(57)【要約】【課題】カラー液晶プロジェクタ用の光源装置において、明るさと配光性能と耐久性の何れをも良好にする。【解決手段】複数枚の光源モジュール５３が積層された光源モジュール部５０における何れか１つの色に着目して、同一色の全ての発光素子ベアチップ５２２を平面上に投影して示したときに、その同一色の発光素子ベアチップ５２２が整列して配列される状態になるように、発光素子ベアチップ５２２を透明基板５２０上に載置した光源モジュールを用意し、色別の光源モジュール５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂを所定順に積層して光源モジュール部５０を構成する。発光素子ベアチップ５２２と対向する面が放物面をなし、発光素子ベアチップ５２２がその焦点位置に配されるように透明樹脂５２４で封止し、その表面の素子側が反射機能を有するように金属反射膜５２６やダイクロイック膜５２７を形成する。透明基板５２０としては、熱伝導性の良好な硝材を使用する。【選択図】図１
2006319149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長領域の光を出力する光源装置であって、
所定波長領域の光を発する発光素子を光透過性の基板上に具備した発光部を所定の配置パターン状に複数備えてなる複数の光源モジュールが積層配置されており、
ある波長領域に着目して、それら全ての発光部を平面上に投影して示したとき、同一波長領域の発光部が、所定の配置パターンで整列して配列される
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
各光源モジュールには、前記発光素子が２次元状に配列されており、かつ、
少なくとも同列上の発光素子は、同一波長領域のものである
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
光源モジュールごとに、全ての前記発光素子は、同一波長領域のものであり、かつ、
各層の光源モジュールは、それぞれ異なる波長領域のものである
ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
各発光部は、前記発光素子の発光面に対向するように設けられた前記発光素子が発した光を反射する放物面状の光学面を持つ反射光学部材を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項５】
前記発光素子は、前記光透過性の基板上における前記反射光学部材の焦点位置に配されている
ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記反射光学部材の内、前記光透過性の基板における光出射面に対して内層となる層のものに関しては、背後から入射した光を透過するものである
ことを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光透過性の基板における光出射面上に、前記発光部から発せられた光を集光する集光部材を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項８】
光入射側に光を集光する集光部材を具備し、かつ、前記光透過性の基板における光出射面から発せられ前記集光部材を透過した円偏光成分の光について、所定の偏光成分の光のみを外部へ透過させる偏光光学部材を備え、
当該偏光光学部材の前記集光部材は、前記光透過性の基板における光出射面上に設けられた前記集光部材と同数でかつ同一光軸となるように一体的に構成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記偏光光学部材から出射された光を集光する集光部材と、当該集光部材を透過した光を所定の結像面に結像させる集光部材とを具備した集光光学部を備え、
当該集光光学部の前記集光部材は、前記偏光光学部材に設けられた前記集光部材と同数でかつ同一光軸となるように一体的に構成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記光透過性の基板は、前記発光素子からの熱を放熱可能なサファイアや石英やＹＡＧなどの熱伝導性のよい硝材で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項１１】
所定波長領域用の発光素子を具備した複数種類の光源モジュールが積層されてなる光源装置の製造方法であって、
前記複数種類の光源モジュールにおける何れか１つの波長領域用の発光素子に着目して、当該複数種類の光源モジュール上の同一波長領域用の全ての発光素子を平面上に投影して示したときに、その同一波長領域用の発光素子が所定の配置パターンで整列して配列される状態になるように、前記所定波長領域の光を発する発光素子を光透過性の基板上に載置することで前記光源モジュールを生成するモジュール生成工程と、
各波長領域用の前記発光素子がそれぞれ異なる態様で配置された前記複数種類の光源モジュールを所定の順に積層して光源モジュール部を生成するモジュール積層工程と
を有することを特徴とする光源装置の製造方法。
【請求項１２】
前記モジュール生成工程で生成された前記光源モジュールに対して、前記発光素子と対向する面が放物面をなすように所定の樹脂で前記発光素子を封止するモールド工程と、
前記樹脂の表面における前記発光素子側が反射機能を有するように反射膜を形成する反射膜形成工程と
を有することを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記モールド工程は、前記放物面の焦点が前記発光素子に位置するように前記発光素子を封止することを特徴とする請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記モジュール積層工程で生成された前記光源モジュール部の前記基板の出射端面上に当該光源モジュール部から出射される光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材を形成する集光部材形成工程
をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記集光部材形成工程で生成された前記光源モジュール部の光出射側に、光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材を具備するとともに、一方の偏光成分はそのまま透過させ、かつ他方の偏光成分は前記一方の偏光成分の光へ変換させて透過させる光学部材を、それぞれの前記集光部材の光軸が一致するように配置して一体的に固定する偏光光学部材合体工程
をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記偏光光学部材合体工程で生成された前記光源モジュール部の光出射側に、光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材を具備するとともに、所定の像面上に光学像を結像させる光学部材を、それぞれの前記集光部材の光軸が一致するように配置して一体的に固定する集光結像部材合体工程
をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記光透過性の基板として、前記発光素子からの熱を放熱可能なサファイアや石英やＹＡＧなどの熱伝導性のよい硝材を使用する
ことを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１８】
光を発する光源装置と、光透過性を制御する光スイッチング素子を有し前記光源装置から発せられた光が照射される被照射体と、前記光源装置から発せられた光を前記被照射体に導く光学系とを備え、前記被照射体から出射された光をスクリーン上に投影結像することにより画像を表示する投影型の表示装置であって、
前記光源装置は、
所定波長領域の光を発する発光素子を光透過性の基板上に具備した発光部を所定の配置パターン状に複数備えてなる複数の光源モジュールが積層配置された光源モジュール部を具備しており、
ある波長領域に着目して、それら全ての発光部を平面上に投影して示したとき、同一波長領域の発光部が、所定の配置パターンで整列して配列されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１９】
前記光源装置は、前記光源モジュール部の前記基板の出射端面上に当該光源モジュール部から出射される光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材が形成されており、
前記光源モジュール部の光出射側に、光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材を具備するとともに、一方の偏光成分はそのまま透過させ、かつ他方の偏光成分は前記一方の偏光成分の光へ変換させて透過させる偏光光学部材が、それぞれの前記集光部材の光軸が一致するように所定の支持部材で固定されている
ことを特徴とする請求項１８に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記偏光光学部材の光出射側に、光を集光する複数のレンズセルが配されてなる集光部材を具備するとともに前記被照射体の像面上に光学像を結像させる光学部材が、それぞれの前記集光部材の光軸が一致するように所定の支持部材で固定されている
ことを特徴とする請求項１９に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置およびその製造方法と、この光源装置を用いた表示装置（特に投射型の表示装置；以下投影装置ともいう）に関する。特に、発光素子を積層構造にした光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源として、光源のフラット化や小型化のため、従来において一般に用いられてきたハロゲンランプなどの管球を用いた光源に代わり、発光ダイオード素子（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）などの固体発光素子を用いることが検討されている。また、これらの固体発光素子を光源として使用する場合の光出力の向上（高輝度化）のため発光素子を積層構造にする仕組みや、光源装置をたとえば投影型の表示装置などに用いる場合には、輝度の向上に加えて出射光の平行化を図る仕組みも種々考えられている（特許文献１〜４を参照）。
【０００３】
【特許文献１】実用新案第３０５９８６７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３０１０９号公報
【特許文献３】特開平１−１４３３６６号公報
【特許文献４】特開平８−２２２７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
たとえば、特許文献１に記載の仕組みでは、発光素子として弾頭型状に樹脂モールドされた（弾頭型ＰＫＧともいう）ディスクリートのＬＥＤを用いて、この弾頭型ＰＫＧのＬＥＤを積層構造にしている。しかしながらこの場合、ＬＥＤ自体が面発光であるため発散角が大きく、プロジェクタ用に使用しようとすると集効率が悪く、効率が悪いため高輝度化が不十分である。また、弾頭型ＰＫＧのＬＥＤを、上下に重ねるにはリード線を利用するなどの相応の工夫が必要になるし、上下に重ねると厚みが増す。これを避けるには、複数のＬＥＤを同じ平面内に配置しなければならず、高輝度にするために多数使用すると、面積が大きくなり高輝度化と小型化が両立しない。
【０００５】
また、特許文献２には、放射角分布を小さくするため、固体発光素子とテーパ状導光体とを組み合わせる仕組みが開示されているが、反射鏡などを用いたリフレクタ方式に比べて放射角分布の大きい面光源の固体発光素子に対しては、光を表示装置（パネル）に集光してさらに投射する一連の効率としてみた場合は、改善は見込めない。これは、見かけ上、放射角分布が改善されるが、リフレクタ方式に比べて光の発散角分布は逆に広がるため、投射レンズに取り込む光量としては改善されないためである。
【０００６】
また、リフレクタ型ＰＫＧのＬＥＤは弾頭型ＰＫＧに比べると出射光の平行性はよいが、反射鏡を形成するため、パッケージサイズが大きくなり、弾頭型ＰＫＧのものと同様に高輝度化と小型化が両立しない。
【０００７】
一方、たとえば特許文献３に記載のように、固体発光素子を用いつつ平行光化を図るべく、個別に反射鏡などを含む固体発光素子のチップを光透過性の基板に並列して配置する仕組みも提案されている。しかしながら、従来のものでは、出射光の平行光化は達成されるが、実用的に十分な輝度を得ることが困難である。加えて、固体発光素子からの発熱が問題となるが、特許文献３ではその点が考慮されていない。発光素子の実装密度が低い場合は大きな問題とならないが、高輝度化のため実装密度を高くする場合には、発光素子の発熱が大きくなり、発光素子の発光強度や寿命が低下してしまう。
【０００８】
これに対して、特許文献４では、特許文献３に記載のような構造を持つ光源モジュールを積層構造にすることで、出力光の向上（高輝度化）を図る仕組みが提案されている。しかしながら、この仕組みでは、固体発光素子の配置位置と反射鏡の焦点位置のズレに起因して、出射光の平行性が劣化してしまう。加えて、高輝度化を図った場合、固体発光素子からの発熱が一層問題となるが、特許文献４でもその点が考慮されていない。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高輝度化を確実に実現できる仕組みを提供することを目的とする。さらに好ましくは、高輝度化と平行光化を両立させることのできる仕組みを提供することを目的とする。さらに好ましくは、高輝度化や平行光化を図るに当たり、同時に発光素子の発熱を簡易な構成でかつ効果的に放熱することができる仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る仕組みにおいては、先ず、所定波長領域用の発光素子を具備した複数種類の光源モジュールを積層して光源装置を構成する。この際、複数種類の光源モジュールにおける何れか１つの波長領域用の発光素子に着目して、その複数種類の光源モジュール上の同一波長領域用の全ての発光素子を平面上に投影して示したときに、その同一波長領域用の発光素子が所定の配置パターンで整列して配列される状態になるように、所定波長領域の光を発する発光素子を光透過性の基板上に載置した光源モジュールを用意し、これらを複数枚所定の順に積層して光源モジュール部を構成することにした。こうすることで、発光素子の高密度化を確実に図ることで、高輝度化を確実に実現できるようにする。
【００１１】
さらに好ましくは、発光素子と対向する面が放物面をなすように所定の樹脂で発光素子を封止し、樹脂表面における発光素子側が反射機能を有するように誘電体膜や金属膜などで反射膜を形成することにする。いわゆるリフレクタ方式を採用することで、配光を揃え、高輝度化と平行光化を確実に実現できるようにする。
【００１２】
さらに好ましくは、放物面の焦点位置に発光素子が配置されるように発光素子を封止する。つまり、発光素子と対向する樹脂面が放物面をなし、発光素子がその焦点位置に配されるように樹脂で発光素子を封止し、その表面の素子側が反射機能を有するように金属反射膜やダイクロイック膜を形成する。これにより、平行光化の精度を向上させるようにする。
【００１３】
さらに好ましくは、マルチレンズアレイやＰＳ合成素子などの光学部材をさらに組み合わせることで、光源が被照射体を照射する際の光の利用効率を高めつつ、照度ムラを改善する。
【００１４】
さらに好ましくは、発光素子の放熱のため、発光素子からの熱を放熱可能なサファイアや石英やＹＡＧなどの熱伝導性の良好な硝材を光透過性基板に使用する。光透過性基板そのものを発光素子から発生する熱を放熱する放熱手段として機能させることで、放熱の仕組みが大掛かりとなることを避けつつ放熱が確実に実現できるようにするのである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の発光素子を前述のような配置関係となるように積層構造にしたので、発光素子を平面方向および断面方向の双方について高密度で実装することができ、明るさの良好な光源装置や表示装置を実現できる。
【００１６】
また、発光素子ごとにリフレクタ方式を採用して、配光を発光素子ごとに揃えるようにすれば、高輝度化に加えて、発光素子から出射された光を略平行光化することを確実に実現できる。特に、放物面の焦点位置に発光素子が配置されるように発光素子を封止すれば、平行光化の精度を向上させることができる。
【００１７】
また、光透過性基板として熱伝導性のよい硝材を使用すれば、光透過性基板そのものを発光素子から発生する熱を放熱する放熱手段として機能させることができ、放熱の仕組みが大掛かりとなることを避けつつ発光素子の放熱を確実に実現でき、発光素子の耐久性を向上させることができる。
【００１８】
これらを組み合わせることで、明るさと配光性能と耐久性の何れもが良好で、高コントラストで均一性の優れた画像を長時間安定的に提供できる表示装置が実現できる。複数の発光素子が発する光を混色して放射する場合においても、集光効率が良好で、高い正面輝度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
＜光源装置；第１実施形態＞
図１〜図４は、本発明に係る光源装置の第１実施形態を示す図である。ここで、図１（Ａ）は、光源装置５の全体概要を示す概略断面図であり、図１（Ｂ）はその平面図であり、図１（Ｃ）は、その一部分を示した概略断面図であり、図１（Ｄ）はその平面図である。図２〜図４は、発光部の配列形態の変形例を説明する図である。
【００２１】
光源装置５は、それぞれ異なる波長の光を発する発光部５２１を積層構造で配置し、各発光部５２１を同時駆動したときに所定の色の合成光（照明光）Ｌ０が得られるようにしている。逆に言うと、合成光Ｌ０をなす各成分光を発する各発光部５２１をそれぞれ異なる層に配置することで、同一波長の発光部５２１を平面上に投影したとき各発光部５２１が所定の配置パターンで整列して配列されるようにし、これにより、各波長用の発光部５２１を平面的に密に配置できるようにして、その結果として、高輝度の照明光Ｌ０が得られるようにしている点に大きな特徴を有している。
【００２２】
ここで、波長別の発光部５２１をそれぞれ異なる層に配置しつつ、平面的に密に配置するに当たっては、様々な態様を採ることができる。たとえば、同一波長用の発光部５２１を平面状に複数個配した光源モジュール５３を用意し、この波長別の光源モジュール５３を積層している点に特徴を有する。以下、具体的に説明する。
【００２３】
図１（Ａ）に示すように、第１実施形態の光源装置５は、それぞれ異なる波長の光を発する平板状の光源モジュール５３を複数枚積層した構造をなす光源モジュール部５０と、この光源モジュール部５０を駆動する図示しない光源駆動制御部（後述する図￥Ａ１を参照）とを備えて構成されている。このような構成の光源モジュール部５０をプロジェク装置などに使用する場合、光源モジュール部５０の出射側には、フィールドレンズやコンデンサレンズなどの集光光学部材が配される。
【００２４】
各光源モジュール５３は、図１（Ｃ）に示すように、光透過率のよい透明材料により形成された光透過板である透明基板５２０上に、それぞれ可視光帯中の所定の同一波長で発光する複数個の発光部５２１が配列されており、それぞれが単色光源として機能するように構成されている。各発光部５２１には、発光素子ベアチップ５２２を点光源に使用しており、これら発光素子ベアチップ５２２を透明基板５２０の同一平面に所定の配列状態となるように並べている。
【００２５】
透明基板５２０は、透明絶縁体からなり、発光素子ベアチップ５２２が接着された透明基板５２０の一主面には、発光素子ベアチップ５２２を駆動するための図示しない光源駆動制御部との電気的な接続を取るための端子５３２ａ，５３２ｂが設けられている。
【００２６】
本実施形態において発光素子ベアチップ５２２としては、ＬＥＤ（ＯＬＥＤ；有機ＥＬを含む）やレーザダイオードなどの固体発光素子のベアチップを使用することができる。発光素子ベアチップ５２２は配線パターン５３０ａ，５３０ｂによって透明基板５２０の外縁の一部に設けられた端子５３２ａ，５３２ｂまで引き出され、端子５３２ａ，５３２ｂから光源駆動制御部に電気的に接続されるようになっている。
【００２７】
なお、配線パターン５３０ａ，５３０ｂは、図では模式的に示しているが、各発光素子ベアチップ５２２に対する駆動方式を縦続駆動方式とするか並列駆動方式とするかや、波長別の発光部５２１の層間配置状態によって、単線形式および並列線（いわゆるバス）形式の何れかが取られる（詳細は後述する）。
【００２８】
たとえば、発光素子ベアチップ５２２としてＬＥＤのベアチップを用いる場合には、ＬＥＤは、ｐｎ接合を有するダイオードで構成され、リード端子を介して供給された順方向電流に応じて発光する素子である。このＬＥＤにより発光される光の波長は、これを構成するｐｎ接合のバンドギャップに依存し、青、橙、黄、緑、青紫、紫、赤などの可視光、さらには０．８μｍ〜１．５μｍ程度の波長で構成される近赤外光などを発光する。これらの色を規定するには、所定の材料を選択するとよい。所定の材料を選択してＬＥＤを構成することで、発光される光は、メタルハライドランプの輝線スペクトルと比較して広帯域で構成されることになる。
【００２９】
ここで、本実施形態の光源モジュール部５０を高輝度光源として使用すると、発光素子ベアチップ５２２からの発熱が問題となる。そこで、発光素子ベアチップ５２２で発生した熱を速やかに放熱するため、先ず透明基板５２０としては、熱伝導性のよい硝材、たとえばサファイア基板や石英基板、あるいはＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）基板などの熱伝導率１Ｗ／℃以上の材料を用いるのがよい。ＹＡＧ基板は、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）と酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）との複酸化物で、無色透明の立方晶系結晶で、ざくろ石構造をとる。この複酸化物は、独自のセラミック成形手法で開発された透光性ＹＡＧ（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12）セラミックスである。この透光性ＹＡＧセラミックスは、均一で微細な結晶粒子で構成されており、個々の結晶界面には高温で軟化するアモルファス相が全く存在せず、熱伝導度が高い。このような透光性ＹＡＧセラミックスを板状に形成することで熱伝導度が極めて良好な透明基板５２０が得られる。
【００３０】
透明基板５２０をなす硝材として、ＹＡＧ基板などを用いることで、熱伝導度が高く、周囲へ熱を分散させることができ、発光素子ベアチップ５２２などの高温部の温度を下げることができ、耐久性を向上させることができるようになる。
【００３１】
また、配線パターン５３０についても、熱伝導性のよいアルミニウムや銅などを用いることとし、電解めっきなどによる銅箔または蒸着やスパッタなどによるアルミなどの薄膜で形成するとよい。また、光の妨げとならないように、たとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極としてもよい。
【００３２】
発光素子ベアチップ５２２には、目的に合わせて赤色、青色、緑色などが用いられる。また、発光素子ベアチップ５２２の構造はいかなるものでもよいが、本実施形態で説明する発光素子ベアチップ５２２としてＬＥＤベアチップを用いた際には、ｐ側電極およびｎ側電極をともに発光素子ベアチップ５２２の表面側（配線パターン５３０が接続されている側）に有している。発光素子ベアチップ５２２からは全方位に光が出射される。
【００３３】
発光部５２１において、発光素子ベアチップ５２２は、透明基板５２０に図示しない透明樹脂で接着されており、この発光素子ベアチップ５２２を、トランスファーモールドなどの媒質により放物面状となるように透明樹脂（モールド樹脂）５２４で封止するようにしている。つまり、透明樹脂５２４は、透明基板５２０と凹面鏡５２５とによって形成される空間を充填するように形成され、発光素子ベアチップ５２２を覆っている。
【００３４】
透明樹脂５２４をなす媒質としては、エポキシ樹脂、あるいはウレタン系（チオウレタン系など）樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂などのような高耐光樹脂からなる。これらの媒質は、発光素子ベアチップ５２２から発せられた光並びに後述する凹面鏡５２５を反射した光をそれぞれ伝搬させる。
【００３５】
透明樹脂５２４の発光素子ベアチップ５２２とは反対側、すなわち媒質における端面（特に反射端面ともいう）５２４ｂ上には、少なくともそれが封止している発光素子ベアチップ５２２から発せられた光を反射する機能を持つように所定の反射コートを回転放物面状に施すことで凹面状の反射鏡（リフレクタ）；以下凹面鏡という）５２５にしている。
【００３６】
たとえば、図１（Ａ）では、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色成分光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲを発する光源モジュール５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂを、図中下側の光出射側から、Ｂ→Ｒ→Ｇの順に３枚積層し、全体としてＲＧＢ光源となるように光源モジュール部５０を構成している。この場合、光出射面に対して再外層となる最後部の光源モジュール５３Ｇについては専ら色成分光ＬＧの反射のみを考慮すればよく、その透明樹脂５２４の表面（発光素子ベアチップ５２２Ｇ側）には、反射膜となるアルミなどの金属反射膜５２６が形成され凹面鏡５２５として機能するようにしている。
【００３７】
これに対して、最後部の光源モジュール５３Ｇよりも光出射側となる光源モジュール５３Ｒ，５３Ｂについては、つまり、光出射面に対して内層となる層のものに関しては、自身が封止している発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｂから発せられた色成分光ＬＢ，ＬＲの反射だけでなく、後側からの色成分光ＬＧ，ＬＲの透過にも考慮する必要があり、波長選択性を持つダイクロイック膜（誘電体の単層膜もしくは多層膜）５２７が形成され、波長選択性を持つ凹面鏡５２５として機能するようにしている。つまり、前面からの光に対する反射機能だけでなく、背後から入射した光を透過する機能をも持つようにしている。
【００３８】
要するに、ＲＧＢ光源の構成方法として図１（Ａ）のようにＧ成分を上部に配置する場合は、金属反射膜５２６で凹面鏡５２５を形成するとともに、Ｒ成分およびＢ成分については、それぞれの波長を反射し、それ以外は透過するようなダイクロイック膜５２７を蒸着やスパッタなどで形成して凹面鏡あるいは楕円反射鏡（以下代表的に凹面鏡５２５で記す）にする。
【００３９】
凹面鏡５２５は、たとえば、その放物面の焦点が発光素子ベアチップ５２２に位置するように放物面形状に形成されている。なお、一般的に、点光源から出射された全ての光を凹面鏡で平行光化する場合は、凹面鏡の焦点が点光源に位置するように凹面鏡を配置すればよいが、発光素子ベアチップ５２２は面発光素子であるため、全ての光を平行光化することは不可能である。そこで、凹面鏡５２５の形状は、面発光によって発光し配光特性を有する発光素子ベアチップ５２２の特性を考慮して形成することが好ましい。たとえば、凹面鏡５２５として、複数の微小な凹面鏡を放物曲面上に配置したものを用いてもよい。この場合、微小な凹面鏡のそれぞれの焦点を最適化することによって、出射光の平行光化をより促進することができる。
【００４０】
何れにしても、各発光部５２１において、点光源をなす発光素子ベアチップ５２２は、凹面鏡５２５の焦点上に設置される。したがって、発光素子ベアチップ５２２から出射された光は、回転放物面状の端面５２４ｂに到達する。この端面５２４ｂには所定の反射コートが被覆されているので、この端面５２４ｂに到達した光は反射コートにより反射されて平行光束となり、媒質中を伝搬して光出射側の端面（つまり出射端面）５２４ａから垂直に外部に出射することになる。
【００４１】
＜発光素子ベアチップの各面の配列形態＞
発光素子ベアチップ５２２の数や配置（配列形態）は目的に合わせて任意に設定することができる。たとえば、光源モジュール５３の平面図が図１（Ｂ），（Ｄ）に示されているが、発光素子ベアチップ５２２は、凹面鏡５２５の曲面底部の法線上に位置している。ここで、発光素子ベアチップ５２２の大きさは、たとえば０．３ｍｍ角であり、図示するように発光部５２１を正方格子状に隙間なく配置したときの隣接する発光素子ベアチップ５２２との距離、つまり各発光部５２１のピッチは、たとえば２．５ｍｍである。
【００４２】
なお、発光部５２１の配置態様は正方格子状に限らず、たとえば、図示を割愛するが、６方位に隣接するような最密充填配置とすることもでき、その場合、各凹面鏡５２５の曲面底部の法線上に発光素子ベアチップ５２２を配置すればよい。
【００４３】
何れにしても、各層の光源モジュール５３において、各発光素子ベアチップ５２２からの光は、凹面鏡５２５により反射され、透明基板５２０（場合によっては配線パターン５３０も）を通して取り出されるので、発光素子ベアチップ５２２からの光を効率よく取り出すことができ、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を提供することができるようになる。
【００４４】
さらに、本実施形態の光源モジュール５３では、従来のように樹脂モールドしたディスクリートのＬＥＤなどを配列するのとは異なり、発光素子ベアチップ５２２を直接に透明基板５２０に接着するため、より高密度に発光素子を実装することができ、実装密度の向上による輝度の向上を図ることができる。また、高輝度にするために発光素子ベアチップ５２２を多数使用する場合でも、ディスクリートのＬＥＤなどを配列する場合と比べて面積が大きくなることはなく、高輝度化と小型化を両立させることができる。
【００４５】
また、凹面鏡５２５の焦点位置に発光素子ベアチップ５２２を配置するようにしているので、発光素子ベアチップ５２２から発せられた光は、水平方向には中心軸方向を含む広い配光となり、また、中心軸に略平行な方向に反射されるので鉛直方向には狭い配光となる。よって、光源モジュール５３のそれぞれは、点光源をなす発光素子ベアチップ５２２から発せられた全ての光を凹面鏡５２５で平行光化することができ、本来は面発光である発光素子ベアチップ５２２を使用した場合でも、光束の平行度を高める、つまり発散角を小さくすることができ、集効効率を高めることができるので、高輝度化にさらに寄与できるようになる。光源モジュール部５０をたとえばプロジェクタ用光源として使用する場合でも、十分な高輝度化が期待できるようになる。
【００４６】
＜発光素子ベアチップの層間の配列形態＞
また、図１（Ａ）に示すように、各光源モジュール５３は、図示しない支持部材により透明基板５２０の辺縁部が支持され、各層の発光部５２１の中心軸が一致するように位置決めがなされて固定される。したがって、各層の対応する発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂは、中心軸Ｃ上に配置される。
【００４７】
ここで、各層においては、凹面鏡５２５の焦点上に発光素子ベアチップ５２２を配置したことにより、発光素子ベアチップ５２２から発せられた光は、水平方向には中心軸方向を含む広い配光となり、また、中心軸に略平行な方向に反射されるので鉛直方向には狭い配光となる。したがって、各層から出射される各色成分光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、略同等の配光特性で青色用の透明基板５２０の出射端面５２０ａから出射される。
【００４８】
よって、積層された各色用の光源モジュール５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂを正面すなわち出射端面５２０ａから観察した場合、各色の発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂから発せられた各色成分光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが同一中心軸上の反射端面５２４ｂの略同じ位置から正面方向へ放射されるので、赤色成分光ＬＲ、緑色成分光ＬＧ、および青色成分光ＬＢは混色されて視認される。
【００４９】
このように、第１実施形態の光源モジュール部５０は、各層に配される各色用の光源モジュール５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂが、複数の発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂと、これらの発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂが同一平面に実装される透明基板５２０と、透明基板５２０に設けられ発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂへ給電する配線パターン５３０と、透明基板５２０の発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂの実装面側に対向配置され発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂの光を反射する凹面鏡５２５とを備えた構造となっている。
【００５０】
これにより、各発光素子ベアチップ５２２からの光は、凹面鏡５２５により反射され、透明基板５２０（場合によっては配線パターン５３０も）を通して出射端面５２０ａから外部へ取り出されるので、発光素子ベアチップ５２２からの光を効率よく外部へ取り出すことができ、可視光発光ダイオードを利用した従来の面光源に比べて高輝度の面光源を提供することができるようになる。
【００５１】
加えて、赤色成分光ＬＲ、緑色成分光ＬＧ、および青色成分光ＬＢを効率よく混色して出射端面５２０ａから外部に放射することができ、光源モジュール５３のそれぞれを個別に駆動したときには、各色成分光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢについて高い正面輝度を得ることができるだけでなく、同時駆動したときは、合成光である照明光Ｌ０についても高い正面輝度を得ることができる。異なる発光波長領域の光を混色して放射する場合でも、集光効率が高く、高い正面輝度を得ることができるのである。
【００５２】
また、各波長領域の発光素子ベアチップ５２２の動作電流をそれぞれ制御することにより、光量だけでなく照明光Ｌ０の発光色を段階的もしくは連続的に変化させることができ、調光と調色の両方を制御することもできる。
【００５３】
なお、発光部５２１に比べて発光素子ベアチップ５２２が十分に小さいので、異なる発光波長領域の発光素子ベアチップ５２２をそれぞれ異なる層に積層配置するのではなく、１つの発光部５２１内に異なる発光波長領域の発光素子ベアチップ５２２を配置する態様を取り得る。
【００５４】
しかしながらこの場合、全ての発光素子ベアチップ５２２を凹面状光学面を持つ反射光学部材としての凹面鏡５２５の焦点位置に配置することは不可能であり、異なる発光波長領域の発光素子ベアチップ５２２を積層配置する場合に比べて集光効率の低下が起こり得るし、混色具合も変化し得る。凹面鏡５２５の焦点位置に配されない発光素子ベアチップ５２２については、その放射位置のずれに起因して、全ての光束を中心軸に略平行な方向に反射させることができず、凹面鏡５２５の異なる位置から視認方向へ光を放射するようになるからである。
【００５５】
この問題を避けるには、隣合う発光部５２１の発光素子ベアチップ５２２の配列が逆になるように、平面状態において上下左右交互に配置するなど、発光素子ベアチップ５２２の配置形態を工夫することで、集光効率の低下を防止しつつ、混色時の色合いを視認方向によらず略一定とすることも考えられるが、逆に言えば、発光素子ベアチップ５２２の配列形態の自由度が低下する不利益が生じる。これに対して、上記実施形態のように、異なる発光波長領域の発光素子ベアチップ５２２をそれぞれ異なる層に積層配置すれば、混色に寄与する全ての発光素子ベアチップ５２２について、確実に凹面鏡５２５の焦点位置に配置できるので、集光効率や混色性能を確実に向上させることができる。
【００５６】
また、各発光素子ベアチップ５２２は透明樹脂５２４で覆われており、空気よりも透明樹脂５２４の屈折率の方が大きいため、発光素子ベアチップ５２２とその周囲との屈折率差が小さくなる。したがって、発光素子ベアチップ５２２の界面での光の反射が減少し、発光素子ベアチップ５２２から取り出せる光量が大きくなる。これらにより、従来よりも高輝度の光源装置を実現できる。
【００５７】
さらに、本実施形態の光源モジュール部５０では、光源モジュール５３ごとに発光素子ベアチップ５２２を熱伝導の良好な透明基板５２０上に配置しているので、発光素子ベアチップ５２２で発生した熱を速やかに放出することができるため、高輝度で信頼性の高い光源装置を実現できる。発光素子ベアチップ５２２で発生した熱は、透明基板５２０を介して伝導され大気中に放熱されるため、発光素子ベアチップ５２２が高熱となるのを防止することができるからである。加えて、各光源モジュール５３を位置決めして支持する支持部材（フレーム）に熱伝導性の良好なものを用いるようにすれば、この支持部材を放熱促進手段として機能させることもでき、さらに発光素子ベアチップ５２２の温度上昇を防止することができる。
【００５８】
また、従来の如くランプ交換をする必要がなく、さらに、複数個の発光部５２１を平面状に密に位置するようにしているので、高輝度で信頼性が高く、さらに、出射光の平行度が高い光源装置が得られる。これにより、たとえばプロジェクション投影に必要な高性能な光源装置を提供できるようになる。
【００５９】
＜チップ配列の変形例＞
なお、図１に示した各光源モジュール５３における発光素子ベアチップ５２２の平面配列形態や、光源モジュール部５０の積層配列形態は、波長別の発光部５２１をそれぞれ異なる層に配置しつつ、平面的に密に配置する際の一例に過ぎず、様々な変形態様を採ることができる。積層構造の光源モジュール部５０において、１つの波長に注目して発光部５２１（つまり発光素子ベアチップ５２２）を平面上に投影して示したとき、同一波長の各発光部５２１が所定の配置パターンで整列して配列されることで、発光部５２１ができるだけ密に充填配置されればよいのである。同一波長用の発光部５２１を平面状に複数個配した光源モジュール５３を用意し、この波長別の光源モジュール５３を、各層の発光部５２１の中心軸Ｃが一致するように積層するということは必須ではない。
【００６０】
何れにしても、各光源モジュール５３については、必ず、各波長領域用の発光素子ベアチップ５２２の配列状態が他の光源モジュール５３とは異なるものとなり、その典型例が、図１に示したように、各層をなす光源モジュール５３上の全発光素子ベアチップ５２２が、前述のように平面上に投影して示したとき同様に、同一波長用のものとなっているということに過ぎない。
【００６１】
たとえば、基本配列を正方格子状にする場合に、図２（Ａ）に示す第１の変形例のように、各層の光源モジュール部５２において、行ごとに発光波長領域を異なるようにすることができる。この場合、何れの行についても、図２（Ｂ）に示すように、ある行に着目した断面視においては、それぞれ異なる発光波長領域のものが縦（列）に並ぶようにすることで、１つの波長に注目して発光部５２１を平面上に投影して示したときには、同一波長の各発光部５２１が正方格子状の配置パターンで整列して配列でき、発光素子ベアチップ５２２を密に配置できる。
【００６２】
また、図３に示す第２の変形例のように、各層の光源モジュール部５２において、行内においても、発光波長領域の異なる発光部５２１を順に繰返し配置することができる。この場合、図３（Ａ）に示すように、列方向には、同一発光波長領域の発光部５２１が配されるようにすることもできるし、さらに行ごとに、その配列順を異なるようにする、たとえば図３（Ｂ）に示すように、列方向に、それぞれ異なる順に繰返し配置することもできる。そして、図３（Ａ），（Ｂ）の何れの場合にも、図２の場合と同様に、何れの列についても、図３（Ｃ），（Ｄ）に示すように、ある行に着目した断面視においては、それぞれ異なる発光波長領域のものが縦に並ぶようにすることで、１つの波長に注目して発光部５２１を平面上に投影して示したときには、同一波長の各発光部５２１が正方格子状の配置パターンで整列して配列でき、発光素子ベアチップ５２２を密に配置できる。
【００６３】
また、断面視状態で、発光部５２１が縦一列に並ぶことは必須ではなく、図４に示す第３の変形例のように、各層の光源モジュール部５２における発光部５２１の中心軸をずらしてもよい。もちろんこの場合にも、図２や図３に示した構造を組み合わせることもできる。
【００６４】
ここでは、基本配列を正方格子状にする場合についての変形例で示したが、基本配列を六方配列などその他の配列形態にする場合についても同様に変形が可能である。
【００６５】
＜光源装置；駆動形式＞ 
なお、各層の光源モジュール５３に配列された発光素子ベアチップ５２２を駆動するに当たっては、当然のごとく、光源駆動制御部から各発光素子ベアチップ５２２に電流を供給する必要があり、そのための配線パターン５３０も必要になる。この配線パターン５３０は、その発光素子ベアチップ５２２の配列形態や発光素子ベアチップ５２２の特性などによって、波長の区別なく共通の電流で駆動することができる場合もあれば、波長別に最適な動作電流を供給するべく波長別に配線パターン５３０を設ける場合もある。波長別に最適な動作電流を供給するという点においては、波長別の光源モジュール５３を積層配置する図１に示した構成をとると、配線パターン５３０のレイアウトが簡易になる。
【００６６】
なお、光源モジュール５３を駆動する光源駆動制御部は、各光源モジュール５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂの各発光素子ベアチップ５２２から発せられる赤、緑、青の各色成分光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲを合成した合成光Ｌ０がほぼ白色となるように、各色成分光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲの光量を制御する光量制御部を備えた構成を採るのがよい。光量制御部により、各発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂに流れる電流比を調整する構成を採るためである。さらに、光量制御部は、照明光Ｌ０の強度を一定に維持するため、照明光Ｌ０の強度を監視して、調光のフィードバック制御を行なうようにするとよい。さらに、光量制御部は、照明光Ｌ０の色が白色に維持されるように、照明光Ｌ０の色を監視して、調色のフィードバック制御を行なうようにするとよい。
【００６７】
ところで、発光素子ベアチップ５２２を駆動するに当たっては、各発光素子ベアチップ５２２を縦続接続して駆動する縦続駆動方式と、各発光素子ベアチップ５２２を並列配置して駆動する並列駆動方式の何れか、あるいはこれらの組合せを採用することができる。
【００６８】
たとえば、縦続駆動方式では、回路構成上は、光源駆動制御部に一定の電流Ｉを出力し得る定電流源を設け、光源モジュール５３では各発光素子ベアチップ５２２を直列接続し、定電流源に接続すればよい。このような縦続駆動方式の場合、各発光素子ベアチップ５２２の特性が揃っていれば、それぞれから発せられる光量を同一にできる。逆に言うと、各発光素子ベアチップ５２２の特性が揃っていなければ、光源モジュール部５０の出射端面５２０ａにおいては、平面的な光量ムラが生じてしまうので、縦続駆動方式の場合、各発光素子ベアチップ５２２の特性を揃えることが重要となる。
【００６９】
たとえば、図１に示した光源モジュール部５０では、同一波長用の発光部５２１を平面状に複数個配した光源モジュール５３を用いているので、光量制御部は、層別に電流比を調整することで照明光Ｌ０の色を調整することができるが、この場合、層ごとに各発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂの特性を揃えるとよい。
【００７０】
また、図２などの変形例のように、１つの層に複数色の発光素子ベアチップ５２２が配される場合は、所定の組合せによって得られる同一電流下での各光量が、それらの合成光の色が白色となるように、発光素子ベアチップ５２２のチップ面積を適宜設定するとともに、それらの特性を揃えるとよい。
【００７１】
また、透明基板５２０上の配線パターン５３０ａ，５３０ｂの引回し形態は、たとえば、発光素子ベアチップ５２２のアノード側を端子５３２ａに接続する場合であれば、行ごとに、端子５３２ａから配線パターン５３０ａを引き出して１段目の発光素子ベアチップ５２２のアノードに接続し、１段目の発光素子ベアチップ５２２のカソードと２段目の発光素子ベアチップ５２２のアノードとを次の配線パターン５３０ａで接続し、以下同様にｎ段目の発光素子ベアチップ５２２までをそれぞれ別の配線パターン５３０ａで接続する。そして、ｎ段目の発光素子ベアチップ５２２のカソードを配線パターン５３０ｂで端子５３２ｂに取り出せばよい。
【００７２】
図１に示した光源モジュール部５０では、同一波長用の発光部５２１を平面状に複数個配した光源モジュール５３を用いているので、配線パターン５３０ａ，５３０ｂともに単線形式をとることができ、配線が容易となる利点がある。また、図２に示した光源モジュール部５０でも、列単位では、配線パターン５３０ａ，５３０ｂともに単線形式をとることができ、配線が容易となる利点がある。
【００７３】
なお、定電流源を行ごとに設けると、行ごとに電流値Ｉを調整することで配光を調整できるが、このことは必須ではなく、光源モジュール５３にｎ行で発光部５２１が配される場合に、ｎ行をそれぞれ複数行に分け、それらの複数行に対して１つの定電流源を設けることもできるし、全行に対して１つの定電流源を設けることもできる。
【００７４】
また、定電流源に代えて、抵抗値Ｒの限流抵抗と出力電圧Ｅの電圧源とを光源駆動制御部に設けることもできる。限流抵抗と電圧源とを行ごとに設けると、抵抗値Ｒおよび出力電圧Ｅの内の少なくとも一方を調整することで、行ごとに電流値Ｉ（＝Ｅ／Ｒ）を調整することができ、配光を調整できる。もちろん、行ごとに限流抵抗と電圧源とを設けることは必須ではなく、光源モジュール５３にｎ行で発光部５２１が配される場合に、ｎ行をそれぞれ複数行に分け、それらの複数行に対して各１つの限流抵抗と電圧源を設けることもできるし、全行に対して各１つの限流抵抗と電圧源を設けることもできる。
【００７５】
また、縦続駆動方式に代えて、定電流源もしくは限流抵抗と電圧源の組合せに対して各発光素子ベアチップ５２２を並列接続した並列駆動方式を採ることもできる。この場合でも、電流値Ｉ（＝Ｅ／Ｒ）を調整することで、配光を調整できる。もちろん、並列駆動方式を採る場合でも、行ごとの制御だけでなく、複数行ごとや全行に対しての制御ができるのは、縦続駆動方式の場合と同様である。
【００７６】
＜光源装置；第２実施形態＞
図５は、本発明に係る光源装置の第２実施形態の概要を示す図である。この第２実施形態は、第１実施形態の光源モジュール部５０の出射端面５２０ａ側にマルチレンズアレイを設けた変形構造にする（光源モジュール部５０ａという）とともに、偏光を利用して出射光の偏光を揃えるＰＳ合成素子（ＰＳ偏光変換素子）も一体化した点に特徴を有する。
【００７７】
すなわち、図５に示すように、第２実施形態の光源装置５は、第１実施形態の変形例である光源モジュール部５０ａの出射端面５２０ａ側に、さらに偏光光学部材の一例であるＰＳ合成素子５６０を備えて光源モジュール部５１が構成されている。
【００７８】
光源モジュール部５０ａは、第１実施形態の光源モジュール部５０の出射端面５２０ａ側にさらに集光部材としてのマルチレンズアレイ（フライアイレンズ）５５２を備えている。マルチレンズアレイ５５２はＸ方向にｍ個およびＹ方向にｎ個の凸レンズ型のレンズセル５５２ａを出射端面５２０ａの透明基板５２０上に配されており、光分割部（フライアイ）として機能する。具体的には、光源モジュール５３から出射される可視光成分Ｌ１（ＬＢ，ＬＲ，ＬＧ）を、Ｘ方向にｍ分割およびＹ方向にｎ分割して合計ｍ＊ｎ本の可視光成分Ｌ１としてＰＳ合成素子５６０側に出力する。
【００７９】
ＰＳ合成素子５６０は、液晶表示装置などへの入射光の偏光を揃えることで、従来吸収されていた偏光の利用を図ることを目的に用いている。すなわち、液晶表示装置は光源からの光のうち、ある一方の偏光を変調することにより画像を出力しているが、他方の偏光は利用されず偏光板に熱として吸収されてしまう。これに対してＰＳ合成素子５６０を用いて液晶表示装置への入射光の偏光を揃えることで、従来吸収されていた偏光の利用を図る。加えてマルチレンズアレイ５５２，５６２を組み合わせて利用することで、均一照明が得られるようにしている。
【００８０】
ＰＳ合成素子５６０は、光源モジュール部５０を出射した円偏光成分の光について、ＰＳ合成素子５６０を通過させた結果、Ｓ偏光成分はそのまま透過させ、Ｐ偏光成分はＳ偏光成分の光へ変換させて透過させるようにしたものである。これにより、装置全体をより薄型形状でかつコンパクトに仕上げることができ、これを実装するプロジェクタ装置の超小型化を図ることが可能となる。
【００８１】
たとえば、ＰＳ合成素子５６０は、光源モジュール部５０側には偏光板の一例であるＰＢＳ膜（Polarizing Beam splitter；偏光ビームスプリッタ）５６４が形成され、出射側には所定間隔で位相差板の一例である１／２波長板５６６が形成されている。光源モジュール部５０からＰＳ合成素子５６０に入射した光は、ＰＢＳ膜５６４でＰ波とＳ波に分離される。このうちＰ波は１／２波長板５６６によって偏光面が９０°回転させられ出射光はすべてＳ波に偏光面が揃えられる。この結果、液晶表示部の液晶パネルに入射する光はＳ偏光一成分となるため、従来熱として捨てられてきた光を照明として有効に使うことができるようになる。
【００８２】
また、ＰＳ合成素子５６０は、マルチレンズアレイ５５２に対応するように、光源モジュール部５０側に集光部材としてのマルチレンズアレイ５６２を備えている。マルチレンズアレイ５６２はマルチレンズアレイ５５２と同様の配列となるように、Ｘ方向にｍ個およびＹ方向にｎ個の凸レンズ型のレンズセル５２０ａをＰＢＳ膜５６４上に配されており、光分割部（フライアイ）として機能する。光源モジュール部５０とＰＳ合成素子５６０とは、図示しない支持部材により透明基板５２０やＰＳ合成素子５６０の辺縁部が支持され、各層の発光部５２１の中心軸が一致し、さらにマルチレンズアレイ５５２，５６２の光軸が一致するように位置決めがなされて固定される。光軸合せが必要となるマルチレンズアレイ５５２，５６２の部分が光源モジュール部５０と一体となるようにしているので、光学系の取り扱いが容易である。
【００８３】
ここで、ＰＳ合成素子５６０は、具体的には、光分割部として機能するマルチレンズアレイ５５２から出力されたｍ＊ｎ本の可視光成分Ｌ１を集光してＰＢＳ膜５６４に導く。すなわち、マイクロレンズアレイ５６２の凸レンズ型のレンズセル５６２ａの配列間隔は、マイクロレンズアレイ５５２から出射されるｍ＊ｎ本の可視光成分Ｌ１の間隔と同一で、各凸レンズ型のレンズセル５６２ａが各可視光成分Ｌ１の光軸上に設けられている。これにより、マイクロレンズアレイ５５２から出射されたｍ＊ｎ本の可視光成分Ｌ１は、マイクロレンズアレイ５６２によって一旦集光されてｍ＊ｎ個の２次光源（点光源）として整形されてから、ＰＢＳ膜５６４に入射される。つまり、マイクロレンズアレイ５６２は、２次光源生成部の一例をなす。
【００８４】
このような構成の光源モジュール部５１をプロジェク装置などに使用する場合、光源モジュール部５１の出射側には、フィールドレンズやコンデンサレンズなどの集光光学部材が配される。
【００８５】
このような構成を採ることで、光源モジュール部５０から発せられた光を無駄なくＰＳ合成素子５６０から出射し、集光光学部材で集光して液晶パネルなどに入射できるようになる。マイクロレンズアレイ５５２とマイクロレンズアレイ５６２とで、実質的にインテグレータレンズを構成するようにしている。このような構成のインテグレータレンズを採用することにより、液晶パネルへの集光効率と周辺光量比の向上を図ることができる。
【００８６】
すなわち、第１のインテグレータレンズ（光源モジュール部５０側）であるマイクロレンズアレイ５５２の各レンズセル５５２ａの像を第２のインテグレータレンズ（液晶側）であるマイクロレンズアレイ５６２あるいはフィールドレンズやコンデンサレンズなどの集光光学部材により液晶表示面に結像させることで、光源モジュール部５０（つまり光源モジュール５３）からの光を効率よく液晶表示面へ集めると同時に、レンズセル像の重合せにより照明むらを改善することで均一照明が可能となる。加えて、マルチレンズアレイ５６２を介して光源モジュール部５０からの光を集光してＰＢＳ膜５６４に取り込むことで光学長を短くでき、光源装置５の小型化に寄与できる。
【００８７】
高輝度化が図られた光源モジュール部５０に対してさらにＰＳ合成素子５６０によりＰＳ合成を行なうことで、さらなる十分な高輝度化が期待できるようになる。加えて、ＲＧＢ光源をなす光源モジュール部５０とフライアイレンズである５５２，５６２とＰＳ合成素子（特にＰＢＳ膜５６４および１／２波長板５６６）を一体構造とした、つまり液晶表示素子を使用したプロジェクタの高輝度化に大きく寄与するＰＳ合成素子５６０を光学長を短くしつつ光源モジュール部５０と一体的に構成したことで、たとえば従来の１０分の１以上の小型化が可能となる。
【００８８】
＜光源装置；第３実施形態＞
図６は、本発明に係る光源装置の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態は、第２実施形態の光源モジュール部５１に加えて、さらにＰＳ合成素子５６０の出射側に配する集光光学部材の全部もしくは一部をも一体化した点に特徴を有する。
【００８９】
すなわち、図６に示すように、第３実施形態の光源装置５は、第２実施形態の光源モジュール部５１の出射側にさらに集光光学部５７０を備えて光源モジュール部５２が構成されている。
【００９０】
集光光学部５７０は、透明基板５７４と、ＰＳ合成素子５６０を透過した可視光成分Ｌ１を液晶パネル上などに導く集光部材５７６が透明基板５７４上にその出射側が集光機能を持つように形成されている。
【００９１】
また、集光光学部５７０は、ＰＳ合成素子５６０のマルチレンズアレイ５６２に対応するように、ＰＳ合成素子５６０側に集光部材としてのマルチレンズアレイ５７２を備えている。マルチレンズアレイ５７２はマルチレンズアレイ５６２と同様の配列となるように、Ｘ方向にｍ個およびＹ方向にｎ個の凸レンズ型のレンズセル５７２ａを透明基板５７４上に配されており、光分割部（フライアイ）として機能する。光源モジュール部５１（つまり光源モジュール部５０およびＰＳ合成素子５６０）と集光光学部５７０とは、図示しない支持部材により透明基板５２０やＰＳ合成素子５６０や集光光学部５７０（特に透明基板５７４）の辺縁部が支持され、各層の発光部５２１の中心軸が一致し、さらにマルチレンズアレイ５５２，５６２，５７２の光軸が一致するように位置決めがなされて固定される。
【００９２】
このような構成を採ることで、光源モジュール部５０から発せられた光を無駄なくＰＳ合成素子５６０から出射し、集光光学部５７０で集光して液晶パネルなどに入射できるようになる。マイクロレンズアレイ５５２とマイクロレンズアレイ５６２とマルチレンズアレイ５７２とで、実質的にインテグレータレンズを構成するようにしている。このような構成のインテグレータレンズを採用することにより、第２実施形態と同様に、液晶パネルへの集光効率と周辺光量比の向上を図ることができる。加えて、マルチレンズアレイ５６２，５７２を介して光源モジュール部５０からの光を集光して集光部材５７６に取り込むことで光学長を短くでき、光源装置５のさらなる小型化に寄与できる。
【００９３】
この第３実施形態の構成でも、高輝度化が図られた光源モジュール部５０に対してさらにＰＳ合成素子５６０によりＰＳ合成を行なうことで、さらなる十分な高輝度化が期待できるし、液晶表示素子を使用したプロジェクタの高輝度化や照明むらの改善に大きく寄与するＰＳ合成素子５６０や集光光学部５７０を光学長を短くしつつ光源モジュール部５０と一体的に構成したことで、光学装置のさらなる小型化が可能となる。
【００９４】
なお、この第３実施形態の構成では、集光光学部５７０をなす集光部材５７６に関しても一体的に構成しているが、たとえば集光部材５７６をフィールドレンズなどの別体のものを用いて構成することもできる。この場合、透明基板５７４上に配されたマルチレンズアレイ５７２までの部分が光源モジュール部５１と一体的に構成されることになる。この場合でも、光軸合せが必要となるマルチレンズアレイ５５２，５６２，５７２の部分が光源モジュール部５０と一体となるようにしているので、光学系の取り扱いが容易である。
【００９５】
＜光源モジュールの製造方法＞
図７は、光源モジュール５３の製法を説明する図である。先ず、透明基板５２０上に発光素子ベアチップ５２２を駆動するための光源駆動制御部５４と接続される配線パターン５３０や端子５３２をパターン形成する（Ｓ１０）。
【００９６】
次に、所定波長領域用の複数個の発光素子ベアチップ５２２を透明基板５２０上の所定位置に、その裏面側を透明樹脂で接着（ダイボンドという）する（Ｓ１２：モジュール生成工程）。
【００９７】
ここで、“所定波長領域用の複数個”は、全てが同一波長領域用のものとは限らない。前述のように、積層される複数の光源モジュール５３における何れか１つの波長領域用の発光素子ベアチップ５２２に着目して、複数の光源モジュール５３上の同一波長用の全ての発光素子ベアチップ５２２を平面上に投影して示したときに、その同一波長用の発光素子ベアチップ５２２が正方格子状や六方配置など所定の配置パターンで整列して配列される状態になればよいのである。何れにしても、各波長領域用の発光素子ベアチップ５２２がそれぞれ異なる態様で配置された複数種類の光源モジュール５３を用意できればよいのである。
【００９８】
次に、その発光素子ベアチップ５２２のアノードおよびカソードと配線パターン５３０とを金ワイヤなどでワイヤボンディングすることで、光源駆動制御部５４と発光素子ベアチップ５２２との電気的接続を可能にする（Ｓ１４）。
【００９９】
次に、トランスファーモールドなどにより発光素子ベアチップ５２２と対向する面が放物面になるように透明のモールド樹脂（透明樹脂５２４）にて発光素子ベアチップ５２２を封止する（Ｓ１６；モールド工程）。この後、透明樹脂５２４の表面における発光素子ベアチップ５２２側が反射機能を有するように、反射膜となるアルミなどの金属反射膜もしくは波長選択のダイクロイック膜（誘電体膜）を形成することで透明樹脂５２４全体が凹面鏡５２５として機能するようにする（Ｓ１８；反射膜形成工程）。
【０１００】
＜光源モジュール部の製造方法＞
図８は、図７の手順にて構成された光源モジュール５３を用いて光源モジュール部５０〜５２を製造する方法を説明する図である。
【０１０１】
図７のようにして生成した各波長領域用の発光素子ベアチップ５２２の配列状態が光源モジュール５３ごとに異なる複数種類（たとえば３種類）の光源モジュール５３を用意し、それらを所定の順に積層する（Ｓ２０：モジュール積層工程）。ここで、複数種類とは、前述のように、積層される複数の光源モジュール５３における何れか１つの波長領域用の発光素子ベアチップ５２２に着目して、複数の光源モジュール５３上の同一波長用の全ての発光素子ベアチップ５２２を平面上に投影して示したときに、その同一波長用の発光素子ベアチップ５２２が正方格子状や六方配置など所定の配置パターンで整列して配列される状態になるようなものである。
【０１０２】
たとえば、図１に示した第１実施形態の構造を持つ光源モジュール部５０を製造する場合には、各層をなす波長別の光源モジュール５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂを、下層の凹面鏡５２５と上層の透明基板５２０とが対向するように、Ｂ→Ｒ→Ｇの順に積層する。これにより、第１実施形態の光源モジュール部５０が完成する。
【０１０３】
さらに、第１実施形態の変形態様である光源モジュール部５０ａとする場合には、光源モジュール部５０をなす最下層（つまり出射端面５２０ａ側）の青色用の光源モジュール５３Ｂの透明基板５２０上に、マルチレンズアレイ５５２を積層する（Ｓ２２：集光部材形成工程）。
【０１０４】
次に、図５に示した第２実施形態の光源モジュール部５１とする場合には、予めマルチレンズアレイ５６２が形成されたＰＳ合成素子５６０を、マルチレンズアレイ５５２との光軸合せをしながら積層する（Ｓ２４：偏光光学部材合体工程）。この状態で完成品とする場合には、マルチレンズアレイ５５２，５６２の各光軸が一致するように配置した状態が維持されるように所定の支持部材で一体的に固定する。
【０１０５】
次に、図６に示した第３実施形態の光源モジュール部５２とする場合には、予めマルチレンズアレイ５７２が形成された集光光学部５７０を、マルチレンズアレイ５６２，５７２の光軸合せをしながら積層する（Ｓ２６：集光結像部材合体工程）。この状態で完成品とする場合には、マルチレンズアレイ５５２，５６２，５７２の各光軸が一致するように配置した状態が維持されるように所定の支持部材で一体的に固定する。
【０１０６】
＜投影型表示装置；第１実施形態（３板方式）＞
図９は、平板状の光源モジュール５３を備えた光源装置５と透過型の液晶表示装置（液晶表示部７６）を被照射対として利用して構成された投影型の表示装置の一例である液晶プロジェクタにおける光学系の第１実施形態の概略構成を示した図である。
【０１０７】
第１実施形態の液晶プロジェクタ１は、Ｂ（青），Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の３色の何れかを処理対象とする各色用のモノクロ液晶パネルをＢ，Ｒ，Ｇの光路ごとに設けて構成した３板方式のカラー表示装置として構成されていて、標準的な１５．６μｍピッチ用の３板式透過型液晶プロジェクタ用に構成されている。
【０１０８】
具体的には、液晶プロジェクタ１の光学系３は、照明光Ｌ０を出射する光源装置５と、図示しないスクリーン上を投写する投写（投影）光学系７と、光源装置５から出射された照明光Ｌ０を投写光学系７側に導く光学部材群９とを備えている。
【０１０９】
光源装置５としては、高輝度の揃った白色平行光を発することが可能な光源モジュール部５０ａを使用している。光源モジュール部５０ａは、光源駆動制御部５４により駆動される。
【０１１０】
投写光学系７は、Ｂ，Ｇ，Ｒ各色用の液晶表示装置１枚に向けて、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色成分光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲをＢ，Ｇ，Ｒの各色の液晶表示装置上に導き得るように、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色成分光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲをそれぞれ取り込む入射部７２Ｂ，７２Ｇ，７２Ｒと、入射部７２Ｂ，７２Ｇ，７２Ｒで取り込んだ各色成分光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢを略同一の光路に合成して出射端７９ａから出射するダイクロイックプリズム７９と、液晶表示部７６から出射されダイクロイックプリズム７９で合成された各色の光を図示しないスクリーン上に投写する投写レンズ８０とを備えている。出射端７９ａから出射された各色成分光ＬＢ，ＬＲ，ＬＧは、投写レンズ８０で集光され図示しないスクリーン上にて色合成される。
【０１１１】
入射部７２Ｂ，７２Ｇ，７２Ｒのそれぞれは、カラートリミングコートが施されたコンデンサレンズなどのフィールドレンズ７４と、液晶表示部７６とを備えている。なお、図示を割愛するが、液晶表示部７６の光路上の両側には、偏光板が配される。液晶表示部７６は、詳細説明を割愛するが、当該液晶表示部７６の個々の画素の光透過性を制御する光スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor ）を使用した液晶表示パネルと、液晶表示パネルを包囲する筐体（フレーム）と、液晶表示パネルを駆動する駆動素子を搭載した基板モジュールなどを備えている。
【０１１２】
光学部材群９は、光源装置５から発せられた照明光Ｌ０を取り込むマルチレンズアレイ５６２を具備しないＰＳ合成素子５６０と、透明基板５７４および集光部材５７６とで構成されたコンデンサレンズ５７７とを具備した集光光学部５７０とを、この順に光路上に備えている。集光部材５７６はフィールドレンズ５７８（後述参照）の片側の凸面を備えたもので、このような集光部材５７６を透明基板５７４上に密接形成することでコンデンサレンズ５７７が形成されている。特にコンデンサレンズ５７７（フィールドレンズ５７８も）は、液晶パネル面上に結像させる機能を持つ。
【０１１３】
ＰＳ合成素子５６０と集光光学部５７０とは密接して配置している。上述のように、ＰＳ合成素子５６０は、光の利用効率を高めるべく、光源モジュール部５０ａからの光を液晶表示部７６で表示に用いる偏光に揃える機能を持つものである。
【０１１４】
ＰＳ合成素子５６０と集光光学部５７０とを密接して配置することで、光源モジュール部５０ａから発せられＰＳ合成素子５６０から出射された光を無駄なく集光光学部５７０に入射し、集光光学部５７０で集光して液晶パネルなどに入射できるようになる。マイクロレンズアレイ５５２と集光光学部５７０とで、実質的にインテグレータレンズを構成するようにでき、液晶パネルへの集光効率と周辺光量比の向上を図ることができる。
【０１１５】
なお、ここでは光源装置５として光源モジュール部５０ａを使用していたが、マルチレンズアレイ５５２、ＰＳ合成素子５６０、集光光学部５７０をも含めて考えることで、第１〜第３実施形態の何れをも使用できる。
【０１１６】
また、図示しないが、光源モジュール部５０ａとＰＳ合成素子５６０との間には、光源モジュール部５０ａから発せられた照明光Ｌ０の内の紫外線ＵＶ（UltraViolet rays）および赤外線ＩＲ（InfRared rays ）を遮断し、可視光ＶＬ（Visible light ）を透過させるＵＶ／ＩＲカットフィルタを配してもよい。
【０１１７】
また光学部材群９は、集光光学部５７０を透過した可視光成分Ｌ１（ＬＢ，ＬＲ，ＬＧ）の内の赤色成分光ＬＲを反射し、残りの青色成分光ＬＢおよび緑色成分光ＬＧを透過させるダイクロイックミラー（ＤＭ）２３２と、ダイクロイックミラー２３２で反射した赤色成分光ＬＲを入射部７２Ｒに向けて反射させることで入射部７２Ｒの液晶表示部７６Ｒに所定の入射光発散角にて入射させる全反射ミラー２１４を備えている。
【０１１８】
また光学部材群９は、ダイクロイックミラー２３２を透過した青色成分光ＬＢおよび緑色成分光ＬＧの内の緑色成分光ＬＧを入射部７２Ｇに向けて反射させることで入射部７２Ｇの液晶表示部７６Ｇに所定の入射光発散角にて入射させるとともに、青色成分光ＬＢを透過させるダイクロイックミラー（ＤＭ）２３４を備えている。
【０１１９】
また光学部材群９は、ダイクロイックミラー２３４を透過した青色成分光ＬＲを集光するリレーレンズ２４２と、リレーレンズ２４２を透過した青色成分光ＬＢを反射する全ミラー２１６と、全反射ミラー２１６で反射した青色成分光ＬＲを集光するリレーレンズ２４４と、リレーレンズ２４２を透過した青色成分光ＬＢを入射部７２Ｂに向けて反射させることで入射部７２Ｂの液晶表示部７６Ｂに所定の入射光発散角にて入射させる全反射ミラー２１８とを備えている。
【０１２０】
このような構成において、光源装置５の光源駆動制御部５４は、Ｒ，Ｇ，Ｂ別の発光素子ベアチップ５２２を同時駆動することで、光源モジュール部５０ａから白色光が発せられるようにする。光学系３は、光源装置５から発せられた照明光Ｌ０の内の可視光成分ＶＬ（ＬＢ，ＬＲ，ＬＧ）を、ＰＳ合成素子５６０および集光光学部５７０を透過させた後、２つのダイクロイックミラー２３２，２３４で各色成分光ＬＢ，ＬＲ，ＬＧのそれぞれに色分解し、入射部７２のフィールドレンズ７４を経て、液晶表示部７６の液晶表示パネル面に均一照明を得るようにしている。
【０１２１】
各色成分光ＬＢ，ＬＲ，ＬＧは液晶表示部７６を構成する液晶表示パネル内の所定位置に集光され、液晶表示パネルの各々対応する画素位置を通過する。このとき、与えられた画素信号に応じて液晶表示パネルの図示しない画素電極への印加電圧が変化し、これに応じて図示しない液晶層中を通過する各色成分光ＬＢ，ＬＲ，ＬＧの偏光方向が変調を受ける。
【０１２２】
そして、液晶表示パネル内でそれぞれ焦点を結んだＢ，Ｒ，Ｇの各色成分光ＬＢ，ＬＲ，ＬＧは、液晶表示パネルの裏面から出射し偏光板を選択的に透過して、ダイクロイックプリズム７９に入射し、ダイクロイックプリズム７９で合成され、その出射端７９ａから出射して投写レンズ８０によってスクリーン上にて変調度合いに応じて色合成されつつ、拡大投影される。
【０１２３】
なおここでは、液晶表示部７６として透過型の液晶表示パネルを使用しているが、透過型で構成する場合に限定されるものではなく、反射型で構成してもよい。
【０１２４】
また、ダイクロイックプリズム７９は、たとえば液晶表示部７６からの出射光を、緑はＰ波に、赤と青はＳ波に設計することで、同じダイクロイック膜でも緑の透過特性と赤・青の反射特性の波長域を広げることができ、その結果、光源装置５のスペクトルを広く利用することができる。
【０１２５】
このような構成の３板方式の液晶プロジェクタ１においては、薄型形状でかつコンパクトに仕上げられた光源モジュール部５０ａを光源装置５に実装することにより、プロジェクタ装置全体の超小型化、軽量化を図ることができ、可搬な液晶投影装置を実現することが可能となる。このような液晶プロジェクタ１は、いかなる場所においても容易に使用することができるため、他社の製品との差別化を図ることができる。
【０１２６】
これにより、ユーザは、時間や場所に支配されることなく簡単にプロジェクション投影を行なうことが可能となり、高画質な画像を楽しむことが可能となる。また、先にも説明しやように、ランプ交換をする必要がなくなるので、利便性を向上させることもでき、プロジェクション投影に必要な費用を抑えることができるので、ユーザフレンドリーな装置を実現できる。
【０１２７】
被照明領域に対して効率がよく、より均一な照明を実現することができる。また、光源装置５から放射角度分布が狭く、照度分布が均一化された高輝度の光が照射されるので、明るさムラが少なく、高コントラストの極めて明るい画像を再現することができる。
【０１２８】
＜投影型表示装置；第２実施形態（単板方式）＞
図１０は、平板状の光源モジュール５３を備えた光源装置５と透過型の液晶表示装置を利用して構成された投影型の表示装置の一例である液晶プロジェクタにおける光学系の第２実施形態の概略構成を示した図である。
【０１２９】
第２実施形態の液晶プロジェクタ１は、Ｂ（青），Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の３色のそれぞれを処理対象とする単一のモノクロ液晶パネルを設けて構成した単板方式のカラー表示装置として構成されている。
【０１３０】
光源装置５としては、高輝度の揃った白色平行光を発することが可能な光源モジュール部５０ａを使用している。光源モジュール部５０ａは、光源駆動制御部５４により時分割で駆動される。すなわち、光源モジュール部５０ａに設けられた波長別の発光素子ベアチップ５２２は、光源駆動制御部５４に接続されており、この光源駆動制御部５４によって各発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂが発光するタイミングが制御され、各発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２ＢからたとえばＲ，Ｇ，Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，…というように時間順次に色光を発光可能な構成となっている。
【０１３１】
光学部材群９は、光源装置５から発せられた照明光Ｌ０を取り込むマルチレンズアレイ５６２を具備しないＰＳ合成素子５６０と、マルチレンズアレイ（フライアイレンズ）５７２および集光部材５７６の一例であるフィールドレンズ５７８とを具備した集光光学部５７０とを、この順に光路上に備えている。
【０１３２】
ＰＳ合成素子５６０と透明基板５７４との間にマルチレンズアレイ５５２と対応するマルチレンズアレイ５７２を設けることで、光源モジュール部５０ａから発せられＰＳ合成素子５６０から出射された光を無駄なく透明基板５７４に入射し、集光部材５７６で集光して液晶パネルなどに入射できるようになる。マイクロレンズアレイ５５２とマルチレンズアレイ５７２および集光部材５７６とで、実質的にインテグレータレンズを構成するようにでき、液晶パネルへの集光効率と周辺光量比の向上を図ることができる。
【０１３３】
なお、ここでは光源装置５として光源モジュール部５０ａを使用していたが、マルチレンズアレイ５５２、ＰＳ合成素子５６０、集光光学部５７０をも含めて考えることで、第１〜第３実施形態の何れをも使用できる（後述の第３実施形態を参照）。
【０１３４】
なお、ここでは光源装置５として光源モジュール部５０ａを使用していたが、マルチレンズアレイ５５２、ＰＳ合成素子５６０、集光光学部５７０をも含めて考えることで、第１〜第３実施形態の何れをも使用できる。また、図示しないが、光源モジュール部５０ａとＰＳ合成素子５６０との間には、光源モジュール部５０ａから発せられた照明光Ｌ０の内の紫外線ＵＶおよび赤外線ＩＲを遮断し、可視光ＶＬを透過させるＵＶ／ＩＲカットフィルタを配してもよい。
【０１３５】
液晶表示部７６は、図示しない液晶駆動回路に接続されており、この液晶駆動回路によって、入射される各色光に対応させて液晶表示部７６を時間順次に駆動することが可能な構造になっている。また、図示しない同期信号発生回路が備えられており、この同期信号発生回路により、同期信号を発生させ、光源駆動制御部５４および液晶駆動回路に入力することにより、各発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂから色光を出射するタイミングと、その色光に対応して液晶表示部７６を駆動するタイミングとを同期させることができる構造にしている。
【０１３６】
つまり、単板方式の液晶プロジェクタ１とする第２実施形態の構成では、１フレームを時分割し、各発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂから時間順次にＲ，Ｇ，Ｂの各色光を出射させ、各発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂから色光を出射するタイミングと液晶表示部７６を駆動するタイミングとを同期させることにより、各発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂから出射される色光に対応させて液晶表示部７６を時間順次に駆動し、各発光素子ベアチップ５２２Ｒ，５２２Ｇ，５２２Ｂから出射される色光に対応する画像信号を出力することにより、カラー画像を合成するようにする。
【０１３７】
つまり、単板方式では、いわゆる“色順次駆動（カラーシーケンシャル）方式”と呼ばれる駆動方式を採用することになる。したがって、色光ごとの３枚の液晶表示部７６を用いる第１実施形態の３板方式の液晶プロジェクタ１と異なり、液晶表示部７６が１枚で済み、さらに液晶表示部７６への光学系３や光源装置５も１系統で済む。色分離光学系や色合成光学系が不要となるため、部品点数を大きく削減できるとともに装置構成を簡単にでき、コスト低減を図ることができる。また、第１実施形態の液晶プロジェクタ１と同様に、光源装置５から放射角度分布が狭く、照度分布が均一化された高輝度の光が液晶表示部７６に照射されるので、明るさムラが少なく、高コントラストで明るい画像を再現することができる。
【０１３８】
＜投影型表示装置；第３実施形態（単板方式）＞
図１１は、平板状の光源モジュール５３を備えた光源装置５と透過型の液晶表示装置を利用して構成された投影型の表示装置の一例である液晶プロジェクタにおける光学系の第３実施形態の概略構成を示した図である。
【０１３９】
第３実施形態の液晶プロジェクタ１は、第２実施形態と同様に単板方式としつつ光源装置５として第３実施形態の光源モジュール部５２を使用しているものである。第２実施形態の光源モジュール部５０ａを光源モジュール部５２に変更したことに伴い、ＰＳ合成素子５６０および集光光学部５７０が光源モジュール部５０ａと一体的に構成されているが、基本的な仕組みや得られる効果は、光源装置５に光学系の一部を含むことでさらに小型にできる利点が加わるが、基本的には第２実施形態と相違ない。
【０１４０】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１４１】
また、上記の実施形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０１４２】
たとえば、上記実施形態では、発光素子としてＬＥＤ素子を用いる場合を示したが、レーザダイオードなどのその他の発光素子を用いることもできる。
【０１４３】
また、上記実施形態では、表示装置用の光源への適用に注目して、複数の発光素子が発する光を混色して放射可能な構成について示したが、たとえば信号機のＲ，Ｇ，Ｂ単一色の高輝度光源として利用する場合のように、単一の波長領域の光のみでよければ、全ての光源モジュール５３上に設けられる全ての発光素子ベアチップ５２２を同一波長領域用のものとしてもよい。この場合、図１に示す構造の場合、ある波長領域に着目して、それら全ての発光部を平面上に投影して示したとき、層ごとに、同一波長領域の発光部が、所定の配置パターンで整列して配列されるとともに、各層のものが、完全に重なって配置されることになる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明に係る光源装置の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】発光部の配列形態の第１の変形例を説明する図である。
【図３】発光部の配列形態の第２の変形例を説明する図である。
【図４】発光部の配列形態の第３の変形例を説明する図である。
【図５】本発明に係る光源装置の第２実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明に係る光源装置の第３実施形態を示す概略図である。
【図７】光源モジュールの製法を説明する図である。
【図８】図７の手順にて構成された光源モジュールを用いて光源モジュール部を製造する方法を説明する図である。
【図９】光源モジュールを備えた光源装置と透過型の液晶表示装置を利用して構成された投影型の表示装置の第１実施形態の概略構成を示した図である。
【図１０】光源モジュールを備えた光源装置と透過型の液晶表示装置を利用して構成された投影型の表示装置の第２実施形態の概略構成を示した図である。
【図１１】光源モジュールを備えた光源装置と透過型の液晶表示装置を利用して構成された投影型の表示装置の第３実施形態の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１…液晶プロジェクタ、３…光学系、５…光源装置、７…投写光学系、９…光学部材群、５０，５０ａ，５１，５２…光源モジュール部、５３…光源モジュール、５４…光源駆動制御部、７２…入射部、７４…フィールドレンズ、７６…液晶表示部、７９…クロスプリズム、７９ａ…出射端、８０…投写レンズ、５２０…透明基板、５２０ａ…出射端面、５２１…発光部、５２２…発光素子ベアチップ、５２４…透明樹脂、５２４ａ…出射端面５２４ｂ…反射端面、５２５…凹面鏡、５２６…金属反射膜、５２７…ダイクロイック膜、５３０…配線パターン、５３２…端子、５５２，５６２，５７２…マルチレンズアレイ、５６０…ＰＳ合成素子、５６４…ＰＢＳ膜、５６６…１／２波長板、５７０…集光光学部、５７４…透明基板、５７６…集光部材、５７７…コンデンサレンズ、５７８…フィールドレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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