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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023051736
(43)【公開日】2023-04-11
(54)【発明の名称】光源装置、画像投射装置および表示装置
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20230404BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20230404BHJP
F21V 7/28 20180101ALI20230404BHJP
F21V 9/20 20180101ALI20230404BHJP
F21V 9/40 20180101ALI20230404BHJP
F21V 9/45 20180101ALI20230404BHJP
F21V 7/26 20180101ALI20230404BHJP
F21V 9/35 20180101ALI20230404BHJP
F21V 9/38 20180101ALI20230404BHJP
F21S 2/00 20160101ALI20230404BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20230404BHJP
【ＦＩ】
G03B21/14 A
G03B21/00 D
F21V7/28 240
F21V9/20
F21V9/40 200
F21V9/45
F21V7/26
F21V9/35
F21V9/38
F21S2/00 340
F21S2/00 355
F21Y115:30
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022114201
(22)【出願日】2022-07-15
(31)【優先権主張番号】P 2021162136
(32)【優先日】2021-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2021162354
(32)【優先日】2021-09-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼野 洋平
(72)【発明者】
【氏名】平川 真
(72)【発明者】
【氏名】藤田 和弘
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 崇
【テーマコード（参考）】
2K203
【Ｆターム（参考）】
2K203FA07
2K203FA25
2K203FA32
2K203FA44
2K203FA45
2K203FA54
2K203FA62
2K203GA25
2K203GA35
2K203GA36
2K203GA40
2K203HA14
2K203HA27
2K203HA65
2K203HB22
2K203HB24
2K203HB25
2K203MA04
(57)【要約】
【課題】波長変換素子の光変換効率を向上させる。
【解決手段】光源と、片面もしくは両面に複数のレンズがアレイ状に並んだレンズアレイを有する光学素子と、前記光源から出射され前記光学素子を通過した光の波長を変換する波長変換素子と、を備え、前記光学素子の隣り合う前記レンズの頂点間の距離Ｐが、前記光学素子に入射する光の光束の幅Ｄの１／４以下である。
【選択図】図３－２
【解決手段】光源と、片面もしくは両面に複数のレンズがアレイ状に並んだレンズアレイを有する光学素子と、前記光源から出射され前記光学素子を通過した光の波長を変換する波長変換素子と、を備え、前記光学素子の隣り合う前記レンズの頂点間の距離Ｐが、前記光学素子に入射する光の光束の幅Ｄの１／４以下である。
【選択図】図３－２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、
片面もしくは両面に複数のレンズがアレイ状に並んだレンズアレイを有する光学素子と、
前記光源から出射され前記光学素子を通過した光の波長を変換する波長変換素子と、
を備え、
前記光学素子の隣り合う前記レンズの頂点間の距離Ｐが、前記光学素子に入射する光の光束の幅Ｄの１／４以下である、
ことを特徴とする光源装置。
片面もしくは両面に複数のレンズがアレイ状に並んだレンズアレイを有する光学素子と、
前記光源から出射され前記光学素子を通過した光の波長を変換する波長変換素子と、
を備え、
前記光学素子の隣り合う前記レンズの頂点間の距離Ｐが、前記光学素子に入射する光の光束の幅Ｄの１／４以下である、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項2】
前記光学素子と前記波長変換素子との間に配置された第２の光学系をさらに備え、
前記光束の幅Ｄが、前記第２の光学系の前記光源側のレンズの外径Ｄｏｐｔの１／３以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記光束の幅Ｄが、前記第２の光学系の前記光源側のレンズの外径Ｄｏｐｔの１／３以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項3】
前記光学素子を通過した光を前記波長変換素子に導く光学面を有し、
前記光学面上の光束の幅Ｄｍｉｒｒｏｒが前記外径Ｄｏｐｔの１／３以下である、
ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
前記光学面上の光束の幅Ｄｍｉｒｒｏｒが前記外径Ｄｏｐｔの１／３以下である、
ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項4】
前記光源は、複数の発光点を有し、
前記距離Ｐは、前記複数の発光点のうちの１つの発光点から射出される光にかかる前記光学素子上の光束の幅Ｄｓｉｎｇｌｅの１／２以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
前記距離Ｐは、前記複数の発光点のうちの１つの発光点から射出される光にかかる前記光学素子上の光束の幅Ｄｓｉｎｇｌｅの１／２以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項5】
前記光学素子は、矩形形状の複数の球面レンズをアレイ状に並べたレンズアレイを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項6】
前記光学面は、ダイクロイックミラーである、
ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項7】
前記光源と前記光学面との間に、少なくとも正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズとを有する第１の光学系を備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項8】
前記負のパワーを有するレンズの外径は、前記第２の光学系の前記光源側のレンズの外径Ｄｏｐｔの１／２以下である、
ことを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
ことを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項9】
前記光学素子への光の入射角度は、３度以内である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項10】
前記光学素子は、少なくとも２面のレンズアレイ面を有する、
ことを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
ことを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項11】
前記光学素子は、入射面と出射面のどちらか一方にレンズアレイ面を有する、
ことを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
ことを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項12】
前記光源と前記光学素子との間に設けられ、前記光源から出射される光の光束を縮小する第１の光学系と、
前記第１の光学系のシフトもしくはチルトによって前記光学素子へ入射する光束の入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
前記第１の光学系のシフトもしくはチルトによって前記光学素子へ入射する光束の入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項13】
前記光源と前記光学素子との間に設けられ、前記光源から出射される光を反射し前記光学素子へと導く反射型光学素子と、
前記反射型光学素子のシフトもしくはチルトによって前記光学素子への光線入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
前記反射型光学素子のシフトもしくはチルトによって前記光学素子への光線入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項14】
前記光源と前記光学素子との間に設けられ、前記光源から出射される光を透過する透過型光学素子と、
前記透過型光学素子のシフトもしくはチルトによって前記光学素子への光線入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
前記透過型光学素子のシフトもしくはチルトによって前記光学素子への光線入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
【請求項15】
前記調整手段は、スペーサである、
ことを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
ことを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
【請求項16】
請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光をミキシングすることで均一化する光均一化素子と、
前記光均一化素子が均一化した光を照明する照明光学系と、
前記照明光学系により照明される光を変調することにより画像光を形成する画像形成素子と、
前記画像形成素子が形成した画像光を被照射部材に投射する投射光学系と、
を備えることを特徴とする画像投射装置。
前記光源装置から出射された光をミキシングすることで均一化する光均一化素子と、
前記光均一化素子が均一化した光を照明する照明光学系と、
前記照明光学系により照明される光を変調することにより画像光を形成する画像形成素子と、
前記画像形成素子が形成した画像光を被照射部材に投射する投射光学系と、
を備えることを特徴とする画像投射装置。
【請求項17】
前記光学素子の複数レンズの矩形の一辺は、前記光均一化素子の入り口の１辺と略平行である、
ことを特徴とする請求項１６に記載の画像投射装置。
ことを特徴とする請求項１６に記載の画像投射装置。
【請求項18】
請求項１６に記載の画像投射装置と、
前記画像投射装置からの画像光が照射される被照射部材と、
を備え、
前記画像光が照射された前記被照射部材を回転または振動をさせることで３次元像を表示する、
ことを特徴とする表示装置。
前記画像投射装置からの画像光が照射される被照射部材と、
を備え、
前記画像光が照射された前記被照射部材を回転または振動をさせることで３次元像を表示する、
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光源装置、画像投射装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
今日、様々な映像を拡大投影するプロジェクタ（画像投射装置）が広く普及している。プロジェクタは、光源から出射された光をＤＭＤ（Digital Mirror Device）または液晶表示素子といった空間光変調素子（画像表示素子）に集光させ、映像信号に基づいて変調された空間光変調素子からの出射光（反射光）をスクリーン上にカラー映像として表示させる装置である。
【0003】
近年、プロジェクタにおいては、光源光学系の高効率化、装置の小型化の要望が強くなってきている。光源光学系の高効率化は、波長変換素子の光変換効率を上げることが必要である。波長変換素子の光変換効率は、波長変換素子に入射される励起光のエネルギー密度によって変動する。具体的には、波長変換素子に入射されるエネルギー密度が高い場合には、温度上昇が生じたり、波長変換層内の励起可能な電子が少なくなったりすることにより、波長変換素子の光変換効率が低下することになる。そのため、エネルギー密度を小さくすることで、波長変換素子の光変換効率の向上を図るようにしている。
【0004】
一方で、波長変換素子上での励起光のエネルギー密度を低下させるために波長変換素子上の励起光スポットサイズを大きくすると、後段の光学系等での光線ケラレが大きくなるため、プロジェクタ全体での光利用効率は低下する。
【0005】
特許文献１には、波長変換素子の光変換効率を上げる目的で、光学素子を用いる技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来技術によれば、エネルギー密度の低減が十分でなく、波長変換素子の光変換効率が低下する等の問題があった。
【0007】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、波長変換素子の光変換効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光源と、片面もしくは両面に複数のレンズがアレイ状に並んだレンズアレイを有する光学素子と、前記光源から出射され前記光学素子を通過した光の波長を変換する波長変換素子と、を備え、前記光学素子の隣り合う前記レンズの頂点間の距離Ｐが、前記光学素子に入射する光の光束の幅Ｄの１／４以下である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、波長変換素子の光変換効率を向上させることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に添付図面を参照して、光源装置、画像投射装置および表示装置の実施の形態を詳細に説明する。
【0012】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかるプロジェクタ１を示す概略構成図である。
図１は、第１の実施の形態にかかるプロジェクタ１を示す概略構成図である。
【0013】
プロジェクタ（画像投射装置）１は、筐体１０と、光源装置２０と、光均一化素子３０と、照明光学系４０と、画像形成素子（画像表示素子）５０と、投射光学系６０と、制御装置８０と、カラーホイール９０と、を有している。
【0014】
筐体１０は、光源装置２０と光均一化素子３０と照明光学系４０と画像形成素子５０と投射光学系６０と制御装置８０とカラーホイール９０とを収納する。
【0015】
光源装置２０は、例えば、ＲＧＢの各色に対応する波長を含んだ光を出射する。光源装置２０は、光源部２０Ａ、光源部２０Ｂおよび合成部である光路合成素子２０Ｃを有する。光源部２０Ａおよび光源部２０Ｂは同じ構造のものであって、所定の形状の光束を出射する。なお、光源部２０Ａおよび光源部２０Ｂの内部構成については、後に詳細に説明する。光源部２０Ａと光源部２０Ｂから出射された光束は、光路合成素子２０Ｃによりそれぞれ偏向されて光均一化素子３０の入射側面に入射する。なお、本実施の形態においては、光路合成素子２０Ｃとしてプリズムを例として示しているが、これに限るものではない。
【0016】
図１に示すように、プロジェクタ１は、光源部２０Ａおよび光源部２０Ｂから対向して出力された集光途中の光束を、互いに略９０度の角度をなした二つの反射部（図１では光路合成素子２０Ｃ）に、それぞれの光束を反射させて偏向し、同一方向に反射させ、それぞれの集光光束を隣接あるいは一部重ね合わせて合成し、同時に光均一化素子３０に入射させる。
【0017】
なお、本実施の形態においては、光源装置２０は、２つの光源部２０Ａ，２０Ｂを用いた例を示しているが、これに限るものではなく、２つ以上例えば４つの光源部を用い、合成する構成としてもよい。
【0018】
光均一化素子３０は、光源装置２０から出射された光をミキシングすることで均一化する。より詳細には、光均一化素子３０は、入射側面から入射した光束を、反射を繰り返しながら内部を伝搬して出射面から出射する。光均一化素子３０は、入射側面から入射した光束を、内部で複数回反射することで、均一な面光源を出射面上に形成する。光均一化素子３０としては、例えば、内部を中空にして内面に４枚のミラーを組み合わせたライトトンネル、ガラス等の透明な材料で角柱を形成したロッドインテグレータ、フライアイレンズ等が用いられる。例えば、光均一化素子３０としてライトトンネルを適用した場合、画像形成素子５０のアスペクト比とほぼ同じにして、ライトトンネルの出口の形を画像形成素子５０の面上に投影する形とするので、画像形成素子５０の面上に無駄なく効率よく照明することができる。
【0019】
照明光学系４０は、光均一化素子３０が均一化した光で画像形成素子５０を略均一に照明する。照明光学系４０は、例えば、１枚以上のレンズや１面以上の反射面等を有している。
【0020】
画像形成素子５０は、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、透過型液晶パネル、反射型液晶パネル等のライトバルブを有している。画像形成素子５０は、照明光学系４０により照明される光（光源装置２０の光源光学系からの光）を変調することにより画像光を形成する。
【0021】
制御装置８０は、画像形成素子５０の面を画素単位で、画像形成素子５０に照射された照明光を入力画像に応じて反射あるいは透過するなどしてスイッチングし、投射光学系６０へと導く。
【0022】
投射光学系６０は、画像形成素子５０が形成した画像光をスクリーン（被照射部材）７０に拡大投射する。投射光学系６０は、例えば、１枚以上のレンズを有している。投射光学系６０は、画像形成素子５０の面の像を、所望のスクリーン（被照射部材）７０の位置に拡大像として結像するような共役関係としているので、画像形成素子５０の面上に空間変調された画像光を拡大投射して映し出す。
【0023】
加えて、光均一化素子３０の光の出口には、少なくとも青光、緑光、赤光成分を取り出すようにカラーフィルタを切り替える機能を有したカラーホイール９０を設けている。カラーホイール９０は、蛍光光から所望の色成分を取り出すカラーフィルタを備えている。カラーホイール９０は、光源部２０Ａおよび光源部２０Ｂそれぞれに用いられている波長変換素子２６（図３－１等参照）の回転と、カラーホイール９０の回転を同期し、カラーフィルタ切り替えを同期駆動させるとともに、それら切り替えのタイミングに応じて画像形成素子５０の面上の画像を表示することで、単色の画像を順次に表示する。このような切り替え時間は目の応答速度より早いため、カラー画像として認識されることになる。
【0024】
より詳細には、カラーホイール９０は、カラーフィルタを順次切り替えることによって、蛍光光から、必要な色成分、例えば緑色成分や赤色成分を時間分割にて取り出す。このようにカラーフィルタを順次切り替えるには、カラーフィルタごとにセグメントを設けて、回転モータによって回転させて、順次所望のカラーフィルタが切り替わるようにすればよい。
【0025】
ここで、図２はカラーホイール９０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、カラーホイール９０は、青色領域Ｂ、黄色領域Ｙ、赤領域Ｒ、緑領域Ｇの４つに別れている。青領域Ｂは、波長変換素子２６の青反射領域Ａ３（図８参照）に対応し、黄色領域Ｙ、赤領域Ｒ、緑領域Ｇは、波長変換素子２６の蛍光体領域Ａ１，Ａ２（図８参照）にそれぞれ対応するように、同期される。
【0026】
青色領域Ｂは、透過拡散板を配置することにより、レーザ光源のコヒーレンスを低減することが可能となり、スクリーン（被照射部材）７０上でのスペックルを低減させることができる。黄色領域Ｙは、波長変換素子２６の蛍光体領域から発光する黄色の波長領域の光をそのまま透過させる。また、赤領域Ｒ、緑領域Ｇは、それぞれダイクロイックミラーを用いることにより、黄色の波長域の光から不要な波長域の光を反射させ、純度の高い色の光を得る。
【0027】
カラーホイール９０において作られた各色は、照明光学系４０を通して画像形成素子５０に導かれる。画像形成素子５０は、各色に対応した画像を形成する。そして、画像形成素子５０が形成した画像は、投射光学系６０によってスクリーン（被照射部材）７０に拡大投影される。
【0028】
【0029】
光源部２０Ａ（２０Ｂ）は、光の伝搬方向に順に配置された、レーザ光源（励起光源）２１と、レーザ光源（励起光源）２１を構成するそれぞれの光源に対応して設けられたコリメータレンズ２２と、第１の光学系２３と、光学素子２８と、ダイクロイックミラー２４と、第２の光学系（集光光学系）２５と、波長変換プレートである波長変換素子２６と、第３の光学系２７と、を有している。第１の光学系２３を構成しているのは、正のパワーを有する正レンズ２３ａと負のパワーを有する負レンズ２３ｂである。第２の光学系２５を構成しているのは、２つの正レンズ２５ａ，２５ｂである。なお、第１の光学系２３の負レンズ２３ｂの外径は、第２の光学系２５の正レンズ２５ａの外径（後述のＤｏｐｔ）の１／２以下である。これにより、光束を細くすることができるため、小型化することが可能になる。例えば、光源装置２０のうち、レーザ光源２１および波長変換素子２６を除いた構成要素によって「光源光学系」が構成される。光源部２０Ａ（２０Ｂ）は、上述の各部を、レーザ光源２１から出射する励起光の伝搬順に配置する。
【0030】
レーザ光源２１は、複数の光源（発光点）を有している。レーザ光源２１としては、発光点が二次元アレイ上に並んだレーザダイオードが用いられる。図３－１では、上下方向に並ぶ４個の光源を描いているが、実際には、４個の光源が紙面直交方向（奥行方向）に４列に並んでおり、４×４＝１６個の光源が二次元的に配列されている。レーザ光源２１の各光源は、波長変換素子２６が備える蛍光体を励起させる励起光として、例えば発光強度の中心波長が４５５ｎｍの青色帯域の光（青色レーザ光）を出射する。
【0031】
光源としては、例えば金属ブロックにレーザダイオードが配置されたもの、または、一つの基板上にアレイ状にレーザダイオードチップを並べたマルチチップ品を用いることができる。なお、本実施形態では、光源としてマルチチップ品を用いることができるとしているが、これに限るものではなく、ＣＡＮタイプのレーザをアレイ状に並べたものなどを用いることも可能である。
【0032】
レーザ光源２１の各光源から出射される青色レーザ光（第１の色光）は、偏光状態が一定の直線偏光であり、ダイクロイックミラー２４に対してＳ偏光となるように配置されている。ここで、Ｓ偏光となるように入射させるとしたが、Ｐ偏光やその他の偏光状態としてもよい。レーザ光源２１の各光源から出射される青色レーザ光は、コヒーレント光である。また、レーザ光源２１の各光源から出射される励起光は、波長変換素子２６が備える蛍光体を励起させることができる波長の光であればよく、青色帯域の光に限定されるものではない。
【0033】
なお、レーザ光源２１は、複数の光源を用いることを例として示しているが、単一のレーザ光源でもよい。また、レーザ光源２１としては、基板上にアレイ状に配置した光源ユニットを使用してもよいが、これに限定されるものではない。本実施形態においては、図３－２に示すように、複数または単数のレーザ光源により形成される光束の中心線を、主光線とする。
【0034】
コリメータレンズ２２は、レーザ光源２１の１６個の光源に対応して１６個設けられている。各コリメータレンズ２２は、レーザ光源２１の各光源が出射した励起光を略平行光となるように調整する。コリメータレンズ２２の数は、レーザ光源２１の光源の数に対応していればよく、レーザ光源２１の光源の数の増減に応じて増減することができる。
【0035】
光学素子２８は、複数のレンズがアレイ状に並んだレンズアレイ面を持つマイクロレンズアレイである。光学素子２８は、光線のプロファイルを変化させる。具体的には、光学素子２８は、波長変換素子２６上に形成される光スポットの光密度を均一にし、波長変換素子２６の局所的な温度上昇を抑え、波長変換効率が低下することを防ぐ。なお、光学素子２８のレンズアレイ面は、光の入射面または出射面のいずれか単面でもよく、または光の入射面および出射面の複数面でもよい。光学素子２８は、少なくとも２面のレンズアレイ面を有することにより、低損失な画像投射装置を実現することができる。また、光学素子２８は、入射面と出射面のどちらか一方にレンズアレイ面を有することにより、安価な画像投射装置を実現することができる。また、光学素子２８は、単体でも複数でもよいものとする。本実施形態の光学素子２８は、矩形形状の複数の球面レンズを、表裏両面にアレイ状に並べたレンズアレイである。
【0036】
複数のレーザ光源２１より出射された励起光は、レーザ光源２１の各光源に対応したコリメータレンズ２２により略平行光となる。略平行光となった励起光は、第１の光学系２３に入射する。第１の光学系２３の光軸は、レーザ光源２１のアレイの中心を通るように配置される。つまり、主光線は、第１の光学系２３の光軸と一致する。励起光の光束は、第１の光学系２３により縮小され、光束幅Ｄの光束となって光学素子２８に入射する。このように第１の光学系２３を用いることにより光束を細くすることができるため、光源光学系を小型化することが可能になる。このとき、各励起光源一つ一つより射出される励起光の光学素子２８上のそれぞれの光源像の光束幅は、Ｄｓｉｎｇｌｅである。第１の光学系２３を通過した励起光は、光学素子２８を通過し、第１の光学系２３の光軸に対して４５度の角度で配置されたダイクロイックミラー２４へと導かれる。
【0037】
なお、本実施形態においては、ダイクロイックミラー２４を４５度の角度で配置した構成を示しているが、他の角度でもよい。
【0038】
ここで、図４は光学素子２８に入射する励起光全体の光源像の輝度を示す輝度断面図、図５は一の光源に対応する光学素子２８上の光源像の輝度を示す輝度断面図である。図４に示す例では、レーザ光源２１の複数の光源より出射された励起光の並びが、離散的な分布になっている。図４に示すように、光学素子２８に入射する励起光の光束幅Ｄは、輝度断面の包絡線において最大輝度の１／ｅ２の輝度が得られる幅とする。また、図５に示すように、レーザ光源２１の一の光源より射出される励起光の光学素子２８上の光源像の最大輝度の１／ｅ２の輝度が得られる幅は、Ｄｓｉｎｇｌｅとする。なお、後述の光束についても同様の定義である。
【0039】
次に、光学素子２８について詳述する。ここで、図６は光学素子２８を励起光入射側から見た正面図、図７は光学素子２８の断面を示す断面図である。図６および図７に示すように、本実施形態の光学素子２８は、矩形形状の複数の球面レンズを、表裏両面にアレイ状に並べたレンズアレイである。このようなレンズアレイである光学素子２８の焦点距離と、第２の光学系２５の焦点距離とを適切に設定することにより、レンズアレイのそれぞれのレンズと同様の形状の像を、波長変換素子２６上に形成することが可能になる。また、レンズを矩形状にすることにより、光均一化素子３０や画像形成素子５０で効率的に光を利用することができる。
【0040】
図７に示すように、光学素子２８の隣り合うレンズ頂点間の距離は、レンズピッチＰである。上述したように、球面レンズは矩形形状（長方形形状）である。つまり、光学素子２８の球面レンズのレンズピッチＰは、Ｘ方向とＹ方向とで異なる。光学素子２８の球面レンズを矩形形状（長方形形状）としているのは、複数レンズの矩形の１辺を光均一化素子３０の入り口の一辺と略平行とし、光均一化素子３０もしくは画像形成素子５０と略相似形状とするためである。これにより、光学系での光のケラレが少なくなるため光変換効率を向上させることができる。なお、本実施形態においては光学素子２８の球面レンズを矩形形状（長方形形状）としたが、これに限るものではなく、三角形、六角形等の形状であってもよい。
【0041】
ダイクロイックミラー２４は、平行平板形状のガラス板である。ダイクロイックミラー２４は、第１の光学系２３から導かれた励起光の波長帯域のＳ偏光（第１の偏光成分）を反射し、第１の光学系２３から導かれた励起光の波長帯域のＰ偏光（第２の偏光成分）および波長変換素子２６からの蛍光光（第２の色光）を透過するようなコートを、入射面側に施している。
【0042】
ダイクロイックミラー２４は、その中心を第２の光学系２５の光軸に対してシフトさせ、励起光を波長変換素子２６の法線に対して傾いて入射する。すなわち、光学素子２８より射出された励起光は、ダイクロイックミラー２４で折り返される。
【0043】
なお、本実施の形態では、光学素子２８を通過した光を波長変換素子２６に導く光学面として平板状のダイクロイックミラー２４を用いている。ダイクロイックミラー２４は、励起光と蛍光光を効率よく導光することができるため、光源光学系の高効率化をすることが可能になる。ただし、光学素子２８を通過した光を波長変換素子２６に導く光学面としては、プリズムタイプを用いることも可能である。また、本実施の形態では、ダイクロイックミラー２４が、励起光の波長帯域のＳ偏光を反射してＰ偏光を透過しているが、これとは逆に、励起光の波長帯域のＰ偏光を反射してＳ偏光を透過するようにしてもよい。また、反射型光学素子は、単なるミラーであってダイクロイックミラーのような波長特性を持つものでも、ＤＯＥのような回折光学素子でもよい。
【0044】
図３－１に示すように、ダイクロイックミラー２４により反射された励起光は、光路を９０度回転させられ、集光光学系である第２の光学系２５へと入射する。ここで、第１の光学系２３と第２の光学系２５の光軸は実質的に偏心している。第２の光学系２５を通過した励起光は、波長変換素子２６へ導かれる。励起光は、第２の光学系２５に偏心して入射する。励起光は、波長変換素子２６に対して斜めに入射することにより、所望の集光スポットを波長変換素子２６上に形成する。波長変換素子２６の青反射領域Ａ３（図８参照）で反射された励起光は、再び第２の光学系２５を通過し、第２の光学系２５の光軸に対してダイクロイックミラー２４の反対側を通過し、第３の光学系２７を透過し、光路合成素子２０Ｃで偏向され、光均一化素子３０に入射する。光均一化素子３０は、入射した光を均一化する。
【0045】
また、図３－１に示すように、波長変換素子２６の蛍光体領域（黄蛍光体領域Ａ１および緑蛍光体領域Ａ２：図８参照）は、励起光が入射すると、励起光を受けて波長変換された蛍光光を蛍光分子の周辺３６０度において発する。波長変換素子２６の蛍光体領域において発される蛍光光は黄色または緑色の成分を含む。また、波長変換素子２６の基板２６ａ（図９参照）の表面（基板面）で反射された励起光は、再び蛍光体領域（黄蛍光体領域Ａ１および緑蛍光体領域Ａ２）を通過して、蛍光体領域（黄蛍光体領域Ａ１および緑蛍光体領域Ａ２）の表面側にランバート分布にて蛍光光を発する。波長変換素子２６の蛍光体領域（黄蛍光体領域Ａ１および緑蛍光体領域Ａ２）で発せられた蛍光光は、光路合成素子２０Ｃ（図１参照）を介して光均一化素子３０に導かれる。より詳細には、蛍光光は、第２の光学系２５により略平行光とされ、第３の光学系２７により光均一化素子３０近傍に集光するように屈折され、光路合成素子２０Ｃで偏向され、光均一化素子３０に入射する。
【0046】
これにより、図３－１に示すように波長変換素子２６で反射された励起光がダイクロイックミラー２４等に干渉されることなく光均一化素子３０へ導くことができ、効率低下や光学系の大型化を防ぐことが可能になる。
【0047】
なお、本実施形態では、波長変換素子２６で反射された励起光がダイクロイックミラー２４を通らない構成を示したが、これに限るものではない。例えば、ダイクロイックミラー２４を大きくし、半分の面のコートは励起光を反射するとともに蛍光光を透過する特性とし、残りの半分を励起光および蛍光光を透過する特性を有したダイクロイックミラー２４を利用することも可能である。
【0048】
この場合、励起光が波長変換素子２６の蛍光体領域（黄蛍光体領域Ａ１および緑蛍光体領域Ａ２：図８参照）に入射した場合は、蛍光光は励起光の入射面側から射出され、第２の光学系２５に入射される。第２の光学系２５を通った光の一部は、ダイクロイックミラー２４の励起光反射部を透過し、集光レンズ２７に入射し、光均一化素子３０、カラーホイール９０に導かれる。
【0049】
図８は、波長変換素子２６の構成の一例を示す平面図である。本実施の形態にかかる波長変換素子２６は、図８に示すように、円盤状である。波長変換素子２６は、波長変換部材（蛍光体）２６ｆを備える変換領域である黄蛍光体領域（第１波長変換領域）Ａ１、波長変換部材（蛍光体）２６ｇを備える変換領域である緑蛍光体領域（第２波長変換領域）Ａ２、およびレーザ光源（励起光源）２１から出射された光を反射させる青反射領域（言い換えると、レーザ光源（励起光源）２１から受光した光の波長を変換することなく出射する無変換領域）Ａ３の３つのセグメントが、所望の角度で円盤状のプレートの周辺に帯状に形成された波長変換プレートである。
【0050】
黄蛍光体領域Ａ１は、例えば、青色レーザ光を励起光として受けて黄色の波長帯域の蛍光光を発する黄色の蛍光体２６ｆにより形成されている。緑蛍光体領域Ａ２は、例えば、青色レーザ光を励起光として受けて緑色の波長帯域の蛍光光を発する緑色の蛍光体２６ｇにより形成されている。
【0051】
なお、本実施形態においては、黄蛍光体領域Ａ１と緑蛍光体領域Ａ２との二種の蛍光体を用いたが、これに限るものではない。例えば、黄蛍光体領域Ａ１のみでも構わないし、赤蛍光体領域をさらに追加してもよい。また、波長変換素子２６は、青反射領域Ａ３を複数備えるようにしてもよい。
【0052】
そして、円盤状の波長変換素子２６は、制御装置８０に制御される駆動部により高速に回転駆動されることで、黄蛍光体領域Ａ１と緑蛍光体領域Ａ２と青反射領域Ａ３とを周期的に順次移動することができる。なお、駆動部は、通常は回転モータＭが好ましい。そして、波長変換素子２６は、駆動部による回転駆動に伴って、レーザ光源（励起光源）２１から光が照射される位置である集光スポットにおいて黄蛍光体領域Ａ１と緑蛍光体領域Ａ２と青反射領域Ａ３とが入れ替わり、波長が異なる光を時分割で射出する。
【0053】
なお、光源部２０Ａ（２０Ｂ）は、波長変換素子２６のホイールまたは当該ホイールを支持して回転している部材に、光吸収または反射部材を配置し、フォトカプラーで検出するなどして二つの波長変換素子２６の回転速度を同一にする。
【0054】
図９は、波長変換素子２６の断面を示す図である。波長変換素子２６の基板２６ａとしては、透明基板やアルミニウムのような金属基板を用いることができる。ただし、波長変換素子２６の基板２６ａは、金属基板に限定するものではない。
【0055】
励起光を反射する青反射領域Ａ３においては、例えば励起光により高い反射率を有する反射コート２６ｂを基板２６ａ上に形成してもよく、また、前述の通り金属基板とすることで反射領域とすることができる。
【0056】
蛍光体領域（黄蛍光体領域Ａ１および緑蛍光体領域Ａ２）においては、基板２６ａ上に蛍光体２６ｆ，２６ｇからの発光光の波長領域の光を反射させる反射コート２６ｂと、蛍光体２６ｆ，２６ｇと、蛍光体表面での反射を低減する反射防止コート（ＡＲコート）２６ｃと、を順に備える。ただし、蛍光体領域（黄蛍光体領域Ａ１および緑蛍光体領域Ａ２）の構成は、これに限るものではない。なお、基板２６ａを金属基板とした場合、反射コート２６ｂを省くことも可能である。
【0057】
蛍光体２６ｆ，２６ｇとしては、蛍光体材料を有機または無機のバインダー内に分散させたものや、蛍光体材料の結晶を直接形成したものでもよい。また、蛍光体材料としては、例えばＣｅ：ＹＡＧ系のなどの希土類蛍光体を用いることができるが、これに限定したものではなく、燐光体や非線形光学結晶などを用いてもよい。
【0058】
蛍光体より発光する蛍光光の波長帯域は、例えば黄色や青、緑、赤の波長帯域のものを用いることができるが、本実施形態においては黄色の波長帯域および緑色の波長帯域を有する蛍光光を用いる場合について示している。
【0059】
近年、プロジェクタ１においては、光源光学系の高効率化、装置の小型化の要望が強くなってきている。光源光学系の高効率化は、波長変換素子２６の光変換効率を上げることが必要である。波長変換素子２６の光変換効率は、波長変換材料に入射される励起光のエネルギー密度によって変動する。具体的には、波長変換素子２６に入射されるエネルギー密度が高い場合には、温度上昇が生じたり、蛍光体領域（黄蛍光体領域Ａ１および緑蛍光体領域Ａ２）の励起可能な電子が少なくなったりすることにより、波長変換素子２６の光変換効率が低下することになる。そのため、エネルギー密度を小さくすることで、波長変換素子２６の光変換効率の向上を図るようにしている。
【0060】
一方で、波長変換素子２６上での励起光のエネルギー密度を低下させるため、波長変換素子２６上の励起光のスポットサイズを大きくすると、後段の光学系等での光線ケラレが大きくなるため、プロジェクタ１全体での光利用効率は低下する。
【0061】
すなわち、プロジェクタ１の光利用効率の向上には、エネルギー密度の低減と最適なスポットサイズを得ることが重要となっている。
【0062】
そこで、本実施形態においては、光源部２０を構成する各部の寸法について以下に示すような設定としている。
【0063】
図３－２に示すように、ダイクロイックミラー２４上に形成される励起光像の光束幅は、Ｄｍｉｒｒｏｒとする。また、第２の光学系２５の入射面側の光学素子（本実施形態では正レンズ２５ａ）の外径をＤｏｐｔとする。Ｄｏｐｔは、正レンズ２５ａを入射側から視たときに、中心点を通る正レンズ２５ａの端から端までの長さのうち最大の長さである。これは、正円だけでなく楕円も考慮しての定義である。
【0064】
ここで、レーザ光源２１の一の光源より射出される励起光の光学素子２８上の光源像の最大輝度の１／ｅ２の輝度が得られるレンズピッチＰは、幅Ｄｓｉｎｇｌｅの１／２以下とする。これにより、一つの光源の光源像に対して、マイクロレンズアレイのピッチを最適にすることにより、蛍光体状の光源像の均一化をより図ることができる。
また、レンズピッチＰは、光学素子２８に入射する光束の幅Ｄの１／４以下とする。さらに、光学素子２８に入射する光束幅Ｄを第２の光学系２５の入射側の光学素子（正レンズ２５ａ）の外径Ｄｏｐｔの１／３以下とする。これにより、ダイクロイックミラー２４を小型化することができるため、部品と光との干渉をさけることができ、効率向上、小型化をすることが可能になる。さらに、ダイクロイックミラー２４上の励起光像の光束幅Ｄｍｉｒｒｏｒを外径Ｄｏｐｔの１／３以下にする。
また、レンズピッチＰは、光学素子２８に入射する光束の幅Ｄの１／４以下とする。さらに、光学素子２８に入射する光束幅Ｄを第２の光学系２５の入射側の光学素子（正レンズ２５ａ）の外径Ｄｏｐｔの１／３以下とする。これにより、ダイクロイックミラー２４を小型化することができるため、部品と光との干渉をさけることができ、効率向上、小型化をすることが可能になる。さらに、ダイクロイックミラー２４上の励起光像の光束幅Ｄｍｉｒｒｏｒを外径Ｄｏｐｔの１／３以下にする。
【0065】
なお、矩形形状の複数の球面レンズを表裏両面にアレイ状に並べたレンズアレイである光学素子２８は、レンズピッチＰは表面と裏面との両方で条件を満たしているものとする。
【0066】
ここで、波長変換素子２６上の像の強度分布について、いくつか実施例を挙げて説明する。
【0067】
（実施例１）
まず、実施例１について説明する。
まず、実施例１について説明する。
【0068】
ここで、図１０は実施例１にかかる光源部２０を構成する各部の寸法例を示す図である。図１０に示すように、実施例１にかかる光源部２０を構成する各部の寸法は、下記に示す各条件を満たしている。
Ｄ／Ｄｏｐｔ＜１／３
Ｐ／Ｄ＜１／４
Ｄｍｉｒｒｏｒ／Ｄｏｐｔ＜１／３
Ｐ／Ｄｓｉｎｇｌｅ＜１／２
Ｄ／Ｄｏｐｔ＜１／３
Ｐ／Ｄ＜１／４
Ｄｍｉｒｒｏｒ／Ｄｏｐｔ＜１／３
Ｐ／Ｄｓｉｎｇｌｅ＜１／２
【0069】
【0070】
レンズピッチＰが光学素子２８に入射する光束の幅Ｄの１／４以下であるという条件を満たした結果、図１２に示す波長変換素子２６上の像の輝度の分布によれば、トップハット形状に近くなっており、波長変換素子２６上の像が全体に均一な像となっていることがわかる。これにより、波長変換素子２６の局所的な温度上昇を防ぐことができるため、波長変換素子２６の光変換効率を向上させることが可能になる。
【0071】
（実施例２）
次に、実施例２について説明する。
次に、実施例２について説明する。
【0072】
ここで、図１３は実施例２にかかる光源部２０を構成する各部の寸法例を示す図である。図１３に示すように、実施例２にかかる光源部２０を構成する各部の寸法は、下記に示す各条件を満たしている。
Ｄ／Ｄｏｐｔ＜１／３
Ｐ／Ｄ＜１／４
Ｄｍｉｒｒｏｒ／Ｄｏｐｔ＜１／３
Ｐ／Ｄｓｉｎｇｌｅ＜１／２
Ｄ／Ｄｏｐｔ＜１／３
Ｐ／Ｄ＜１／４
Ｄｍｉｒｒｏｒ／Ｄｏｐｔ＜１／３
Ｐ／Ｄｓｉｎｇｌｅ＜１／２
【0073】
【0074】
レンズピッチＰが光学素子２８に入射する光束の幅Ｄの１／４以下であるという条件を満たした結果、図１５に示す波長変換素子２６上の像の輝度の分布によれば、第１の実施形態と比べると弱まってはいるが、トップハット形状に近くなっており、波長変換素子２６上の像が全体に均一な像となっていることがわかる。これにより、波長変換素子２６の局所的な温度上昇を防ぐことができるため、波長変換素子２６の光変換効率を向上させることが可能になる。
【0075】
（比較例）
次に、比較例について説明する。
次に、比較例について説明する。
【0076】
ここで、図１６は比較例にかかる光源部２０を構成する各部の寸法例を示す図である。図１６に示すように、比較例にかかる光源部２０を構成する各部の寸法は、下記に示す条件を満たしていない。これは、光学素子２８に入射する光束の幅Ｄに含まれる光学素子２８を構成するレンズアレイのレンズ数が足りていないためである。
Ｐ／Ｄ＜１／４
Ｐ／Ｄ＜１／４
【0077】
【0078】
上述の条件を満たしていない場合、図１８に示すように、特にＸ方向の中心部分において局所的に集光している部分ができてしまうため、波長変換素子２６の温度が上昇し、光変換効率が大幅に低下してしまう。
【0079】
このように本実施形態によれば、後段の第３の光学系２７でのケラレが発生することなく、かつ均一なスポットを波長変換素子２６上に結像することができ、波長変換素子２６の光変換効率を向上させることが可能になる。
【0080】
なお、本実施形態においては、光学素子２８は、矩形形状の複数の球面レンズを、表裏両面にアレイ状に並べたレンズアレイであるとしたが、これに限るものではない。ここで、図１９は光学素子２８の変形例を励起光入射側から見た正面図、図２０は光学素子２８の変形例の断面を示す断面図である。図１９および図２０に示すように、光学素子２８は、励起光入射側または励起光出射側のいずれか片面のみレンズアレイを有するものであってもよい。このような光学素子２８は、表裏両面にレンズアレイを有するものに比べると均一化が少し劣ることになるが、十分な均一化をすることが可能になる。
【0081】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。
次に、第２の実施の形態について説明する。
【0082】
第２の実施の形態は、励起光がダイクロイックミラー２４を透過する構成となっている点が、第１の実施の形態と異なるものとなっている。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0083】
図２１は、第２の実施の形態にかかる光源部２０Ａの構成を示す模式図である。なお、光源部２０Ｂも同様の構成である。
【0084】
図２１に示すように、本実施形態のダイクロイックミラー２４は、平面内で２つの領域２４ａ，２４ｂに分かれており、第１の光学系２３より射出された励起光が通る第１の領域２４ａにおいては、励起光の波長帯域の光を透過する。第２の光学系２５から射出される励起光が通る第２の領域２４ｂにおいては、励起光の波長帯域の光を反射、波長変換素子２６より発生する蛍光光を全面で反射する。
【0085】
なお、本実施形態のダイクロイックミラー２４は、平板のダイクロイックミラーを用いているが、これに限るものではなく、プリズムタイプのダイクロイックミラーを用いることもできる。
【0086】
より詳細には、ダイクロイックミラー２４の第１の領域２４ａを透過した励起光は、第２の光学系（集光光学系）２５へと入射する。ここで、図２１に示すように、第１の光学系２３と第２の光学系（集光光学系）２５の光軸は実質的に偏心している。
【0087】
第２の光学系（集光光学系）２５を通過した励起光は、波長変換素子２６へ導かれる。第２の光学系（集光光学系）２５に偏心して入射されることにより、波長変換素子２６に対して励起光が斜めに入射する。ここで、波長変換素子２６の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【0088】
波長変換素子２６に入射した励起光は、波長変換素子２６の青反射領域Ａ３で正反射される。そのため、図２１に示すように、第２の光学系（集光光学系）２５の入射側とは反対側を通って、第２の光学系（集光光学系）２５より射出される。
【0089】
第２の光学系（集光光学系）２５から射出された励起光は、ダイクロイックミラー２４の第２の領域２４ｂで反射され、第３の光学系２７に入射し、光均一化素子３０およびカラーホイール９０に導かれる。
【0090】
また、励起光が波長変換素子２６の蛍光体領域（黄蛍光体領域Ａ１および緑蛍光体領域Ａ２）に入射した場合、蛍光光が励起光の入射面側から射出され、第２の光学系（集光光学系）２５に入射される。第２の光学系（集光光学系）２５を通った光の少なくとも一部は、ダイクロイックミラー２４の第２の領域２４ｂで反射され、第３の光学系２７に入射し、光均一化素子３０およびカラーホイール９０に導かれる。
【0091】
このように本実施形態によれば、後段の第３の光学系２７でのケラレが発生することなく、かつ均一なスポットを波長変換素子２６上に結像することができ、波長変換素子２６の光変換効率を向上させることが可能になる。
【0092】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について説明する。
次に、第３の実施の形態について説明する。
【0093】
第３の実施の形態は、レーザ光源２１から射出される励起光の光束が細く、第１の光学系２３が存在しない構成となっている点が、第１の実施の形態と異なるものとなっている。以下、第３の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0094】
図２２は、第３の実施の形態にかかる光源部２０Ａの構成を示す模式図である。なお、光源部２０Ｂも同様の構成である。
【0095】
図２２に示すように、本実施形態のレーザ光源２１は、複数の光源（発光点）を有している。レーザ光源２１としては、発光点が二次元アレイ上に並んだレーザダイオードが用いられる。図２２では、上下方向に並ぶ２個の光源を描いているが、実際には、２個の光源が紙面直交方向（奥行方向）に４列に並んでおり、２×４＝８個の光源が二次元的に配列されている。レーザ光源２１の各光源は、波長変換素子２６が備える蛍光体を励起させる励起光として、例えば発光強度の中心波長が４５５ｎｍの青色帯域の光（青色レーザ光）を出射する。なお、波長帯域については蛍光体を励起させることができる波長の光であれば青色帯域の光に限定されるものではない。また、図２２においては、レーザ光源２１は複数のレーザ光源を用いることを例として示しているが、これに限るものではなく、単一のレーザ光源でもよい。また、レーザ光源２１を構成する複数のレーザ光源としては、基板上にアレイ状に配置した光源ユニットを使用してもよいが、これに限定されるものではない。
【0096】
図２２に示すように、レーザ光源２１を構成する複数または単数のレーザ光源により形成される光束の中心線をここでは主光線とする。光束が小さい光源として、本実施形態のレーザ光源２１としては、半導体レーザの一種であるＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser；垂直共振器型面発光レーザ）等が用いられる。
【0097】
レーザ光源２１より射出された励起光は、それぞれのレーザ光源に対応したコリメータレンズ２２により略平行光となる。略平行となった励起光は、光学素子２８を通過したのち、主光線に対して４５度の角度で配置されたダイクロイックミラー２４へと導かれる。
【0098】
このように本実施形態によれば、小型で安価な構成であっても、後段の第３の光学系２７でのケラレが発生することなく、かつ均一なスポットを波長変換素子２６上に結像することができ、波長変換素子２６の光変換効率を向上させることが可能になる。
【0099】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について説明する。
次に、第４の実施の形態について説明する。
【0100】
第４の実施の形態は、波長変換素子２６の構成が異なる点、カラーホイール９０が省略されている点、第３の光学系２７が省略されている点が、第１の実施の形態と異なるものとなっている。以下、第４の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0101】
【0102】
図２４に示すように、本実施形態の波長変換素子２６は、第１の実施の形態とは異なり、波長変換素子２６の領域が分割されておらず、円周方向に単一の蛍光体領域Ａ４を有している。
【0103】
図２５に示すように、波長変換素子２６は、基板２６ａ上に蛍光光と励起光の波長領域を反射する反射コート２６ｂと、蛍光体２６ｆと、励起光の一部を反射して蛍光光と励起光の一部を透過する反射コート２６ｄと、が形成されている。蛍光体２６ｆとしては、蛍光体材料を有機または無機のバインダー内に分散させたものや、蛍光体材料の結晶を直接形成したものでもよい。また、蛍光体材料としては、例えばＣｅ：ＹＡＧ系のなどの希土類蛍光体を用いることができるが、これに限定したものではない。蛍光体より発光する光の波長帯域は、例えば黄色とすることで、励起光の青色と組み合わせることで白色光を得ることができる。本実施形態においては、入射側面を反射コート２６ｄとしているが、拡散面などであってもよい。
【0104】
図２３に戻り、波長変換素子２６の反射コート２６ｂで反射された励起光は、再び第２の光学系２５を通過し、第２の光学系２５より射出された励起光は、ダイクロイックミラー２４を通らずに、後段の照明光学系に導かれる。
【0105】
また、波長変換素子２６の蛍光体２６ｆに励起光が入射することにより射出される蛍光光は、第２の光学系２５により略平行光とされ、ダイクロイックミラー２４を一部通過し、後段の照明光学系に導かれる。
【0106】
なお、本実施形態においては、励起光がダイクロイックミラー２４で反射される構成を示したが、図２１に示したようにダイクロイックミラーを透過し、蛍光体に入射する方式としてもよい。
【0107】
このように本実施形態によれば、部品数を削減した安価な構成であっても、均一なスポットを波長変換素子２６上に結像することができ、波長変換素子２６の光変換効率を向上させることが可能になる。
【0108】
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態について説明する。
次に、第５の実施の形態について説明する。
【0109】
第５の実施の形態は、波長変換素子２６の青反射領域が青透過領域になり、青光路が別光路になっている点が、第１の実施の形態と異なるものとなっている。以下、第５の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0110】
【0111】
図２７に示すように、本実施形態の波長変換素子２６は、第１の実施の形態で青反射領域Ａ３であった箇所を、青透過領域Ａ５としている。図２８に示すように、波長変換素子２６の青透過領域Ａ５は、透明基板２６ｅ上に反射防止コート（ＡＲコート）２６ｃが形成されている。
【0112】
図２６に示すように、波長変換素子２６の青透過領域Ａ５を透過した励起光は、集光光学系で略平行光になり、第４の光学系２９を経由してミラー３１～３３により反射され、ダイクロイックミラー２４に導かれる。ダイクロイックミラー２４に導かれた光は、ダイクロイックミラー２４により蛍光光の光路と合成され、第３の光学系２７を通り、光均一化素子３０およびカラーホイール９０に導かれる。
【0113】
このように本実施形態によれば、後段の第３の光学系２７でのケラレが発生することなく、かつ均一なスポットを波長変換素子２６上に結像することができ、波長変換素子２６の光変換効率を向上させることが可能になる。
【0114】
（第６の実施の形態）
次に、第６の実施の形態について説明する。
次に、第６の実施の形態について説明する。
【0115】
第６の実施の形態は、集光光学系として放物面ミラーを用いる点が、第１の実施の形態と異なるものとなっている。以下、第６の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0116】
図２９は第６の実施の形態にかかる光源部２０Ａの構成を示す模式図である。なお、光源部２０Ｂも同様の構成である。
【0117】
図２９に示すように、集光光学系である放物面ミラー３４は、放物面の焦点に、波長変換素子２６の表面がくるように配置される。これにより、波長変換素子２６上にスポットを結像することができる。
【0118】
図２９に示すように、ダイクロイックミラー２４で反射された励起光は、放物面ミラー３４で反射集光され、波長変換素子２６上にスポットを結像する。励起光によって発光した蛍光光は、放物面ミラー３４により平行光になり、ダイクロイックミラー２４を一部通過し、第３の光学系２７で集光され、光均一化素子３０およびカラーホイール９０に導かれる。
【0119】
また、図２９に示すように、波長変換素子２６の青反射領域Ａ３により反射された励起光は放物面ミラーで平行光になり、第３の光学系２７で集光され、光均一化素子３０およびカラーホイール９０に導かれる。
【0120】
このように本実施形態によれば、後段の第３の光学系２７でのケラレが発生することなく、かつ均一なスポットを波長変換素子２６上に結像することができ、波長変換素子２６の光変換効率を向上させることが可能になる。
【0121】
（第７の実施の形態）
次に、第７の実施の形態について説明する。
次に、第７の実施の形態について説明する。
【0122】
第７の実施の形態は、光学素子２８への光線入射角度を調整することを可能とするとともに、入射角度の適切な範囲を設定するようにした点が、第１の実施の形態と異なるものとなっている。以下、第７の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0123】
本件特許出願の発明者はレーザ光源２１として高輝度のレーザ光源の開発を行っている。このような高輝度のレーザ光源では、光学素子２８のレンズアレイのピッチを光学素子２８に入射する光の光束の幅の１／４以下とすることが好ましいことを実験により得た。しかし、このような狭いピッチのレンズアレイを用いると、光学素子２８へのレーザ光の入射角度の要件が非常に厳しくなる課題が新たに判明した。
【0124】
一方、上記構成の光源光学系を組み立てた場合、各構成部品及びその固定手段の公差によって、光学素子２８への入射角度にばらつきが生じてしまう。このように光学素子２８への入射角度にばらつきが生じると、波長変換素子２６上の光スポットの光密度が不均一となり、波長変換素子２８の光変換効率が低下することになる。
【0125】
そこで、本実施の形態の光源光学系においては、光学素子２８への光線入射角度を調整することを可能とするとともに、入射角度の適切な範囲を設定している。
【0126】
ここで、図３０は従来の光学素子のレンズピッチと光束のビームサイズとの関係の一例を示す図、図３１は第７の実施の形態における光学素子２８のレンズピッチと光束のビームサイズとの関係の一例を示す図である。なお、光線のプロファイルはガウスでもトップハットでもよく、ここでの光束とは全光量の８０％以上が集中する領域を指す。また、図３２は光学素子２８に入射する光線の傾きに応じた波長変換素子２６上での光分布を示す図である。図３２（ａ）は光学素子２８に入射する光線が傾きなく入射した場合を示し、図３２（ｂ）は光学素子２８に入射する光線がわずかに傾いて入射した場合を示す。
【0127】
図３１に示すように、波長変換素子２６上での光分布を均一（図３２（ａ））にするために、光学素子２８は、入射する光束の幅に対して小さな（光束の幅の１／４以下）レンズピッチｐ２のレンズアレイ面を使用する。なお、光学素子２８のレンズアレイ面のレンズピッチｐ２は、Ｘ、Ｙ方向両方ともに光束の幅に対して１／４以下である。
【0128】
ここで、図３３は光学素子２８に入射する励起光全体の光源像の輝度を示す輝度断面図である。図３３に示す例では、レーザ光源２１の複数の光源より出射された励起光の並びが、離散的な分布になっている。図３３に示すように、光学素子２８に入射する励起光の光束幅Ｄは、輝度断面の包絡線において最大輝度の１／ｅ２の輝度が得られる幅とする。
【0129】
図３０に示す従来の光学素子おいては、光束の幅に対して十分に大きいピッチｐ１のレンズアレイ面を使用していた。一方、本実施の形態の光学素子２８は、光束の幅の１／４以下のピッチｐ２のレンズアレイ面を使用するため、図３２（ｂ）に示すように、光学素子２８に入射する光線がわずかに傾くと、波長変換素子２６上での光スポットが均一にならない、という問題がある。
【0130】
そこで、本実施形態においては、第１の光学系２３を構成する正レンズ２３ａと負レンズ２３ｂとの少なくともいずれか一つについてシフトまたはチルトもしくはその両方を調整手段により調整することで、光学素子２８への入射角度が３度以内になるように調整する。調整手段による調整は、第１の光学系２３を構成する正レンズ２３ａと負レンズ２３ｂとの少なくともいずれか一つについてシムプレートなどのスペーサを挟むことで行うものとするが、ネジとばねなどによる機構でもよい。このように、第１の光学系２３と調整手段を一体にすることで、小型安価な画像投射装置を実現することができる。
【0131】
ここで、入射角度とは光束の中心もしくは重心の軌跡が描く線が光学素子に入射する際の、入射面に対する法線とのなす角度である。図３２に示すように、波長変換素子２６上の光分布が、小さく均一なスポットを形成することが光変換効率の点からよく、光学素子２８への入射角度を３度以内としているのは、この効率の影響・変動が許容される範囲であるためである。
【0132】
より詳細には、光学素子２８への入射角度が３度を超えると、隣のマイクロレンズに光が入ることで生じるゴーストの光量が５０％以上となってしまう。ゴースト部の光量を５０％とする根拠は、一般的に人の知覚はlogスケールなので、高輝度光源のように光源自体の光量が十分であれば、調整によって個体差で５０％ばらついたとしても人間の知覚上ではその差は小さく、規格上許容できるためである。
【0133】
ここで、図３４は光学素子２８への入射角度の調整例を示す図である。図３４に示す例は、第１の光学系２３を構成する正レンズ２３ａを、不図示の調整手段により矢印Ａ方向にシフト（移動）することにより、光学素子２８への入射角度が３度以内になるように調整したものである。
【0134】
このように本実施形態によれば、光学素子２８への光線の入射角度を適切にすることで、波長変換素子２６上の光スポットの光密度を均一化して波長変換素子２６の温度上昇を抑制することで、波長変換素子２６の光変換効率の低下を避けることができるので、高効率な画像投射装置を実現することができる。
【0135】
（第８の実施の形態）
次に、第８の実施の形態について説明する。
次に、第８の実施の形態について説明する。
【0136】
第８の実施の形態は、励起光を反射する反射型光学素子を第１の光学系２３と光学素子２８との間に設け、反射型光学素子についてシフトまたはチルトもしくはその両方の調整を行うようにした点が、第７の実施の形態と異なるものとなっている。以下、第８の実施の形態の説明では、第７の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第７の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0137】
図３５は、第８の実施の形態にかかる光源部２０Ａの構成を示す模式図である。なお、光源部２０Ｂも同様の構成である。
【0138】
図３５に示すように、本実施形態の光源部２０Ａは、反射型光学素子２９を、第１の光学系２３と光学素子２８との間に設けている。本実施形態においては、反射型光学素子２９としてダイクロイックミラーを適用する。なお、反射型光学素子２９としてダイクロイックミラーを適用したが、これに限るものではなく、ミラー、プリズム、回折光学素子などを適用するようにしてもよい。
【0139】
図３５に示すように、複数のレーザ光源２１より出射された励起光は、レーザ光源２１の各光源に対応したコリメータレンズ２２により略平行光となる。略平行光となった励起光は、第１の光学系２３に入射する。励起光の光束は、第１の光学系２３により縮小され、光束となって反射型光学素子２９へと導かれる。反射型光学素子２９で折り返された励起光は、光学素子２８に入射する。光学素子２８を通過した励起光は、ダイクロイックミラー２４へと導かれる。
【0140】
図３６は、反射型光学素子２９を用いた光学素子２８への入射角度の調整例を示す図である。
【0141】
図３６に示す例は、調整手段が、反射型光学素子２９を、角度θだけチルトすることにより、光学素子２８への入射角度が３度以内になるように調整したものである。調整手段による調整は、シムプレートなどのスペーサを反射型光学素子２９に挟むことで行うものとするが、ネジとばねなどによる機構でもよい。このように、調整手段の調整対象に反射型光学素子２９を適用することで、光学系を折り畳み可能とし、小型な画像投射装置を実現する。
【0142】
このように本実施形態によれば、光学素子２８への光線の入射角度を適切にすることで、波長変換素子２６上の光スポットの光密度を均一化して波長変換素子２６の温度上昇を抑制することで、波長変換素子２６の光変換効率の低下を避けることができるので、高効率な画像投射装置を実現することができる。
【0143】
（第９の実施の形態）
次に、第９の実施の形態について説明する。
次に、第９の実施の形態について説明する。
【0144】
第９の実施の形態は、励起光を透過する透過型光学素子を第１の光学系２３と光学素子２８との間に設け、透過型光学素子についてシフトまたはチルトもしくはその両方の調整を行うようにした点が、第７の実施の形態と異なるものとなっている。以下、第９の実施の形態の説明では、第７の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第７の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0145】
図３７は、第９の実施の形態にかかる光源部２０Ａの構成を示す模式図である。なお、光源部２０Ｂも同様の構成である。
【0146】
図３７に示すように、本実施形態の光源部２０Ａは、透過型光学素子３１を、第１の光学系２３と光学素子２８との間に設けている。本実施形態においては、透過型光学素子３１としてダイクロイックミラーを適用する。なお、透過型光学素子３１としてダイクロイックミラーを適用したが、これに限るものではなく、平行平板、ウェッジプリズムのような入射面と出射面が平行でないもの、回折光学素子などを適用するようにしてもよい。
【0147】
図３７に示すように、複数のレーザ光源２１より出射された励起光は、レーザ光源２１の各光源に対応したコリメータレンズ２２により略平行光となる。略平行光となった励起光は、第１の光学系２３に入射する。励起光の光束は、第１の光学系２３により縮小され、光束となって透過型光学素子３１に入射する。透過型光学素子３１を通過した励起光は、光学素子２８を通過し、ダイクロイックミラー２４へと導かれる。
【0148】
図３８は、透過型光学素子３１を用いた光学素子２８への入射角度の調整例を示す図である。
【0149】
図３８に示す例は、調整手段が、透過型光学素子３１を、角度θだけチルトすることにより、光学素子２８への入射角度が３度以内になるように調整したものである。調整手段による調整は、シムプレートなどのスペーサを透過型光学素子３１に挟むことで行うものとするが、ネジとばねなどによる機構でもよい。このように、調整手段の調整対象に透過型光学素子３１（回折光学素子など）を適用することで、安価な画像投射装置を実現する。
【0150】
このように本実施形態によれば、光学素子２８への光線の入射角度を適切にすることで、波長変換素子２６上の光スポットの光密度を均一化して波長変換素子２６の温度上昇を抑制することで、波長変換素子２６の光変換効率の低下を避けることができるので、高効率な画像投射装置を実現することができる。
【0151】
（第１０の実施の形態）
次に、第１０の実施の形態について説明する。
次に、第１０の実施の形態について説明する。
【0152】
第１０の実施の形態は、第１の実施の形態ないし第９の実施の形態で説明した画像投射装置の一例であるプロジェクタ１を、３次元像をユーザに視認させる表示装置に適用した点が、第１の実施の形態ないし第６の実施の形態と異なるものとなっている。以下、第７の実施の形態の説明では、第１の実施の形態ないし第９の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態ないし第９の実施の形態と異なる箇所について説明する。
【0153】
図３９は第１０の実施の形態にかかる表示装置１００の全体構成の一例を示すブロック図である。表示装置１００は、３次元像をユーザに視認させる立体ディスプレイとも言う。ここで、３次元像とは、３次元空間上に表示され、人間が視認可能な体積を持った立体的な像をいう。
【0154】
図３９に示すように、表示装置１００は、情報処理部１１０と、プロジェクタ１と、螺旋スクリーンであるスクリーン７０と、モータ１４０と、モータ制御部１４１とを有する。
【0155】
表示装置１００は、３次元モデルデータ９０１を受信して、表示装置１００のユーザに３次元像を視認させる。３次元モデルデータ９０１は、ユーザに３次元像を視認させるための３次元モデルを示すデータであって、例えば、３次元ボクセルごとの画素値を示すデータである。具体的には、３次元モデルデータ９０１は、情報処理部１１０に入力される。
【0156】
情報処理部１１０は、入力された３次元モデルデータ９０１に基づく画像情報９０３を生成する。具体的には、情報処理部１１０は、モータ制御部１４１に回転指示信号２０１を送信し、回転の開始を指示する。指示を受けたモータ制御部１４１は、例えば規定された略一定の速度でスクリーン７０を回転させるように、回転制御信号２０２を送信してモータ１４０を駆動させる。
【0157】
スクリーン７０は、螺旋軸に直交する平面で切断した断面が曲線状である螺旋形状を含む被照射部材の一例である。
【0158】
モータ１４０は、螺旋軸周りにスクリーン７０を回転させる駆動部である。モータ１４０には、ステッピングモータ、ＤＣ（Direct Current）モータ又はＡＣ（Alternating Current）モータ等を適用できる。
【0159】
モータ１４０にはロータリエンコーダが取り付けられている。ロータリエンコーダは、モータ１４０の回転軸の回転角度を示すエンコーダ信号２０３をモータ制御部１４１に送信する。モータ制御部１４１は、受信したエンコーダ信号２０３に基づいて、スクリーン７０の回転角度を示す回転角度情報９０４を生成し、情報処理部１１０に送信する。
【0160】
情報処理部１１０は、受信した回転角度情報９０４に基づいて、スクリーン７０の回転角度に応じた画像情報９０３を生成し、プロジェクタ１に送信する。画像情報９０３は、２次元画像を示す情報である。
【0161】
プロジェクタ１は、回転されるスクリーン７０に画像光Ｌを照射する。プロジェクタ１は、情報処理部１１０から出力された画像情報９０３に基づく画像光Ｌをスクリーン７０に照射できる。換言すると、プロジェクタ１は、回転されるスクリーン７０の位置に基づき生成された画像光Ｌを照射することができる。
【0162】
表示装置１００は、高速に回転されるスクリーン７０に照射された画像光Ｌのうち、スクリーン７０により反射された光で、残像効果を利用して、カラーの３次元像をユーザに視認させることができる。
【0163】
なお、被照射部材としては、スクリーン７０に限らず、残像効果を利用して像を表示するものであれば、スクリーンを振動させるものでもよい。
【0164】
このように、本発明は、本実施形態で説明した内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。
【0165】
特に、実施の形態で例示した各部の具体的形状および数値は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例にすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【0166】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞
光源と、
片面もしくは両面に複数のレンズがアレイ状に並んだレンズアレイを有する光学素子と、
前記光源から出射され前記光学素子を通過した光の波長を変換する波長変換素子と、
を備え、
前記光学素子の隣り合う前記レンズの頂点間の距離Ｐが、前記光学素子に入射する光の光束の幅Ｄの１／４以下である、
ことを特徴とする光源装置。
＜２＞
前記光学素子と前記波長変換素子との間に配置された第２の光学系をさらに備え、
前記光束の幅Ｄが、前記第２の光学系の前記光源側のレンズの外径Ｄｏｐｔの１／３以下である、
ことを特徴とする＜１＞に記載の光源装置。
＜３＞
前記光学素子を通過した光を前記波長変換素子に導く光学面を有し、
前記光学面上の光束の幅Ｄｍｉｒｒｏｒが前記外径Ｄｏｐｔの１／３以下である、
ことを特徴とする＜２＞に記載の光源装置。
＜４＞
前記光源は、複数の発光点を有し、
前記距離Ｐは、前記複数の発光点のうちの１つの発光点から射出される光にかかる前記光学素子上の光束の幅Ｄｓｉｎｇｌｅの１／２以下である、
ことを特徴とする＜１＞ないし＜３＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜５＞
前記光学素子は、矩形形状の複数の球面レンズをアレイ状に並べたレンズアレイを有する、
ことを特徴とする＜１＞ないし＜４＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜６＞
前記光学面は、ダイクロイックミラーである、
ことを特徴とする＜３＞に記載の光源装置。
＜７＞
前記光源と前記光学面との間に、少なくとも正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズとを有する第１の光学系を備える、
ことを特徴とする＜３＞に記載の光源装置。
＜８＞
前記負のパワーを有するレンズの外径は、前記第２の光学系の前記光源側のレンズの外径Ｄｏｐｔの１／２以下である、
ことを特徴とする＜７＞に記載の光源装置。
＜９＞
＜１＞ないし＜８＞のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光をミキシングすることで均一化する光均一化素子と、
前記光均一化素子が均一化した光を照明する照明光学系と、
前記照明光学系により照明される光を変調することにより画像光を形成する画像形成素子と、
前記画像形成素子が形成した画像光を被照射部材に投射する投射光学系と、
を備えることを特徴とする画像投射装置。
＜１０＞
前記光学素子の複数レンズの矩形の一辺は、前記光均一化素子の入り口の１辺と略平行である、
ことを特徴とする＜９＞に記載の画像投射装置。
＜１１＞
＜９＞または＜１０＞に記載の画像投射装置と、
前記画像投射装置からの画像光が照射される被照射部材と、
を備え、
前記画像光が照射された前記被照射部材を回転または振動をさせることで３次元像を表示する、
ことを特徴とする表示装置。
＜１＞
光源と、
片面もしくは両面に複数のレンズがアレイ状に並んだレンズアレイを有する光学素子と、
前記光源から出射され前記光学素子を通過した光の波長を変換する波長変換素子と、
を備え、
前記光学素子の隣り合う前記レンズの頂点間の距離Ｐが、前記光学素子に入射する光の光束の幅Ｄの１／４以下である、
ことを特徴とする光源装置。
＜２＞
前記光学素子と前記波長変換素子との間に配置された第２の光学系をさらに備え、
前記光束の幅Ｄが、前記第２の光学系の前記光源側のレンズの外径Ｄｏｐｔの１／３以下である、
ことを特徴とする＜１＞に記載の光源装置。
＜３＞
前記光学素子を通過した光を前記波長変換素子に導く光学面を有し、
前記光学面上の光束の幅Ｄｍｉｒｒｏｒが前記外径Ｄｏｐｔの１／３以下である、
ことを特徴とする＜２＞に記載の光源装置。
＜４＞
前記光源は、複数の発光点を有し、
前記距離Ｐは、前記複数の発光点のうちの１つの発光点から射出される光にかかる前記光学素子上の光束の幅Ｄｓｉｎｇｌｅの１／２以下である、
ことを特徴とする＜１＞ないし＜３＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜５＞
前記光学素子は、矩形形状の複数の球面レンズをアレイ状に並べたレンズアレイを有する、
ことを特徴とする＜１＞ないし＜４＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜６＞
前記光学面は、ダイクロイックミラーである、
ことを特徴とする＜３＞に記載の光源装置。
＜７＞
前記光源と前記光学面との間に、少なくとも正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズとを有する第１の光学系を備える、
ことを特徴とする＜３＞に記載の光源装置。
＜８＞
前記負のパワーを有するレンズの外径は、前記第２の光学系の前記光源側のレンズの外径Ｄｏｐｔの１／２以下である、
ことを特徴とする＜７＞に記載の光源装置。
＜９＞
＜１＞ないし＜８＞のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光をミキシングすることで均一化する光均一化素子と、
前記光均一化素子が均一化した光を照明する照明光学系と、
前記照明光学系により照明される光を変調することにより画像光を形成する画像形成素子と、
前記画像形成素子が形成した画像光を被照射部材に投射する投射光学系と、
を備えることを特徴とする画像投射装置。
＜１０＞
前記光学素子の複数レンズの矩形の一辺は、前記光均一化素子の入り口の１辺と略平行である、
ことを特徴とする＜９＞に記載の画像投射装置。
＜１１＞
＜９＞または＜１０＞に記載の画像投射装置と、
前記画像投射装置からの画像光が照射される被照射部材と、
を備え、
前記画像光が照射された前記被照射部材を回転または振動をさせることで３次元像を表示する、
ことを特徴とする表示装置。
【0167】
また、本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞
光源と、
複数のレンズがアレイ状に並んだレンズアレイ面を有する光整形素子と、
前記光源から出射され前記光整形素子を通過した光の波長を変換する波長変換素子と、
を備え、
前記レンズアレイ面の隣り合う前記レンズのピッチは、前記光整形素子に入射する光の光束の幅の１／４以下であり、
前記光整形素子への光の入射角度は、３度以内である、
ことを特徴とする光源装置。
＜２＞
前記光整形素子は、少なくとも２面のレンズアレイ面を有する、
ことを特徴とする＜１＞に記載の光源装置。
＜３＞
前記光整形素子は、入射面と出射面のどちらか一方にレンズアレイ面を有する、
ことを特徴とする＜１＞に記載の光源装置。
＜４＞
前記光源と前記光整形素子との間に設けられ、前記光源から出射される光の光束を縮小する第１の光学系と、
前記第１の光学系のシフトもしくはチルトによって前記光整形素子へ入射する光束の入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする＜１＞ないし＜３＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜５＞
前記光源と前記光整形素子との間に設けられ、前記光源から出射される光を反射し前記光整形素子へと導く反射型光学素子と、
前記反射型光学素子のシフトもしくはチルトによって前記光整形素子への光線入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする＜１＞ないし＜３＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜６＞
前記光源と前記光整形素子との間に設けられ、前記光源から出射される光を透過する透過型光学素子と、
前記透過型光学素子のシフトもしくはチルトによって前記光整形素子への光線入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする＜１＞ないし＜３＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜７＞
前記調整手段は、スペーサである、
ことを特徴とする＜４＞ないし＜６＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜８＞
＜１＞ないし＜７＞のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光をミキシングすることで均一化する光均一化素子と、
前記光均一化素子が均一化した光を照明する照明光学系と、
前記照明光学系により照明される光を変調することにより画像光を形成する画像形成素子と、
前記画像形成素子が形成した画像光を被照射部材に投射する投射光学系と、
を備えることを特徴とする画像投射装置。
＜９＞
＜８＞に記載の画像投射装置と、
前記画像投射装置からの画像光が照射される被照射部材と、
を備え、
前記画像光が照射された前記被照射部材を回転または振動をさせることで３次元像を表示する、
ことを特徴とする表示装置。
＜１＞
光源と、
複数のレンズがアレイ状に並んだレンズアレイ面を有する光整形素子と、
前記光源から出射され前記光整形素子を通過した光の波長を変換する波長変換素子と、
を備え、
前記レンズアレイ面の隣り合う前記レンズのピッチは、前記光整形素子に入射する光の光束の幅の１／４以下であり、
前記光整形素子への光の入射角度は、３度以内である、
ことを特徴とする光源装置。
＜２＞
前記光整形素子は、少なくとも２面のレンズアレイ面を有する、
ことを特徴とする＜１＞に記載の光源装置。
＜３＞
前記光整形素子は、入射面と出射面のどちらか一方にレンズアレイ面を有する、
ことを特徴とする＜１＞に記載の光源装置。
＜４＞
前記光源と前記光整形素子との間に設けられ、前記光源から出射される光の光束を縮小する第１の光学系と、
前記第１の光学系のシフトもしくはチルトによって前記光整形素子へ入射する光束の入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする＜１＞ないし＜３＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜５＞
前記光源と前記光整形素子との間に設けられ、前記光源から出射される光を反射し前記光整形素子へと導く反射型光学素子と、
前記反射型光学素子のシフトもしくはチルトによって前記光整形素子への光線入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする＜１＞ないし＜３＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜６＞
前記光源と前記光整形素子との間に設けられ、前記光源から出射される光を透過する透過型光学素子と、
前記透過型光学素子のシフトもしくはチルトによって前記光整形素子への光線入射角度を調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする＜１＞ないし＜３＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜７＞
前記調整手段は、スペーサである、
ことを特徴とする＜４＞ないし＜６＞のいずれか一項に記載の光源装置。
＜８＞
＜１＞ないし＜７＞のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出射された光をミキシングすることで均一化する光均一化素子と、
前記光均一化素子が均一化した光を照明する照明光学系と、
前記照明光学系により照明される光を変調することにより画像光を形成する画像形成素子と、
前記画像形成素子が形成した画像光を被照射部材に投射する投射光学系と、
を備えることを特徴とする画像投射装置。
＜９＞
＜８＞に記載の画像投射装置と、
前記画像投射装置からの画像光が照射される被照射部材と、
を備え、
前記画像光が照射された前記被照射部材を回転または振動をさせることで３次元像を表示する、
ことを特徴とする表示装置。
【符号の説明】
【0168】
１ 画像投射装置
２０ 光源装置
２１ 光源
２３ 第１の光学系
２４ 光学面
２５、３４ 集光光学系
２６ 波長変換素子
２８ 光学素子
２９ 反射型光学素子
３０ 光均一化素子
３１ 透過型光学素子
４０ 照明光学系
５０ 画像形成素子
６０ 投射光学系
７０ 被照射部材
１００ 表示装置
２０ 光源装置
２１ 光源
２３ 第１の光学系
２４ 光学面
２５、３４ 集光光学系
２６ 波長変換素子
２８ 光学素子
２９ 反射型光学素子
３０ 光均一化素子
３１ 透過型光学素子
４０ 照明光学系
５０ 画像形成素子
６０ 投射光学系
７０ 被照射部材
１００ 表示装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【0169】
【特許文献1】特許第６５２５８５６号公報
【図1】
【図2】
【図3-1】
【図3-2】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】