JP6248381B2 - 光学系、偏光分離合波素子および表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、例えばレーザ光を用いて映像表示を行う表示装置、およびそのような表示装置に適用される偏光分離合波素子および光学系に関する。

近年、プロジェクタ（投射型表示装置）における照明光学系の光源として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）に代わりレーザが注目されている。光源としてレーザを用いることにより、色再現範囲が拡大し、かつ低消費電力が実現されるからである。

ところがレーザはコヒーレント光であることから、拡散面に照射すると斑点状の干渉模様が観察されやすい。このような干渉模様はスペックルパタンと呼ばれ、拡散面で散乱された光が拡散面の微視的な凹凸に起因して干渉しあうために生じるものであり、映像品質の低下を招く。したがって、出来る限りスペックルパタンを視認されにくくすることが望ましい。

このような問題を解決すべく、例えば1つのレーザビームから２つの偏光ビームに分離したのち、一方の偏光ビームに対して他方の偏光ビームが光路遅延を生じるように合波することでスペックルを低減する手法が報告されている（例えば特許文献１および２参照）。特許文献１では、レーザビームを第１の偏光ビームスプリッタでＰ偏光とＳ偏光とに分離したのち、Ｓ偏光を、折り返しプリズムを介して第２の偏光ビームスプリッタにおいてＰ偏光と合波する手法が報告されている。また、特許文献２では、レーザビームを偏光ビームスプリッタでＰ偏光とＳ偏光とに分離したのち、それらをミラーによってそれぞれ偏光ビームスプリッタへ反射させ、さらに偏光ビームスプリッタとミラーとの間に設けた１／４波長板によってＳ偏光とＰ偏光とを合波する手法が報告されている。これらの特許文献１，２では、Ｐ偏光とＳ偏光との光学遅延距離をコヒーレンス長以上にすることでスペックルを低減している。また、レーザビームをハーフミラーで分割する手法も報告されている（例えば特許文献３参照）。

特開２００１−２９６５０３号公報 特開２０１０−１９１１７３号公報 特開昭６３−７３２２１号公報

ところが、近年、レーザ光源を用いたレーザビーム走査型（ＬＢＳ）プロジェクタにおいて高解像度化が進んでいる。ここで、レーザビームの集光位置をレーザ走査ピボットと仮定した場合、例えば水平解像度１２８０、水平光学振り角５０°において、ピクセルの水平クロストークを５０％と仮定するとレーザビームの発散角（全角）は１ｍｒａｄ（ミリラジアン）となる。あるいは、水平解像度１９００、光学振り角８０°において、ピクセルの水平クロストークを１００％と改定するとレーザビームの発散角（全角）は１ｍｒａｄになる。すなわち、ＬＢＳプロジェクタにおいて、合波されたビームの角度精度が重要になる。

ＬＢＳプロジェクタでは半導体レーザを直接電流変調することで、各ピクセルに対応した輝度を得ることができる。独立のレーザビームであればスクリーン上に投映されたレーザビームの位置ずれを考慮した電流を印加することで映像のブレを抑制することができる。しかしながら、一のビームを分岐後に合波する上記手法においては位置ずれに相当する映像のブレが発生する。上記光学系の角度ずれが１ｍｒａｄとすれば１ピクセルのブレに相当し、解像度が半減する。仮に３０％のズレを許容とする場合のズレは０．３ｍｒａｄであり、上記特許文献１，３の手法では、第２の偏光ビームスプリッタの回転精度を０．１５ｍｒａｄ、約３０秒に相当する。２つの光学部品の実装精度で３０秒を実現することは非常に難しく、また環境の温度変化に対して安定的に上記数字を保つことは困難である。また、上記特許文献２の手法ではミラーを方形の偏光ビームスプリッタの各面に備えることができるが、通常、倒れ加工精度は１ｍｒａｄ程度であり、上記した０．１５ｍｒａｄ程度の回転精度を実現することは非常に難しく、コスト面でも不利である。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡素な構成でありながら、スペックルを低減でき、より良好な画像表示性能を発揮し得る表示装置、ならびにそれに搭載される偏光分離合波素子および光学系を提供することにある。

本開示の一実施形態としての光学系は、第１のレーザ光を発する第１の半導体レーザ、および第１のレーザ光と同色であって第１のレーザ光のピーク波長と１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する第２のレーザ光を発する第２の半導体レーザ、を含む光源部と、その光源部からの第１のレーザ光および第２のレーザ光が互いに実質的に同一の経路を辿って透過する偏光分離合波素子とを備える。偏光分離合波素子は、互いに平行をなすように対向する第１の反射面および第１の偏光分離面を含む第１の光学素子と、互いに平行をなすように対向する第２の反射面および第２の偏光分離面を含む第２の光学素子とを有する。第１の反射面は、第１の偏光分離面からの第１のレーザ光および第２のレーザ光を第２の反射面へ向けて反射するものであり、第２の反射面は、第１の反射面からの第１のレーザ光および第２のレーザ光を第２の偏光分離面へ向けて反射するものである。

本開示の一実施形態としての表示装置は、第１のレーザ光を発する第１の半導体レーザ、および第１のレーザ光と同色であって第１のレーザ光のピーク波長と１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する第２のレーザ光を発する第２の半導体レーザ、を含む光源部と、その光源部からの第１のレーザ光および第２のレーザ光が互いに実質的に同一の経路を辿って透過する偏光分離合波素子と、偏光分離合波素子からの第１のレーザ光および第２のレーザ光を投影する投影部とを備える。偏光分離合波素子は、互いに平行をなすように対向する第１の反射面および第１の偏光分離面を含む第１の光学素子と、互いに平行をなすように対向する第２の反射面および第２の偏光分離面を含む第２の光学素子とを有する。第１の反射面は、第１の偏光分離面からの第１のレーザ光および第２のレーザ光を第２の反射面へ向けて反射するものであり、第２の反射面は、第１の反射面からの第１のレーザ光および第２のレーザ光を第２の偏光分離面へ向けて反射するものである。

本開示の一実施形態としての偏光分離合波素子を備えた光学系および表示装置では、いずれも光源部から発せられる第１のレーザ光と第２のレーザ光とが互いに同色でありながら１ｎｍ以上異なるピーク波長を有し、それらが偏光分離合波素子における第１の光学素子と第２の光学素子とを互いに実質的に同一の経路を辿って透過するようにした。よって、相対スペックルコントラストが大幅に改善される。これは、波長多重によるスペックル低減効果と、偏光分離合波素子を採用したことによる低減効果とによるものである。

本開示の偏光分離合波素子、光学系および表示装置によれば、簡素な構成でありながら、第１および第２の反射面と第１および第２の偏光分離面の相互の傾き角の精度を向上させ、Ｐ偏光とＳ偏光との所望の光学遅延を得ることができる。よって、大型化を伴うことなくスペックルを低減でき、より良好な画像表示性能を発揮するのに適する。

本技術の第１の実施の形態に係る表示装置の全体構成を表す図である。 図１Ａに示した表示装置の変形例の全体構成を表す図である（変形例１−１）。 図１に示した光学系の一構成例を表す図である。 図１に示した光学系の、光学素子と光源部との位置関係を表す図である。 図１に示した偏光分離合波素子の一構成例およびその作用を表す図である。 図１に示した偏光分離合波素子における他の光路を表す図である（変形例１−１）。 図１に示した表示装置に適用される変形例としての光学系の一構成例を表す図である（変形例１−２）。 本技術の第２の実施の形態に係る偏光分離合波素子の一構成例およびそれを通過する第１の光路を表す図である。 本技術の第２の実施の形態に係る変形例としての偏光分離合波素子の一構成例およびそれを通過する第１の光路を表す図である（変形例２−１）。 図６Ａに示した偏光分離合波素子における第２の光路を表す図である（変形例２−２）。 図６Ｂに示した変形例としての偏光分離合波素子における第２の光路を表す図である（変形例２−３）。 図６Ａに示した偏光分離合波素子における第３の光路を表す図である（変形例２−４）。 図６Ｂに示した変形例としての偏光分離合波素子における第３の光路を表す図である（変形例２−５）。 図６Ａに示した偏光分離合波素子における第４の光路を表す図である（変形例２−６）。 図６Ｂに示した変形例としての偏光分離合波素子における第４の光路を表す図である（変形例２−７）。 図６Ａに示した偏光分離合波素子における第５の光路を表す図である（変形例２−８）。 図６Ｂに示した変形例としての偏光分離合波素子における第５の光路を表す図である（変形例２−９）。 図６Ａに示した偏光分離合波素子における第６の光路を表す図である（変形例２−１０）。 図６Ｂに示した変形例としての偏光分離合波素子における第６の光路を表す図である（変形例２−１１）。 図６に示した偏光分離合波素子を用いた光学系の一構成例を表す図である。 図６に示した偏光分離合波素子を用いた光学系の第１の変形例を表す図である（変形例２−１２）。 実験例１−１に使用した光学系の概略構成図である。 実験例１−１に使用した光学系の他の概略構成図である。 実験例１−１においてスクリーンに投映された像の輝度分布を表す特性図である。 実験例１−２においてスクリーンに投映された像の輝度分布を表す特性図である。 実験例２において光学遅延距離と相対スペックルコントラストとの関係を表す特性図である。 実験例３に使用した光学系の概略構成図である。 実験例３に使用した光学系の他の概略構成図である。 実験例３における、２つのレーザ光の波長差と相対スペックルコントラストとの関係を表す特性図である。

＜第１の実施の形態＞
以下、本開示の第１の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［表示装置］
図１Ａは、本実施の形態の表示装置を表す。この表示装置は、例えば半導体レーザを光源としたレーザビーム走査型プロジェクタである。この表示装置は、図１Ａに示したように、光源部１０と、光源部１０からのレーザ光が透過する偏光分離合波素子１と、走査部としてのＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）ミラー１４とを備える。さらに、図１Ｂに示したように、偏光分離合波素子１と光源部１０との間の光路上に１／４波長板１５を備えていてもよい。

［光学系］
図２Ａは、図１Ａに示した表示装置の光学系を表すものである。この光学系は、例えば光源部１０と偏光分離合波素子１とを有する。光源部１０は、レーザ光源１１、コリメート部１２、色合波部１３を有する。レーザ光源１１は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂを有し、コリメート部１２は、コリメータレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを有する。色合波部１３は、反射ミラー１３Ｒおよびダイクロイックプリズム１３Ｇ，１３Ｂを有する。

赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、赤色レーザ光、緑色レーザ光または青色レーザ光を発する３種類の光源である。赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、例えば半導体レーザ等からなる。あるいは、スーパールミネッセンスダイオードであってもよい。レーザ光源１１は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂをそれぞれ２つ以上有していてもよい。その場合、２以上の赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂは、それぞれ、互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する同色のレーザ光を発し、いずれも偏光分離合波素子１に入射することが望ましい。

コリメータレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、赤色レーザ１１Ｒから出射された赤色レーザ光、緑色レーザ１１Ｇから出射された緑色レーザ光、青色レーザ１１Ｂから出射された青色レーザ光をそれぞれ、コリメートしてほぼ平行な光とするためのレンズである。ここでいうほぼ平行な光とは、コリメート直後よりわずかに発散する光である。すなわち、僅かにデフォーカスされたもの、コリメート直後は平行光であってコヒーレンス光の回折により徐々にビームが発散するもの、あるいは、コリメート直後はわずかに集光されておりコリメータレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを透過して数十ｃｍから数ｍの位置で集光したのちに発散していくものをいう。本技術は、ほぼ平行な光を用いた際により優れた効果を発揮する。なお、以下の説明では、この「ほぼ平行な光」を単に平行光と記載する。

反射ミラー１３Ｒは、赤色レーザ１１Ｒから出射され、コリメータレンズ１２Ｒを通過して平行光となった赤色レーザ光を、ダイクロイックプリズム１３Ｂへ向けて反射させる反射面１３１Ｒを有するものである。ダイクロイックプリズム１３Ｂは、青色レーザ１１Ｂから出射され、コリメータレンズ１２Ｂにより平行光とされた青色レーザ光を選択的に反射させる一方、反射ミラー１３Ｒからの赤色レーザ光を選択的に透過させるダイクロイック膜１３１Ｂを有するプリズムである。ダイクロイックプリズム１３Ｇは、緑色レーザ１１Ｇから出射され、コリメータレンズ１２Ｇにより平行光とされた緑色レーザ光を選択的に反射させる一方、ダイクロイックプリズム１３Ｂからの青色レーザ光および赤色レーザ光を選択的に透過させるダイクロイック膜１３１Ｇを有するプリズムである。これにより、赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光に対する色合波（光路合波）がなされるようになっている。

ＭＥＭＳミラー１４は、偏光分離合波素子１を透過したレーザ光を反射し、例えばスクリーン１７上を走査するものである。ＭＥＭＳミラーとしては、低速の垂直ジンバルと高速の水平ジンバルとを備えた二次元方式のもの、あるいは、低速の垂直ミラーと高速の水平ミラーとを組み合わせた一次元方式のものが適用され得る。但し、ＭＥＭＳミラー１４はこれらに限定されるものではない。

偏光分離合波素子１は、上記した光源部１０とＭＥＭＳミラー１４との間（ここでは、ダイクロイックプリズム１３ＧとＭＥＭＳミラー１４との間の光路上）に配置されている。赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂは、いずれも直線偏光であり、例えばＴＥ偏光（図２Ａの紙面に対して平行をなすＰ偏光）、もしくはＴＭ偏光（図２Ａの紙面に対して垂直をなすＳ偏光）である。図２Ｂに示したように、偏光分離合波素子１は、ＸＹ平面内において光源部１０に対し光軸を中心軸として角度θ（ここではθ＝４５°）だけ傾いていることが望ましい。これら赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂから発せられる各レーザ光から、偏光分離合波素子１によって直交する２つの偏光を生成するためである。すなわち、ＸＹ平面に投影した場合に、光源部１０における各色レーザ光の進行方向と、偏光分離合波素子１の内部における各色レーザ光の進行方向とが角度θ（ここではθ＝４５°）をなすようにするとよい。この結果、偏光分離合波素子１を透過する前後のレーザ光の偏光方向が角度θ（ここではθ＝４５°）だけ傾くことになる。この偏光分離合波素子１は、後述するスペックルノイズ（干渉パターン）を低減するためのものであり、例えば入射したレーザ光について直交する２つの偏光を生成し、それらの間の光路遅延を形成するものである。なお、偏光分離合波素子１と光源部１０との間の光路上に１／４波長板１５を配置する場合、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂから発せられる各レーザ光が右回り円偏光あるいは左回り円偏光に変換されたのち偏光分離合波素子１へ入射する。このため、上記の角度θを０°あるいは１８０°に設定することで偏光分離合波素子１において直交する２つの偏光を生成することができる。

［偏光分離合波素子の構成］
次に、図２に加えて図３を参照して、偏光分離合波素子１の詳細構成について説明する。図３は図１に示した偏光分離合波素子１の詳細な一構成例を表す。

偏光分離合波素子１は、光源部１０からの各色レーザ光についてＰ偏光とＳ偏光とに分離して光路差を生じさせたのち、それらＰ偏光とＳ偏光とを合波して出射するものである。偏光分離合波素子１に入射されるレーザ光の偏光は、θ＝４５°もしくはθ＝−４５°の直線偏光であるか、右回り円偏光もしくは左回り円偏光である。なお、図３では、直線偏光（Ｓ偏光）の場合を例示する。偏光分離合波素子１は、一対の光学素子２０，３０を有している。

光学素子２０は、三角プリズム２１および平行プリズム２２を有する。平行プリズム２２の、三角プリズム２１の斜面と対向する面２２Ｓ１には偏光分離膜２Ｌが形成されている。また、平行プリズム２２の、面２２Ｓ１と反対側の面２２Ｓ２には、反射膜３Ｌが形成されている。これにより、光学素子２０は互いに対向する偏光分離面（面２２Ｓ１）および反射面（面２２Ｓ２）を有することとなる。面２２Ｓ１と面２２Ｓ２とは互いに実質的に平行であることが望ましい。また、平行プリズム２２は、平坦かつ互いに実質的に平行な表面および裏面を有する一の透明板から切り出されたものであるとよい。より間便に、高精度の平行度を有する面２２Ｓ１および面２２Ｓ２を含む平行プリズム２２が得られるからである。透明板としては、ＳｉＯ₂ その他の光学ガラスからなるもののほか、透明な樹脂からなるものが適用される。また、ここでいう「透明」とは、可視光に対する透過性を有するものに限定されず、例えば赤外光に対する透過性をも含む意である。

光学素子３０は、三角プリズム３１および平行プリズム３２を有する。平行プリズム３２の、三角プリズム３１の斜面と対向する面３２Ｓ１には偏光分離膜２Ｒが形成されている。また、平行プリズム３２の、面３２Ｓ１と反対側の面３２Ｓ２には、反射膜３Ｒが形成されている。これにより、光学素子３０は互いに対向する偏光分離面（面３２Ｓ１）および反射面（面３２Ｓ２）を有することとなる。面３２Ｓ１と面３２Ｓ２とについても、互いに実質的に平行であることが望ましい。また、平行プリズム３２は、平坦かつ互いに実質的に平行な表面および裏面を有する一の透明板から切り出されたものであるとよい。上記した平行プリズム２２と同様の理由からである。

平行プリズム２２は面２２Ｓ１と面２２Ｓ２とを繋ぐ端面２２Ｓ３を有し、平行プリズム３２は面３２Ｓ１と面３２Ｓ２とを繋ぐ端面３２Ｓ３を有する。平行プリズム２２および平行プリズム３２は、端面２２Ｓ３と端面３２Ｓ３とが対向するように隣接配置されている。同様に、三角プリズム２１および三角プリズム３１は、斜面とは異なる面２１Ｓ２および面３１Ｓ２が対向するように隣接配置されている。ここで、端面２２Ｓ３と端面３２Ｓ３とは接していてもよいし、離間していてもよい。あるいは、接着されていてもよい。面２１Ｓ２と面３１Ｓ２との関係についても同様である。

また、端面２２Ｓ３と端面３２Ｓ３とは互いに実質的に平行であり、端面２２Ｓ３と面２２Ｓ２とがなす角度θ２２は、端面２２Ｓ３と面３２Ｓ２とがなす角度θ３２と実質的に等しいことが望ましい。角度θ２２，θ３２は、例えば４５°とするとよい。

反射膜３Ｌ，３Ｒは、例えば誘電体多層膜からなる。なお、面２２Ｓ２，３２Ｓ２において入射したレーザ光が全反射する場合には、反射膜３Ｌ，３Ｒを設けなくともよい。また反射率の高い金属膜によって反射膜３Ｌ，３Ｒを構成してもよい。さらに、金属膜と誘電体膜（あるいは誘電体多層膜）との組み合わせであってもよい。本技術において、反射膜３Ｌ，３Ｒの構成はこれらのものに限定されず、他の態様をもとり得る。

偏光分離膜２Ｌ，２Ｒは、それぞれ、例えば誘電体多層膜からなり、入射したレーザ光の中からＰ偏光（偏光分離膜２Ｌ，２Ｒの法線と入射光線とを含む面に平行な偏光方向をもつ直線偏光）を透過させ、Ｓ偏光（Ｐ偏光の偏光方向と直交する偏光方向をもつ直線偏光）を反射させる機能を有する。また、偏光分離膜２Ｌ，２Ｒはワイヤーグリッドからなるものであってもよい。本技術において偏光分離膜２Ｌ，２Ｒの構成はこれらのものに限定されず、他の態様をもとり得る。

光学素子２０における反射面である面２２Ｓ２は、偏光分離面である面２２Ｓ１からのレーザ光を、光学素子３０における反射面である面３２Ｓ２へ向けて反射する。面３２Ｓ２は、面２２Ｓ２からのレーザ光を、光学素子３０における偏光分離面である面３２Ｓ１へ向けて反射する。

［表示装置の作用・効果］
（１．表示動作）
この表示装置では、まず、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂからそれぞれ出射された光（レーザ光）が、コリメータレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによってそれぞれコリメートされ、平行光となる。次いで、このようにして平行光とされた各色レーザ光は、色合波部１３（反射ミラー１３Ｒおよびダイクロイックプリズム１３Ｇ，１３Ｂ）において色合波（光路合波）がなされ、偏光分離合波素子１に向かう。具体的には、赤色レーザ１１Ｒから出射された赤色レーザ光は、反射面１３１Ｒにおいて反射したのち、ダイクロイック膜１３１Ｂおよびダイクロイック膜１３１Ｇを順次透過し、偏光分離合波素子１へ向かう。青色レーザ１１Ｂから出射された青色レーザ光は、ダイクロイック膜１３１Ｂにおいて反射したのちダイクロイック膜１３１Ｇを透過して偏光分離合波素子１へ向かう。緑色レーザ１１Ｇから出射された緑色レーザ光は、ダイクロイック膜１３１Ｇにおいて反射したのち偏光分離合波素子１へ向かう。色合波部１３において光路合波がなされたレーザ光は、偏光分離合波素子１を通過したのち、ＭＥＭＳミラー１４へ入射する。ＭＥＭＳミラー１４へ到達したレーザ光はＭＥＭＳミラー１４において反射され、スクリーン１７に投影される。ＭＥＭＳミラー１４は、偏光分離合波素子１からのレーザ光を走査してスクリーン１７上に映像を形成する。

この際、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂはそれぞれ、時分割的に順次発光（パルス発光）し、赤色レーザ光，緑色レーザ光，青色レーザ光を出射する。そして、外部から供給される各色成分（赤色成分、緑色成分、青色成分）の映像信号に基づいて、赤色レーザ光，緑色レーザ光，青色レーザ光を個別に時分割的に順次、強度変調、パルス幅変調、あるいは強度変調およびパルス変調の双方がなされる。またこれらの映像信号に基づく変調に、高周波成分を重畳してもよい。これにより、映像信号に基づくカラー映像表示がスクリーン１７上においてなされる。なお、強度変調は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂの各々に対する注入電流を直接変調するとよい。

（２．偏光分離合波素子の作用）
次に、偏光分離合波素子１の作用について、主に図３を参照して説明する。色合波部１３を経由したレーザ光は、偏光分離合波素子１における光路を含む面（Ｘ'Ｚ面）に対して４５°傾斜したθ＝＋４５°の直線偏光またはθ＝−４５°（θ＝＋１３５°）の直線偏光を有する。この直線偏光のレーザ光（図３では例えばＹ軸方向を偏光方向とするＳ偏光のレーザ光）は、例えば端面２２Ｓ３と反対側の端面２２Ｓ４から平行プリズム２２へ入射する。この直線偏光（Ｓ偏光）は面２２Ｓ４を透過して平行プリズム２２へ入射したのち、面２２Ｓ１において反射したＳ偏光と、面２２Ｓ１を透過したＰ偏光とに分離される。この際、面２２Ｓ１を反射したＳ偏光の偏光方向は４５°回転して紙面に垂直なＹＹ方向となり、一方の面２２Ｓ１を透過したＰ偏光の偏光方向は４５°回転して紙面に平行なＸＸ方向となる。面２２Ｓ１において反射したＳ偏光は面２２Ｓ２へ向かう。そのＳ偏光は面２２Ｓ２において反射したのち端面２２Ｓ３および端面３２Ｓ３を順次透過し、平行プリズム３２へ進入する。さらに、Ｓ偏光は面３２Ｓ２と面３２Ｓ１とにおいて順次反射し、面３２Ｓ４から外部へ出射される。一方、面２２Ｓ１を透過したＰ偏光は面２１Ｓ２，面３１Ｓ２，面３２Ｓ１を順次透過して直進し、Ｓ偏光と合波されて面３２Ｓ４から外部へ出射される。これにより、Ｓ偏光はＰ偏光よりも長い光路長を経て偏光分離合波素子１から出射されることとなる。すなわち、Ｓ偏光とＰ偏光との間に光学遅延距離（光路長差）Ｄを生じさせることができる。このとき、面３２Ｓ１上における、Ｓ偏光の反射する位置およびＰ偏光の透過する位置、すなわちＳ偏光の出射位置とＰ偏光の出射位置とが互いに実質的に一致することが望ましい。スペックルを十分に低減するためである。なお、ＸＸ方向およびＹＹ方向は、Ｚ軸を中心軸としてＸ軸およびＹ軸をそれぞれ４５°回転させた方向である。

光学遅延距離Ｄは、Ｐ偏光の光路とＳ偏光の光路との実距離差（実際の光路差）に光学屈折率をかけた値である。光学屈折率は、分散によりレーザ光の波長に応じて若干異なる性質ものであるから、必然的に光学遅延距離Ｄもレーザ光の波長に応じて若干異なる。レーザ光源１１における赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂの各々に対して例えば以下の式（１）を満足することが望ましい。但し、ｎeffはレーザ光に対する実効屈折率であり、Ｌは各レーザの共振器長であり、ｍは自然数である。

２×ｎeff×Ｌ×（ｍ＋０．２０）≦Ｄ≦２×ｎeff×Ｌ×（ｍ＋０．８０）……（１）

レーザ光源１１は共振器を有し、マイケルソン干渉計で測定される可干渉性は２×ｎeff×Ｌ（＝Ｌｃ（ピーク周期））のピッチで大きな値を取る。したがって、Ｓ偏光のレーザ光とＰ偏光のレーザ光とに分離された２つのレーザ光の光学遅延距離Ｄが可干渉性のピーク位置と異なるようにすることで２つのレーザ光の干渉性を抑えることができる。例えば、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂにおける各々の２×ｎeff×Ｌを、８ｍｍ，２．７７ｍｍ，３．７ｍｍとしたとき、光学遅延距離Ｄを例えば緑色レーザ１１Ｇに対して１２．５ｍｍとする。なお光学遅延距離Ｄは材料の屈折率分散により赤色レーザ１１Ｒに対して１２．３９８ｍｍ、青色レーザ１１Ｂに対して１２．７３３ｍｍとなり、光学遅延距離Ｄは、上記の２×ｎeff×Ｌ＝８ｍｍ，２．７７ｍｍ，３．７ｍｍの１．５５倍、４．５１倍、３．４４倍にそれぞれ相当し、上記の式（１）を満足する。赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂをそれぞれ２以上設けた場合、それら２以上の同色のレーザは、互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有するレーザ光を発するものとするとよい。すなわち、２以上の赤色レーザ１１Ｒは、互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する赤色レーザ光を発し、２以上の緑色レーザ１１Ｇは、互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する緑色レーザ光を発し、２以上の青色レーザ１１Ｂは、互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する青色レーザ光を発するとよい。

（３．効果）
このように、本実施の形態では、分離されたＳ偏光とＰ偏光との間に高精度の光路差を設けるようにしたので、偏光多重によりスペックルを十分に低減することができる。偏光多重の自由度は最大で２であることから、理論上、すなわちＳ偏光とＰ偏光との相互相関を０（ゼロ）とすると、スペックルコントラストは、偏光多重を行わない場合を１としたとき偏光多重により１／√２に低減される。

また、本実施の形態では、光学素子２０において一体物である平行プリズム２２が、対向する偏光分離面（面２２Ｓ１）および反射面（面２２Ｓ２）を有するようにした。このため、偏光分離面と反射面とを別々の物体に設け、配置した場合と比較して、偏光分離面（面２２Ｓ１）と反射面（面２２Ｓ２）との平行度を著しく向上させ、両者の角度ずれを極めて小さく（例えば数秒程度と）することができる。光学素子３０においても同様の理由により同様の効果が得られる。よって、出射されるＳ偏光とＰ偏光との光軸ずれが極めて微少となる（例えば０．３ｍｒａｄ以内）。したがって、この表示装置によれば、簡素かつコンパクトな構成でありながら、スペックルを十分に低減でき、より良好な画像表示性能を発揮することができる。

なお、本実施の形態では偏光分離合波素子１による偏光多重に加え、半導体レーザを高周波重畳駆動することがより望ましい。赤、緑、青の波長域では１００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚ程度が適当であり、これにより半導体レーザの利得集中が抑制されスペクトル幅がＤＣ駆動の２倍程度となり、波長多重の効果によりさらにスペックルを低減できる。各半導体レーザはＭＥＭＳミラー１４と同期し、各ピクセルに対応して半導体レーザの強度とデューティ比を調整する。これにより例えば８ビットの階調を実現できる。ＭＥＭＳミラー１４で走査された軌跡は湾曲するので、光学系や信号処理により走査軌跡を長方形など所望の形状になるように補正するとよい。現状では、水平方向の解像度は１２８０以上、垂直方向の解像度は７２０以上がそれぞれ望まれているが、本実施の形態の表示装置によれば十分なビームスポットサイズを実現できる。またＭＥＭＳミラー１４を出射する光学ビームの振り角は水平方向において４５°以上が望ましい。そのような振り角を得るため、ＭＥＭＳミラー１４そのものの振り角を増加するほか、コンバージョンレンズを用いて光学振り角を広げてもよい。

［変形例１−１］
偏光分離合波素子１に対するレーザ光の入射位置は、図３に示したものに限定されるものではなく、例えば図４のようにしてもよい。図４は、図１に示した偏光分離合波素子１を通過するレーザ光の他の光路を表す図である。但し、図４では偏光分離膜２Ｌ，２Ｒおよび反射膜３Ｌ，３Ｒの図示を省略している。図３では、光学素子２０の平行プリズム２２における端面２２Ｓ４からＳ偏光のレーザ光を入射し、光学素子３０の平行プリズム３２における端面３２Ｓ４からＳ偏光およびＰ偏光を合波したレーザ光を出射するようにした。これに対し、図４の本変形例では、光学素子２０の三角プリズム２１における面２１Ｓ１からＳ偏光のレーザ光を入射し、光学素子３０の三角プリズム３１における面３１Ｓ１からＳ偏光およびＰ偏光を合波したレーザ光を出射するようにした。

具体的には、偏光分離合波素子１に入射されるレーザ光の偏光は、θ＝４５°の直線偏光もしくはθ＝−４５°の直線偏光、または右回り円偏光もしくは左回り円偏光である。なお、図４では、Ｙ軸方向を偏光方向とする直線偏光（Ｓ偏光）を入射する場合を例示する。このＳ偏光のレーザ光は面２１Ｓ１から三角プリズム２１へ入射する。三角プリズム２１へ入射したレーザ光は、面２２Ｓ１において反射するＳ偏光と、面２２Ｓ１を透過するＰ偏光とに分離される。面２２Ｓ１を反射したＳ偏光は、端面２１Ｓ２および端面３１Ｓ２を順次透過し、三角プリズム３１へ進入する。そののち、Ｓ偏光は面３２Ｓ１において反射し、面３１Ｓ１から外部へ出射される。一方、面２２Ｓ１を透過したＰ偏光は、面２２Ｓ２において反射したのち、端面２２Ｓ３および端面３２Ｓ３を順次透過し、平行プリズム３２へ進入する。さらに、Ｐ偏光は面３２Ｓ２において反射したのち面３２Ｓ１を透過して直進し、Ｓ偏光と合波されて面３１Ｓ１から外部へ出射される。これにより、Ｐ偏光はＳ偏光よりも長い光路長を経て偏光分離合波素子１から出射されることとなる。

このような経路を辿るようにした本変形例であっても、分離されたＳ偏光とＰ偏光との間に高精度の光路差を設けることができ、偏光多重によりスペックルを十分に低減することができる。

［変形例１−２］
図５は、本実施の形態の表示装置に適用される第２の変形例としての光学系を表す構成図である（変形例１−２）。本変形例の光学系は、上記実施の形態の光学系（図２Ａ）における光源部１０を光源部１０Ａに置換したものである。

光源部１０Ａは、レーザ光源１１Ａ、コリメート部１２Ａ、色合波部１３Ａを有する。レーザ光源１１Ａは、２つの赤色レーザ１１Ｒ１，１１Ｒ２と、１つの青色レーザ１１Ｂと、２つの緑色レーザ１１Ｇ１，１１Ｇ２とを有する。赤色レーザ１１Ｒ１はＰ偏光の赤色レーザ光を発する光源である。これはＴＥ偏光の赤色レーザを紙面と水平に配置し、あるいはＴＭ偏光の赤色レーザを紙面と垂直に配置したものである。一方、赤色レーザ１１Ｒ２はＳ偏光の赤色レーザ光を発する光源である。これは、ＴＥ偏光の赤色レーザを紙面と垂直に配置し、あるいはＴＭ偏光の赤色レーザを紙面と水平に配置したものである。青色レーザ１１ＢはＳ偏光の青色レーザ光を発する光源である。緑色レーザ１１Ｇ１はＳ偏光の緑色レーザ光を、緑色レーザ１１Ｇ２はＰ偏光の緑色レーザ光をそれぞれ発する光源である。青色レーザ１１Ｂ、緑色レーザ１１Ｇ１，１１Ｇ２の構成は、赤色レーザ１１Ｒ１，１１Ｒ２に準ずる。

コリメート部１２Ａは、赤色レーザ１１Ｒ１，１１Ｒ２、青色レーザ１１Ｂ、緑色レーザ１１Ｇ１，１１Ｇ２とそれぞれ対応して配置されたコリメータレンズ１２Ｒ１，１２Ｒ２，１２Ｂ，１２Ｇ１，１２Ｇ２を有する。

色合波部１３Ａは、反射ミラー１３Ｒ１，１３Ｇ１、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３Ｒ２，１３Ｇ２、ダイクロイックプリズム１３Ｂ，１３Ｇ３を有する。具体的には、偏光分離合波素子１から最も遠い位置から偏光分離合波素子１へ近づくように、反射ミラー１３Ｒ１、ＰＢＳ１３Ｒ２、ダイクロイックプリズム１３Ｂ、ダイクロイックプリズム１３Ｇ３が順に配列されており、それぞれ、コリメータレンズ１２Ｒ１，１２Ｒ２，１２Ｂ，１２Ｇ２に対応して配置されている。ダイクロイックプリズム１３Ｇ３とコリメータレンズ１２Ｇ２との間にはＰＢＳ１３Ｇ２が設けられている。さらに、ＰＢＳ１３Ｇ２とコリメータレンズ１２Ｇ１との間には反射ミラー１３Ｇ１が設けられている。

反射ミラー１３Ｒ１は、赤色レーザ１１Ｒ１から出射され、コリメータレンズ１２Ｒ１を通過して平行光となったＰ偏光の赤色レーザ光を、ＰＢＳ１３Ｒ２へ向けて反射させる反射面１３１Ｒ１を有するものである。

ＰＢＳ１３Ｒ２は、偏光分離面１３１Ｒ２を有する。偏光分離面１３１Ｒ２は、反射ミラー１３Ｒ１からのＰ偏光の赤色レーザ光を透過すると共に、赤色レーザ１１Ｒ２から出射されてコリメータレンズ１２Ｒ２を通過して平行光となったＳ偏光の赤色レーザ光をダイクロイックプリズム１３Ｇへ向けて反射させる。

ダイクロイックプリズム１３Ｂは、ダイクロイック膜１３１Ｂを有するプリズムである。ダイクロイック膜１３１Ｂは、青色レーザ１１Ｂから出射されてコリメータレンズ１２Ｂにより平行光とされたＳ偏光の青色レーザ光を選択的に反射させる一方、ＰＢＳ１３Ｒ２からの赤色レーザ光を選択的に透過させるものである。

反射ミラー１３Ｇ１は、反射面１３１Ｇ１を有する。反射面１３１Ｇ１は、緑色レーザ１１Ｇ１から出射されてコリメータレンズ１２Ｇ１を通過して平行光となったＳ偏光の緑色レーザ光を、ＰＢＳ１３Ｇ２へ向けて反射させるものである。

ＰＢＳ１３Ｇ２は、偏光分離面１３１Ｇ２を有する。偏光分離面１３１Ｇ２は、反射ミラー１３Ｇ１からのＳ偏光の緑色レーザ光をダイクロイックプリズム１３Ｇ３へ向けて反射すると共に、緑色レーザ１１Ｇ２から出射されてコリメータレンズ１２Ｇ２を通過して平行光となったＰ偏光の緑色レーザ光を透過させるものである。

ダイクロイックプリズム１３Ｇ３は、ダイクロイック膜１３１Ｇ３を有するプリズムである。ダイクロイック膜１３１Ｇ３は、Ｐ偏光およびＳ偏光の緑色レーザ光を選択的に反射させる一方、ダイクロイックプリズム１３Ｂからの赤色レーザ光および青色レーザ光を選択的に透過させるものである。

このような構成の光源部１０Ａであっても赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光についての色合波（光路合波）を適切に行うことができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本開示の第２の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図６Ａは、第２の実施の形態としての偏光分離合波素子１Ａの詳細な一構成例を表す。偏光分離合波素子１Ａは上記第１の実施の形態における表示装置に適用されるが、偏光分離合波素子１と異なり、入射される直線偏光のレーザ光における偏光方向を、偏光分離合波素子１Ａを透過するレーザ光の光路を含む面に対し傾けなくてよい。すなわち、角度θをθ＝０°もしくは１８０°とすればよい。また、直線偏光ではなく、右回り円偏光もしくは左回り円偏光を偏光合波素子１Ａに入射してもよい。なお、図６Ａでは、直線偏光（Ｐ偏光）を入射する場合を例示する。偏光分離合波素子１Ａは、例えばＰ偏光のレーザ光について偏光状態を維持しつつ２つのレーザ光に分離して光路差を生じさせたのち、一方のレーザ光の偏光を９０°回転させ、偏光方向が互いに直交する２つのレーザ光を合波して出射するものである。以下、偏光分離合波素子１Ａにおける偏光分離合波素子１と異なる点について主に説明し、偏光分離合波素子１における構成要素と実質的に同じものについては同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

［偏光分離合波素子の構成］
偏光分離合波素子１Ａは、一対の光学素子２０，３０を有している。光学素子２０における平行プリズム２２の、三角プリズム２１の斜面と対向する面２２Ｓ１には無偏光分離膜５が形成されている。よって、光学素子２０は互いに対向する無偏光分離面（面２２Ｓ１）および反射面（面２２Ｓ２）を有する。面２２Ｓ１と面２２Ｓ２とは互いに実質的に平行であることが望ましい。また、平行プリズム２２は、平坦かつ互いに実質的に平行な表面および裏面を有する一のガラス平板から切り出されたものであるとよい。より間便に、高精度の平行度を有する面２２Ｓ１および面２２Ｓ２を含む平行プリズム２２が得られるからである。光学素子３０は、偏光分離合波素子１と同様のものである。

無偏光分離膜５は、いわゆるハーフミラーであり、例えば誘電体や金属材料などを含む層を複数積層してなる多層膜である。無偏光分離膜５は、波長選択性を有さず、また偏光についての選択性も有さず、入射したレーザ光の約半分の光量のレーザ光を透過すると共に残り半分の光量のレーザ光を反射するものである。あるいは、無偏光分離膜５は、波長選択性を有するものであっても、使用される特定範囲の波長を有する入射したレーザ光について約半分の光量のレーザ光を透過すると共に残り半分の光量のレーザ光を反射するものであればよい。なお、無偏光分離膜５におけるレーザ光の透過光量と反射光量との割合は適宜選択すればよく、１対１の割合に限定されるものではない。

また、光学素子２０の端面２２Ｓ３と、光学素子３０の端面３２Ｓ３との間には、半波長膜（１／２波長膜）６が設けられている。半波長膜６は、例えば端面２２Ｓ３もしくは端面３２Ｓ３の表面に蒸着させた多層膜である。あるいは、別体としての半波長板を光学素子２０の端面２２Ｓ３と、光学素子３０の端面３２Ｓ３との間に配置してもよい。

光学素子２０における反射面である面２２Ｓ２は、偏光分離面である面２２Ｓ１からのレーザ光を、光学素子３０における反射面である面３２Ｓ２へ向けて反射する。面３２Ｓ２は、面２２Ｓ２から出射して半波長膜６を透過したレーザ光を、光学素子３０における偏光分離面である面３２Ｓ１へ向けて反射する。

［偏光分離合波素子の作用］
次に、偏光分離合波素子１Ａの作用について、主に図６Ａを参照して説明する。色合波部１３において色合波（光路合波）がなされた各色レーザ光は、例えばＰ偏光およびＳ偏光のうちの少なくとも一方を有する。ここでは、Ｐ偏光を有するレーザ光を入射させる場合を例示して説明する。Ｐ偏光のレーザ光は、例えば端面２２Ｓ４から平行プリズム２２へ入射する。平行プリズム２２へ入射したＰ偏光のレーザ光は、無偏光分離膜５が設けられた面２２Ｓ１において一部が反射し面２２Ｓ２へ向かう。面２２Ｓ２に到達したＰ偏光のレーザ光は反射し、端面２２Ｓ３、半波長膜６および端面３２Ｓ３を順次透過し、平行プリズム３２へ進入する。その際、半波長膜６によってＰ偏光のレーザ光はＳ偏光のレーザ光へ変換される。変換されたＳ偏光のレーザ光は面３２Ｓ２と、面３２Ｓ１とにおいて順次反射し、面３２Ｓ４から外部へ出射される。一方、無偏光分離膜５が設けられた面２２Ｓ１を透過したＰ偏光のレーザ光は面２１Ｓ２，面３１Ｓ２，面３２Ｓ１を順次透過して直進し、上記Ｓ偏光のレーザ光と合波されて面３２Ｓ４から外部へ出射される。これにより、同時に偏光分離合波素子１Ａへ入射したＰ偏光のレーザ光の一部が、残りのＰ偏光のレーザ光よりも長い光路長を経たＳ偏光のレーザ光として偏光分離合波素子１Ａから出射されることとなる。すなわち、Ｓ偏光のレーザ光とＰ偏光のレーザ光との間に光学遅延距離（光路長差）Ｄを生じさせることができる。このとき、面３２Ｓ１上における、Ｓ偏光のレーザ光の反射する位置およびＰ偏光のレーザ光の透過する位置、すなわちＳ偏光のレーザ光の出射位置とＰ偏光のレーザ光の出射位置とが互いに実質的に一致することが望ましい。スペックルを十分に低減するためである。

［効果］
このように、分離されたＳ偏光のレーザ光とＰ偏光のレーザ光との間に高精度の光路差を設けるようにしたので、本実施の形態においても偏光多重によりスペックルを十分に低減することができる。

また、本実施の形態では、光学素子２０において一体物である平行プリズム２２が、対向する無偏光分離面（面２２Ｓ１）および反射面（面２２Ｓ２）を有するようにした。このため、無偏光分離面と反射面とを別々の物体に設け、配置した場合と比較して、無偏光分離面（面２２Ｓ１）と反射面（面２２Ｓ２）との平行度を著しく向上させ、両者の角度ずれを極めて小さく（例えば数秒程度と）することができる。したがって、この偏光分離合波素子１Ａを搭載した表示装置によれば、簡素な構成でありながら、スペックルを十分に低減でき、より良好な画像表示性能を発揮することができる。

［変形例２−１］
図６Ｂは、本実施の形態における第１の変形例としての偏光分離合波素子１Ｂの一構成例、およびそれを通過する光路を表すものである。図６Ａに示した偏光分離合波素子１Ａでは、平行プリズム２２の面２２Ｓ３と平行プリズム３２の面３２Ｓ３との間に半波長膜６が設けられている。これに対し、本変形例の偏光分離合波素子１Ｂでは、面２２Ｓ３と面３２Ｓ３との間ではなく、三角プリズム２１の面２１Ｓ２と三角プリズム３１の面３１Ｓ２との間に半波長膜６が設けられている。

本変形例では、偏光分離合波素子１Ｂの面２２Ｓ４に入射される各レーザ光の偏光は例えばＳ偏光である。この場合、面２２Ｓ１上の無偏光分離膜５を透過したＳ偏光のレーザ光は、面３１Ｓ２を透過したのち半波長膜６によってＰ偏光のレーザ光に変換される。一方、面２２Ｓ１上の無偏光分離膜５で反射されたレーザ光は、Ｓ偏光のまま面２２Ｓ３および面３２Ｓ３を順次透過したのち面３２Ｓ２で反射される。以降は図６Ａの偏光分離合波素子１Ａと同様の経路を辿る。

このような経路を辿るようにした本変形例であっても、Ｓ偏光のレーザ光とＰ偏光のレーザ光との間に高精度の光路差を設けることができ、偏光多重によりスペックルを十分に低減することができる。

［変形例２−２］
偏光分離合波素子１Ａに対するＰ偏光のレーザ光の入射位置は、図６Ａに示したものに限定されるものではなく、例えば図７Ａのようにしてもよい。図７Ａは、偏光分離合波素子１Ａを通過するレーザ光の他の光路を表す図である（変形例２−２）。但し、図７Ａでは無偏光分離膜５、偏光分離膜２Ｒおよび反射膜３Ｌ，３Ｒの図示を省略している。図６では、光学素子２０の平行プリズム２２における端面２２Ｓ４からレーザ光を入射し、光学素子３０の平行プリズム３２における端面３２Ｓ４からＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射するようにした。これに対し、図７Ａの本変形例では、光学素子２０の三角プリズム２１における面２１Ｓ１からＰ偏光のレーザ光を入射し、光学素子３０の平行プリズム３２における面３２Ｓ４からＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射するようにした。

具体的には、Ｐ偏光のレーザ光は面２１Ｓ１から三角プリズム２１へ入射する。三角プリズム２１へ入射したＰ偏光のレーザ光の一部は、無偏光分離膜５が設けられた面２２Ｓ１において反射したのち、端面２１Ｓ２および端面３１Ｓ２を順次透過し、三角プリズム３１へ進入する。そののち、面３２Ｓ１をも透過して直進し、平行プリズム２２の端面３２Ｓ４から外部へ出射される。一方、三角プリズム２１へ入射したＰ偏光のレーザ光のうち、面２２Ｓ１において反射しなかった残りの部分は、面２２Ｓ１を透過したのち、面２２Ｓ２に到達する。面２２Ｓ２に到達したＰ偏光は反射し、端面２２Ｓ３、半波長膜６および端面３２Ｓ３を順次透過し、平行プリズム３２へ進入する。その際、半波長膜６によってＰ偏光のレーザ光はＳ偏光のレーザ光へ変換される。変換されたＳ偏光のレーザ光は面３２Ｓ２と、面３２Ｓ１とにおいて順次反射し、上記Ｐ偏光のレーザ光と合波されて面３２Ｓ４から外部へ出射される。これにより、同時に偏光分離合波素子１Ａへ入射したＰ偏光のレーザ光の一部が、残りのＰ偏光のレーザ光よりも長い光路を経たＳ偏光のレーザ光として偏光分離合波素子１Ａから出射されることとなる。

このような経路を辿るようにした本変形例であっても、分離されたＳ偏光のレーザ光とＰ偏光のレーザ光との間に高精度の光路差を設けることができ、偏光多重によりスペックルを十分に低減することができる。

［変形例２−３］
図７Ｂは、図６Ｂに示した偏光分離合波素子１Ｂを通過するレーザ光についての他の光路を表すものである。

本変形例では、偏光分離合波素子１Ｂの面２１Ｓ１に入射される各レーザ光の偏光は例えばＳ偏光である。この場合、面２２Ｓ１上の無偏光分離膜５を反射したＳ偏光のレーザ光は、面３１Ｓ２を透過したのち半波長膜６によってＰ偏光のレーザ光に変換される。一方、面２２Ｓ１上の無偏光分離膜５を透過したレーザ光は、Ｓ偏光のまま面２２Ｓ２で反射したのち面２２Ｓ３および面３２Ｓ３を順次透過したのち面３２Ｓ２で反射される。以降は図７Ａの偏光分離合波素子１Ａと同様の経路を辿る。

このような経路を辿るようにした本変形例であっても、分離されたＳ偏光のレーザ光とＰ偏光のレーザ光との間に高精度の光路差を設けることができ、偏光多重によりスペックルを十分に低減することができる。

［変形例２−４，２−５］
偏光分離合波素子１Ａに対してＳ偏光のレーザ光を入射してもよい。例えば図８Ａは、光学素子２０における平行プリズム２２の端面２２Ｓ４からＳ偏光のレーザ光を入射し、光学素子３０における三角プリズム３１の面３１Ｓ１からＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射する例を示している（変形例２−４）。一方、偏光分離合波素子１Ｂに対してはＰ偏光のレーザ光を入射してもよい。例えば図８Ｂは、平行プリズム２２の端面２２Ｓ４からＰ偏光のレーザ光を入射し、三角プリズム３１の面３１Ｓ１からＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射する例を示している（変形例２−５）。

このような経路を辿るようにした本変形例であっても、分離されたＳ偏光のレーザ光とＰ偏光のレーザ光との間に高精度の光路差を設けることができ、偏光多重によりスペックルを十分に低減することができる。

［変形例２−６，２−７］
図９Ａは、偏光分離合波素子１Ａにおいて、三角プリズム２１の端面２１Ｓ１からＳ偏光のレーザ光を入射し、三角プリズム３１の面３１Ｓ１からＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射する例を示している（変形例２−６）。また、図９Ｂは、偏光分離合波素子１Ｂにおいて、三角プリズム２１の端面２１Ｓ１からＰ偏光のレーザ光を入射し、三角プリズム３１の面３１Ｓ１からＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射する例を示している（変形例２−７）。

このような経路を辿るようにした本変形例であっても、分離されたＳ偏光のレーザ光とＰ偏光のレーザ光との間に高精度の光路差を設けることができ、偏光多重によりスペックルを十分に低減することができる。

［変形例２−８，２−９］
偏光分離合波素子１Ａに対しては、１方向に限らず２方向からレーザ光を入射してもよい。例えば図１０Ａは、光学素子２０における平行プリズム２２の端面２２Ｓ４および三角プリズム２１の端面２１Ｓ１の双方からＰ偏光のレーザ光を入射し、光学素子３０における平行プリズム３２の面３２Ｓ４からＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射する例を示している（変形例２−８）。偏光分離合波素子１Ｂについても２方向からレーザ光を入射してもよい。例えば図１０Ｂは、光学素子２０における平行プリズム２２の端面２２Ｓ４および三角プリズム２１の端面２１Ｓ１の双方からＳ偏光のレーザ光を入射し、光学素子３０における平行プリズム３２の面３２Ｓ４からＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射する例を示している（変形例２−９）。

このような経路を辿るようにした本変形例であっても、分離されたＳ偏光のレーザ光とＰ偏光のレーザ光との間に高精度の光路差を設けることができ、偏光多重によりスペックルを十分に低減することができる。

［変形例２−１０，２−１１］
図１１Ａは、偏光分離合波素子１Ａにおいて、光学素子２０における平行プリズム２２の端面２２Ｓ４および三角プリズム２１の端面２１Ｓ１の双方からＳ偏光のレーザ光を入射し、光学素子３０における三角プリズム３１の面３１Ｓ１からＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射する例を示している（変形例２−１０）。また、図１１Ｂは、偏光分離合波素子１Ｂにおいて、平行プリズム２２の端面２２Ｓ４および三角プリズム２１の端面２１Ｓ１の双方からＰ偏光のレーザ光を入射し、光学素子３０における三角プリズム３１の面３１Ｓ１からＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射する例を示している（変形例２−１１）。

このような経路を辿るようにした本変形例であっても、分離されたＳ偏光のレーザ光とＰ偏光のレーザ光との間に高精度の光路差を設けることができ、偏光多重によりスペックルを十分に低減することができる。

［光学系］
図１２は、図６Ａに示した偏光分離合波素子１Ａを用いた光学系の一構成例を表す概略図である。この光学系は、例えば光源部１０Ｂと偏光分離合波素子１Ａとを有する。光源部１０Ｂは、レーザ光源１１、コリメート部１２、色合波部１３を有する。レーザ光源１１は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂを有し、コリメート部１２は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、青色レーザ１１Ｂにそれぞれ対応したコリメータレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを有する。色合波部１３は、ダイクロイック膜１３１を有する単一のダイクロイックプリズムからなる。ダイクロイック膜１３１は、青色レーザ１１Ｂから出射されてコリメータレンズ１２Ｂを通過して平行光となった青色レーザ光を反射させる一方、赤色レーザ１１Ｒから出射されてコリメータレンズ１２Ｒを通過して平行光となった赤色レーザ光を選択的に透過させる。ダイクロイック膜１３１を反射した青色レーザ光およびダイクロイック膜１３１を透過した赤色レーザ光は、例えば面２１Ｓ１から偏光分離合波素子１Ａの内部へ入射される。なお、色合波部１３は、例えば偏光分離合波素子１Ａの面２１Ｓ１と接合されていてもよい。また、コリメータレンズ１２Ｇは、例えば端面２２Ｓ４と対向して配置されている。このため、緑色レーザ１１Ｇから出射されてコリメータレンズ１２Ｇにより平行光とされた緑色レーザ光は、端面２２Ｓ４から偏光分離合波素子１Ａの内部へ入射される。このような構成により、全体のコンパクト化を実現しつつ、例えばＳ偏光の赤色レーザ光および青色レーザ光を面２１Ｓ１から偏光分離合波素子１Ａへ入射し、緑色レーザ光を端面２２Ｓ４から偏光分離合波素子１Ａへ入射することができる。その場合、図１１Ａに示した経路を辿り、光学素子３０における三角プリズム３１の面３１Ｓ１から、分離されたＳ偏光のレーザ光およびＰ偏光のレーザ光を合波したレーザ光を出射することとなる。

［変形例２−１２］
図１３は、図６Ａに示した偏光分離合波素子１Ａを用いた光学系の他の一構成例を表す概略図である（変形例２−１２）。本変形例の光学系は、上記実施の形態の光学系（図１２）における光源部１０Ｂを光源部１０Ｃに置換したものである。

光源部１０Ｃは、レーザ光源１１Ｃ、コリメート部１２Ｃ、色合波部１３Ｃを有する。レーザ光源１１Ａは、２つの赤色レーザ１１Ｒ１，１１Ｒ２と、１つの青色レーザ１１Ｂと、２つの緑色レーザ１１Ｇ１，１１Ｇ２とを有する。赤色レーザ１１Ｒ１，１１Ｒ２は例えばＳ偏光の赤色レーザ光を、青色レーザ１１Ｂは例えばＳ偏光の青色レーザ光を、緑色レーザ１１Ｇ１，１１Ｇ２はＳ偏光の緑色レーザ光をそれぞれ発する光源である。

コリメート部１２Ｃは、赤色レーザ１１Ｒ１，１１Ｒ２、青色レーザ１１Ｂ、緑色レーザ１１Ｇ１，１１Ｇ２とそれぞれ対応して配置されたコリメータレンズ１２Ｒ１，１２Ｒ２，１２Ｂ，１２Ｇ１，１２Ｇ２を有する。

色合波部１３Ｃは、反射ミラー１９Ｒ１，１９Ｒ２、ダイクロイックプリズム１９Ｂ，１９Ｇ１，１９Ｇ２を有する。具体的には、例えば偏光分離合波素子１Ａの面２１Ｓ１と対向する位置に、ダイクロイックプリズム１９Ｂが設けられている。ダイクロイックプリズム１９Ｂを挟んで偏光分離合波素子１Ａと反対側には、ダイクロイックプリズム１９Ｇ１と反射ミラー１９Ｒ１とが順に設けられている。ダイクロイックプリズム１９Ｂ，１９Ｇ１および反射ミラー１９Ｒ１は、それぞれ、コリメータレンズ１２Ｂ，１２Ｇ１，１２Ｒ１に対応して配置されている。偏光分離合波素子１Ａの面２２Ｓ４とコリメータレンズ１２Ｇ２との間にはダイクロイックプリズム１９Ｇ２が設けられている。さらに、ダイクロイックプリズム１９Ｇ２とコリメータレンズ１２Ｒ２との間には反射ミラー１９Ｒ２が設けられている。

反射ミラー１９Ｒ１は、赤色レーザ１１Ｒ１から出射されてコリメータレンズ１２Ｒ１を通過して平行光となったＳ偏光の赤色レーザ光を、ダイクロイックプリズム１９Ｇ１へ向けて反射させる反射面１９１Ｒ１を有するものである。

ダイクロイックプリズム１９Ｇ１は、ダイクロイック膜１９１Ｇ１を有するプリズムである。ダイクロイック膜１９１Ｇ１は、緑色レーザ１１Ｇ１から出射されてコリメータレンズ１２Ｇ１により平行光とされたＳ偏光の緑色レーザ光を選択的に反射させる一方、反射ミラー１９Ｒ１からの赤色レーザ光を選択的に透過させるものである。

ダイクロイックプリズム１９Ｂは、ダイクロイック膜１９１Ｂを有するプリズムである。ダイクロイック膜１９１Ｂは、青色レーザ１１Ｂから出射されてコリメータレンズ１２Ｂにより平行光とされたＳ偏光の青色レーザ光を選択的に反射させる一方、ダイクロイックプリズム１９Ｇ１からの緑色レーザ光および赤色レーザ光を選択的に透過させるものである。

反射ミラー１９Ｒ２は、反射面１９１Ｒ２を有する。反射面１９１Ｒ２は、赤色レーザ１１Ｒ２から出射されてコリメータレンズ１２Ｒ２を通過して平行光となったＳ偏光の赤色レーザ光を、ダイクロイックプリズム１９Ｇ２へ向けて反射させるものである。

ダイクロイックプリズム１９Ｇ２は、ダイクロイック膜１９１Ｇ２を有するプリズムである。ダイクロイック膜１９１Ｇ２は、緑色レーザ１１Ｇ２から出射されてコリメータレンズ１２Ｇ２により平行光とされたＳ偏光の緑色レーザ光を選択的に透過させる一方、反射ミラー１９Ｒ２からの赤色レーザ光を選択的に反射させるものである。

このような構成の光源部１０Ｃであっても赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光についての色合波（光路合波）を適切に行うことができる。

なお、上記した実施の形態および変形例のいずれにおいても、平行プリズム２２と平行プリズム３２との高さは同じであることが望ましい。また、平行プリズム２２および三角プリズム２１は同じ材料からなり、平行プリズム３２および三角プリズム３１は同じ材料からなることが望ましい。一方で平行プリズム２２および三角プリズム２１の構成材料と、平行プリズム３２および三角プリズム３１の構成材料とは互いに異なっていてもよい。両者の構成材料を適宜変更することで、光学遅延距離Ｄを調整することができる。例えば２つの異なる波長分散をもつ材料を組み合わせることができる。

以下、本技術の具体的な実施例について説明する。

［実験例１］
（実験例１−１）
本実験例では、上記実施の形態の偏光分離合波素子１を含む光学系（図１４Ａ）を備えた表示装置を作製し、スペックルの低減効果の評価をおこなった。但し、光学素子２０と光学素子３０との間隔を可変とし、光学遅延距離Ｄを可変とした。なお、図１４Ａでは、色合波部１３の図示を省略している。また、この光学系では、図１４Ｂに示したように光軸と直交する面内において偏光分離合波素子１を光源部１０に対し光軸を中心軸として４５°傾けて配置した。すなわち、偏光分離合波素子１におけるレーザ光の光路を含む面を、直線偏光であるレーザ光の偏光軸に対して４５°または１３５°をなすようにした。レーザ光源１１としてはＴＥ偏光の青色半導体レーザを用い、偏光方向を紙面と平行になるように配置した。半導体レーザはＤＣ駆動とした。レーザ光は非球面を含むコリメータレンズ１２で平行化され、偏光分離合波素子１を透過したのち、ＭＥＭＳミラー（図示せず）によって二次元走査し、スクリーン（図示せず）上に投映した。

スペックル低減の評価には、スペックルコントラストを用いた。スペックルコントラストはスクリーンに投映された像をカメラで取り込み、輝度の標準偏差を平均輝度で割った値である。使用するカメラレンズはスペックル最少スペックルパタンがＣＣＤ（電荷結合素子）のセルサイズよりも大きくなるように設定し、ＣＣＤのセルサイズを４．４μｍ、カメラのF値を１１、焦点距離ｆを４０ｍｍとした。また、スクリーンとカメラとの距離は９０ｃｍとした。人が感じるスペックルパタンは時間積算されたものであり、露光時間は１フレームに相当する１／６０秒とした。

図１５Ａに、本実験例におけるスクリーンに投映された像の輝度分布を示す。但し、光学遅延距離Ｄ＝２３．５ｍｍとした。このデータからバックグラウンドノイズを引いたのちの輝度の標準偏差は５．８３、輝度平均は３１．２となり、スペックルコントラストＣｓ＝１８．８％が得られた。

（実験例１−２）
上記実験例１−１に対する比較例として、偏光分離合波素子１を含まないことを除き、他は同一の構成の表示装置を作製し、同様のスペックルの観察をおこなった。

図１５Ｂに、本実験例におけるスクリーンに投映された像の輝度分布を示す。このデータからバックグラウンドノイズを引いたのちの輝度の標準偏差は９．５４、輝度平均は４０．１となった。これよりスペックルコントラストＣｓ＝２３．８％が得られた。

以上の実験例１−１と実験例１−２との比較により、相対スペックルコントラストは約７９％（＝１８．８／２３．８）となった。

［実験例２］
次に、図１４Ａに示した光学系を含む表示装置について、相対スペックルコントラストと光学遅延距離Ｄとの関係を調査した。その結果を図１６に示す。図１６に示したように、相対スペックルコントラストは、光学遅延距離Ｄの変化に伴い、一定の周期でピークを示すことがわかった。

使用したレーザ光の波長は４４５ｎｍであり、半導体レーザの共振条件である２×ｎeff×Ｌは約３．７ｍｍである。図１６に現れたピークの周期は２×ｎeff×Ｌと一致している。マイケルソン干渉計を用いて測定される半導体レーザの可干渉性は２×ｎeff×Ｌの整数倍で強くなることが知られており、本実験例においても同様であると考えられる。相対スペックルコントラストは、ｍを自然数とすると２×ｎeff×Ｌ×（ｍ＋０．５）で最低値を取り、下記の式（２）を満たせば十分な効果が期待できる。なお、光学遅延距離Ｄ＝１２．５ｍｍのとき、相対スペックルコントラストは８０％であった。

２×ｎeff×Ｌ×（ｍ＋０．２）≦Ｄ≦２×ｎeff×Ｌ×（ｍ＋０．８） ……（２）

また、図１４Ａに示した光学系を含む表示装置において、偏光分離合波素子１を透過したレーザ光の発散角のずれは十分に抑制されており、目視ではそのずれを確認することができなかった。なお、偏光多重におけるスペックル低減の理論値は１／√２である。しかし、現実には、偏光分離合波素子１で分離された２つのビーム（Ｐ偏光およびＳ偏光）の相互相関を０にすることは困難であり、実験結果は相互相関が１／ｅの場合に対応していると考えられる。

［実験例３］
次に、図１７Ａ，１７Ｂに示した光学系を含む表示装置について、相対スペックルコントラストと波長差との関係を調査した。その結果を図１８に示す。

実験例１−１の光学系は一のレーザ光源を用いたものであり、全体構成がシンプルであり超小型化が求められる用途に適している。これに対し、本実験例の光学系は、２つのレーザ光源を用いるようにしたものであり、スペックルコントラストをよりいっそう低減するのに適している。現実には網膜の構成より特に赤、緑のスペックルコントラストを下げることが重要である。よって、本出願人は各色につき２つの半導体レーザを用いる構成を検討した。

ＬＢＳプロジェクタではビームスポットが小さく角度多重の自由度に制約があるので、偏光多重と波長多重とを併用してスペックルを下げることが求められる。十分な波長多重を得るためには同色で波長が異なる２つの半導体レーザを用いるとよい。ところが同じ材料系の半導体レーザにおいて大きな波長差を有する２つのレーザ光を形成することは事実上困難であり、ダイクロックプリズムやダイクロックミラーで合波することが難しい。従って２つのレーザ光は偏光ビームスプリッタで合波される。理論上、２つの独立した光源における相互相関は０であり、例えばＰ偏光とＳ偏光とを用いて合波することにより約７１％（＝１／√２）のスペックルコントラストの低下が期待できる。また２つのレーザ光源に波長差を設けることでスペックルパタンに変化が生じ、最大で約７１％（＝１／√２）のスペックルコントラストの低下が期待できる。しかしながらこれらの組み合わせ（すなわち、波長および偏光のいずれもが相互に異なる２つの半導体レーザ）では偏光多重と波長多重とが縮退しており約７１％（＝１／√２）以上の効果が期待できない。そこで、本出願人は、上記実施の形態で説明した偏光分離合波素子を採用することにより、上述の縮退が解消されることを確認した。

図１７Ａ，１７Ｂに示した光学系では、６３７．３ｎｍの波長を有する赤色レーザ光を発する一方の赤色半導体レーザ５１Ｂを、その偏光方向が紙面に垂直となるように配置し、他方の赤色半導体レーザ５１Ａを、偏光方向が紙面と水平になるように配置した。それぞれの赤色半導体レーザ５１Ａ，５１Ｂからの赤色レーザ光を非球面レンズ５２Ａ，５２Ｂにより平行光束としたのち、反射ミラー５３Ｂおよび偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５３Ａを介して合波し、偏光分離合波素子１に入射した。ここで、赤色半導体レーザ５１Ａからのレーザ光については、温度を変えることにより６３６ｎｍ〜６４３．４ｎｍの範囲で調整可能とした。偏光分離合波素子１を透過したのち、ＭＥＭＳミラー（図示せず）によって二次元走査し、スクリーン（図示せず）上に投映した。なお、図１７Ｂに示したように、この光学系においても、偏光分離合波素子１におけるレーザ光の光路を含む面が各レーザ光の偏光軸に対して４５°または１３５°をなすように、偏光分離合波素子１を傾けて配置した。

（実験例３−１）
図１８では、横軸が赤色半導体レーザ５１Ａと赤色半導体レーザ５１Ｂとの波長差を示し、縦軸が相対スペックルコントラストを示す。図１８において、「●」は偏光多重および波長多重の縮退を示している。具体的には、「●」の相対スペックルコントラストは、偏光ビームスプリッタで合波した２つのレーザ光源を用いた場合のスペックルコントラストを、波長６３７．３ｎｍの赤色レーザ光を発する１つのレーザ光源を用いた場合のスペックルコントラストで割った値である。波長差０において約７１％が得られており、偏光多重がほぼ理論値まで低減したことが分かる。なお、２つのレーザ光源からのレーザ光に波長差を生じさせた場合であっても、相対スペックルコントラストは約７１％となった。

（実験例３−２）
また、図１８における「■」は、図１７Ａの光学系を用いた場合のスペックルコントラストを、図１７Ａの光学系から偏光分離合波素子１を除いた光学系を用いた場合のスペックルコントラストで割ることで得られる相対スペックルコントラストを示す。図１７Ａの光学系を用いた場合とは、２つのレーザ光源からの２つのレーザ光を偏光ビームスプリッタで合波し、偏光分離合波素子１を透過させた場合である。図１７Ａの光学系から偏光分離合波素子１を除いた光学系を用いた場合とは、２つのレーザ光源からの２つのレーザ光を偏光ビームスプリッタで合波したが、偏光分離合波素子１を透過させなかった場合を意味する。偏光分離合波素子１を用いることにより、約８０％程度の相対スペックルコントラストが得られることがわかった。

（実験例３−３）
さらに、図１８における「◆」は、図１７Ａの光学系を用いた場合のスペックルコントラストを、赤色レーザ光を発する１つのレーザ光源を用いた場合のスペックルコントラストで割ることで得られる相対スペックルコントラストを示す。２つのレーザ光の波長差が０（ゼロ）近傍においては実験例３−１の値と大きく変わらないが、波長差（の絶対値）が１ｎｍ以上となると相対スペックルコントラストが約５７％にまで改善されることがわかった。これは波長多重によるスペックル低減効果（約７１％（＝１／√２））と、上記実験例３−２で示した偏光分離合波素子１を採用したことによる低減効果（約８０％）との積と考えられる。

このように、本技術の偏光分離合波素子を採用することにより、偏光多重と波長多重との縮退を解消することができ、さらなるスペックルコントラストの低減を図ることが可能なことが確認できた。

以上、いくつかの実施の形態、変形例および実験例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、光源部の構成（例えばレーザ光源の種類、数など）および光源部と偏光分離合波素子との位置関係については、上記実施の形態等に示したものに限定されるものではない。

また、上記実施の形態等では、レーザ光を走査する走査部としてＭＥＭＳミラーを例示して説明するようにしたが、本技術では、ＭＥＭＳミラー以外の、例えば超音波モータを用いた低速の垂直ミラーや、ガルバノミラーなども用いることができる。

また、上記実施の形態等では、直線偏光のレーザ光を用いる場合を例示して説明するようにしたが、本技術では、円偏光のレーザ光を用いることもできる。

また、本技術は以下のような構成を取り得るものである。
（１）
互いに対向する第１の偏光分離面および第１の反射面を有する第１の光学素子と、
互いに対向する第２の偏光分離面および第２の反射面を有する第２の光学素子と
を備え、
前記第１の反射面は、前記第１の偏光分離面からの光を前記第２の反射面へ向けて反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの光を前記第２の偏光分離面へ向けて反射し、
前記第１の偏光分離面および前記第１の反射面は互いに平行であり、
前記第２の偏光分離面および前記第２の反射面は互いに平行である
偏光分離合波素子。
（２）
前記第１の光学素子は前記第１の偏光分離面と前記第１の反射面とを繋ぐ第１の端面を有し、
前記第２の光学素子は前記第２の偏光分離面と前記第２の反射面とを繋ぎ、前記第１の端面と対向する第２の端面を有する
上記（１）記載の偏光分離合波素子。
（３）
前記第１の光学素子は、一の透明板から切り出され、かつ、前記第１の偏光分離面および第１の反射面を含む第１のプリズムを有し、
前記第２の光学素子は、前記一の透明板もしくは他の一の透明板から切り出され、かつ、前記第２の偏光分離面および第２の反射面を含む第２のプリズムを有する
上記（１）または（２）に記載の偏光分離合波素子。
（４）
前記第１の光学素子は、前記第１のプリズムの前記第１の偏光分離面と対向する斜面を含む第３のプリズムをさらに有し、
前記第２の光学素子は、前記第２のプリズムの前記第２の偏光分離面と対向する斜面を含む第４のプリズムをさらに有する
上記（３）記載の偏光分離合波素子。
（５）
互いに対向する無偏光分離面および第１の反射面を有する第１の光学素子と、
互いに対向する偏光分離面および第２の反射面を有する第２の光学素子と、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に設けられた半波長素子と
を備え、
前記第１の反射面は、前記無偏光分離面において反射した光を前記第２の反射面へ向けて反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面において反射したのち前記半波長素子を透過した光を前記偏光分離面へ向けて反射し、
前記偏光分離面は、前記無偏光分離面を透過したのち前記半波長素子を介することなく到達した光と、前記第２の反射面において反射した光とを合波し、
前記無偏光分離面および前記第１の反射面は互いに平行であり、
前記偏光分離面および前記第２の反射面は互いに平行である
偏光分離合波素子。
（６）
前記第１の光学素子は前記無偏光分離面と前記第１の反射面とを繋ぐ第１の端面を有し、
前記第２の光学素子は前記偏光分離面と前記第２の反射面とを繋ぎ、前記第１の端面と対向する第２の端面を有する
上記（５）記載の偏光分離合波素子。
（７）
前記第１の光学素子は、一の透明板から切り出され、かつ、前記無偏光分離面および第１の反射面を含む第１のプリズムを有し、
前記第２の光学素子は、前記一の透明板もしくは他の一の透明板から切り出され、かつ、前記偏光分離面および第２の反射面を含む第２のプリズムを有する
上記（５）または（６）に記載の偏光分離合波素子。
（８）
前記第１の光学素子は、前記第１のプリズムの前記無偏光分離面と対向する斜面を含む第３のプリズムをさらに有し、
前記第２の光学素子は、前記第２のプリズムの前記偏光分離面と対向する斜面を含む第４のプリズムをさらに有する
上記（７）記載の偏光分離合波素子。
（９）
互いに対向する無偏光分離面および第１の反射面を有する第１の光学素子と、
互いに対向する偏光分離面および第２の反射面を有する第２の光学素子と、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に設けられた半波長素子と
を備え、
前記第１の反射面は、前記無偏光分離面において反射した光を前記第２の反射面へ向けて反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面において反射した光を前記偏光分離面へ向けて反射し、
前記偏光分離面は、前記無偏光分離面を透過したのち前記半波長素子を透過した光と前記第２の反射面において反射した光とを合波し、
前記無偏光分離面および前記第１の反射面は互いに平行であり、
前記偏光分離面および前記第２の反射面は互いに平行である
偏光分離合波素子。
（１０）
前記第１の光学素子は前記無偏光分離面と前記第１の反射面とを繋ぐ第１の端面を有し、
前記第２の光学素子は前記偏光分離面と前記第２の反射面とを繋ぎ、前記第１の端面と対向する第２の端面を有する
上記（９）記載の偏光分離合波素子。
（１１）
前記第１の光学素子は、一の透明板から切り出され、かつ、前記無偏光分離面および第１の反射面を含む第１のプリズムを有し、
前記第２の光学素子は、前記一の透明板もしくは他の一の透明板から切り出され、かつ、前記偏光分離面および第２の反射面を含む第２のプリズムを有する
上記（９）または（１０）に記載の偏光分離合波素子。
（１２）
前記第１の光学素子は、前記第１のプリズムの前記無偏光分離面と対向する斜面を含む第３のプリズムをさらに有し、
前記第２の光学素子は、前記第２のプリズムの前記偏光分離面と対向する斜面を含む第４のプリズムをさらに有する
上記（１１）記載の偏光分離合波素子。
（１３）
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部からのレーザ光が透過する偏光分離合波素子と
を備え、
前記偏光分離合波素子は、
互いに対向する第１の偏光分離面および第１の反射面を有する第１の光学素子と、
互いに対向する第２の偏光分離面および第２の反射面を有する第２の光学素子と
を有し、
前記第１の反射面は、前記第１の偏光分離面からの光を前記第２の反射面へ向けて反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの光を前記第２の偏光分離面へ向けて反射する
前記第１の偏光分離面および前記第１の反射面は互いに平行であり、
前記第２の偏光分離面および前記第２の反射面は互いに平行である
光学系。
（１４）
前記光源部は、前記レーザ光源として赤色レーザ光を発する赤色レーザ光源、緑色レーザ光を発する緑色レーザ光源および青色レーザ光を発する青色レーザ光源をそれぞれ１以上有し、
前記赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光の全てが一の前記偏光分離合波素 子に入射する
上記（１３）記載の光学系。
（１５）
前記レーザ光源は半導体レーザであって、
前記半導体レーザは、マイケルソン干渉計で測定される可干渉性のピーク周期Ｌｃを有 し、
前記偏光分離合波素子における光学遅延距離Ｄは式（１）で表される
上記（１３）記載の光学系。
Ｌｃ×（ｍ＋０．２）≦Ｄ≦Ｌｃ×（ｍ＋０．８） ……（１）
但し、ｍは自然数である。
（１６）
前記光源部は、２以上の同色の前記半導体レーザを有し、
前記２以上の同色の半導体レーザは、互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有するレーザ光を発し、前記偏光分離合波素子に入射する
上記（１５）記載の光学系。
（１７）
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部からのレーザ光が透過する偏光分離合波素子と
を備え、
前記偏光分離合波素子は、
互いに対向する無偏光分離面および第１の反射面を有する第１の光学素子と、
互いに対向する偏光分離面および第２の反射面を有する第２の光学素子と、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に設けられた半波長素子と
を有し、
前記第１の反射面は、前記無偏光分離面において反射した光を前記第２の反射面へ向けて反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面において反射したのち前記半波長素子を透過した光を前記偏光分離面へ向けて反射し、
前記偏光分離面は、前記無偏光分離面を透過したのち前記半波長素子を介することなく到達した光と、前記第２の反射面において反射した光とを合波し、
前記無偏光分離面および前記第１の反射面は互いに平行であり、
前記偏光分離面および前記第２の反射面は互いに平行である
光学系。
（１８）
前記光源部は、前記レーザ光源として赤色レーザ光を発する赤色レーザ光源、緑色レーザ光を発する緑色レーザ光源および青色レーザ光を発する青色レーザ光源をそれぞれ１以上有し、
前記赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光の全てが一の前記偏光分離合波素 子に入射する
上記（１７）記載の光学系。
（１９）
前記レーザ光源は半導体レーザであって、
前記半導体レーザは、マイケルソン干渉計で測定される可干渉性のピーク周期Ｌｃを有 し、
前記偏光分離合波素子における光学遅延距離Ｄは式（１）で表される
上記（１８）記載の光学系。
Ｌｃ×（ｍ＋０．２）≦Ｄ≦Ｌｃ×（ｍ＋０．８） ……（１）
但し、ｍは自然数である。
（２０）
前記光源部は、２以上の同色の前記半導体レーザを有し、
前記２以上の同色の半導体レーザは、互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有するレーザ光を発し、前記偏光分離合波素子に入射する
上記（１９）記載の光学系。
（２１）
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部からのレーザ光が透過する偏光分離合波素子と
を備え、
前記偏光分離合波素子は、
互いに対向する無偏光分離面および第１の反射面を有する第１の光学素子と、
互いに対向する偏光分離面および第２の反射面を有する第２の光学素子と、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に設けられた半波長素子と
を備え、
前記第１の反射面は、前記無偏光分離面において反射した光を前記第２の反射面へ向けて反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面において反射した光を前記偏光分離面へ向けて反射し、
前記偏光分離面は、前記無偏光分離面を透過したのち前記半波長素子を透過した光と前記第２の反射面において反射した光とを合波し、
前記無偏光分離面および前記第１の反射面は互いに平行であり、
前記偏光分離面および前記第２の反射面は互いに平行である
光学系。
（２２）
前記光源部は、前記レーザ光源として赤色レーザ光を発する赤色レーザ光源、緑色レーザ光を発する緑色レーザ光源および青色レーザ光を発する青色レーザ光源をそれぞれ１以上有し、
前記赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光の全てが一の前記偏光分離合波素 子に入射する
上記（２１）記載の光学系。
（２３）
前記レーザ光源は半導体レーザであって、
前記半導体レーザは、マイケルソン干渉計で測定される可干渉性のピーク周期Ｌｃを有し、
前記偏光分離合波素子における光学遅延距離Ｄは式（１）で表される
上記（２２）記載の光学系。
Ｌｃ×（ｍ＋０．２）≦Ｄ≦Ｌｃ×（ｍ＋０．８） ……（１）
但し、ｍは自然数である。
（２４）
前記光源部は、２以上の同色の前記半導体レーザを有し、
前記２以上の同色の半導体レーザは、互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有するレーザ光を発し、前記偏光分離合波素子に入射する
上記（２３）記載の光学系。
（２５）
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部からのレーザ光が透過する偏光分離合波素子と、
前記偏光分離合波素子を透過したレーザ光を走査する走査部と
を備え、
前記偏光分離合波素子は、
互いに対向する第１の偏光分離面および第１の反射面を有する第１の光学素子と、
互いに対向する第２の偏光分離面および第２の反射面を有する第２の光学素子と
を有し、
前記第１の反射面は、前記第１の偏光分離面からの光を前記第２の反射面へ向けて反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの光を前記第２の偏光分離面へ向けて反射し、
前記第１の偏光分離面および前記第１の反射面は互いに平行であり、
前記第２の偏光分離面および前記第２の反射面は互いに平行である
表示装置。
（２６）
前記光源部は、前記レーザ光源として赤色レーザ光を発する赤色半導体レーザ、緑色レーザ光を発する緑色半導体レーザおよび青色レーザ光を発する青色半導体レーザをそれぞれ１以上有し、
前記赤色半導体レーザ、緑色半導体レーザおよび青色半導体レーザは、それぞれマイケルソン干渉計で測定される可干渉性のピーク周期Ｌｃを有し、
前記偏光分離合波素子における光学遅延距離Ｄは式（１）で表され、
前記赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光の全てが一の前記偏光分離合波素子に入射する
上記（２５）記載の表示装置。
Ｌｃ×（ｍ＋０．２）≦Ｄ≦Ｌｃ×（ｍ＋０．８） ……（１）
但し、ｍは自然数である。
（２７）
前記光源部は、
互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する赤色レーザ光を発する２以上の前記赤色半導体レーザと、
互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する緑色レーザ光を発する２以上の前記緑色半導体レーザと、
互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する青色レーザ光を発する２以上の前記青色半導体レーザと
を有する
上記（２６）記載の表示装置。
（２８）
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部からのレーザ光が透過する偏光分離合波素子と、
前記偏光分離合波素子を透過したレーザ光を走査する走査部と
を備え、
前記偏光分離合波素子は、
互いに対向する無偏光分離面および第１の反射面を有する第１の光学素子と、
互いに対向する偏光分離面および第２の反射面を有する第２の光学素子と、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に設けられた半波長素子と
を有し、
前記第１の反射面は、前記無偏光分離面において反射した光を前記第２の反射面へ向けて反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面において反射したのち前記半波長素子を透過した光を前記偏光分離面へ向けて反射し、
前記偏光分離面は、前記無偏光分離面を透過したのち前記半波長素子を介することなく到達した光と、前記第２の反射面において反射した光とを合波し、
前記無偏光分離面および前記第１の反射面は互いに平行であり、
前記偏光分離面および前記第２の反射面は互いに平行である
表示装置。
（２９）
前記光源部は、前記レーザ光源として赤色レーザ光を発する赤色半導体レーザ、緑色レーザ光を発する緑色半導体レーザおよび青色レーザ光を発する青色半導体レーザをそれぞれ１以上有し、
前記赤色半導体レーザ、緑色半導体レーザおよび青色半導体レーザは、それぞれマイケルソン干渉計で測定される可干渉性のピーク周期Ｌｃを有し、
前記偏光分離合波素子における光学遅延距離Ｄは式（１）で表され、
前記赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光の全てが一の前記偏光分離合波素子に入射する
上記（２８）記載の表示装置。
Ｌｃ×（ｍ＋０．２）≦Ｄ≦Ｌｃ×（ｍ＋０．８） ……（１）
但し、ｍは自然数である。
（３０）
前記光源部は、
互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する赤色レーザ光を発する２以上の前記赤色半導体レーザと、
互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する緑色レーザ光を発する２以上の前記緑色半導体レーザと、
互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する青色レーザ光を発する２以上の前記青色半導体レーザと
を有する
上記（２９）記載の表示装置。
（３１）
レーザ光源を含む光源部と、
前記光源部からのレーザ光が透過する偏光分離合波素子と、
前記偏光分離合波素子を透過したレーザ光を走査する走査部と
を備え、
前記偏光分離合波素子は、
互いに対向する無偏光分離面および第１の反射面を有する第１の光学素子と、
互いに対向する偏光分離面および第２の反射面を有する第２の光学素子と、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に設けられた半波長素子と
を備え、
前記第１の反射面は、前記無偏光分離面において反射した光を前記第２の反射面へ向けて反射し、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面において反射した光を前記偏光分離面へ向けて反射し、
前記偏光分離面は、前記無偏光分離面を透過したのち前記半波長素子を透過した光と前記第２の反射面において反射した光とを合波し、
前記無偏光分離面および前記第１の反射面は互いに平行であり、
前記偏光分離面および前記第２の反射面は互いに平行である
表示装置。
（３２）
前記光源部は、前記レーザ光源として赤色レーザ光を発する赤色半導体レーザ、緑色レーザ光を発する緑色半導体レーザおよび青色レーザ光を発する青色半導体レーザをそれぞれ１以上有し、
前記赤色半導体レーザ、緑色半導体レーザおよび青色半導体レーザは、それぞれマイケルソン干渉計で測定される可干渉性のピーク周期Ｌｃを有し、
前記偏光分離合波素子における光学遅延距離Ｄは式（１）で表され、
前記赤色レーザ光、緑色レーザ光および青色レーザ光の全てが一の前記偏光分離合波素子に入射する
上記（３１）記載の表示装置。
Ｌｃ×（ｍ＋０．２）≦Ｄ≦Ｌｃ×（ｍ＋０．８） ……（１）
但し、ｍは自然数である。
（３３）
前記光源部は、
互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する赤色レーザ光を発する２以上の前記赤色半導体レーザと、
互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する緑色レーザ光を発する２以上の前記緑色半導体レーザと、
互いに１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する青色レーザ光を発する２以上の前記青色半導体レーザと
を有する
上記（３２）記載の表示装置。

１…偏光分離合波素子、２（２Ｌ，２Ｒ）…偏光分離膜、３（３Ｌ，３Ｒ）…反射膜、５…無偏光分離膜、６…半波長膜、１０…光源部、１１…レーザ光源、１２…コリメート部、１３…色合波部、１４…ＭＥＭＳミラー、１５…１／４波長板、１７…スクリーン、２０，３０…光学素子、２１，３１…三角プリズム、２２，３２…平行プリズム。

Claims (6)

1. 第１のレーザ光を発する第１の半導体レーザ、および前記第１のレーザ光と同色であって前記第１のレーザ光のピーク波長と１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する第２のレーザ光を発する第２の半導体レーザ、を含む光源部と、
   前記光源部からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光が互いに実質的に同一の経路を辿って透過する偏光分離合波素子と
   を備え、
   前記偏光分離合波素子は、
   互いに平行をなすように対向する第１の反射面および第１の偏光分離面を含む第１の光学素子と、
   互いに平行をなすように対向する第２の反射面および第２の偏光分離面を含む第２の光学素子と
   を有し、
   前記第１の反射面は、前記第１の偏光分離面からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を前記第２の反射面へ向けて反射するものであり、
   前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を前記第２の偏光分離面へ向けて反射するものである
   光学系。
2. 前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを合波して合波光を形成したのち、その合波光を前記偏光分離合波素子に導く光学部材をさらに備える
   請求項１記載の光学系。
3. 前記第１のレーザ光のピーク波長と前記第２のレーザ光のピーク波長との差分は６ｎｍ以下である
   請求項１または請求項２に記載の光学系。
4. 第１のレーザ光を発する第１の半導体レーザ、および前記第１のレーザ光と同色であって前記第１のレーザ光のピーク波長と１ｎｍ以上異なるピーク波長を有する第２のレーザ光を発する第２の半導体レーザ、を含む光源部と、
   前記光源部からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光が互いに実質的に同一の経路を辿って透過する偏光分離合波素子と、
   前記偏光分離合波素子からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を投影する投影部と
   を備え、
   前記偏光分離合波素子は、
   互いに平行をなすように対向する第１の反射面および第１の偏光分離面を含む第１の光学素子と、
   互いに平行をなすように対向する第２の反射面および第２の偏光分離面を含む第２の光学素子と
   を有し、
   前記第１の反射面は、前記第１の偏光分離面からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を前記第２の反射面へ向けて反射するものであり、
   前記第２の反射面は、前記第１の反射面からの前記第１のレーザ光および前記第２のレーザ光を前記第２の偏光分離面へ向けて反射するものである
   表示装置。
5. 前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを合波して合波光を形成したのち、その合波光を前記偏光分離合波素子に導く光学部材をさらに備える
   請求項４記載の表示装置。
6. 前記第１のレーザ光のピーク波長と前記第２のレーザ光のピーク波長との差分は６ｎｍ以下である
   請求項４または請求項５に記載の表示装置。

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