(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色光を発光するランプ、前記ランプからの白色光をライン状に集光する集光光学系、および、ライン状の前記白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む分光手段と、
被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを取得する取得手段と、
前記分光手段により分光された前記白色光のスペクトルが投影される面において、前記白色光のライン方向に前記画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、前記白色光のスペクトルの方向に前記画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、前記取得手段により取得された前記画像データに基づいて前記白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、前記白色光のスペクトルから、前記画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記スペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、
前記合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段と、
前記投影手段による投影位置を調整する調整手段と
を備える画像表示装置。
【請求項２】
白色光を発光するランプ、前記ランプからの白色光をライン状に切り出すスリット、および、ライン状の前記白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む分光手段と、
被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを取得する取得手段と、
前記分光手段により分光された前記白色光のスペクトルが投影される面において、前記白色光のライン方向に前記画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、前記白色光のスペクトルの方向に前記画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、前記取得手段により取得された前記画像データに基づいて前記白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、前記白色光のスペクトルから、前記画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記スペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、
前記合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段と、
前記投影手段による投影位置を調整する調整手段と
を備える画像表示装置。
【請求項３】
前記取得手段は、水平走査周期を単位として前記画像データを取得し、
前記調整手段は、前記スペクトルが合成された光の前記投影位置を、水平走査周期ごとにラインが順次ずれるように調整するとともに、垂直走査周期を単位として前記画像データに基づく１フレ−ム分の画像が投影されるように調整する
請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記集光光学系は、シリンドリカルレンズまたは放物線掃引ミラーを含む
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記分光プリズムまたは前記合成プリズムに入射する光を平行光とする第１の光学部材と、射出する光を収束光とする第２の光学部材とをさらに備える
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記抽出手段は前記反射器であり、
前記分光プリズムと前記合成プリズムは共用されており、
前記反射器に向かう光と前記反射器から離れる光とを分離する分離手段を
さらに備える請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記集光光学系と前記投影手段の少なくとも一方はミラーである
請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記集光光学系は放物線掃引ミラーであり、
前記投影手段は楕円掃引ミラーである
請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記楕円掃引ミラーの一方の焦点は前記放物線掃引ミラーの焦点と光学的に対応する位置にある
請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
スペクトルが合成された光は前記楕円掃引ミラーの他方の焦点に向けて投影される
請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記集光光学系は放物線掃引ミラーであり、
前記投影手段は楕円掃引ハ−フミラーである
請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
スペクトルが合成された光が投影されるシリンドリカルスクリーンを
さらに備える請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
ランプから発光された白色光を集光光学系によりライン状に集光する集光ステップと、
ライン状の前記白色光を分光プリズムによりスペクトルに分光する分光ステップと、
被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを取得する取得ステップと、
前記分光ステップの処理により分光された前記白色光のスペクトルが投影される面において、前記白色光のライン方向に前記画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、前記白色光のスペクトルの方向に前記画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、前記取得ステップの処理により取得された前記画像データに基づいて前記白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、前記白色光のスペクトルから、前記画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップの処理により抽出された前記スペクトルを合成プリズムにより合成する合成ステップと、
前記合成ステップの処理によりスペクトルが合成された光の投影位置を調整する調整ステップと
を含む画像表示装置の画像表示方法。
【請求項１４】
被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光手段と、
前記第１の分光手段により分光されたスペクトルを検出し、前記被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出手段と、
白色光を発光するランプ、前記ランプからの白色光をライン状に集光する集光光学系、および、ライン状の前記白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む第２の分光手段と、
前記第２の分光手段により分光された前記白色光のスペクトルが投影される面において、前記白色光のライン方向に前記画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、前記白色光のスペクトルの方向に前記画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、前記検出手段により検出された前記画像データに基づいて前記白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、前記白色光のスペクトルから、前記画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記スペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、
前記合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段と
を備える画像処理装置。
【請求項１５】
被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光手段と、
前記第１の分光手段により分光されたスペクトルを検出し、前記被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出手段と、
白色光を発光するランプ、前記ランプからの白色光をライン状に集光する集光光学系、および、ライン状の前記白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む第２の分光手段と、
前記第２の分光手段により分光された前記白色光のスペクトルが投影される面において、前記白色光のライン方向に前記画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、前記白色光のスペクトルの方向に前記画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、前記検出手段により検出された前記画像データに基づいて前記白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、前記白色光のスペクトルから、前記画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記スペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、
前記合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段と
を備える画像処理システム。
【請求項１６】
被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光ステップと、
前記第１の分光ステップの処理により分光されたスペクトルを検出し、前記被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出ステップと、
ランプから発光された白色光を集光光学系によりライン状に集光する集光ステップと、
ライン状の前記白色光を分光プリズムによりスペクトルに分光する第２の分光ステップと、
前記第２の分光ステップの処理により分光された前記白色光のスペクトルが投影される面において、前記白色光のライン方向に前記画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、前記白色光のスペクトルの方向に前記画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、前記検出ステップの処理により検出された前記画像データに基づいて前記白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、前記白色光のスペクトルから、前記画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップの処理により抽出された前記スペクトルを合成プリズムにより合成する合成ステップと、
前記合成ステップの処理によりスペクトルが合成された光を投影する投影ステップと
を含む画像処理方法。
【請求項１７】
ランプから発光された白色光をスリットによりライン状に切り出す切り出しステップと、
ライン状の前記白色光を分光プリズムによりスペクトルに分光する分光ステップと、
被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを取得する取得ステップと、
前記分光ステップの処理により分光された前記白色光のスペクトルが投影される面において、前記白色光のライン方向に前記画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、前記白色光のスペクトルの方向に前記画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、前記取得ステップの処理により取得された前記画像データに基づいて前記白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、前記白色光のスペクトルから、前記画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップの処理により抽出された前記スペクトルを合成プリズムにより合成する合成ステップと、
前記合成ステップの処理によりスペクトルが合成された光の投影位置を調整する調整ステップと
を含む画像表示装置の画像表示方法。
【請求項１８】
被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光手段と、
前記第１の分光手段により分光されたスペクトルを検出し、前記被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出手段と、
白色光を発光するランプ、前記ランプからの白色光をライン状に切り出すスリット、および、ライン状の前記白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む第２の分光手段と、
前記第２の分光手段により分光された前記白色光のスペクトルが投影される面において、前記白色光のライン方向に前記画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、前記白色光のスペクトルの方向に前記画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、前記検出手段により検出された前記画像データに基づいて前記白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、前記白色光のスペクトルから、前記画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記スペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、
前記合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段と
を備える画像処理装置。
【請求項１９】
被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光手段と、
前記第１の分光手段により分光されたスペクトルを検出し、前記被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出手段と、
白色光を発光するランプ、前記ランプからの白色光をライン状に切り出すスリット、および、ライン状の前記白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む第２の分光手段と、
前記第２の分光手段により分光された前記白色光のスペクトルが投影される面において、前記白色光のライン方向に前記画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、前記白色光のスペクトルの方向に前記画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、前記検出手段により検出された前記画像データに基づいて前記白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、前記白色光のスペクトルから、前記画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記スペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、
前記合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段と
を備える画像処理システム。
【請求項２０】
被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光ステップと、
前記第１の分光ステップの処理により分光されたスペクトルを検出し、前記被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出ステップと、
ランプから発光された白色光をスリットによりライン状に切り出す切り出しステップと、
ライン状の前記白色光を分光プリズムによりスペクトルに分光する第２の分光ステップと、
前記第２の分光ステップの処理により分光された前記白色光のスペクトルが投影される面において、前記白色光のライン方向に前記画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、前記白色光のスペクトルの方向に前記画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、前記検出ステップの処理により検出された前記画像データに基づいて前記白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、前記白色光のスペクトルから、前記画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップの処理により抽出された前記スペクトルを合成プリズムにより合成する合成ステップと、
前記合成ステップの処理によりスペクトルが合成された光を投影する投影ステップと
を含む画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理システムおよび画像処理方法、画像表示装置および方法、並びに、画像処理装置に関し、特に、被写体の色を忠実に撮像し、表示できる画像処理システムおよび画像処理方法、画像表示装置および方法、並びに、画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビジョン受像機やビデオカメラをはじめとして、様々なカラ−画像を扱う映像機器が世の中に普及している。これらの機器のほとんどは、３原色（例えば、赤、緑、青）に基づいて被写体を撮像したり、被写体を撮像した画像を表示したりしている。【０００３】
これに対して、３原色に基づき画像を扱う機器より忠実に被写体の色を再現できるように、被写体の光学像のスペクトルを４つ以上の波長帯に分割して記録し、表示するシステムが提案されている（例えば、特開２００３−１３４３５１号公報（特許文献１）参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の３原色に基づき画像を扱う映像機器では、人間の可視光線の領域の色を全て表現できない。すなわち、図１のＸＹＺ表色系色度図に示されるように、ほぼ馬蹄形の領域１内に人間が見ることができる全ての色が含まれる。そのうち、赤、緑、青の三色を合成してできる色は、頂点Ｒ、Ｇ、およびＢで囲まれる三角形の領域２内に限られる。頂点ＲはＸＹＺ表色系色度図における赤の座標を示しており、頂点ＧはＸＹＺ表色系色度図における緑の座標を示しており、頂点ＧはＸＹＺ表色系色度図における青の座標を示している。従って、３原色に基づき画像を扱う映像機器では、領域１内ではあるが領域２の外の領域に含まれる色を表現できないため、忠実に被写体の色を撮像したり、表示したりすることができない。【０００５】
また、特許文献１に記載されている発明では、撮影時に複数のフィルタを準備し、これを切り替えることにより、被写体の光学像の波長成分を分割して抽出し、抽出した波長成分から各種のデ−タ、アルゴリズムや関数に基づき、被写体の光学像のスペクトルを推定する必要がある。さらに、推定した被写体の光学像のスペクトルが、各種のデ−タ、アルゴリズムや関数に基づき、表示用のデ−タに変換される。このため、処理が複雑になるばかりでなく、アルゴリズムや関数によって表現可能な色が限定されてしまい、結局、充分な色を忠実に再現することが困難である課題があった。【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、被写体の色を忠実に撮像し、表示することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の画像表示装置は、白色光を発光するランプ、ランプからの白色光をライン状に集光する集光光学系、および、ライン状の白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む分光手段と、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを取得する取得手段と、分光手段により分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、取得手段により取得された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出されたスペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段と、投影手段による投影位置を調整する調整手段とを備えることを特徴とする。
本発明の第２の画像表示装置は、白色光を発光するランプ、ランプからの白色光をライン状に切り出すスリット、および、ライン状の白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む分光手段と、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを取得する取得手段と、分光手段により分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、取得手段により取得された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出されたスペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段と、投影手段による投影位置を調整する調整手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
取得手段は、水平走査周期を単位として画像デ−タを取得し、調整手段は、スペクトルが合成された光の投影位置を、水平走査周期ごとにラインが順次ずれるように調整するとともに、垂直走査周期を単位として画像デ−タに基づく１フレ−ム分の画像が投影されるように調整するようにすることができる。
【００２８】
集光光学系は、シリンドリカルレンズまたは放物線掃引ミラーを含むようにすることができる。【００２９】
分光プリズムまたは合成プリズムに入射する光を平行光とする第１の光学部材と、射出する光を収束光とする第２の光学部材とをさらに備えるようにすることができる。【００３０】
抽出手段は反射器であり、分光プリズムと合成プリズムは共用されており、反射器に向かう光と反射器から離れる光とを分離する分離手段をさらに備えるようにすることができる。【００３１】
集光光学系と投影手段の少なくとも一方は、ミラーであるようにすることができる。【００３２】
集光光学系は放物線掃引ミラーであり、投影手段は楕円掃引ミラーであるようにすることができる。【００３３】
楕円掃引ミラーの一方の焦点は放物線掃引ミラーの焦点と光学的に対応する位置にあるようにすることができる。【００３４】
スペクトルが合成された光は楕円掃引ミラーの他方の焦点に向けて投影されるようにすることができる。【００３５】
集光光学系は放物線掃引ミラーであり、投影手段は楕円掃引ハ−フミラーであるようにすることができる。【００３７】
スペクトルが合成された光が投影されるシリンドリカルスクリーンをさらに備えるようにすることができる。【００３８】
本発明の第１の画像表示方法は、ランプから発光された白色光を集光光学系によりライン状に集光する集光ステップと、ライン状の白色光を分光プリズムによりスペクトルに分光する分光ステップと、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを取得する取得ステップと、分光ステップの処理により分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、取得ステップの処理により取得された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出ステップと、抽出ステップの処理により抽出されたスペクトルを合成プリズムにより合成する合成ステップと、合成ステップの処理によりスペクトルが合成された光の投影位置を調整する調整ステップとを含むことを特徴とする。
本発明の第１の画像処理装置は、被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光手段と、第１の分光手段により分光されたスペクトルを検出し、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出手段と、白色光を発光するランプ、ランプからの白色光をライン状に集光する集光光学系、および、ライン状の白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む第２の分光手段と、第２の分光手段により分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、検出手段により検出された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出されたスペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段とを備えることを特徴とする。
本発明の第１の画像処理システムは、被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光手段と、第１の分光手段により分光されたスペクトルを検出し、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出手段と、白色光を発光するランプ、ランプからの白色光をライン状に集光する集光光学系、および、ライン状の白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む第２の分光手段と、第２の分光手段により分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、検出手段により検出された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出されたスペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段とを備えることを特徴とする。
本発明の第１の画像処理方法は、被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光ステップと、第１の分光ステップの処理により分光されたスペクトルを検出し、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出ステップと、ランプから発光された白色光を集光光学系によりライン状に集光する集光ステップと、ライン状の白色光を分光プリズムによりスペクトルに分光する第２の分光ステップと、第２の分光ステップの処理により分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、検出ステップの処理により検出された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出ステップと、抽出ステップの処理により抽出されたスペクトルを合成プリズムにより合成する合成ステップと、合成ステップの処理によりスペクトルが合成された光を投影する投影ステップとを含むことを特徴とする。
本発明の第２の画像表示方法は、ランプから発光された白色光をスリットによりライン状に切り出す切り出しステップと、ライン状の白色光を分光プリズムによりスペクトルに分光する分光ステップと、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを取得する取得ステップと、分光ステップの処理により分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、取得ステップの処理により取得された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出ステップと、抽出ステップの処理により抽出されたスペクトルを合成プリズムにより合成する合成ステップと、合成ステップの処理によりスペクトルが合成された光の投影位置を調整する調整ステップとを含むことを特徴とする。
本発明の第２の画像処理装置は、被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光手段と、第１の分光手段により分光されたスペクトルを検出し、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出手段と、白色光を発光するランプ、ランプからの白色光をライン状に切り出すスリット、および、ライン状の白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む第２の分光手段と、第２の分光手段により分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、検出手段により検出された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出されたスペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段とを備えることを特徴とする。
本発明の第２の画像処理システムは、被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光手段と、第１の分光手段により分光されたスペクトルを検出し、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出手段と、白色光を発光するランプ、ランプからの白色光をライン状に切り出すスリット、および、ライン状の白色光をスペクトルに分光する分光プリズムを含む第２の分光手段と、第２の分光手段により分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、検出手段により検出された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出されたスペクトルを合成する合成プリズムを含む合成手段と、合成手段によりスペクトルが合成された光を投影する投影手段とを備えることを特徴とする。
本発明の第２の画像処理方法は、被写体の光学像をスペクトルに分光する第１の分光ステップと、第１の分光ステップの処理により分光されたスペクトルを検出し、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データを出力する検出ステップと、ランプから発光された白色光をスリットによりライン状に切り出す切り出しステップと、ライン状の白色光を分光プリズムによりスペクトルに分光する第２の分光ステップと、第２の分光ステップの処理により分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、検出ステップの処理により検出された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルを画素単位で抽出する抽出ステップと、抽出ステップの処理により抽出されたスペクトルを合成プリズムにより合成する合成ステップと、合成ステップの処理によりスペクトルが合成された光を投影する投影ステップとを含むことを特徴とする。
【００４１】
本発明の第１の画像表示装置、および画像表示方法においては、ランプから発光された白色光が集光光学系によりライン状に集光され、ライン状の白色光が分光プリズムによりスペクトルに分光され、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データが取得され、分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、取得ステップの処理により取得された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルが画素単位で抽出され、抽出されたスペクトルが合成プリズムにより合成され、スペクトルが合成されたライン状の光の投影位置が調整される。
本発明の第１の画像処理システム、および画像処理方法においては、被写体の光学像がスペクトルに分光され、分光されたスペクトルが検出され、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データが出力され、ランプから発光された白色光が集光光学系によりライン状に集光され、ライン状の白色光が分光プリズムによりスペクトルに分光され、分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、検出された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルが画素単位で抽出され、抽出されたスペクトルが合成プリズムにより合成され、スペクトルが合成された光が投影される。
本発明の第２の画像表示装置、および画像表示方法においては、ランプから発光された白色光がスリットによりライン状に切り出され、ライン状の白色光が分光プリズムによりスペクトルに分光され、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データが取得され、分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、取得ステップの処理により取得された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルが画素単位で抽出され、抽出されたスペクトルが合成プリズムにより合成され、スペクトルが合成されたライン状の光の投影位置が調整される。
本発明の第２の画像処理システム、および画像処理方法においては、被写体の光学像がスペクトルに分光され、分光されたスペクトルが検出され、被写体の光学像のスペクトルを画素毎に所定の数の波長成分に分割したデータからなる画像データが出力され、ランプから発光された白色光がスリットによりライン状に切り出され、ライン状の白色光が分光プリズムによりスペクトルに分光され、分光された白色光のスペクトルが投影される面において、白色光のライン方向に画像データの走査線の方向の画素数に対応する数だけ配置され、白色光のスペクトルの方向に画像データの１画素あたりのスペクトルの分割数に対応する数だけ配置された反射器または透過器により、検出された画像データに基づいて白色光のスペクトルの反射または透過を制御して、白色光のスペクトルから、画像データに基づくスペクトルが画素単位で抽出され、抽出されたスペクトルが合成プリズムにより合成され、スペクトルが合成された光が投影される。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、被写体を撮像し、撮像した画像を表示できる。特に、本発明によれば、被写体の色を忠実に撮像し、撮像した画像の色を忠実に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ＸＹＺ表色系色度図である。
【図２】画像処理システムの原理を表わす図である。
【図３】画像処理システムの機能構成例を示すブロック図である。
【図４】画像処理システムのセンシング部の光の流れを示す図である。
【図５】レンズ系の詳細な構成を示す断面図である。
【図６】画像処理システムのディスプレイ部の光の流れを示す図である。
【図７】電子衝撃型ＣＣＤの構成を示す断面図である。
【図８】光センサ部の電子衝撃型ＣＣＤの配列およびマイクロミラーアレイのマイクロミラーの配列を示す平面図である。
【図９】マイクロミラーアレイのマイクロミラーの角度を説明する図である。
【図１０】マイクロミラーアレイのマイクロミラーの角度を説明する図である。
【図１１】センシング部における画像撮影処理を説明するフロ−チャ−トである。
【図１２】図１１のステップＳ３の画像デ−タ取得処理の詳細を説明するフロ−チャ−トである。
【図１３】被写体の画像の例を示す図である。
【図１４】スリット光による画像の例を示す図である。
【図１５】スリット光による画像の例を示す図である。
【図１６】スリット光による画像の例を示す図である。
【図１７】スリット光による画像の例を示す図である。
【図１８】ディスプレイ部における画像表示処理を説明するフロ−チャ−トである。
【図１９】図１８のステップＳ５３の走査線表示処理の詳細を説明するフロ−チャ−トである。
【図２０】ガルバノミラーの形状の例を示す図である。
【図２１】センシング部の他の構成例を示す図である
【図２２】ディスプレイ部の他の構成例を示す図である。
【図２３】ディスプレイ部の他の構成例を示す図である。
【図２４】ディスプレイ部の他の構成例を示す図である。
【図２５】ディスプレイ部の他の構成例を示す図である。
【図２６】ディスプレイ部の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
２１  画像処理システム，  ３１  センシング部，  ３２  伝送部，  ３３  蓄積部，  ３４  ディスプレイ部，  ４１  ガルバノミラー，  ４２  スリット，  ４３  分光部，  ４４  光センサ部，  ４５  Ａ／Ｄ変換部，  ４６  出力部，  ４７  オシレ−タ，  ６１  レンズ系，  ６２  プリズム，  ７１  光源部，  ７２  スリット，  ７３  分光部，  ７４  ミクロミラーレイ，  ７５  入力部，  ７６  ドライバ，  ７７  スペクトル合成部，  ７８  ガルバノミラー，  ７９  光射出部，  ８０  オシレ−タ，  ９１  レンズ系，  ９２  プリズム，  １０１  プリズム，  １０２  レンズ系，  １１１  スクリーン，  １２１  電子衝撃型ＣＣＤ，  １５１  マイクロミラー
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。【００４６】
図２は、本発明の原理を表わしている。太陽光１１は、スリット１２を通過することにより、１方向については充分細い幅の細長いライン状の光線に切り出される。太陽光１１には様々な波長の光が含まれており、光の屈折率はその波長によりそれぞれ異なる。そのため、スリット１２により切り出された太陽光１１が、プリズム１３の上面を透過するとき、光の波長の違いにより、それぞれ異なる角度で屈折され、各波長の光の光路が分散される。さらに、プリズム１３の下面を透過するときに、光の波長の違いにより、それぞれ異なる角度で屈折され、各波長の光の光路の違いが拡大される。このようにして、プリズム１３の下面から太陽光１１に含まれる各波長の光（スペクトル１４）が射出される。すなわち、プリズム１３により太陽光１１に含まれるスペクトル１４が、その波長ごとに分散（分光）される。このとき、スペクトル１４は、図のＳ方向（スリット１２の幅方向）に現れ、Ｓ方向と直交するｘ方向（スリット１２の長手方向）には、その位置の画素成分が現れる。【００４７】
太陽光（自然光）に限らず、人間が目にする光（色）には、様々な波長の光が含まれているが、それらは基本的に太陽光（自然光）の反射成分である。従って、被写体からの光をスペクトルに分光し、分光したスペクトルを正確に検出し、その検出したデ−タに基づき表示画像のスペクトルを調整し、表示することができれば、従来の例えば赤、緑、青の三原色に基づき画像を扱う映像機器と比べて、被写体の色を忠実に撮像し、表示できる映像機器が実現できる。【００４８】
そこで、本発明では、被写体の光学像をスペクトルに分光し、そのスペクトルに基づき被写体を撮像し、撮像した画像を表示する。すなわち、被写体の光学像のスペクトルが検出され、検出されたスペクトルに基づき画像デ−タが生成され、その画像デ−タに基づき抽出されたスペクトルを合成して得られた画像が表示される。【００４９】
図３は、本発明を適用した画像処理システム２１の機能的構成例を示すブロック図である。図４は、画像処理システム２１のセンシング部３１の光（被写体の光学像）の流れを模式的に表した図である。図５は図４のレンズ系６１の具体的な構成例を表す図である。図６は、画像処理システム２１のディスプレイ部３４の光（白色光および表示画像）の流れを模式的に表した図である。【００５０】
画像処理システム２１は、センシング部３１、伝送部３２、蓄積部３３、およびディスプレイ部３４から構成される。【００５１】
センシング部３１は、被写体の光学像を撮像する。すなわち、センシング部３１は、被写体の光学像のスペクトルを検出し、検出したスペクトルに基づく画像デ−タを生成する。センシング部３１は、生成した画像デ−タを伝送部３２または蓄積部３３に出力する。ディスプレイ部３４は、伝送部３２を介して画像デ−タを取得したり、または蓄積部３３に蓄積された画像デ−タを取得したりして、その画像デ−タに基づく画像を表示する。【００５２】
センシング部３１、伝送部３２、蓄積部３３、およびディスプレイ部３４は、同じ筺体内に配置されてもよいし、それぞれ別の筺体に配置されてもよい。また、センシング部３１と蓄積部３３が、同じ筐体内に配置されてもよい。【００５３】
また、伝送部３２による画像デ−タの伝送には、例えば、低ノイズかつ低消費電力で、高速通信が可能な低電圧作動通信（Low Voltage Differential Signaling（LVDS））の伝送フォ−マットが使用可能である。【００５４】
さらに、伝送部３２による画像デ−タの伝送は、有線による伝送であってもよいし、無線による伝送であってもよい。【００５５】
また、蓄積部３３で使用する記憶媒体には、例えば、光ディスク、磁気ディスク、あるいは半導体メモリなどのリム−バルメディアや、ハ−ドディスクなどが使用可能である。【００５６】
センシング部３１は、ガルバノミラー４１、スリット４２、分光部４３、光センサ部４４、Ａ／Ｄ変換部４５、出力部４６、およびオシレ−タ４７により構成される。【００５７】
ガルバノミラー４１（図４）は、１枚の平面状のミラーに図示せぬ回転軸が設けられ、オシレ−タ４７の制御により回転軸を中心としてミラーが回動し、ミラーに入射する光（被写体の光学像）の反射方向を調整（偏向）する偏向器である。センシング部３１で撮像する被写体の光学像は、まずガルバノミラー４１に入射され、スリット４２に向けて反射される。【００５８】
ガルバノミラー４１により反射された被写体の光学像が、スリット４２を通過することにより、被写体の水平方向の１本の細長いライン状の光線（以下、被写体のスリット光と称する）が分離される。センシング部３１は、このスリット４２により分離された被写体のスリット光を１単位（１ライン）として、被写体の光学像を垂直方向に複数の水平方向の直線に分割して撮像する。後述するディスプレイ部３４で、この撮像された１単位の被写体のスリット光が水平方向の１本の走査線として表示され、垂直方向の分割数が垂直方向の走査線数となる。【００５９】
ガルバノミラー４１は、撮像する被写体に対して、垂直方向に回動するように設置されており、オシレ−タ４７は、一定周期（以下、垂直走査周期Ｔと称する）で、撮像する被写体の光学像の全体が上方向から下方向にスリット４２を通過するように、ガルバノミラー４１を等速度で回動させる。すなわち、ガルバノミラー４１により、１フレ−ム分の被写体の光学像が、垂直走査周期Tごとに垂直方向に走査される。【００６０】
スリット４２により分離された被写体のスリット光は、分光部４３に入射される。分光部４３は、レンズ系６１とプリズム６２により構成される。図４に示されるように、被写体のスリット光がレンズ系６１を透過した後、さらにプリズム６２を透過することにより、被写体のスリット光に含まれる波長成分に基づくスペクトル（以下、被写体のスペクトルと称する）が分光され、その被写体のスペクトルが光センサ部４４の表面で結像する。【００６１】
レンズ系６１は、カメラレンズのように複数のレンズが組み合わされたものであり、全体として凸レンズの役割を果たし、レンズ系６１を通過した被写体のスリットの像を結像させる。レンズ系６１としては、原理的にピンホールレンズを用いることが可能であるが、実用的にはレンズ系６１は、プリズムを配置しない場合に波長の違いによって撮像素子４４の上面に入射する光の位置のずれを少なくするために、色収差の少ないものが望ましい。また、撮像素子４４に結像する像をよりシャープにするために、レンズ系６１は、径の小さいレンズで構成するか、または絞りを十分絞って用いるのが好ましい。【００６２】
図５は、レンズ系６１の具体的な構成例を表している。この構成例においては、収差を修正するために複数のレンズ６１−１乃至６１−５が組み合わされてレンズ系６１が構成されている。そして、レンズ６１−３とレンズ６１−４の間に絞り６１−６が配置されている。上述したように、絞り６１−６は、できるだけ絞って利用される。【００６３】
プリズム６２は、プリズム６２と光センサ部４４の間の距離が短くできるように（短い距離で幅の広いスペクトルに分光されるように）、屈折率が大きいガラス、その他の素材を利用することが望ましい。【００６４】
光センサ部４４の表面で結像した被写体のスペクトルは、光センサ部４４により、光信号から電気信号に変換される。【００６５】
光センサ部４４には、例えば、電子衝撃型CCD（Charge Coupled Device）を用いたカメラが使用される。図７は、電子衝撃型CCD１２１の構造を示す断面図である。光子１４１が、電子衝撃型CCD１２１の光電陰極１３１に入射されると、光電変換により電子１４２−１が射出される。このとき、光電陰極１３１と背面薄板化CCD１３２の間には非常に高い電圧がかかっており、電子１４２−１はその印加電圧により加速され、背面薄板化CCD１３２に打ち込まれる。そのため、電子衝撃型CCD１２１は、微弱な入力光に対しても高いＳ／Ｎ比で電気信号を増倍できる。従って、電子衝撃型ＣＣＤ１２１は通常のＣＣＤと比較して高感度であり、光センサ部４４に入射する被写体のスペクトルの強弱（輝度）を精密に検出することができる。背面薄板化CCD１３２に蓄積された電子１４２−ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、一定周期ごとに電気信号として出力される。【００６６】
光センサ部４４には、電子衝撃型CCD１２１が、図８に示されるようにｘ方向にＭ個、Ｓ方向にＮ個、長方形の領域内に平面状かつ格子状に配置される。被写体のスペクトルが変化する（色が変化する）方向がＳ方向に入射し、画素成分（スリット４２の長手方向の成分）がｘ方向に入射する。このとき、被写体のスペクトルの可視光線（波長３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍ）の範囲の波長のスペクトルが、光センサ部４４のＳ方向の範囲に入射する。【００６７】
光センサ部４４は、一定周期（以下、水平走査周期Ｈと称する）ごとに、被写体のスペクトルの入射により蓄積された電子（電荷）を電気信号として出力する。このとき、出力される電気信号が、撮像する画像の水平方向の１走査線分の画像デ−タである。例えば、電子衝撃型ＣＣＤ１２１が、光センサ部４４の格子のｘ方向にＭ個、およびＳ方向にＮ個配置されている場合、画像デ−タは、１走査線あたりの水平方向にＭ個の画素に分割され、さらに各画素は、可視光線（波長３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍ）の範囲の波長のＮ個のスペクトルの成分として検出され、画素単位に出力される。【００６８】
光センサ部４４は、垂直走査周期Ｔの間にｆ回、画像デ−タ（１フレ−ムを構成するｆライン分の画像デ−タ）を出力する。この回数ｆが、画像デ−タの垂直方向の走査線の数である。すなわち、垂直走査周期Ｔ、水平走査周期Ｈ、および垂直走査線数ｆの関係は、式（１）のようになる。【００６９】
垂直走査周期Ｔ＝水平走査周期Ｈ×垂直走査線数ｆ＋回帰時間α・・・（１）【００７０】
回帰時間αは、ガルバノミラー４１が、撮像する被写体の光学像の全体（１フレ−ム分）を走査した（被写体の光学像の一番下のラインを撮像した）後、元の位置（撮像する被写体の光学像の一番上のラインを撮像する位置）に回帰するのに要する時間を表わす。【００７１】
光センサ部４４により出力された画像デ−タは、Ａ／Ｄ変換部４５に入力され、アナログデ−タからデジタルデ−タに変換される。このとき、画像デ−タの大きさ基づき、ｎビットのデジタルデ−タに変換される。すなわち、画像デ−タは、１画素あたりＮ個のスペクトルに分割され、さらに分割されたスペクトルは、その強さに応じて、ｎビットのデジタルデ−タとして表わされるので、１画素は、Ｎ×ｎビットのデ−タで表わされる。【００７２】
Ａ／Ｄ変換部４５によりデジタルデ−タに変換された画像デ−タは、画像をリアルタイムで表示する場合は、出力部４６を介して、伝送部３２に出力され、さらに伝送部３２を介してディスプレイ部３４に供給される。画像デ−タを記録する場合は、画像デ−タは、出力部４６を介して、蓄積部３３に出力され、蓄積される。【００７３】
ディスプレイ部３４は、光源部７１、スリット７２、分光部７３、マイクロミラーアレイ７４、入力部７５、ドライバ７６、スペクトル合成部７７、ガルバノミラー７８、光射出部７９、およびオシレ−タ８０により構成される。【００７４】
光源部７１には、太陽光線、または太陽光線と同等のスペクトルを持つ光（白色光）を発光するランプ、例えばキセノンランプが用いられる。【００７５】
図６に示されるように、光源部７１により発光された白色光は、センシング部３１と同様に、スリット７２により断面が１本の細長いライン状の光線束に切り出され、分光部７３のプリズム９２によりスペクトルに分光される。スリット７２を二重スリットにするか、又はスリット７２とレンズ系９１の両方を用いると、光束をより線分に近い形で結像させることが可能である。分光された白色光のスペクトルは、マイクロミラーアレイ７４の表面で一旦結像する。スリット７２とレンズ系９１の両方を用いる場合は、スリット７２の像が、撮像素子７４上に結像するようにスリット７２およびレンズ系９１を配置する。プリズムを間にはさむため、ここで結像とは、波長ごとの結像を意味する。また、レンズ系９１のみを用いる場合、太陽光線を用いるときは太陽の平行光線が、また、キセノンランプなどを利用するときは光源部７１から発した光線が撮像素子７４上に結像するようにレンズ系９１を配置する。スリット７２のみを用いる場合は、スリット７２の配置位置についての厳密な制限はない。レンズ系９１が用いられる場合、レンズ系９１としては、シリンドリカルレンズ、平らな板を断面が放物線状に曲げたようなミラーである放物線掃引ミラーや、同様に断面が楕円状に曲げたようなミラーである楕円掃引ミラー等、光を線状に集光可能な集光光学系が用いられる。スリット７２を用いる場合に較べて、レンズ系９１を用いる方が、より多くの光エネルギ−を利用することが可能になる。【００７６】
マイクロミラーアレイ（デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)（商標））７４には、反射器としてシリコンを微細加工したマイクロミラー（商標）が平面状かつ格子状に配置され、入射された白色光のスペクトルのうち所定のものを、そのマイクロミラーによりスペクトル合成部７７に向けて反射する。個々のマイクロミラーは、プリズム９２から入射される白色光のスペクトルに対する角度がドライバ７６により独立して制御され、その角度により反射光の出力のオンまたはオフが切り替えられる。ここでいうオンは、スペクトルをスペクトル合成部７７に向けて反射すること（合成する状態にすること）を意味し、オフは、スペクトルをスペクトル合成部７７以外の方向に向けて反射すること（合成しない状態にすること）を意味する。この反射光の出力のオンまたはオフの制御により、反射光に含まれるスペクトルが制御される。また、反射光の出力のオンまたはオフの継続時間が制御されることにより、反射光に含まれるスペクトルごとの輝度が制御される。【００７７】
マイクロミラーアレイ７４のマイクロミラーは、基本的には、図８に示される光センサ部４４の電子衝撃型ＣＣＤ１２１の配置と同じ個数および配列で配置される。また、マイクロミラーアレイ７４は、マイクロミラーに入射する白色光のスペクトルが、光センサ部４４の格子内で同じ位置に配置されている電子衝撃型ＣＣＤ１２１に入射する被写体のスペクトルと同じになるように設置される。もちろん、マイクロミラーの数はＮ×Ｍ個以上とし、その一部だけを使用してもよいし、Ｎ×Ｍ個のデ−タのうち、一部だけを使用するのであれば、それ以下であってもよい。【００７８】
ドライバ７６は、入力部７５を介して、伝送部３２あるいは蓄積部３３から画像デ−タを取得し、その画像デ−タに基づき、マイクロミラーの反射光の出力のオンまたはオフ（その時間を含む）を制御する。このとき、図８に示される格子内で同じ位置に配置されている電子衝撃型ＣＣＤ１２１とマイクロミラーは１対１で対応し、対応する電子衝撃型ＣＣＤ１２１から出力された画像デ−タに基づき、マイクロミラーが制御される。すなわち、電子衝撃型ＣＣＤ１２１から出力された画像デ−タに基づき、対応するマイクロミラーにより白色光のスペクトルの反射のオンまたはオフが制御されることにより、マイクロミラーアレイ７４は、プリズム９２から入射された白色光のスペクトルから画像デ−タに基づくスペクトルを抽出し、その画像デ−タが検出されたときに光センサ部４４に入射した被写体の光学像のスペクトルと同じスペクトルを同じ明るさで射出（反射）する。【００７９】
スペクトル合成部７７は、プリズム１０１とレンズ系１０２により構成される。マイクロミラーアレイ７４により射出された反射光のスペクトルは、スペクトル合成部７７のプリズム１０１を透過することによりスペクトルが合成され、プリズム１０１の上面（射出面）で１本の細長いライン状の光線となる。このライン状の光線は、表示しようとしている画像デ−タ（マイクロミラーアレイ７４からこのライン状の光線のもとになる反射光のスペクトルが出力されたときに制御に用いられた画像デ−タ）がセンシング部３１で検出された時に、センシング部３１のプリズム６２の上面（入射面）に入射した被写体のスリット光と同じ成分（明るさを含む）の光となり、スクリーン１１１に表示する画像の１本の水平方向の走査線となる。以下、プリズム１０１によりスペクトルが合成されたライン状の光線を、表示画像の走査線と称する。なお、スクリーン１１１は、平面ではなく、後述する図２２のスクリーン１１１Ｓのように、シリンドリカルスクリーンとすることもできる。【００８０】
マイクロミラーアレイ７４の各マイクロミラーは、オンに制御された場合に、プリズム９２から入射され、反射されたスペクトルが、プリズム１０１の射出面で合成されるように、白色光のスペクトルに対する角度が個々に調整されている。【００８１】
ここで、図９と図１０を参照して、そのマイクロミラーの角度に関して説明する。【００８２】
図９は、マイクロミラーアレイ７４に配置されたマイクロミラー１５１−ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）（以下、マイクロミラー１５１−ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）を個々に区別する必要がない場合、単にマイクロミラー１５１と称する）をＳ方向の面から横に見た図である。図中実線は、オンに制御されたマイクロミラー１５１により反射されるスペクトルの方向を示しており、点線は、オフに制御されたマイクロミラー１５１よりに反射されるスペクトルの方向を示している。図９に示されるように、マイクロミラー１５１は、等間隔で配置されており、個々のマイクロミラー１５１は、図１０を参照して後述するように、オン時に入射されたスペクトルを所定の角度に反射するように、ベ−スに対する角度が少しずつ異なるように予め調整されている。【００８３】
図１０は、図９のマイクロミラー１５１−１、１５１−６、および１５１−Ｎについて、入射されるスペクトルと反射されるスペクトルの関係を模式的に表した図である。図１０は、図９と同様に、マイクロミラーアレイ７４をＳ方向の面から横に見た図である。【００８４】
プリズム９２に入射された白色光は、プリズム９２によりスペクトルに分光され、スペクトルの波長により異なるマイクロミラー１５１に入射する。このとき、プリズム９２の入射面に入射する白色光の位置とプリズム９２の各波長の光に対する屈折率は一定であり、各波長の光がマイクロミラー１５１に入射する光路は一定となり、計算により求めることができる。また、プリズム１０１の各波長の光に対する屈折率も一定であり、プリズム１０１の射出面の規定の位置で反射光のスペクトルを合成して１本のライン状の光線にするために、各波長の光がプリズム１０１の入射面のどの位置に、どの角度で入射すればよいかを計算で求めることができる。【００８５】
従って、各波長のスペクトルがプリズム９２の射出面を射出する位置と角度、およびプリズム１０１の入射面に入射する位置と角度が決定され、それに従い、マイクロミラー１５１の角度を決定できる。例えば、図１０のマイクロミラー１５１−１への入射スペクトルが、プリズム９２の射出面の点Ａ１から射出され、マイクロミラー１５１−１の表面上の点Ｐ１で反射され、プリズム１０１の入射面の点Ｂ１に入射するように調整する場合、マイクロミラー１５１−１の表面が角Ａ１Ｐ１Ｂ１の二等分線と直交するように角度を決定すればよい。【００８６】
同様に、マイクロミラー１５１−６については、図１０のマイクロミラー１５１−６への入射スペクトルが、プリズム９２の射出面の点Ａ６から射出され、マイクロミラー１５１−６の表面上の点Ｐ６で反射され、プリズム１０１の入射面の点Ｂ６に入射するように調整する場合、マイクロミラー１５１−６の表面が、角Ａ６Ｐ６Ｂ６の二等分線と直交するように角度を決定すればよく、マイクロミラー１５１−Ｎについては、図１０のマイクロミラー１５１−Ｎへの入射スペクトルが、プリズム９２の射出面の点ＡＮから射出され、マイクロミラー１５１−Ｎの表面上の点ＰＮで反射され、プリズム１０１の入射面の点ＢＮに入射するように調整する場合、マイクロミラー１５１−Ｎの表面が角ＡＮＰＮＢＮの二等分線と直交するように角度を決定すればよい。【００８７】
プリズム１０１によりスペクトルが合成された反射光（表示画像の走査線）は、センシング部３１のレンズ系６１と同様に複数のレンズを組み合わせたレンズ系１０２（シリンドリカルレンズ、放物線ミラー等の集光光学系よりなる）により集束されて、ガルバノミラー７８に入射し、反射される。【００８８】
このとき、センシング部３１のレンズ系６１と、ディスプレイ部３４のレンズ系１０２は、同じ構成のものを使用することにより、レンズ系の色収差の影響を抑えることができる。【００８９】
ガルバノミラー７８は、センシング部３１のガルバノミラー４１と同様に、１枚の平面状のミラーに図示せぬ回転軸が設けられ、オシレ−タ８０の制御により回転軸を中心としてミラーが回動し、ミラーに入射する光（表示画像の走査線）の反射方向を調整（偏向）する偏向器である。また、ガルバノミラー７８は、光射出部７９のスクリーン１１１に対して垂直方向に回動するように設置される。【００９０】
光射出部７９は、スクリーン１１１とガルバノミラー７８を囲う図示せぬ黒い箱で構成される。レンズ系１０２により集束され、ガルバノミラー７８により反射された表示画像の走査線は、光射出部７９のスクリーン１１１上で結像され、投影される。これにより、スクリーン１１１上の水平方向に細長い１本の走査線が表示される。図示せぬ黒い箱は、スクリーン１１１上での画像のコントラスト比を向上させる効果をもたらす。充分なコントラストが得られる場合には、黒い箱は省略可能である。【００９１】
スクリーン１１１には、以下のタイミングで画像が表示される。すなわち、ドライバ７６は、水平走査周期Ｈごとに１走査線分の画像デ−タを取得し、その画像デ−タに基づき、マイクロミラーアレイ７４のマイクロミラー１５１の反射光の出力のオンまたはオフ（その時間を含む）を制御する。オシレ−タ８０は、マイクロミラーアレイ７４の反射光の射出の制御に連動して、ガルバノミラー７８の角度を調整して、スクリーン１１１上の上方向から下方向に順次ずれるように表示画像の走査線を投影させる。１フレ−ムを構成するｆ本の表示画像の走査線が、垂直走査周期Ｔの間にスクリーン１１１に投影され、１フレ−ムの画像が表示される。【００９２】
次に、図１１と図１２のフロ−チャ−トを参照して、センシング部３１における画像撮影処理について説明する。なお、この処理は、ユ−ザにより撮影の開始が指令されたとき開始され、撮影の終了が指令されたとき終了される。【００９３】
ステップＳ１において、オシレ−タ４７は、ガルバノミラー４１を初期位置にセットする。すなわち、ガルバノミラー４１により反射された被写体の光学像の撮像する範囲（フレ−ム）のうち、水平方向の一番上のラインがスリット４２により分離される基準の位置にセットされる。【００９４】
ステップＳ２において、オシレ−タ４７は、ガルバノミラー４１の回動を開始する。ガルバノミラー４１は、垂直走査周期Ｔごとに、撮像する被写体の光学像の全体が上方向から下方向にスリット４２を通過するように、等速度で回動される。【００９５】
ステップＳ３において、図１２を参照して後述する画像デ−タ取得処理が行なわれる。この処理により、図３と図８を参照して上述したように、スリット４２により分離された被写体のスリット光の１走査線分の画像が、Ｍ個の画素に分割され、さらに各画素は、可視光線（波長３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍ）の範囲の波長のＮ個のスペクトルの成分として検出され、画素単位に出力される。いまの場合、撮像する被写体の光学像のフレ−ムの水平方向の一番上のライン、すなわち一番上の走査線の画像デ−タが出力される。【００９６】
ステップＳ４において、Ａ／Ｄ変換部４５は、ステップＳ３の処理により光センサ部４４により出力された画像デ−タをアナログデ−タからデジタルデ−タに変換する。
すなわち、ステップＳ３の処理により出力された画像デ−タの各画素の大きさ（レベル）に基づき、ｎビットのデジタルデ−タに変換される。画像デ−タは、１画素あたりＮ個のスペクトルに分割され、さらに分割されたスペクトルは、その強さに応じて、ｎビットのデジタルデ−タとして表わされるので、１画素は、Ｎ×ｎビットのデ−タで表わされる。【００９７】
ステップＳ５において、Ａ／Ｄ変換部４５は、デジタルの画像デ−タを出力部４６に供給する。出力部４６は、ユ−ザの指示に基づいて撮像した画像をリアルタイムでディスプレイ部３４に表示する場合には伝送部３２に画像デ−タを出力し、画像デ−タを記録する場合は、蓄積部３３に画像デ−タを出力し、蓄積させる。【００９８】
ステップＳ６において、オシレ−タ４７は、ガルバノミラー４１が一番下の基準位置まで回動したか否かを判定する。すなわち、撮像する被写体の光学像のフレ−ムの水平方向の一番下のラインが、スリット４２により分離される位置まで、ガルバノミラー４１が回動したか否かが判定される。いまの場合、ガルバノミラー４１は、撮像する被写体の光学像のフレ−ムの水平方向の一番上のラインがスリット４２により分離される位置にセットされており、一番下の基準位置まで回動していないと判定され、処理はステップＳ３に戻る。【００９９】
その後、ステップＳ６においてガルバノミラー４１が一番下の基準位置まで回動したと判定されるまで、ステップＳ３乃至Ｓ６の処理が、合計ｆ（垂直走査線数）回繰り返され、被写体の光学像の１フレ−ムがｆ本の水平方向のライン（走査線）に分割され撮像される。このステップＳ３乃至Ｓ６の処理は、水平走査周期Ｈの間隔で繰り返される。【０１００】
ステップＳ６において、ガルバノミラー４１が一番下まで回動したと判定された場合、処理はステップＳ１に戻り、ガルバノミラー４１が初期位置にセットされ、それ以降の処理が繰り返される。すなわち、被写体の光学像の２フレ−ム目以降の撮像が実行される。２度目以降のステップＳ１の処理において、ガルバノミラー４１が初期位置にセットされるのに要する時間は前述した回帰時間αであり、回帰時間αを含めて垂直走査周期Ｔの間隔で、ステップＳ１乃至Ｓ６の処理が繰り返され、１フレ−ム毎の画像の撮像が繰り返され、複数フレ−ムの画像が得られる。【０１０１】
以上のようにして、被写体の光学像がｆ本の水平方向の走査線に分割され、１走査線分の画像デ−タが、Ｍ個の画素に分割され、さらに各画素が、可視光線（波長３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍ）の範囲の波長のＮ個のスペクトルの成分として検出され、画素単位に出力される（被写体の光学像が撮像される）。【０１０２】
次に、図１２を参照して、図１１のステップＳ３の画像デ−タ取得処理の詳細について説明する。この処理は、水平走査周期Ｈ毎に実行される。【０１０３】
ステップＳ２１において、撮像する被写体の光学像が、センシング部３１のガルバノミラー４１に入射し、スリット４２に向けて反射される。【０１０４】
ステップＳ２２において、ステップＳ２１の処理によりガルバノミラー４１により反射された被写体の光学像がスリット４２を通過することにより、被写体の水平方向の１本の細長いライン状の光線（被写体のスリット光）が分離される。【０１０５】
ステップＳ２３において、ステップＳ２２において分離された被写体のスリット光が、分光部４３によりスペクトルに分光される。被写体のスリット光は、分光部４３のレンズ系６１を透過した後、さらにプリズム６２を透過することにより、スペクトルに分光され、そのスペクトルが光センサ部４４の表面で結像する。【０１０６】
ステップＳ２４において、光センサ部４４は、光センサ部４４に入射した被写体のスペクトルの光信号を電気信号に変換する。図８を参照して上述したように、光センサ部４４には、電子衝撃型ＣＣＤ１２１が、ｘ方向にＭ個、Ｓ方向にＮ個、長方形の領域内に平面状かつ格子状に配置されている。これにより、被写体のスペクトルは、ｘ方向にＭ個の画素に分割され、さらに各画素が、可視光線（波長３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍ）の範囲の波長のＮ個のスペクトルの成分に分割される。電子衝撃型CCD１２１は、入射したスペクトルの強弱（輝度）に応じて、光電効果による電子（電荷）に変換する。【０１０７】
ステップＳ２５において、光センサ部４４は、電子衝撃型ＣＣＤ１２１に蓄積された電荷による電気信号を、画像デ−タとしてＡ／Ｄ変換部４５に出力する。【０１０８】
被写体のスリット光について説明すると、図１３乃至図１７に示されるようになる。図１３は、被写体の全体の画像を表している。ガルバノミラー４１が比較的上方の第１の角度を指向しているとき、図１４に示されるように、ガルバノミラー４１の大きさにより規定される画枠３３１−１の画像がガルバノミラー４１により取り込まれる。そして、スリット４２によりそのうちのスリット画像３３２−１が光センサ部４４により取り込まれる。【０１０９】
ガルバノミラー４１が、図１４に示される場合より下方を指向した場合、図１５に示されるように画枠３３１−２の画像がガルバノミラー４１により取り込まれる。そして、さらにスリット４２により、そのうちのスリット画像３３２−２が、光センサ部４４により取り込まれる。その後、ガルバノミラー４１がさらに下方を指向し、図１６に示されるように画枠３３１−３の画像が検出されると、そのうちのスリット画像３３２−３が光センサ部４４により取り込まれる。そして、さらにガルバノミラー４１が下方を指向すると、図１７に示されるように、画枠３３１−４の画像のうちのスリット画像３３２−４が光センサ部４４により検出される。【０１１０】
このようにして、被写体のスリット光のスペクトルが、Ｍ個の画素に分割され、さらに各画素が、可視光線（波長３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍ）の範囲の波長のＮ個のスペクトルの成分に分割され、その分割された単位ごとのスペクトルの輝度に基づく電気信号が出力される。すなわち、被写体の光学像のスペクトルの分布や強弱がそのまま検出され、電気信号に変換された画像デ−タが出力される。【０１１１】
次に、図１８と図１９を参照して、ディスプレイ部３４における画像表示処理について説明する。なお、この処理は、ユ−ザにより画像の表示の開始が指令されたとき開始され、画像の表示の終了が指令されたとき終了される。【０１１２】
ステップＳ５１において、オシレ−タ８０は、ガルバノミラー７８を初期位置にセットする。すなわち、ガルバノミラー７８は、ガルバノミラー７８により反射された表示画像の走査線が、スクリーン１１１の一番上の走査線として投影される位置にセットされる。【０１１３】
ステップＳ５２において、ドライバ７６は、伝送部３２または蓄積部３３から、入力部７５を介して、表示する画像の１走査線分の画像デ−タを取得する。すなわち、いまの場合、１フレ−ム目の一番上の走査線の画像デ−タが取得される。【０１１４】
ステップＳ５３において、図１９を参照して後述する走査線表示処理が行われる。この処理により、ステップＳ５２で取得された１走査線分の画像デ−タに基づく画像（走査線）がスクリーン１１１に表示される。すなわち、いまの場合、１フレ−ム目の画像の一番上の走査線がスクリーン１１１に表示される。【０１１５】
ステップＳ５４において、オシレ−タ８０は、１フレ−ムの最後（一番下）の走査線を表示したか否かを判定する。すなわち、ガルバノミラー７８が、スクリーン１１１の一番下の走査線を表示する位置にセットされているか否かを判定する。いまの場合、ガルバノミラー７８は、スクリーン１１１の一番上の走査線を表示する位置にセットされているため、１フレ−ムの最後の走査線を表示していないと判定され、処理はステップＳ５５に進む。【０１１６】
ステップＳ５５において、オシレ−タ８０は、ガルバノミラー７８を、スクリーン１１１の次の走査線、いまの場合、２番目の走査線が表示される位置となるように回動させ（調整し）、処理はステップＳ５２に戻る。【０１１７】
その後、ステップＳ５４において、１フレ−ムの最後の走査線を表示したと判定されるまで、ステップＳ５２乃至Ｓ５５の処理が、合計ｆ（垂直走査線数）回繰り返され、１フレ−ムの画像に含まれるｆ本の走査線が表示される。このステップＳ５２乃至Ｓ５５の処理は、水平走査周期Ｈの間隔で繰り返される。【０１１８】
ステップＳ５４において、１フレ−ムの最後の走査線を表示したと判定された場合、処理はステップＳ５１に戻り、ガルバノミラー７８が初期位置にセットされ、それ以降の処理が繰り返される。すなわち、２フレ−ム目以降の画像の表示が実行される。２度目以降のステップＳ５１の処理において、ガルバノミラー７８が初期位置にセットされるのに要する時間は前述した回帰時間αであり、回帰時間αを含めて垂直走査周期Ｔの間隔で、ステップＳ５１乃至Ｓ５６の処理が繰り返され、各フレ−ム分の画像の表示が繰り返される。【０１１９】
以上のようにして、センシング部３１により撮像された画像デ−タに基づく画像がスクリーン１１１に表示される。【０１２０】
次に、図１９を参照して、図１８のステップＳ５３の走査線表示処理の詳細について説明する。【０１２１】
ステップＳ７１において、光源部７１から発光された白色光が、スリット７２を通過することにより、１本の細長いライン上の光線（白色光のスリット光）に切り出される。【０１２２】
ステップＳ７２において、ステップＳ７１において切り出された白色光のスリット光が、分光部７３のプリズム９２によりスペクトルに分光され、分光された白色光のスペクトルがマイクロミラーアレイ７４の表面に一旦投影される。【０１２３】
ステップＳ７３において、ドライバ７６は、ステップＳ５２の処理で取得した画像デ−タに基づき、マイクロミラーアレイ７４のマイクロミラー１５１の反射光の出力のオンまたはオフ（その時間を含む）を制御し、ステップＳ７２の処理で入射された白色光のスペクトルから画像デ−タに基づくスペクトルを抽出し、表示する画像のスペクトルを射出（反射）する。【０１２４】
上述したように、マイクロミラーアレイ７４のマイクロミラー１５１は、基本的には、図８で示される光センサ部４４の電子衝撃型ＣＣＤ１２１の配置と同じ個数および配列で配置されている。また、マイクロミラーアレイ７４は、マイクロミラー１５１に入射する白色光のスペクトルが、光センサ部４４の格子内で同じ位置に配置されている電子衝撃型ＣＣＤ１２１に入射する被写体のスペクトルと同じになるように設置される。さらに、格子内で同じ位置に配置された電子衝撃型ＣＣＤ１２１とマイクロミラー１５１は一対一で対応し、対応する電子衝撃型ＣＣＤ１２１から出力された画像デ−タに基づき、マイクロミラー１５１の反射光の出力のオンまたはオフ（その時間を含む）が制御される。【０１２５】
マイクロミラー１５１の反射光の出力のオンまたはオフ（その時間）は、サブフィ−ルド法により制御される。例えば、画像デ−タが１単位あたり４ビットで表現される場合（各スペクトルの値が４ビットで表わされる場合（ｎ＝４の場合））、水平走査周期Ｈを１６（２の４乗）等分した時間を１単位（以下、単位時間と称する）として、画像デ−タの各ビットの値により、単位時間×各ビットで表わされる１０進数の値の期間、ドライバ７６は、マイクロミラー１５１の反射光の出力をオンまたはオフさせる。例えば、画像デ−タの値（１つのスペクトルの値）が２進数で１０１０の場合、そのスペクトルに対応するマイクロミラー１５１は、水平走査周期Ｈの間に、まず８（２の３乗，２進数の１０００を１０進数で表わした値）単位時間オンされ、次に４（２の２乗，２進数の１００を１０進数で表わした値）単位時間オフされ、次に２（２の１乗，２進数の１０を１０進数で表わした値）単位時間オンされ、最後に１（２の０乗，２進数の１を１０進数で表わした値）単位時間オフされる。【０１２６】
このようにして、画像デ−タの値（電子衝撃型ＣＣＤ１２１に入射した光の輝度）に基づき、水平走査周期Ｈ単位でマイクロミラー１５１の反射光の出力のオンまたはオフする時間が制御されることにより、マイクロミラーアレイ７４から射出される反射光のスペクトルの輝度が制御される。また、マイクロミラー１５１は、対応する電子衝撃型ＣＣＤ１２１に入射したスペクトルと同じスペクトルの反射のオンまたはオフを制御するため、画像デ−タ取得時に光センサ部４４に入射した光学像のスペクトルと同じスペクトルが白色光のスペクトルから抽出され、マイクロミラーアレイ７４から射出される。【０１２７】
ステップＳ７４において、ステップＳ７３の処理によりマイクロミラーアレイ７４から射出された反射光のスペクトルは、プリズム１０１を透過することによりスペクトルが合成され、プリズム１０１の上面（射出面）で１本の細長いライン状の光線（表示画像の走査線）となる。この表示画像の走査線は、表示しようとしている画像の画像デ−タ（マイクロミラーアレイ７４からこのライン状の光線のもとになる反射光のスペクトルが出力されたときに制御に用いられた画像デ−タ）がセンシング部３１で検出された時に、センシング部３１のプリズム６２の上面（入射面）に入射した被写体のスリット光と同じ成分（明るさを含む）の光となる。【０１２８】
ステップＳ７５において、ステップＳ７４の処理によりスペクトルが合成された表示画像の走査線は、レンズ系１０２により集束され、ガルバノミラー７８に入射し、スクリーン１１１に向けて反射される。【０１２９】
ステップＳ７６において、ステップＳ７５の処理により反射された表示画像の走査線が、スクリーン１１１上で結像し、投影される。これにより、スクリーン１１１に１本の水平方向の走査線が表示される。【０１３０】
以上の図１８と図１９の処理により、センシング部３１で撮像された被写体の画像デ−タに基づき、ディスプレイ部３４のスクリーン１１１上に、撮像された被写体の画像が表示される。【０１３１】
このようにして、画像処理システム２１は、被写体の色を忠実に撮像し、撮像した画像デ−タに基づき、被写体の光学像の色を忠実に再現した画像を表示することができる。【０１３２】
以上においては、ディスプレイ部３４にマイクロミラーアレイ７４を利用する場合の例について説明したが、マイクロミラーアレイ７４と同じく、光源に外光（自然光）を利用し、その反射光をスクリーン等に投影する反射型液晶（LCD(Liquid Crystal Display)）を用いてもよい。この場合においても、液晶の反射率または時間が画像データに基づいて制御される。【０１３３】
また、センシング部３１のガルバノミラー４１、およびディスプレイ部３４のガルバノミラー７８には、回転軸を中心に回動する平面状のミラーの代わりに、図２０に示される形状のガルバノミラー２０１も使用できる。このガルバノミラー２０１は、中心軸２０２を中心に一定方向に等速度で回転する。例えば、入射光がガルバノミラー２０１の面２０３−１に入射している場合、ガルバノミラー２０１が回転することにより、入射光に対する面２０３−１の角度が連続して変化し、それに伴い反射光の角度も連続して変化する。
そして、ガルバノミラー２０１が一定の角度回転した時点で、入射光が面２０３−１から面２０３−２に入射するように切り替わり、反射光の角度が面２０３−１に入射した当初の角度に戻る。その後、引き続きガルバノミラー２０１が等速度で回転することにより、入射光が面２０３−１に入射していた場合と同様に、反射光の角度が連続して変化する。これにより、一定周期で反射光の角度を調整することができ、平面状のガルバノミラーを一定の速度で回動させ、所定の角度回動した時点で初期位置に戻す場合と同様の効果をもたらすことができる。【０１３４】
さらに、ガルバノミラーの代わりに、レ−ザ−プリンタ−等で使用される多面体反射鏡であるポリゴンミラーを使用することも可能である。【０１３５】
また、人間の可視光線（波長３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍ）の範囲外の波長のスペクトルを検出し、表示することにより、人間以外の生物に対して、実世界とより近い画像を呈示することが可能である。【０１３６】
図２１は、センシング部３１の他の実施の形態を表している。この実施の形態においては、スリット４２がレンズ系６１より光路の下流側に配置されているスリット４２は紙面と垂直な方向に形成されている。そして、レンズ系６１は、レンズ６１−１乃至６１−５により構成されており、その焦点にスリット４２が配置されている。スリット４２の直後にはディフューザ３０１が配置されている。これにより、被写体の画像がディフューザ３０１に結像されることになる。なお、図２１には、スリット４２を透過する光のみが示されているが、ディフューザ３０１のスリット４２以外の部分にも光は結像する。しかし、それらは遮光され、スリット４２に対応する光のみが抽出される。ディフューザ３０１は省略してもよいが、スリット４２の直後にディフューザ３０１を配置することにより、スリット４２による回折を抑制することが可能となる。【０１３７】
ディフューザ３０１と光センサ部４４との間には、レンズ６１−６−１乃至６１−６−３よりなる無収差のレンズ系６１−６が配置されている。そして、プリズム６２は、レンズ６１−６−１とレンズ６１−６−２の間に配置されている。レンズ６１−６−１は、ディフューザ３０１より入射された光を平行光に変換し射出する。プリズム６２を平行光路中に配置することにより、色収差が少なくなり、プリズム６２を含む光学系の設計が容易となる。従ってプリズム６２には平行光が入射される。レンズ６１−６−２は、平行光を再び収束光に変換する。収束光は、レンズ６１−６−３を介して光センサ部４４に結像する。すなわち、レンズ系６１はスリット４２の像を光センサ部４４に結像するように配置される。【０１３８】
このようにしてもディフューザ３０１、従って光センサ部４４には、図１４乃至図１７に示されるようなスリット画像３３２−１乃至３３２−４が結像する。【０１３９】
図２２は、ディスプレイ部３４の他の実施の形態を表している。このディスプレイ部３４においては、スリット７２に代えて、レンズ系９１としてのシリンドリカルレンズ９１Ｓが用いられている。図６における場合と同様に、スリット７２とレンズ系７１の両方を用いてもよい。従って、光源部７１より射出された白色光が、シリンドリカルレンズ９１Ｓにより収束され、プリズム９２により分光されたスペクトルがマイクロアレイ７４に直線上の細い光（輝線）として結像される（紙面と垂直な方向がその長さ方向となる）。シリンドリカルレンズ９１Ｓの焦点距離は、シリンドリカルレンズ９１Ｓとプリズム９２との距離ｄ、プリズム９２の光路長（厚さ）ｅ、並びにプリズム９２とマイクロミラーアレイ７４との距離ｆの和（ｄ＋ｅ＋ｆ）とされる。【０１４０】
画像データに基づいてマイクロミラーアレイ７４により反射されたスペクトルは、プリズム１０１により合成され、凸レンズ１０２−１，１０２−２、ガルバノミラー７８を介して、シリンドリカルスクリーン１１１Ｓに入射される。【０１４１】
凸レンズ１０２−１の焦点距離は、凸レンズ１０２−１とプリズム１０１との距離ｉ、プリズム１０１の光路長（厚さ）ｈ、並びに、プリズム１０１とマイクロミラーアレイ７４との距離ｇの和（ｉ＋ｈ＋ｇ）とされる。そして、凸レンズ１０２−１の焦点距離上にマイクロミラーアレイ７４が配置される。従って、マイクロミラーアレイ７４より射出された光は、凸レンズ１０２−１により平行光に変換される。凸レンズ１０２−２の焦点距離は、凸レンズ１０２−２とガルバノミラー７８の距離ｊと、ガルバノミラー７８とシリンドリカルスクリーン１１１Ｓとの距離ｋの和（ｊ＋ｋ）とされる。従って、凸レンズ１０２−２により射出された光は、ガルバノミラー７８により反射され、シリンドリカルスクリーン１１１Ｓ上に結像する。【０１４２】
シリンドリカルスクリーン１１１Ｓは、図２２示されるように、紙面と平行な断面が曲率半径kで湾曲している（換言すれば、ガルバノミラー７８は、その回転軸７８Ａがシリンドリカルスクリーン１１１Ｓの曲率半径ｋの中心になるように配置されている）が、紙面と垂直な方向には湾曲していない。ガルバノミラー７８が、回転軸７８Ａを中心として回動することにより、シリンドリカルスクリーン１１１Ｓ上の直線上の走査線の投影位置が順次変化する。これにより、画像が歪みなくシリンドリカルスクリーン１１１Ｓ上に表示される。【０１４３】
このように、スリット７２に代えてレンズ系９１を用いるようにすると、スリット７２を用いる場合に比べてより光を効率的に集光することができ、より明るい画像を表示することが可能となる。スリット７２とレンズ系９１の両方を用いれば、より細い直線状の光を得ることができる。【０１４４】
図２３は、ディスプレイ部３４のさらに他の実施の形態を表している。この実施の形態においては、レンズ系９１が、シリンドリカルレンズ９１Ｓの他、レンズ９１−１乃至９１−３よりなる無収差のレンズ系により構成されている。そしてプリズム９２は、レンズ９１−１とレンズ９１−２の間の平行光路中に配置されている。さらに、この実施の形態においては、マイクロミラーアレイ７４に代えて、透過型のLCD４０１が用いられている。光源部７１より射出された白色光は、シリンドリカルレンズ９１Ｓにより輝線３５１として一旦結像される。輝線３５１からの光は再び拡散し、レンズ９１−１により平行光に変換された後、プリズム９２に入射され、そこで分光される。分光されたスペクトルは、レンズ９１−２により再び収束光とされ、レンズ９１−３を介してLCD４０１に結像される。従って、LCD４０１上には輝線３５１の像が形成される。【０１４５】
画像データに基づき透過状態（透過率または時間）が制御されるLCD４０１を透過した光は、レンズ１０２−１，１０２−２，１０２−３よりなる無収差レンズ系により輝線３５２となる。レンズ１０２−１乃至１０２−３も、無収差レンズ系を構成し、レンズ１０２−２とレンズ１０２−３の間に形成される平行光路中にプリズム１０１が配置される。従って、LCD４０１より射出されたスペクトルは、レンズ１０２−１，１０２−２を介してプリズム１０１に入射され、そこで合成され、レンズ１０２−３により結蔵され、輝線３５１の像が輝線３５２として形成される。【０１４６】
輝線３５２から射出された光は、レンズ１０２−４−１乃至１０２−４−５よりなるテレセントリックレンズ１０２−４により平行光に変換された後、薄い凸レンズ１０２−５に入射される。薄い凸レンズ１０２−５とガルバノミラー７８の距離ｂと、ガルバノミラー７８とシリンドリカルスクリーン１１１Ｓとの距離ａの和（ｂ＋ａ）は、薄い凸レンズ１０２−５の焦点距離とされる。すなわちシリンドリカルスクリーン１１１Ｓは、薄い凸レンズ１０２−５の焦点距離（ｂ＋ａ）上に配置される。そして、ａは、シリンドリカルスクリーン１１１Ｓの曲率半径でもある。従って、シリンドリカルスクリーン１１１Ｓには画像が歪むことなく表示される。【０１４７】
なお、テレセントリックレンズ１０２−４と薄い凸レンズ１０２−５は、ズ−ムレンズにより構成することもできる。【０１４８】
図２４は、ディスプレイ部３４の他の実施の形態を表している。図２３の実施の形態は、シリンドリカルレンズ９１Ｓからガルバノミラー７８までの光路が直線的に形成されているため、全体の長さが長くなる。そこで、図２４の実施の形態においては、全体の長さを短くし、より小型化が可能なように工夫されている。すなわち、この実施の形態においては、シリンドリカルレンズ９１Ｓと輝線３５１の間に、ハ−フミラー３７１が配置される。輝線３５１Ｓより射出された光は、レンズ９１−１乃至９１−３を介して、図２３のLCD４０１に代えて用いられているマイクロミラーアレイ７４に入射される。プリズム９２は、レンズ９１−１とレンズ９１−２の平行光路中に配置されている。【０１４９】
画像データに基づき制御されるマイクロミラーアレイ７４より射出されたスペクトルは、レンズ９１−３，９１−２を介してプリズム９２に入射され、合成され、レンズ９１−１を介して輝線３５１を形成する。輝線３５１より射出された光は、ハ−フミラー３７１に入射され、そこで反射されて、シリンドリカルレンズ９１Ｓからの入射光と分離される。ハ−フミラー３７１により反射された光は、テレセントリックレンズ１０２−４と薄い凸レンズ１０２−５を介して、ガルバノミラー７８に入射される。そして、ガルバノミラー７８により反射された光が、シリンドリカルスクリーン１１１Ｓに入射され、画像が表示される。【０１５０】
このようにして、この実施の形態においては、分光用のプリズム９２と合成用のプリズム１０１が共用される。そして、レンズ９１−１乃至９１−３が、レンズ１０１，１０２−１乃至１０２−３と共用される。その他構成は、図２３における場合と同様である。その結果、部品点数が少なくなり、より小型化、低コスト化が可能となる。【０１５１】
図２５は、ディスプレイ部３４のさらに他の実施の形態を表している。レンズ系９１，１０２としてレンズを用いると、色収差が発生する。そこで、この実施の形態においては、レンズに代えてミラーが用いられる。すなわちこの実施の形態においては、レンズ系９１に代えて放物線掃引ミラー９１Ｍが用いられ、レンズ系１０２に代えて楕円掃引ミラー１０２Ｍが用いられている。放物線掃引ミラー９１Ｍは、紙面に描かれた放物線を紙面に垂直な方向に延長して形成されたミラーである。楕円掃引ミラー１０２Ｍも同様に、紙面に描かれた楕円の一部の線を紙面と垂直な方向に延長して形成された面を有するミラーである。【０１５２】
光源部７１より射出された白色光は、放物線掃引ミラー９１Ｍにより反射され、プリズム９２がなければ放物線の焦点４２１上に輝線（焦点）として結像する。ただし実際には、放物線掃引ミラー９１Ｍと放物線の焦点４２１との間にプリズム９２が挿入されているため、光路がそこで屈折され、光は実際には焦点４２１と異なる位置に配置されている透過型のLCD４０１に結像する。【０１５３】
LCD４０１は、プリズム１０１がなければ、楕円掃引ミラー１０２Ｍの焦点４３１上に配置される。但し、実際には、楕円掃引ミラー１０２Ｍと焦点４３１の間にプリズム１０１が配置され、それにより光路が屈折される。そこで、実際には、焦点４３１から若干ずれた位置にLCD４０１が配置される。すなわち、プリズム９２とプリズム１０１が存在しない場合には、放物線の焦点４２１と楕円の焦点４３１が一致するように（２つの焦点が光学的に対応する位置になるように）、放物線掃引ミラー９１Ｍと楕円掃引ミラー１０２Ｍが配置される。【０１５４】
透過型のLCD４０１より射出されたスペクトルが、プリズム１０１により合成され、楕円掃引ミラー１０２Ｍによりその他方の焦点４３２に向けて反射される。途中にシリンドリカルガルバノミラー７８Ｓがあるので、そこで反射されて、シリンドリカルスクリーン１１１Ｓに結像される。シリンドリカルスクリーン１１１Ｓは、光学的に楕円掃引ミラー１０２Ｍの楕円の他方の焦点４３２上に配置される。すなわち、シリンドリカルガルバノミラー７８Ｓとシリンドリカルスクリーン１１１Ｓとの距離をｃとするとき、シリンドリカルガルバノミラー７８Ｓと他方の焦点４３２の距離もｃとなる。ｃはシリンドリカルスクリーン１１１Ｓの曲率半径でもある。シリンドリカルガルバノミラー７８Ｓは、その光が入射する面が、図中ハッチングを施して断面形状を示すように凸状となっている。その結果、シリンドリカルスクリーン１１１Ｓ上に紙面と垂直に形成される輝線の長さをより長くすることができる。【０１５５】
図２６は、ディスプレイ部３４のさらに他の実施の形態を表している。この実施の形態においては、図２５におけるプリズム９２とプリズム１０１が共用されているとともに、楕円掃引ミラー１０２Ｍがハ−フミラーとして構成されている。すなわち、光源部７１より射出された光が、放物線掃引ミラー９１Ｍにより反射された後、本来であれば、その放物線の焦点４５１（この焦点４５１は放物線の焦点であると同時に、放物線掃引ミラー９１Ｍの放物線の焦点でもある）に結像する。但し、実際には、光路上にプリズム９２が配置されているため、光線はそこで分光、屈折され、マイクロミラーアレイ７４に結像される。放物線掃引ミラー９１Ｍとプリズム９２の間には、楕円掃引ハ−フミラー１０２ＨＭが配置され、光はそこを透過してプリズム９２に入射される。【０１５６】
画像データに基づいて制御されるマイクロミラーアレイ７４により反射されたスペクトルは、プリズム９２に入射され、合成される。プリズム９２を透過した光は、楕円掃引ハ−フミラー１０２ＨＭに入射され、そこで反射された後、シリンドリカルガルバノミラー７８Ｓに入射され、そこで反射されシリンドリカルスクリーン１１１Ｓに結像する。この実施の形態においては、放物線掃引ミラー９１Ｍの焦点４５１が、楕円掃引ハ−フミラー１０２ＨＭの一方の焦点でもあるとされる。従って、楕円掃引ハ−フミラー１０２ＨＭにより反射された光は、本来、楕円の他方の焦点４５２に入射されるべきところ、途中にシリンドリカルガルバノミラー７８Ｓが存在するため、そこで反射され、シリンドリカルスクリーン１１１Ｓに結像する。従って、シリンドリカルガルバノミラー７８Ｓとシリンドリカルスクリーン１１１Ｓとの距離ｃは、シリンドリカルガルバノミラー７８Ｓと楕円の他方の焦点４５２との距離ｃと等しい。また、ｃはシリンドリカルスクリーン１１１Ｓの曲率半径でもある。【０１５７】
この実施の形態においては、レンズに代えてミラーを用いているため、色収差の発生を抑制することができるばかりでなく、プリズム９２が、図２５におけるプリズム１０１と共用されるため、部品点数を少なくし、小型化と低コスト化を図ることが可能となる。【０１５８】
なお、図２２乃至２６の実施の形態において、スペクトル合成された光がスクリーンに向かう光路中（例えば、ガルバノミラーとスクリーンとの間）にｆθレンズを配置することで、平面状のスクリーンを用いることができる。【０１５９】
また、図２５の実施の形態において、放物線掃引ミラー９１Ｍと楕円掃引ミラー１０２Ｍの一方だけをミラーとし、他方はレンズ系で構成してもよい。図２６の実施の形態においても放物線掃引ミラー９１Ｍはレンズ系で構成してもよい。【０１６０】
さらに、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表わすものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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