TWI839836B - 靜態彩色多視像顯示器及其方法 - Google Patents

Abstract

一種靜態彩色多視像顯示器和方法，使用顏色選擇性繞射光柵以提供靜態彩色多視像影像，顏色選擇性繞射光柵發射方向性光束，方向性光束對靜態彩色多視像影像的彩色視像像素編碼。靜態彩色多視像顯示器包含：導光體，引導具有不同放射方向的引導光束；以及光源，提供多色光以被引導為引導光束。靜態彩色多視像顯示器還包含繞射光柵，散射出複數個方向性光束，方向性光束對彩色視像像素編碼，每個繞射光柵從其中一個引導光束散射出方向性光束，其具有對應於靜態彩色多視像影像的彩色視像像素的顏色、強度和視像方向的預定顏色、強度和方向。

Description

靜態彩色多視像顯示器及其方法

本發明關於一種多視像顯示器，特別是靜態彩色多視像顯示器及其方法。

顯示器，尤其是「電子」顯示器，是向各種裝置和產品的使用者傳達資訊的幾乎無所不在的媒介。舉例而言，可以在各種裝置和應用中找到電子顯示器，包含但不限於行動電話（例如，智慧型手機）、手錶、平板電腦、行動電腦（例如，膝上型電腦）、個人電腦和電腦螢幕、汽車顯示控制台、攝影機顯示器、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資訊。如果是被動式電子顯示器，則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（differential pixel intensity pattern）。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。會發光的電子顯示器通常稱為主動顯示器。

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，提供一種靜態彩色多視像顯示器，包括：一導光體；一光源，配置為提供多色光以被引導作為該導光體內的複數個引導光束，該導光體具有源自該導光體上的該光源的一輸入位置的不同放射方向；以及複數個繞射光柵，配置為發射類似的複數個方向性光束，該複數個方向性光束對一靜態彩色多視像影像的彩色視像像素進行編碼，每個繞射光柵配置為從其中一個該引導光束散射出一方向性光束，該方向性光束具有對應於該靜態彩色多視像影像的彩色視像像素的顏色、強度和視像方向的預定顏色、強度和方向。

根據本發明一實施例，該光源的該輸入位置位於該導光體的一側面，大約在該側面的一中點。

根據本發明一實施例，該複數個繞射光柵中的每一個繞射光柵以及由每個該繞射光柵散射出的該複數個方向性光束中的對應方向性光束之間具有一對一關係。

根據本發明一實施例，該繞射光柵的一光柵特徵配置為確定該方向性光束的該預定顏色、強度和方向，該光柵特徵取決於該繞射光柵在該導光體上的位置和該光源在該導光體上的該輸入位置。

根據本發明一實施例，該光柵特徵包括該繞射光柵的一光柵間距和該繞射光柵的一光柵方位兩者，該光柵特徵配置為確定由該繞射光柵散射出的該方向性光束的該顏色和該方向。

根據本發明一實施例，該光柵特徵包括該光柵深度，配置為確定由該繞射光柵散射出的該方向性光束的該強度。

根據本發明一實施例，該複數個繞射光柵中的一第一繞射光柵配置為散射出具有紅色的一方向性光束，該複數個繞射光柵中的一第二繞射光柵配置為散射出具有綠色的一方向性光束，並且該複數個繞射光柵中的一第三繞射光柵配置為散射出具有藍色的一方向性光束，由該光源提供的該多色光包括紅光、綠光和藍光。

根據本發明一實施例，該複數個繞射光柵位於與該導光體的一光束發射表面相對的該導光體的一表面上。

根據本發明一實施例，靜態彩色多視像顯示器進一步一準直器，包括該準直器位於該光源和該導光體之間，該準直器配置成準直由該光源發射的光，該複數個引導光束包括具有一預定準直因子的準直光束。

根據本發明一實施例，靜態彩色多視像顯示器進一步包括另一光源，其在該導光體上另一個橫向偏移的輸入位置，該另一光源配置為提供多色光，該多色光包括該導光體內的另一複數個引導光束，其中，該複數個引導光束和該另一複數個引導光束具有彼此不同的放射方向，以及其中在該光源和該另一光源之間的切換配置為將靜態彩色多視像影像動畫化，以提供一準靜態彩色多視像顯示器。

根據本發明一實施例，靜態彩色多視像顯示器進一步包括一濾色器，配置為選擇性地使由該複數個繞射光柵中的一繞射光柵散射出的該方向性光束的該預定顏色的光通過並阻擋其他顏色的光。

在本發明之另一態樣中，提供一種靜態彩色多視像顯示器，包括：一導光體；一光源，配置為提供一多色光，該多色光包括複數個引導光束，該複數個引導光束在該導光體中具有彼此不同的放射方向；以及彩色多視像像素，配置為提供一靜態彩色多視像影像，每個該彩色多視像素包括複數個繞射光柵，該複數個繞射光柵配置以從該複數個引導光束散射出光，以提供方向性光束，該方向性光束對該靜態彩色多視像影像的彩色視像像素進行編碼，其中，由該複數個繞射光柵中的每一個繞射光柵散射出的一方向性光束的預定顏色、強度和方向取決於該繞射光柵的一預定光柵特徵。

根據本發明一實施例，該光柵特徵取決於該繞射光柵相對於該光源的位置的位置，並包括該繞射光柵的一光柵間距和一光柵方位其中之一或之二。

根據本發明一實施例，由該繞射光柵散射出的與與一彩色視像像素的強度對應的該方向性光束的強度由該繞射光柵的繞射耦合效率決定。

根據本發明一實施例，該多色光包括紅光、綠光和藍光，其中，每個該彩色多視像像素包括：一第一繞射光柵，配置為散射該紅光；一第二繞射光柵，配置為散射該綠光；以及一第三繞射光柵，配置為散射該藍光，以提供具有三種不同顏色的方向性光束，該方向性光束對該靜態彩色多視像影像的對應彩色視像像素的顏色進行編碼。

根據本發明一實施例，該光源包括一第一光學發射器，該第一光學發射器沿該導光體一側面與一第二光學發射器橫向偏移，該第一光學發射器配置為提供包括第一複數個引導光束的多色光，以及該第二光學發射器配置為提供包括第二複數個引導光束的多色光。

在本發明之另一態樣中，提供一種靜態彩色多視像顯示器的操作方法，該操作方法包括：在一導光體中引導多色光以作為複數個引導光束，該複數個引導光束具有共同原點並且彼此不同的放射方向；以及發射複數個方向性光束，該複數個方向性光束使用複數個繞射光柵對一靜態彩色多視像影像的彩色視像像素進行編碼，該複數個繞射光柵中的每個繞射光柵根據該繞射光柵的一光柵特徵從該複數個引導光束散射出光，以發射該複數個方向性光束中的方向性光束，其具有該靜態彩色多視像影像的對應顏色像素的預定顏色、強度和方向。

根據本發明一實施例，該繞射光柵的該光柵特徵取決該繞射光柵相對於該引導光束的該共同原點的位置，以及其中，由該複數個繞射光柵中的每一個繞射光柵散射出的一方向性光束與該靜態彩色多視像影像的對應彩色視像像素之間存在一對一的對應關係。

根據本發明一實施例，控制該預定顏色和方向的該光柵特徵包括該繞射光柵的一光柵間距和一光柵方位其中之一或之二。

根據本發明一實施例，控制該強度的該光柵特徵包括該繞射光柵的一光柵深度。

根據本發明一實施例，靜態彩色多視像顯示器的操作方法進一步包括使用一光源提供多色光以被引導作為該複數個引導光束，該光源位於該複數個引導光束的該共同原點處的該導光體的一側面。

根據本發明一實施例，靜態彩色多視像顯示器的操作方法進一步包括藉由在第一時間週期期間引導第一複數個引導光束並在第二時間週期期間引導第二複數個引導光束來動畫化靜態彩色多視像影像，該複數個第一引導光束具有不同於該複數個第二引導光束的一共同原點的一共同原點，其中該動畫化包括在該第一時間週期期間和該第二時間週期期間該靜態彩色多視像影像的一外觀位置的一偏移。

根據本發明所述原理的示例和實施例，本發明提供了一種靜態或準靜態彩色三維（3D）或多視像影像的顯示器。具體來說，與本文所述原理一致的實施例使用複數個方向性光束的靜態或準靜態（quasi-static）彩色多視像影像的顯示器。複數個方向性光束中的方向性光束的預定顏色、強度和方向，依序對應於或編碼所顯示的靜態彩色多視像影像的視像中的各個彩色視像像素。根據各個實施例，方向性光束的顏色、強度和方向是預定的或「固定的」。因此，所顯示的彩色多視像影像可以稱為靜態或準靜態彩色多視像影像。

根據各個實施例，靜態彩色多視像顯示器配置以顯示靜態或準靜態彩色多視像影像，其包括光學地連接到導光體的繞射光柵，以提供具有預定顏色、強度和方向的個別方向性光束的方向性光束。繞射光柵配置為散射、發射或提供方向性光束藉由或根據繞射性耦合或散射出在導光體內引導的多色光，多色光引導為複數個引導光束。此外，複數條引導光束中的引導光束以彼此不同的放射方向被引導在導光體內。複數個繞射光柵中的每個繞射光柵包括光柵特徵，其歸因於或取決於入射在繞射光柵上的引導光束的特定放射方向。具體來說，光柵特徵可以取決於繞射光柵與配置以提供引導光束的光源的相對位置。根據各個實施例，光柵特徵配置為歸因於引導光束的放射方向，以確保由繞射光柵提供的發射方向性光束與所顯示的靜態或準靜態彩色多視像影像的各個視像中的相關彩色視像像素之間的對應。

在本發明中，「多視像顯示器」定義為配置以在不同視像方向（view direction）上提供多視像影像（multiview image）的不同視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。「靜態彩色多視像顯示器」定義為配置以顯示預定的或固定的（亦即，靜態的）彩色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」在本發明中定義為一種靜態多視像顯示器，其可以在不同的固定的彩色多視像影像之間或在複數個彩色多視像影像狀態之間切換，其通常取決於時間。例如，在不同的固定的彩色多視像影像或彩色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，如本發明所定義，準靜態彩色多視像顯示器是一種靜態彩色多視像顯示器。因此，純粹靜態彩色多視像顯示器或影像與準靜態彩色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。

圖1A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器10的立體圖。如圖1A所示，多視像顯示器10包括在螢幕12上的繞射光柵，其配置以顯示彩色多視像影像16內的視像14（或者等效地，多視像顯示器10的視像14）中的視像像素。視像的不同視像像素包含視像14的不同顏色。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、攝影機顯示器、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在相對於螢幕12的不同視像方向18（亦即，在不同的主要角度方向）上提供彩色多視像影像16的不同的視像14。視像方向18如箭頭所示，從螢幕12以各個不同主要角度方向延伸。不同的視像14在箭頭（亦即，表示視像方向18）的終點處被顯示為陰影多邊形框。因此，當彩色多視像顯示器10（例如圖1A所示）圍繞y軸旋轉時，觀看者會看到不同的視像14。另一方面（如圖所示），當圖1A中的多視像顯示器10繞著x軸旋轉時，所觀察到的影像不會變動，直到沒有光到達觀察者的眼睛（如圖所示）。

應注意，雖然不同的視像14圖中顯示在螢幕12上方，但是當彩色多視像影像16顯示在多視像顯示器10上並由觀看者觀看時，視像14實際上會出現在螢幕12上或附近。如圖1A中所示，在螢幕12上方描繪彩色多視像影像16的視像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18觀看多視像顯示器10。此外，在圖1A中，並且僅顯示三個視像14和三個視像方向18，其全為示例而非限制。

根據本發明定義，具有與多視像顯示器的視像方向對應的方向的視像方向或等效的光束，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在本發明中稱為光束的「仰角分量」或「仰角」。角度分量ϕ稱為光束的「方位角分量」或「方位角」。根據定義，仰角θ為在垂直面（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為在水平面（例如，平行於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度。

圖1B是根據與本發明所述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18）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。此外，根據本發明定義，光束20從特定點發射或射出。亦即，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進一步顯示了原點O的光束（或視像方向）。

此外本發明中，在術語「多視像影像」和「多視像顯示器」中所使用的術語「多視像（multiview）」定義為複數個視像（view），其表示複數個視像之中的視像之間不同的立體圖或包含視像的角度視差。另外，根據本發明定義，本發明中術語「多視像」明確包含兩個以上不同的視像（亦即，最少三個視像並且通常多於三個視像）。如此一來，本發明中所使用的「多視像顯示器」一詞與僅包含表示場景或影像的兩個不同的視像的立體顯示器明確區分。然而應注意的是，雖然多視像影像和多視像顯示器可以包含兩個以上的視像，但是根據本發明定義，可以藉由同時選擇觀看該些多視像影像中僅兩個影像（例如，每個眼球各一個視像），以將多視像影像觀看為立體影像對（a stereoscopic pair of images）（例如，在多視像顯示器上觀看）。「彩色多視像影像」界定為包括顏色模型的不同顏色的視像像素（例如，紅-藍-綠或RGB顏色模型）。

在多視像顯示器中，「多視像像素」在本發明中定義為視像像素的集合或複數個視像像素，其表示在多視像顯示器的類似的複數個不同視像其中每個視像的像素。等效地，多視像像素可以具有個別視像像素，其對應於或表示多視像顯示器要顯示的彩色多視像影像的每個不同視像中的像素。此外，根據本發明定義，多視像像素的視像像素是所謂的「方向性（directional）像素」，其中每個視像像素與不同視像中相應的一視像的預定視像方向相關聯。此外，根據各個示例與實施例，由多視像像素的彩色像素表示的不同視像像素在每個不同視像中可以相同的或至少基本上相似的位置或座標。例如，第一多視像像素可以具有個別視像像素，其對應位於彩色多視像影像的每個不同視像中的{x1, y1}處的視像像素；而第二多視像像素可以具有個別視像像素，其對應位於每個不同視像中的{x2, y2}處的視像像素，依此類推。

在本發明中，「導光體」定義為使用全內反射在結構內引導光的結構。具體來說，導光體可以包含在導光體的工作波長下基本上為透明的核心。在各個示例中，術語「導光體」一般指的是介電材料的光波導，其利用全內反射在導光體的介電材料和圍繞導光體的物質或介質之間的界面引導光。根據定義，全內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，導光體可以在利用上述的折射係數差異之外額外包含塗層，或者利用塗層取代上述的折射係數差異，藉此進一步促成全內反射。舉例而言，該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其中之一或之二。

此外，本發明中，當術語「平板（plate）」應用於導光體時（如「平板導光體」），定義為片段地（piece-wise）或微分地（differentially）平坦的層或片，有時也稱為「厚平板（slab）」導光體。具體來說，平板導光體定義為導光體，導光體配置以在由導光體的頂部表面和底部表面（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，根據本發明定義，頂部表面和底部表面都互相分開，並且至少在微分的意義上可以基本互相平行。亦即，在平板導光體的任何微分的小部分內，頂部表面和底部表面大致上為平行或共平面的。

在一些實施例中，平板導光體可以是基本上平坦的（亦即，限制為平面），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兩個正交維度上彎曲。舉例而言，平板導光體可以由單一維度彎曲以形成圓柱狀的平板導光體。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全內反射以引導光。

在本發明中，「繞射光柵」一般定義為排列以使入射在繞射光柵上的光繞射的複數個特徵（亦即，繞射特徵）。在一些示例中，複數個特徵可以由週期性或準週期性的方式以排列，其在成對特徵之間具有一個以上的光柵間隔。舉例而言，繞射光柵可以包括以一維（one-dimensional, 1D）陣列排列的複數個結構（例如，在材料表面中的複數凹槽或凸脊）。在其他示例中，繞射光柵可以是複數個特徵的二維（2D）陣列。舉例而言，繞射光柵可以是材料表面之上的凸部或之中的孔洞的2D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隔或光柵距離的次波長光柵，光柵間隔或光柵距離小於要被繞射光柵繞射的光的波長。

因此，並且根據本發明定義，「繞射光柵」是使入射在繞射光柵上的光繞射的結構。如果光從導光體入射在繞射光柵上，可以造成繞射或繞射性散射，並且繞射光柵可以藉由繞射將光耦合出導光體，因此所提供的繞射或繞射性散射可以稱為「繞射性耦合」。繞射光柵也藉由繞射（亦即以繞射角）以重定向或改變光的角度。具體來說，由於繞射，離開繞射光柵的光的傳播方向通常與入射在繞射光柵上的光（亦即入射光）的傳播方向不同。藉由繞射造成在光的傳播方向上的變化於本發明中稱為「繞射性重定向」。因此，繞射光柵可以理解為包括繞射特徵的結構，其將入射在繞射光柵上的光繞射性重定向，並且如果光由導光體射出，繞射光柵也可以將來自導光體的光繞射地耦合出。

此外，根據本發明定義，繞射光柵的特徵稱為「繞射特徵」，並且其可以位於材料表面（亦即兩種材料之間的邊界）、表面中和表面上的其中一處或多處。舉例而言，所述表面可以是導光體的表面。繞射特徵可以包含任何種類的繞射光結構，其包含但不限於位於表面、表面中或表面上的凹槽、凸脊、孔洞、和凸部其中一種或多種。例如，繞射光柵可以包含材料表面內的複數個基本平行的凹槽。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）可以具有任何種類的提供繞射的剖面形狀或輪廓，其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（例如，炫耀光柵（blazed grating））其中一種或多種。

如下文中進一步描述的，本發明的繞射光柵可以具有光柵特徵，其包含特徵間隔或特徵間距、特徵方位、和特徵尺寸（諸如繞射光柵的寬度或長度）其中一個以上。此外，光柵特徵可以取決於光束入射繞射光柵的入射角、從繞射光柵到光源的距離或這兩者以選擇或選取。具體來說，根據一些實施例，可以依據光源的相對位置和繞射光柵的位置以選擇繞射光柵的光柵特徵。藉由適當改變繞射光柵的光柵特徵，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，會對應於彩色多視像影像的視像像素的強度和視像方向。

根據本發明所述的各個示例，繞射光柵（例如，如下文所述的多視像像素的繞射光柵）可以用於將光繞射地散射出或者耦合出導光體（例如平板導光體）以作為光束。具體來說，局部週期性繞射光柵的繞射角θ _m或由局部週期性繞射光柵提供的繞射角θ _m可以藉由方程式（1）給定，方程式（1）如下： （1） 其中λ是光的波長，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間距或間隔，θi是繞射光柵上的光的入射角。為了簡化，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係數等於1（亦即，n _out= 1）。通常，繞射階數m給定為整數。由繞射光柵產生的光束的繞射角θ _m可以由方程式（1）給定，其中繞射階數為正（例如，m＞0）。舉例而言，當繞射階數m等於1（亦即，m＝1）時，提供一階繞射。

圖2是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的繞射光柵30的剖面圖。舉例而言，繞射光柵30可以位於導光體40的表面上。另外，圖2顯示光束50（或光束50的集合），其以入射角θ _i入射在繞射光柵30上。光束50是導光體40內的引導光束。圖2中也顯示耦合出光束60（或耦合出光束60的集合），其因為入射光束20的繞射而由繞射光柵30繞射地產生。耦合出光束60具有如方程式（1）給定的繞射角θ _m（或者本發明中的「主要角度方向」）。舉例而言，耦合出光束60可以對應繞射光柵30的繞射階數「m」。

根據各個實施例，各個光束的主要角度方向由光柵特徵決定，其包含但不限於繞射光柵的尺寸（例如，長度、寬度、或面積等等）、方位、和特徵間隔其中一個或多個決定。此外，根據本發明定義，並且如上文關於圖1B所述，藉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。

在本發明中，「準直光」或「準直光束」通常定義為一束光，其中，數道光束在光束內（例如，導光體中的引導光束）基本上互相平行。此外，根據本發明定義，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。在本發明中，「準直器」定義為基本上配置以準直光的任何光學裝置或元件。

在本發明中，「準直因子」（collimation factor）定義為光的準直程度。具體來說，根據本發明定義，準直因子定義準直光束中的光線的角展度。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決定的角度。

在本發明中，「光源」定義為光的來源（例如，配置以產生光和發射光的光學發射器）。舉例而言，光源可以包括光學發射器（諸如發光二極體（light emitting diode, LED）），其會在啟動時或開啟時發光。具體來說，在本發明中光源基本上可以為任何一種光源或者可以包括基本上任何光學發射器，其包含但不限於，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其中一種或多種。由光源所產生的光可以具有一顏色（亦即可以包含特定波長的光），或者可以具有一定範圍的波長（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，光源可以包含光學發射器的集合或群組，其中該光學發射器的集合或群組中至少一個光學發射器產生的光，其顏色或等效波長不同於該光學發射器的集合或群組中至少一個其他光學發射器產生的光的顏色或波長。舉例而言，該些不同的顏色可以包含原色（例如，紅、綠、藍）。

此外，如本發明所使用的，冠詞「一」旨在具有其在專利領域中的通常含義，亦即「一個或多個」。例如，「一繞射光柵」是指一個或多個繞射光柵，並因此「該繞射光柵」在本發明中意思為「該（些）繞射光柵」。此外，本發明所述的任何「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「前」、「後」、「第一」、「第二」、「左」、或「右」皆並非意使其成為任何限制。本發明中，當「大約（about）」一詞應用在一數值時，除非另有明確說明，其意思大體上為該數值在產生該數值的設備的公差範圍內，或者可以表示正負10％或正負5％或正負1％。此外，本發明所使用「基本上（substantially）」一詞是指大部分、或幾乎全部、或全部、或在大約51％至大約100％的範圍內的數量。再者，本發明的示例僅為說明性示例，並且提出該示例的目的是為了討論而非限制。

根據本發明所述原理的一些實施例，本發明提供一種配置彩色多視像顯示器，其配置以提供多視像影像，並且具體來說，其提供靜態彩色多視像影像（亦即靜態彩色多視像顯示器）。圖3A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器100的平面圖。圖3B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器100的一部分的剖面圖。具體來說，圖3B可以顯示穿過圖3A的靜態彩色多視像顯示器100的一部分的剖面圖，所述剖面圖在xz平面中。圖3C是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器100的立體圖。根據一些實施例，所示的靜態彩色多視像顯示器100配置為提供純靜態彩色多視像影像，而在其他靜態彩色多視像顯示器100可以配置為提供複數個多視像影像，並因此作為（或者為）準靜態彩色多視像顯示器100。例如，靜態彩色多視像顯示器100可以在不同的、固定的多視像之間切換，或者等效地在複數個多視像影像狀態之間切換，如下文所述。

如圖3A至圖3C所示的靜態彩色多視像顯示器100配置為提供複數個方向性光束102，每個方向性光束102具有預定顏色、預定強度和預定的主要角度方向（或簡稱為「方向」）。複數個方向性光束102一起表示和對靜態彩色多視像影像的視像集合的各個彩色視像像素進行編碼，亦即靜態彩色多視像顯示器100配置為提供或顯示。在一些實施例中，彩色視像像素可以組織為多視像像素以表示多視像影像的各個不同視像。此外，靜態彩色多視像影像可以由（但不限制於）紅-綠-藍（RGB）色彩空間以表示，其中不同顏色的彩色視像像素包括三種不同顏色的光，亦即紅光、綠光和藍光。具體來說，根據各個實施例，方向性光束102的預定顏色可以對應於靜態彩色多視像影像的彩色視像像素的不同顏色。

如圖所示，靜態彩色多視像顯示器100包括導光體110。舉例而言，導光體110可以是平板導光體（例如圖所示）。導光體110配置以使光沿著導光體110的長度引導以作為引導光，或更具體地作為複數個引導光束112。例如，導光體110可以包含配置為光波導的介電材料。介電材料可以具有第一折射係數，環繞介電材料的光波導的介質具有第二折射係數，其中，第一折射係數大於第二折射係數。例如，折射係數差配置以根據導光體110的一個或多個引導模式來增強引導光束112的全內反射。

在一些實施例中，導光體110可以是厚平板或平板光波導，其包含延伸的、基本上平坦的光學透明介電材料片。基本上平坦的介電材料片配置為使用全內反射以引導引導光束112。根據各個示例，導光體110中的光學透明材料可包含任何種類的介電材料，其可包含但不限於，各種玻璃（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膠或聚合物（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）其中一種或多種。在一些示例中，導光體110可以進一步包含包覆層（圖中未顯示），其位於導光體110的表面的至少一部分上（例如，頂部表面和底部表面其中之一或之二）。根據一些示例，包覆層可以用於進一步增強全內反射。

根據各個實施例，導光體110配置以根據全內反射以導光體110的第一表面110’（例如「前」表面）和第二表面110”（例如「後」表面或「底部」表面）之間的非零值傳播角度來引導引導光束112。具體來說，引導光束112在導光體110的第一表面110’和第二表面110”之間以非零值傳播角度藉由反射或「彈跳」而傳播。應注意的是，為了簡化說明，非零值傳播角度並未於圖3A至圖3C中顯示。然而，表示傳播方向103的粗箭頭描繪了引導光束112沿著圖3B中的導光體的長度的總傳播方向。

如本發明所定義，「非零值傳播角度」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，根據各個實施例，非零值傳播角度既大於零又小於導光體110內的全內反射的臨界角度。例如，引導光束112的非零值傳播角度可以介於大約十（10）度和大約五十（50）度之間，或者在一些示例中，介於大約二十（20）度和大約四十（40）度之間，或者介於約二十五（25）度和約三十五（35）度之間。舉例而言，非零值傳播角度可以是大約三十度（30º）。在其他示例中，非零值傳播角度可以是大約20度、或大約25度、或大約35度。此外，只要非零值傳播角度選擇為小於導光體110內的全內反射的臨界角，特定實施例可以選擇（例如任意選擇）任何非零值傳播角度。

如圖3A和圖3C所示，靜態彩色多視像顯示器100進一步包括光源120。光源120位於導光體110上的輸入位置116。舉例而言，如圖所示，光源120的位置可以相鄰於導光體110的邊緣或側面114。光源120配置為提供要在導光體110內引導的多色光，以作為複數個引導光束112。此外，光源120提供多色光，以使複數個引導光束112的個別引導光束112具有彼此不同的放射方向118，複數個引導光束在導光體110內具有「扇形」傳播模式。具體來說，個別引導光束112的不同放射方向118來自或看起來來自光源120在導光體110上的輸入位置。因此，根據一些實施例，個別引導光束112可以看起來具有光源120附近的共同原點（或從發源）。

具體來說，藉由光源120發射的多色光配置為進入導光體110並傳播為複數個引導光束112，其以放射或「扇形」模式遠離輸入位置116並穿過或者沿著導光體110的長度。此外，由於遠離輸入位置116傳導的放射狀，複數個引導光束112中的個別引導光束112具有彼此不同的放射方向。例如，光源120可以與側面114可以對接耦合。例如，對接耦合的光源120可以促使光以扇形模式引入，以提供個別引導光束112的不同放射方向。根據一些實施例，光源120可以是或至少接近於輸入位置116的「點」光源，以使引導光束112沿著不同的放射方向118傳播（亦即，作為複數個引導光束112）。

在一些實施例中，光源120的輸入位置116位於導光體110的側面114，其靠近或大約側面114的中心或中間。具體來說，在圖3A和圖3C中，光源120顯示在輸入位置116，其大約位於導光體110的側面114（亦即輸入側）的中心（例如其在中央）。替代地（圖中未顯示），輸入位置116可以遠離導光體110的側面114的中央。舉例而言，輸入位置116可以位於導光體110的角落。例如，導光體110可以具有矩形形狀（例如，如圖所示）並且光源120的輸入位置116可以位於矩形的導光體110的角落（例如，輸入側面114的角落）。

在各個實施例中，光源120可以包括基本上任何光源（例如光學發射器），其配置為發射或提供多色光，其包含但不限於，一個或多個發光二極體（light emitting diodes, LEDs）或者雷射（例如雷射二極體）。在一些實施例中，光源120可以包括複數個光學發射器，其配置以產生代表特定顏色之具有窄頻光譜的基本上為單色的光的不同顏色。具體來說，由複數個光學發射器的各個不同光學發射器提供的單色光的顏色可以是特定色彩空間或顏色模型（例如，RGB顏色模型）的原色。由複數個光學發射器提供的單色光可以組合以提供多色光。例如，光源120包括複數個光學發射器，當各個顏色的單色光組合時，可以配置為提供白光。在其他示例中，光源120可以是基本上寬頻帶的光源，其配置以直接提供多色光，例如但不限於白光。在一些實施例中，其中光源120包括複數個不同的光學發射器，不同光學發射器可以配置以提供具有不同的、顏色特定的、非零值傳播角度的引導光的光，其對應於每個不同光色。

在一些實施例中，藉由將來自光源120的光耦合到導光體110中以產生的引導光束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）。因此，在一些實施例中，靜態彩色多視像顯示器100可以包含在光源120與導光體110之間的準直器（圖中未顯示）。或者，光源120本身可以進一步包括準直器。準直器配置以提供在導光體110內被準直的引導光束112。具體來說，準直器配置以接收來自光源120的一個或多個光學發射器的基本上未準直的光，並且將基本上未準直的光轉換為準直光。在一些示例中，準直器可以配置為提供在一平面（例如「垂直」平面）中的準直度，其基本上垂直於引導光束112的傳播方向或等效地準直在垂直於導光體110的表面的方向上。也就是說，舉例而言，準直可以提供準直引導光束112，其在垂直於導光體110的表面的平面中具有相對窄的角展度的（例如，第一表面110’或第二表面110”）。根據各個實施例，準直器可以包括任何種類的準直器，包含但不限於透鏡、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狀準直器），其配置以準直例如來自光源120的光。

此外，在一些實施例中，準直器可以提供準直光，其具有非零值傳播角度與根據預定準直因子而被準直其中之一或之二。此外，當採用不同顏色的光學發射器時，準直器可以配置以提供準直光，其具有不同的、顏色特定的非零值傳播角度以及不同顏色特定的準直因子其中之一或之二。在一些實施例中，準直器進一步配置以將準直光傳遞到導光體110，以將其傳播為引導光束112。

在一些實施例中，使用準直或未準直的光可影響可由靜態彩色多視像顯示器100提供的多視像影像。舉例而言，如果引導光束112在導光體110內被準直，所發射的方向性光束102可以在至少兩個正交方向上具有相對窄或受限制的角展度。因此，靜態彩色多視像顯示器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像的多視像影像。然而，如果引導光束112基本上未準直，多視像影像可以提供視像視差，但可能無法提供完整的不同視像的二維陣列。具體來說，如果引導光束112是未準直的（例如，沿著z軸），多視像影像可以提供不同的多視像影像，其繞著y軸旋轉時表現出「視差3D」（例如，如圖1A所示）。另一方面，如果靜態彩色多視像顯示器100繞著x軸旋轉，例如，多視像影像及其視像可以基本保持不變或相同，因為複數個方向性光束102中的方向性光束102在y-z平面中具有寬角度範圍。因此，提供的多視像影像可以是「純視差」，其僅在一個方向而不是兩個方向上提供視像陣列。

圖3A至圖3C所示的靜態彩色多視像顯示器100進一步包括複數個繞射光柵130，配置為發射類似的複數個方向性光束102，複數個方向性光束102將靜態彩色多視像影像的彩色視像像素編碼。在各個實施例中，複數個繞射光柵130的每個繞射光柵130配置為從複數個引導光束112中的一個引導光束112散射出方向性光束102。此外，每個繞射光柵130配置為散射出方向性光束102，其具有對應於靜態彩色多視像影像的彩色視像像素的顏色、強度和視像方向的預定顏色、預定強度和預定方向。如上文所述和根據各個實施例，由複數個繞射光柵130發出的方向性光束102可以表示或對靜態彩色多視像影像的彩色視像像素進行編碼。因此，由複數個繞射光柵130發出的方向性光束102將靜態彩色多視像影像的彩色視像像素編碼以便顯示資訊，例如具有彩色3D內容的資訊。此外，由於繞射光柵130配置為散射出具有預定顏色或具有預定顏色的方向性光束102，因此繞射光柵可以稱為顏色特定的繞射光柵。

如上文所述，複數個繞射光柵130中的繞射光柵130配置為從複數個引導光束112中的單一引導光束112的一部分提供複數條方向性光束102中的方向性光束102。在一些實施例中，複數個繞射光柵130中的每個繞射光柵130以及由每個繞射光柵130散射出的複數個方向性光束102中的對應方向性光束102之間具有一對一關係。

此外，繞射光柵130配置為提供方向性光束102，其具有對應於靜態彩色多視像影像的彩色視像像素的顏色、強度和視像方向的預定顏色、預定強度和預定主要角度方向（或簡稱為「方向」）。具體來說，各個繞射光柵130配置為選擇性散射出具有特定預定強度和特定預定主要角度方向（例如，垂直於導光體110的表面）的特定預定顏色的光，其將彩色視像像素編碼。例如，個別繞射光柵130中的第一個繞射光柵可以配置為將光散射出以作為具有紅色的方向性光束102，而個別繞射光柵130中的第二個繞射光柵可以配置為將光散射出以作為具有紅色以外的另一種顏色的方向性光束102。例如，個別繞射光柵130中的第二個繞射光柵可以配置為將光散射出以作為具有綠色的方向性光束102，而個別繞射光柵130中的第三個繞射光柵可以配置為將光散射出以作為具有綠色的方向性光束102（例如，綠光或藍光）。因此，繞射光柵130選擇性地配置為在方向性光束102的散射光中提供或編碼對應於繞射光柵130的彩色視像像素。據此延伸，複數個繞射光柵130中的繞射光柵130的第一集合可以配置為散射出具有紅色的方向性光束102，複數個繞射光柵130中的繞射光柵130的第二集合配置為散射出具有綠色的方向性光束，並且複數個繞射光柵130中的繞射光柵130的第三集合可以配置為散射出具有藍色的方向性光束，由光源提供的多色光包括紅光、綠光和藍光。

在各個實施例中，根據一些實施例，複數個繞射光柵130中的繞射光柵130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，複數個繞射光柵130中的每個繞射光柵130通常與繞射光柵130中的其他繞射光柵130不同並且分離。

如圖3B所示，方向性光束102可以（至少部分為）在與導光體110內的引導光束112的平均或總傳播方向103不同（並且在一些實施例中為垂直）的方向上傳導。例如，如圖3B所示，根據一些實施例，從各個繞射光柵130散射出導光體110的方向性光束102可以基本上限制在x-z平面。此外，如圖3B所示的方向性光束102的顏色具有特定的顏色（例如，紅色、綠色或藍色），其取決於散射出方向性光束102的特定繞射光柵130。例如，如圖3B所示，第一繞射光柵130a可以配置為散射出紅光以作為引導在彩色視像像素（未顯示）的方向上的第一方向性光束102a。同樣地，第二繞射光柵130b可以配置為散射出綠光以作為引導在彩色視像像素的方向上的第二方向性光束102b，而第三繞射光柵130c可以配置為散射出藍光以作為引導在彩色視像像素的方向上的第三方向性光束102c。在圖3B中對方向性光束102、方向性光束102a、方向性光束102b、方向性光束102c使用不同的虛線，來顯示散射光的各個不同顏色，例如紅光、綠光和藍光。在圖3B中使用不同種類的虛線來進一步顯示不同顏色的方向性光束102、方向性光束102a、方向性光束102b、方向性光束102c。

根據各個實施例，上述方程式（1）提供如何配置第一繞射光柵130a、第二繞射光柵130b和第三繞射光柵130c以在彩色視像像素的方向上選擇性地散射不同顏色的光（亦即λ）的指導。應注意，一般而言，如圖3B所示，預定顏色以外的顏色的光也會被第一繞射光柵130a、第二繞射光柵130b和第三繞射光柵130c散射出。然而，根據各個實施例，根據方程式（1），這些其他顏色的光不會在彩色視像像素的方向上散射出，因此通常不會對靜態彩色多視像顯示器100的性能（亦即彩色視像像素的顏色）產有害的影響。

根據各個實施例，複數個繞射光柵130中的每個繞射光柵130皆具有相關聯的光柵特徵。每個繞射光柵的相關聯的光柵特徵取決於從光源120入射在繞射光柵130上的引導光束112的放射方向118，由其定義，或者是其函數。此外，在一些實施例中，相關的光柵特徵進一步由繞射光柵130與光源120的輸入位置116之間的距離決定或定義。例如，如圖3A所示，相關的特性可以取決於繞射光柵130-1與輸入位置116之間的距離以及入射在繞射光柵130-1上的引導光束112的放射方向118-1。換句話說，複數個繞射光柵130中的繞射光柵130的相關的光柵特徵取決於光源的輸入位置116以及繞射光柵130在導光體110的表面上相對於輸入位置116的特定位置。

圖3A顯示具有不同空間座標（x1, y1）和（x2, y2）的兩個不同的繞射光柵130-1和繞射光柵130-2，其進一步具有不同的光柵特徵，以補償或歸因於入射在繞射光柵130上的來自光源120的複數個引導光束112的不同放射方向118-1和放射方向118-2。類似地，兩個不同的繞射光柵130-1和繞射光柵130-2的不同光柵特徵說明了由不同的空間座標（x1, y1）和空間座標（x2, y2）決定的各個繞射光柵130-1、繞射光柵130-2距光源輸入位置116的不同距離。

圖3C顯示可以由靜態彩色多視像顯示器100提供的複數個方向性光束102的示例。具體來說，如圖所示，複數個繞射光柵130的繞射光柵130的不同集合顯示為發射具有互相不同的主要角度方向的方向性光束102。根據各個實施例，不同的主要角度方向可以對應於靜態彩色多視像顯示器100的不同視像方向或者等效的靜態彩色多視像顯示器100顯示的靜態彩色多視像影像。舉例而言，繞射光柵130的第一集合可以繞射地耦合出入射的引導光束112的一部分（如虛線所示）以提供具有對應於靜態彩色多視像顯示器100的第一視像方向（或第一視像）的第一主要角度方向的方向性光束第一集合102’。類似地，如圖所示，具有分別對應於靜態彩色多視像顯示器100的第二視像方向（或第二視像）和第三視像方向（或第三視像）的主要角度方向的方向性光束第二集合102”和方向性光束第三集合102’”，可以藉由對應的繞射光柵130的第二集合和第三集合以繞射性耦合出入射的引導光束112的部分來提供，以此類推。圖3C還顯示由繞射光柵130、繞射光柵130a、繞射光柵130b、繞射光柵130c提供的方向性光束第一集合102’、方向性光束第二集合102”和方向性光束第三集合102’”的不同顏色，其使用對應圖3B中使用的虛線種類的不同種類的虛線。

在圖3C中還顯示可以由靜態彩色多視像顯示器100提供的靜態彩色多視像影像106的第一視像104’、第二視像104” 和第三視像104’“。所顯示的第一視像104’、第二視像104”、第三視像104’“表示物體的不同立體圖並且整體為所顯示的靜態彩色多視像影像106（例如，等同於圖1A中所示的彩色多視像影像16）。此外，具有構成靜態彩色多視像影像106的彩色視像像素的不同預定顏色的由繞射光柵130繞射性耦合出的各個方向性光束102，亦即，提供第一視像104’、第二視像104”和第三視像104’”的方向性光束102的集合，不僅將視像的方向和強度編碼，還將構成這些視像的彩色視像像素的顏色編碼。

大體上，繞射光柵130的光柵特徵可以包含繞射光柵的繞射特徵的間隔或間距、光柵方位、和光柵尺寸（或範圍）之中的一個或多個。此外，在一些實施例中，繞射光柵耦合效率（例如，繞射光柵面積、凹槽深度、或凸脊高度等等）可以取決於從輸入位置116（或光源位置）到繞射光柵的距離。例如，繞射光柵耦合效率可以配置為依距離的改變而增加（部分地），以用於校正或補償引導光束112與放射擴展和其他損耗因素相關聯的強度總體降低。因此，根據一些實施例，由繞射光柵130提供並且對應於對應的視像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（diffractive coupling efficiency）以決定。同樣，如上文所述，由繞射光柵130散射出的方向性光束102的預定顏色還可以藉由繞射光柵130的繞射特徵間隔或間距來編碼，亦即，間距可以決定如方程式（1）所提供的顏色。

圖4是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器100的平面圖。在圖4中，照明體積134顯示為在角範圍中，其與在導光體110的側面114的光源120的輸入位置116保持距離D。應注意，由於複數個引導光束112的傳播的放射方向從Y軸遠離並朝向X軸的角度變化，因此照明體積具有更寬的角度尺寸。例如，如圖所示，照明體積134b寬於照明體積134a。

再次參考圖3B，如圖所示，複數個繞射光柵130可位於或鄰近於導光體110的第一表面110’，其為導光體110的光束發射表面。舉例而言，繞射光柵130可以是透射模式繞射光柵，其配置為藉由第一表面110’將引導光的一部分繞射性耦合為方向性光束102。替代地，複數個繞射光柵130可位於或鄰近於與導光體110的光束發射表面（亦即，第一表面110’）相對的第二表面110”。具體來說，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配置為繞射引導光的一部分並且反射引導光的一部分，使其朝向第一表面110’以通過第一表面110’離開，以作為繞射性散射出或繞射性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之二。

在一些實施例中，以此提供引導光束可以被抑制，在某些情況下甚至可以消除，靜態彩色多視像顯示器100中的引導光束112的各個雜散反射源(spurious reflection sources)，尤其是當那些雜散反射源可能會發射出非預期的方向性光束，並且隨後，以靜態彩色多視像顯示器100產生非預期影像。各種可能的雜散反射源的示例包含，但不限於，導光體110的側壁，其可能產生引導光束112的二次反射。可以藉由許多方法中的任何一種來抑制來自靜態彩色多視像顯示器100內各種雜散反射源的反射，這些方法包含但不限於吸收並控制雜散反射的重定向。

圖5A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的包含雜散反射抑制的靜態彩色多視像顯示器100的平面圖。圖5B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的包含雜散反射抑制的靜態彩色多視像顯示器100的平面圖。具體來說，圖5A和圖5B圖顯示靜態彩色多視像顯示器100，其包括導光體110、光源120和複數個繞射光柵130。也顯示複數個引導光束112，其中複數個引導光束112之中的至少一個引導光束112入射在導光體110的側壁114a、側壁114b上。引導光束112被側壁114a、側壁114b的可能的雜散反射藉由表示反射引導光束112’的虛線箭頭顯示。

在圖5A中，靜態彩色多視像顯示器100進一步包括在導光體110的側壁114a、側壁114b的吸收層119。吸收層119配置為吸收來自引導光束112的入射光。吸收層可以包括基本上任何的光能吸收器，例如，包含但不限於，塗在側壁114a、側壁114b上的黑色塗料。如圖5A所示，吸收層119施加到側壁114b，而側壁114a沒有吸收層119，其為示例而非限制。吸收層119攔截並吸收入射的引導光束112，其有效地防止或減緩從側壁114b產生的可能的雜散反射。另一方面，入射到側壁114a上的引導光束112會反射，而導致反射引導光束112’的產生，其以作為示例而非限制的方式顯示。

圖5B顯示使用受控的反射角的雜散反射抑制。具體來說，圖5B所示的靜態彩色多視像顯示器100的導光體110、導光體110b包括斜向的側壁114a、側壁114b。傾斜的側壁具有斜向角，被配置為優先地引導反射的引導光束112’基本上遠離繞射光柵130。因此，反射的引導光束112’不會繞射性耦合出導光體110、導光體110b而成為非意圖的方向性光束。側壁114a、側壁114b的斜向角可以在x-y平面上，如圖所示。在其他示例中（圖中未顯示），側壁114a、側壁114b的斜向角可以在其他平面中（例如X-Z平面），以將反射的引導光束112’引導出導光體110的頂部表面或底部表面。應注意，圖5B顯示側壁114a、側壁114b，其包含僅沿其一部分的斜向，其為示例而非限制。

根據一些實施例，靜態彩色多視像顯示器100可以包括互相橫向偏移的複數個光源120。複數個光源120中的光源120的橫向偏移可以提供在個別繞射光柵130或其間的各個引導光束112的放射方向上的差異。具體來說，橫向偏移有效地改變由複數個光源120中的每個光源120提供的引導光束112的原點或發射點。根據一些實施例，此差異隨後可以有助於提供所顯示的多視像影像的動畫。因此，在一些實施例中，靜態彩色多視像顯示器100可以是靜態彩色多視像顯示器100。

圖6A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器100的平面圖。圖6B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示另一示例中圖6A的靜態彩色多視像顯示器100的平面圖。圖6A和圖6B所示的靜態彩色多視像顯示器100包括具有複數個繞射光柵130的導光體110。此外，如圖所示，靜態彩色多視像顯示器100進一步包括複數個光源120，其彼此橫向偏移並且配置成分別提供具有彼此不同放射方向118的引導光束112。

具體來說，圖6A和圖6B顯示在導光體110的側面114上的第一輸入位置116a的第一光源120a和在第二輸入位置116b的第二光源120b。第一輸入位置116a和第二輸入位置116b沿著側面114（亦即在x方向上）橫向偏離或偏移，以提供各個第一光源120a和第二光源120b的橫向偏移。此外，複數個光源120中的每一個第一光源120a和第二光源120b提供具有彼此各自不同放射方向的不同的複數個引導光束112。例如，分別如圖6A和圖6B所示，第一光源120a可以提供具有不同放射方向118a的第一集合的第一複數個引導光束112a，並且第二光源120b可以提供具有不同放射方向118b的第二集合的第二複數個引導光束112b。此外，如圖所示，由於第一光源120a和第二光源120b的橫向偏移，第一引導光束112a和第二引導光束112b大體上具有彼此不同的放射方向118a、放射方向118b的集合。

因此，複數個繞射光柵130發射的方向性光束表示不同的靜態彩色多視像影像，其在視像空間中彼此偏移（例如，在視像空間中的角度偏移）。因此，藉由在第一光源120a和第二光源120b之間切換，靜態彩色多視像顯示器100可以提供靜態彩色多視像影像的「動畫」，例如依時間順序的動畫。具體來說，舉例而言，藉由在不同的依時序的時間間隔或週期期間依時序將第一光源120a和第二光源120b照明，靜態彩色多視像顯示器100可以配置為在不同時間週期期間移動靜態彩色多視像影像的外觀位置。根據一些實施例，由動畫提供的外觀位置的所述偏移可以表示操作靜態彩色多視像顯示器100以作為準靜態彩色多視像顯示器100以提供複數個多視像影像的狀態，並作為其示例。

根據各個實施例，如上文參照3A至圖3C所描述的，使用繞射（例如，藉由繞射性散射或繞射性耦合）以發射的靜態彩色多視像顯示器100的方向性光束102。在一些實施例中，複數個繞射光柵130配置為提供方向性光束102，其編碼彩色視像像素可以組織為多視像像素，每個多視像素包含繞射光柵130的集合，其包括來自複數個繞射光柵130的一個或多個繞射光柵130。此外，如上所述，該（些）繞射光柵130具有繞射特性，其取決於導光體110上的放射位置，並且取決於該（些）繞射光柵130發射的方向性光束102的預定顏色、強度和方向。

圖7A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器的繞射光柵130的平面圖。圖7B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的組成彩色多視像像素140的繞射光柵130的集合的平面圖。如圖7A和圖7B所示，每個繞射光柵130包括根據繞射特徵間隔（有時也稱為「光柵間隔｣）或光柵間距以彼此間隔開的複數個繞射特徵。繞射特徵間隔或光柵間距配置以提供從導光體內的引導光的一部分繞射性耦合出或散射。在圖7A至圖7B中，繞射光柵130位於多視像顯示器的導光體110的表面上（例如，圖3A至圖3C所示的靜態彩色多視像顯示器100）。

根據各個實施例，繞射光柵130中的繞射特徵的間隔或光柵間距可以為子波長 （亦即，小於引導光束112的波長）。應注意的是，為了簡化說明，圖7A和圖7B顯示具有單一或均勻的光柵間隔（亦即，固定的光柵間距）的繞射光柵130。在各個實施例中，如下文所述，繞射光柵130可以包括複數個不同的光柵間隔（例如，兩個或多個光柵間隔）或可變的繞射特徵間隔或光柵間距，以提供方向性光束102，例如，如在圖3A至圖6B中各種顯示。因此，圖7A和圖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的繞射特徵可以包括彼此間隔開的凹槽和凸脊其中之一或之二。凹槽或凸脊可以包括導光體110的材料，例如，凹槽或凸脊可以形成在導光體110的表面中。在另一個示例中，凹槽或凸脊可以藉由導光體材料以外的材料形成，例如形成在導光體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，繞射特徵的配置包括繞射光柵130的光柵特徵。舉例而言，繞射光柵的光柵深度可以配置以決定由繞射光柵130提供的方向性光束102的強度。替代地，如先前所討論並且在圖7A至圖7B中所示，光柵特徵包括繞射光柵130的光柵間距和光柵方位（例如，圖5A所示的光柵方位γ）其中之一或之二。光柵間距不僅決定繞射性散射出的光的顏色，還決定繞射性散射的方向。結合引導光束的入射角，光柵特徵決定由繞射光柵130提供的主要角度方向和在主要角度方向上的方向性光束102的顏色。

更一般地，靜態彩色多視像顯示器100可以包括彩色多視像像素140的一個或多個實例，每個彩色多視像像素140皆包括來自複數個繞射光柵130的繞射光柵130的集合。如圖7B所示，組成彩色多視像像素140的繞射光柵130的集合可以具有不同的光柵特徵。例如，彩色多視像像素的繞射光柵130可以具有不同的光柵方位和光柵間距。具體來說，彩色多視像像素140的繞射光柵130可以具有由靜態彩色多視像影像的對應視像集合判斷或指示的不同光柵特徵。例如，彩色多視像像素140可以包含八（8）個繞射光柵130的集合，其隨後對應於靜態彩色多視像顯示器100的8個不同視像。而且，靜態彩色多視像顯示器100可以包含多個彩色多視像像素140。例如，可以為具有繞射光柵130的集合的複數個彩色多視像像素140，每個彩色多視像像素140對應於對應的彩色視像像素的集合的不同顏色。例如，圖7B所示的八（8）個繞射光柵130的集合中的不同繞射光柵130可以對由彩色多視像像素140表示的靜態彩色多視像影像的彩色視像像素的不同顏色進行編碼。

在一些實施例中，靜態彩色多視像顯示器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以及更一般地靜態彩色多視像顯示器100可以對在與複數個引導光束112中的引導光束112的總傳播方向103正交的方向上傳導的光是透明的。此外，可以至少部分地藉由繞射光柵130的基本透明度以加強透明度。

在一些實施例中，靜態彩色多視像顯示器100進一步包括濾色器，以增強方向性光束102的顏色或阻擋來自給定或選定的繞射光柵130的不需要的或散射光的雜散顏色。圖8是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的具有濾色器150的靜態彩色多視像顯示器100的一部分的剖面圖。如圖8所示，如上文參照圖3A至圖3C所述，靜態彩色多視像顯示器100包括導光體110、光源120和複數個繞射光柵130。如圖3B所示，圖8所示的繞射光柵130包含：第一繞射光柵130a，其配置為散射出紅光以作為第一方向性光束102a；第二繞射光柵130b，其配置為散射出綠光以作為第二方向性光束102b；以及第三繞射光柵130c，其配置為散射出藍光以作為第三方向性光束102c。圖8中顯示的靜態彩色多視像顯示器100進一步包括複數個濾色器150，其配置為過濾從導光體110散射出的光以作為方向性光束102，以阻擋或基本上阻擋由選定的繞射光柵130、繞射光柵130a、繞射光柵130b、繞射光柵130c散射出的光的顏色以外的光的顏色。

具體來說，如圖8所示，第一濾色器150a配置為過濾被第一繞射光柵130a散射出的光，以有效阻擋光的綠色和藍色成分，並且僅允許第一方向性光束102a的紅光通過第一濾色器150a。同樣地，第二濾色器150b配置為阻擋被第二繞射光柵130b散射出以作為第二方向性光束102b的光的綠色成分以外的所有成分，並且第三濾色器150c配置為阻擋被第三繞射光柵130c散射出以作為第三方向性光束102c的光的藍色成分以外的所有成分。在一些實施例中，使用濾色器150、濾色器150a、濾色器150b、濾色器150c可以減少或消除散射光的雜散顏色干擾或降低靜態彩色多視像影像的品質，特別是離軸觀看時。如圖所示，濾色器150、濾色器150a、濾色器150b、濾色器150c阻擋除了選定顏色成分（例如，紅色、綠色或藍色）之外的所有散射光，其為示例而非限制。在一些實施例中，濾色器150只阻擋未選擇的成分的一部分仍可提供離軸雜散顏色的減少。

根據本發明所述原理的一些實施例，本發明提供了另一種靜態彩色多視像顯示器。靜態彩色多視像顯示器配置為發射由靜態彩色多視像顯示器提供的複數個方向性光束。此外，可以基於包含在多視像顯示器中的一個或多個的彩色多視像像素中的複數個繞射光柵的光柵特徵，將所發射的方向性光束優選地引導向靜態彩色多視像顯示器的複數個視像區域。此外，繞射光柵可以在方向性光束中產生光色與不同的主要角度方向，其對應於藉由靜態彩色多視像顯示器的靜態彩色多視像影像的視像集合中的不同視像的不同視像方向。在一些示例中，靜態彩色多視像顯示器配置為提供或「顯示」 3D影像或多視像影像。根據各個示例，方向性光束之中不同的一條方向性光束可以對應與靜態彩色多視像影像相關的不同「視像」的個別彩色視像像素。例如，複數不同視像可以提供藉由靜態彩色多視像顯示器顯示的靜態彩色多視像影像中以「裸眼（glasses free）」（例如，裸視立體（autostereoscopic））表示的資訊。

圖9是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器200的方塊圖。根據各個實施例，靜態彩色多視像顯示器200配置為根據不同視像方向中的不同視像來顯示靜態彩色多視像影像。具體來說，由靜態彩色多視像顯示器200發射的複數條方向性光束202用於顯示靜態彩色多視像影像，並且可以對應於並且對不同視像的像素（亦即，彩色視像像素）編碼。在圖9中，具有不同顏色的方向性光束202顯示為從一個或多個彩色多視像像素230發出的箭頭。在圖9中還顯示可以由靜態彩色多視像顯示器200提供的靜態彩色多視像影像206的第一視像204’、第二視像204” 和第三視像204’”。此外，不同的方向性光束202具有表示組成靜態彩色多視像影像206的不同顏色的不同顏色。

應注意，與其中一個彩色多視像像素230相關聯的方向性光束202是靜態的或準靜態的，但不是主動調變的。相反地，彩色多視像像素230在被照明時提供方向性光束202，或者在未被照明時不提供方向性光束202。此外，根據各個實施例，所提供方向性光束202的預定顏色和預定強度或亮度以及這些方向性光束202的方向界定和對藉由靜態彩色多視像顯示器200顯示的靜態彩色多視像影像206的彩色視像像素進行編碼。此外，根據各個實施例，在靜態彩色多視像影像206內顯示的視像204’、204”、204’”是靜態的或準靜態的。

如圖9所示，靜態彩色多視像顯示器200包括導光體210。導光體210配置以引導光或更具體的沿導光體210的長度的光束。在一些實施例中，導光體210可以基本上類似上述的靜態彩色多視像顯示器100所述的導光體110。

圖9的靜態彩色多視像顯示器200進一步包括光源220，其配置為向導光體210提供多色光以被引導為複數個引導光束212。在一些實施例中，所提供的多色光包括紅光、綠光和藍光。舉例而言，多色光可以提供白光。

根據各個實施例，複數個引導光束212中的引導光束212在導光體210內具有彼此不同的放射方向。具體來說，當由光源220引入導光體210時，所提供的多色光（例如，由圖9中的光源220發出的箭頭顯示）會由導光體210引導以作為扇形圖案的複數個引導光束212，其看起來從光源220附近的共原點發出。在一些實施例中，所提供的多色光的引導光束212還具有非零值傳播角度，並且在一些實施例中具有準直因子。舉例而言，準直因子可以配置為在導光體210內提供預定引導光束212在垂直方向上的角展度。

根據一些實施例，光源220可以基本上類似於上文所述的靜態彩色多視像顯示器100的其中一個光源120。舉例而言，光源220的位置可以對接耦合到導光體210的輸入邊緣。在另一示例中（圖中未顯示），光源220可以包括第一光學發射器，其沿著導光體210的側面與第二光學發射器平行偏移。在這些實施例中，第一光學發射器可以配置為提供包含第一複數個引導光束的多色光，並且第二光學發射器可以配置為提供包含第二複數個引導光束的多色光。

圖9所示的靜態彩色多視像顯示器200進一步包括彩色多視像像素230。彩色多視像像素230配置為提供由靜態彩色多視像顯示器200的靜態彩色多視像影像或由靜態彩色多視像顯示器200顯示的靜態彩色多視像影像（例如，如圖所示，靜態彩色多視像影像206）。根據各個實施例，每個彩色多視像像素230包括複數個繞射光柵232，其配置為從複數個引導光束散射出，以提供方向性光束202將靜態彩色多視像影像的彩色視像像素編碼。具體來說，彩色多視像像素230的繞射光柵232在對應於靜態彩色多視像影像206的不同視像方向上繞射出方向性光束202，每個方向性光束202對應於靜態彩色多視像影像206的彩色視像像素。根據各個實施例，根據本發明定義，藉由複數個繞射光柵232中的每個繞射光柵散射出的方向性光束202的預定顏色、強度和方向取決於繞射光柵的預定光柵特徵，亦即，光柵特徵是在靜態彩色多視像顯示器200的操作之前預先確定。根據一些實施例，彩色多視像像素230的繞射光柵232可以基本上類似於上述靜態彩色多視像顯示器100的繞射光柵130。具體來說，繞射光柵232的預定光柵特徵預定提供方向性光束202的預定顏色和強度以及方向性光束202的預定主要角度方向。此外，繞射光柵232的光柵特徵可以基於或取決於入射到繞射光柵232的引導光束212的放射方向以及光源220和繞射光柵232之間的距離，亦即，繞射光柵232相對於光源220的位置的位置。

在一些實施例中，如上文所述，繞射光柵232和彩色多視像像素230可以分別基本上類似於上述靜態彩色多視像顯示器100的繞射光柵130和彩色多視像像素140。具體來說，繞射光柵232的預定光柵特徵可以包括繞射光柵232的光柵間距、光柵方位、和光柵深度之中的一個或多個。在一些實施例中，光柵深度可以配置以決定藉由繞射光柵232散射出的方向性光束202的強度。亦即，對應於彩色視像像素的強度的由繞射光柵232散射出的方向性光束202的強度由繞射光柵232的繞射耦合效率決定，其中繞射耦合效率由光柵深度決定。在一些實施例中，光柵間距和光柵方位其中之一或之二配置為控制或決定由繞射光柵232散射出的方向性光束202的方向。此外，光柵間距配置為決定方向性光束202的顏色，所述方向性光束202被繞射光柵232散射出在對應彩色視像像素的方向上。在一些實施例中，每個彩色多視像像素包括第一個繞射光柵232配置為散射出紅光，第二個繞射光柵232配置為散射出綠光，以及第三個繞射光柵232配置為散射出藍光，以提供具有三種不同顏色的方向性光束202，其對靜態彩色多視像影像的對應彩色視像像素的三個顏色進行編碼。

根據本發明所述原理的其他實施例，本發明提供一種靜態彩色多視像顯示器的操作方法。圖10是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器的操作方法300的流程圖。根據各個實施例，靜態彩色多視像顯示器的操作方法300可以用於顯示靜態彩色多視像影像和準靜態彩色多視像影像其中之一或之二。

如圖10所示，靜態彩色多視像顯示器的操作方法300包括在導光體中引導310多色光以作為複數個引導光束，其具有共同原點和彼此不同放射方向。具體來說，根據定義，複數個引導光束中的引導光束具有與複數個引導光束中的另一個引導光束的傳播的彼此不同的放射方向。此外，根據定義，複數個引導光束中的每個引導光束皆具有共同原點。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，並因此是虛擬的原點。根據一些實施例，如上述參照靜態彩色多視像顯示器100所述的，引導310多色光的導光體以及在其中引導的引導光束，可以分別與導光體110和引導光束112基本上相似。

圖10所示的靜態彩色多視像顯示器的操作方法300進一步包括發射320複數個方向性光束，其使用複數個繞射光柵而編碼或表示靜態彩色多視像影像的彩色視像像素。根據各個實施例，複數個繞射光柵的每個繞射光柵繞射性耦合或散射出來自複數個引導光束的光以發射複數個方向性光束的方向性光束。此外，由每個繞射光柵耦合出或散射出的方向性光束具有預定顏色、預定強度和預定主要角度方向的靜態彩色多視像影像的對應彩色視像像素。具體來說，由發射光的步驟320產生的複數條方向性光束可以具有與多視像影像的視像集合中的不同彩色視像像素相對應的主要角度方向。而且，複數個方向性光束中的方向性光束的顏色和強度對應於靜態彩色多視像影像的彩色視像像素的顏色強度。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，並且其具有對應於在多視像影像的一個視像中特定的視像像素的單一強度和顏色。也就是說，發射320方向性光束的繞射光柵與靜態彩色多視像影像的彩色視像像素之間存在一對一的對應關係。在一些實施例中，繞射光柵包括複數個子光柵。此外，在一些實施例中，繞射光柵的集合可以排列成靜態彩色多視像顯示器的彩色多視像像素。

在各個實施例中，發射320的方向性光束的預定顏色、強度和主要角度方向由繞射光柵的光柵特徵控制，其基於（亦即，取決於）繞射光柵相對於的共同原點的位置的位置。具體來說，繞射光柵的光柵特徵取決於是繞射光柵相對於引導光束的共同原點的位置。

根據一些實施例，如上文所述，複數個繞射光柵可以基本上類似於靜態彩色多視像顯示器100的複數個繞射光柵130。此外，在一些實施例中，如上文所述，發射320的複數個方向性光束可以基本上類似於複數個方向性光束102。例如，控制或決定主要角度方向和顏色的光柵特徵可以包括繞射光柵的光柵間距和光柵方位其中之一或之二。此外，由繞射光柵提供的並且對應於對應的彩色視像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以決定。亦即，在一些示例中，控制強度的光柵特徵可以包括繞射光柵的光柵深度、光柵尺寸等等。

如圖所示，靜態彩色多視像顯示器的操作方法300進一步包括使用光源提供330多色光以被引導為複數個引導光束。具體來說，藉由使用光源，多色光可以提供給導光體，以作為具有複數個的不同傳播的放射方向的引導光束。根據各個實施例，提供330多色光中使用的光源位於導光體的角落，光源位置是複數個引導光束的共同原點。在一些實施例中，如上文所述，光源可以大致上類似於靜態彩色多視像顯示器100的（多個）光源120。具體來說，光源可以位於複數個引導光束的共同原點的導光體的側面。舉例而言，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，光源可以接近表示共同原點的點光源。

在一些實施例（圖中未顯示）中，靜態彩色多視像顯示器的操作方法進一步包括使靜態彩色多視像影像動畫化，其藉由在第一時段內引導第一複數個引導光束並且藉由在第二時段內引導第二複數個引導光束。第一複數個引導光束可以具有不同於第二複數個引導光束的共同原點的共同原點。例如，光源可以包括複數個橫向偏移光源，例如，如上所述，配置為提供動畫。根據一些實施例，動畫化可以包括在第一時段和第二時段內的靜態彩色多視像影像的外觀位置的變化。

在一些實施例中，提供330的多色光基本上未準直。在其他實施例中，提供330的多色光可以是準直的（例如，光源可以包括準直器）。在各個實施例中，提供330的多色光可以在導光體的表面之間在導光體內以非零值傳播角度引導並具有不同放射方向。當在導光體內準直時，提供330的多色光可以根據準直因子來準直，以建立在導光體內的引導光的預定角展度。在一些實施例中，預定的角展度可以是垂直方向。

因此，本發明已描述了以下操作的示例和實施例：一種靜態彩色多視像顯示器和一種靜態彩色多視像顯示器的操作方法，其具有繞射光柵，所述繞射光柵配置為提供複數個方向性光束，所述複數個方向性光束對來自具有彼此不同放射方向的引導光束的靜態或準靜態彩色多視像影像進行編碼。應該理解的是，上述示例僅是說明本發明所述的原理的多個具體示例的其中一些示例。很明顯的，所屬技術領域中具有通常知識者可以輕易設計出多種其他配置，但這些配置不會超出本發明申請專利範圍所界定的範疇。

本申請案請求於2022年3月23日提交的第 PCT/US2022/021611號國際專利申請的優先權，該申請案請求於2021年9月25日提交的第63/248,469號美國臨時申請案的優先權，本發明引用上述每篇全文且併入本發明。

10:多視像顯示器、彩色多視像顯示器 12:螢幕 14:視像 16:彩色多視像影像 18:視像方向 20:光束 30:繞射光柵 40:導光體 50:光束 60:耦合出光束 100:靜態彩色多視像顯示器 102:方向性光束 102’:方向性光束第一集合 102”:方向性光束第二集合 102’”:方向性光束第三集合 102a:方向性光束、第一方向性光束 102b:方向性光束、第二方向性光束 102c:方向性光束、第三方向性光束 103:傳播方向 104’:第一視像 104”:第二視像 104’”:第三視像 106:靜態彩色多視像影像 110:導光體 110’:第一表面 110”:第二表面 110b:導光體 112:引導光束 112’:引導光束 112a:第一引導光束 112b:第二引導光束 114:側面、輸入側面 114a:側壁 114b:側壁 116:輸入位置 116a:第一輸入位置 116b:第二輸入位置 118:放射方向 118-1:放射方向 118-2:放射方向 118a:放射方向 118b:放射方向 119:吸收層 120:光源 120a:第一光源 120b:第二光源 130:繞射光柵 130-1:繞射光柵 130-2:繞射光柵 130a:繞射光柵、第一繞射光柵 130b:繞射光柵、第二繞射光柵 130c:繞射光柵、第三繞射光柵 134:照明體積 134a:照明體積 134b:照明體積 140:彩色多視像像素 150:濾色器 150a:濾色器、第一濾色器 150b:濾色器、第二濾色器 150c:濾色器、第三濾色器 200:靜態彩色多視像顯示器 202:方向性光束 204’:視像、第一視像 204”:視像、第二視像 204"':視像、第三視像 206:靜態彩色多視像影像 210:導光體 212:引導光束 220:光源 230:彩色多視像像素 232:繞射光柵 D:距離 O:原點 θ:角度分量、仰角 ϕ:角度分量、方位角 γ: 光柵方位

根據在本發明所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是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器的立體圖。

圖1B是根據與本發明所述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是根據與本發明所述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是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器的平面圖。

圖3B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器的一部分的剖面圖。

圖3C是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器的立體圖。

圖4是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器的平面圖。

圖5A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的包含雜散反射抑制的靜態彩色多視像顯示器的平面圖。

圖5B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的包含雜散反射抑制的靜態彩色多視像顯示器的平面圖。

圖6A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器的平面圖。

圖6B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示另一示例中圖6A的靜態彩色多視像顯示器的平面圖。

圖7A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器的繞射光柵的平面圖。

圖7B是根據與本發明所述原理一致的另一實施例，顯示示例中的組成彩色多視像像素的繞射光柵集合的平面圖。

圖8是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的具有濾色器的靜態彩色多視像顯示器的一部分的剖面圖。

圖9是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器的方塊圖。

圖10是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的靜態彩色多視像顯示器的操作方法的流程圖。

特定示例和實施例具有上述參考附圖所示的特徵之外的其他特徵，或者具有代替上述參考附圖中所示的特徵的其他特徵。下文將參照上述參考附圖，詳細描述這些特徵和其他特徵。

100:靜態彩色多視像顯示器

110:導光體

112:引導光束

114:側面

116:輸入位置

118:放射方向

118-1:放射方向

118-2:放射方向

120:光源

130:繞射光柵

130-1:繞射光柵

130-2:繞射光柵

D:距離

Claims (21)

1. 一種靜態彩色多視像顯示器，包括：一導光體；一光源，配置為提供多色光以被引導作為該導光體內的複數個引導光束，該導光體具有源自該導光體上的該光源的一輸入位置的不同放射方向；複數個繞射光柵，配置為發射類似的複數個方向性光束，該複數個方向性光束對一靜態彩色多視像影像的彩色視像像素進行編碼，每個繞射光柵配置為從其中一個該引導光束散射出一方向性光束，該方向性光束具有對應於該靜態彩色多視像影像的彩色視像像素的顏色、強度和視像方向的預定顏色、強度和方向；以及一濾色器，配置為選擇性地使由該複數個繞射光柵中的一繞射光柵散射出的該方向性光束的該預定顏色的光通過並阻擋其他顏色的光，其中，該濾色器設置在所對應的該繞射光柵上。
2. 如請求項1之靜態彩色多視像顯示器，其中，該光源的該輸入位置位於該導光體的一側面，大約在該側面的一中點。
3. 如請求項1之靜態彩色多視像顯示器，其中，該複數個繞射光柵中的每一個繞射光柵以及由每個該繞射光柵散射出的該複數個方向性光束中的對應方向性光束之間具有一對一關係。
4. 如請求項1之靜態彩色多視像顯示器，其中，該繞射光柵的一光柵特徵配置為確定該方向性光束的該預定顏色、強度和方向，該光柵特徵取決於該繞射光柵在該導光體上的位置和該光源在該導光體上的該輸入位置。
5. 如請求項4之靜態彩色多視像顯示器，其中，該光柵特徵包括該繞射光柵的一光柵間距和該繞射光柵的一光柵方位兩者，該光柵特徵配置為確定由該繞射光柵散射出的該方向性光束的該顏色和該方向。
6. 如請求項4之靜態彩色多視像顯示器，其中，該光柵特徵包括該光柵深度，配置為確定由該繞射光柵散射出的該方向性光束的該強度。
7. 如請求項1之靜態彩色多視像顯示器，其中，該複數個繞射光柵中的一第一繞射光柵配置為散射出具有紅色的一方向性光束，該複數個繞射光柵中的一第二繞射光柵配置為散射出具有綠色的一方向性光束，並且該複數個繞射光柵中的一第三繞射光柵配置為散射出具有藍色的一方向性光束，由該光源提供的該多色光包括紅光、綠光和藍光。
8. 如請求項1之靜態彩色多視像顯示器，其中，該複數個繞射光柵位於與該導光體的一光束發射表面相對的該導光體的一表面上。
9. 如請求項1之靜態彩色多視像顯示器，進一步包括一準直器，該準直器位於該光源和該導光體之間，該準直器配置成準直由該光源發射的光，該複數個引導光束包括具有一預定準直因子的準直光束。
10. 如請求項1之靜態彩色多視像顯示器，進一步包括另一光源，在該導光體上另一個橫向偏移的輸入位置，該另一光源配置為提供多色光，該多色光包括該導光體內的另一複數個引導光束，其中，該複數個引導光束和該另一複數個引導光束具有彼此不同的放射方向，以及其中在該光源和該另一光源之間的切換配置為將靜態彩色多視像影像動畫化，以提供一準靜態彩色多視像顯示器。
11. 一種靜態彩色多視像顯示器，包括：一導光體；一光源，配置為提供一多色光，該多色光包括複數個引導光束，該複數個引導光束在該導光體中具有彼此不同的放射方向；彩色多視像像素，配置為提供一靜態彩色多視像影像，每個該彩色多視像素包括複數個繞射光柵，該複數個繞射光柵配置以從該複數個引導光束散射出光，以提供方向性光束，該方向性光束對該靜態彩色多視像影像的彩色視像像素進行編碼；以及一濾色器，配置為選擇性地使由該複數個繞射光柵中的一繞射光柵散射出的該方向性光束的該預定顏色的光通過並阻擋其他顏色的光，其中，由該複數個繞射光柵中的每一個繞射光柵散射出的一方向性光束的預定顏色、強度和方向取決於該繞射光柵的一預定光柵特徵，以及 其中，該濾色器設置在所對應的該繞射光柵上。
12. 如請求項11之靜態彩色多視像顯示器，其中，該光柵特徵取決於該繞射光柵相對於該光源的位置的位置，並包括該繞射光柵的一光柵間距和一光柵方位其中之一或之二。
13. 如請求項11之靜態彩色多視像顯示器，其中，由該繞射光柵散射出的與與一彩色視像像素的強度對應的該方向性光束的強度由該繞射光柵的繞射耦合效率決定。
14. 如請求項11之靜態彩色多視像顯示器，其中，該多色光包括紅光、綠光和藍光，其中，每個該彩色多視像像素包括：一第一繞射光柵，配置為散射該紅光；一第二繞射光柵，配置為散射該綠光；以及一第三繞射光柵，配置為散射該藍光，以提供具有三種不同顏色的方向性光束，該方向性光束對該靜態彩色多視像影像的對應彩色視像像素的顏色進行編碼。
15. 如請求項11之靜態彩色多視像顯示器，其中，該光源包括一第一光學發射器，該第一光學發射器沿該導光體一側面與一第二光學發射器橫向偏移，該第一光學發射器配置為提供包括第一複數個引導光束的多色光，以及該第二光學發射器配置為提供包括第二複數個引導光束的多色光。
16. 一種靜態彩色多視像顯示器的操作方法，該操作方法包括：在一導光體中引導多色光以作為複數個引導光束，該複數個引導光束具有共同原點並且彼此不同的放射方向；發射複數個方向性光束，該複數個方向性光束使用複數個繞射光柵對一靜態彩色多視像影像的彩色視像像素進行編碼，該複數個繞射光柵中的每個繞射光柵根據該繞射光柵的一光柵特徵從該複數個引導光束散射出光，以發射該複數個方向性光束中的方向性光束，其具有該靜態彩色多視像影像的對應顏色像素的預定顏色、強度和方向；以及配置一濾色器，以選擇性地使由該複數個繞射光柵中的一繞射光柵散射出的該方向性光束的該預定顏色的光通過並阻擋其他顏色的光，其中，該濾色器設置在所對應的該繞射光柵上。
17. 如請求項16之靜態彩色多視像顯示器的操作方法，其中，該繞射光柵的該光柵特徵取決該繞射光柵相對於該引導光束的該共同原點的位置，以及其中，由該複數個繞射光柵中的每一個繞射光柵散射出的一方向性光束與該靜態彩色多視像影像的對應彩色視像像素之間存在一對一的對應關係。
18. 如請求項16之靜態彩色多視像顯示器的操作方法，其中，控制該預定顏色和方向的該光柵特徵包括該繞射光柵的一光柵間距和一光柵方位其中之一或之二。
19. 如請求項16之靜態彩色多視像顯示器的操作方法，其中，控制該強度的該光柵特徵包括該繞射光柵的一光柵深度。
20. 如請求項16之靜態彩色多視像顯示器的操作方法，進一步包括使用一光源提供多色光以被引導作為該複數個引導光束，該光源位於該複數個引導光束的該共同原點處的該導光體的一側面。
21. 如請求項16之靜態彩色多視像顯示器的操作方法，進一步包括藉由在第一時間週期期間引導第一複數個引導光束並在第二時間週期期間引導第二複數個引導光束來動畫化該靜態彩色多視像影像，該複數個第一引導光束具有不同於該複數個第二引導光束的一共同原點的一共同原點，其中該動畫化包括在該第一時間週期期間和該第二時間週期期間該靜態彩色多視像影像的一外觀位置的一偏移。