CN202676987U - 偏振分光器以及投影装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的目的是提供可以实现光的利用效率高的小型的投影装置的偏振分光器以及投影装置。本实用新型的偏振分光器具有偏振分离面，所述偏振分离面透射规定方向的偏振成分、反射与所述规定方向基本正交的方向的偏振成分，且所述偏振分离面包含曲面而构成、以使得在所述偏振分离面上被反射的光被聚光。本实用新型的投影装置具有：光源；引导来自所述光源的光并成形光束的导光体；校正来自所述导光体的光束的形状的偏振元件；偏振分离来自所述偏振元件的光束的上述偏振分光器；和入射在所述偏振分光器被反射、被聚光的偏振光束的反射型显示装置。

Description

偏振分光器以及投影装置
技术领域
本发明涉及偏振分光器以及使用该偏振分光器的投影装置。
背景技术
近年，期望将使用液晶显示元件和DMD等作为光阀的投影型影像显示装置(以下，称为投影装置)搭载于便携设备上，与此相伴地，要求被采用在投影装置中的光学组件的小型化。投影装置由LED等的光源、引导从光源产生的光的导光体(例如、光引导件)、透镜、偏振分光器(以下，称为PBS)、液晶显示装置等的显示装置(例如、反射型液晶显示装置)、投影透镜等构成。
关于面向便携设备的投影装置，对于被配备的显示装置也要求小型化。例如，采用对角线长度为0.21英寸＝大约5.3mm的小型的显示装置。但是，即使使用菲涅耳透镜、光引导件、F值小的透镜(例如、大致半球形状的透镜)等对从LED等的光源产生的光进行聚光，也只能聚光到直径6～8mm左右。由于没有被入射至显示装置的光不用于影像的投影，所以存在光的利用效率大幅度地降低这样的问题。
已知有使用光引导件、半球透镜等有效地收集从LED产生的扩散光，成形所希望的形状的光的方法(例如、参照专利文献1)。然而，通过光引导件和半球透镜所构成的照明装置存在在从半球透镜到投影面的光路上有多个聚光点，照度不均增大、照度均一性欠缺这样的问题。因此，即使使用该照明装置来构成投影装置，被投影的影像中也会产生照度不均。虽然通过将非球面透镜等与半球透镜组合，可以改善照度不均，但是由于透镜片数的增加，光学系统会大型化。又，这样的光学系统也存在透镜设计不容易这样的问题。现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2007-88377号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明鉴于这样的问题点而作出，本发明的目的是提供能够实现光的利用效率高的小型的投影装置的偏振分光器、以及使用该偏振分光器的投影装置。
解决课题的手段
本发明的偏振分光器一种偏振分光器，其特征在于，所述偏振分光器具有偏振分离面，所述偏振分离面透射规定方向的偏振成分，反射与所述规定方向基本正交的方向的偏振成分，所述偏振分离面包含曲面而构成，以使得在所述偏振分离面上被反射的光被聚光。
根据该构成，由于偏振分光器的偏振分离面包含曲面而构成，所以能够将被偏振分离的光进行聚光。在投影装置使用这样的偏振分光器的情况下，可以较高地维持光的利用效率，且削减透镜等的光学元件的数量，实现小型化。因此，通过上述构成，可以提供能够实现光的利用效率高的小型的投影装置的偏振分光器。
在本发明的偏振分光器中，所述偏振分离面也可以具有扩散反射性。
在本发明的偏振分光器中，所述偏振分离面也可以由线栅偏振件构成。根据该构成，由于使用即使在曲面上光学特性也难以降低的线栅偏振件，因此能够得到良好的光学特性的偏振分光器。
在本发明的偏振分光器中，所述线栅偏振件的厚度也可以是50μm以下。本发明的投影装置具有：光源；引导来自所述光源的光并对成形光束的导光体；校正来自所述导光体的光束的形状的偏振元件；偏振分离来自所述偏振元件的光束的、权利要求1至权利要求4中任一项所述的偏振分光器；和入射在所述偏振分光器被反射、被聚光的偏振光束的反射型显示装置。
根据该构成，由于偏振分光器的偏振分离面包含曲面而构成，所以能够将被偏振分离的光进行聚光。因此，通过在投影装置使用这样的偏振分光器，可以提供较高地维持光的利用效率，且削减透镜等的光学元件的数量的投影装置。又，其结果，即使配置校正光束的形状的偏振元件以消除照度不均，也可以充分地小型化。
在本发明的投影装置中，在所述偏振分光器和所述反射型显示装置之间，具有形成与所述反射型显示装置的入射面相似的形状的光束的光引导件。根据该构成，可以提供光的利用效率更高的投影装置。
在本发明的投影装置中，在所述光引导件和所述反射型显示之间，也可以具有校正所述光束的形状的透镜。
在本发明的投影装置中，所述偏振元件也可以是具有扩散反射性以及正透射性的线栅偏振件。又，在本发明的投影装置中，所述偏振元件也可以是具有扩散反射性以及扩散透射性的线栅偏振件。又，在本发明的投影装置中，所述偏振元件也可以是具有扩散反射性以及扩散透射性的树脂多层双折射聚合物偏振件。
在本发明的投影装置中，所述偏振元件也可以是上述的偏振分光器。
发明效果
根据本发明，能够提供可以实现光的利用效率高的小型的投影装置的偏振分光器、以及使用该偏振分光器的投影装置。
附图说明
图1是表示实施形态1所涉及的投影装置的构成的示意图。
图2A、图2B是表示被采用在投影装置中的偏振分光器的构成的示意图。
图3是表示比较例所涉及的投影装置的构成的示意图。
图4是表示实施形态2所涉及的投影装置的构成的示意图。
图5是表示实施形态3所涉及的投影装置的构成的示意图。
图6是表示实施形态4所涉及的投影装置的构成的示意图。
图7A、图7B是表示用于确认在投影装置中被发射至反射型显示装置的光的发射照度分布的模拟模型以及模拟结果的图。
图8A、图8B、图8C是表示用于确认具有扩散性的偏振膜的效果的模拟模型以及模拟结果的图。
符号的说明
1、1a、1b、1c、3投影装置
11、31光源
12、15、32、36光引导件
13偏振膜
14、14a、14b、22、24、35PBS
16、37反射型显示装置
17、38投影透镜
21菲涅耳透镜
23、33聚光透镜
25校正透镜
具体实施方式
本发明者们发现：通过以包含曲面形态的构成偏振分光器的偏振分离面，可以对偏振分光器赋予凹面镜(或者凸透镜)的功能。而且，发现了：通过使用这样的偏振分光器，可以实现光的利用效率高的小型的投影装置。以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。
(实施形态1)
图1是表示关于使用本实施形态所涉及的偏振分光器的投影装置的构成以及光路的示意图。图1所示的投影装置1包含：发出用于投影的光的光源11、引导来自光源11的光以使光束成形的光引导件(导光体)12、显示出校正来自光引导件12的光束的形状的扩散性(扩散性)的偏振膜(偏振元件)13、偏振分离来自偏振膜13的光束的偏振分离面包含曲面而构成的PBS(偏振分光器)14、对在PBS14中被分离的偏振光束成形的光引导件15、被入射来自光引导件15的偏振光束的反射型显示装置16、和投影由反射型显示装置16反射、透过了PBS14的偏振光束的投影透镜17。
光源11具有大致长方体形状，其发光面被配置为靠近于光引导件12的入射面。通过像这样使光源11的发光面和光引导件12的入射面靠近，可以高效地利用在光源11的发光。光源11例如是能够发出单色光的LED。也可以组合使用发出白色光的LED和滤光片。光源11也可以通过粘结等和光引导件12贴合。又，光源11的形状也可以是圆柱形状等。
为了对来自从光源11的光成形并照射至前方(图1的右方向)，光引导件12被配置在光源11的发光面侧。来自高亮度型的LED的发光的扩散角是120度(单侧是60度)左右。在像这样使用具有宽的扩散角的光源11的情况下，来自光源的发光扩散为圆锥状，就这样的话无法高效率地利用来自光源的发光。因此，为了将扩散的光聚光并照射至前方，使用光引导件12。从光源11入射至光引导件12的光由于通过全反射在光引导件12的内表面传播，因此可以降低光的扩散损失。
为了减小从光引导件12的出射面所发出的光的扩散角度，优选为对光引导件12的侧面赋予倾斜，以使得出射面的面积比入射面的面积大。光引导件12为六面体的情况下，优选为至少2个面为倾斜面，更优选为4个面为倾斜面(即，光引导件12为截四棱锥形状)。倾斜面的角度(倾斜角度)可以就每个倾斜面进行设定，倾斜面也可以具有曲率而成为曲面。光引导件12不被限定是六面体，也可以是截圆锥等形状。像这样，光引导件12的形状可以根据投影的光的照度分布来设定。
在光引导件12的侧面上，优选为设置由具有光反射性的铝等的金属所构成的反射面。通过设置这样的反射面，可以使得越过全反射的临界角而漏出于光引导件12之外的光再次从光引导件12的出射面出射。因此，可以改善光的利用效率。又，作为这样的反射面，也可以使用被形成在PET树脂等的双折射性基材上的材料。
光引导件12的长度、侧面的倾斜角度、入射面的面积、出射面的面积等，光引导件12的各参数可以根据投影装置1的大小来设定。例如，投影装置1为小型的情况下，由于作为光源11被采用的LED的发光面的面积是1mm2左右，所以光引导件12的入射面的大小为1～2mm2左右。从光的利用效率考虑的话，光引导件12的长度优选为入射面的短边的长度的2倍以上，倾斜角度优选为3～15度(基准为垂直于入射面的轴)。光引导件12的出射面的面积由光引导件12的长度、侧面的倾斜角度来决定。光引导件12的材质是玻璃、树脂等的透明性高的材质的话，不被特别地限制，可以考虑加工性、成本等来进行选择。
偏振膜13被配置在光引导件12的出射面侧，使得从光引导件12出射的光的偏振度一致为规定程度，且能够校正光束的形状。在就这样使用从光引导件12出射的光的情况下或者通过透镜等对该光聚光而使用的情况下，被投影的影像在照度分布上产生较大的不均衡。为了消除该现象，使用具有扩散性(散射性)的偏振膜13。又，偏振膜13是具有扩散性的偏振元件的话，可以不是膜的形状，例如，可以是PBS等。
作为具有扩散性的偏振膜13，可以使用在形成有金属线栅的树脂基材表面赋予了从数微米到数百微米的微细的凹凸的线栅偏振件。这样的构成的线栅偏振件具有扩散透过性和扩散反射性。通过制作工序的加热冲压等，可以赋予任意的微细图案，可以容易地控制扩散透过性、扩散反射性和指向性。例如，作为线栅偏振件，适当地采用如下这样的偏振件，即在通过UV树脂等在透明树脂膜基材上形成了80nm～130nm的间距的微细的凹凸后，在凹凸形状的一面蒸镀了铝等的金属而得到的偏振件。又，也能够使用预先对树脂基材施行所希望的延伸，利用由树脂基材的加热引起的收缩而形成了凹凸的凹凸线栅偏振件。该线栅偏振件通过根据控制加热温度、延伸倍率等来控制凹凸形状，由此能够自由地设定扩散性。
线栅偏振件的扩散性能够通过凹凸形状的控制来设定。也可以使其具有指向性，以便对反射型显示装置16高效地照明。优选为用于降低向光路外的扩散损失的扩散性不过高(具有微扩散性)。例如，扩散角度优选为30度以下，更优选为20度以下，进一步优选为5～10度。在以下的表中表示扩散角度和照明光的特性关系。又，扩散性无论是均等扩散还是各向异性扩散都可以，能够根据被要求的照明效率、匀称度等来设计。又，通过按照反射型显示装置16的形状(长宽比)等，控制垂直方向以及水平方向的扩散性，能够对于反射型显示装置16提高匀称度，且能够高效率地进行照明。这样的控制优选为，例如，在反射型显示装置16的长宽比为10∶7的情况下，通过增大(减小)长边侧扩散角度来进行这样的控制。像这样，线栅偏振件的扩散角度能够根据投影装置1的光学设计来设定。
【表1】
  扩散角度   完全扩散比率   高斯分布比率   高斯分布σ2
  30度   0.2   0.8   0.2
  20度   0   1   0.07
  10度   0   1   0.00497
也可以使用具有扩散反射性和正透射性(没有扩散性的透过)的偏振元件来代替具有上述的扩散透过性和扩散反射性的线栅偏振件。这样的偏振元件通过如下工序得到，即，将具有扩散透过性和扩散反射性的线栅偏振件的两面粘结于直角棱镜、树脂膜等，将它们一体化而得到。与直角棱镜、树脂膜等的粘结可以使用粘结剂等来进行。通过粘结剂等将线栅偏振件粘合在直角棱镜等上的情况下，虽然反射面显示出扩散性，但是由于线栅偏振件十分地薄，透过光的扩散性变得极其地低。即实际上透过光没有扩散。因此，得到透过光没有扩散、反射光扩散这样的特殊的特性。透过光的扩散角度优选为10度以下，更优选为0～5度，为了降低向光路外的扩散损失，反射光的扩散角度优选为30度以下，更优选为20度以下，进一步优选为5～15度。
又，偏振膜13的配置位置只要在从光源11到PBS14的光路间即可，不被特别地限定。又，作为偏振膜13，也可以使用将折射率不同的树脂层多层化了的反射型偏振件，例如，3M公司制DBEF等。又，在能够通过PBS14得到充分的偏振度和充分的扩散性的情况下，也可以省略偏振膜13。
PBS14被配置在偏振膜的背面侧(与光引导件相反的一侧)，使得来自偏振膜13的光能够偏振分离。PBS14构成为偏振分离面141包含曲面，偏振分离入射了的光，且对在偏振分离面141被反射了的光进行聚光。通过在投影装置1使用PBS14，能够较高地维持光的利用效率，且能够削减透镜等的光学元件的数量。即，通过使用PBS14，可以实现光的利用效率高的小型的投影装置。
图2A和图2B是表示PBS14的构成以及光路的示意图。如图2A所示，关于PBS14a，偏振分离面141a形成为大致圆孤状，反射侧的一面A构成凹面镜。因此，在偏振分离面141a被反射的一方的偏振的光在反射光的出射面142a侧被聚光。另一方的偏振的光透过偏振分离面141a，实际上不被扩散地从透过光的出射面143a出射。反射光的聚光度可以根据偏振分离面141a的曲率半径来改变。例如，通过某种程度地减小曲率半径，可以提高反射光的聚光度。
也可以如图2B所示的PBS14b那样，偏振分离面由曲面的141b和平面141c来构成。在图2B中，曲面141b被配置在平面141c的中央部分，由曲面141b反射的光被聚光。在图2B中，在偏振分离面被反射的一方的偏振的光在反射光的出射面142b侧被聚光，透过了偏振分离面141b的另一方的偏振的光实际上不被扩散地从透过光的出射面143b出射。由于由曲面141b反射的光聚光，由平面141c反射的光不聚光，所以可以通过控制曲面141b和平面141c的面积来变化聚光度。
PBS14的反射光的出射面142的形状优选为与反射型显示装置16的入射面的形状相似。又，PBS14优选为充分地小型。像这样，通过使PBS14小型化，且使其形状与反射型显示装置16的形状对应，可以提高投影装置1的光的利用效率，增大照度。
PBS14采用玻璃等透明性高的材质。例如，可以使用贴合2个直角棱镜而形成的构件作为PBS14。又，在PBS14的偏振分离面141上，例如可以使用上述的线栅偏振件。由于线栅偏振件使用树脂基材而构成，所以易于形成曲面。又，由于线栅偏振件即使贴合于曲面，光学特性也难以降低，所以通过使用这样的线栅偏振件，能够得到良好的光学特性的PBS14。又，从向曲面的形状追随性的观点出发，线栅偏振件的厚度优选为50μm以下，更优选为40μm以下。
PBS14优选为具有扩散(散射)反射性。这时，由于可以省略偏振膜13，所以能够进一步小型化投影装置1，且降低部件成本。又，由于通过使用PBS14，能够将由偏振分离面141反射了的偏振光充分地聚光，所以可以省略被配置在PBS14的反射光的出射面142侧的光引导件15。
光引导件15被配置在PBS14的反射光的出射面142侧，以便可以按照反射型显示装置16的入射面的形状来对光成形。例如，PBS14的入射面上的光束的直径为6mm～8mm左右的情况下，作为PBS14需要为至少能够接受直径6mm的照明光的大小。将PBS14做成大致6mm方形的立方状的话，反射光的出射面142的面积是36mm2。使用对角线0.21英寸，长宽比10∶7反射型显示装置16的情况下，其入射面的尺寸是横约4.3mm，纵约3.2mm，由此其面积是大约14mm2。这时，光的利用效率是38.8％左右(14/36＝0.388)。即使在这样的情况下，通过使用光引导件15，可以大幅度地改善光的利用效率，基本没有损失地向反射型显示装置14进行照明。由于光引导件15可以与引导件12同样地构成，故省略关于其的详细说明。
反射型显示装置16被配置在光引导件15的出射面侧。作为反射型显示装置16，代表性地采用反射型的液晶显示装置(LCD、LCOS)。由于在反射型显示装置16被反射的光的偏振方向被改变为反射型显示装置16的大致垂直方向，因此该被反射的光透过PBS14的偏振分离面141，通过被配置在PBS14的与出射面142相对的面侧的投影透镜17被投影。投影透镜17可以通过1个透镜构成，也可以组合多个透镜构成。
在以上那样构成的投影装置1中，来自光源11的光通过光引导件12而成为光束状，光束形状经偏振膜13校正后，入射至PBS14。在PBS14中，光束的一方的偏振成分在偏振分离面141上被反射，从出射面142出射，进行聚光。另一方的偏振成分透过偏振分离面141。从出射面142出射了的一方的偏振方向的光束通过光引导件15被调整为反射型显示装置16的形状，入射至反射型显示装置16。被入射至反射型显示装置16的光束根据反射型显示装置16的显示影像被反射，通过偏振分离面14以及投影透镜17被投影在没有图示的屏幕等上。
在这样的构成的投影装置1中，由于PBS14的偏振分离面141包含曲面而构成，所以能够将被偏振分离的光进行聚光。使用了这样的PBS14的投影装置1不附加另外的光学元件，也能够较高地维持光的利用效率。又，根据PBS14的聚光特性，例如，即使不像图3所示的投影装置3(通过光源31、光引导件32、聚光透镜33、偏振膜34、PBS35、光引导件36、反射型显示装置37、投影透镜38而构成)那样使用聚光透镜33，也能够得到充分的性能。即，通过PBS14，可以削减透镜、光引导件、偏振元件等的光学元件的数量且实现投影装置的小型化。又，其结果，即使配置校正光束的形状的偏振膜13等的光学元件以消除照度不均，也可以充分地小型化。像这样，根据本实施形态，能够实现没有照度不均的、光的利用效率高的小型的投影装置1。
本实施形态可以与其他的实施形态所示的构成适当地组合来实施。
(实施形态2)
在本实施形态中，对图1所示的投影装置的变形例进行说明。图4是表示本实施形态所涉及的投影装置的构成以及光路的示意图。图4所示的投影装置1a包含：发出用于投影的光的光源11、由来自光源11的光成形光束的菲涅耳透镜(导光体)21、显示出校正来自菲涅耳透镜21的光束的形状的扩散性(散射性)的偏振膜(偏振元件)13、偏振分离来自偏振膜13的光束的偏振分离面包含曲面而构成的PBS(偏振分光器)14、对在PBS14被分离的偏振光束成形的光引导件15、入射来自光引导件15的偏振光束的反射型显示装置16和投影由反射型显示装置16反射、透过了PBS14的偏振光束的投影透镜17。即，投影装置1的光引导件12被改变为菲涅耳透镜21。以下，主要说明该实施形态和实施形态1的不同之处，省略重复的说明。又，和上述的实施形态1相同的构成使用相同的符号。
菲涅耳透镜21和光引导件12同样地，对来自光源11的光成形，照射至前方(图1的右方向)。因此，菲涅耳透镜21被配置在光源11的发光面侧。又，菲涅耳透镜21与光源接近地配置，以使得来自LED的光充分地入射。通过菲涅耳透镜21，从光源11产生的扩散光被调整为大致平行光，入射至偏振膜13。由于菲涅耳透镜21和光引导件12、通常的透镜等比较，能够小型化，所以使用本实施形态所示出的菲涅耳透镜21的投影装置1a与使用光引导件12的投影装置1比较，可以进一步地小型化。
在投影装置1a中，来自光源11的光通过菲涅耳透镜21，成为大致平行光，光束形状经偏振膜13校正后，入射至PBS14。在PBS14中，光束的一方的偏振成分在偏振分离面141上被反射，从出射面142出射，进行聚光。另一方的偏振成分透过偏振分离面141。从出射面142出射了的一方的偏振方向的光束通过光引导件15被整理为反射型显示装置16的形状，入射至反射型显示装置16。被入射至反射型显示装置16的光束根据反射型显示装置16的显示影像被反射，通过光引导件15、偏振分离面14以及投影透镜17被投影在没有图示的屏幕等上。
本实施形态可以与其他的实施形态所示的构成适当地组合来实施。
(实施形态3)
在本实施形态中，对图1所示的投影装置的又一变形例进行说明。图5是表示本实施形态所涉及的投影装置的构成以及光路的示意图。图5所示的投影装置1b包含：发出用于投影的光的光源11、引导来自光源11的光以成形光束的光引导件(导光体)12、显示出校正来自光引导件12的光束的形状的扩散性(散射性)的PBS(偏振元件)22、聚光来自PBS22的光束的聚光透镜23、偏振分离来自聚光透镜23的光束的偏振分离面包含曲面而构成的PBS(偏振分光器)14、对在PBS14被分离的偏振光束成形的光引导件15、入射来自光引导件15的偏振光束的反射型显示装置16、和投影由反射型显示装置16反射、透过了PBS14的偏振光束的投影透镜17。即，投影装置1的偏振膜13被更改为PBS22，在PBS22和PBS14间增加聚光透镜23。以下，主要说明该实施形态与实施形态1的不同之处，省略重复的说明。又，和上述的实施形态1相同的构成使用相同的符号。
为了使从光引导件12被出射的光的偏振度一致为规定程度，且校正光的形状，PBS22被配置为使得入射面与光引导件12的出射面相对。又，为了校正光的形状，PBS22具有扩散性。虽然PBS22的偏振分离面221优选为包含曲面而构成，以使得被偏振分离的光被聚光，但是偏振分离面221也可以不包含曲面。作为PBS22，例如可以使用和PBS14同样的构成。又，不反射地透过PBS22的偏振分离面221的光优选为在PBS221的透过光的出射面侧被吸收。由此减少在光路内的不需要的光，可以改善投影装置1b的对比度。
为了对来自PBS22的光束进行聚光，聚光透镜23被配置为使得入射面与PBS22的反射光的出射面相对。聚光透镜23例如是半球状的凸透镜。又，PBS22构成为能够聚光的情况下，聚光透镜23可以省略。
在投影装置1b中，来自光源11的光通过光引导件12成为光束状，入射至PBS22。在PBS22中，光束的一方的偏振成分在偏振分离面221上被反射而出射。另一方的偏振成分透过偏振分离面221。在PBS22中被反射的光通过聚光透镜23被聚光后，入射至PBS14。在PBS14中，光束的一方的偏振成分在偏振分离面141上被反射，从出射面142出射，进行聚光。另一方的偏振成分透过偏振分离面141。从出射面142出射了的一方的偏振方向的光束通过光引导件15被整理为反射型显示装置16的形状，入射至反射型显示装置16。被入射至反射型显示装置16的光束根据反射型显示装置16的显示影像被反射，通过光引导件15、偏振分离面14以及投影透镜17被投影在没有图示的屏幕等上。
本实施形态可以与其他的实施形态所示的构成适当地组合来实施。
(实施形态4)
在本实施形态中，对图1所示的投影装置的又一变形例进行说明。图6是表示本实施形态所涉及的投影装置的构成以及光路的示意图。图6所示的投影装置1c包含：发出用于投影的光的光源11、引导来自光源11的光以成形光束的光引导件(导光体)12、显示出校正来自光引导件12的光束的形状的扩散性(散射性)以及聚光性的PBS(偏振元件)24、偏振分离来自PBS24的光束的偏振分离面包含曲面而构成的PBS(偏振分光器)14、对在PBS14中被分离的偏振光束成形的光引导件15、校正来自光引导件15的偏振光束的校正透镜25、入射来自校正透镜25的光的反射型显示装置16和投影由反射型显示装置16反射、透过了PBS14的偏振光束的投影透镜17。即，投影装置1的偏振膜13被更改为PBS24，在光引导件15和反射型显示装置16间增加校正透镜25。以下，主要说明该实施形态和实施形态1的不同之处，省略重复的说明。又，和上述的实施形态1相同的构成使用相同的符号。
为了使从光引导件12被出射的光的偏振度一致为规定程度，且将光进行聚光，PBS24被配置为使得入射面为和光引导件12的出射面相对。又，为了校正光的形状，PBS24具有扩散性。又，为了对被偏振分离的光进行聚光，PBS24的偏振分离面241是包含曲面而构成。像这样，由于PBS24具有聚光功能，可以省略聚光透镜。PBS24优选为与PBS14接近配置。又，PBS24也可以和PBS14粘结。作为PBS22，例如可以使用和PBS14同样的构成。又，不反射地透过PBS24的偏振分离面241的偏振光优选为在PBS241的透过光的出射面侧被吸收。由此减少在光路内的不需要的光，可以改善投影装置1c的对比度。
为了校正来自光引导件15的光束并使之入射至反射型显示装置16，校正透镜25被配置为使得其入射面与PBS14的反射光的出射面相对，且使得校正透镜25的出射面与反射型显示装置16的入射面相对。
在投影装置1c中，来自光源11的光通过光引导件12成为光束状，入射至PBS24。在PBS24中，光束的一方的偏振成分在偏振分离面241上被反射且出射，进行聚光。另一方的偏振成分透过偏振分离面241。在PBS24上被反射的光入射至PBS14。在PBS14中，光束的一方的偏振成分在偏振分离面141上被反射，从出射面142出射，进行聚光。另一方的偏振成分透过偏振分离面141。从出射面142出射了的一方的偏振方向的光束通过光引导件15以及校正透镜25被调整为反射型显示装置16的形状，入射至反射型显示装置16。被入射至反射型显示装置16的光束根据反射型显示装置16的显示影像被反射，通过校正透镜25、光引导件15、偏振分离面14以及投影透镜17被投影在没有图示的屏幕等上。
又，由于这样的构成的投影装置1c可以将光引导件12、PBS24、PBS14、光引导件15、校正透镜25等一体化，所以能够减少各部件间的光的界面反射和扩散损失，进一步改善光的利用效率。
本实施形态可以与其他的实施形态所示的构成适当地组合来实施。
接着，对为了确认发明效果而进行的模拟的结果进行说明。
图7A和图7B是表示用于确认在投影装置中被发射至反射型显示装置的光的发射照度分布的模拟模型以及模拟结果的图。图7A表示由光源501、光引导件502、PBS503、PBS504、光引导件505构成的模拟模型(相当于图6的投影装置1c的光学系统的一部分)，图7B表示光引导件505的出射面506的发射照度分布。在图7A中，PBS503的偏振分离面是曲率半径为20mm的曲面，有扩散(散射)反射性。又，PBS504的偏振分离面是曲率半径为22mm的曲面。从图7B得知，通过实施形态所涉及的投影装置能够实现均质性高的发射照度分布。
图8A、图8B、图8C表示用于确认具有扩散性(散射性)的偏振膜(相当于实施形态中的偏振膜13)的效果的模拟模型以及模拟结果的示意图。图8A表示由光源511、光引导件512、聚光透镜513、偏振膜514、屏幕515所构成的模拟模型，图8B表示偏振膜514具有扩散性的情况下的屏幕515上的发射照度分布，图8C表示偏振膜514没有扩散性的情况下的屏幕515上的发射照度分布。从图8B以及图8C得知，在对偏振膜514赋予了扩散性的情况下，能够大幅度地降低发射光照不均。
如上所述，根据本发明，由于PBS的偏振分离面包含曲面而构成，所以能够将被偏振分离的光进行聚光。使用了这样的PBS的投影装置不附加另外的光学元件，也能够较高地维持光的利用效率。又，根据PBS的聚光特性，不使用聚光透镜，也能够得到充分的性能。即，通过PBS，可以削减透镜、光引导件、偏振元件等的光学元件的数量且实现投影装置的小型化。又，其结果，即使配置校正光束的形状的偏振元件以消除光照不均，也可以充分地小型化。像这样，通过本发明，能够提供可以实现光的利用效率高的小型的投影装置的PBS。又，能够提供没有光照不均、且光的利用效率高的小型的投影装置。
又，本发明不被限定于上述实施形态的记载，可以以发挥其效果的状态适当地变更来实施。例如，作为反射型显示装置也可以在液晶显示装置以外适用DMD、DLP等。
又，关于附图所示的构成大小、形状等，在发挥发明的效果的范围内可以适当地变化。另外，本发明还可以不脱离本发明的范围地适当变更来实施。
工业上的可以利用性
本发明的偏振分光器以及投影装置适宜被采用在便携型的计算机、移动电话机等的小型的便携设备。

Claims (10)

1.一种偏振分光器，其特征在于，所述偏振分光器具有偏振分离面，所述偏振分离面透射规定方向的偏振成分，反射与所述规定方向基本正交的方向的偏振成分，
所述偏振分离面包含曲面而构成，以使得在所述偏振分离面上被反射的光被聚光。
2.如权利要求1所述的偏振分光器，其特征在于，所述偏振分离面具有扩散反射性。
3.如权利要求1或2所述的偏振分光器，其特征在于，所述偏振分离面由线栅偏振件构成。
4.如权利要求3所述的偏振分光器，其特征在于，所述线栅偏振件的厚度为50μm以下。
5.一种投影装置，其特征在于，具有：
光源；
引导来自所述光源的光并成形光束的导光体；
校正来自所述导光体的光束的形状的偏振元件；
偏振分离来自所述偏振元件的光束的、权利要求1至权利要求4中任一项所述的偏振分光器；和
入射在所述偏振分光器被反射、被聚光的偏振光束的反射型显示装置。
6.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，在所述偏振分光器和所述反射型显示装置之间具有光引导件，所述光引导件成形与所述反射型显示装置的入射面基本相似的形状的光束。 
7.如权利要求6所述的投影装置，其特征在于，在所述光引导件和所述反射型装置之间，具有校正所述光束的形状的透镜。
8.如权利要求5～7中任一项所述的投影装置，其特征在于，所述偏振元件是具有扩散反射性以及正透射性的线栅偏振件。
9.如权利要求5～7中任一项所述的投影装置，其特征在于，所述偏振元件是具有扩散反射性以及扩散透射性的线栅偏振件。
10.如权利要求5～7中任一项所述的投影装置，其特征在于，所述偏振元件是具有扩散反射性以及扩散透射性的树脂多层双折射聚合物偏振件。 
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