TWI699563B - 採用準直的被引導的光的靜態多視像顯示器及方法 - Google Patents

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Abstract

採用繞射光柵陣列的靜態多視像顯示器和方法來提供多視像影像，該多視像影像具有一方向，為準直的被引導的光束的顏色和傳導角度的函數。靜態多視像顯示器包含：配置為在縱向方向上引導光的導光體；以及配置為提供準直的被引導的光束的光源，所述導光體內的傳導角度由光源的光學發射器的縱向偏移確定。靜態多視像顯示器進一步包含繞射光柵陣列，其配置為將準直的被引導的光束的一部分散射出去作為表示多視像影像的複數條定向性光束。

Description

採用準直的被引導的光的靜態多視像顯示器及方法
本發明係關於一種靜態多視像顯示器，尤其是一種採用準直的被引導的光的靜態多視像顯示器和方法。
對於種類廣泛的裝置及產品的使用者而言，電子顯示器是一個幾乎無處不在的媒介，用於傳遞資訊給使用者。一般而言，電子顯示器可以分為主動顯示器（即，會發光的顯示器）或被動顯示器（即，調變由另一個光源提供的光的顯示器）的其中一者。被動顯示器雖然經常表現出包括但不限於如固有的低功率消耗等具有吸引力的性能特徵，但由於其缺乏發光的能力，在許多實際應用中被動顯示器可能有使用上的限制。為了克服被動顯示器與射出光相關聯的使用限制，許多被動顯示器係與一外部光源耦合，例如一背光源。
為了實現這些與其他優點並且根據本發明的目的，如本文所體現和廣泛描述的，提供有一種靜態多視像顯示器，包括：一導光體，配置以沿著一縱向方向引導光；一光源，包括複數個光學發射器，該複數個光學發射器在該縱向方向上互相偏移並且光學耦合至該導光體，該光源之一光學發射器配置以在該導光體內提供一準直的被引導的光束，該準直的被引導的光束具有藉由該光學發射器之一縱向偏移確定的一傳導角度；以及一繞射光柵陣列，配置以將該準直的被引導的光束之一部分散射出去作為表示一多視像影像的複數條定向性光束，該多視像影像之一方向是該準直的被引導的光束之一顏色和該傳導角度之函數。
根據本發明一實施例，該繞射光柵陣列中的一繞射光柵配置以提供該複數條定向性光束中的一定向性光束，該定向性光束具有一強度和一主要角度方向，對應該多視像影像之一視像像素之一強度和一視像方向。
根據本發明一實施例，該繞射光柵之一光柵特性配置以確定該強度和該主要角度方向，配置以確定該主要角度方向的該光柵特性包括該繞射光柵之一光柵間距和該繞射光柵的一光柵方位之其中之一或二者。
根據本發明一實施例，配置以確定該強度的該光柵特性包括該繞射光柵之一光柵深度。
根據本發明一實施例，該繞射光柵陣列位於該導光體之一表面上，該表面面對該導光體之一發射表面，該準直的被引導的光束之一部分通過該發射表面被散射出去作為複數條定向性光束。
根據本發明一實施例，所述之靜態多視像顯示器，進一步包括一準直光耦合器，位於該導光體之一輸入端，該準直光耦合器配置以光學耦合來自該光源的光至該導光體中作為該準直的被引導的光束，其中，該光學發射器之該縱向偏移係相對於該準直光耦合器在該縱向方向上的該光學發射器之一位置。
根據本發明一實施例，該準直光耦合器包括一圓柱型光柵耦合器，該光源位於該導光體之一引導表面附近，該光源之該等光學發射器配置以通過該引導表面發光。
根據本發明一實施例，該光源之該複數個光學發射器包括一第一光發射器和一第二光發射器，該第一光發射器具有一第一縱向偏移，配置為以一第一傳導角度提供一第一準直的被引導的光束，而且該第二光學發射器具有一第二縱向偏移，配置以在該導光體內以一第二傳導角度提供一第二準直的被引導的光束。
根據本發明一實施例，該第一傳導角度配置以提供具有一第一方向的一第一多視像影像，而且該第二傳導角度配置以提供具有一第二方向的一第二多視像影像，該第一光學發射器和該第二光學發射器之選擇性的啟動提供該第一方向上的該第一多視像影像與該第二方向上的該第二多視像影像之間的切換，以動畫化該多視像影像，該靜態多視像顯示器為一準靜態多視像顯示器。
根據本發明一實施例，該第一光學發射器配置以提供具有一第一顏色的該第一準直的被引導的光束，該第二光學發射器配置以提供具有一第二顏色的該第二準直的被引導的光束，該第一縱向偏移和該第二縱向偏移被選擇以提供一合成多視像影像，包括由該第一準直的被引導的光束提供的一第一多視像影像和由該第二準直的被引導的光束提供的一第二多視像影像之組合，其中，該合成多視像影像具有表示該第一顏色和該第二顏色之組合的一顏色以及該第一光學發射器和該第二光學發射器之一相對照射強度。
根據本發明一實施例，該導光體和該繞射光柵陣列對於在一垂直方向上傳導的光是透明的，該垂直方向正交於該縱向方向。
在本發明之另一態樣中，一種透明靜態多視像顯示器，包括：一繞射光柵陣列，配置以從一導光體內的準直的被引導的光束繞射地散射出光，以提供表示一多視像影像的複數條定向性光束；以及一光源，包括複數個光學發射器，在一縱向方向上互相偏移，該光源之一光學發射器配置以提供該準直的被引導的光束，該準直的被引導的光束具有藉由在該縱向方向上該光學發射器之一偏移確定的一傳導角度，其中，該多視像影像之一方向係該準直的被引導的光束之一顏色和該傳導角度之一函數，該透明靜態多視像顯示器在正交於該縱向方向的一垂直方向上是透明的。
根據本發明一實施例，該繞射光柵陣列中的一繞射光柵配置以提供該複數條定向性光束中的一定向性光束，該定向性光束具有一強度和一主要角度方向，對應該多視像影像之一視像像素之一強度和一視像方向，該繞射光柵之一光柵間距和一光柵方位配置以確定該定向性光束之該主要角度方向，而且該繞射光柵之一光柵深度配置以確定該定向性光束之該強度。
根據本發明一實施例，所述之透明靜態多視像顯示器，進一步包括一準直光耦合器，位於該導光體之一輸入端，該準直光耦合器配置以光學耦合來自該光源之該光學發射器的光至該導光體之該輸入端中作為該準直的被引導的光束，其中，該光學發射器之該偏移係相對於該準直光耦合器在該縱向方向上的該光學發射器之一位置。
根據本發明一實施例，該光源之一第一光學發射器在該縱向方向上具有一第一偏移，配置為以一第一傳導角度提供一第一準直的被引導的光束，而且該光源之一第二光學發射器在該縱向方向上具有一第二偏移，配置以在該導光體內以一第二傳導角度提供第二準直的被引導的光束，該第一傳導角度配置以在一第一方向上提供該多視像影像，而且該第二傳導角度配置以在一第二方向上提供該多視像影像。
根據本發明一實施例，該光源之一第一光學發射器配置以提供一第一顏色之光，而且該光源之一第二光學發射器配置以提供一第二顏色之光，該第一光學發射器和該第二光學發射器具有偏移，配置以提供包括該第一顏色和該第二顏色之組合的一合成多視像影像。
在本發明之另一態樣中，一種靜態多視像顯示器之操作方法，包括:使用複數個光學發射器中的一光學發射器提供具有一顏色的光，該複數個光學發射器中的光學發射器在一縱向方向上互相偏移；使用一準直光耦合器將耦合該光至一導光體中作為一準直的被引導的光束，該準直的被引導的光束具有一傳導角度，由該光學發射器之一縱向偏移確定；以及使用一繞射光柵陣列散射出該準直的被引導的光束之一部分，以提供表示一多視像影像的複數條定向性光束，該多視像影像之一方向係該準直的被引導的光束之該顏色和該傳導角度之一函數。
根據本發明一實施例，該繞射光柵陣列中的一繞射光柵散射該準直的被引導的光束之一部分作為該複數條定向性光束中的一定向性光束，該定向性光束具有一強度和一主要角度方向，對應該多視像影像之一視像像素之一強度和一視像方向，該繞射光柵之一光柵間距和一光柵方位配置以確定該定向性光束之該主要角度方向，而且該繞射光柵之一光柵深度配置以確定該定向性光束之該強度。
根據本發明一實施例，包括該導光體、該準直光耦合器、和該繞射光柵陣列的該靜態多視像顯示器對於在正交於該縱向方向的一垂直方向上傳導的光係透明的。
根據本發明一實施例，所述之靜態多視像顯示器之操作方法，進一步包括：藉由使用該複數個光學發射器中的一第一光學發射器提供光，以在一第一方向上產生一第一多視像影像，該第一光學發射器具有一第一縱向偏移；以及藉由使用該複數個光學發射器中的一第二光學發射器提供光，以在一第二方向上產生一第二多視像影像，該第二光學發射器具有一第二縱向偏移。
根據本發明一實施例，所述之靜態多視像顯示器之操作方法，進一步包括：藉由使用該複數個光學發射器中的一第一光學發射器提供具有一第一顏色的光，以產生一第一多視像影像，該第一光學發射器具有一第一縱向偏移；以及藉由使用該複數個光學發射器中的一第二光學發射器提供具有一第二顏色的光，以產生一第二多視像影像，該第二光學發射器具有一第二縱向偏移，其中，該第一縱向偏移和該第二縱向偏移被選擇以提供一合成多視像影像，包括該第一多視像影像和該第二多視像影像之組合，該合成影像之一顏色是該第一顏色和該第二顏色之組合。
根據本文描述的原理的示例和實施例提供靜態多視像顯示器，其配置為發射表示多視像影像或三維（3D）影像的定向性光束。具體來說，與本文所述的原理一致的實施例提供了一種多視像顯示器，其具有從光源沿著縱向方向引導光的導光體。光源包含在縱向方向上互相偏移的複數個光學發射器。光源的光學發射器在導光體內提供準直的被引導的光束，其具有由光學發射器的縱向偏移確定的傳導角度。此外，繞射光柵陣列將準直的被引導的光束的一部分，散射為或繞射為表示多視像影像的複數條定向性光束，其中，多視像影像的方向是準直的被引導的光束的顏色和傳導角度的函數。根據各個實施例，繞射光柵陣列中的繞射光柵提供複數條定向性光束中的定向性光束，其具有與多視像影像的視域像素的強度和視像方向對應的強度和主要角度方向。
根據各個實施例，繞射光柵陣列中的每個繞射光柵的光柵特性可以配置為確定由繞射光柵提供的定向性光束的強度和主要角度方向。具體來說，配置為確定所提供的定向性光束的主要角度方向的光柵特性可以包含繞射光柵的光柵間距或特徵間距和繞射光柵中的光柵方位中的一個或二個。類似地，配置為確定定向性光束強度的光柵特性可以包含光柵深度和光柵尺寸（例如長度或寬度）中的一個或二個。
在一些實施例中，繞射光柵可以位於與導光體的發射表面相同的表面上，準直的被引導的光束的一部分通過所述表面被散射為複數條定向性光束。或者，在其他實施例中，繞射光柵可以位於導光體的與導光體的發射表面相對的表面上。在一些實施例中，導光體和繞射光柵陣列對於在正交於縱向方向的垂直方向上傳導的光是透明的。
此外，在一些實施例中，靜態多視像顯示器可以包括準直光耦合器或等效地在導光體的輸入端的準直光耦合器。準直光耦合器將來自光源的光學發射器的光光學耦合到導光體輸入端中作為準直的被引導的光束，其中光學發射器的縱向偏移是光學發射器在縱向方向上相對於準直光耦合器的位置。舉例而言，準直光耦合器可包含圓柱型光柵耦合器。舉例而言，圓柱型光柵耦合器可以包括反射模式繞射光柵或透射模式繞射光柵中的一個或二個。在其他示例中，準直光耦合器可以包括另一個準直耦合器，例如但不限於準直反射器（例如，傾斜的拋物面反射器耦合器）。
根據各個實施例，由靜態多視像顯示器發射的具有強度和主要角度方向的複數條定向性光束可以配置為提供或顯示一個或多個多視像影像。在一些實施例中，靜態多視像影像可以提供為準靜態（quasi-static）多視像影像。舉例而言，光源的光學發射器可以具有互相不同的縱向偏移，其提供不同傳導角度的準直的被引導的光束。不同的傳導角度可導致多視像影像具有互相不同的方向。通過選擇性地啟動具有不同縱向偏移的光學發射器，靜態多視像顯示器可以配置為在具有不同方向的多視像影像之間切換，從而提供多視像影像的動畫（animation）。因此，在這些實施例中，因為靜態多視像顯示器提供了準靜態多視像影像或動畫（animated）多視像影像，所述的靜態多視像顯示器可以是準靜態的。在其他實施例中，光源的光學發射器可以包含具有不同顏色的光學發射器，其中選擇縱向偏移使得所提供的對應於不同顏色的多視像影像組合為合成多視像影像。合成多視像影像具有表示不同光學發射器的不同顏色和相對照明強度的組合的顏色。
在本文中，「多視像顯示器」定義為配置為在不同視像方向（view direction）提供多視像影像（multiview image）的不同視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。「靜態多視像顯示器｣被定義為配置為顯示預定的或固定的（亦即，靜態的）多視像影像的多視像顯示器，雖然是複數個不同視像。「準靜態多視像顯示器｣在本文中被定義為一種靜態多視像顯示器，其可以在不同的固定的多視像影像之間或在複數個多視像影像狀態之間切換，通常隨著時間改變。例如，在不同的固定的多視像影像或多視像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，準靜態多視像顯示器是一種靜態多視像顯示器。如此，純粹靜態的多視像顯示器或影像與準靜態多視像顯示器或影像之間沒有區別，除非這種區分對於正確理解是必要的。
此外，「彩色｣多視像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像影像。在一些實施例中，預定義顏色是可以選的。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，彩色多視像影像的顏色可被選擇為第一顏色或包括第一顏色，而彩色多視像影像的顏色可被選擇為第二顏色或包括第二顏色在第二時間間隔或第二時間間隔期間。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一實施例說明在一示例中的多視像顯示器10的透視圖。如圖1A所示，多視像顯示器10包括螢幕12上的繞射光柵，以在多視像影像中顯示視像14中的視像像素。舉例而言，多視像影像可以具有可選顏色，因此可以是彩色多視像影像。舉例而言，螢幕12可以是電話（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。多視像顯示器10提供不同視像或主要角度方向16上的多視像影像的不同視像14，其相對於螢幕12上的繞射光柵。視像方向16係用從螢幕12沿著各個不同的主要角度方向上延伸的箭頭來表示；不同視像14在箭頭（亦即，表示視像方向16的箭頭）的終止處以複數個多邊形框來顯示；並且僅示出了四個視像14和四個視像方向16，這全都是作為示例而非限制。應注意，雖然不同的視像14在圖1A中被顯示為在螢幕12上方，但是當多視像影像被顯示在多視像顯示器10上時，視像14實際上出現在螢幕12上或附近。在螢幕12上方描繪視像14僅是為了簡化說明，並且意圖表示從對應於特定視像14的相應的一個視像方向16觀看多視像顯示器10。類似地，雖然沿著圍繞Y軸的圓弧（亦即，在X-Z平面中）描繪了視像14，但這也是為了簡化說明而非作為限制。
根據本文的定義，視像方向或等效的具有與多視像顯示器的視像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在本文中被稱為光束的「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」。根據本發明中的定義，仰角θ為是在垂直平面（例如，垂直於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度，而方位角ϕ是在水平面（例如，平行於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度。圖1B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中具有與多視像顯示器的視像方向（例如，圖1A中的視像方向16）相對應的特定主要角度方向的光束20的角度分量｛θ, ϕ｝的示意圖。另外，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具有與多視像顯示器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（或視像方向）。
此外在本文中，在術語「多視像影像」和「多視像顯示器」中使用的「多視像（multiview）」一詞定義為在複數個視像（view）之中的視像之間表示不同視像或包含視像的角度差異的複數個視像。另外，按照本文定義，本文中術語「多視像」明確地包含多於二個不同視像（亦即，最少三個視像並且通常多於三個視像）。如此一來，本文中所使用的「多視像顯示器」一詞明確地與僅包含表示場景或影像的二個不同視像的立體顯示器區分開。然而應注意的是，雖然多視像影像和多視像顯示器包含多於二個視像，但是根據本文的定義，每次可以透過僅選擇該些多視像影像中的二個影像來在多視像顯示器上觀看多視像影像作為立體影像對（a stereoscopic pair of images）（例如，每隻眼睛一個視像）。
在多視像顯示器中，複數個繞射光柵中的每一個繞射光柵可以構成多視像影像中的視像像素。具體來說，每個繞射光柵可以提供光束（具有強度和主要角度方向），其表示由多視像顯示器提供的多視像影像的特定視像中的視像像素。因此，在一些實施例中，每一個繞射光柵可以提供有助於觀看多視像影像的光束。在一些實施例中，多視像顯示器包含640×480或307200個繞射光柵。在其他實施例中，多視像顯示器包含100×100或10,000個繞射光柵。
本文中，「導光體」被定義為使用內全反射在結構內引導光的結構。具體來說，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」一般指的是介電質的光波導，其係利用內全反射在導光體的介電材料和圍繞導光體的材料或介質之間的界面引導光。根據定義，內全反射的條件是導光體的折射係數大於與導光體材料的表面鄰接的周圍介質的折射係數。在一些實施例中，導光體可以包含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，以進一步促進內全反射。例如，塗層可以是反射塗層。導光體可以是數種導光體中的任何一種，包含但不限於平板或厚平板導光體和條狀導光體中的一個或二個。
此外，在本文中，術語「平板」在應用於導光體時如「平板導光體」被定義為片段線性的或微分地平面（differentially planar）的層或片，其有時被稱為「厚平板」導光體。具體來說，平板導光體被定義為導光體，其配置為由導光體的頂部表面和底部表面（亦即，相對的表面）界定的二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，在平板導光體的任何微分地小的部分內，頂部表面和底部表面基本平行或共平面。
在一些實施例中，平板導光體可以是基本上平坦的（亦即，侷限為平面），並且因此平板導光體是平面導光體。在其他實施例中，平板導光體可以在一個或二個正交維度上彎曲。例如，平板導光體可以單一維度彎曲以形成圓柱型的平板導光體。然而，任何曲率都具有足夠大的曲率半徑以確保在平板導光體內保持內全反射以引導光。
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（亦即，繞射特徵）。在一些示例中，複數個特徵可以以在成對特徵之間具有一個或多個光柵間距的週期性或準週期性方式來設置。例如，繞射光柵可以包括排列在一維（1D）陣列中的複數個特徵（例如，材料表面中的複數個凹槽或凸脊）。在其他示例中，繞射光柵可以是二維（2D）陣列的特徵。例如，繞射光柵可以是材料表面上的凸部或材料表面中的孔洞的二維陣列。根據各個實施例和示例，繞射光柵可以是在相鄰繞射特徵之間具有光柵間距或距離的次波長光閘，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地散射可以導致並且因此被稱為「繞射耦合」，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）重定向或改變光的角度。具體來說，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）的傳導方向不同的傳導方向。藉由繞射產生之光的傳導方向上的變化於本文中被稱為「繞射地重定向」。因此，繞射光柵可以理解為包括繞射特徵的結構，繞射特徵部繞射地重定向入射在繞射光柵上的光，並且如果光從導光體入射，則繞射光柵也可以繞射地耦合出來自導光體的光。
此外，根據本文的定義，繞射光柵的特徵被稱為「繞射特徵」，並且可以是在材料表面（亦即，二種材料之間的邊界）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。繞射特徵可以包含繞射光的各種結構中的任何一種，包含但不限於在表面處、表面中、或表面上的凹槽、凸脊、孔洞、和凸部中的一者或多者。例如，繞射光柵可以包含在材料表面內的複數個基本上平行的凹槽。在另一個示例中，繞射光柵可以包含從材料表面上突出的複數個平行的凸脊。繞射特徵（例如：凹槽、凸脊、孔洞、凸部等等）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，包含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、和鋸齒輪廓中的一個或多個（例如，炫耀光柵（blazed grating））。
如下文參考圖6A和圖6B進一步描述的，這裡的繞射光柵可以具有光柵特性，包括特徵間距或間隔、方位、和大小（諸如繞射光柵的寬度或長度）中的一個或多個。如下文參考圖3A至圖5進一步描述的，光柵特性的選擇可以是（至少部分地是）準直的被引導的光束的傳導角度、準直的被引導的光束的顏色或二者的函數。例如，繞射光柵的光柵特性可以取決於光源中的光學發射器的縱向偏移和繞射光柵的位置。藉由適當地改變繞射光柵的光柵特性，使由繞射光柵繞射的光束（有時這也稱為「定向性光束」）的強度和主要角度方向對應於多視像影像的視像像素的強度和視像方向。
根據本文所述的各種示例，可以採用繞射光柵（例如，如下文所述的多視像顯示器的繞射光柵）來將光從導光體（例如，平板導光體）繞射地散射為或耦合為光束。具體來說，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 可藉由方程式（1）給定如：
Figure 02_image001
（1） 其中λ是光的波長（對應於光的顏色），m是繞射階數，n是導光體的折射係數，d是繞射光柵的特徵之間的距離或間距，θi 是繞射光柵上的光入射角（亦即，傳導角度）。為了簡單起見，方程式（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）的方程式（1）給定。舉例而言，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一實施例，顯示示例中的繞射光柵30的剖面圖。例如，繞射光柵30可以位於導光體40的表面上。另外，圖2示出了以入射角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內的準直的被引導的光束。圖2中還示出了由繞射光柵30繞射產生和耦合出的光束（或光束集合）60，作為入射光束50的繞射的結果。耦合出的光束60具有如方程式（1）所示的繞射角度θm （或者，在本文中，「主要角度方向」）。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」。
根據各個實施例，各種光束的主要角度方向由光柵特性確定，包括但不限於繞射光柵的尺寸（例如，長度、寬度、或面積等等）、方位、特徵間距、以及光柵深度中的一者或多者。此外，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，如本文所定義，並且如上文關於圖1B所述。
如下文參考圖3A至圖5進一步所述的，多視像顯示器可以基於耦合來自導光體的光的能力，具體來說，在導光體的特定位置使用繞射光柵在主要角度方向上引導定向性光束。來自繞射光柵的單一定向性光束（具有強度和主要角度方向）表示多視像顯示器的特定視像中的視像像素。導光體上的繞射光柵實際上是角度保持耦合結構，其中，相對於入射角的發射角由光柵方程式來確定，亦即，方程式（1）。因此，入射到繞射光柵的單一單色光束，可以為了繞射光柵的特定繞射階數產生或輸出定向性光束。
在一些實施例中，導光體中的引導光沿縱向方向、垂直方向或二者至少部分地準直。舉例而言，光源可以提供至少部分準直光，導光體可以至少部分地使引導光準直，並且／或者多視像顯示器可以包括準直器。因此，在一些實施例中，多視像顯示器中的一個組件或多個組件執行準直器的功能。
本文中，「準直光（collimated light）」或「準直光束（collimated light beam）」通常定義為一束光，其中，數道光束在光束內（例如，導光體中的準直的被引導的光束）基本上互相平行。此外，根據本文的定義，從準直光束發散或散射的光線不被認為是準直光束的一部分。此外，本文中的「準直器」或「準直光耦合器」定義為基本上任何光學裝置或設備，其配置為使光準直並將該準直光耦合到導光體中。舉例來說，準直器（例如，準直光耦合器）可以包含但不限於，準直鏡或反射器、準直透鏡、準直繞射光柵、以及其各種組合。在一些實施例中，準直器係包括一準直反射器，該準直反射器的反射表面可以具有拋物線曲線或拋物線形狀的特性。如下文參考圖8A和圖8B進一步所述，在另一示例中，準直反射器可以包括類拋物面形反射器（shaped parabolic reflector）。「類拋物面形」在此係指類拋物面反射器的反射曲面與「真正」的拋物曲線有所偏離，藉以達到預定的反射特性（例如，準直度）。類似地，準直透鏡可以包括球形的表面（例如，雙凸球面透鏡）。
本文中，「準直因子」被定義為光被準直的程度。具體來說，如本文所定義，準直因子定義為準直光束內的光線的角展度。例如，準直因子σ可以指定一束準直光中的大部分光線在特定的角展度內（例如，相對於準直光束的中心或主要角度方向的+/－ σ度）。根據一些示例，準直光束的光線在角度方面具有高斯分布（Gaussian distribution），並且角展度可以是由準直光束的峰值強度的一半所確定的角度。
在本文中，「光源」定義為發出光的源頭（例如，配置為產生和發射光的一個或多個光學發射器）。舉例來說，光源可以為包括啟動時會發出光線的發光二極體（light emitting diode, LED）。具體來說，在本文中光源基本上可為任何一種來源的光或包括基本上任何光學發射器，其包含但不限於，一個或多個LED、雷射、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）、聚合物發光二極體、電漿光學發射器、日光燈、白熾燈，以及實質上任何的光源。由光源所產生的光線可以具有一顏色（即，可包含一特定波長的光），或可為一定範圍的波長（例如，白光）。在一些實施例中，光源可以包括複數個光學發射器。舉例而言，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，所述顏色或等同波長不同於由該組或該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。舉例而言，該等不同的顏色可包括原色（例如，紅、綠、藍）。
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（about）」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（substantially）」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，本文中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。
根據與本文所述的原理一致的一些實施例，本發明係提供一種靜態多視像顯示器。根據各個實施例，靜態多視像顯示器配置為提供多視像影像。圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器100的剖面圖。圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器100的俯視圖。圖3C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器100的透視圖。
如圖所示，靜態多視像顯示器100包括導光體110，例如平板導光體。導光體110配置為沿著導光體110內的縱向方向108引導光。此外，光由導光體110在縱向方向108上引導為準直的被引導的光束112（諸如準直的被引導的光束112a、準直的被引導的光束112b、和準直的被引導的光束112c）。例如，導光體110可以包含配置為光波導的介電材料。介電材料可以具有比圍繞介電質的光波導的介質的第二折射係數大的第一折射係數。例如，根據導光體110的一個或多個引導模式，折射係數的差異配置以促進準直的被引導的光束112的內全反射。應注意，縱向方向108可以定義準直的被引導的光束112的一般或淨傳導方向（net propagation direction）。如圖所示，縱向方向108是「X方向」或沿x軸。此外，如圖所示，準直的被引導的光束112根據垂直方向（即x-z平面）上的準直因子被準直。
在一些實施例中，導光體110可以是厚平板或平板光波導，其包括延伸的、基本上平坦的光學透明介電材料片。基本上平坦的介電質材料片配置為使用內全反射來引導準直的被引導的光束112。根據各個示例，導光體110中的光學透明材料可包含各種任何的介電材料，其可包含但不限於，各種形式的玻璃中的一種或多種玻璃（例如，石英玻璃（silica glass），鹼性鋁矽酸鹽玻璃（alkali-aluminosilicate glass），硼矽酸鹽玻璃（borosilicate glass）等）以及基本上光學透明的塑料或聚合物（例如，聚（甲基丙烯酸甲酯）（poly（methyl methacrylate））或「丙烯酸玻璃（acrylic glass）」，聚碳酸酯（polycarbonate）等）。在一些示例中，導光體110可以在導光體110的表面（例如，頂部表面和底部表面中的一個或二個）的至少一部分上進一步包含包覆層（圖中未顯示）。根據一些示例，包覆層可以用於進一步促進內全反射。
圖3A至圖3C中所示的多視像顯示器100進一步包括配置為提供光122的光源114。光源114包括複數個光學發射器116（例如光學發射器116a、光學發射器116b、和光學發射器116c），它們在縱向方向108上通過縱向偏移118互相偏移。另外，根據各個實施例，光源114的光學發射器116光學耦合到導光體110（例如，如下所述，藉由準直光耦合器124）。
在各個實施例中，光源114的複數個光學發射器116中的光學發射器116配置為在導光體110內提供準直的被引導的光束112，其具有由光學發射器116的縱向偏移118確定的傳導角度120。舉例而言，第一光學發射器116a可以具有第一縱向偏移118a，第二光學發射器116b可以具有第二縱向偏移118b，而且第三光學發射器116c可以具有第三縱向偏移118c。第一縱向偏移118a配置為確定第一準直的被引導的光束112a的第一傳導角度120a，所述第一準直的被引導的光束112a由導光體110內的第一光學發射器116a所提供。類似地，第二縱向偏移118b、第三縱向偏移118c配置為確定準直的被引導的光束112b、準直的被引導的光束112c的相應的第二傳導角度120b、第三傳導角度120c，所述準直的被引導的光束112b、準直的被引導的光束112c分別在導光體110內由第二光學發射器116b和第三光學發射器116c所提供。根據各個實施例，光源114可以位於導光體110的入射表面或輸入端126附近。光學發射器116可以提供耦合到導光體110中的光122（例如，通過準直光耦合器124），使得準直的被引導的光束112具有傳導角度120，並且進一步使得準直的被引導的光束112通常沿著縱向方向108（亦即，沿著圖3A中的X軸）遠離輸入端126傳導。
在各個實施例中，光源114（更具體來說，複數個光學發射器116）可包括基本上任何光源，其包括但不限於發光二極體（LED）或雷射（例如，雷射二極體）中的一個或多個。在一些實施例中，光源114的每個光學發射器116配置為產生基本上單色光122，其具有由特定顏色表示的窄頻光譜。具體來說，由光學發射器116提供的單色光122的顏色可以是特定顏色空間或顏色模型（例如，RGB顏色模型）的基色。在一些實施例中，複數個光學發射器116可以提供具有一種顏色的光122，亦即，來自複數個光學發射器中的每一個光學發射器116（例如，光學發射器116a、光學發射器116b、光學發射器116c）的光122的顏色可以是相同的。或者，如下文參考圖5進一步所述的，在不同縱向偏移118處的光學發射器116可以產生不同顏色的光122，亦即，在不同縱向偏移118處來自光學發射器116的光122的顏色可以是不同。因此，光源114可以包括複數個不同的光學發射器116，其配置為提供不同顏色的光。此外，不同的光學發射器116可以配置為提供具有準直的被引導的光束112的不同的（顏色特定的）傳導角度120的光122，其對應於光的每個不同顏色。
如上文所述，導光體110配置為根據導光體110的第一表面136’（例如，「前」表面或側面）與第二表面136”（例如，「後」表面或側面）之間的傳導角度120的內全反射以引導準直的被引導的光束112。具體來說，準直的被引導的光束112藉由以傳導角度120處在導光體110的第一表面136’和第二表面136”之間反射或「跳動」零次或多次而傳導。
如本文所定義的，「傳導角度」（例如，傳導角度120）是相對於導光體110的表面（例如，第一表面136’或第二表面136”）的角度。此外，根據各個實施例，非零值傳導角度均大於零且小於導光體110內的內全反射的臨界角度。舉例而言，準直的被引導的光束112的傳導角度120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，或者在約二十五（25）度和約三十五（35）度之間。舉例而言，傳導角度可以是大約三十（30）度。在其他示例中，傳導角度可以是大約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）特定的傳導角度，只要特定的傳導角度被選擇為小於導光體110內的內全反射的臨界角度即可。
如圖3A至圖3C所示，多視像顯示器100進一步包括繞射光柵128的陣列。繞射光柵128的陣列配置為將準直的被引導的光束112的一部分散射出去作為表示多視像影像132的複數條定向性光束130。根據各個實施例，多視像影像132的方向是準直的被引導的光束112的顏色和傳導角度的函數。為了便於說明，圖3A和圖3C將特定多視像影像132相關聯的複數條定向性光束130中的一組定向性光束130顯示為具有方向134的塊狀箭頭。例如，圖3A示出了三組定向性光束（定向性光束130a、定向性光束130b、定向性光束130c），每組定向性光束分別對應於具有方向134a、方向134b、方向134c的所顯示的多視像影像132a、多視像影像132b、多視像影像132c中的相應一個。因此，根據定義且如圖所示，該組定向性光束130的方向134也是相應的多視像影像132的方向。
例如，如圖3A至圖3C所示，在一些實施例中，繞射光柵128的陣列可以位於導光體110的第一表面136’上。在其他實施例中（圖中未顯示），繞射光柵128的陣列可以位於第二表面136”上。在其他實施例中（圖中未顯示），繞射光柵陣列的繞射光柵128可以位於第一表面136’和第二表面136”之間，在第一136’和第二表面136”二者上，或者甚至分佈在第一表面136’、第二表面136”、以及第一表面136’和第二表面136”中的各種組合。舉例而言，繞射光柵128的陣列可以位於導光體的與導光體110的發射表面相對的表面上，準直的被引導的光束112的一部分通過所述表面散射為複數條定向性光束130。在一些實施例中，根據一些實施例，繞射光柵陣列中的繞射光柵128通常不相交、重疊、或以其他方式互相接觸。也就是說，根據各個實施例，每個繞射光柵128通常與繞射光柵128中的其他繞射光柵不同並且互相分離。
具體來說，根據各種實施例，繞射光柵陣列包括單獨的繞射光柵128，例如繞射光柵128a和繞射光柵128b。如圖3A所示，各個繞射光柵128配置為散射出光，以在表示各種多視像影像132（例如多視像影像132a、多視像影像132b、和多視像影像132c）的各組定向性光束（例如定向性光束130a、定向性光束130b、和定向性光束130c）中提供或發射不同的定向性光束130。應注意，每個多視像影像132皆具有相關聯的一個方向134（例如方向134a、方向134b、和方向134c）。方向134可以對應於多視像影像132中的視像的特定視像方向（例如，中心視像方向）。多視像影像132中的其他視像可以具有相對於中心視像方向（例如，方向134）的視像方向。
例如，由繞射光柵128的陣列中的特定繞射光柵128發射的定向性光束130a可以創建或表示圖3A中所示的多視像影像132a。多視像影像132a可以具有方向134a並且包含複數個視像（視像v1、視像 v2 … 視像vn）。此外，多視像影像132a可以具有中心視像，其具有與方向134a對應的視像方向（例如，中心視像方向）。其他的每一個視像（例如，除了中心視像的視像v1、視像 v2 … 視像vn）具有相對於中心視像的視像方向以及方向134a的其他視像方向。類似地，如圖所示，其他組定向性光束130b、定向性光束130c表示具有中心視像和其他的視像v1、視像 v2 … 視像vn的其他多視像影像132b、多視像影像132c，其中心視像方向對應於方向134b、方向134c。
根據各個實施例，繞射光柵陣列中的繞射光柵128配置為提供複數條定向性光束130中的定向性光束130，其具有與多視像影像132的視像像素的強度和視像方向對應的強度和主要角度方向。具體來說，每個繞射光柵128可以配置為在多視像影像132的視像中提供表示單一視像像素的單一定向性光束130。此外，繞射光柵128的光柵特性配置為確定強度和主角方向（例如，方向134）。在各個實施例中，配置為確定主要角度方向的光柵特性可以包括繞射光柵128的光柵間距和繞射光柵128的光柵方位中的一個或二個。此外，在一些實施例中，配置為確定強度的光柵特性可以包括繞射光柵的光柵深度。在一些實施例中，繞射光柵耦合效率（例如，繞射光柵區域、凹槽深度、或凸脊高度等）配置為隨著距離輸入端126的距離的變化而增加。所述增加的值，可以配置為校正準直的被引導的光束112的強度隨著距離的變化而減少。因此，由繞射光柵128提供並且對應於相應視像像素的強度的定向性光束130的強度可以部分地由繞射光柵128的繞射耦合效率來確定。
在一些實施例中（如圖3A至圖3C所示），靜態多視像顯示器100進一步包括準直光耦合器124。具體來說，如圖所示，準直光耦合器位於光源114和導光體110之間的導光體110的輸入端126處。準直光耦合器124配置為將來自光源114的光122光學耦合到導光體110中作為準直的被引導的光束112。此外，光學發射器116的縱向偏移118，是光學發射器116相對於準直光耦合器124在縱向方向上的位置。在一些實施例中，準直光耦合器124包括圓柱型光柵耦合器，光源位於導光體的引導表面附近，光源的光學發射器配置為通過引導表面發光。在其他實施例中，準直光耦合器124包括另一種類型的準直器，包括但不限於包括拋物面或類拋物面反射器的光耦合器。下文參考圖7A至圖7C（圓柱型光柵耦合器）和圖8A至圖8B（反射光耦合器）描述準直光耦合器124的一些實施例。
在一些實施例中，靜態多視像顯示器100可以配置為使多視像影像動畫化（animate）。具體來說，靜態多視像顯示器100可以是準靜態多視像顯示器，其配置為在相似的複數個不同方向上提供複數個不同的多視像影像。可以依照時間順序顯示具有複數個不同多視像影像的不同方向的不同多視像影像，以提供多視像影像動畫。舉例而言，如上文參考圖3A所述，光源114的複數個光學發射器116可以包括第一光學發射器116a與第二光學發射器116b，所述第一光學發射器116a具有第一縱向偏移118a，配置為在導光體110內以第一傳導角度120a提供第一準直的被引導的光束112a，並且第二光學發射器116b具有第二縱向偏移118b，配置為在導光體110內以第二傳導角度120b提供第二準直的被引導的光束112b。第一傳導角度120a可以配置為提供具有第一方向134a的第一多視像影像132a，第二傳導角度120b可以配置為提供具有第二方向134b的第二多視像影像132b。可以採用第一光學發射器116a和第二光學發射器116b的選擇性啟動，來提供第一方向134a上的第一多視像影像132a和第二方向134b上的第二多視像影像132b之間的切換，以使多視像影像動畫化。
圖4A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器100的剖面圖。圖4B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器100的剖面圖。圖4C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器100的剖面圖。圖4A至圖4C中所示的靜態多視像顯示器100可以基本上類似於圖3A至圖3C中所示的靜態多視像顯示器。具體來說，靜態多視像顯示器100包括導光體110、光源114包括光學發射器116、準直光耦合器124、和繞射光柵128的陣列。
如圖4A至圖4C所示，光源114中的光學發射器116（例如，光學發射器116a、光學發射器116b、和光學發射器116c）具有不同的縱向偏移118（例如，縱向偏移118a、縱向偏移118b、縱向偏移118c）。由這些光學發射器116發射的光122會造成具有不同方向134（例如方向134a、方向134b、方向134c）的定向性光束130（例如定向性光束130a、定向性光束130b、定向性光束130c），並且因此導致具有不同中心視像方向的不同多視像影像132（例如多視像影像132a、多視像影像132b、多視像影像132c）。舉例而言，光學發射器116a、116b、和116c可以具有相同的顏色，但是由於不同的縱向偏移118a、縱向偏移118b、縱向偏移118c，相應的準直的被引導的光束112a、準直的被引導的光束112b、準直的被引導的光束112c可以分別具有不同的傳導角度120a、傳導角度120b、傳導角度120c。如此一來，會造成如圖4A至圖4C所示的具有不同的方向134a、方向134b、方向134c的不同的多視像影像132a、多視像影像132b、多視像影像132c。具體來說，如圖4A至圖4C所示，光學發射器116a、光學發射器116b、光學發射器116c可以隨著時間變化或根據時間順序選擇性地照亮，這會因為靜態多視像顯示器100在具有相應的不同方向134的不同多視像影像132a、多視像影像132b、多視像影像132c之間切換造成動畫（例如，依時間順序變化的3D動畫）。此外，藉由在不同的連續時間間隔中或週期中依序地點亮光學發射器116，靜態多視像顯示器100可以在不同時間段期間位移各種多視像影像132的外觀位置。因此，在一些實施例中，靜態多視像顯示器100被操作為準靜態多視像顯示器。
在另一示例中，第一光學發射器116a可以配置為提供具有第一顏色的第一準直的被引導的光束112a，並且第二光學發射器116b可以配置為提供具有第二顏色的第二準直的被引導的光束112b。可以選擇第一縱向偏移118a和第二縱向偏移118b以提供合成多視像影像，其包括由第一準直的被引導的光束112a提供的第一多視像影像132a和由第二準直的被引導的光束112b提供的第二多視像影像132b的組合。舉例而言，合成多視像影像可以具有表示第一顏色和第二顏色的組合的顏色以及第一光學發射器116a和第二光學發射器116b的相對照射強度。
圖5係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器100的剖面圖。圖5中所示的靜態多視像顯示器100可以基本上類似於圖3A至圖3C中所示的靜態多視像顯示器。具體來說，靜態多視像顯示器100包括導光體110、光源114、準直光耦合器124、和繞射光柵128的陣列，其中光源144包括光學發射器116。
此外，如圖5所示，光源114中的不同光學發射器116（例如光學發射器116a、光學發射器116b、和光學發射器116c）具有不同的縱向偏移118a、縱向偏移118b、縱向偏移118c和彼此不同的顏色。舉例而言，第一光學發射器116a可以提供紅光122，第二光學發射器116b可以提供綠光122，第三光學發射器116c可以提供藍光122。可以選擇不同的縱向偏移118a、縱向偏移118b、縱向偏移118c，使得準直的被引導的光束112的傳導角度120產生定向性光束130，所述定向性光束130對應於具有相同主要角度方向的準直的被引導的光束112。亦即，光學發射器116可以配置為提供具有準直的被引導的光束112的不同的（顏色特定的）傳導角度120的光122，其對應於光的每個不同顏色。如此一來，多視像影像132是合成多視像影像132d，其表示由準直的被引導的光束112a提供的第一多視像影像、由準直的被引導的光束112b提供的第二多視像影像、以及由準直的被引導的光束112c提供的第三多視像影像的組合。第一多視像影像、第二多視像影像、和第三多視像影像中的每一個多視像影像皆具有相同的方向134，但具有不同顏色。合成多視像影像132d隨後可以具有一顏色，其表示光學發射器116a、光學發射器116b、和光學發射器116c的顏色和相對照射強度的組合。在圖5中，為了清楚起見，紅色定向性光束130、綠色定向性光束130、和藍色定向性光束130（用虛線、實線、和點線示出）顯示為互相略微偏移的塊狀箭頭。在一些實施例中，合成影像的顏色是白色。更加一般而言地，光學發射器116的不同強度可以確定合成多視像影像的顏色。此外，雖然前述示例示出了提供三種顏色（例如，紅色、綠色、和藍色）的光學發射器116，但是在其他實施例中，在不同的縱向偏移118處可以存在更多或更少的光學發射器，從而提供更多或更少的顏色。
圖6A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射光柵128的俯視圖。圖6B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的繞射光柵128的俯視圖。具體來說，圖6A和圖6B顯示出繞射光柵128，其可以在上文關於靜態多視像顯示器100所述的繞射光柵128的陣列中。如此一來，根據各個實施例，圖6A至圖6B中所示的繞射光柵128配置為將準直的被引導的光束112的一部分繞射地散射為複數條定向性光束130中的定向性光束。
如圖所示，繞射光柵128包括複數個繞射特徵，其藉由繞射特徵間距（有時也稱為「光柵間距」）、或繞射特徵、或光柵間距互相隔開，所述繞射特徵配置為提供繞射地散射出的部分引導光。根據各個實施例，繞射光柵128中的繞射特徵的間距或光柵間距可以是子波長（sub-wavelength）（亦即，小於準直的被引導的光束112的波長）。需要注意的是，為了簡化說明，圖6A和6B繪示了具有單一光柵間距（亦即，恆定的光柵間隔）的繞射光柵128。然而，如下所述，繞射光柵128可以包含複數個不同的光柵間距（例如，二個或更多個光柵間距）或可變的光柵間距或光柵間隔，以提供定向性光束130。因此，圖6A和圖6B並不意味著單一光柵間距是繞射光柵128的實施例。
根據一些實施例，繞射光柵128的繞射特徵可以包括互相隔開的凹槽和凸脊中的一者或二者。凹槽或凸脊可以包括導光體110的材料，例如，可以形成在導光體110的表面中。在另一個示例中，凹槽或凸脊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6A中所示，繞射特徵的配置包括繞射光柵128的光柵特性。舉例而言，繞射光柵的光柵深度可以配置以確定由繞射光柵128提供的定向性光束的強度。另外在圖6A至圖6B中進一步示出，光柵特性可以包括繞射光柵128的光柵間距和繞射光柵128的光柵方位γ中的一者或二者。具體來說，圖6A示出了光柵方位γ，其可以是相對於傳導方向的角度。此外，圖6B示出了具有若干不同光柵方位的複數個繞射光柵128。結合準直的被引導的光束112的入射角（亦即，傳導角度120），這些光柵特性決定了由繞射光柵128提供的定向性光束130的主要角度方向。
在一些實施例（圖中未顯示）中，配置為提供定向性光束130的繞射光柵128是或包括可變繞射光柵或啁啾（chirped）繞射光柵。根據定義，「啁啾｣繞射光柵（“chirped” diffraction grating）是一種繞射光柵，其表現出或具有隨著啁啾繞射光柵的範圍或長度而變化的繞射特徵的繞射間距（亦即，光柵間距）。在一些實施例中，啁啾繞射光柵可以具有或表現出隨距離線性變化的繞射特徵間隔的啁啾。如此一來，啁啾繞射光柵根據定義是「線性啁啾｣繞射光柵。在其他實施例中，多視像顯示器100的啁啾繞射光柵可表現出繞射特徵間距的非線性啁啾。可以使用各種非線性啁啾，包括但不限於指數啁啾、對數啁啾、或基本上不均勻或隨機但仍然單調的方式變化的啁啾。也可以使用非單調的啁啾，例如但不限於正弦啁啾、或三角形、或鋸齒啁啾。任何這些類型的啁啾的組合也可以被使用。在一些實施例中（圖中未顯示），繞射光柵128可包括複數個子光柵。在一些實施例中，複數個子光柵中的各個子光柵可以互相疊加。在其他實施例中，子光柵可以是彼此相鄰排列的單獨的繞射光柵以形成繞射光柵128，例如，作為陣列。
如前文所述，在一些實施例中，靜態多視像顯示器100的準直光耦合器124可包括圓柱型光柵耦合器。圖7A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的包括圓柱型光柵耦合器138的準直光耦合器124的剖面圖。圖7B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的包括圓柱型光柵耦合器138的準直光耦合器124的剖面圖。圖7C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的圖7B的準直光耦合器124的透視圖。具體來說，圖7A至圖7C示出了在導光體110的輸入端126附近的靜態多視像顯示器100的切除部分。在圖7A至圖7B中使用各種虛線來描繪由光源114提供的準直的被引導的光束112和光122。圖7C進一步示出了繞射光柵128的陣列（為了便於說明，在圖7A至圖7B中省略）。
在圖7A至圖7C中，準直光耦合器124的圓柱型光柵耦合器138，配置為將光122耦合到靜態多視像顯示器100的導光體110中以作為準直的被引導的光束112。舉例而言，光122可以由光源114（例如，基本上未準直的光源）提供。根據各個實施例，準直光耦合器124的圓柱型光柵耦合器138可以提供相對高的耦合效率。此外，根據各個實施例，圓柱型光柵耦合器138可將光122變換為在導光體110內具有預定準直因子的準直的被引導的光束112（例如，引導光束）。
根據各種示例，由導光體110內的準直光耦合器124的圓柱型光柵耦合器138提供的預定準直因子會造成具有受控制的傳導特性或預定的傳導特性的準直的被引導的光束112。具體來說，準直光耦合器124的圓柱型光柵耦合器138可以在「垂直」方向上，亦即，在垂直於導光體110的表面的平面中提供受控制或預定的準直因子。此外，光122可以基本上以垂直於導光體平面的角度從光源114接收，然後變換成在導光體110內具有傳導角度120的準直的被引導的光束112，例如，與導光體110內的內全反射的臨界角一致或更小的傳導角度。
根據一些實施例，在其他實施例中，圓柱型光柵耦合器138可以是或包括透射模式繞射光柵，而圓柱型光柵耦合器138可以是或包括反射模式繞射光柵。具體來說，如圖7A所示，圓柱型光柵耦合器138包括在導光體110的與光源114相鄰的表面處的透射模式繞射光柵。舉例而言，圓柱型光柵耦合器138的透射模式繞射光柵可以位於導光體110的底部（或第二）表面136”上，並且光源114可以從底部照射圓柱型光柵耦合器138。如圖7A所示，圓柱型光柵耦合器138的透射模式繞射光柵配置為繞射地重定向透射過或穿過透射模式繞射光柵的光122。沿縱向方向108移動光源114的光學發射器116的相對位置提供了光學發射器的縱向偏移，這也改變了繞射角，從而，改變了準直的被引導的光束112在導光體110內的傳導角度120。
如圖7B所示，圓柱型光柵耦合器138包括在導光體110的表面處的反射模式繞射光柵，其與鄰近光源114的表面相對。例如，圓柱型光柵耦合器138的反射模式繞射光柵可以位於導光體110的頂部（或第一）表面136’上，並且光源114可以通過導光體110的底部（或第二）表面136”的一部分照射圓柱型光柵耦合器138。如圖7B所示，反射模式繞射光柵配置為藉由反射地繞射（亦即，反射以及繞射）將光122以繞射方式重新定向進入平板導光體110中。
根據各個示例，圓柱型光柵耦合器138的透射模式繞射光柵和反射模式繞射光柵都可以包括在導光體110的表面136’上或表面136”之上或之中形成（或以其他方式提供的）凹槽、凸脊或類似的繞射特徵。舉例而言，凹槽或凸脊可以形成在導光體110的與光源相鄰表面136”（例如，底部或第二表面）之中或之上，以用作透射模式繞射光柵。類似地，例如，凹槽或凸脊可以形成或者設置在導光體110的與光源相鄰的表面136”相對的表面136’之中或之上，以作為反射模式繞射光柵。
根據一些實施例，圓柱型光柵耦合器138可以包括在導光體表面上或導光體表面中的光柵材料（例如，光柵材料層）。在一些實施例中，光柵材料可以大致相似於導光體110的材料，而在其他實施例中，光柵材料可以與平板導光體的材料不相同（例如，具有不同的折射係數）。在一些實施例中，導光體表面中的凹槽可以由光柵材料填滿。舉例而言，透射模式繞射光柵或反射模式繞射光柵的繞射光柵的凹槽，可以用不同於導光體110的材料的介電材料（即，光柵材料）填充。例如，圓柱型光柵耦合器138的光柵材料可以包含氮化矽，且根據一些示例，平板導光體110可以為玻璃。其他可以使用的光柵材料包括但不限於氧化錫銦（indium tin oxide, ITO）。
在一些示例中，包括反射模式繞射光柵的圓柱型光柵耦合器138的光柵材料可以進一步包括反射金屬或相似的反射材料。例如，反射模式繞射光柵可以為或者可以包含反射金屬層，例如，但不限於，金、銀、鋁、銅以及錫，藉以達成反射模式繞射光柵的反射。應注意，根據一些實施例，圓柱型光柵耦合器138的透射模式繞射光柵和反射模式繞射光柵沿Y方向是均勻的或至少基本均勻的。圖7C中顯示了圓柱型光柵耦合器138的反射模式繞射光柵的透視圖。
在一些實施例中，圓柱型光柵耦合器138可進一步包括導光體110的一部分。具體來說，上文的討論描述了這些實施例。在其他實施例中，圓柱型光柵耦合器138包括另一個導光體，其與導光體110的輸入端126分開但光學耦合。然而，上文所述的討論同樣適用於使用另一個導光體而不是導光體110的一部分。
雖然圖7A至圖7C示出了基於繞射光柵的圓柱型光柵耦合器138的使用，但是在其他實施例中，可以採用其他類型的光學耦合器作為準直光耦合器124。舉例而言，圖8A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的包括拋物面反射耦合器140的準直光耦合器124的剖面圖。圖8A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的包括拋物面反射耦合器140的準直光耦合器124的透視圖。如圖8B所示，拋物面反射耦合器140沿Y方向可以是均勻的。與圓柱型光柵耦合器138一樣，光源114內的光學發射器116的縱向偏移配置為在靜態多視像顯示器100的導光體110內提供準直的被引導的光束112的不同傳導角度。
在一些實施例中，靜態多視像顯示器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和繞射光柵128的陣列可以允許光在與導光體110的第一表面136’和第二表面136”正交的方向上穿過靜態多視像顯示器100。亦即，導光體100和繞射光柵128的陣列對於在垂直於縱向方向的垂直方向上傳導的光可以是透明的。因此，導光體100和繞射光柵128的陣列或更一般而言的靜態多視像顯示器100，對於在正交於縱向方向108（亦即，準直的被引導的光束112的總體傳導方向）的垂直方向上傳導的光可以是透明。此外，透明度可以至少部分地通過繞射光柵128與其之間的間隔的基本透明度來促進。
根據本文所描述的原理的一些實施例，提供了一種透明靜態多視像顯示器。透明靜態多視像顯示器配置為發射複數個定向光束，其表示多視像影像或複數個多視像影像。具體來說，所發射的定向性光束較佳地指向多視像影像的複數個視像，其基於透明靜態多視像顯示器的繞射光柵陣列中的繞射光柵的光柵特性。根據各種示例，不同的定向性光束可以對應於與多視像影像相關聯的不同「視像｣的各個像素。例如，在由多視像顯示器顯示的多視像影像中，複數不同視像可提供表示為一「裸眼（glasses free）」(例如，自動立體(autostereoscopic))的資訊。
圖9係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的透明靜態多視像顯示器200的方塊圖。根據各個實施例，透明靜態多視像顯示器200配置為以根據在不同的視像方向上的不同的視像顯示多視像影像232。此外，多視像影像232具有一方向。具體來說，由透明靜態多視像顯示器200發射的複數條定向性光束202用於顯示多視像影像232並且可以對應於多視像影像232的不同視像（例如，v1 、v2 、...vN ）的像素（亦即，視像像素）。根據一些實施例，可以提供複數個多視像影像232，複數個多視像影像232中的每一個多視像影像皆具有相關聯的方向。定向性光束202共同地顯示為圖9中的塊狀箭頭，其指向複數個多視像影像中的對應多視像影像232（例如，多視像影像232a、多視像影像232b、多視像影像232c）的方向。根據各個實施例，透明靜態多視像顯示器200在與沿著其長度的縱向方向正交的垂直方向上為透明的。
圖9中所顯示的透明靜態多視像顯示器200包括繞射光柵204的陣列。繞射光柵陣列中的繞射光柵204配置為繞射地散射來自導光體206內的準直的被引導的光束的光，以提供表示多視像影像232的複數條定向性光束202。在一些實施例中，繞射光柵204的陣列基本上類似於上文關於靜態多視像顯示器100所述的繞射光柵128的陣列。具體來說，繞射光柵陣列中的繞射光柵204可配置為提供複數條定向性光束中的定向性光束202，其具有與多視像影像232的視像像素的強度和視像方向對應的強度和主要角度方向。根據一些實施例，繞射光柵204的光柵間距和光柵方位可以配置為確定定向性光束202的主要角度方向。此外，根據一些實施例，繞射光柵204的光柵深度可以配置為確定定向性光束202的強度。
如圖9所示，透明靜態多視像顯示器200進一步包括光源214。光源214包括在縱向方向上互相偏移的複數個光學發射器。根據各個實施例，光源214的光學發射器配置為提供準直的被引導的光束，其具有由光學發射器在縱向方向上的偏移確定的傳導角度。根據一些實施例，光源214可以基本上類似於上文關於靜態多視像顯示器100所述的光源114。具體來說，根據各個實施例，多視像影像232的方向是準直的被引導的光束的顏色和傳導角度的函數。
圖9中所示的透明靜態多視像顯示器200進一步包括導光體206與準直光耦合器210。具體來說，準直光耦合器210可以位於導光體206的輸入處。準直光耦合器210配置為將來自光源214的光學發射器的光212耦合到導光體的輸入處中作為準直的被引導的光束。光學發射器的偏移是光學發射器相對於準直光耦合器210在縱向方向上的位置。圖9中的箭頭208表示準直光耦合器210將準直的被引導的光束耦合到導光體206中。此外，根據各個實施例，一旦耦合，在導光體206內的準直的被引導的光束的傳導方向即定義了縱向方向。
根據一些實施例，光源214的第一光學發射器可以在縱向方向上具有第一偏移，其配置為以第一傳導角度提供第一準直的被引導的光束。此外，光源214的第二光學發射器可以在縱向方向上具有第二偏移，其配置為在導光體206內以第二傳導角度提供第二準直的被引導的光束。根據各個實施例，第一傳導角度可以配置為在第一方向上提供多視像影像232，並且第二傳導角度可以配置為在第二方向上提供多視像影像232。
舉例而言，參考圖9，在第一方向上提供的多視像影像232可以由多視像影像232a表示，而多視像影像232b可以在第二方向上表示多視像影像232。例如，多視像影像232c可以表示第三方向上的多視像影像232c。總體上，根據一些實施例，多視像影像232a、多視像影像232b、多視像影像232c可以基本上類似於上文參考圖3A至圖4C所述的多視像影像132a、多視像影像132b、多視像影像132c。舉例而言，隨著時間變化，位於不同偏移處的不同光學發射器的依序性和選擇性照明可以提供多視像影像132a、多視像影像132b、多視像影像132c的動畫或明顯變化，使得透明靜態多視像顯示器200作為準靜態多視像顯示器。
根據一些實施例，光源214的第一光學發射器可以配置為提供第一顏色的光，並且光源214的第二光學發射器可以配置為提供第二顏色的光。此外，第一光學發射器和第二光學發射器可以具有偏移，其配置為提供包括第一顏色和第二顏色的組合的合成多視像影像（圖中未顯示）。如上面參考圖5所述，舉例而言，包括由透明靜態多視像顯示器200提供的顏色組合的合成多視像影像，可以與由靜態多視像顯示器100提供的合成多視像影像132d基本上相似。
根據這裡描述的原理的其它實施例，提供了一種靜態多視像顯示器操作的方法。圖10係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的透明靜態多視像顯示器的操作方法300的流程圖。如圖10所示，靜態多視像顯示的操作方法300包括使用複數個光學發射器中的光學發射器提供具有顏色的光的步驟310，複數個光學發射器中的光學發射器在縱向方向上互相偏移。根據一些實施例，複數個光學發射器可以基本上類似於光源114的複數個光學發射器116，如上文關於靜態多視像顯示器100所述的。此外，步驟310所提供的光可以基本上類似於光122，也如上文所述。
圖10中所示的靜態多視像顯示器的操作方法300進一步包括使用準直光耦合器將光耦合到導光體中作為準直的被引導的光束的步驟320。根據各個實施例，準直的被引導的光束具有由光學發射器的縱向偏移確定的傳導角度。根據一些實施例，準直光耦合器可以基本上類似於上文關於靜態多視像顯示器100所述的準直光耦合器124。舉例而言，準直光耦合器可以包括各種準直光耦合器中的任何一種，其包括但不限於圓柱型光柵耦合器。
此外，如圖所示，靜態多視像顯示器的操作方法300包括使用繞射光柵陣列散射一部分準直的被引導的光束的步驟330，以提供表示多視像影像的複數條定向性光束。根據各個實施例，多視像影像的方向是準直的被引導的光束的顏色和傳導角度的函數。在一些實施例中，如上文所述，繞射光柵的陣列可以基本上類似於靜態多視像顯示器100的繞射光柵128的陣列。
具體來說，根據一些實施例，繞射光柵陣列的繞射光柵將準直的被引導的光束的一部分散射為複數條定向性光束中的定向性光束的步驟330，其具有與多視像影像的視像像素的強度和視像方向對應的強度和主要角度方向。此外，繞射光柵的光柵間距和光柵方位可以配置為確定定向性光束的主要角度方向。類似地，根據一些實施例，繞射光柵的光柵深度可以配置為確定定向性光束的強度。
在一些實施例中，包括導光體、準直光耦合器、和繞射光柵陣列的靜態多視像顯示器對於在正交於縱向方向的垂直方向上傳導的光是透明的。舉例而言，靜態多視像顯示器可以基本上類似於上文所述的透明靜態多視像顯示器200。如此一來，靜態多視像顯示器的操作方法300可以是操作透明靜態多視像顯示器的方法。
在一些實施例（圖中未顯示）中，靜態多視像顯示器的操作方法300可以進一步包括藉由使用複數個光學發射器的第一光學發射器提供光在第一方向上生成第一多視像影像的步驟，所述第一光學發射器具有第一縱向偏移。另外，靜態多視像顯示器的操作方法300可以包括藉由使用複數個光學發射器中一第二光學發射器提供光，以在第二方向上產生第二多視像影像的步驟，第二光學發射器具有一第二縱向偏移。舉例而言，例如依照時序的方式以生成第一多視像影像和第二多視像影像，可以使靜態多視像顯示器能夠提供多視像影像的動畫。如此一來，靜態多視像顯示器的操作方法300可以提供準靜態多視像顯示器的操作。
在一些實施例（圖中未顯示）中，靜態多視像顯示器的操作方法300可以進一步包括藉由使用複數個光學發射器中的第一光學發射器提供具有第一顏色的光來產生第一多視像影像，所述第一光學發射器具有第一縱向偏移。而且，靜態多視像顯示器的操作方法300可以進一步包括藉由使用複數個光學發射器中的第二光學發射器提供具有第二顏色的光來產生第二多視像影像，第二光學發射器具有第二縱向偏移。根據各個實施例，可以選擇第一縱向偏移和第二縱向偏移可以提供包括第一多視像影像和第二多視像影像的組合的合成多視像影像。舉例而言，合成影像的顏色可以是第一顏色和第二顏色的組合。在一些實施例中，如上文參考圖5所述，合成多視像影像可以與由靜態多視像顯示器100提供的合成多視像影像134d基本相似。
因此，已經描述了靜態多視像顯示器和靜態多視像顯示器的操作方法的示例和實施例，其採用繞射光柵以提供表示多視像影像的定向性光束。此外，光源中的光學發射器的相對偏移提供了多視像影像的方向。應該理解的是，上述示例僅僅是說明代表本文所描述的原理的許多具體示例中的一些示例。顯然，所屬技術領域中具有通常知識者可以很容易地設計出許多其他的配置，而不偏離本發明的申請專利範圍所界定的範疇。
本申請案主張於2018年3月1日提交的第 PCT/US2018/020541號國際專利申請的優先權，其全部內容通過引用併入本文。
10‧‧‧多視像顯示器 12‧‧‧螢幕 14‧‧‧視像 16‧‧‧視像方向、主要角度方向 20‧‧‧光束 30‧‧‧繞射光柵 40‧‧‧導光體 50‧‧‧光束（入射光束） 60‧‧‧耦合出的光束 100‧‧‧靜態多視像顯示器、多視像顯示器 108‧‧‧縱向方向 110‧‧‧導光體 112‧‧‧準直的被引導的光束 112a‧‧‧第一準直的被引導的光束（準直的被引導的光束） 112b‧‧‧第二準直的被引導的光束（準直的被引導的光束） 112c‧‧‧第三準直的被引導的光束（準直的被引導的光束） 114‧‧‧光源 116‧‧‧光學發射器 116a‧‧‧第一光學發射器（光學發射器） 116b‧‧‧第二光學發射器（光學發射器） 116c‧‧‧第三光學發射器（光學發射器） 118‧‧‧縱向偏移 118a‧‧‧第一縱向偏移（縱向偏移） 118b‧‧‧第二縱向偏移（縱向偏移） 118c‧‧‧第三縱向偏移（縱向偏移） 120‧‧‧傳導角度 120a‧‧‧第一傳導角度（傳導角度） 120b‧‧‧第二傳導角度（傳導角度） 120c‧‧‧第三傳導角度（傳導角度） 122‧‧‧光 124‧‧‧準直光耦合器 126‧‧‧輸入端 128‧‧‧繞射光柵 128a‧‧‧繞射光柵 128b‧‧‧繞射光柵 130‧‧‧定向性光束 130a‧‧‧定向性光束 130b‧‧‧定向性光束 130c‧‧‧定向性光束 132‧‧‧多視像影像 132a‧‧‧第一多視像影像（多視像影像） 132b‧‧‧第二多視像影像（多視像影像） 132c‧‧‧第三多視像影像（多視像影像） 132d‧‧‧合成多視像影像 134‧‧‧方向 134a‧‧‧第一方向（方向） 134b‧‧‧第二方向（方向） 134c‧‧‧第三方向（方向） 136’‧‧‧第一表面（頂部表面、表面） 136”‧‧‧第二表面（底部表面、表面） 138‧‧‧圓柱型光柵耦合器 140‧‧‧拋物面反射耦合器 200‧‧‧透明靜態多視像顯示器 202‧‧‧定向性光束 204‧‧‧繞射光柵 206‧‧‧導光體 208‧‧‧箭頭 210‧‧‧準直光耦合器 212‧‧‧光 214‧‧‧光源 232‧‧‧多視像影像 232a‧‧‧多視像影像 232b‧‧‧多視像影像 232c‧‧‧多視像影像 300‧‧‧靜態多視像顯示器的操作方法 310‧‧‧步驟 320‧‧‧步驟 330‧‧‧步驟 O‧‧‧原點 ϕ‧‧‧角度分量（方位角分量、方位角） θ‧‧‧角度分量（仰角分量、仰角） θi‧‧‧入射角 θm‧‧‧繞射角 σ‧‧‧準直因子 v1、v2…vn‧‧‧視像 γ‧‧‧光柵方位
根據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，其中相同的元件符號表示相同的結構元件，並且其中： 圖1A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器的透視圖。 圖1B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的具有與多視像顯示器的視像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係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射光柵的剖面圖。 圖3A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器的剖面圖。 圖3B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器的俯視圖。 圖3C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器的透視圖。 圖4A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器的剖面圖。 圖4B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器的剖面圖。 圖4C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態多視像顯示器的剖面圖。 圖5係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器的剖面圖。 圖6A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射光柵的俯視圖。 圖6B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的繞射光柵的俯視圖。 圖7A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的包括圓柱型光柵耦合器的準直光耦合器的剖面圖。 圖7B係根據與在此所描述的原理一致的另一實施例，顯示示例中的包括圓柱型光柵耦合器的準直光耦合器的剖面圖。 圖7C係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的圖7B的準直光耦合器的透視圖。 圖8A係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的包括拋物面反射耦合器的準直光耦合器的剖面圖。 圖8B係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的包括拋物面反射耦合器的準直光耦合器的透視圖。 圖9係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的透明靜態多視像顯示器的方塊圖。 圖10係根據與在此所描述的原理一致的一實施例，顯示示例中的透明靜態多視像顯示器的操作方法的流程圖。 一些示例和實施例具有除了上述參考附圖中所示的特徵之外的其他特徵，或代替以上參考附圖中所示的特徵的其他特徵。下面將參照上述附圖詳細描述這些和其他特徵。
100‧‧‧靜態多視像顯示器、多視像顯示器
108‧‧‧縱向方向
110‧‧‧導光體
112‧‧‧準直的被引導的光束
112a‧‧‧第一準直的被引導的光束(準直的被引導的光束)
112b‧‧‧第二準直的被引導的光束(準直的被引導的光束)
112c‧‧‧第三準直的被引導的光束(準直的被引導的光束)
114‧‧‧光源
116‧‧‧光學發射器
116a‧‧‧第一光學發射器(光學發射器)
116b‧‧‧第二光學發射器(光學發射器)
116c‧‧‧第三光學發射器(光學發射器)
118‧‧‧縱向偏移
118a‧‧‧第一縱向偏移(縱向偏移)
120‧‧‧傳導角度
120a‧‧‧第一傳導角度(傳導角度)
122‧‧‧光
124‧‧‧準直光耦合器
126‧‧‧輸入端
128‧‧‧繞射光柵
128a‧‧‧繞射光柵
128b‧‧‧繞射光柵
130‧‧‧定向性光束
130a‧‧‧定向性光束
130b‧‧‧定向性光束
130c‧‧‧定向性光束
132‧‧‧多視像影像
132a‧‧‧第一多視像影像(多視像影像)
132b‧‧‧第二多視像影像(多視像影像)
132c‧‧‧第三多視像影像(多視像影像)
134‧‧‧方向
134a‧‧‧第一方向(方向)
134b‧‧‧第二方向(方向)
134c‧‧‧第三方向(方向)
136’‧‧‧第一表面(頂部表面、表面)
136”‧‧‧第二表面(底部表面、表面)
v1、v2...vn‧‧‧視像

Claims (20)

  1. 一種靜態多視像顯示器，包括：一導光體，配置以沿著一縱向方向引導光；一光源，包括複數個光學發射器，該複數個光學發射器在該縱向方向上互相偏移並且光學耦合至該導光體，該光源之一光學發射器配置以在該導光體內提供一準直的被引導的光束，該準直的被引導的光束具有藉由該光學發射器之一縱向偏移確定的一傳導角度；以及一繞射光柵陣列，配置以將該準直的被引導的光束之一部分散射出去作為表示一多視像影像的複數條定向性光束，該多視像影像之一方向是該準直的被引導的光束之一顏色和該傳導角度之函數，其中，該繞射光柵陣列中的一繞射光柵配置以提供該複數條定向性光束中的一定向性光束，該定向性光束具有一強度和一主要角度方向，對應該多視像影像之一視像像素之一強度和一視像方向。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之靜態多視像顯示器，其中，該繞射光柵之一光柵特性配置以確定該強度和該主要角度方向，配置以確定該主要角度方向的該光柵特性包括該繞射光柵之一光柵間距和該繞射光柵的一光柵方位之其中之一或二者。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之靜態多視像顯示器，其中，配置以確定該強度的該光柵特性包括該繞射光柵之一光柵深度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之靜態多視像顯示器，其中，該繞射光柵陣列位於該導光體之一表面上，該表面面對該導光體之一發射表面，該準直的被引導的光束之一部分通過該發射表面被散射出去作為複數條定向性光束。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之靜態多視像顯示器，進一步包括一準直光耦合器，位於該導光體之一輸入端，該準直光耦合器配置以光學耦合來自該光源的光至該導光體中作為該準直的被引導的光束，其中，該光學發射器 之該縱向偏移係相對於該準直光耦合器在該縱向方向上的該光學發射器之一位置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之靜態多視像顯示器，其中，該準直光耦合器包括一圓柱型光柵耦合器，該光源位於該導光體之一引導表面附近，該光源之該等光學發射器配置以通過該引導表面發光。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之靜態多視像顯示器，其中，該光源之該複數個光學發射器包括一第一光發射器和一第二光發射器，該第一光發射器具有一第一縱向偏移，配置為以一第一傳導角度提供一第一準直的被引導的光束，而且該第二光學發射器具有一第二縱向偏移，配置以在該導光體內以一第二傳導角度提供一第二準直的被引導的光束。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之靜態多視像顯示器，其中，該第一傳導角度配置以提供具有一第一方向的一第一多視像影像，而且該第二傳導角度配置以提供具有一第二方向的一第二多視像影像，該第一光學發射器和該第二光學發射器之選擇性的啟動提供該第一方向上的該第一多視像影像與該第二方向上的該第二多視像影像之間的切換，以動畫化該多視像影像，該靜態多視像顯示器為一準靜態多視像顯示器。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之靜態多視像顯示器，其中，該第一光學發射器配置以提供具有一第一顏色的該第一準直的被引導的光束，該第二光學發射器配置以提供具有一第二顏色的該第二準直的被引導的光束，該第一縱向偏移和該第二縱向偏移被選擇以提供一合成多視像影像，包括由該第一準直的被引導的光束提供的一第一多視像影像和由該第二準直的被引導的光束提供的一第二多視像影像之組合，以及其中，該合成多視像影像具有表示該第一顏色和該第二顏色之組合的一顏色以及該第一光學發射器和該第二光學發射器之一相對照射強度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之靜態多視像顯示器，其中，該導光體和該繞射光柵陣列對於在一垂直方向上傳導的光是透明的，該垂直方向正交於該縱向方向。
  11. 一種透明靜態多視像顯示器，包括：一繞射光柵陣列，配置以從一導光體內的準直的被引導的光束繞射地散射出光，以提供表示一多視像影像的複數條定向性光束；以及一光源，包括複數個光學發射器，在一縱向方向上互相偏移，該光源之一光學發射器配置以提供該準直的被引導的光束，該準直的被引導的光束具有藉由在該縱向方向上該光學發射器之一偏移確定的一傳導角度，其中，該多視像影像之一方向係該準直的被引導的光束之一顏色和該傳導角度之一函數，該透明靜態多視像顯示器在正交於該縱向方向的一垂直方向上是透明的，其中，該繞射光柵陣列中的一繞射光柵配置以提供該複數條定向性光束中的一定向性光束，該定向性光束具有一強度和一主要角度方向，對應該多視像影像之一視像像素之一強度和一視像方向。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之透明靜態多視像顯示器，其中，該繞射光柵之一光柵間距和一光柵方位配置以確定該定向性光束之該主要角度方向，而且該繞射光柵之一光柵深度配置以確定該定向性光束之該強度。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之透明靜態多視像顯示器，進一步包括一準直光耦合器，位於該導光體之一輸入端，該準直光耦合器配置以光學耦合來自該光源之該光學發射器的光至該導光體之該輸入端中作為該準直的被引導的光束，其中，該光學發射器之該偏移係相對於該準直光耦合器在該縱向方向上的該光學發射器之一位置。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之透明靜態多視像顯示器，其中，該光源之一第一光學發射器在該縱向方向上具有一第一偏移，配置為以一第一傳導角度提供一第一準直的被引導的光束，而且該光源之一第二光學發射器在該縱向方向上具有一第二偏移，配置以在該導光體內以一第二傳導角度提供第二準直的被引導的光束，該第一傳導角度配置以在一第一方向上提供該多視像影像，而且該第二傳導角度配置以在一第二方向上提供該多視像影像。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之透明靜態多視像顯示器，其中，該光源之一第一光學發射器配置以提供一第一顏色之光，而且該光源之一第二 光學發射器配置以提供一第二顏色之光，該第一光學發射器和該第二光學發射器具有偏移，配置以提供包括該第一顏色和該第二顏色之組合的一合成多視像影像。
  16. 一種靜態多視像顯示器之操作方法，包括：使用複數個光學發射器中的一光學發射器提供具有一顏色的光，該複數個光學發射器中的光學發射器在一縱向方向上互相偏移；使用一準直光耦合器耦合該光至一導光體中作為一準直的被引導的光束，該準直的被引導的光束具有一傳導角度，由該光學發射器之一縱向偏移確定；以及使用一繞射光柵陣列散射出該準直的被引導的光束之一部分，以提供表示一多視像影像的複數條定向性光束，該多視像影像之一方向係該準直的被引導的光束之該顏色和該傳導角度之一函數，其中，該繞射光柵陣列中的一繞射光柵散射該準直的被引導的光束之一部分作為該複數條定向性光束中的一定向性光束，該定向性光束具有一強度和一主要角度方向，對應該多視像影像之一視像像素之一強度和一視像方向。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之靜態多視像顯示器之操作方法，其中，該繞射光柵之一光柵間距和一光柵方位配置以確定該定向性光束之該主要角度方向，而且該繞射光柵之一光柵深度配置以確定該定向性光束之該強度。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之靜態多視像顯示器之操作方法，其中，包括該導光體、該準直光耦合器、和該繞射光柵陣列的該靜態多視像顯示器對於在正交於該縱向方向的一垂直方向上傳導的光係透明的。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之靜態多視像顯示器之操作方法，進一步包括：藉由使用該複數個光學發射器中的一第一光學發射器提供光，以在一第一方向上產生一第一多視像影像，該第一光學發射器具有一第一縱向偏移；以及藉由使用該複數個光學發射器中的一第二光學發射器提供光，以在一第二方向上產生一第二多視像影像，該第二光學發射器具有一第二縱向偏移。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之靜態多視像顯示器之操作方法，進一步包括：藉由使用該複數個光學發射器中的一第一光學發射器提供具有一第一顏色的光，以產生一第一多視像影像，該第一光學發射器具有一第一縱向偏移；以及藉由使用該複數個光學發射器中的一第二光學發射器提供具有一第二顏色的光，以產生一第二多視像影像，該第二光學發射器具有一第二縱向偏移，其中，該第一縱向偏移和該第二縱向偏移被選擇以提供一合成多視像影像，包括該第一多視像影像和該第二多視像影像之組合，該合成影像之一顏色是該第一顏色和該第二顏色之組合。
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