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特許7405123光源装置、照明装置およびプロジェクター

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】光源装置、照明装置およびプロジェクター

(51)【国際特許分類】

G03B 21/14 20060101AFI20231219BHJP

G03B 21/00 20060101ALI20231219BHJP

F21S 2/00 20160101ALI20231219BHJP

F21V 7/09 20060101ALI20231219BHJP

F21V 7/30 20180101ALI20231219BHJP

F21V 3/00 20150101ALI20231219BHJP

F21Y 115/30 20160101ALN20231219BHJP

F21Y 105/10 20160101ALN20231219BHJP

【ＦＩ】

G03B21/14 A

G03B21/00 D

F21S2/00 350

F21V7/09 500

F21V7/30

F21V3/00 320

F21Y115:30

F21Y105:10

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021158401

(22)【出願日】2021-09-28

(65)【公開番号】P2023048854

(43)【公開日】2023-04-07

【審査請求日】2022-10-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本裕幸

(74)【代理人】

【識別番号】100196058

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤彰雄

(72)【発明者】

【氏名】赤川朋子

【審査官】村上遼太

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１５０２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１６１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０２０１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３９９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１４９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７９７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６７４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０６１１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２００６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０６０１９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／１３７７４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０４７３６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｋ９／００－９／９０

Ｆ２１Ｓ２／００－４５／７０

Ｆ２１Ｖ１／００－１５／０４

Ｇ０２Ｆ１／１３

１／１３７－１／１４１

Ｇ０３Ｂ２１／００－２１／１０

２１／１２－２１／１３

２１／１３４－２１／３０

３３／００－３３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に沿って一列に配置された複数の第１発光素子を有し、第１光束を射出する第１光源部と、
前記第１方向と交差する第２方向に沿って一列に配置された複数の第２発光素子を有し、前記第１光束の射出方向に第２光束を射出する第２光源部と、
前記第１光源部に対して前記第１方向と交差する方向に配置され、前記第１方向に沿って一列に配置された複数の第３発光素子を有し、前記第１光束の射出方向に第３光束を射出する第３光源部と、
前記第１光束、前記第２光束、および前記第３光束を合成した合成光を照射領域へ射出する光合成部材と、を備え、
前記合成光は、前記第１光束のうち最も大きい光強度を有する第１領域と、前記第２光束のうち最も大きい光強度を有する第２領域と、前記第３光束のうち最も大きい光強度を有する第３領域と、が互いに重ならない合成光強度分布を有し、
前記合成光強度分布において、前記第１領域は、前記第２光束および前記第３光束と重ならず、前記第２領域は、前記第１光束および前記第３光束と重ならず、前記第３領域は、前記第２光束および前記第３光束と重ならない、
ことを特徴とする光源装置。

【請求項2】

前記光合成部材は、
前記第１光束および前記第３光束の一方を前記第１方向に交差する方向に反射する第１反射部材と、
前記第１反射部材で反射された前記第１光束および前記第３光束の一方を前記第３光源部における前記第３光束の射出方向に反射する第２反射部材と、
前記第２反射部材で反射された前記第１光束および前記第３光束の一方と、前記第１光束および前記第３光束の他方と、を反射する第３反射部材と、
前記第３反射部材で反射された前記第１光束および前記第３光束と、前記第２光源部からの前記第２光束と、を合成する合成素子と、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。

【請求項3】

前記第２光源部に対して前記第２方向と交差する方向に配置され、前記第２方向に沿って一列に配置された複数の第４発光素子を有し、前記第２光束の射出方向に第４光束を射出する第４光源部をさらに備え、
前記光合成部材は、前記第４光束と、前記第１光束と前記第２光束と前記第３光束と、を合成して前記合成光を生成し、
前記合成光の前記合成光強度分布において、前記第４光束のうち最も大きい光強度を有する第４領域は、前記第１領域、前記第２領域および前記第３領域に重ならない、
ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。

【請求項4】

前記光合成部材は、
前記第２光束および前記第４光束の一方を、前記第２光源部および前記第４光源部が並ぶ方向に反射する第４反射部材と、
前記第４反射部材で反射された前記第２光束および前記第４光束の一方を、前記第２光束および前記第４光束の他方の進行方向に反射する第５反射部材と、を含み、
前記合成素子は、前記第３反射部材で反射された前記第１光束および前記第３光束と、前記第５反射部材で反射された前記第２光束および前記第４光束の一方と、前記第２光束および前記第４光束の他方と、を合成する、
ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。

【請求項5】

前記光合成部材において、前記第１反射部材および前記第２反射部材は、前記第１光束および前記第３光束の間隔が、前記第１反射部材および前記第２反射部材への入射前よりも入射後の方が狭くなるように、前記第１光束または前記第３光束を反射し、
前記第４反射部材および前記第５反射部材は、前記第２光束および前記第４光束の間隔が、前記第４反射部材および前記第５反射部材への入射前よりも入射後の方が狭くなるように、前記第２光束または前記第４光束を反射する、
ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。

【請求項6】

前記光合成部材は、前記第１光束および前記第２光束の一方を反射し、前記第１光束および前記第２光束の他方を透過する偏光合成素子を含み、
前記偏光合成素子に対して、前記第１光束および前記第２光束の一方は第１偏光方向に偏光した光であり、前記第１光束および前記第２光束の他方は前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向に偏光した光である、
ことを特徴とする請求項２から請求項５のうちのいずれ一項に記載の光源装置。

【請求項7】

第１方向に沿って一列に配置された複数の第１発光素子を有し、第１光束を射出する第１光源部と、
前記第１方向と平行である第２方向に沿って一列に配置された複数の第２発光素子を有し、前記第１光束の射出方向に第２光束を射出する第２光源部と、
前記第１光源部に対して前記第１方向と交差する方向に配置され、前記第１方向に沿って一列に配置された複数の第３発光素子を有し、前記第１光束の射出方向に第３光束を射出する第３光源部と、
前記第１光束、前記第２光束、および前記第３光束を合成した合成光を照射領域へ射出する光合成部材と、を備え、
前記合成光は、前記第１光束のうち最も大きい光強度を有する第１領域と、前記第２光束のうち最も大きい光強度を有する第２領域と、前記第３光束のうち最も大きい光強度を有する第３領域と、が互いに重ならない合成光強度分布を有し、
前記光合成部材は、
前記第１光束および前記第３光束の一方を前記第１方向に交差する方向に反射する第１反射部材と、
前記第１反射部材で反射された前記第１光束および前記第３光束の一方を前記第１光束および前記第３光束の他方の進行方向に反射する第２反射部材と、
前記第２反射部材で反射された前記第１光束および前記第３光束の一方と、前記第１光束および前記第３光束の他方と、前記第２光源部からの前記第２光束と、を合成する合成素子と、
透過する光束の偏光方向を変化させる位相差素子と、を含み、
前記合成素子は、前記第１光束および前記第３光束と前記第２光束とのうち第１偏光方向に偏光した光束を反射し、前記第１光束および前記第３光束と前記第２光束とのうち前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向に偏光した光束を透過する偏光合成素子であり、
前記位相差素子は、前記第１光源部および前記第３光源部と前記偏光合成素子との間の光路上に配置されている、
ことを特徴とする光源装置。

【請求項8】

第１方向に沿って一列に配置された複数の第１発光素子を有し、第１光束を射出する第１光源部と、
前記第１方向と平行である第２方向に沿って一列に配置された複数の第２発光素子を有し、前記第１光束の射出方向に第２光束を射出する第２光源部と、
前記第１光源部に対して前記第１方向と交差する方向に配置され、前記第１方向に沿って一列に配置された複数の第３発光素子を有し、前記第１光束の射出方向に第３光束を射出する第３光源部と、
前記第１光束、前記第２光束、および前記第３光束を合成した合成光を照射領域へ射出する光合成部材と、を備え、
前記合成光は、前記第１光束のうち最も大きい光強度を有する第１領域と、前記第２光束のうち最も大きい光強度を有する第２領域と、前記第３光束のうち最も大きい光強度を有する第３領域と、が互いに重ならない合成光強度分布を有し、
前記光合成部材は、
前記第１光束および前記第３光束の一方を前記第１方向に交差する方向に反射する第１反射部材と、
前記第１反射部材で反射された前記第１光束および前記第３光束の一方を前記第１光束および前記第３光束の他方の進行方向に反射する第２反射部材と、
前記第２反射部材で反射された前記第１光束および前記第３光束の一方と、前記第１光束および前記第３光束の他方と、前記第２光源部からの前記第２光束と、を合成する合成素子と、
透過する光束の偏光方向を変化させる位相差素子と、を含み、
前記合成素子は、前記第１光束および前記第３光束と前記第２光束とのうち第１偏光方向に偏光した光束を反射し、前記第１光束および前記第３光束と前記第２光束とのうち前記第１偏光方向とは異なる第２偏光方向に偏光した光束を透過する偏光合成素子であり、
前記位相差素子は、前記第２光源部と前記偏光合成素子との間の光路上に配置されている、
ことを特徴とする光源装置。

【請求項9】

【請求項10】

前記光合成部材は、
前記第２光束を、前記第２光源部および前記第４光源部が並ぶ方向に反射する第３反射部材と、
前記第４光束を、前記第２光源部および前記第４光源部が並ぶ前記方向に反射する第４反射部材と、を含み、
前記合成素子は、前記第３反射部材で反射された前記第２光束と、前記第４反射部材で反射された前記第４光束と、前記第１光束および前記第３光束と、を合成して前記合成光を生成する、
ことを特徴とする請求項９に記載の光源装置。

【請求項11】

前記光合成部材において、前記第１反射部材および前記第２反射部材は、前記第１光束および前記第３光束の間隔が、前記第１反射部材および前記第２反射部材への入射前よりも入射後の方が狭くなるように、前記第１光束および前記第３光束を反射し、
前記第３反射部材および前記第４反射部材は、前記第２光束および前記第４光束の間隔が、前記第３反射部材および前記第４反射部材への入射前よりも入射後の方が狭くなるように、前記第２光束および前記第４光束を反射する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。

【請求項12】

請求項１から請求項１１のうちのいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置における前記照射領域に配置され、前記合成光の波長を変換する波長変換素子と、を備える
ことを特徴とする照明装置。

【請求項13】

請求項１から請求項１１のうちのいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置における前記照射領域に配置され、前記合成光を波長変換する波長変換素子と、
前記光源装置から射出された前記合成光を前記波長変換素子に向けて反射する反射部材と、を備え、
前記反射部材は、前記波長変換素子から射出される光の光路上に配置されている、
ことを特徴とする照明装置。

【請求項14】

前記反射部材の前記波長変換素子と反対側に設けられ、前記波長変換素子から射出された光が入射する光学素子をさらに備え、
前記光学素子は、前記波長変換素子から射出された光が通過する入射開口部を含み、
前記合成光は、前記合成光の主光線に垂直な断面において前記入射開口部に対応した形状を有する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の照明装置。

【請求項15】

前記光源装置と前記反射部材との間に設けられ、前記光源装置から射出された前記合成光が入射する拡散素子をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の照明装置。

【請求項16】

請求項１２から請求項１５のうちのいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える
ことを特徴とするプロジェクター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源装置、照明装置およびプロジェクターに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の固体光源から射出された光線をアフォーカル光学系によって合成した合成光を照射領域へ射出する光源装置がある（例えば、下記特許文献１参照）。また、複数の半導体レーザーを一列に配置した一次元配列の光源ユニットを用いた光源装置がある（例えば、下記特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１３７７４４号公報

【文献】特開２０１９－２１２７５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、上記一次元配列の光源ユニットを複数組み合わせた光源装置からの光線束を合成した合成光を照射領域へ射出する場合、照射領域における光強度分布が高くなり過ぎることで照射領域に負荷を与える恐れがあった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために、本発明の第一態様によれば、第１方向に沿って一列に配置された複数の第１発光素子を有し、第１光束を射出する第１光源部と、第２方向に沿って一列に配置された複数の第２発光素子を有し、前記第１光束の射出方向に第２光束を射出する第２光源部と、前記第１光束および前記第２光束を合成した合成光を照射領域へ射出する光合成部材と、を備え、前記合成光は、前記第１光束のうち最も大きい光強度を有する第１領域と、前記第２光束のうち最も大きい光強度を有する第２領域と、が互いに重ならない合成光強度分布を有する、光源装置が提供される。

【0006】

本発明の第二態様によれば、上記第一態様の光源装置と、前記光源装置における前記照射領域に配置され、前記合成光を波長変換する波長変換素子と、前記光源装置から射出された前記合成光を前記波長変換素子に向けて反射する反射部材と、をさらに備え、前記反射部材は、前記波長変換素子から射出される光の光路上に配置されている、照明装置が提供される。

【0007】

本発明の第三態様によれば、上記第二態様の照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える、プロジェクターが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第一実施形態のプロジェクターの構成を示す図である。

【図2】照明装置の概略構成を示す図である。

【図3】光源装置の全体構成を示す平面図である。

【図4】第１光源部の斜視図である。

【図5】第２光源ユニットの構成を示す図である。

【図6】合成光を概念的に示した図である。

【図7】合成光の合成光強度分布を示した図である。

【図8A】比較例１の合成光における合成光強度分布を示した図である。

【図8B】比較例２の合成光における合成光強度分布を示した図である。

【図9】各合成光における効果を比較して示した図である。

【図10】第二実施形態の光源装置の全体構成を示す平面図である。

【図11】偏光合成素子で合成される合成光ＳＬを概念的に示した図である。

【図12】合成光の合成光強度分布を示した図である。

【図13】合成光を波長変換素子に照射した場合における効果を示す図である。

【図14】各光線の間隔を拡げた場合の合成光の合成光強度分布を示した図である。

【図15A】第１変形例の光源装置から射出される合成光を概念的に示した図である。

【図15B】第２変形例の光源装置から射出される合成光を概念的に示した図である。

【図15C】第３変形例の光源装置から射出される合成光を概念的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、光変調装置として液晶パネルを用いたプロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

【0010】

（第一実施形態）
図１は本実施形態のプロジェクターの構成を示す図である。
図１に示す本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー画像を表示する投写型画像表示装置である。プロジェクター１は、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。

【0011】

プロジェクター１は、照明装置２と、色分離光学系３と、光変調装置４Ｒと、光変調装置４Ｇと、光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投写光学装置６と、を備えている。

【0012】

照明装置２は、白色の照明光ＷＬを色分離光学系３に向けて射出する。色分離光学系３は、白色の照明光ＷＬを赤色光Ｒと緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離する。色分離光学系３は、第１ダイクロイックミラー７ａと、第２ダイクロイックミラー７ｂと、第１反射ミラー８ａと、第２反射ミラー８ｂと、第３反射ミラー８ｃと、第１リレーレンズ９ａと、第２リレーレンズ９ｂと、を備えている。

【0013】

第１ダイクロイックミラー７ａは、照明装置２からの照明光ＷＬを赤色光Ｒと、その他の光（緑色光Ｇおよび青色光Ｂ）とに分離する。第１ダイクロイックミラー７ａは、分離された赤色光Ｒを透過するとともに、その他の光（緑色光Ｇおよび青色光Ｂ）を反射する。一方、第２ダイクロイックミラー７ｂは、その他の光を緑色光Ｇと青色光Ｂとに分離する。第２ダイクロイックミラー７ｂは、分離された緑色光Ｇを反射し、青色光Ｂを透過する。

【0014】

第１反射ミラー８ａは、赤色光Ｒの光路中に配置され、第１ダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光Ｒを光変調装置４Ｒに向けて反射する。一方、第２反射ミラー８ｂおよび第３反射ミラー８ｃは、青色光Ｂの光路中に配置され、第２ダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光Ｂを光変調装置４Ｂに向けて反射する。また、緑色光Ｇは、第２ダイクロイックミラー７ｂによって光変調装置４Ｇに向けて反射される。

【0015】

第１リレーレンズ９ａは、青色光Ｂの光路中における第２ダイクロイックミラー７ｂおよび第２反射ミラー８ｂの間に配置されている。第２リレーレンズ９ｂは、青色光Ｂの光路中における第２反射ミラー８ｂおよび第３反射ミラー８ｃの間に配置されている。第１リレーレンズ９ａおよび第２リレーレンズ９ｂは、青色光Ｂの光路長が赤色光Ｒや緑色光Ｇの光路長よりも長いことに起因した青色光Ｂの照明分布の違いを修正する。

【0016】

光変調装置４Ｒは、赤色光Ｒを画像情報に応じて変調し、赤色光Ｒに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光Ｇを画像情報に応じて変調し、緑色光Ｇに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光Ｂを画像情報に応じて変調し、青色光Ｂに対応した画像光を形成する。

【0017】

光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられている。また、液晶パネルの入射側および射出側には、偏光板（図示せず）がそれぞれ配置され、特定の方向の直線偏光のみを通過させる構成となっている。

【0018】

光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂの入射側には、それぞれフィールドレンズ１０Ｒ、フィールドレンズ１０Ｇ、フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒ、フィールドレンズ１０Ｇ、およびフィールドレンズ１０Ｂは、それぞれの光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、光変調装置４Ｂに入射する赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂの主光線を平行化する。

【0019】

合成光学系５は、光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂから射出された画像光が入射することにより、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投写光学装置６に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。

【0020】

投写光学装置６は、複数の投写レンズから構成されている。投写光学装置６は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投写する。これにより、スクリーンＳＣＲ上に画像が表示される。

【0021】

本実施形態の照明装置２の一例について説明する。
図２は、照明装置２の概略構成を示す図である。
図２に示すように、照明装置２は、光源装置１１と、拡散素子１７と、波長変換素子１５と、均一化照明光学系１６と、集光光学系１８と、ダイクロイックミラー（反射部材）１９と、を備えている。

【0022】

以下では、ＸＹＺ直交座標系を用いて、照明装置２および光源装置１１の各構成の配置などを説明する。本実施形態において、照明装置２における照明光軸ＡＸに沿う方向をＸ軸方向、光源装置１１の第１光軸ＡＸ１に沿う方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸方向と定義する。第１光軸ＡＸ１および照明光軸ＡＸは互いに直交する。

【0023】

光源装置１１、ダイクロイックミラー１９は第１光軸ＡＸ１に沿って配置されている。波長変換素子１５、集光光学系１８、ダイクロイックミラー１９および均一化照明光学系１６は照明装置２の照明光軸ＡＸに沿って配置されている。

【0024】

光源装置１１から射出された合成光ＳＬは拡散素子１７を経由してダイクロイックミラー１９に入射する。後述するように本実施形態の光源装置１１は、合成光ＳＬの光束幅を縮小した状態とするため、ダイクロイックミラー１９のサイズを小型化できる。

【0025】

拡散素子１７としては、例えば、透光性平板の表面に凹凸構造を有した表面拡散板、透光性平板の内部に屈折率分布を有した屈折率分布型拡散板、回折素子、ホログラム素子或いはメタレンズ素子等を使用できる。合成光ＳＬは拡散素子１７を透過することで、被照明領域である波長変換素子１５での光強度分布の均一性が高まる。

【0026】

拡散素子１７に代えて、光源装置１１とダイクロイックミラー１９との間に凸レンズを設け、合成光ＳＬが被照明領域である波長変換素子１５に対してデフォーカス状態（ピンボケ状態）で入射させることで、波長変換素子１５での光強度分布の均一性を高めてもよい。なお、上記凸レンズと拡散素子１７とを組み合わせてもよい。

【0027】

ダイクロイックミラー１９は、青色波長帯の合成光ＳＬを反射し、後述する波長変換素子１５から射出される青色波長帯の蛍光Ｙを透過させる光学特性を有する。ダイクロイックミラー１９は、誘電体多層膜から構成されている。なお、ダイクロイックミラー１９に替えて、合成光ＳＬおよび蛍光Ｙを反射させるミラーを用いてもよい。

【0028】

ダイクロイックミラー１９で反射された合成光ＳＬは集光光学系１８に入射する。集光光学系１８は凸レンズ１８ａ，１８ｂを含み、合成光ＳＬを集光して波長変換素子１５に入射させる。

【0029】

波長変換素子１５は、基板２１と、反射層２２と、波長変換層２３と、を備えている。基板２１は、反射層２２および波長変換層２３を支持する支持基板である他、当該波長変換層２３から伝導された熱を放熱する放熱基板である。基板２１は、高い熱伝導率を有する材料である、例えば、金属やセラミックス等により構成できる。

【0030】

反射層２２は、基板２１と波長変換層２３との間に位置し、当該波長変換層２３から入射する光を、当該波長変換層２３側に反射する。反射層２２は、誘電体多層膜、金属ミラーおよび増反射膜等を含む積層膜で構成される。

【0031】

波長変換層２３は反射層２２上に設けられる。波長変換層２３は、合成光ＳＬが入射する上面２３ａと、上面２３ａとは異なる下面２３ｂと、を有している。波長変換層２３は、青色波長帯の合成光ＳＬを青色波長帯とは異なる波長帯の蛍光Ｙに変換する。

【0032】

波長変換層２３は、セラミック蛍光体を含んでいてもよいし、単結晶蛍光体を含んでいてもよい。蛍光Ｙの波長帯は、例えば５００～６８０ｎｍにピーク波長を有する。すなわち、蛍光Ｙは、緑色光成分および赤色光成分を含む黄色光である。

【0033】

波長変換層２３は、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体を含んでいる。賦活剤としてセリウム（Ｃｅ）を含有するＹＡＧ：Ｃｅを例にとると、波長変換層２３として、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_３等の構成元素を含む原料粉末を混合して固相反応させた材料、共沈法やソルゲル法等の湿式法により得られるＹ－Ａｌ－Ｏアモルファス粒子、噴霧乾燥法や火炎熱分解法、熱プラズマ法等の気相法により得られるＹＡＧ粒子等を用いることができる。なお、波長変換層２３として多孔質焼結体を用いる場合、蛍光体内部で光が散乱し、横方向へ光が伝搬しにくいため光利用効率の観点でも望ましい。

【0034】

本実施形態において、波長変換層２３の上面２３ａには、合成光ＳＬの一部を散乱させる散乱構造体（図示略）が設けられている。

【0035】

上記構成を有する本実施形態の波長変換素子１５によれば、波長変換層２３で生成した蛍光Ｙと、波長変換層２３の上面２３ａで拡散反射した合成光ＳＬの一部からなる拡散反射光Ｂ１と、を含む白色の照明光ＷＬを集光光学系１８に向けて射出する。照明光ＷＬは、集光光学系１８により略平行化される。集光光学系１８を透過した照明光ＷＬは照明光軸ＡＸ上に配置されたダイクロイックミラー１９を通過する。

【0036】

ここで、ダイクロイックミラー１９は、合成光ＳＬを反射するとともに蛍光Ｙを透過させる光学特性を有する。そのため、照明光ＷＬに含まれる蛍光Ｙはダイクロイックミラー１９を透過して均一化照明光学系１６に向かう。蛍光Ｙはダイクロイックミラー１９を透過するので、ダイクロイックミラー１９による蛍光Ｙの光損失を低減できる。

【0037】

一方、照明光ＷＬに含まれる拡散反射光Ｂ１は合成光ＳＬと同一波長帯の光であるため、ダイクロイックミラー１９によって反射されてしまう。これに対して本実施形態では、合成光ＳＬの光束幅を圧縮した状態でダイクロイックミラー１９に入射することでダイクロイックミラー１９を小型化している。そのため、ダイクロイックミラー１９に対する拡散反射光Ｂ１の入射光量が抑えられるため、ダイクロイックミラー１９で反射されることによる拡散反射光Ｂ１の光損失を低減できる。

【0038】

波長変換素子１５から射出された照明光ＷＬは、均一化照明光学系（照明光学系）１６に入射する。均一化照明光学系１６は、インテグレーター光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３と、を含む。インテグレーター光学系３１は、第１マルチレンズアレイ３１ａと、第２マルチレンズアレイ３１ｂと、を備えている。偏光変換素子３２は、照明光ＷＬの偏光方向を光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの入射側偏光板の透過軸の方向に揃える。

【0039】

これにより、偏光変換素子３２を透過した照明光ＷＬを分離して得られる赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、および青色光Ｂの偏光方向は、各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの入射側偏光板の透過軸方向に一致する。よって、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、および青色光Ｂは、入射側偏光板でそれぞれ遮光されることなく、光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域にそれぞれ入射する。

【0040】

重畳光学系３３は、第２マルチレンズアレイ３１ｂとともに、第１マルチレンズアレイ３１ａの各小レンズの像を各光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各々の画像形成領域の近傍に結像させる。

【0041】

ここで、プロジェクター１の信頼性を高めるには照明光ＷＬの明るさを維持することが重要である。照明光ＷＬの明るさを維持するには波長変換素子１５に対する負荷を低減することで、波長変換素子１５の寿命を延ばすことが有効とされる。

【0042】

一般的に蛍光体に入射する励起光の光強度が高すぎると、蛍光体の負荷が高まることで変形や破損等が生じ、蛍光体の寿命が短くなる。つまり、蛍光体の負荷を低減するには励起光の強度分布の均一性を高めることで、蛍光体に強度が高い光を入射させないようにすることが重要である。

【0043】

本実施形態の光源装置１１は、照射領域に配置される波長変換素子１５に向けて照射する合成光ＳＬの光強度分布の均一性を高めることで、波長変換層２３における負荷を低減している。以下、本実施形態の光源装置１１の構成について詳しく説明する。

【0044】

図３は光源装置１１の全体構成を＋Ｚ側から－Ｚ側に向かって視た平面図である。
図３に示すように、本実施形態の光源装置１１は、第１光源ユニット１１Ａと、第２光源ユニット１１Ｂと、光合成部材１４と、を備えている。

【0045】

第１光源ユニット１１Ａは、第１光源部５１と、第３光源部５３と、を有している。第１光源部５１は、第１光束ＬＳ１をＹ軸方向に向けて射出する。第３光源部５３は、第３光束ＬＳ３をＹ軸方向に向けて射出する。

【0046】

第２光源ユニット１１Ｂは、第２光源部５２と、第４光源部５４と、を有している。第２光源部５２は、第２光束ＬＳ２をＹ軸方向に向けて射出する。第４光源部５４は、第４光束ＬＳ４をＹ軸方向に向けて射出する。

【0047】

光合成部材１４は、第１光源ユニット１１Ａから射出された第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２と、第２光源ユニット１１Ｂから射出された第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４と、を合成した合成光ＳＬを照明領域としての波長変換層２３に射出する。
本実施形態において、光合成部材１４は、偏光合成素子（合成素子）１４０と、反射ミラー（第１反射部材）１４１と、反射ミラー（第２反射部材）１４２と、反射ミラー（第３反射部材）１４３と、反射ミラー（第４反射部材）１４４と、反射ミラー（第５反射部材）１４５と、を含む。

【0048】

第１光源ユニット１１Ａにおいて、第１光源部５１および第３光源部５３は同一構成を有する。以下、第１光源部５１を例に挙げ、その構成について説明する。

【0049】

図４は第１光源部５１の斜視図である。
図４に示すように、第１光源部５１は、複数の発光素子（第１発光素子）４１と、基板４２と、支持部材４３と、を備えている。

【0050】

基板４２は、第１面４２ａと第２面４２ｂとを有し、例えばアルミニウム、銅などの放熱性に優れた金属材料から構成されている。支持部材４３は、基板４２の第１面４２ａに設けられている。支持部材４３は、基板４２と同様、例えばアルミニウム、銅などの放熱性に優れた金属材料から構成されている。支持部材４３は、複数の発光素子４１が実装される実装面４３ａを有している。実装面４３ａは、実装面４３ａの法線方向から見て、長手方向と短手方向とを有する長方形状の形状を有している。

【0051】

複数の発光素子４１は、支持部材４３の実装面４３ａ上に、実装面４３ａの長手方向に沿って互いに間隔をおいて配列されている。複数の発光素子４１は支持部材４３を介して基板４２に支持されている。本実施形態において、第１光源部５１は、Ｚ軸方向（第１方向）に沿って一列に配置される複数（本実施形態にでは４個）の発光素子４１を有している。

【0052】

発光素子４１の各々は、矩形状の発光面４１ａが支持部材４３の長辺側の端面４３ｃと略同一平面上に位置するように支持部材４３に実装されている。したがって、各発光素子４１から射出される光線Ｌ１の射出方向は、支持部材４３の短手方向と一致する。なお、光線Ｌ１の射出方向は、当該光線Ｌ１の主光線に沿う方向である。

【0053】

複数の発光素子４１の配列方向は、光線Ｌ１の射出方向と交差する。本実施形態において、各発光素子４１から射出される光線Ｌ１の主光線に垂直な断面の形状は、楕円である。楕円の短軸方向は、複数の発光素子４１の配列方向（Ｚ軸方向）に一致する。楕円の長軸方向は、Ｘ軸方向に一致する。なお、各発光素子４１から射出される光線Ｌ１の主光線に垂直な断面の形状は、完全な楕円形状でなくともよい。

【0054】

複数の発光素子４１の各々は、青色光を射出する青色半導体レーザーから構成されている。青色半導体レーザーは、一例として、３８０ｎｍ～４９５ｎｍの青色波長帯にピーク波長を有する青色光を射出する。各発光素子４１から射出された光線Ｌ１は、発光面４１ａの近傍に設けられたコリメーターレンズ（図示略）によって平行化される。

【0055】

したがって、第１光源部５１は、Ｚ軸方向に並んだ４本の青色の光線Ｌ１を含む光束を射出する。本実施形態において、第１光源部５１から射出される４本の光線Ｌ１を含む光全体を第１光束ＬＳ１と称する。
第１光源部５１から射出される第１光束ＬＳ１は、偏光合成素子１４０に対するＳ偏光の光（第１方向に偏光した光）である。

【0056】

第１光源部５１と同一構成を有する第３光源部５３は、Ｚ軸方向に並んで配置された複数の発光素子（第３発光素子）３４１と、基板３４２と、を含む。ここで、発光素子３４１および基板３４２は第１光源部５１の発光素子４１および基板４２と同一構成を有する。

【0057】

第３光源部５３は、第１光源部５１に対してＺ軸方向と交差するＹ軸方向に並んで配置される。第１光源部５１および第３光源部５３は、各々の基板４２，３４２がそれぞれＺＸ平面（所定平面）と平行に配置されている。すなわち、第１光源部５１および第３光源部５３の各基板４２，３４２が同一平面上に配置されている。第１光源部５１および第３光源部５３は不図示の支持部材に一体に支持されている。

【0058】

第３光源部５３において、各発光素子３４１から射出される光の主光線に垂直な断面の形状は楕円である。楕円の短軸方向は、複数の発光素子３４１の配列方向（Ｚ軸方向）に一致する。

【0059】

第３光源部５３は、Ｚ軸方向に並んだ４本の青色光を含む光束を射出する。本実施形態において、第３光源部５３から射出される４本の青色光を含む光全体を第３光束ＬＳ３と称する。
本実施形態において、第３光源部５３から射出される第３光束ＬＳ３は、第１光束ＬＳ１と同様、偏光合成素子１４０に対するＳ偏光の光（第１方向に偏光した光）である。

【0060】

反射ミラー１４１は、第３光源部５３から射出される第３光束ＬＳ３を、第３光束ＬＳ３の射出方向であるＹ軸方向およびＺ軸方向（第１方向）に交差するＸ軸方向に反射する。具体的に第３光束ＬＳ３は反射ミラー１４１により反射ミラー１４２に向けて反射される。

【0061】

反射ミラー１４２は、反射ミラー１４１で反射された第３光束ＬＳ３を、第１光源部５１から射出される第１光束ＬＳ１の射出方向であるＹ軸方向に向けて反射する。本実施形態において、反射ミラー１４１は、第１光源部５１よりも＋Ｘ側に配置されている。なお、反射ミラー１４１および反射ミラー１４２は、例えば、金属膜や誘電体多層膜からなる膜を設けた板状部材で構成される。

【0062】

第１光源部５１から射出された第１光束ＬＳ１は反射ミラー１４３に直接入射する。反射ミラー１４３は、例えば、金属膜や誘電体多層膜からなる膜を設けた板状部材で構成される。反射ミラー１４２で反射された第３光束ＬＳ３は反射ミラー１４３に入射する。すなわち、反射ミラー１４３には、反射ミラー１４２で反射された第３光束ＬＳ３と第１光源部５１から射出された第１光束ＬＳ１とが入射する。

【0063】

反射ミラー１４３は、第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３を偏光合成素子１４０に向けて反射する。反射ミラー１４３により反射された第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３はＸ軸方向から偏光合成素子１４０に入射する。

【0064】

ここで、反射ミラー１４１、１４２に入射する前の第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３のＸ方向に沿う方向の間隔を第１間隔Ｄ１とし、反射ミラー１４１、１４２に入射後の第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３のＸ方向に沿う方向の間隔を第２間隔Ｄ２とする。

【0065】

本実施形態の光源装置１１において、反射ミラー１４１、１４２は、第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３の間隔が、反射ミラー１４１、１４２への入射前の第１間隔Ｄ１よりも入射後の第２間隔Ｄ２の方が狭くなるように、配置されている。

【0066】

具体的に反射ミラー１４１で反射された第３光束ＬＳ３は第１光源部５１から射出された第１光束ＬＳ１と交差した後、反射ミラー１４２で反射される。反射ミラー１４２は上記第１間隔Ｄ１よりも上記第２間隔Ｄ２の方が狭くなる位置に設けられる。

【0067】

第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３は、Ｙ軸方向において互いの間隔が狭められた状態で偏光合成素子１４０に入射する。本実施形態の光源装置１１において、偏光合成素子１４０はＹ軸方向において小型化可能である。

【0068】

偏光合成素子１４０は、青色光に対する偏光分離機能を有する光学素子から構成されている。偏光合成素子１４０は、青色光に対してＳ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させる偏光分離機能を有する。本実施形態において、第１光源部５１から射出された第１光束ＬＳ１と反射ミラー１４２で反射された第３光束ＬＳ３とは、偏光合成素子１４０に対してＳ偏光として入射する。そのため、第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３は偏光合成素子１４０で反射されてＹ軸方向に射出される。

【0069】

続いて、第２光源ユニット１１Ｂの構成について説明する。図５は第２光源ユニット１１Ｂの構成を示す図であり、第２光源ユニット１１Ｂを＋Ｘ側から－Ｘ側に向かって視た平面図である。
図５に示すように、第２光源ユニット１１Ｂは、第２光源部５２と、第４光源部５４と、を有している。第２光源部５２は第２光束ＬＳ２をＹ軸方向に向けて射出する。第４光源部５４は第４光束ＬＳ４をＹ軸方向に向けて射出する。

【0070】

第２光源部５２および第４光源部５４は、第１光源部５１と同一構成を有し、Ｚ軸方向にそれぞれ並んで配置されている。
第２光源部５２は、Ｘ軸方向（第２方向）に沿って一列に順に配置される複数の発光素子（第２発光素子）２４１と、基板２４２と、を含む。ここで、発光素子２４１および基板２４２は第１光源部５１の発光素子４１および基板４２と同一構成を有する。
すなわち、第２光源部５２における複数の発光素子２４１の配列方向であるＸ軸方向（第２方向）は、第１光源部５１および第３光源部５３における複数の発光素子２４１，３４１の配列方向であるＺ軸方向（第１方向）と交差（直交）する。

【0071】

第２光源部５２の各発光素子２４１から射出される光の主光線に垂直な断面の形状は楕円である。楕円の短軸方向は、複数の発光素子２４１の配列方向（Ｘ軸方向）に一致する。第２光源部５２は、Ｘ軸方向に並んだ４本の青色光を含む光束をそれぞれ射出する。本実施形態において、第２光源部５２から射出される４本の青色光を含む光全体を第２光束ＬＳ２と称す。

【0072】

第４光源部５４は、第２光源部５２に対してＸ軸方向（第２方向）と交差するＺ軸方向に配置されている。第４光源部５４は、第２光源部５２と同様、Ｘ軸方向に沿って一列に順に配置される複数の発光素子４４１と、基板４４２と、を含む。ここで、発光素子４４１および基板４４２は第１光源部５１の発光素子４１および基板４２と同一構成を有する。
すなわち、第４光源部５４における複数の発光素子４４１の配列方向であるＸ軸方向（第２方向）は、第１光源部５１および第２光源部５２における複数の発光素子４１，２４１の配列方向であるＺ軸方向（第１方向）と交差（直交）する。

【0073】

第４光源部５４の各発光素子４４１から射出される光の主光線に垂直な断面の形状は楕円である。楕円の短軸方向は、複数の発光素子４４１の配列方向（Ｘ軸方向）に一致する。第４光源部５４は、Ｘ軸方向に並んだ４本の青色光を含む光束をそれぞれ射出する。本実施形態において、第４光源部５４から射出される４本の青色光を含む光全体を第４光束ＬＳ４と称す。第４光源部５４は、第２光源部５２における第２光束ＬＳ２の射出方向に向けて第４光束ＬＳ４を射出する。

【0074】

本実施形態において、第２光源部５２および第４光源部５４は、各々の基板２４２，４４２がそれぞれＺＸ平面（所定平面）と平行に配置されている。
したがって、本実施形態の光源装置１１において、第１光源部５１、第２光源部５２、第３光源部５３および第４光源部５４の各基板４２，２４２，３４２，４４２は同一平面上に配置されている。そのため、例えば、各基板４２，２４２，３４２，４４２に対して一方向から冷却風を供給することが可能となる。よって、第１光源部５１、第２光源部５２、第３光源部５３および第４光源部５４の冷却が容易となる。

【0075】

本実施形態において、第２光源部５２から射出される第２光束ＬＳ２および第４光源部５４から射出される第４光束ＬＳ４は、それぞれ偏光合成素子１４０に対するＰ偏光の光（第２方向に偏光した光）である。

【0076】

反射ミラー１４４は、第４光源部５４から射出される第４光束ＬＳ４を、第４光束ＬＳ４の射出方向であるＹ軸方向およびＸ軸方向（第２方向）に交差するＺ軸方向に反射する。具体的に第４光束ＬＳ４は反射ミラー１４４により反射ミラー１４５に向けて反射される。

【0077】

反射ミラー１４５は、反射ミラー１４４で反射された第４光束ＬＳ４を、第２光源部５２から射出される第２光束ＬＳ２の射出方向であるＹ軸方向に向けて反射する。なお、反射ミラー１４４および反射ミラー１４５は、例えば、金属膜や誘電体多層膜からなる膜を設けた板状部材で構成される。

【0078】

第２光源部５２から射出された第２光束ＬＳ２は偏光合成素子１４０に直接入射する。反射ミラー１４５で反射された第４光束ＬＳ４は偏光合成素子１４０に入射する。すなわち、偏光合成素子１４０には、反射ミラー１４５で反射された第４光束ＬＳ４と第２光源部５２から射出された第２光束ＬＳ２とが入射する。

【0079】

ここで、反射ミラー１４４、１４５に入射する前の第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４のＺ方向に沿う方向の間隔を第３間隔Ｄ３と称し、反射ミラー１４４、１４５に入射後の第３光束ＬＳ３および第４光束ＬＳ４のＺ方向に沿う方向の間隔を第４間隔Ｄ４と称する。

【0080】

本実施形態の光源装置１１において、反射ミラー１４４、１４５は、第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４の間隔が、反射ミラー１４４、１４５への入射前よりも入射後の方が狭くなるように、第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４を反射する。具体的に反射ミラー１４４で反射された第４光束ＬＳ４は第２光源部５２から射出された第２光束ＬＳ２と交差した後、反射ミラー１４５で反射される。反射ミラー１４５は上記第３間隔Ｄ３よりも上記第４間隔Ｄ４の方が狭くなる位置に設けられる。

【0081】

第３光束ＬＳ３および第４光束ＬＳ４は、Ｚ軸方向において互いの間隔が狭められた状態で偏光合成素子１４０に入射する。そのため、本実施形態の光源装置１１において、偏光合成素子１４０はＺ軸方向において小型化可能である。

【0082】

本実施形態において、第３光源部５３から射出された第３光束ＬＳ３および反射ミラー１４５で反射された第４光束ＬＳ４は、偏光合成素子１４０に対してＰ偏光として入射する。そのため、第３光束ＬＳ３および第４光束ＬＳ４は偏光合成素子１４０を透過してＹ軸方向に射出される。
このようにして、偏光合成素子１４０は、第１光束ＬＳ１、第２光束ＬＳ２、第３光束ＬＳ３および第４光束ＬＳ４を合成した合成光ＳＬを生成する。

【0083】

図６は偏光合成素子１４０で合成される合成光ＳＬを概念的に示した図である。図６は、偏光合成素子１４０から射出されて拡散素子１７に入射する前の合成光ＳＬを＋Ｙ側から－Ｙ側に向かって平面視した図である。図７は合成光ＳＬの合成光強度分布を示した図である。図７には、波長変換層２３の上面２３ａにおける合成光ＳＬの照度分布を示した。また、合成光ＳＬにおけるＹ軸方向およびＺ軸方向における照度変化を示した。

【0084】

図６に示すように、第１光束ＬＳ１を構成する４本の各光線Ｌ１はＺ軸方向（第１方向）に沿って配置され、第３光束ＬＳ３を構成する４本の各光線Ｌ３はＺ軸方向に沿って配置される。各光線Ｌ１および各光線Ｌ３の主光線に垂直な断面の形状は楕円であり、各光線Ｌ１および各光線Ｌ３において楕円の短軸方向はＺ軸方向に一致する。

【0085】

また、第２光束ＬＳ２を構成する４本の各光線Ｌ２はＸ軸方向（第２方向）に沿って配置され、第４光束ＬＳ４を構成する４本の各光線Ｌ４はＸ軸方向に沿って配置される。各光線Ｌ２および各光線Ｌ４の主光線に垂直な断面の形状は楕円であり、各光線Ｌ２および各光線Ｌ４において楕円の短軸方向はＸ軸方向に一致する。

【0086】

本実施形態の合成光ＳＬにおいて、第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３は、Ｚ軸方向において、第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４の間に位置している。
第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３において各光線Ｌ１，Ｌ３が並ぶ方向（Ｚ軸方向）と、第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４において各光線Ｌ２，Ｌ４が並ぶ方向（Ｘ軸方向）とは、光源装置１１の第１光軸ＡＸ１の周方向において９０度位置を異なっている。そのため、合成光ＳＬは、第１光軸ＡＸ１の周りに各光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４がそれぞれ配置されている。本実施形態の合成光ＳＬの形状は、Ｚ軸方向に長手を有した矩形状である。なお、合成光ＳＬの形状は、合成光ＳＬを構成する各光線のうち最も外縁に位置する光線の外形を結ぶ仮想線で規定される。

【0087】

図７に示すように、合成光ＳＬは、各光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の光強度分布を合成した合成光強度分布ＩＤを有する。
合成光強度分布ＩＤのうち第１光束ＬＳ１に対応する強度分布は、最も大きい光強度を有する高強度領域（第１領域）ＳＡ１を含む。
第１光束ＬＳ１を構成する各光線Ｌ１は、中央部に光強度が最も高くなる領域を含む。つまり、第１光束ＬＳ１における高強度領域ＳＡ１は、図６に示すように、各光線Ｌ１の中央部に位置する光強度が最も高い領域に相当する。

【0088】

第１光束ＬＳ１と同様、合成光強度分布ＩＤのうち第２光束ＬＳ２に対応する強度分布は、最も大きい光強度を有する高強度領域（第２領域）ＳＡ２を含む。第２光束ＬＳ２における高強度領域ＳＡ２は、図６に示すように、第２光束ＬＳ２を構成する各光線Ｌ２の中央部に位置する光強度が最も高い領域に相当する。

【0089】

合成光強度分布ＩＤのうち第３光束ＬＳ３に対応する強度分布は、最も大きい光強度を有する高強度領域（第３領域）ＳＡ３を含む。第３光束ＬＳ３における高強度領域ＳＡ３は、図６に示すように、第３光束ＬＳ３を構成する各光線Ｌ３の中央部に位置する光強度が最も高い領域に相当する。

【0090】

合成光強度分布ＩＤのうち第４光束ＬＳ４に対応する強度分布は、最も大きい光強度を有する高強度領域（第４領域）ＳＡ４を含む。第４光束ＬＳ４における高強度領域ＳＡ４は、図６に示すように、第４光束ＬＳ４を構成する各光線Ｌ４の中央部に位置する光強度が最も高い領域に相当する。

【0091】

図６に示すように、合成光ＳＬは、第１光束ＬＳ１の高強度領域ＳＡ１、第２光束ＬＳ２の高強度領域ＳＡ２、第３光束ＬＳ３の高強度領域ＳＡ３、および第４光束ＬＳ４の高強度領域ＳＡ４が互いに重ならない。
すなわち、本実施形態の合成光ＳＬは、各光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の各高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４が互いに重ならない合成光強度分布ＩＤを有する。

【0092】

図３に示されるように、本実施形態の光源装置１１は、反射ミラー１４４、１４５とともに、第２光源ユニット１１Ｂを構成する第２光源部５２および第４光源部５４の位置を調整することで、図７に示される、各高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４が互いに重ならない合成光強度分布ＩＤを有した合成光ＳＬを生成することができる。

【0093】

ここで、比較例の合成光と比較しつつ、本実施形態の合成光ＳＬによる効果について説明する。
図８Ａは、比較例１の合成光ＳＬ１における合成光強度分布を示した図である。図８Ｂは、比較例２の合成光ＳＬ２における合成光強度分布を示した図である。比較例１の合成光ＳＬ１は、本実施形態の合成光ＳＬと異なり、各高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４の一部が重なる光である。比較例２の合成光ＳＬ２は、本実施形態の合成光ＳＬに対して長手方向と短手方向とを入れ替えた横長の光である。
なお、図８Ａ，８Ｂには、波長変換層２３の上面２３ａにおける各合成光ＳＬ１，ＳＬ２による照度分布をそれぞれ示した。また、合成光ＳＬ１，ＳＬ２におけるＹ軸方向およびＺ軸方向における照度変化を示した。

【0094】

図９は、本実施形態の合成光ＳＬおよび比較例１，２の合成光をそれぞれ波長変換素子１５に照射した場合の効果を示したグラフである。具体的に図９では、各合成光ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２を照射した際に波長変換層２３にかかる蛍光体負荷と、各合成光ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２を照射することで波長変換層２３から射出される蛍光Ｙの光利用効率と、を示した。

【0095】

なお、図９では、比較例１の合成光ＳＬ１における蛍光体負荷および光利用効率を基準（１．０）とし、比較例１の合成光ＳＬ１に対する合成光ＳＬ、ＳＬ２の蛍光体負荷および光利用効率の変化率を「改善率」として示した。つまり、改善率が１．０は比較例１の合成光ＳＬ１と蛍光体負荷あるいは光利用効率が同じであることを意味し、改善率が１．０よりも低い状態は比較例１の合成光ＳＬ１に比べて蛍光体負荷あるいは光利用効率が悪化していることを意味し、改善率が１．０よりも高い状態は比較例１の合成光ＳＬ１に比べて蛍光体負荷あるいは光利用効率が改善されたことを意味する。

【0096】

図８Ａに示すように、比較例１の合成光ＳＬ１の形状は略正方形である。すなわち、比較例１の合成光ＳＬ１は、図６および図７に示した本実施形態の合成光ＳＬに比べて、第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４間の距離が短くなるため、四隅に位置する光線同士が重なってしまう。そのため、比較例１の合成光ＳＬ１は、各高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４の一部が重なった状態とされている。よって、合成光ＳＬ１の合成光強度分布における均一性は本実施形態の合成光ＳＬよりも低くなる。

【0097】

また、図８Ｂに示すように、比較例２の合成光ＳＬ２の形状は横長の矩形状である。すなわち、比較例２の合成光ＳＬ２は、図６に示した本実施形態の合成光ＳＬに対して、光束ＬＳ１，ＬＳ３がＸ軸方向に離間して配置され、光束ＬＳ２，ＬＳ４が第１光軸ＡＸ１の近くに配置されるとともにＸ軸方向において光束ＬＳ１，ＬＳ３の間に配置される。なお、比較例２の合成光ＳＬ２および本実施形態の合成光ＳＬを比較した場合、短辺の長さは互いに一致しているが、長辺の長さは合成光ＳＬの方が長い。そのため、比較例２の合成光ＳＬ２において、各高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４の一部は僅かに重なっているものとする。

【0098】

比較例２の合成光ＳＬ２は矩形状であるため、波長変換層２３上に形成される合成光ＳＬ２による照射スポットの大きさが比較例１の合成光ＳＬ１よりも大きくなる。ここで、照射スポットが大きい合成光ＳＬ２は比較例１の合成光ＳＬよりも光密度が抑えられるため、波長変換層２３に対する蛍光体負荷を低減するように思われる。
しかしながら、比較例２の合成光ＳＬ２は、上述のように、各高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４の一部が重なることで光強度分布の均一性が低いため、照射スポットを大きくしたことによる波長変換層２３に対する負荷低減効果が得られない。その結果、図９に示すように、比較例２の合成光ＳＬ２は、蛍光体負荷の改善率が比較例１と同等となることが分かった。

【0099】

これに対して本実施形態の合成光ＳＬによれば、合成光強度分布ＩＤにおいて各光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４が互いに重ならないため、合成光ＳＬの合成光強度分布ＩＤの均一性を高めることができる。よって、図９に示されるように、本実施形態の合成光ＳＬによれば、比較例１の合成光ＳＬ１および比較例２の合成光ＳＬ２に比べて、波長変換層２３に対する蛍光体負荷を低減できることが分かった。

【0100】

また、本発明者は、各合成光ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２の形状に応じて波長変換層２３から射出された蛍光Ｙにおける光利用効率が変化することに着目した。
これは、波長変換層２３上に形成される各合成光ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２の照射スポットの形状に応じて、均一化照明光学系１６を通り抜けて画像光として有効に利用できる蛍光Ｙの光量が変化することに起因する。

【0101】

図２に示したように、本実施形態の偏光変換素子（光学素子）３２は、複数の偏光分離層６１と、複数の反射層６２と、複数の位相差層６３と、遮光膜６４と、を有している。位相差層６３は、偏光変換素子３２の光射出側に設けられる。偏光変換素子３２は、波長変換層２３から射出された照明光ＷＬが通過する複数の入射開口部３２Ｋを含む。各入射開口部３２Ｋは、偏光変換素子３２における光入射面側に配置された遮光膜６４に形成された開口で構成される。入射開口部３２Ｋの平面形状は、Ｚ軸方向に長手を有する矩形状である。入射開口部３２ＫのＹ軸方向およびＺ軸方向におけるアスペクト比は、例えば、１：１．３である。

【0102】

本実施形態の光源装置１１において、波長変換層２３から射出される蛍光Ｙの二次光源像が入射開口部３２Ｋの近傍、より具体的には第２マルチレンズアレイ３１ｂの出射面と入射開口部３２Ｋとの間、に形成される。

【0103】

ここで、上述のように波長変換層２３上における合成光ＳＬの照射スポットを大きくすることで合成光ＳＬの光密度を抑えると、波長変換層２３における蛍光体負荷を低減することができる。

【0104】

一方、波長変換層２３上における合成光ＳＬの照射スポットを大きくすることで、波長変換層２３における蛍光Ｙの発光面積が大きくなるほど均一化照明光学系１６の光利用効率が低下してしまう。これは、蛍光Ｙの発光面積が大きくなると、入射開口部３２Ｋの近傍に形成される蛍光Ｙの二次光源像が大きくなるので、入射開口部３２Ｋを通過する蛍光Ｙの光量が減って、均一化照明光学系１６における蛍光Ｙの光利用効率が低下するためである。つまり、波長変換層２３の蛍光体負荷の低減効果をより高めるため、合成光ＳＬの照射スポットを大きくしようとすると蛍光Ｙの光利用効率が低下することとなる。そのため、波長変換層２３の蛍光体負荷の低減と蛍光Ｙの光利用効率の向上との両立は難しい。

【0105】

例えば、比較例２の合成光ＳＬ２は、比較例１の合成光ＳＬ１よりも横長の形状を有し、波長変換層２３上における励起光の照射スポットの大きさが比較例１の合成光ＳＬ１よりも大きい。そのため、比較例２の合成光ＳＬ２は、比較例１の合成光ＳＬ１よりも蛍光Ｙの発光領域が大きくなるため、入射開口部３２Ｋの近傍に形成される蛍光Ｙの二次光源像が大きくなって、入射開口部３２Ｋを通過する蛍光Ｙの光量が減少する。そのため、比較例２の合成光ＳＬ２は、図９に示されるように、比較例１の合成光ＳＬ１よりも光利用効率が低下することが確認できる。

【0106】

また、比較例２の合成光ＳＬ２の形状は、本実施形態の合成光ＳＬと異なる横長形状であることから入射開口部３２Ｋの形状と相似関係を満たさない。そのため、比較例２の合成光ＳＬ２により波長変換層２３から発光された蛍光Ｙの二次光源像は入射開口部３２Ｋと相似形状とならないため、蛍光Ｙの一部が入射開口部３２Ｋからはみ出し易く、蛍光Ｙが入射開口部３２Ｋを効率良く通過できない。そのため、比較例２の合成光ＳＬ２は、図９に示されるように、本実施形態の合成光ＳＬよりも光利用効率が低下することが確認できる。

【0107】

これに対して、本実施形態の光源装置１１において、光合成部材１４は、波長変換層２３上における励起光の照射スポットの大きさを規定する合成光ＳＬの形状を入射開口部３２Ｋに対応した形状とするように、合成光ＳＬを生成するようにしている。すなわち、本実施形態の光源装置１１は、合成光ＳＬの形状と入射開口部３２Ｋの形状とが相似関係を満たしつつ、合成光ＳＬの形状をできるだけ大きくするようにしている。
本実施形態の場合、光合成部材１４は、入射開口部３２Ｋと同じアスペクト比（１：１．３）となるように合成光ＳＬのアスペクト比を設定した。

【0108】

波長変換層２３における蛍光Ｙの発光領域の形状は、合成光ＳＬの照射スポットの形状と略相似となる。つまり、入射開口部３２Ｋの近傍に形成される蛍光Ｙの二次光源像は、合成光ＳＬの照射スポットの形状と略相似関係を有する。このように合成光ＳＬの形状が入射開口部３２Ｋの形状と相似関係を有する場合、蛍光Ｙの二次光源像は入射開口部３２Ｋの形状と略相似関係を有すると言える。

【0109】

本実施形態において、合成光ＳＬは入射開口部３２Ｋの形状と相似関係を有するため、波長変換層２３から射出された蛍光Ｙが入射開口部３２Ｋの近傍に入射開口部３２Ｋと略相似形状の二次光源像を形成することができる。
よって、本実施形態の照明装置２によれば、波長変換層２３から発光された蛍光Ｙが入射開口部３２Ｋからはみ出し難いため、蛍光Ｙが入射開口部３２Ｋを効率良く通過するようになる。したがって、本実施形態の合成光ＳＬは、図９に示されるように、比較例１、２の合成光ＳＬ１，ＳＬ２に比べて光利用効率が大幅に向上することが確認できた。

【0110】

本実施形態では合成光ＳＬのアスペクト比を１：１．３に設定したが、仮にアスペクト比を１：１．２に設定した場合、つまり、合成光ＳＬを縦長の矩形状とするが入射開口部３２Ｋの形状に十分に対応させない場合について考える。

【0111】

仮に合成光ＳＬのアスペクト比を１：２に設定した場合、比較例１の合成光ＳＬ１に比べて波長変換層２３上に形成される合成光ＳＬの照射スポットが大きくなる。そのため、比較例１の合成光ＳＬ１よりも合成光ＳＬの光密度が低くなることで波長変換層２３に対する蛍光体負荷を低減する効果が得られる。
一方、蛍光Ｙの二次光源像が入射開口部３２Ｋと相似形状を満たさないため、蛍光Ｙが入射開口部３２Ｋからはみ出し易くなって、比較例１の合成光ＳＬ１よりも蛍光Ｙの光利用効率が低下してしまう。したがって、合成光ＳＬの形状を入射開口部３２Ｋの形状に十分に対応させない場合（アスペクト比を１：１．２に設定した場合）、比較例１の合成光ＳＬ１に対して蛍光体負荷の低減および光利用効率の向上のいずれにおいても十分に改善することができない。

【0112】

このように本実施形態の光源装置１１によれば、波長変換層２３の蛍光体負荷を低減することで、波長変換層２３における変形や破損を抑制することができる。これにより、波長変換層２３の寿命を延ばすことができるので、照明光ＷＬの明るさを長期に亘って維持する信頼性の高い光源装置を提供できる。

【0113】

また、本実施形態の光源装置１１によれば、合成光ＳＬの形状を偏光変換素子３２の入射開口部３２Ｋの形状に対応させることで偏光変換素子３２を通過する蛍光Ｙの光量を増やすことができる。これにより、波長変換層２３の蛍光体負荷を低減しつつ、蛍光Ｙの光利用効率の向上させる付加価値の高い光源装置１１を提供できる。
本実施形態の照明装置２によれば、上記光源装置１１を備えるので、蛍光Ｙを含む照明光ＷＬの光利用効率を高めることで明るい照明光ＷＬを生成することができる。

【0114】

本実施形態の光源装置１１では、光合成部材１４において、第３光束ＬＳ３の光路を第１光束ＬＳ１に近づけるように反射することで第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３の間隔を狭めることができる。また、第４光束ＬＳ４の光路を第２光束ＬＳ２に近づけるように反射することで第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４の間隔を狭めることができる。これにより、各光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４を合成して生成される合成光ＳＬの光束幅を縮小できる。そのため、照明光ＷＬの光路上に配置されるダイクロイックミラー１９を小型化できる。これにより、ダイクロイックミラー１９による光損失を低減することで光利用効率の高い照明装置２を提供できる。

【0115】

本実施形態のプロジェクター１によれば、照明光ＷＬの光利用効率を高めた照明装置２を備えるので、光効率が高く、明るい画像を表示するプロジェクターを提供できる。

【0116】

（第二実施形態）
続いて、第二実施形態の照明装置について説明する。本実施形態の照明装置と第一実施形態の照明装置２との違いは光源装置の構成である。以下では、光源装置の構成を主に説明する。なお、第一実施形態と共通の部材については同じ符号を付し、詳細については説明を省略する。

【0117】

図１０は本実施形態の光源装置１１１の全体構成を＋Ｘ側から－Ｘ側に向かって視た平面図である。
図１０に示すように、本実施形態の光源装置１１１は、第１光源ユニット１１Ａと、第２光源ユニット１１Ｂと、光合成部材１１４と、を備えている。本実施形態において、第１光源ユニット１１Ａは、第２光源ユニット１１Ｂに対して－Ｚ側に配置されている。

【0118】

光合成部材１１４は、第１光源ユニット１１Ａから射出された第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３と、第２光源ユニット１１Ｂから射出された第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４と、を合成した合成光ＳＬ３を射出する。
本実施形態において、光合成部材１１４は、偏光合成素子１７０と、反射ミラー（第１反射部材）１７１と、反射ミラー（第２反射部材）１７２と、反射ミラー（第３反射部材）１７３と、反射ミラー（第４反射部材）１７４と、位相差素子１７５と、を含む。

【0119】

本実施形態において、第１光源部５１および第３光源部５３はＸ軸方向（第１方向）に並んで配置された発光素子４１，３４１を有し、第２光源部５２および第４光源部５４はＸ軸方向（第２方向）に並んで配置された発光素子２４１，４４１を有する。すなわち、本実施形態において、第２光源部５２における複数の発光素子２４１の配列方向であるＸ軸方向（第２方向）と、第１光源部５１および第３光源部５３における複数の発光素子４１，３４１の配列方向であるＸ軸方向（第１方向）とは平行である。

【0120】

第１光源部５１から射出される第１光束ＬＳ１および第３光源部５３から射出される第３光束ＬＳ３は、偏光合成素子１７０に対するＳ偏光の光である。
反射ミラー１７１は、第３光源部５３から射出される第３光束ＬＳ３をＺ軸方向に反射する。具体的に第３光束ＬＳ３は反射ミラー１７１により反射ミラー１７２に向けて反射される。反射ミラー１７２は、反射ミラー１７１で反射された第３光束ＬＳ３を、第１光源部５１から射出される第１光束ＬＳ１の射出方向であるＹ軸方向に向けて反射する。反射ミラー１７１，１７２は、例えば、金属膜や誘電体多層膜からなる膜を設けた板状部材で構成される。

【0121】

第１光源部５１から射出された第１光束ＬＳ１および反射ミラー１７１で反射された第３光束ＬＳ３は位相差素子１７５に入射する。位相差素子１７５は、第１光束ＬＳ１における偏光合成素子１７０に入射するまでの光路上に配置される。
位相差素子１７５は、１／２波長板から構成される。第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３は、位相差素子１７５を透過することで、偏光方向が９０度回転し、偏光合成素子１７０に対するＰ偏光の第１光束ＬＳ１１および第３光束ＬＳ３３に変換される。

【0122】

本実施形態の光源装置１１１において、反射ミラー１７１、１７２は、第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３の間隔が、反射ミラー１７１、１７２への入射前の間隔よりも入射後の間隔の方が狭くなるように、配置されている。

【0123】

第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３は、Ｚ軸方向において互いの間隔が狭められた状態で偏光合成素子１７０に入射する。偏光合成素子１７０は、青色光に対する偏光分離機能を有する光学素子から構成されている。本実施形態において、第１光束ＬＳ１１および第３光束ＬＳ３３は、偏光合成素子１７０に対してＰ偏光として入射する。そのため、第１光束ＬＳ１１および第３光束ＬＳ３３は偏光合成素子１７０を透過し、Ｙ軸方向に射出される。

【0124】

続いて、第２光源ユニット１１Ｂから射出される第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４の光路について説明する。
本実施形態において、第２光源部５２から射出される第２光束ＬＳ２および第４光源部５４から射出される第４光束ＬＳ４は、偏光合成素子１７０に対するＳ偏光の光である。
反射ミラー１７３は、第２光源部５２から射出される第２光束ＬＳ２をＺ軸方向に反射する。反射ミラー１７４は、第４光源部５４から射出される第４光束ＬＳ４をＺ軸方向に反射する。具体的に第２光束ＬＳ２は反射ミラー１７３により偏光合成素子１７０に向けて反射され、第４光束ＬＳ４は反射ミラー１７４により偏光合成素子１７０に向けて反射される。反射ミラー１７３，１７４は、例えば、金属膜や誘電体多層膜からなる膜を設けた板状部材で構成される。

【0125】

本実施形態において、第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４は、偏光合成素子１７０に対してＳ偏光として入射する。そのため、第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４は偏光合成素子１７０で反射され、Ｙ軸方向に射出される。

【0126】

本実施形態の光源装置１１１において、反射ミラー１７３，１７４は、第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４の間隔が、反射ミラー１７３，１７４への入射前の間隔よりも入射後の間隔の方が狭くなるように、配置されている。

【0127】

このようにして偏光合成素子１７０は、第１光束ＬＳ１、第２光束ＬＳ２、第３光束ＬＳ３および第４光束ＬＳ４を合成して合成光ＳＬ３を生成する。

【0128】

図１１は偏光合成素子１７０で合成される合成光ＳＬ３を概念的に示した図である。図１１は＋Ｙ側から－Ｙ側に向かう方向に合成光ＳＬ３を平面視した図である。
図１１に示すように、第１光束ＬＳ１を構成する４本の各光線Ｌ１はＸ軸方向（第１方向）に沿って配置され、第３光束ＬＳ３を構成する４本の各光線Ｌ３はＸ軸方向に沿って配置される。各光線Ｌ１および各光線Ｌ３の主光線に垂直な断面の形状は楕円であるが、各光線Ｌ１および各光線Ｌ３において、楕円の長軸方向はＺ軸方向に一致している。

【0129】

また、第２光束ＬＳ２を構成する４本の各光線Ｌ２はＸ軸方向（第２方向）に沿って配置され、第４光束ＬＳ４を構成する４本の各光線Ｌ４はＸ軸方向に沿って配置される。各光線Ｌ２および各光線Ｌ４の主光線に垂直な断面の形状は楕円であるが、各光線Ｌ２および各光線Ｌ４において、楕円の長軸方向はＺ軸方向に一致している。

【0130】

本実施形態の合成光ＳＬ３において、光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の各光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、各々の長軸方向をＺ軸方向に沿わせるように配置されている。第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４の各光線Ｌ２，Ｌ４はＺ軸方向に沿って一列に配置され、第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３の各光線Ｌ１，Ｌ３はＺ軸方向に沿って一列に配置される。

【0131】

本実施形態の合成光ＳＬ３では、第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４は、Ｘ軸方向において、第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３よりも＋Ｘ側に位置している。また、第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４は、Ｚ軸方向において、第１光束ＬＳ１および第３光束ＬＳ３の間に位置している。

【0132】

第２光束ＬＳ２の各光線Ｌ２は、Ｚ軸方向において、第１光束ＬＳ１の各光線Ｌ１の間に入り込むように配置されている。第２光束ＬＳ２の各光線Ｌ２と第１光束ＬＳ１の各光線Ｌ１とは、互いに重なり合うことなく、千鳥状に配置されている。また、第４光束ＬＳ４の各光線Ｌ４は、Ｚ軸方向において、第３光束ＬＳ３の各光線Ｌ３の間に入り込むように配置されている。第４光束ＬＳ４の各光線Ｌ４と第３光束ＬＳ３の各光線Ｌ３とは、互いに重なり合うことなく、千鳥状に配置されている。

【0133】

このようにして本実施形態の光源装置１１１では、合成光ＳＬ３の外形の大型化を抑制しつつ、合成光ＳＬ３を構成する各光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４同士の間隔を第一実施形態の合成光ＳＬよりも拡げている。

【0134】

図１２は、本実施形態における合成光ＳＬ３の合成光強度分布を示した図である。図１２には、波長変換層２３の上面２３ａにおける合成光ＳＬ３の照度分布を示した。また、合成光ＳＬ３におけるＹ軸方向およびＺ軸方向における照度変化を示した。
図１２に示すように、合成光ＳＬ３は、各光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の光強度分布を合成した合成光強度分布ＩＤ２を有する。合成光ＳＬ３の合成光強度分布ＩＤ２において、各光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の各高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４が互いに重ならない。本実施形態の合成光ＳＬ３は入射開口部３２Ｋに対応する形状を有している。本実施形態の合成光ＳＬ３のアスペクト比は１：１．３である。

【0135】

図１３は、本実施形態の合成光ＳＬ３を波長変換素子１５に照射した場合における効果を示す図である。図１３には説明の都合上、図９に示した各合成光ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２に対応する各プロットを合わせて示した。なお、図１３では、第一実施形態の合成光ＳＬを「実施例１」、第二実施形態の合成光ＳＬ３を「実施例２」、後述する変形例の合成光ＳＬ４を「実施例３」として示した。具体的に図１３では、各合成光ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４を照射した際に波長変換層２３にかかる蛍光体負荷と、各合成光ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４を照射することで波長変換層２３から射出される蛍光Ｙの光利用効率と、を示した。

【0136】

本実施形態の光源装置１１１は、図１０に示される反射ミラー１７４、１７５とともに、第２光源ユニット１１Ｂを構成する第２光源部５２および第４光源部５４の位置を調整することで、各高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４が互いに重ならない合成光ＳＬ３を生成することができる。

【0137】

本実施形態の光源装置１１１によれば、合成光強度分布ＩＤ２において各光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４が互いに重ならないため、合成光ＳＬ３の合成光強度分布ＩＤ２の均一性を高めることができる。
また、本実施形態の光源装置１１１では、合成光ＳＬ３の外形の大型化を抑制しつつ、合成光ＳＬ３を構成する各光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の間隔を第一実施形態の合成光ＳＬよりも拡げている。

【0138】

このように本実施形態の合成光ＳＬ３は、各光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の間隔を第一実施形態の合成光ＳＬよりも拡げることで、拡散素子１７を透過した後、各光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の光束径が拡がった場合でも、各高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４が波長変換層２３上で重なり合うことが抑制される。本実施形態の合成光ＳＬ３は、第一実施形態の合成光ＳＬに比べて、光強度分布の均一性がより高められる。
よって、本実施形態の合成光ＳＬ３は、図１３に示されるように、第一実施形態の合成光ＳＬに比べて、波長変換層２３に対する蛍光体負荷を大きく低減できることが確認できた。

【0139】

また、本実施形態の光源装置１１１では、合成光ＳＬ３の形状を偏光変換素子３２の入射開口部３２Ｋに対応させることで偏光変換素子３２を通過する蛍光Ｙの光量を増やすことができる。本実施形態の合成光ＳＬ３は、図１３に示されるように、第一実施形態の合成光ＳＬと同等の光利用効率を得ることができる。したがって、本実施形態の光源装置１１１を用いた照明装置においても波長変換層２３の蛍光体負荷を低減しつつ、蛍光Ｙの光利用効率の向上することができる。

【0140】

なお、本実施形態の光源装置１１１において、合成光ＳＬ３よりも光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の各光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の間隔をさらに拡げるように配置してもよい。
図１４は、各光線の間隔をさらに拡げた場合の合成光ＳＬ４の合成光強度分布を示した図である。図１４には、波長変換層２３の上面２３ａにおける合成光ＳＬ４の照度分布を示した。また、合成光ＳＬ４におけるＹ軸方向およびＺ軸方向における照度変化を示した。
図１４に示すように、合成光ＳＬ４は、各光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の光強度分布を合成した合成光強度分布ＩＤ３を有する。合成光ＳＬ４の合成光強度分布ＩＤ３において、各光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の各高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４が互いに重ならない。

【0141】

合成光ＳＬ４において、第１光束ＬＳ１はＺ軸方向において第２光束ＬＳ２および第４光束ＬＳ４の間に配置されている。合成光ＳＬ４において、第２光束ＬＳ２、第１光束ＬＳ１、第４光束ＬＳ４および第３光束ＬＳ３は、＋Ｚ側から－Ｚ側に向かって、順に配置されている。合成光ＳＬ４における第２光束ＬＳ２の各光線Ｌ２と第１光束ＬＳ１の各光線Ｌ１とのＺ軸方向の間隔は、合成光ＳＬ３における第１光束ＬＳ１の各光線Ｌ１と第２光束ＬＳ２の各光線Ｌ２とのＺ軸方向の間隔よりも拡がっている。また、合成光ＳＬ４における第４光束ＬＳ４の各光線Ｌ４と第３光束ＬＳ３の各光線Ｌ３とのＺ軸方向の間隔は、合成光ＳＬ３における第４光束ＬＳ４の各光線Ｌ４と第３光束ＬＳ３の各光線Ｌ３とのＺ軸方向の間隔よりも拡がっている。なお、合成光ＳＬ４のアスペクト比は、入射開口部３２Ｋのアスペクト比（１：１．３）から僅かに外れている。

【0142】

合成光ＳＬ４によれば、各光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の間隔を拡げることで、合成光ＳＬ３に比べて波長変換層２３上における照度分布の均一性がより高まるので、波長変換層２３に対する負荷をより低減することができる。つまり、合成光ＳＬ４によれば、図１３の実施例４に相当するプロットで示されるように、合成光ＳＬ３よりも波長変換層２３に対する負荷低減の効果をより高めることが確認できる。

【0143】

一方、合成光ＳＬ４のアスペクト比は上述のように入射開口部３２Ｋのアスペクト比（１：１．３）から外れるため、合成光ＳＬ４は合成光ＳＬ３に比べて図１３の実施例４に相当するプロットで示されるように、蛍光Ｙの光利用効率が低くなる。

【0144】

合成光ＳＬ４は、合成光ＳＬ３に比べて、波長変換層２３に対する負荷が小さい。つまり、合成光ＳＬ４は、合成光ＳＬ３に比べて、波長変換層２３により多くの光量を入射させた場合に同等の負荷を与えることになる。そのため、合成光ＳＬ４の光量を増やすことで波長変換層２３からの蛍光Ｙの発光量を増やすことで、光利用効率の低下分を補うことも可能である。したがって、合成光ＳＬ４を用いる場合においても、合成光ＳＬ４の光量を増やすことで、合成光ＳＬ３と同等の蛍光体負荷の低減効果および蛍光Ｙの光利用効率の向上効果を得ることも可能である。

【0145】

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
その他、光源装置を構成する各種構成要素の数、配置、形状および材料等の具体的な構成は、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。

【0146】

例えば、第一実施形態の光源装置１１において、第１光源ユニット１１Ａおよび第２光源ユニット１１Ｂの位置を入れ替えてもよい。この場合、第１光源ユニット１１Ａは偏光合成素子１４０に対するＰ偏光を射出し、第２光源ユニット１１Ｂは偏光合成素子１４０に対するＳ偏光を射出すればよい。第１光源ユニット１１Ａにおいて、第１光源部５１と第３光源部５３との位置を入れ替えてもよい。第２光源ユニット１１Ｂにおいて、第２光源部５２と第４光源部５４との位置を入れ替えてもよい。

【0147】

また、第二実施形態の光源装置１１１において、第１光源ユニット１１Ａおよび第２光源ユニット１１Ｂの位置を入れ替えてもよい。また、第１光源ユニット１１Ａにおいて、第１光源部５１と第３光源部５３との位置を入れ替えてもよい。第２光源ユニット１１Ｂにおいて、第２光源部５２と第４光源部５４との位置を入れ替えてもよい。

【0148】

また、上記実施形態では、４つの光源部５１，５２，５３，５４から射出した４本の光束ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４を合成して合成光ＳＬ，ＳＬ３を生成する場合を説明したが、本発明はこれに限られない。

【0149】

（第１変形例）
本変形例において、光源装置は、第１光源部５１および第２光源部５２のみで構成されている。
図１５Ａは、本変形例の光源装置から射出される合成光ＳＬ５を概念的に示した図である。
図１５Ａに示すように、第１光束ＬＳ１を構成する４本の各光線Ｌ１はＺ軸方向に沿って配置され、第２光束ＬＳ２を構成する４本の各光線Ｌ２はＺ軸方向に沿って配置される。すなわち、第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２の各光線Ｌ１，Ｌ２の配列方向は同じである。各光線Ｌ１，Ｌ２において楕円の短軸方向はＺ軸方向に一致する。

【0150】

合成光ＳＬ５は、第１光束ＬＳ１の高強度領域ＳＡ１と第２光束ＬＳ２の高強度領域ＳＡ２とが互いに重ならない。
第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２はＺ軸方向における互いの位置がずれた状態で配置される。第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２はＸ軸方向において互いの一部同士が重なるように配置される。本実施形態の場合、第２光束ＬＳ２の光線Ｌ２の一部は、Ｘ軸方向において、第１光束ＬＳ１の隣り合う光線Ｌ１の間に入り込むように、配置されている。

【0151】

本変形例の合成光ＳＬ５においても、高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２が重ならないため、波長変換層２３の負荷を低減することができる。また、合成光ＳＬ５の形状を入射開口部３２Ｋの形状に近づけることで照明光ＷＬの光利用効率を向上させることができる。よって、本変形例の合成光ＳＬ５を射出する光源装置は、波長変換層２３の蛍光体負荷を低減しつつ、蛍光Ｙの光利用効率の向上させる付加価値の高いものとなる。

【0152】

なお、図１５Ａの合成光ＳＬ５では、第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２の各光線Ｌ１，Ｌ２の配列方向が同じ場合を例に挙げたが、各光線Ｌ１，Ｌ２の配列方向が直交する第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２を合成してもよい。

【0153】

（第２変形例）
本変形例において、第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２において、各光線Ｌ１，Ｌ２の配列方向が直交している。
図１５Ｂは、本変形例の光源装置から射出される合成光ＳＬ６を概念的に示した図である。
図１５Ｂに示すように、第１光束ＬＳ１を構成する４本の各光線Ｌ１はＺ軸方向に沿って配置され、第２光束ＬＳ２を構成する４本の各光線Ｌ２はＸ軸方向に沿って配置される。すなわち、第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２の各光線Ｌ１，Ｌ２の配列方向は直交する。光線Ｌ１において楕円の短軸方向はＺ軸方向に一致し、光線Ｌ２において楕円の短軸方向はＸ軸方向に一致する。

【0154】

本変形例の合成光ＳＬ６は、第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２が十字状に交差するように配置されることで、Ｚ軸方向に長手となる矩形形状を有する。第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２のうち互いに重なる光線Ｌ１，Ｌ２同士は、各々の中央部同士が重ならないように配置されている。すなわち、各光線Ｌ１，Ｌ２は、各々の光強度が最も高い領域が重ならないように配置されている。

【0155】

つまり、本変形例の合成光ＳＬ６は、第１光束ＬＳ１の高強度領域ＳＡ１と第２光束ＬＳ２の高強度領域ＳＡ２とが互いに重ならない。
本変形例の合成光ＳＬ６においても、高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２が重ならないため、波長変換層２３の負荷を低減することができる。また、合成光ＳＬ６の形状を入射開口部３２Ｋの形状に近づけることで照明光ＷＬの光利用効率を向上させることができる。よって、本変形例の合成光ＳＬ６を射出する光源装置は、波長変換層２３の蛍光体負荷を低減しつつ、蛍光Ｙの光利用効率の向上させる付加価値の高いものとなる。

【0156】

（第３変形例）
本変形例において、光源装置は、第１光源部５１、第２光源部５２および第３光源部５３で構成されている。
図１５Ｃは、本変形例の光源装置から射出される合成光ＳＬ７を概念的に示した図である。
図１５Ｃに示すように、第１光束ＬＳ１を構成する４本の各光線Ｌ１はＺ軸方向に沿って配置され、第２光束ＬＳ２を構成する４本の各光線Ｌ２はＺ軸方向に沿って配置される。すなわち、第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２の各光線Ｌ１，Ｌ２の配列方向は同じである。各光線Ｌ１，Ｌ２において楕円の短軸方向はＺ軸方向に一致する。
第３光束ＬＳ３を構成する４本の各光線Ｌ３はＸ軸方向に沿って配置される。光線Ｌ３において楕円の短軸方向はＸ軸方向に一致する。
第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２の各光線Ｌ１，Ｌ２の配列方向と第３光束ＬＳ３の各光線Ｌ３の配列方向とは直交する。

【0157】

本変形例の合成光ＳＬ７は、第１光束ＬＳ１および第２光束ＬＳ２と第３光束ＬＳ３とが十字状に交差するように配置されることで、Ｚ軸方向に長手となる矩形形状を有する。第１光束ＬＳ１、第２光束ＬＳ２および第３光束ＬＳ３のうち互いに重なる光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３同士は、各々の中央部同士が重ならないように配置されている。すなわち、各光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、各々の光強度が最も高い領域が重ならないように配置されている。

【0158】

つまり、本変形例の合成光ＳＬ７は、第１光束ＬＳ１の高強度領域ＳＡ１と第２光束ＬＳ２の高強度領域ＳＡ２と第３光束ＬＳ３の高強度領域ＳＡ３とが互いに重ならない。
本変形例の合成光ＳＬ７においても、高強度領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３が重ならないため、波長変換層２３の負荷を低減することができる。また、合成光ＳＬ７の形状を入射開口部３２Ｋの形状に近づけることで照明光ＷＬの光利用効率を向上させることができる。よって、本変形例の合成光ＳＬ７を射出する光源装置は、波長変換層２３の蛍光体負荷を低減しつつ、蛍光Ｙの光利用効率の向上させる付加価値の高いものとなる。

【0159】

本発明の態様の光源装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一態様の光源装置は、第１方向に沿って一列に配置された複数の第１発光素子を有し、第１光束を射出する第１光源部と、第２方向に沿って一列に配置された複数の第２発光素子を有し、第１光束の射出方向に第２光束を射出する第２光源部と、第１光束および第２光束を合成した合成光を照射領域へ射出する光合成部材と、を備え、合成光は、第１光束のうち最も大きい光強度を有する第１領域と、第２光束のうち最も大きい光強度を有する第２領域と、が互いに重ならない合成光強度分布を有する。

【0160】

上記態様の光源装置において、第１光源部に対して第１方向と交差する方向に配置され、第１方向に沿って一列に配置された複数の第３発光素子を有し、第１光の射出方向に第３光束を射出する第３光源部をさらに備え、光合成部材は、第３光束と第１光束および第２光束とを合成して合成光を生成し、合成光の合成光強度分布において、第３光束のうち最も大きい光強度を有する第３領域は、第１領域および第２領域に重ならない、構成としてもよい。

【0161】

上記態様の光源装置において、第１方向と第２方向とは交差し、光合成部材は、第１光束および第３光束の一方を第１方向に交差する方向に反射する第１反射部材と、第１反射部材で反射された第１光束および第３光束の一方を第３光源部における第３光束の射出方向に反射する第２反射部材と、第２反射部材で反射された第１光束および第３光束の一方と、第１光束および第３光束の他方と、を反射する第３反射部材と、第３反射部材で反射された第１光束および第３光束と、第２光源部からの第２光束と、を合成する合成素子と、を含む、構成としてもよい。

【0162】

上記態様の光源装置において、第２光源部に対して第２方向と交差する方向に配置され、第２方向に沿って一列に配置された複数の第４発光素子を有し、第２光の射出方向に第４光束を射出する第４光源部をさらに備え、光合成部材は、第４光束と、第１光束と第２光束と第３光束と、を合成して合成光を生成し、合成光の合成光強度分布において、第４光束のうち最も大きい光強度を有する第４領域は、第１領域、第２領域および第３領域に重ならない、構成としてもよい。

【0163】

上記態様の光源装置において、光合成部材は、第２光束および第４光束の一方を、２光源部および第４光源部が並ぶ方向に反射する第４反射部材と、第４反射部材で反射された第２光束および第４光束の一方を、第２光束および第４光束の他方の進行方向に反射する第５反射部材と、を含み、合成素子は、第３反射部材で反射された第１光束および第３光束と、第５反射部材で反射された第２光束および第４光束と、を合成する、構成としてもよい。

【0164】

上記態様の光源装置において、光合成部材において、第１反射部材および第２反射部材は、第１光束および第３光束の間隔が、第１反射部材および第２反射部材への入射前よりも入射後の方が狭くなるように、第１光束または第３光束を反射し、第４反射部材および第５反射部材は、第２光束および第４光束の間隔が、第４反射部材および第５反射部材への入射前よりも入射後の方が狭くなるように、第２光束または第４光束を反射する、構成としてもよい。

【0165】

上記態様の光源装置において、光合成部材は、第１光束および第２光束の一方を反射し、第１光束および第２光束の他方を透過する偏光合成素子を含み、偏光合成素子に対して、第１光束および第２光束の一方は第１偏光方向に偏光した光であり、第１光束および第２光束の他方は第１偏光方向とは異なる第２偏光方向に偏光した光である、構成としてもよい。

【0166】

上記態様の光源装置において、第１方向と第２方向とは平行であり、光合成部材は、第１光束および第３光束の一方を第１方向に交差する方向に反射する第１反射部材と、第１反射部材で反射された第１光束および第３光束の一方を第１光束および第３光束の他方の進行方向に反射する第２反射部材と、第２反射部材で反射された第１光束および第３光束の一方と、第１光束および第３光束の他方と、を合成する合成素子と、を含む、構成としてもよい。

【0167】

【0168】

上記態様の光源装置において、光合成部材は、第２光束を、２光源部および第４光源部が並ぶ方向に反射する第３反射部材と、第４光束を、２光源部および第４光源部が並ぶ方向に反射する第４反射部材と、を含み、合成素子は、第３反射部材で反射された第２光束と、第４反射部材で反射された第４光束と、第１光束および第３光束と、を合成して合成光を生成する、構成としてもよい。

【0169】

上記態様の光源装置において、光合成部材において、第１反射部材および第２反射部材は、第１光束および第３光束の間隔が、第１反射部材および第２反射部材への入射前よりも入射後の方が狭くなるように、第１光束および第３光束を反射し、第３反射部材および第４反射部材は、第２光束および第４光束の間隔が、第３反射部材および第４反射部材への入射前よりも入射後の方が狭くなるように、第２光束および第４光束を反射する、構成としてもよい。

【0170】

上記態様の光源装置において、合成部材は、第１光束および第２光束の一方を反射し、第１光束および第２光束の他方を透過する偏光合成素子と、第１光束および第２光束の一方における偏光合成素子に入射するまでの光路上に配置される位相差素子と、を含む、構成としてもよい。

【0171】

本発明の態様の照明装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一態様の照明装置は、上記態様の光源装置と、前記光源装置における前記照射領域に配置され、前記合成光を波長変換する波長変換素子と、前記光源装置から射出された前記合成光を前記波長変換素子に向けて反射する反射部材と、をさらに備え、前記反射部材は、前記波長変換素子から射出される光の光路上に配置されている。

【0172】

上記態様の照明装置において、前記反射部材の前記波長変換素子と反対側に設けられ、前記波長変換素子から射出された光が入射する光学素子をさらに備え、前記光学素子は、前記波長変換素子から射出された光が通過する入射開口部を含み、前記合成光は、前記入射開口部に対応した形状を有する、構成としてもよい。

【0173】

上記態様の照明装置において、前記光源装置と前記反射部材との間に設けられ、前記光源装置から射出された前記合成光が入射する拡散素子をさらに備える、構成としてもよい。

【0174】

本発明の態様のプロジェクターは、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一態様のプロジェクターは、上記態様の照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置と、を備える。

【符号の説明】

【0175】

１…プロジェクター、２…照明装置、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…光変調装置、１１，１１１…光源装置、１４，１１４…光合成部材、１５…波長変換素子、１７…拡散素子、１９…ダイクロイックミラー（反射部材）、３２…偏光変換素子（光学素子）、３２Ｋ…入射開口部、４１…発光素子（第１発光素子）、５１…光源部、５１…第１光源部、５２…第２光源部、５３…第３光源部、５４…第４光源部、１４０…偏光合成素子（合成素子）、１４１，１７１…反射ミラー（第１反射部材）、１４２，１７２…反射ミラー（第２反射部材）、１４３，１７３…反射ミラー（第３反射部材）、１４４，１７４…反射ミラー（第４反射部材）、１４５…反射ミラー（第５反射部材）、１７０…偏光合成素子、１７５…位相差素子、２４１…発光素子（第２発光素子）、３４１…発光素子（第３発光素子）、４４１…発光素子、ＩＤ，ＩＤ２，ＩＤ３…合成光強度分布、ＬＳ，ＬＳ２…第２光束、ＬＳ１，ＬＳ２…光束、ＬＳ１，ＬＳ１１…第１光束、ＬＳ３，ＬＳ３３…第３光束、ＬＳ４…第４光束、ＳＡ１…高強度領域（第１領域）、ＳＡ２…高強度領域（第２領域）、ＳＡ３…高強度領域（第３領域）、ＳＡ４…高強度領域（第４領域）、ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬ４，ＳＬ５，ＳＬ６，ＳＬ７…合成光。

【図1】