JP2011090261A - Scanning type display device optical system or non-scanning one-dimensional display device optical system and display device using these optical systems - Google Patents

Scanning type display device optical system or non-scanning one-dimensional display device optical system and display device using these optical systems Download PDF

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俊文 三橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scanning type optical system which has two spectroscopic elements simultaneously, to perform minute separation of wavelength of white light, such as several nano meters or less, and uses a spatial modulation element such as a CMOS which can singly control color separating adjustment, to control all the wavelength distributions to reproduce spectral distribution. <P>SOLUTION: In the scanning type display device optical system, light from a lamp 1 is dispersed and synthesized by at least two transmission type diffraction elements 7 and 11, and is spatially modulated by an LCOS (Liquid Crystal on Silicon) 9 arranged while dispersing and synthesizing the light, and then the spatially modulated and synthesized light is projected as an image onto a screen S by a one-dimensional scanner mirror 14, and whereby a two-dimensional image in which each line image element has optional wavelength distribution is projected. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、反射型回折素子や透過型回折素子等の少なくとも2つの分光素子と、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)に代表される高速な空間変調素子を用いて画像内の各線分画像要素が任意の分光分布を持つ画像を走査により形成するライン走査型表示光学系及びライン走査型表示装置、あるいはライン走査を持たない表示光学系(無走査1次元表示装置光学系)およびそれらの光学系を用いた表示装置に関する。   In the present invention, each line segment image element in an image is arbitrarily determined using at least two spectroscopic elements such as a reflection type diffraction element and a transmission type diffraction element, and a high-speed spatial modulation element represented by LCOS (Liquid Crystal on Silicon). A line scanning display optical system and a line scanning display device that form an image having a spectral distribution by scanning, or a display optical system that does not have line scanning (non-scanning one-dimensional display device optical system) and those optical systems Related to the display device.

従来から、白色光を出射する光源と、光源により出射された白色光を空間に連続的に分布するスペクトル光に変換する連続スペクトル光形成手段と、表示すべきカラー画像の各画素に対応して二次的に配列された各画素素子を駆動して入射光を時分割変調するライトバルブと、連続したスペクトル光をライトバルブ上で一方向に巡回走査させるスペクトル光走査手段とを含む投影型表示装置(例えば、特許文献1)や、スペクトル的および空間的に分解された光を提供するように構成された少なくとも1つの光源と、スペクトル的および空間的分解された光を受け取って変調し、光源から選択された空間色を選択的に送って部分画像の集合を形成するように構成された空間光変調器と、部分画像の集合を受け取り、表示エリア全体にわたり該部分画像の集合を走査してフルフレームカラー画像を作成するように構成された少なくとも1つの走査装置とを含んでなる表示システムからなる走査型表示装置光学系および走査型表示装置(例えば、特許文献2)などが知られている。   Conventionally, a light source that emits white light, a continuous spectrum light forming unit that converts the white light emitted by the light source into spectral light continuously distributed in space, and each pixel of a color image to be displayed Projection-type display including a light valve that drives each pixel element arranged secondarily to time-division-modulate incident light, and a spectral light scanning unit that cyclically scans continuous spectral light in one direction on the light valve. An apparatus (e.g., US Pat. No. 6,057,049), at least one light source configured to provide spectrally and spatially resolved light, and receiving and modulating the spectrally and spatially resolved light; A spatial light modulator configured to selectively send a spatial color selected from to form a set of partial images, and to receive the set of partial images and to Scanning display device optical system and scanning display device comprising a display system including at least one scanning device configured to scan a set of partial images to create a full frame color image (for example, Patent Document 2) ) Etc. are known.

特開2004−240293号公報(特許請求の範囲請求項1、図1参照)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-240293 (refer to claims 1 and 1) 特開2005−326837号公報(特許請求の範囲請求項1、図1、2参照)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-326837 (see claims 1 and 1 and 2)

ところで、各画素の分光分布が任意に決められる2次元画像表示装置は、2個の分光素子と空間変調素子、走査系を使って実現されている。
しかしながら、この表示装置では、空間変調素子の書き換え速さ、つまり変調周波数が非常にはやければならないため、コスト高になったり、DMDを使用することにより光学系が複雑になったりしてきた。
Incidentally, a two-dimensional image display device in which the spectral distribution of each pixel is arbitrarily determined is realized by using two spectral elements, a spatial modulation element, and a scanning system.
However, in this display device, since the rewriting speed of the spatial modulation element, that is, the modulation frequency must be very high, the cost is high, and the use of DMD has complicated the optical system.

また、従来の表示装置や、走査型表示装置光学系及び走査型表示装置では、条件等色(R、G、B)によるカラー表示が基本であるので、個人の等色関数の違いにより、観察する人によって知覚される色に違いが出てくるという問題があった。つまり、カメラで撮影した対象となる物体の画像が、標準的な等色関数と同じ等色関数を持つ観察者にはもとの色と再現された表示装置上での色が同じであっても、等色関数のずれた観察者では同じ色には見えなかった。   Further, in conventional display devices, scanning display device optical systems, and scanning display devices, color display based on conditional color (R, G, B) is fundamental. There was a problem that the color perceived by the person who made it came out. In other words, the image of the target object captured by the camera has the same color on the display device as the original color for an observer who has the same color matching function as the standard color matching function. However, the same color was not seen by observers with different color matching functions.

これは、色覚異常をもつ観察者では更に顕著で、LED光源3色を使った表示装置では、大きな問題となる可能性がある。また、限られたR、G、Bの三原色の合成では、単波長での色、その近くの色は表示できず、本来の色度座標の限られた領域での色再現となっていた。   This is more conspicuous for an observer with color blindness, which may be a serious problem in a display device using three LED light sources. Further, in the synthesis of the limited three primary colors of R, G, and B, a color at a single wavelength and a color in the vicinity thereof cannot be displayed, and color reproduction is performed in a region where the original chromaticity coordinates are limited.

また、運転に関係する色覚の検査において、LEDを使った信号機の表示は従来の表示装置ではLEDの分光分布を再現した画像を作ることができなかったので、本当のLEDを使う以外、汎用の表示装置で行うことはできなかった。   Moreover, in the color vision inspection related to driving, the display of the traffic light using the LED could not make an image reproducing the spectral distribution of the LED with the conventional display device. It could not be done with a display device.

そこで、本発明では、2つの分光素子を同時に有し、白色光の波長を数ナノメートル以下の細かい分解を行い、色分け調整を単独に制御可能なLCOS等の空間変調素子を用いて、全ての波長分布を制御して分光分布を再現可能な走査型光学系又は無走査一次元表示装置光学系及びそれらの光学系を用いた表示装置を提供とすることを目的とする。   Therefore, in the present invention, all of the spectral elements using two spatial light modulators such as LCOS that have two spectroscopic elements at the same time, finely decompose the wavelength of white light to a few nanometers or less, and independently control the color coding adjustment, It is an object of the present invention to provide a scanning optical system or a non-scanning one-dimensional display device optical system capable of reproducing the spectral distribution by controlling the wavelength distribution, and a display device using these optical systems.

例えば、反射型回折素子、透過型回折素子などの少なくとも2つの光学素子(分光素子)を同時に用い、白色光の三原色(R(赤色光)、G(緑色光)、B(青色光))に限定されない多くの種類の波長の光に分離・合成を行い、所望の分光調整制御を少なくとも2つの光学素子(分光素子)間に配置されたLCOSなどの高速空間変調器で行い、微妙な分光分布を再現し、従来の投影装置では実現が困難であった、画像内の一つの方向に各ラインが任意の分光分布をもった格子模様が生成された2次元画像(従来のプログラマブル光源による分光分布の生成と同様である。ただしプログラマブル光源は1種類の分光分布を表示するだけである。)を表示したり、自然の分光分布を完全に再現したり、LEDなどの特異な分光分布も再現することができる表示装置を提供することを目的とする。また、色コントラスト、輝度コントラストなどの検査に使用できる表示装置を提供することを目的とする。   For example, at least two optical elements (spectral elements) such as a reflective diffractive element and a transmissive diffractive element are used at the same time, and the three primary colors of white light (R (red light), G (green light), and B (blue light)) are used. Performs separation and synthesis of light of many types of wavelengths that are not limited, and performs the desired spectral adjustment control with a high-speed spatial modulator such as LCOS placed between at least two optical elements (spectral elements) to create a subtle spectral distribution A two-dimensional image in which a lattice pattern with each line having an arbitrary spectral distribution in one direction in the image, which was difficult to realize with a conventional projection apparatus (spectral distribution using a conventional programmable light source) (However, the programmable light source only displays one type of spectral distribution.), Fully reproduces the natural spectral distribution, or reproduces the unique spectral distribution such as an LED. And to provide a display device which bets can. Another object of the present invention is to provide a display device that can be used for inspection of color contrast, luminance contrast, and the like.

上記課題を解決するため、請求項1の発明は、白色光源からの光をスリット状にして、第1分光素子で波長毎の分解を行い、空間変調素子によりこの分解された波長毎の透過強度の調整を、時間的な方法あるいは透過率の変更で行い、第2分光素子で波長毎の合成を行って、各画素が任意の波長分布を有する1次元画像(もとの白色スリットに対応した1次元画像)を形成し、走査型投影系で、この任意の波長分布をもつ1次元画像をその垂直方向あるいは水平方向に走査投影することで、画像の一方向のライン要素が任意の波長分布を有する2次元画像を表示することを特徴とする走査型表示装置光学系である。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 divides the light from the white light source into a slit shape, performs decomposition for each wavelength by the first spectroscopic element, and transmits the transmitted intensity for each wavelength decomposed by the spatial modulation element. Is adjusted by a temporal method or a change in transmittance, and is synthesized for each wavelength by the second spectroscopic element so that each pixel has an arbitrary wavelength distribution (corresponding to the original white slit). A one-dimensional image) is formed, and the scanning projection system scans and projects the one-dimensional image having the arbitrary wavelength distribution in the vertical direction or the horizontal direction. An optical system of a scanning display device, which displays a two-dimensional image having

すなわち、請求項1に記載の発明は、白色光源からの光を少なくとも2つの分光素子により分光および合成し、分光と合成の間に配置された空間変調素子により強度変調し、強度変調され合成された光を走査手段によりスクリーン上に画像投影し、各線画要素が任意の波長分布を有する2次元画像を投影することを特徴とする走査型表示装置光学系である。   That is, according to the first aspect of the present invention, the light from the white light source is dispersed and synthesized by at least two spectral elements, the intensity is modulated by the spatial modulation element disposed between the spectral and the synthesized, and the intensity is modulated and synthesized. The scanning display device optical system is characterized in that the projected light is projected onto a screen by a scanning means and each line drawing element projects a two-dimensional image having an arbitrary wavelength distribution.

請求項2に記載の発明は、白色光源からの光を少なくとも2つの分光素子により分光および合成し、分光と合成の間に配置された空間変調素子により強度変調し、空間変調され合成された光をシリンダーレンズによりスクリーン上に画像投影し、各線画要素が任意の波長分布を有する2次元画像を投影することを特徴とする無走査1次元表示装置光学系である。   According to the second aspect of the present invention, light from a white light source is split and combined by at least two spectroscopic elements, intensity-modulated by a spatial modulation element disposed between the spectroscopic and synthesizing, and spatially modulated and combined. Is a non-scanning one-dimensional display device optical system that projects an image on a screen by a cylinder lens and projects a two-dimensional image in which each line drawing element has an arbitrary wavelength distribution.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の表示装置光学系を有する表示装置である。   A third aspect of the present invention is a display device having the display device optical system according to the first or second aspect.

本発明によれば、反射型回折素子、透過型回折素子等の少なくとも2つの分光素子を同時に用い、白色光の三原色(R(赤色光)、G(緑色光)、B(青色光))に限定されない波長の光を用いて分離・合成を行い、所望の分光透過率制御をLCOSなどの高速空間変調素子で行い、任意の分光分布を有する縦線、あるいは横線を提示することが可能となり、色覚に関する心理物理実験用の実験でこれまででは考えられなかった大きな効果を発揮する。   According to the present invention, at least two spectroscopic elements such as a reflective diffractive element and a transmissive diffractive element are used at the same time for the three primary colors of white light (R (red light), G (green light), B (blue light)). Separation and synthesis using light of an unlimited wavelength, desired spectral transmittance control can be performed with a high-speed spatial modulation element such as LCOS, and it is possible to present vertical or horizontal lines having an arbitrary spectral distribution, In the experiment for the psychophysical experiment about the color vision, it exerts the big effect which was not thought until now.

図1は本発明に係わる走査型表示装置光学系の第1実施例の光学図である。FIG. 1 is an optical diagram of a first embodiment of an optical system of a scanning display device according to the present invention. 図2はスクリーンに描画された線画像の一例を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a line image drawn on the screen. 図3はスクリーンに描画された線画像の他の例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing another example of a line image drawn on the screen.

(実施例1)
図1は本発明に係わる走査型表示装置光学系の第1実施例を示す光学図である。
Example 1
FIG. 1 is an optical diagram showing a first embodiment of an optical system of a scanning display device according to the present invention.

走査型表示装置光学系は、白色光源であるランプ1、楕円形リフレクタ1a、ライトパイプ2、リレーレンズ3、スリット部材4、リレーレンズ5、透過型回折素子(第1分光素子)7、集光レンズ8、透過型空間変調素子であるLCOS9、コリメートレンズ10、透過型回折格子(第2分光素子)9、集光レンズ10、空間変調素子(透過型回折素子)11、リレーレンズ12、リレーレンズ13、1次元スキャナーミラー14及びエンコーダ装置(なおエンコーダ装置は図示せず)、スクリーンSを有する。   The scanning display device optical system includes a white light source lamp 1, an elliptical reflector 1 a, a light pipe 2, a relay lens 3, a slit member 4, a relay lens 5, a transmission type diffractive element (first spectroscopic element) 7, and a condensing element. Lens 8, LCOS 9 which is a transmission type spatial modulation element, collimating lens 10, transmission type diffraction grating (second spectral element) 9, condenser lens 10, spatial modulation element (transmission type diffraction element) 11, relay lens 12, relay lens 13, a one-dimensional scanner mirror 14, an encoder device (the encoder device is not shown), and a screen S.

この走査型表示装置光学系により合成された光は、画素ごとにそれぞれの分光分布を有する1次元画像(扇形のこともある)15’となり、この1次元画像が走査型光学系によりスクリーンSに走査投影され、各線画要素が任意の波長分布を有する2次元画像がスクリーンSに表示される。   The light synthesized by the scanning display device optical system becomes a one-dimensional image (sometimes fan-shaped) 15 ′ having a spectral distribution for each pixel, and this one-dimensional image is applied to the screen S by the scanning optical system. A two-dimensional image that is scanned and projected and each line drawing element has an arbitrary wavelength distribution is displayed on the screen S.

また、透過型空間変調素子であるLCOS9が十分に高速である場合には、各画素が任意の分光分布を有する2次元画像を表示することもできる。さらに、透過型空間変調素子であるLCOS9の速度が中程度である場合には、走査方向に分光分布の変化が遅く(空間周波数が低く)、縦横の空間解像度が異なる画像(視覚刺激)の表示(提示)が可能である。
少なくとも、最終的に得られた、次元方向のみに分光分布をもつ2次元画像も、30から300frames per secondでの画像の書き直しはできる。これにより、視覚心理物理実験として、運動視の実験も可能である。
In addition, when the LCOS 9 that is a transmissive spatial modulation element is sufficiently fast, a two-dimensional image in which each pixel has an arbitrary spectral distribution can be displayed. Further, when the speed of the LCOS 9 which is a transmission type spatial modulation element is medium, display of an image (visual stimulus) in which the spectral distribution changes slowly in the scanning direction (low spatial frequency) and the vertical and horizontal spatial resolutions are different. (Presentation) is possible.
At least a finally obtained two-dimensional image having a spectral distribution only in the dimensional direction can be rewritten at 30 to 300 frames per second. As a result, a motor vision experiment is also possible as a visual psychophysical experiment.

この点について、図2、図3をもとに説明する。
図2に示すように、走査型表示装置光学系は、各線画要素が任意の分光分布を有する2次元画像を示す。例えば、走査線SLが紙面(図2)の横方向に640ラインあるとする。図2は一次元スキャナーミラー14で紙面(図2)の縦方向に走査する場合を表わし、それぞれの走査領域において異なる分光分布をもっている(この例では640種類の分光分布をもつことになる)。
This point will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the scanning display device optical system shows a two-dimensional image in which each line drawing element has an arbitrary spectral distribution. For example, it is assumed that there are 640 scanning lines SL in the horizontal direction of the paper (FIG. 2). FIG. 2 shows a case where the one-dimensional scanner mirror 14 scans in the vertical direction of the paper surface (FIG. 2), and each scanning region has a different spectral distribution (in this example, it has 640 types of spectral distributions).

これは、ある領域を走査した後、その隣りの領域を走査する場合に、もとの領域を走査する分光分布に加重して分光を重ねて隣りの領域を走査することになり、それぞれの走査領域において異なる分光分布を有することになり、画像内の一つの方向に各ラインが任意の分光分布をもった格子模様が生成された2次元画像を表示することができ、自然の分光分布を完全に再現したり、LEDなどの特異な分光分布も再現することができる。   In this case, after scanning a certain area, when scanning the adjacent area, weighting the spectral distribution for scanning the original area and superimposing the spectrum, the adjacent area is scanned. It will have different spectral distributions in the area, and it can display a two-dimensional image with a grid pattern with each line having an arbitrary spectral distribution in one direction in the image, and complete the natural spectral distribution Or a unique spectral distribution such as an LED can be reproduced.

また、走査型表示装置光学系は、図3に示すように、走査線SLが640ラインあって、空間変調素子であるLCOS9の書き換えにより縦方向の分光分布を変えることも可能である。なお、走査しないシリンダーレンズ方式では不可能である。例えば、LCOS9などの空間変調素子のフレームレート(画像書き換え速度)が300FPS、最終画像が30FPSとすると、縦方向に10回書き換え可能である。   Further, as shown in FIG. 3, the scanning display device optical system has 640 scanning lines SL, and can change the vertical spectral distribution by rewriting LCOS 9 which is a spatial modulation element. This is not possible with a cylinder lens system that does not scan. For example, if the frame rate (image rewriting speed) of a spatial modulation element such as LCOS 9 is 300 FPS and the final image is 30 FPS, rewriting can be performed 10 times in the vertical direction.

これは、1本の縦方向の線画の各画素毎に異なる分光分布を持たせることができることを意味する。すなわち、1本の縦方向の線画の、1つの画素を形成した後、隣り合う画素を形成する場合に、異なる分光を重ね合せ、異なる分光分布を形成することができ、隣り合う画素で分光分布を変えることができる。   This means that each pixel of one vertical line drawing can have a different spectral distribution. In other words, after forming one pixel of one vertical line drawing, when forming adjacent pixels, different spectra can be superimposed to form different spectral distributions. Can be changed.

これにより、画像内の一つの線画における任意の画素が任意の分光分布をもった格子模様が生成された2次元画像を表示したり、自然の分光分布を完全に再現したり、LEDなどの特異な分光分布も再現することができる。   This makes it possible to display a two-dimensional image in which a grid pattern in which any pixel in one line drawing in the image has an arbitrary spectral distribution is generated, to completely reproduce the natural spectral distribution, Spectral distribution can be reproduced.

図1に示すように、この走査型表示装置光学系は、透過型回折素子として少なくとも2つの回折素子7、11を同時に有している。   As shown in FIG. 1, the scanning display device optical system has at least two diffractive elements 7 and 11 as transmission diffractive elements at the same time.

ここでは、ランプ1には、キセノンランプを用いてもよく、300Wから500Wの明るさである。ライトパイプ2は、その開口数NAが0.5、その長辺が2.1mm程度、その短辺が0.01〜0.1mmであり、最適な短辺の寸法は0.03〜0.05mmである。リレーレンズ4は、その倍率が5倍程度が望ましい。   Here, a xenon lamp may be used as the lamp 1, and the brightness is 300W to 500W. The light pipe 2 has a numerical aperture NA of 0.5, a long side of about 2.1 mm, a short side of 0.01 to 0.1 mm, and an optimum short side dimension of 0.03 to 0.3 mm. 05 mm. The relay lens 4 desirably has a magnification of about 5 times.

スリット部材4は、その開口数NAが0.1で、その長さが10.0mm〜11.0mm程度であり、最適な長さは10.92mmである。また、そのスリット部材4の穴径の大きさは、0.1〜0.5mm、最適な大きさは0.2mm程度である。   The slit member 4 has a numerical aperture NA of 0.1, a length of about 10.0 mm to 11.0 mm, and an optimum length of 10.92 mm. Further, the size of the hole diameter of the slit member 4 is 0.1 to 0.5 mm, and the optimum size is about 0.2 mm.

空間変調素子であるLCOS 9は、0.7インチ、縦横(14mm〜15mm)×(10mm〜11mm)であり、最適な一例として、14.56mm×10.92mmのものを用いる。   LCOS 9, which is a spatial modulation element, is 0.7 inch, vertical and horizontal (14 mm to 15 mm) × (10 mm to 11 mm), and an optimal example is 14.56 mm × 10.92 mm.

なお、分光方向(400nm〜700nm)で約12.3mmの大きさを有する。透過型回折格子11は、1mm当たり1000本程度の回折格子を有する。   In addition, it has a size of about 12.3 mm in the spectroscopic direction (400 nm to 700 nm). The transmissive diffraction grating 11 has about 1000 diffraction gratings per 1 mm.

リレーレンズ12、13は、その焦点距離fがそれぞれf=16mm、25mm程度である。
1次元スキャナーミラー14の走査角は、(スキャン角)±8度であり、そのミラーサイズは、4mm×4mmである。
LCOS9のフレームレート(画像書き換え速度)は典型的には300 Frames per second(FPS)である。
The focal lengths f of the relay lenses 12 and 13 are about f = 16 mm and 25 mm, respectively.
The scanning angle of the one-dimensional scanner mirror 14 is (scan angle) ± 8 degrees, and the mirror size is 4 mm × 4 mm.
The frame rate (image rewriting speed) of LCOS 9 is typically 300 Frames per second (FPS).

スキャナーミラー14からスクリーンSまでの距離は750mm程度であり、スクリーンサイズは20インチである。
スリット部材4と空間変調素子であるLCOS9とは、波長毎に考えれば共役とされている。
The distance from the scanner mirror 14 to the screen S is about 750 mm, and the screen size is 20 inches.
The slit member 4 and the LCOS 9, which is a spatial modulation element, are conjugate when considered for each wavelength.

以上の構成により、白色光源からの光を第1分光素子で波長毎に分解を行い、LCOSで分光透過率をそれぞれの位置の液晶分子の姿勢により調整し、第2分光素子で波長毎の合成を行って、任意の波長分布を各画素に対応した部分に有する1次元画像を形成し、スキャナーミラー14を有する走査型走査型表示装置光学系でこの1次元画像をスクリーンSに投影し、各線画要素が任意の分光分布を有する2次元画像を表示する。   With the above configuration, the light from the white light source is decomposed for each wavelength by the first spectral element, the spectral transmittance is adjusted by the LCOS according to the orientation of the liquid crystal molecules at each position, and the second spectral element is combined for each wavelength. To form a one-dimensional image having an arbitrary wavelength distribution in a portion corresponding to each pixel, and project this one-dimensional image on the screen S by a scanning scanning display device optical system having a scanner mirror 14. A two-dimensional image in which the line drawing element has an arbitrary spectral distribution is displayed.

本発明は、空間変調素子であるLCOS9を変化させずに1次元スキャナー14を走査することで、例えば、自然の色に近い鮮明な縦縞の画像を形成することができ、眼科における色覚検査や、運転免許試験場の視覚・色覚検査、または光度計、輝度計の検査などにも適応することができる。   By scanning the one-dimensional scanner 14 without changing the LCOS 9 that is a spatial modulation element, the present invention can form, for example, a clear vertical stripe image close to natural color, It can also be applied to visual and color vision inspections at driver's license test centers, or photometers and luminance meters.

演算制御部16により、所望の分光分布の合成を行うべく、LCOS9は制御され、透過型回折素子7により詳細に分解された各波長成分の光が空間変調素子であるLCOS9で空間変調され、透過型回折素子11を介して、分光分布の詳細な合成を行う。   The LCOS 9 is controlled by the arithmetic control unit 16 to synthesize a desired spectral distribution, and the light of each wavelength component that has been decomposed in detail by the transmissive diffraction element 7 is spatially modulated by the LCOS 9 that is a spatial modulation element and transmitted. Detailed synthesis of the spectral distribution is performed via the type diffraction element 11.

心理物理学の実験や、色覚の検査で必要な、ある1次元方向にあらゆる分光分布、輝度での変調がなされた画像を提示することができる。
また、被検者に提示される色の刺激は、LCOSの書き換え周波数で書き換えることができるので、分光分布が一次元的な変化のみの場合には、表示自体はかなりの速さ(LCOSが300Hzの場合300frames per second)で書き換えることができるため、一次元格子の運動閾値を測定する心理物理学的実験に使用することもできる。
It is possible to present an image that has been modulated with any spectral distribution and brightness in a certain one-dimensional direction, which is necessary for psychophysical experiments and color vision tests.
In addition, since the color stimulus presented to the subject can be rewritten at the LCOS rewrite frequency, when the spectral distribution is only a one-dimensional change, the display itself is considerably faster (LCOS is 300 Hz). In this case, since it can be rewritten by 300 frames per second), it can also be used for a psychophysical experiment for measuring a motion threshold of a one-dimensional lattice.

なお、白色光源に限定されず、白色光、またはそれに準ずる波長幅の広い光源、または、複数の光源を利用して擬似的に波長幅を広くした複合光源、また、とびとびの波長を広い波長域に持つ光源でも可能である。   Note that the light source is not limited to a white light source, white light or a light source having a wide wavelength width corresponding to the light source, a composite light source in which a plurality of light sources are used to artificially widen the wavelength width, and a discrete wavelength range of a wide wavelength range. It is possible even with a light source.

また、図1の走査型表示装置光学系に映像情報提供部を追加し、映像データが記録されたディスクを映像情報提供部に入れて、それを演算制御部に提供する。または電波、あるいは光ケーブルなどで伝送されてきた映像情報を演算部に提供することもできる。   Also, a video information providing unit is added to the scanning display device optical system of FIG. 1, and a disc on which video data is recorded is placed in the video information providing unit and provided to the arithmetic control unit. Alternatively, video information transmitted through radio waves or optical cables can be provided to the arithmetic unit.

縦256画素、横320画素の任意分光分布表示のための演算制御部14による空間変調器の制御は下記のとおりである。
LCOS9が300FPSの書き換え速度 640×480画素を有しているとすると、線画としては、最大640ラインのそれぞれ異なる分光分布を有する画像が得られる。
Control of the spatial modulator by the arithmetic control unit 14 for displaying an arbitrary spectral distribution of 256 pixels vertically and 320 pixels horizontally is as follows.
Assuming that the LCOS 9 has a rewriting speed of 640 × 480 pixels at 300 FPS, images having different spectral distributions of a maximum of 640 lines are obtained as line drawings.

また、途中の分光分布を持った1次元は像は300回秒まで書き換えが可能であるので、最終的な画像が30FPSの書き換え速度が必要とすると、各ラインで10回の書き換えがかのうであり、640×10画素の2次元画像を得ることが可能である。   In addition, since a one-dimensional image having a spectral distribution in the middle can be rewritten up to 300 seconds, if the final image requires a rewriting speed of 30 FPS, it can be rewritten 10 times for each line. , A two-dimensional image of 640 × 10 pixels can be obtained.

これはLCOS9または、透過型の空間変調素子、あるいは反射型の変調素子の書き換え速度が上げれば、たとえば3000FPSになれば、同じ画素数の空間変調素子を仮定すれば、640×100画素の2次元画像が得られる。   If the rewriting speed of LCOS9, a transmission type spatial modulation element, or a reflection type modulation element is increased, for example, if it is 3000 FPS, a spatial modulation element with the same number of pixels is assumed and a two-dimensional 640 × 100 pixel is assumed. An image is obtained.

なお、スキャナー部をシリンダーレンズにして、紙面に並行方向にスリットを拡大することにより、機械的な走査と同様な効果をえて、各線画要素が任意の波長分布を有する、2次元画像を提示する装置とすることもできる。   In addition, by using the scanner part as a cylinder lens and enlarging the slit in the direction parallel to the paper surface, the same effect as mechanical scanning can be obtained, and each line drawing element presents a two-dimensional image having an arbitrary wavelength distribution. It can also be a device.

1…ランプ
7…透過型回折素子
9…LCOS
11・・・透過型回折素子
14・・・1次元スキャナー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lamp 7 ... Transmission type diffraction element 9 ... LCOS
11 ... Transmissive diffraction element 14 ... 1D scanner

Claims (3)

白色光源からの光を少なくとも2つの分光素子により分光および合成し、分光と合成の間に配置された空間変調素子により強度変調し、強度変調され合成された光を走査手段によりスクリーン上に画像投影し、各線画要素が任意の波長分布を有する2次元画像を投影することを特徴とする走査型表示装置光学系。   The light from the white light source is split and combined by at least two spectroscopic elements, the intensity is modulated by the spatial modulator arranged between the spectroscopic and synthesizing, and the intensity-modulated and synthesized light is projected onto the screen by the scanning means. A scanning display device optical system, wherein each line drawing element projects a two-dimensional image having an arbitrary wavelength distribution. 白色光源からの光を少なくとも2つの分光素子により分光および合成し、分光と合成の間に配置された空間変調素子により強度変調し、強度変調され合成された光をレンズによりスクリーン上に画像投影し、各線画要素が任意の波長分布を有する2次元画像を投影することを特徴とする無走査1次元表示装置光学系。   The light from the white light source is split and combined by at least two spectroscopic elements, the intensity is modulated by a spatial modulation element arranged between the spectroscopic and synthesizing, and the intensity-modulated and synthesized light is projected onto the screen by a lens. A non-scanning one-dimensional display device optical system, wherein each line drawing element projects a two-dimensional image having an arbitrary wavelength distribution. 請求項1又は請求項2に記載の表示装置光学系を有する表示装置。   A display device comprising the display device optical system according to claim 1.
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