KR101127972B1 - 화상 처리 시스템 및 화상 처리 방법, 화상 촬상 장치 및방법과 화상 표시 장치 및 방법 - Google Patents

화상 처리 시스템 및 화상 처리 방법, 화상 촬상 장치 및방법과 화상 표시 장치 및 방법 Download PDF

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켄지 타나카
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Abstract

본 발명은 피사체의 색(色)을 충실하게 촬상(撮像; pickup)하고, 표시할 수 있도록 하는 화상 처리 시스템 및 화상 처리 방법, 화상 촬상 장치 및 방법과 화상 표시 장치 및 방법에 관한 것이다. 슬릿(42)을 통과한 피사체의 광학상(光學像)의 슬릿광은 분광부(分光部)(43)에 의해 스펙트럼으로 분광된다. 광 센서부(44)는 피사체의 광학상의 슬릿광의 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터를 출력한다. 마이크로미러(micromirror) 어레이(74)는 분광부(73)로부터 입사된 백색광(白色光)의 스펙트럼으로부터, 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 추출한 반사광을 사출(射出; exiting)한다. 마이크로미러 어레이(74)로부터 사출된 반사광은 스펙트럼 합성부(77)에 의해 스펙트럼이 합성되고, 스크린(111)에 투영된다. 본 발명은 화상 처리 시스템에 적용할 수가 있다.

Description

화상 처리 시스템 및 화상 처리 방법, 화상 촬상 장치 및 방법과 화상 표시 장치 및 방법{IMAGE PROCESSING SYSTEM AND IMAGE PROCESSING METHOD, IMAGE PICKUP DEVICE AND METHOD, AND IMAGE DISPLAY DEVICE AND METHOD}
본 발명은 화상 처리 시스템 및 화상 처리 방법, 화상 촬상(撮像; pickup) 장치 및 방법과 화상 표시 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 피사체의 색(色)을 충실하게 촬상하여, 표시할 수 있는 화상 처리 시스템 및 화상 처리 방법, 화상 촬상 장치 및 방법과 화상 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.
근년(近年), 텔레비전 수상기나 비디오 카메라를 비롯해서, 여러가지 컬러 화상을 취급하는 영상 기기가 세상에 보급되고 있다. 이들 기기의 대부분은, 3원색(예를 들면, 빨강(赤; red), 초록(綠; green), 파랑(靑; blue))에 의거해서 피사체를 촬상하거나, 피사체를 촬상한 화상을 표시하거나 하고 있다.
이것에 대해서, 3원색에 의거해서 화상을 취급하는 기기보다 충실하게 피사체의 색을 재현(再現)할 수 있도록, 피사체의 광학상(光學像)의 스펙트럼을 4개 이상의 파장대(波長帶)로 분할하여 기록하고, 표시하는 시스템이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특개(特開) 2003-134351호 공보(특허 문헌 1) 참조).
[발명의 개시]
[발명이 해결하려고 하는 과제]
그러나, 종래의 3원색에 의거해서 화상을 취급하는 영상 기기에서는, 인간의 가시광선의 영역의 색을 모두 표현할 수 없다. 즉, 도 1의 XYZ 표색계(表色系; color coordinate system) 색도도(色度圖; chromaticity diagram)에 도시하는 바와 같이, 거의 편자형(馬蹄形; horseshoe-shape)의 영역1 내(內)에 인간이 볼 수 있는 모든 색이 포함된다. 그 중, 빨강, 초록, 파랑의 삼색(三色)을 합성해서 생기는 색은, 정점(頂点)(R, G, 및 B)으로 둘러싸이는 삼각형의 영역2 내에 한정된다. 정점 R은 XYZ 표색계 색도도에서의 빨강의 좌표를 나타내고 있고, 정점 G는 XYZ 표색계 색도도에서의 초록의 좌표를 나타내고 있고, 정점 G는 XYZ 표색계 색도도에서의 파랑의 좌표를 나타내고 있다. 따라서, 3원색에 의거해서 화상을 취급하는 영상 기기에서는, 영역1 내이지만 영역2 밖(外)의 영역에 포함되는 색을 표현할 수 없기 때문에, 충실하게 피사체의 색을 촬상하거나 표시하거나 할 수가 없다.
또, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 발명에서는, 촬영시에 복수(複數)의 필터를 준비하고, 이것을 전환(切替; switching)하는 것에 의해, 피사체의 광학상의 파장 성분을 분할하여 추출(抽出)하고, 추출한 파장 성분으로부터 각종 데이터, 알고리즘이나 함수에 의거해서, 피사체의 광학상의 스펙트럼을 추정할 필요가 있다. 또, 추정한 피사체의 광학상의 스펙트럼이 각종 데이터, 알고리즘이나 함수에 의거해서, 표시용 데이터로 변환된다. 이 때문에, 처리가 복잡하게 될 뿐만 아니라, 알고리즘이나 함수에 의해서 표현 가능한 색이 한정되어 버리고, 결국, 충분한 색을 충실하게 재현하는 것이 곤란하다는 과제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 상황을 감안해서 이루어진 것으로, 피사체의 색을 충실하게 촬상하여, 표시할 수 있도록 하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명의 화상 처리 시스템은, 피사체의 광학상을 스펙트럼으로 분광(分光)하는 제1 분광 수단과, 제1 분광 수단에 의해 분광된 스펙트럼을 검출하고, 검출한 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터를 출력하는 검출 수단과, 백색광(白色光)을 스펙트럼으로 분광하는 제2 분광 수단과, 제2 분광 수단에 의해 분광된 백색광의 스펙트럼으로부터, 검출 수단에 의해 검출된 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 추출하는 추출 수단과, 추출 수단에 의해 추출된 스펙트럼을 합성하는 합성 수단과, 합성 수단에 의해 스펙트럼이 합성된 광을 투영하는 투영 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화상 처리 방법은, 피사체의 광학상을 스펙트럼으로 분광하는 제1 분광 스텝과, 제1 분광 스텝의 처리에 의해 분광된 스펙트럼을 검출하고, 검출한 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터를 출력하는 검출 스텝과, 백색광을 스펙트럼으로 분광하는 제2 분광 스텝과, 제2 분광 스텝의 처리에 의해 분광된 백색광의 스펙트럼으로부터, 검출 스텝의 처리에 의해 출력된 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 추출하는 추출 스텝과, 추출 스텝의 처리에 의해 추출된 스펙트럼을 합성하는 합성 스텝과, 합성 스텝의 처리에 의해 스펙트럼이 합성된 광을 투영하는 투영 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화상 촬상 장치는, 피사체의 광학상을 스펙트럼으로 분광하는 분광 수단과, 분광 수단에 의해 분광된 스펙트럼을 검출하고, 검출한 스펙트럼에 의거하는 화소 단위의 화상 데이터를 출력하는 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
피사체의 광학상 중의 1라인 분(分)의 광을 분리하여, 분광 수단에 공급하는 분리 수단과, 피사체의 광학상을 검출 수단에 결상(結像)하는 결상 수단을 더 구비하고, 검출 수단은, 광의 강약(强弱)을 검출하는 평면모양(平面狀)으로 배치된 복수의 광전(光電) 센서를 포함하고, 광전 센서는, 1라인 분의 광의 각 화소의 스펙트럼을 검출하도록 할 수가 있다.
광전 센서는 전자(電子) 충격형(衝擊型) CCD를 포함하도록 할 수가 있다.
분리 수단은, 피사체의 광학상의 1라인 분을 잘라내는(切出; separating) 슬릿과, 피사체의 광학상의 슬릿에 입사(入射)하는 위치를 조정하는 조정 수단을 구비하도록 할 수가 있다.
슬릿 직후에 배치되고, 피사체의 광학상이 결상되는 피결상(被結像; focus) 수단을 더 구비하고, 결상 수단은 피사체의 광학상을 피결상 수단에 일단(一旦) 결상시키도록 할 수가 있다.
분광 수단은 프리즘을 포함하고, 슬릿으로부터 사출(射出; exiting)된 광을 평행광으로서 프리즘에 입사시키고, 프리즘으로부터 사출된 스펙트럼을 수속광(收束光; converging light)으로서 검출 수단에 사출하는 광학 부재를 더 구비하도록 할 수가 있다.
조정 수단은 갈바노미러(galvano-mirror) 또는 폴리곤(polygon; 다각형) 미러를 포함하도록 할 수가 있다.
조정 수단은 제1 주기(周期) 마다 피사체의 광학상의 전체가 슬릿에 입사하도록 입사 위치를 조정하고, 검출 수단은 제2 주기마다 화상 데이터를 출력하도록 할 수가 있다.
제1 주기는 수직 주사(走査) 주기이며, 제2 주기는 수평 주사 주기이도록 할 수가 있다.
검출 수단에 의해 출력된 화상 데이터를 축적(蓄積; accumulating)하는 축적 수단을 더 구비하도록 할 수가 있다.
본 발명의 화상 촬상 방법은 피사체의 광학상을 스펙트럼으로 분광하는 분광 스텝과, 분광 스텝의 처리에 의해 분광된 스펙트럼을 검출하고, 검출한 스펙트럼에 의거하는 화소 단위의 화상 데이터를 출력하는 검출 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화상 표시 장치는 백색광의 스펙트럼을 분광하는 분광 수단과, 피사체의 광학상의 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터를 취득하는 취득 수단과, 분광 수단에 의해 분광된 백색광의 스펙트럼으로부터, 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 화소 단위로 추출하는 추출 수단과, 추출 수단에 의해 추출된 스펙트럼을 합성하는 합성 수단과, 합성 수단에 의해 스펙트럼이 합성된 광을 투영하는 투영 수단과, 투영 수단에 의한 투영 위치를 조정하는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
조정 수단은 갈바노미러 또는 폴리곤미러를 포함하도록 할 수가 있다.
추출 수단은 피사체의 광학상의 라인과 평행한 방향으로, 1라인을 구성하는 화소에 대응하는 수(數)만큼 배치됨과 동시에, 라인과 수직인 방향으로, 1화소 분의 피사체의 광학상의 스펙트럼의 수에 대응하는 수만큼 배치된 반사기(反射器; reflector) 또는 투과기(透過器; transmission unit)로서, 취득 수단에 의해 취득된 화상 데이터에 의거해서, 백색광의 스펙트럼의 반사 또는 투과를 제어하는 반사기 또는 투과기를 포함하도록 할 수가 있다.
추출 수단의 반사기는 마이크로미러(micromirror) 또는 반사형 액정(液晶)을 포함하도록 할 수가 있다.
추출 수단의 투과기는 투과형 액정을 포함하도록 할 수가 있다.
취득 수단은 제1 주기를 단위로 해서 화상 데이터를 취득하고, 조정 수단은 스펙트럼이 합성된 광의 투영 위치를, 제1 주기마다 라인이 순차(順次) 어긋나도록 조정함과 동시에, 제2 주기를 단위로 해서 화상 데이터에 의거하는 1프레임 분의 화상이 투영되도록 조정하도록 할 수가 있다.
제1 주기는 수평 주사 주기이며, 제2 주기는 수직 주사 주기이도록 할 수가 있다.
분광 수단은 백색광을 발광(發光)하는 램프와, 램프로부터의 백색광을 라인모양(狀)으로 집광(集光; condensing)하는 집광 광학계와, 백색광을 스펙트럼으로 분광하는 분광 프리즘을 포함하고, 합성 수단은 추출 수단에 의해 추출된 스펙트럼을 합성하는 합성 프리즘을 포함하도록 할 수가 있다.
집광 광학계는 실린더리컬(cylindrical; 원통형) 렌즈 또는 포물선 소인(掃引; sweep) 미러를 포함하도록 할 수가 있다.
분광 프리즘 또는 합성 프리즘에 입사하는 광을 평행광으로 하는 제1 광학 부재와, 사출할 광을 수속광으로 하는 제2 광학 부재를 더 구비하도록 할 수가 있다.
추출 수단은 반사기이며, 분광 프리즘과 합성 프리즘은 공용되고 있고, 반사기로 향(向)하는 광과 반사기로부터 떨어(離)지는 광을 분리하는 분리 수단을 더 구비하도록 할 수가 있다.
집광 광학계와 투영 수단의 적어도 한쪽은 미러이도록 할 수가 있다.
집광 광학계는 포물선 소인 미러이며, 투영 수단은 타원(楕圓) 소인 미러이도록 할 수가 있다.
타원 소인 미러의 한쪽의 초점은 포물선 소인 미러의 초점과 광학적으로 대응하는 위치에 있도록 할 수가 있다.
스펙트럼이 합성된 광은 타원 소인 미러의 다른쪽의 초점을 향해서 투영되도록 할 수가 있다.
집광 광학계는 포물선 소인 미러이며, 투영 수단은 타원 소인 하프미러이도록 할 수가 있다.
분광 수단은 백색광을 발광하는 램프와, 램프로부터의 백색광을 라인모양으로 잘라내는 슬릿과, 백색광을 스펙트럼으로 분광하는 분광 프리즘을 포함하고, 합성 수단은 추출 수단에 의해 추출된 스펙트럼을 합성하는 합성 프리즘을 포함하도록 할 수가 있다.
스펙트럼이 합성된 광이 투영되는 실린더리컬 스크린을 더 구비하도록 할 수가 있다.
본 발명의 화상 표시 방법은 백색광의 스펙트럼을 분광하는 분광 스텝과, 피사체의 광학상의 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터를 취득하는 취득 스텝과, 분광 스텝의 처리에 의해 분광된 백색광의 스펙트럼으로부터, 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 화소 단위로 추출하는 추출 스텝과, 추출 스텝의 처리에 의해 추출된 스펙트럼을 합성하는 합성 스텝과, 합성 스텝의 처리에 의해 스펙트럼이 합성된 광의 위치를 조정하는 조정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화상 처리 시스템 및 화상 처리 방법에서는, 피사체의 광학상이 스펙트럼으로 분광되고, 분광된 스펙트럼이 검출되고, 검출된 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터가 출력되고, 백색광이 스펙트럼으로 분광되고, 분광된 백색광의 스펙트럼으로부터, 출력된 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼이 추출되고, 추출된 스펙트럼이 합성되고, 스펙트럼이 합성된 광이 투영된다.
본 발명의 화상 촬상 장치 및 화상 촬상 방법에서는, 피사체의 광학상이 스펙트럼으로 분광되고, 분광된 스펙트럼이 검출되고, 검출된 스펙트럼에 의거하는 화소 단위의 화상 데이터가 출력된다.
　본 발명의 화상 표시 장치 및 화상 표시 방법에서는, 백색광의 스펙트럼이 분광되고, 피사체의 광학상의 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터가 취득되고, 분광된 백색광의 스펙트럼으로부터, 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼이 화소 단위로 추출되고, 추출된 스펙트럼이 합성되고, 스펙트럼이 합성된 광의 위치가 조정된다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 피사체를 촬상하고, 촬상한 화상을 표시할 수가 있다. 특히, 본 발명에 의하면, 피사체의 색을 충실하게 촬상하고, 촬상한 화상의 색을 충실하게 표시할 수가 있다.
도 1은 XYZ 표색계 색도도,
도 2는 화상 처리 시스템의 원리를 도시하는 도면,
도 3은 화상 처리 시스템의 기능 구성예를 도시하는 블록도,
도 4는 화상 처리 시스템의 센싱부의 광의 흐름을 도시하는 도면,
도 5는 렌즈계(系)의 상세한 구성을 도시하는 단면도,
도 6은 화상 처리 시스템의 디스플레이부의 광의 흐름을 도시하는 도면,
도 7은 전자 충격형 CCD의 구성을 도시하는 단면도,
도 8은 광 센서부의 전자 충격형 CCD의 배열 및 마이크로미러 어레이의 마이크로미러의 배열을 도시하는 평면도,
도 9는 마이크로미러 어레이의 마이크로미러의 각도를 설명하는 도면,
도 10은 마이크로미러 어레이의 마이크로미러의 각도를 설명하는 도면,
도 11은 센싱부에서의 화상 촬영 처리를 설명하는 플로차트,
도 12는 도 11의 스텝 S3의 화상 데이터 취득 처리의 상세를 설명하는 플로차트,
도 13은 피사체의 화상의 예를 도시하는 도면,
도 14는 슬릿광에 의한 화상의 예를 도시하는 도면,
도 15는 슬릿광에 의한 화상의 예를 도시하는 도면,
도 16은 슬릿광에 의한 화상의 예를 도시하는 도면,
도 17은 슬릿광에 의한 화상의 예를 도시하는 도면,
도 18은 디스플레이부에서의 화상 표시 처리를 설명하는 플로차트,
도 19는 도 18의 스텝 S53의 주사선 표시 처리의 상세를 설명하는 플로차트,
도 20은 갈바노미러의 형상(形狀)의 예를 도시하는 도면,
도 21은 센싱부의 다른 구성예를 도시하는 도면,
도 22는 디스플레이부의 다른 구성예를 도시하는 도면,
도 23은 디스플레이부의 다른 구성예를 도시하는 도면,
도 24는 디스플레이부의 다른 구성예를 도시하는 도면,
도 25는 디스플레이부의 다른 구성예를 도시하는 도면,
도 26은 디스플레이부의 다른 구성예를 도시하는 도면.
[부호의 설명]
21:　화상 처리 시스템,　31:　센싱부,　32: 전송부,　33:　축적부,　34:　 디스플레이부,　41:　갈바노미러,　42:　슬릿,　43:　분광부,　44:　광 센서부,　45:　A/D 변환부,　46:　출력부,　47:　오실레이터(oscillator),　61:　렌즈계,　62:　프리즘,　71:　광원부,　72:　슬릿,　73:　분광부,　74:　마이크로미러 어레이,　75:　입력부,　76:　드라이버,　77:　스펙트럼 합성부,　78:　갈바노미러,　79:　광 사출부,　80:　오실레이터,　91:　렌즈계,　92:　프리즘,　101:　프리즘,　102:　렌즈계,　111:　스크린,　121:　전자 충격형 CCD,　151:　마이크로미러
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 2에는 본 발명의 원리를 도시하고 있다. 태양광(11)은 슬릿(12)을 통과하는 것에 의해, 1방향에 대해서는 충분히 가늘고 긴(細長) 라인모양의 광선으로 잘라내어진다. 태양광(11)에는 여러가지 파장의 광이 포함되어 있고, 광의 굴절률은 그 파장에 따라 각각 다르다. 그 때문에, 슬릿(12)에 의해 잘라내어진 태양광(11)이 프리즘(13)의 상면을 투과할 때, 광의 파장의 틀림(違; differences; 차이)에 의해, 각각 다른(異) 각도로 굴절되어, 각 파장의 광의 광로(光路)가 분산된다. 또, 프리즘(13)의 하면을 투과할 때에, 광의 파장의 틀림에 의해, 각각 다른 각도로 굴절되어, 각 파장의 광의 광로의 틀림이 확대된다. 이와 같이 해서, 프리즘(13)의 하면으로부터 태양광(11)에 포함되는 각 파장의 광(스펙트럼(14))이 사출된다. 즉, 프리즘(13)에 의해 태양광(11)에 포함되는 스펙트럼(14)이 그의 파장마다 분산(분 광)된다. 이 때, 스펙트럼(14)은 도면의 S방향(슬릿(12)의 폭방향)에 나타나며, S방향과 직교하는 x방향(슬릿(12)의 긴쪽 방향)에는 그 위치의 화소 성분이 나타난다.
태양광(자연광)에 한정되지 않고, 인간이 보는 광(색)에는 여러가지 파장의 광이 포함되어 있지만, 그들은 기본적으로 태양광(자연광)의 반사 성분이다. 따라서, 피사체로부터의 광을 스펙트럼으로 분광하고, 분광한 스펙트럼을 정확하게 검출하고, 그 검출한 데이터에 의거해서 표시 화상의 스펙트럼을 조정하여, 표시할 수 있으면, 종래의 예를 들면 빨강, 초록, 파랑의 삼원색에 의거해서 화상을 취급하는 영상 기기와 비교해서, 피사체의 색을 충실하게 촬상하여, 표시할 수 있는 영상 기기를 실현할 수가 있다.
그래서, 본 발명에서는, 피사체의 광학상을 스펙트럼으로 분광하고, 그 스펙트럼에 의거해서 피사체를 촬상하고, 촬상한 화상을 표시한다. 즉, 피사체의 광학상의 스펙트럼이 검출되고, 검출된 스펙트럼에 의거해서 화상 데이터가 생성되고, 그 화상 데이터에 의거해서 추출된 스펙트럼을 합성해서 얻어진 화상이 표시된다.
도 3은 본 발명을 적용한 화상 처리 시스템(21)의 기능적 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 4는 화상 처리 시스템(21)의 센싱부(31)의 광(피사체의 광학상)의 흐름을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 5는 도 4의 렌즈계(61)의 구체적인 구성예를 도시하는 도면이다. 도 6은 화상 처리 시스템(21)의 디스플레이부(34)의 광(백색광 및 표시 화상)의 흐름을 모식적으로 도시한 도면이다.
화상 처리 시스템(21)은 센싱부(31), 전송부(傳送部)(32), 축적부(33) 및 디 스플레이부(34)로 구성된다.
센싱부(31)는 피사체의 광학상을 촬상한다. 즉, 센싱부(31)는 피사체의 광학상의 스펙트럼을 검출하고, 검출한 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터를 생성한다. 센싱부(31)는 생성한 화상 데이터를 전송부(32) 또는 축적부(33)로 출력한다.
디스플레이부(34)는 전송부(32)를 거쳐서 화상 데이터를 취득하거나, 또는 축적부(33)에 축적된 화상 데이터를 취득하거나 해서, 그 화상 데이터에 의거하는 화상을 표시한다.
센싱부(31), 전송부(32), 축적부(33) 및 디스플레이부(34)는 같은(同) 프레임 내에 배치되어도 좋고, 각각 다른 프레임에 배치되어도 좋다. 또, 센싱부(31)와 축적부(33)가 같은 하우징(筐體; housing) 내에 배치되어도 좋다.
또, 전송부(32)에 의한 화상 데이터의 전송에는, 예를 들면, 저(低)노이즈이고 또한 저소비 전력(電力)이며, 고속 통신이 가능한 저전압 작동 통신(Low Voltage Differential Signaling(LVDS))의 전송 포맷이 사용 가능하다.
또, 전송부(32)에 의한 화상 데이터의 전송은 유선에 의한 전송이어도 좋고, 무선에 의한 전송이어도 좋다.
또, 축적부(33)에서 사용하는 기억 매체에는, 예를 들면 광디스크, 자기 디스크, 혹은 반도체 메모리 등의 리무버블 미디어나, 하드디스크 등이 사용 가능하다.
센싱부(31)는 갈바노미러(41), 슬릿(42), 분광부(43), 광 센서부(44), A/D 변환부(45), 출력부(46) 및 오실레이터(oscillator)(47)에 의해 구성된다.
갈바노미러(41)(도 4)는 1매(枚)의 평면모양의 미러에 도시하지 않은 회전축이 설치되고, 오실레이터(47)의 제어에 의해 회전축을 중심으로 해서 미러가 회동(回動; rotate)하고, 미러에 입사하는 광(피사체의 광학상)의 반사 방향을 조정(편향)하는 편향기(偏向器; deflector)이다. 센싱부(31)로 촬상하는 피사체의 광학상은 우선 갈바노미러(41)에 입사되고, 슬릿(42)을 향해서 반사된다.
갈바노미러(41)에 의해 반사된 피사체의 광학상이 슬릿(42)을 통과하는 것에 의해, 피사체의 수평 방향의 1개의 가늘고 긴 라인모양의 광선(이하, 피사체의 슬릿광이라고 칭(稱)한다)이 분리된다. 센싱부(31)는 이 슬릿(42)에 의해 분리된 피사체의 슬릿광을 1단위(1라인)로 해서 피사체의 광학상을 수직 방향으로 복수의 수평 방향의 직선으로 분할하여 촬상한다. 후술하는 디스플레이부(34)에서, 이 촬상된 1단위의 피사체의 슬릿광이 수평 방향의 1개의 주사선으로서 표시되고, 수직 방향의 분할수가 수직 방향의 주사선 수로 된다.
갈바노미러(41)는 촬상하는 피사체에 대해서 수직 방향으로 회동하도록 설치되어 있고, 오실레이터(47)는 일정 주기(이하, 수직 주사 주기(T)라고 칭한다)로, 촬상하는 피사체의 광학상의 전체가 위방향(上方向)에서 아래방향(下方向)으로 슬릿(42)을 통과하도록, 갈바노미러(41)를 등속도(等速度)로 회동시킨다. 즉, 갈바노미러(41)에 의해, 1프레임 분의 피사체의 광학상이 수직 주사 주기(T)마다 수직 방향으로 주사된다.
슬릿(42)에 의해 분리된 피사체의 슬릿광은 분광부(43)에 입사된다. 분광부(43)는 렌즈계(61)와 프리즘(62)에 의해 구성된다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 피 사체의 슬릿광이 렌즈계(61)를 투과 한 후, 또 프리즘(62)을 투과하는 것에 의해, 피사체의 슬릿광에 포함되는 파장 성분에 의거하는 스펙트럼(이하, 피사체의 스펙트럼이라고 칭한다)이 분광되고, 그 피사체의 스펙트럼이 광 센서부(44)의 표면에서 결상한다.
렌즈계(61)는 카메라 렌즈와 같이 복수의 렌즈가 조합(組合)된 것이고, 전체적으로 볼록 렌즈의 역할을 하며, 렌즈계(61)를 통과한 피사체의 슬릿의 상(像)을 결상시킨다. 렌즈계(61)로서는, 원리적으로 핀홀(pinhole) 렌즈를 이용하는 것이 가능하지만, 실용적으로는 렌즈계(61)는 프리즘을 배치하지 않는 경우에 파장의 틀림에 의해서 촬상 소자(44)의 상면에 입사하는 광의 위치의 어긋남(displacement)을 적게 하기 위해서, 색수차(色收差; chromatic aberration)가 적은 것이 바람직하다. 또, 촬상 소자(44)에 결상하는 상을 보다 샤프하게 하기 위해서, 렌즈계(61)는 지름(徑)이 작은 렌즈로 구성하거나, 또는 조리개(絞; stop)를 충분히 조여서 이용하는 것이 바람직하다.
도 5에는 렌즈계(61)의 구체적인 구성예를 도시하고 있다. 이 구성예에서는, 수차를 수정하기 위해서 복수의 렌즈(61-1～61-5)가 조합되어 렌즈계(61)가 구성되어 있다. 그리고, 렌즈(61-3)와 렌즈(61-4) 사이에 조리개(61-6)가 배치되어 있다. 상술한 바와 같이, 조리개(61-6)는 가능한 한 조여서 이용된다.
프리즘(62)은 프리즘(62)과 광 센서부(44) 사이의 거리를 짧게 할 수 있도록(짧은 거리에서 폭이 넓은 스펙트럼으로 분광되도록), 굴절률이 큰 유리, 그 밖의 소재(素材)를 이용하는 것이 바람직하다.
광 센서부(44)의 표면에서 결상한 피사체의 스펙트럼은 광 센서부(44)에 의해, 광신호로부터 전기 신호에 변환된다.
광 센서부(44)에는, 예를 들면 전자 충격형 CCD(Charge Coupled Device)를 이용한 카메라가 사용된다. 도 7은 전자 충격형 CCD(121)의 구조를 도시하는 단면도이다. 광자(光子; photon)(141)가 전자 충격형 CCD(121)의 광전 음극(陰極)(131)에 입사되면, 광전 변환에 의해 전자(142-1)가 사출된다. 이 때, 광전 음극(131)과 배면(背面) 박판화(薄板化) CCD(132) 사이에는 매우 높은 전압이 가해지고 있으며, 전자(142-1)는 그 인가 전압에 의해 가속되어, 배면 박판화 CCD(132)에 박아넣어진다(打入; driven into). 그 때문에, 전자 충격형 CCD(121)는 미약한 입력광에 대해서도 높은 S/N비(比)로 전기 신호를 증배(增倍: intensify)할 수가 있다. 따라서, 전자 충격형 CCD(121)는 통상의 CCD와 비교해서 고감도이며, 광 센서부(44)에 입사하는 피사체의 스펙트럼의 강약(휘도)을 정밀하게 검출할 수가 있다. 배면 박판화 CCD(132)에 축적된 전자(142-i)(i=1, 2,…, n)는 일정 주기마다 전기 신호로서 출력된다.
광 센서부(44)에는 전자 충격형 CCD(121)가 도 8에 도시하는 바와 같이 x방향으로 M개, S방향으로 N개, 장방형(長方形)의 영역 내에 평면모양 또한 격자모양(格子狀)으로 배치된다. 피사체의 스펙트럼이 변화하는(색이 변화하는) 방향의 성분이 S방향으로 입사하고, 화소 성분(슬릿(42)의 긴쪽 방향의 성분)이 x방향으로 입사한다. 이 때, 피사체의 스펙트럼의 가시광선(파장 380㎚～780㎚) 범위의 파장의 스펙트럼이 광 센서부(44)의 S방향의 범위에 입사한다.
광 센서부(44)는 일정 주기(이하, 수평 주사 주기(H)라고 칭한다) 마다, 피사체의 스펙트럼의 입사에 의해 축적된 전자(전하(電荷))를 전기 신호로서 출력한다. 이 때, 출력되는 전기 신호가, 촬상하는 화상의 수평 방향의 1주사선 분의 화상 데이터이다. 예를 들면, 전자 충격형 CCD(121)가 광 센서부(44)의 격자의 x방향으로 M개, 및 S방향으로 N개 배치되어 있는 경우, 화상 데이터는 1주사선 당(當)의 수평 방향으로 M개의 화소로 분할되고, 또 각 화소는 가시광선(파장 380㎚～780㎚) 범위의 파장의 N개의 스펙트럼의 성분으로서 검출되고, 화소 단위로 출력된다.
광 센서부(44)는 수직 주사 주기(T) 동안(間)에 f회(回), 화상 데이터(1프레임을 구성하는 f라인 분의 화상 데이터)를 출력한다. 이 회수(回數)(f)가 화상 데이터의 수직 방향의 주사선의 수이다. 즉, 수직 주사 주기(T), 수평 주사 주기(H) 및 수직 주사선 수(f)의 관계는 식 (1)과 같이 된다.
수직 주사 주기(T)=수평 주사 주기(H)×수직 주사선 수(f)＋회귀(回歸; return) 시간(α) …(1)
회귀 시간(α)은 갈바노미러(41)가, 촬상할 피사체의 광학상 전체(1프레임 분)를 주사한(피사체의 광학상의 제일(一番) 아래의 라인을 촬상한) 후, 원래(元)의 위치(촬상할 피사체의 광학상의 제일 위의 라인을 촬상하는 위치)로 회귀하는데 소요되는 시간을 나타낸다.
광 센서부(44)에 의해 출력된 화상 데이터는, A/D 변환부(45)에 입력되고, 아날로그 데이터에서 디지털 데이터로 변환된다. 이 때, 화상 데이터의 크기에 의거해서, n비트의 디지털 데이터로 변환된다. 즉, 화상 데이터는 1화소당 N개의 스 펙트럼으로 분할되고, 또 분할된 스펙트럼은 그 세기(强: strength)에 따라서, n비트의 디지털 데이터로서 표현되므로, 1화소는 N×n비트의 데이터로 표현된다.
A/D 변환부(45)에 의해 디지털 데이터로 변환된 화상 데이터는 화상을 리얼타임으로 표시하는 경우에는, 출력부(46)를 거쳐서 전송부(32)로 출력되고, 또 전송부(32)를 거쳐서 디스플레이부(34)에 공급된다. 화상 데이터를 기록하는 경우에는, 화상 데이터는 출력부(46)를 거쳐서 축적부(33)로 출력되어 축적된다.
디스플레이부(34)는 광원부(71), 슬릿(72), 분광부(73), 마이크로미러 어레이(74), 입력부(75), 드라이버(76), 스펙트럼 합성부(77), 갈바노미러(78), 광 사출부(79), 및 오실레이터(80)에 의해 구성된다.
광원부(71)에는 태양 광선, 또는 태양 광선과 동등(同等)한 스펙트럼을 가지는 광(백색광)을 발광하는 램프, 예를 들면 크세논 램프가 이용된다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 광원부(71)에 의해 발광된 백색광은 센싱부(31)와 마찬가지로, 슬릿(72)에 의해 단면이 1개의 가늘고 긴 라인모양의 광선속(光線束; light beam)으로 잘라내어지고, 분광부(73)의 프리즘(92)에 의해 스펙트럼으로 분광된다. 슬릿(72)을 이중 슬릿으로 하거나, 또는 슬릿(72)과 렌즈계(91)의 양쪽 모두를 이용하면, 광속을 보다 선분(線分)에 가까운 형(形)으로 결상시키는 것이 가능하다. 분광된 백색광의 스펙트럼은 마이크로미러 어레이(74)의 표면에서 일단 결상한다. 슬릿(72)과 렌즈계(91)의 양쪽을 이용하는 경우에는, 슬릿(72)의 상(像)이, 촬상 소자(74) 위(上)에 결상하도록 슬릿(72) 및 렌즈계(91)를 배치한다. 프리즘을 사이에 끼우기 때문에, 여기서 결상이라 함은, 파장마다의 결상을 의미한 다. 또, 렌즈계(91)만을 이용하는 경우, 태양 광선을 이용할 때는 태양의 평행 광선이, 또 크세논 램프 등을 이용할 때는 광원부(71)로부터 발(發; emit)한 광선이 촬상 소자(74) 위에 결상하도록 렌즈계(91)를 배치한다. 슬릿(72)만을 이용하는 경우에는, 슬릿(72)의 배치 위치에 대한 엄밀한 제한은 없다. 렌즈계(91)가 이용되는 경우, 렌즈계(91)로서는, 실린더리컬 렌즈, 평평한 판을 단면이 포물선모양(放物線狀)으로 구부러진 바와 같은 미러인 포물선 소인 미러나, 마찬가지로 단면이 타원형상으로 구부러진 바와 같은 미러인 타원 소인 미러 등, 광을 선모양(線狀)으로 집광 가능한 집광 광학계가 이용된다. 슬릿(72)을 이용하는 경우에 비해, 렌즈계(91)를 이용하는 쪽이, 보다 많은 광 에너지를 이용하는 것이 가능하게 된다.
마이크로미러 어레이(디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device)(상표))(74)에는, 반사기로서 실리콘을 미세 가공한 마이크로미러(상표)가 평면모양 또한 격자모양으로 배치되고, 입사된 백색광의 스펙트럼 중 소정의 것을, 그 마이크로미러에 의해 스펙트럼 합성부(77)를 향해서 반사한다. 개개의 마이크로미러는 프리즘(92)으로부터 입사되는 백색광의 스펙트럼에 대한 각도가 드라이버(76)에 의해 독립해서 제어되고, 그 각도에 따라 반사광의 출력의 온(on) 또는 오프(off)가 전환된다. 여기서 말하는 온은 스펙트럼을 스펙트럼 합성부(77)를 향해서 반사하는 것(합성하는 상태로 하는 것)을 의미하고, 오프는 스펙트럼을 스펙트럼 합성부(77) 이외의 방향을 향해서 반사하는 것(합성하지 않는 상태로 하는 것)을 의미한다. 이 반사광의 출력의 온 또는 오프의 제어에 의해, 반사광에 포함되는 스펙트럼이 제어된다. 또, 반사광의 출력의 온 또는 오프의 계속 시간이 제어되는 것에 의해, 반사광에 포함되는 스펙트럼마다의 휘도가 제어된다.
마이크로미러 어레이(74)의 마이크로미러는 기본적으로는, 도 8에 도시하는 광 센서부(44)의 전자 충격형 CCD(121)의 배치와 같은 개수 및 배열로 배치된다. 또, 마이크로미러 어레이(74)는 마이크로미러에 입사하는 백색광의 스펙트럼이 광 센서부(44)의 격자 내에서 같은 위치에 배치되어 있는 전자 충격형 CCD(121)에 입사하는 피사체의 스펙트럼과 같아지도록 설치된다. 물론, 마이크로미러의 수는 N×M개 이상으로 하고, 그 일부만을 사용해도 좋으며, N×M개의 데이터 중, 일부만을 사용하는 것이면, 그 이하이라도 좋다.
드라이버(76)는 입력부(75)를 거쳐서, 전송부(32) 혹은 축적부(33)로부터 화상 데이터를 취득하고, 그 화상 데이터에 의거해서, 마이크로미러의 반사광의 출력의 온 또는 오프(그 시간을 포함한다)를 제어한다. 이 때, 도 8에 도시되는 격자 내에서 같은 위치에 배치되어 있는 전자 충격형 CCD(121)와 마이크로미러는 1대1로 대응하고, 대응하는 전자 충격형 CCD(121)로부터 출력된 화상 데이터에 의거해서, 마이크로미러가 제어된다. 즉, 전자 충격형 CCD(121)로부터 출력된 화상 데이터에 의거해서, 대응하는 마이크로미러에 의해 백색광의 스펙트럼의 반사의 온 또는 오프가 제어되는 것에 의해, 마이크로미러 어레이(74)는 프리즘(92)으로부터 입사된 백색광의 스펙트럼으로부터 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 추출하고, 그 화상 데이터가 검출되었을 때에 광 센서부(44)에 입사한 피사체의 광학상의 스펙트럼과 같은 스펙트럼을 같은 밝기로 사출(반사)한다.
스펙트럼 합성부(77)는 프리즘(101)과 렌즈계(102)에 의해 구성된다. 마이크 로미러 어레이(74)에 의해 사출된 반사광의 스펙트럼은 스펙트럼 합성부(77)의 프리즘(101)을 투과하는 것에 의해 스펙트럼이 합성되고, 프리즘(101)의 상면(사출면)에서 1개의 가늘고 긴 라인모양의 광선으로 된다. 이 라인모양의 광선은 표시하려고 하고 있는 화상 데이터(마이크로미러 어레이(74)로부터 이 라인모양의 광선의 토대(基; base)로 되는 반사광의 스펙트럼이 출력되었을 때에 제어에 이용된 화상 데이터)가 센싱부(31)에서 검출되었을 때에, 센싱부(31)의 프리즘(62)의 상면(입사면)에 입사한 피사체의 슬릿광과 같은 성분(밝기를 포함한다)의 광으로 되고, 스크린(111)에 표시하는 화상의 1개의 수평 방향의 주사선으로 된다. 이하, 프리즘(101)에 의해 스펙트럼이 합성된 라인모양의 광선을, 표시 화상의 주사선이라고 칭한다. 또한, 스크린(111)은 평면이 아니라, 후술하는 도 22의 스크린(111S)과 같이, 실린더리컬 스크린으로 할 수도 있다.
마이크로미러 어레이(74)의 각 마이크로미러는 온으로 제어된 경우에, 프리즘(92)으로부터 입사되어 반사된 스펙트럼이, 프리즘(101)의 사출면에서 합성되도록, 백색광의 스펙트럼에 대한 각도가 개개(個個; separately)로 조정되고 있다.
여기서, 도 9와 도 10을 참조하여, 그 마이크로미러의 각도에 관해서 설명한다.
도 9는 마이크로미러 어레이(74)에 배치된 마이크로미러(151-i)(i=1, 2,…, N)(이하, 마이크로미러(151-i)(i=1, 2,…, N)를 개개로 구별할 필요가 없는 경우, 단지 마이크로미러(151)라고 칭한다)를 S방향의 면에서 가로(橫)로 본 도면이다. 도면중 실선은, 온으로 제어된 마이크로미러(151)에 의해 반사되는 스펙트럼의 방 향을 나타내고 있고, 점선은 오프로 제어된 마이크로미러(151)에 의해 반사되는 스펙트럼의 방향을 나타내고 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 마이크로미러(151)는 등간격으로 배치되어 있고, 개개의 마이크로미러(151)는 도 10을 참조해서 후술하는 바와 같이, 온 시(時)에 입사된 스펙트럼을 소정의 각도로 반사하도록, 베이스(base)에 대한 각도가 조금씩 다르게 미리 조정되어 있다.
도 10은 도 9의 마이크로미러(151-1, 151-6 및 151-N)에 대해서, 입사되는 스펙트럼과 반사되는 스펙트럼의 관계를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 10은 도 9와 마찬가지로, 마이크로미러 어레이(74)를 S방향의 면에서 가로로 본 도면이다.
프리즘(92)에 입사된 백색광은 프리즘(92)에 의해 스펙트럼으로 분광되고, 스펙트럼의 파장에 따라 다른(異) 마이크로미러(151)에 입사한다. 이 때, 프리즘(92)의 입사면에 입사하는 백색광의 위치와 프리즘(92)의 각 파장의 광에 대한 굴절률은 일정하며, 각 파장의 광이 마이크로미러(151)에 입사하는 광로는 일정하게 되어, 계산에 의해 구할 수가 있다. 또, 프리즘(101)의 각 파장의 광에 대한 굴절률도 일정하고, 프리즘(101)의 사출면의 규정(規定) 위치에서 반사광의 스펙트럼을 합성하여 1개의 라인모양의 광선으로 하기 위해서, 각 파장의 광이 프리즘(101)의 입사면의 어느 위치에, 어느 각도로 입사하면 좋은가를 계산으로 구할 수가 있다.
따라서, 각 파장의 스펙트럼이 프리즘(92)의 사출면을 사출하는 위치와 각도, 및 프리즘(101)의 입사면에 입사하는 위치와 각도가 결정되며, 그것에 따라서, 마이크로미러(151)의 각도를 결정할 수가 있다. 예를 들면, 도 10의 마이크로미러(151-1)에의 입사 스펙트럼이, 프리즘(92)의 사출면의 점(A1)으로부터 사출되고, 마이크로미러(151-1)의 표면 위의 점(P1)에서 반사되어, 프리즘(101)의 입사면의 점(B1)에 입사하도록 조정하는 경우, 마이크로미러(151-1)의 표면이 각(角) A1P1B1의 이등분선과 직교하도록 각도를 결정하면 좋다.
마찬가지로, 마이크로미러(151-6)에 대해서는, 도 10의 마이크로미러(151-6)에의 입사 스펙트럼이 프리즘(92)의 사출면의 점(A6)으로부터 사출되고, 마이크로미러(151-6)의 표면 위의 점(P6)에서 반사되어, 프리즘(101)의 입사면의 점(B6)에 입사하도록 조정하는 경우, 마이크로미러(151-6)의 표면이 각 A6P6B6의 이등분선과 직교하도록 각도를 결정하면 좋고, 마이크로미러(151-N)에 대해서는, 도 10의 마이크로미러(151-N)에의 입사 스펙트럼이 프리즘(92)의 사출면의 점(AN)으로부터 사출되고, 마이크로미러(151-N)의 표면상의 점(PN)에서 반사되어, 프리즘(101)의 입사면의 점(BN)에 입사하도록 조정하는 경우, 마이크로미러(151-N)의 표면이 각 ANPNBN의 이등분선과 직교하도록 각도를 결정하면 좋다.
프리즘(101)에 의해 스펙트럼이 합성된 반사광(표시 화상의 주사선)은 센싱부(31)의 렌즈계(61)와 마찬가지로 복수의 렌즈를 조합한 렌즈계(102)(실린더리컬 렌즈, 포물선 미러 등의 집광 광학계로 이루어진다)에 의해 집속되어, 갈바노미러(78)에 입사해서, 반사된다.
이 때, 센싱부(31)의 렌즈계(61)와 디스플레이부(34)의 렌즈계(102)는 같은 구성의 것을 사용하는 것에 의해, 렌즈계의 색수차의 영향을 억제할 수가 있다.
갈바노미러(78)는 센싱부(31)의 갈바노미러(41)와 마찬가지로, 1매의 평면모양의 미러에 도시하지 않은 회전축이 설치되고, 오실레이터(80)의 제어에 의해 회 전축을 중심으로 해서 미러가 회동하고, 미러에 입사하는 광(표시 화상의 주사선)의 반사 방향을 조정(편향)하는 편향기이다. 또, 갈바노미러(78)는 광 사출부(79)의 스크린(111)에 대해서 수직 방향으로 회동하도록 설치된다.
광 사출부(79)는 스크린(111)과 갈바노미러(78)를 둘러싸는 도시하지 않은 검은 상자로 구성된다. 렌즈계(102)에 의해 집속되고, 갈바노미러(78)에 의해 반사된 표시 화상의 주사선은 광 사출부(79)의 스크린(111) 위에서 결상되고, 투영된다. 이것에 의해, 스크린(111) 위의 수평 방향으로 가늘고 긴 1개의 주사선이 표시된다. 도시하지 않은 검은 상자는, 스크린(111) 위에서의 화상의 콘트라스트 비(比)를 향상시키는 효과를 가져온다. 충분한 콘트라스트가 얻어지는 경우에는, 검은 상자는 생략 가능하다.
스크린(111)에는, 이하의 타이밍에서 화상이 표시된다. 즉, 드라이버(76)는 수평 주사 주기(H)마다 1주사선 분의 화상 데이터를 취득하고, 그 화상 데이터에 의거해서, 마이크로미러 어레이(74)의 마이크로미러(151)의 반사광의 출력의 온 또는 오프(그 시간을 포함한다)를 제어한다. 오실레이터(80)는 마이크로미러 어레이(74)의 반사광의 사출의 제어에 연동(連動)해서, 갈바노미러(78)의 각도를 조정해서, 스크린(111) 위의 위방향에서 아래방향으로 순차 어긋나도록 표시 화상의 주사선을 투영시킨다. 1프레임을 구성하는 f개의 표시 화상의 주사선이 수직 주사 주기(T) 동안에 스크린(111)에 투영되어, 1프레임의 화상이 표시된다.
다음에, 도 11과 도 12의 플로차트를 참조하여, 센싱부(31)에서의 화상 촬영 처리에 대해서 설명한다. 또한, 이 처리는, 유저(user)에 의해 촬영의 개시(開始) 가 지령되었을 때 개시되고, 촬영의 종료가 지령되었을 때 종료된다.
스텝 S1에서, 오실레이터(47)는 갈바노미러(41)를 초기 위치에 세트(set)한다. 즉, 갈바노미러(41)에 의해 반사된 피사체의 광학상의 촬상할 범위(프레임) 중, 수평 방향의 제일 위의 라인이 슬릿(42)에 의해 분리되는 기준 위치에 세트된다.
스텝 S2에서, 오실레이터(47)는 갈바노미러(41)의 회동을 개시한다. 갈바노미러(41)는 수직 주사 주기(T) 마다, 촬상할 피사체의 광학상의 전체가 위방향에서 아래방향으로 슬릿(42)을 통과하도록, 등속도로 회동된다.
스텝 S3에서, 도 12를 참조해서 후술하는 화상 데이터 취득 처리가 행해진다. 이 처리에 의해, 도 3과 도 8을 참조해서 상술한 바와 같이, 슬릿(42)에 의해 분리된 피사체의 슬릿광의 1 주사선 분의 화상이 M개의 화소로 분할되고, 또 각 화소는 가시광선(파장 380㎚～780㎚) 범위의 파장의 N개의 스펙트럼의 성분으로서 검출되고, 화소 단위로 출력된다. 지금의 경우, 촬상할 피사체의 광학상의 프레임의 수평 방향의 제일 위의 라인, 즉 제일 위의 주사선의 화상 데이터가 출력된다.
스텝 S4에서, A/D 변환부(45)는 스텝 S3의 처리에 의해 광 센서부(44)에 의해 출력된 화상 데이터를 아날로그 데이터에서 디지털 데이터로 변환한다. 즉, 스텝 S3의 처리에 의해 출력된 화상 데이터의 각 화소의 크기(레벨)에 의거해서, n비트의 디지털 데이터로 변환된다. 화상 데이터는 1화소당 N개의 스펙트럼으로 분할되고, 또 분할된 스펙트럼은 그 세기에 따라서, n비트의 디지털 데이터로서 표현되므로, 1화소는 N×n비트의 데이터로 표현된다.
스텝 S5에서, A/D 변환부(45)는 디지털의 화상 데이터를 출력부(46)에 공급 한다. 출력부(46)는 유저의 지시에 의거해서 촬상한 화상을 리얼타임으로 디스플레이부(34)에 표시하는 경우에는 전송부(32)로 화상 데이터를 출력하고, 화상 데이터를 기록하는 경우에는, 축적부(33)로 화상 데이터를 출력하여, 축적시킨다.
스텝 S6에서, 오실레이터(47)는 갈바노미러(41)가 제일 아래의 기준 위치까지 회동했는지 여부를 판정한다. 즉, 촬상할 피사체의 광학상의 프레임의 수평 방향의 제일 아래의 라인이 슬릿(42)에 의해 분리되는 위치까지, 갈바노미러(41)가 회동했는지 여부가 판정된다. 지금의 경우, 갈바노미러(41)는 촬상할 피사체의 광학상의 프레임의 수평 방향의 제일 위의 라인이 슬릿(42)에 의해 분리되는 위치에 세트되어 있고, 제일 아래의 기준 위치까지 회동하고 있지 않다고 판정되고, 처리는 스텝 S3으로 되돌아간다.
그 후, 스텝 S6에서 갈바노미러(41)가 제일 아래의 기준 위치까지 회동했다고 판정될 때까지, 스텝 S3～S6의 처리가 합계 f(수직 주사선 수)회 되풀이(繰返)되고, 피사체의 광학상의 1프레임이 f개의 수평 방향의 라인(주사선)으로 분할되어 촬상된다. 이 스텝 S3～S6의 처리는 수평 주사 주기(H)의 간격으로 되풀이된다.
스텝 S6에서, 갈바노미러(41)가 제일 아래까지 회동했다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S1로 되돌아가서, 갈바노미러(41)가 초기 위치에 세트되고, 그 이후의 처리가 되풀이된다. 즉, 피사체의 광학상의 2프레임째 이후의 촬상이 실행된다. 2번째 이후의 스텝 S1의 처리에서, 갈바노미러(41)가 초기 위치에 세트되는데 소요되는 시간은 전술(前述)한 회귀 시간(α)이며, 회귀 시간(α)을 포함해서 수직 주사 주기(T)의 간격으로, 스텝 S1～S6의 처리가 되풀이되고, 1프레임 마다의 화상의 촬상이 되풀이되어, 복수 프레임의 화상이 얻어진다.
이상과 같이 해서, 피사체의 광학상이 f개의 수평 방향의 주사선으로 분할되고, 1주사선 분의 화상 데이터가 M개의 화소로 분할되고, 또 각 화소가 가시광선(파장 380㎚～780㎚) 범위의 파장의 N개의 스펙트럼의 성분으로서 검출되고, 화소 단위로 출력된다(피사체의 광학상이 촬상된다).
다음에, 도 12를 참조하여, 도 11의 스텝 S3의 화상 데이터 취득 처리의 상세에 대해서 설명한다. 이 처리는 수평 주사 주기(H)마다 실행된다.
스텝 S21에서, 촬상할 피사체의 광학상이 센싱부(31)의 갈바노미러(41)에 입사하고, 슬릿(42)을 향해서 반사된다.
스텝 S22에서, 스텝 S21의 처리에 의해 갈바노미러(41)에 의해 반사된 피사체의 광학상이 슬릿(42)을 통과하는 것에 의해, 피사체의 수평 방향의 1개의 가늘고 긴 라인모양의 광선(피사체의 슬릿광)이 분리된다.
스텝 S23에서, 스텝 S22에서 분리된 피사체의 슬릿광이 분광부(43)에 의해 스펙트럼으로 분광된다. 피사체의 슬릿광은 분광부(43)의 렌즈계(61)를 투과한 후, 또 프리즘(62)을 투과하는 것에 의해, 스펙트럼으로 분광되고, 그 스펙트럼이 광 센서부(44)의 표면에서 결상한다.
스텝 S24에서, 광 센서부(44)는 광 센서부(44)에 입사한 피사체의 스펙트럼의 광신호를 전기 신호로 변환한다. 도 8을 참조하여 상술한 바와 같이, 광 센서부(44)에는 전자 충격형 CCD(121)가 x방향으로 M개, S방향으로 N개, 장방형 영역 내에 평면모양 또한 격자모양으로 배치되어 있다. 이것에 의해, 피사체의 스펙트럼은 x방향으로 M개의 화소로 분할되고, 또 각 화소가 가시광선(파장 380㎚～780㎚) 범위의 파장의 N개의 스펙트럼의 성분으로 분할된다. 전자 충격형 CCD(121)는 입사한 스펙트럼의 강약(휘도)에 따라서, 광전 효과에 의한 전자(전하)로 변환한다.
스텝 S25에서, 광 센서부(44)는 전자 충격형 CCD(121)에 축적된 전하에 의한 전기 신호를 화상 데이터로서 A/D 변환부(45)로 출력한다.
피사체의 슬릿광에 대해서 설명하면, 도 13～도 17에 도시되는 바와 같이 된다. 도 13에는 피사체의 전체의 화상을 도시하고 있다. 갈바노미러(41)가 비교적 위쪽의 제1 각도를 지향(指向)하고 있을 때, 도 14에 도시되는 바와 바와 같이, 갈바노미러(41)의 크기에 의해 규정되는 화상 테두리(image frame)(331-1)의 화상이 갈바노미러(41)에 의해 취입(取入; take in)된다. 그리고, 슬릿(42)에 의해 그 중의 슬릿 화상(332-1)이 광 센서부(44)에 의해 취입된다.
갈바노미러(41)가 도 14에 도시되는 경우보다 아래쪽을 지향한 경우, 도 15에 도시되는 바와 같이 화상 테두리(331-2)의 화상이 갈바노미러(41)에 의해 취입된다. 그리고, 또 슬릿(42)에 의해, 그 중의 슬릿 화상(332-2)이 광 센서부(44)에 의해 취입된다. 그 후, 갈바노미러(41)가 더욱더 아래쪽을 지향해서, 도 16에 도시되는 바와 같이 화상 테두리(331-3)의 화상이 검출되면, 그 중의 슬릿 화상(332-3)이 광 센서부(44)에 의해 취입된다. 그리고, 더욱더 갈바노미러(41)가 아래쪽을 지향하면, 도 17에 도시되는 바와 같이, 화상 테두리(331-4)의 화상 중 슬릿 화상(332-4)이 광 센서부(44)에 의해 검출된다.
이와 같이 해서, 피사체의 슬릿광의 스펙트럼이, M개의 화소로 분할되고, 또 각 화소가 가시광선(파장 380㎚～780㎚) 범위의 파장의 N개의 스펙트럼의 성분으로 분할되며, 그 분할된 단위마다의 스펙트럼의 휘도에 의거하는 전기 신호가 출력된다. 즉, 피사체의 광학상의 스펙트럼의 분포나 강약이 그대로 검출되고, 전기 신호로 변환된 화상 데이터가 출력된다.
다음에, 도 18과 도 19를 참조하여, 디스플레이부(34)에서의 화상 표시 처리에 대해서 설명한다. 또한, 이 처리는 유저에 의해 화상 표시의 개시가 지령되었을 때 개시되고, 화상 표시의 종료가 지령되었을 때 종료된다.
스텝 S51에서, 오실레이터(80)는 갈바노미러(78)를 초기 위치에 세트한다. 즉, 갈바노미러(78)는 갈바노미러(78)에 의해 반사된 표시 화상의 주사선이 스크린(111)의 제일 위의 주사선으로서 투영되는 위치에 세트된다.
스텝 S52에서, 드라이버(76)는 전송부(32) 또는 축적부(33)로부터 입력부(75)를 거쳐서, 표시할 화상의 1주사선 분의 화상 데이터를 취득한다. 즉, 지금의 경우, 1프레임째의 제일 위의 주사선의 화상 데이터가 취득된다.
스텝 S53에서, 도 19를 참조하여 후술하는 주사선 표시 처리가 행해진다. 이 처리에 의해, 스텝 S52에서 취득된 1주사선 분의 화상 데이터에 의거하는 화상(주사선)이 스크린(111)에 표시된다. 즉, 지금의 경우, 1프레임째의 화상의 제일 위의 주사선이 스크린(111)에 표시된다.
스텝 S54에서, 오실레이터(80)는 1프레임의 최후(最後)(제일 아래) 주사선을 표시했는지 여부를 판정한다. 즉, 갈바노미러(78)가 스크린(111)의 제일 아래의 주사선을 표시하는 위치에 세트되어 있는지 여부를 판정한다. 지금의 경우, 갈바노미 러(78)는 스크린(111)의 제일 위의 주사선을 표시하는 위치에 세트되어 있기 때문에, 1프레임의 최후 주사선을 표시하고 있지 않다고 판정되고, 처리는 스텝 S55로 진행한다.
스텝 S55에서, 오실레이터(80)는 갈바노미러(78)를 스크린(111)의 다음(次) 주사선, 지금의 경우, 2번째 주사선이 표시되는 위치로 되도록 회동시키고(조정하고), 처리는 스텝 S52로 되돌아간다.
그 후, 스텝 S54에서, 1프레임의 최후 주사선을 표시했다고 판정될 때까지, 스텝 S52～S55의 처리가 합계 f(수직 주사선수)회 되풀이되고, 1프레임의 화상에 포함되는 f개의 주사선이 표시된다. 이 스텝 S52～S55의 처리는 수평 주사 주기(H)의 간격으로 되풀이된다.
스텝 S54에서, 1프레임의 최후 주사선을 표시했다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S51로 되돌아가서, 갈바노미러(78)가 초기 위치에 세트되고, 그 이후의 처리가 되풀이된다. 즉, 2프레임째 이후의 화상의 표시가 실행된다. 2번째 이후의 스텝 S51의 처리에서, 갈바노미러(78)가 초기 위치에 세트되는데 소요되는 시간은 전술한 회귀 시간(α)이며, 회귀 시간(α)을 포함해서 수직 주사 주기(T)의 간격으로, 스텝 S51～S56의 처리가 되풀이되고, 각 프레임 분의 화상의 표시가 되풀이된다.
이상과 같이 해서, 센싱부(31)에 의해 촬상된 화상 데이터에 의거하는 화상이 스크린(111)에 표시된다.
다음에, 도 19를 참조하여, 도 18의 스텝 S53의 주사선 표시 처리의 상세에 대해서 설명한다.
스텝 S71에서, 광원부(71)로부터 발광된 백색광이 슬릿(72)을 통과하는 것에 의해, 1개의 가늘고 긴 라인모양의 광선(백색광의 슬릿광)으로 잘라내어진다.
스텝 S72에서, 스텝 S71에서 잘라내어진 백색광의 슬릿광이 분광부(73)의 프리즘(92)에 의해 스펙트럼으로 분광되고, 분광된 백색광의 스펙트럼이 마이크로미러 어레이(74)의 표면에 일단 투영된다.
스텝 S73에서, 드라이버(76)는 스텝 S52의 처리에서 취득한 화상 데이터에 의거해서, 마이크로미러 어레이(74)의 마이크로미러(151)의 반사광의 출력의 온 또는 오프(그 시간을 포함한다)를 제어하고, 스텝 S72의 처리에서 입사된 백색광의 스펙트럼으로부터 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 추출하며, 표시할 화상의 스펙트럼을 사출(반사)한다.
상술한 바와 같이, 마이크로미러 어레이(74)의 마이크로미러(151)는 기본적으로는, 도 8에 도시되는 광 센서부(44)의 전자 충격형 CCD(121)의 배치와 같은 개수 및 배열로 배치되어 있다. 또, 마이크로미러 어레이(74)는 마이크로미러(151)에 입사하는 백색광의 스펙트럼이 광 센서부(44)의 격자 내에서 같은 위치에 배치되어 있는 전자 충격형 CCD(121)에 입사하는 피사체의 스펙트럼과 같아지도록 설치된다. 또, 격자 내에서 같은 위치에 배치된 전자 충격형 CCD(121)와 마이크로미러(151)는 1대1로 대응하고, 대응하는 전자 충격형 CCD(121)로부터 출력된 화상 데이터에 의거해서, 마이크로미러(151)의 반사광의 출력의 온 또는 오프(그 시간을 포함한다)가 제어된다.
마이크로미러(151)의 반사광의 출력의 온 또는 오프(그 시간)는 서브필드법 에 의해 제어된다. 예를 들면, 화상 데이터가 1단위당 4비트로 표현되는 경우(각 스펙트럼의 값이 4비트로 표현되는 경우(n=4인 경우)), 수평 주사 주기(H)를 16(2의 4승) 등분한 시간을 1단위(이하, 단위 시간이라고 칭한다)로 해서 화상 데이터의 각 비트의 값에 의해, 단위 시간×각 비트로 표현되는 10진수(進數)의 값의 기간, 드라이버(76)는 마이크로미러(151)의 반사광의 출력을 온 또는 오프시킨다. 예를 들면, 화상 데이터의 값(1개의 스펙트럼의 값)이 2진수로 1010인 경우, 그 스펙트럼에 대응하는 마이크로미러(151)는 수평 주사 주기(H) 동안에, 우선 8(2의 3승(乘), 2진수의 1000을 10진수로 나타낸 값) 단위 시간 온되고, 다음에 4(2의 2승, 2진수의 100을 10진수로 나타낸 값) 단위 시간 오프되고, 다음에 2(2의 1승, 2진수의 10을 10진수로 나타낸 값) 단위 시간 온 되며, 최후에 1(2의 0승, 2진수의 1을 10진수로 나타낸 값) 단위 시간 오프된다.
이와 같이 해서, 화상 데이터의 값(전자 충격형 CCD(121)에 입사한 광의 휘도)에 의거해서, 수평 주사 주기(H)단위로 마이크로미러(151)의 반사광의 출력의 온 또는 오프할 시간이 제어되는 것에 의해, 마이크로미러 어레이(74)로부터 사출되는 반사광의 스펙트럼의 휘도가 제어된다. 또, 마이크로미러(151)는 대응하는 전자 충격형 CCD(121)에 입사한 스펙트럼과 같은 스펙트럼의 반사의 온 또는 오프를 제어하기 위해서, 화상 데이터 취득시에 광 센서부(44)에 입사한 광학상의 스펙트럼과 같은 스펙트럼이 백색광의 스펙트럼으로부터 추출되어, 마이크로미러 어레이(74)로부터 사출된다.
스텝 S74에서, 스텝 S73의 처리에 의해 마이크로미러 어레이(74)로부터 사출 된 반사광의 스펙트럼은 프리즘(101)을 투과하는 것에 의해 스펙트럼이 합성되고, 프리즘(101)의 상면(사출면)에서 1개의 가늘고 긴 라인모양의 광선(표시 화상의 주사선)으로 된다. 이 표시 화상의 주사선은 표시하려고 하고 있는 화상의 화상 데이터(마이크로미러 어레이(74)로부터 이 라인모양의 광선의 토대로 되는 반사광의 스펙트럼이 출력되었을 때에 제어에 이용된 화상 데이터)가 센싱부(31)에서 검출되었을 때에, 센싱부(31)의 프리즘(62)의 상면(입사면)에 입사한 피사체의 슬릿광과 같은 성분(밝기를 포함한다)의 광으로 된다.
스텝 S75에서, 스텝 S74의 처리에 의해 스펙트럼이 합성된 표시 화상의 주사선은 렌즈계(102)에 의해 집속되고, 갈바노미러(78)에 입사하여, 스크린(111)을 향해서 반사된다.
스텝 S76에서, 스텝 S75의 처리에 의해 반사된 표시 화상의 주사선이, 스크린(111) 위에서 결상하여, 투영된다. 이것에 의해, 스크린(111)에 1개의 수평 방향의 주사선이 표시된다.
이상의 도 18과 도 19의 처리에 의해, 센싱부(31)에서 촬상된 피사체의 화상 데이터에 의거해서, 디스플레이부(34)의 스크린(111) 위에, 촬상된 피사체의 화상이 표시된다.
이와 같이 해서, 화상 처리 시스템(21)은 피사체의 색을 충실하게 촬상하고, 촬상한 화상 데이터에 의거해서, 피사체의 광학상의 색을 충실하게 재현한 화상을 표시할 수가 있다.
이상에서는, 디스플레이부(34)에 마이크로미러 어레이(74)를 이용하는 경우 의 예에 대해서 설명했지만, 마이크로미러 어레이(74)와 같이(同), 광원에 외광(자연광)을 이용하고, 그 반사광을 스크린 등에 투영하는 반사형 액정(LCD(Liquid Crystal Display))을 이용해도 좋다. 이 경우에서도, 액정의 반사율 또는 시간이 화상 데이터에 의거해서 제어된다.
또, 센싱부(31)의 갈바노미러(41), 및 디스플레이부(34)의 갈바노미러(78)에는, 회전축을 중심으로 회동하는 평면모양의 미러 대신에, 도 20에 도시되는 형상의 갈바노미러(201)도 사용할 수 있다. 이 갈바노미러(201)는 중심축(202)을 중심으로 일정 방향으로 등속도로 회전한다. 예를 들면, 입사광이 갈바노미러(201)의 면(203-1)에 입사하고 있는 경우, 갈바노미러(201)가 회전하는 것에 의해, 입사광에 대한 면(203-1)의 각도가 연속해서 변화하고, 그것에 따라서 반사광의 각도도 연속해서 변화한다.
그리고, 갈바노미러(201)가 일정한 각도 회전한 시점에서, 입사광이 면(203-1)으로부터 면(203-2)에 입사하도록 전환되고, 반사광의 각도가 면(203-1)에 입사한 당초(當初)의 각도로 되돌아간다. 그 후, 계속해서 갈바노미러(201)가 등속도로 회전하는 것에 의해, 입사광이 면(203-1)에 입사하고 있던 경우와 마찬가지로, 반사광의 각도가 연속해서 변화한다. 이것에 의해, 일정 주기로 반사광의 각도를 조정할 수 있고, 평면모양의 갈바노미러를 일정한 속도로 회동시키며, 소정의 각도 회동한 시점에서 초기 위치로 되돌리는 경우와 같은 효과를 가져올 수가 있다.
또, 갈바노미러 대신에, 레이져 프린터 등에서 사용되는 다면체(多面體) 반사경(反射鏡)인 폴리곤미러를 사용하는 것도 가능하다.
또, 인간의 가시광선(파장 380㎚～780㎚)의 범위 밖(外)의 파장의 스펙트럼을 검출하여, 표시하는 것에 의해, 인간 이외의 생물에 대해서, 실세계(實世界)와 보다 가까운 화상을 제시(呈示; provide)하는 것이 가능하다.
도 21에는, 센싱부(31)의 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 이 실시 형태에서는, 슬릿(42)이 렌즈계(61)보다 광로의 하류 측에 배치되어 있는 슬릿(42)은 지면과 수직인 방향으로 형성되어 있다. 그리고, 렌즈계(61)는, 렌즈(61-1～61-5)에 의해 구성되어 있고, 그 초점에 슬릿(42)이 배치되어 있다. 슬릿(42) 직후에는 디퓨저(301)가 배치되어 있다. 이것에 의해, 피사체의 화상이 디퓨저(301)에 결상되게 된다. 또한, 도 21에는, 슬릿(42)을 투과하는 광만이 도시되어 있지만, 디퓨저(301)의 슬릿(42) 이외의 부분에도 광은 결상한다. 그러나, 그들은 차광되고, 슬릿(42)에 대응하는 광만이 추출된다. 디퓨저(301)은 생략해도 좋지만, 슬릿(42) 직후에 디퓨저(301)를 배치하는 것에 의해, 슬릿(42)에 의한 회절(回折)을 억제하는 것이 가능해진다.
디퓨저(301)와 광 센서부(44) 사이에는, 렌즈(61-6-1～61-6-3)로 이루어지는 무수차(無收差)의 렌즈계(61-6)가 배치되어 있다. 그리고, 프리즘(62)은 렌즈(61-6-1)와 렌즈(61-6-2) 사이에 배치되어 있다. 렌즈(61-6-1)는 디퓨저(301)로부터 입사된 광을 평행광으로 변환해서 사출한다. 프리즘(62)을 평행 광로 중에 배치하는 것에 의해, 색수차가 적어지고, 프리즘(62)을 포함하는 광학계의 설계가 용이해진다. 따라서, 프리즘(62)에는 평행광이 입사된다. 렌즈(61-6-2)는 평행광을 다시 수속광으로 변환한다. 수속광은 렌즈(61-6-3)를 거쳐서 광 센서부(44)에 결상한다. 즉, 렌즈계(61)는 슬릿(42)의 상을 광 센서부(44)에 결상하도록 배치된다.
이와 같이 해도 디퓨저(301), 따라서 광 센서부(44)에는, 도 14～도 17에 도시되는 바와 같은 슬릿 화상(332-1～332-4)이 결상한다.
도 22에는 디스플레이부(34)의 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 이 디스플레이부(34)에서는, 슬릿(72) 대신에, 렌즈계(91)로서의 실린더리컬 렌즈(91S)가 이용되고 있다. 도 6에서의 경우와 마찬가지로, 슬릿(72)과 렌즈계(71)의 양쪽을 이용해도 좋다. 따라서, 광원부(71)로부터 사출된 백색광이, 실린더리컬 렌즈(91S)에 의해 수속되고, 프리즘(92)에 의해 분광된 스펙트럼이 마이크로 어레이(74)에 직선모양(直線狀)의 가는 광(휘선(輝線; emission light))으로서 결상된다(지면과 수직인 방향이 그의 길이 방향으로 된다). 실린더리컬 렌즈(91S)의 초점 거리는 실린더리컬 렌즈(91S)와 프리즘(92)의 거리(d), 프리즘(92)의 광로길이(두께)(e) 및 프리즘(92)과 마이크로미러 어레이(74)의 거리(f)의 합(d＋e＋f)으로 된다.
화상 데이터에 의거해서 마이크로미러 어레이(74)에 의해 반사된 스펙트럼은 프리즘(101)에 의해 합성되고, 볼록 렌즈(102-1, 102-2), 갈바노미러(78)를 거쳐서, 실린더리컬 스크린(111S)에 입사된다.
볼록 렌즈(102-1)의 초점 거리는 볼록 렌즈(102-1)와 프리즘(101)의 거리(i), 프리즘(101)의 광로길이(두께)(h) 및 프리즘(101)과 마이크로미러 어레이(74)의 거리(g)의 합(i＋h＋g)으로 된다. 그리고, 볼록 렌즈(102-1)의 초점 거리 위에 마이크로미러 어레이(74)가 배치된다. 따라서, 마이크로미러 어레이(74)로부터 사출된 광은 볼록 렌즈(102-1)에 의해 평행광으로 변환된다. 볼록 렌즈(102-2)의 초 점 거리는 볼록 렌즈(102-2)와 갈바노미러(78)의 거리(j)와 갈바노미러(78)와 실린더리컬 스크린(111S)의 거리(k)의 합(j＋k)으로 된다. 따라서, 볼록 렌즈(102-2)에 의해 사출된 광은 갈바노미러(78)에 의해 반사되어, 실린더리컬 스크린(111S) 위에 결상한다.
실린더리컬 스크린(111S)은 도 22에 도시되는 바와 같이, 지면과 평행한 단면이 곡률 반경(k)으로 만곡하고 있지만(환언하면, 갈바노미러(78)는 그의 회전축(78A)이 실린더리컬 스크린(111S)의 곡률 반경(k)의 중심으로 되도록 배치되어 있다), 지면과 수직인 방향으로는 만곡하고 있지 않다. 갈바노미러(78)가, 회전축(78A)을 중심으로 해서 회동하는 것에 의해, 실린더리컬 스크린(111S) 위의 직선모양의 주사선의 투영 위치가 순차 변화한다. 이것에 의해, 화상이 왜곡없이 실린더리컬 스크린(111S) 위에 표시된다.
이와 같이, 슬릿(72) 대신에 렌즈계(91)를 이용하도록 하면, 슬릿(72)을 이용하는 경우에 비해 보다 광을 효율적으로 집광할 수 있어, 보다 밝은 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 슬릿(72)과 렌즈계(91)의 양쪽을 이용하면, 보다 가는 직선모양의 광을 얻을 수가 있다.
도 23에는 디스플레이부(34)의 또 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 이 실시 형태에서는, 렌즈계(91)가 실린더리컬 렌즈(91S) 이외에, 렌즈(91-1～91-3)로 이루어지는 무수차의 렌즈계에 의해 구성되어 있다. 그리고, 프리즘(92)은 렌즈(91-1)와 렌즈(91-2) 사이의 평행 광로 중에 배치되어 있다. 또, 이 실시 형태에서는, 마이크로미러 어레이(74) 대신에, 투과형의 LCD(401)가 이용되고 있다. 광원부(71)로 부터 사출된 백색광은 실린더리컬 렌즈(91S)에 의해 휘선(351)으로서 일단 결상된다. 휘선(351)으로부터의 광은 다시 확산해서, 렌즈(91-1)에 의해 평행광으로 변환된 후, 프리즘(92)에 입사되어, 그곳에서 분광된다. 분광된 스펙트럼은 렌즈(91-2)에 의해 다시 수속광으로 되고, 렌즈(91-3)를 거쳐서 LCD(401)에 결상된다. 따라서, LCD(401) 위에는 휘선(351)의 상(像)이 형성된다.
화상 데이터에 의거해서 투과 상태(투과율 또는 시간)가 제어되는 LCD(401)를 투과한 광은 렌즈(102-1, 102-2, 102-3)로 이루어지는 무수차 렌즈계에 의해 휘선(352)으로 된다. 렌즈(102-1～102-3)도 무수차 렌즈계를 구성하고, 렌즈(102-2)와 렌즈(102-3) 사이에 형성되는 평행 광로 중에 프리즘(101)이 배치된다. 따라서, LCD(401)로부터 사출된 스펙트럼은 렌즈(102-1, 102-2)를 거쳐서 프리즘(101)에 입사되어, 그곳에서 합성되고, 렌즈(102-3)에 의해 결상되어, 휘선(351)의 상(像)이 휘선(352)으로서 형성된다.
휘선(352)으로부터 사출된 광은 렌즈(102-4-1～102-4-5)로 이루어지는 텔레센트릭(telecentric) 렌즈(102-4)에 의해 평행광으로 변환된 후, 얇은 볼록 렌즈(102-5)에 입사된다. 얇은 볼록 렌즈(102-5)와 갈바노미러(78)의 거리(b)와, 갈바노미러(78)와 실린더리컬 스크린(111S)의 거리(a)의 합(b＋a)은 얇은 볼록 렌즈(102-5)의 초점 거리로 된다. 즉, 실린더리컬 스크린(111S)은 얇은 볼록 렌즈(102-5)의 초점 거리(b＋a) 위에 배치된다. 그리고, a는 실린더리컬 스크린(111S)의 곡률 반경이기도 하다. 따라서, 실린더리컬 스크린(111S)에는 화상이 왜곡되는 일 없이 표시된다.
또한, 텔레센트릭 렌즈(102-4)와 얇은 볼록 렌즈(102-5)는 줌 렌즈에 의해 구성할 수도 있다.
도 24에는 디스플레이부(34)의 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 도 23의 실시 형태는 실린더리컬 렌즈(91S)부터 갈바노미러(78)까지의 광로가 직선적으로 형성되어 있기 때문에, 전체의 길이가 길어진다. 그래서, 도 24의 실시 형태에서는, 전체의 길이를 짧게 하여, 보다 소형화가 가능하도록 고안(工夫; design)되어 있다. 즉, 이 실시 형태에서는, 실린더리컬 렌즈(91S)와 휘선(351) 사이에, 하프미러(371)가 배치된다. 휘선(351)으로부터 사출된 광은 렌즈(91-1～91-3)를 거쳐서, 도 23의 LCD(401) 대신에 이용되고 있는 마이크로미러 어레이(74)에 입사된다. 프리즘(92)은 렌즈(91-1)와 렌즈(91-2)의 평행 광로 중에 배치되어 있다.
화상 데이터에 의거해서 제어되는 마이크로미러 어레이(74)로부터 사출된 스펙트럼은 렌즈(91-3, 91-2)를 거쳐서 프리즘(92)에 입사되어 합성되고, 렌즈(91-1)를 거쳐서 휘선(351)을 형성한다. 휘선(351)으로부터 사출된 광은 하프미러(371)에 입사되어, 그곳에서 반사되고, 실린더리컬 렌즈(91S)로부터의 입사광과 분리된다. 하프미러(371)에 의해 반사된 광은 텔레센트릭 렌즈(102-4)와 얇은 볼록 렌즈(102-5)를 거쳐서, 갈바노미러(78)에 입사된다. 그리고, 갈바노미러(78)에 의해 반사된 광이 실린더리컬 스크린(111S)에 입사되어, 화상이 표시된다.
이와 같이 해서, 이 실시 형태에서는, 분광용 프리즘(92)과 합성용 프리즘(101)이 공용된다. 그리고, 렌즈(91-1～91-3)가 렌즈(101, 102-1～102-3)와 공용된다. 그 밖의 구성은 도 23에서의 경우와 마찬가지이다. 그 결과, 부품 점수가 적 어져, 보다 소형화, 저코스트화가 가능해진다.
도 25에는 디스플레이부(34)의 또 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 렌즈계(91, 102)로서 렌즈를 이용하면, 색수차가 발생한다. 그래서, 이 실시 형태에서는, 렌즈 대신에 미러가 이용된다. 즉, 이 실시 형태에서는, 렌즈계(91) 대신에 포물선 소인 미러(91M)가 이용되고, 렌즈계(102) 대신에 타원 소인 미러(102M)가 이용되고 있다. 포물선 소인 미러(91M)는 지면에 그려진 포물선을 지면에 수직인 방향으로 연장해서 형성된 미러이다. 타원 소인 미러(102M)도 마찬가지로, 지면에 그려진 타원의 일부 선을 지면과 수직인 방향으로 연장해서 형성된 면을 가지는 미러이다.
광원부(71)로부터 사출된 백색광은 포물선 소인 미러(91M)에 의해 반사되고, 프리즘(92)이 없으면 포물선의 초점(421) 위에 휘선(초점)으로서 결상한다. 다만 실제로는, 포물선 소인 미러(91M)와 포물선의 초점(421) 사이에 프리즘(92)이 삽입되어 있기 때문에, 광로가 그곳에서 굴절되고, 광은 실제로는 초점(421)과 다른 위치에 배치되어 있는 투과형의 LCD(401)에 결상한다.
LCD(401)는 프리즘(101)이 없으면, 타원 소인 미러(102M)의 초점(431) 위에 배치된다. 단, 실제로는, 타원 소인 미러(102M)와 초점(431) 사이에 프리즘(101)이 배치되고, 그것에 의해 광로가 굴절된다. 그래서, 실제로는, 초점(431)으로부터 약간 어긋난 위치에 LCD(401)가 배치된다. 즉, 프리즘(92)과 프리즘(101)이 존재하지 않는 경우에는, 포물선의 초점(421)과 타원의 초점(431)이 일치하도록(2개의 초점이 광학적으로 대응하는 위치로 되도록), 포물선 소인 미러(91M)와 타원 소인 미러(102M)가 배치된다.
투과형의 LCD(401)로부터 사출된 스펙트럼이 프리즘(101)에 의해 합성되고, 타원 소인 미러(102M)에 의해 그의 다른쪽의 초점(432)을 향해서 반사된다. 도중(途中)에 실린더리컬 갈바노미러(78S)가 있으므로, 그곳에서 반사되어, 실린더리컬 스크린(111S)에 결상된다. 실린더리컬 스크린(111S)은 광학적으로 타원 소인 미러(102M)의 타원의 다른쪽의 초점(432) 위에 배치된다. 즉, 실린더리컬 갈바노미러(78S)와 실린더리컬 스크린(111S)의 거리를 c로 할 때, 실린더리컬 갈바노미러(78S)와 다른쪽의 초점(432)의 거리도 c로 된다. c는 실린더리컬 스크린(111S)의 곡률 반경이기도 하다. 실린더리컬 갈바노미러(78S)는 그의 광이 입사하는 면이 도면중 빗금(hatch)을 그어 단면 형상(形狀)을 나타내는 바와 같이 볼록모양(凸狀)으로 되어 있다. 그 결과, 실린더리컬 스크린(111S) 위에 지면과 수직으로 형성되는 휘선의 길이를 보다 길게 할 수가 있다.
도 26에는 디스플레이부(34)의 또 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 이 실시 형태에서는, 도 25에서의 프리즘(92)과 프리즘(101)이 공용되고 있음과 동시에, 타원 소인 미러(102M)가 하프미러로서 구성되어 있다. 즉, 광원부(71)로부터 사출된 광이 포물선 소인 미러(91M)에 의해 반사된 후, 본래(本來; actually)라면, 그 포물선의 초점(451)(이 초점(451)은 포물선의 초점임과 동시에, 포물선 소인 미러(91M)의 포물선의 초점이기도 하다)에 결상한다. 단, 실제로는, 광로 위에 프리즘(92)이 배치되어 있기 때문에, 광선은 그곳에서 분광, 굴절되어, 마이크로미러 어레이(74)에 결상된다. 포물선 소인 미러(91M)와 프리즘(92) 사이에는, 타원 소인 하프미러(102HM)가 배치되고, 광은 그곳을 투과하여 프리즘(92)에 입사된다.
화상 데이터에 의거해서 제어되는 마이크로미러 어레이(74)에 의해 반사된 스펙트럼은 프리즘(92)에 입사되어 합성된다. 프리즘(92)을 투과한 광은 타원 소인 하프미러(102HM)에 입사되고, 그곳에서 반사된 후, 실린더리컬 갈바노미러(78S)에 입사되며, 그곳에서 반사되어 실린더리컬 스크린(111S)에 결상한다. 이 실시 형태에서는, 포물선 소인 미러(91M)의 초점(451)이 타원 소인 하프미러(102HM)의 한쪽의 초점인 것으로도 된다. 따라서, 타원 소인 하프미러(102HM)에 의해 반사된 광은 본래 타원의 다른쪽의 초점(452)에 입사되어야 할 것이, 도중에 실린더리컬 갈바노미러(78S)가 존재하기 때문에, 그곳에서 반사되어, 실린더리컬 스크린(111S)에 결상한다. 따라서, 실린더리컬 갈바노미러(78S)와 실린더리컬 스크린(111S)의 거리(c)는 실린더리컬 갈바노미러(78S)와 타원의 다른쪽의 초점(452)의 거리(c)와 같다(等; equal). 또, c는 실린더리컬 스크린(111S)의 곡률 반경이기도 하다.
이 실시 형태에서는, 렌즈 대신에 미러를 이용하고 있기 때문에, 색수차의 발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 프리즘(92)이 도 25에서의 프리즘(101)과 공용되기 때문에, 부품 점수를 적게 하여, 소형화와 저코스트화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 도 22～26의 실시 형태에서, 스펙트럼 합성된 광이 스크린으로 향하는 광로 중(예를 들면, 갈바노미러와 스크린 사이)에 fθ 렌즈를 배치함으로써, 평면모양의 스크린을 이용할 수가 있다.
또, 도 25의 실시 형태에서, 포물선 소인 미러(91M)와 타원 소인 미러(102M)의 한쪽만을 미러로 하고, 다른쪽은 렌즈계로 구성해도 좋다. 도 26의 실시 형태에 서도 포물선 소인 미러(91M)는 렌즈계로 구성해도 좋다.
또, 본 명세서에서 시스템이라 함은, 복수의 장치에 의해 구성되는 장치 전체를 나타내는 것이다.
본 발명은 피사체의 색을 충실하게 촬상하여 표시할 수 있는 화상 처리 시스템 및 화상 처리 방법, 화상 촬상 장치 및 방법과 화상 표시 장치 및 방법에 관한 기술분야 등에서 이용가능하다.

Claims (33)

  1. 화상을 촬상(撮像; pickup) 및 표시하는 화상 처리 시스템에 있어서,
    피사체의 광학상 중의 1라인 분(分)의 광을 분리하는 분리 수단으로서, 상기 분리 수단은 상기 피사체의 광학상의 1라인 분을 잘라내는(切出; separating) 슬릿과, 상기 피사체의 광학상의 상기 슬릿에 입사(入射)하는 위치를 조정하는 조정 수단을 구비하는, 분리 수단과,
    상기 피사체의 광학상(光學像)을 제 1 스펙트럼으로 분광(分光)하는 제1 분광 수단과,
    상기 제1 분광 수단에 의해 분광된 상기 제 1 스펙트럼을 검출하고, 검출한 상기 제 1 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터를 출력하는 검출 수단과,
    백색광(白色光)을 제 2 스펙트럼으로 분광하는 제2 분광 수단과,
    상기 제2 분광 수단에 의해 분광된 상기 백색광의 제 2 스펙트럼으로부터, 상기 검출 수단에 의해 검출된 상기 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 추출하는 추출 수단과,
    상기 추출 수단에 의해 추출된 상기 스펙트럼을 합성하는 합성 수단과,
    상기 합성 수단에 의해 스펙트럼이 합성된 광을 투영하는 투영 수단과,
    상기 피사체의 광학상을 상기 검출 수단에 결상(結像)하는 결상 수단
    을 구비하고,
    상기 검출 수단은 광의 강약(强弱)을 검출하는 평면모양(平面狀)으로 배치된 복수(複數)의 광전(光電) 센서를 포함하고, 상기 광전 센서는, 1라인 분의 광의 각 화소의 스펙트럼을 검출하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
  2. 화상을 촬영 및 표시하는 화상 처리 시스템의 화상 처리 방법에 있어서,
    피사체의 광학상 중의 1라인 분의 광을 분리하는 분리 스텝으로서, 상기 분리 스텝은, 슬릿에 의해 상기 피사체의 광학상의 1라인 분을 잘라내는 스텝과, 조정 수단에 의해 상기 피사체의 광학상의 상기 슬릿에 입사하는 위치를 조정하는 스텝을 포함하는, 분리 스텝과,
    피사체의 광학상을 제 1 스펙트럼으로 분광하는 제1 분광 스텝과,
    상기 제1 분광 스텝의 처리에 의해 분광된 상기 제 1 스펙트럼을 검출하고, 검출한 상기 제 1 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터를 출력하는 검출 스텝과,
    백색광을 제 2 스펙트럼으로 분광하는 제2 분광 스텝과,
    상기 제2 분광 스텝의 처리에 의해 분광된 상기 백색광의 제 2 스펙트럼으로부터, 상기 검출 스텝의 처리에 의해 출력된 상기 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 추출하는 추출 스텝과,
    상기 추출 스텝의 처리에 의해 추출된 상기 스펙트럼을 합성하는 합성 스텝과,
    상기 합성 스텝의 처리에 의해 스펙트럼이 합성된 광을 투영하는 투영 스텝과,
    상기 피사체의 광학상을 검출 수단에 결상하는 결상 스텝
    을 구비하고,
    상기 검출 스텝은, 평면모양으로 배치된 복수의 광전 센서에 의해 광의 강약을 검출하는 스텝을 포함하고, 상기 광전 센서는, 1라인 분의 광의 각 화소의 스펙트럼을 검출하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
  3. 화상을 촬상하는 화상 촬상 장치에 있어서,
    피사체의 광학상을 스펙트럼으로 분광하는 분광 수단과,
    상기 분광 수단에 의해 분광된 상기 스펙트럼을 검출하고, 검출한 상기 스펙트럼에 의거하는 화소 단위의 화상 데이터를 출력하는 검출 수단과,
    상기 피사체의 광학상 중의 1라인 분의 광을 분리하여, 상기 분광 수단에 공급하는 분리 수단과,
    상기 피사체의 광학상을 상기 검출 수단에 결상하는 결상 수단
    을 구비하고,
    상기 검출 수단은, 광의 강약을 검출하는 평면모양으로 배치된 복수의 광전 센서를 포함하고,
    상기 광전 센서는, 1라인 분의 광의 각 화소의 스펙트럼을 검출하고,
    상기 분리 수단은, 상기 피사체의 광학상의 1라인 분을 잘라내는 슬릿과, 상기 피사체의 광학상의 상기 슬릿에 입사하는 위치를 조정하는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 촬상 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광전 센서는 전자(電子) 충격형(衝擊型) CCD를 포함하는
    것을 특징으로 하는 화상 촬상 장치.
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 슬릿 직후에 배치되고, 상기 피사체의 광학상이 결상되는 피결상(被結像; focus) 수단을 더 구비하고,
    상기 결상 수단은 상기 피사체의 광학상을 상기 피결상 수단에 일단(一旦) 결상시키는
    것을 특징으로 하는 화상 촬상 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 분광 수단은 프리즘을 포함하고,
    상기 슬릿으로부터 사출(射出; exiting)된 광을 평행광으로서 상기 프리즘에 입사시키고, 상기 프리즘으로부터 사출된 스펙트럼을 수속광(收束光; converging light)으로서 상기 검출 수단에 사출하는 광학 부재를 더 구비하는
    것을 특징으로 하는 화상 촬상 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 조정 수단은 갈바노미러(galvano-mirror) 또는 폴리곤(polygon; 다각형) 미러를 포함하는
    것을 특징으로 하는 화상 촬상 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 조정 수단은 제1 주기(周期)마다 상기 피사체의 광학상의 전체가 상기 슬릿에 입사하도록 입사 위치를 조정하고,
    상기 검출 수단은 제2 주기마다 상기 화상 데이터를 출력하는
    것을 특징으로 하는 화상 촬상 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 주기는 수직 주사(走査) 주기이며,
    상기 제2 주기는 수평 주사 주기인
    것을 특징으로 하는 화상 촬상 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 검출 수단에 의해 출력된 상기 화상 데이터를 축적(蓄積; accumulating)하는 축적 수단을
    더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 촬상 장치.
  13. 화상을 촬상하는 화상 촬상 장치의 화상 촬상 방법에 있어서,
    피사체의 광학상을 스펙트럼으로 분광하는 분광 스텝과,
    상기 분광 스텝의 처리에 의해 분광된 상기 스펙트럼을 검출하고, 검출한 상기 스펙트럼에 의거하는 화소 단위의 화상 데이터를 출력하는 검출 스텝과,
    상기 피사체의 광학상 중의 1라인 분의 광을 분리하는 분리 스텝과,
    상기 피사체의 광학상을 검출 수단에 결상하는 결상 스텝
    을 구비하고,
    상기 검출 스텝은, 평면모양으로 배치된 복수의 광전 센서에 의해 광의 강약을 검출하는 스텝을 포함하고, 상기 광전 센서는, 1라인 분의 광의 각 화소의 스펙트럼을 검출하고,
    상기 분리 스텝은, 슬릿에 의해 상기 피사체의 광학상의 1라인 분을 잘라내는 스텝과, 조정 수단에 의해 상기 피사체의 광학상의 상기 슬릿에 입사하는 위치를 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 촬상 방법.
  14. 화상을 표시하는 화상 표시 장치에 있어서,
    백색광의 스펙트럼을 분광하는 분광 수단과,
    피사체의 광학상의 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터를 취득하는 취득 수단과,
    상기 분광 수단에 의해 분광된 상기 백색광의 스펙트럼으로부터, 상기 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 화소 단위로 추출하는 추출 수단과,
    상기 추출 수단에 의해 추출된 상기 스펙트럼을 합성하는 합성 수단과,
    상기 합성 수단에 의해 스펙트럼이 합성된 광을 투영하는 투영 수단과,
    상기 투영 수단에 의한 투영 위치를 조정하는 조정 수단
    을 구비하고,
    상기 추출 수단은, 상기 피사체의 광학상의 라인과 평행한 방향으로, 1라인을 구성하는 화소에 대응하는 수(數)만큼 배치됨과 동시에, 상기 라인과 수직인 방향으로, 1화소 분의 상기 피사체의 광학상의 스펙트럼의 수에 대응하는 수만큼 배치된 반사기(反射器; reflector) 또는 투과기(透過器; transmission unit)로서, 상기 취득 수단에 의해 취득된 상기 화상 데이터에 의거해서, 상기 백색광의 스펙트럼의 반사 또는 투과를 제어하는 반사기 또는 투과기를 포함하고,
    상기 분광 수단은,
    백색광을 발광(發光)하는 램프와,
    상기 램프로부터의 백색광을 라인모양(狀)으로 집광(集光; condensing)하는 집광 광학계와,
    상기 백색광을 스펙트럼으로 분광하는 분광 프리즘을 포함하고,
    상기 합성 수단은 상기 추출 수단에 의해 추출된 상기 스펙트럼을 합성하는 합성 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 조정 수단은 갈바노미러 또는 폴리곤미러를 포함하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서,
    상기 추출 수단의 상기 반사기는 마이크로미러(micromirror) 또는 반사형 액정(液晶)을 포함하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 추출 수단의 상기 투과기는 투과형 액정을 포함하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 취득 수단은 제1 주기를 단위로 해서 상기 화상 데이터를 취득하고,
    상기 조정 수단은 상기 스펙트럼이 합성된 광의 상기 투영 위치를, 상기 제1 주기마다 라인이 순차(順次) 어긋나도록 조정함과 동시에, 제2 주기를 단위로 해서 상기 화상 데이터에 의거하는 1프레임 분의 화상이 투영되도록 조정하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 주기는 수평 주사 주기이며,
    상기 제2 주기는 수직 주사 주기인
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  21. 삭제
  22. 제14항에 있어서,
    상기 집광 광학계는 실린더리컬(cylindrical; 원통형) 렌즈 또는 포물선 소인(掃引; sweep) 미러를 포함하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 분광 프리즘 또는 상기 합성 프리즘에 입사하는 광을 평행광으로 하는 제1 광학 부재와, 사출할 광을 수속광으로 하는 제2 광학 부재를 더 구비하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 추출 수단은 상기 반사기이며,
    상기 분광 프리즘과 상기 합성 프리즘은 공용(共用)되고 있고,
    상기 반사기로 향(向)하는 광과 상기 반사기로부터 떨어(離)지는 광을 분리하는 분리 수단을 더 구비하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 집광 광학계와 상기 투영 수단의 적어도 한쪽은 미러인
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 집광 광학계는 포물선 소인 미러이며,
    상기 투영 수단은 타원(楕圓) 소인 미러인
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 타원 소인 미러의 한쪽의 초점은 상기 포물선 소인 미러의 초점과 광학적으로 대응하는 위치에 있는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  28. 제26항에 있어서,
    스펙트럼이 합성된 광은 상기 타원 소인 미러의 다른쪽의 초점을 향해서 투영되는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 집광 광학계는 포물선 소인 미러이며,
    상기 투영 수단은 타원 소인 하프미러인
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  30. 제14항에 있어서,
    상기 분광 수단은
    백색광을 발광하는 램프와,
    상기 램프로부터의 백색광을 라인모양으로 잘라내는 슬릿과,
    상기 백색광을 스펙트럼으로 분광하는 분광 프리즘을 포함하고,
    상기 합성 수단은 상기 추출 수단에 의해 추출된 상기 스펙트럼을 합성하는 합성 프리즘을 포함하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  31. 제14항에 있어서,
    스펙트럼이 합성된 광이 투영되는 실린더리컬 스크린을 더 구비하는
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  32. 화상을 표시하는 화상 표시 장치의 화상 표시 방법에 있어서,
    피사체의 광학상 중의 1라인 분의 광을 분리하는 분리 스텝으로서, 상기 분리 스텝은, 슬릿에 의해 상기 피사체의 광학상의 1라인 분을 잘라내는 스텝과, 조정 수단에 의해 상기 피사체의 광학상의 상기 슬릿에 입사하는 위치를 조정하는 스텝을 포함하는 분리 스텝과,
    백색광의 스펙트럼을 분광하는 분광 스텝과,
    피사체의 광학상의 스펙트럼에 의거하는 화상 데이터를 취득하는 취득 스텝과,
    상기 분광 스텝의 처리에 의해 분광된 상기 백색광의 스펙트럼으로부터, 상기 화상 데이터에 의거하는 스펙트럼을 화소 단위로 추출하는 추출 스텝과,
    상기 추출 스텝의 처리에 의해 추출된 상기 스펙트럼을 합성하는 합성 스텝과,
    상기 합성 스텝의 처리에 의해 스펙트럼이 합성된 광의 위치를 조정하는 조정 스텝과,
    상기 피사체의 광학상을 검출 수단에 결상하는 결상 스텝
    을 구비하고,
    상기 검출 스텝은, 평면모양으로 배치된 복수의 광전 센서에 의해 광의 강약을 검출하는 스텝을 포함하고, 상기 광전 센서는, 1라인 분의 광의 각 화소의 스펙트럼을 검출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 방법.
  33. 삭제
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