JP2021012356A - Color image display device - Google Patents

Color image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2021012356A
JP2021012356A JP2020076449A JP2020076449A JP2021012356A JP 2021012356 A JP2021012356 A JP 2021012356A JP 2020076449 A JP2020076449 A JP 2020076449A JP 2020076449 A JP2020076449 A JP 2020076449A JP 2021012356 A JP2021012356 A JP 2021012356A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
pupil
hologram
luminous flux
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020076449A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
昌士 岡本
Masashi Okamoto
昌士 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ushio Denki KK, Ushio Inc filed Critical Ushio Denki KK
Publication of JP2021012356A publication Critical patent/JP2021012356A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

To solve the problem in which in a color image display device, there is hue that cannot be expressed no matter how large a triangle formed by three primary colors is made in the technique of expressing hue by additive color mixing of the three primary colors.SOLUTION: A color image display device includes a light source, a broad hologram that defines an input image with respect to an output image and is by a spatial optical modulator, and an illumination optical system for illuminating the broad hologram by an illumination luminous flux, and forms an output image conjugate to the broad hologram by a pupil passing luminous flux passing through a pupil. Two-dimensionally distributed hue pixels are set in the broad hologram. A diffraction grating in which each component of a diffraction grating having a spatial alignment period and a periodic alignment direction corresponding to the direction of an individual illumination luminous flux and a diffraction intensity is superimposed such that hue imposed on each hue pixel is realized by additive color mixing of the pupil passing luminous flux originating from the hue pixel so that each hue pixel expresses hue imposed on each hue pixel is formed over each of the hue pixels.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、連続スペクトルを有する光源と回折格子を用いてカラー画像を表示するためのカラー画像表示装置に関する。 The present invention relates to a color image display device for displaying a color image using a light source having a continuous spectrum and a diffraction grating.

一般に、光源等から発せられる光の色を特定したいときは、CIE(国際照明委員会)の制定になるXYZ表色系に基づく色度座標によって表現される。
(参考文献:「色の性質と技術」1986年10月10日初版第1刷,応用物理学会・光学懇話会編,朝倉書店発行)
波長 λ をパラメータとする、パワースペクトル分布が S(λ) で表される光束があったとき、その光束の三刺激値 X,Y,Z は、CIEにより定められている等色関数 xe(λ),ye(λ),ze(λ) を用いて、以下の式(式1)
X = ∫S(λ)・xe(λ)・dλ
Y = ∫S(λ)・ye(λ)・dλ
Z = ∫S(λ)・ze(λ)・dλ
の積分計算で求める。
ただし、積分は380nmから780nmの領域で行うとされている。
このとき、明るさは、 Y の値によって表される。
これら三刺激値を用いて、前記した光束 S(λ) の色相を表す色度座標 x,y は、以下の式(式2)
x = X / (X+Y+Z)
y = Y / (X+Y+Z)
のように求められる。
なお、等色関数 xe(λ),ye(λ),ze(λ) の特性は、本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図である図33に示すようである。
(因みに、一般文献では、等色関数は、x,y,z 各文字の上に横棒を付した記号が使用されるが、本明細書では都合により前記したように表記する。)
Generally, when it is desired to specify the color of light emitted from a light source or the like, it is expressed by chromaticity coordinates based on the XYZ color system established by the CIE (International Commission on Illumination).
(Reference: "Characteristics and Technology of Color", October 10, 1986, 1st edition, 1st edition, JSAP / Optical Society, published by Asakura Shoten)
When there is a luminous flux whose power spectrum distribution is represented by S (λ) with the wavelength λ as a parameter, the tristimulus values X, Y, Z of the luminous flux are the color matching function xy (λ) defined by the CIE. ), Ye (λ), ze (λ), the following equation (Equation 1)
X = ∫S (λ) ・ xe (λ) ・ dλ
Y = ∫S (λ) ・ yes (λ) ・ dλ
Z = ∫S (λ) ・ ze (λ) ・ dλ
It is calculated by the integral calculation of.
However, the integration is said to be performed in the region of 380 nm to 780 nm.
At this time, the brightness is represented by the value of Y.
Using these tristimulus values, the chromaticity coordinates x and y representing the hue of the luminous flux S (λ) described above are given by the following equation (Equation 2).
x = X / (X + Y + Z)
y = Y / (X + Y + Z)
Is required.
The characteristics of the color matching functions xe (λ), ye (λ), and ze (λ) are shown in FIG. 33, which is a schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention.
(By the way, in the general literature, the color matching function uses a symbol with a horizontal bar above each character of x, y, z, but in this specification, it is described as described above for convenience.)

この表色系で表現可能な色相の全てを x,y 平面にプロットすると、本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図である図34に示した、釣鐘形状の領域の、周囲および内部に位置することになり、このような図を色度図と呼ぶ。
太陽光を分光器を用いてスペクトル分解して狭い帯域の部分を取り出した光、あるいはレーザ光のような単色光の場合、最も波長の長い赤色は点(A)にプロットされ、波長が短くなるに従ってプロットされる位置が釣鐘形状の周囲の逆U字形状の実線に沿って移動し、最も波長の短い青色(すみれ色)は点(B)にプロットされる。
そして、前記点(A)から前記点(B)に至る逆U字形状の実線(Ls)を、スペクトル軌跡と呼ぶ。
When all the hues that can be expressed by this color system are plotted on the x and y planes, the bell-shaped region shown in FIG. 34, which is a schematic diagram of the concept related to the technique of the color image display device of the present invention, It will be located around and inside, and such a diagram is called a chromaticity diagram.
In the case of light in which sunlight is spectrally decomposed using a spectroscope to extract a narrow band, or monochromatic light such as laser light, the red color with the longest wavelength is plotted at the point (A) and the wavelength becomes shorter. The position plotted according to is moved along the inverted U-shaped solid line around the bell shape, and the blue (violet) having the shortest wavelength is plotted at the point (B).
Then, the inverted U-shaped solid line (Ls) from the point (A) to the point (B) is called a spectrum locus.

色度図上においては、ある色度座標を有する第1の光と、別の色度座標を有する第2の光とを、何らかの比率で加色混合して生成した第3の光の色度座標は、混合前の第1と第2の光の各色度座標の2点を結ぶ線分上にプロットされ、その際、2点を結ぶ線分上の何処にプロットされるかは、加色混合時の混合比率で決まる、という性質がある(以降、この性質を混色座標則と呼ぶ)。
ただし、第1の光と第2の光の混合比率を、例えば1対0とし、実質的に一方の光しか含まれない場合も、広義として加色混合と呼ぶものとする。
そのため、前記点(A)にプロットされる光と、前記点(B)にプロットされる光とを、1対0から0対1まで、混合比率を連続的に変えた加色混合によって生成された光がプロットされる色度座標の集合は、前記点(A)から前記点(B)に至る破線で示した直線分(Lp)を形成し、この直線分を純紫軌跡と呼ぶ。
On the chromaticity diagram, the chromaticity of the third light generated by additive-mixing the first light having a certain chromaticity coordinate and the second light having another chromaticity coordinate at some ratio. The coordinates are plotted on the line connecting the two points of each chromaticity coordinate of the first and second lights before mixing, and at that time, where on the line connecting the two points is added. It has the property that it is determined by the mixing ratio at the time of mixing (hereinafter, this property is referred to as the color mixing coordinate law).
However, the mixing ratio of the first light and the second light is set to, for example, 1: 0, and the case where only one light is substantially contained is also referred to as additive color mixing in a broad sense.
Therefore, the light plotted at the point (A) and the light plotted at the point (B) are generated by additive color mixing in which the mixing ratio is continuously changed from 1: 0 to 0: 1. The set of chromaticity coordinates on which the light is plotted forms a straight line portion (Lp) indicated by a broken line from the point (A) to the point (B), and this straight line portion is called a pure purple locus.

なお、スペクトル軌跡(Ls)上において、緑色は、 y 座標が最も大きい部分(逆U字形状の頂上付近)に配置され、その補色であるマゼンタ色は純紫軌跡(Lp)上の中央付近に配置される。
さらに、点(B)の青色の補色である黄色は、緑色の箇所と点(A)との中間あたりに、また、点(A)の赤色の補色であるシアン色は、緑色の箇所と点(B)との中間あたりに、それぞれスペクトル軌跡(Ls)上に配置される。
一方、純白色は、色度座標が 1/3,1/3 の位置に配置される。
このような色度図や色度座標に関する事項は、色彩を学ぶ者にとって、必須の知識である。
On the spectral locus (Ls), green is arranged in the part where the y coordinate is the largest (near the top of the inverted U shape), and its complementary color, magenta, is near the center on the pure purple locus (Lp). Be placed.
Further, yellow, which is the complementary color of blue of the point (B), is located between the green part and the point (A), and cyan, which is the complementary color of red of the point (A), is the green part and the point. It is arranged on the spectral locus (Ls) around the middle of (B).
On the other hand, pure white is arranged at a position where the chromaticity coordinates are 1/3, 1/3.
Such matters concerning chromaticity diagrams and chromaticity coordinates are indispensable knowledge for those who learn color.

そのため、いま述べた白色を中心として、反時計回りに赤から黄,緑,シアン,青,マゼンタそして赤へと、色度図を連続的に変化する色相で着色した図版が、色度図について解説した書籍やネット上の記事に多数掲載されている。
しかし実は、これらの図版は正しくない。
その理由は、印刷物の場合は、シアン,マゼンタ,黄色(と黒)のインクの減色混合によって全ての色が表現されているし、液晶モニタやプロジェクタの場合は、赤(R),緑(G),青(B)色のカラーフィルタからの透過光や発光素子からの光の加色混合によって全ての色が表現されているからである。
Therefore, the chromaticity diagram is a plate in which the chromaticity diagram is colored with a continuously changing hue from red to yellow, green, cyan, blue, magenta, and red, centering on the white color just described. It is published in many books and articles on the Internet.
But in fact, these plates are incorrect.
The reason is that in the case of printed matter, all colors are expressed by a decolorization mixture of cyan, magenta, and yellow (and black) inks, and in the case of liquid crystal monitors and projectors, red (R) and green (G). ), Blue (B) All colors are expressed by color mixing of transmitted light from the color filter and light from the light emitting element.

以下、これを具体的に説明する。
この種のRGB3原色の加色混合により色相を表現するに際しては、標準としてsRGBと称する規格が存在して、図35の色度図上のプロットに示すように、標準の赤,緑,青の各色の色度座標(sR,sG,sB)が定められている。
前記色度座標(sR,sG,sB)の具体的な座標値 (x,y) は、赤が (0.6000,0.3300) 、緑が (0.3000,0.6000) 、青が (0.1500,0.0600) である。
前記した混色座標則を考え合せると、sRGBに準拠する表示デバイスによって表現可能な色相は、前記色度座標(sR,sG,sB)を頂点とする3角形の周囲および内部の座標の色に限られることになるため、スペクトル軌跡(Ls)と純紫軌跡(Lp)とが囲む、色度図の有効領域のうちの一部分しか網羅していないことが判る。
よって、sRGBに準拠する表示デバイスでは、正しく着色された色度図を表示できないのである。
This will be described in detail below.
When expressing hue by additive color mixing of this kind of RGB3 primary colors, there is a standard called sRGB as a standard, and as shown in the plot on the chromaticity diagram of FIG. 35, the standard red, green, and blue The chromaticity coordinates (sR, sG, sB) of each color are defined.
The specific coordinate values (x, y) of the chromaticity coordinates (sR, sG, sB) are (0.6000, 0.3300) for red, (0.3000, 0.6000) for green, and (0.1500, 0.0600) for blue.
Considering the above-mentioned color mixing coordinate law, the hue that can be expressed by the display device compliant with sRGB is limited to the colors of the peripheral and internal coordinates of the triangle having the chromaticity coordinates (sR, sG, sB) as the apex. Therefore, it can be seen that only a part of the effective region of the chromaticity diagram surrounded by the spectral locus (Ls) and the pure purple locus (Lp) is covered.
Therefore, a display device conforming to sRGB cannot display a correctly colored chromaticity diagram.

これを、sRGBに準拠する表示デバイスではなく、例えば、赤は波長640nm(三菱電機),緑は波長524nm(日亜化学工業),青は波長465nm(日亜化学工業)の、実在の半導体レーザによって実現可能な、単色光の3原色を使用したプロジェクタを想定した場合、このプロジェクタによって表現可能な色相は、図35に点線で示した、スペクトル軌跡上に頂点が位置する3角形領域となる。
これは、sRGBよりも表現可能な色相領域が拡大されているが、必要領域を網羅していないことに変わりが無い。
This is not a display device compliant with sRGB, for example, red has a wavelength of 640 nm (Mitsubishi Electric), green has a wavelength of 524 nm (Nichia Corporation), and blue has a wavelength of 465 nm (Nichia Corporation). Assuming a projector using the three primary colors of monochromatic light, which can be realized by the above, the hue that can be expressed by this projector is the triangular region in which the apex is located on the spectral locus, which is shown by the dotted line in FIG. 35.
This has a larger hue area that can be expressed than sRGB, but it does not cover the necessary area.

以上のように3原色によって形成される3角形を幾ら大きくしても、曲線を周囲に持つ色度図の有効領域を網羅することは不可能であるため、3原色の加色混合や減色混合によって色相を表現する技術では、正しく着色された色度図を表示することは不可能であることが判る。
しかし、色彩を学ぶ者が、正しく着色された色度図を見ることができないことは、大きな問題である。
他にも、例えば単色光の波長と色の対応を教示する画像や、星の光などをスペクトル分解した様子を示す画像、化学物質に含有される金属イオンと炎色反応の色の対応を教示する画像、モルフォチョウやタマムシ、クジャクなどの羽根の、あるいはアワビなどの貝殻(内側)の、その色彩(構造色)を示す画像等々の場合も、同様に正しく表示されない問題に直面する。
As described above, no matter how large the triangle formed by the three primary colors is, it is impossible to cover the effective area of the chromaticity diagram having a curve around it. Therefore, the three primary colors are added or subtracted. It can be seen that it is impossible to display a correctly colored chromaticity diagram with the technique of expressing hue by means of.
However, it is a big problem that color learners cannot see the correctly colored chromaticity diagram.
In addition, for example, an image that teaches the correspondence between the wavelength and color of monochromatic light, an image that shows the state of spectral decomposition of star light, etc., and the correspondence between metal ions contained in chemical substances and the color of the flame reaction are taught. Similarly, in the case of an image showing the color (structural color) of a feather such as a morpho butterfly, a beetle, or abalone, or an image showing the color (structural color) of a shell (inside) such as an abalone, the problem is faced.

sRGBより広い色相領域のカラー画像を表示するための先行技術として、例えば、特開平09−051548号公報には、色相を表現する1個の画素内に2個の副画素を配置し、各副画素にピッチの異なる回折格子を設けることにより、適当に選ばれた2種の単色光の加色混合を行い、混色座標則によって、単色とは限らない任意の色度座標の色相を実現できるとするものが記載されている。
しかし、この技術の場合、回折格子記録媒体に垂直に白色照明光を照射するとして、垂直より例えば30度だけ手前側に倒れた視線で観察することを前提に、全ての画素に水平方向の直線から成る回折格子を形成するため、所謂レインボーホログラムと同様に、観察する視線角度が所定値から外れると、見える色が変化してしまうし、複数の光源からの光が当たっている場合は、意図しない色の混合が起きてしまう欠点がある。
また、RGBの3個の副画素を配置する従来のものよりも、副画素が2個に減るため、輝度や解像度の低下、色ずれの問題が3/2倍だけ解消される旨、この文献に述べられているが、それでも、副画素を設けないものには劣ることになる。
As a prior art for displaying a color image having a hue region wider than that of sRGB, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-051548, two sub-pixels are arranged in one pixel expressing a hue, and each sub-pixel is arranged. By providing diffraction grids with different pitches in the pixels, it is possible to perform additive color mixing of two types of monochromatic light selected appropriately, and to realize hues of arbitrary chromaticity coordinates that are not limited to monochromatic colors by the color mixing coordinate law. What to do is described.
However, in the case of this technique, assuming that the diffraction grating recording medium is irradiated with white illumination light vertically, all the pixels are straight in the horizontal direction on the assumption that the observation is performed with a line of sight that is tilted toward you, for example, 30 degrees from the vertical. Since a diffraction grating composed of is formed, the visible color changes when the observation line-of-sight angle deviates from a predetermined value, as in the so-called rainbow hologram, and when light from multiple light sources is applied, it is intended. There is a drawback that color mixing that does not occur occurs.
In addition, since the number of sub-pixels is reduced to two as compared with the conventional one in which three sub-pixels of RGB are arranged, the problems of decrease in brightness and resolution and color shift are solved by 3/2 times. However, it is still inferior to the one without sub-pixels.

さらに、特開2006−011141号および特表2007−527017号公報には、色相を表現する1個の画素内に3個またはそれ以上の個数の副画素を配置し、sRGBに限定されない、独自に選んだ3原色またはそれ以上の個数の原色の単色光が、回折によって生ずるようなピッチを有する回折格子を副画素に形成して加色混合を行い、混色座標則によって、sRGBより広い範囲の色を有する画像を表示できるとするものが記載されている。
しかし、これらの技術についても、前記した特開平09−051548号と同様に、観察する視線角度が所定値から外れると、見える色が変化してしまうし、複数の光源からの光が当たっている場合は、意図しない色の混合が起きてしまう欠点がある。
また、任意の3原色またはそれ以上の個数の原色を選べるとは言え、表示可能な色相領域は、色度図の逆U字形状のスペクトル軌跡(Ls)に内接する3角形または多角形であるから、スペクトル軌跡(Ls)上の全ての色相が1枚の画像に存在する色度図のようなカラー画像を正しく表示することは不可能である。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-011141 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-527017, three or more sub-pixels are arranged in one pixel expressing a hue, and the number of sub-pixels is not limited to sRGB. Monochromatic light of the selected three primary colors or more primary colors forms a diffraction grid with a pitch that is generated by diffraction in the sub-pixels to perform additive color mixing, and colors in a wider range than sRGB according to the color mixing coordinate law. It is described that an image having the above can be displayed.
However, also in these techniques, as in the case of Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-051548, when the line-of-sight angle to be observed deviates from a predetermined value, the visible color changes and the light from a plurality of light sources is applied. In this case, there is a drawback that unintended color mixing occurs.
Further, although any three primary colors or more primary colors can be selected, the displayable hue region is a triangle or a polygon inscribed in the inverse U-shaped spectral locus (Ls) of the chromaticity diagram. Therefore, it is impossible to correctly display a color image such as a chromaticity diagram in which all hues on the spectrum locus (Ls) exist in one image.

さらに、以上において述べた、回折格子を利用した従来の色相表現技術は、例えば樹脂等の回折格子記録媒体に、熱プレスによるエンボス加工やレーザ照射等の手段を用いて凹凸パターン等による回折格子を形成するものであるため、表示内容が固定され、現代的な液晶プロジェクタやDLPプロジェクタなどのように、電気信号によって規定される任意のカラー画像を表示したり、動画を表示することは不可能であった。
特表2001−518198号公報には、GLV(Grating Light Valve)と呼ばれる、回折格子のアレイを備えて構成した空間光変調器、およびそれを用いて白色光を変調し、電気信号によって規定される任意のカラー画像を表示する装置が記載されている。
しかし、この空間光変調器が備える回折格子アレイは、RGB3原色の回折に適合した3種類の周期を有する回折格子から成っており、したがって、これによっては、RGB3原色のカラー画像表示しか実現できない。
Further, in the conventional hue expression technique using a diffraction grating described above, for example, a diffraction grating recording medium such as a resin is embossed by a hot press or a diffraction grating having a concave-convex pattern or the like is used by means such as laser irradiation. Since it is formed, the display content is fixed, and it is impossible to display an arbitrary color image defined by an electric signal or display a moving image like a modern liquid crystal projector or a DLP projector. there were.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-518198, a spatial light modulator having an array of diffraction gratings called GLV (Grating Light Valve), and a spatial light modulator configured by using the same, and white light is modulated by the spatial light modulator and defined by an electric signal. A device for displaying an arbitrary color image is described.
However, the diffraction grating array included in this spatial light modulator is composed of a diffraction grating having three kinds of periods suitable for diffraction of the RGB3 primary colors, and therefore, only a color image display of the RGB3 primary colors can be realized by this.

これら従来技術によっては実現不可能であった、RGB3原色に限定されない複数色の混合によって、色度図の有効領域全体を網羅する色相表現を可能とし、かつ、電気信号によって規定される任意のカラー画像を表示することを可能とするアプローチとして、回折格子も画像の一種であるとの理解の下、周期が場所に依存して2次元分布する回折格子画像を、画素毎の光反射率または透過率を変調することができる空間光変調器上に設定、すなわち描画しておき、それを特定方向からの、白色光などの連続スペクトルを有する光束で照明したとき、特定の反射方向または特定の透過方向からその空間光変調器を観察することにより、空間光変調器に描画された回折格子周期の2次元分布に対応した回折色が2次元分布する、カラー画像を視認できるようにする装置を考えることができる。
このときに描画すべき回折格子画像は、モノクロの銀塩写真乾板を露光して形成されるような、光透過率が正弦波状に変化する、所謂濃度格子である。
当然ながら、一つの周期の回折格子からは、特定の方向には1種類の波長の単色光が回折されるのみであるから、混合によって任意の色相を表現するためには、空間光変調器上には、少なくとも2種類の周期を有する回折格子を2次元分布させる必要がある。
By mixing a plurality of colors not limited to the RGB3 primary colors, which has not been realized by these conventional techniques, it is possible to express a hue covering the entire effective region of the chromaticity diagram, and any color defined by an electric signal. As an approach that makes it possible to display an image, with the understanding that a diffraction grating is also a type of image, a diffraction grating image whose period is two-dimensionally distributed depending on the location is subjected to light reflectance or transmission for each pixel. When set or drawn on a spatial light modulator capable of modulating the rate and illuminated with a light beam having a continuous spectrum, such as white light, from a specific direction, a specific reflection direction or a specific transmission By observing the spatial optical modulator from the direction, consider a device that enables visual recognition of a color image in which the diffraction colors corresponding to the two-dimensional distribution of the diffraction grating period drawn on the spatial optical modulator are distributed in two dimensions. be able to.
The diffraction grating image to be drawn at this time is a so-called density grating in which the light transmittance changes in a sinusoidal shape, which is formed by exposing a monochrome silver halide photographic plate.
As a matter of course, since monochromatic light of one kind of wavelength is diffracted in a specific direction from a diffraction grating with one period, in order to express an arbitrary hue by mixing, it is necessary to use a spatial light modulator. It is necessary to distribute a diffraction grating having at least two kinds of periods in two dimensions.

回折格子が記録された透過型または反射型の光学的情報媒体としてはホログラムが有名であるが、これは、記録時に定めた条件の光束で照明することにより、照明光が回折格子によって回折され、何らかの像が出現するもので、通常は立体像を表示するために利用される。
前記アプローチにおいては、空間光変調器に回折格子が描画されるため、ホログラムと類似するが、照明光の照射によって出現するものは色であって通常の意味でのホログラムとは相違するため、以降、本明細書では、前記アプローチの原理に基づいてカラー画像表示のための、透過型または反射型の回折格子が描画されたものを、広義ホログラムと呼ぶことにする。
Holograms are well-known as transmission-type or reflection-type optical information media on which a diffraction grating is recorded. Some kind of image appears and is usually used to display a stereoscopic image.
In the above approach, since the diffraction grating is drawn on the spatial light modulator, it is similar to the hologram, but what appears by the irradiation of the illumination light is the color, which is different from the hologram in the usual sense. In the present specification, a hologram in which a transmission type or reflection type diffraction grating is drawn for displaying a color image based on the principle of the approach is referred to as a hologram in a broad sense.

このようなアプローチのための、広義ホログラムとしての空間光変調器として、液晶素子が利用可能であるが、そのうち特に、空間光変調器の画面面積に占める有効な画素面積の割合(開口率)が高い、反射型液晶素子であるLCOS(シリコン液晶素子:Liquid Crystal On Silicon)が好適である。
例えば、株式会社JVCケンウッド製0.69型4K「D−ILA」がある。
A liquid crystal element can be used as a spatial light modulator as a broad hologram for such an approach, and in particular, the ratio (aperture ratio) of an effective pixel area to the screen area of the spatial light modulator is LCOS (Liquid Crystal On Silicon), which is a high-level reflective liquid crystal element, is suitable.
For example, there is a 0.69 type 4K "D-ILA" manufactured by JVC KENWOOD Corporation.

これについて、本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する構成を簡略化して示す模式図である図36の(a)を参照して簡単に説明すると、通常の液晶プロジェクタ光学系においてLCOS(Mrn)を使用する場合は、それに偏光用兼検光用の偏光ビームスプリッタプリズム(BpCn)を前置して、紙面に垂直な方向に偏光した照明光(Fen)を入射し、前記偏光ビームスプリッタプリズム(BpCn)の偏光作用によって反射されたS偏光成分のみから成る入射光(Fi)により、前記LCOS(Mrn)の各変調画素を一括照明する。
前記LCOS(Mrn)の各変調画素には個々に制御電圧が印加されており、入射光が各変調画素で反射される際に、制御電圧の大きさに応じた偏光面の回転が与えられ、元々S偏光であったものが、制御電圧に応じた量のP偏光成分を含有するようになるため、前記LCOS(Mrn)からの反射光(Fr)が前記偏光ビームスプリッタプリズム(BpCn)に再入射した際は、その検光作用によりS偏光成分の透過が阻止されるから、その透過率を変調画素毎に制御できる。
前記偏光ビームスプリッタプリズム(BpCn)からの透過光(Fo)を、投影レンズ(Ofn)によって前記LCOS(Mrn)に共役なスクリーン(Sfn)に投影することにより、変調画素毎に明暗の空間変調が施された画像を表示させる(例えば、佐藤浩: 光学, 35巻 6号 (2006) p318, 日本光学会(応用物理学会)発行 を参照)。
This will be briefly described with reference to FIG. 36 (a), which is a schematic diagram showing a simplified configuration related to the technique of the color image display device of the present invention. In a normal liquid crystal projector optical system, LCOS (Mrn) ) Is used, a polarized beam splitter prism (BpCn) for both polarization and detection is placed in front of it, and illumination light (Fen) polarized in a direction perpendicular to the paper surface is incident on the polarized beam splitter prism. Each modulated pixel of the LCOS (Mrn) is collectively illuminated by the incident light (Fi) composed of only the S polarization component reflected by the polarization action of (BpCn).
A control voltage is individually applied to each modulation pixel of the LCOS (Mrn), and when the incident light is reflected by each modulation pixel, rotation of the polarizing surface is given according to the magnitude of the control voltage. Since what was originally S-polarized light now contains an amount of P-polarized light component corresponding to the control voltage, the reflected light (Fr) from the LCOS (Mrn) is regenerated into the polarized beam splitter prism (BpCn). When incident, the transmittance of the S-polarized light component is blocked by the light detection action, so that the transmittance can be controlled for each modulated pixel.
By projecting the transmitted light (Fo) from the polarization beam splitter prism (BpCn) onto the screen (Sfn) conjugated to the LCOS (Mrn) by the projection lens (Ofn), light and dark spatial modulation is performed for each modulation pixel. Display the applied image (see, for example, Hiroshi Sato: Optics, Vol. 35, No. 6 (2006) p318, Published by Japan Optical Society (Applied Physics Society)).

また、広義ホログラムとして、透過型液晶素子であるLCD(Liquid Crystal Device)を利用することもできる。
図36の(b)に示すように、通常の液晶プロジェクタ光学系においてLCD(Mtn)を使用する場合は、紙面に垂直な方向に偏光した照明光(Fen)を、紙面に平行な偏光成分の透過を阻止する偏光子(Up)を前置した(前記照明光(Fen)の偏光の完璧が望めないため通常は前置する)LCD(Mtn)に入射すると、その変調画素に印加される制御電圧の大きさに応じた偏光面の回転が与えられ、制御電圧に応じた量の紙面に平行な偏光成分を含有するようになるため、前記LCD(Mtn)に後置された、紙面に垂直な偏光成分の透過を阻止する検光子(Ua)に入射した際の、その透過率を変調画素毎に制御できる。
前記検光子(Ua)からの透過光(Fo)を、投影レンズ(Ofn)によって前記LCD(Mtn)に共役なスクリーン(Sfn)に投影することにより、変調画素毎に明暗の空間変調が施された画像を表示させる。
Further, as a hologram in a broad sense, an LCD (Liquid Crystal Device) which is a transmissive liquid crystal element can also be used.
As shown in FIG. 36 (b), when an LCD (Mtn) is used in a normal liquid crystal projector optical system, illumination light (Fen) polarized in a direction perpendicular to the paper surface is used as a polarizing component parallel to the paper surface. Control applied to the modulated pixel when it is incident on an LCD (Mtn) in front of a polarizing element (Up) that blocks transmission (usually in front because the perfect polarization of the illumination light (Fen) cannot be expected). Since the rotation of the polarizing surface is given according to the magnitude of the voltage and the polarization component parallel to the paper surface is contained in the amount corresponding to the control voltage, it is perpendicular to the paper surface placed after the LCD (Mtn). It is possible to control the transmission rate of the polarized light component when it is incident on the detector (Ua) that blocks the transmission of the polarized light component for each modulated pixel.
By projecting the transmitted light (Fo) from the analyzer (Ua) onto the screen (Sfn) conjugated to the LCD (Mtn) by the projection lens (Ofn), light and dark spatial modulation is performed for each modulation pixel. Display the image.

ところで、これらLCOSやLCDを搭載した通常の液晶プロジェクタにおいては、R,G,Bそれぞれの画像を空間変調するための3枚の液晶素子を、R,G,Bの3原色それぞれで照明し、3色の出力画像を重畳してカラー画像を表示している。
そこで、もし、このような液晶プロジェクタにおいて、1色分の空間変調機能のみを有効にし、連続スペクトルを有する白色光で照明しながら、その変調画素に回折格子画像を描画し、スクリーン表示する実験を行ったならば、その回折格子の周期に応じて色付いた画像となるか、を考えると、そうはならない。
その理由は、通常の液晶プロジェクタにおいては、画面の明るさの均一化のために、フライアイインテグレータを用いて、多数の方向からの照明光を重ね合わせて空間光変調器を照明しているからである。
したがって前記アプローチにおいては、空間光変調器には特定の方向からの照明光のみで照明しなければならないため、フライアイインテグレータが使えないことが判る。
By the way, in a normal liquid crystal projector equipped with these LCOS and LCD, three liquid crystal elements for spatially modulating each image of R, G, and B are illuminated with each of the three primary colors of R, G, and B. A color image is displayed by superimposing the output images of three colors.
Therefore, if, in such a liquid crystal projector, only the spatial modulation function for one color is enabled, and while illuminating with white light having a continuous spectrum, a diffraction grating image is drawn on the modulation pixel and displayed on a screen. If this is done, it will not be the case, considering whether the image will be colored according to the period of the diffraction grating.
The reason is that in a normal liquid crystal projector, in order to make the screen brightness uniform, a fly-eye integrator is used to superimpose illumination lights from many directions to illuminate the spatial light modulator. Is.
Therefore, in the above approach, it can be seen that the fly-eye integrator cannot be used because the spatial light modulator must be illuminated only by the illumination light from a specific direction.

因みに、いま上で考えた実験において、フライアイインテグレータを除去し、1方向からの、例えば投影レンズの光軸の方向の、白色平行光束で照明したと想定するとどうなるか、と言えば、回折格子の周期に応じて色付いた画像が表示されるかも知れない。
しかし、この発色は、回折格子によって波長に依存した角度で偏向された光線のうち、投影レンズのNAを超える成分が除去されることによって得られるもので、いわゆる減色混合的な発色であって、前記スペクトル軌跡(Ls)の上の、狭いスペクトル幅での発色を行わせることはできない。
よって、この発色方法によっては、色度図上の任意の色度座標を有する色を表示できるようにすることは不可能である。
By the way, in the experiment considered above, what happens if the flyeye integrator is removed and illuminated with a white parallel light flux from one direction, for example, in the direction of the optical axis of the projection lens? Colored images may be displayed depending on the period of.
However, this color development is obtained by removing components exceeding the NA of the projection lens from the light rays deflected at an angle depending on the wavelength by the diffraction grating, and is a so-called color reduction mixed color development. It is not possible to perform color development in a narrow spectral width on the spectral locus (Ls).
Therefore, it is impossible to display a color having an arbitrary chromaticity coordinate on the chromaticity diagram by this color development method.

先に述べたように、LCOSやLCDを使用する際は、照明光の偏光についての配慮が必要であることが判る。
例えばLCOSの場合は、前記偏光ビームスプリッタプリズム(BpCn)に入射する前記照明光(Fen)について、もしそれが無偏光である場合は、そのP偏光成分は全て前記偏光ビームスプリッタプリズム(BpCn)を透過してしまうため、前記照明光(Fen)のパワーの半分が捨てられることになる。
同様にLCDの場合も、前記照明光(Fen)が無偏光である場合は、前記偏光子(Up)の働きによって前記照明光(Fen)のパワーの半分が捨てられることになり、何れの場合も光の利用効率が低下する問題が生ずる。
そのため、通常の液晶プロジェクタにおいては、フライアイインテグレータと偏光整列素子を用いて、照明の均一化を図るとともに、偏光方向をS偏光に揃えることにより、照明光のパワーの損失を回避している(例えば、特許第5729522号:段落[0007〜0012]を参照)。
しかし、前記アプローチにおいては、前記したようにフライアイインテグレータが使えないため、別途、光の利用効率が低下する問題を解決する必要がある。
As mentioned above, when using LCOS or LCD, it can be seen that consideration must be given to the polarization of the illumination light.
For example, in the case of LCOS, for the illumination light (Fen) incident on the polarization beam splitter prism (BpCn), if it is unpolarized, all the P polarization components are the polarization beam splitter prism (BpCn). Since it is transmitted, half of the power of the illumination light (Fen) is wasted.
Similarly, in the case of an LCD, when the illumination light (Fen) is unpolarized, half of the power of the illumination light (Fen) is discarded by the action of the polarizer (Up), and in any case. However, there is a problem that the efficiency of light utilization is reduced.
Therefore, in a normal liquid crystal projector, a fly-eye integrator and a polarization aligning element are used to make the illumination uniform, and the polarization direction is aligned with the S polarization to avoid the loss of the power of the illumination light (). See, for example, Japanese Patent No. 5729522: paragraphs [0007-0012]).
However, in the above approach, since the fly-eye integrator cannot be used as described above, it is necessary to separately solve the problem that the light utilization efficiency is lowered.

特開平09−051548号Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-051548 特開2006−011141号Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-011141 特表2007−527017号Special table 2007-527017 特表2001−518198号Special table 2001-518198

本発明が解決しようとする課題は、カラー画像表示装置において、3原色の加色混合や減色混合によって色相を表現する技術では、3原色によって形成される3角形を幾ら大きくしても、曲線を周囲に持つ色度図の有効領域を網羅することは不可能であるため、表現不可能な色相が存在する、という問題を解決した、電気信号によって規定される任意のカラー画像を表示可能なカラー画像表示装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that in a color image display device, in a technique for expressing a hue by mixing three primary colors with colors or reducing colors, a curve can be formed no matter how large the triangle formed by the three primary colors is. A color that can display an arbitrary color image defined by an electric signal, which solves the problem that there are hues that cannot be expressed because it is impossible to cover the effective area of the chromaticity diagram around it. The purpose is to provide an image display device.

本発明は、前記したアプローチを、実用的な装置として具体化するものである。 The present invention embodies the above approach as a practical device.

本発明における第1の発明のカラー画像表示装置は、連続スペクトルを有する光源(Ge)の光を利用して着色された出力像(Dc)を表示するためのカラー画像表示装置であって、
前記光源(Ge)と、
前記出力像(Dc)に対する入力像たる広義ホログラム(H)と、
前記光源(Ge)から発した光から形成される、規定の条件の照明光束(Fe)によって前記広義ホログラム(H)を照明するための照明光学系(Oe)と
を有し、
前記照明光束(Fe)は、一つの、または方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)を含んでおり、
前記照明光束(Fe)が前記広義ホログラム(H)によって回折されて形成された回折光束(Fd)のうちから、有効な光線成分を選択するための瞳(Q)が、前記広義ホログラム(H)に対して規定の相対位置に設定されており、
前記瞳(Q)を通過した瞳通過光束(Fq)によって前記広義ホログラム(H)に共役な前記出力像(Dc)を形成するものであり、
前記照明光束(Fe)の前記広義ホログラム(H)によって回折されなかった成分が前記出力像(Dc)に混入しないよう前記照明光束(Fe)と前記瞳(Q)との相対関係が規定されており、
前記広義ホログラム(H)には、少なくとも前記入力像の着色領域内で2次元分布する色相画素(Pxy)が設定されており、前記色相画素(Pxy)それぞれに課せられた色相を、前記色相画素(Pxy)それぞれが発現するよう、その色相画素(Pxy)を源とする前記瞳通過光束(Fq)の加色混合によって実現されるような、空間並び周期と前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)の方向に対応した周期並び方向、および回折強度を有する回折格子の各成分が重ね合わせられた回折格子が、前記色相画素(Pxy)のそれぞれの全体に形成され、
前記広義ホログラム(H)は、2次元分布する変調画素を有し、前記変調画素毎に前記照明光束(Fe)の出力強度を変調する空間光変調器であり、
前記照明光束(Fe)の前記広義ホログラム(H)によって回折されなかった成分は、前記瞳(Q)と共役な面上の瞳外周(Qc)の近傍に、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)それぞれに対応した光源像(Eq1,Eq2,…)を形成し、前記光源像(Eq1,Eq2,…)のそれぞれについて、その光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対する相対的な設置位置は、
その光源像(Eqj)に含まれるスペクトル成分のうちの前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjL)のパワー密度分布の重心が前記光源像(Eqj)の側の前記瞳外周(Qc)に一致する条件の空間並び周期を有する前記色相画素(Pxy)の回折格子によっては、前記した前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjS)が、前記瞳(Q)から分離された位置に生ずるような、前記瞳外周(Qc)からの距離を有する設置位置であることを特徴とするものである。
The color image display device of the first invention of the present invention is a color image display device for displaying a colored output image (Dc) using the light of a light source (Ge) having a continuous spectrum.
With the light source (Ge)
A broad hologram (H) which is an input image with respect to the output image (Dc) and
It has an illumination optical system (Oe) for illuminating the broadly defined hologram (H) with an illumination luminous flux (Fe) under specified conditions formed from light emitted from the light source (Ge).
The illumination luminous flux (Fe) includes one or a plurality of individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) In different directions.
The pupil (Q) for selecting an effective light component from the diffracted luminous flux (Fd) formed by diffracting the illumination luminous flux (Fe) by the broad definition hologram (H) is the broad definition hologram (H). It is set to the specified relative position with respect to
The output image (Dc) conjugate to the broad hologram (H) is formed by the luminous flux passing through the pupil (Fq) that has passed through the pupil (Q).
The relative relationship between the illumination luminous flux (Fe) and the pupil (Q) is defined so that the component of the illumination luminous flux (Fe) that is not diffracted by the broad hologram (H) is not mixed in the output image (Dc). Ori,
In the broadly defined hologram (H), hue pixels (Pxy) that are distributed in at least two dimensions within the colored region of the input image are set, and the hue imposed on each of the hue pixels (Pxy) is the hue pixel. The spatial alignment period and the individual illumination light beams (Fe1, Fe2,) as realized by the additive color mixing of the pupil passing light beam (Fq) originating from the hue pixel (Pxy) so that each (Pxy) is expressed. A diffractive lattice in which each component of the diffractive lattice having the periodic arrangement direction corresponding to the direction of (...) and the diffractive intensity is superimposed is formed on the entire hue pixel (Pxy).
The broadly defined hologram (H) is a spatial light modulator having two-dimensionally distributed modulation pixels and modulating the output intensity of the illumination luminous flux (Fe) for each modulation pixel.
The component of the illumination light source (Fe) that was not diffracted by the broad hologram (H) is located in the vicinity of the pupil outer periphery (Qc) on the plane conjugate with the pupil (Q), and the individual illumination flux (Fe1, Fe2, ...) A light source image (Eq1, Eq2, ...) Corresponding to each is formed, and for each of the light source images (Eq1, Eq2, ...), the light source image (Eqj) is relative to the pupil outer circumference (Qc). The installation position is
Power density distribution of the light source image (EqjL) in which the light source image formed by the light of the component having the longest wavelength to be extracted by the pupil (Q) among the spectral components contained in the light source image (Eqj) is diffraction-deflected and appears. Depending on the diffraction grid of the hue pixel (Pxy) having a spatial alignment period under the condition that the center of gravity of the light source image (Eqj) coincides with the outer periphery (Qc) of the pupil, it should be taken out by the pupil (Q). The distance from the outer periphery of the pupil (Qc) such that the light source image (EqjS) that appears by diffraction-deflecting the light source image formed by the light of the component having the shortest wavelength is generated at a position separated from the pupil (Q). It is characterized in that it is an installation position having.

本発明における第2の発明のカラー画像表示装置は、連続スペクトルを有する光源(Ge)の光を利用して着色された出力像(Dc)を表示するためのカラー画像表示装置であって、
前記光源(Ge)と、
前記出力像(Dc)に対する入力像たる広義ホログラム(H)と、
前記光源(Ge)から発した光から形成される、規定の条件の照明光束(Fe)によって前記広義ホログラム(H)を照明するための照明光学系(Oe)と
を有し、
前記照明光束(Fe)は、一つの、または方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)を含んでおり、
前記照明光束(Fe)が前記広義ホログラム(H)によって回折されて形成された回折光束(Fd)のうちから、有効な光線成分を選択するための瞳(Q)が、前記広義ホログラム(H)に対して規定の相対位置に設定されており、
前記瞳(Q)を通過した瞳通過光束(Fq)によって前記広義ホログラム(H)に共役な前記出力像(Dc)を形成するものであり、
前記照明光束(Fe)の前記広義ホログラム(H)によって回折されなかった成分が前記出力像(Dc)に混入しないよう前記照明光束(Fe)と前記瞳(Q)との相対関係が規定されており、
前記広義ホログラム(H)には、少なくとも前記入力像の着色領域内で2次元分布する色相画素(Pxy)が設定されており、前記色相画素(Pxy)それぞれに課せられた色相を、前記色相画素(Pxy)それぞれが発現するよう、その色相画素(Pxy)を源とする前記瞳通過光束(Fq)の加色混合によって実現されるような、空間並び周期と前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)の方向に対応した周期並び方向、および回折強度を有する回折格子の各成分が重ね合わせられた回折格子が、前記色相画素(Pxy)のそれぞれの全体に形成され、
前記広義ホログラム(H)は、2次元分布する変調画素を有し、前記変調画素毎に前記照明光束(Fe)の出力強度を変調する空間光変調器であり、
前記照明光束(Fe)の前記広義ホログラム(H)によって回折されなかった成分は、前記瞳(Q)と共役な面上の瞳外周(Qc)の近傍に、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)それぞれに対応した光源像(Eq1,Eq2,…)を形成し、前記光源像(Eq1,Eq2,…)のそれぞれについて、その光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対する相対的な設置位置は、
その光源像(Eqj)に含まれるスペクトル成分のうちの前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長を λL とし、前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長を λS とし、前記広義ホログラム(H)上に描かれた回折格子によって前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)が偏向される方向に測った前記光源像(Eqj)の寸法を d として、前記瞳外周(Qc)の前記光源像(Eqj)に対向する箇所から、前記光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対向する箇所に至る、前記広義ホログラム(H)上に描かれた回折格子によって前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)が偏向される方向に測った距離 Δo が、以下の式
Δo ≧ ( d / 2 ) / ( λL / λS − 1 )
を満たす設置位置であることを特徴とするものである。
The color image display device of the second invention of the present invention is a color image display device for displaying a colored output image (Dc) using the light of a light source (Ge) having a continuous spectrum.
With the light source (Ge)
A broad hologram (H) which is an input image with respect to the output image (Dc) and
It has an illumination optical system (Oe) for illuminating the broadly defined hologram (H) with an illumination luminous flux (Fe) under specified conditions formed from light emitted from the light source (Ge).
The illumination luminous flux (Fe) includes one or a plurality of individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) In different directions.
The pupil (Q) for selecting an effective light component from the diffracted luminous flux (Fd) formed by diffracting the illumination luminous flux (Fe) by the broad definition hologram (H) is the broad definition hologram (H). It is set to the specified relative position with respect to
The output image (Dc) conjugate to the broad hologram (H) is formed by the luminous flux passing through the pupil (Fq) that has passed through the pupil (Q).
The relative relationship between the illumination luminous flux (Fe) and the pupil (Q) is defined so that the component of the illumination luminous flux (Fe) that is not diffracted by the broad hologram (H) is not mixed in the output image (Dc). Ori,
In the broadly defined hologram (H), hue pixels (Pxy) that are distributed in at least two dimensions within the colored region of the input image are set, and the hue imposed on each of the hue pixels (Pxy) is the hue pixel. The spatial alignment period and the individual illumination light beams (Fe1, Fe2,) as realized by the additive color mixing of the pupil passing light beam (Fq) originating from the hue pixel (Pxy) so that each (Pxy) is expressed. A diffractive lattice in which each component of the diffractive lattice having the periodic arrangement direction corresponding to the direction of (...) and the diffractive intensity is superimposed is formed on the entire hue pixel (Pxy).
The broadly defined hologram (H) is a spatial light modulator having two-dimensionally distributed modulation pixels and modulating the output intensity of the illumination luminous flux (Fe) for each modulation pixel.
The component of the illumination light source (Fe) that was not diffracted by the broad hologram (H) is located in the vicinity of the pupil outer periphery (Qc) on the plane conjugate with the pupil (Q), and the individual illumination flux (Fe1, Fe2, ...) A light source image (Eq1, Eq2, ...) Corresponding to each is formed, and for each of the light source images (Eq1, Eq2, ...), the light source image (Eqj) is relative to the pupil outer circumference (Qc). The installation position is
Of the spectral components included in the light source image (Eqj), the longest wavelength to be extracted by the pupil (Q) is λL, the shortest wavelength to be extracted by the pupil (Q) is λS, and the broadly defined hologram (H). The light source image (Qc) of the outer periphery of the pupil (Qc), where d is the dimension of the light source image (Eqj) measured in the direction in which the individual illumination luminous fluxes (Fe1, Fe2, ...) Are deflected by the diffraction grid drawn above. The individual illumination luminous flux (Fe1, Fe2) by the diffraction grid drawn on the broad-sense hologram (H) from the portion facing the Eqj) to the portion facing the outer periphery (Qc) of the pupil of the light source image (Eqj). The distance Δo measured in the direction in which (,…) is deflected is the following equation Δo ≧ (d / 2) / (λL / λS − 1).
It is characterized by being an installation position that satisfies the above conditions.

本発明における第3の発明のカラー画像表示装置は、前記広義ホログラム(H)は、前記変調画素毎に前記照明光束(Fe)の偏光方向を光の進行方向を軸に回転させて出力する変調形式の空間光変調器であることを特徴とするものである。 In the color image display device of the third invention of the present invention, the broad-sense hologram (H) is modulated by rotating the polarization direction of the illumination light beam (Fe) for each modulation pixel around the traveling direction of light. It is characterized by being a type of spatial light modulator.

本発明における第4の発明のカラー画像表示装置は、前記光源(Ge)からの光の一部または全部から生成した光束であって、偏光ビームスプリッタによって異なる偏光方向を有する2成分の光に分離した両光束から生成された2本の光束で、該2本の光束の両方の偏光方向が、前記広義ホログラム(H)たる前記空間光変調器の照明に適する偏光方向となるよう偏光方向が調整されており、スペクトル帯域が同じである前記2本の光束の対であるツイン光束を、前記照明光束(Fe)が含んでいることを特徴とするものである。 The color image display device of the fourth invention of the present invention is a luminous flux generated from a part or all of the light from the light source (Ge), and is separated into two component lights having different polarization directions by a polarization beam splitter. The polarization directions of the two luminous fluxes generated from the two luminous fluxes are adjusted so that the polarization directions of both of the two luminous fluxes are suitable for the illumination of the spatial light modulator which is the broadly defined hologram (H). It is characterized in that the illumination luminous flux (Fe) includes a twin luminous flux which is a pair of the two luminous fluxes having the same spectral band.

本発明における第5の発明のカラー画像表示装置は、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)の生成に際しては、その生成元となる、前記空間光変調器の照明に適する偏光方向となるよう偏光方向が調整された集束光(Ft1,Ft2,…)の一部または全部について、集束光それぞれが形成する集束スポットを、集束光それぞれを反射するためのミラー面のエッジ部近傍に配置することによって、発散源が近接して遠方で重なりを生ずる発散光束(Ft1’,Ft2’,…)を生成することを経て、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)を生成することを特徴とするものである。 When the individual illumination luminous flux (Fe1, Fe2, ...) Is generated, the color image display device of the fifth invention of the present invention has a polarization direction suitable for illumination of the spatial light modulator, which is the generation source of the individual illumination luminous flux (Fe1, Fe2, ...). For a part or all of the focused light (Ft1, Ft2, ...) whose polarization direction is adjusted, the focusing spots formed by each of the focused lights are arranged near the edge of the mirror surface for reflecting each of the focused lights. It is characterized in that the individual illumination light fluxes (Fe1, Fe2, ...) Are generated after the divergence sources generate divergent light fluxes (Ft1', Ft2', ...) That are close to each other and overlap each other in the distance. It is a thing.

本発明における第6の発明のカラー画像表示装置は、前記瞳外周(Qc)の近傍に形成される前記光源像(Eq1,Eq2,…)のうち、前記ツイン光束によって形成される光源像の対であるツイン光源像のそれぞれが、前記瞳(Q)を挟んで反対側で、前記色相画素(Pxy)に描かれた回折格子の1種類の成分によって前記ツイン光束の両方が前記瞳(Q)を通過できる位置に形成されることを特徴とするものである。 The color image display device of the sixth invention of the present invention is a pair of the light source images formed by the twin luminous flux among the light source images (Eq1, Eq2, ...) Formed in the vicinity of the pupil periphery (Qc). Each of the twin light source images is on the opposite side of the pupil (Q), and both of the twin luminous fluxes are in the pupil (Q) due to one kind of component of the diffraction grating drawn on the hue pixel (Pxy). It is characterized in that it is formed at a position where it can pass through.

本発明における第7の発明のカラー画像表示装置は、前記ツイン光源像それぞれが、前記瞳(Q)を挟んで反対側に形成されることに替えて、前記瞳(Q)を臨んで同じ側に形成されることを特徴とするものである。 In the color image display device of the seventh invention of the present invention, the twin light source images are formed on opposite sides of the pupil (Q), but on the same side facing the pupil (Q). It is characterized by being formed in.

本発明における第8の発明のカラー画像表示装置は、前記した方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)について、前記ツイン光束を有するものにおいては互いに前記ツイン光束の関係にあるものを同一視して一つの光束と見なす見方において、該個別照明光束の、それぞれが有する主たるスペクトル帯域が互いに相違することを特徴とするものである。 The color image display device of the eighth invention of the present invention has a plurality of individual illumination light fluxes (Fe1, Fe2, ...) With different directions, and those having the twin light fluxes are in a relationship of the twin light fluxes with each other. Is regarded as one luminous flux by equating them with each other, and is characterized in that the main spectral bands of the individual luminous fluxes are different from each other.

本発明における第9の発明のカラー画像表示装置は、前記した方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)について、前記ツイン光束を有するものにおいては互いに前記ツイン光束の関係にあるものを同一視して一つの光束と見なす見方において、該個別照明光束は、1個の前記光源(Ge)から発した光をスペクトル帯域で分割した、短波長側の成分から成る短波長側光束と長波長側の成分から成る長波長側光束であることを特徴とするものである。 In the color image display device of the ninth invention of the present invention, the plurality of individual illumination light fluxes (Fe1, Fe2, ...) With different directions are related to each other in the twin light fluxes. Is regarded as one luminous flux by equating the above, and the individual luminous flux is a short wavelength side luminous flux composed of short wavelength side components obtained by dividing the light emitted from one said light source (Ge) by the spectral band. It is characterized in that it is a long wavelength side luminous flux composed of components on the long wavelength side.

本発明における第10の発明のカラー画像表示装置は、前記広義ホログラム(H)の前記色相画素(Pxy)には、その色相画素に課せられた色相によって規定される色度座標が色度図上において位置する座標点(pxy)を通り、純紫軌跡(Lp)と平行な直線(lxy)が、スペクトル軌跡(Ls)と交差する2個の点(a,b)の座標に対応する色度を有する2種の単色光の加色混合によって実現されるような空間並び周期と方向を有する成分が重ね合わせられた回折格子が形成されていることを特徴とするものである。 In the color image display device of the tenth invention of the present invention, the hue pixels (Pxy) of the broad-sense hologram (H) have chromaticity coordinates defined by the hue imposed on the hue pixels on the chromaticity diagram. Hue corresponding to the coordinates of two points (a, b) in which a straight line (lxy) passing through the coordinate point (pxy) located in the above and parallel to the pure purple locus (Lp) intersects the spectral locus (Ls). It is characterized in that a diffraction lattice is formed in which components having a spatial alignment period and a direction are superposed so as to be realized by additive color mixing of two kinds of monochromatic light having.

本発明における第11の発明のカラー画像表示装置は、前記瞳通過光束(Fq)が入射されることにより、前記広義ホログラム(H)の共役像を結像して前記出力像(Dc)を形成する結像光学系(Of)をさらに有することを特徴とするものである。 In the color image display device of the eleventh invention of the present invention, when the pupil passing luminous flux (Fq) is incident, a conjugate image of the broad-sense hologram (H) is formed to form the output image (Dc). It is characterized by further having an imaging optical system (Of).

本発明における第12の発明のカラー画像表示装置は、前記瞳(Q)を形成するための開口(Aq)を有する開口絞リ板(Sq)をさらに有することを特徴とするものである。 The color image display device of the twelfth invention of the present invention is characterized by further having an aperture aperture plate (Sq) having an aperture (Aq) for forming the pupil (Q).

本発明における第13の発明のカラー画像表示装置は、前記照明光束(Fe)が平行光束であり、前記広義ホログラム(H)によって回折された前記回折光束(Fd)に対する前記瞳(Q)が無限遠にあることを特徴とするものである。 In the color image display device of the thirteenth invention of the present invention, the illumination luminous flux (Fe) is a parallel luminous flux, and the pupil (Q) with respect to the diffracted luminous flux (Fd) diffracted by the broadly defined hologram (H) is infinite. It is characterized by being far away.

本発明における第14の発明のカラー画像表示装置は、前記照明光束(Fe)が、方向の異なる2種類の個別照明光束を含んでおり、前記広義ホログラム(H)は、変調画素が縦と横の2方向に等ピッチで並ぶ空間光変調器であり、前記広義ホログラム(H)に形成される回折格子は2成分から成り、該回折格子それぞれの成分の周期並び方向が直交しており、かつ、回折格子それぞれの成分の周期並び方向と、空間光変調器の変調画素並び方向と、が成す角度が45度であることを特徴とするものである。 In the color image display device of the fourteenth invention of the present invention, the illumination light beam (Fe) includes two types of individual illumination light beams having different directions, and in the broad definition hologram (H), the modulation pixels are vertically and horizontally. It is a spatial light modulator arranged at equal pitches in the two directions of the above, and the diffraction grating formed in the broadly defined hologram (H) is composed of two components, and the periodic arrangement directions of the respective components of the diffraction grating are orthogonal to each other. The angle formed by the periodic arrangement direction of each component of the diffraction grating and the modulation pixel arrangement direction of the spatial light modulator is 45 degrees.

本発明における第15の発明のカラー画像表示装置は、前記色相画素(Pxy)の、隣接する色相画素との境界が、前記出力像(Dc)として表示しようとする画像の絵柄に適合する形状に設定されることを特徴とするものである。 In the color image display device of the fifteenth invention of the present invention, the boundary between the hue pixel (Pxy) and the adjacent hue pixel has a shape that matches the pattern of the image to be displayed as the output image (Dc). It is characterized by being set.

本発明における第16の発明のカラー画像表示装置は、前記広義ホログラム(H)の前記色相画素(Pxy)には、回折格子の各成分が重ね合わせられた回折格子が形成されることによって加色混合が実現されることに替えて、前記広義ホログラム(H)を複数設けることとし、前記した回折格子の各成分それぞれを前記広義ホログラム(H)のそれぞれに形成し、前記照明光束(Fe)が前記広義ホログラム(H)のそれぞれによって回折されて形成された回折光束(Fd)を重ね合わせることによって加色混合が実現されることを特徴とするものである。 The color image display device of the 16th invention of the present invention is colored by forming a diffraction grating in which each component of the diffraction grating is superimposed on the hue pixel (Pxy) of the broad hologram (H). Instead of realizing mixing, a plurality of the broad definition holograms (H) are provided, each component of the diffraction grating is formed in each of the broad definition holograms (H), and the illumination light beam (Fe) is generated. It is characterized in that color mixing is realized by superimposing a diffraction grating (Fd) formed by being diffracted by each of the broadly defined holograms (H).

本発明における第17の発明のカラー画像表示装置は、前記瞳が複数の部分瞳に分割されており,それぞれの部分瞳の外周の近傍に光源像(Eq1,Eq2,…)が形成されることを特徴とするものである。 In the color image display device of the seventeenth invention of the present invention, the pupil is divided into a plurality of partial pupils, and a light source image (Eq1, Eq2, ...) Is formed in the vicinity of the outer periphery of each partial pupil. It is characterized by.

本発明における第18の発明のカラー画像表示装置は、前記光源(Ge)が放電プラズマを形成して発光する放電ランプであり、曲率中心の位置が前記放電プラズマに一致するよう配置した凹面反射鏡(Ms)と、前記放電プラズマを挟んで前記凹面反射鏡(Ms)に対向して、かつ焦点の位置が前記放電プラズマに一致するよう配置したコリメータレンズ(Lc)とをさらに含むことを特徴とするものである。 The color image display device of the eighteenth invention of the present invention is a discharge lamp in which the light source (Ge) forms a discharge plasma and emits light, and a concave reflector arranged so that the position of the center of curvature coincides with the discharge plasma. (Ms) and a collimator lens (Lc) arranged so as to face the concave reflector (Ms) with the discharge plasma in between and the position of the focal point coincides with the discharge plasma. To do.

本発明における第19の発明のカラー画像表示装置は、前記光源(Ge)の1個に対し、前記凹面反射鏡(Ms)と、前記コリメータレンズ(Lc)からなる組の複数組を配置したことを特徴とするものである。 In the color image display device of the nineteenth invention of the present invention, a plurality of sets including the concave reflector (Ms) and the collimator lens (Lc) are arranged for one of the light sources (Ge). It is characterized by.

ただし、加色混合に関しては、例えば2種類の光があって、第1の光と第2の光の混合比率を、例えば1対0とし、実質的に一方の光しか含まれない場合も、広義として加色混合と呼ぶものとする。
また、3種類以上の光の加色混合についても同様とする。
However, regarding the additive color mixing, for example, there are two types of light, and the mixing ratio of the first light and the second light is set to, for example, 1: 0, and even when only one light is substantially included. In a broad sense, it is called additive color mixing.
The same applies to the additive color mixing of three or more types of light.

連続スペクトルを有する光源と回折格子を用いるため、カラー画像表示装置において、3原色の加色混合や減色混合によって色相を表現する技術では、3原色によって形成される3角形を幾ら大きくしても、曲線を周囲に持つ色度図の有効領域を網羅することは不可能であるため、表現不可能な色相が存在する、という問題を解決した、電気信号によって規定される任意のカラー画像を表示可能なカラー画像表示装置を提供することができる。 Since a light source having a continuous spectrum and a diffraction grid are used, in a color image display device, in a technique of expressing hue by color mixing or decoloring of three primary colors, no matter how large the triangle formed by the three primary colors is, Since it is impossible to cover the effective area of the chromaticity diagram that has a curve around it, it is possible to display an arbitrary color image defined by an electric signal that solves the problem that there are hues that cannot be expressed. Color image display device can be provided.

本発明のカラー画像表示装置の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図を表す。A schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図を表す。A schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図を表す。A schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図を表す。A schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図を表す。A schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図を表す。A schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図を表す。A schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図を表す。A schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図を表す。A schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention is shown. 本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する構成を簡略化して示す模式図を表す。A schematic diagram showing a simplified configuration related to the technique of the color image display device of the present invention is shown.

本発明に関する説明において、共役という用語に関しては、幾何光学分野における一般用語として、例えば、AとBとは共役である、と言うとき、少なくとも近軸理論に基づき、結像機能を有するレンズ等の光学素子の作用によってAがBに、またはBがAに結像されることを意味する。
ここで、レンズとは、平面や球面(非球面を含む)の界面の前後の屈折媒質または屈折率が規定されたもので、レンズ等には、レンズの他に、前記界面を反射面としたものとして定義したミラーも含まれるし、任意個数のレンズやミラーの組合せによるものも含まれる。
このとき、A,Bは像であって、孤立した点像が対象として含まれることは当然として、複数の点像からなる集合や、点像が連続的に分布した拡がりのある像も対象として含める。
なお、自明の特別な状況として、レンズ等を全く含まない場合(レンズが前後の屈折媒質が空気である1個の界面である場合)は、Aと共役な像はA自身であるとする。
In the description of the present invention, the term conjugate is a general term in the field of geometrical optics, for example, when A and B are conjugate, a lens or the like having an imaging function at least based on paraxial theory. It means that A is imaged on B or B is imaged on A by the action of the optical element.
Here, the lens is defined as the refractive medium or refractive index before and after the interface between a flat surface and a spherical surface (including an aspherical surface), and the lens or the like has the interface as a reflecting surface in addition to the lens. Mirrors defined as objects are also included, and mirrors with any number of lenses and mirror combinations are also included.
At this time, A and B are images, and it goes without saying that isolated point images are included as targets, and a set consisting of a plurality of point images and an expansive image in which point images are continuously distributed are also targeted. include.
As a self-evident special situation, when a lens or the like is not included at all (when the lens is one interface where the front and rear refraction media are air), the image conjugated with A is A itself.

ここで、点像あるいは像点(すなわち像)とは、幾何光学分野における一般用語として、実際に光がその点から放射されているもの、光がその点に向かって収束して行ってスクリーンを置くと明るい点が映るもの、光がその点に向かって収束して行くように見える(が、その点は光学系の内部にあってスクリーンを置けない)もの、光がその点から放射されているように見える(が、その点は光学系の内部にあってスクリーンを置けない)もの、の何れをも含み、区別しない。 Here, a point image or an image point (that is, an image) is a general term in the field of geometrical optics, in which light is actually emitted from that point, and light converges toward that point to move the screen. When placed, a bright point appears, light appears to converge toward that point (but that point is inside the optical system and the screen cannot be placed), and light is radiated from that point. It includes and does not distinguish between those that appear to be (but that point is inside the optical system and the screen cannot be placed).

一般のカメラレンズを例にとると、通常は開口絞りがレンズの内部に存在するが、光が入る側からレンズを見たときに、レンズを通して見える開口絞りの像を入射瞳、光が出る側からレンズを見たときに、レンズを通して見える開口絞りの像を射出瞳、入射瞳の中心に向かう、または射出瞳の中心から出て来る光線(通常は子午光線)を主光線と呼ぶ。
また広義には、主光線以外の光線は周辺光線と呼ばれる。
通常は、放射点からの放射光束における、光の方向分布の中心光線を主光線とし、光学系に入射する主光線またはその延長線が光軸と交わる位置に入射瞳があり、光学系から射出する主光線またはその延長線が光軸と交わる位置に射出瞳があると考える。
ただし、厳密な話をすると、このように定義した主光線と光軸とが、例えば調整誤差のために交わらず、ねじれの位置にあるに過ぎない場合も考えられる。
しかし、このような現象は本質とは無関係であり、また議論しても不毛であるため、以下においては、このような現象は生じないと見なす、あるいは、主光線と光軸とが最接近する位置において交わっていると見なすことにする。
Taking a general camera lens as an example, the aperture diaphragm usually exists inside the lens, but when the lens is viewed from the side where light enters, the image of the aperture diaphragm seen through the lens is the exit pupil and the side where light is emitted. When you look at the lens from, the image of the aperture diaphragm that you can see through the lens is called the exit pupil, the ray that goes toward the center of the exit pupil, or that comes out of the center of the exit pupil (usually the meridional ray) is called the main ray.
In a broad sense, rays other than the main ray are called peripheral rays.
Normally, the central ray of the directional distribution of light in the emitted light beam from the radiation point is the main ray, and the incident pupil is at the position where the main ray or its extension line incident on the optical system intersects the optical axis, and is emitted from the optical system. It is considered that the exit pupil is at the position where the main ray or its extension line intersects the optical axis.
However, strictly speaking, it is possible that the main ray and the optical axis defined in this way do not intersect due to, for example, an adjustment error, and are merely in a twisted position.
However, since such a phenomenon is irrelevant to the essence and is barren to discuss, in the following, it is considered that such a phenomenon does not occur, or the main ray and the optical axis are closest to each other. We will consider it to intersect at the position.

ここで、光学系のなかの隣接する2個の部分光学系AとBに注目し、Aの直後にBが隣接しているとしたとき、(Aの出力像がBの入力像となるのと同様に)Aの射出瞳はBの入射瞳となるし、そもそも光学系のなかに任意に定義した部分光学系の入射瞳・射出瞳は、(開口絞りが存在すれば全てそれの像であるし、存在しなくても)全て共役のはずであるから、特に区別が必要無ければ、入射瞳・射出瞳を単に瞳と呼ぶ。
また、瞳が存在する面(通常は光軸に垂直な平面)を瞳面と呼ぶ。
さらに、瞳が光軸上に中心を有する単純な円形でなかったり、また、例えば瞳面における光軸が通る部分に遮光物が存在するために、主光線が実在しない場合があっても構わず、特に後者の場合は、主光線は仮想的なものとなる。
なお、そのような状況にある光学系は、例えばカセグレン光学系のように、古くから一般的である。
Here, when attention is paid to two adjacent partial optical systems A and B in the optical system and B is adjacent immediately after A, (the output image of A becomes the input image of B). The exit pupil of A is the entrance pupil of B, and the entrance pupil and exit pupil of the partial optical system defined arbitrarily in the optical system are all images of it (if there is an opening aperture). All should be conjugate (even if they do not exist), so unless there is a particular need to distinguish between them, the entrance pupil and exit pupil are simply called pupils.
The plane on which the pupil exists (usually the plane perpendicular to the optical axis) is called the pupil plane.
Further, the pupil may not be a simple circle having a center on the optical axis, or the main ray may not actually exist because, for example, a light-shielding object exists in a portion of the pupil surface through which the optical axis passes. Especially in the latter case, the main ray is virtual.
It should be noted that the optical system in such a situation has been common for a long time, for example, the Cassegrain optical system.

本発明の説明および図面においては、光学系の空間座標系を u,v,w と取り、光軸を w 軸と呼んでいるが、もし反射鏡によって光軸が折り曲げられた場合は、元の w 軸に沿う光線が反射されて進む方向も w 軸と呼び、新たな座標軸を取ることはしない。 In the description and drawings of the present invention, the spatial coordinate system of the optical system is referred to as u, v, w and the optical axis is referred to as the w axis. However, if the optical axis is bent by the reflector, the original The direction in which light rays along the w-axis are reflected and travel is also called the w-axis, and no new coordinate axis is taken.

先ず、本発明のカラー画像表示装置の一形態を簡略化して示す模式図である図1を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
また、表示対象のカラー画像として、前記したように色度図像を採り、これを表示する場合を例にとって説明する。
ただし、説明の理解が容易になるよう、最初に第12の発明について説明する。 その際、照明光学系(Oe)の具体的な構造については、第4の発明に対するものを示すこととする。
First, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. 1, which is a schematic diagram showing a simplified form of the color image display device of the present invention.
Further, as a color image to be displayed, a case where a chromaticity icon image is taken as described above and displayed is described as an example.
However, the twelfth invention will be described first so that the explanation can be easily understood. At that time, the specific structure of the illumination optical system (Oe) will be the one for the fourth invention.

本カラー画像表示装置は、入力像が形成された、前記したアプローチに関して述べた空間光変調器を含んで構成される広義ホログラム(H)を有している。
ただし、例示する空間光変調器は、LCOSやLCDなどの液晶素子のような、変調画素毎に前記照明光束(Fe)の偏光方向を光の進行方向を軸に回転させて出力する変調形式のもの、すなわち偏光操作型変調素子であるが、当面は、説明のための図面が単純になって理解が容易になるよう、空間光変調器は透過型のLCDを想定し、さらに前記広義ホログラム(H)は、空間光変調器と、その前の前記偏光子(Up)と、その後の前記検光子(Ua)とが組み込まれたものを指すこととする。
本カラー画像表示装置の実現に際し、空間光変調器としてLCOSを用いる場合は、先に図36の(a)を参照して説明したように構成すればよい。
The color image display device has a broad hologram (H) in which an input image is formed and includes a spatial light modulator described with respect to the approach described above.
However, the exemplary spatial light modulator is of a modulation type such as a liquid crystal element such as an LCOS or LCD, which outputs the polarization direction of the illumination light beam (Fe) for each modulation pixel by rotating it around the traveling direction of light. Although it is a polarization-manipulated modulator, for the time being, the spatial light modulator is assumed to be a transmissive LCD so that the drawings for explanation are simple and easy to understand. H) refers to a spatial light modulator in which the previous polarizer (Up) and the subsequent detector (Ua) are incorporated.
In the realization of this color image display device, when LCOS is used as the spatial light modulator, it may be configured as described above with reference to FIG. 36 (a).

いまの場合、前記広義ホログラム(H)は色度図像を表示するものとしているから、これには、図34の色度図に図形として対応した、図7に記載の入力像(Pd)が、像として描画されている。
ここで、前記広義ホログラム(H)は空間光変調器であるから、「描画」とは変調画素へのデータ設定を指し、以降においても同様である。
ただし、前記入力像(Pd)の着色領域(Ci)に対応する部分には、空間光変調器の変調画素から構成した回折格子が描画されており、それによって色が出現する。
その際、明るい色の着色領域には、強い回折が生じるよう振幅の大きい(濃い)回折格子が描画され、暗い色の着色領域には、弱い回折が生じるよう振幅の小さい(薄い)回折格子が描画される。
なお補足すると、前記した「入力像の着色領域」とは、出力像(Dc)における着色された領域に対応する、すなわち共役な入力像(Pd)における領域を指し、言うまでもなく、例えば色素やインク等で着色されることを指すものではない。
In the present case, since the broad-sense hologram (H) is supposed to display a chromaticity diagram, the input image (Pd) shown in FIG. 7, which corresponds to the chromaticity diagram of FIG. 34 as a graphic, is used. It is drawn as an image.
Here, since the broad-sense hologram (H) is a spatial light modulator, “drawing” refers to data setting in the modulated pixels, and the same applies hereinafter.
However, a diffraction grating composed of the modulation pixels of the spatial light modulator is drawn in the portion of the input image (Pd) corresponding to the colored region (Ci), and colors appear thereby.
At that time, a diffraction grating having a large amplitude (dark) is drawn in the light-colored colored region so that strong diffraction occurs, and a diffraction grating having a small amplitude (light) is drawn in the dark-colored region so that weak diffraction occurs. It is drawn.
Supplementally, the above-mentioned "colored region of the input image" refers to a region in the conjugate input image (Pd) corresponding to the colored region in the output image (Dc), and needless to say, for example, a dye or ink. It does not mean that it is colored with ink.

図1に記載のように、照明光学系(Oe)から出力される照明光束(Fe)によって前記広義ホログラム(H)が照明される。
前記広義ホログラム(H)の後方には、開口(Aq)を有する開口絞リ板(Sq)が設けてあり、前記開口(Aq)が、それ以降の光学系の(入射)瞳(Q)として機能する。
そのため、前記広義ホログラム(H)上の各箇所で回折した光の集合である回折光束(Fd)のうち、前記開口(Aq)を通過した瞳通過光束(Fq)のみが、後方にある結像光学系(Of)に入射し、さらに後方にある結像面(Sf)上の実像として、前記出力像(Dc)の結像に寄与する。
ただし、いま、前記開口(Aq)や前記結像光学系(Of)が光軸(w)に対して軸対称な構造を有していると想定して、前記照明光束(Fe)のうち、前記広義ホログラム(H)で回折されなかった成分が前記開口(Aq)を通過しないよう、前記照明光束(Fe)の形態や前記広義ホログラム(H)と前記開口(Aq)との位置関係を決める必要がある。
As described in FIG. 1, the broadly defined hologram (H) is illuminated by the illumination luminous flux (Fe) output from the illumination optical system (Oe).
Behind the broadly defined hologram (H), an aperture aperture plate (Sq) having an aperture (Aq) is provided, and the aperture (Aq) serves as the (entrance) pupil (Q) of the subsequent optical system. Function.
Therefore, of the diffracted luminous flux (Fd), which is a collection of light diffracted at each location on the broad-sense hologram (H), only the pupil-passing luminous flux (Fq) that has passed through the aperture (Aq) is imaged behind. It is incident on the optical system (Of) and contributes to the imaging of the output image (Dc) as a real image on the imaging plane (Sf) further behind.
However, it is assumed that the aperture (Aq) and the imaging optical system (Of) have a structure that is axially symmetric with respect to the optical axis (w), and among the illumination light beams (Fe). The form of the illumination light beam (Fe) and the positional relationship between the broad hologram (H) and the aperture (Aq) are determined so that the component not diffracted by the broad hologram (H) does not pass through the aperture (Aq). There is a need.

ここで補足すると、前記した「回折されなかった成分」とは、回折光学やホログラフィ技術において0次回折光と呼ばれるもので、前記照明光束(Fe)が、前記広義ホログラム(H)を素通しで透過した成分(広義ホログラムが透過型の場合)や前記広義ホログラム(H)で正反射された成分(広義ホログラムが反射型の場合)を指す。(つまり、0次回折光も前記回折光束(Fd)としてひとまとめに図示した。) Supplementally, the above-mentioned "non-diffracted component" is called 0th-order diffracted light in diffraction optics and holography technology, and the illumination light beam (Fe) is transmitted through the broad-sense hologram (H). It refers to a component (when the broad-sense hologram is a transmission type) or a component which is positively reflected by the broad-sense hologram (H) (when the broad-sense hologram is a reflection type). (That is, the 0th-order diffracted light is also shown collectively as the diffracted luminous flux (Fd).)

投射レンズとして機能する前記結像光学系(Of)によって、前記広義ホログラム(H)と共役な実像が結像される前記結像面(Sf)は、拡散反射スクリーンでもよく、あるいは前記結像面(Sf)は、その後方から前記出力像(Dc)を観察するための拡散透過スクリーンでもよい。
また、後述するように、前記出力像(Dc)が虚像であって、前記結像面(Sf)が仮想の面である場合もある。
なお、図1においては、簡単化のため、前記開口絞リ板(Sq)と前記結像光学系(Of)のみ、断面図として描いてある。
The image plane (Sf) on which a real image conjugated with the broad hologram (H) is formed by the image formation optical system (Of) functioning as a projection lens may be a diffuse reflection screen or the image plane. (Sf) may be a diffuse transmission screen for observing the output image (Dc) from behind.
Further, as will be described later, the output image (Dc) may be a virtual image and the image plane (Sf) may be a virtual surface.
In FIG. 1, for simplification, only the aperture aperture plate (Sq) and the imaging optical system (Of) are drawn as cross-sectional views.

次に、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図2を参照して、前記照明光学系(Oe)の構成について説明する。
概略的に点光源と想定され、連続スペクトルを有する無偏光の光源(Ge)から発した光源光束(Fg)は、コリメータレンズ(Lc)によってコリメート光源光束(Fc)に変換され、広帯域の偏光ビームスプリッタ(Bp)に入射される。
該偏光ビームスプリッタ(Bp)は、入射した前記コリメート光源光束(Fc)を、P偏光成分、すなわち紙面に平行な成分が透過した平行偏波光(Fp)と、S偏光成分、すなわち紙面に垂直な成分が反射した垂直偏波光(Fs)とに分離する。
分離された前記平行偏波光(Fp)と、前記垂直偏波光(Fs)とは、それぞれミラー(M1,M2)によって反射され、集光レンズ(Lt1,Lt2)を用いて、各光束を集束光(Ft1,Ft2)に変換する。
Next, the configuration of the illumination optical system (Oe) will be described with reference to FIG. 2, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention.
A light source luminous flux (Fg) emitted from an unpolarized light source (Ge) having a continuous spectrum, which is generally assumed to be a point light source, is converted into a collimated light source luminous flux (Fc) by a collimator lens (Lc) and is a wide-band polarized beam. It is incident on the splitter (Bp).
The polarization beam splitter (Bp) transmits the incident collimated light source light beam (Fc) to a P polarization component, that is, a parallel polarization light (Fp) in which a component parallel to the paper surface is transmitted, and an S polarization component, that is, perpendicular to the paper surface. The component is separated into reflected vertically polarized light (Fs).
The separated parallel polarized light (Fp) and the vertically polarized light (Fs) are reflected by mirrors (M1 and M2), respectively, and each light flux is focused by using a condenser lens (Lt1, Lt2). Convert to (Ft1, Ft2).

三角柱ミラー(Mt2)の、略直角を成す2面の反射面が作る稜線近傍、すなわち2面の反射面のエッジ部に、前記集束光(Ft1,Ft2)の集束スポット、すなわち前記光源(Ge)の点光源に共役の光源像をそれぞれ形成するようにして、前記集束光(Ft1,Ft2)を前記三角柱ミラー(Mt2)によって反射することにより、発散源が近接して遠方で重なりを生ずる、中心軸が近接した発散光束(Ft1’,Ft2’)を形成する。
これら発散光束(Ft1’,Ft2’)を一括して光束変換レンズ(Le)に入射することにより、この図の例では緩やかに集束し、伝播先で紙面に平行な方向に離間した2個のスポット、すなわち前記光源(Ge)の点光源に共役の光源像を形成する、2本の個別照明光束(Fe1,Fe2)から成る前記照明光束(Fe)が、照明光学系(Oe)から出力される。
The focusing spot of the focused light (Ft1, Ft2), that is, the light source (Ge) is located near the ridgeline formed by the two reflecting surfaces forming substantially right angles of the triangular pillar mirror (Mt2), that is, at the edge of the two reflecting surfaces. The focused light (Ft1, Ft2) is reflected by the triangular pillar mirror (Mt2) so as to form a conjugate light source image on each of the point light sources, so that the divergent sources are close to each other and overlap each other in the distance. A divergent light source (Ft1', Ft2') with adjacent axes is formed.
By collectively incident these divergent light sources (Ft1', Ft2') on the light flux conversion lens (Le), in the example of this figure, the two divergent light sources are gently focused and separated in a direction parallel to the paper surface at the propagation destination. The illumination luminous flux (Fe) composed of two individual illumination fluxes (Fe1, Fe2) forming a coupled light source image on a spot, that is, a point light source of the light source (Ge) is output from the illumination optical system (Oe). To.

ただし、前記集光レンズ(Lt1,Lt2)には、広帯域の1/2波長板(Rt1,Rt2)を前置して、それぞれ軸回りの設置角度を適宜設定することにより、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)の両方の偏光方向が、前記広義ホログラム(H)が要求する方向に整合できるようにしてある。
なお、本図の光学系を図1の本カラー画像表示装置に組み込む際の相対的関係によっては、前記1/2波長板(Rt1,Rt2)の何れか一方が不要の場合もある。
However, the individual illumination luminous flux (Lt1, Lt2) is provided with a wideband 1/2 wavelength plate (Rt1, Rt2) in front of the condenser lens (Lt1, Lt2), and the installation angle around the axis is appropriately set. Both the polarization directions of Fe1 and Fe2) can be matched with the direction required by the broadly defined hologram (H).
Depending on the relative relationship when the optical system of this figure is incorporated into the color image display device of FIG. 1, one of the 1/2 wavelength plates (Rt1, Rt2) may not be required.

なお、前記集束光(Ft1,Ft2)の中心軸が一直線上にあり、前記三角柱ミラー(Mt2)の2面の反射面が成す角度が90度であれば、前記発散光束(Ft1’,Ft2’)の中心軸は平行になるが、これら中心軸の成す角度は、平行以外にも前記三角柱ミラー(Mt2)の2面の反射面が成す角度の変更により、任意に設定可能である。
また、図の例では、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)は緩やかに集束するものとしたが、前記光束変換レンズ(Le)の焦点距離や設置位置の変更により、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)を、方向の異なる平行光束としたり、異なる2点から発したように見える発散光束とすることができる。
さらに、前記三角柱ミラー(Mt2)の2面の反射面が成す角度を直角から外しておき、前記集光レンズ(Lt1,Lt2)それぞれの軸方向位置と前記光束変換レンズ(Le)の軸方向位置を調整することにより、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)が形成する2個のスポットの離間距離を調整することができる。
If the central axis of the focused light (Ft1, Ft2) is on a straight line and the angle formed by the two reflecting surfaces of the triangular prism mirror (Mt2) is 90 degrees, the divergent light beam (Ft1', Ft2'). ) Are parallel, but the angle formed by these central axes can be arbitrarily set by changing the angle formed by the two reflecting surfaces of the triangular prism mirror (Mt2) in addition to the parallel axis.
Further, in the example of the figure, the individual illumination flux (Fe1, Fe2) is gently focused, but the individual illumination flux (Fe1, Fe2) can be changed by changing the focal distance or the installation position of the luminous flux conversion lens (Le). Fe2) can be a parallel light flux having different directions, or a divergent light flux that appears to be emitted from two different points.
Further, the angle formed by the two reflecting surfaces of the triangular pillar mirror (Mt2) is removed from the right angle, and the axial position of each of the condenser lenses (Lt1 and Lt2) and the axial position of the luminous flux conversion lens (Le). By adjusting, the separation distance between the two spots formed by the individual illumination luminous fluxes (Fe1, Fe2) can be adjusted.

ここで注目すべきは、前記したようにフライアイインテグレータを使用できないにもかかわらず、本図の照明光学系(Oe)においては、前記コリメート光源光束(Fc)の全てを、紙面に垂直な偏光成分のみから成る前記個別照明光束(Fe1,Fe2)に変換して出力し、紙面に平行な偏光成分の光を捨てることなく有効利用できている点である。
偏光ビームスプリッタによって異なる偏光方向を有する2成分の光に分離した両光束から生成された2本の光束で、該2本の光束の両方の偏光方向が、前記広義ホログラム(H)たる前記空間光変調器の照明に適する偏光方向となるよう偏光方向が調整されており、スペクトル帯域が同じである前記2本の光束の対を、本明細書ではツイン光束と称するが、必要な複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)の実現のためにツイン光束を含ませることにより、光の利用効率を高めることが本発明の特徴の一つである。
It should be noted here that, despite the fact that the fly-eye integrator cannot be used as described above, in the illumination optical system (Oe) of this figure, all of the collimated light source luminous flux (Fc) is polarized perpendicular to the paper surface. The point is that the individual illumination light flux (Fe1, Fe2) composed of only the components is converted and output, and the light of the polarization component parallel to the paper surface can be effectively used without being discarded.
Two luminous fluxes generated from both luminous fluxes separated into two components of light having different polarization directions by a polarization beam splitter, and the polarization directions of both of the two luminous fluxes are the spatial light as the broadly defined hologram (H). The pair of two luminous fluxes whose polarization directions are adjusted to be suitable for the illumination of the modulator and have the same spectral band are referred to as twin luminous fluxes in the present specification, but a plurality of individual illuminations required. One of the features of the present invention is to improve the efficiency of light utilization by including a twin luminous flux in order to realize a luminous flux (Fe1, Fe2, ...).

前記個別照明光束(Fe1,Fe2)から成る前記照明光束(Fe)の偏光方向を図2での紙面に垂直な方向に設定することとして、図1のなかでは、その偏光方向が、前記広義ホログラム(H)にとった v 軸の方向に概ね一致するように配置することとする。
したがって、前記広義ホログラム(H)に組み込まれた前記偏光子(Up)は v 軸方向の成分を透過し、前記検光子(Ua)は v 軸方向の成分の透過を阻止するように構成する。
Assuming that the polarization direction of the illumination light flux (Fe) composed of the individual illumination light fluxes (Fe1 and Fe2) is set in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2, the polarization direction is the broadly defined hologram in FIG. It shall be arranged so as to roughly coincide with the direction of the v-axis taken in (H).
Therefore, the polarizer (Up) incorporated in the broad hologram (H) is configured to transmit the component in the v-axis direction, and the analyzer (Ua) is configured to block the transmission of the component in the v-axis direction.

いま、前記広義ホログラム(H)の全ての変調画素の光透過率が一様になるよう各変調画素を制御したとして、このときに素通しによって前記広義ホログラム(H)を透過した前記個別照明光束(Fe1,Fe2)が形成する2個のスポット、すなわち前記光源(Ge)の点光源に共役の光源像(Eq1,Eq2)が、前記開口絞リ板(Sq)の上に形成されるよう、前記開口絞リ板(Sq)の光軸方向の位置を設定する。
その上で、図2の照明光学系の光軸(W)を図1の光軸(w)に対して傾けるなどして、前記広義ホログラム(H)から見込んだ前記瞳(Q)およびその周辺の様子、すなわち瞳面(Pq)の様子が、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図4のように、前記照明光束(Fe)の前記広義ホログラム(H)によって回折されなかった成分が、前記瞳(Q)の外部で瞳外周(Qc)の近傍に光源像(Eq1,Eq2)を形成するように光学系を構成する。
Now, assuming that each modulated pixel is controlled so that the light transmittance of all the modulated pixels of the broad-sense hologram (H) is uniform, the individual illumination light source (the individual illumination light source) transmitted through the broad-sense hologram (H) at this time is passed through. The two spots formed by Fe1, Fe2), that is, the light source images (Eq1, Eq2) conjugated to the point light source of the light source (Ge) are formed on the holographic plate (Sq). The position of the aperture aperture plate (Sq) in the optical axis direction is set.
Then, by tilting the optical axis (W) of the illumination optical system of FIG. 2 with respect to the optical axis (w) of FIG. 1, the pupil (Q) and its surroundings as seen from the broad hologram (H). In the broad sense of the illumination light source (Fe), as shown in FIG. 4, which is a schematic view showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention, that is, the state of the pupil surface (Pq). The optical system is configured so that the components not diffracted by the hologram (H) form a light source image (Eq1, Eq2) in the vicinity of the outer periphery (Qc) of the pupil outside the pupil (Q).

なお、いまの場合、前記瞳面(Pq)には(前記開口(Aq)も含めた)前記開口絞リ板(Sq)が対応し、瞳(Q)には前記開口(Aq)が対応する。
その理由は、前記広義ホログラム(H)と前記開口絞リ板(Sq)との間にレンズが存在しないため、開口が瞳になるからである。
因みに、前記光源像(Eq1)の位置は図1にも描かれている。
ここでは、前記光源像(Eq1,Eq2)が、前記瞳(Q)の中心から見込んで v 軸から±45度の位置に来るように配置している。
なお、前記ツイン光束によって形成される光源像の対を、本明細書ではツイン光源像と称するが、前記光源像(Eq1,Eq2)を形成する前記個別照明光束(Fe1,Fe2)はツイン光束であるから、前記光源像(Eq1,Eq2)はツイン光源像である。
In the present case, the pupil surface (Pq) corresponds to the aperture aperture plate (Sq) (including the aperture (Aq)), and the pupil (Q) corresponds to the aperture (Aq). ..
The reason is that there is no lens between the broad hologram (H) and the aperture aperture plate (Sq), so that the aperture becomes a pupil.
Incidentally, the position of the light source image (Eq1) is also drawn in FIG.
Here, the light source images (Eq1 and Eq2) are arranged so as to come to a position of ± 45 degrees from the v-axis as seen from the center of the pupil (Q).
The pair of light source images formed by the twin light fluxes is referred to as a twin light source image in the present specification, but the individual illumination light sources (Fe1, Fe2) forming the light source images (Eq1, Eq2) are twin light fluxes. Therefore, the light source images (Eq1 and Eq2) are twin light source images.

そして、前記広義ホログラム(H)には、前記個別照明光束(Fe1)のうちの回折された成分が前記光源像(Eq1)から前記瞳(Q)の中心に向かう一点鎖線の方向(Dq1)に偏向される向きの回折格子と、前記個別照明光束(Fe2)のうちの回折された成分が前記光源像(Eq2)から前記瞳(Q)の中心に向かう一点鎖線の方向(Dq2)に偏向される向きの回折格子との、2成分の干渉縞を描画するように構成する。 Then, in the broadly defined hologram (H), the diffracted component of the individual illumination light beam (Fe1) is in the direction of the one-point chain line (Dq1) from the light source image (Eq1) toward the center of the pupil (Q). The diffraction grating in the direction of deflection and the diffracted component of the individual illumination light beam (Fe2) are deflected in the direction of the one-point chain line (Dq2) from the light source image (Eq2) toward the center of the pupil (Q). It is configured to draw two-component interference fringes with a diffraction grating in one direction.

このように構成することが有利である理由を以下に説明する。
前記広義ホログラム(H)に形成する回折格子の空間並び周期(すなわち周期的並びのピッチ)が細かいほど、その形成のために必要な技術が高度化する。
特に前記広義ホログラム(H)が空間光変調器の場合は制約が厳しい。
したがって、前記広義ホログラム(H)に形成する回折格子の空間並び周期が可及的粗くなるように、光学系の構造を工夫することが有利となるが、そのためには、前記広義ホログラム(H)のある箇所に入射した前記照明光束(Fe)の光線が、回折されて前記瞳(Q)に向かう場合の光線と、回折されなかった場合の光線との成す角度が、可及的小さくなる条件とすれば良いことが判る。
そして、その条件が成立している場合の、前記広義ホログラム(H)から見込んだ前記瞳面(Pq)の様子が図4に対応するという訳である。
The reason why such a configuration is advantageous will be described below.
The finer the spatial alignment period (that is, the pitch of the periodic alignment) of the diffraction grating formed on the broadly defined hologram (H), the more sophisticated the technique required for the formation.
In particular, when the broad-sense hologram (H) is a spatial light modulator, the restrictions are strict.
Therefore, it is advantageous to devise the structure of the optical system so that the spatial alignment period of the diffraction grating formed on the broad-sense hologram (H) becomes as coarse as possible. For that purpose, the broad-sense hologram (H) A condition in which the angle formed by the light beam when the light beam of the illumination hologram (Fe) incident on a certain location is diffracted toward the pupil (Q) and the light ray when not diffracted is as small as possible. It turns out that it should be done.
Then, when the condition is satisfied, the state of the pupil surface (Pq) seen from the broad-sense hologram (H) corresponds to FIG.

ただし、前記光源像(Eq1,Eq2)の位置は、前記瞳外周(Qc)に可及的近い位置とする方針が良いと言う訳ではない。
前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長付近の成分に関しては、その方針でも構わないが、前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長付近の波長成分に関しては、その方針では問題が生じる。
その理由は、もし仮に、その方針に従い、例えば前記光源像(Eq1)の外周が前記瞳外周(Qc)にほどんど接するように配置したとすると、前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長付近の波長成分は、ごく僅かの偏向しか生じないような空間並び周期を有する前記広義ホログラム(H)の回折格子によって前記個別照明光束(Fe1,Fe2)を偏向して前記瞳(Q)から取出すことになるが、この場合は、回折格子によるスペクトル分散作用が小さいため、前記光源像(Eq1,Eq2)が回折されて形成される光源像には広い範囲の波長成分が十分には分離されずに重なってしまい、必要な鋭さで特定のスペクトル成分を前記瞳(Q)から取出すことが困難になるからである。
However, it is not a good idea to set the position of the light source image (Eq1, Eq2) as close as possible to the outer circumference (Qc) of the pupil.
The policy may be applied to the component near the shortest wavelength to be extracted by the pupil (Q), but a problem arises in the policy regarding the wavelength component near the longest wavelength to be extracted by the pupil (Q).
The reason is that, if, for example, the outer periphery of the light source image (Eq1) is arranged so as to be in contact with the outer periphery (Qc) of the pupil according to the policy, the wavelength near the longest wavelength to be extracted by the pupil (Q) The wavelength component of the above is extracted from the pupil (Q) by deflecting the individual illumination light sources (Fe1, Fe2) by the diffraction grating of the broadly defined hologram (H) having a spatial alignment period such that only a slight deflection occurs. However, in this case, since the spectral dispersion action of the diffraction grating is small, the wavelength components in a wide range are not sufficiently separated in the light source image formed by diffracting the light source images (Eq1 and Eq2). This is because they overlap, and it becomes difficult to extract a specific spectral component from the pupil (Q) with the required sharpness.

このことを、本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図である図5を参照して説明する。
この問題を解決するためには、前記光源像(Eq1,Eq2)を前記瞳外周(Qc)から離して配置することが必要であるが、前記光源像(Eq1,Eq2)のうちの一つである光源像(Eqj)に注目するとして、該光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対する相対的な設置位置は、その光源像(Eqj)に含まれるスペクトル成分のうちの前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjL)のパワー密度分布の重心、すなわち中心が前記光源像(Eqj)の側の前記瞳外周(Qc)に一致する条件の空間並び周期を有する前記色相画素(Pxy)の回折格子によっては、前記した前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjS)が、前記瞳(Q)から分離された位置に生ずるような、前記瞳外周(Qc)からの距離を有する設置位置とすることが有利である。
なお簡単のため、ここでは前記光源像(Eqj),前記光源像(EqjL),前記光源像(EqjS)は図5のように円形で、パワー密度分布が一様であるものを想定し、そのため、前記光源像(EqjL)のパワー密度分布の重心を、単に中心と言い換えた。
This will be described with reference to FIG. 5, which is a schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention.
In order to solve this problem, it is necessary to arrange the light source image (Eq1, Eq2) away from the outer periphery of the pupil (Qc), but one of the light source images (Eq1, Eq2) Focusing on a certain light source image (Eqj), the relative installation position of the light source image (Eqj) with respect to the outer periphery (Qc) of the pupil is the position of the pupil (Q) among the spectral components included in the light source image (Eqj). The center of gravity of the power density distribution of the light source image (EqjL) that appears by diffraction-deflecting the light source image formed by the light of the component having the longest wavelength to be extracted by), that is, the center of the light source image (Eqj) side of the pupil The light source image formed by the light of the shortest wavelength component to be extracted by the pupil (Q) is diffracted by the diffraction lattice of the hue pixel (Pxy) having the spatial alignment period of the condition matching (Qc). It is advantageous to set the installation position at a distance from the outer periphery of the pupil (Qc) so that the light source image (EqjS) appearing in a deflected manner is generated at a position separated from the pupil (Q).
For the sake of simplicity, it is assumed here that the light source image (Eqj), the light source image (EqjL), and the light source image (EqjS) are circular and have a uniform power density distribution as shown in FIG. , The center of gravity of the power density distribution of the light source image (EqjL) is simply paraphrased as the center.

これを判り易く説明するために、最初、前記広義ホログラム(H)の回折格子の空間並び周期が極めて粗い状態(例えば無限大)であったとして、それを細かい状態に向け、徐々に変化させて行く状況を想定する。 (言うまでもないが、空間並び周期を粗い状態から細かい状態へ徐々に変化させるとするのは、理解を容易にするための架空の想定であって、実際の本発明のカラー画像表示装置において、前記広義ホログラム(H)の回折格子の空間並び周期を徐々に変化させると規定する訳ではない。)
いま、前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjL)と、前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjS)に注目するならば、前記広義ホログラム(H)の回折格子の空間並び周期を細かくして行くにしたがい、前記光源像(EqjL)と前記光源像(EqjS)とが、それぞれ前記光源像(Eqj)から分かれて前記瞳外周(Qc)に近づくように移動して行くが、その移動速度は、前記光源像(EqjL)の方が前記光源像(EqjS)よりも速い。
In order to explain this in an easy-to-understand manner, it is assumed that the spatial alignment period of the diffraction grating of the broad-sense hologram (H) is extremely coarse (for example, infinity) at first, and it is gradually changed toward a fine state. Imagine a situation to go. (Needless to say, it is a fictitious assumption for facilitating understanding that the spatial alignment period is gradually changed from a coarse state to a fine state, and in the actual color image display device of the present invention, the above-mentioned It does not mean that the spatial alignment period of the diffraction grating of the broad hologram (H) is gradually changed.)
Now, the light source image (EqjL) in which the light source image formed by the light of the longest wavelength component to be extracted by the pupil (Q) is diffracted and appears, and the shortest wavelength component to be extracted by the pupil (Q). If attention is paid to the light source image (EqjS) in which the light source image formed by light is diffraction-deflected, the light source image (EqjL) is described as the spatial arrangement period of the diffraction lattice of the broad-sense hologram (H) is made finer. ) And the light source image (EqjS) are separated from the light source image (Eqj) and move toward the outer periphery of the pupil (Qc), but the moving speed is toward the light source image (EqjL). Is faster than the light source image (EqjS).

回折格子の空間並び周期を細かくして行くことを続けると、やがて前記光源像(EqjL)の外周部が前記瞳外周(Qc)に達し、さらに続けると、前記光源像(EqjL)の中心が前記光源像(Eqj)の側の前記瞳外周(Qc)に一致する状態となる。
この時点における、前記光源像(EqjS)の位置が重要で、前記光源像(EqjS)が前記瞳外周(Qc)から分離された位置、すなわち前記瞳(Q)から分離された位置にあることが有利な条件であるが、そのようになるか否かは、最初の前記光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対する相対的な設置位置に依存し、この設置位置が前記瞳外周(Qc)に近づき過ぎていると、そのようにはならない。
そのため、この設置位置を、いま述べた有利な条件が実現するような前記瞳外周(Qc)からの距離を有する設置位置とすることが有利である、という訳である。
When the spatial alignment period of the diffraction grating is continued to be finely divided, the outer peripheral portion of the light source image (EqjL) eventually reaches the pupil outer circumference (Qc), and when it is continued further, the center of the light source image (EqjL) becomes the center. The state coincides with the outer circumference (Qc) of the pupil on the side of the light source image (Eqj).
The position of the light source image (EqjS) at this time is important, and the light source image (EqjS) is at a position separated from the outer circumference (Qc) of the pupil, that is, a position separated from the pupil (Q). Although it is an advantageous condition, whether or not this is the case depends on the installation position of the first light source image (Eqj) relative to the pupil circumference (Qc), and this installation position is the pupil circumference (Qc). ), It doesn't happen.
Therefore, it is advantageous to set this installation position at a distance from the outer circumference (Qc) of the pupil so that the above-mentioned advantageous conditions can be realized.

いま述べたことを、以下において定量的に議論する。
本図は前記瞳面(Pq)の様子を表すもので、いまの場合、該瞳面(Pq)は光軸(w)に垂直(したがって前記瞳面(Pq)と前記広義ホログラム(H)とは平行)に設けるものと想定し、光源像(Eqj)は前記光源像(Eq1,Eq2)の何れかであり、それに対応する前記方向(Dq1,Dq2)の何れかに沿う位置を座標軸(D)によって表している。
前記光源像(Eqj)を形成する個別照明光束の軸は、光軸(w)と軸(D)とによって規定される平面に存在し、光軸(w)と角度 ψ を成しているとするが、ここで ψ の値は負とする。
The just mentioned will be discussed quantitatively below.
This figure shows the state of the pupil surface (Pq). In this case, the pupil surface (Pq) is perpendicular to the optical axis (w) (hence, the pupil surface (Pq) and the broad hologram (H). Is provided in parallel), the light source image (Eqj) is any of the light source images (Eq1, Eq2), and the position along any of the corresponding directions (Dq1, Dq2) is the coordinate axis (D). ).
It is said that the axis of the individual illumination light flux forming the light source image (Eqj) exists in a plane defined by the optical axis (w) and the axis (D), and forms an angle ψ with the optical axis (w). However, the value of ψ is negative here.

いま、簡単のため、前記広義ホログラム(H)上における、円形や正方形の形状を有する特定領域にのみ、全体として一つの空間並び周期と一つの周期並び方向を有する単一の回折格子が描画されているとし、その特定領域の寸法は、その寸法に起因する回折拡がりの前記瞳面(Pq)における影響が、前記光源像(Eqj)の大きさに対して無視できる程度には大きく、その限りにおいて可及的小さいとする。 (大き過ぎることを避ける理由は、前記広義ホログラム(H)の各点における光の入射方向が均一でないような前記照明光束(Fe)の形態の場合、もしそれが大き過ぎると、前記特定領域の一方の端部と他方の端部における回折条件の差異に起因して、後述する一つの光源像(EqjL)や一つの光源像(EqjS)を協働的に形成することができなくなるからである。)
そして、その空間並び周期は、前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjL)の中心が前記光源像(Eqj)の側の前記瞳外周(Qc)に一致するような空間並び周期 ρ であるとし、そのときの前記光源像(EqjL)を形成する回折光束の軸は光軸(w)と角度 φ を成しているとする。
Now, for the sake of simplicity, a single diffraction grating having one spatial alignment period and one periodic alignment direction as a whole is drawn only in a specific region having a circular or square shape on the broad hologram (H). If so, the dimension of the specific region is such that the influence of the diffraction spread due to the dimension on the pupil surface (Pq) is negligible with respect to the size of the light source image (Eqj), and as long as it is It is assumed that it is as small as possible. (The reason for avoiding being too large is that in the case of the form of the illumination luminous flux (Fe) in which the incident direction of light at each point of the broad hologram (H) is not uniform, if it is too large, the specific region This is because one light source image (EqjL) and one light source image (EqjS), which will be described later, cannot be jointly formed due to the difference in diffraction conditions between one end and the other end. .)
Then, in the spatial alignment period, the center of the light source image (EqjL) that appears by diffraction-deflecting the light source image formed by the light of the longest wavelength component to be extracted by the pupil (Q) is the light source image (Eqj). Assuming that the spatial alignment period ρ is such that it coincides with the outer periphery (Qc) of the pupil on the side, the axis of the diffracted luminous flux forming the light source image (EqjL) at that time forms an angle φ with the optical axis (w). Suppose you are.

回折格子の空間並び周期が ρ であり、波長 λ の成分に注目するとき、回折格子の法線を基準とした入射光束の角度 ψ と回折光束の角度 φ との関係(上で述べている φ,ψ の関係に適合)は、一般に以下の式
sinφ = λ / ρ + sinψ
のように表される。 (参考文献1:小山次郎・西原浩「光波電子工学」昭和53年5月15日初版発行,コロナ社 式(5・41))
しかし、ここでは簡単のため、角度 φ,ψ が小さいとして近似した以下の式(式3)
φ = λ / ρ + ψ
を用いる。
When the spatial alignment period of the diffraction grating is ρ and attention is paid to the component of the wavelength λ, the relationship between the angle ψ of the incident light beam and the angle φ of the diffraction light beam with reference to the normal line of the diffraction grating (φ described above). , Ψ conforms to the relationship) is generally the following equation
sinφ = λ / ρ + sinψ
It is expressed as. (Reference 1: Jiro Koyama and Hiroshi Nishihara "Lightwave Electronics", first edition published on May 15, 1978, Corona Publishing (5.41))
However, for the sake of simplicity, the following equation (Equation 3) approximated assuming that the angles φ and ψ are small
φ = λ / ρ + ψ
Is used.

回折光の角度 φ とそれが前記瞳面(Pq)に達したときの座標 D の関係は、光学系の構造に依存する係数を k と置けば、以下の式(式4)
D = k・φ
のように表せるから、前記した式3を用いれば、座標 D は、入射光束の角度 ψ と波長 λ と回折格子の空間並び周期 ρ とによって以下の式(式5)
D = k・( λ / ρ + ψ )
によって計算できる。
なお、前記光源像(Eqj)は、前記広義ホログラム(H)で回折されなかった成分が作る光源像であるから、その中心位置の座標 Do は、入射光束の角度 ψ に対応して以下の式(式6)
Do = k・ψ
のように表せる。
ここで、前記光源像(EqjL)に対応する波長(例えば後述する700nm)を λL と書き、前記瞳(Q)の半径を R と書けば、前記した、前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjL)の中心が前記光源像(Eqj)の側の前記瞳外周(Qc)に一致する条件とは、前記光源像(EqjL)の中心の座標 DL について、以下の式
DL = k・( λL / ρ + ψ ) = −R
が成り立つ条件であると言うことができる。
なお、図5において変数名に後置した括弧付き負号 (−) は、その変数で表される量の値が負であることを示す。
これより、このときの回折格子の空間並び周期 ρ (の逆数)は、他の量によって以下の式(式7)
1 / ρ = − ( ψ + R / k ) /λL
のように表せる。
The relationship between the angle φ of the diffracted light and the coordinate D when it reaches the pupil plane (Pq) is the following equation (Equation 4), where k is a coefficient that depends on the structure of the optical system.
D = k · φ
Therefore, if the above equation 3 is used, the coordinate D can be expressed by the following equation (Equation 5) by the angle ψ of the incident luminous flux, the wavelength λ, and the spatial alignment period ρ of the diffraction grating.
D = k · (λ / ρ + ψ)
Can be calculated by.
Since the light source image (Eqj) is a light source image created by a component not diffracted by the broad hologram (H), the coordinate Do at the center position corresponds to the angle ψ of the incident luminous flux by the following equation. (Equation 6)
Do = k · ψ
It can be expressed as.
Here, if the wavelength corresponding to the light source image (EqjL) (for example, 700 nm described later) is written as λL and the radius of the pupil (Q) is written as R, the longest length to be extracted by the pupil (Q) described above is written. The condition that the center of the light source image (EqjL) that appears by diffraction-deflecting the light source image formed by the light of the wavelength component coincides with the outer periphery (Qc) of the pupil on the side of the light source image (Eqj) is the light source image. For the coordinate DL of the center of (EqjL), the following formula DL = k · (λL / ρ + ψ) = −R
It can be said that is a condition that holds.
The negative number (-) in parentheses after the variable name in FIG. 5 indicates that the value of the quantity represented by the variable is negative.
From this, the spatial alignment period ρ (reciprocal of) of the diffraction grating at this time depends on other quantities in the following equation (Equation 7).
1 / ρ = − (ψ + R / k) / λL
It can be expressed as.

一方、回折格子の同じ空間並び周期 ρ に対する、前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjS)の中心の座標 DS は、対応する波長(例えば後述する400nm)を λS と書くと、前記した式5を用いて以下の式
DS = k・( λS / ρ + ψ )
と表されるが、これは、前記した式7を適用すれば、以下の式
DS = k・ψ・( 1 − λS / λL ) − R・λS / λL
のようになる。
これより、前記瞳外周(Qc)から前記光源像(EqjS)の中心までの偏差 JS を求めると、前記した式6を用いて、以下の式(式8)
JS = DS + R
= ( 1 − λS / λL )・( k・ψ + R )
= ( 1 − λS / λL )・( Do + R )
を得る。
この量の、前記光源像(Eqj)の座標 Do への依存性(微分係数)は以下の式
δJS / δDo = 1 − λS / λL
のように書けるが、これは、入射光束の角度 ψ の絶対値を大きくして前記光源像(Eqj)の座標 Do の絶対値が大きくなれば、前記光源像(EqjL)と前記光源像(EqjS)の中心位置の偏差 JS の絶対値も単調に大きくなることを示している。
On the other hand, for the same spatial alignment period ρ of the diffraction grating, the coordinate DS of the center of the light source image (EqjS) in which the light source image formed by the light of the shortest wavelength component to be extracted by the pupil (Q) is diffracted and deflected If the corresponding wavelength (for example, 400 nm, which will be described later) is written as λS, the following equation DS = k · (λS / ρ + ψ) using the above equation 5.
However, if the above equation 7 is applied, the following equation DS = k · ψ · (1 − λS / λL) − R · λS / λL
become that way.
From this, when the deviation JS from the outer circumference (Qc) of the pupil to the center of the light source image (EqjS) is obtained, the following equation (Equation 8) is obtained using the above equation 6.
JS = DS + R
= (1 − λS / λL) ・ (k ・ ψ + R)
= (1 − λS / λL) ・ (Do + R)
To get.
The dependence (differential coefficient) of this amount on the coordinate Do of the light source image (Eqj) is calculated by the following equation δJS / δDo = 1 − λS / λL.
However, if the absolute value of the angle ψ of the incident luminous flux is increased and the absolute value of the coordinate Do of the light source image (Eqj) is increased, the light source image (EqjL) and the light source image (EqjS) can be written. The absolute value of the deviation JS at the center position of) also increases monotonically.

つまり、前記光源像(Eqj)の位置が前記瞳外周(Qc)に非常に近く、座標 Do の絶対値が小さい場合は、前記光源像(EqjL)と前記光源像(EqjS)の中心位置の偏差 JS も非常に小さくなり、前記光源像(EqjL)と前記光源像(EqjS)とがほとんど重なってしまうため、前記したように、必要な鋭さで特定のスペクトル成分を前記瞳(Q)から取出すことが困難になるのである。 That is, when the position of the light source image (Eqj) is very close to the outer periphery of the pupil (Qc) and the absolute value of the coordinate Do is small, the deviation between the center position of the light source image (EqjL) and the light source image (EqjS). Since JS is also very small and the light source image (EqjL) and the light source image (EqjS) almost overlap, as described above, a specific spectral component is extracted from the pupil (Q) with the required sharpness. Becomes difficult.

以上において述べた定量的考察から判るように、(入射光束の角度 ψ を調整して)前記光源像(Eqj)の座標 Do を適宜調整することにより、前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjL)の中心が前記光源像(Eqj)の側の前記瞳外周(Qc)に一致するような空間並び周期 ρ を有する広義ホログラム(H)の回折格子によって、前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjS)の中心位置に至る、前記光源像(EqjL)の中心位置(これは前記瞳外周(Qc)に一致)からの距離は調整可能であるから、前記瞳外周(Qc)と、前記光源像(Eqj)とは反対側の前記光源像(EqjS)の外周部(EqjSc)との相対位置を調整可能であり、したがって、前記光源像(EqjS)が前記瞳(Q)から分離された位置に生ずる、すなわち前記光源像(EqjS)と前記瞳(Q)とが重なりを有さないように調整可能である。 As can be seen from the quantitative consideration described above, the longest wavelength to be extracted by the pupil (Q) by appropriately adjusting the coordinate Do of the light source image (Eqj) (by adjusting the angle ψ of the incident light beam). The center of the light source image (EqjL) that appears by diffraction-deflecting the light source image formed by the light of the component of the above has a spatial alignment period ρ that coincides with the outer periphery (Qc) of the pupil on the side of the light source image (Eqj). The light source reaches the center position of the light source image (EqjS) in which the light source image formed by the light of the component having the shortest wavelength to be extracted by the pupil (Q) is diffracted and deflected by the diffraction lattice of the broad hologram (H). Since the distance from the center position of the image (EqjL) (which corresponds to the outer periphery of the pupil (Qc)) is adjustable, the outer periphery of the pupil (Qc) and the light source on the opposite side of the light source image (Eqj). The relative position of the image (EqjS) with respect to the outer peripheral portion (EqjSc) can be adjusted, and therefore the light source image (EqjS) occurs at a position separated from the pupil (Q), that is, with the light source image (EqjS). It can be adjusted so that the pupil (Q) does not overlap.

ここで、前記光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対する相対的な設置位置を、その光源像(Eqj)に含まれるスペクトル成分のうちの前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjL)の中心が前記光源像(Eqj)の側の前記瞳外周(Qc)に一致する条件の空間並び周期を有する前記色相画素(Pxy)の回折格子によっては、前記した前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjS)が、前記瞳(Q)から分離された位置に生ずるような、前記瞳外周(Qc)からの距離を有する設置位置とする理由について説明する。 Here, the installation position of the light source image (Eqj) relative to the outer periphery of the pupil (Qc) is the longest wavelength to be extracted by the pupil (Q) among the spectral components included in the light source image (Eqj). The hue having a spatial alignment period under the condition that the center of the light source image (EqjL) that appears by diffraction-deflecting the light source image formed by the light of the component coincides with the outer periphery (Qc) of the pupil on the side of the light source image (Eqj). Depending on the diffraction lattice of the pixel (Pxy), the light source image (EqjS) that appears by diffraction-deflecting the light source image formed by the light of the shortest wavelength component to be extracted by the pupil (Q) is the pupil (Q). ), The reason for setting the installation position to have a distance from the outer periphery (Qc) of the pupil will be described.

角度 ψ の絶対値を大きくして前記光源像(Eqj)の座標 Do の絶対値を大きくするほど、前記光源像(EqjS)と前記瞳(Q)との分離、すなわち前記瞳外周(Qc)から前記外周部(EqjSc)に至る分離距離 Δs は大きくなるため、波長 λS から λL に至るスペクトル帯域全体において、前記瞳(Q)から取り出される光のスペクトル幅が狭くなり、発現される色のスペクトル純度が向上するが、そのためには前記広義ホログラム(H)の回折格子の空間並び周期 ρ が微細になり、それを空間光変調器によって実現することが困難になる。
かと言って、空間並び周期 ρ が微細になることを嫌い、角度 ψ の絶対値を小さくして座標 Do の絶対値が小さくなり過ぎると、前記光源像(EqjS)と前記瞳(Q)との分離が不十分になるため、前記瞳(Q)から取り出される光のスペクトル幅が拡くなり、発現される色のスペクトル純度が低下してしまう。
The larger the absolute value of the angle ψ and the larger the absolute value of the coordinate Do of the light source image (Eqj), the more the separation between the light source image (EqjS) and the pupil (Q), that is, from the outer periphery of the pupil (Qc). Since the separation distance Δs to the outer peripheral portion (EqjSc) is large, the spectral width of the light extracted from the pupil (Q) is narrowed in the entire spectral band from the wavelength λS to λL, and the spectral purity of the expressed color is narrowed. However, for that purpose, the spatial alignment period ρ of the diffraction grating of the broad-sense hologram (H) becomes fine, and it becomes difficult to realize it by the spatial light modulator.
On the other hand, if the space alignment period ρ becomes fine and the absolute value of the angle ψ is made small and the absolute value of the coordinate Do becomes too small, the light source image (EqjS) and the pupil (Q) become Since the separation is insufficient, the spectral width of the light extracted from the pupil (Q) is widened, and the spectral purity of the expressed color is lowered.

前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長である λS の色を表現するための空間並び周期 ρ として、使用する空間光変調器によって実現可能な、最も微細な空間並び周期を割り当てたならば、前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長である λL の色を表現するための空間並び周期も概ね決まる。
ここで「概ね」と付記した理由は、対象とする波長の光を前記瞳(Q)から取出すために、波長 λS の前記光源像(EqjS)と前記瞳(Q)との重なり、あるいは波長 λL の前記光源像(EqjL)と前記瞳(Q)との重なりを、それぞれどの程度設けるかについて、設計上の自由度があるからである。
本来は、波長 λS の光を取出したい場合は、それに応じた空間並び周期を有する色相画素の回折格子による回折によって前記瞳(Q)の中心と前記光源像(EqjS)の中心とを一致させ、また波長 λL の光を取出したい場合は、それに応じた空間並び周期を有する色相画素の回折格子による回折によって前記瞳(Q)の中心と前記光源像(EqjL)の中心とを一致させるようにして、それぞれの場合で100%の重なりを設けることにより、対象とする波長の光を前記瞳(Q)から取出すことが望ましいが、空間光変調器によって実現可能な空間並び周期 ρ の最小値に限度があるため、中心を一致させずに、100%より遥かに満たない重なり(例えば50%)を設けることで妥協せざるを得ない場合がある。
If the finest spatial alignment period achievable by the spatial light modulator used is assigned as the spatial alignment period ρ for expressing the color of λS, which is the shortest wavelength to be extracted by the pupil (Q), The spatial alignment period for expressing the color of λL, which is the longest wavelength to be extracted, is also roughly determined by the pupil (Q).
The reason for adding "generally" here is that the light source image (EqjS) having a wavelength of λS overlaps with the pupil (Q) in order to extract light of a target wavelength from the pupil (Q), or the wavelength λL. This is because there is a degree of freedom in design as to how much the overlap between the light source image (EqjL) and the pupil (Q) is provided.
Originally, when it is desired to extract light having a wavelength of λS, the center of the pupil (Q) and the center of the light source image (EqjS) are aligned by diffraction with a diffraction grating of hue pixels having a spatial alignment period corresponding to the light. When it is desired to extract light having a wavelength of λL, the center of the pupil (Q) and the center of the light source image (EqjL) are aligned by diffraction with a diffraction grating of hue pixels having a corresponding spatial alignment period. In each case, it is desirable to extract light of the target wavelength from the pupil (Q) by providing 100% overlap, but it is limited to the minimum value of the spatial alignment period ρ that can be realized by the spatial optical modulator. Therefore, it may be necessary to make a compromise by providing an overlap (for example, 50%) far less than 100% without aligning the centers.

いま図5を、このような妥協の下で前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長である λL からなる前記光源像(EqjL)から、光の取出しを行っている状態と見る(前記光源像(EqjL)の直径の50%が前記瞳(Q)と重なりを有している)ならば、このときに前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長である λS からなる前記光源像(EqjS)は、前記瞳(Q)とは完全に分離しているべきである。
それは、もし完全には分離しておらず、分離距離 Δs が負である状態では、波長 λS から λL までの全ての色が前記瞳(Q)を通過し、ある配合割合の分布を持って混合してしまうため、特定の色を発現する状態から程遠くなってしまうからである。
Now, FIG. 5 is seen as a state in which light is extracted from the light source image (EqjL) composed of λL, which is the longest wavelength to be extracted by the pupil (Q) under such a compromise (the light source image). If 50% of the diameter of (EqjL) overlaps with the pupil (Q)), then the light source image (EqjS) consisting of λS, which is the shortest wavelength to be extracted by the pupil (Q) at this time. Should be completely separated from the pupil (Q).
It is not completely separated, and if the separation distance Δs is negative, all colors from wavelengths λS to λL pass through the pupil (Q) and mix with a certain blending ratio distribution. This is because it is far from the state in which a specific color is expressed.

前記した、前記光源像(EqjS)が前記瞳(Q)から分離された位置に生ずる状態を実現することが可能であるためには、前記光源像(Eqj)の座標と前記光源像(Eqj)の直径との関係が重要であり、前記光源像(Eqj)の直径が大き過ぎると、前記光源像(EqjS)が前記瞳(Q)から分離された位置に生ずる状態を実現することが不可能になってしまう。
その場合は後述するように、図29に記載のようなピンホール板(Sp)を用いて集光スポット部(Is)のうちの有効に利用する領域を制限して、前記光源像(Eqj)の直径を適正な範囲に限定することにより、前記光源像(EqjS)が前記瞳(Q)から分離された位置に生ずる状態を実現することができるようになるが、前記光源像(Eqj)の直径を小さくするにしたがって光の利用効率が低下する。
In order to realize the state in which the light source image (EqjS) occurs at a position separated from the pupil (Q), the coordinates of the light source image (Eqj) and the light source image (Eqj) The relationship with the diameter of the light source image (Eqj) is important, and if the diameter of the light source image (Eqj) is too large, it is impossible to realize a state in which the light source image (EqjS) is generated at a position separated from the pupil (Q). Become.
In that case, as will be described later, a pinhole plate (Sp) as shown in FIG. 29 is used to limit the area of the condensing spot portion (Is) that is effectively used, and the light source image (Eqj). By limiting the diameter of the light source image (EqjS) to an appropriate range, it is possible to realize a state in which the light source image (EqjS) is generated at a position separated from the pupil (Q). As the diameter is reduced, the efficiency of light utilization decreases.

なお、前記光源像(EqjS)が前記瞳(Q)から分離された位置に生ずる状態の最低条件として、前記光源像(EqjS)と前記瞳(Q)とが重なりを有さない状態、すなわち分離距離 Δs が零の場合を考えたが、これを大きな正の値として、例えば、前記光源像(EqjS)が前記光源像(EqjL)から分離された位置に生ずる状態とするならば、前記瞳(Q)から取り出される光のスペクトル幅がさらに狭くなり、発現される色のスペクトル純度がより向上する。
しかし、これを実現するためには、前記光源像(Eqj)の直径の限定をさらに強める必要があり、光の利用効率がさらに低下する。
したがって、発現される色のスペクトル純度と光の利用効率とは、トレードオフの関係にあることが判る。
裏を返せば、発現される色のスペクトル純度の向上のために、分離距離 Δs を(正で)大きくすることは、それが実現可能なように(効率を犠牲にして)前記光源像(Eqj)の直径を小さくすることと、技術上の意義は同じになる。
The minimum condition for the light source image (EqjS) to occur at a position separated from the pupil (Q) is a state in which the light source image (EqjS) and the pupil (Q) do not overlap, that is, separation. Considering the case where the distance Δs is zero, if this is set as a large positive value and, for example, the light source image (EqjS) is generated at a position separated from the light source image (EqjL), the pupil ( The spectral width of the light extracted from Q) is further narrowed, and the spectral purity of the expressed color is further improved.
However, in order to realize this, it is necessary to further strengthen the limitation of the diameter of the light source image (Eqj), and the light utilization efficiency is further lowered.
Therefore, it can be seen that there is a trade-off relationship between the spectral purity of the expressed color and the efficiency of light utilization.
On the flip side, increasing the separation distance Δs (positive) to improve the spectral purity of the colors expressed is such that (at the expense of efficiency) the light source image (Eqj) is feasible. ) Has the same technical significance as reducing the diameter.

ここまで述べた前記光源像(EqjS)が前記瞳(Q)から分離された位置に生ずる状態、すなわち以下の式(式9)
Δs ≧ 0
を実現するための、前記光源像(Eqj)と前記瞳外周(Qc)との位置関係の条件は、比較的簡単に数式表現に改めることができる。
簡単のため前記光源像(Eqj),前記光源像(EqjL),前記光源像(EqjS)の半径は全て同じとし、これを r と書けば、分離距離 Δs は、前記した式8の JS を用いて以下の式(式10)
Δs = |JS| − r = − JS − r
= − ( 1 − λS / λL )・( Do + R ) − r
で表される。 ただし、記号|で囲んだものは、囲まれた量の絶対値を表す。
一方図5より、前記瞳外周(Qc)から前記光源像(Eqj)の中心までの偏差 Jo は、以下の式
Jo = Do + R
で表され、これを用いて前記瞳外周(Qc)から前記光源像(Eqj)の外周部(Eqjc)に至る分離距離 Δo について、以下の式
Δo = |Jo| − r = − Jo − r
= − ( Do + R ) − r
すなわち
Do + R = − ( Δo + r )
と表せるから、これを前記した式10に適用すれば、以下の式
Δs = ( 1 − λS / λL )・( Δo + r ) − r
を得る。
これを前記した式9に適用すれば、以下の式
( 1 − λS / λL )・( Δo + r ) ≧ r
のように表されるので、これを整理すれば、結局以下の式(式11)
Δo ≧ r / ( λL / λS − 1 )
を得る。
The state in which the light source image (EqjS) described so far occurs at a position separated from the pupil (Q), that is, the following equation (Equation 9).
Δs ≧ 0
The condition of the positional relationship between the light source image (Eqj) and the outer circumference of the pupil (Qc) in order to realize the above can be changed to a mathematical expression relatively easily.
For the sake of simplicity, the radii of the light source image (Eqj), the light source image (EqjL), and the light source image (EqjS) are all the same, and if this is written as r, the separation distance Δs uses JS of the above equation 8. The following equation (Equation 10)
Δs = | JS | − r = − JS − r
= − (1 − λS / λL) ・ (Do + R) − r
It is represented by. However, what is enclosed in the symbol | represents the absolute value of the enclosed amount.
On the other hand, from FIG. 5, the deviation Jo from the outer circumference (Qc) of the pupil to the center of the light source image (Eqj) is calculated by the following equation Jo = Do + R.
With respect to the separation distance Δo from the outer circumference of the pupil (Qc) to the outer circumference (Eqjc) of the light source image (Eqj), the following equation Δo = | Jo | − r = − Jo − r
= − (Do + R) − r
That is, Do + R = − (Δo + r)
Therefore, if this is applied to the above equation 10, the following equation Δs = (1 − λS / λL) · (Δo + r) − r
To get.
If this is applied to the above equation 9, the following equation
(1 − λS / λL) ・ (Δo + r) ≧ r
Since it is expressed as, if this is arranged, the following equation (Equation 11) will end up.
Δo ≧ r / (λL / λS − 1)
To get.

すなわち、前記光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対する相対的な設置位置として、前記した式11を満たすような設置位置とすることにより、前記したような、その光源像(Eqj)に含まれるスペクトル成分のうちの前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjL)の中心が前記光源像(Eqj)の側の前記瞳外周(Qc)に一致する条件の空間並び周期を有する前記色相画素(Pxy)の回折格子によっては、前記した前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjS)が、前記瞳(Q)から分離された位置に生ずるようにすることができる。 That is, by setting the installation position of the light source image (Eqj) relative to the outer periphery of the pupil (Qc) so as to satisfy the above equation 11, the light source image (Eqj) as described above can be obtained. The center of the light source image (EqjL) that appears by diffraction-deflecting the light source image formed by the light of the longest wavelength component to be extracted by the pupil (Q) of the contained spectral components is on the side of the light source image (Eqj). Depending on the diffraction lattice of the hue pixel (Pxy) having a spatial alignment period of the condition corresponding to the outer periphery (Qc) of the pupil, the light of the component having the shortest wavelength to be extracted by the pupil (Q) is formed. The light source image (EqjS) that appears when the light source image is diffraction-deflected can be generated at a position separated from the pupil (Q).

ところで、図5においては、前記光源像(Eqj),前記光源像(EqjL),前記光源像(EqjS)として、代表的形状である円形を呈するものを描いたが、これは簡単のためであって、実際、前記した式3〜式11を用いた議論においては、前記軸(D)の方向の量にしか言及しておらず、したがって、これら光源像を円形に限定する理由は存在しないため、例えば、楕円形や矩形、その他の形状であっても構わない。
このときこれら光源像の半径とした r は、これら光源像が有する前記軸(D)の方向の寸法の半分と解釈すればよい。
したがって、前記広義ホログラム(H)上に描かれた回折格子によって前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)が偏向される方向たる前記軸(D)の方向に測った前記光源像(Eqj)の寸法を d と書いて、前記した式11は、以下の式(式12)
Δo ≧ ( d / 2 ) / ( λL / λS − 1 )
のように表すことができる。
By the way, in FIG. 5, as the light source image (Eqj), the light source image (EqjL), and the light source image (EqjS), those exhibiting a circular shape, which is a typical shape, are drawn, but this is for simplicity. In fact, in the discussion using the above equations 3 to 11, only the amount in the direction of the axis (D) is mentioned, and therefore, there is no reason to limit these light source images to a circle. For example, it may be oval, rectangular, or other shape.
At this time, r, which is the radius of these light source images, may be interpreted as half the dimension of these light source images in the direction of the axis (D).
Therefore, the light source image (Eqj) measured in the direction of the axis (D), which is the direction in which the individual illumination luminous fluxes (Fe1, Fe2, ...) Are deflected by the diffraction grating drawn on the broadly defined hologram (H). The dimension is written as d, and the above-mentioned equation 11 is expressed by the following equation (formula 12).
Δo ≧ (d / 2) / (λL / λS − 1)
It can be expressed as.

また、前記光源像(Eqj)等の光源像は、それらが円形や矩形、あるいは他の形状であるにせよ、その形状の内外の境界が完全に明瞭であることは無く、例えば、その形状の中央付近で明るさのピークを有し、そこから離れるにしたがい、明るさが低下するような、裾野を有するパワー密度分布を呈することが普通である。
そのため、前記光源像(Eqj)の寸法 d を決定するために、パワー密度分布の裾野における、どの程度のパワー密度の部分までをその光源像の領域と見なすかを定める必要があるが、光学機器や光学素子における消光比などの仕様に言及する際によく用いられる指標を参照して、ピークの1%以上のパワー密度を有する領域を、その光源像の領域とすることが適当である。
Further, in the light source image such as the light source image (Eqj), even if they have a circular shape, a rectangular shape, or another shape, the boundary between the inside and the outside of the shape is not completely clear, for example, the shape of the light source image. It usually has a power density distribution with a base that has a peak of brightness near the center and decreases in brightness as the distance from the peak increases.
Therefore, in order to determine the dimension d of the light source image (Eqj), it is necessary to determine to what extent the power density portion at the base of the power density distribution is regarded as the region of the light source image. It is appropriate to set a region having a power density of 1% or more of the peak as the region of the light source image by referring to an index often used when referring to specifications such as the extinction ratio of an optical element or an optical element.

なお補足すると、回折光の角度 φ とそれが前記瞳面(Pq)に達したときの座標 D の関係については、前記した式4で表し、その光学系の構造に依存する係数を k に集約したが、前記した式8以降は係数 k は消去され、諸結論は k に依存しないものとなった。
そのため、前記した式3〜式11を用いた議論は、前記広義ホログラム(H)と前記瞳面(Pq)との間にレンズが存在する、しないによらず成立するものである。
Supplementally, the relationship between the angle φ of the diffracted light and the coordinate D when it reaches the pupil plane (Pq) is expressed by the above equation 4, and the coefficients depending on the structure of the optical system are aggregated into k. However, after Equation 8 above, the coefficient k was eliminated, and the conclusions became independent of k.
Therefore, the discussion using the above equations 3 to 11 holds regardless of whether or not a lens exists between the broadly defined hologram (H) and the pupil surface (Pq).

いま説明した図4の前記瞳面(Pq)に現れる2個の前記光源像(Eq1,Eq2)は、色相発現の波長帯域が同じであったから、前記瞳(Q)によって、前記光源像(Eq1)から取出すべき最も長い波長 λL と前記光源像(Eq2)から取出すべき最も長い波長 λL とは同じになり、前記光源像(Eq1)から取出すべき最も短い波長 λS と前記光源像(Eq2)から取出すべき最も短い波長 λS とは同じになるため、前記光源像(Eq1)と光源像(Eq2)それぞれの設置位置は、同じ λL ,λS の値の組に基づいて、先に述べた有利な条件が実現するように決定すればよい。
これ以外でも、色相発現の波長帯域が同じである複数の光源像が存在する場合のそれぞれの設置位置は、広義ホログラム(H)の回折格子によって偏向される方向等によらず、このようにして決定すればよい。
なお、前記瞳面(Pq)に現れる光源像(Eq1,Eq2,…)に、色相発現の波長帯域が相違する複数のものが存在する場合については、後述の図17を参照して説明する。
Since the two light source images (Eq1 and Eq2) appearing on the pupil surface (Pq) of FIG. 4 described above had the same wavelength band of hue expression, the light source image (Eq1) was generated by the pupil (Q). ) And the longest wavelength λL to be extracted from the light source image (Eq2) are the same, and the shortest wavelength λS to be extracted from the light source image (Eq1) and the shortest wavelength λS to be extracted from the light source image (Eq2). Since it is the same as the shortest wavelength λS that should be, the installation positions of the light source image (Eq1) and the light source image (Eq2) are based on the same set of λL and λS values, and the above-mentioned advantageous conditions are satisfied. You just have to decide to do it.
In addition to this, when there are a plurality of light source images having the same wavelength band of hue expression, the respective installation positions are in this way regardless of the direction deflected by the diffraction grating of the broad hologram (H). You just have to decide.
The case where a plurality of light source images (Eq1, Eq2, ...) Appearing on the pupil surface (Pq) have different wavelength bands for hue expression will be described with reference to FIG. 17 described later.

図5では、前記瞳(Q)として、前記光源像(Eqj)等の半径 r よりも大きい半径 R を有する、円形のものを描いたが、前記した式11には半径 R は含まれていないため、半径 r とは独立に決めても構わず、また、前記光源像(Eqj)等と同様に、円形に限定する必要は無い。
そのため、前記軸(D)の方向、すなわち前記個別照明光束(Fe1)のうちの回折された成分が前記光源像(Eq1)から分離して移動する方向における、前記瞳(Q)の寸法を前記光源像(Eqj)等の寸法よりも小さくした、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図6の(a)に記載のような瞳面(Pq)の形態とすることにより、光の利用効率の低下を容認しながら、前記瞳(Q)から取り出される光のスペクトル幅を狭くして、発現される色のスペクトル純度を向上させることが可能である。
また、図4に記載の形態の前記瞳面(Pq)に対して同様のことを行う場合は、図6の(b)に記載のようにすればよい。
In FIG. 5, as the pupil (Q), a circular one having a radius R larger than the radius r of the light source image (Eqj) or the like is drawn, but the radius R is not included in the above equation 11. Therefore, it may be determined independently of the radius r, and it is not necessary to limit it to a circular shape as in the light source image (Eqj).
Therefore, the dimension of the pupil (Q) in the direction of the axis (D), that is, the direction in which the diffracted component of the individual illumination light flux (Fe1) moves separately from the light source image (Eq1) is defined. The pupil surface (Pq) as shown in FIG. 6 (a), which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention, which is smaller than the size of the light source image (Eqj) or the like. ), It is possible to narrow the spectral width of the light extracted from the pupil (Q) and improve the spectral purity of the expressed color while allowing the decrease in light utilization efficiency. is there.
Further, when the same thing is to be performed on the pupil surface (Pq) having the form shown in FIG. 4, it may be as described in FIG. 6 (b).

なお、図4に描いてあるように、前記瞳(Q)の中心から前記光源像(Eq1,Eq2)それぞれの中心とを結ぶ2本の一点鎖線の方向(Dq1,Dq2)の成す角度が直角になるように構成することが好適である。
何故なら、そのようにすると、前記広義ホログラム(H)に形成すべき2成分の回折格子の周期並び方向が概ね直交するからで、それが有利である理由は後述する。
As shown in FIG. 4, the angles formed by the directions (Dq1, Dq2) of the two alternate long and short dash lines connecting the center of the pupil (Q) to the center of each of the light source images (Eq1, Eq2) are right angles. It is preferable to configure it so as to be.
This is because the periodic alignment directions of the two-component diffraction gratings to be formed on the broadly defined hologram (H) are approximately orthogonal to each other, and the reason why this is advantageous will be described later.

図2の前記照明光学系(Oe)においては、前記三角柱ミラー(Mt2)によって前記集束光(Ft1,Ft2)の両方を反射したが、これを、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図3に示すように、集束光(Ft1)が形成する集束スポットをナイフエッジミラー(Mt1)のエッジ部近傍に配置して前記集束光(Ft1)のみを反射させるように構成することにより、同様に、発散源が近接して遠方で重なりを生ずる、中心軸が近接した発散光束(Ft1’,Ft2’)を形成することができるため、図2のものと同じ機能の照明光学系(Oe)を実現することができる(図3に現れる個々の部品や光束などの機能等については、図2において同じ記号を付したものと同じであるため、説明を省略)。 In the illumination optical system (Oe) of FIG. 2, both of the focused light (Ft1, Ft2) are reflected by the triangular pillar mirror (Mt2), which is one of a part of the color image display device of the present invention. As shown in FIG. 3, which is a schematic diagram showing a simplified form, the focusing spot formed by the focusing light (Ft1) is arranged near the edge portion of the knife edge mirror (Mt1), and only the focusing light (Ft1) is emitted. Similarly, by configuring the light to be reflected, it is possible to form a divergent light beam (Ft1', Ft2') in which the central axes are close to each other so that the divergent sources are close to each other and overlap each other in the distance. It is possible to realize an illumination optical system (Oe) having the same function as (Oe). (The functions of individual parts and light beams appearing in FIG. 3 are the same as those with the same symbols in FIG. abridgement).

図2,図3の前記照明光学系(Oe)において、先述のように、前記コリメート光源光束(Fc)の全てを、紙面に垂直な偏光成分のみから成る前記個別照明光束(Fe1,Fe2)に変換して出力し、紙面に平行な偏光成分の光を捨てることなく有効利用することが実現できている要因は、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)の生成に際しては、その生成元となる、既に前記空間光変調器の照明に適する偏光方向となるよう偏光方向が調整されている、前記集束光(Ft1,Ft2)のうちの一部(前記集束光(Ft1):図3の場合)または全部(前記集束光(Ft1,Ft2):図2の場合)について、前記集束光(Ft1)または前記集束光(Ft1,Ft2)それぞれが形成する集束スポットを、前記集束光(Ft1)または前記集束光(Ft1,Ft2)それぞれを反射するための(前記ナイフエッジミラー(Mt1)または前記三角柱ミラー(Mt2)の)ミラー面のエッジ部近傍に配置することによって、発散源が近接して遠方で重なりを生ずる前記発散光束(Ft1’,Ft2’)を生成することを経て、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)を生成していることである。 In the illumination optical system (Oe) of FIGS. 2 and 3, as described above, all of the collimated light source light beams (Fc) are converted into the individual illumination light beams (Fe1, Fe2) composed of only polarization components perpendicular to the paper surface. The factor that can be converted and output and effectively used without discarding the light of the polarization component parallel to the paper surface is the generation source of the individual illumination light beams (Fe1, Fe2). A part of the focused light (Ft1, Ft2) (the focused light (Ft1): in the case of FIG. 3) or which the polarization direction has already been adjusted so as to be a polarization direction suitable for illumination of the spatial light modulator. For all (the focusing light (Ft1, Ft2): in the case of FIG. 2), the focusing spot formed by the focusing light (Ft1) or the focusing light (Ft1, Ft2) is the focusing light (Ft1) or the focusing spot. By arranging the light (Ft1, Ft2) near the edge of the mirror surface (of the knife edge mirror (Mt1) or the triangular pillar mirror (Mt2)) for reflecting each of them, the divergence sources are close to each other and overlap each other in the distance. This means that the individual illumination light beams (Fe1, Fe2) are generated after the divergent light rays (Ft1', Ft2') are generated.

前記広義ホログラム(H)の着色領域(Ci)は、2次元分布する色相画素(Pxy)に分割されており、それぞれの前記色相画素(Pxy)には、それが有すべき色相を、すなわち(表示する出力像が色度図像であるから)、前記色相画素(Pxy)が前記広義ホログラム(H)の入力像において占める位置に対応した色度座標 x,y の値に相応する色相を、本カラー画像表示装置が出力する出力像(Dc)の、前記色相画素(Pxy)に共役な箇所に与えるような回折格子が設けてある。
色相画素は、前記出力像(Dc)においては、最小単位的な加色混合による色付き領域であり、それに対応する前記広義ホログラム(H)上の領域が、前記色相画素(Pxy)である。
色相画素は、広い意味での画素(広義画素)であるが、後述するように、通常の画素とは相違して、正方形などの矩形であるとは限らず、また画面内での大きさが一様であるとは限らない。
しかし、本発明を理解し易くするため、当面は、本発明の実施形態の一つでもある、色相画素が正方形で、画面内での大きさが一様である場合を想定して説明する。
The colored region (Ci) of the broadly defined hologram (H) is divided into two-dimensionally distributed hue pixels (Pxy), and each of the hue pixels (Pxy) has a hue that it should have, that is, ( (Because the output image to be displayed is a chromaticity diagram image), the hue corresponding to the value of the chromaticity coordinates x, y corresponding to the position occupied by the hue pixel (Pxy) in the input image of the broad-sense hologram (H) is obtained in this book. A diffraction grid is provided so as to give the output image (Dc) output by the color image display device to a portion conjugate to the hue pixel (Pxy).
In the output image (Dc), the hue pixel is a colored region obtained by the smallest unit of additive color mixing, and the corresponding region on the broad hologram (H) is the hue pixel (Pxy).
Hue pixels are pixels in a broad sense (broad definition pixels), but as will be described later, unlike ordinary pixels, they are not always rectangular such as squares, and their size on the screen is large. It is not always uniform.
However, in order to make the present invention easier to understand, for the time being, the case where the hue pixels are square and the size in the screen is uniform, which is also one of the embodiments of the present invention, will be described.

ここで、前記色相画素(Pxy)それぞれが有する回折格子として、どのようなものを設けるかについて説明する。
先ず、前記色相画素(Pxy)が、色度図像におけるスペクトル軌跡(Ls)上のものである場合、例えば、波長495nmのシアン色の色相画素を想定した場合は、この色相画素(Pxy)に入射される、連続スペクトルの前記照明光束(Fe)の光線のうちの、例えば個別照明光束(Fe1)の対象波長の光線が、前記瞳(Q)の方向に回折されるような空間並び周期と周期並び方向を有する回折格子を設ければよい。
このようにすることにより、この色相画素で回折される光のうち、想定した波長のシアン色の光成分のみが前記瞳(Q)の方向に向かい、前記開口(Aq)を通過できるが、それ以外の波長の光は、全て前記開口絞リ板(Sq)に当たって通過を阻止されてしまうため、前記結像光学系(Of)によって前記結像面(Sf)に前記出力像(Dc)が結像されるとき、この色相画素に共役な箇所は、シアン色に着色される。
Here, what kind of diffraction grating is provided for each of the hue pixels (Pxy) will be described.
First, when the hue pixel (Pxy) is on the spectral locus (Ls) in the chromaticity diagram, for example, when a cyan hue pixel having a wavelength of 495 nm is assumed, it is incident on the hue pixel (Pxy). Of the light rays of the illumination light beam (Fe) having a continuous spectrum, for example, the light rays of the target wavelength of the individual illumination light beam (Fe1) are diffracted in the direction of the pupil (Q). A diffraction grating having an arrangement direction may be provided.
By doing so, of the light diffracted by the hue pixels, only the cyan light component of the assumed wavelength can pass in the direction of the pupil (Q) and pass through the opening (Aq). Since all the light of wavelengths other than the above hits the aperture aperture plate (Sq) and is blocked from passing through, the output image (Dc) is formed on the imaging surface (Sf) by the imaging optical system (Of). When imaged, the part conjugate to this hue pixel is colored cyan.

一方、前記色相画素(Pxy)がスペクトル軌跡(Ls)上にないものの場合は、先に純紫軌跡(Lp)の由来について説明したものと同様に、混色座標則を使い、複数の単色光を加色混合して着色されるようにすればよい。
本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図で、色相画素(Pxy)と、それに付与される色相が色度図において占める座標点(pxy)との対応を表した図である図8に一例を示すように、対象とする前記座標点(pxy)を通る、適当な直線(lxy)を想定し、これがスペクトル軌跡(Ls)と交差する2個の点(a,b)を特定して、その色度座標に対応する波長 λa,λb を有する2種の単色光を選び、例えば、個別照明光束(Fe1)のうちの波長 λa の光線と個別照明光束(Fe2)のうちの波長 λb の光線が、前記瞳(Q)の方向に回折されるような空間並び周期と周期並び方向を有する回折格子の2成分を、前記色相画素(Pxy)に重ね合わせて、すなわち重畳して設ければよい。
On the other hand, when the hue pixel (Pxy) is not on the spectral locus (Ls), a plurality of monochromatic lights are emitted by using the color mixing coordinate law as in the case where the origin of the pure purple locus (Lp) is explained above. The colors may be mixed and colored.
It is a schematic diagram of the concept related to the technique of the color image display device of the present invention, and is a diagram showing the correspondence between the hue pixel (Pxy) and the coordinate point (pxy) occupied by the hue assigned to the hue pixel in the chromaticity diagram. As an example shown in FIG. 8, an appropriate straight line (lxy) passing through the target coordinate point (pxy) is assumed, and two points (a, b) that intersect the spectral locus (Ls) are defined. Specifically, two types of monochromatic light having wavelengths λa and λb corresponding to the hue coordinates are selected, and for example, a light having a wavelength λa among individual illumination light beams (Fe1) and an individual illumination light beam (Fe2). Two components of a diffraction lattice having a spatial alignment period and a periodic alignment direction such that a light beam having a wavelength λb is diffracted in the direction of the pupil (Q) are superimposed, that is, superimposed on the hue pixel (Pxy). It may be provided.

ただし、2成分の回折格子の各成分の回折強度は、前記点(a,b)それぞれと前記色相画素(Pxy)との位置関係に基づいて決める必要がある。
前記したように、いまは、光透過率が正弦波状に変化する濃度格子を想定しているため、回折強度は回折効率に比例し、濃度変化波形の振幅に比例すると近似できるものとする。 なお、比例しない場合(非線形性)の扱いに関しては後述する。
したがって、当面は、回折格子のある成分と他の成分の回折強度の比を、例えば1対2に設定する場合は、振幅を1対2に設定すればよいものとする。
以下では、前記照明光束(Fe)のスペクトル分布が一様とは限らないことを前提として、どのような振幅の比率とするかについて説明する。
また、前記点(a)を前記個別照明光束(Fe1)によって、前記点(b)を前記個別照明光束(Fe2)によって表現することとする。
However, the diffraction intensity of each component of the two-component diffraction grating needs to be determined based on the positional relationship between each of the points (a and b) and the hue pixel (Pxy).
As described above, since a density lattice in which the light transmittance changes in a sinusoidal shape is assumed, the diffraction intensity is proportional to the diffraction efficiency and can be approximated to be proportional to the amplitude of the density change waveform. The handling of non-proportional cases (non-linearity) will be described later.
Therefore, for the time being, when the ratio of the diffraction intensity of a certain component to another component of the diffraction grating is set to, for example, 1: 2, the amplitude may be set to 1: 2.
Hereinafter, the amplitude ratio will be described on the premise that the spectral distribution of the illumination luminous flux (Fe) is not always uniform.
Further, the point (a) is represented by the individual illumination luminous flux (Fe1), and the point (b) is represented by the individual illumination luminous flux (Fe2).

前記点(a)に対応する前記照明光束(Fe)の波長 λa の成分についての、前記した式1の三刺激値の値は、スペクトル分布をデルタ関数と考えればよいから、以下の式(式13)
Xa = S(λa)・xe(λa)
Ya = S(λa)・ye(λa)
Za = S(λa)・ze(λa)
と表され、よってそれらの和は、以下の式(式14)
Ta = Xa+Ya+Za
= S(λa)・{ xe(λa)+ye(λa)+ze(λa) }
と表せる。
同様に、波長 λb の成分についての、三刺激値の和は、以下の式(式15)
Tb = Xb+Yb+Zb
= S(λb)・{ xe(λb)+ye(λb)+ze(λb) }
と表せる。
The value of the tristimulus value of the above equation 1 with respect to the component of the wavelength λa of the illumination luminous flux (Fe) corresponding to the point (a) can be considered as a delta function of the spectral distribution, and thus the following equation (formula). 13)
Xa = S (λa) ・ xe (λa)
Ya = S (λa) · yes (λa)
Za = S (λa) ・ ze (λa)
Therefore, the sum of them is expressed by the following equation (Equation 14).
Ta = Xa + Ya + Za
= S (λa) ・ {xe (λa) + ye (λa) + ze (λa)}
Can be expressed as.
Similarly, the sum of the tristimulus values for the component of wavelength λb is calculated by the following equation (Equation 15).
Tb = Xb + Yb + Zb
= S (λb) ・ {xe (λb) + ye (λb) + ze (λb)}
Can be expressed as.

いま、波長 λa の成分と波長 λb の成分とを、割合 f 対 1−f で混合した光について考える。
このとき、この混合光の色度座標が、前記点(a)と前記点(b)とを結ぶ線分を、 m 対 1−m で内分する位置に来るものとすると、 m の値は、以下の式(式16)
m = f・Ta / { f・Ta + (1−f)・Tb }
のように計算される。
したがって、逆に、前記色相画素(Pxy)が、前記点(a)と前記点(b)とを結ぶ線分を、 m 対 1−m で内分する位置にある場合は、以下の式(式17)
f = m・Tb / { (1−m)・Ta + m・Tb }
の f の値にて、波長 λa の成分と波長 λb の成分とを、割合 f 対 1−f で混合すればよいことになる。
Now, consider light in which the component of wavelength λa and the component of wavelength λb are mixed at a ratio of f to 1-f.
At this time, assuming that the chromaticity coordinates of the mixed light come to the position where the line segment connecting the point (a) and the point (b) is internally divided by m vs. 1-m, the value of m is , The following equation (Equation 16)
m = f ・ Ta / {f ・ Ta + (1-f) ・ Tb}
It is calculated as.
Therefore, conversely, when the hue pixel (Pxy) is at a position that internally divides the line segment connecting the point (a) and the point (b) by m vs. 1-m, the following equation ( Equation 17)
f = m ・ Tb / {(1-m) ・ Ta + m ・ Tb}
At the value of f in, the component of wavelength λa and the component of wavelength λb may be mixed in a ratio of f to 1-f.

なお、図8においては、前記直線(lxy)が前記純紫軌跡(Lp)に平行であるように描いてあるが、いまの場合、必ずしも平行でなくても構わない。
しかし、前記座標点(pxy)が前記純紫軌跡(Lp)の近傍にある場合は、前記直線(lxy)は前記純紫軌跡(Lp)にほとんど平行なものにならざるを得ないし、前記座標点(pxy)の位置に依存して前記直線(lxy)が前記純紫軌跡(Lp)に対して成す角度を変えるべき特段の理由が無い限り、前記座標点(pxy)の位置によらず、前記直線(lxy)は、前記純紫軌跡(Lp)に平行とすることが簡単で有利である。
In FIG. 8, the straight line (lxy) is drawn so as to be parallel to the pure purple locus (Lp), but in this case, it does not necessarily have to be parallel.
However, when the coordinate point (pxy) is in the vicinity of the pure purple locus (Lp), the straight line (lxy) must be substantially parallel to the pure purple locus (Lp), and the coordinates Regardless of the position of the coordinate point (pxy), unless there is a special reason to change the angle formed by the straight line (lxy) with respect to the pure purple locus (Lp) depending on the position of the point (pxy). It is easy and advantageous that the straight line (lxy) is parallel to the pure purple locus (Lp).

当然ながら、波長 λa の成分を出力する回折格子成分の周期並び方向は、前記個別照明光束(Fe1)を前記方向(Dq1)に偏向する方向になるよう、また、波長 λb の成分を出力する回折格子成分の周期並び方向は、前記個別照明光束(Fe2)を前記方向(Dq2)に偏向する方向になるよう、それぞれの回折格子成分を描画する。 As a matter of course, the periodic arrangement direction of the diffraction grating component that outputs the component of the wavelength λa is such that the individual illumination luminous flux (Fe1) is deflected in the direction (Dq1), and the diffraction that outputs the component of the wavelength λb. Each diffraction grating component is drawn so that the periodic arrangement direction of the grating components is a direction that deflects the individual illumination luminous flux (Fe2) in the direction (Dq2).

ところで、色度図について解説した書籍やネット上の記事に掲載されている図版の多くにおいて、純白色に向かって明るさが増して行くような明るさ分布で色度図が描かれているが、本来、色度図は、色相を座標で表したもので、明るさに関する情報を表すものではないため、そのような明るさ分布とするか、あるいは一様など、他の明るさ分布とするかについては、任意である。
本発明のカラー画像表示装置によって色度図像等を表示する広義ホログラム(H)を作成する場合も、明るさ分布を任意に設定することができる。
ここでは、実現したい明るさ分布、すなわち Y 値の分布があるとき、各色相画素(Pxy)の Y 値を実現する回折強度の計算方法について説明する。
By the way, in many of the plates published in books and articles on the Internet that explain chromaticity diagrams, chromaticity diagrams are drawn with a brightness distribution that increases the brightness toward pure white. Originally, the chromaticity diagram shows the hue in coordinates and does not show information about brightness, so it should be such a brightness distribution, or it should be another brightness distribution such as uniform. Is optional.
Even when a broad-sense hologram (H) for displaying a chromaticity icon or the like is created by the color image display device of the present invention, the brightness distribution can be arbitrarily set.
Here, a method of calculating the diffraction intensity that realizes the Y value of each hue pixel (Pxy) when there is a brightness distribution to be realized, that is, a distribution of Y values will be described.

ある色相画素(Pxy)に対して実現したい Y 値と色度座標 x,y が決まっているとして、その色相を発現するために、2成分の波長 λa,λb を使用し、また前記した式17に基づく計算によって各成分の回折強度の比率 f および 1−f を定めたとして、 Y 値に比例する明るさを有するよう、この比率を保ったまま、全体的な回折強度を調整すればよい。
具体的には、波長 λa,λb における照明光束(Fe)のパワー密度 f・S(λa) および (1−f)・S(λb) それぞれに、同じ倍率 κ を乗じて Y 値を求める以下の式(式18)
Y = κ・{ f・S(λa)・ye(λa) + (1−f)・S(λb)・ye(λb) }
の値が実現したい Y 値となるよう、倍率 κ を定め、各成分の回折強度を κ・f および κ・(1−f) により求めることを、前記色相画素(Pxy)それぞれに対して実行すればよい。
Assuming that the Y value and chromaticity coordinates x and y to be realized for a certain hue pixel (Pxy) are determined, the two component wavelengths λa and λb are used to express the hue, and the above equation 17 Assuming that the ratio f and 1-f of the diffraction intensity of each component are determined by the calculation based on, the overall diffraction intensity may be adjusted while maintaining this ratio so as to have the brightness proportional to the Y value.
Specifically, the power densities f · S (λa) and (1-f) · S (λb) of the illumination luminous flux (Fe) at wavelengths λa and λb are multiplied by the same magnification κ to obtain the Y value as follows. Equation (Equation 18)
Y = κ ・ {f ・ S (λa) ・ yes (λa) + (1-f) ・ S (λb) ・ yes (λb)}
Magnification κ is determined so that the value of is the Y value to be realized, and the diffraction intensity of each component is calculated by κ · f and κ · (1-f) for each of the hue pixels (Pxy). Just do it.

また、ここでは、前記色相画素(Pxy)の色相を2種の単色光の加色混合によって実現する場合を説明したが、3種以上の単色光の加色混合によって実現するようにしても構わない。
例えば、本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図で、色相画素(Pxy)と、それに付与される色相が色度図において占める座標点(pxy)との対応を表した図である図9に一例を示すように、対象とする前記座標点(pxy)と、前記スペクトル軌跡(Ls)上に適当にとった点(c)とを結ぶ直線(lxy’)を想定し、これが、前記スペクトル軌跡(Ls)上に適当にとった点(a”)と点(b”)とを結ぶ直線と交差する点(c”)の座標を求め、定量化した混色座標則を用いて、点(a”)と点(b”)の波長の光の加色混合によって前記点(c”)の色相を実現するための、点(a”)と点(b”)の波長の光回折する2成分の回折格子の各成分の振幅を決定する。
そして、前記点(c”)の光と前記点(c)の波長の光の加色混合によって、前記色相画素(Pxy)の色相を実現する前記点(c)の波長の光を回折する回折格子の振幅を決定すればよい。
Further, here, the case where the hue of the hue pixel (Pxy) is realized by the additive color mixing of two kinds of monochromatic light has been described, but it may be realized by the additive color mixing of three or more kinds of monochromatic light. Absent.
For example, in a schematic diagram of a concept related to the technique of the color image display device of the present invention, a diagram showing the correspondence between a hue pixel (Pxy) and a coordinate point (pxy) occupied by the hue assigned to the hue pixel in the chromaticity diagram. As shown in FIG. 9, an example is assumed, assuming a straight line (lxy') connecting the target coordinate point (pxy) and a point (c) appropriately taken on the spectral locus (Ls). This obtains the coordinates of the point (c ") that intersects the straight line connecting the points (a") and the points (b ") appropriately taken on the spectral locus (Ls), and uses the quantified hue-mixed coordinate law. Therefore, the wavelengths of the points (a ") and (b") for realizing the hue of the point (c ") by the color mixing of the light having the wavelengths of the points (a") and the points (b "). The amplitude of each component of the two-component diffraction spectrum to be photodiffused is determined.
Then, the diffraction that diffracts the light of the wavelength of the point (c) that realizes the hue of the hue pixel (Pxy) by the additive color mixing of the light of the point (c ″) and the light of the wavelength of the point (c). The amplitude of the grating may be determined.

なお、前記色相画素(Pxy)の色相を3種以上の単色光の加色混合によって実現する場合でも、一つの周期並び方向の回折格子成分には、複数の空間並び周期成分を重ね合わせることができるから、いままで述べてきた2本の前記個別照明光束(Fe1,Fe2)から構成される光学系を用いて、それを実現することができる。
例えば、前記点(a”)は前記個別照明光束(Fe1)によって、前記点(b”)は前記個別照明光束(Fe2)によって、前記点(c”)は前記個別照明光束(Fe2)によって(または個別照明光束(Fe1)と個別照明光束(Fe2)によって)表現するようにすることができる。
Even when the hue of the hue pixel (Pxy) is realized by additive color mixing of three or more kinds of monochromatic light, it is possible to superimpose a plurality of spatial alignment periodic components on the diffraction grating component in one periodic alignment direction. Therefore, it can be realized by using the optical system composed of the two individual illumination light beams (Fe1, Fe2) described so far.
For example, the point (a ") is due to the individual illumination flux (Fe1), the point (b") is due to the individual illumination flux (Fe2), and the point (c ") is due to the individual illumination flux (Fe2). Alternatively, it can be expressed (by individual illumination luminous flux (Fe1) and individual illumination luminous flux (Fe2)).

当然、前記照明光束(Fe)に含まれる個別照明光束の本数を増しても構わない。
例えば、個別照明光束の本数を3本として、3種類の単色光の加色混合によって前記色相画素(Pxy)の色相を実現する場合であれば、前記瞳(Q)近傍への光源像(Eq1,Eq2,Eq3)の配置は、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図10のようにすればよい。
Naturally, the number of individual illumination fluxes included in the illumination flux (Fe) may be increased.
For example, in the case where the hue of the hue pixel (Pxy) is realized by additive color mixing of three types of monochromatic light with three individual illumination light fluxes, the light source image (Eq1) near the pupil (Q) is realized. , Eq2, Eq3) may be arranged as shown in FIG. 10, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention.

先に、対象波長の光線が、前記瞳(Q)の方向に回折されるような空間並び周期と周期並び方向を有する回折格子の2成分を、前記色相画素(Pxy)に重ね合わせて設ければよい旨を述べたが、重ね合わせる代わりに、前記色相画素(Pxy)を、回折格子の成分の個数に対応する個数のサブ画素、いまの場合は2個のサブ画素に分け、回折格子の一方の成分を一方のサブ画素に形成し、他方の成分を他方のサブ画素に形成することも原理的には可能である。
その際は、各サブ画素の面積を同じとし、各サブ画素の回折強度を κ・f および κ・(1−f) に設定すればよい。
あるいは、同じ面積の各サブ画素のうちの、回折格子として有効に機能する部分の面積を κ・f および κ・(1−f) に比例するものとし、回折格子として有効に機能する部分の回折格子の回折強度自体は、両方のサブ画素で同じに設定することも原理的には可能である。
ここで、サブ画素のうちの、回折格子として有効に機能する部分でない部分は、そこに回折格子を形成しないことで構成できる。
First, two components of a diffraction grating having a spatial alignment period and a periodic alignment direction such that light rays of a target wavelength are diffracted in the direction of the pupil (Q) are superposed on the hue pixel (Pxy). I mentioned that it should be done, but instead of superimposing, the hue pixels (Pxy) are divided into a number of sub-pixels corresponding to the number of components of the diffraction grating, in this case two sub-pixels, and the diffraction grating is divided. In principle, it is also possible to form one component on one sub-pixel and the other component on the other sub-pixel.
In that case, the area of each sub-pixel may be the same, and the diffraction intensity of each sub-pixel may be set to κ · f and κ · (1-f).
Alternatively, the area of the portion of each sub-pixel having the same area that effectively functions as a diffraction grating is set to be proportional to κ ・ f and κ ・ (1-f), and the diffraction of the portion that effectively functions as a diffraction grating In principle, the diffraction intensity of the grating itself can be set to be the same for both sub-pixels.
Here, a portion of the sub-pixel that does not effectively function as a diffraction grating can be configured by not forming a diffraction grating there.

さらにあるいは、前記色相画素(Pxy)を、面積の比率が、前記した比率 f および 1−f である2個のサブ画素に分割し、各サブ画素からの回折光量を κ・f および κ・(1−f) に比例する値とすべく、両方のサブ画素に共通の回折強度を設定することも原理的には可能である。 Alternatively, the hue pixel (Pxy) is divided into two sub-pixels having the above-mentioned ratios f and 1-f in area ratio, and the amount of diffracted light from each sub-pixel is κ · f and κ · (. In principle, it is also possible to set a common diffraction intensity for both sub-pixels so that the value is proportional to 1-f).

しかし、当然ながら、サブ画素は、前記色相画素(Pxy)より小さいため、その小ささに起因する回折現象のため、回折格子によって前記瞳(Q)の方向に放射された、回折光束の拡がり角が過大になってしまう場合がある。
回折光束の拡がり角が大きくなれば、前記瞳(Q)を通過できる光量が減るため、光の利用効率が低下してしまう上に、前記瞳(Q)による色の選択の鋭さが低下して不要な色の光まで通過させてしまうため、スペクトル軌跡が曲がっていることに対応して、前記瞳(Q)を通過した光束の色度座標がスペクトル軌跡から離れてしまい、スペクトル軌跡上の色が正確に表現できなくなる問題が生ずる。
したがって、この観点から言えば、前記色相画素(Pxy)を回折格子の成分に対応してサブ画素に分割するのではなく、前記色相画素(Pxy)のそれぞれの全体に成分を重ね合わせて形成する構成が最も優れていることになる。
However, as a matter of course, since the sub-pixel is smaller than the hue pixel (Pxy), the spreading angle of the diffracted luminous flux radiated in the direction of the pupil (Q) by the diffraction grating due to the diffraction phenomenon due to its small size. May become excessive.
If the spread angle of the diffracted light beam becomes large, the amount of light that can pass through the pupil (Q) decreases, so that the efficiency of light utilization decreases and the sharpness of color selection by the pupil (Q) decreases. Since light of an unnecessary color is passed through, the chromaticity coordinates of the light beam passing through the pupil (Q) are separated from the spectral locus in response to the curved spectral locus, and the color on the spectral locus There is a problem that cannot be expressed accurately.
Therefore, from this point of view, the hue pixel (Pxy) is not divided into sub-pixels corresponding to the components of the diffraction grating, but the components are superposed on each of the hue pixels (Pxy). The configuration will be the best.

因みに、前記色相画素(Pxy)の横×縦の寸法を a×b とし、前記色相画素(Pxy)すなわち前記広義ホログラム(H)から前記瞳(Q)までの距離を L として、前記瞳面(Pq)に U,V 座標系を設けると、前記瞳(Q)における、前記色相画素(Pxy)の矩形開口がつくるフラウンホーファー回折パターンの光パワー密度分布は、以下の式(式19)
I(U,V) = sinc^2{ π(a/λ)・(U/L) }・sinc^2{ π(b/λ)・(V/L) }
のようになる。 ただし、記号 ^2 は2乗を表す。
この回折パターンの主要部である、光パワーの大部分が集まる、最も内側の暗線で囲まれた矩形領域 2λL/a × 2λL/b の大きさを目安として採ることとし、例えば、波長 λ として長波長側の端(赤)の700nmを採り、実際の a,b,L の値に基づく計算によってこの矩形領域の寸法を求めた上で、この矩形領域が内接する大きさの円形を、前記瞳(Q)の大きさの、回折要因による目安とすればよい。
ただし、前記照明光束(Fe)の点光源性の程度に依存して前記した回折パターンの拡がりが追加されるため、この分も考慮して前記瞳(Q)の大きさを決める必要がある。
Incidentally, the horizontal × vertical dimension of the hue pixel (Pxy) is a × b, and the distance from the hue pixel (Pxy), that is, the broad-sense hologram (H) to the pupil (Q) is L, and the pupil surface ( When the U and V coordinate systems are provided in Pq), the optical power density distribution of the Fraunhofer diffraction pattern formed by the rectangular aperture of the hue pixel (Pxy) in the pupil (Q) is calculated by the following equation (Equation 19).
I (U, V) = sinc ^ 2 {π (a / λ) ・ (U / L)} ・ sinc ^ 2 {π (b / λ) ・ (V / L)}
become that way. However, the symbol ^ 2 represents the square.
The size of the rectangular region 2λL / a × 2λL / b surrounded by the innermost dark line where most of the optical power, which is the main part of this diffraction pattern, gathers is taken as a guide, and for example, the wavelength λ is long. Take 700 nm at the end (red) on the wavelength side, obtain the dimensions of this rectangular area by calculation based on the actual values of a, b, and L, and then draw a circle with a size inscribed by this rectangular area. The size of (Q) may be used as a guide based on the diffraction factor.
However, since the spread of the diffraction pattern is added depending on the degree of the point light source property of the illumination luminous flux (Fe), it is necessary to determine the size of the pupil (Q) in consideration of this amount as well.

ここまで述べてきたように、前記照明光束(Fe)のスペクトル分布が一様でない場合も含め、式13から式18を用いて説明した方法により、前記色相画素(Pxy)と共役な前記出力像(Dc)の画素における色と明るさとを正確に実現するための、前記色相画素(Pxy)に属する加色混合のパラメータ f と κ とを決定することができるが、この方法は、後述する、前記照明光束(Fe)が複数の個別照明光束から成る場合や、個別照明光束のそれぞれが有する主たるスペクトル帯域が互いに相違する場合にも適用できる。
なお、ここでは、2種類の波長によって色相を発現する場合について述べたが、波長が3種類以上の場合についても、先に色相を発現するための各成分の回折強度の比率を計算しておき、同様に比率を保ったまま、全体的な回折強度を調整すればよい。
As described above, the output image conjugated with the hue pixel (Pxy) by the method described using the equations 13 to 18, including the case where the spectral distribution of the illumination luminous flux (Fe) is not uniform. In order to accurately realize the color and brightness of the pixel (Dc), the parameters f and κ of the additive color mixture belonging to the hue pixel (Pxy) can be determined, and this method will be described later. It can also be applied when the illumination luminous flux (Fe) is composed of a plurality of individual illumination fluxes or when the main spectral bands of the individual illumination fluxes are different from each other.
In addition, although the case where the hue is expressed by two kinds of wavelengths is described here, the ratio of the diffraction intensity of each component for expressing the hue is calculated first even in the case of three or more kinds of wavelengths. Similarly, the overall diffraction intensity may be adjusted while maintaining the ratio.

前記広義ホログラム(H)に描画するための、前記した、前記照明光束(Fe)の光線のうちの、対象波長の光線が、前記瞳(Q)の方向に回折されるような空間並び周期と周期並び方向を有する回折格子の、単一または複数波長成分を、前記色相画素(Pxy)の全てについて決定した画像データを生成する必要があるが、その方法の一つとして、コンピュータホログラムの技法を応用するものがある。
通常のホログラムは、例えば、レーザ光などの可干渉の単色光で対象物体を照明したときの、対象物体からの散乱光である物体光と、それと可干渉な参照光とを、同時に写真乾板に入射して露光することにより、写真乾板上で物体光と参照光とが干渉して生じる干渉縞を記録し、それを現像定着した写真乾板として作成する。
再生時には、記録時と同じ条件の参照光をホログラム(写真乾板)に照射することにより、参照光が記録された干渉縞によって回折されて、記録時に写真乾板に当たっていた物体光が発生することにより、対象物体の立体像が再現されるものである。
With a spatial alignment period such that the light beam of the target wavelength among the above-mentioned light rays of the illumination light beam (Fe) for drawing on the broadly defined hologram (H) is diffracted in the direction of the pupil (Q). It is necessary to generate image data in which a single or multiple wavelength components of a diffraction grating having a periodic alignment direction are determined for all of the hue pixels (Pxy). As one of the methods, a computer hologram technique is used. There is something to apply.
In a normal hologram, for example, when the target object is illuminated with coherent monochromatic light such as laser light, the object light, which is the scattered light from the target object, and the coherent reference light are simultaneously put on the photographic dry plate. By incident and exposing, interference fringes generated by interference between object light and reference light are recorded on the photographic dry plate, and this is created as a developed and fixed photographic dry plate.
During playback, the hologram (photographic plate) is irradiated with reference light under the same conditions as during recording, and the reference light is diffracted by the recorded interference fringes to generate object light that hits the photographic plate during recording. A three-dimensional image of the target object is reproduced.

一方、コンピュータホログラムは、実在の物体や可干渉光を用いる代わりに、例えば、コンピュータ内の仮想の物体によって可干渉光が散乱されて物体光が生ずる様子、および生成された物体光が仮想の写真乾板まで伝播して電界分布が作られる様子、そして、それと参照光の電界分布とが干渉する様子をシミュレーションし、発生するであろう干渉縞画像を予測するものであり、干渉縞画像は、例えば、8ビットなどの明暗の諧調を有する画像データとして作成され、ビットマップなどのファイル形式で保存される。
そして、電子ビーム描画装置や高精細レーザ描画装置、高精細プロッタなどの干渉縞画像描画手段を用いて、感光材料に生成した干渉縞画像を描画露光し、所定の現像定着等の処理プロセスを施すことによって、実体としてのコンピュータホログラムが完成する。
それの再生の仕方は、通常のホログラムと同様であるが、実在しない物体の立体像を出現させることができるものである。
On the other hand, in the computer hologram, instead of using a real object or coherent light, for example, a state in which the coherent light is scattered by a virtual object in the computer to generate the coherent light, and the generated object light is a virtual photograph. It simulates how an electric field distribution is created by propagating to a dry plate, and how it interferes with the electric field distribution of reference light, and predicts an interference fringe image that will occur. The interference fringe image is, for example, , 8 bits, etc. are created as image data with light and dark tones, and are saved in a file format such as a bitmap.
Then, using an interference fringe image drawing means such as an electron beam drawing device, a high-definition laser drawing device, or a high-definition plotter, the interference fringe image generated on the photosensitive material is drawn and exposed, and a processing process such as predetermined development and fixing is performed. This completes the computer hologram as an entity.
The method of reproducing it is the same as that of a normal hologram, but it is possible to make a stereoscopic image of a non-existent object appear.

本発明においてコンピュータホログラムの技法を利用する場合、干渉縞画像の画像データを作成する段階では、いま述べた、仮想の写真乾板が前記広義ホログラム(H)に、参照光が前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)から選んだ一つに、物体光が前記瞳(Q)の中心に向かう回折光にそれぞれ対応するとし、次の各ステップを実行すればよい。 When the technique of computer hologram is used in the present invention, at the stage of creating the image data of the interference fringe image, the virtual photographic dry plate described above is the broadly defined hologram (H), and the reference light is the individual illumination light beam (Fe1). , Fe2, ...), Assuming that the object light corresponds to the diffracted light toward the center of the pupil (Q), the following steps may be executed.

すなわち、
[ステップ1]対象とする個別照明光束を前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)から選択する。
[ステップ2]対象とする前記色相画素(Pxy)を1個選択する。
[ステップ3]前記したようにして、対象とする前記色相画素(Pxy)に発現させたい(単一または複数の)色と、その色の干渉縞の振幅を決定する。
[ステップ4]対象とする前記色相画素(Pxy)に発現させたい色に対応する波長を選択する。
[ステップ5]対象とする前記色相画素(Pxy)を2次元分割して設けた格子描画画素を1個選択し、その格子描画画素から前記瞳(Q)に向けて発する物体光の前記格子描画画素における位相と、同じ波長を有し、前記格子描画画素に到達する参照光の位相を算出する。
[ステップ6]対象とする前記色相画素(Pxy)内の全ての格子描画画素について前記ステップ5を実行し、物体光と参照光との光電界の干渉のシミュレーションを行い、干渉して生じた光電界のパワー密度分布、すなわち電界振幅の絶対値の2乗を算出することにより、前記色相画素(Pxy)内において発生するであろう干渉縞画像を算出した上で、それに前記ステップ3で決定した振幅を与えることにより、前記格子描画画素それぞれの値を決定する。
[ステップ7]対象とする前記色相画素(Pxy)に発現させたい他の色があれば、前記ステップ4から6を行ってその色に対する新たな干渉縞画像を算出し、それに前記ステップ3で決定した振幅を与え、先に作成した干渉縞画像の各格子描画画素の値に加算することを、発現させたい全ての色に対して実行する。
[ステップ8]前記ステップ2から7を、前記色相画素(Pxy)の全てに亘って行い、前記色相画素(Pxy)の全体を1枚の干渉縞画像の画像データとして保存する。
[ステップ9]前記ステップ1から8を、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)の全てに亘って行い、それぞれの個別照明光束におけるステップ8で保存した干渉縞画像の画像データを、全て重ね合わせた画像データを生成して保存する。
That is,
[Step 1] The target individual illumination luminous flux is selected from the individual illumination luminous fluxes (Fe1, Fe2, ...).
[Step 2] Select one target hue pixel (Pxy).
[Step 3] As described above, the color (single or multiple) to be expressed in the target hue pixel (Pxy) and the amplitude of the interference fringes of that color are determined.
[Step 4] Select the wavelength corresponding to the color to be expressed in the target hue pixel (Pxy).
[Step 5] The lattice drawing of the object light emitted from the lattice drawing pixel toward the pupil (Q) is selected by selecting one lattice drawing pixel provided by dividing the target hue pixel (Pxy) into two dimensions. The phase of the reference light having the same wavelength as the phase in the pixel and reaching the grid drawing pixel is calculated.
[Step 6] The above step 5 is executed for all the lattice drawing pixels in the target hue pixel (Pxy), the interference of the optical electric field between the object light and the reference light is simulated, and the photoelectric generated by the interference is performed. By calculating the power density distribution of the field, that is, the square of the absolute value of the electric field amplitude, the interference fringe image that will occur in the hue pixel (Pxy) is calculated, and then determined in step 3. By giving the amplitude, the value of each of the lattice drawing pixels is determined.
[Step 7] If there is another color to be expressed in the target hue pixel (Pxy), steps 4 to 6 are performed to calculate a new interference fringe image for that color, and the result is determined in step 3. The amplitude is given and added to the value of each lattice drawing pixel of the interference fringe image created earlier for all the colors to be expressed.
[Step 8] The steps 2 to 7 are performed over all of the hue pixels (Pxy), and the entire hue pixels (Pxy) are saved as image data of one interference fringe image.
[Step 9] The steps 1 to 8 are performed over all of the individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...), And all the image data of the interference fringe images saved in step 8 in each individual illumination flux are superimposed. Generate and save the combined image data.

なお、前記格子描画画素の1個は、濃度諧調を有し、それらが縦横に多数並ぶことにより、周期的な濃度変化を有する干渉縞が表現されるもので、前記格子描画画素の大きさは、干渉縞画像描画手段の分解能に応じて決めればよい。
また、前記ステップ5で行う物体光および参照光の位相の算出は、対象とする前記格子描画画素と物体光の波源との距離 Δ 、および前記格子描画画素と参照光の波源との距離 Δ を算出し、光電界の複素振幅 E が、以下の式(式20)
E = exp(−i・k・Δ)
の形式で求まることを利用すればよい。
ここで、 k=2π/λ は波数、 i は虚数単位である。
ただし、参照光の波源が無限遠、すなわち参照光が平面波である場合は、 Δ が無限大であるため、前記した式20をそのまま使うことは出来ない。
参照光の方向単位ベクトルを、 u,v,w の各方向の成分で表して (iu,iv,iw ) と書くとき、前記広義ホログラム(H)上の座標 (u,v) にある前記格子描画画素での位相 ψ(u,v) は、以下の式(式21)
ψ(u,v) = −k・(u・iu + v・iv)
で求められるので、前記した式20の代わりに、以下の式(式22)
E(u,v) = exp(i・ψ(u,v))
によって求められる。
It should be noted that one of the grid drawing pixels has a density gradation, and by arranging a large number of them vertically and horizontally, an interference fringe having a periodic density change is expressed, and the size of the grid drawing pixel is , Interference fringes may be determined according to the resolution of the image drawing means.
Further, in the calculation of the phases of the object light and the reference light performed in step 5, the distance Δ between the target lattice drawing pixel and the wave source of the object light and the distance Δ between the lattice drawing pixel and the wave source of the reference light are calculated. The calculated complex amplitude E of the optical electric field is the following equation (Equation 20).
E = exp (-i · k · Δ)
You can use what you can find in the format of.
Here, k = 2π / λ is the wave number and i is the imaginary unit.
However, when the wave source of the reference light is infinity, that is, when the reference light is a plane wave, the above equation 20 cannot be used as it is because Δ is infinite.
When the direction unit vector of the reference light is expressed by the components in each of the u, v, and w directions and written as (iu, iv, iw), the lattice at the coordinates (u, v) on the broad hologram (H). The phase ψ (u, v) in the drawing pixel is calculated by the following equation (Equation 21).
ψ (u, v) = −k ・ (u ・ iu + v ・ iv)
Therefore, instead of the above-mentioned formula 20, the following formula (formula 22)
E (u, v) = exp (i · ψ (u, v))
Required by.

なお、参照光の波源が平面波でない場合でも、前記色相画素(Pxy)の代表点、例えばその中心に入射する前記個別照明光束の方向と等しい方向を有する平面波が、その色相画素(Pxy)内の全ての前記格子描画画素に到達するものとして、前記式21,式22によって、前記ステップ5における参照光の位相の算出を行ってもよい。
同様に、物体光についても、前記色相画素(Pxy)の代表点から前記瞳(Q)の中心に向けて発する前記回折光束(Fd)の方向と等しい方向を有する平面波が、その色相画素(Pxy)内の全ての前記格子描画画素から発するものとして、前記式21,式22によって、前記ステップ5における物体光の位相の算出を行ってもよい。
Even if the source of the reference light is not a plane wave, a plane wave having a direction equal to the direction of the representative point of the hue pixel (Pxy), for example, the individual illumination luminous flux incident on the center thereof is in the hue pixel (Pxy). Assuming that all the lattice drawing pixels are reached, the phase of the reference light in the step 5 may be calculated by the equations 21 and 22.
Similarly, with respect to the object light, a plane wave having a direction equal to the direction of the diffracted light beam (Fd) emitted from the representative point of the hue pixel (Pxy) toward the center of the pupil (Q) is the hue pixel (Pxy). The phase of the object light in the step 5 may be calculated by the equations 21 and 22 as being emitted from all the lattice drawing pixels in the above.

いま述べたコンピュータホログラムの技法を利用する方法の場合、前記色相画素(Pxy)内に形成すべき回折格子の空間並び周期と周期並び方向を値として陽に算出することなく、干渉縞画像として回折格子の形状を決定するものであったが、逆に、コンピュータホログラムの技法を応用しないで、前記色相画素(Pxy)内に形成すべき回折格子の空間並び周期と周期並び方向を値として陽に算出し、干渉縞画像の画像データを生成する方法もあり、以下、これについて説明する。 In the case of the method using the computer hologram technique described above, the diffraction grating is diffracted as an interference fringe image without explicitly calculating the spatial alignment period and the periodic alignment direction of the diffraction grating to be formed in the hue pixel (Pxy) as values. The shape of the grating was determined, but conversely, without applying the technique of computer hologram, the spatial alignment period and periodic alignment direction of the diffraction grating to be formed in the hue pixel (Pxy) were positively used as values. There is also a method of calculating and generating image data of an interference fringe image, which will be described below.

先ず、2本の光束の、交差角および波長と、生ずる干渉縞のピッチとの関係について述べる。
本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図である図32に、伝播方向光軸(d1,d2)を有する、波長 λ の2本の光束が干渉縞(fr1,fr2,…)をつくる様子を表す。
図32の(a)に示すように、前記伝播方向光軸(d1,d2)は、共に紙面内に存在し、それらは角度 θ で交差しているものとする。
前記伝播方向光軸(d1,d2)それぞれに垂直な、2群の実線群は、2本の光束それぞれの波面を表している。
前記干渉縞(fr1,fr2,…)のそれぞれは空間的なものであって、電界強度の最も高い箇所に着目すると、前記伝播方向光軸(d1,d2)の対称軸たる w’軸方向に延びているのみならず、紙面に垂直の方向、すなわち u’軸方向にも延びた、面状の構造を有するものである。
ここで、隣接する2個の干渉縞(fr1,fr2)と2個の波面(wf1,wf2)に着目し、それらで形成される3角形(Tf)に注目する。
該3角形(Tf)を抽出した図32の(b)から判るように、その斜辺の長さ Λ' と角度 θ 、波長 λ の関係は、以下の式(式23)
Λ' = λ / sinθ
のように表されるから、隣接する干渉縞(fr1,fr2)の間隔、すなわちピッチ Λ は、以下の式(式24)
Λ = Λ'・cos( θ/2 ) = λ / { 2・sin( θ/2 ) }
のように表すことができる。 (参考文献1:式(5・34))
First, the relationship between the intersection angle and wavelength of the two luminous fluxes and the pitch of the interference fringes generated will be described.
In FIG. 32, which is a schematic diagram of a concept related to the technology of the color image display device of the present invention, two light fluxes having a propagation direction optical axis (d1, d2) and a wavelength λ are interference fringes (fr1, fr2, ... ) Is created.
As shown in FIG. 32 (a), it is assumed that the propagation direction optical axes (d1 and d2) are both present in the paper surface and intersect at an angle θ.
The two groups of solid lines perpendicular to each of the propagation direction optical axes (d1 and d2) represent the wave planes of the two light fluxes, respectively.
Each of the interference fringes (fr1, fr2, ...) Is spatial, and focusing on the portion having the highest electric field strength, in the w'axis direction, which is the axis of symmetry of the propagation direction optical axis (d1, d2). It has a planar structure that not only extends but also extends in the direction perpendicular to the paper surface, that is, in the u'axis direction.
Here, attention is paid to two adjacent interference fringes (fr1, fr2) and two wave planes (wf1, wf2), and attention is paid to a triangle (Tf) formed by them.
As can be seen from (b) of FIG. 32 from which the triangle (Tf) is extracted, the relationship between the length Λ'of the hypotenuse, the angle θ, and the wavelength λ is expressed by the following equation (Equation 23).
Λ'= λ / sin θ
Therefore, the interval between adjacent interference fringes (fr1, fr2), that is, the pitch Λ is expressed by the following equation (Equation 24).
Λ = Λ'・ cos (θ / 2) = λ / {2 ・ sin (θ / 2)}
It can be expressed as. (Reference 1: Equation (5.34))

次に、いま求めた関係式を用いて、前記広義ホログラム(H)において、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)から選んだ一つのうちの前記色相画素(Pxy)に入射する成分の方向単位ベクトル <i> と、前記回折光束(Fd)のうちの前記色相画素(Pxy)から射出する成分の方向単位ベクトル <j> とに注目し、これらの方向に伝搬する平面波が、前記広義ホログラム(H)上につくる干渉縞の周期並び方向と空間並び周期を求める計算方法について説明する。
ただし、本明細書では、記号を山括弧 < > で囲んだ形式で書かれる量は、ベクトルを表すものとする。
また、 < > の中の記号に、添え字 u,v,w を付したものは、そのベクトルのそれぞれ u,v,w 成分を表すものとする。
方向単位ベクトル <i> と <j> が、図32の(a)の前記伝播方向光軸(d1,d2)の方向を向くように見える方向から見たときの、 w’軸の方向を向くベクトル <f> 、および紙面に垂直な方向を向くベクトル <g> は、以下の式(式25)
<f> = <i> + <j>
<g> = <i> × <j>
= (iv・jw − iw・jv ,
iw・ju − iu・jw ,
iu・jv − iv・ju )
のように表せる。
なお、記号 × はベクトル積(外積)を表す。
Next, using the relational expression just obtained, the direction of the component incident on the hue pixel (Pxy) of one selected from the individual illumination light beams (Fe1, Fe2, ...) In the broad sense hologram (H). Focusing on the unit vector <i> and the directional unit vector <j> of the component emitted from the hue pixel (Pxy) of the diffracted light beam (Fd), the plane wave propagating in these directions is the broad hologram. (H) A calculation method for obtaining the periodic alignment direction and the spatial alignment period of the interference fringes created above will be described.
However, in the present specification, the quantity written in the form of the symbol enclosed in angle brackets <> represents a vector.
In addition, the symbols in <> with the subscripts u, v, and w represent the u, v, and w components of the vector, respectively.
The direction unit vectors <i> and <j> face the direction of the w'axis when viewed from the direction in which the direction unit vectors <i> and <j> appear to face the direction of the propagation direction optical axis (d1, d2) in FIG. 32 (a). The vector <f> and the vector <g> pointing in the direction perpendicular to the paper surface are given by the following equation (Equation 25).
<f> = <i> + <j>
<g> = <i> × <j>
= (Iv ・ jw − iw ・ jv,
iw ・ ju − iu ・ jw,
iu ・ jv − iv ・ ju)
It can be expressed as.
The symbol x represents a vector product (outer product).

先に、干渉縞が面状の構造を有する旨を述べた部分で説明したように、電界強度の最も高い箇所に着目した面(以降、これを干渉縞代表面と呼ぶ)は、ベクトル <f> と <g> の両方に平行である。
したがって、前記広義ホログラム(H)の原点を通り、ベクトル <f> と <g> の両方を含む平面(以降、これを干渉縞代表面 Ω と呼ぶ)と、前記広義ホログラム(H)とが交差する直線を見出せば、前記広義ホログラム(H)に形成すべき回折格子の角度が判ることになる。
干渉縞代表面 Ω の上に存在する任意の位置ベクトル <ω> は、任意の値のパラメータ α,β を用いて、以下の式(式26)
<ω> = α<f> + β<g>
のように表すことができる。
この位置ベクトルが前記広義ホログラム(H)上に存在するときは、その w 座標が零であるから、 α,β の関係として、 α・fw + β・gw =0 、すなわち以下の式(式27)
α = −( gw/fw )・β
が成立する。
前記広義ホログラム(H)と干渉縞代表面 Ω が交差する直線 Lf の上の、原点以外の1点が判ればよいから、その点の位置ベクトル <ω> の u,v 座標は、 β=1 を式27と式26に適用した、以下の式(式28)
ωu = −( gw/fw )・fu + gu
ωv = −( gw/fw )・fv + gv
により算出することができる。
よって、この点と原点とを結ぶ直線 Lf が、 u 軸に対して成す角度 Φ 、すなわち以下の式(式29)
Φ = atan( ωv/ωu )
により求めることができる。
そして、干渉縞の周期並び方向は、直線 Lf に垂直だから、角度 Φ を90度回転した角度として求めればよい。
As explained earlier in the section where it was stated that the interference fringes have a planar structure, the surface focusing on the location with the highest electric field strength (hereinafter referred to as the interference fringe representative surface) is vector <f. It is parallel to both> and <g>.
Therefore, the plane passing through the origin of the broad-sense hologram (H) and containing both the vectors <f> and <g> (hereinafter, this is referred to as the interference fringe representative surface Ω) intersects the broad-sense hologram (H). If the straight line to be formed is found, the angle of the diffraction grating to be formed on the broadly defined hologram (H) can be known.
The arbitrary position vector <ω> existing on the representative surface Ω of the interference fringe is expressed by the following equation (Equation 26) using the parameters α and β of arbitrary values.
<ω> = α <f> + β <g>
It can be expressed as.
When this position vector exists on the broadly defined hologram (H), its w coordinate is zero, so the relationship between α and β is α · fw + β · gw = 0, that is, the following equation (Equation 27). )
α = − (gw / fw) ・ β
Is established.
Since it is sufficient to know one point other than the origin on the straight line Lf where the broadly defined hologram (H) and the interference fringe representative surface Ω intersect, the u and v coordinates of the position vector <ω> of that point are β = 1. Was applied to equations 27 and 26, and the following equation (formula 28)
ωu = − (gw / fw) ・ fu + gu
ωv = − (gw / fw) ・ fv + gv
Can be calculated by
Therefore, the angle Φ formed by the straight line Lf connecting this point and the origin with respect to the u-axis, that is, the following equation (Equation 29)
Φ = atan (ωv / ωu)
Can be obtained by.
Since the periodic arrangement direction of the interference fringes is perpendicular to the straight line Lf, the angle Φ may be obtained as an angle rotated by 90 degrees.

次に、前記広義ホログラム(H)上の干渉縞の空間並び周期を求める計算方法について説明する。
図32において干渉縞の周期並び方向である v’軸の方向を向くベクトルを、前記広義ホログラム(H)の座標系である u,v,w 座標系で <h> と書くとすると、以下の式(式30)
<h> = <i> − <j>
と表せるから、このベクトルの方向を向き、大きさが干渉縞のピッチ Λ に等しいベクトル <Λ> は、以下の式(式31)
<Λ> = (Λ/|<h>|)<h>
と表すことができる。
ここで、記号 | | は、ベクトルの長さ、または値の絶対値を表す。
いま、前記した前記広義ホログラム(H)の原点を通過する干渉縞代表面 Ω に対し、隣接する干渉縞代表面 Ω' を考える。
干渉縞代表面 Ω' の上に存在する任意の位置ベクトル <ω'> は、任意の値のパラメータ α',β' を用いて、以下の式(式32)
<ω'> = α'<f> + β'<g> + <Λ>
のように表すことができる。
この位置ベクトルが前記広義ホログラム(H)上の v 軸に存在するときは、 <ω'> の u および w 成分が零であるから、この条件を式32に適用した、以下の式(式33)
α'・fu + β'・gu = −Λu
α'・fw + β'・gw = −Λw
を得る。
これは、 α',β' に関する2元連立1次方程式であるから解けて、その解 α',β' の値を <ω'> の v 成分の表現、すなわち以下の式(式34)
ω'v = α'・fv + β'・gv + Λv
に代入することにより、干渉縞代表面 Ω' が前記広義ホログラム(H)上の v 軸と交差する点 Pf の v 座標 ω'v を求めることができる。
よって、前記広義ホログラム(H)上における干渉縞の空間並び周期 ρ は、点 Pf と、そこから直線 Lf に降ろした垂線の足との距離であるから、以下の式(式35)
ρ = |ω'v|・cosΦ
によって算出することができる。
Next, a calculation method for obtaining the spatial alignment period of the interference fringes on the broad-sense hologram (H) will be described.
In FIG. 32, assuming that the vector pointing in the direction of the v'axis, which is the periodic arrangement direction of the interference fringes, is written as <h> in the u, v, w coordinate system, which is the coordinate system of the broad hologram (H), it is as follows. Equation (Equation 30)
<h> = <i> − <j>
Therefore, a vector <Λ> that points in the direction of this vector and whose magnitude is equal to the pitch Λ of the interference fringes is given by the following equation (Equation 31).
<Λ> = (Λ / | <h> |) <h>
It can be expressed as.
Where the symbol || represents the length of the vector or the absolute value of the value.
Now, consider an interference fringe representative surface Ω'adjacent to the interference fringe representative surface Ω that passes through the origin of the broadly defined hologram (H) described above.
For the arbitrary position vector <ω'> existing on the interference fringe representative surface Ω', the following equation (Equation 32) is used using the parameters α'and β'of arbitrary values.
<ω'> = α'<f> + β'<g> + <Λ>
It can be expressed as.
When this position vector exists on the v-axis on the broad hologram (H), the u and w components of <ω'> are zero, so this condition is applied to Equation 32, and the following equation (Equation 33) )
α'・ fu + β'・ gu = −Λu
α'・ fw + β'・ gw = −Λw
To get.
Since this is a binary simultaneous linear equation for α', β', it can be solved, and the value of the solution α', β'is expressed as the v component of <ω'>, that is, the following equation (Equation 34).
ω'v = α'・ fv + β'・ gv + Λv
By substituting into, the v coordinate ω'v of the point Pf where the interference fringe representative surface Ω'intersects the v axis on the broad hologram (H) can be obtained.
Therefore, the spatial alignment period ρ of the interference fringes on the broadly defined hologram (H) is the distance between the point Pf and the foot of the perpendicular line drawn from the point Pf to the straight line Lf. Therefore, the following equation (Equation 35)
ρ = | ω'v | ・ cosΦ
Can be calculated by

あるいは、空間並び周期 ρ は、以下に述べる、別の計算方法によって求めてもよい。
いま、 u,v,w 軸と図32の u’,v’,w’軸とが一致している状態を考える。
ここで、 u’,v’,w’座標系を、 u 軸回りに角度 Ψ だけ回転させた状態をさらに考えると、図32より直ちに理解できるように、干渉縞(fr1,fr2,…)の群を u,v 平面で切った断面における干渉縞のピッチは、 u’,v’平面でのピッチ Λ に対して 1/cosΨ 倍に伸びることが判る。
前記したように、 w’軸の方向を向くベクトルは <f> であるから、角度 Ψ は、 <f> が w’軸に対して成す角度として求めればよい。
一般に、任意のベクトルを単位ベクトル化する際は、それをその長さで除すればよく、そのようにして得られた単位ベクトルの w 成分は、 w 軸と成す角度の余弦であるから、ベクトル <f> と角度 Ψ との関係として、直ちに以下の式(式36)
cosΨ = fw / |<f>|
を得る。
したがって、 u,v 平面上、すなわち前記広義ホログラム(H)上における干渉縞の空間並び周期 ρ は、以下の式(式37)
ρ = Λ・|<f>| / fw
によって算出することができる。
Alternatively, the spatial alignment period ρ may be obtained by another calculation method described below.
Now, consider a state in which the u, v, w axes and the u', v', w'axes in FIG. 32 coincide with each other.
Here, considering the state in which the u', v', and w'coordinate systems are rotated by an angle Ψ around the u axis, as can be immediately understood from FIG. 32, the interference fringes (fr1, fr2, ...) It can be seen that the pitch of the interference fringes in the cross section of the group cut in the u and v planes extends 1 / cosΨ times the pitch Λ in the u'and v'planes.
As described above, since the vector pointing in the direction of the w'axis is <f>, the angle Ψ may be obtained as the angle formed by <f> with respect to the w'axis.
In general, when converting an arbitrary vector into a unit vector, it is sufficient to divide it by its length, and since the w component of the unit vector thus obtained is the cosine of the angle formed with the w axis, the vector. As the relationship between <f> and the angle Ψ, the following equation (Equation 36) is immediately obtained.
cosΨ = fw / | <f> |
To get.
Therefore, the spatial alignment period ρ of the interference fringes on the u, v plane, that is, on the broad hologram (H) is the following equation (Equation 37).
ρ = Λ ・ | <f> | / fw
Can be calculated by

以上により、前記広義ホログラム(H)において、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)から選んだ一つのうちの前記色相画素(Pxy)に入射する成分の方向単位ベクトルと、前記回折光束(Fd)のうちの前記色相画素(Pxy)から射出する成分の方向単位ベクトルとに注目し、これらの方向に伝搬する平面波が、前記広義ホログラム(H)上につくる干渉縞の周期並び方向と空間並び周期を求める計算方法が示されたので、それを用いて、次の各ステップを実行すればよい。 As described above, in the broadly defined hologram (H), the direction unit vector of the component incident on the hue pixel (Pxy) of one selected from the individual illumination light beams (Fe1, Fe2, ...) And the diffracted light beam (Fd). ), The direction unit vector of the component emitted from the hue pixel (Pxy), and the plane wave propagating in these directions forms the periodic arrangement direction and the spatial arrangement of the interference fringes formed on the broad-sense hologram (H). Now that the calculation method for calculating the period has been shown, each of the following steps can be performed using it.

すなわち、
[ステップ1]対象とする個別照明光束を前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)から選択する。
[ステップ2]対象とする前記色相画素(Pxy)を1個選択する。
[ステップ3]前記したようにして、対象とする前記色相画素(Pxy)に発現させたい(単一または複数の)色と、その色の干渉縞の振幅を決定する。
[ステップ4]対象とする前記色相画素(Pxy)に発現させたい色に対応する波長を選択する。
[ステップ5]前記色相画素(Pxy)の代表点に入射する前記個別照明光束の方向と等しい方向を有する平面波が、その色相画素(Pxy)内の全ての前記格子描画画素に到達するものとして、また、前記色相画素(Pxy)の代表点から前記瞳(Q)の中心に向けて発する前記回折光束(Fd)の方向と等しい方向を有する平面波が、その色相画素(Pxy)内の全ての前記格子描画画素から発するものとして、前記した方法により、これらの方向に伝搬する平面波が、前記広義ホログラム(H)上につくる干渉縞の周期並び方向と空間並び周期を求める。
[ステップ6]求めた周期並び方向と空間並び周期、および前記ステップ3で決定した振幅を有する干渉縞画像となるよう、対象とする前記色相画素(Pxy)内の全ての前記格子描画画素の値を決定する。
[ステップ7]対象とする前記色相画素(Pxy)に発現させたい他の色があれば、前記ステップ4から6を行ってその色に対する新たな干渉縞画像を算出し、それに前記ステップ3で決定した振幅を与え、先に作成した干渉縞画像の各格子描画画素の値に加算することを、発現させたい全ての色に対して実行する。
[ステップ8]前記ステップ2から7を、前記色相画素(Pxy)の全てに亘って行い、前記色相画素(Pxy)の全体を1枚の干渉縞画像の画像データとして保存する。
[ステップ9]前記ステップ1から8を、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)の全てに亘って行い、それぞれの個別照明光束におけるステップ8で保存した干渉縞画像の画像データを、全て重ね合わせた画像データを生成して保存する。
That is,
[Step 1] The target individual illumination luminous flux is selected from the individual illumination luminous fluxes (Fe1, Fe2, ...).
[Step 2] Select one target hue pixel (Pxy).
[Step 3] As described above, the color (single or multiple) to be expressed in the target hue pixel (Pxy) and the amplitude of the interference fringes of that color are determined.
[Step 4] Select the wavelength corresponding to the color to be expressed in the target hue pixel (Pxy).
[Step 5] Assuming that a plane wave having a direction equal to the direction of the individual illumination light beam incident on the representative point of the hue pixel (Pxy) reaches all the lattice drawing pixels in the hue pixel (Pxy). Further, a plane wave having a direction equal to the direction of the diffracted light beam (Fd) emitted from the representative point of the hue pixel (Pxy) toward the center of the pupil (Q) is all the above in the hue pixel (Pxy). Assuming that it is emitted from the lattice drawing pixels, the plane wave propagating in these directions obtains the periodic alignment direction and the spatial alignment period of the interference fringes formed on the broad-sense hologram (H) by the above method.
[Step 6] Values of all the grid drawing pixels in the target hue pixels (Pxy) so as to obtain an interference fringe image having the obtained periodic alignment direction, the spatial alignment period, and the amplitude determined in the step 3. To determine.
[Step 7] If there is another color to be expressed in the target hue pixel (Pxy), steps 4 to 6 are performed to calculate a new interference fringe image for that color, and the result is determined in step 3. The amplitude is given and added to the value of each lattice drawing pixel of the interference fringe image created earlier for all the colors to be expressed.
[Step 8] The steps 2 to 7 are performed over all of the hue pixels (Pxy), and the entire hue pixels (Pxy) are saved as image data of one interference fringe image.
[Step 9] The steps 1 to 8 are performed over all of the individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...), And all the image data of the interference fringe images saved in step 8 in each individual illumination flux are superimposed. Generate and save the combined image data.

前記したコンピュータホログラムの技法を応用する方法、およびコンピュータホログラムの技法を応用しない方法の何れの場合でも、前記広義ホログラム(H)における前記色相画素(Pxy)の、 u 方向または v 方向に隣接する任意の2個に注目したとき、含まれる回折格子線が、前記色相画素(Pxy)の隣接境界を超えて(跨いで)可能な限り連続するように、前記色相画素(Pxy)それぞれにおける回折格子の、周期並び方向における位相を調節することが望ましい。
例えば、前記広義ホログラム(H)のある場所に位置する、 u 方向と v 方向それぞれある個数の前記色相画素(Pxy)から成る矩形領域が存在するとして、この矩形領域が一様な色を表現するように前記色相画素(Pxy)のそれぞれの回折格子を決定する状況を想定すると、この矩形領域内では、全ての回折格子線を連続とすることにより、あたかも色相画素間の境界の痕跡が現れず、この矩形領域全体で一体の回折格子に見えるようになる。
このとき、回折格子が複数成分あれば、それぞれの成分について連続にする。
このような状況は、後に参照する図30に描かれている。
In either of the method of applying the technique of the computer hologram and the method of not applying the technique of the computer hologram, any of the hue pixels (Pxy) in the broad-sense hologram (H) adjacent to the u direction or the v direction. When paying attention to these two, the diffraction grating in each of the hue pixels (Pxy) is such that the included diffraction grating lines are as continuous as possible beyond (straddling) the adjacent boundary of the hue pixels (Pxy). , It is desirable to adjust the phase in the periodic alignment direction.
For example, assuming that there is a rectangular region consisting of a certain number of the hue pixels (Pxy) in each of the u direction and the v direction located at a location of the broadly defined hologram (H), this rectangular region expresses a uniform color. Assuming a situation in which each diffraction grating of the hue pixels (Pxy) is determined as described above, by making all the diffraction grating lines continuous in this rectangular region, no trace of the boundary between the hue pixels appears. , The entire rectangular area becomes visible as an integral diffraction grating.
At this time, if there are a plurality of components of the diffraction grating, each component is made continuous.
Such a situation is depicted in FIG. 30, which will be referred to later.

実際の画像では、表現すべき色は一様という訳ではなく、回折格子の空間並び周期が位置に依存して変化するため、回折格子線を必ず連続させることはできないが、可能な限り連続するように構成することにより、前記広義ホログラム(H)から前記瞳(Q)に向かう回折光束の拡がりが、前記した式19よりも小さくなるため、前記した前記瞳(Q)による色の選択の鋭さを向上させることができるし、前記瞳(Q)の大きさを小さくできる可能性が生じる。
もし、いま述べた回折格子線の連続化処理を行わない場合は、前記色相画素(Pxy)の大きさ(後述する基本色相画素の大きさ)は、それに含まれる回折格子によって発現される回折現象が十分な波長選択能力を有するよう、十分な多さの回折格子の周期数を含み得る大きさである必要があるが、回折格子線の連続化処理を行うことを前提とするならば、前記色相画素(Pxy)の大きさを小さく設定することができるようになり、表示する前記出力像(Dc)の分解能の向上に貢献できる。
In an actual image, the colors to be expressed are not uniform, and the spatial alignment period of the diffraction grating changes depending on the position, so the diffraction grating lines cannot always be continuous, but they are as continuous as possible. With such a configuration, the spread of the diffracted light beam from the broad hologram (H) toward the pupil (Q) is smaller than that in the above equation 19, so that the sharpness of color selection by the pupil (Q) is sharp. There is a possibility that the size of the pupil (Q) can be reduced.
If the diffraction grating line continuation process described above is not performed, the size of the hue pixel (Pxy) (the size of the basic hue pixel described later) is a diffraction phenomenon expressed by the diffraction grating included therein. It is necessary to have a size that can include a sufficient number of periods of the diffraction grating so that the diffraction grating has a sufficient wavelength selection ability. However, if it is assumed that the diffraction grating line is continuously processed, the above The size of the hue pixel (Pxy) can be set small, which can contribute to the improvement of the resolution of the output image (Dc) to be displayed.

なお、図7にあるように、回折格子による前記着色領域(Ci)に含まれない領域である非着色対象領域(Cx)がある場合、この領域について、前記広義ホログラム(H)をどのような状態とするかは、任意に決めればよい。
例えば、前記非着色対象領域(Cx)に対応する領域を黒色にしたければ、前記非着色対象領域(Cx)に回折格子を設けないようにすればよい。
また、前記非着色対象領域(Cx)に対応する領域を白色にしたければ、白色を呈する回折格子を描画すればよいし、他の色にしたり、そこに文字やスケールを重畳表示したい場合は、その目的に応じた回折格子を描画すればよい。
As shown in FIG. 7, when there is a non-colored target region (Cx) that is not included in the colored region (Ci) by the diffraction grating, what kind of broad-sense hologram (H) is used for this region? It may be decided arbitrarily whether to make it a state.
For example, if the region corresponding to the non-coloring target region (Cx) is to be black, the diffraction grating may not be provided in the non-coloring target region (Cx).
Further, if you want to make the region corresponding to the non-coloring target region (Cx) white, you can draw a diffraction grating that exhibits white, and if you want to make it another color or superimpose characters and scales on it, you can display it. A diffraction grating may be drawn according to the purpose.

また、図1の光学系においては、前記広義ホログラム(H)の直後に前記開口絞リ板(Sq)を設け、その後段に前記結像光学系(Of)を設けるものを描いた。
しかし、前記開口絞リ板を前記結像光学系(Of)の後段に設けるもの、あるいは、前記したカメラレンズのように、前記結像光学系(Of)が組合せレンズであって、前記開口絞リ板はその内部に設けるものであってもよい。
Further, in the optical system of FIG. 1, the one in which the aperture aperture plate (Sq) is provided immediately after the broad-sense hologram (H) and the imaging optical system (Of) is provided in the subsequent stage is drawn.
However, the aperture aperture plate is provided after the imaging optical system (Of), or the imaging optical system (Of) is a combination lens like the camera lens described above, and the aperture aperture is narrowed down. The re-plate may be provided inside the re-plate.

ここでは、本発明のカラー画像表示装置が表示するカラー画像として、色度図像を表示するものを例にとって説明したが、例えば、前記した構造色を呈する何らかの物体など、色度図に限らないカラー画像を表示するための前記広義ホログラム(H)を作成する場合は、所謂ビットマップのようなRGBではなく、XYZで値付けされた画像データを取得し、各色相画素(Pxy)について色度座標 x,y を算出し、前記した方法によって回折格子の各成分の回折強度の比率を定めた上で、 Y 値に比例する明るさを有するよう、前記した式18に関連して説明した方法で、色相画素(Pxy)それぞれの回折格子の成分の回折強度を設定すればよい。
なお、XYZで値付けされた画像データを取得する手段は、例えば、通常のカラーカメラの、3個のイメージセンサの前段に設けられるR,G,Bの各フィルタを、前記した等色関数 xe(λ),ye(λ),ze(λ) それぞれに等しい分光感度のフィルタ(例えば、株式会社ニコン製の三刺激値フィルタ(等色関数フィルタ))に置き換えることにより実現可能である。 ただし、イメージセンサや他の光学素子の分光特性が平坦でない場合は、その補正分をフィルタに加えて所期の分光感度になるようにする必要がある。
実際、そのようなカメラ、すなわちXYZカメラの市販品が存在し、例えば、池上通信機株式会社製のRTC−21がある。
また、前記した空間光変調器を利用した、動的な広義ホログラム(H)を用いて構成した本発明のカラー画像表示装置であれば、そのような画像を動画として表示することも可能である。
Here, as the color image displayed by the color image display device of the present invention, an image displaying a hue diagram has been described as an example, but for example, a color not limited to the hue diagram, such as some object exhibiting the above-mentioned structural color. When creating the broadly defined hologram (H) for displaying an image, image data priced by XYZ is acquired instead of RGB like a so-called bitmap, and chromaticity coordinates are obtained for each hue pixel (Pxy). After calculating x and y and determining the ratio of the diffraction intensity of each component of the diffraction grid by the above method, the method described in relation to the above equation 18 so as to have the brightness proportional to the Y value. , The diffraction intensity of the components of the diffraction lattice of each hue pixel (Pxy) may be set.
As a means for acquiring the image data priced by XYZ, for example, the R, G, and B filters provided in front of the three image sensors of a normal color camera are subjected to the above-mentioned color matching function xy. This can be achieved by replacing the filter with spectral sensitivity equal to each of (λ), y (λ), and ze (λ) (for example, a tristimulus value filter (color matching function filter) manufactured by Nikon Corporation). However, if the spectral characteristics of the image sensor and other optical elements are not flat, it is necessary to add the correction amount to the filter to obtain the desired spectral sensitivity.
In fact, there is a commercially available product of such a camera, that is, an XYZ camera, for example, RTC-21 manufactured by Ikegami Tsushinki Co., Ltd.
Further, if the color image display device of the present invention is configured by using a dynamic broad hologram (H) using the spatial light modulator described above, such an image can be displayed as a moving image. ..

当然、本カラー画像表示装置において、先述の空間光変調器を利用するためには、前記広義ホログラム(H)に対する変調情報たる、回折格子像である、画像データとしての広義ホログラムデータを、外部から受信するための広義ホログラムデータ受信インターフェースや、そのデータを一時記憶するための広義ホログラムデータバッファ、前記広義ホログラムデータに基づいて前記空間光変調器を動作させる空間光変調器駆動回路、そして、これらを統合制御する制御プロセッサなどの個別機能ユニットを備える必要がある。
しかし、先述の空間光変調器を搭載したプロジェクタが既に存在しているため、それらに使われる技術を利用して、前記した個別機能ユニットを構成することができる。
例えば、RGBの3板のLCOSを空間光変調器とするプロジェクタ(例えば、佐藤浩: 光学, 35巻 6号 (2006) p318, 日本光学会(応用物理学会)発行 を参照)では、RGB3チャンネル分のデータ系列について、受信、記憶、変調の処理を行うが、本カラー画像表示装置に対しては、そのうちの1チャンネル分を実装することにより実現することができる。
Naturally, in order to use the spatial light modulator described above in this color image display device, the broad-sense hologram data as image data, which is the modulation information for the broad-sense hologram (H), which is a diffraction lattice image, is obtained from the outside. A broad-sense hologram data reception interface for receiving data, a broad-sense hologram data buffer for temporarily storing the data, a spatial light modulator drive circuit for operating the spatial light modulator based on the broad-sense hologram data, and these. It is necessary to have individual functional units such as a control processor for integrated control.
However, since projectors equipped with the above-mentioned spatial light modulators already exist, the above-mentioned individual function units can be configured by utilizing the techniques used for them.
For example, in a projector that uses an RGB 3-panel LCOS as a spatial light modulator (see, for example, Hiroshi Sato: Optics, Vol. 35, No. 6 (2006) p318, published by the Optical Society of Japan (Applied Physics Society)), RGB 3 channels are used. The data series of the above is received, stored, and modulated, and this can be realized by mounting one channel of the data series on the color image display device.

なお、いま述べた空間光変調器の利用形態では、回折格子像である前記広義ホログラムデータを、外部から受信するものについて記載したが、代わりに、XYZで値付けされたディジタル画像データをデータ受信インターフェースで受信し、それを本カラー画像表示装置において前記広義ホログラムデータに変換するようにしてもよい。
ただしこの場合、その変換処理には大量の数値計算が必要であるため、専用の並列演算処理ユニットであるGPUを搭載するなどして、処理速度を高速化することが望ましい。
因みに、従来のプロジェクタをRGBプロジェクタと呼ぶならば、いま述べた本発明の構成によって、XYZプロジェクタと呼ぶべきものが実現できることが判る。
In the above-described spatial light modulator usage mode, the broad-sense hologram data, which is a diffraction grating image, is received from the outside, but instead, digital image data priced by XYZ is received. It may be received by the interface and converted into the broadly defined hologram data in the color image display device.
However, in this case, since a large amount of numerical calculation is required for the conversion processing, it is desirable to increase the processing speed by mounting a GPU which is a dedicated parallel arithmetic processing unit.
By the way, if a conventional projector is called an RGB projector, it can be seen that what should be called an XYZ projector can be realized by the configuration of the present invention described above.

これまで、前記結像光学系(Of)が前記結像面(Sf)に前記広義ホログラム(H)と共役な実像を結像するものについて説明して来たが、前記結像光学系(Of)が、接眼レンズとして機能するように設計され、出力像位置として無限遠(または w 座標が負の遠方)に前記広義ホログラム(H)と共役な虚像を結像するものとすることもできる(第11の発明の一形態)。
この場合、接眼レンズとしての前記結像光学系(Of)の直後に観察者の眼球が位置し、眼球の瞳孔が前記瞳(Q)として機能する。
そして、この場合は、眼球の虹彩が前記開口絞リ板(Sq)として機能するため、本カラー画像表示装置には、実体としての前記開口絞リ板(Sq)を設置する必要が無い。
So far, the imaging optical system (Of) has been described to form a real image conjugate with the broad hologram (H) on the imaging surface (Sf), but the imaging optical system (Of) has been described. ) Is designed to function as an eyepiece, and can form a virtual image conjugate with the broad-sense hologram (H) at infinity (or a distant place where the w coordinate is negative) as an output image position (). One form of the eleventh invention).
In this case, the observer's eyeball is located immediately after the imaging optical system (Of) as an eyepiece, and the pupil of the eyeball functions as the pupil (Q).
In this case, since the iris of the eyeball functions as the aperture aperture plate (Sq), it is not necessary to install the aperture aperture plate (Sq) as an entity in the color image display device.

さらに、前記照明光束(Fe)で照明された前記広義ホログラム(H)そのもの(前記広義ホログラム(H)と共役な自明の虚像としての前記広義ホログラム(H)自身)を観察者が見るようにすることもでき(第1の発明の一形態)、この場合は、本カラー画像表示装置には、実体としての前記開口絞リ板(Sq)および前記結像光学系(Of)を設置する必要が無い。
ただし、前記照明光束(Fe)と前記広義ホログラム(H)からなる系に対し、設計上規定される相対位置に前記瞳(Q)が存在しなければならないため、観察者が眼を置く位置を判らしめる(強制する)工夫、例えば規定位置に接眼目当てを設けたり、本カラー画像表示装置を筐体で覆って規定位置に覗き穴を設けるなどすべきである。
Further, the observer is allowed to see the broad-sense hologram (H) itself illuminated by the illumination light beam (Fe) (the broad-sense hologram (H) itself as a self-evident virtual image conjugated with the broad-sense hologram (H)). It is also possible (one form of the first invention), and in this case, it is necessary to install the aperture aperture plate (Sq) and the imaging optical system (Of) as entities in the color image display device. There is no.
However, since the pupil (Q) must exist at a relative position specified by design with respect to the system consisting of the illumination luminous flux (Fe) and the broad hologram (H), the position where the observer places his / her eyes is determined. Ingenuity to make it clear (forced), for example, an eyepiece should be provided at a specified position, or the color image display device should be covered with a housing to provide a peephole at the specified position.

因みに、いま述べた、観察者が前記広義ホログラム(H)を直接見る状況は、観察者の眼球にある虹彩、水晶体、網膜が、それぞれ図1における開口絞リ板(Sq)、結像光学系(Of)、結像面(Sf)に対応している。
したがって、図1は、観察者が前記広義ホログラム(H)を直接見る状況をも表すものであることが判る。
Incidentally, in the situation where the observer directly sees the broad hologram (H) described above, the iris, the crystalline lens, and the retina in the observer's eyeball are the aperture diaphragm (Sq) and the imaging optical system in FIG. It corresponds to (Of) and the imaging plane (Sf).
Therefore, it can be seen that FIG. 1 also represents a situation in which the observer directly sees the broad hologram (H).

図1,図2の光学系のように、照明光束が、方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)から成るようにすることの利点につき、以下に説明する。
もし、照明光束の数が1本であった場合、前記広義ホログラム(H)上の前記色相画素(Pxy)に入射する照明光束の方向は当然1種類であり、前記瞳(Q)が1個であるとすると、回折格子から回折光が射出する方向も1種類であるため、前記色相画素(Pxy)に複数の回折格子の成分を設ける場合、回折格子の周期並び方向は全て同じとなる。
周期並び方向が同じで、空間並び周期が異なる成分が重畳される訳であるから、例えば2種の空間並び周期の濃度の高い位相または低い位相が重なる箇所があっても、各成分の回折格子が独立に機能できるためには、濃度の線形性が保たれるよう、回折格子の各成分の振幅を十分小さく抑える必要がある。
The advantage of having the illumination light flux composed of a plurality of individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) With different directions as in the optical system of FIGS. 1 and 2 will be described below.
If the number of illumination light beams is one, the direction of the illumination light rays incident on the hue pixels (Pxy) on the broad-sense hologram (H) is naturally one kind, and the pupil (Q) is one. If this is the case, since there is only one type of direction in which the diffracted light is emitted from the diffraction grating, when a plurality of diffraction grating components are provided in the hue pixels (Pxy), the periodic arrangement directions of the diffraction gratings are all the same.
Since components with the same periodic alignment direction and different spatial alignment periods are superimposed, for example, even if there is a place where the high-concentration phase or the low-concentration phase of two types of spatial alignment periods overlap, the diffraction grating of each component In order for the elements to function independently, it is necessary to keep the amplitude of each component of the diffraction grating sufficiently small so that the linearity of the density is maintained.

これに対し、前記広義ホログラム(H)上の前記色相画素(Pxy)に入射する照明光束の方向が、例えば2種類ある場合に、2種類の回折格子の成分を設けるならば、一方の回折格子の成分は一方の方向の照明光束を回折し、他方の回折格子の成分は他方の方向の照明光束を回折するように構成することができる。
この場合は、前記色相画素(Pxy)上の2種の回折格子の成分は、周期並び方向が異なるため、2種の空間並び周期の濃度の高い位相または低い位相が重なる箇所において、少々飽和傾向となって濃度の非線形性が現れる場合でも、各成分の回折格子が独立に機能できるため、回折格子の各成分の振幅をあまり小さく抑えなくてもよくなり、回折効率を高くすることができる。
特に、周期並び方向が直交に近い場合は、前記した飽和傾向に対する耐性が強いため有利である。
On the other hand, when there are, for example, two types of directions of the illumination light beam incident on the hue pixel (Pxy) on the broadly defined hologram (H), if two types of diffraction grating components are provided, one of the diffraction gratings is provided. The component of can be configured to diffract the illumination light beam in one direction, and the component of the other diffraction grating can be configured to diffract the illumination light beam in the other direction.
In this case, since the components of the two types of diffraction gratings on the hue pixel (Pxy) have different periodic alignment directions, they tend to be slightly saturated at the points where the high-density phase or the low-density phase of the two spatial alignment periods overlap. Therefore, even when the non-linearity of the density appears, the diffraction grating of each component can function independently, so that the amplitude of each component of the diffraction grating does not have to be suppressed so small, and the diffraction efficiency can be increased.
In particular, when the periodic arrangement directions are close to orthogonal, it is advantageous because the resistance to the saturation tendency described above is strong.

後述するように、本発明では、瞳(Q)が複数の部分瞳に分割される場合も扱うが、例えば分割数が2個であるとして、このときの個別照明光束は、前記広義ホログラム(H)での回折によって、一方の部分瞳の通過を目指す一群の個別照明光束と、他方の部分瞳の通過を目指す他の一群の個別照明光束とを含むようにし、前記広義ホログラム(H)の一つの回折格子成分が、両方の群の個別照明光束を、同じように回折させるように光学系を構成するから、瞳が1個である場合について述べた事項は、瞳が複数の部分瞳に分割される場合にも成り立つ。 As will be described later, the present invention also deals with the case where the pupil (Q) is divided into a plurality of partial pupils. For example, assuming that the number of divisions is two, the individual illumination luminous flux at this time is the broadly defined hologram (H). ) Is included to include a group of individual illumination light fluxes aiming to pass through one partial pupil and another group of individual illumination light fluxes aiming to pass through the other partial pupil, and one of the broadly defined holograms (H). Since one diffraction grating component constitutes the optical system so as to diffract the individual illumination luminous fluxes of both groups in the same manner, the matter described in the case of one pupil is that the pupil is divided into a plurality of partial pupils. It also holds when it is done.

以上、前記照明光束が、方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)から成っており、前記広義ホログラム(H)の前記色相画素(Pxy)の回折格子の複数成分のそれぞれが、他の成分のものとは異なる前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)を回折するようにして、周期並び方向の重複が無いようにすることの利点を述べたが、照明光束が、方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)から成る場合でも、少なくとも一部の色相画素(Pxy)において、1種の方向からの照明光束に対して回折させる回折格子の成分を複数設けることを、本発明は排除しない。 As described above, the illumination luminous flux is composed of a plurality of individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) With different directions, and each of the plurality of components of the diffraction lattice of the hue pixel (Pxy) of the broadly defined hologram (H) is The advantage of diffracting the individual illumination luminous fluxes (Fe1, Fe2, ...) Different from those of other components so that there is no overlap in the periodic alignment directions has been described. Even when it is composed of a plurality of different individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...), At least some hue pixels (Pxy) are provided with a plurality of components of the diffraction lattice to be diffracted with respect to the illumination fluxes from one kind of direction. The present invention does not exclude.

図1および図2に例示した光学系によって、図4に示した、前記瞳面(Pq)上の前記光源像(Eq1,Eq2)を形成する場合、容易に理解できるように、前記瞳(Q)の中心から前記光源像(Eq1,Eq2)それぞれの中心までの距離を同じにしておけば、前記広義ホログラム(H)上のある色相画素(Pxy)が、それに入射した前記照明光束(Fe)のある波長の光を前記瞳(Q)の中心に向かわせるために、回折によって偏向させる角度の大きさは、前記色相画素(Pxy)の前記広義ホログラム(H)上での位置によらず一定である。
しかし、光を前記瞳(Q)の中心に向かわせるために、回折によって偏向させる方向は、前記色相画素(Pxy)の前記広義ホログラム(H)上での位置に依存して変化する。
When the light source images (Eq1 and Eq2) on the pupil surface (Pq) shown in FIG. 4 are formed by the optical system exemplified in FIGS. 1 and 2, the pupil (Q) is easily understood. ) To the center of each of the light source images (Eq1 and Eq2), so that a certain hue pixel (Pxy) on the broad hologram (H) is incident on the illumination luminous flux (Fe). The magnitude of the angle deflected by diffraction to direct light of a certain wavelength toward the center of the pupil (Q) is constant regardless of the position of the hue pixel (Pxy) on the broad hologram (H). Is.
However, the direction in which the light is deflected by diffraction in order to direct the light toward the center of the pupil (Q) changes depending on the position of the hue pixel (Pxy) on the broad hologram (H).

これを、光を前記瞳(Q)の中心に向かわせるために、回折によって偏向させる方向が、前記色相画素(Pxy)の前記広義ホログラム(H)上での位置によらず一定になるようにすることができれば、前記色相画素(Pxy)それぞれにおける回折格子の仕様の計算が簡略化できるため有利である。
このことを実現するには、前記照明光束(Fe)を構成する前記個別照明光束(Fe1,Fe2)それぞれを平行光束とし、かつ、前記広義ホログラム(H)から見込んだ前記瞳(Q)が、無限遠に位置するように構成すればよい。
後者の条件を言い換えれば、前記出力像(Dc)の形成に寄与する回折光束のみに注目するとき、前記広義ホログラム(H)がテレセントリックな像を生成するように構成すればよい。
このときは、前記瞳(Q)の中心から前記光源像(Eq1,Eq2)それぞれの中心とを結ぶ2本の一点鎖線の方向(Dq1,Dq2)の成す角度が直角になるように構成しておけば、前記色相画素(Pxy)に重畳して形成される2成分の回折格子の周期並び方向が、前記色相画素(Pxy)の前記広義ホログラム(H)上での位置によらず、常に直交する。
In order to direct the light toward the center of the pupil (Q), the direction in which the light is deflected by diffraction is constant regardless of the position of the hue pixel (Pxy) on the broad hologram (H). If this can be done, it is advantageous because the calculation of the diffraction grating specifications for each of the hue pixels (Pxy) can be simplified.
In order to realize this, the individual illumination luminous fluxes (Fe1 and Fe2) constituting the illumination luminous flux (Fe) are set as parallel luminous fluxes, and the pupil (Q) seen from the broadly defined hologram (H) is formed. It may be configured to be located at infinity.
In other words, when focusing only on the diffracted luminous flux that contributes to the formation of the output image (Dc), the broadly defined hologram (H) may be configured to generate a telecentric image.
At this time, the angles formed by the directions (Dq1, Dq2) of the two single-point chain lines connecting the center of the pupil (Q) to the center of each of the light source images (Eq1, Eq2) are configured to be orthogonal. Then, the periodic arrangement direction of the two-component diffraction grating formed by superimposing on the hue pixel (Pxy) is always orthogonal regardless of the position of the hue pixel (Pxy) on the broad hologram (H). To do.

そのための光学系は、次のようにして実現することができる。
先ず、先に例示した図1および図2や図3においては、前記広義ホログラム(H)の前段(前記照明光学系(Oe)の出口)に配置される前記光束変換レンズ(Le)が、集束光を生成するようにしていたものを、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図11および図12のように、前記集束光(Ft1,Ft2)の集束スポットが前記光束変換レンズ(Le)の焦点面に位置するように配置することにより、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)が平行光になるようにする。
なお、図12は図2に対応して描いてあるが、図3に対応するものとしてもよい。
そして、前記広義ホログラム(H)の後段、例えば前記広義ホログラム(H)の直後に、前記回折光束(Fd)に含まれる光線の方向を出力側焦点面上の位置に対応付ける、フーリエ変換レンズ(Lf)を配置するように変更すればよい。
言うまでもなく、このとき前記開口絞リ板(Sq)は、前記フーリエ変換レンズ(Lf)の焦点面に配置し、このとき、前記瞳面(Pq)の様子は、図4と同様のものになる。
実際、前記光源像(Eq1)の位置が図11に描かれている。
因みに、図12における前記光束変換レンズ(Le)は、逆フーリエ変換レンズとして機能する。
なお、図11においては、簡単化のため、前記フーリエ変換レンズ(Lf)と前記開口絞リ板(Sq)、前記結像光学系(Of)は、断面図として描いてある。
The optical system for that purpose can be realized as follows.
First, in FIGS. 1, 2 and 3 illustrated above, the luminous flux conversion lens (Le) arranged in the front stage (outlet of the illumination optical system (Oe)) of the broadly defined hologram (H) is focused. The focused light (Ft1, Ft2) is shown in FIGS. 11 and 12, which are schematic views showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention, which is intended to generate light. By arranging the focusing spots so as to be located on the focal plane of the luminous flux conversion lens (Le), the individual illumination fluxes (Fe1, Fe2) are made to be parallel light.
Although FIG. 12 is drawn corresponding to FIG. 2, it may correspond to FIG.
Then, a Fourier transform lens (Lf) that associates the direction of the light beam included in the diffracted luminous flux (Fd) with the position on the output side focal plane immediately after the broad definition hologram (H), for example, immediately after the broad definition hologram (H). ) Should be changed.
Needless to say, at this time, the aperture aperture plate (Sq) is arranged on the focal plane of the Fourier transform lens (Lf), and at this time, the appearance of the pupil plane (Pq) is the same as that in FIG. ..
In fact, the position of the light source image (Eq1) is depicted in FIG.
Incidentally, the luminous flux conversion lens (Le) in FIG. 12 functions as an inverse Fourier transform lens.
In FIG. 11, for simplification, the Fourier transform lens (Lf), the aperture aperture plate (Sq), and the imaging optical system (Of) are drawn as cross-sectional views.

また、前記したように、前記開口絞リ板(Sq)の後段には、前記広義ホログラム(H)と共役な出力像(Dc)を、スクリーンに結像するための投影レンズとしての、あるいは無限遠に結像するための接眼レンズとしての前記結像光学系(Of)が、必要に応じて配置される。 Further, as described above, in the subsequent stage of the aperture aperture plate (Sq), an output image (Dc) conjugated with the broad-sense hologram (H) is formed as a projection lens for forming an image on a screen, or infinitely. The imaging optical system (Of) as an eyepiece for forming a distant image is arranged as needed.

この光学系は、先述のLCOSを前記広義ホログラム(H)とする構成の場合に、特に好適である。
理由は、前記広義ホログラム(H)がテレセントリックな像を生成するため、前記色相画素(Pxy)それぞれから発する、出力像の形成に寄与する光束の主光線が、全て光軸(w)に平行であり、したがって、偏光用兼検光用の偏光ビームスプリッタプリズムに対しても、主光線がプリズム面に垂直入射することになり、前記広義ホログラム(H)の全ての前記色相画素(Pxy)の結像に対し、偏光ビームスプリッタの挿入による余計な非対称収差発生が無いからである。
This optical system is particularly suitable in the case of a configuration in which the above-mentioned LCOS is the broadly defined hologram (H).
The reason is that since the broad-sense hologram (H) generates a telecentric image, all the main rays of light rays emitted from each of the hue pixels (Pxy) and contributing to the formation of the output image are parallel to the optical axis (w). Therefore, even for the polarization beam splitter prism for both polarization and detection, the main ray is vertically incident on the prism surface, and all the hue pixels (Pxy) of the broadly defined hologram (H) are connected. This is because there is no extra asymmetric aberration generated by inserting the polarizing beam splitter with respect to the image.

なお、図11の設計思想の光学系にLCOSを設置する場合は、同じく出力光束を右向きに出力するとして、図36の(a)のように、偏光ビームスプリッタプリズム対し、前記照明光束(Fe)を下から上向きに入力し、偏光ビームスプリッタプリズムで左向きに反射した右から左へ向かう照明光束によって前記広義ホログラム(H)たるLCOSを照明し、その反射光として、左から右に向かう回折光束(Fd)を、前記フーリエ変換レンズ(Lf)、前記開口絞リ板(Sq)に入力するように構成すればよい。 When the LCOS is installed in the optical system of the design concept of FIG. 11, it is assumed that the output light beam is also output to the right, and as shown in FIG. 36 (a), the illumination light beam (Fe) is applied to the polarization beam splitter prism. Is input from the bottom to the top, and the LCOS, which is the broadly defined hologram (H), is illuminated by the right-to-left illumination light beam reflected to the left by the polarizing beam splitter prism, and the reflected light is a diffracted light beam from left to right. Fd) may be configured to be input to the Fourier transform lens (Lf) and the aperture splitter (Sq).

空間光変調器は動的に広義ホログラム(H)を作成するものであるから、前記した回折格子の各成分を、時分割で発生させ、時間的な加色混合によって重ね合わせるように制御することもでき、これも、回折格子の各成分が重ね合わせられるとする第1の発明の一形態である。
したがって、そのようにする場合は、回折格子の各成分の回折強度を、各成分の振幅ではなく、その成分の回折格子を発生している時間長さに比例するよう制御して実現するよう構成することができる。
なお、このように回折格子の各成分を時分割で発生させる場合は、前記した、濃度の非線形性の観点からの、回折格子の各成分の周期並び方向が直交に近いようにする条件に対しては無頓着でよい。
Since the spatial light modulator dynamically creates a hologram (H) in a broad sense, each component of the diffraction grating described above is generated in a time-divided manner and controlled so as to be superposed by temporal additive color mixing. This is also a form of the first invention in which each component of the diffraction grating is superposed.
Therefore, in such a case, the diffraction intensity of each component of the diffraction grating is controlled so as to be proportional to the length of time during which the diffraction grating of that component is generated, not the amplitude of each component. can do.
In addition, when each component of the diffraction grating is generated by time division in this way, the above-mentioned condition that the periodic arrangement direction of each component of the diffraction grating is close to orthogonal from the viewpoint of non-linearity of concentration is satisfied. You can be careless.

この時分割加色混合の場合は、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)による、前記瞳(Q)の箇所における回折されなかった成分の前記光源像(Eq1,Eq2)を図4の形態のものとし、2種類の周期並び方向の成分が重ね合わされた、1種類の一方の空間並び周期から成る回折格子によって加色混合の一方の成分の色を前記個別照明光束(Fe1,Fe2)の両方で発現する期間と、同じ2種類の周期並び方向の成分が重ね合わされた、1種類の他方の空間並び周期から成る回折格子によって加色混合の他方の成分の色を前記個別照明光束(Fe1,Fe2)の両方で発現する期間とを交互に繰り返すようにすればよい。 In the case of this time-divided color mixing, the light source images (Eq1, Eq2) of the components not diffracted at the pupil (Q) by the individual illumination light beams (Fe1, Fe2) are in the form of FIG. Then, the color of one component of the additive color mixture is changed by both of the individual illumination light sources (Fe1, Fe2) by a diffraction grid consisting of one type of spatial alignment period in which components in two types of periodic alignment directions are superimposed. The individual illumination light sources (Fe1, Fe2) are used to adjust the color of the other component of the additive color mixture by a diffraction lattice consisting of the period of manifestation and the components of the same two types of periodic alignment directions superimposed on each other. ) May be repeated alternately with the period of expression.

また、ツイン光源像である前記光源像(Eq1,Eq2)を、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図13に示すように、前記瞳(Q)を挟んで反対側で、かつ、前記色相画素(Pxy)に描かれた回折格子の1種類の成分によって前記ツイン光束の両方が前記瞳(Q)を通過できる位置、すなわち、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)のうちの回折された成分が前記光源像(Eq1,Eq2)から前記瞳(Q)の中心に向かう一点鎖線の方向が共通である位置に形成した形態のものとし、1種類の周期並び方向の成分のみから成る、1種類の一方の空間並び周期から成る回折格子によって加色混合の一方の成分の色を前記個別照明光束(Fe1,Fe2)の両方で発現する期間と、同じ1種類の周期並び方向の成分のみから成る、1種類の他方の空間並び周期から成る回折格子によって加色混合の他方の成分の色を前記個別照明光束(Fe1,Fe2)の両方で発現する期間とを交互に繰り返すようにして、前記広義ホログラム(H)に描画する回折格子画像の単純化を図ってもよい。
1種類の周期並び方向の成分のみによって同じように機能する理由は、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)はツイン光束であるから、前記光源像(Eq1)を形成する前記個別照明光束(Fe1)を前記瞳(Q)の内側に向けて回折する回折格子は、必ず同じ角度だけ、前記光源像(Eq2)を形成する前記個別照明光束(Fe2)を前記瞳(Q)の内側に向けて回折するからである。
Further, as shown in FIG. 13, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention, the light source images (Eq1 and Eq2) which are twin light source images are shown in the pupil (Q). ), And at a position where both of the twin light sources can pass through the pupil (Q) by one kind of component of the diffraction grating drawn on the hue pixel (Pxy), that is, the individual illumination light source. One type of (Fe1, Fe2) is formed in such a form that the diffracted component is formed at a position where the direction of the one-point chain line from the light source image (Eq1, Eq2) toward the center of the pupil (Q) is common. The period during which the color of one component of the color mixture is expressed by both of the individual illumination light sources (Fe1, Fe2) by the diffraction grating consisting of only the components in the periodic alignment direction of The color of the other component of the color mixture is expressed by both of the individual illumination light sources (Fe1, Fe2) by a diffraction grating composed of only one type of component in the periodic alignment direction and one type of other spatial alignment period. The diffraction grating image drawn on the broad-sense hologram (H) may be simplified by alternately repeating the period.
The reason why the individual illumination fluxes (Fe1, Fe2) function in the same manner only by the components in one type of periodic alignment direction is that the individual illumination fluxes (Fe1) form the light source image (Eq1) because they are twin luminous fluxes. The diffraction lattice that diffracts toward the inside of the pupil (Q) always diffracts the individual illumination luminous flux (Fe2) forming the light source image (Eq2) toward the inside of the pupil (Q) by the same angle. Because it does.

さらに、同じ理由により、ツイン光源像である前記光源像(Eq1,Eq2)を、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図14に示すように、前記瞳(Q)を臨んで同じ側で、同様に、前記色相画素(Pxy)に描かれた回折格子の1種類の成分によって前記ツイン光束の両方が前記瞳(Q)を通過できる位置に形成した形態のものとし、1種類の周期並び方向の成分のみから成る、1種類の一方の空間並び周期から成る回折格子によって加色混合の一方の成分の色を前記個別照明光束(Fe1,Fe2)の両方で発現する期間と、同じ1種類の周期並び方向の成分のみから成る、1種類の他方の空間並び周期から成る回折格子によって加色混合の他方の成分の色を前記個別照明光束(Fe1,Fe2)の両方で発現する期間とを交互に繰り返すようにしてもよい。 Further, for the same reason, as shown in FIG. 14, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention, the light source images (Eq1 and Eq2) which are twin light source images are shown. Formed at a position where both of the twin light sources can pass through the pupil (Q) on the same side facing the pupil (Q) by one kind of component of the diffraction lattice drawn on the hue pixel (Pxy). The individual illumination light sources (Fe1, Fe2) are used to change the color of one component of the color mixture by a diffraction grid consisting of only one type of component in the periodic alignment direction and one type of spatial alignment period. The color of the other component of the color mixture is adjusted by the diffraction lattice consisting of only the period expressed in both of the above and the component of the same one type of periodic alignment direction and one type of the other spatial alignment period (Fe1). , Fe2) may be alternately repeated with the period of expression.

因みに、「瞳を臨んで同じ側」という表現について補足すると、ツイン光源像である前記光源像(Eq1,Eq2)の何れか一方の位置に眼を置いて前記瞳(Q)を臨むと、当然、その光源像自身は前記瞳(Q)より手前側に位置しているが、このとき、他方の光源像がある位置は、前記瞳(Q)を超えた向こう側ではなく、前記瞳(Q)の手前側、すなわち同じ側の(隣接的な)位置であることを意味する。 By the way, to supplement the expression "same side facing the pupil", it is natural that the eyes are placed at one of the positions of the light source images (Eq1 and Eq2), which are twin light source images, and the pupil (Q) is faced. , The light source image itself is located in front of the pupil (Q), but at this time, the position where the other light source image is located is not the other side beyond the pupil (Q), but the pupil (Q). ) Means that it is on the front side, that is, on the same side (adjacent) position.

なお、図13や図14の前記光源像(Eq1,Eq2)の配置を実現するためには、図1の本カラー画像表示装置のなかで図2の照明光学系を配置する際、または図11の本カラー画像表示装置のなかで図12の照明光学系を配置する際に、前者の図面の紙面に対して後者の図面の紙面が45度の角度を成すように相対配置すればよい。
当然ながら、前記瞳面(Pq)上において、前記光源像(Eq1,Eq2)が、所期の間隔を有し、また前記瞳外周(Qc)との所期の距離を有するよう、照明光学系に含まれるミラーやレンズ等の光学素子の配置位置や設置角度、焦点距離等のパラメータを調整したり、必要に応じカラー画像表示装置の光軸(w)に対して照明光学系の光軸(W)を傾けるなどの整合化が必要である。
In order to realize the arrangement of the light source images (Eq1, Eq2) of FIGS. 13 and 14, when the illumination optical system of FIG. 2 is arranged in the color image display device of FIG. 1, or in FIG. When arranging the illumination optical system of FIG. 12 in the present color image display device, the illumination optical system of FIG. 12 may be arranged relative to the paper surface of the former drawing so that the paper surface of the latter drawing forms an angle of 45 degrees.
As a matter of course, the illumination optical system so that the light source images (Eq1, Eq2) have the desired distance on the pupil surface (Pq) and the desired distance from the pupil outer circumference (Qc). You can adjust parameters such as the placement position, installation angle, and focal length of optical elements such as mirrors and lenses included in the above, and if necessary, the optical axis of the illumination optical system (w) with respect to the optical axis (w) of the color image display device. Consolidation such as tilting W) is required.

また、図13,図14の前記瞳面(Pq)の形態に対し、前記したように、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)のうちの回折された成分が前記光源像(Eq1,Eq2)から分離して移動する方向における、前記瞳(Q)の寸法を前記光源像(Eqj)等の寸法よりも小さくする場合は、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図15の(a),(b)に記載のような瞳面(Pq)の形態とすることにより、光の利用効率の低下を容認しながら、前記瞳(Q)から取り出される光のスペクトル幅を狭くして、発現される色のスペクトル純度を向上させることが可能である。 Further, with respect to the form of the pupil surface (Pq) of FIGS. 13 and 14, as described above, the diffracted component of the individual illumination light flux (Fe1, Fe2) is obtained from the light source image (Eq1, Eq2). When the size of the pupil (Q) in the direction of separation and movement is made smaller than the size of the light source image (Eqj) or the like, one form of a part of the color image display device of the present invention is simplified and shown. By adopting the shape of the pupil surface (Pq) as described in FIGS. 15 (a) and 15 (b), which is a schematic diagram, the light is taken out from the pupil (Q) while allowing a decrease in light utilization efficiency. It is possible to narrow the spectral width of light to improve the spectral purity of the colors expressed.

先に、前記照明光束が、方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)から成っており、前記広義ホログラム(H)の前記色相画素(Pxy)の回折格子の複数成分のそれぞれが、他の成分のものとは異なる前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)を回折するようにして、周期並び方向の重複が無いようにすることの利点について説明したが、このように構成するときには、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)それぞれの主たるスペクトル帯域が互いに相違するようにすることができ、そのように構成することの利点につき、以下に説明する。
ここで、主たるスペクトル帯域が互いに相違する、とは、スペクトル帯域が互いに相違するように構成するに際し、部分的な重複があっても構わないことを意味する。
First, the illumination luminous flux is composed of a plurality of individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) With different directions, and each of the plurality of components of the diffraction lattice of the hue pixel (Pxy) of the broadly defined hologram (H) , The advantage of diffracting the individual illumination luminous flux (Fe1, Fe2, ...) Different from that of other components so that there is no overlap in the periodic arrangement direction has been described. Occasionally, the main spectral bands of the individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) Can be made to differ from each other, and the advantages of such configuration will be described below.
Here, the fact that the main spectral bands are different from each other means that there may be partial overlap when the spectral bands are configured to be different from each other.

これまで説明した図1,図2の構成、または図11,図12の構成の本カラー画像表示装置では、前記個別照明光束(Fe1,Fe2)は、ツイン光束であるからスペクトル帯域が同じである。
先に図8を参照して説明した、対象とする座標点(pxy)を通る、前記直線(lxy)を純紫軌跡(Lp)に平行に設定する場合を例にとって述べるならば、スペクトル軌跡(Ls)において、必ず前記点(a)は右側から、前記点(b)は左側から採られるため、スペクトル軌跡(Ls)の光パワーのうち、前記個別照明光束(Fe1)では左側のスペクトル成分が、前記個別照明光束(Fe2)では右側のスペクトル成分が有効に利用されないことが判る。
したがって、有効に利用されないスペクトル成分が有効に利用される側の光束に分配されるようにして、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)それぞれの主たるスペクトル帯域を相違させ、前記広義ホログラム(H)の前記色相画素(Pxy)の回折格子の成分を、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)のそれぞれが有するスペクトル帯域と入射方向に適合した周期並び方向と空間並び周期とするように構成することにより、光源光束の利用効率を高めることができる。
In the color image display device having the configurations shown in FIGS. 1 and 2 or the configurations shown in FIGS. 11 and 12, the individual illumination light fluxes (Fe1 and Fe2) have the same spectral band because they are twin light fluxes. ..
As an example, the case where the straight line (lxy) passing through the target coordinate point (pxy) and set parallel to the pure purple locus (Lp), which was described with reference to FIG. 8, will be described as an example. In Ls), since the point (a) is always taken from the right side and the point (b) is taken from the left side, among the optical powers of the spectral locus (Ls), the spectral component on the left side of the individual illumination luminous flux (Fe1) is It can be seen that the spectral component on the right side is not effectively used in the individual illumination luminous flux (Fe2).
Therefore, the main spectral bands of the individual illumination light fluxes (Fe1, Fe2, ...) Are different so that the spectral components that are not effectively used are distributed to the light flux on the side that is effectively used, and the broadly defined hologram (H). ), The components of the diffraction lattice of the hue pixel (Pxy) are configured to have a periodic alignment direction and a spatial alignment period suitable for the spectral band and the incident direction of each of the individual illumination luminous fluxes (Fe1, Fe2, ...). By doing so, the utilization efficiency of the light source luminous flux can be improved.

なお、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)それぞれの主たるスペクトル帯域が互いに相違することを実現する形態として、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)それぞれのための光源として、必要なスペクトル帯域以外の成分をあまり含有しない複数のものを用いて構成する形態、1個の光源からの光源光束を、フィルタを用いて分割することにより、個別照明光束とする形態、あるいは前者と後者とを組合せた仕方による形態が可能である。 The spectrum required as a light source for each of the individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) As a form for realizing that the main spectral bands of the individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) Are different from each other. A form composed of a plurality of things that do not contain much components other than the band, a form in which the light source luminous flux from one light source is divided into individual illumination luminous fluxes by using a filter, or the former and the latter are divided. The form can be combined.

先に図8を参照して述べたように、前記広義ホログラム(H)の前記色相画素(Pxy)が発現すべき色相が色度図において占める前記座標点(pxy)に対し、これを通過する前記直線(lxy)がスペクトル軌跡(Ls)と交差する前記点(a,b)に対応する2波長の単色光を選べば、前記した混色座標則に基づいて任意の色相を発現することができる。
したがって、前記した方向の異なる複数の個別照明光束のそれぞれの主たるスペクトル帯域が互いに相違するようにしたものを実現する形態として、1個の前記光源(Ge)から発した、必要な可視光の連続スペクトル帯域の光を、適当なスペクトル位置で帯域分割した、短波長側の成分から成る短波長側光束と長波長側の成分から成る長波長側光束とすることができる。
As described above with reference to FIG. 8, the hue to be expressed by the hue pixel (Pxy) of the broad-sense hologram (H) passes through the coordinate point (pxy) occupied in the chromaticity diagram. By selecting monochromatic light having two wavelengths corresponding to the points (a and b) where the straight line (lxy) intersects the spectral locus (Ls), an arbitrary hue can be expressed based on the above-mentioned mixing coordinate law. ..
Therefore, as a form for realizing a form in which the main spectral bands of the plurality of individual illumination light fluxes having different directions are different from each other, the necessary continuous series of visible light emitted from one light source (Ge) is realized. The light in the spectrum band can be divided into a band at an appropriate spectral position and can be a short wavelength side luminous flux composed of a short wavelength side component and a long wavelength side luminous flux composed of a long wavelength side component.

ここで、帯域分割するスペクトル位置としては、必要な可視光の連続スペクトル帯域を、前記点(A)に対応する700nmから前記点(B)に対応する400nmまでとして、その中央付近に位置する、510から530nmの範囲から選べば、前記した任意の色相を発現することに好適である。
また、この形態は、前記した、前記広義ホログラムの前記色相画素の回折格子の成分を、前記個別照明光束のそれぞれが有するスペクトル帯域と入射方向に適合した周期並び方向と空間並び周期とするように構成することにより、光源光束の利用効率を高めることができる特徴を利用可能である。
Here, as the spectral position for band division, the required continuous spectral band of visible light is set from 700 nm corresponding to the point (A) to 400 nm corresponding to the point (B) and is located near the center thereof. Choosing from the range of 510 to 530 nm is suitable for expressing any of the above-mentioned hues.
Further, in this embodiment, the components of the diffraction grating of the hue pixel of the broad-sense hologram are set to the periodic alignment direction and the spatial alignment period suitable for the spectral band and the incident direction of each of the individual illumination light fluxes. By configuring it, it is possible to utilize a feature that can increase the utilization efficiency of the light source luminous flux.

前記短波長側光束および前記長波長側光束を実現する前記照明光学系(Oe)の一例について、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図16を参照して説明する。
本図の(a)においては、前記光源(Ge)から発した光源光束(Fg)は、コリメータレンズ(Lc)によってコリメート光源光束(Fc)に変換され、広帯域の偏光ビームスプリッタ(Bp)に入射される。
該偏光ビームスプリッタ(Bp)は、入射した前記コリメート光源光束(Fc)を、P偏光成分、すなわち紙面に平行な成分が透過した平行偏波光(Fp)と、S偏光成分、すなわち紙面に垂直な成分が反射した垂直偏波光(Fs)とに分離する。
分離された前記平行偏波光(Fp)と、前記垂直偏波光(Fs)とは、それぞれミラー(M1,M1’,M2)によって反射される。
前記ミラー(M1,M1’)で反射された光束は、長波長通過フィルタ(Bf1)に入力され、これで反射された短波長側光(Fjbp)とこれを通過した長波長側光(Fjrp)とに分離される。
また、前記ミラー(M2)で反射された光束は、長波長通過フィルタ(Bf2)に入力され、これで反射された短波長側光(Fjbs)とこれを通過した長波長側光(Fjrs)とに分離される。
FIG. 16 is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention with respect to an example of the illumination optical system (Oe) that realizes the short wavelength side luminous flux and the long wavelength side luminous flux. It will be explained with reference to.
In (a) of this figure, the light source luminous flux (Fg) emitted from the light source (Ge) is converted into a collimated light source luminous flux (Fc) by a collimator lens (Lc) and incident on a wide band polarizing beam splitter (Bp). Will be done.
The polarization beam splitter (Bp) transmits the incident collimated light source light beam (Fc) to a P polarization component, that is, a parallel polarization light (Fp) in which a component parallel to the paper surface is transmitted, and an S polarization component, that is, perpendicular to the paper surface. The component is separated into reflected vertically polarized light (Fs).
The separated parallel polarized light (Fp) and the vertically polarized light (Fs) are reflected by mirrors (M1, M1', M2, respectively).
The luminous flux reflected by the mirrors (M1, M1') is input to the long wavelength passing filter (Bf1), and the short wavelength side light (Fjbp) reflected by the long wavelength passing filter (Bf1) and the long wavelength side light (Fjrp) passing through the short wavelength side light (Fjbp). Is separated into.
Further, the luminous flux reflected by the mirror (M2) is input to the long wavelength passing filter (Bf2), and the short wavelength side light (Fjbs) reflected by the long wavelength passing filter (Bf2) and the long wavelength side light (Fjrs) passing through the light beam are reflected. Is separated into.

前記長波長通過フィルタ(Bf1,Bf2)のフィルタとしての機能は、入射光束の波長が短波長では、ほぼ100%の反射、ほぼ0%の透過であるが、波長が長くなるに従って反射率の低下、透過率の上昇が始まり、設定した帯域分割するスペクトル位置の波長においてほぼ50%の反射、ほぼ50%の透過となり、さらに波長が長くなると反射率の低下、透過率の上昇が終わって、それ以上の長波長では、ほぼ0%の反射、ほぼ100%の透過となるよう設計する。
このとき、前記長波長通過フィルタ(Bf1,Bf2)のフィルタ特性の鋭さ、すなわち前記した、反射率の低下、透過率の上昇が始まる波長と、反射率の低下、透過率の上昇が終わる波長との波長差 Δλ の小ささについては、いまの場合、あまり鋭くない方が望ましく、前記した波長差 Δλ は、例えば5nm程度あることが望ましい。
理由は、帯域分割するスペクトル位置に相当する単色光の色度座標に対し、その近傍の色度座標を有する色相の再現性が、前記短波長側光束および前記長波長側光束の、前記広義ホログラム(H)への入射角度の調整誤差に対して敏感になるからである。
The function of the long wavelength passing filter (Bf1, Bf2) as a filter is that when the wavelength of the incident light beam is a short wavelength, the reflection is almost 100% and the transmittance is almost 0%, but the reflectance decreases as the wavelength becomes longer. , The transmittance starts to increase, and at the wavelength of the set spectrum position to divide the band, the reflection becomes about 50% and the transmission becomes about 50%, and when the wavelength becomes longer, the decrease in the reflectance and the increase in the transmittance end. At the above long wavelengths, it is designed to have almost 0% reflection and almost 100% transmission.
At this time, the sharpness of the filter characteristics of the long wavelength passing filter (Bf1, Bf2), that is, the wavelength at which the decrease in reflectance and the increase in transmittance start and the wavelength at which the decrease in reflectance and the increase in transmittance end. In this case, it is desirable that the wavelength difference Δλ is not so sharp, and that the wavelength difference Δλ is, for example, about 5 nm.
The reason is that the reproducibility of the hue having the chromaticity coordinates in the vicinity of the chromaticity coordinates of the monochromatic light corresponding to the spectral position for band division is the broad-sense hologram of the short wavelength side luminous flux and the long wavelength side luminous flux. This is because it becomes sensitive to the adjustment error of the incident angle to (H).

前記長波長側光(Fjrs),前記短波長側光(Fjbp),前記長波長側光(Fjrp),前記短波長側光(Fjbs)はそれぞれミラー(M3,M4,M5,M6)で反射されて、広帯域の1/2波長板(Rt1,Rt2,Rt3,Rt4)を通過後、集光レンズ(Lt1,Lt2,Lt3,Lt4)を介して集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)に変換される。
ピラミッド型ミラー(Mt4A)(底面が正方形で4面ある錐面が反射面であるミラー)の各反射面の頂上近傍に前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)の集束スポット、すなわち前記光源(Ge)の点光源に共役の光源像を形成するようにして、前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)を前記ピラミッド型ミラー(Mt4A)によって反射することにより、中心軸が紙面に垂直方向を向いて近接した発散光束(Ft1’,Ft2’,Ft3’,Ft4’)を形成する。
この様子を本図の(a)の側面図である(b)に示す。
The long wavelength side light (Fjrs), the short wavelength side light (Fjbp), the long wavelength side light (Fjrp), and the short wavelength side light (Fjbs) are reflected by mirrors (M3, M4, M5, M6), respectively. After passing through a wideband 1/2 wavelength plate (Rt1, Rt2, Rt3, Rt4), it is converted into focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4) via a condenser lens (Lt1, Lt2, Lt3, Lt4). Will be done.
Focusing spots of the focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4) near the top of each reflecting surface of the pyramid type mirror (Mt4A) (mirror having a square bottom surface and four conical surfaces having a reflecting surface), that is, the light source. By forming a conjugate light source image on the point light source (Ge) and reflecting the focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4) by the pyramid-shaped mirror (Mt4A), the central axis is perpendicular to the paper surface. It forms divergent light sources (Ft1', Ft2', Ft3', Ft4') that are close to each other in the direction.
This situation is shown in (b) which is a side view of (a) of this figure.

前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)の集束スポットが光束変換レンズ(Le)の焦点面に位置するように配置して、発散光束(Ft1’,Ft2’,Ft3’,Ft4’)を一括して前記光束変換レンズ(Le)に入射することにより、それぞれが平行光束である個別照明光束(Fe1,Fe2,Fe3,Fe4)から成る照明光束(Fe)が出力される。
なお、前記個別照明光束(Fe1,Fe3)は長波長側光束であり、前記個別照明光束(Fe2,Fe4)は短波長側光束である。
このようにして生成した前記照明光束(Fe)を、図11のカラー画像表示装置の前記照明光束(Fe)として入力することにより、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,Fe3,Fe4)それぞれによって前記瞳面(Pq)に生成される前記光源像(Eq1,Eq2,Eq3,Eq4)が、前記瞳(Q)の中心から見込んで v 軸から±45度の位置に来るように配置することにより、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図17の形態のものとなる。
The focused spots of the focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4) are arranged so as to be located on the focal plane of the luminous flux conversion lens (Le), and the divergent luminous flux (Ft1', Ft2', Ft3', Ft4') is arranged. By collectively incident on the luminous flux conversion lens (Le), an illumination luminous flux (Fe) composed of individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, Fe3, Fe4), each of which is a parallel luminous flux, is output.
The individual illumination luminous flux (Fe1, Fe3) is a long wavelength side luminous flux, and the individual illumination luminous flux (Fe2, Fe4) is a short wavelength side luminous flux.
By inputting the illumination light flux (Fe) generated in this way as the illumination flux (Fe) of the color image display device of FIG. 11, the individual illumination flux (Fe1, Fe2, Fe3, Fe4) are used. By arranging the light source images (Eq1, Eq2, Eq3, Eq4) generated on the pupil surface (Pq) so as to come to a position ± 45 degrees from the v-axis in anticipation of the center of the pupil (Q). It is the form of FIG. 17, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention.

これは、前記した、ツイン光源像のそれぞれが、前記瞳(Q)を挟んで反対側で、前記色相画素(Pxy)に描かれた回折格子の1種類の成分によって前記ツイン光束の両方が前記瞳(Q)を通過できる位置に形成される形態である。
ただし、図の v 軸と、前記照明光学系(Oe)の方向(V)とが合うように相対配置する。
なお、前記1/2波長板(Rt1,Rt2,Rt3,Rt4)は、それぞれ軸回りの設置角度を適宜設定することにより、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,Fe3,Fe4)の全ての偏光方向が、前記広義ホログラム(H)が要求する方向に整合しておく。
This is because each of the twin light source images described above is on the opposite side of the pupil (Q), and both of the twin light fluxes are described by one kind of component of the diffraction grating drawn on the hue pixel (Pxy). It is a form formed at a position where it can pass through the pupil (Q).
However, they are arranged relative to each other so that the v-axis in the figure and the direction (V) of the illumination optical system (Oe) match.
The 1/2 wavelength plates (Rt1, Rt2, Rt3, Rt4) have all the polarization directions of the individual illumination light fluxes (Fe1, Fe2, Fe3, Fe4) by appropriately setting the installation angles around the axes. However, the direction required by the broadly defined hologram (H) is aligned.

また、言うまでも無いことであるが、図16の前記照明光学系(Oe)において、前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)の集束スポットの位置が、前記光束変換レンズ(Le)の焦点面ではなく、前記光束変換レンズ(Le)から遠ざかる方向の適当な相対位置に配置することにより、前記照明光束(Fe)は、図1のカラー画像表示装置に入力する照明光束として適合するものにすることができる。 Needless to say, in the illumination optical system (Oe) of FIG. 16, the position of the focusing spot of the focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4) is that of the luminous flux conversion lens (Le). By arranging it at an appropriate relative position in the direction away from the luminous flux conversion lens (Le) instead of the focal plane, the illumination flux (Fe) is suitable as the illumination flux input to the color image display device of FIG. Can be.

ここで、図4と図17とを比較して見るとして、図4の前記光源像(Eq1)は長波長側成分抽出用の全スペクトル光源像、前記光源像(Eq2)は短波長側成分抽出用の全スペクトル光源像であり、図17の前記光源像(Eq1,Eq3)は長波長側のツイン光源像、前記光源像(Eq2,Eq4)は短波長側のツイン光源像であるから、図4の前記光源像(Eq1)を形成する前記個別照明光束(Fe1)を前記瞳(Q)の内側に向けて回折する、周期並び方向が v 軸と45度を成す回折格子は、必ず同じ角度だけ、図17の前記光源像(Eq1,Eq3)を形成する前記個別照明光束(Fe1,Fe3)の両方を前記瞳(Q)の内側に向けて回折するし、図4の前記光源像(Eq2)を形成する前記個別照明光束(Fe2)を前記瞳(Q)の内側に向けて回折する、周期並び方向が v 軸と45度を成す回折格子は、必ず同じ角度だけ、図17の前記光源像(Eq2,Eq4)を形成する前記個別照明光束(Fe2,Fe4)の両方を前記瞳(Q)の内側に向けて回折する。
したがって、図16の前記照明光学系(Oe)は、図2や図12のものと同様に機能し、それらよりも光の利用効率が(概略2倍に)向上していることが判る。
Here, comparing FIG. 4 and FIG. 17, the light source image (Eq1) of FIG. 4 is an all-spectrum light source image for extracting long-wavelength side components, and the light source image (Eq2) is short-wavelength side component extraction. The light source images (Eq1 and Eq3) in FIG. 17 are twin light source images on the long wavelength side, and the light source images (Eq2 and Eq4) are twin light source images on the short wavelength side. The diffraction grids that diffract the individual illumination light beam (Fe1) forming the light source image (Eq1) of 4 toward the inside of the pupil (Q) and whose periodic alignment direction is 45 degrees with the v-axis are always at the same angle. Only, both of the individual illumination light sources (Fe1, Fe3) forming the light source image (Eq1, Eq3) of FIG. 17 are diffracted toward the inside of the pupil (Q), and the light source image (Eq2) of FIG. 4 is formed. ) Is diffracted toward the inside of the pupil (Q), and the diffraction grid having a periodic alignment direction of 45 degrees with the v-axis always has the same angle as the light source of FIG. Both of the individual illumination light sources (Fe2, Fe4) forming the image (Eq2, Eq4) are diffracted toward the inside of the pupil (Q).
Therefore, it can be seen that the illumination optical system (Oe) of FIG. 16 functions in the same manner as that of FIGS. 2 and 12, and the light utilization efficiency is improved (approximately twice) as compared with them.

なお、図16の前記照明光学系(Oe)の場合、ツイン光束どうし、すなわち前記個別照明光束(Fe1,Fe3)、あるいは前記個別照明光束(Fe2,Fe4)は、図の(b)の紙面に垂直な軸回りに反転して前記広義ホログラム(H)に重ね合わされるため、もし、前記コリメート光源光束(Fc)に明るさ分布の非対称があった場合に、それが軽減されるインテグレータの働きを有する。 In the case of the illumination optical system (Oe) of FIG. 16, the twin luminous fluxes, that is, the individual illumination fluxes (Fe1, Fe3) or the individual illumination fluxes (Fe2, Fe4) are on the paper surface of FIG. Since it is inverted around the vertical axis and superimposed on the broadly defined hologram (H), if there is an asymmetry in the brightness distribution of the collimated light source luminous flux (Fc), the function of the integrator is reduced. Have.

帯域分割するスペクトル位置の波長として518nmを選んだとし、前記光源像(Eq1,Eq3)を700nm〜518nmの波長範囲の帯域、前記光源像(Eq2,Eq4)を518nm〜400nmの波長範囲の帯域の色相の発現に利用するとして、このような、色相発現の帯域が相違する複数の光源像(Eq1,Eq2,…)が前記瞳面(Pq)に存在する場合においては、先に述べた、前記光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対する相対的な設置位置を、その光源像(Eqj)に含まれるスペクトル成分のうちの前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjL)の中心が前記光源像(Eqj)の側の前記瞳外周(Qc)に一致する条件の空間並び周期を有する前記色相画素(Pxy)の回折格子によっては、前記した前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjS)が、前記瞳(Q)から分離された位置に生ずるような、前記瞳外周(Qc)からの距離を有する設置位置とすることは、どのように行うかについて説明する。 Assuming that 518 nm is selected as the wavelength of the spectral position to be band-divided, the light source image (Eq1, Eq3) is in the wavelength range of 700 nm to 518 nm, and the light source image (Eq2, Eq4) is in the wavelength range of 518 nm to 400 nm. When a plurality of light source images (Eq1, Eq2, ...) With different wavelengths of hue expression are present on the pupil surface (Pq) as used for the expression of the hue, the above-mentioned The position of the light source image (Eqj) relative to the outer periphery of the pupil (Qc) is determined by the light of the longest wavelength component to be extracted by the pupil (Q) among the spectral components contained in the light source image (Eqj). The hue pixel (Pxy) having a spatial alignment period under the condition that the center of the light source image (EqjL) appearing by diffraction-deflecting the formed light source image coincides with the pupil outer circumference (Qc) on the side of the light source image (Eqj). Depending on the diffraction lattice of the above, the light source image (EqjS) that appears by diffraction-deflecting the light source image formed by the light of the shortest wavelength component to be extracted by the pupil (Q) is separated from the pupil (Q). An explanation will be given of how to set the installation position having a distance from the outer periphery (Qc) of the pupil so as to occur at the above position.

このような場合においては、それぞれの帯域毎に独立的に決定を行えばよく、具体的には、前記光源像(Eqj)たる前記光源像(Eq1,Eq3)の設置位置の決定に際しては、前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長を700nmに、前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長を518nmに対応させて決定を行い、前記光源像(Eqj)たる前記光源像(Eq2,Eq4)の設置位置の決定に際しては、前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長を518nmに、前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長を400nmに対応させて決定を行えばよい。
すなわち、先述の議論における式3〜式11に現れた波長 λL ,λS は、前記光源像(Eq1,Eq3)に関しては λL =700nm, λS =518nmのように対応させ、前記光源像(Eq2,Eq4)に関しては λL =518nm, λS =400nmのように対応させればよい。
なお、2個の前記光源像(Eq1,Eq3)、あるいは2個の前記光源像(Eq2,Eq4)は、それぞれ色相発現の波長帯域が同じであるが、このように、色相発現の波長帯域が同じである複数の光源像が存在する場合の設置位置の決定については、先に述べた通りである。
また、ここでは、色相発現の帯域が2種類ある場合について説明したが、3種類以上ある場合についても同様である。
ところで、図17においては、前記光源像(Eq1,Eq3)から前記瞳外周(Qc)に至る距離が、前記光源像(Eq2,Eq4)から前記瞳外周(Qc)に至る距離と概ね同じであるように描いてあるが、相違するように設定しても構わない。
In such a case, the determination may be made independently for each band. Specifically, when determining the installation position of the light source image (Eqj), which is the light source image (Eqj), the above-mentioned The longest wavelength to be extracted by the pupil (Q) corresponds to 700 nm, and the shortest wavelength to be extracted by the pupil (Q) corresponds to 518 nm. The light source image (Eqj) is the light source image (Eq2, Eq4). In determining the installation position of the above, the longest wavelength to be extracted by the pupil (Q) may correspond to 518 nm, and the shortest wavelength to be extracted by the pupil (Q) may correspond to 400 nm.
That is, the wavelengths λL and λS appearing in Equations 3 to 11 in the above discussion correspond to the light source images (Eq1, Eq3) as λL = 700 nm and λS = 518 nm, and the light source images (Eq2, Eq4) ) May be associated with λL = 518 nm and λS = 400 nm.
The two light source images (Eq1 and Eq3) or the two light source images (Eq2 and Eq4) have the same hue expression wavelength band, but the hue expression wavelength band is thus different. The determination of the installation position when there are a plurality of the same light source images is as described above.
Further, here, the case where there are two types of hue expression bands has been described, but the same applies to the case where there are three or more types.
By the way, in FIG. 17, the distance from the light source image (Eq1, Eq3) to the pupil outer circumference (Qc) is substantially the same as the distance from the light source image (Eq2, Eq4) to the pupil outer circumference (Qc). Although it is drawn as follows, it may be set differently.

同様に、前記短波長側光束および前記長波長側光束を実現する前記照明光学系(Oe)のさらなる一例について、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図18を参照して説明する。
本図の(a)においては、前記光源(Ge)から発した光源光束(Fg)は、コリメータレンズ(Lc)によってコリメート光源光束(Fc)に変換された後、長波長通過フィルタ(Bf)に入射され、これを通過した長波長側光(Fjr)とこれで反射された短波長側光(Fjb)とに分離される。
分離された前記長波長側光(Fjr)はミラー(M1)によって反射されて、偏光ビームスプリッタ(Bp1)に入力され、前記長波長側光(Fjr)を、P偏光成分、すなわち紙面に平行な成分が透過した長波長側光(Fjrp)と、S偏光成分、すなわち紙面に垂直な成分が反射した長波長側光(Fjrs)とに分離する。
また、前記短波長側光(Fjb)は、ミラー(M2)によって反射されて、偏光ビームスプリッタ(Bp2)に入力され、前記短波長側光(Fjb)を、P偏光成分、すなわち紙面に平行な成分が透過した短波長側光(Fjbp)と、S偏光成分、すなわち紙面に垂直な成分が反射した短波長側光(Fjbs)とに分離する。
Similarly, a schematic diagram illustrating a further embodiment of the illumination optical system (Oe) that realizes the short wavelength side luminous flux and the long wavelength side luminous flux in a simplified form of a part of the color image display device of the present invention. It will be described with reference to a certain FIG.
In (a) of this figure, the light source luminous flux (Fg) emitted from the light source (Ge) is converted into a collimated light source luminous flux (Fc) by a collimator lens (Lc) and then converted into a long wavelength passing filter (Bf). It is separated into long wavelength side light (Fjr) that has been incident and passed through it and short wavelength side light (Fjb) that has been reflected by this.
The separated long wavelength side light (Fjr) is reflected by the mirror (M1) and input to the polarizing beam splitter (Bp1), and the long wavelength side light (Fjr) is transmitted to the P polarization component, that is, parallel to the paper surface. The long wavelength side light (Fjrp) through which the component is transmitted and the S polarization component, that is, the long wavelength side light (Fjrs) in which the component perpendicular to the paper surface is reflected are separated.
Further, the short wavelength side light (Fjb) is reflected by the mirror (M2) and input to the polarizing beam splitter (Bp2), and the short wavelength side light (Fjb) is transmitted to the P polarization component, that is, parallel to the paper surface. The short wavelength side light (Fjbp) through which the component is transmitted is separated into the S polarization component, that is, the short wavelength side light (Fjbbs) in which the component perpendicular to the paper surface is reflected.

前記長波長側光(Fjrs),前記短波長側光(Fjbs),前記長波長側光(Fjrp),前記短波長側光(Fjbp)は、一部はミラー(M3,M4)による反射を経て、それぞれ広帯域の1/2波長板(Rt1,Rt2,Rt3,Rt4)を通過後、集光レンズ(Lt1,Lt2,Lt3,Lt4)を介して集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)に変換される。
正8角錐の8面ある錐面が反射面である立体から対向する2本の稜線を含む平面で切断して2分した形状を有する4角錐ミラー(Mt4B)(切断せずに不要な4面の反射面を残し正8角錐のまま使ってもよい)の各反射面の頂上近傍に前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)の集束スポットを形成するようにして、前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)を前記4角錐ミラー(Mt4B)によって反射することにより、中心軸が紙面に垂直方向を向いて近接した発散光束(Ft1”,Ft2”,Ft3”,Ft4”)を形成する。
この様子を本図の(a)の側面図である(b)に示す。
ただし(b)では、前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)は省略してある。
The long wavelength side light (Fjrs), the short wavelength side light (Fjbs), the long wavelength side light (Fjrp), and the short wavelength side light (Fjbp) are partially reflected by mirrors (M3, M4). After passing through each of the broadband 1/2 wavelength plates (Rt1, Rt2, Rt3, Rt4), the light is converted into focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4) via a condenser lens (Lt1, Lt2, Lt3, Lt4). Will be done.
A quadrangular pyramid mirror (Mt4B) having a shape that is divided into two by cutting a plane containing two ridges facing each other from a solid whose eight pyramid surfaces are reflective surfaces (unnecessary four surfaces without cutting) The focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4) is formed in the vicinity of the top of each reflecting surface of the regular octagonal pyramid, leaving the reflecting surface of the above. , Ft2, Ft3, Ft4) is reflected by the quadrangular pyramid mirror (Mt4B) to form a divergent light beam (Ft1 ", Ft2", Ft3 ", Ft4") whose central axis faces the paper surface in the direction perpendicular to the paper surface. To do.
This situation is shown in (b) which is a side view of (a) of this figure.
However, in (b), the focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4) is omitted.

先に説明した図16の前記照明光学系(Oe)において、前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)の集束スポットが前記光束変換レンズ(Le)の焦点面に位置するように配置して、前記発散光束(Ft1’,Ft2’,Ft3’,Ft4’)を一括して前記光束変換レンズ(Le)に入射することにより、それぞれが平行光束である前記個別照明光束(Fe1,Fe2,Fe3,Fe4)から成る前記照明光束(Fe)を生成したが、ここでも同様に、前記発散光束(Ft1”,Ft2”,Ft3”,Ft4”)に対して光束変換レンズ(Le)を配置することによって、それぞれ、平行光束の個別照明光束(Fe1,Fe2,Fe3,Fe4)が生成され、それらから成る照明光束(Fe)を生成することができる。
このようにして生成した前記照明光束(Fe)を、図11のカラー画像表示装置の前記照明光束(Fe)として入力することにより、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,Fe3,Fe4)それぞれによって前記瞳面(Pq)に生成される前記光源像(Eq1,Eq2,Eq3,Eq4)の並びが、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図19の形態のものとなる。
In the illumination optical system (Oe) of FIG. 16 described above, the focusing spots of the focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4) are arranged so as to be located on the focal plane of the luminous flux conversion lens (Le). By incidenting the divergent luminous fluxes (Ft1', Ft2', Ft3', Ft4') onto the luminous flux conversion lens (Le) at once, the individual illumination luminous fluxes (Fe1, Fe2, Fe3), each of which is a parallel luminous flux, , Fe4) was generated, and similarly, the luminous flux conversion lens (Le) is arranged with respect to the divergent luminous flux (Ft1 ″, Ft2 ″, Ft3 ″, Ft4 ″). As a result, individual illumination luminous fluxes (Fe1, Fe2, Fe3, Fe4) of parallel luminous flux are generated, and an illumination luminous flux (Fe) composed of them can be generated.
By inputting the illumination light flux (Fe) generated in this way as the illumination flux (Fe) of the color image display device of FIG. 11, the individual illumination flux (Fe1, Fe2, Fe3, Fe4) are used. FIG. 19 is a schematic diagram in which the arrangement of the light source images (Eq1, Eq2, Eq3, Eq4) generated on the pupil surface (Pq) is a simplified diagram showing one form of a part of the color image display device of the present invention. It becomes a form.

これは、前記した、ツイン光源像のそれぞれが、前記瞳(Q)を臨んで同じ側で、前記色相画素(Pxy)に描かれた回折格子の1種類の成分によって前記ツイン光束の両方が前記瞳(Q)を通過できる位置に形成される形態である。
ただし、図の v 軸と、前記照明光学系(Oe)の方向(V)とが合うように相対配置する。
なお、前記1/2波長板(Rt1,Rt2,Rt3,Rt4)は、それぞれ軸回りの設置角度を適宜設定することにより、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,Fe3,Fe4)の全ての偏光方向が、前記広義ホログラム(H)が要求する方向に整合しておく。
This is because each of the twin light source images is on the same side facing the pupil (Q), and both of the twin luminous fluxes are said to be due to one kind of component of the diffraction grating drawn on the hue pixel (Pxy). It is a form formed at a position where it can pass through the pupil (Q).
However, they are arranged relative to each other so that the v-axis in the figure and the direction (V) of the illumination optical system (Oe) match.
The 1/2 wavelength plates (Rt1, Rt2, Rt3, Rt4) have all the polarization directions of the individual illumination light fluxes (Fe1, Fe2, Fe3, Fe4) by appropriately setting the installation angles around the axes. However, the direction required by the broadly defined hologram (H) is aligned.

また、言うまでも無いことであるが、図18の前記照明光学系(Oe)において、前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4)の集束スポットの位置が、前記光束変換レンズ(Le)の焦点面ではなく、前記光束変換レンズ(Le)から遠ざかる方向の適当な相対位置に配置することにより、前記照明光束(Fe)は、図1のカラー画像表示装置に入力する照明光束として適合するものにすることができる。 Needless to say, in the illumination optical system (Oe) of FIG. 18, the position of the focusing spot of the focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4) is that of the luminous flux conversion lens (Le). By arranging it at an appropriate relative position in the direction away from the luminous flux conversion lens (Le) instead of the focal plane, the illumination flux (Fe) is suitable as the illumination flux input to the color image display device of FIG. Can be.

ここで、図4と図19とを比較して見るとして、図4の前記光源像(Eq1)は長波長側成分抽出用の全スペクトル光源像、前記光源像(Eq2)は短波長側成分抽出用の全スペクトル光源像であり、図19の前記光源像(Eq1,Eq3)は長波長側のツイン光源像、前記光源像(Eq2,Eq4)は短波長側のツイン光源像であるから、図4の前記光源像(Eq1)を形成する前記個別照明光束(Fe1)を前記瞳(Q)の内側に向けて回折する、周期並び方向が v 軸と45度を成す回折格子は、必ず同じ角度だけ、図19の前記光源像(Eq1,Eq3)を形成する前記個別照明光束(Fe1,Fe3)の両方を前記瞳(Q)の内側に向けて回折するし、図4の前記光源像(Eq2)を形成する前記個別照明光束(Fe2)を前記瞳(Q)の内側に向けて回折する、周期並び方向が v 軸と45度を成す回折格子は、必ず同じ角度だけ、図19の前記光源像(Eq2,Eq4)を形成する前記個別照明光束(Fe2,Fe4)の両方を前記瞳(Q)の内側に向けて回折する。
したがって、図18の前記照明光学系(Oe)は、図2や図12のものと同様に機能し、それらよりも光の利用効率が(概略2倍に)向上していることが判る。
Here, comparing FIG. 4 and FIG. 19, the light source image (Eq1) of FIG. 4 is an all-spectrum light source image for extracting long-wavelength side components, and the light source image (Eq2) is short-wavelength side component extraction. The light source images (Eq1 and Eq3) in FIG. 19 are twin light source images on the long wavelength side, and the light source images (Eq2 and Eq4) are twin light source images on the short wavelength side. The diffraction grids that diffract the individual illumination light beam (Fe1) forming the light source image (Eq1) of 4 toward the inside of the pupil (Q) and whose periodic alignment direction is 45 degrees with the v-axis are always at the same angle. Only, both of the individual illumination light sources (Fe1, Fe3) forming the light source image (Eq1, Eq3) of FIG. 19 are diffracted toward the inside of the pupil (Q), and the light source image (Eq2) of FIG. 4 is formed. ) Is diffracted toward the inside of the pupil (Q), and the diffraction grid having a periodic alignment direction of 45 degrees with the v-axis always has the same angle as the light source of FIG. Both of the individual illumination light sources (Fe2, Fe4) forming the image (Eq2, Eq4) are diffracted toward the inside of the pupil (Q).
Therefore, it can be seen that the illumination optical system (Oe) of FIG. 18 functions in the same manner as that of FIGS. 2 and 12, and the light utilization efficiency is improved (approximately twice) as compared with them.

なお、図18の前記照明光学系(Oe)の場合は、図16のものと相違して、ツイン光束どうしが反転して重ね合わされる特徴は無いが、例えば、前記ミラー(M3,M4)を、それぞれ2枚にして反射回数を1回増すようにすれば、同様にインテグレータの働きを付与することができる。 In the case of the illumination optical system (Oe) of FIG. 18, unlike the one of FIG. 16, there is no feature that the twin luminous fluxes are inverted and superposed, but for example, the mirrors (M3 and M4) are used. If the number of reflections is increased by 1 with two sheets each, the function of the integrator can be imparted in the same manner.

図16、図18には、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)が4本である前記照明光学系(Oe)について例示したが、ここでは、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図20と図21を参照して、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)が8本である前記照明光学系(Oe)について説明する。
図20の照明光学系(Oe)においては、図18の前記照明光学系(Oe)では前記4角錐ミラー(Mt4B)であったものを、前記した正8角錐の8面ある錐面が反射面である立体による8角錐ミラー(Mt8A)に置き換えてある。
ただし、図18の(b)のような側面図については、同様であるため省略した。
16 and 18 illustrate the illumination optical system (Oe) in which the individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) Are four, but here, a part of the color image display device of the present invention is illustrated. The illumination optical system (Oe) having eight individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) Will be described with reference to FIGS. 20 and 21 which are schematic views showing one embodiment in a simplified manner.
In the illumination optical system (Oe) of FIG. 20, what was the quadrangular pyramid mirror (Mt4B) in the illumination optical system (Oe) of FIG. It has been replaced with an octagonal pyramid mirror (Mt8A) made of three-dimensional objects.
However, the side view as shown in FIG. 18B is omitted because it is the same.

そして、前記長波長側光(Fjr)が前記偏光ビームスプリッタ(Bp1)に入射してから前記長波長側光(Fjrp)と前記長波長側光(Fjrs)とに分離し、前記集束光(Ft1,Ft3)に至る部分、および前記短波長側光(Fjb)が前記偏光ビームスプリッタ(Bp2)に入射してから前記短波長側光(Fjbp)と前記短波長側光(Fjbs)とに分離し、前記集束光(Ft2,Ft4)に至る部分を更に1組追加し、それぞれ長波長側光(Fir),偏光ビームスプリッタ(Bp3),長波長側光(Firp),長波長側光(Firs)、および短波長側光(Fib),偏光ビームスプリッタ(Bp4),短波長側光(Fibp),短波長側光(Fibs)として、前記8角錐ミラー(Mt8A)の新たに出来た反射面に入力するようにして、8本の個別照明光束から成る照明光束を出力する照明光学系を構成する。
なお、前記したように、ツイン光束どうしが反転して重ね合わされるよう、前記ミラー(M3,M4)はミラー(M3,M3’,M4,M4’)に分割し、また追加した部分についても同様にミラー(M5,M5’,M6,M6’)による構成としてある。
Then, after the long wavelength side light (Fjr) is incident on the polarized beam splitter (Bp1), it is separated into the long wavelength side light (Fjrp) and the long wavelength side light (Fjrs), and the focused light (Ft1) is separated. , Ft3), and after the short wavelength side light (Fjb) is incident on the polarizing beam splitter (Bp2), it is separated into the short wavelength side light (Fjbp) and the short wavelength side light (Fjbs). , A further set of portions leading to the focused light (Ft2, Ft4) is added, and the long-wavelength side light (Fir), the polarized beam splitter (Bp3), the long-wavelength side light (Firp), and the long-wavelength side light (Fires) are added, respectively. , And input as short-wavelength side light (Fib), polarized beam splitter (Bp4), short-wavelength side light (Fibp), and short-wavelength side light (Fibs) to the newly created reflecting surface of the octagonal cone mirror (Mt8A). In this way, an illumination optical system that outputs an illumination light beam composed of eight individual illumination light beams is configured.
As described above, the mirror (M3, M4) is divided into mirrors (M3, M3', M4, M4') so that the twin luminous fluxes are inverted and superposed, and the same applies to the added portion. It is composed of mirrors (M5, M5', M6, M6').

ただし、光学素子の配置が混み合うため、前記長波長側光(Fjr)と前記短波長側光(Fjb)、前記長波長側光(Fir)と前記短波長側光(Fib)は、本図紙面の裏側に配置する光学系で生成し、紙面に垂直な、紙面裏側から表側に向かう光束として入力されるものをミラー(Mh1,Mh2,Mh3,Mh4)を用いて受け取るように構成してある。
それら光束を生成する本図紙面の裏側に配置する光学系は図21のようである。
前記光源(Ge)からの前記光源光束(Fg)を前記コリメータレンズ(Lc)によってコリメートして生成したコリメート光源光束(Fc)は、長波長通過フィルタ(Bf)によって長波長側光(Fjr’)と短波長側光(Fjb’)に分離され、ミラー(Mh1’,Mh2’)によって紙面に垂直な光束となり、前記ミラー(Mh1,Mh2)に渡される。
また、前記コリメート光源光束(Fc)と同様のコリメート光源光束(Fc’)は、長波長通過フィルタ(Bf’)によって長波長側光(Fir’)と短波長側光(Fib’)に分離され、ミラー(Mh3’,Mh4’)によって紙面に垂直な光束となり、前記ミラー(Mh3,Mh4)に渡される。
However, since the arrangement of the optical elements is crowded, the long wavelength side light (Fjr) and the short wavelength side light (Fjb), and the long wavelength side light (Fir) and the short wavelength side light (Fib) are shown in this figure. It is configured to be generated by an optical system arranged on the back side of the paper surface, and to receive what is input as a light beam from the back side of the paper surface to the front side, which is perpendicular to the paper surface, using mirrors (Mh1, Mh2, Mh3, Mh4). ..
The optical system arranged on the back side of the paper surface of this drawing that generates the luminous flux is as shown in FIG.
The collimated light source luminous flux (Fc) generated by collimating the light source luminous flux (Fg) from the light source (Ge) with the collimator lens (Lc) is a long wavelength side light (Fjr') by a long wavelength passing filter (Bf). And short wavelength side light (Fjb'), and the light source becomes a luminous flux perpendicular to the paper surface by the mirrors (Mh1', Mh2') and is passed to the mirrors (Mh1, Mh2).
Further, the collimated light source luminous flux (Fc') similar to the collimated light source luminous flux (Fc) is separated into a long wavelength side light (Fir') and a short wavelength side light (Fib') by a long wavelength passing filter (Bf'). , The light source becomes a light flux perpendicular to the paper surface by the mirrors (Mh3', Mh4') and is passed to the mirrors (Mh3, Mh4).

ここで、前記コリメート光源光束(Fc’)の生成については、元となるコリメート光源光束から半透過ミラーによって分離することによって、前記コリメート光源光束(Fc)と同時に生成してもよいし、前記コリメート光源光束(Fc)を生成する前記光源(Ge)とは別の光源を準備して、同様にコリメータレンズによってコリメートして生成してもよい。
さらに、後述するように、前記光源(Ge)が放電ランプの場合には、前記コリメート光源光束(Fc)の生成のための前記光源(Ge)が発する光束のうち、前記光源光束(Fg)とは異なる立体角領域の光束を利用して生成する方法もある。
このとき、インテグレータとしての働きをさらに強化するため、例えば前記コリメート光源光束(Fc’)に対し、イメージローテータを挿入して、光束を光軸回りに90度回転させるようにするとよい。
Here, regarding the generation of the collimated light source luminous flux (Fc'), the collimated light source luminous flux (Fc') may be generated at the same time as the collimated light source luminous flux (Fc) by separating it from the original collimated light source luminous flux by a semi-transmissive mirror. A light source different from the light source (Ge) that generates the light source luminous flux (Fc) may be prepared and similarly collimated with a collimator lens to generate the light source.
Further, as will be described later, when the light source (Ge) is a discharge lamp, among the light sources emitted by the light source (Ge) for generating the collimated light source luminous flux (Fc), the light source luminous flux (Fg) There is also a method of generating by using the luminous flux of different solid angle regions.
At this time, in order to further strengthen the function as an integrator, for example, an image rotator may be inserted into the collimated light source luminous flux (Fc') to rotate the luminous flux by 90 degrees around the optical axis.

以上のようにして図20の照明光学系で生成された照明光束(Fe)を、図11のカラー画像表示装置の前記照明光束(Fe)として入力すると、個別照明光束それぞれによって前記瞳面(Pq)に生成される前記光源像(Eq1,Eq2,Eq3,Eq4,Eq5,Eq6,Eq7,Eq8)の並びは、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図22の形態のものとなる。
ここで、ツイン光源像の前記光源像(Eq1,Eq3)と、ツイン光源像の前記光源像(Eq5,Eq7)とは、長波長側光束によるものであり、ツイン光源像の前記光源像(Eq2,Eq4)と、ツイン光源像の前記光源像(Eq6,Eq8)とは、短波長側光束によるものである。
先述の図17と図19に関して行った説明より明らかなように、ここで述べた照明光学系は、図16や図18の前記照明光学系(Oe)と同等に機能し、しかも、2倍の本数の照明光束が前記広義ホログラム(H)に重ね合わされるため、インテグレータの働きが強化される。
When the illumination luminous flux (Fe) generated by the illumination optical system of FIG. 20 as described above is input as the illumination flux (Fe) of the color image display device of FIG. 11, the pupil surface (Pq) is obtained by each individual illumination flux. The arrangement of the light source images (Eq1, Eq2, Eq3, Eq4, Eq5, Eq6, Eq7, Eq8) generated in) is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention. It has the form shown in FIG. 22.
Here, the light source image (Eq1, Eq3) of the twin light source image and the light source image (Eq5, Eq7) of the twin light source image are due to the long wavelength side light source, and the light source image (Eq2) of the twin light source image. , Eq4) and the light source image (Eq6, Eq8) of the twin light source image are due to the short wavelength side light beam.
As is clear from the explanation given with respect to FIGS. 17 and 19 described above, the illumination optical system described here functions in the same manner as the illumination optical system (Oe) in FIGS. 16 and 18, and is doubled. Since the number of illumination light fluxes is superimposed on the broadly defined hologram (H), the function of the integrator is enhanced.

因みに、図22の前記瞳(Q)が円形であるものを、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図23のように、正方形や、その角を丸くしたものなどにしてもよく、このことは、図19の前記瞳(Q)についても同様である。 Incidentally, as shown in FIG. 23, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention, the circular pupil (Q) in FIG. 22 is a square or its angle. May be rounded, and this also applies to the pupil (Q) in FIG.

さらに、前記開口絞リ板(Sq)の前記開口(Aq)を複数個の部分開口に分割することにより、前記瞳を複数の部分瞳に分割し、それぞれの部分瞳の瞳外周の近傍に、前記広義ホログラム(H)によって回折されなかった成分の光源像を配置するようにしてもよい。
一例として、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図24に、瞳を4分割して4個の部分瞳(Q1,Q2,Q3,Q4)を設けるものを示す。
この場合の、光源像(Eq1,Eq2,Eq3,Eq4,Eq5,Eq6,Eq7,Eq8)の配置は、図22や図23のものと極めて類似しているため、先に説明した図21の光学系を基本として、多少の調整を加えることによって容易に実現できる。
Further, by dividing the opening (Aq) of the opening aperture plate (Sq) into a plurality of partial openings, the pupil is divided into a plurality of partial pupils, and each partial pupil is placed in the vicinity of the outer circumference of the pupil. A light source image of a component not diffracted by the broadly defined hologram (H) may be arranged.
As an example, in FIG. 24, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention, the pupil is divided into four and four partial pupils (Q1, Q2, Q3, Q4) are shown. Indicates what to provide.
In this case, the arrangement of the light source images (Eq1, Eq2, Eq3, Eq4, Eq5, Eq6, Eq7, Eq8) is very similar to that of FIGS. 22 and 23, and therefore the optics of FIG. 21 described above. It can be easily realized by making some adjustments based on the system.

他の例として、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図26に、瞳を2分割して2個の部分瞳(Q1,Q2)を設け、前記部分瞳(Q1)の近傍に光源像(Eq1,Eq2,Eq5,Eq6)を、前記部分瞳(Q2)の近傍に光源像(Eq3,Eq4,Eq7,Eq8)を、それぞれ配置するものを示す。
図22の場合と同様に、ツイン光源像の前記光源像(Eq1,Eq3)と、ツイン光源像の前記光源像(Eq5,Eq7)とは、長波長側光束によるものであり、ツイン光源像の前記光源像(Eq2,Eq4)と、ツイン光源像の前記光源像(Eq6,Eq8)とは、短波長側光束によるものである。
ここで、前記部分瞳(Q1,Q2)の一方の近傍に配置される光源像を形成する光束が、前記広義ホログラム(H)による回折によって偏向される方向(図中の一点鎖線の方向)の延長線上に、他方の部分瞳が位置しないようにすることが必要である。
As another example, in FIG. 26, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention, the pupil is divided into two and two partial pupils (Q1 and Q2) are provided. A light source image (Eq1, Eq2, Eq5, Eq6) is arranged in the vicinity of the partial pupil (Q1), and a light source image (Eq3, Eq4, Eq7, Eq8) is arranged in the vicinity of the partial pupil (Q2). ..
Similar to the case of FIG. 22, the light source image (Eq1, Eq3) of the twin light source image and the light source image (Eq5, Eq7) of the twin light source image are due to the long wavelength side light beam, and are the twin light source images. The light source image (Eq2, Eq4) and the light source image (Eq6, Eq8) of the twin light source image are due to a short wavelength side light beam.
Here, the direction in which the luminous flux forming the light source image arranged in the vicinity of one of the partial pupils (Q1 and Q2) is deflected by the diffraction by the broad-sense hologram (H) (the direction of the alternate long and short dash line in the figure). It is necessary that the other partial pupil is not located on the extension line.

瞳面上における、このような光源像の配置は、先に図20と図21とで示した光学系を基本に、多少の改変を加えて実現することができる。
先ず、前記ミラー(Mh3,Mh3’)および前記ミラー(Mh4,Mh4’)の配置を変更して、前記長波長側光(Fjrs)が入射していた集光レンズに前記短波長側光(Fjbs)を入射し、前記短波長側光(Fjbs)が入射していた集光レンズに前記長波長側光(Fjrs)を入射するようにし、前記ミラー(Mh5,Mh5’)および前記ミラー(Mh6,Mh6’)の配置を変更して、前記長波長側光(Firs)が入射していた集光レンズに前記短波長側光(Fibs)を入射し、前記短波長側光(Fibs)が入射していた集光レンズに前記長波長側光(Firs)を入射するようにする。
Such an arrangement of the light source image on the pupil surface can be realized by making some modifications based on the optical system shown in FIGS. 20 and 21 above.
First, the arrangement of the mirrors (Mh3, Mh3') and the mirrors (Mh4, Mh4') is changed, and the short wavelength side light (Fjbs) is attached to the condenser lens on which the long wavelength side light (Fjrs) is incident. ), And the long-wavelength side light (Fjrs) is made to enter the condensing lens on which the short-wavelength side light (Fjbs) was incident, so that the mirrors (Mh5, Mh5') and the mirrors (Mh6) are incident. By changing the arrangement of Mh6'), the short wavelength side light (Fibs) is incident on the condenser lens on which the long wavelength side light (Fires) is incident, and the short wavelength side light (Fibs) is incident. The long-wavelength side light (Fires) is incident on the condensing lens.

次に、前記8角錐ミラー(Mt8A)を、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図25に示す8面ミラー(Mt8B)に交換する。
ただし、図中の集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4,Ft5,Ft6,Ft7,Ft8)は、それぞれ光束(Fjrp,Fjbs,Fjrs,Fjbp,Firs,Fibp,Firp,Fibs)が1/2波長板と集光レンズを通過したものである。
また、各集束光の集束部に描いたハッチングを施した円は、前記光源(Ge)の点光源に共役の光源像から成る集光スポットである。
因みに、図16および図18、図20の、それぞれ前記ピラミッド型ミラー(Mt4A)および前記4角錐ミラー(Mt4B)、前記8角錐ミラー(Mt8A)にも、細かくて視認し難いが、同じ意味のハッチングを施した円を描いてある。
Next, the octagonal pyramid mirror (Mt8A) is replaced with an eight-sided mirror (Mt8B) shown in FIG. 25, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention.
However, the focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4, Ft5, Ft6, Ft7, Ft8) in the figure has a 1/2 wavelength of the luminous flux (Fjrp, Fjbs, Fjrs, Fjbp, Firs, Fibp, Firp, Fibs), respectively. It has passed through the plate and the condenser lens.
The hatched circle drawn on the focused portion of each focused light is a focused spot composed of a light source image conjugate to the point light source of the light source (Ge).
Incidentally, the pyramid type mirror (Mt4A), the quadrangular pyramid mirror (Mt4B), and the octagonal pyramid mirror (Mt8A) shown in FIGS. 16 and 18, respectively, are detailed and difficult to see, but have the same meaning. A circle with a mark is drawn.

ここで、前記8面ミラー(Mt8B)の各反射面は、前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4,Ft5,Ft6,Ft7,Ft8)の各光軸を、紙面に垂直な方向に反射するような角度に形成されているものとする。
そして、前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4,Ft5,Ft6,Ft7,Ft8)の各集束スポットの配置が、前記8面ミラー(Mt8B)の各反射面の近傍であって、紙面手前側に配置される前記光束変換レンズ(Le)の焦点面に位置し、図26の前記光源像(Eq1,Eq2,Eq3,Eq4,Eq5,Eq6,Eq7,Eq8)の配置の鏡像に相似形になるように調整すればよい。
ただし、図の v 軸と、図25の方向(V)とが合うように相対配置する。
なお、鏡像とするのは、図25が光の進行方向の先側から元側に向いて見た図であるのに対し、図26が光の進行方向の元側から先側に向いて見た図であるからである。
Here, each reflecting surface of the eight-sided mirror (Mt8B) reflects each optical axis of the focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4, Ft5, Ft6, Ft7, Ft8) in a direction perpendicular to the paper surface. It is assumed that they are formed at such an angle.
Then, the arrangement of the focusing spots of the focusing light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4, Ft5, Ft6, Ft7, Ft8) is in the vicinity of each reflecting surface of the eight-sided mirror (Mt8B), and is on the front side of the paper surface. It is located on the focal plane of the luminous flux conversion lens (Le) arranged in, and has a similar shape to the mirror image of the arrangement of the light source images (Eq1, Eq2, Eq3, Eq4, Eq5, Eq6, Eq7, Eq8) in FIG. It should be adjusted as follows.
However, they are arranged relative to each other so that the v-axis in the figure and the direction (V) in FIG. 25 match.
It should be noted that the mirror image is a view in which FIG. 25 is viewed from the front side in the light traveling direction toward the original side, whereas FIG. 26 is a view viewed from the original side in the light traveling direction toward the front side. This is because it is a figure.

また、ここでは簡単のために、前記8面ミラー(Mt8B)の各反射面は、前記集束光(Ft1,Ft2,Ft3,Ft4,Ft5,Ft6,Ft7,Ft8)の各光軸を、紙面に垂直な方向に反射するような角度に形成するとしたが、垂直でなくても、結果的に図26に示したような、前記部分瞳(Q1,Q2)と前記光源像(Eq1,Eq2,Eq3,Eq4,Eq5,Eq6,Eq7,Eq8)との所望の位置関係を実現するものであれば、(光源像毎に異なる場合もある)他の角度でもよい。
この事情は、前記ピラミッド型ミラー(Mt4A)や前記4角錐ミラー(Mt4B)、前記8面ミラー(Mt8B)についても同様で、反射光束の光軸は、垂直でなくても、結果的に、それぞれ図17や図19、図22に示したような、前記瞳(Q)と前記光源像(Eq1,Eq2,…)との所望の位置関係を実現するものであれば、(光源像毎に異なる場合もある)他の角度でもよい。
Further, for the sake of simplicity, each reflecting surface of the eight-sided mirror (Mt8B) has each optical axis of the focused light (Ft1, Ft2, Ft3, Ft4, Ft5, Ft6, Ft7, Ft8) on a paper surface. It was assumed that the angle was formed so as to reflect in the vertical direction, but even if it was not vertical, the partial pupils (Q1, Q2) and the light source image (Eq1, Eq2, Eq3) as shown in FIG. 26 resulted. , Eq4, Eq5, Eq6, Eq7, Eq8), other angles (which may differ depending on the light source image) may be used as long as they realize the desired positional relationship.
This situation is the same for the pyramid type mirror (Mt4A), the quadrangular pyramid mirror (Mt4B), and the eight-sided mirror (Mt8B), and as a result, even if the optical axis of the reflected light source is not vertical, each As long as it realizes the desired positional relationship between the pupil (Q) and the light source images (Eq1, Eq2, ...) As shown in FIGS. 17, 19, and 22, (different for each light source image). Other angles may be used.

先に、図8を参照して、前記座標点(pxy)の位置によらず、前記直線(lxy)は、前記純紫軌跡(Lp)に平行とすることが簡単で有利である旨を説明した。
このことを実現するものとして、図16または図18に一例を示した、前記照明光学系(Oe)が、前記短波長側光束および前記長波長側光束からなる照明光束を生成する構造であるものに適用することが特に好適である。
その際、前記した帯域分割するスペクトル位置の波長としては、色度図において、純紫軌跡(Lp)に平行な直線が、逆U字形状のスペクトル軌跡の頂上部分で接する箇所に対応する波長、すなわち、約518nmを選ぶことが好適である。
Earlier, with reference to FIG. 8, it was explained that it is easy and advantageous for the straight line (lxy) to be parallel to the pure purple locus (Lp) regardless of the position of the coordinate point (pxy). did.
As an example of realizing this, the illumination optical system (Oe) shown in FIG. 16 or FIG. 18 has a structure for generating an illumination light flux composed of the short wavelength side luminous flux and the long wavelength side luminous flux. It is particularly suitable to apply to.
At that time, the wavelength of the spectrum position for band division is the wavelength corresponding to the point where the straight line parallel to the pure purple locus (Lp) contacts at the top of the inverted U-shaped spectral locus in the chromaticity diagram. That is, it is preferable to select about 518 nm.

そして、前記したコンピュータホログラムの技法を応用する方法、もしくは前記したコンピュータホログラムの技法を応用しない方法等によって、前記広義ホログラム(H)の前記色相画素(Pxy)に対し、その色相画素に課せられた色相によって規定される色度座標が色度図上において位置する座標点(pxy)を通り、純紫軌跡(Lp)と平行な直線(lxy)が、スペクトル軌跡(Ls)と交差する2個の点(a,b)の座標に対応する色度を有する2種の単色光の加色混合によって実現されるような空間並び周期と方向を有する成分が重ね合わせられた回折格子を前記広義ホログラム(H)に描画するようにして、本発明のカラー画像表示装置を構成することができる。 Then, by a method of applying the above-mentioned computer hologram technique, a method of not applying the above-mentioned computer hologram technique, or the like, the hue pixels of the broad-sense hologram (H) are imposed on the hue pixels (Pxy). Two chromatic coordinates defined by hue pass through coordinate points (pxy) located on the chromatic diagram, and a straight line (lxy) parallel to the pure purple locus (Lp) intersects the spectral locus (Ls). The broadly defined hologram is a diffraction grating in which components having a spatial alignment period and direction are superposed so as to be realized by additive color mixing of two types of monochromatic light having hues corresponding to the coordinates of points (a and b). The color image display device of the present invention can be configured by drawing in H).

前記光源(Ge)としては、単独または複数のものの組合せによって、表示したい色度図領域に現れる色成分を網羅する、連続スペクトルを有する発光素子であれば、何れのものも適用可能である。
例えば、キセノン放電ランプ,白熱電球,放電励起蛍光ランプ,半導体光源励起蛍光ランプ等々が利用できる。
ただし、発光素子の発光スペクトルに、顕著な凸部や強い輝線が含まれる場合は、フィルタを用いて平坦化して使うとよい。
As the light source (Ge), any light source having a continuous spectrum that covers the color components appearing in the chromaticity diagram region to be displayed by a single light source or a combination of a plurality of light sources can be applied.
For example, xenon discharge lamps, incandescent lamps, discharge excitation fluorescent lamps, semiconductor light source excitation fluorescent lamps, and the like can be used.
However, if the emission spectrum of the light emitting element contains remarkable protrusions or strong emission lines, it is preferable to flatten it with a filter.

なお、先の説明から明らかなように、前記照明光束(Fe)から発して前記色相画素(Pxy)に達するときの光線の立体的な角度(方向単位ベクトル)は、前記色相画素(Pxy)毎に(前記照明光束(Fe)が前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)である場合はそれぞれに対し)決まっていなければならず、それが実現できるためには、前記光源(Ge)は、点光源(または平行光束:無限遠の点光源)に近いものでなければならないが、前記したキセノン放電ランプは、点光源性が強い上に発光スペクトルが太陽光に近いため好適である。
蛍光ランプのような面発光的な光源の場合は、狭い領域で発生した光を選択して利用するよう、前記光源(Ge)は、視野絞りを備えるものとすればよく、また点光源性を高めるためには、光源からの出力光束をレンズ等によって集束し、集束点に設けた開口(ピンホール)を通過した光を前記光源光束とする構成(空間フィルタ)が有効である。
As is clear from the above description, the three-dimensional angle (direction unit vector) of the light beam when it is emitted from the illumination luminous flux (Fe) and reaches the hue pixel (Pxy) is determined for each hue pixel (Pxy). (When the illumination luminous flux (Fe) is the individual illumination flux (Fe1, Fe2, ...), Each of them must be determined), and in order to realize this, the light source (Ge) must be determined. It must be close to a point light source (or parallel luminous flux: a point light source at infinity), but the xenon discharge lamp described above is suitable because it has a strong point light source property and its emission spectrum is close to that of sunlight.
In the case of a surface-emitting light source such as a fluorescent lamp, the light source (Ge) may be provided with a field aperture so as to select and use the light generated in a narrow region, and also has a point light source property. In order to increase the effect, it is effective to focus the output luminous flux from the light source with a lens or the like and use the light passing through the opening (pinhole) provided at the focusing point as the light source luminous flux (spatial filter).

前記したキセノン放電ランプを、前記光源(Ge)として利用する場合の様子は、例えば本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図27のようである。
陰極(E1)と陽極(E2)にランプドライバ回路(Gdr)を接続し、それに内蔵されたイグナイタによって高電圧パルスを印加し、放電空間に絶縁破壊を発生させて放電を開始し、定常的に規定のDC電流が流れるように制御して放電を維持する。
光源光束(Fg)は、前記陰極(E1)と前記陽極(E2)との間にできる放電プラズマから発するが、後方に出た分は、曲率中心の位置が前記放電プラズマに一致するよう配置した凹面反射鏡(Ms)によって放電プラズマに戻し、前方に出た分と一緒にして、前記放電プラズマを挟んで前記凹面反射鏡(Ms)に対向して、かつ焦点の位置が前記放電プラズマに一致するよう配置したコリメータレンズ(Lc)によってコリメートすることにより、光軸(z)の方向に射出されるコリメート光源光束(Fc)へと光束変換している。
本図の前記コリメータレンズ(Lc)は、2段から成るアプラナティックレンズによって光束の拡がり角を減じた上で、平凸レンズによって(色消し)コリメートするものを例示している。
The state when the xenon discharge lamp is used as the light source (Ge) is as shown in FIG. 27, which is a schematic diagram showing, for example, a simplified form of a part of the color image display device of the present invention.
A lamp driver circuit (Gdr) is connected to the cathode (E1) and the anode (E2), a high-voltage pulse is applied by the igniter built into the lamp driver circuit (Gdr), dielectric breakdown occurs in the discharge space, discharge is started, and discharge is constantly performed. The discharge is maintained by controlling the flow of the specified DC current.
The light source light beam (Fg) is emitted from the discharge plasma formed between the cathode (E1) and the anode (E2), and the portion emitted rearward is arranged so that the position of the center of curvature coincides with the discharge plasma. It is returned to the discharge plasma by the concave reflector (Ms), and together with the amount emitted forward, it faces the concave reflector (Ms) with the discharge plasma in between, and the position of the focal point coincides with the discharge plasma. By collimating with a collimator lens (Lc) arranged so as to be used, the light beam is converted into a collimated light source light beam (Fc) emitted in the direction of the optical axis (z).
The collimator lens (Lc) in this figure exemplifies a collimator lens (achromatic) collimated by a plano-convex lens after reducing the spreading angle of a luminous flux by an aplanatic lens composed of two stages.

ところで、有効に利用される前記光源光束(Fg)の拡がり角は、通常は90度より小さいから、ランプの電極軸方向から見た図であって、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図28に示すように、1個のランプに対し、前記凹面反射鏡(Ms)と前記コリメータレンズ(Lc)から成る組と同様の、凹面反射鏡(Ms’)とコリメータレンズ(Lc’)から成る組を、前記光軸(z)とは異なる光軸(z’)に沿ってさらに配置することができ、これによって、前記コリメート光源光束(Fc)と同時に、前記光源光束(Fg)とは異なる立体角領域の光源光束(Fg’)をコリメートした、コリメート光源光束(Fc’)を生成することができ、光の利用効率を向上させることができる。
前記した、図21の光学系の前記コリメート光源光束(Fc)と、前記コリメート光源光束(Fc’)とは、この方法によって生成することが好適である。
By the way, since the spread angle of the light source luminous flux (Fg) that is effectively used is usually smaller than 90 degrees, it is a view seen from the electrode axis direction of the lamp, and is a part of the color image display device of the present invention. As shown in FIG. 28, which is a schematic diagram showing one form in a simplified manner, a concave reflector (Ms) and a collimator lens (Lc) similar to a set consisting of the concave reflector (Ms) and the collimator lens (Lc) for one lamp. A pair consisting of Ms') and a collimator lens (Lc') can be further arranged along an optical axis (z') different from the optical axis (z), thereby causing the collimated light source luminous flux (Fc). At the same time, it is possible to generate a collimated light source luminous flux (Fc') by collimating the light source luminous flux (Fg') in a stereoscopic angle region different from the light source luminous flux (Fg), and it is possible to improve the light utilization efficiency. ..
The collimated light source luminous flux (Fc) and the collimated light source luminous flux (Fc') of the optical system of FIG. 21 described above are preferably generated by this method.

図27や図28の前記コリメータレンズを簡易なものとして、一旦低品質のコリメート光源光束を生成した上で、これに前記した空間フィルタを適用して、高品質のコリメート光源光束を生成するように構成することもできる。
その場合は、例えば本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図29のように、前記コリメート光源光束(Fc)を一旦ピンホール照明レンズ(La1)によって集光し、集光スポット部(Is)、すなわち前記放電プラズマの共役像にピンホール板(Sp)のピンホール(Ap)が合うように配置して、該ピンホール(Ap)から発散して来る光を第2コリメータレンズ(La2)によって再コリメートすることにより、改善されたコリメート光源光束(Fc”)を得るようにすればよい。
因みに、このようにしたときは、前記三角柱ミラー(Mt2)や前記ピラミッド型ミラー(Mt4A)、前記4角錐ミラー(Mt4B)、前記8角錐ミラー(Mt8A)、前記8面ミラー(Mt8B)の反射面近傍に形成される集束スポット、および前記瞳面(Pq)上に形成される前記光源像(Eq1,Eq2,…)は、全て前記ピンホール(Ap)の共役像となる。
Using the collimator lens of FIGS. 27 and 28 as a simple one, a low-quality collimator light source luminous flux is once generated, and then the above-mentioned spatial filter is applied to the collimator light source luminous flux to generate a high-quality collimator light source luminous flux. It can also be configured.
In that case, for example, as shown in FIG. 29, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention, the collimated light source luminous flux (Fc) is once used by a pinhole illumination lens (La1). The light is focused and arranged so that the pinhole (Ap) of the pinhole plate (Sp) matches the focused spot portion (Is), that is, the conjugate image of the discharge plasma, and diverges from the pinhole (Ap). The incoming light may be recollimated by a second collimator lens (La2) to obtain an improved collimated light source luminous flux (Fc ").
Incidentally, when this is done, the reflecting surfaces of the triangular prism mirror (Mt2), the pyramid type mirror (Mt4A), the quadrangular pyramid mirror (Mt4B), the octagonal pyramid mirror (Mt8A), and the eight-sided mirror (Mt8B). The focusing spots formed in the vicinity and the light source images (Eq1, Eq2, ...) Formed on the pupil surface (Pq) are all conjugate images of the pinholes (Ap).

前記広義ホログラム(H)を空間光変調器によって構成する本発明のカラー画像表示装置の場合、先に述べた、図11のカラー画像表示装置に図12または図16、図18、図20と図21、図25の前記照明光学系(Oe)を搭載して、前記瞳面(Pq)に図4または図17、図19、図22、図26の前記光源像(Eq1,Eq2,…)を形成する構成を採用することにより、前記色相画素(Pxy)に重畳して形成される2成分の回折格子の周期並び方向が、前記色相画素(Pxy)の前記広義ホログラム(H)上での位置によらず、常に直交するようにすることが特に有利である。
その場合(および図13または図14の光源像を形成する場合も含め)、空間光変調器の変調画素、すなわち空間光変調の最小単位としての画素が縦と横の2方向に等ピッチで並ぶとして、回折格子それぞれの成分の周期並び方向と、空間光変調器の(例えば縦の)変調画素の並び方向が成す角度が45度となるように配置する。
In the case of the color image display device of the present invention in which the broadly defined hologram (H) is configured by a spatial light modulator, the color image display device of FIG. 11 described above is shown in FIGS. 12 or 16, 18, 18 and 20. 21. The illumination optical system (Oe) of FIG. 25 is mounted, and the light source images (Eq1, Eq2, ...) Of FIG. 4 or FIG. 17, FIG. 19, FIG. 22, FIG. 26 are displayed on the pupil surface (Pq). By adopting the forming configuration, the periodic arrangement direction of the two-component diffraction grating formed by superimposing on the hue pixel (Pxy) is the position of the hue pixel (Pxy) on the broad hologram (H). Regardless, it is particularly advantageous to always make them orthogonal.
In that case (and including the case of forming the light source image of FIG. 13 or 14), the modulation pixels of the spatial light modulator, that is, the pixels as the minimum unit of spatial light modulation, are arranged at equal pitches in two directions, vertical and horizontal. As a result, the spatial light modulator is arranged so that the periodic arrangement direction of each component and the arrangement direction of the (for example, vertical) modulation pixels of the spatial light modulator form an angle of 45 degrees.

この構成が有利である理由は、空間光変調器を、濃度格子を表現する素子として機能させる状況を想定するとして、その画素配置を、明と暗の画素を縦および横とも1個おきに並べた配置、すなわち市松模様の配置とした場合が、極限の最短空間並び周期を表現するからである。
もし、回折格子それぞれの成分の周期並び方向と、空間光変調器の変調画素の並び方向とを同じにした場合、最短空間並び周期は、例えば縦方向に明の画素が連なった明線と、縦方向に暗の画素が連なった暗線とが、横方向に交互に並んだ縞状の配置とした場合のものになるが、この空間並び周期は、前記した市松模様の配置とした場合に対し、2の平方根倍になってしまう。
The reason why this configuration is advantageous is that, assuming a situation in which the spatial light modulator functions as an element expressing a density grid, the pixel arrangement is such that bright and dark pixels are arranged every other vertically and horizontally. This is because the arrangement of the checkered patterns, that is, the arrangement of the checkered patterns, expresses the shortest spatial arrangement period.
If the periodic arrangement direction of each component of the diffraction grating and the arrangement direction of the modulation pixels of the spatial light modulator are the same, the shortest spatial arrangement period is, for example, a bright line in which bright pixels are connected in the vertical direction. The dark lines in which dark pixels are connected in the vertical direction are arranged in a striped pattern in which they are arranged alternately in the horizontal direction. However, this spatial arrangement period is different from that in the case of the checkered pattern arrangement described above. It will be double the square root of 2.

ここでは、前記した、色相画素が正方形などの矩形であるとは限らず、また画面内での大きさが一様であるとは限らない場合について、本発明のカラー画像表示装置の技術に関連する概念の概略図である図30を参照して説明する。
説明を理解し易いよう、直前で述べた、前記広義ホログラム(H)が空間光変調器で、前記色相画素(Pxy)に重畳して形成される2成分の回折格子の周期並び方向が、前記色相画素(Pxy)の前記広義ホログラム(H)上での位置によらず、常に直交するように構成し、回折格子の周期並び方向と、空間光変調器の変調画素の並び方向が成す角度が45度である場合を想定するが、当然それ以外の場合に対しても、ここで述べる技術は適用可能である。
図の右上がり45度と、右下がり45度の直線は、前記色相画素(Pxy)内に形成される回折格子を象徴的に表している(例えば回折格子が濃度格子であるとして、濃度の最も高い箇所を表すと理解されたい)。
Here, the above-mentioned case where the hue pixel is not always a rectangle such as a square and the size on the screen is not always uniform is related to the technique of the color image display device of the present invention. This will be described with reference to FIG. 30, which is a schematic diagram of the concept of
In order to make the explanation easier to understand, the periodic arrangement direction of the two-component diffraction grating described immediately before is the spatial light modulator formed by superimposing the hologram (H) in the broad sense on the hue pixel (Pxy). Regardless of the position of the hue pixel (Pxy) on the broad hologram (H), it is configured to always be orthogonal, and the angle formed by the periodic arrangement direction of the diffraction grating and the arrangement direction of the modulation pixels of the spatial light modulator is It is assumed that the temperature is 45 degrees, but of course, the technique described here can be applied to other cases as well.
The straight lines of 45 degrees rising to the right and 45 degrees falling to the right in the figure symbolically represent the diffraction grating formed in the hue pixel (Pxy) (for example, assuming that the diffraction grating is a density grating, the density is highest. It should be understood that it represents a high place).

図30において、(a)は、これまで想定してきた、正方形で、画面内での大きさが一様である場合の、(b)は、正方形などの矩形であるとは限らず、また画面内での大きさが一様であるとは限らない場合の、それぞれ色相画素(Pxy)の並びの様子を表す。
いま、前記出力像(Dc)として表示しようとする画像の絵柄において、図の(b)の太い右上がりの一点鎖線で示したような境界、すなわち絵柄境界線が存在し、その左と右で、画像の明るさや色が変化しているとする。
ただし、いまは簡単のため、絵柄境界の左と右では、画像の明るさや色が相違するが、絵柄境界の左では画像の明るさや色は一様、絵柄境界の右でも画像の明るさや色は一様であるとする。
In FIG. 30, (a) is a square, which has been assumed so far, and when the size in the screen is uniform, (b) is not necessarily a rectangle such as a square, and the screen. It represents the state of arrangement of hue pixels (Pxy) when the size is not always uniform within.
Now, in the pattern of the image to be displayed as the output image (Dc), there is a boundary as shown by the thick alternate long and short dash line in (b) of the figure, that is, the pattern boundary line, and on the left and right of the boundary line. , Suppose that the brightness and color of the image are changing.
However, for the sake of simplicity, the brightness and color of the image differ between the left and right of the pattern boundary, but the brightness and color of the image are uniform on the left of the pattern boundary, and the brightness and color of the image on the right of the pattern boundary. Is uniform.

図の(a)に注目すると、二点鎖線は前記色相画素(Pxy)の境界を表し(したがって色相画素の4×4=16個が描かれている)、前記色相画素(Pxy)は正方形で、画面内での大きさが一様であるから、前記した絵柄境界線は、階段状の太い一点鎖線で示したように表現されることになる。
このような画像の表現方法の場合、特に前記広義ホログラム(H)が空間光変調器であるときは、空間光変調器の変調画素の複数個×複数個から成る領域によって前記色相画素(Pxy)の1個を形成しなければならないため、絵柄表現の最小単位が粗くなって、出力像がモザイク状に見えてしまう問題がある。
当然、絵柄境界などが存在せず、画像の明るさや色が滑らかに変化している画像領域では、このような問題は生じず、このような場合に適用できる大きさ、すなわち前記出力像(Dc)に対して必要な分解能を実現できる大きさの前記色相画素(Pxy)を、基本色相画素と呼ぶことにする。
図の(a)は、絵柄境界の存在に無頓着に、単純に基本色相画素を色相画素(Pxy)とした結果と言える。
Focusing on (a) in the figure, the alternate long and short dash line represents the boundary of the hue pixel (Pxy) (hence, 4 × 4 = 16 hue pixels are drawn), and the hue pixel (Pxy) is square. Since the size on the screen is uniform, the above-mentioned pattern boundary line is expressed as shown by a stepped thick one-dot chain line.
In the case of such an image representation method, particularly when the broad-sense hologram (H) is a spatial light modulator, the hue pixel (Pxy) is formed by a region consisting of a plurality of modulation pixels of the spatial light modulator. Since one of the above must be formed, there is a problem that the minimum unit of the pattern expression becomes coarse and the output image looks like a mosaic.
Naturally, in an image region where there is no pattern boundary and the brightness and color of the image are smoothly changing, such a problem does not occur, and the size applicable in such a case, that is, the output image (Dc) The hue pixel (Pxy) having a size capable of achieving the required resolution with respect to)) will be referred to as a basic hue pixel.
It can be said that (a) in the figure is the result of simply changing the basic hue pixel to the hue pixel (Pxy) without paying attention to the existence of the pattern boundary.

前記した出力像がモザイク状に見えてしまう問題を解決するため、前記出力像(Dc)として表示しようとする画像の絵柄境界が、基本色相画素内に存在する場合は、絵柄境界線で基本色相画素を分割して、絵柄境界線が、隣接する色相画素間の境界となるようにすることにより、図の(b)のように、色相画素の境界の形状が、前記出力像(Dc)として表示しようとする画像の絵柄に適合するようにすることができる。
なお(b)で、絵柄境界線が色相画素間の境界となっていることは、左半分と右半分の回折格子の空間並び周期が、絵柄境界線を境に変化していることで読み取れる。
このとき、例えば、左から3列目(Jx)で上から2行目(Jy)にある基本色相画素に注目したとき、絵柄境界線の左側の小さい三角形部分については、その左の基本色相画素と合体させて1個の色相画素とすればよく、また絵柄境界線の右側の比較的大きい台形部分については、これ単独で1個の色相画素としてもよいし、その右の基本色相画素と合体させて1個の色相画素としてもよく、実際、図における点線は、いま述べた合体処理により、色相画素の境界ではなくなる箇所を表す。
なお、図の(b)の絵柄境界線も、空間光変調器の変調画素の大きさで階段状化(モザイク状化)して描かれるべきであるが、これは、基本色相画素による階段状化に比べて細かいため、図は、そのように描く手間を省略してあると理解されたい(前記した、回折格子を象徴的に表した45度の線についても同様)。
In order to solve the problem that the output image looks like a mosaic, when the pattern boundary of the image to be displayed as the output image (Dc) exists in the basic hue pixel, the basic hue is the pattern boundary line. By dividing the pixels so that the pattern boundary line becomes the boundary between adjacent hue pixels, the shape of the boundary of the hue pixels becomes the output image (Dc) as shown in (b) of the figure. It can be adapted to match the pattern of the image to be displayed.
In (b), the fact that the pattern boundary line is the boundary between the hue pixels can be read by the fact that the spatial alignment period of the left half and the right half of the diffraction grating changes with the pattern boundary line as the boundary.
At this time, for example, when focusing on the basic hue pixels in the third column (Jx) from the left and the second row (Jy) from the top, the small triangular portion on the left side of the pattern boundary line is the basic hue pixel on the left. It may be combined with one hue pixel to form one hue pixel, and the relatively large trapezoidal portion on the right side of the pattern boundary line may be combined with the basic hue pixel on the right side of the relatively large trapezoidal portion. It may be combined into one hue pixel, and in fact, the dotted line in the figure represents a portion that is no longer the boundary of the hue pixels due to the coalescence processing described above.
The pattern boundary line in (b) of the figure should also be drawn in a staircase pattern (mosaic pattern) according to the size of the modulation pixel of the spatial light modulator, but this is a stepped pattern with basic hue pixels. It should be understood that the figure omits the trouble of drawing in that way because it is finer than the conversion (the same applies to the 45-degree line symbolically representing the diffraction grating described above).

ところで、人間の視覚の画像認識上の分解能は、画像の明るさの位置的変化に対しては高いが、色の位置的変化に対しては低いため、いま述べた絵柄境界に関する処理は、画像の明るさ情報に対してのみ施すようにしてもよい。
このような絵柄境界の抽出処理については、一般的画像処理の分野における、輪郭抽出・輪郭強調で用いられる技術(例えばラプラシアン演算など)を利用することができる。
By the way, the resolution of human vision on image recognition is high for a positional change in the brightness of an image, but low for a positional change in color. Therefore, the processing related to the pattern boundary described above is an image. It may be applied only to the brightness information of.
For such a pattern boundary extraction process, a technique (for example, Laplacian operation) used in contour extraction / contour enhancement in the field of general image processing can be used.

以上においては、主として1個の空間光変調器を用いて、それに複数成分の回折格子を形成する場合を想定し、本発明のカラー画像表示装置を構成する場合について述べて来た。
通常のRGB方式のLCOSやLCD、DMD等を用いたプロジェクタにおいては、それら空間光変調器を3枚使用し、R,G,Bそれぞれ個別に生成した画像をダイクロイックミラーを用いて重ね合わせ、各色画像の対応する画素を正確に重畳することにより、画素毎の加色混合が実現されるようにし、1枚のカラー画像として完成させることが普通に行われている。
本発明においても、複数の空間光変調器を用いて、これと同様のことを行うことができる。
すなわち、前記広義ホログラム(H)たる空間光変調器の前記色相画素(Pxy)に、回折格子の各成分が重ね合わせられた回折格子が形成されることによって加色混合が実現されるようにする代わりに、前記広義ホログラム(H)たる空間光変調器を複数枚設けることとし、前記した回折格子の各成分それぞれを、1成分づつに分けて前記広義ホログラム(H)のそれぞれに形成し、前記照明光束(Fe)が前記広義ホログラム(H)のそれぞれによって回折されて形成された回折光束(Fd)を、ダイクロイックミラーを用いて重ね合わせ、前記広義ホログラム(H)のそれぞれの対応する前記色相画素(Pxy)を正確に重畳することにより、加色混合が実現されるようにすればよい。
なお、この場合には、前記した、濃度の非線形性の観点からの、回折格子の各成分の周期並び方向が直交に近いようにする条件に対しては無頓着でよい。
In the above, the case where the color image display device of the present invention is configured has been described on the assumption that a diffraction grating having a plurality of components is formed on the spatial light modulator mainly by using one spatial light modulator.
In a projector using a normal RGB LCOS, LCD, DMD, etc., three of these spatial optical modulators are used, and images generated individually for R, G, and B are superimposed using a dichroic mirror, and each color is used. By accurately superimposing the corresponding pixels of the image, the additive color mixing for each pixel is realized, and it is usually completed as one color image.
In the present invention, the same thing can be done by using a plurality of spatial light modulators.
That is, color mixing is realized by forming a diffraction grating in which each component of the diffraction grating is superimposed on the hue pixel (Pxy) of the spatial light modulator which is the broad hologram (H). Instead, a plurality of spatial light modulators as the broad-sense holograms (H) are provided, and each component of the diffraction grating is divided into one component and formed on each of the broad-sense holograms (H). The diffractive light beams (Fd) formed by diffracting the illumination light beam (Fe) by each of the broad definition holograms (H) are superposed using a dichroic mirror, and the corresponding hue pixels of the broad definition holograms (H) are superposed. By accurately superimposing (Pxy), the color mixing may be realized.
In this case, it is not necessary to care about the above-mentioned condition that the periodic arrangement direction of each component of the diffraction grating is close to orthogonal from the viewpoint of non-linearity of concentration.

これまで、前記広義ホログラム(H)たる空間光変調器がLCDやLCOS等の偏光操作型変調素子である場合を想定して、光の利用効率の向上の観点から、前記照明光束(Fe)が前記ツイン光束を含む構成のものについて具体的に説明して来た。
しかし、カラー画像表示装置が、前記結像面(Sf)であるスクリーンに投影するものではなく、例えば前記したような接眼レンズや接眼目当てを用いる形態のもので、特に光の利用効率の向上を必要としない場合、あるいは前記広義ホログラム(H)たる空間光変調器が偏光操作型変調素子でない場合は、照明光学系(Oe)は、照明光束(Fe)がツイン光束を含むように構成する必要は無い。
このような場合は、本発明のカラー画像表示装置の一部の一形態を簡略化して示す模式図である図31に示す照明光学系(Oe)を用いることができる。
So far, assuming that the spatial light modulator as the broad hologram (H) is a polarization-operated modulator such as an LCD or LCOS, the illumination luminous flux (Fe) has been increased from the viewpoint of improving light utilization efficiency. The configuration including the twin light flux has been specifically described.
However, the color image display device does not project onto the screen which is the imaging surface (Sf), but uses, for example, an eyepiece or an eyepiece as described above, and particularly improves the efficiency of light utilization. If it is not required, or if the spatial light modulator as the broadly defined hologram (H) is not a polarization controlled modulator, the illumination optical system (Oe) needs to be configured such that the illumination flux (Fe) includes a twin luminous flux. There is no.
In such a case, the illumination optical system (Oe) shown in FIG. 31, which is a schematic diagram showing a simplified form of a part of the color image display device of the present invention, can be used.

本図の照明光学系は、図2のものと比して全体的な形態は似るが、配置されている光学素子が相違する。
図2のものと同様の光源(Ge)から発した光源光束(Fg)は、コリメータレンズ(Lc)によってコリメート光源光束(Fc)に変換され、長波長通過フィルタ(Bf)に入射される。
該長波長通過フィルタ(Bf)は、入射した前記コリメート光源光束(Fc)を、例えば518nmおよびそれより長い波長の成分が透過した長波長側光(Fjr)と、518nmおよびそれより短い波長の成分が反射した短波長側光(Fjb)とに分離する。
分離された前記長波長側光(Fjr)と、前記短波長側光(Fjb)とは、それぞれミラー(M1,M2)によって反射され、集光レンズ(Lt1,Lt2)を用いて、各光束を集束光(Ft1,Ft2)に変換する。
以降、図2のものと同様に、前記集束光(Ft1,Ft2)は、三角柱ミラー(Mt2),光束変換レンズ(Le)を介し、個別照明光束(Fe1,Fe2)から成る照明光束(Fe)に変換されて前記照明光学系(Oe)から射出され、図1のように前記広義ホログラム(H)を照明する。
そのとき瞳面(Pq)の様子は、図4と同様のものとなるが、この場合の光源像(Eq1)は例えば700nm〜518nmの帯域、光源像(Eq2)は例えば518nm〜400nmの帯域の色相の発現のために、それぞれ使用される。
The illumination optical system of this figure is similar in overall form to that of FIG. 2, but the arranged optical elements are different.
The light source luminous flux (Fg) emitted from the same light source (Ge) as that of FIG. 2 is converted into a collimated light source luminous flux (Fc) by the collimator lens (Lc) and incident on the long wavelength passing filter (Bf).
The long wavelength passing filter (Bf) is a long wavelength side light (Fjr) in which a component having a wavelength of 518 nm or longer is transmitted through the incident light beam (Fc) of the collimated light source, and a component having a wavelength of 518 nm or shorter. Separates from the reflected short wavelength side light (Fjb).
The separated long-wavelength side light (Fjr) and the short-wavelength side light (Fjb) are reflected by mirrors (M1 and M2), respectively, and each light flux is converted by using a condenser lens (Lt1, Lt2). Converts to focused light (Ft1, Ft2).
Hereinafter, as in FIG. 2, the focused light (Ft1, Ft2) is an illumination flux (Fe) composed of individual illumination fluxes (Fe1, Fe2) via a triangular column mirror (Mt2) and a luminous flux conversion lens (Le). Is converted to and emitted from the illumination optical system (Oe) to illuminate the broad-sense hologram (H) as shown in FIG.
At that time, the appearance of the pupil surface (Pq) is the same as that in FIG. 4, but in this case, the light source image (Eq1) is in the band of 700 nm to 518 nm, and the light source image (Eq2) is in the band of 518 nm to 400 nm, for example. Each is used for the expression of hue.

なお、これまでの説明において参照した図2,図3,図12,図16,図18,図20,図25,図31などにおいては、複数の前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)から成る前記照明光束(Fe)を形成するために、前記三角柱ミラー(Mt2),前記ナイフエッジミラー(Mt1),前記ピラミッド型ミラー(Mt4A),前記4角錐ミラー(Mt4B),前記8角錐ミラー(Mt8A),前記8面ミラー(Mt8B)などのミラー素子を用いる光学系を例示してきたが、前記長波長通過フィルタ(Bf)などのようなダイクロイックフィルタや、前記偏光ビームスプリッタ(Bp)などのような偏光ビームスプリッタを用いて光学系を構成してもよい。 In addition, in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 12, FIG. 16, FIG. 18, FIG. 20, FIG. 25, FIG. 31, etc. referred to in the above description, from the plurality of individual illumination light beams (Fe1, Fe2, ...) In order to form the illumination light beam (Fe), the triangular pillar mirror (Mt2), the knife edge mirror (Mt1), the pyramid type mirror (Mt4A), the tetragonal cone mirror (Mt4B), and the octagonal cone mirror (Mt8A). ), An optical system using a mirror element such as the 8-sided mirror (Mt8B) has been exemplified, but a dichroic filter such as the long wavelength passing filter (Bf), a polarizing beam splitter (Bp), and the like. An optical system may be configured using a polarizing beam splitter.

本発明につき、若干補足しておく。
本明細書においては、主として、XYZ表色系の色度座標 x,y 、およびそれに基づく色度図の概念を用いた計算により、前記広義ホログラム(H)の回折格子を作成する方法について説明して来たが、本発明に適用可能な色彩体系は、これに限定されず、他の表色系を用いる場合にも有効である。
例えば、 x,y を座標変換したL*u*v*表色系は当然として、他にもL*a*b*表色系、マンセル表色系、PCCS(日本色研配色体系)等々の表色系も適用可能である。
The present invention will be supplemented slightly.
In the present specification, a method of creating a diffraction grating of the broadly defined hologram (H) will be described mainly by calculation using the chromaticity coordinates x and y of the XYZ color system and the concept of the chromaticity diagram based on the chromaticity coordinates x and y. However, the color system applicable to the present invention is not limited to this, and is also effective when other color systems are used.
For example, the L * u * v * color system obtained by converting x and y into coordinates, as well as the L * a * b * color system, Munsell color system, PCCS (Nippon Color Research Institute color system), etc. Color schemes are also applicable.

さらに、言うまでもないが、本発明のカラー画像表示装置によって表示する色度図像として、前記したXYZ表色系のものに限らず、L*u*v*表色系の u',v' 色パターン(広義色度図)や、L*a*b*表色系、マンセル表色系、PCCS 、オストワルト表色系、ABCトーンシステム(日本塗料工業会標準色)、NCS(ナチュラル・カラー・システム)、RGB、色相環等々の色パターンにも適用可能である。 Further, needless to say, the chromaticity diagram displayed by the color image display device of the present invention is not limited to the above-mentioned XYZ color system, and the u', v'color pattern of the L * u * v * color system. (Broad color chart), L * a * b * color system, Mansell color system, PCCS, Ostwald color system, ABC tone system (Japan Paint Industry Association standard color), NCS (Natural color system) It can also be applied to color patterns such as RGB, color wheel, and the like.

本発明は、sRGBやレーザ光源による3原色の加色混合や減色混合によって色相を表現する技術では表現不可能な色彩を表現可能とするカラー画像表示装置を、設計・製造する産業において利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in an industry for designing and manufacturing a color image display device capable of expressing colors that cannot be expressed by a technique for expressing hue by adding or reducing colors of three primary colors using sRGB or a laser light source. is there.

A 点
a 点
a” 点
Ap ピンホール
Aq 開口
B 点
b 点
b” 点
Bf 長波長通過フィルタ
Bf’ 長波長通過フィルタ
Bf1 長波長通過フィルタ
Bf2 長波長通過フィルタ
Bp 偏光ビームスプリッタ
Bp1 偏光ビームスプリッタ
Bp2 偏光ビームスプリッタ
Bp3 偏光ビームスプリッタ
Bp4 偏光ビームスプリッタ
BpCn 偏光ビームスプリッタプリズム
c 点
c” 点
Ci 着色領域
Cx 非着色対象領域
D 軸
d1 伝播方向光軸
d2 伝播方向光軸
Dc 出力像
Dq1 方向
Dq2 方向
E1 陰極
E2 陽極
Eq1 光源像
Eq2 光源像
Eq3 光源像
Eq4 光源像
Eq5 光源像
Eq6 光源像
Eq7 光源像
Eq8 光源像
Eqj 光源像
Eqjc 外周部
EqjL 光源像
EqjS 光源像
EqjSc 外周部
Fc コリメート光源光束
Fc’ コリメート光源光束
Fc” コリメート光源光束
Fd 回折光束
Fe 照明光束
Fe1 個別照明光束
Fe2 個別照明光束
Fe3 個別照明光束
Fe4 個別照明光束
Fen 照明光
Fg 光源光束
Fg’ 光源光束
Fi 入射光
Fib 短波長側光
Fib’ 短波長側光
Fibp 短波長側光
Fibs 短波長側光
Fir 長波長側光
Fir’ 長波長側光
Firp 長波長側光
Firs 長波長側光
Fjb 短波長側光
Fjb’ 短波長側光
Fjbp 短波長側光
Fjbs 短波長側光
Fjr 長波長側光
Fjr’ 長波長側光
Fjrp 長波長側光
Fjrs 長波長側光
Fo 透過光
Fp 平行偏波光
Fq 瞳通過光束
Fr 反射光
fr1 干渉縞
fr2 干渉縞
Fs 垂直偏波光
Ft1 集束光
Ft1’ 発散光束
Ft1” 発散光束
Ft2 集束光
Ft2’ 発散光束
Ft2” 発散光束
Ft3 集束光
Ft3’ 発散光束
Ft3” 発散光束
Ft4 集束光
Ft4’ 発散光束
Ft4” 発散光束
Ft5 集束光
Ft6 集束光
Ft7 集束光
Ft8 集束光
Gdr ランプドライバ回路
Ge 光源
H 広義ホログラム
Is 集光スポット部
Jx 3列目
Jy 2行目
La1 ピンホール照明レンズ
La2 第2コリメータレンズ
Lc コリメータレンズ
Lc’ コリメータレンズ
Le 光束変換レンズ
Lf フーリエ変換レンズ
Lp 純紫軌跡
Ls スペクトル軌跡
Lt1 集光レンズ
Lt2 集光レンズ
Lt3 集光レンズ
Lt4 集光レンズ
lxy 直線
lxy’ 直線
M1 ミラー
M1’ ミラー
M2 ミラー
M3 ミラー
M3’ ミラー
M4 ミラー
M4’ ミラー
M5 ミラー
M5’ ミラー
M6 ミラー
M6’ ミラー
Mh1 ミラー
Mh1’ ミラー
Mh2 ミラー
Mh2’ ミラー
Mh3 ミラー
Mh3’ ミラー
Mh4 ミラー
Mh4’ ミラー
Mh5 ミラー
Mh5’ ミラー
Mh6 ミラー
Mh6’ ミラー
Mrn LCOS
Ms 凹面反射鏡
Ms’ 凹面反射鏡
Mt1 ナイフエッジミラー
Mt2 三角柱ミラー
Mt4A ピラミッド型ミラー
Mt4B 4角錐ミラー
Mt8A 8角錐ミラー
Mt8B 8面ミラー
Mtn LCD
Oe 照明光学系
Of 結像光学系
Ofn 投影レンズ
Pd 入力像
Pq 瞳面
Pxy 色相画素
pxy 座標点
Q 瞳
Q1 部分瞳
Q2 部分瞳
Q3 部分瞳
Q4 部分瞳
Qc 瞳外周
Rt1 1/2波長板
Rt2 1/2波長板
Rt3 1/2波長板
Rt4 1/2波長板
sB 色度座標
Sf 結像面
Sfn スクリーン
sG 色度座標
Sp ピンホール板
Sq 開口絞リ板
sR 色度座標
Tf 3角形
Ua 検光子
Up 偏光子
V 方向
W 光軸
w 光軸
wf1 波面
wf2 波面
z 光軸
z’ 光軸
A Point a Point a "Point Ap Pinhole Aq Opening B Point b Point b" Point Bf Long-wave light source filter Bf'Long-wave light source filter Bf1 Long-wave light source filter Bf2 Long-wave light source filter Bp Polarized beam splitter Bp1 Polarized beam splitter Bp2 Polarized Beam Splitter Bp3 Polarized Beam Splitter Bp4 Polarized Beam Splitter BpCn Polarized Beam Splitter Prism c Point c ”Point Ci Colored Area Cx Non-Colored Area D Axis d1 Propagation Direction Optical Axis d2 Propagation Direction Optical Axis Dc Output Image Dq1 Direction Dq2 Direction E1 Cathode E2 Anox Eq1 Light source image Eq2 Light source image Eq3 Light source image Eq4 Light source image Eq5 Light source image Eq6 Light source image Eq7 Light source image Eq8 Light source image Eqj Light source image Eqjc Outer peripheral part EqjL Light source image EqjS Light source image EqjSc Outer peripheral part Fc Collimated light source Fc Collimated light source light source Fd Diffraction light source Fe Illumination light source Fe1 Individual illumination light beam Fe2 Individual illumination light beam Fe3 Individual illumination light beam Fe4 Individual illumination light source Fen Illumination light Fg Light source light source Fg'Light source light source Fi Incident light Fib Short wavelength side light Fib' Short wavelength side light Fibp Short-wavelength side light Fibs Short-wavelength side light Fir Long-wavelength side light Fir'Long-wavelength side light Firp Long-wavelength side light Firs Long-wavelength side light Fjb Short-wavelength side light Fjb' Short-wavelength side light Fjbp Short-wavelength side light Fjbs Short wavelength Side light Fjr Long wavelength side light Fjr'Long wavelength side light Fjrp Long wavelength side light Fjrs Long wavelength side light Fo Transmitted light Fp Parallel polarization light Fq Eye-passing light source F Reflected light fr1 Interference fringe fr2 Interference fringe Fs Vertical polarization light Ft1 Focused light Ft1'Different light source Ft1 "Different light source Ft2 Focused light Ft2' Divided light source Ft2" Divided light source Ft3 Focused light Ft3'Different light source Ft3 "Different light source Ft4 Focused light Ft4'Different light source Ft4" Diffused light source Ft5 Focused light Ft6 Ft8 Focused light Gdr Lamp driver circuit Ge Light source H Broadly defined hologram Is Condensing spot part Jx 3rd column Jy 2nd row La1 Pinhole illumination lens La2 2nd collimator lens Lc collimator lens Lc'collimeter lens Le luminous conversion lens Lf Fourier conversion lens Lp Pure purple locus Ls Spectral locus Lt1 Condensing lens Lt2 Condensing lens Lt3 Condensing lens Lt4 Condensing lens lxy Straight line lxy'Line M1 Mirror M1'Mirror M2 Mi Ra M3 Mirror M3'Mirror M4 Mirror M4' Mirror M5 Mirror M5'Mirror M6 Mirror M6' Mirror Mh1 Mirror Mh1' Mirror Mh2 Mirror Mh2' Mirror Mh3 Mirror Mh3'Mirror Mh4 Mirror Mh4' Mirror Mh5 Mirror Mh6 Mirror Mirror Mrn LCOS
Ms Concave Reflector Ms'Concave Reflector Mt1 Knife Edge Mirror Mt2 Triangular Prism Mirror Mt4A Pyramid Mirror Mt4B 4 Side Mirror Mirror Mt8A 8 Side Mirror Mt8B 8 Side Mirror Mtn LCD
Oe Illumination Optical System Of Imaging Optical System Ofn Projection Lens Pd Input Image Pq Eye Surface Pxy Hua Pixy Pxy Coordinate Point Q Eye Q1 Partial Eye Q2 Partial Eye Q3 Partial Eye Q4 Partial Eye Qc Eye Outer Rt1 1/2 Wave Plate Rt2 1 / 2 wave plate Rt3 1/2 wave plate Rt4 1/2 wave plate sB chromaticity coordinates Sf imaging surface Sfn screen sG chromaticity coordinates Sp pinhole plate Sq opening aperture plate sR chromaticity coordinates Tf triangular Ua detector Up polarization Child V direction W optical axis w optical axis wf1 wave surface wf2 wave surface z optical axis z'optical axis

Claims (19)

連続スペクトルを有する光源(Ge)の光を利用して着色された出力像(Dc)を表示するためのカラー画像表示装置であって、
前記光源(Ge)と、
前記出力像(Dc)に対する入力像たる広義ホログラム(H)と、
前記光源(Ge)から発した光から形成される、規定の条件の照明光束(Fe)によって前記広義ホログラム(H)を照明するための照明光学系(Oe)と
を有し、
前記照明光束(Fe)は、一つの、または方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)を含んでおり、
前記照明光束(Fe)が前記広義ホログラム(H)によって回折されて形成された回折光束(Fd)のうちから、有効な光線成分を選択するための瞳(Q)が、前記広義ホログラム(H)に対して規定の相対位置に設定されており、
前記瞳(Q)を通過した瞳通過光束(Fq)によって前記広義ホログラム(H)に共役な前記出力像(Dc)を形成するものであり、
前記照明光束(Fe)の前記広義ホログラム(H)によって回折されなかった成分が前記出力像(Dc)に混入しないよう前記照明光束(Fe)と前記瞳(Q)との相対関係が規定されており、
前記広義ホログラム(H)には、少なくとも前記入力像の着色領域内で2次元分布する色相画素(Pxy)が設定されており、前記色相画素(Pxy)それぞれに課せられた色相を、前記色相画素(Pxy)それぞれが発現するよう、その色相画素(Pxy)を源とする前記瞳通過光束(Fq)の加色混合によって実現されるような、空間並び周期と前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)の方向に対応した周期並び方向、および回折強度を有する回折格子の各成分が重ね合わせられた回折格子が、前記色相画素(Pxy)のそれぞれの全体に形成され、
前記広義ホログラム(H)は、2次元分布する変調画素を有し、前記変調画素毎に前記照明光束(Fe)の出力強度を変調する空間光変調器であり、
前記照明光束(Fe)の前記広義ホログラム(H)によって回折されなかった成分は、前記瞳(Q)と共役な面上の瞳外周(Qc)の近傍に、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)それぞれに対応した光源像(Eq1,Eq2,…)を形成し、前記光源像(Eq1,Eq2,…)のそれぞれについて、その光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対する相対的な設置位置は、
その光源像(Eqj)に含まれるスペクトル成分のうちの前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjL)のパワー密度分布の重心が前記光源像(Eqj)の側の前記瞳外周(Qc)に一致する条件の空間並び周期を有する前記色相画素(Pxy)の回折格子によっては、前記した前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長の成分の光によって形成される光源像が回折偏向されて現れる光源像(EqjS)が、前記瞳(Q)から分離された位置に生ずるような、前記瞳外周(Qc)からの距離を有する設置位置であることを特徴とするカラー画像表示装置。
A color image display device for displaying a colored output image (Dc) using light from a light source (Ge) having a continuous spectrum.
With the light source (Ge)
A broad hologram (H) which is an input image with respect to the output image (Dc) and
It has an illumination optical system (Oe) for illuminating the broadly defined hologram (H) with an illumination luminous flux (Fe) under specified conditions formed from light emitted from the light source (Ge).
The illumination luminous flux (Fe) includes one or a plurality of individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) In different directions.
The pupil (Q) for selecting an effective light component from the diffracted luminous flux (Fd) formed by diffracting the illumination luminous flux (Fe) by the broad definition hologram (H) is the broad definition hologram (H). It is set to the specified relative position with respect to
The output image (Dc) conjugate to the broad hologram (H) is formed by the luminous flux passing through the pupil (Fq) that has passed through the pupil (Q).
The relative relationship between the illumination luminous flux (Fe) and the pupil (Q) is defined so that the component of the illumination luminous flux (Fe) that is not diffracted by the broad hologram (H) is not mixed in the output image (Dc). Ori,
In the broadly defined hologram (H), hue pixels (Pxy) that are distributed in at least two dimensions within the colored region of the input image are set, and the hue imposed on each of the hue pixels (Pxy) is the hue pixel. The spatial alignment period and the individual illumination light beams (Fe1, Fe2,) as realized by the additive color mixing of the pupil passing light beam (Fq) originating from the hue pixel (Pxy) so that each (Pxy) is expressed. A diffractive lattice in which each component of the diffractive lattice having the periodic arrangement direction corresponding to the direction of (...) and the diffractive intensity is superimposed is formed on the entire hue pixel (Pxy).
The broadly defined hologram (H) is a spatial light modulator having two-dimensionally distributed modulation pixels and modulating the output intensity of the illumination luminous flux (Fe) for each modulation pixel.
The component of the illumination light source (Fe) that was not diffracted by the broad hologram (H) is located in the vicinity of the pupil outer periphery (Qc) on the plane conjugate with the pupil (Q), and the individual illumination flux (Fe1, Fe2, ...) A light source image (Eq1, Eq2, ...) Corresponding to each is formed, and for each of the light source images (Eq1, Eq2, ...), the light source image (Eqj) is relative to the pupil outer circumference (Qc). The installation position is
Power density distribution of the light source image (EqjL) in which the light source image formed by the light of the component having the longest wavelength to be extracted by the pupil (Q) among the spectral components contained in the light source image (Eqj) is diffraction-deflected and appears. Depending on the diffraction grid of the hue pixel (Pxy) having a spatial alignment period under the condition that the center of gravity of the light source image (Eqj) coincides with the outer periphery (Qc) of the pupil, it should be taken out by the pupil (Q). The distance from the outer periphery of the pupil (Qc) such that the light source image (EqjS) that appears by diffraction-deflecting the light source image formed by the light of the component having the shortest wavelength is generated at a position separated from the pupil (Q). A color image display device characterized by having an installation position having a light source.
連続スペクトルを有する光源(Ge)の光を利用して着色された出力像(Dc)を表示するためのカラー画像表示装置であって、
前記光源(Ge)と、
前記出力像(Dc)に対する入力像たる広義ホログラム(H)と、
前記光源(Ge)から発した光から形成される、規定の条件の照明光束(Fe)によって前記広義ホログラム(H)を照明するための照明光学系(Oe)と
を有し、
前記照明光束(Fe)は、一つの、または方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)を含んでおり、
前記照明光束(Fe)が前記広義ホログラム(H)によって回折されて形成された回折光束(Fd)のうちから、有効な光線成分を選択するための瞳(Q)が、前記広義ホログラム(H)に対して規定の相対位置に設定されており、
前記瞳(Q)を通過した瞳通過光束(Fq)によって前記広義ホログラム(H)に共役な前記出力像(Dc)を形成するものであり、
前記照明光束(Fe)の前記広義ホログラム(H)によって回折されなかった成分が前記出力像(Dc)に混入しないよう前記照明光束(Fe)と前記瞳(Q)との相対関係が規定されており、
前記広義ホログラム(H)には、少なくとも前記入力像の着色領域内で2次元分布する色相画素(Pxy)が設定されており、前記色相画素(Pxy)それぞれに課せられた色相を、前記色相画素(Pxy)それぞれが発現するよう、その色相画素(Pxy)を源とする前記瞳通過光束(Fq)の加色混合によって実現されるような、空間並び周期と前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)の方向に対応した周期並び方向、および回折強度を有する回折格子の各成分が重ね合わせられた回折格子が、前記色相画素(Pxy)のそれぞれの全体に形成され、
前記広義ホログラム(H)は、2次元分布する変調画素を有し、前記変調画素毎に前記照明光束(Fe)の出力強度を変調する空間光変調器であり、
前記照明光束(Fe)の前記広義ホログラム(H)によって回折されなかった成分は、前記瞳(Q)と共役な面上の瞳外周(Qc)の近傍に、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)それぞれに対応した光源像(Eq1,Eq2,…)を形成し、前記光源像(Eq1,Eq2,…)のそれぞれについて、その光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対する相対的な設置位置は、
その光源像(Eqj)に含まれるスペクトル成分のうちの前記瞳(Q)によって取出すべき最も長い波長を λL とし、前記瞳(Q)によって取出すべき最も短い波長を λS とし、前記広義ホログラム(H)上に描かれた回折格子によって前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)が偏向される方向に測った前記光源像(Eqj)の寸法を d として、前記瞳外周(Qc)の前記光源像(Eqj)に対向する箇所から、前記光源像(Eqj)の前記瞳外周(Qc)に対向する箇所に至る、前記広義ホログラム(H)上に描かれた回折格子によって前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)が偏向される方向に測った距離 Δo が、以下の式
Δo ≧ ( d / 2 ) / ( λL / λS − 1 )
を満たす設置位置であることを特徴とするカラー画像表示装置。
A color image display device for displaying a colored output image (Dc) using light from a light source (Ge) having a continuous spectrum.
With the light source (Ge)
A broad hologram (H) which is an input image with respect to the output image (Dc) and
It has an illumination optical system (Oe) for illuminating the broadly defined hologram (H) with an illumination luminous flux (Fe) under specified conditions formed from light emitted from the light source (Ge).
The illumination luminous flux (Fe) includes one or a plurality of individual illumination fluxes (Fe1, Fe2, ...) In different directions.
The pupil (Q) for selecting an effective light component from the diffracted luminous flux (Fd) formed by diffracting the illumination luminous flux (Fe) by the broad definition hologram (H) is the broad definition hologram (H). It is set to the specified relative position with respect to
The output image (Dc) conjugate to the broad hologram (H) is formed by the luminous flux passing through the pupil (Fq) that has passed through the pupil (Q).
The relative relationship between the illumination luminous flux (Fe) and the pupil (Q) is defined so that the component of the illumination luminous flux (Fe) that is not diffracted by the broad hologram (H) is not mixed in the output image (Dc). Ori,
In the broadly defined hologram (H), hue pixels (Pxy) that are distributed in at least two dimensions within the colored region of the input image are set, and the hue imposed on each of the hue pixels (Pxy) is the hue pixel. The spatial alignment period and the individual illumination light beams (Fe1, Fe2,) as realized by the additive color mixing of the pupil passing light beam (Fq) originating from the hue pixel (Pxy) so that each (Pxy) is expressed. A diffractive lattice in which each component of the diffractive lattice having the periodic arrangement direction corresponding to the direction of (...) and the diffractive intensity is superimposed is formed on the entire hue pixel (Pxy).
The broadly defined hologram (H) is a spatial light modulator having two-dimensionally distributed modulation pixels and modulating the output intensity of the illumination luminous flux (Fe) for each modulation pixel.
The component of the illumination light source (Fe) that was not diffracted by the broad hologram (H) is located in the vicinity of the pupil outer periphery (Qc) on the plane conjugate with the pupil (Q), and the individual illumination flux (Fe1, Fe2, ...) A light source image (Eq1, Eq2, ...) Corresponding to each is formed, and for each of the light source images (Eq1, Eq2, ...), the light source image (Eqj) is relative to the pupil outer circumference (Qc). The installation position is
Of the spectral components included in the light source image (Eqj), the longest wavelength to be extracted by the pupil (Q) is λL, the shortest wavelength to be extracted by the pupil (Q) is λS, and the broadly defined hologram (H). The light source image (Qc) of the outer periphery of the pupil (Qc), where d is the dimension of the light source image (Eqj) measured in the direction in which the individual illumination luminous fluxes (Fe1, Fe2, ...) Are deflected by the diffraction grid drawn above. The individual illumination luminous flux (Fe1, Fe2) by the diffraction grid drawn on the broad-sense hologram (H) from the portion facing the Eqj) to the portion facing the outer periphery (Qc) of the pupil of the light source image (Eqj). The distance Δo measured in the direction in which (,…) is deflected is the following equation Δo ≧ (d / 2) / (λL / λS − 1).
A color image display device characterized by an installation position that satisfies the above conditions.
前記広義ホログラム(H)は、前記変調画素毎に前記照明光束(Fe)の偏光方向を光の進行方向を軸に回転させて出力する変調形式の空間光変調器であることを特徴とする請求項1または2の何れかに記載のカラー画像表示装置。 The broadly defined hologram (H) is a modulation type spatial light modulator that outputs the polarization direction of the illumination luminous flux (Fe) by rotating it around the traveling direction of light for each modulation pixel. Item 2. The color image display device according to any one of Items 1 or 2. 前記光源(Ge)からの光の一部または全部から生成した光束であって、偏光ビームスプリッタによって異なる偏光方向を有する2成分の光に分離した両光束から生成された2本の光束で、該2本の光束の両方の偏光方向が、前記広義ホログラム(H)たる前記空間光変調器の照明に適する偏光方向となるよう偏光方向が調整されており、スペクトル帯域が同じである前記2本の光束の対であるツイン光束を、前記照明光束(Fe)が含んでいることを特徴とする請求項3に記載のカラー画像表示装置。 Two luminous fluxes generated from a part or all of the light from the light source (Ge), which are separated into two components of light having different polarization directions by a polarizing beam splitter. The polarization directions of both of the two light fluxes are adjusted so as to be suitable for the illumination of the spatial light modulator which is the broadly defined hologram (H), and the two light fluxes have the same spectral band. The color image display device according to claim 3, wherein the illumination luminous flux (Fe) includes a twin luminous flux that is a pair of luminous fluxes. 前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)の生成に際しては、その生成元となる、前記空間光変調器の照明に適する偏光方向となるよう偏光方向が調整された集束光(Ft1,Ft2,…)の一部または全部について、集束光それぞれが形成する集束スポットを、集束光それぞれを反射するためのミラー面のエッジ部近傍に配置することによって、発散源が近接して遠方で重なりを生ずる発散光束(Ft1’,Ft2’,…)を生成することを経て、前記個別照明光束(Fe1,Fe2,…)を生成することを特徴とする請求項3に記載のカラー画像表示装置。 When the individual illumination luminous flux (Fe1, Fe2, ...) Is generated, the focused light (Ft1, Ft2, ...) whose polarization direction is adjusted so as to be the polarization direction suitable for the illumination of the spatial light modulator, which is the source of the generation. ), By arranging the focusing spots formed by each of the focusing lights near the edge of the mirror surface for reflecting each of the focusing lights, the divergence sources are close to each other and overlap in the distance. The color image display device according to claim 3, wherein the individual illumination luminous flux (Fe1, Fe2, ...) Is generated after generating the luminous flux (Ft1', Ft2', ...). 前記瞳外周(Qc)の近傍に形成される前記光源像(Eq1,Eq2,…)のうち、前記ツイン光束によって形成される光源像の対であるツイン光源像のそれぞれが、前記瞳(Q)を挟んで反対側で、前記色相画素(Pxy)に描かれた回折格子の1種類の成分によって前記ツイン光束の両方が前記瞳(Q)を通過できる位置に形成されることを特徴とする請求項4に記載のカラー画像表示装置。 Of the light source images (Eq1, Eq2, ...) Formed near the outer periphery of the pupil (Qc), each of the twin light source images that are a pair of the light source images formed by the twin luminous flux is the pupil (Q). A claim characterized in that both of the twin light fluxes are formed at positions where they can pass through the pupil (Q) by one kind of component of the diffraction grating drawn on the hue pixel (Pxy) on the opposite side of the Item 4. The color image display device according to item 4. 前記ツイン光源像それぞれが、前記瞳(Q)を挟んで反対側に形成されることに替えて、前記瞳(Q)を臨んで同じ側に形成されることを特徴とする請求項6に記載のカラー画像表示装置。 The sixth aspect of claim 6, wherein each of the twin light source images is formed on the same side facing the pupil (Q) instead of being formed on the opposite side of the pupil (Q). Color image display device. 前記した方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)について、前記ツイン光束を有するものにおいては互いに前記ツイン光束の関係にあるものを同一視して一つの光束と見なす見方において、該個別照明光束の、それぞれが有する主たるスペクトル帯域が互いに相違することを特徴とする請求項1から7の何れかに記載のカラー画像表示装置。 Regarding the plurality of individual illumination light fluxes (Fe1, Fe2, ...) With different directions, in the view that those having the twin light fluxes are regarded as one light flux by equating the twin light fluxes with each other. The color image display device according to any one of claims 1 to 7, wherein the main spectral bands of the individual illumination luminous fluxes are different from each other. 前記した方向の異なる複数の個別照明光束(Fe1,Fe2,…)について、前記ツイン光束を有するものにおいては互いに前記ツイン光束の関係にあるものを同一視して一つの光束と見なす見方において、該個別照明光束は、1個の前記光源(Ge)から発した光をスペクトル帯域で分割した、短波長側の成分から成る短波長側光束と長波長側の成分から成る長波長側光束であることを特徴とする請求項8に記載のカラー画像表示装置。 Regarding the plurality of individual luminous fluxes (Fe1, Fe2, ...) With different directions, in the view that those having the twin luminous fluxes are regarded as one luminous flux by equating the twin luminous fluxes with each other. The individual illumination luminous flux is a short wavelength side luminous flux composed of a short wavelength side component and a long wavelength side luminous flux composed of a long wavelength side component obtained by dividing the light emitted from one light source (Ge) by a spectrum band. 8. The color image display device according to claim 8. 前記広義ホログラム(H)の前記色相画素(Pxy)には、その色相画素に課せられた色相によって規定される色度座標が色度図上において位置する座標点(pxy)を通り、純紫軌跡(Lp)と平行な直線(lxy)が、スペクトル軌跡(Ls)と交差する2個の点(a,b)の座標に対応する色度を有する2種の単色光の加色混合によって実現されるような空間並び周期と方向を有する成分が重ね合わせられた回折格子が形成されていることを特徴とする請求項1から7の何れかに記載のカラー画像表示装置。 In the hue pixel (Pxy) of the broadly defined hologram (H), the chromaticity coordinates defined by the hue imposed on the hue pixel pass through the coordinate point (pxy) located on the chromaticity diagram, and the pure purple locus A straight line (lxy) parallel to (Lp) is realized by additive color mixing of two types of monochromatic light having a hue corresponding to the coordinates of two points (a, b) intersecting the spectral locus (Ls). The color image display device according to any one of claims 1 to 7, wherein a diffraction lattice is formed in which components having a spatial arrangement period and a direction are superposed. 前記瞳通過光束(Fq)が入射されることにより、前記広義ホログラム(H)の共役像を結像して前記出力像(Dc)を形成する結像光学系(Of)をさらに有することを特徴とする請求項1から7の何れかに記載のカラー画像表示装置。 It is characterized by further having an imaging optical system (Of) that forms a conjugate image of the broad-sense hologram (H) to form the output image (Dc) when the pupil passing luminous flux (Fq) is incident. The color image display device according to any one of claims 1 to 7. 前記瞳(Q)を形成するための開口(Aq)を有する開口絞リ板(Sq)をさらに有することを特徴とする請求項11に記載のカラー画像表示装置。 The color image display device according to claim 11, further comprising an aperture aperture plate (Sq) having an aperture (Aq) for forming the pupil (Q). 前記照明光束(Fe)が平行光束であり、前記広義ホログラム(H)によって回折された前記回折光束(Fd)に対する前記瞳(Q)が無限遠にあることを特徴とする請求項12に記載のカラー画像表示装置。 The twelfth aspect of claim 12, wherein the illumination luminous flux (Fe) is a parallel luminous flux, and the pupil (Q) with respect to the diffracted luminous flux (Fd) diffracted by the broadly defined hologram (H) is at infinity. Color image display device. 前記照明光束(Fe)が、方向の異なる2種類の個別照明光束を含んでおり、前記広義ホログラム(H)は、変調画素が縦と横の2方向に等ピッチで並ぶ空間光変調器であり、前記広義ホログラム(H)に形成される回折格子は2成分から成り、該回折格子それぞれの成分の周期並び方向が直交しており、かつ、回折格子それぞれの成分の周期並び方向と、空間光変調器の変調画素並び方向と、が成す角度が45度であることを特徴とする請求項13に記載のカラー画像表示装置。 The illumination light flux (Fe) includes two types of individual illumination light fluxes having different directions, and the broad-sense hologram (H) is a spatial light modulator in which modulation pixels are arranged at equal pitches in two directions, vertical and horizontal. The diffraction grating formed on the broadly defined hologram (H) is composed of two components, the periodic arrangement directions of the components of the diffraction grating are orthogonal to each other, and the periodic arrangement direction of each component of the diffraction grating and the spatial light. The color image display device according to claim 13, wherein the angle formed by the modulation pixel alignment direction of the modulator is 45 degrees. 前記色相画素(Pxy)の、隣接する色相画素との境界が、前記出力像(Dc)として表示しようとする画像の絵柄に適合する形状に設定されることを特徴とする請求項1から7の何れかに記載のカラー画像表示装置。 Claims 1 to 7, wherein the boundary of the hue pixel (Pxy) with an adjacent hue pixel is set to a shape that matches the pattern of the image to be displayed as the output image (Dc). The color image display device according to any one. 前記広義ホログラム(H)の前記色相画素(Pxy)には、回折格子の各成分が重ね合わせられた回折格子が形成されることによって加色混合が実現されることに替えて、前記広義ホログラム(H)を複数設けることとし、前記した回折格子の各成分それぞれを前記広義ホログラム(H)のそれぞれに形成し、前記照明光束(Fe)が前記広義ホログラム(H)のそれぞれによって回折されて形成された回折光束(Fd)を重ね合わせることによって加色混合が実現されることを特徴とする請求項1から7の何れかに記載のカラー画像表示装置。 Instead of realizing color mixing by forming a diffraction grating in which each component of the diffraction grating is superposed on the hue pixel (Pxy) of the broad-sense hologram (H), the broad-sense hologram ( A plurality of H) are provided, each component of the diffraction grating is formed in each of the broad-sense holograms (H), and the illumination light beam (Fe) is formed by being diffracted by each of the broad-sense holograms (H). The color image display device according to any one of claims 1 to 7, wherein the color mixing is realized by superimposing the diffraction gratings (Fd). 前記瞳が複数の部分瞳に分割されており,それぞれの部分瞳の外周の近傍に光源像(Eq1,Eq2,…)が形成されることを特徴とする請求項1から7の何れかに記載のカラー画像表示装置。 The invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the pupil is divided into a plurality of partial pupils, and a light source image (Eq1, Eq2, ...) Is formed in the vicinity of the outer periphery of each partial pupil. Color image display device. 前記光源(Ge)が放電プラズマを形成して発光する放電ランプであり、曲率中心の位置が前記放電プラズマに一致するよう配置した凹面反射鏡(Ms)と、前記放電プラズマを挟んで前記凹面反射鏡(Ms)に対向して、かつ焦点の位置が前記放電プラズマに一致するよう配置したコリメータレンズ(Lc)とをさらに含むことを特徴とする請求項1から7の何れかに記載のカラー画像表示装置。 The light source (Ge) is a discharge lamp that forms a discharge plasma and emits light. The concave reflector (Ms) arranged so that the position of the center of curvature coincides with the discharge plasma, and the concave reflection across the discharge plasma. The color image according to any one of claims 1 to 7, further comprising a collimator lens (Lc) facing the mirror (Ms) and arranged so that the position of the focal point coincides with the discharge plasma. Display device. 前記光源(Ge)の1個に対し、前記凹面反射鏡(Ms)と、前記コリメータレンズ(Lc)からなる組の複数組を配置したことを特徴とする請求項13に記載のカラー画像表示装置。 The color image display device according to claim 13, wherein a plurality of sets including the concave reflector (Ms) and the collimator lens (Lc) are arranged for one of the light sources (Ge). ..
JP2020076449A 2019-07-05 2020-04-23 Color image display device Pending JP2021012356A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019125940 2019-07-05
JP2019125940 2019-07-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021012356A true JP2021012356A (en) 2021-02-04

Family

ID=74226597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020076449A Pending JP2021012356A (en) 2019-07-05 2020-04-23 Color image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021012356A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220299429A1 (en) * 2021-03-18 2022-09-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical inspection method, optical inspection device, and non-transitory computer-readable storage medium storing optical inspection program

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220299429A1 (en) * 2021-03-18 2022-09-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical inspection method, optical inspection device, and non-transitory computer-readable storage medium storing optical inspection program
US11977022B2 (en) * 2021-03-18 2024-05-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical inspection method, optical inspection device, and non-transitory computer-readable storage medium storing optical inspection program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101325174B1 (en) Projection display and method of displaying an overall picture
US20210011300A1 (en) Display device
US9310621B2 (en) Projection device and projection-type video display device
JPH09502543A (en) Filtering device and its application to liquid crystal projector
JP2010217291A (en) Projector and projection system
US20200278546A1 (en) Light-guiding plate, light-guiding plate manufacturing method, and video display device
CN112470063A (en) System and method for digital laser projection for increasing contrast using fourier filters
JP2016176996A (en) Image projection device
JP2021012356A (en) Color image display device
JPS62293222A (en) Color display device
JP6743985B2 (en) Color image display device, method for producing color image duplicate using the same, and color image duplicate produced by the method
JP5707984B2 (en) projector
US6426810B1 (en) Illumination system for an electrooptic color display screen
US7530696B2 (en) Projectors and operation thereof
KR100199081B1 (en) Holographic screen manufacturing method for nature color display
CN109073904B (en) Naked-eye three-dimensional display system based on double-image projection and three-color grating multiplication panel
JP4581755B2 (en) Projection display device
JP2006251357A (en) Projection type image display apparatus
JPH10187057A (en) Color image-forming device
JP2002148717A (en) Reflection type hologram screen and projection display device using the same
JPH08211821A (en) Diffraction grating array and display body using the same
JP3670783B2 (en) Color liquid crystal display device
JP2006047967A (en) Projection display apparatus
JP2002268003A (en) Display device
JPH04104240A (en) Display device

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20201222