CN104755996A - 偏振分光复用装置、光学系统和显示单元 - Google Patents

Abstract

提供了一种光学系统，其包括：光源，被配置为发射光；以及偏振分光复用装置，包括被配置为将光分为具有不同光路长度的两个偏振光束的第一棱镜、和被配置为组合所述两个偏振光束的第二棱镜。第一棱镜包括第一反射表面和面向第一反射表面的第一偏振分光表面，且第二棱镜包括第二反射表面和面向第二反射表面的第二偏振分光表面。

Description

偏振分光复用装置、光学系统和显示单元

技术领域

本公开涉及使用例如激光束进行图像显示的显示单元，以及应用于这种显示单元的偏振分光复用装置和光学系统。

背景技术

近年来，作为投影机(投影型显示单元)中的照明光学系统的光源，激光取代发光二极管(LED)引起了人们的关注。这是因为使用激光作为光源扩展了颜色再现范围，并且有助于实现低功耗。

然而，激光是相干光，因此如果激光照射到漫射表面，很可能观察到点状干涉图案。这种干涉图案被称为由以下事实引起的斑状图案：由漫射表面扩散的光由于漫射表面的微观不规则性而干涉，从而导致图像质量下降。因此，期望使斑状图案尽可能不可见。

为了解决这样的缺点，例如，已报告了一种方法：其中一个激光束被分成两个偏振光束，然后进行复用使得一个偏振光束相对于其它偏振光束具有光路延迟，以减少散斑(例如，参见PTL1和PTL2)。在PTL1中，报告了一种方法：其中激光束通过第一偏振光束分离器分成P偏振光束和S偏振光束，并且随后S偏振光束与P偏振光束由第二偏振光束分离器通过折叠棱镜而复用。此外，在PTL2中，报告了一种方法：其中激光束由偏振光束分离器分为P偏振光束和S偏振光束，并且随后这些偏振光束由反射镜朝向偏振光束分离器反射，且进一步S偏振光束和P偏振光束由设置在偏振光束分离器和反射镜之间的四分之一波长板复用。在PTL1和PTL2中，通过将P偏振光束和S偏振光束之间的光学延迟距离设置为相干长度以上来减小散斑。此外，还报告了利用半反射镜分割激光束的方法(例如，参考PTL3)。

引用列表

专利文献

[PTL1]日本待审专利申请公开号2001-296503

[PTL2]日本待审专利申请公开号2010-191173

[PTL3]日本待审专利申请公开号Sho 63-73221

发明内容

总结

技术问题

然而，近年来，在使用激光光源的激光束扫描(LBS)投影机的分辨率增强正在发展。在本文中，在假设激光束的光收集位置是激光扫描枢轴的情况下，例如当在1280的水平分辨率和50度的水平光学振荡角度下像素的水平串扰被假设为50％时，激光束的发散角(全尺寸)变为1毫弧度(mrad)。或者，当像素的水平串扰在1900的水平分辨率和80度的光学振动角度下被修改为100％时，激光束的发散角(全尺寸)变为1毫弧度。换言之，在LBS投影机中，复用光束的角度精度很重要。

在LBS投影机中，在半导体激光器上进行直接电流调制提供对应于每个像素的亮度。如果激光束是独立的，鉴于投射到屏幕上的激光束的位置偏离，允许通过应用电流抑制图像模糊。然而，在分割一个光束且然后进行复用的上述方法中，出现对应于位置偏离的图像模糊。1毫弧度的光学系统的角度偏离对应于一个像素的模糊，由此分辨率降低一半。如果容许约30％的偏离，偏离是0.3毫弧度，并且在上述PTL1或PTL3的方法中，在第二偏振光束分离器的旋转精度方面，其对应于0.15毫弧度，和约30秒。在两个光学组件的安装精度方面，非常难以实现30秒，并且相对于环境中的温度变化，也难以稳定地维持上述数字。此外，在上述PTL2的方法中，反射镜可设置在方形偏振光束分离器的每个表面上，然而，落下过程(falling process)精度通常是约1毫弧度。因此，非常难以达到上述约0.15毫弧度的旋转精度，且在成本方面是不利的。

期望提供能够降低散斑并以简单结构施加更有利的图像显示性能的显示单元、以及安装在显示单元上的偏振分光复用装置和光学系统。

问题的解决方案

在实施方式中，提供了一种光学系统，其包括：光源，被配置为发射光；以及偏振分光复用装置，包括被配置为将光分为具有不同光路长度的两个偏振光束的第一棱镜、和被配置为组合两个偏振光束的第二棱镜。第一棱镜包括第一反射表面和面向第一反射表面的第一偏振分光表面，且第二棱镜包括第二反射表面和面向第二反射表面的第二偏振分光表面。

在光学系统的另一实施方式中，第一棱镜和第二棱镜中的至少一个包括透明板，该透明板具有平坦的且基本彼此平行的前表面和后表面。

在光学系统的另一实施方式中，第一偏振分光表面和第二偏振分光表面中的每个都具有反射膜(其包括金属膜和介电膜中的至少一种)。在光学系统的另一实施方式中，第一反射表面和第二反射表面中的每个都具有偏振分光膜(其包括介电膜和线栅中的至少一种)。

在光学系统的另一实施方式中，偏振分光复用装置包括面向第一偏振分光表面的第一三角棱镜和面向第二偏振分光表面的第二三角棱镜。在光学系统的另一实施方式中，第一偏振光束具有穿过第一棱镜和第二棱镜的光路，且第二偏振光束具有穿过第一三角棱镜和第二三角棱镜的光路。

在光学系统的另一实施方式中，光学系统是投影机。在光学系统的另一实施方式中，光源是激光光源。在光学系统的另一实施方式中，第一棱镜与第二棱镜相邻。

在实施方式中，提供了一种偏振分光复用装置，其包括：第一棱镜，被配置为将光分为具有不同光路长度的两个偏振光束，其中，第一棱镜包括第一反射表面和面向第一反射表面的第一偏振分光表面；以及第二棱镜，被配置为组合两个偏振光束，其中，第二棱镜包括第二反射表面和面向第二反射表面的第二偏振分光表面。

在偏振分光复用装置的另一实施方式中，第一棱镜和第二棱镜中的至少一个包括透明板，该透明板具有平坦的且基本彼此平行的前表面和后表面。在偏振分光复用装置的另一实施方式中，第一偏振分光表面和第二偏振分光表面中的每个具有反射膜(其包括介电多层膜以及金属膜和介电膜的组合中的至少一种)。在偏振分光复用装置的另一实施方式中，第一反射表面和第二反射表面中的每个具有偏振分光膜(其包括介电多层膜和线栅(wire grid)中的至少一种)。

在偏振分光复用装置的另一实施方式中，偏振分光复用装置还包括面向第一偏振分光表面的第一三角棱镜；和面对第二偏振分光表面的第二三角棱镜。在偏振分光复用装置的另一实施方式中，第一偏振光束具有穿过第一棱镜和第二棱镜的光路，且第二偏振光束具有穿过第一三角棱镜和第二三角棱镜的光路。在偏振分光复用装置的另一实施方式中，其中，第一棱镜与第二棱镜相邻。

在另一实施方式中，提供了一种显示单元，其包括：光源，被配置为发射光；以及偏振分光复用装置，包括被配置为将光分为具有不同光路长度的两个偏振光束的第一棱镜、和被配置为组合两个偏振光束的第二棱镜。第一棱镜包括第一反射表面和面向第一反射表面的第一偏振分光表面，且第二棱镜包括第二反射表面和面向第二反射表面的第二偏振分光表面。

发明的有利效果

根据本公开的各个实施方式的偏振分光复用装置、光学系统、和显示单元，可以提高(第一和第二)反射表面、非偏振分光表面以及(第一和第二)偏振分光表面之间的相互倾斜的精度，并可以利用简单结构获得所需的P偏振光束和S偏振光束之间的光学延迟。因此，其适于降低散斑而不增加单元的尺寸，并适于获得更有利的图像显示性能。

应理解，前述一般描述和以下详细描述是示例性的，并且提供其以提供对要求保护的技术的进一步解释。

附图说明

包括附图以提供对本技术的进一步理解，并且附图结合在本说明中并构成本说明书的一部分。附图示出了实施方式，并且与说明书一起用于解释本技术的原理。

[图1A]图1A是示出根据本技术的第一实施方式的显示单元的整体配置的示图。

[图1B]图1B是示出图1A中所示的显示单元的变形例的整体结构的示图(变形例1-1)。

[图2A]图2A是示出图1A和图1B中所示的光学系统的配置实例的示图。

[图2B]图2B是示出图1A和图1B中所示的光学系统中的光学元件和光源部分之间的位置关系的示图。

[图3]图3是示出图1A和图1B中所示的偏振分光复用装置的配置实例及其功能的示图。

[图4]图4是示出图1A和图1B中所示的偏振分光复用装置中的另一光路的示图(变形例1-1)。

[图5]图5是示出作为应用于图1A和图1B中所示的显示单元的变形例的光学系统的配置实例的示图(变形例1-2)。

[图6A]图6A是示出根据本技术的第二实施方式的偏振分光复用装置的配置实例并示出穿过偏振分光复用装置的第一光路的示图。

[图6B]图6B是示出根据本技术的第二实施方式的作为变形例的偏振分光复用装置的配置实例并示出穿过偏振分光复用装置的第一光路的示图(变形例2-1)。

[图7A]图7A是示出图6A中所示的偏振分光复用装置中的第二光路的示图(变形例2-2)。

[图7B]图7B是示出作为图6B中所示的变形例的偏振分光复用装置中的第二光路的示图(变形例2-3)。

[图8A]图8A是示出图6A中所示的偏振分光复用装置中的第三光路的示图(变形例2-4)。

[图8B]图8B是示出作为图6B中所示的变形例的偏振分光复用装置中的第三光路的示图(变形例2-5)。

[图9A]图9A是示出图6A中所示的偏振分光复用装置中的第四光路的示图(变形例2-6)。

[图9B]图9B是示出作为图6B中所示的变形例的偏振分光复用装置中的第四光路的示图(变形例2-7)。

[图10A]图10A是示出在图6A中所示的偏振分光复用装置中的第五光路的示图(变形例2-8)。

[图10B]图10B是示出作为图6B中所示的变形例的偏振分光复用装置中的第五光路的示图(变形例2-9)。

[图11A]图11A是示出图6A中所示的偏振分光复用装置中的第六光路的示图(变形例2-10)。

[图11B]图11B是示出作为图6B中所示的变形例的偏振分光复用装置中的第六光路的示图(变形例2-11)。

[图12]图12是示出使用在图6A和图6B中所示的偏振分光复用装置的光学系统的配置实例的示图。

[图13]图13是示出使用图6A和图6B中所示的偏振分光复用装置的光学系统的第一变形例的示图(变形例2-12)。

[图14A]图14A是在实验例1-1中使用的光学系统的示意配置示图。

[图14B]图14B是实验例1-1中使用的光学系统的另一示意配置示图。

[图15A]图15A是示出投影在实验例1-1的屏幕上的图像的亮度分布的特征图。

[图15B]图15B是投影在实验例1-2的屏幕上的图像的亮度分布的特征图。

[图16]图16是示出实验例2的光学延迟距离和相对散斑对比度之间的关系的特征图。

[图17A]图17A是在实验例3中使用的光学系统的示意配置示图。

[图17B]图17B是在实验例3中使用的光学系统的另一示意配置示图。

[图18]图18是实验例3中的两个激光束的波长差和相对散斑对比度之间的关系的特征图。

具体实施方式

<第一实施方式>

在下文中，将参考附图详细描述本公开的第一实施方式。

(显示单元)

图1A示出第一实施方式的显示单元。例如，显示单元可以是使用半导体激光器作为光源的激光束扫描投影机。如图1A所示，显示单元包括光源部分10、允许来自光源部分10的激光束穿过其的偏振分光复用装置1、以及作为扫描部分的微机电系统(MEMS)反射镜14。此外，如图1B所示，显示单元可包括在偏振分光复用装置1和光源部分10之间的光路上的四分之一波长板15。

(光学系统)

图2A示出了图1A所示的显示单元中的光学系统。例如，光学系统可包括光源部分10和偏振分光复用装置1。光源部分10包括激光光源11、准直部分12、和颜色复用(color multiplexing)部分13。激光光源11包括红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B，且准直部分12包括准直透镜12R、12G和12B。颜色复用部分13包括反射镜13R和二向色棱镜13G和13B。

红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B是分别发射红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束的三种光源。例如，红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B中的每个可由半导体激光器等形成。可替代地，红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B中的每个可由超级发光二极管形成。激光光源11可包括两个或更多个红色激光器11R、两个或更多个绿色激光器11G以及两个或更多个蓝色激光器11B。在这种情况下，理想的是，两个或更多个红激光器11R、两个或更多个绿色激光器11G以及两个或更多个蓝色激光器11B可发射相同颜色的各个激光束(其分别具有彼此相差约1纳米或更多的峰值波长)，且发射的激光束可进入偏振分光复用装置1。

准直透镜12R、12G和12B分别将从红色激光器11R发射的红色激光束、从绿色激光器11G发射的绿色激光束，和从蓝色激光器11B发射的蓝色激光束准直为基本平行光束。本文所述的基本平行光束是与紧接准直之后相比略微扩散的光束。换言之，它指示略微散焦的光束、紧接准直之后是平行光束且由于相干光的衍射而逐渐扩单的光束，或紧接准直之后略微收集并穿过准直透镜12R、12G和12B以在与准直透镜12R、12G和12B相距几十厘米到几米的位置处被收集且然后被扩散的光束。本技术在使用基本平行光束时发挥有益效果。应指出，在以下的描述中，“基本平行光束”被简称为平行光束。

反射镜13R具有反射表面131R。反射表面131R朝向二向色棱镜13B反射从红色激光器11R发射且随后穿过准直透镜12R以被准直为平行光束的红色激光束。二向色棱镜13B是具有二向色膜131B的棱镜。二向色膜131B反射从蓝色激光器11B发射且被准直透镜12B准直为平行光束的蓝色激光束，同时允许来自反射镜13R的红色激光束选择性地穿过。二向色棱镜13G是具有二向色膜131G的棱镜。二向色膜131G选择性地反射从绿色激光器11G发射且被准直透镜12G准直为平行光束的绿色激光束，同时允许来自二向色棱镜13B的蓝色激光束和红色激光束选择性地穿过。其结果是，执行红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束的颜色复用(光路复用)。

MEMS反射镜14反射穿过偏振分光复用装置1的激光束，并例如扫描屏幕17。作为MEMS反射镜，可采用包括低速垂直万向架(gimbal)和高速水平万向架的二维系统的反射镜、或者包括低速垂直反射镜和高速水平反射镜的组合的一维系统的反射镜。顺便提及，MEMS反射镜14不限于此。

偏振分光复用装置1布置在上述光源部分10和MEMS反射镜14之间(在这种情况下，在二向色棱镜13G和MEMS反射镜14之间的光路上)。红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B分别使用线性偏振，诸如TE偏振(平行于图2A的纸平面的P偏振)和TM偏振(垂直于图2B的纸平面的S偏振)。如图2B所示，偏振分光复用装置1相对于以光轴作为XY平面内的中心轴的光源部分10理想地倾斜角度q(在这种情况下，Q＝45度)。这是为了由偏振分光复用装置1从来自红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B中的每个发射的激光束产生彼此正交的两个偏振光束。具体而言，在投影在XY平面上的情况下，每种颜色的激光束在光源部分10中的行进方向与每种颜色的激光束在偏振分光复用装置1内的行进方向可优选成角度Q(在这种情况下，Q＝45度)。其结果是，在穿过偏振分光复用装置1之前和之后的激光束的偏振方向倾斜角度Q(在这种情况下，Q＝45度)。偏振分光复用装置1是为了减少稍后所述的散斑噪声(干扰图案)，以及从入射激光束产生彼此正交的两个偏振光束，并在两个偏振光束之间形成光路延迟。顺便提及，在四分之一波长板15布置在偏振分光复用装置1和光源部分10之间的光路上的情况下，从红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B中的每个发射的激光束在转换为右旋圆偏振光束或左旋圆偏振光束之后进入偏振光分光复用装置1。因此，将上述角度Q设置为0度或180度允许通过偏振分光复用装置1产生彼此正交的两个偏振光束。

(偏振分光复用装置的配置)

随后，除了图2A和图2B之外，将参考图3详细描述偏振分光复用装置1的配置。图3示出在图1A和图1B中所示的偏振分光复用装置1的详细配置实例。

偏振分光复用装置1将来自光源部分10的每种颜色的激光束分为P偏振光束和S偏振光束以在其间产生光路差，并复用P偏振光束和S偏振光束以发射复用光束。进入偏振分光复用装置1的激光束的偏振是以Q＝45度或-45度的线性偏振，或者右旋圆偏振或左旋圆偏振。应提出，在图3中，示出了线性偏振(S偏振)的情况。偏振分光复用装置1包括一对光学元件20和30。

光学元件20包括三角棱镜21和平行棱镜22。在平行棱镜22中，偏振分光膜2L形成在面向三角棱镜21的倾斜表面的表面22S1上。此外，在平行棱镜22中，反射膜3L形成在与表面22S1相对的一侧上的表面22S2上。因此，光学元件20具有彼此面对的偏振分光表面(表面22S1)和反射表面(表面22S2)。表面22S1和表面22S2可理想地基本彼此平行。此外，平行棱镜22可优选从一个透明板(其具有平坦的且基本彼此平行的前表面和后表面)切出。这是因为，可更方便获得包括具有高平行度的表面22S1和表面22S2的平行棱镜22。作为透明板，采用由SiO₂或其它光学玻璃形成的板，或由透明树脂制成的板。此外，本文使用的术语“透明”不限于例如对可见光的透明，并且包括对红外光的透明。

光学元件30包括三角棱镜31和平行棱镜32。在平行棱镜32中，偏振分光膜2R形成于面向三角棱镜31的倾斜表面的表面32S1上。此外，在平行棱镜32中，反射膜3R形成于与表面32S2相对的一侧的表面32S1上。因此，光学元件30包括彼此面对的偏振分光表面(表面32S1)和反射表面(表面32S2)。表面32S1和表面32S2也可理想地基本彼此平行。此外，处于与上述平行棱镜22相同的原因，平行棱镜32可优选从一个透明板(其具有平坦的且基本彼此平行的前表面和后表面)切出。

平行棱镜22包括连接表面22S1和22S2表面的端表面22S3，且平行棱镜32包括连接表面32S1和32S2表面的端表面32S3。平行棱镜22和平行棱镜32彼此相邻布置，使得端表面22S3和端表面32S3彼此面对。同样地，三角棱镜21和三角棱镜31彼此相邻布置，使得表面21S2和表面31S2(其不是倾斜表面)彼此面对。在这种情况下，端表面22S3和端表面32S3可彼此接触，或可彼此远离。或者，端表面22S3和端表面32S3可彼此粘接。这同样适用于表面21S2和表面31S2之间的关系。

此外，端表面22S3和端表面32S3可理想地基本彼此平行，且由端表面22S3和22S2表面形成的角度Q22可理想地基本等于由端表面22S3和表面32S2形成的角度Q32。角度Q22和Q32每个可优选是例如45度。

反射膜3L和3R中的每个可例如由介电多层膜形成。应指出，当入射激光束由表面22S2和32S2全反射时，可不设置反射膜3L和3R。此外，反射膜3L和3R中的每个都可由具有高反射率的金属膜形成。此外，反射膜3L和3R中的每个可由金属膜和介电膜(或介电多层膜)的组合形成。在本技术的实施方式中，反射膜3L和3R的配置不限于此，且可采用其它配置。

偏振分光膜2L和2R中的每个可由例如介电多层膜形成，并具有允许入射激光束的P偏振光束(具有平行于包括偏振分光薄膜2L和2R每个的法线的表面的偏振方向的线性偏振光束和入射光束)穿过，并反射S偏振光束(具有正交于P偏振光束的偏振方向的偏振方向的线性偏振光束)。此外，偏振分光膜2L和2R中的每个可由线栅形成。在本技术的实施方式中，偏振分光薄膜2L和2R的配置不限于此，且可采用其它配置。

作为光学元件20的反射表面的表面22S2朝向作为光学元件30的反射表面的表面32S2反射来自作为偏振分光表面的表面22S1的激光束。表面32S2朝向作为光学元件30的偏振分光表面的表面32S1反射来自表面22S2的激光束。

(显示单元的功能和效果)

(1.显示操作)

在显示单元中，首先，从红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B发射的光束(激光束)分别由准直透镜12R、12G和12B准直成为平行光束。然后，以这种方式转换为平行光束的激光束由彩色复用部分13(反射镜13R和二向色棱镜13G和13B)复用(经历光路复用)，并朝向偏振分光复用装置行进。更具体而言，从红色激光器11R发射的红色激光束由反射表面131R反射，然后依次穿过二向色膜131B和二向色膜131G并朝向偏振分光复用装置1行进。从蓝色激光器11B发射的蓝色激光束光由二向色膜131B反射，且然后穿过二向色膜131G，并朝向偏振分光复用装置1行进。从绿色激光器11G发射的绿色激光束由二向色膜131G反射，且然后朝向偏振分光复用装置1行进。由彩色复用部分13复用的激光束穿过偏振分光复用装置1，且然后进入MEMS反射镜14。到达MEMS反射镜14的激光束由MEMS反射镜14反射，且然后被投影在屏幕17上。MEMS反射镜14扫描来自偏振分光复用装置1的激光束以在屏幕17上形成图像。

此时，红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B以时间分割的方式依次产生光(执行脉冲发射)以分别发射红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束。然后，基于的从外部供应的每种颜色分量的图像信号(红色成分、绿色成分和蓝色成分)，红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束以时分方式单独和顺序地经历强度调制和脉冲宽度调制中的一种或两者。此外，基于图像信号的调制可与高频分量叠加。其结果是，在屏幕17上执行基于图像信号的彩色图像显示。应指出，在强度调制中，可优选地直接调制至红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B的每个的注射电流(injection current)。

(偏振分光复用装置2的功能)

接下来，将主要参考图3描述偏振分光复用装置1的功能。穿过颜色复用部分13的激光束包括Q＝+45度的线性偏振光束或Q＝-45度的线性偏振光束(Q＝+135度)(其相对于包括偏振分光复用装置1的光路的表面(X'Z表面)倾斜45度)。线性偏振的激光束(沿例如图3的Y轴方向偏振的S偏振的激光束)可从在例如与端表面22S3相对的一侧上的端表面22S4进入平行棱镜22。在穿过表面22S4并进入平行棱镜22之后，线性偏振光束(S偏振光束)被分为由表面22S1反射的S偏振光束和穿过表面22S1的P偏振光束。此时，由表面22S1反射的S偏振光束的偏振方向旋转45度并且变成垂直于纸平面的YY-方向。另一方面，穿过表面22S1的P偏振光束的偏振方向旋转45度并变成平行于纸平面的XX-方向。由表面22S1反射的S偏振光束朝向表面22S2行进。S偏振光束由表面22S2反射，且然后依次穿过端表面22S3和端表面32S3，并进入平行棱镜32。此外，S偏振光束由表面32S2和表面32S1依次反射，且然后从表面32S4向外部发射。另一方面，穿过表面22S1的P偏振光束依次穿过表面21S2、表面31S2和表面32S1并沿直线行进，且然后与S偏振光束复用以从表面32S4发射至外部。其结果是，S偏振光束在经过比P偏振光束的光路长的光路之后，从偏振分光复用装置1发射。换言之，允许在S偏振光束和P偏振光束之间产生光学延迟距离(光路长度差)D。此时，在表面32S1上，其中S偏振光束被反射的位置和其中P偏振光束通过的位置，即S偏振光束的发射位置和P偏振光束的发射位置可理想地基本彼此一致。这是为了充分降低散斑。应指出，XX-方向和YY-方向是通过分别绕Z轴将X轴和Y轴旋转45度获得的方向。

光学延迟距离D是通过P偏振光束的光路和S偏振光束的光路之间的实际距离差(实际光路差)乘以光折射率而获得的值。光学折射率具有通过根据激光束的波长的分散而略微变化的特性，因此光学延迟距离D根据激光束的波长而不可避免地略微变化。例如，下面的表达式(1)可对于激光光源11的红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B中的每个而期望地成立。顺便提及，neff指示激光束的有效折射率，L指示每个激光器的谐振器长度(resonator length)，且m指示自然数。

[数学式1]

2*neff*L*(m+0.20)≤D≤2*neff*L*(m+0.80)(1)

激光光源11包括谐振器，且由迈克尔逊干涉仪测量的相干性(coherency)在2*neff*L(＝Lc(波峰周期))的间距(pitch)下具有大值。因此，将两个分割激光束(其是S偏振的激光束和P偏振的激光束)之间的光学延迟距离D设置为不同于相干性的峰位置允许抑制两个激光束的相干。例如，当红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B的2*neff*L被分别设置为8毫米、2.77毫米和3.7毫米时，至绿色激光器11G的光学延迟距离D可被设置为例如12.5毫米。顺便提及，由于材料的折射率色散，至红色激光器11R的光学延迟距离D变为12.398毫米且至蓝色激光器11B是12.733毫米，且光学延迟距离D分别对应于上述2*neff*L＝8mm、2.77mm和3.7mm的1.55倍、4.51倍和3.44倍，且上述表达式(1)成立。当设置两个或更多个红激光器11R、两个或更多个绿色激光器11G以及两个或更多个蓝色激光器11B时，两个或更多个相同颜色的激光器可优选地发射具有彼此相差约1纳米以上的相应峰值波长的各个激光束。换言之，两个或更多个红激光器11R可优选地发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的红色激光束，两个或更多个绿色激光器11G可优选地发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的绿色激光束，两个或更多个蓝色激光器11B可优选地发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的蓝色激光束。

(3.效果)

以这种方式，在第一实施方式中，在分割S偏振光束和分割P偏振光束之间设置具有高精度的光路差。因此，可以通过偏振复用充分降低散斑。由于偏振复用的灵活性高达至2，在理论上，当S偏振光束和P偏振光束之间的互相关被设置为0(零)时，在散斑对比度在不进行偏振和复用的情况下是1时，散斑对比度通过偏振复用减少到1/2^0.5。

此外，在第一实施方式中，作为光学元件20中的集成组件的平行棱镜22包括彼此面对的偏振分光表面(表面22S1)和反射表面(表面22S2)。因此，与其中偏振分光表面和反射表面设置和布置在不同对象的情况相比，允许明显提高偏振分光表面(表面22S1)和反射表面(表面22S2)之间的平行度，且允许它们之间的角度偏差极小(例如，约几角秒)。类似的效果可因为类似的原因在光学元件30中获得。因此，发射的S偏振光束和发射的P偏振光之间的光轴偏差变得极小(例如0.3毫弧度或更小)。因此，显示单元充分减少散斑并以简单和紧凑的配置获得更有利的图像显示性能。

顺便提及，在第一实施方式中，除了通过偏振分光复用装置1偏振复用之外，半导体激光器可理想地通过高频叠加(high frequencysuperimposition)驱动。在红、绿和蓝的波长范围中，约100MHz至约500MHz(包括两个端点)的频率是合适的。这抑制了半导体激光器的增益集中并因此其频谱宽度是DC驱动的频谱宽度的约两倍。因此，允许通过波长复用的效果进一步减少散斑。每个半导体激光器与MEMS反射镜14同步，并调整半导体激光器的强度和对应于每个像素的占空比。因此，例如，可实现8位的灰度级。MEMS反射镜14的扫描轨迹是弯曲的，并因此扫描轨迹可由光学系统或信号处理优选地校正为期望形状，诸如矩形形状。在目前的情况下，水平方向上的分辨率理想是1280或更高，而垂直方向上的分辨率优选是720或更高，根据本实施方式的显示单元实现足够的束斑尺寸(beam spot size)。此外，从MEMS反射镜14发射的光束的振荡角(oscillation angle)在水平方向上可理想是45度或更大。为了获得这样的振荡角，MEMS反射镜14的振荡角可增加或可使用转换透镜(conversion lens)来增加光学振荡角。

(变形例1-1)

激光束到偏振分光复用装置1的入射位置不限于图3所示，且例如可以是图4所示的。图4是示出穿过图1所示的偏振分光复用装置1的激光束的另一光路的示图。顺便提及，在图4中，省略了偏振分光薄膜2L和2R以及反射膜3L和3R的图示。在图3中，S偏振激光束从光学元件20的平行棱镜22的端表面22S4进入偏振分光复用装置1，且通过复用S偏振光束和P偏振光束所获得的激光束从光学元件30的平行棱镜32的端表面32S4发射。相反，在图4的本变形例中，S偏振激光束从光学元件20的三角棱镜21的表面21S1进入偏振分光复用装置1，且通过复用S偏振光束和P偏振光束获得的激光束从光学元件30的三角棱镜31的表面31S1发射。

具体而言，进入偏振分光复用装置1的激光束的偏振是Q＝45度或-45度的线性偏振或右旋圆偏振或左旋圆偏振。应指出，在图4中，示例了其中沿Y轴方向偏振的线性偏振光束(S偏振光束)进入的情况。S偏振的激光束从表面21S1进入三角棱镜21。进入三角棱镜21的激光束被分为由表面22S1反射的S偏振光束和穿过表面22S1的P偏振光束。由表面22S1发射的S偏振光束依次穿过端表面21S2和端表面31S2，且然后进入三角棱镜31。之后，S偏振光束由表面32S1反射且然后从表面31S1发射至外部。另一方面，穿过表面22S1的P偏振光束由表面22S2反射，然后依次穿过端表面22S3和端表面32S3，并进入平行棱镜32。此外，在由表面32S2反射之后，P偏振光束穿过表面32S1并沿直线行进，且然后与S偏振光束复用以从表面31S1发射至外部。因此，P偏振光束在经过比S偏振光束的光路长的光路之后，从偏振分光复用装置1发射。

即使在本变形例(其中激光束经过这种路径)中，允许在分割S偏振光束和分割P偏振光束之间提供具有高精度的光路差，并因此可以通过偏振复用充分减少散斑。

(变形例1-2)

图5是示出作为应用第一实施方式的显示单元的第二变形例的光学系统的配置图(变形例1-2)。在本变形例的光学系统中，上述第一实施方式(图2A)的光学系统的光源部分10由光源部分10A替换。

光源部分10A包括激光光源11A、准直部分12A和颜色复用部分13A。激光光源11A包括两个红色激光器11R1和11R2、一个蓝色激光器11B、以及两个绿色激光器11G1和11G2。红色激光器11R1是发射P偏振的红色激光束的光源。这是平行于纸平面布置的TE偏振的红色激光器，或垂直于纸平面布置的TM偏振的红色激光器。另一方面，红色激光器11R2是发射S偏振的红色激光束的光源。这是垂直于纸平面布置的TE偏振的红色激光器，或平行于纸平面布置的TM偏振的红色激光器。蓝色激光器11B是发射S偏振的蓝色激光的光源。绿色激光器11G1是发射S偏振的绿色激光束的光源，且绿色激光器11G2是发射P偏振的绿色激光束的光源。蓝色激光器11B和绿色激光器11G1和11G2的配置遵循红色激光器11R1和11R2的配置。

准直部分12A包括准直透镜12R1、12R2、12B、12G1和12G2，其被布置分别对应于红色激光器11R1和11R2、蓝色激光器11B、以及绿色激光器11G1和11G2。

颜色复用部分13A包括反射镜13R1和13G1、偏振光束分离器(PBS)13R2和13G2、以及二向色棱镜13B和13G3。具体而言，反射镜13R1、PBS 13R2、二向色棱镜13B和二向色棱镜13G3从相距偏振分光复用装置1最远的位置朝向偏振分光复用装置1按顺序布置，且被布置为分别对应于准直透镜12R1、12R2，12B和12G2。PBS 13G2设置在二向色棱镜13G3和准直透镜12G2之间。此外，反射镜13G1设置在PBS 13G2和准直透镜12G1之间。

反射镜13R1具有反射表面131R1。反射表面131R1朝向PBS 13R2反射从红色激光器11R 1发射的并穿过准直透镜12R1以被准直为平行光束的P偏振的红色激光束。

PBS 13R2具有偏振分光表面131R2。偏振分光表面131R2允许来自反射镜13R1的P偏振的红色激光束穿过其，并朝向二向色棱镜13G反射从红色激光器11R2发射且穿过准直透镜12R2以被准直为平行光束的S偏振的红色激光束。

二向色棱镜13B是具有二向色膜131B的棱镜。二向色膜131B选择性地反射从蓝色激光器11B发射的且已经由准直透镜12B准直为平行光束的S偏振的蓝色激光束，同时允许来自PBS 13R2的红色激光束选择性地穿过其。

反射镜13G1具有反射表面131G1。反射表面131G1朝向PBS 13G2反射从绿色激光器11G1发射的且穿过直透镜12G1以被准直为平行光束的S偏振的绿色激光束。

PBS 13G2具有偏振分光表面131G2。偏振分光表面131G2朝向二向色棱镜13G3反射来自反射镜13G1的S偏振的绿色激光束，并且允许从绿色激光器11G2发射的且穿过准直透镜12G2以被准直为平行光束的P偏振的绿色激光束穿过其。

二向色棱镜13G3是具有二向色膜131G3的棱镜。二向色膜131G3选择性地反射P偏振和S偏振的绿色激光束，同时允许来自二向色棱镜13B的红色激光束和蓝色激光束选择性地穿过其。

允许甚至通过具有这种配置的光源部分10A适当地执行红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束的颜色复用(光路复用)。

<第二实施方式>

将参考附图在下面详细描述本公开的第二实施方式。

图6A示出了作为第二实施方式的偏振分光复用装置的详细配置实例。偏振分光复用装置1A应用于上述第一实施方式的显示单元。然而，与偏振分光复用装置1不同，在偏振分光复用装置1A中，没有必要相对于包括穿过偏振分光复用装置1A的激光束的光路的表面倾斜线性偏振的入射激光束的偏振方向。换言之，将角度Q设置为0度或180度是足够的。此外，代替线性偏振光束，右旋圆偏振光束或左旋圆偏振光束可进入偏振分光复用装置1A。应指出，在图6A中，示例了其中线性偏振光束(P偏振光束)进入偏振分光复用装置1A的情况。例如，偏振分光复用装置1A可将P偏振的激光束分为两个激光束，同时保持其偏振状态，以产生光路差，然后将激光束中的一个的偏振旋转90度，并将偏振方向彼此正交的两个激光束复用以发射所得的激光束。在下文，将描述偏振分光复用装置1A，主要集中于与偏振分光复用装置1的差异，并且类似标号用于指定与偏振分光复用装置1基本类似的组件，且其描述将被适当地省略。

(偏振分光复用装置的配置)

偏振分光复用装置1A具有一对光学元件20和30。在光学元件20的平行棱镜22中，非偏振分光膜5形成于面向三角棱镜21的倾斜表面的表面22S1。因此，光学元件20具有彼此面对的非偏振分光表面(表面22S1)和反射表面(表面22S2)。表面22S1和22S2表面可理想地基本彼此平行。此外，平行棱镜22可理想地从一块玻璃板(其具有平坦的且基本彼此平行的前表面和后表面)切出。这是因为可更方便获得包括具有高平行度的表面22S1和22S2表面的平行棱镜22。光学元件30与偏振分光复用装置1中的光学元件相同。

非偏振分光膜5是所谓的半反射镜，并且例如可以是通过堆叠多层(包括介电体、金属材料等)配置的多层膜。非偏振分光膜5不具有波长选择性和偏振选择性，并允许约一半量的入射激光束穿过其并反射剩余一半量的激光束。或者，非偏振分光膜5可具有波长选择性，只要非偏振分光膜5允许具有特定范围内的波长的约一半量的入射激光束穿过其并反射剩余一半量的激光束。应指出，可适当选择在非偏振分膜5中的透射激光束的量和反射激光束的量的比率，且不限于一比一的比率。

此外，半波长膜(1/2-波长膜)6设置在光学元件20的端表面22S3和光学元件30的端表面32S3之间。例如，半波长膜6可以是沉积在端表面22S3或端表面32S3的表面上的多层膜。或者，半波长板作为独立组件可设置在光学元件20的端表面22S3和光学元件30的端表面32S3之间。

作为光学元件20的反射表面的表面22S2朝向作为光学元件30的反射表面的表面32S2反射来自表面22S1(其是偏振分光表面)的激光束。表面32S2朝向表面32S1(其是光学元件30的偏振分光表面)反射从表面22S2发射且穿过半波长膜6的激光束。

(偏振分光复用装置的功能)

接下来，将主要参考图6A描述偏振分光复用装置1的功能。经历颜色复用部分13的颜色复用(光路复用)的每种颜色的激光束可具有P偏振光束和S偏振光束中的一个或两者，例如。其中具有P偏振光束的激光束进入的情况被描述为一个实例。例如，P偏振的激光束可从端表面22S4进入平行棱镜22。进入平行棱镜22的P偏振的激光束由设有非偏振分光膜5的表面22S1部分地反射，且然后朝向表面22S2行进。到达表面22S2的P偏振的激光束被反射并依次穿过端表面22S3、半波长膜6和端表面32S3，并进入平行棱镜32。此时，P偏振的激光束通过半波长膜6转换为S偏振的激光束被。转换的S偏振的激光束依次被表面32S2和表面32S1反射，且然后从表面32S4发射至外部。另一方面，穿过设有非偏振分光膜5的表面21S2的P偏振的激光束依次穿过表面21S2、表面31S2和表面32S1并沿直线行进，并与上述S偏振的激光束复用以从表面32S4发射至外部。其结果是，与经过比P偏振的激光束的所得部分的光路长的光路的S偏振的激光束同时进入偏振分光复用装置1A的P偏振的激光束的一部分从偏振分光复用装置1A发射。换言之，可以在S偏振的激光束和P偏振的激光束之间产生光学延迟距离(光路长度差)D。此时，在表面32S1上，在其中S偏振的激光束被反射的位置和其中P偏振的激光束穿过的位置(即，S偏振的激光束的发射位置和P偏振的激光束的发射位置)可理想地彼此基本一致。这是为了充分减少散斑。

(效果)

如上所述，在S偏振的分割激光束和P偏振的分割激光束之间提供具有高精度的光路差。因此，同样在第二实施方式中，可以通过偏振复用充分减少散斑。

此外，在第二实施方式中，作为光学元件20中的集成组件的平行棱镜22具有彼此面对的非偏振分光表面(表面22S1)和反射表面(表面22S2)。因此，与其中非偏振分光表面和反射表面设置和布置在不同对象上的情况相比，允许明显提高非偏振分光表面(表面22S1)和反射表面(表面22S2)之间的平行度，且允许其间的角度偏差极小(例如，约几角秒)。因此，安装有偏振分光复用装置1A的显示单元充分减少了散斑并以简单配置获得更有利的图像显示性能。

(变形例2-1)

图6B示出了作为第二实施方式的第一变形例的偏振分光复用装置1B的配置实例并示出了穿过偏振分光复用装置1B的光路。在图6A所示的偏振分光复用装置1A中，半波长膜6设置在平行棱镜22的表面22S3和平行棱镜32的表面32S3之间。相反，在本变形例的偏振分光复用装置1B中，半波长膜6设置在三角棱镜21的表面21S2和三角棱镜31的表面31S2之间，而不是设置在表面22S3和表面32S3之间。

在本变形例中，进入偏振分光复用装置1B的表面22S4的每个激光束的偏振可以是例如S偏振。在这种情况下，穿过表面22S1上的非偏振分光膜5的S偏振的激光束穿过表面31S2，且然后由半波长膜6转换为P偏振的激光束。另一方面，被表面22S1上的非偏振分光膜5反射的S偏振的激光束在器依次穿过表面22S3和表面32S3，且然后被表面32S2反射。随后，激光束经过与于图6A的偏振分光复用装置1A中的路径相似的路径。

即使在其中激光束经过这种路径的本变形例中，也可以在S偏振的激光束和P偏振的激光束之间提供具有高精度的光路差，并相应地由偏振复用充分减少散斑。

(变形例2-2)

P偏振的激光束到偏振分光复用装置1A的入射位置不限于图6A所示的，并且例如可以是图7A中所示的那样。图7A是示出穿过偏振分光复用装置1A的激光束的另一光路的示图(变形例2-2)。顺便提及，在图7A中，省略了非偏振分光膜5、偏振分光膜2R以及反射膜3L和3R的图示。在图6A和图6B中，激光束从光学元件20的平行棱镜22的端表面32S4进入偏振分光复用装置，且通过复用S偏振的激光束和P偏振的激光束获得的激光束从光学元件30的平行棱镜32的端表面32S4发射。相反，在图7A的本变形例中，P偏振的激光束从光学元件20的三角棱镜21的表面21S1进入偏振分光复用装置1A，且通过复用S偏振的激光束和P偏振的激光束获得的激光束从光学元件30的平行棱镜32的表面32S4发射。

具体而言，P偏振的激光束从表面21S1进入三角棱镜21。进入三角棱镜21的P偏振的激光束部分地被设有非偏振分光膜5的表面22S1反射，然后依次穿过端表面21S2和端表面31S2，并进入三角棱镜31。之后，激光束的一部分穿过表面32S1并沿直线行进，并从平行棱镜22的端表面32S4发射至外部。另一方面，进入三角棱镜21的P偏振的激光束的未被表面22S1反射的剩余部分穿过表面22S1，且然后到达表面22S2。到达表面22S2的P偏振的激光束被反射并依次穿过端表面22S3、半波长膜6和端表面32S3，并进入平行棱镜32。此时，P偏振的激光束由半波长膜6转换为S偏振的激光束。S偏振的转换激光束被表面32S2和表面32S1依次反射，并与上述P偏振的激光束复用以从表面32S4发射至外部。其结果是，与经过比P偏振的激光束的剩余部分的光路长的光路的S偏振的激光束同时进入偏振分光复用装置1A的P偏振的激光束的一部分从偏振分光复用装置1A发射。

即使在其中激光束经过这种路径的本变形例中，也可以在S偏振的分割激光束和P偏振的分割激光束之间提供具有高精度的光路差，并相应地通过偏振复用充分减少散斑。

(变形例2-3)

图7B示出了穿过图6B中所示的偏振分光复用装置1B的激光束的另一光路。

在本变形例中，进入偏振分光复用装置1B的表面21S1的每个激光束的偏振可以是例如S偏振。在这种情况下，被表面22S1上的非偏振分光膜5反射的S偏振的激光束穿过表面31S2，且然后由半波长膜6转换为P偏振的激光束。另一方面，穿过表面上22S1的非偏振分光膜5的激光束被表面22S2反射，且然后依次穿过表面22S3和表面32S3，且然后由反射表面32S2发射。随后，激光束经过与图7A的偏振分光复用装置1A的路径相似的路径。

即使在其中激光束经过这种路径的本变形例中，也可以在S偏振的分割激光束和P偏振的分割激光束之间提供具有高精度的光路差，并相应地通过偏振复用充分减少散斑。

(变形例2-4和2-5)

S偏振的激光束可进入偏振分光复用装置1A。例如，图8A示出了其中S偏振的激光束从光学元件20的平行棱镜22的端表面22S4进入偏振分光复用装置1A、且通过复用S偏振的激光束和P偏振的激光束而获得的激光束从光学元件30的三角棱镜31的表面31S1发射的实例(变形例2-4)。另一方面，P偏振的激光束可进入偏振分光复用装置1B。例如，图8B示出了其中P偏振的激光束从平行棱镜22的端表面22S4进入偏振分光复用装置1B、且通过复用S偏振的激光束和P偏振的激光束获得的激光束从三角棱镜31的表面31S1发射的实例(变形例2-5)。

即使在其中激光束经过这种路径的本变形例中，也可以在S偏振的分割激光束和P偏振的分割激光束之间提供具有高精度的光路差，并相应地通过偏振复用充分减少散斑。

(变形例2-6和2-7)

图9A示出了其中S偏振的激光束从三角棱镜21的端表面21S1进入偏振分光复用装置1A、且通过复用S偏振的激光束和P偏振的激光束获得的激光束从三角棱镜31的表面31S1发射的实例(变形例2-6)。此外，图9B示出了其中P偏振的激光束从三角棱镜21的端表面21S1进入偏振分光复用装置1B、且通过复用S偏振的激光束和P偏振的激光束获得的激光束从三角棱镜31的表面31S1发射的实例(变形例2-7)。

即使在其中激光束经过这种路径的本变形例中，也可以在S偏振的分割激光束和P偏振的分割激光束之间提供具有高精度的光路差，并相应地通过偏振复用充分减少散斑。

(变形例2-8和2-9)

激光束可从两个方向而不限于一个方向进入偏振分光复用装置1A。例如，图10A示出了其中P偏振的激光束从光学元件20的平行棱镜22的端表面22S4和三角棱镜21的端表面21S1进入偏振分光复用装置1A、且通过复用S偏振的激光束和P偏振的激光束获得的激光束从光学元件30的平行棱镜32的表面32S4发射的实例(变形例2-8)。同样地，激光束可从两个方向进入偏振分光复用装置1B。例如，图10B示出了其中S偏振的激光束从光学元件20的平行棱镜22的端表面22S4和三角棱镜21的端表面21S1进入偏振分光复用装置1B、且通过复用S偏振的激光束和P偏振的激光束获得的激光束从光学元件30的平行棱镜32的表面32S4发射的实例(变形例2-9)。

即使在其中激光束经过这种路径的本变形例中，也可以在S偏振的分割激光束和P偏振的分割激光束之间提供具有高精度的光路差，并相应地通过偏振复用充分减少散斑。

(变形例2-10和2-11)

图11A示出了其中S偏振的激光束从光学元件20的平行棱镜22的端表面22S4和三角棱镜21的端表面21S1进入偏振分光复用装置1A、且通过复用S偏振的激光束和P偏振的激光束而获得的激光束从光学元件30的三角棱镜31的表面31S1发射的实例(变形例2-10)。此外，图11B示出了其中P偏振的激光束从平行棱镜22的端表面22S4和三角棱镜21的端表面21S1进入偏振分光复用装置1B、且通过复用S偏振的激光束和P偏振的激光束而获得的激光束从光学元件30的三角棱镜31的表面31S1发射的实例(变形例2-11)。

即使在其中激光束经过这种路径的本变形例中，也可以在S偏振的分割激光束和P偏振的分割激光束之间提供具有高精度的光路差，并相应地通过偏振复用充分减少散斑。

(光学系统)

图12是示出使用图6A中所示的偏振分光复用装置1A的光学系统的配置实例的示意图。例如，光学系统可包括光源部分10B和偏振分光复用装置1A。光源部分10B包括激光光源11、准直部分12、和颜色复用部分13。激光光源部分11包括红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B，且准直部分12包括分别对应于红色激光器11R、绿色激光器11G和蓝色激光器11B的准直透镜12R、12G和12B。颜色复用部分13由具有二向色膜131的单个二向色棱镜形成。二向色膜131反射从蓝色激光器11B发射且穿过准直透镜12B以被准直为平行光束的蓝色激光束，同时允许从红色激光器11R发射的且穿过准直透镜12R以被准直为平行光束的红色激光束选择性地通过其。例如被二向色膜131反射的蓝色激光束和穿过二向色膜131的红色激光束可从表面21S1进入偏振分光复用装置1A。应注意，例如颜色复用部分13可粘接到偏振分光复用装置1A的表面21S1。此外，例如，准直透镜12G可设置为面向端表面22S4。因此，从绿色激光器11G发射的且由准直透镜12G转换为平行光束的绿色激光束从端表面22S4进入偏振分光复用装置1A。利用这种配置，例如，允许S偏振的红色激光束和S偏振的蓝色激光束从表面21S1进入偏振分光复用装置1A且允许绿色激光束从端表面22S4进入偏振分光复用装置1A，同时实现整体配置的小型化。在这种情况下，在S偏振的分割激光束和P偏振的分割激光束经过在图11A和图11B中所示的路径之后，通过复用S偏振的分割激光束和P偏振的分割激光束而获得的激光束从光学元件30的三角棱镜31的表面31S1发射。

(变形例2-12)

图13是示出使用图6A所示的偏振分光复用装置1A的光学系统的另一配置实例的示意图(变形例2-12)。本变形例的光学系统通过由光源部分10C代替上述实施方式的光学系统的光源部分10B(图12)来配置。

光源部分10C包括激光光源11C、准直部分12C和颜色复用部分13C。激光光源11A包括两个红色激光器11R1和11R2、蓝色激光器11B、以及两个绿色激光器11G1和11G2。红色激光器11R1和11R2中的每个可以是发射例如S偏振的红色激光束的光源，蓝色激光器11B可以是发射例如S偏振的蓝色激光的光源，且绿色激光器11G1和11G2中的每个可以是发射例如S偏振的绿色激光束的光源。

准直部分12C包括准直透镜12R1、12R2、12B、12G1和12G2，其被布置为分别对应于红色激光器11R1和11R2、蓝色激光器11B以及绿色激光器11G1和11G2。

颜色复用部分13C包括反射镜19R1和19R2以及二向色棱镜19B、19G1和19G2。更具体而言，例如，二向色棱镜19B可设置在面向偏振分光复用装置1A的表面21S1的位置处。二向色棱镜19G1和反射镜19R1按顺序设置与偏振分光复用装置1A相对的一侧，二向色棱镜19B介于期间。二向色棱镜19B和19G1以及反射镜19R1布置为分别对应于准直透镜12B、12G1和12R1。二向色棱镜19G2设置在偏振分光复用装置1A的表面22S4和准直透镜12G2之间。此外，反射镜19R2设置在二向色棱镜19G2和准直透镜12R2之间。

反射镜19R1具有反射表面191R1。反射表面191R1朝向二向色棱镜19G1反射从红色激光器11R 1发射的且穿过准直透镜12R1以被准直为平行光束的S偏振的红色激光束。

二向色棱镜19G1是具有二向色膜191G1的棱镜。二向色膜191G1选择性地反射从绿色激光器11G1发射的且由准直透镜12G1转换为平行光束的S偏振的绿色激光束，同时允许来自反射镜19R1的红色激光束选择性地穿过其。

二向色棱镜19B是具有二向色膜191B的棱镜。二向色膜191B选择性地反射从蓝色激光器11B发射的且由准直透镜12B转换为平行光束的S偏振的蓝色激光束，同时允许来自二向色棱镜19G1的绿色激光束和红色激光束选择地穿过其。

反射镜19R2具有反射表面191R2。反射表面191R2朝向二向色棱镜19G2反射从红色激光器11R2发射的且穿过准直透镜12R2以被准直为平行光束的S偏振的红色激光束。

二向色棱镜19G2是具有二向色膜191G2的棱镜。二向色膜191G2允许从绿色激光器11G2发射的且由准直透镜12G2转换为平行光束的S偏振的绿色激光束选择地穿过其，同时选择性地反射来自反射镜19R2的红色激光束。

即使利用具有这种配置的光源部分10C，也可以适当地执行红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束的颜色复用(光路复用)。

应注意，在任何上述实施方式和变形例中，平行棱镜22和平行棱镜32可理想地具有相同高度。此外，平行棱镜22和三角棱镜21可理想地由相同材料形成，且平行棱镜32和三角棱镜31可理想地由相同材料形成。另一方面，平行棱镜22和三角棱镜的材料可不同于平行棱镜32和三角棱镜31的材料。适当改变材料能够调整光学延迟距离D。例如，可组合具有不同波长分散的两种材料。

(实例)

在下文中，将描述本技术的实施方式的具体实例。

(实验例1)

(实验例1-1)

在本实验例中，制造具有包括上述实施方式的偏振分光复用装置1的光学系统(图14A)的显示单元，并且评价散斑的降低效果。顺便提及，光学元件20和光学元件30之间的距离是可变的，且光延迟距离D是可变的。应注意，在图14A中，省略了颜色复用部分13的图示。此外，在光学系统中，在垂直于光轴的平面中，偏振分光复用装置1相对于以光轴作为中心轴的光源部分10倾斜45度，如图14B所示。换言之，包括在偏振分光复用装置1中的激光束的光路的表面被布置为相对于激光束(其是线性偏振光束)的偏振轴成45度或135度的角度。作为激光光源11，使用TE偏振的蓝色半导体激光器并将其布置为使得其偏振方向平行于纸平面。半导体激光器被DC驱动。激光束通关包括非球面的准直透镜12平行化、穿过偏振分光复用装置1、经历由MEMS反射镜(未示出)进行的二维扫描、且然后被投射到屏幕(未示出)上。

散斑对比度(Speckle contrast)用于评估散斑减少。散斑对比度是通过相机提取投影到屏幕上的图像并将标准的亮度偏差除以平均亮度而获得的值。所使用的相机透镜被以如下方式设置：最小散斑图案大于电荷耦合装置(CCD)的单元尺寸，CCD的单元尺寸被设置为4.4微米，相机的光圈数(f-number)被设置为11且焦距f被设置为40毫米。此外，屏幕和相机之间的距离被设置为90厘米。由人感知的散斑图案进行时间积分，且曝光时间是与一个帧对应的1/60秒。

图15A示出了本实验例中的投射在屏幕上的图像的亮度分布。顺便提及，光学延迟距离D被设置是23.5毫米。从数据中减去背景噪声后的亮度的标准偏差是5.83，平均亮度是31.2，且其结果是，获得散斑对比度CS＝18.8％。

(实验例1-2)

作为与上述实验例1-1的比较实例，除了于不包括偏振分光复用装置1之外，制造具有相同配置的显示单元，并进行散斑的类似观察。

图15B示出了本实验例中的投射在屏幕上的图像的亮度分布。从数据中减去背景噪声后的亮度的标准偏差是9.54，平均亮度是40.1。其结果是，获得散斑对比度CS＝23.8％。

通过上述实验例1-1和实验例1-2的比较，相对散斑对比度是约79％(＝18.8/23.8)。

(实验例2)

接下来，检查在包括图14A所示的光学系统的显示单元中的相对散斑对比度和光延迟距离D之间的关系。图16示出了结果。如图16所示，发现伴随光延迟距离D的变化，相对散斑对比度显示具有一定周期的峰值。

所使用的激光束的波长是445纳米，且作为半导体激光器的谐振条件的2*neff*L是约3.7毫米。出现在图16中的峰值的周期与2*neff*L一致。已知使用迈克尔逊干涉仪(Michelson interferometer)测量的半导体激光器的相干性增加2*neff*L的整数倍，且可以设想，这同样适用于本实验例。相对散斑对比度取2*neff*L*(m+0.5)的最小值，其中m是自然数，且在下面表达式(2)成立时预期足够的效果。应注意，当光学延迟距离D是12.5毫米时，相对散斑对比度是80％。

[数学式2]

2*neff*L*(m+0.2)≤D≤2*neff*L*(m+0.8)(2)

此外，在包括图14A中所示的光学系统的显示单元中，穿过偏振分光复用装置1的激光束的发散角度的偏差被充分地抑制，且偏差不能通过目视观察确认。应注意，通关偏振复用的散斑减少的理论值是1/2^0.5。然而，在实际中，难以使由偏振分光复用装置1分割的两个光束(P偏振光束和S偏振光束)之间的互相关为零(0)，并且可以设想与1/e的互相关的情况对应的实验结果。

(实验例3)

接下来，检查包括图17A和图17B所示的光学系统的显示单元中的相对散斑对比度和波长差之间的关系。图18示出了结果。

实验例1-1中的光学系统使用一个激光光源，并且具有简单的整体配置。因此，它适合于微型化的目的。相反，本实验例中的光学系统使用两个激光光源，并且适合于进一步减小散斑对比度。实际上，重要的是特别是通过视网膜的配置减小红色和绿色的散斑对比度。因此，本申请人研究了每种颜色使用两个半导体激光器的配置。

在LBS投影机中，光束散斑小且角度复用的灵活性受到限制，因此，理想的是一起使用偏振复用和波长复用以减少散斑。为了获得足够的波长复用，可优选使用具有不同波长的相同颜色的两个半导体激光器。然而，实际上难以由相同材料体系的半导体激光器形成其间具有大波长差的两个激光束，并且难以通过二向色棱镜和分光镜来进行复用。因此，两个激光束通过偏振光束分离器复用。在理论上，两个独立光源之间的互相关是零，并且例如通过复用P偏振光束和S偏振光束预期约71％(＝1/2^0.5)的散斑对比度减少。此外，散斑图案通过在两个激光光源之间设置波长差示出了变化，且预期最大约71％(＝1/2^0.5)的散斑对比度减少。然而，通过组合(即，波长和偏振彼此不同的两个半导体激光器)，偏振复用和波长复用被劣化，且不预期约71％(＝1/2^0.5)或更多的效果。因此，本申请人确认通过采用在上述实施方式中描述的偏振分光复用装置解决上述劣化。

在图17A和图17B所示的光学系统中，发射具有637.3毫微米的波长的红色激光束的红色半导体激光器51B被布置为使得其偏振方向垂直于纸平面，且红色半导体激光器51A被布置为使得其偏振方向平行于纸平面。在来自红色半导体激光器51A和51B的红色激光束分别通过非球面透镜52A和52B转换为平行光束通量之后，平行红色激光束通过反射镜53B和偏振光束分离器(PBS)53A被复用，且然后进入偏振分光复用装置1。此时，来自红色半导体激光器51A的激光束可通过改变温度在636纳米至643.4纳米(包括两个端点)的范围内是可调整的。穿过偏振分光复用装置1的复用的激光束然后经历由MEMS反射镜(未示出)进行的二维扫描，并且被投射到屏幕(未示出)上。顺便提及，如图17B所示，在光学系统中，偏振分光复用装置1也是倾斜的，并被布置为使得偏振分光复用装置1中的包括激光束的光路的表面相对于每个激光束的偏振轴成45度或135度的角度。

(实验例3-1)

在图18中，水平轴指示红色半导体激光器51A和红色半导体激光器51B之间的波长差，且垂直轴指示相对的散斑对比度。在图18中，“黑圆圈”指示偏振复用和波长复用的劣化。更具体而言，“黑圆圈”的相对散斑对比度是通过将其中使用由偏振光束分离器复用的两个激光光源的情况下的散斑对比度除以其中使用发射具有637.3纳米的波长的红色激光的一个激光光源的情况下的散斑对比度获得的值。当波长差为零时，获得约71％的相对散斑对比度，因此发现上述偏振复用降低到约理论值。应注意，即使在来自两个激光光源的激光束之间产生波长差的情况下，相对散斑对比度也是约71％。

(实验例3-2)

此外，图18中的“黑方块”指示通过将其中使用图17A的光学系统的情况下的散斑对比度除以其中使用从图17A中的光学系统去除偏振分光复用装置1的光学系统的情况下的散斑对比度获得的相对散斑对比度。使用图17A中的光学系统的情况指示其中来自两个激光光源2的激光束通过偏振光束分离器复用且然后允许复用的光束穿过偏振分光复用装置1的情况。其中使用从图17A的光学系统中去除偏振分光复用装置1的光学系统的情况指示其中来自两个激光光源的两个激光束通过偏振光束分离器复用但不允许复用的光束穿过偏振分光复用装置1的情况。发现可通过使用偏振分光复用装置1获得约80％的相对散斑对比度。应注意，图18中的术语“PSMD”指示偏振分光复用装置。

(实验例3-3)

此外，“黑菱形”指示通过将其中使用图17A中的光学系统的情况下的散斑对比度除以其中使用一个发射红色激光束的激光光源的情况下的散斑对比度所获得的相对散斑对比度。发现当两个激光束之间的波长差大致是零(0)时，值与实验例3-1中的值无明显差异，然而，当(绝对值)波长差是约1纳米或更大时，相对散斑对比度提高到约57％。可设想，这是通过波长复用获得散斑降低效果(约71％(＝1/2^0.5))乘以通过采用上述实验例3-2中所描述的偏振分光复用装置1获得的降低效果(约80％)的乘积。

如上所述，可确认，通过采用本技术的任何实施方式的偏振分光复用装置，可以解决偏振复用和波长复用的劣化，并且因此实现散斑对比度的进一步减小。

在上文中，虽然已经参考实施方式、变形例和实验例描述了本技术，但是本技术不限于上述实施方式等，并且可进行各种修改。例如，光源部分的配置(例如，激光光源的种类及其数量)以及光源部分和偏振分光复用装置之间的位置关系不限于上述实施方式等中示出的那些。

此外，在上述实施方式等中，MEMS反射镜已被例举并描述为扫描激光束的扫描部分。然而，在本技术中，例如，可利用使用超声波电机的低速垂直反射镜或检流计式反射镜(galvanometer mirror)而不是MEMS反射镜。

此外，在上述实施方式等中，其中使用线性偏振的激光束的情况已被例举和描述。然而，在本技术中，可使用圆偏振的激光束。

此外，本技术可被配置如下。

(1)一种光学系统，包括：光源，被配置为发射光；以及偏振分光复用装置，包括被配置为将光分为具有不同光路长度的两个偏振光束的第一棱镜、和被配置为组合两个偏振光束的第二棱镜。第一棱镜包括第一反射表面和面向第一反射表面的第一偏振分光表面，且第二棱镜包括第二反射表面和面向第二反射表面的第二偏振分光表面。

(2)根据(1)所述的光学系统，其中，第一棱镜和第二棱镜中的至少一个包括透明板，该透明板具有平坦的且基本彼此平行的前表面和后表面。

(3)根据(1)和(2)中任一项所述的光学系统，其中，第一偏振分光表面和第二偏振分光表面中的每个具有反射膜，该反射膜包括金属膜和介电膜中的至少一种。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的光学系统，其中，第一反射表面和第二反射表面中的每个具有偏振分光膜，该偏振分光膜包括介电膜和线栅中的至少一种。

(5)根据(1)至(4)中任一项所述的光学系统，其中，偏振分光复用装置包括面向第一偏振分光表面的第一三角棱镜和面向第二偏振分光表面的第二三角棱镜。

(6)根据(5)所述的光学系统，其中，第一偏振光束具有穿过第一棱镜和第二棱镜的光路，且第二偏振光束具有穿过第一三角棱镜和第二三角棱镜的光路。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的光学系统，其中，光学系统是投影机。

(8)根据(1)至(7)中任一项所述的光学系统，其中，光源是激光光源。

(9)根据(1)至(8)中任一项所述的光学系统，其中，第一棱镜与第二棱镜相邻。

(10)一种偏振分光复用装置，包括：第一棱镜，被配置为将光分为具有不同光路长度的两个偏振光束，其中，第一棱镜包括第一反射表面和面向第一反射表面的第一偏振分光表面；以及第二棱镜，被配置为组合两个偏振光束，其中，第二棱镜包括第二反射表面和面向第二反射表面的第二偏振分光表面。

(11)根据(11)所述的偏振分光复用装置，其中，第一棱镜和第二棱镜中的至少一个包括透明板，该透明板具有平坦的且基本彼此平行的前表面和后表面。

(12)根据(10)和(11)中任一项所述的偏振分光复用装置，其中，第一偏振分光表面和第二偏振分光表面中的每个具有反射膜，该反射膜包括介电多层膜以及金属膜和介电膜的组合中的至少一种。

(13)根据(10)至(12)中任一项所述的偏振分光复用装置，其中，第一反射表面和第二反射表面中的每个具有偏振分光膜，该偏振分光膜包括介电多层膜和线栅中的至少一种。

(14)根据(10)至(13)中任一项所述的偏振分光复用装置，进一步包括面向第一偏振分光表面的第一三角棱镜；和面向第二偏振分光表面的第二三角棱镜。

(15)根据(14)所述的偏振分光复用装置，其中，第一偏振光束具有穿过第一棱镜和第二棱镜的光路，且第二偏振光束具有穿过第一三角棱镜和第二三角棱镜的光路。

(16)根据(10)至(15)中任一项所述的偏振分光复用装置，其中，第一棱镜与第二棱镜相邻。

(17)一种显示单元，包括：光源，被配置为发射光；以及偏振分光复用装置，包括被配置为将光分为具有不同光路长度的两个偏振光束的第一棱镜、和被配置为组合两个偏振光束的第二棱镜。第一棱镜包括第一反射表面和面向第一反射表面的第一偏振分光表面，且第二棱镜包括第二反射表面和面向第二反射表面的第二偏振分光表面。

[1]一种偏振分光复用装置，包括：

第一光学元件，具有彼此面对的第一偏振分光表面和第一反射表面；以及

第二光学元件，具有彼此面对的第二偏振分光表面和第二反射表面，其中，

第一反射表面朝向第二反射表面反射来自第一偏振分光表面的光，

第二反射表面朝向第二偏振分光表面反射来自第一反射表面的光，

第一偏振分光表面平行于第一反射表面，且

第二偏振分光表面平行于第二反射表面。

[2]根据[1]所述的偏振分光复用装置，其中，

第一光学元件具有第一端表面，第一端表面连接第一偏振分光表面和第一反射表面，且

第二光学元件具有第二端表面，第二端表面连接第二偏振分光表面和第二反射表面，第二端表面面向第一端表面。

[3]根据[1]或[2]所述的偏振分光复用装置，其中，

第一光学元件具有从一个透明板切出的第一棱镜，第一棱镜包括第一偏振分光表面和第一反射表面，且

第二光学元件具有从一个透明板和另一个透明板中的一个切出的第二棱镜，第二棱镜包括第二偏振分光表面和第二反射表面。

[4]根据[3]所述的偏振分光复用装置，其中，

第一光学元件进一步具有第三棱镜，第三棱镜包括第一倾斜表面，第三棱镜的第一倾斜表面面向第一棱镜的第一偏振分光表面，且

第二光学元件进一步具有第四棱镜，第四棱镜包括第二倾斜表面，第四棱镜的第二倾斜表面面向第二棱镜的第二偏振分光表面。

[5]一种偏振分光复用装置，包括：

第一光学元件，具有彼此面对的非偏振分光表面和第一反射表面；

第二光学元件，具有彼此面对的偏振分光表面和第二反射表面；以及

半波长元件，设置在第一光学元件和第二光学元件之间，其中，

第一反射表面朝向第二反射表面反射被非偏振分光表面反射的光，

第二反射表面朝向偏振分光表面反射被第一反射表面反射且随后穿过半波长元件的光，

偏振分光表面复用被第二反射表面反射的光和穿过非偏振分光表面且然后到达没有半波长元件的偏振分光表面的光，

非偏振分光表面平行于第一反射表面，且

偏振分光表面平行于第二反射表面。

[6]根据[5]所述的偏振分光复用装置，其中，

第一光学元件具有第一端表面，第一端表面连接非偏振分光表面和第一反射表面，且

第二光学元件具有第二端表面，第二端表面连接偏振分光表面和第二反射表面，第二端表面面向第一端表面。

[7]根据[5]或[6]所述的偏振分光复用装置，其中，

第一光学元件具有从一个透明板切出的第一棱镜，第一棱镜包括非偏振分光表面和第一反射表面，且

第二光学元件具有从一个透明板和另一个透明板中的一个切出的第二棱镜，第二棱镜包括偏振分光表面和第二反射表面。

[8]根据[7]所述的偏振分光复用装置，其中

第一光学元件进一步具有第三棱镜，第三棱镜包括第一倾斜表面，第三棱镜的第一倾斜表面面向第一棱镜的非偏振分光表面，且

第二光学元件进一步具有第四棱镜，第四棱镜包括第二倾斜表面，第四棱镜的第二倾斜表面面向第二棱镜的偏振分光表面。

[9]一种偏振分光复用装置，包括：

第一光学元件，具有彼此面对的非偏振分光表面和第一反射表面；

第二光学元件，具有彼此面对的偏振分光表面和第二反射表面；以及

半波长元件，设置在第一光学元件和第二光学元件之间，其中，

第一反射表面朝向第二反射表面反射被非偏振分光表面反射的光，

第二反射表面朝向偏振分光表面反射由第一反射表面反射的光，

偏振分光表面复用由第二反射表面反射的光和穿过非偏振分光表面且然后穿过半波长元件的光，

非偏振分光表面平行于第一反射表面，且

偏振分光表面平行于第二反射表面。

[10]根据[9]所述的偏振分光复用装置，其中，

第一光学元件具有第一端表面，第一端面连接非偏振分光表面和第一反射表面，且

第二光学元件具有第二端表面，第二端面连接偏振分光表面和第二反射表面，第二端表面面向第一端表面。

[11]根据[9]或[10]所述的偏振分光复用装置，其中，

第一光学元件具有从一个透明板切出的第一棱镜，第一棱镜包括非偏振分光表面和第一反射表面，且

第二光学元件具有从一个透明板和另一个透明板中的一个切出的第二棱镜，第二棱镜包括偏振分光表面和第二反射表面。

[12]根据[11]所述的偏振分光复用装置，其中，

第一光学元件进一步具有第三棱镜，第三棱镜包括第一倾斜表面，第三棱镜的第一倾斜表面面向第一棱镜的非偏振分光表面，且

第二光学元件进一步具有第四棱镜，第四棱镜包括第二倾斜表面，第四棱镜的第二倾斜表面面向第二棱镜的偏振分光表面。

[13]一种光学系统，包括：

光源部分，包括激光光源；以及

偏振分光复用装置，允许来自光源部分的激光束通过其，其中，

偏振分光复用装置包括第一光学元件和第二光学元件，第一光学元件具有彼此面对的第一偏振分光表面和第一反射表面，且第二光学元件具有彼此面对的第二偏振分光表面和第二反射表面，

第一反射表面朝向第二反射表面反射来自第一偏振分光表面的光，

第二反射表面朝向第二偏振分光表面反射来自第一反射表面的光，

第一偏振分光表面平行于第一反射表面，且

第二偏振分光表面平行于第二反射表面。

[14]根据[13]所述的光学系统，其中，

光源部分包括作为激光源的分别发射红色激光束的一个或多个红色激光光源、分别发射绿色激光束的一个或多个绿色激光光源、以及分别发射蓝色激光束的一个或多个蓝色激光光源，且

所有的红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束进入偏振分光复用装置。

[15]根据[13]所述的光学系统，其中，

激光光源是半导体激光器，

半导体激光器具有由迈克尔逊干涉仪测量的相关性的峰值周期Lc，且

偏振分光复用装置中的光学延迟距离D由表达式[1]表示，

[数学式3]

Lc*(m+0.2)≤D≤Lc*(m+0.8)[1]

其中，m表示自然数。

[16]根据[15]所述的光学系统，其中，

光源部分包括基本相同颜色的两个或更多个半导体激光器，且

基本相同颜色的两个或更多个半导体激光器发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的激光束，且所发射的激光束进入偏振分光复用装置。

[17]一种光学系统，包括：

光源部分，包括激光光源；以及

偏振分光复用装置，允许来自光源部分的激光束通过其，其中，

偏振分光复用装置包括第一光学元件、第二光学元件和半波长元件，第一光学元件具有彼此面对的非偏振分光表面和第一反射表面，第二光学元件具有彼此面对的偏振分光表面和第二反射表面，且半波长元件设置在第一光学元件和第二光学元件之间，

第一反射表面朝向第二反射表面反射由非偏振分光表面反射的光，

第二反射表面朝向偏振分光表面反射由第一反射表面反射且然后穿过半波长元件的光，

偏振分光表面复用由第二反射表面反射的光和穿过非偏振分光表面且然后到达没有半波长元件的偏振分光表面的光，

非偏振分光表面平行于第一反射表面，且

偏振分光表面平行于第二反射表面。

[18]根据[17]所述的光学系统，其中

光源部分包括作为激光源的分别发射红色激光束的一个或多个红激光光源、分别发射绿色激光束的一个或多个绿色激光光源、和分别发射蓝色激光束的一个或多个蓝色激光光源，且

所有的红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束进入偏振分光复用装置。

[19]根据[18]所述的光学系统，其中，

激光光源是半导体激光器，

半导体激光器具有由迈克尔逊干涉仪测量的相关性的峰值周期Lc，且

偏振分光复用装置中的光学延迟距离D由表达式[1]表示，

[数学式3]

Lc*(m+0.2)≤D≤Lc*(m+0.8)[1]

[20]根据[19]所述的光学系统，其中，

光源部分包括基本相同颜色的两个或更多个半导体激光器，且

基本相同颜色的两个或更多个半导体激光器发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的激光束，且所发射的激光束进入偏振分光复用装置。

[21]一种光学系统，包括：

光源部分，包括激光光源；以及

偏振分光复用装置，允许来自光源部分的激光束通过其，其中，

偏振分光复用装置包括第一光学元件、第二光学元件和半波长元件，第一光学元件具有彼此面对的非偏振分光表面和第一反射表面，第二光学元件具有彼此面对的偏振分光表面和第二反射表面，且半波长元件设置在第一光学元件和第二光学元件之间，

第一反射表面朝向第二反射表面反射由非偏振分光表面反射的光，

第二反射表面朝向偏振分光表面反射由第一反射表面反射的光，

偏振分光表面复用由第二反射表面反射的光和穿过非偏振分光表面且然后穿过半波长元件的光，

非偏振分光表面平行于第一反射表面，且

偏振分光表面平行于第二反射表面。

[22]根据[21]所述的光学系统，其中，

光源部分包括作为激光源的分别发射红色激光束的一个或多个红激光光源、分别发射绿色激光束的一个或多个绿色激光光源、和分别发射蓝色激光束的一个或多个蓝色激光光源，且

所有的红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束进入偏振分光复用装置。

[23]根据[22]所述的光学系统，其中，

激光光源是半导体激光器，

半导体激光器具有由迈克尔逊干涉仪测量的相关性的峰值周期Lc，且

偏振分光复用装置中的光学延迟距离D由表达式[1]表示，

[数学式3]

Lc*(m+0.2)≤D≤Lc*(m+0.8)[1]

其中，m表示自然数。

[24]根据[23]所述的光学系统，其中，

光源部分包括基本相同颜色的两个或更多个半导体激光器，且

基本相同颜色的两个或更多个半导体激光器发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的激光束，且所发射的激光束进入偏振分光复用装置。

[25]一种显示单元，包括：

光源部分，包括激光光源；

偏振分光复用装置，允许来自光源部分的激光束通过其；以及

扫描部分，扫描穿过偏振分光复用装置的激光束，其中，

偏振分光复用装置包括第一光学元件和第二光学元件，第一光学元件具有彼此面对的第一偏振分光表面和第一反射表面，且第二光学元件具有彼此面对的第二偏振分光表面和第二反射表面，

第一反射表面朝向第二反射表面反射由第一偏振分光表面反射的光，

第二反射表面朝向第二偏振分光表面反射由第一反射表面反射的光，

第一偏振分光表面平行于第一反射表面，且

第二偏振分光表面平行于第二反射表面。

[26]根据[25]所述的显示单元，其中，

光源部分包括作为激光源的分别发射红色激光束的一个或多个红激光器、分别发射绿色激光束的一个或多个绿色激光器、和分别发射蓝色激光束的一个或多个蓝色激光器，且

红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束中的每个具有由迈克尔逊干涉仪测量的相关性的峰值周期Lc，

偏振分光复用装置中的光学延迟距离D由表达式[1]表示，且

所有的红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束进入偏振分光复用装置，

[数学式3]

Lc*(m+0.2)≤D≤Lc*(m+0.8)[1]

其中，m表示自然数。

[27]根据[26]所述的显示单元，其中，光源部分包括：两个或更多个红色半导体激光器，发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的红色激光束的；两个或更多个绿色半导体激光器，发射具有彼此相差约1纳米以上峰值波长的绿色激光束；以及两个或多更个蓝色半导体激光器，发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的蓝色激光束。

[28]一种显示单元，包括：

光源部分，包括激光光源；

偏振分光复用装置，允许来自光源部分的激光束穿过其；以及

扫描部分，扫描穿过偏振分光复用装置的激光束，其中，

偏振分光复用装置包括第一光学元件、第二光学元件和半波长元件，第一光学元件具有彼此面对的非偏振分光表面和第一反射表面，第二光学元件具有彼此面对的偏振分光表面和第二反射表面，且半波长元件设置在第一光学元件和第二光学元件之间，

第一反射表面朝向第二反射表面反射由非偏振分光表面反射的光，

第二反射表面朝向偏振分光表面反射由第一反射表面反射且然后穿过半波长元件的光，

偏振分光表面复用由第二反射表面反射的光和穿过非偏振分光表面且然后到达没有半波长元件的偏振分光表面的光，

非偏振分光表面平行于第一反射表面，且

偏振分光表面平行于第二反射表面。

[29]根据[28]所述的显示单元，其中，

光源部分包括作为激光源的分别发射红色激光束的一个或多个红激光器、分别发射绿色激光束的一个或多个绿色激光器、和分别发射蓝色激光束的一个或多个蓝色激光器，

红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束中的每个具有由迈克尔逊干涉仪测量的相关性的峰值周期Lc，

偏振分光复用装置中的光学延迟距离D由表达式[1]表示，且

所有的红色激光束，绿色激光束和蓝色激光束进入偏振分光复用装置，

[数学式3]

Lc*(m+0.2)≤D≤Lc*(m+0.8)[1]

其中，m表示自然数。

[30]根据[29]所述的显示单元，其中，光源部分包括：两个或更多个红色半导体激光器，发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的红色激光束；两个或更多个绿色半导体激光器，发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的绿色激光束；以及两个或更多个蓝色半导体激光器，发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的蓝色激光束。

[31]一种显示单元，包括：

光源部分，包括激光光源；

偏振分光复用装置，允许来自光源部分的激光束通过其；以及

扫描部分，扫描穿过偏振分光复用装置的激光束，其中，

偏振分光复用装置包括第一光学元件、第二光学元件和半波长元件，第一光学元件包括彼此面对的非偏振分光表面和第一反射表面，第二光学元件包括彼此面对的偏振分光表面和第二反射表面，且半波长元件设置在第一光学元件和第二光学元件之间，

第一反射表面朝向第二反射表面反射由非偏振分光表面反射的光，

第二反射表面朝向偏振分光表面反射由第一反射表面反射的光，

偏振分光表面复用由第二反射表面反射的光和穿过非偏振分光表面且然后穿过半波长元件的光，

非偏振分光表面平行于第一反射表面，且

偏振分光表面平行于第二反射表面。

[32]根据[31]所述的显示单元，其中，

光源部分包括作为激光源的分别发射红色激光束的一个或多个红激光器、分别发射绿色激光束的一个或多个绿色激光器、和分别发射蓝色激光束的一个或多个蓝色激光器，

红色激光束、绿色激光束和蓝色激光束中的每个具有由迈克尔逊干涉仪测量的相关性的峰值周期Lc，

偏振分光复用装置中的光学延迟距离D由表达式[1]表示，且

所有的红色激光束，绿色激光束和蓝色激光束进入偏振分光复用装置，

[数学式3]

Lc*(m+0.2)≤D≤Lc*(m+0.8)[1]

其中，m表示自然数。

[33]根据[32]所述的显示单元，其中，光源部分包括：两个或更多个红色半导体激光器，发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的红色激光束；两个或更多个绿色半导体激光器发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的绿色激光束；以及两个或更多个蓝色半导体激光器，发射具有彼此相差约1纳米以上的峰值波长的蓝色激光束。

本公开包含与在2012年11月2日提交给日本专利局的日本在先专利申请JP2012-242836中公开的内容相关的主题，在此将其全部内容通过引用结合于此。

本领域技术人员应理解，根据设计要求和其它因素可出现各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围之内。

附图标记列表

1 偏振分光复用装置

2 (2L、2R)偏振分光膜

3 (3L、3R)反射膜

5 非偏振分光膜

6 半波长膜

10 光源部分

11 激光光源

12 准直部分

13 颜色复用部分

14 MEMS反射镜

15 四分之一波长板

17 屏幕

20、30 光学元件

21、31 三角棱镜

22、32 平行棱镜

Claims (17)

1.一种光学系统，包括：

光源，被配置为发射光；以及

偏振分光复用装置，包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜被配置为将所述光分成具有不同光路长度的两个偏振光束，且所述第二棱镜被配置为组合所述两个偏振光束，

其中，所述第一棱镜包括第一反射表面和面向所述第一反射表面的第一偏振分光表面，并且所述第二棱镜包括第二反射表面和面向所述第二反射表面的第二偏振分光表面。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一棱镜和所述第二棱镜中的至少一个包括透明板，所述透明板具有平坦的且基本彼此平行的前表面和后表面。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一偏振分光表面和所述第二偏振分光表面中的每一个具有反射膜，所述反射膜包括金属膜和介电膜中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一反射表面和所述第二反射表面中的每一个具有偏振分光膜，所述偏振分光膜包括介电膜和线栅中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述偏振分光复用装置包括面向所述第一偏振分光表面的第一三角棱镜和面向所述第二偏振分光表面的第二三角棱镜。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，第一偏振光束具有穿过所述第一棱镜和所述第二棱镜的光路，且第二偏振光束具有穿过所述第一三角棱镜和所述第二三角棱镜的光路。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光学系统是投影机。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述光源是激光光源。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一棱镜与所述第二棱镜相邻。

10.一种偏振分光复用装置，包括：

第一棱镜，被配置为将光分成具有不同光路长度的两个偏振光束，其中，所述第一棱镜包括第一反射表面和面向所述第一反射表面的第一偏振分光表面；以及

第二棱镜，被配置为组合所述两个偏振光束，其中，所述第二棱镜包括第二反射表面和面向所述第二反射表面的第二偏振分光表面。

11.根据权利要求10所述的偏振分光复用装置，其中，所述第一棱镜和所述第二棱镜中的至少一个包括透明板，所述透明板具有平坦的且基本彼此平行的前表面和后表面。

12.根据权利要求10所述的偏振分光复用装置，其中，所述第一偏振分光表面和所述第二偏振分光表面中的每一个具有反射膜，所述反射膜包括金属膜和介电膜的组合以及介电多层膜中的至少一种。

13.根据权利要求10所述的偏振分光复用装置，其中，所述第一反射表面和所述第二反射表面中的每一个具有偏振分光膜，所述偏振分光膜包括介电多层膜和线栅中的至少一种。

14.根据权利要求10所述的偏振分光复用装置，进一步包括：

面向所述第一偏振分光表面的第一三角棱镜；以及

面向所述第二偏振分光表面的第二三角棱镜。

15.根据权利要求14所述的偏振分光复用装置，其中，第一偏振光束具有穿过所述第一棱镜和所述第二棱镜的光路，且第二偏振光束具有穿过所述第一三角棱镜和所述第二三角棱镜的光路。

16.根据权利要求10所述的偏振分光复用装置，其中，所述第一棱镜与所述第二棱镜相邻。

17.一种显示单元，包括：

光源，被配置为发射光；以及

偏振分光复用装置，包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜被配置为将所述光分成具有不同光路长度的两个偏振光束，且所述第二棱镜被配置为组合所述两个偏振光束，

其中，所述第一棱镜包括第一反射表面和面向所述第一反射表面的第一偏振分光表面，并且所述第二棱镜包括第二反射表面和面向所述第二反射表面的第二偏振分光表面。