JP2001092005A - 電子画像を表示する投射装置 - Google Patents

電子画像を表示する投射装置

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JP2001092005A
JP2001092005A JP2000055725A JP2000055725A JP2001092005A JP 2001092005 A JP2001092005 A JP 2001092005A JP 2000055725 A JP2000055725 A JP 2000055725A JP 2000055725 A JP2000055725 A JP 2000055725A JP 2001092005 A JP2001092005 A JP 2001092005A
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mirror
projection device
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Shan-I Rin
シャン−イ リン
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Primax Electronics Ltd
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    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３色の光線の等しくない進行距離の問題を解
決しうる簡単な構造の投射装置を提供する。 【解決手段】 反射によりその偏光を変える第一、第
二、第三の変調ユニットと；平坦な面に沿って概略整列
された第一と第三の偏光ビームスプリッタと、その平坦
な面に垂直な第二の二色性鏡とからなる光学モジュール
と；光源と光学モジュールとの間に設けられ、偏光され
た三色光線を偏光された単色光線と、偏光された二色光
線とに分離する第四の二色性鏡と、偏光された二色光線
の一の偏光された単色光線の偏光を反対の偏光に変換す
る遅延フィルムとからなる入射レンズの組とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は投射装置に関し、よ
り詳細には電子画像を表示する投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１を参照するにＬＣＤ投射器による従
来技術の投射装置１０の概略を示す。投射装置１０は光
源１２と、均一な照明光学装置１４と、光分離装置１６
と、三色性プリズム１８と、３つの変調装置２０と、３
つの合焦レンズ１７、１９、２１と、投射レンズ２２と
からなる。光源１２は白色光線を発生する。均一照明光
学装置１４は光源１２の前に設けられ、光源１２から出
射された白色光を均一に分布する概略長方形の光線に変
換する。光分離装置１６は長方形の光線を赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青色（Ｂ）の入射光線に分離する。概略長方形
の三色性プリズム１８は３つの入射光線赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青色（Ｂ）を出力光線に結合する３つの入射面
１８ａと一つの出力面１８ｂを有する。３つの変調装置
２０は３つの入射光線を変調するために三色性プリズム
１８に関連する入射面１８ａの前に別々に設けられる。
３つの変調装置２０の前にそれぞれ設けられた３つの合
焦レンズ１７、１９、２１は３つの変調装置２０上に光
分離装置１６からの３つの入射光線をそれぞれ合焦す
る。三色性プリズム１８の出力面の前に設けられた投射
レンズ２２は三色性プリズムからの結合された出力光線
をスクリーン２４上に投射する。変調装置２０のそれぞ
れは単色画像を表示する透明単色液晶パネルにより形成
される。三色性プリズム１８は出力カラー画像を形成す
るために３つの単色画像を結合する。
【０００３】光分離装置１６は均一な照明光学装置１４
からの長方形の白色光線から赤い光を分離する第一の二
色性鏡２６からなる。反射鏡２７は第一の二色性鏡２６
からの赤い光を合焦レンズ１７上に反射する。残りの光
は二色性鏡２６から青い光を分離し、それを合焦レンズ
１９に反射する第二の二色性鏡２８へ反射される。２つ
の光学レンズ３０と２つの反射鏡３２は合焦レンズ２１
に対して残りの緑の光を通過し、反射する。
【０００４】図１から、緑の光が進んだ距離は赤及び青
の光よりずっと長いことが明らかである。進行距離は光
強度に影響する故に２つの反射鏡３２の前に設けられた
２つの光学レンズ３０は光強度の損失を補正するよう緑
の光を収束することが重要である。
【０００５】しかしながら２つの光学レンズ３０の設置
は光分離装置１６の構造を複雑でコストの高いものにす
る。故に３色の光線の等しくない進行距離の問題を解決
しうる簡単な構造の投射装置を提供することが重要な課
題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】故に本発明の目的は上
記の問題を解決する投射装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、同じ偏光
の赤、緑、青色光からなる偏光された三色光線を発生さ
せる光源と；偏光された単色光線を変調するために用い
られ、反射によりその偏光を変える第一、第二、第三の
変調ユニットと；平坦な面に沿って概略整列された第一
と第三の偏光ビームスプリッタ鏡と、その平坦な面に垂
直な第二の二色性鏡とからなる光学モジュールと；光源
と光学モジュールとの間に設けられ、偏光された三色光
線を偏光された単色光線と、偏光された二色光線とに分
離する第四の二色性鏡と、偏光された二色光線の一の偏
光された単色光線の偏光を他の偏光に変換する遅延フィ
ルムとからなる入射レンズの組とからなり、偏光された
単色光線と偏光された二色光線は２つの相互に垂直な方
向に光学モジュールに入射され、偏光された単色光線は
第一の偏光ビームスプリッタ鏡に伝送され、偏光された
二色光線は第三の偏光ビームスプリッタ鏡に伝送され、
第一の偏光ビームスプリッタ鏡は第一の変調ユニットへ
単色光線を伝送し、第一の変調ユニットから第二の二色
性鏡へ反射された第一の変調された光線を伝送し、第三
の偏光ビームスプリッタ鏡は偏光された二色光線を２つ
の偏光された単色光線に分離し、これらは第二と第三の
変調ユニットに別々に伝送され、次に第二と第三の変調
ユニットから第二の二色性鏡へ反射された第二と第三の
変調された光線を伝送し、第二の二色性鏡は出力光線を
形成するために第一、第二、第三の変調された光線を結
合する投射装置により達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図２を参照するに、本発明による
ＬＣＤ投射器の投射装置４０の概略を示す。投射装置４
０は偏光された三色性光線を発生する光源４２からな
り、これは同じ偏光の赤、緑、青色光線からなる。第
一、第二、第三の変調ユニット４４、４６、４８はそれ
ぞれ偏光された単色光線を変調するために用いられ、反
射によりその偏光を変える。Ｌ字型の光学モジュール５
０は各偏光された単色光線の路を制御する。入射レンズ
組５２は光源４２とＬ字型光学モジュール５０との間に
設けられる。投射レンズ５４はＬ字型光学モジュール５
０からの出力光線をスクリーン５６上へ投射するために
用いられる。
【０００９】光源４２は赤、緑、青色成分を有する偏光
されていない三色光線を発生するために用いられる光チ
ューブ５７と、偏光されていない三色光線を偏光された
三色性光線へ変換するために用いられる偏光変換器５８
と、光チューブ５７から出射された偏光していない三色
光線又は偏光変換器５８から出射された偏光された三色
光線を均一化するために用いられる光均一化装置５９と
を含む。
【００１０】図３を参照するに、これは図２に示される
Ｌ字型光学モジュール５０の概略を示す。Ｌ字型光学モ
ジュール５０は第一、第二、第三の透明長方形カラム６
０、６２、６４からなる。三つの透明長方形カラム６
０、６２、６４は６つの透明三角形カラム６６から形成
される。第二の長方形カラム６２は第一と第三の透明長
方形カラム６０、６４の間に接続される。各偏光ビーム
スプリッタ鏡７０、７４及び二色性鏡７２は２つの三角
形６６の間に設けられる。第一と第三の偏光ビームスプ
リッタ鏡７０、７４は第一と第三の長方形カラム６０、
６４の斜行する面に沿って設けられる。第二の偏光ビー
ムスプリッタ鏡７２は第二の長方形カラム６２の斜行面
に沿って設けられる。第一と第三の偏光ビームスプリッ
タ鏡７０、７４は概略平坦な面に沿って傾斜され、第二
の偏光ビームスプリッタ鏡７２は平坦な面に垂直であ
る。Ｌ字型光学モジュール５０は偏光された単色光線を
受け、入射レンズ組５２からの偏光された二色性光線を
受ける第一と第三の長方形カラム６０、６４の垂直な側
面６１、６５により形成された直角形状のくぼみからな
る。
【００１１】図４を参照するに、これは図２に示される
第一の変調ユニット４４の概略を示す。各変調ユニット
４４、４６、４８は反射光線を発生するために入射光線
を反射する反射画像変調装置９６と、光線の波長の四分
の一だけ入射光線と反射された光線に対して遅延する四
分の一波長遅延器９８とを含み、それにより変調ユニッ
ト４４により発生された入射光線及び反射光線を反対の
偏光を有するようにする。反射画像変調装置９６はデジ
タルマイクロ鏡装置又は液晶表示器である。
【００１２】図５を参照するに、これは図２に示された
入射レンズの組５２の概略図である。入射レンズの組５
２は光源４２とＬ字型光学モジュール５０との間に設け
られ、偏光された三色光線を偏光された緑の単色光線
と、偏光された赤及び青の二色光線とに分離する第四の
二色性鏡７６からなる。入射レンズの組５２は更に偏光
された赤及び青の二色光線の偏光された青の単色光線の
偏光を反対の偏光に変換する遅延フィルムと、反射され
た緑の単色光線と赤及び青の二色光線を２つの相互に垂
直な方向にＬ字型光学モジュール５０の直角に形成され
たくぼみ部の垂直な面６１、６５に別々に反射する２つ
の反射鏡８０、８２とを含む。緑の単色光線は第一の長
方形カラム６０（図３）の内側の第一の偏光ビームスプ
リッタ鏡７０に伝送され、赤及び青の二色光線は第三の
長方形カラム６４の内側の第三の偏光ビームスプリッタ
鏡７４に伝送される。
【００１３】図２、３を参照するに、第一の偏光ビーム
スプリッタ鏡７０は第一の変調ユニット４４へ緑の単色
光線を反射する。第一の変調ユニット４４は第二の長方
形カラム６２の内側の第二の二色性鏡７２へ第一の偏光
ビームスプリッタ鏡７０を通過する反対の偏光を有する
変調され、反射された光線を戻す。代替的な配置（図示
せず）では、第一の変調ユニット４４は第一の長方形カ
ラム６０の代替的な三角形カラム６６の外側に配置され
る。この場合には、緑の単色光線は第一の偏光ビームス
プリッタ鏡７０を通り、第一の変調ユニット４４に伝送
され、第一の変調ユニット４４からの変調された、反射
された光線は第二の二色性鏡７２上の第一の偏光ビーム
スプリッタ鏡７０により反射される。
【００１４】二色光線（赤と青）の中の赤の偏光された
単色光線は第二の変調ユニット４６に第三の偏光ビーム
スプリッタ鏡７４により反射される。二色光線の逆に偏
光された青色単色光線は第三の偏光ビームスプリッタ鏡
７４を通過し、第三の変調ユニット４８に伝送される。
反対の偏光を有する第二の変調ユニット４６から反射さ
れた変調された赤色光線は第三の偏光ビームスプリッタ
鏡７４を通過し、第二の二色性鏡７２へ伝送される。第
三の変調ユニット４８から反射された変調された青色光
線は第三の偏光ビームスプリッタ鏡７４により第二の二
色性鏡７２へ反射される。
【００１５】実際に、第三の偏光ビームスプリッタ鏡７
４はまた代替的な方法で赤及び青光線を扱いうる。即ち
まず、入射青色光線を（赤の代わりに）反射し、入射赤
色光線を（青の代わりに）透過することでもよい。この
場合には、第二の変調ユニット４６は赤の代わりに青色
光線を変調し、第三の変調ユニット４８は青の代わりに
赤色光線を変調する。
【００１６】最終的に、第一の偏光ビームスプリッタ鏡
７０を通して伝送された変調された緑色光線は第二の二
色性鏡７２により所定の出射方向に反射される。第三の
偏光ビームスプリッタ鏡７４から伝送された変調された
赤色及び青色光線は第二の二色性鏡７２を通過し、所定
の出射方向に沿って進み、それにより赤、緑、青色の変
調された光線は結合され、投射レンズ５４に送られる。
しかしながら、投射レンズ５４及びスクリーン５６が第
二の長方形カラム６２の代替的な三角形カラム６６の外
側に配置された場合に、第一の偏光ビームスプリッタ鏡
７０から伝送された変調された緑色光線は第二の二色性
鏡７２を通過し、所定の出射方向に沿って伝送される。
第三の偏光ビームスプリッタ鏡７４から伝送された変調
された赤色及び青色光線は第二の二色性鏡７２により所
定の出射方向へ反射される。故に、変調された緑、赤及
び青色光線は投射レンズ５４へ伝送された出射光線を形
成するように結合される。
【００１７】図６を参照するに、これは本発明による代
替的な入射レンズの組９０の概略図である。入射レンズ
組９０の第四の二色性鏡７６はＬ字型光学モジュール５
０のくぼみの２つの垂直な側面６１、６５の間の対角線
に沿って配置される。遅延フィルム７８は第四の二色性
鏡７６から伝送された偏光された赤及び青色二色光線の
青色単色光線の偏光を逆転するためにくぼみの垂直側面
の一つに取り付けられる。入射レンズの組９０は更に第
四の二色性鏡７６から伝送された偏光された単色光線の
偏光を純粋化するためにくぼみの他の側に取り付けられ
た偏光フィルム９２を含む。
【００１８】図７を参照するに、これは本発明による第
三の入射レンズの組９４の概略を示す。入射レンズの組
９４の第四の二色性鏡７６はＬ字型光学モジュール５０
のくぼみの２つの垂直な側面６１、６５の間の対角線に
沿って配置される。遅延フィルム７８は第四の二色性鏡
７６と光源４２との間に配置される。入射レンズの組９
４の遅延フィルム７８はまず偏光された三色光線（赤、
緑、青色）の青色単色光線の偏光を逆転する。第四の二
色性鏡７６は偏光された三色光線を偏光された緑色単色
光線と反対の偏光を有する２つの偏光された単色光線
（赤及び青色）を含む偏光された二色光線に分離する。
【００１９】投射装置４０の図面により赤、緑、青色光
線が辿る長さは概略等しく、非常に短いことは明らかで
ある。従って、投射装置４０は不等長の光路により生ず
る輝度の差に対する補正又は光線の分離のために余分な
レンズ又は鏡を用いる必要はない。更に又、入射レンズ
の組９４、９０、５２の各部品は投射装置４０に調整可
能に設けられ、それによりユーザーは各入射光線の光路
を容易に調整可能である。従来技術によるＬＣＤ投射器
の投射装置１０と比較して、本発明の投射装置４０は非
常に簡単で、安価かつ高効率な構造を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のＬＣＤ投射器による投射装置の概略
図である。
【図２】本発明のＬＣＤ投射器による投射装置の概略図
である。
【図３】図２のＬ字型光学モジュールの概略図である。
【図４】図２の第一の変調装置の概略図である。
【図５】図２の入射レンズ組の概略図である。
【図６】本発明による代替的な入射レンズ組の概略図で
ある。
【図７】本発明による第三の入射レンズ組の概略図であ
る。
【符号の説明】
１０ 投射装置 １２ 光源 １４ 照明光学装置 １６ 光分離装置 １８ 三色性プリズム ２０ 変調装置 ２１、１９、１７ 合焦レンズ ２２ 投射レンズ ２４ スクリーン ２６ 第一の二色性鏡 ２７ 反射鏡 ２８ 第二の二色性鏡 ３０ 光学レンズ ３２ 反射鏡 ４０ 投射装置 ４２ 光源 ４８、４６、４４ 変調ユニット ５０ 光学モジュール ５２ 入射レンズ組 ５４ 投射レンズ ５６ スクリーン ５７ 光チューブ ５８ 偏光変換器 ５９ 光均一化装置 ６４、６２、６０ 透明長方形カラム ６６ 透明三角形カラム ７４ ７０ 偏光ビームスプリッタ鏡、 ７２ 二色性鏡 ９６ 反射画像変調装置 ９８ 四分の一波長遅延器 ７６ 第四の二色性鏡 ８２、８０ 反射鏡 ９０ 入射レンズの組 ９２ 偏光フィルム ９４ 第三の入射レンズの組

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】同じ偏光の赤、緑、青色光からなる偏光さ
    れた三色光線を発生させる光源と；偏光された単色光線
    を変調するために用いられ、反射によりその偏光を変え
    る第一、第二、第三の変調ユニットと；平坦な面に沿っ
    て概略整列された第一と第三の偏光ビームスプリッタ鏡
    と、その平坦な面に垂直な第二の二色性鏡とからなる光
    学モジュールと；光源と光学モジュールとの間に設けら
    れ、偏光された三色光線を偏光された単色光線と、偏光
    された二色光線とに分離する第四の二色性鏡と、偏光さ
    れた二色光線の一の偏光された単色光線の偏光を他の偏
    光に変換する遅延フィルムとからなる入射レンズの組と
    からなり、偏光された単色光線と偏光された二色光線は
    ２つの相互に垂直な方向に光学モジュールに入射され、
    偏光された単色光線は第一の偏光ビームスプリッタ鏡に
    伝送され、偏光された二色光線は第三の偏光ビームスプ
    リッタ鏡に伝送され、第一の偏光ビームスプリッタ鏡は
    第一の変調ユニットへ単色光線を伝送し、第一の変調ユ
    ニットから第二の二色性鏡へ反射された第一の変調され
    た光線を伝送し、第三の偏光ビームスプリッタ鏡は偏光
    された二色光線を２つの偏光された単色光線に分離し、
    これらは第二と第三の変調ユニットに別々に伝送され、
    次に第二と第三の変調ユニットから第二の二色性鏡へ反
    射された第二と第三の変調された光線を伝送し、第二の
    二色性鏡は出力光線を形成するために第一、第二、第三
    の変調された光線を結合する投射装置。
  2. 【請求項２】 光学モジュールはＬ字型光学モジュール
    であり、第一、第二、第三の透明で長方形のカラムから
    なり、第二のカラムは第一と第二のカラムとの間に接続
    され、第一と第三の偏光ビームスプリッタ鏡は第一と第
    三のカラム内に対角線に沿ってそれぞれ設けられ、Ｌ字
    型光学モジュールは直角の形のくぼみを有し、偏光され
    た単色光線及び偏光された二色光線を入射レンズ組から
    受ける第一と第三のカラムのそれぞれの一の垂直側面に
    より形成される請求項１記載の投射装置。
  3. 【請求項３】 スクリーン上に第二の二色性鏡から出力
    された光線を投影するために用いられる投射レンズを更
    に含む請求項１記載の投射装置。
  4. 【請求項４】 ３つの垂直カラムは複数の透明な三角形
    のカラムを用いて形成され、各偏光ビームスプリッタ鏡
    又は二色性鏡は２つの三角形のカラムの間に設けられる
    請求項２記載の投射装置。
  5. 【請求項５】 光源は赤、緑、青色光を有する偏光され
    ない三色光を発生するために用いられる光チューブと、
    偏光されない三色光を偏光された三色光線へ変換するた
    めに用いられる偏光変換器とからなる請求項１記載の投
    射装置。
  6. 【請求項６】 光源は更に光チューブから出射された偏
    光されない三色光又は所定の方向に沿って偏光変換器に
    より変換された偏光された三色光線を均一化するために
    用いられる光均一化装置を含む請求項５記載の投射装
    置。
  7. 【請求項７】 入射レンズ組の第四の二色性鏡はまず、
    偏光された三色光線を偏光された単色光線と偏光された
    二色光線に分離し、次に、遅延フィルムは偏光された二
    色光線の一の偏光された単色光線の偏光を他の偏光に変
    換する請求項２記載の投射装置。
  8. 【請求項８】 入射レンズ組は更に２つの光線をＬ字型
    光学モジュールのくぼみの２つの垂直な面に垂直に伝送
    するために用いられた２つの反射鏡を含む請求項７記載
    の投射装置。
  9. 【請求項９】 第四の二色性鏡はＬ字型光学モジュール
    のくぼみの２つの垂直な側面の間の対角線に沿って配置
    され、遅延フィルムは第四の二色性鏡から伝送された偏
    光された二色光線の一の偏光された単色光線を他の偏光
    に変換するためにくぼみの２つの垂直な側面の一つに取
    り付けられた請求項７記載の投射装置。
  10. 【請求項１０】 入射レンズ組は更に、第四の二色性鏡
    から伝送された偏光された単色光線を純粋化するくぼみ
    に垂直な他の側面に取り付けられた偏光フィルムを含む
    請求項９記載の投射装置。
  11. 【請求項１１】 入射レンズ組の遅延フィルムはまず偏
    光された三色光線の一の偏光された単色光線の偏光を他
    の偏光に変換し、第四の二色性鏡は偏光された三色性光
    線を偏光された単色光線と、異なる偏光の２つの偏光さ
    れた単色光線を含む偏光された二色光線に分離する請求
    項２記載の投射装置。
  12. 【請求項１２】 第四の二色性鏡はＬ字型光学モジュー
    ルのくぼみの２つの垂直な側面の間の対角線に沿って配
    置され、遅延フィルムは第四の二色性鏡と光源との間に
    配置される請求項１１記載の投射装置。
  13. 【請求項１３】 第一の偏光ビームスプリッタ鏡は単色
    光線を第一の変調ユニットに反射し、第一の変調ユニッ
    トから反射された第一の変調された光線は第一の偏光ビ
    ームスプリッタ鏡を通過し、第二の二色性鏡へ伝送され
    る請求項１記載の投射装置。
  14. 【請求項１４】 単色光線は第一の偏光ビームスプリッ
    タ鏡を透過し、第一の変調ユニットに伝送され、第一の
    変調ユニットから反射された第一の変調された光線は第
    一の偏光ビームスプリッタ鏡により第二の二色性鏡へ反
    射される請求項１記載の投射装置。
  15. 【請求項１５】 二色光線の一の偏光された単色光線は
    第二の変調ユニットへ第三の偏光ビームスプリッタ鏡に
    より反射され、二色光線の他の偏光された単色光線は第
    三の偏光ビームスプリッタ鏡を通過し、第三の変調ユニ
    ットへ伝送され、第二の変調ユニットから反射された第
    二の変調された光線は第三の偏光ビームスプリッタ鏡を
    通過し、第二の二色性鏡へ伝送され、第三の変調ユニッ
    トから反射された第三の変調された光線は第二の二色性
    鏡へ第三の偏光ビームスプリッタ鏡により反射される請
    求項１記載の投射装置。
  16. 【請求項１６】 各変調ユニットは反射光線を発生する
    よう反射により入射光線を変調する反射画像変調装置
    と、波長の四分の一だけ入射光線と反射光線を遅延する
    ために用いられる四分の一波長遅延器とからなり、それ
    により入射光線と変調ユニットにより発生された反射光
    線は反対の偏光を有する請求項１記載の投射装置。
  17. 【請求項１７】 反射画像変調装置はデジタルマイクロ
    鏡装置である請求項１６記載の投射装置。
  18. 【請求項１８】 反射画像変調装置は液晶表示器である
    請求項１６記載の投射装置。
  19. 【請求項１９】 第一の偏光ビームスプリッタ鏡から伝
    送された第一の変調された光線は第二の偏光ビームスプ
    リッタ鏡により所定の出力方向へ反射され、第三の偏光
    ビームスプリッタ鏡から伝送された第二と第三の変調さ
    れた光線は第二の二色性鏡を透過し、所定の出力方向へ
    伝送され、それにより第一、第二、第三の変調された光
    線は出力光線を形成するように結合される請求項１記載
    の投射装置。
  20. 【請求項２０】 第一の偏光ビームスプリッタ鏡から伝
    送された第一の変調された光線は第二の二色性鏡を透過
    し、所定の出力方向へ伝送され、第三の偏光ビームスプ
    リッタ鏡から伝送された第二と第三の変調された光線は
    第二の二色性鏡で所定の出力方向へ反射され、それによ
    り第一、第二、第三の変調された光線は出力光線を形成
    するように結合される請求項１記載の投射装置。
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