächige homogene Lichtquelle enthalten oder aber eine Vielzahl einzelner Lichtquellen, die zu einem homogenen Lichtwellenfeld führen. Das von diesen Lichtquellen ausgesendete Licht trifft dann auf das Shutter-Display. Das Shutter-Display ist ein pixelweise schaltbares Transmissions-Display: Das von der Beleuchtungseinrichtung ausgesendete Lichte passiert die Pixel, die aktiviert sind, nicht aktivierte Pixel blockieren hingegen das Licht.

Ein erfindungsgemäßes 3D-Display kann jedoch auch ein Lichtquellenfeld mit einem selbstleuchtenden Display enthalten. Ein solches kann durch ein OLED-Display realisiert werden, bei dem Lichtquellen bzw. einzelne Pixel an den entsprechenden Positionen aktiviert werden. Ein OLED-Display ist vorteilhaft für die Energieeffizienz des 3D-Displays. Bei Einsatz eines OLED-Displays als Lichtquellenfeld kann somit die Beleuchtungseinrichtung und das Shutter-Display entfallen.

Dabei kann eine solches erfindungsgemäßes 3D-Display Mittel zur Bestimmung eines Sichtbarkeitsbereiches enthalten. Dann werden innerhalb eines

Winkelsegments die Sichtbarkeitsbereiche mittels Lichtquellen-Tracking den

Betrachtern nachgeführt. Der gesamte damit erzielbare Betrachterbereich setzt sich aus den Winkelsegmenten, im Folgenden auch Einzel-Betrachterbereiche genannt, zusammen und ist im Vergleich zu einem einzelnen Winkelsegment vergrößert. Die Größe des zentralen Winkelsegments entspricht dabei dem Betrachterbereich, der mit einem 3D-Display nach dem Stand der Technik erzielt werden kann; die zusätzlich durch die Nutzung des Multiplex-Elements erzielten Winkelsegmente vergrößern also den Gesamt-Betrachterbereich entsprechend.

Im Vergleich zu anderen Möglichkeiten, den Betrachterbereich zu vergrößern, ist diese Lösung einfacher und benötigt nur bereits erprobte Komponenten.

Erfindungsgemäß kann die Anzeigevorrichtung zur Darstellung einer

dreidimensionalen Szene ein autostereoskopisches 3D-Display enthalten. Alternativ kann sie ein holographisches 3D-Display beinhalten, wobei die Vergrößerung des Betrachterbereichs insbesondere für ein holographisches 3D-Display mit 1 D- Kodierung in vertikaler Richtung geeignet ist, wie es in der WO2006/1 19920 A1 beschrieben ist.

In einem erfindungsgemäßen 3D-Display könnte des Weiteren dem Multiplex- Element nachfolgend oder aber zwischen Lentikular und Daten-Display eine

Feldlinse angeordnet sein. Diese würde die Homogenität über die Displayfläche verbessern und den Betrachterbereich zusätzlich vergrößern.

Auch kann das erfindungsgemäße 3D-Display ein Daten-Display umfassen, das eine Vielzahl von Pixeln enthält, und ein Multiplex-Element umfassen, das Segmente enthält und dabei so ausgestaltet sein, dass die Segmente des Multiplex-Elements an die Pixel des Daten-Displays angepasst sind. Dabei kann die Größe der

Segmente des Multiplex-Elements an die Größe der Pixel des Daten-Displays angepasst sein, beispielsweise ein Vielfaches der Pixelgröße des Daten-Displays betragen. Zudem kann die Lage der Segmente des Multiplex-Elements bezüglich der Lage der Pixel des Daten-Displays ausgerichtet sein.

Des Weiteren kann in einem erfindungsgemäßen 3D-Display das Daten-Display pixelweise angeordnete Farbfilter für die Grundfarben, wie z.B. für die Farben Rot, Grün und Blau enthalten, wobei dann die dazu korrespondierenden Segmente des Multiplex-Elements jeweils wellenlängenabhängig brechend ausgebildet sein sollten.

Das Multiplex-Element eines erfindungsgemäßen 3D-Displays könnte des Weiteren eine Prismenmaske enthalten, die eine zeilen- und/oder spaltenweise periodische Anordnung von Prismensegmenten umfasst.

Die Prismensegmente der Prismenmaske des Multiplex-Elements können wiederum mehrere brechende, im Winkel größer 0 ° deg und kleiner 90 ° deg zur optischen Achse angeordnete Flächen unterschiedlicher Brechkraft (unterschiedlicher

Brechungsindizes) enthalten. Vorteilhafterweise sollte sich die Fläche mit der höchsten Brech kraft lichtsaustrittsseitig befinden.

Dabei können zur Erreichung einer Farbdarstellung in einem erfindungsgemäßen 3D-Display das Daten-Display pixelweise angeordnete Farbfilter für die Grundfarben und die korrespondierenden Prismensegmente der Prismenmaske ihrem

wellenlängenabhängigen Brechungsindex angepasste Prismenwinkel enthalten. Auch kann ein erfindungsgemäßes 3D-Display eine Anordnung von das Licht polarisierenden Elementen enthalten. Eine solche Anordnung Licht polarisierender Elemente könnte mit mindestens zwei der drei Elemente Lichtquellenfeld, Lentikular und Daten-Display verknüpft sein. Konkret könnte die Anordnung Licht

polarisierender Elemente strukturierte Polarisationsfilter und/oder strukturierte

Verzögerungselemente enthalten.

Dabei sind vorteilhafterweise die strukturierten Polarisationsfilter und/oder

strukturierten Verzögerungselemente derart angeordnet und ausgebildet, dass ein Übersprechen weitgehend vermeidbar ist. Beim Übersprechen erhält ein Auge des Betrachters Anteile des Bildes, das für das andere Auge des Betrachters oder aber für andere Betrachter bestimmt war.

Die strukturierten Verzögerungselemente können doppelbrechende und/oder polarisationsdrehende Bereiche enthalten. Gegebenenfalls kann ein solches polarisierendes Element auch so ausgestaltet sein, dass mehrere polarisierende Teilelemente und/oder Teilverzögerungselemente übereinander angeordnet sind.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Doppelbrechung strukturierter

Verzögerungselemente symmetrisiert ist, denn die chromatischen Fehler erhöhen sich mit steigender Brechkraft bzw. steigender Doppelbrechung.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das 3D-Display mindestens ein Apodisationsmittel. Dabei kann dieses Apodisationsmittel eine Grauverteilung oder eine in Rot-Grün-Blau separierte Farbverteilung oder eine räumliche Verteilung des Polarisationszustandes enthalten. Vorteilhafterweise ist es im Daten-Display implementiert.

Ebenfalls ist es von Vorteil, wenn das Daten-Display, das eine große Anzahl von Pixeln umfasst, zwischen den Pixeln des Daten-Displays nichtausgeleuchtete

Übergangsbereiche enthält.

Daneben kann in einem erfindungsgemäßes 3D-Display der Betrachterbereich weiterhin durch ein zusätzliches steuerbares, in den Strahlengang eingebrachtes Ablenkelement vergrößert werden. Dieses Ablenkelement kann ein schaltbares Gitter sein, wie in der WO2010/149587 A2 beschrieben, das beispielsweise auf

Flüssigkristallen, schaltbaren Volumengittern oder auf Electro-Wetting, wie in der WO2010/066700 A2 beschrieben, basieren kann. Für deren Steuerung enthält es transparente Elektroden. Auch können in einem steuerbaren Ablenkelement schaltbare Flüssigkristall-Oberflächenrelief-Gitter und transparente Elektroden genutzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist ein steuerbares Ablenkelement, dass schaltbare Flüssigkristall-Polarisations-Gitter als schaltbare Verzögerungsplatten enthält.

Um eine bessere Ausleuchtung des Lentikulars zu erreichen werden in einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung (3D-Display) optische Elemente lichtausgangsseitig auf dem Lichtquellenfeld angeordnet. Diese sind so gestaltet, dass sie das Licht des Lichtquellenfeldes jeweils zur Mitte einer Linse des Lentikulars lenken.

Derartige optische Elemente können Linsen enthalten bzw. durch Linsen realisiert sein, deren Brennweite ungefähr dem Abstand zwischen dem Lichtquellenfeld und dem Lentikular entspricht.

Derartige optische Elemente können auch Prismen enthalten.

Auch bei der Transmission des Lichtes durch das Multiplex-Element kann es zu störendem Übersprechen kommen, beispielsweise an den Übergängen einzelner Segmente des Multiplex-Elements, wie z.B. an den Übergängen der

Prismensegmente der in einer Ausführungsform verwendeten Prismenmaske.

Vorteilhaft ist es deshalb, eine Blenden-Anordnung vor oder direkt hinter dem

Multiplex-Element anzuordnen.

Mikrolinsen vor dem Multiplex-Element können hingegen in vorteilhafter Weise die Transmission durch das Multiplex-Element erhöhen. Auch kann der Einsatz von Mikrolinsen vor dem Multiplex-Element ggf. die Ausleuchtung der Übergänge einzelner Segmente des Multiplex-Elements verhindern.

In verfahrensmäßiger Hinsicht kann die eingangs genannte Aufgabe durch die

Merkmale des Anspruchs 32 gelöst werden. Demgemäß ist ein Verfahren zur Darstellung einer dreidimensionalen Szene, wobei Licht aus einem Lichtquellenfeld in Abhängigkeit eines von der Position eines Betrachters definierten

Sichtbarkeitsbereichs ausgesendet wird, durch ein Lentikular auf ein Daten-Display geleitet wird, das Daten-Display die Transmission dieses Lichtes pixelweise in Phase und/oder Amplitude steuert und das hierdurch modifizierte Licht schließlich durch einen Betrachter in seinem Augen zugeordneten Sichtbarkeitsbereichen

wahrgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Multiplex-Element das von Daten-Display kommende Licht in mehrere Winkelsegmente verteilt. Der insgesamt erzielbare Betrachterbereich setzt sich dabei aus den einzelnen Winkelsegmenten zusammen und ist im Vergleich zu einem Verfahren nach dem Stand der Technik, in dem das Licht sinngemäß nur in ein einzelnes Winkelsegment verteilt würde, vergrößert.

Dabei kann im erfindungsgemäßen Verfahren das Lichtquellenfeld eine

Beleuchtungseinrichtung enthalten, aus der ein homogenen Lichtwellenfeld austritt und anschließend in Abhängigkeit eines von der Position eines Betrachters definierten Sichtbarkeitsbereichs aktivierte Pixel eines Shutter-Displays passiert.

Andererseits kann im erfindungsgemäßen Verfahren das Lichtquellenfeld ein selbstleuchtendes Display, insbesondere ein OLED-Display beinhalten. Dabei wird Licht aus aktivierten Pixeln dieses Displays in Abhängigkeit eines von der Position eines Betrachters definierten Sichtbarkeitsbereichs ausgesendet. Eine Passage durch ein steuerbares Shutter-Display ist hier nicht nötig, da die Steuerung schon durch das Aktivieren von Pixeln des selbstleuchtenden Displays erfolgt.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren kann dabei vorteilhafterweise das Licht sequentiell in die einzelnen Winkelsegmente gelenkt werden, wobei zu einer Zeit immer nur ein Winkelsegment beleuchtet wird. Dadurch kann ein Übersprechen in Sichtbarkeitsbereiche des anderen Auges bzw. anderer Betrachter vermieden werden.

Auch kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren der Sichtbarkeitsbereich innerhalb eines Winkelsegments mittels Lichtquellen-Trackings nachgeführt werden. Diese Nachführung des Sichtbarkeitsbereichs innerhalb eines Winkelsegments könnte zeitlich sequenziell erfolgen. Des Weiteren kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren das Licht auf seinem Weg vom Lichtquellenfeld zum Betrachter eine Feldlinse durchlaufen.

Auch kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren in vorgebbaren räumlichen Bereichen Licht auf dem Weg vom Lichtquellenfeld zum Betrachter eine Änderung seiner Polarität erfahren.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn im erfindungsgemäßen Verfahren eine Apodisation, also eine optische Filterung, erfolgt, die den Kontrast des im Betrachterauge sichtbaren Bildes erhöht. Diese kann für verschiedene Augenpositionen

zeitsequentiell erfolgen.

Zudem könnte in einem erfindungsgemäßen Verfahren das Licht durch ein in den Strahlgang einbringbares, steuerbares Ablenkelement zusätzlich abgelenkt werden.

Eine solche zusätzliche Ablenkung kann durch das gezielte Umorientieren von Flüssigkristallen erfolgen, die hierfür in einem Volumengitter oder in einem

Flüssigkristall-Oberflächenrelief-Gitter oder in einem Flüssigkristall-Polarisations- Gitter enthalten sind, und die Teil eines steuerbaren Ablenkelements sind.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden und/oder die oben

beschriebenen Ausführungsformen - soweit möglich - miteinander zu kombinieren. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 bzw. dem Patentanspruch 28 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende

Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im

Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 : eine Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen 3D-Displays in Draufsicht

Fig. 2 bis 7: die Erzeugung verschiedener Sichtbarkeitsbereiche Fig. 8: die Erzeugung eines Gesamt-Betrachterbereichs aus Einzel- Betrachterbereichen

Fig. 9: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3D-Displays mit einer zusätzlichen Feldlinse in Lichtrichtung nach der Prismenmaske

Fig. 10: eine Ausführungsform, in der das Daten-Display zum gleichzeitigen

Darstellen der Grundfarben Rot, Grün und Blau Farbfilter aufweist

Fig. 1 1 : eine Ausführung zur Unterdrückung von Übersprechen nach dem Stand der Technik

Fig. 12: einen Ausschnitt der Anordnung der Fig. 1 mit einer Ausführungsform, die polarisierende Elemente zur Unterdrückung des Übersprechens enthält

Fig. 13: einen Ausschnitt der Anordnung der Fig. 1 mit einer Ausführungsform, die strukturierte Verzögerungselemente zur Unterdrückung des Übersprechens enthält

Fig. 14: einen Ausschnitt der Anordnung der Fig. 1 mit einer Ausführungsform, die strukturierte Verzögerungselemente zur Unterdrückung des Übersprechens verwendet, bei der sich jedoch nur vor jeder zweiten Zylinderlinse jeweils zwei solcher Verzögerungselemente hintereinander im Lichtweg befinden.

Fig. 15: einen Ausschnitt der Anordnung der Fig. 1 mit einer Ausführungsform, die strukturierte Verzögerungselemente zur Unterdrückung des Übersprechens vor jeder zweiten Zylinderlinse enthält, mit Polarisationsabfolge

Fig. 16: Implementierungsbeispiele von festen Raumwinkel-Multiplex- Prismenstrukturen

Fig. 17a - c: einen Ausschnitt der Anordnung der Fig. 1 mit einer Ausführungsform, in der Amplituden-Blendenmasken und Mikrolinsen direkt vor den Übergängen der Multiplex-Prismen verwendet werden.

Fig. 18: den Abstrahlwinkel einer Shutteröffnung des Shutter-Displays, die zur optischen Achse einer Linse des Lentikulars lateral verschoben ist. Fig. 19: die Verwendung von zusätzlichen Linsen vor den Shutteröffnungen eines Shutter-Displays

Fig. 20: die Verwendung von zusätzlichen Prismenelennenten vor den

Shutteröffnungen eines Shutter-Displays

In mehreren der Anwendungsbeispiele wird die Erfindung beispielhaft anhand eines Multiplex-Elements erklärt, das Prismenstümpfe enthält und drei Winkelsegmente erzeugt. Andere Multiplex-Elemente, andere„Formen" und ein andere Anzahl von Winkelsegmenten fallen jedoch auch in den Rahmen dieser Erfindung.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht schematisch eine Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen 3D-Displays. Eine Beleuchtungseinrichtung BL beleuchtet ein Shutter-Display S. Die Beleuchtungseinrichtung BL kann LED, Laser oder andere geeignete Lichtquellen enthalten. Ein Shutter-Display S enthält Zellen, deren

Transmission steuerbar ist, beispielsweise ein Flüssigkristall-Display mit Pixeln, mit welchem die Amplitude und/oder die Phase des Lichts der Beleuchtungseinrichtung BL steuerbar ist. Ein Lentikular L enthält nebeneinander angeordnete Zylinderlinsen. Der Abstand zwischen dem Shutter-Display S und dem Lentikular L ist in dieser Ausführungsform bestimmt durch die Brennweite der Zylinderlinsen. Die Verwendung eines Linsen-Arrays aus sphärischen Linsen ist alternativ zu den Zylinderlinsen möglich. Ein Daten-Display D enthält Zellen, deren Transmission steuerbar ist, wie beispielsweise ein Flüssigkristall-Display mit Pixeln, mit welchen die Amplitude und/oder die Phase des Lichts der Beleuchtungseinrichtung BL steuerbar sind. Unter einer Steuerung der Phase durch einen Pixel ist insbesondere die Einstellung bzw. die Variation des optischen Wegs des Lichts durch dieses Pixel zu verstehen. Somit können die optischen Wege für unterschiedliche Pixel individuell eingestellt werden. Die Zellen oder Pixel sind mit P1 , P2, ... Pn bezeichnet. Eine Prismenmaske PM enthält Prismenstümpfe, deren Segmente mit Pr1 , Pr2, ... Prn bezeichnet sind. Die Pixel P1 , P2, ... Pn des Daten-Displays D sind optisch und/oder mechanisch direkt den Prismensegmenten Pr1 , Pr2, ... Prn der Prismenmaske PM zugeordnet.

Fig. 2 zeigt, wie mittels des in der Fig. 1 beschriebenen 3D-Displays ein zentral vor dem Display positionierter Sichtbarkeitsbereich (hier nicht dargestellt) erzeugt werden kann. Im Shutter-Display S sind die Pixel aktiviert, die sich im Wesentlichen auf den optischen Achsen der Linsen des Lentikulars L befinden. Das von diesen Pixeln ausgehende Licht trifft nach dem Lentikular L kollimiert und im Wesentlichen senkrecht auf das Daten-Display D. Im Daten-Display D sind nur die Pixel P2, P5, P8, ... aktiviert und mit dem der Position dieses Sichtbarkeitsbereichs zugeordneten Inhalt beschrieben. Das von ihnen transmittierte Licht durchläuft die planparallelen Prismensegmente Pr2, Pr5, Pr8, ... , hier gerade schraffiert dargestellt, und wird dabei nicht abgelenkt. Es wird ein Sichtbarkeitsbereich erzeugt, der zentral vor dem Display positioniert ist.

Fig. 3 zeigt, wie das Lichtquellen-Tracking für einen kleinen Tracking-Winkel eingesetzt wird, beispielsweise im Bereich bis zu ±10 ° deg. Im Shutter-Display S sind Pixel aktiviert, deren Positionen sich neben den optischen Achsen der

Zylinderlinsen des Lentikulars L befinden. Das Licht durchläuft das Daten-Display D schräg und bildet einen Sichtbarkeitsbereich, der nicht zentral vor dem 3D-Display positioniert ist. Im Daten-Display D sind weiterhin nur die Pixel P2, P5, P8, ... aktiviert und mit dem der Position dieses Sichtbarkeitsbereiches zugeordneten Inhalt beschrieben. Das von ihnen transmittierte Licht durchläuft die planparallelen

Prismensegmente Pr2, Pr5, Pr8, ... und wird dabei nicht abgelenkt.

Fig. 4 zeigt nun beispielhaft, wie die Prismenmaske PM erfindungsgemäß zur Vergrößerung des Betrachterbereichs eingesetzt wird. Im Shutter-Display S sind die Pixel aktiviert, die sich im Wesentlichen auf den optischen Achsen der Linsen des Lentikulars L befinden. Das von diesen Pixeln ausgehende Licht trifft im

Wesentlichen senkrecht auf das Daten-Display D. Im Daten-Display D sind nun die Pixel P3, P6, P9, ... aktiviert, nach denen das Licht die zugeordneten

Prismensegmente Pr3, Pr6, Pr9, hier schräg schraffiert dargestellt, durchläuft. Das Licht wird dabei abgelenkt und erzeugt einen Sichtbarkeitsbereich, der nicht zentral vor dem 3D-Display positioniert ist.

Fig. 5 zeigt, wie mittels Lichtquellen-Tracking der Sichtbarkeitsbereich noch weiter von einer nichtzentralen Position abgelenkt wird. Im Shutter-Display S sind nun Pixel aktiviert, die sich neben den optischen Achsen der Linsen des Lentikulars L befinden. Das Licht durchläuft das Daten-Display D schräg und wird von den

Prismensegmenten Pr3, Pr6, Pr9, ... , hier schräg schraffiert dargestellt, nochmals abgelenkt. Die gesamte Ablenkung des Lichts setzt sich aus der Lichtablenkung durch das Lichtquellen-Tracking und der Lichtablenkung in den Prismensegmenten Pr3, Pr6, Pr9, ... zusammen und ist gegenüber dem reinen Lichtquellen-Tracking vergrößert.

Fig. 6 und Fig. 7 zeigen, wie analog zu den Beschreibungen zu Fig. 4 und Fig. 5 eine größere Lichtablenkung in die andere Richtung unter Verwendung der

Prismensegmente Pr1 , Pr4, Pr7, ... erzielt wird.

Fig. 8 zeigt, wie erfindungsgemäß ein vergrößerter Gesamt-Betrachterbereich eines 3D-Displays 3D-D erzielt wird. Im zentralen Einzel-Betrachterbereich VZ1 werden die planparallelen Prismensegmente Pr2, Pr5, Pr8, ... in Verbindung mit dem

Lichtquellen-Tracking verwendet. In den beiden seitlichen Einzel- Betrachterbereichen VZ2 und VZ3 werden die schrägen Prismensegmente Pr1 , Pr4, Pr7, ... bzw. Pr3, Pr6, Pr9, ... verwendet. Innerhalb eines Einzel-Betrachterbereichs VZ1 , VZ2 oder VZ3 erfolgt die Nachführung der Sichtbarkeitsbereiche kontinuierlich mittels Lichtquellen-Tracking. Die Nachführung in den Einzel-Betrachterbereichen VZ1 , VZ2 oder VZ3 erfolgt sequentiell, d.h. zu einem Zeitpunkt ist immer nur eine der Pixelgruppen P1 , P4, P7, P2, P5, P8, ... oder P3, P6, P9, ... aktiviert. Dies ist wichtig, um ein Übersprechen in andere Sichtbarkeitsbereiche zu vermeiden.

Die Einzel-Betrachterbereiche VZ1 , VZ2 und VZ3 müssen lückenlos aneinander anschließen, um eine kontinuierliche Nachführung der Sichtbarkeitsbereiche zu gewährleisten. Ein kleiner Überlapp der Einzel-Betrachterbereiche VZ1 , VZ2 und VZ3 ist vorteilhaft, um Toleranzen zu kompensieren und einen unbemerkbaren Übergang in einen benachbarten Einzel-Betrachterbereich zu ermöglichen.

Beispielhaft werden nun Zahlen für ein 3D-Display aufgeführt, das eine

Prismenmaske PM mit einem Prismenwinkel α eines Prismensegments (dargestellt in Fig. 1 ) von 30 ° deg enthält. Das Lichtquellen-Tracking mithilfe des Shutter- Displays S und des Lentikulars L ist im Winkelbereich von -10 ° deg bis +10 ° deg, gemessen zur Normalen des Lentikularsubstrats, möglich. Der Brechungsindex der Prismenmaske PM ist 1 .5.

In diesem Beispiel deckt das durch die mittleren Prismensegmente Pr2, Pr5, Pr8, ... geführte Licht den Winkelbereich von -10 ° deg bis +10 ° deg ab. Das durch die äußeren Prismensegmente Pr1 , Pr4, Pr7, ... geführte Licht deckt den Winkelbereich von -33 ° deg bis -7 ° deg ab, das durch die äußeren Prismensegmente Pr3, Pr6, Pr9, ... geführte Licht den Winkelbereich von +7 ° deg bis +33 ° deg. Der gesamte Winkelbereich des 3D-Displays setzt sich aus diesen einzelnen Winkelbereichen zusammen und beträgt -33 ° deg bis +33 ° deg relativ zur Normalen des Daten- Displays D. Im Vergleich zu einem 3D-Display ohne Prismenmaske PM wurde folglich der Winkelbereich und somit der Gesamt-Betrachterbereich ungefähr verdreifacht. Der Überlapp der Winkelbereich beträgt 3 ° deg und gibt ausreichend Toleranz für die Nachführung der Sichtbarkeitsbereiche.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird mit einer, Prismen dreier verschiedener Prismensegmente Pr1 , ...Prn in periodischer Anordnung enthaltenden Prismenmaske PM gearbeitet. Dies führt zu einer Verdreifachung des Gesamt- Betrachterbereichs. Andere Ausführungen sind möglich, beispielsweise mit einer Prismenmaske PM, die Prismen zweier verschiedener Prismensegmente Pr1 , ...Prn in periodischer Anordnung enthält und zu einer Verdoppelung der Betrachterbereichs führt. Ebenso sind Prismenmasken PM die periodische Anordnungen von Prismen aus mehr als drei verschiedenen Prismensegmenten Pr1 , ...Prn enthalten, möglich.

Die Erfindung wird in den hier aufgezeigten Anwendungsbeispielen anhand der Vergrößerung des horizontalen Betrachterbereichs unter Verwendung von

Lichtquellen-Tracking, wie beispielsweise in der DE 10 201 1 005 154 A1

beschrieben, in horizontaler Richtung und Prismenmasken PM, die Licht in

horizontaler Richtung ablenken, erklärt. Die Anordnung kann jedoch auch um

90 ° deg gedreht werden, so dass der vertikale Betrachterbereich bei Lichtquellen- Tracking in vertikaler Richtung vergrößert werden kann. Ebenso ist ein

zweidimensionales Lichtquellen-Tracking mit Vergrößerung des Betrachterbereichs in horizontaler und vertikaler Richtung möglich. Hierzu werden ein in zwei

Dimensionen periodisches Linsen-Array und eine in zwei Dimensionen periodische Prismenmaske PM verwendet.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen 3D-Displays mit einer zusätzlichen Feldlinse FL, die vorzugsweise in Lichtrichtung nach der Prismenmaske PM angebracht ist. Deren Brennweite entspricht vorzugsweise dem nominalen Betrachterabstand, beispielsweise 3 m für ein 3D-TV. Die Feldlinse sorgt dafür, dass für einen Betrachter O im nominalen Betrachterabstand und zentral vor dem 3D-Display das Licht senkrecht das Daten-Display D und die Prismenmaske PM durchläuft. Die Feldlinse FL verbessert somit die Homogenität über die Displayfläche und vergrößert den Betrachterbereich. In der hier beschriebenen Fig. 9 werden die Komponenten eines erfindungsgemäßen 3D-Displays mit einer zusätzlichen

Feldlinse in der Reihenfolge Lentikular L, Daten-Display D, Prismenmaske PM und Feldlinse FL dargestellt. Diese Reihenfolge ist aus mehreren Gründen vorteilhaft: Nach dem Lentikular L durchläuft das Licht alle Pixel P1 , P2 ... Pn des Daten- Displays D unter gleichem Winkel. Dies ist vorteilhaft für die Homogenität der Lichtmodulation über die Displayfläche. Zudem trifft das Licht nach den Pixeln P1 , P2 ... Pn des Daten-Displays D unter gleichem Winkel auf die Prismenmaske PM. Dies ist vorteilhaft für eine homogene Lichtablenkung in den Prismensegmenten Pr1 , Pr4, Pr7, Pr2, Pr5, Pr8, ... bzw. Pr3, Pr6, Pr9, ... und führt von einem

Sichtbarkeitsbereich aus gesehen zu einer homogenen Helligkeit des 3D-Displays. Andere Reihenfolgen sind jedoch möglich, wie zum Beispiel eine Anordnung der Feldlinse FL zwischen Lentikular L und Daten-Display D.

In einem in Fig. 10 gezeigten weiteren Anwendungsbeispiel weist ein Daten-Display D zum gleichzeitigen Darstellen der Grundfarben Rot R, Grün G und Blau B Farbfilter auf. Zur Vermeidung von Dispersionseffekten in den Sichtbarkeitsbereichen ist es vorteilhaft, die Farbfilter am Daten-Display D oder zwischen Daten-Display D und Prismenmaske PM im Schema der Periodizität der Prismenmaske PM anzuordnen. Für eine Prismenmaske PM des Beispiels der Fig .1 entspricht dies einer Anordnung in der Abfolge RRRGGGBBB, d.h. Pixel P1 - P3 sind mit roten Farbfiltern R versehen, Pixel P4 - P6 mit grünen Farbfiltern G, Pixel P7 - P9 mit blauen Farbfiltern B, usw. Die Dispersion des optischen Mediums der Prismenmaske PM,

beispielsweise aus Polymethylmethacrylat (PMMA), wird kompensiert, indem die Prismenwinkel dem wellenlängenabhängigen Brechungsindex des optischen

Mediums angepasst wird. Der Prismenstumpf Pr1 - Pr3 hat daher einen anderen Prismenwinkel als die Prismenstümpfe Pr4 - Pr6 bzw. Pr7 - Pr9, usw. (in der Fig. 10 nicht dargestellt). Werden Lentikulare L in einem autostereoskopischen Display, wie z.B. aus den WO 2005/027534 A2 bzw. WO 2005/060270 A1 bekannt, zur segmentweisen Kollimation eingesetzt, so besteht, wie schon beschrieben, die Möglichkeit, dass Licht auch eine benachbarte Linse erreicht, welche nicht zur Kollimation dieses Lichtes bestimmt ist. Dies wird als Übersprechen bezeichnet.

Bei statischen Ausführungsformen kann das Übersprechen durch ein oder mehrere feste Blendenfelder unterdrückt werden. Diese Blendenfelder können auch apodisiert sein, insbesondere im Sinn der WO 2009/156191 A1 . Dies ist in Fig. 1 1 dargestellt.

Feste Blendenfelder sind jedoch nicht für die Unterdrückung des Übersprechens bei Verwendung eines Lichtquellen-Trackings (Lichtquellen-Nachführung) geeignet.

Der in der DE 10 2006 033 548 A1 beschriebene Einsatz von streifenförmigen Polarisatoren ist hingegen bei Verwendung eines Lichtquellen-Trackings für die Unterdrückung des Übersprechens geeignet. Hierbei kann es problematisch sein, dass Licht an den Polarisatoren geblockt wird. Eine mangelnde Effizienz oder eine mangelnde Lichtausbeute erhöht die Kosten der Lichtquelle und die Kosten im Betrieb.

Feste Blendenfelder sind zur Unterdrückung des Übersprechens in

Kollimationseinheiten bekannt. In DE 10 2006 033 548 A1 wird eine effektive

Unterdrückung des Übersprechens unter Verwendung von streifenförmig

angeordneten Polarisationsfiltern, die auch Polarisationsfolien bzw. Analysatoren genannt werden, bei Verwendung eines Lichtquellen-Trackings beschrieben.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel, in dem in einen Ausschnitt der

Anordnung der Fig. 1 polarisierende Elemente PE1 , PE2 eingefügt wurden. Diese dienen dazu, ein Übersprechen in andere Sichtbarkeitsbereiche noch wirksamer zu verhindern: Es soll somit verhindert werden, dass Licht, welches zum Kollimieren nur durch eine Linse des Lentikulars L durchtreten soll, durch eine andere Linse des Lentikulars L durchtritt. Das von Pixeln des Shutter-Displays S ausgehende Licht trifft nicht nur die direkt dahinter angeordnete Linse des Lentikulars L, sondern auch benachbarte Linsen. Dieses Licht kann zu einem Übersprechen in andere

Sichtbarkeitsbereiche führen. Polarisierende Elemente, die am Shutter-Display S, am Lentikular L und/oder dem Daten-Display D angebracht sind, verhindern das

Übersprechen in die Nachbarlinse. Licht gelangt im Wesentlichen nur durch die zur Kollimation des Lichts vorgesehene Linse und eventuell zu einem geringen Teil durch die übernächste Linse, nicht jedoch durch die zur Kollimation des Lichts vorgesehene Linse benachbarte Linse. Es gibt mehrere mögliche Kombinationen der Anordnung solcher polarisierenden Elemente wie auch der Ausführung der polarisierenden

Elemente, von denen im Folgenden zwei Beispiele genannt werden:

Im ersten nicht dargestellten Beispiel ist das Lentikular L mit einem strukturierten Polarisationsfilter versehen. Die Polarisationsrichtung des durch benachbarte Linsen transmittierten Lichts ist abwechselnd beispielsweise horizontal und vertikal

ausgerichtet. Das Shutter-Display S weist in diesem Beispiel Pixel mit abschnittsweise oder pixelweise abwechselnder horizontaler und vertikaler Polarisationsrichtung des transmittierten Lichts auf. Die Polarisationsrichtung kann sich in Spalten- oder

Zeilenrichtung ändern. Durch Aktivieren der entsprechenden Pixel des Shutter-Displays S lässt sich steuern, welche Linsen des Lentikulars L das Licht durchläuft. Das erste Beispiel entspricht diesbezüglich dem Gedanken der aus der WO 2008/009586 A1 bekannten Anordnung .

Im zweiten, in Fig. 12 dargestellten Beispiel werden strukturierte

Verzögerungselemente, hier strukturierte Verzögerungsfolien, auf dem Shutter-Display S und dem Lentikular L verwendet, um die Polarisationsrichtung des Lichts zu drehen. Die Verzögerungsfolien auf dem Shutter-Display S müssen nicht pixelweise strukturiert sein. Stattdessen können sie das gleiche Rastermaß wie das Lentikular aufweisen. Somit kann das Licht im Wesentlichen nur durch die Linsen des Lentikulars L gelangen, die den Pixeln des Shutter-Displays S gegenüber liegen, nicht durch benachbarte Linsen. Diese Ausführung weist eine höhere Lichteffizienz auf als die zuvor

beschriebene.

Im Folgenden wird die Wirkungsweise der in Fig. 12 gezeigten Anordnungen beschrieben: Das von der linken Seite kommende Licht der in Fig. 12 nicht gezeigten Beleuchtungseinrichtung BL ist - senkrecht zur Zeichenebene - linear polarisiert, was durch die konzentrischen Kreise angedeutet ist. An dem Shutter-Display S ist eine strukturierte Verzögerungsfolie (strukturierte Halbwellenlängen-Platte) angeordnet, welche polarisierende Bereiche PE1 aufweist. Die polarisierenden Bereiche PE1 sind derart ausgebildet, dass sie auf die Pixel des Shutter-Displays S wirken, welche den jeweiligen Linsen des Lentikulars L zugeordnet sind und zwar derart, dass sie nur an jeder zweiten Linse L2, L4, .... - in periodischer Fortsetzung - vorgesehen sind. Die polarisierenden Bereiche PE1 sind auch derart ausgebildet, dass sie das linear polarisierte Licht der Beleuchtungseinrichtung BL um 90 ° deg drehen, so dass das dann vorliegende linear polarisierte Licht in der Zeichenebene schwingt. Auf der dem Shutter-Display S zugewandten Seite des Lentikuars L ist eine weitere strukturierte Verzögerungsfolie (strukturierte Halbwellenlängen-Platte) angeordnet, welche polarisierende Bereiche PE2 aufweist, die derart ausgebildet sind, dass sie das linear polarisierte Licht um 90 ° deg drehen. Dem Lentikular L ist ein Linearpolarisator LP nachgeordnet, welcher nur Licht passieren lässt, welches senkrecht zur Zeichenebene linear polarisiert ist. Da in diesem Ausführungsbeispiel die Maße der weiteren polarisierenden Bereiche PE2 den Maßen der einzelnen Linsen des Lentikulars L entsprechen, kann einen Übersprechen verhindert werden.

Im oberen Bereich des Shutter-Displays S sind zwei Pixel Pi1 , Pi2 transmissiv geschaltet. Dementsprechend kann linear polarisiertes Licht die beiden Pixel Pi1 , Pi2 des Shutter-Displays S passieren, was dann von der obersten, in Figur 1 1 gezeigten Linse L1 kollimiert wird. Das von diesen zwei Pixeln Pi1 , Pi2 kommende Licht kann auch nach der Kollimation durch die Linse L1 den Linearpolarisator LP

passieren. Licht, welches auf den weiteren polarisierenden Bereich PE2 der der Linse L2 zugeordneten strukturierten Verzögerungsfolie auftrifft, wird um 90 ° deg gedreht, kann dann zwar die Linse L2 passieren, wird jedoch von dem Linearpolarisator LP abgeblockt.

Das linear polarisierte Licht, welches durch die der Linse L2 zugeordneten und darunter gezeigten zwei transmissiv geschalteten Pixel Pi3, Pi4 passiert, wird in seiner Polarisationsrichtung um 90 ° deg gedreht. Dies ist durch den Doppelpfeil angedeutet, welcher zwischen den zwei Bereichen PE1 , PE2 gezeigt ist. Der polarisierende Bereich PE2 der strukturierten Verzögerungsfolie dreht die

Polarisation des Lichtes, welches von den polarisierenden Bereich PE1 kommt, um 90 ° deg, so dass das Licht linear polarisiert und senkrecht zur Zeichenebene orientiert ist und durch das Lentikular L und die zweite Linse L2 verlaufen kann. Dementsprechend kann das vom polarisierenden Bereich PE1 kommende Licht, welches auch durch den polarisierenden Bereich PE2 gelaufenen ist, jetzt - nach zweimaliger Drehung der linearen Polarisation - den Linearpolarisator LP passieren. Licht, welches vom polarisierenden Bereich PE1 kommt und welches nicht durch den polarisierenden Bereich PE2 gelaufenen ist, ist immer noch linear in der horizontalen Richtung polarisiert und kann den Linearpolarisator LP nicht passieren.

Es lässt sich jedoch eine Reduktion der Anzahl eingesetzter Polarisationsfilter bei der Unterdrückung des Übersprechens in autostereoskopischen Displays durch die in vorteilhafter Art und Weise angepasste Verwendung strukturierter

Verzögerungselemente (Retarder), wie z.B. strukturierter doppelbrechender

Schichten erreichen. Die Funktion der Unterdrückung störenden Lichtes bleibt bei Steigerung der Gesamt-Transmission um einen Faktor zwischen > 2 und ca. 4 vollständig erhalten.

Die vorteilhafte Drehung der Polarisation des Lichtes erhöht die Gesamttransmission um einen Faktor > 2. Da Standard-Polarisationsfolien auch für die transmittierte Polarisation nur eine Transmission von beispielsweise 0,7 aufweisen, ergibt sich ein realistischer Faktor der eingesparten Lichtleistung, der zwischen 3 und 4 liegt.

Dies bedeutet eine um den Faktor 3 bis 4 geringere erforderliche Lichtleistung, die erforderlich ist, und damit eine um den Faktor 3 bis 4 geringere Leistungsaufnahme der Beleuchtungseinheit im Betrieb des autostereoskopischen oder auch

holographischen Anzeigegerätes.

In DE 10 2006 033 548 A1 wird die Verwendung von zwei Analysatorstreifen pro Linse eines Lentikular-Feldes L, d.h. beispielsweise pro Linse eines

Zylinderlinsenfeldes beschrieben. Dabei wird ein Streifen einer Transmissions- Polarisation in der Ebene der steuerbaren Lichtquellen-Zentren des

Lichtquellenfeldes LS-A und ein zweiter Streifen gleicher Transmissions-Polarisation vor der zugehörigen Linse des Zylinderlinsenfeldes CL angeordnet. Die

Transmissions-Polarisation der beiden in der Ebene der steuerbaren Lichtquellen- Zentren des Lichtquellenfeldes LS-A benachbarten Streifen und in der Ebene der Zylinderlinsen CL benachbarten Streifen einer Polarisationsfolie ist orthogonal zur Transmissions-Polarisation des jeweils eingeschlossenen Streifens einer Polarisationsfolie.

Strukturierte Verzögerungselemente, d.h. Verzögerungselemente, die

doppelbrechende bzw. polarisationsdrehende Bereiche enthalten, können verwendet werden, um eine effektive Unterdrückung des Übersprechens mit einer erhöhten Transmission durch das Display zu verbinden. Das Prinzip ist in Fig. 12 dargestellt, die die Verwendung zweier doppelbrechender Halbwellenlängenstreifen und eines streifenförmigen Analysators vor jeder zweiten Linse des Lentikular-Feldes L zeigt.

Für ein Feld von N Zylinderlinsen (1 D-Zylinderlinsenraster, auch Linsenraster oder Lentikular) werden dabei N/2 Polarisationsfolien-Streifen verwendet. In DE 10 2006 033 548 A1 sind es im Vergleich dazu 2N, d.h. 4x so viel.

Im Folgenden wird die hier vorgeschlagene Ausführungsform mit der

Ausführungsform aus DE 10 2006 033 548 A1 anhand einer Rechnung verglichen, wobei im ersten Fall eine Transmission der Polarisationsfolie bei der Soll-Polarisation von 70 % und im zweiten Fall eine Transmission der Polarisationsfolie bei der Soll- Polarisation von 80 % angenommen wird.

Fall 1 : 70 % Transmission der Polarisationsfolie bei der Soll-Polarisation

Aus (0,5 x 1 + 0,5 x 0,7) / (0,5 x (0,5 x 0,7 ² + 0,5 x 0,7 ² )) = 0,85 / 0,245 ergibt sich bei der Verwendung von Standard-Polarisations-Folien-Streifen, die 70% Transmission für die Soll-Polarisation aufweisen, eine Erhöhung der Gesamttransmission um einen Faktor von ca. 3,5.

Fall 2: 80 % Transmission der Polarisationsfolie bei der Soll-Polarisation

Bei sehr guten und im Vergleich zu Standard-Polarisations-Folien-Streifen deutlich teureren Polarisations-Folien-Streifen, die 80% Transmission für die Soll-Polarisation aufweisen, ergibt sich mit (0,5 x 1 + 0,5 x 0,8) / (0,5 x (0,5 x 0,8 ² + 0,5 x 0,8 ² )) = 0,9 / 0,32 eine Erhöhung der Gesamttransmission um einen Faktor von über 2,8.

Die Erhöhung der Gesamttransmission ist in beiden Fällen sehr deutlich. Im Mittel wird ein Faktor von zirka 3 erreicht.

Die Anordnung von streifenförmigen Verzögerungselementen innerhalb einer Baugruppe, die für das Lichtquellen-Tracking verwendet wird, kann sowohl für autostereoskopische als auch für holographische Anzeigegeräte verwendet werden.

Bezüglich des Linsen-, des Lichtquellen- und damit auch des

Verzögerungsfolienstreifen- und Polarisationsfolienstreifenrasters sind eine Reihe von 1 D- oder 2D-Permutationen möglich. Nachfolgend sind Beispiele für 1 D- Linsenfelder aufgeführt:

1 D-Zylinderlinse: Linsenraster sowie Lichtquellen-Zentren äquidistant

1 D-Zylinderlinse: Linsenraster äquidistant und Lichtquellen-Zentren nach außen zunehmend, um die Funktion einer 1 D-Feldlinse 1 D-FL anzunähern

1 D-Zylinderlinse: Linsenraster nach außen zu abnehmend sowie Lichtquellen- Zentren konstant, um die Funktion einer 1 D-Feldlinse anzunähern

1 D-Zylinderlinse: Linsenraster nach außen zu abnehmend sowie Lichtquellen- Zentren nach außen zunehmend, um die Funktion einer 1 D-Feldlinse anzunähern

Diese Permutationen können auch für den Fall der Verwendung eines 2D- Linsenrasters und damit 2D-Lichtquellen-Feldes, 2D-Verzögerungselemente- Segment-Rasters und 2D-Polarisator-Segment-Rasters umgesetzt werden, um beispielsweise die Funktion einer Feldlinse zu implementieren.

Für die Verwendung strukturierter Verzögerungselemente innerhalb einer Anordnung zur Unterdrückung des Lichtquellen-Übersprechens gibt es eine Reihe von

Ausführungsformen, von denen im Folgenden einige Ausführungsformen innerhalb einer Anordnung zur Unterdrückung des Lichtquellen-Übersprechens, die ein Teil der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung ist, beispielhaft dargestellt werden.

Die Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform, in der das primäre Lichtwellenfeld pLF auf ein Shutter-Display S trifft. Damit erfüllt es die Funktion eines lokal kontrolliert an- und ausschaltbaren Lichtquellen-Feldes LS-A. Das Shutter-Display S kann

beispielsweise ein Feld von Zentren sein, die in der Transmission schaltbar sind. Das Shutter-Display S kann andererseits jedoch auch ein Feld von selbstleuchtenden Zentren sein, beispielsweise eine OLED-Matrix. Hinter dem Lichtquellenfeld, oder auch - im Fall der Beleuchtungseinrichtung BL / Shutter-Display S Variante - davor, ist als erstes strukturiertes Verzögerungselement ein räumlich strukturiertes erstes doppelbrechendes Element sR1 angeordnet. In der Lichtquellen-Ebene wird dem Lichtwellenfeld also räumlich strukturiert eine

Polarisations-Matrix aufgeprägt. Die Ausführungsform hängt vom Lichtquellenfeld LS-A ab. Im Falle eines selbstleuchtenden Lichtquellenfeldes ist die Anordnung von der Polarisation des Lichtquellenfeldes LS-A abhängig.

Im Falle eines OLED-Displays (OLED = Organic Light Emitting Diode) als

Lichtquellenfeld LS-A bietet es sich an, beispielsweise in der Ebene sR1 eine räumlich strukturierte Analysator-Matrix anzuordnen, die sich in der Ebene der Zylinderlinsen CL wiederholt. Es kann jedoch auch eine erste unstrukturierte

Analysatorebene und eine strukturierte Verzögerungselemente-Ebene hinter einem OLED-Display in der Ebene sR1 verwendet werden. In einer zweiten Ebene sR2 kann ein zweites strukturiertes Verzögerungselement, z.B. ein räumlich strukturiertes zweites doppelbrechendes Element, und eine unstrukturierte Analysatorebene A verwendet werden, hier als Alternative für einen strukturierten Analysator.

Die strukturierten Verzögerungselemente der Ebenen sR1 und sR2 können sich gegenüber liegen. Wenn in der Ebene sR2 der zweite Analysator gegenüber dem ersten Analysator der Ebene sR1 orthogonal ist, so liegen sich die strukturierten Verzögerungselemente der Ebenen sR1 und sR2 nicht gegenüber. Das hinter den Zylinderlinsen CL vorliegende, austretende Lichtwellenfeld sLF ist frei vom

Lichtquellen-Übersprechen, jedoch noch strukturiert orthogonal polarisiert. Eine weitere, dritte Ebene eines strukturierten Verzögerungselements kann verwendet werden, wenn es für die folgenden Bauteile vorteilhaft ist, eine gleichbleibende Polarisation im austretenden Lichtwellenfeld sLF zu haben.

Im Falle eines Transmissions-Lichtquellenfeldes kann beispielsweise ein

unstrukturierter Analysator vor oder hinter diesem angebracht werden, welcher jedoch entfällt, wenn das aus einer Beleuchtungseinrichtung BL in Richtung

Transmissions-Lichtquellenfeld austretende Licht schon polarisiert ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn ein flächiger Lichtleiter und ein Auskoppel- Volumengitter in der Beleuchtungseinrichtung BL verwendet werden. Im Falle flächig definiert vorliegender Ausgangspolarisation ist es ausreichend, in der Ebene sR1 eine einzelne strukturierte doppelbrechende Schicht anzuordnen, durch welche eine strukturierte Aufprägung zueinander orthogonaler Polarisationen eingeführt wird.

Eine strukturierte doppelbrechende Schicht kann beispielsweise aus orientiert auspolymensiertenn Flüssigkristallen („liquid crystals") LC bestehen. Die Orientierung der entsprechenden Moleküle kann beispielsweise durch Oberflächenausrichtung („photo alignment") oder durch direkte Orientierung der Molekülen in Abhängigkeit von der Polarisation einer einfallenden Strahlung erfolgen.

Im Falle der Verwendung von polymerisierten Flüssigkristallen hat die Auswahl der Moleküle, bzw. die Auswahl der Mischung der Moleküle, derart zu erfolgen, dass die eingeführte Doppelbrechung, bzw. die eingeführte Polarisationsdrehung für die verwendeten Rekonstruktionswellenlängen möglichst gleich ausfällt, d.h. möglichst Apochromasie der räumlich strukturiert eingeführten Funktion gegeben ist.

Um ausreichende Apochromasie zu erreichen, können in der Ebene des ersten oder zweiten strukturierten Verzögerungselements sR1 oder sR2 auch jeweils mehrere strukturierte doppelbrechende Schichten übereinander gelegt werden.

Da im Allgemeinen chromatische Fehler mit steigender Brechkraft, bzw. mit steigender Doppelbrechung steigen, ist es vorteilhaft, die räumlich strukturiert eingeführte Doppelbrechung zu symmetrisieren. D.h. es ist beispielsweise vorteilhaft, bei der räumlich alternierenden Doppelbrechung, statt 0, λ/2, 0, λ/2, ... -λ/4, +λ/4, - λ/4, +λ/4, ... einzuführen. Dies kann allgemein sowohl für eine räumlich strukturierte Aufprägung von senkrecht zueinander in einer Ebene senkrecht zur

Ausbreitungsrichtung des Lichts linear polarisierten Licht (TE, TM, TE, TM, ...), als auch für eine räumlich strukturierte Aufprägung von links und rechts zirkulär polarisiertem Licht (LZ, RZ, LZ, RZ, ...) verwendet werden. Die Symmetrisierung der räumlich strukturiert eingeführten Doppelbrechung ist in den Ebenen sR1 , sR2 und optional weiteren Ebenen vorteilhaft.

Das Licht, welches das Shutter-Display D beleuchtet, bzw. im Falle eines

selbstleuchtenden Lichtquellefeldes LS-A aus diesem Lichtquellenfeld LS-A austritt, kann beispielsweise zirkulär, oder auch linear polarisiert sein. Eine in der Ebene sR1 beispielsweise mit -λ/4, +λ/4, -λ/4, +λ/4, ... erste und in der Ebene sR2

beispielsweise mit -λ/4, +λ/4, -λ/4, +λ/4, ... eingeführte zweite Polarisationsdrehung führt in der Summe hinter der Ebene sR2 dann zu orthogonalen

Polarisationszuständen der Zonen benachbarter Lichtquellen-Zentren, d.h. zu orthogonalen Polarisationszuständen des Lichtes welches benachbarten

Zylinderlinsen CL zugeordnet ist, wenn nicht die zugeordneten, d.h. richtigen

Regionen durchlaufen worden sind. Wie anhand Fig. 15 zu sehen ist, ist das benachbarten Kollimationslinsen CL zugeordnete Licht, welches den zugeordneten Bereich in vorgesehener Weise durchläuft, vor dem Analysator A in gleicher Weise polarisiert. Beim Übertritt in einen direkt benachbarten Bereich liegt vor dem

Analysator A eine Polarisation vor, welche von diesem geblockt wird.

Räumlich strukturierte orthogonale Polarisationen können mit räumlich strukturierten Analysatoren abgefragt werden. Wie in Fig. 13 dargestellt, kann der Analysator A flächig, unstrukturiert ausgeführt werden. Er muss jedoch nicht vor dem

Zylinderlinsenfeld L liegen. Es kann beispielsweise ein Analysator A verwendet werden, der auf der Eingangsseite des Daten-Displays D liegt, oder in folgenden Ebenen. Die Anordnung aus Fig. 13 ist bevorzugt, da symmetrisierte

doppelbrechende Strukturen im Allgemeinen eine bessere Apochromasie bezüglich der für drei Rekonstruktionswellenlängen eingeführten Phasenverzögerungen ermöglichen. In dieser Anordnung wird eine polarisationsabhängige

Phasenverzögerung für jeweils alle benachbarten Bereiche, die der Breite einer Zylinderlinse CL oder Linse zugeordnet sind, eingeführt.

Die segmentweise in einer ersten Ebene sR1 eingeführte Polarisationsänderung wird in einer zweiten Ebene sR2 entweder revidiert oder beispielsweise mit einer weiteren Phasendrehung beaufschlagt. Eine mögliche Polarisationsabfolge ist beispielsweise TE12 | LZ1 , RZ2 | TE12 (auch TE1 , TE2 | LZ1 , RZ2 | TE1 , TE2, auch LQ-TE | TE1 , TE2 | LZ1 , RZ2 | TE1 , TE2 | A-TE). Es gibt eine Reihe weiterer möglicher

Polarisationsabfolgen .

In Fig. 14 ist die zweifache Einführung (einmal in der Ebene des ersten strukturierten Verzögerungselements sR1 und einmal in der Ebene des zweiten strukturierten Verzögerungselements sR2) einer Phasendrehung für jede zweite Zylinderlinse CL, bzw. Linse dargestellt. Mögliche, in den einzelnen Ebenen, d.h. vom primären

Lichtwellenfeld pLF bis zum austretenden Lichtwellenfeld sLF vorliegende

Polarisationszustände sind die, welche zwischen den Ebenen des ersten

strukturierten Verzögerungselements sR1 und des zweiten strukturierten

Verzögerungselements sR2 orthogonale Polarisationen ergeben. Es können somit eine Reihe möglicher Kombinationen gewählt werden.

Die Kombination LQ-TE | TE1 , TE2 | TE1 , TM2 | TE1 , TE2 | A-TE, oder auch LQ-TE | TE1 , TE2 | TE1 X TM2 | TE1 , TE2 | A-TE ist in Fig. 15 dargestellt.

Polarisationsorthogonalität liegt im Bereich zwischen der Austrittsebene des steuerbaren Lichtquellenfeldes LS-A und den kollinnierenden Zylinderlinsen CL auch mit | LZ1 X RZ2 | vor, woraus sich mögliche Anordnungen von segmentierten doppelbrechenden Strukturen ergeben. Dabei sind diese segmentierten

doppelbrechenden Bereiche bezüglich der eingeführten Phasenverschiebung in diesem Beispiel nicht symmetrisch ausgelegt.

Zur Veranschaulichung wurde das strukturierte Verzögerungselement etwas vom Lentikular L (Linsenfeld) entfernt. Vorteilhaft ist eine möglichst geringe Entfernung zu diesem.

| TE1 X TM2 | und | LZ1 X RZ2 | lassen sich jeweils durch mehrere Anordnungen realisieren, wobei im Allgemeinen symmetrische Anordnungen wegen geringer chromatischer Phasenfehler bevorzugt sind.

Mögliche Polarisationsabfolgen sind beispielsweise:

LQ-TE | TE1 , TE2 | TE1 X TM2 | TE1 , TE2 | A-TE, nicht symmetrisiert

LQ-TE | TE1 , TE2 | TE1 X TM 2 | TM1 , TM2 | A-TM, symmetrisiert mit sR1 und sR2

LQ-TE | TE1 , TE2 | LZ1 X RZ2 | TE1 , TE2 | A-TE, separat symmetrisiert in sR1 und sR2

LQ-LZ | LZ1 , LZ2 | TE1 X TM 2 | LZ1 , LZ2 | A-LZ, separat symmetrisiert in sR1 und sR2 LQ-LZ I LZ1 , LZ2 | TE1 X TM2 | RZ1 , RZ2 | A-RZ, separat symmetrisiert in sR1 und sR2.

Eine mögliche Eingangspolarisation kann beispielsweise auch eine gedrehte lineare Polarisation sein, d.h. beispielweise TE-45 ° deg. Im Allgemeinen können leichte Änderungen des Polarisationszustandes des primären Lichtwellenfeldes pLF dazu verwendet werden, um eine Intensitätsbalance in unterschiedlich polarisierten Kanälen zu erreichen.

Da ein Flüssigkristall-Daten-Display D im Allgemeinen eine definierte

Eingangspolarisation benötigt und somit in der Regel einen Analysator auf seiner Eingangsseite aufweist, ist es vorteilhaft, mögliche Polarisationsabfolgen darauf auszurichten, d.h. entsprechend anzupassen und den vor dem Lentikular L angebrachten Analysator A zu vermeiden.

Bei der Verwendung von Linsen kann eine Apodisation vorteilhaft eingesetzt werden, um durch das Linsenraster eingeführte Intensitätsvariationen zu kompensieren. Die zumeist in der Nähe der Linsen angebrachte Apodisation kann beispielsweise eine Grauwertverteilung, oder auch eine in Rot R, Grün G und Blau B separierte

Farbfilterverteilung sein. Eine in Rot R, Grün G und Blau B separierte

Farbfilterverteilung bietet sich an, wenn die für einzelne Wellenlängen optimierten Grauwertverteilungen hinreichend unterschiedlich ausfallen. Grauwertverteilung und in Rot R, Grün G und Blau B separierte Farbfilterverteilungen können beispielsweise mittels Belichtung eines photographischen Materials kostengünstig erzeugt werden. Dabei kann auch eine bezüglich einzelner Geräte individualisierte Verteilung gewählt werden, wobei z.B. auch Kalibrationsdaten von Beleuchtungseinrichtungen BL, ggf. auch in Verbindung mit Kalibrationsdaten des Lentikulars L oder auch aller anderen im Anzeigegerät verwendeten relevanten Komponenten verwendet werden können.

In Ergänzung zu Grauwertverteilungen und in Rot R, Grün G und Blau B separierter Farbfilterverteilungen kann eine Apodisation auch mittels einer räumlich

strukturierten Verteilung des Polarisationszustandes erreicht werden. Es bietet sich beispielsweise an, in der Ebene des zweiten strukturierten Verzögerungselements sR2 einer Anordnung, welche in jeder Ebene bzgl. der vorliegenden Doppelbrechung symmetrisiert ist, von einer segmentiert binären Doppelbrechung abzuweichen und eine, wenn auch segmentierte Verteilung der Doppelbrechung so zu wählen, dass beispielsweise dunkler erscheinende Linsenränder dadurch kompensiert werden, dass im zentralen Bereich der einzelnen Linsen die eingeführte Doppelbrechung entsprechend von der Doppelbrechung abweicht, welche die maximale Transmission durch einen beispielsweise in der Eintrittsebene des Daten-Displays D (auch Bild- SLM genannt) folgenden Analysator ermöglichen würde. Somit wird die in der Mitte der Linsen vom Betrachter O wahrnehmbare Intensität derart reduziert, dass die Linsenränder in der gleichen Helligkeit erscheinen wie die mittleren Bereiche der Linsen.

Die Unterdrückung der Sichtbarkeit des Linsenrasters kann auch mittels des Daten- Displays D erfolgen. Dabei können in einem ersten Schritt statische Daten, d.h. beispielsweise Kalibrationsdaten der Nachführungseinheit oder auch Daten aus der optischen Simulation verwendet werden.

Im Mittel über den Nachführungsbereich einzuführenden Apodisationsverteilungen können - ohne dabei die Bit-Tiefe des Daten-Displays D zu reduzieren, welche für dargestellte Bilder zur Verfügung steht - beispielsweise mittels

Grauwertverteilungen, in Rot R, Grün G und Blau B separierter Farbfilterverteilungen und Polarisationszustandsverteilungen fest implementiert werden. Eine dynamische Implementierung kann mittels des Daten-Displays D erreicht werden. Dazu ist es jedoch notwendig, für die Winkel der Nachführung Daten aus der optischen

Simulation und/oder Daten aus der Kalibration zu haben, d.h. diese beispielsweise mittels einer Tabelle hinterlegter Korrekturwerte zu berücksichtigen.

Durch Bestimmung der Augenposition der Nutzer ergeben sich die zugehörigen Winkel im Raum, d.h. die lokal über das Anzeigegerät einzustellenden, bzw.

vorliegenden Winkel, die aus der optischen Simulation oder aus der beispielsweise werkseitig vorgenommenen Kalibration bekannten Intensitätsverteilungen des Lentikular L und somit die durch den Daten-Display D einzustellenden

Korrekturwerte. Das Daten-Display D kann mit den von den Positionen der einzelnen Augen des oder der Betrachter O abhängigen Korrekturwerten zeitsequentiell beaufschlagt werden.

Bei Verwendung zusätzlich angebrachter fester Raumwinkel-Multiplex- Prismenstrukturen führen diese selbst zu räumlichen Variationen der Intensitätsverteilung. Die beispielsweise in das Daten-Display D zusätzlich zum Bildinhalt eingeschriebenen Korrekturwerte berücksichtigen in vorteilhafter Weise das gesamte Volumen, in dem sich ein Nutzer einer autostereoskopischen bzw. holographischen Anzeigevorrichtung aufhalten kann, d.h. den gesamten Bereich der Nachführung der Bildinformation. Im einfachen Fall ist die Aufteilung der

Raumwinkel-Multiplex-Prismenstrukturen symmetrisch.

Somit ergibt sich im einfachsten Fall einer streifenförmig alternierende Aufteilung der Ablenkwinkel der Prismensegmente Pr1 , ...Prn (Prismenzellen) und streifenförmigen Zylinderlinsen CL eine streifenförmige Zuordnung von Apodisations-Korrekturwerten, mit denen beispielweise das Daten-Display D beaufschlagt werden kann. Für eine Augenposition ergibt sich dabei ein eindimensionaler Korrektur-Vektor für die ganze (3D-)Anzeigevorrichtung. Ist die vom Betrachter O lokal auf der Anzeigevorrichtung wahrnehmbare Abschattung beispielsweise nur von der horizontalen und nicht, bzw. in hinreichend geringer Weise von der vertikalen Augenposition abhängig, so ergibt sich ein Satz eindimensionaler Korrektur-Vektoren, d.h. eine 2D-Korrekur-Matrix für das ganze (3D-)Anzeigevorrichtung.

Die Anzeigevorrichtung kann eine feste Multiplex-Prismenfunktion beispielsweise durch das räumliche Multiplexen von Oberflächenrelief-Prismen, aber auch durch das räumliche Multiplexen von Gradientenindex-Prismen realisieren. Es kann damit in 3D-Anzeigevorrichtungen ein Multiplexen von festen Feldlinsenfunktionen implementiert werden.

Ein räumlicher Lichtmodulator (spatial light modulator) SLM kann in

autostereoskopischen und holographischen Anzeigevorrichtungen Apodisations- Korrekturen für streifenförmige Raumwinkel-Multiplex-Prismenstrukturen und für matrixförmige Raumwinkel-Multiplex-Prismenstrukturen enthalten, wobei diese Multiplex-Prismenstrukturen beispielsweise zur Erweiterung des Bereiches der Nachführung oder zur Realisierung mehrerer, im Winkel zueinander gekippter, ineinander verschachtelter Feldlinsenfunktionen verwendet werden können.

Ineinander verschachtelte Feldlinsenfunktionen entsprechen einem

Ineinanderschachteln von Linsen- und Keilfunktionen. Bei der Verwendung mehrerer brechender, schräg zum einfallenden Strahl angeordneter Flächen liegt die Grenzfläche mit der größten Brechkraft möglichst an der Austrittsebene, um eine mögliche Abschneidung des Lichtbündels zu minimieren.

Beispiele einiger möglicher Implementierungen von festen Raumwinkel-Multiplex- Prismenstrukturen sind in Fig. 16 dargestellt. Es ermöglicht das Ineinandersetzen mehrerer Prismen und eine Planarisierung der Oberflächen von festen Raumwinkel- Multiplex-Prismenstrukturen, ähnlich wie in der WO 2010/066700 A2 eingesetzt.

In der Nähe von festen Raumwinkel-Multiplex-Prismenstrukturen können in

autostereoskopischen Anzeigegeräten auch feste und schaltbare Streufolien angebracht werden, um eine Optimierung des Sichtbarkeitsbereiches zu erreichen.

Alternativ zur zeitsequentiellen Darstellung kann ein räumliches Multiplexen verwendet werden, um die lokal variierenden Abstrahlwinkel zu erzeugen. Bei 1/60 ° deg Winkelauflösung des menschlichen Auges - unter optimalen Bedingungen - ergibt sich bei 1 m Betrachterabstand eine Pixelgröße von 290 μιτι, die der

Auflösung entspricht. Für eine räumliches 2x-Multiplexen in horizontaler Richtung eines autostereoskopischen Displays ergibt sich somit eine Pixelgröße von 145 μιτι, wenn ein Betrachterabstand von 1 m angenommen wird, und eine Pixelgröße von 109 μιτι, wenn ein Betrachterabstand von 750 mm angenommen wird.

Die Periode der räumlichen Strukturierung der beispielsweise über einer Streufolie aufzubringenden Prismenfolie ist Λ _Ρ > 100 μιτι. Diese Prismenstruktur, die zwei verschachtelten außeraxialen 1 D-Fresnel-Linsen entspricht, kann beispielsweise durch Abformung eines Masters erzeugt werden. Die Anordnung der Streuschicht hinter der Prismenmaske ist die favorisierte Ausführungsform.

Die Implementierung einer mittleren Feldlinsenfunktion und mittlerer außeraxialer Feldlinsenfunktionen reduziert die durch die Beleuchtung - beispielsweise bei der Verwendung eines Lichtquellen-Trackings - aufzubringenden Winkel und damit die im Lichtquellen-Tracking erzeugten Aberrationen, welche im Allgemeinen mit größeren Winkeln zunehmen.

Die Übergänge zwischen einzelnen Flächen der Multiplex-Prismen-Feldern stellen ebenfalls eine Quelle von störendem Licht dar. Dieses störende Licht, d.h. dieses störende Übersprechen kann durch die Verwendung von Amplituden- Blendenmasken verringert werden, die direkt vor den Übergängen der Multiplex- Prismen, direkt auf diesen oder auch direkt hinter diesen angebracht werden. Diese zusätzliche Blenden-Anordnung BA ist in Fig. 17a und 17b dargestellt. In Fig. 17b ist zudem dargestellt, dass Mikrolinsen ML eingesetzt werden können, um die

Transmission durch die Prismen-Ebene zu erhöhen. Dabei wird der Anteil des Lichtes reduziert, der an der Blenden-Anordnung BA absorbiert wird. In Fig. 17c ist dargestellt, dass auch auf Blenden verzichtet werden kann, und dennoch eine Ausleuchtung der Prismen-Kanten vermieden wird.

Die Apodisation der Übergangsbereiche der Raumwinkel-Multiplex-Prismen kann beispielsweise binär oder auch in Form eines Grauwertverlaufs ausgeführt werden.

Eine Unterdrückung des Übersprechens zwischen festen Prismensegmenten kann auch durch Seitenwände erreicht werden, die beispielsweise absorbierend ausgeführt werden.

Die hier vorgeschlagene Unterdrückung des Übersprechens benachbarter Bereiche unter Maximierung der Gesamttransmission kann ebenfalls für die Ebene der Raumwinkel-Multiplex-Prismen eingeführt werden.

Den Pixeln (also den Bildpunkten des Daten-SLM bzw. Daten-Displays D), welche den Prismensegmenten zugeordnet sind, können in alternierender Weise

strukturierte Verzögerungselemente nach- oder auch vorgeschaltet werden, um ihnen eine alternierende Sollpolarisation aufzuprägen, also beispielsweise TE-TM- TE- ... usw., oder LZ-RZ-LZ- ... usw. (TE: transversal elektrisch, TM: transversal magnetisch, LZ: links zirkulär, RZ: rechts zirkulär).

Es kann hierbei ausschließlich mit strukturierten Polarisatoren gearbeitet werden, was zwar das Übersprechen zwischen Raumwinkel-Multiplex-Prismen verhindert, jedoch bezüglich der Erhöhung der Gesamttransmission nicht die bevorzugte Ausführungsform darstellt.

Die bevorzugte Ausführungsform ist hier die minimierte Verwendung von Polarisatoren. Den Prismenflächen sind alternierend strukturierte

Verzögerungselemente, bzw. strukturierte Verzögerungselemente-Analysator- Kombinationen vor- bzw. nachgeschaltet.

Die Symmet sierung der räumlich strukturiert eingeführten Doppelbrechung ist auch hier vorteilhaft. Mögliche Polarisationszustände ergeben sich analog zu den

Ausführungsformen zur Unterdrückung des LQ-Übersprechens.

Der Abstrahlwinkel bzw. die Abstrahlcharakteristik von den Lichtquellen des

Lichtquellenfeldes LS-A zum Lentikular L muss so groß sein, dass eine Linse des Lentikulars L in der vollen Fläche von einer Lichtquelle des Lichtquellenfeldes LS-A ausgeleuchtet wird.

Enthält das Lichtquellenfeld LS-A eine Beleuchtungseinrichtung BL und ein Shutter- Display S, so wird dieser Abstrahlwinkel der Lichtquelle also in diesem Fall einer Shutteröffnung S1 ...Sn durch die Beleuchtung des Shutter-Displays S durch die Beleuchtungseinrichtung BL, eventuelle streuende Komponenten des Shutter- Displays S oder zum Teil auch durch Beugung an den Shutteröffnungen S1 ...Sn generiert.

Ist das Lichtquellenfeld ein selbstleuchtendes Display, so wird der Abstrahlwinkel durch den Aufbau der Lichtquellen selbst oder durch eventuell streuende

Komponenten vor den Lichtquellen generiert.

Die Bedingung der vollständigen Ausleuchtung der Linse muss für alle für das Lichtquellen-Tracking benötigten Positionen der Shutteröffnungen S1 , ...Sn hinter einer Linse eingestellt werden beziehungsweise für alle Lichtquellen eines

selbstleuchtenden Displays als Lichtquellenfeld LS-A.

Üblicherweise haben die Shutteröffnungen S1 , ...Sn beziehungsweise die

Lichtquellen eines selbstleuchtenden Displays einen symmetrischen Abstrahlwinkel.

Für Shutteröffnungen S1 , ...Sn beziehungsweise Lichtquellen eines

selbstleuchtenden Displays, die zur Linsenmitte bzw. zur optischen Achse der Linse lateral verschoben sind, bedeutet das, dass der Abstrahlwinkel größer gewählt werden muss, als es dem Winkel vom Shutter-Display S oder vom selbstleuchtenden Display zur Breite einer Linse entspricht.

Figur 18 zeigt dies schematisch am Beispiel eines Shutter-Displays S. Eine

Shutteröffnung S1 (welche durch ein transparentes Pixel des Shutter-Displays S realisiert werden kann) soll Licht durch eine Linse L1 in Richtung einer detektierten Betrachterposition lenken. Der Abstrahlwinkel (Winkel zwischen den fett

eingezeichneten Linien) muss so groß sein, dass zumindest der obere Rand der Linse L1 erreicht wird. Bei einer symmetrischen Abstrahlung heißt das aber, dass ein Teil des Lichtes die Linse L2 trifft. Dieser Teil wird für das Lichtquellen-Tracking jedoch nicht benötigt. Er kann zwar blockiert werden. Das entspricht aber einem Lichtverlust im System, also einer ungünstigen Lichteffizienz.

Vorteilhafter ist es deshalb, in unmittelbarer Nähe zu den Shutteröffnungen S1 , ...Sn beziehungsweise der Lichtquellen eines selbstleuchtenden Displays

Prismenelemente PriEl oder Linsen LiEl zu platzieren, die das Licht von den

Shutteröffnungen S1 , ...Sn beziehungsweise den Lichtquellen des selbstleuchtenden Displays in Richtung der Mitte der jeweiligen Linsen des Lentikulars L lenken. Dies ist schematisch in den Figuren 19 und 20 gezeigt.

Figur 20 zeigt am Beispiel eines Shutter-Displays S Linsen CL vor den

Shutteröffnungen S1 , ...Sn. In der bevorzugten Ausgestaltung entspricht die

Brennweite dieser Linsen CL ungefähr dem Abstand zwischen Shutter-Display S und Lentikular L. Figur 20 zeigt am Beispiel eines Shutter-Displays S die Ausgestaltung der Lösung mit Prismenelemente PriEl. Ein Prisma vor jeder Shutteröffnung S1 ...Sn lenkt das Licht zur Mitte der Linse L1 des Lentikulars L.

Es ist dann ein kleinerer Abstrahlwinkel der Shutteröffnungen S1 , ...Sn

beziehungsweise der Lichtquellen eines selbstleuchtenden Displays nötig, um die gewünschte Linse L1 des Lentikulars L auszuleuchten.

Dieser kleinere Abstrahlwinkel kann bei einem Lichtquellenfeld LS-A, das eine Beleuchtungseinrichtung und ein Shutter-Display S enthält, erzeugt werden, indem zum Beispiel die Eigenschaften der Beleuchtungseinrichtung BL oder eines Streuers im oder auf das Shutter-Display S angepasst werden. Im Fall eines Lichtquellenfeldes LS-A, das ein selbstleuchtendes Display enthält, kann können zum Beispiel die Eigenschaften der Lichtquellen selbst oder eines Streuers angepasst werden.

Mit dem kleineren bzw. angepassten Abstrahlwinkel wird somit eine verbesserte Effizienz von Lichtintensität in der Beleuchtungseinrichtung BL relativ zur

Lichtintensität erzielt, welche in die Richtung auf die detektierte Betrachterposition gelenkt wird. Die genannten Prismen und Linsen können allgemein entweder als refraktive oder als diffraktive Elemente ausgelegt sein.

Beim Lichtquellen-Tracking bietet sich auch die Verwendung von sehr

kurzbrennweitigen Mikrolinsen vor den Bildpunkten des Daten-Displays D an.

Voraussetzung ist eine Brennweite der Mikrolinsen, welche sich aus dem Winkel, der durch das Lichtquellen-Tracking maximal eingeführt wird, ergibt. Für eine

Vergrößerung des Winkelbereiches, der durch einzelne Pixel zu propagieren ist, ist eine Verkleinerung der Brennweite der Mikrolinsen notwendig, die sich direkt vor den einzelnen Pixeln des Daten-Displays D befinden. Somit ist es möglich, den zwischen den Pixeln P1 , ...Pn vorliegenden Bereich nicht auszuleuchten. Dies erhöht die Transmission durch das Daten-Display D. Durch die Nichtausleuchtung des zwischen den Pixeln P1 , ...Pn vorliegenden Übergangsbereiches ist es speziell im Falle einer holographischen Anzeigevorrichtung möglich, lokal fehlerhafte Phasenwerte, sogenannte Fringe Fields, zu vermeiden. Diese, die holographische Rekonstruktion von Objektpunkten störenden Übergangsbereiche können durch Verwendung von Mikrolinsen optisch ausgeblendet werden, wobei eine rein absorbierende

Amplitudenmaske vermieden und damit die Gesamttransmission erhöht wird.

Mikrolinsen können auch in anderen Ebenen eingesetzt werden um die Transmission zu erhöhen. Die Anordnung der Mikrolinsen ML vor Prismen, welche den Bildpunkten des Daten-Displays D nachgeordnet sind, ist in Fig. 17 dargestellt.

Die Verwendung doppelbrechender Raumwinkel-Multiplex-Prismen erlaubt es, die Umschaltung zwischen implementierten Vorablenkungen mittels der Umschaltung zwischen Polarisationszuständen vorzunehmen. Dazu kann beispielsweise eine schnell schaltende λ/2-Flüssigkristall-Fläche verwendet werden, wie sie beispielweise in Stereo-Anzeigegeräten verwendet wird um zwischen den

Polarisationen, die vom linken oder rechten Analysator der Brille transmittiert werden, umzuschalten, d.h. beispielsweise zwischen TE und TM oder LZ und RZ.

Diese Vorgehensweise kann für große Winkel oder auch für kleine Winkel, wie beispielsweise den Winkel zwischen zwei Augen verwendet werden.

Vorteilhaft lassen sich polymerisierte Flüssigkristalle verwenden, um hohe

Unterschiede im Brechungsindex und damit im Ablenkwinkel der doppelbrechenden Prismenstrukturen zu erzeugen, welche für die unterschiedlichen Polarisationen vorliegen, bzw. zwischen denen hin und her geschaltet werden kann. Ein Beispiel zur Erzeugung einer doppelbrechenden Prismenstruktur ist die Erzeugung einer

Prismenstruktur, in die ein Flüssigkristall eingebettet wird, und die im Anschluss polymerisiert. Zur Orientierung der Flüssigkristalle kann beispielsweise ein durch Bürstung oder Belichtung erzeugtes Oberflächen-Alignment, oder auch eine

Ausrichtung mittels Belichtung und Ausrichtung der Flüssigkristalle oder anderer Moleküle vorzugsweise senkrecht oder parallel zur Eingangspolarisation verwendet werden. In der Industrie werden zur Bürstung von Flüssigkristall-Ausrichtungsflächen sehr feine Bürsten eingesetzt, welche die Form einer Rolle haben.

Es kann auch eine erste doppelbrechende Prismenstruktur erzeugt werden, in die eine zweite, doppelbrechende, jedoch in der Hauptachse des Brechungsindex- Ellipsoids anders orientierte Prismenstruktur eingebettet wird.

Die doppelbrechenden Prismenstrukturen können neben- und ineinander gesetzt werden. Vorteilhaft im Sinne der Anzahl der zu verwendenden Pixel eines Daten- Displays (Daten-SLM) ist die Ineinandersetzung doppelbrechender

Prismenstrukturen. Bei der Ineinandersetzung kann die Orientierung der

Hauptachsen des Brechungsindex-Ellipsoids der Teil-Prismen beispielsweise analog dem Rochon-, dem Senarmont- oder dem Wollaston-Polarisations-Strahlteiler angeordnet werden. Ineinandersetzung bedeutet hier, dass beispielsweise mehrere Prismenstrukturen übereinander angeordnet sind. Beispielsweise können auch drei doppelbrechende, oder zwei doppelbrechende Prismenstrukturen und ein nicht doppelbrechendes Prisma übereinander gesetzt werden. Dabei kann eine Anordnung aus drei Prismenstrukturen dazu verwendet werden, den effektiven Füllfaktor der Austrittebene im Vergleich zu einer Anordnung aus zwei übereinander angeordneten Prismenstrukturen zu erhöhen und damit den

Beugungswinkel der einzelnen Pixel-Apertur zu verringern, d.h. mehr Licht in die Eintrittspupille des Benutzerauges zu bekommen.

Allgemein gilt dies für ablenkende Prismen, d.h. auch für Raumwinkel-Multiplex- Prismen, die aus Materialien mit kugelsymmetrischem Brechungsindex-Ellipsoid, d.h. isotropem Material bestehen.

Hinter einer Lichtquellen-Tracking-Einheit können Raumwinkel-Multiplex-Gitter eingesetzt werden, um den Gesamt-Winkelbereich der Nachführung zu erhöhen. Diese Anordnungen können für autostereoskopische Displays und für

holographische Displays eingesetzt werden.

Beispielsweise können dünne, schaltbare Volumengitter eingesetzt werden, die jeweils einen zusätzlichen, frei wählbaren Zusatz-Ablenk-Winkel erzeugen, welcher z.B. mittels einer Lichtquellen-Tracking-Einheit um ± 15 ° deg in hinreichend feinen Winkel-Abstufungen variiert werden kann. Das Ein- und Ausschalten, d.h. das leichte Umorientieren von in Volumengittermatrizen eingebetteten Flüssigkristallen erfolgt über flächige, hinreichend transparente Elektroden.

Beispielsweise können schaltbare Flüssigkristall-Oberflächenrelief-Gitter eingesetzt werden, die jeweils einen zusätzlichen, frei wählbaren Zusatz-Ablenk-Winkel erzeugen, welcher z.B. mittels einer Lichtquellen-Tracking-Einheit um ± 25 ° deg in hinreichend feinen Winkel-Abstufungen variiert werden kann. Das Ein- und

Ausschalten, d.h. das Umorientieren von in Oberflächenreliefstrukturen eingebetteten Flüssigkristalle erfolgt über flächige, hinreichend transparente Elektroden.

Beispielsweise können flächig schaltbare Polarisations-Flüssigkristall-Gitter eingesetzt werden, die jeweils einen zusätzlichen, frei wählbaren Zusatz-Ablenk- Winkel erzeugen, welcher z.B. mittels einer Lichtquellen-Tracking-Einheit um ± 35 ° deg in hinreichend feinen Winkel-Abstufungen variiert werden kann. Das Ein- und Ausschalten der Zusatzwinkel erfolgt über das Ein- und Ausschalten von flächig schaltbaren Verzögerungsplatten, d.h. mit zumindest mit einer flächig schaltbaren Polarisationsumschaltung. Eine Umschaltung zwischen den Polarisationen LZ, TE und RZ entspricht dabei beispielsweise Umschaltung zwischen den Winkeln 35 ° deg, 0 ° deg und - 35 ° deg. Dieser Anordnung können optional ein oder mehre flächig schaltbare Polarisatoren nachgeschaltet werden, um störende nullte

Beugungsordnungen zu blockieren.

Die Verwendung von polymerisierten Polarisationsgittern kann in Verbindung mit einer flächigen Polarisationsumschaltung erfolgen, wobei für die somit drei wählbar zuschaltbaren Winkel die volle Auflösung des Daten-Displays D genutzt werden kann. Polymerisierte Polarisationsgitter weisen beispielsweise im Vergleich zu Volumengittern eine deutlich höhere Winkelselektivität auf, so dass sie z.B. mit einem durch eine Lichtquellen-Tracking-Einheit erzeugten Winkelbereich beleuchtet werden können, der ± 15 ° deg beträgt, wobei gleichzeitig hohe

Beugungswirkungsgrade erreicht werden.

Hinter einem Daten-Display D können beispielsweise segmentierte doppelbrechende Bereiche und segmentierte polymerisierte Polarisationsgitter angebracht werden. Durch Anschalten einzelner Pixel P1 ...Pn des Daten-Displays D, bzw. durch Auswahl von Segmenten des Daten-Displays D werden räumlich segmentierte Polarisationszustände erzeugt, räumlich segmentierte oder auch räumlich nicht segmentierte Polarisationsgitter beleuchtet und somit räumlich segmentierte

Beugungswinkel (Multiplex-Winkel) ausgewählt. Die notwendige Auflösung des Daten-Displays D steigt jedoch dabei mit der Anzahl der im Raumwinkel-Multiplex- Element implementierten Winkel. Ein Multiplexen kann beispielsweise zusätzlich auch bezüglich der Farben erfolgen.

Die segmentierte oder auch unsegmentierte Auswahl von Multiplexfunktionen kann beispielsweise unter Verwendung von Oberflächenrelief-Prismenstrukturen,

Brechungsindexgradient-Prismenstrukturen, Polarisationsprismenstrukturen, zusammengesetzten, hintereinander liegenden Prismenstrukturen, die

beispielsweise aus 2 oder 3 nacheinander angeordneten Teil-Prismen bestehen und beispielsweise auch planarisiert sind, Polarisationsgittern, Volumengittern und Oberflächenreliefgittern erfolgen. Im Allgemeinen wird dabei die Anzahl der implementierbaren Multiplex-Funktionen durch die im Daten-Display D zur Verfügung stehende Auflösung begrenzt.

Die hier beschriebenen Aspekte können beispielsweise für autostereoskopischen Anzeigevorrichtungen und holographische Anzeigevorrichtungen verwendet werden, wobei sowohl die Nachführung eindimensional (1 D) oder zweidimensional (2D), als auch im Falle holographischer Anzeigegeräte die Kodierung eindimensional (1 D) oder zweidimensional (2D) erfolgen kann.

Es kann eine Erhöhung der Gesamttransmission und eine Reduzierung von störendem, d.h. die Bildqualität reduzierendem Licht erreicht werden.

Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken. Insbesondere könnten die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele - soweit möglich - miteinander kombiniert werden.