TW201921054A - 多色靜態多視角顯示器及其操作方法 - Google Patents

多色靜態多視角顯示器及其操作方法 Download PDF

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Abstract

本發明的一種多色靜態多視角顯示器及其操作方法使用繞射光柵提供彩色靜態多視角影像，以繞射地散射出來自具有可選顏色和不同徑向方向的複數條引導光束的光。該多色靜態多視角顯示器包括被配置以引導該複數條引導光束的導光體以及被配置以提供具有可選顏色和不同徑向方向的該複數條引導光束的多色光源。該多色靜態多視角顯示器還包括複數個繞射光柵，其被配置以從該複數條引導光束之一部分中提供具有對應彩色靜態多視角影像之彩色視角像素的顏色、強度、和主要角度方向的方向性光束。

Description

多色靜態多視角顯示器及其操作方法
本發明涉及一種電子顯示器，尤其是一種多色靜態多視角顯示器及其操作方法。
顯示器，尤其是「電子｣顯示器是用於向各種裝置和產品的使用者傳達訊息的幾乎隨處可見的媒介。例如，可以在各種裝置和應用中找到電子顯示器，包括但不限於行動電話（例如，智慧型手機）、手錶、平板電腦、行動電腦（例如，筆記型電腦）、個人電腦和電腦螢幕、汽車顯示控制台、相機顯示器、以及各種其他行動裝置，以及基本上不可移動的顯示器應用和裝置。電子顯示器通常使用像素強度的差異圖案（differential pattern of pixel intensity）來表示或顯示正在傳送的影像或類似訊息。如同在被動式電子顯示器的情況般，可以藉由反射入射在顯示器上的光來提供差異像素強度圖案。或者，電子顯示器可以提供或發射光以提供差異像素強度圖案。發光的電子顯示器通常被稱為主動式顯示器。
為了實上述之顯示器，如本文所體現和廣泛描述的，提供一種多色靜態多視角顯示器，包括：一導光體，被配置以引導複數條光束；一多色光源，在該導光體上的一輸入位置，該多色光源被配置以在該導光體內提供複數條引導光束，該複數條引導光束包括一可選顏色並且具有彼此不同的徑向方向；以及複數個繞射光柵，被配置以發射表示一彩色靜態多視角影像的複數條方向性光束，各繞射光柵被配置以從該複數條引導光束中的引導光束的一部分提供一方向性光束，該方向性光束具有對應該彩色靜態多視角影像之一彩色視角像素的一顏色、一強度、和一主要角度方向。
根據本發明一實施例，該多色光源之該輸入位置係在該導光體之一側，在該側的大約一中心點。
根據本發明一實施例，該多色光源包含複數個彩色光學發射器，其被配置以提供不同光色，被配置以提供該不同光色的第一顏色之該複數個彩色光學發射器中的彩色光學發射器與被配置以提供該不同光色的第二顏色之彩色光學發射器在該多色光源的範圍內交錯，以及其中該可選顏色包括該不同光色的組合。
根據本發明一實施例，該複數個彩色光學發射器包括：一紅色發光二極體、一綠色發光二極體、與一藍色發光二極體；該複數個不同光色是紅光、綠光、與藍光；以及該可選顏色是紅、綠與藍光的組合，由該紅色、綠色、與藍色發光二極體的相對發射強度控制。
根據本發明一實施例，該繞射光柵之一光柵特性被配置以確定該方向性光束之該強度和該主要角度方向；該光柵特性係該繞射光柵在該導光體之表面的位置、與該多色光源在該導光體一側的該輸入位置兩者之函數。
根據本發明一實施例，該光柵特性包含該繞射光柵之光柵間距和該繞射光柵的光柵方位的其中之一或二者，該光柵特性被配置以確定由該繞射光柵提供的該方向性光束之該主要角度方向。
根據本發明一實施例，該光柵特性包含一光柵深度，被配置以確定由該繞射光柵提供的該方向性光束之該強度。
根據本發明一實施例，該複數個繞射光柵位於與該導光體之一光束發射表面相對的該導光體之一表面上。
根據本發明一實施例，所述之多色靜態多視角顯示器進一步包括在該光源與該導光體之間的一準直器，該準直器被配置以準直由該光源發射的光，該複數條引導光束包含被準直的光束。
根據本發明一實施例，所述之多色靜態多視角顯示器進一步包括另一多色光源，在該導光體上的另一橫向偏置輸入位置，該另一多色光源被配置以提供另外的複數條引導光束，其中，該複數條引導光束和該另外的複數條引導光束具有彼此不同的徑向方向，以及其中，在該多色光源和該另一多色光源之間的切換被配置使該彩色靜態多視角影像動畫化，該多色靜態多視角顯示器係準靜態多色多視角顯示器。
根據本發明一實施例，該導光體在與該導光體內的該複數條引導光束中的引導光束之傳播方向正交的方向上對光的傳播係透明的。
在本發明之另一態樣中，提供一種多色靜態多視角顯示器，包括：一板型導光體；一多色光源，被配置以提供複數條引導光束，該複數條引導光束包括一可選顏色和在該板型導光體內具有彼此不同的徑向方向；以及一多視角像素陣列，被配置以提供一彩色靜態多視角影像之複數個不同的視角，一多視角像素包含複數個繞射光柵，該複數個繞射光柵被配置以繞射地耦合出來自該複數條引導光束的光，以提供表示該多視角像素之彩色視角像素的方向性光束，其中，由該複數個繞射光柵中的繞射光柵提供的一方向性光束之一主要角度方向係一光柵特性之一函數，該光柵特性係該繞射光柵與該光源之一相對位置之一函數，以及其中，該方向性光束的顏色由該可選顏色確定。
根據本發明一實施例，該多色光源包括在該多色光源內彼此交錯的複數個不同顏色的光學發射器，該可選顏色是由該複數個不同顏色的光學發射器提供的不同光色的組合。
根據本發明一實施例，該光柵特性包含該繞射光柵之光柵間距和光柵方位的其中之一或二者。
根據本發明一實施例，由該繞射光柵提供的並且對應於相應視角像素的強度的該方向性光束的強度係由該繞射光柵之一繞射耦合效率確定。
根據本發明一實施例，該導光體在與該導光體內的該複數條引導光束中的引導光束之傳播方向正交的方向上係透明的。
在本發明之又一態樣中，提供一種多色靜態多視角顯示器之操作方法，包括: 在一導光體中引導複數條包括一可選顏色的引導光束，該複數條引導光束中的引導光束具有一共同原點和彼此不同的徑向方向；以及使用複數個繞射光柵發射表示一彩色靜態多視角影像的複數條方向性光束，該複數個繞射光柵中的繞射光柵繞射地耦合出來自該複數條引導光束的光，作為該複數條方向性光束中的方向性光束，該複數條方向性光束具有該彩色靜態多視角影像之一對應視角像素之一強度和一主要角度方向，其中，該發射的方向性光束之該強度和該主要角度方向由基於相對於該共同原點的該繞射光柵之位置的該繞射光柵之光柵特性來控制，並且其中，該方向性光束的顏色由該可選顏色確定。
根據本發明一實施例，所述之多色靜態多視角顯示器之操作方法進一步包括使用一多色光源提供光被引導以作為該複數條引導光束，該多色光源包括在該多色光源內彼此交錯的複數個不同顏色的光學發射器，該多色光源位於該導光體之一側，其中，該多色光源的位置係該複數條引導光束之該共同原點。
根據本發明一實施例，所述之多色靜態多視角顯示器之操作方法進一步包括組合由該複數個不同顏色的光學發射器提供的光色，以產生該可選顏色，該光色包括紅光、藍光、和綠光。
根據本發明一實施例，所述之多色靜態多視角顯示器之操作方法進一步包括通過在第一時間週期期間引導第一複數條引導光束並且在第二時間週期期間引導第二複數條引導光束來動畫化該彩色靜態多視角影像，該第一複數條引導光束具有與該第二複數條引導光束之一共同原點不同的一共同原點，其中，動畫包含在該第一時間週期和該第二時間週期期間該彩色靜態多視角影像之一明顯位置中的位移。
根據在此描述的原理的示例和實施例提供靜態或準靜態三維（3D）或多視角影像的顯示器，其具有一個可選顏色（亦即，一彩色多視角影像）。具體來說，與所描述的原理一致的實施例藉由使用複數條方向性光束來顯示靜態或準靜態彩色多視角影像。複數條方向性光束中的方向性光束的顏色以及各個強度和方向依次對應於正在顯示的多色多視角影像的視角中的各種彩色視角像素。根據各種實施例，各個強度以及在一些實施例中的方向性光束的各個方向是預定的或「固定的｣。如此，所顯示的彩色多視角影像可以被稱為靜態或準靜態彩色多視角影像。此外，根據某些實施例，彩色多視角影像的顏色可以根據時間選擇。
如本文所述，配置以顯示靜態或準靜態多色多視角影像的靜態多視角顯示器包括繞射光柵，其以光學方式連接到導光體以提供具有各別的方向性光束強度和方向的方向性光束。繞射光柵被配置成藉由或根據將從導光體內引導的光繞射地耦合或散射來發射或提供方向性光束，該光被引導作為複數條引導光束。此外，複數條引導光束中的引導光束在導光體內在彼此不同的徑向方向上被引導。如此，複數個繞射光柵中的繞射光柵包括光柵特性，該光柵特性是入射在繞射光柵上的引導光束的特定徑向方向的函數。更詳細地說，光柵特性可以是繞射光柵與被配置以提供引導光束的光源的相對位置的函數。根據各種實施例，光柵特性被配置以負責引導光束的徑向方向，以確保由繞射光柵提供的發射的方向性光束與正在顯示的靜態或準靜態彩色多視角影像的各種視角中的相關的視角像素之間的對應性。
在本文中，「多視角顯示器｣被定義為被配置以在不同視角方向（view direction）上提供多視角影像（multiview image）的不同視角（different views）的電子顯示器或顯示系統。「靜態多視角顯示器｣被定義為被配置以顯示預定的或固定的（亦即，靜態的）多視角影像的多視角顯示器，雖然是複數個不同的視角。「準靜態多視角顯示器｣在本文中被定義為一種靜態多視角顯示器，其可以在不同的固定的多視角影像之間或在複數個多視角影像狀態之間切換，通常隨著時間改變。例如，在不同的固定的多視角影像或多視角影像狀態之間切換可以提供動畫（animation）的基本形式。此外，如本文中所定義的，準靜態多視角顯示器是一種靜態多視角顯示器。因此，純粹靜態的多視角顯示器或影像與準靜態多視角顯示器或影像之間沒有區別，除非這種區分對於適當的理解是必要的。
此外，「彩色｣多視角影像在本文中被定義為一種有特定顏色或預定義顏色的多視角影像。在某些實施例中，預定義顏色是可選的。也就是說，可以在操作時選擇預定義顏色，並且還可以根據時間改變。例如，在第一時間間隔期間，彩色多視角影像的顏色可被選擇為第一顏色或包括第一顏色，而在第二時間間隔或第二時間間隔期間，彩色多視角影像的顏色可被選擇為第二顏色或包括第二顏色。例如，顏色選擇可以由顏色可選或顏色可控的多色光源（亦即，一種彩色光源，其中所提供的光的顏色是可控的）所提供。
圖1A根據與在此描述的原理一致的實施例說明在示例中的多視角顯示器10的透視圖。如圖1A所示，多視角顯示器10包括在螢幕12上的繞射光柵，其被配置以顯示多視角影像16內的視角14（或者等同地，多視角顯示器10的視角14）中的視角像素。例如，多視角影像16可以具有可選顏色，因此可以是彩色多視角影像。舉例而言，螢幕12可以是汽車、電話（例如手機、智慧型手機等等）、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦的電腦顯示器、相機顯示器、或基本上顯示任何其他裝置的電子顯示器的顯示螢幕。
多視角顯示器10在相對於螢幕12的不同視角方向18上（亦即，在不同的主要角度方向）提供多視角影像16的不同視角14。視角方向18如箭頭所示，其從螢幕12以各種不同的主要角度方向延伸。不同的視角14在箭頭（亦即，表示視角方向18）的終點處被顯示為陰影多邊形框。因此，當多視角顯示器10（例如，如圖1A所示）圍繞y軸旋轉時，觀看者會看到不同的視角14。另一方面（如圖所示）當圖1A中的多視角顯示器10圍繞x 軸旋轉時，所觀察的影像不變，直到沒有光到達觀察者的眼睛（如圖所示）。
所需注意者，雖然不同的視角14被繪示為在螢幕12上方，但是當多視角影像16被顯示在多視角顯示器10上並被觀看者觀看時，視角14實際上出現在螢幕12上或附近。如圖1A中所示，在螢幕12上方描繪多視角影像16的視角14僅是為了簡化說明，並且意圖表示從對應於特定視角14的相應的一個視角方向18觀看多視角影像10。 此外，在圖1A中，僅說明了三個視角14和三個視角方向18，這全都是作為示例而非限制。
根據本文的定義，視角方向或等效地具有與多視角顯示器的視角方向對應方向的光束，通常具有由角度分量{θ ,ϕ }給出的主要角度方向。角度分量θ 在這裡被稱為光束的「仰角分量」或「仰角」。角度分量ϕ 被稱為光束的「方位角分量」或「方位角」。根據定義，仰角θ 是垂直平面中的角度（例如，垂直於多視角顯示器的螢幕平面），而方位角ϕ 是水平平面內的角度（例如，平行於多視角顯示器的螢幕平面）。
圖1B係根據與在此所描述的原理一致的實施例說明在示例中的具有與多視角顯示器的視角方向（例如，圖1A中的視角方向18）相對應的特定主要角度方向的光束20的該角度分量{θ ,ϕ }的示意圖；此外，根據本文的定義，光束20從特定點被發射或發出。也就是說，根據定義，光束20具有與多視角顯示內的特定原點相關聯的中心射線。圖1B還顯示了原點O的光束（或視角方向）。
又，本文中，在術語「多視角影像」和「多視角顯示器」中使用的「多視角（multiview）」一詞被定義為在複數個視角之中的視角之間表示不同視角或包括視角的角度差異的複數個視角。另外，按照本文定義，本文中術語「多視角」明確地包括多於兩個不同視角（亦即，最少三個視角並且通常多於三個視角）。如此，本文中所使用的「多視角顯示器」一詞明確地與僅包括表示景象或影像的兩個不同視角的立體顯示器區分開。惟需注意者，雖然多視角影像和多視角顯示器可以包括多於兩個視角，但是根據本文的定義，每次可以透過僅選擇多視角中的兩個視角來觀看（例如在多視角顯示器上）多視角影像作為立體影像對（例如，每隻眼睛一個視角）。
在多視角顯示器中，「多視角像素」在本文中被定義為在多視角顯示器的相似的複數個不同視角中的每一個中表示像素的一組或複數個視角像素。相同地，多視角像素可以具有對應或表示在要被多視角顯示器顯示的多視角影像的每個不同視角中的像素的單獨視角像素。此外，根據本文的定義，多視角像素的視角像素是所謂的「方向性（directional）像素」，因為每個視角像素與不同視角中相應的一個的預定視角方向相關聯。此外，根據各種示例和實施例，由多視角像素的視角像素表示的不同視角像素可以在每個不同視角中具有等同的或至少基本相似的位置或座標。例如，第一多視角像素可以具有單獨視角像素，其對應位於多視角像素的每個不同視角中的{x 1 ,y 1 }處的視角像素；而第二多視角像素可以具有單獨視角像素，其對應位於每個不同視角中的{x 2 ,y 2 }處的視角像素，依此類推。根據本文的定義，具有或包括特定或預定義（例如，可選擇）顏色的視角像素是「彩色」視角像素。
在一些實施例中，多視角像素中的視角像素(或彩色視角像素)的數量可以等於多視角顯示器的視角的數量。例如，多視角像素可以提供與具有8個不同視角的多視角顯示器相關聯的八（8）個視角像素。或者，多視角像素可以提供與具有64個不同視角的多視角顯示器相關聯的六十四（64）個視角像素。在另一個示例中，多視角顯示器可以提供八乘四的視角陣列（亦即，32個視角），並且多視角像素可以包括三十二（32）個視角像素（亦即，每個視角一個）。再者，根據一些實施例，多視角顯示器的多視角像素的數量可基本上等於構成多視角顯示器的選擇的視角的像素的數量。
本文中，「導光體」被定義為使用全內反射在結構內引導光的結構。具體地，導光體可以包括在導光體的工作波長處基本上透明的核心。在各種示例中，術語「導光體」通常是指採用全內反射來在導光體的介電材料與圍繞該導光體的材料或介質之間的界面處引導光的介電光波導。根據定義，全內反射的條件是導光體的折射率大於與導光體材料的表面鄰接的周圍介質的折射率。在一些實施例中，導光體可以包括除了上述折射率差異之外的或替代上述折射率差異的塗層，以進一步促進全內反射。例如，塗層可以是反射塗層。導光體可以是幾個導光體中的任何一個，包括但不限於平板或厚板導光體和條導光體中的一個或兩個。
此外，在本文中，術語「平板」在應用於導光體時如「板型導光體」被定義為分段的或差異性平面的層或片，其有時被稱為「厚板」導光體。特別是，板型導光體被定義為導光體，該導光體被構造成在由導光體的頂表面和底表面（亦即，相對的表面）界定的兩個基本正交的方向上引導光。此外，根據本文的定義，頂部表面和底部表面都是彼此分離的，並且可以至少在微分的意義上基本上相互平行。也就是說，在板型導光體的任何差異小的部分內，頂表面和底表面基本平行或共平面。
在一些實施例中，板型導光體可以是基本上平坦的（亦即，侷限為平面），並且因此板型導光體是平面導光體。在其他實施例中，板型導光體可以在一個或兩個正交維度上彎曲。例如，板型導光體可以以單個維度彎曲以形成圓柱形板型導光體。然而，任何曲率都具有足夠大的曲率半徑以確保在板型導光體內保持全內反射以引導光。
本文中，「繞射光柵｣通常被定義為設置成提供入射在繞射光柵上的光的繞射的複數個特徵部（亦即，繞射特徵部）。在一些示例中，複數個特徵部可以以在成對特徵部之間具有一個或多個光柵間隔的週期性或準週期性方式來設置。例如，繞射光柵可以包括設置成一維（1D）陣列的複數個特徵部（例如，材料表面中的複數個凹槽或脊部）。在其他示例中，繞射光柵可以是二維（2D）陣列的特徵部。例如，繞射光柵可以是材料表面上的凸塊或材料表面中的孔的二維陣列。根據各種實施例和示例，繞射光柵可以是在相鄰繞射特徵部之間具有光柵間隔或距離的次波長光柵，其小於要被繞射光柵繞射的光的波長。
如此，根據本文的定義，「繞射光柵」是提供入射在繞射光柵上的光的繞射的結構。如果光從導光體入射在繞射光柵上，則所提供的繞射或繞射型散射可以導致並且因此被稱為「繞射地耦合」，因為繞射光柵可以透過繞射將光耦合出導光體。繞射光柵還藉由繞射（亦即，以繞射角）重新定向或改變光的角度。特別是，由於繞射，離開繞射光柵的光通常具有與入射在繞射光柵上的光（亦即，入射光）的傳播方向不同的傳播方向。藉由繞射的光的傳播方向的變化在這裡被稱為「繞射重新定向」。因此，繞射光柵可以理解為包括繞射特徵部的結構，繞射特徵部以繞射方式重新定向入射在繞射光柵上的光，並且如果光從導光體入射，則繞射光柵也可以以繞射方式耦合出來自導光體的光。
此外，根據本文的定義，繞射光柵的特徵部被稱為「繞射特徵部」，並且可以是在材料表面（亦即，兩種材料之間的邊界）處、之中、和之上的狀況中的一種或多種。例如，所述表面可以是導光體的表面。繞射特徵部可以包括繞射光的各種結構中的任何一種，包括但不限於在表面處、表面中、或表面上的凹槽、脊部、孔洞、和凸塊中的一個或多個。例如，繞射光柵可以在材料表面中包括複數個基本上平行的凹槽。在另一個示例中，繞射光柵可以包括從材料表面上升起的複數個平行的脊部。繞射特徵部（例如，凹槽、脊部、孔洞、凸塊等等）可以具有提供繞射的各種橫截面形狀或輪廓中的任何一種，包括但不限於正弦曲線輪廓、矩形輪廓（例如，二元繞射光柵）、三角形輪廓、和鋸齒輪廓（例如，閃耀光柵）。
如下文中進一步描述的，這裡的繞射光柵可以具有光柵特性，包括特徵部間隔或間距、方位、和大小（諸如繞射光柵的寬度或長度）中的一個或多個。此外，光柵特性可以被選擇或選取為繞射光柵上的光束的入射角、繞射光柵與光源(例如:多色光源)的距離、或上述兩者的函數。更詳細地說，根據一些實施例，可以選擇繞射光柵的光柵特性以相關於光源的相對位置和繞射光柵的位置。通過適當改變繞射光柵的光柵特性，由繞射光柵繞射（例如，繞射地耦合出導光體）的光束（亦即，「方向性光束｣）的強度和主要角度方向，對應於多視角影像的視角像素的強度和視角方向。
根據本文所述的各種示例，可以採用繞射光柵（例如，如下所述的多視角像素的繞射光柵）來將光從導光體（例如，板型導光體）以繞射方式散射出或耦合出作為光束。特別是，局部週期性繞射光柵的繞射角θm 或由局部週期性繞射光柵提供的繞射角θm 可藉由等式（1）給定如：
（1）
其中λ 是光的波長，m是繞射階數，n 是導光體的折射率，d 是繞射光柵的特徵部之間的距離或間隔，θi 是繞射光柵上的光入射角。為了簡單起見，等式（1）假設繞射光柵與導光體的表面鄰接並且導光體外部的材料的折射率等於1（亦即，nout = 1）。通常，繞射階數m 給定為整數。繞射角θm 由繞射光柵產生的光束可以由其中繞射階數為正（例如，m ＞ 0）的等式（1）給定。例如，當繞射階數m 等於1（亦即，m = 1）時提供第一階繞射。
圖2係根據與在此所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的繞射光柵30的剖視圖。例如，繞射光柵30可以位於導光體40的表面上。另外，圖2說明了以入射角θi 入射在繞射光柵30上的光束（或光束集合）50。光束50是導光體40內的引導光束。圖2中還說明了由繞射光柵30繞射產生和耦合出的光束（或光束的集合）60，作為入射光束20的繞射的結果。耦合出的光束60具有繞射角θm （或者，在此，「主要角度方向」），如等式（1）所示。例如，耦合出的光束60可以對應於繞射光柵30的繞射階數「m」。
根據各種實施例，各種光束的主要角度方向由光柵特性確定，包括但不限於光柵的尺寸（例如，長度、寬度、或面積等等）、方位、和特徵部間隔中的一種或多種。此外，如本文所定義，並且如上文關於圖1B所述，由繞射光柵產生的光束具有由角度分量{θ ,ϕ }給出的主要角度方向。
本文中，「準直光｣或「準直的光束｣通常被定義為其中光束的光線在光束內彼此基本上平行的光束（例如，導光體中的引導光束）。此外，根據本文的定義，從準直的光束發散或散射的光線不被認為是準直的光束的一部分。此外，在本文中「準直器｣被定義為基本上被配置以準直光的任何光學裝置或設備。
本文中，「準直因子」被定義為光被準直的程度。更詳細地說，準直因子定義準直的光束內的光線的角展度。例如，準直因子　可以指定準直的光束中的大部分光線在特定的角展度內（例如，相對於準直的光束的中心或主要角度方向的+/- 　度）。根據一些示例，準直的光束的光線可以具有角度方面的高斯分布，並且角展度可以是由準直的光束的峰值強度的一半所確定的角度。
在本文中，「光源」被定義為發出光的源頭（例如，被配置以產生和發射光的光學發射器）。「多色光源」是具有或包括可選顏色的發射光的光源。例如，光源可以包括光學發射器，例如，發光二極體（LED），其在被啟動或開啟時發光。同樣，多色光源可包括顏色可選或顏色可變的光學發射器或多個不同顏色的光學發射器，其以可選擇的方式提供發射光的不同顏色。 例如，多色光源可以包括複數個不同顏色的光學發射器，例如多個不同顏色的LED，其在被激活時發出不同光色。
特別是，在此，多色光源可以基本上是任何光源，或者基本上包括任何光學發射器，包括但不限於發光二極體（LED）、雷射、有機發光二極體（OLED）、聚合物發光二極體、電漿型的光學發射器、螢光燈、白熾燈、以及實際上可以呈現或配置為可選顏色的任何其他光源。由多色光源產生的光可以具有多種不同顏色（亦即，可以包括多種不同的特定波長的光）。在一些實施例中，光源可以包括複數個不同顏色的光學發射器。例如，光源可以包括一組或一群光學發射器，其中至少一個光學發射器產生具有一顏色或等同波長的光，該顏色或等同波長不同於由該組或群的至少一個其它光學發射器產生的光所具有的一顏色或一波長。不同顏色可以包括例如原色（例如，紅色、綠色、藍色）。此外，根據各種實施例，可以通過組合由各種光學發射器產生的不同顏色的光來提供可選顏色。
此外，如本文所使用的，冠詞「一」旨在具有其在專利領域中的通常含義，亦即「一個或複數個」。例如，「一繞射光柵」是指一個或複數個繞射光柵，因此，「該繞射光柵」在本文中是指「該（等）繞射光柵」。此外，本文中對「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「前」、「後」、「第一」、「第二」、「左」、或「右」並不意味著在作為限制。本文中，當應用到一個值時，除非有另外特別說明，「大約」一詞在應用於某個值時通常意味著在用於產生該值的設備的公差範圍內，或者可以表示加減10％、或加減5％、或加減1％。此外，本文使用的術語「基本上」是指大部分、或幾乎全部、或全部、或在約51％至約100％的範圍內的量。而且，這裡的示例僅僅是說明性的，並且是為了討論的目的而不是為了限制。
根據本文描述的原理的一些實施例，多視角顯示器被配置以提供多視角影像，更詳細地說，提供了彩色靜態多視角影像。圖3A係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器100的平面圖。圖3B係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器100的一部分的剖視圖。特別是，圖3B可以說明穿過圖3A的多色靜態多視角顯示器100的一部分的剖面，該剖面在x-z平面中。圖3C係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器100的透視圖。根據一些實施例，所示的多色靜態多視角顯示器100被配置以提供單色靜態多視角影像，而在其他實施例中，多色靜態多視角顯示器100可被配置為提供多個彩色多視角影像，並且因此用作（或者作為）彩色準靜態多視角顯示器100。例如，多色靜態多視角顯示器100可以在不同的固定顏色多視角影像之間切換，或者等效地在複數個彩色多視角影像狀態之間切換，如下所述。
圖3A~3C所說明的多色靜態多視角顯示器100被配置以提供複數條方向性光束102，複數條方向性光束102中的每一個具有強度和主要角度方向。同時，複數條方向性光束102具有可選的顏色，並且表示彩色多視角影像的一組視角的各種彩色視角像素，多色靜態多視角顯示器100被配置為提供或顯示。在一些實施例中，可以將彩色視角像素組織成多視角像素，以表示多視角影像的各種不同視角。此外，彩色視角像素包括一種顏色，更具體地，包括多色靜態多視角顯示器100的可選顏色。
如圖所示，多色靜態多視角顯示器100包括導光體110。例如，導光體可以是板型導光體（如圖所示）。導光體110被配置以將光沿著導光體110的長度引導作為被引導的光或，更特定地說，作為引導光束112。例如，導光體110可以包括被配置為光波導的介電材料。介電材料可以具有比圍繞介電光波導的介質的第二折射率大的第一折射率。例如，根據導光體110的一個或多個引導模式，折射率的差異被配置以促進引導光束112的全內反射。
在一些實施例中，導光體110可以是厚板或平板光波導，其包括延伸的、基本上平坦的光學透明介電材料。該基本上平坦的介電材料片被配置使用全內反射來引導該引導光束112。根據各種示例，導光體110的光學透明材料可以包括或者由多種介電材料中的任何一種製成，該介電材料包括但不限於一種或多種各種類型的玻璃（例如石英玻璃、鹼-鋁矽酸鹽玻璃等等）和基本光學透明的塑料或聚合物（例如，聚（甲基丙烯酸甲酯）或「丙烯酸玻璃｣、聚碳酸酯等等）。在一些示例中，導光體110還可以在導光體110的表面（例如，頂表面和底表面中的一個或兩個）的至少一部分上包括包覆層（圖中未顯示）。根據一些示例，包覆層可以用於進一步促進全內反射。
根據各種實施例，導光體110被配置以根據在第一表面110’（例如，「前｣表面）和第二表面110”（例如，「後｣或「底｣表面）之間的非零傳播角度的全內反射來引導該引導光束112。更詳細地說，引導光束112通過以非零傳播角度在導光體110的第一表面110’和第二表面110”之間反射或「彈跳」而播傳播。附註，為了簡化說明，在圖3B中沒有明確地描繪非零傳播角度。然而，圖3B確實說明了指向示圖平面內的箭頭，該圖描繪引導光束112沿導光體長度的主要傳播方向103。
如本文所定義，「非零傳播角度｣是相對於導光體110的表面（例如，第一表面110’或第二表面110”）的角度。此外，根據各種實施例，非零傳播角度均大於零且小於導光體110內的全內反射的臨界角度。例如，引導光束112的非零傳播角度可以在大約十（10）度和大約五十（50）度之間，或者在一些示例中，在大約二十（20）度和大約四十（40）度之間，或者約二十五（25）度和約三十五（35）度之間。例如，非零傳播角度可以是大約三十（30）度。在其他示例中，非零傳播角度可以是大約20度、或者大約25度、或者大約35度。此外，對於特定的實施，可以選擇（例如任意）特定的非零傳播角度，只要特定的非零傳播角度被選擇為小於導光體110內的全內反射的臨界角度即可。
如圖3A與3C所示，多色靜態多視角顯示器100還包括多色光源120。多色光源120位於導光體110上的輸入位置116處。例如，多色光源120可以位於導光體110的邊緣或側面114附近，如圖所示。多色光源120被配置以在導光體110內提供光作為複數條引導光束112。複數條引導光束112包括可選擇的光色或簡稱為「可選顏色」。 此外，多色光源120提供光，使得複數條引導光束的各個引導光束112具有彼此不同的徑向方向118。
更詳細地說，由多色光源120發射的光被配置以進入導光體110，並且以遠離輸入位置116的徑向圖案傳播作為複數條引導光束112，並且橫跨或沿著導光體110的長度傳播。此外，由於遠離輸入位置116傳播的徑向圖案，複數條引導光束的個別的引導光束112具有彼此不同的徑向方向。例如，多色光源120可以對接耦合到側面114。例如，對接耦合的多色光源120可以便於以扇形圖案引入光，以提供各個引導光束112的不同的徑向方向。根據一些實施例，多色光源120可以是或至少接近輸入位置116處的「點｣光源，使得引導光束112沿著不同的徑向方向118（亦即，作為複數條引導光束112）傳播。
在一些實施例中，多色光源120的輸入位置116位於導光體110的側面114上，靠近或大約位在側面114的中心或中間。更詳細地說，在圖3A和3C中，多色光源120被繪製在輸入位置116處，該輸入位置116大致在導光體110的側面114（亦即，「輸入側｣）的中心（例如，在其中間） 。或者是（圖中未顯示），輸入位置116可以遠離導光體110的側面114的中部。例如，輸入位置116可以位於導光體110的角落處。例如，導光體110可以具有矩形形狀（例如，如圖所示），並且多色光源120的輸入位置116可以在矩形導光體110的角落處（例如，輸入側面114的角落）。
在各種實施例中，多色光源120可以包括基本上任何光源（例如，光學發射器），其被配置以提供一個可選擇的光色，包括但不限於一個或多個發光二極體（LED）或雷射（例如雷射二極體）。在一些實施例中，多色光源120可以包括光學發射器，被配置以產生具有由特定顏色（例如，第一顏色）表示的窄頻帶光譜的基本上單色的光。更詳細地說，單色光的顏色可以是特定顏色空間或彩色模型（例如，RGB顏色模型）的原色。例如，多色光源120可以因此包括複數個不同顏色的光學發射器，其產生不同顏色的基本單色光，以便於發射可選擇的光色。在其他示例中，多色光源120可以是基本上是寬頻光源，其被配置以提供包括可選輸出顏色的基本上寬頻光或多色光。例如，多色光源120可以提供白光，可以選擇白光的頻寬以提供可選擇的光色（或可選顏色）。例如，可以通過對多色光源120的控制輸入來提供可選顏色的選擇。在另一個示例中，可以由多色光源120的輸出處的可變濾色器提供顏色的選擇。
如上所述，多色光源120可以包括複數個彩色光學發射器，被配置以提供不同顏色的光。不同的光學發射器可以被配置以提供具有引導光束之不同的、特定顏色的、非零傳播角度的光，以對應不同光色中的每一個。此外，在一些實施例中，被配置以提供不同光色的第一顏色（例如，紅色）的複數個光學發射器中的光學發射器，可以與被配置以提供不同光色的第二或另一種顏色（例如，綠色或藍色）的光學發射器在多色光源120內交錯或散佈。例如，複數個彩色光學發射器可以包括紅色發光二極體、綠色發光二極體、與藍色發光二極體。因此，不同光色可以是紅光、綠光、和藍光，使得所提供之可選顏色為紅光、綠光和藍光的可選組合。例如，可選的組合可以由紅色、綠色、與藍色發光二極體的相對發射強度控制。此外，在該示例中，紅色、綠色、和藍色發光二極體可以在橫越多色光源120的範圍或寬度上彼此交錯或散佈。
圖4A係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一在示例中包括多色光源120的多色靜態多視角顯示器100的一部分的平面圖。圖4B係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色光源120的剖視圖。更詳細地說，圖4A說明了多色光源120對接耦合到多色靜態多視角顯示器100的導光體110的側面114。不同類型的箭頭（實線、長虛線和短虛線）表示由多色光源120產生的引導光束112內的不同光色。如圖所示，不同顏色組合以提供引導光束112的可選顏色。
圖4B中所示的多色光源120包括複數個彩色光學發射器122，其被配置以提供不同顏色的光。 此外，如圖所示，彩色光學發射器122包括：第一光學發射器122’，被配置為提供第一光色（例如紅光）；第二光學發射器122”，被配置為提供第二光色（例如綠光）；以及第三光學發射器122”’，用於提供第三光色（例如藍光）。例如，複數個彩色光學發射器122可包括多個不同顏色的發光二極體（LED）。 例如，第一光學發射器122’可以是紅色LED，第二光學發射器122”可以是綠色LED，第三光學發射器122”可以是藍色LED。此外，如圖所示，第一光學發射器122'，第二光學發射器122”和第三光學發射器122”’在多色光源120的範圍W內交錯。也就是說，如圖所示，第一、第二和第三光學發射器122’、122”，、122”’小到足以配合在多色光源範圍W內，並且還在遍及範圍W內彼此交替。例如，具有不同顏色的彩色光學發射器122的交錯能促進所產生的不同光色組合或「混合在一起｣。此外，交錯還可以導致引導光束112內的不同顏色的光線具有基本相同的傳播方向（亦即，引導光束112的共同方向，如圖4A所示）。附註，根據一些實施例，可以選擇範圍W來確定或用於控制彩色視角像素的角展度。
在一些實施例中，包括或具有通過將來自多色光源120的光耦合到導光體110中而產生的可選顏色的引導光束112可以未被準直或至少基本未被準直。在其他實施例中，引導光束112可以是準直的（亦即，引導光束112可以是準直的光束）。如此，在一些實施例中，多色靜態多視角顯示器100可包括在多色光源120與導光體110之間的準直器（圖中未顯示）。或者，多色光源120還可以包括準直器。準直器被配置以提供準直的導光體110內的引導光束112。具體來說，準直器被配置以接收來自多色光源120的一個或多個光學發射器的基本上未經準直的光，並且將基本未經準直的光轉換為準直的光。在一些示例中，準直器可以被配置以在基本上垂直於引導光束112的傳播方向的平面（例如，「垂直｣平面）中提供準直。也就是說，準直可以提供在垂直於導光體110的表面（例如，第一表面110’或第二表面110”）的平面中具有相對較窄的角展度的準直的引導光束112。根據各種實施例，準直器可以包括多種準直器中的任何一種，包括但不限於透鏡、反射器或反射鏡（例如，傾斜準直反射器）、或繞射光柵（例如基於繞射光柵的桶式準直器），其被配置成準直例如來自多色光源120的光。
此外，在一些實施例中，準直器可以提供具有非零傳播角度和根據預定準直因數被準直的準直光之一者或二者。而且，當採用不同顏色的光學發射器時，準直器可以被配置以提供具有不同的、顏色特定的非零傳播角度以及不同顏色特定的準直因子中的一個或兩個的準直光。在一些實施例中，準直器還被配置以將準直的光傳送到導光體110以傳播作為引導光束112。
在一些實施例中，使用已準直或未準直的光可能影響可由多色靜態多視角顯示器100提供的彩色多視角影像。例如，如果包括或具有可選顏色的引導光束112在導光體110內被準直，則所發射的同時包括或具有可選顏色的方向性光束102可以在至少兩個正交方向上具有相對較窄或受限的角展度。因此，多色靜態多視角顯示器100可以在具有兩個不同方向（例如，x方向和y方向）的陣列中提供具有複數個不同視角的彩色多視角影像。然而，如果引導光束112基本上未被準直，則彩色多視角影像可提供視角視差，但是可以不提供不同視角的完整的二維陣列。具體來說，如果引導光束112未被準直（例如，沿著z軸），則彩色多視角影像可以在相對於y軸旋轉時提供展現「視差3D｣的不同的彩色多視角影像（例如，如圖1A所示）。另一方面，例如，如果多色靜態多視角顯示器100相對於x軸旋轉，則彩色多視角影像及其視角可保持上基本不變或相同，因為複數條方向性光束的方向性光束102在y-z平面內具有寬的角展度。因此，提供的彩色多視角影像可以是僅在一個方向而不是兩個方向上提供視角陣列的「僅視差（parallax only）｣。
再次參照圖3A~3C，所示的多色靜態多視角顯示器100還包括複數個繞射光柵130，其被配置以發射複數條方向性光束的方向性光束102。如上所述，根據各種實施例，由複數個繞射光柵130發射的方向性光束102可以表示彩色多視角影像。更詳細地說，由複數個繞射光柵130發射的方向性光束102可以被配置以創建彩色多視角影像以顯示訊息，例如具有3D內容的訊息。此外，如下面進一步描述的，當導光體110從側面114被多色光源120照射時，繞射光柵130可以發射包括可選顏色的方向性光束102。
根據各種實施例，複數個繞射光柵的繞射光柵130被配置以從複數條引導光束的引導光束112的一部分提供複數條方向性光束的方向性光束102。此外，繞射光柵130被配置以提供具有對應於彩色多視角影像的彩色視角像素的強度和視角方向的強度和主要角度方向的方向性光束102。在一些實施例中，根據一些實施例，複數個繞射光柵的繞射光柵130通常不相交、重疊、或以其他方式彼此接觸。也就是說，根據各種實施例，複數個繞射光柵的每個繞射光柵130通常與繞射光柵130中的其他繞射光柵不同並且分離。
如圖3B所示，方向性光束102可以，至少部分地，在與導光體110內的引導光束112的平均或主要傳播方向103不同的方向上傳播，並且在一些實施例中與方向103正交。例如，如圖3B所示，根據一些實施例，來自繞射光柵130的方向性光束102可以基本上被限制在x-z平面。
根據各種實施例，複數個繞射光柵的繞射光柵130中的每一個具有相關的光柵特性。每個繞射光柵的相關的光柵特性取決於：由多色光源120入射在繞射光柵上的引導光束112的徑向方向118的函數定義或是一種多色光源120入射在繞射光柵上的引導光束112的徑向方向118的函數。此外，在一些實施例中，相關的光柵特性進一步由繞射光柵130與多色光源120的輸入位置116之間的距離確定或定義。例如，如圖3A所示，相關的特性可以是繞射光柵130a與輸入位置116之間的距離D和入射在繞射光柵130a上的引導光束112的徑向方向118a的函數。換句話說，複數個繞射光柵130中的繞射光柵130的相關的光柵特性取決於光源的輸入位置116和相對於輸入位置116在導光體110的表面上的繞射光柵130。
圖3A繪示了具有不同的空間座標（x1, y1）和（x2, y2）的兩個不同的繞射光柵130a和130b，它們還具有不同的光柵特性以補償或歸因入射在繞射光柵130上的來自多色光源120的複數條引導光束112的不同徑向方向118a和118b。類似地，兩個不同的繞射光柵130a和130b的不同的光柵特性歸因於由不同的空間座標（x1, y1）和（x2, y2）確定的從光源輸入位置116起算的各個繞射光柵130a、130b的不同距離。
圖3C繪示了可以由多色靜態多視角顯示器100提供的複數條方向性光束102的示例。具體來說，如圖所示，複數個繞射光柵的不同組的繞射光柵130被繪示為發射具有彼此不同的主要角度方向的方向性光束102。根據各種實施例，不同的主要角度方向可對應於多色靜態多視角顯示器100的不同視角方向。例如，第一組繞射光柵130可繞射地耦合出入射的引導光束112的部分（如虛線所示）以提供具有對應於多色靜態多視角顯示器100的第一視角方向（或第一視角）的第一主要角度方向的第一組方向性光束102’。類似地，分別具有對應於多色靜態多視角顯示器100的第二視角方向（或第二視角）和第三視角方向（或第三視角）的主角度方向的第二組方向性光束102”和第三組方向性光束102”’，可以藉由相應的第二組和第三繞射光柵130通過繞射地耦合來提供入射的引導光束112的部分等等，如圖所示。在圖3C中還繪示了可以由多視角顯示器100提供的多視角影像16的第一視角14’、第二視角14” 、和第三視角14”’。所繪示的第一視角14’、第二視角14”和、第三視角14”’表示物件的不同透視視角，並且統稱為顯示彩色多視角影像16（例如，等同於圖1A中所示的彩色多視角影像16）。
通常，繞射光柵130的光柵特性可以包括繞射光柵的繞射特徵部間隔或間距、光柵方位、和光柵尺寸（或範圍）中的一個或多個。此外，在一些實施例中，繞射光柵耦合效率（諸如繞射光柵面積、凹槽深度、或脊部高度等等）可以是從輸入位置116到繞射光柵的距離的函數。例如，繞射光柵耦合效率可以被配置成隨著距離的函數而增加，部分地用於校正或補償與徑向擴展和其他損耗因子相關聯的引導光束112的強度的普遍降低。因此，根據一些實施例，由繞射光柵130提供並且對應於相應視角像素的強度的方向性光束102的強度可以部分地由繞射光柵130的繞射耦合效率來確定。
圖5係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器100的平面圖。在圖5中，顯示了與在導光體110的側面114處的多色光源120的輸入位置116的距離D的角度空間中的照射體積134。請注意，隨著複數條引導光束112的傳播的徑向方向以遠離y軸且朝向x軸的角度改變，照射體積具有更寬的角度尺寸。例如，照射體積134b比照射體積134a寬，如圖所示。
再次參考圖3B，如圖所示，複數個繞射光柵130可位於作為導光體110的光束發射表面的導光體110的第一表面110’處或附近。例如，繞射光柵130可以是透射模式繞射光柵，其被配置以通過第一表面110’繞射地耦合出被引導的光的部分作為方向性光束102。或者，複數個繞射光柵130可位於與導光體110的光束發射表面（亦即，第一表面110’）相對的第二表面110”處或附近。更詳細地說，繞射光柵130可以是反射模式繞射光柵。作為反射模式繞射光柵，繞射光柵130被配置成既能繞射被引導的光部分，又能將繞射的被引導的光部分反射朝向第一表面110’以通過第一表面110’離開，作為繞射地散射或耦合出的方向性光束102。在其他實施例（圖中未顯示）中，繞射光柵130可以位於導光體110的表面之間，例如作為透射模式繞射光柵和反射模式繞射光柵中的其中之一或二者。
在本文描述的一些實施例中，方向性光束102的主要角度方向可以包括由於方向性光束102在導光體表面離開導光體110而產生的折射效應。舉例說明而非限制，例如，當繞射光柵130位於第二表面110”處或與第二表面110”相鄰時，方向性光束102可以折射（亦即，彎曲），因為方向性光束102穿過第一表面110'。
根據一些實施例，多色靜態多視角顯示器100可以包括彼此橫向偏置的多色複數個光源120。光源複數個的多色光源120的橫向偏置可以提供各個繞射光柵130處或各個繞射光柵130之間的各種引導光束102的徑向方向上的差異。根據一些實施例，該差異又可以有助於提供所顯示的多視角影像的動畫。因此，在一些實施例中，多色靜態多視角顯示器100可以是多色準靜態多視角顯示器100。
圖6A係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器100的平面圖。圖6B係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在另一示例中的圖6A的多色靜態多視角顯示器100的平面圖。圖6A和圖6B中所示的多色靜態多視角顯示器100包括具有複數個繞射光柵130的導光體110。另外，多色靜態多視角顯示器100還包括複數個多色光源120，其彼此橫向偏置並且被配置以分開地提供具有彼此不同的徑向方向118的引導光束112，如圖所示。
更詳細地說，圖6A和6B繪示了在導光體110的側面114上的第一輸入位置116a處的多色第一光源120a和位於第二輸入位置116b處多色的第二光源120b。第一輸入位置116a和第二輸入位置116b沿側面114（亦即，沿x方向）彼此橫向地偏置或移位以提供相應的第一多色光源120a和第二多色光源120b的橫向偏置。另外，複數個多色光源120的第一多色光源120a和第二多色光源120b中的每一個，提供複數個的引導光束112，其包括可選顏色並且具有彼此不同的徑向方向。例如，第一多色光源120a可以提供具有第一組不同的徑向方向118a的第一複數條引導光束112a，並且第二多色光源120b可以提供具有第二組不同徑向方向118b的第二複數條引導光束112b，分別如圖6A和6B所示。此外，第一和第二複數條引導光束112a、112b通常具有不同的徑向方向118a、118b組，這些徑向方向118a、118b組也由於第一多色光源120a和第二多色光源120b的橫向偏置而彼此不同，如圖所示。
因此，複數個繞射光柵130發射表示不同的多視角影像的方向性光束，該不同的彩色多視角影像在視角空間中彼此移位（例如，在視角空間中角度移位）。因此，通過在第一多色光源120a和第二多色光源120b之間切換，多色靜態多視角顯示器100可以提供彩色多視角影像的「動畫｣，諸如按照時間順序排列的動畫。具體來說，例如，通過在不同的連續時間間隔或時段期間依序照射第一多色光源120a和第二多色光源120b，多色靜態多視角顯示器100可以被配置以在不同時間週期期間位移彩色多視角影像的外觀位置。根據一些實施例，由該動畫提供的外觀位置的這種位移可以表示將多色靜態多視角顯示器100作為多色準靜態多視角顯示器100來提供複數個彩色多視角影像狀態的示例。
另外，根據各種實施例，由第一多色光源120a提供的可選顏色可以與第二多色光源120b提供的可選顏色相同或不同。這樣，「動畫｣可以包括隨著時間改變的彩色多視角影像的顏色變化（例如，在特定的彩色多視角影像中）或者隨著彩色多視角影像的狀態改變。
根據各種實施例，如上面關於圖3A~3C所描述的，使用繞射（例如，通過繞射地散射或繞射地耦合）來發射多色靜態多視角顯示器100的方向性光束102。在一些實施例中，複數個繞射光柵130可以被組織為多視角像素，每個多視角像素包括一組繞射光柵130，繞射光柵130包括來自複數個繞射光柵的一個或多個繞射光柵130。此外，如上所述，繞射光柵130具有繞射特性，該繞射特性是導光體110上的徑向位置的函數，並且是被繞射光柵130發射的方向性光束102的強度和方向的函數。
圖7A係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多視角顯示器的繞射光柵130的平面圖；圖7B係根據與本文所描述的原理一致的另一個實施例說明在一示例中組織為多視角像素140的一組繞射光柵130的平面圖。如圖7A和7B所示，每個繞射光柵130包括根據繞射特徵部間隔（有時被稱為「光柵間隔｣）或光柵間距而彼此間隔開的複數個繞射特徵部。繞射特徵部間隔或光柵間距被配置以提供來自導光體內的被導光的部分的繞射地耦合出或散射。在圖7A~7B中，繞射光柵130位於多視角顯示器的導光體110的表面上（例如，圖3A~3C所示的多色靜態多視角顯示器100）。
根據各種實施例，繞射光柵130中的繞射特徵部的間隔或光柵間距可以是次波長（亦即，小於引導光束112的波長）。需要注意的是，為了簡化說明，圖7A和7B繪示了具有單一或均勻光柵間隔（亦即，恆定的光柵間距）的繞射光柵130。在各種實施例中，如下所述，繞射光柵130可以包括複數個不同的光柵間隔（例如，兩個或更多個光柵間隔）或可變的繞射特徵部間隔或光柵間距，以提供方向性光束102，例如在圖3A~6B中不同地繪示。因此，圖7A和7B並不意味著單一光柵間距是繞射光柵130的唯一實施例。
根據一些實施例，繞射光柵130的繞射特徵部可以包括彼此間隔開的凹槽和凸脊部中的一者或兩者。凹槽或脊部可以包括導光體110的材料，例如，凹槽或脊部可以形成在導光體110的表面中。在另一個示例中，凹槽或脊部可以由除了導光材料以外的材料形成，例如在導光體110的表面上的另一種材料的膜或層。
如之前所討論的和圖7A中所示，繞射特徵部的配置包括繞射光柵130的光柵特性。例如，繞射光柵的光柵深度可以被配置以確定由繞射光柵130提供的方向性光束102的強度。另一種方式或加上如先前討論的以及圖7A~7B所示，光柵特性包括繞射光柵130的光柵間距和光柵方位（例如，圖7A中所示的光柵方位γ ）中的一個或兩個。結合引導光束的入射角，這些光柵特性確定了由繞射光柵130提供的方向性光束102的主要角度方向。
在一些實施例（圖中未顯示）中，被配置成提供方向性光束的繞射光柵130包括作為光柵特性的可變或頻擾（chirped）繞射光柵。根據定義，「頻擾｣繞射光柵是一種繞射光柵，其展示或具有在頻擾繞射光柵的範圍或長度上變化的繞射特徵部的繞射間隔（亦即，光柵間距）。在一些實施例中，頻擾繞射光柵可以具有或表現出隨距離線性變化的繞射特徵部間隔的頻擾。因此，頻擾繞射光柵根據定義是「線性頻擾｣繞射光柵。在其他實施例中，多視角像素的頻擾繞射光柵可以呈現繞射特徵部間隔的非線性頻擾。可以使用各種非線性頻擾，包括但不限於指數頻擾、對數頻擾、或基本上不均勻或隨機但仍然單調的方式變化的頻擾。也可以使用非單調的頻擾，例如但不限於正弦頻擾、或三角形、或鋸齒頻擾。任何這些類型的頻擾的組合也可以被使用。
在其它實施例中，配置成提供方向性光束102的繞射光柵130是或包括複數個繞射光柵（例如，子光柵）。例如，繞射光柵130的複數個繞射光柵可以包括被配置以提供方向性光束102的紅色部分的第一繞射光柵。此外，繞射光柵130的複數個繞射光柵可以包括被配置以提供方向性光束102的綠色部分的第二繞射光柵。此外，繞射光柵130的複數個繞射光柵可以包括被配置以提供方向性光束102的藍色部分的第三繞射光柵。在一些實施例中，複數個繞射光柵的各個繞射光柵可以彼此疊加。在其它實施例中，繞射光柵可以是彼此相鄰排列的單獨的繞射光柵，例如作為陣列。
更一般地說，多色靜態多視角顯示器100可以包括多視角像素140的一個或多個實例，多視角像素140各自包括來自複數個繞射光柵130的多組繞射光柵130。如圖7B所示，組成多視角像素140的組的繞射光柵130可以具有不同的光柵特性。例如，多視角像素的繞射光柵130可以具有不同的光柵方位。更詳細地說，多視角像素140的繞射光柵130可以具有由彩色多視角影像的對應的一組視角確定或指示的不同的光柵特性。例如，多視角像素140可以包括一組八（8）個繞射光柵130，其依次對應於多色靜態多視角顯示器100的8個不同的視角。而且，多色靜態多視角顯示器100可以包括複數個多視角像素140。例如，可以有複數個具有多組繞射光柵130的多視角像素140，每個多視角像素140對應於8個不同視角中的每一個中的2048×1024像素中的不同個像素。
在一些實施例中，多色靜態多視角顯示器100可以是透明的或基本上透明的。具體來說，在一些實施例中，導光體110和間隔開的複數個繞射光柵130可允許光在與第一表面110’和第二表面110”兩者正交的方向上穿過導光體110。因此，導光體110以及更一般地多色靜態多視角顯示器100可以在與複數條引導光束中的引導光束112的主要傳播方向103正交的方向上對傳播的光是透明的。此外，透明度可以至少部分地通過繞射光柵130的基本透明度來促進。
根據本文描述的原理的一些實施例，提供了一種多視角顯示器。多視角顯示器被配置以發射由多視角顯示器提供的複數條方向性光束。此外，基於包括在多視角顯示器中的一個或多個多視角像素中的複數個繞射光柵的光柵特性，發射的方向性光束可以優先地被定向至多視角顯示器的複數個視角。而且，繞射光柵可以在方向性光束中產生不同的主要角度方向，這對應於多色多視角顯示器的彩色多視角影像的一組視角中的不同視角的不同視角方向。在一些示例中，多色多視角顯示器被配置以提供或「顯示｣彩色3D或多視角影像。根據各種示例，不同的方向性光束可以對應於與彩色多視角影像相關聯的不同「視角｣的單獨視角像素。例如，不同的視角可以在由彩色多視角顯示器顯示的多色多視角影像中提供訊息的「無眼鏡｣（例如，自動立體）表示。
圖8係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器200的方塊圖。根據各種實施例，多色靜態多視角顯示器200被配置以根據在不同的視角方向上的不同的視角顯示彩色多視角影像。更詳細地說，由多色靜態多視角顯示器200發射的複數條方向性光束202被用於顯示彩色多視角影像，並且可以對應於不同視角的彩色像素（亦即，彩色視角像素）。方向性光束202被繪示為從圖8中的一個或多個多視角像素210發出的箭頭。在圖8中還繪示了可以由多色靜態多視角顯示器200提供的多視角影像16的第一視角14’、第二視角14” 、和第三視角14”’。
所需注意者，與多視角像素210中的一個相關聯的方向性光束202是靜態的或準靜態的（亦即，不被主動調變）。相反地，多視角像素210在被照射時提供方向性光束202，或者當它們未被照射時不提供方向性光束202。此外，根據各種實施例，所提供的方向性光束202的強度以及那些方向性光束202的方向定義了由多色多視角顯示器200顯示的彩色多視角影像16的像素，而方向性光束202的顏色是由多色靜態多視角顯示器200的可選顏色確定。根據各種實施例，彩色多視角影像16內的顯示的視角14’、14”、14”’可以是靜態的或準靜態的。
圖8中所示的多色靜態多視角顯示器200包括多視角像素210的陣列。陣列的多視角像素210被配置以提供多色靜態多視角顯示器200的複數個不同視角。根據各種實施例，陣列的多視角像素210包括複數個繞射光柵212，繞射光柵212被配置以繞射地耦合出或發射複數條方向性光束202。複數條方向性光束202可以具有主要的角度方向，其對應於多色靜態多視角顯示器200的一組視角中的不同視角的不同視角方向。此外，繞射光柵212的光柵特性可以基於入射到繞射光柵212的入射光束的徑向方向、到提供入射光束的光源的距離、或兩者來改變或選擇。在一些實施例中，繞射光柵212和多視角像素210可以分別基本上類似於上述多色靜態多視角顯示器100的繞射光柵130和多視角像素140。
如圖8所示，多色靜態多視角顯示器200還包括被配置以引導光的導光體220。在一些實施例中，導光體220可以基本上類似於上面關於多色靜態多視角顯示器100描述的導光體110。根據各種實施例，多視角像素210，或者更詳細地說，各種多視角像素210的繞射光柵212被配置以將一部分導光（或者等效地如所示的「引導光束204」）散射或耦合出導光體220作為複數條方向性光束202（亦即，所引導的光可以是上面討論的入射光束）。更詳細地說，多視角像素210光學連接到導光體220，以通過繞射地散射或繞射地耦合來散射或耦合出引導的光（亦即，引導光束204）的一部分。
在各種實施例中，繞射光柵212的光柵特性基於或作為在繞射光柵212處的入射的引導光束204的徑向方向、在提供引導光束204的光源之間的距離、或上述二者的函數而變化。以此方式，來自多視角像素中的不同繞射光柵212的方向性光束202，可對應於由彩色靜態多視角顯示器200提供的彩色多視角影像的視角的像素。
圖8中所示的多色靜態多視角顯示器200還包括光源230。多色光源230可以被配置以將光提供給導光體110。具體來說，所提供的光（例如，由圖8中箭頭所示，由多色光源230發出）由導光體110來引導作為複數條引導光束204。根據各種實施例，複數條引導光束中的引導光束204包括可選顏色（即，多色靜態多視角顯示器200的可選顏色）並且在導光體220內具有彼此不同的徑向方向。例如，在一些實施例中，引導光束204被提供有非零傳播角度，並且在一些實施例中具有準直因子以在導光體220內提供引導光束204的預定的角展度。根據一些實施例，多色光源230可以與如上所述的多色靜態多視角顯示器100的一個或多個多色光源120基本類似。例如，多色光源230可以對接耦合到導光體220的輸入邊緣。多色光源230可以扇形或徑向圖案輻射光，以提供具有不同徑向方向的複數條引導光束204。此外，多色光源230可以包括在多色光源內彼此交錯的多個不同顏色的光學發射器。例如，可選顏色可以是由複數個不同顏色的光學發射器提供的不同光色的組合。
根據本文描述的原理的其它實施例，提供了一種多色靜態多視角顯示器操作的方法。圖9係根據與本文所描述的原理一致的實施例繪示在一示例中的多色靜態多視角顯示器操作的方法300的流程圖。根據各種實施例，多色靜態多視角顯示器操作的方法300可被用於提供彩色靜態多視角影像的顯示器以及彩色準靜態多視角影像的顯示器中的一個或兩個。
如圖9所示，多色靜態多視角顯示器操作的方法300包括沿著導光體引導光作為包括可選顏色的複數條引導光束，複數條引導光束中的引導光束具有共同的原點和彼此不同的徑向方向（310）。特別是，根據定義，複數條引導光束中的每個引導光束具有可選顏色。另外，根據定義，引導光束具有與複數條引導光束中的另一引導光束不同的徑向傳播方向。此外，根據定義，複數條引導光束中的每個引導光束具有共同的原點。在一些實施例中，原點可以是虛擬原點（例如，超出引導光束的實際原點的點）。例如，原點可以在導光體之外，因此是虛擬的原點。根據一些實施例，引導光（310）的導光體以及在其中被引導的包括可選顏色的引導光束，可以分別基本上類似於導光體110和引導光束112，如上面參照多色靜態多視角顯示器100。
圖9所示的多色靜態多視角顯示器操作的方法300，還包括使用複數個繞射光柵發射320複數條方向性光束，該複數條方向性光束表示彩色多視角影像（320）。根據各種實施例，複數個繞射光柵中的繞射光柵繞射地耦合或散射來自複數條引導光束的光作為複數條方向性光束中的一方向性光束。此外，耦合或散射出的方向性光束具有彩色多視角影像的相應視角像素的強度和主要角度方向。更詳細地說，由發射（320）產生的複數條方向性光束可以具有對應於彩色多視角影像的一組視角中的不同視角像素的主要角度方向。此外，複數條方向性光束中的方向性光束的強度可以對應於彩色多視角影像的各個視角像素的強度。在一些實施例中，每個繞射光柵在單一主要角度方向上產生單一方向性光束，並且所述單一方向性光束具有對應於在彩色多視角影像的一個視角中特定視角像素的單一強度。方向性光束的顏色由可選顏色確定。在一些實施例中，所述繞射光柵包括複數個繞射光柵（例如，子光柵）。此外，在一些實施例中，可以將一組繞射光柵設置為多色靜態多視角顯示器的多視角像素。
在各種實施例中，發射（320）的方向性光束的強度和主要角度方向由繞射光柵的光柵特性來控制，該繞射光柵的特性基於（亦即，取決於）繞射光柵相對於共同原點的位置。更詳細地說，複數個繞射光柵的光柵特性可以基於或相當於取決於在繞射光柵處的入射的引導光束的徑向方向、從繞射光柵到提供引導光束的多色光源的距離，或上述兩者而變化。
根據一些實施例，如上所述，複數個繞射光柵可以基本上類似於多色靜態多視角顯示器100的複數個繞射光柵130。此外，在一些實施例中，發射（320）的複數條方向性光束可以基本上類似於上面也描述的複數條方向性光束102。例如，控制主要角度方向的光柵特性可以包括繞射光柵的光柵間距和光柵方位中的一個或兩個。此外，由繞射光柵提供的並且對應於相應的視角像素的強度的方向性光束的強度可以由繞射光柵的繞射耦合效率來確定。也就是說，在一些示例中，控制強度的光柵特性可以包括繞射光柵的光柵深度、光柵的尺寸等等。
如圖所示，多色靜態多視角顯示器操作的方法300，還包括使用多色光源提供光被引導作為複數條引導光束（330）。更詳細地說，藉由使用多色光源，光被提供給導光體，作為包括可選顏色並且具有複數條的不同徑向傳播方向的引導光束。根據各種實施例，用於提供光（330）的多色光源位於導光體的一側，多色光源位置是複數條引導光束的共同原點。在一些實施例中，如上所述，多色光源可以基本上類似於多色靜態多視角顯示器100的（一個或多個）多色光源120。
特別是，多色光源可以對接耦合到導光體的邊緣或側面。此外，在一些實施例中，多色光源可以接近表示共同原點的點。另外，在一些實施例中，使用多色光源提供光（330）被引導作為複數條引導光束，包括在多色光源內相互交錯的複數個不同顏色的光學發射器。
在一些實施例中（圖中未顯示），多色靜態多視角顯示器操作的方法（300），還包括組合由複數個不同顏色的光學發射器所提供光（330）的顏色以產生可選顏色。光色可以包括紅光、藍光、和綠光。 通過組合顏色產生的可選顏色基本上可以是任何顏色（例如，根據RGB顏色模型）。
在一些實施例中（圖中未顯示），多色靜態多視角顯示器操作的方法300還包括通過在第一時間週期期間引導第一複數條引導光束並且在第二時間週期引導第二複數條引導光束來動畫化（animating）彩色多視角影像。第一複數條引導光束可以具有與第二複數條引導光束的共同原點不同的共同原點。例如，光源可以包括複數個橫向偏置的光源，例如被配置以提供動畫，如上所述。根據一些實施例，動畫可以包括在第一和第二時間週期期間彩色多視角影像的外觀位置的移位。在一些實施例中，可選顏色可以在動畫化的一部分或動畫化期間，在不同的預定義顏色之間改變。
因此，多色靜態多視角顯示器以及具有繞射光柵的多色靜態多視角顯示器操作方法的示例和實施例已經被描述了，該繞射光柵被配置以從具有彼此不同的徑向方向的引導光束提供複數條方向性光束，該複數條方向性光束表示彩色靜態或準靜態多視角影像。應該理解的是，上述示例僅僅是說明代表本文描述的原理的許多具體示例中的一些示例。顯然，本領域的技術人員在不偏離由所附申請專利範圍所界定的範圍下可以很容易地設計出許多其他的配置。
10‧‧‧多視角顯示器
12‧‧‧螢幕
14‧‧‧視角
14’‧‧‧第一視角
14”‧‧‧第二視角
14”’‧‧‧第三視角
16‧‧‧多視角影像
18‧‧‧視角方向
20‧‧‧光束
30‧‧‧繞射光柵
40‧‧‧導光體
50‧‧‧光束
60‧‧‧耦合出的光束
100‧‧‧多色靜態多視角顯示器
102‧‧‧方向性光束
102’‧‧‧第一組方向性光束
102”‧‧‧第二組方向性光束
102”’‧‧‧第三組方向性光束
103‧‧‧主要傳播方向
110‧‧‧導光體
110’‧‧‧第一表面
110”‧‧‧第二表面
112‧‧‧引導光束
112a‧‧‧第一複數條引導光束
112b‧‧‧第二複數條引導光束
114‧‧‧側面
116‧‧‧輸入位置
116a‧‧‧第一輸入位置
116b‧‧‧第二輸入位置
118‧‧‧徑向方向
118a‧‧‧徑向方向
118b‧‧‧徑向方向
120‧‧‧多色光源
120a‧‧‧第一光源
120b‧‧‧第二光源
122‧‧‧彩色光學發射器
122’‧‧‧第一光學發射器
122”‧‧‧第二光學發射器
122”’‧‧‧第三光學發射器
130‧‧‧繞射光柵
130a‧‧‧繞射光柵
130b‧‧‧繞射光柵
134‧‧‧照射體積
134a‧‧‧照射體積
134b‧‧‧照射體積
140‧‧‧多視角像素
200‧‧‧靜態多視角顯示器
202‧‧‧方向性光束
204‧‧‧引導光束
210‧‧‧多視角像素
212‧‧‧繞射光柵
220‧‧‧導光體
230‧‧‧多色光源
300‧‧‧多色靜態多視角顯示器操作的方法
310‧‧‧沿著導光體引導光作為複數條引導光束，該複數條引導光束具有可選顏色與不同的徑向方向
320‧‧‧使用複數個繞射光柵發射表示彩色多視角影像的複數條方向性光束
330‧‧‧使用多色光源提供複數條引導光束
D‧‧‧距離
O‧‧‧原點
W‧‧‧範圍
γ‧‧‧光柵方位
θ‧‧‧角度分量、仰角分量、仰角
θi‧‧‧入射角
θm‧‧‧繞射角
ϕ‧‧‧角度分量、方位角分量、方位角
在此描述的原理的示例和實施例的各種特徵，可以參考以下結合附圖的詳細描述而更容易地理解，其中相同的附圖標號表示相同的結構元件，並且其中：
圖1A係根據與本文所描述的原理一致實施例說明在一示例中的多視角顯示器的透視圖；
圖1B係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的具有與多視角顯示器的視角方向相對應的特定主要角度方向的光束的角度分量的示意圖；
圖2係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的繞射光柵的剖視圖；
圖3A係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器的平面圖；
圖3B係根據與本文所描述的原理相一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器的一部分的剖視圖；
圖3C係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器的透視圖；
圖4A係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一在示例中包括多色光源的多色靜態多視角顯示器的一部分的平面圖；
圖4B係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色光源的剖視圖；
圖5係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器的平面圖；
圖6A係根據與本文所描述的原理相一致的實施例說明在一示例中的多視角顯示器的平面圖；
圖6B係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在另一示例中的圖6A的多色靜態多視角顯示器的平面圖；
圖7A係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多視角顯示器的繞射光柵的平面圖；
圖7B係根據與本文所描述的原理一致的另一個實施例說明在一示例中被組織為多視角像素的一組繞射光柵的平面圖；
圖8係根據與本文所描述的原理一致的實施例說明在一示例中的多色靜態多視角顯示器的方塊圖；
圖9係根據與本文所描述的原理一致的實施例繪示在一示例中的多色靜態多視角顯示器操作的方法的流程圖。
某些示例和實施例具有其他特徵，這些特徵是上述參考圖式中所示特徵的補充和替代的其中之一。 這些和其他特徵將參考上述參考圖式在係面詳細說明。

Claims (20)

  1. 一種多色靜態多視角顯示器，包括： 一導光體，被配置以引導複數條光束； 一多色光源，在該導光體上的一輸入位置，該多色光源被配置以在該導光體內提供複數條引導光束，該複數條引導光束包括一可選顏色並且具有彼此不同的徑向方向；以及 複數個繞射光柵，被配置以發射表示一彩色靜態多視角影像的複數條方向性光束，各繞射光柵被配置以從該複數條引導光束中的引導光束的一部分提供一方向性光束，該方向性光束具有對應該彩色靜態多視角影像之一彩色視角像素的一顏色、一強度、和一主要角度方向。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該多色光源之該輸入位置係在該導光體之一側，在該側的大約一中心點。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該多色光源包含複數個彩色光學發射器，其被配置以提供不同光色，被配置以提供該不同光色的第一顏色之該複數個彩色光學發射器中的彩色光學發射器與被配置以提供該不同光色的第二顏色之該複數個彩色光學發射器中的彩色光學發射器在該多色光源的範圍內交錯，以及其中，該可選顏色包括該不同光色的組合。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該複數個彩色光學發射器包括：一紅色發光二極體、一綠色發光二極體、與一藍色發光二極體；該複數個不同光色是紅光、綠光、與藍光；以及該可選顏色是紅、綠與藍光的組合，由該紅色、綠色、與藍色發光二極體的相對發射強度控制。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該繞射光柵之一光柵特性被配置以確定該方向性光束之該強度和該主要角度方向；該光柵特性係該繞射光柵在該導光體之表面的位置、與該多色光源在該導光體一側的該輸入位置兩者之函數。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該光柵特性包含該繞射光柵之光柵間距和該繞射光柵的光柵方位的其中之一或二者，該光柵特性被配置以確定由該繞射光柵提供的該方向性光束之該主要角度方向。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該光柵特性包含一光柵深度，被配置以確定由該繞射光柵提供的該方向性光束之該強度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該複數個繞射光柵位於與該導光體之一光束發射表面相對的該導光體之一表面上。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之多色靜態多視角顯示器，進一步包括在該光源與該導光體之間的一準直器，該準直器被配置以準直由該光源發射的光，該複數條引導光束包含被準直的光束。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之多色靜態多視角顯示器，進一步包括另一多色光源，在該導光體上的另一橫向偏置輸入位置，該另一多色光源被配置以提供另外的複數條引導光束，其中，該複數條引導光束和該另外的複數條引導光束具有彼此不同的徑向方向，以及其中，在該多色光源和該另一多色光源之間的切換被配置使該彩色靜態多視角影像動畫化，該多色靜態多視角顯示器係準靜態多色多視角顯示器。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該導光體在與該導光體內的該複數條引導光束中的引導光束之傳播方向正交的方向上對光的傳播係透明的。
  12. 一種多色靜態多視角顯示器，包括： 一板型導光體； 一多色光源，被配置以提供複數條引導光束，該複數條引導光束包括一可選顏色和在該板型導光體內具有彼此不同的徑向方向；以及 一多視角像素陣列，被配置以提供一彩色靜態多視角影像之複數個不同的視角，一多視角像素包含複數個繞射光柵，該複數個繞射光柵被配置以繞射地耦合出來自該複數條引導光束的光，以提供表示該多視角像素之彩色視角像素的方向性光束， 其中，由該複數個繞射光柵中的繞射光柵提供的一方向性光束之一主要角度方向係一光柵特性之一函數，該光柵特性係該繞射光柵與該光源之一相對位置之一函數，以及其中，該方向性光束的顏色由該可選顏色確定。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該多色光源包括在該多色光源內彼此交錯的複數個不同顏色的光學發射器，該可選顏色是由該複數個不同顏色的光學發射器提供的不同光色的組合。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該光柵特性包含該繞射光柵之光柵間距和光柵方位的其中之一或二者。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，由該繞射光柵提供的並且對應於相應視角像素的強度的該方向性光束的強度係由該繞射光柵之一繞射耦合效率確定。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之多色靜態多視角顯示器，其中，該導光體在與該導光體內的該複數條引導光束中的引導光束之傳播方向正交的方向上係透明的。
  17. 一種多色靜態多視角顯示器之操作方法，包括: 在一導光體中引導複數條包括一可選顏色的引導光束，該複數條引導光束中的引導光束具有一共同原點和彼此不同的徑向方向；以及 使用複數個繞射光柵發射表示一彩色靜態多視角影像的複數條方向性光束，該複數個繞射光柵中的繞射光柵繞射地耦合出來自該複數條引導光束的光，作為該複數條方向性光束中的方向性光束，該複數條方向性光束具有該彩色靜態多視角影像之一對應視角像素之一強度和一主要角度方向， 其中，該發射的方向性光束之該強度和該主要角度方向由基於相對於該共同原點的該繞射光柵之位置的該繞射光柵之光柵特性來控制，並且其中，該方向性光束的顏色由該可選顏色確定。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之多色靜態多視角顯示器之操作方法，進一步包括使用一多色光源提供光被引導以作為該複數條引導光束，該多色光源包括在該多色光源內彼此交錯的複數個不同顏色的光學發射器，該多色光源位於該導光體之一側，其中，該多色光源的位置係該複數條引導光束之該共同原點。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之多色靜態多視角顯示器之操作方法，進一步包括組合由該複數個不同顏色的光學發射器提供的光色，以產生該可選顏色，該光色包括紅光、藍光、和綠光。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之多色靜態多視角顯示器之操作方法，進一步包括通過在第一時間週期期間引導第一複數條引導光束並且在第二時間週期期間引導第二複數條引導光束來動畫化該彩色靜態多視角影像，該第一複數條引導光束具有與該第二複數條引導光束之一共同原點不同的一共同原點，其中，動畫包含在該第一時間週期和該第二時間週期期間該彩色靜態多視角影像之一明顯位置中的位移。
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