(57)【要約】【課題】光強度の均一性を高くすることができる照明装置を提供する。【解決手段】同一基板上に複数の半導体発光素子がアレイ状に配置されたアレイ光源と、前記アレイ光源に対向してアレイ状に配置され、前記アレイ光源から射出された複数の光束を互いに異なる角度で回転させる複数の光束回転部と、を含む、ことを特徴とする照明装置。【選択図】図７
2018004868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に複数の半導体発光素子がアレイ状に配置されたアレイ光源と、
前記アレイ光源に対向してアレイ状に配置され、前記アレイ光源から射出された複数の光束を互いに異なる角度で回転させる複数の光束回転部と、
を含む、ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束ごとに配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記半導体発光素子は、片面射出型のスーパールミネッセントダイオードであり、
前記光束回転部は、ｎ個配置され、
ｎ個の前記光束回転部のうち、
第１光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、０°回転させ、
第２光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、３６０／ｎ°回転させ、
・・・、
第（ｎ−１）光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、３６０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、
第ｎ光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、３６０／ｎ×（ｎ−１）°回転させる、ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記半導体発光素子は、両面射出型のスーパールミネッセントダイオードであり、
前記半導体発光素子は、
第１光束を射出する第１射出面と、
前記第１射出面と離間し、第２光束を射出する第２射出面と、
を有し、
前記光束回転部のうち前記第１光束が入射される光束回転部は、ｎ個配置され、
前記第１光束が入射されるｎ個の光束回転部のうち、
第１光束回転部は、前記第１光束を、０°回転させ、
第２光束回転部は、前記第１光束を、１８０／ｎ°回転させ、
・・・、
第（ｎ−１）光束回転部は、前記第１光束を、１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、
第ｎ光束回転部は、前記第１光束を、１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させ、
前記光束回転部のうち前記第２光束が入射される光束回転部は、ｍ個配置され、
前記第２光束が入射されるｍ個の光束回転部のうち、
第１光束回転部は、前記第２光束を、０°回転させ、
第２光束回転部は、前記第２光束を、１８０／ｍ°回転させ、
・・・、
第（ｍ−１）光束回転部は、前記第２光束を、１８０／ｍ×（ｍ−２）°回転させ、
第ｍ光束回転部は、前記第２光束を、１８０／ｍ×（ｍ−１）°回転させる、ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記半導体発光素子は、レーザーであり、
前記光束回転部は、ｎ個配置され、
ｎ個の前記光束回転部のうち、
第１光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、０°回転させ、
第２光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、１８０／ｎ°回転させ、
・・・、
第（ｎ−１）光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、
第ｎ光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させる、ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項６】
前記半導体発光素子は、両面射出型のスーパールミネッセントダイオードであり、
前記半導体発光素子は、
第１光束を射出する第１射出面と、
前記第１射出面と離間し、第２光束を射出する第２射出面と、
を有し、
前記光束回転部は、前記半導体発光素子ごとに配置され、
前記光束回転部には、前記第１光束および前記第２光束が入射する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光束回転部は、ｎ個配置され、
ｎ個の前記光束回転部のうち、
第１光束回転部は、前記第１光束および前記第２光束を、０°回転させ、
第２光束回転部は、前記第１光束および前記第２光束を、１８０／ｎ°回転させ、
・・・、
第（ｎ−１）光束回転部は、前記第１光束および前記第２光束を、１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、
第ｎ光束回転部は、前記第１光束および前記第２光束を、１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させる、ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光束回転部から射出された光束の偏光状態を変更する偏光補償部を含む、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光束回転部は、ダブプリズムである、ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記光束回転部から射出された光束の光強度の均一性を高めるインテグレーター光学系を含む、ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記アレイ光源と前記インテグレーター光学系との間に配置され、前記アレイ光源から射出された光束を拡散させる拡散素子を含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の照明装置と、
前記照明装置から出射された光を、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って形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、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、照明装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターの光源としてレーザー（ＬＤ）やスーパールミネッセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ、以下「ＳＬＤ」ともいう）等の半導体発光素子が使用され始めている。
【０００３】
半導体発光素子は、一対の電極や電極間に設けられた活性層等を半導体基板上に積層して構成されている。特に、積層方向と直交する方向に光を射出する端面発光型の半導体発光素子は、活性層を長尺化することで光出力を増大し易い。しかし、高輝度化が要求されるプロジェクターに対して、半導体発光素子の光出力は十分大きくない。そのため、プロジェクターの光源として半導体発光素子を用いる場合には、複数の半導体発光素子を用いてアレイ光源とする必要がある。
【０００４】
複数の半導体発光素子を用いてアレイ光源とする場合、発光特性が揃った複数の発光素子を同一基板上にマトリックス状に配置して、アレイ光源とすることが検討されている。同一基板上に配置して部品点数を削減することで製造コストを低廉化できる、発光素子を所定ピッチで離散的に配置することで放熱性の向上とアレイ光源の小型化とを両立できる、射出光束を小径化することでプロジェクター光学系における光利用効率を向上して投写画像を高輝度化できるためである。
【０００５】
一般的に、端面発光型の半導体発光素子では、断面形状が極めて細長い領域（活性層の幅方向（積層方向と直交する方向）は数十μｍ、厚さ方向（積層方向）は数百ｎｍ）から光が射出するため、射出光は高い干渉性を有する。よって、レンズ等の光学素子を用いて射出光を集光あるいは平行化すると、光干渉によって射出光に光強度の不均一性（明暗分布）を生じる。
【０００６】
これに対して、例えば特許文献１には、レンズアレイやロッドレンズ等を用いたインテグレーター光学系を用いることにより、光強度分布の分散化が行われ、照明対象物上での各箇所の明るさを平均化できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２２００１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、複数の半導体発光素子を用いたアレイ光源では、光強度の不均一性（明暗分布）が射出光束間で極めて類似するため、上記のインテグレーター光学系を用いても、光強度の不均一性の解消は十分ではない。
【０００９】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、光強度の均一性を高くすることができる照明装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記照明装置を含むプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る照明装置は、
同一基板上に複数の半導体発光素子がアレイ状に配置されたアレイ光源と、
前記アレイ光源に対向してアレイ状に配置され、前記アレイ光源から射出された複数の光束を互いに異なる角度で回転させる複数の光束回転部と、
を含む。
【００１１】
このような照明装置では、各光束回転部から射出された光束の明暗分布の方向性を、互いに異ならせることができる。したがって、このような照明装置では、光強度の均一性を高くすることができる。
【００１２】
本発明に係る照明装置において、
前記光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束ごとに配置されていてもよい。
【００１３】
このような照明装置では、光強度の均一性をより高くすることができる。
【００１４】
本発明に係る照明装置において、
前記半導体発光素子は、片面射出型のスーパールミネッセントダイオードであり、
前記光束回転部は、ｎ個配置され、
ｎ個の前記光束回転部のうち、
第１光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、０°回転させ、
第２光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、３６０／ｎ°回転させ、
・・・、
第（ｎ−１）光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、３６０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、
第ｎ光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、３６０／ｎ×（ｎ−１）°回転させてもよい。
【００１５】
このような照明装置では、光強度の均一性を高くすることができる。
【００１６】
本発明に係る照明装置において、
前記半導体発光素子は、両面射出型のスーパールミネッセントダイオードであり、
前記半導体発光素子は、
第１光束を射出する第１射出面と、
前記第１射出面と離間し、第２光束を射出する第２射出面と、
を有し、
前記光束回転部のうち前記第１光束が入射される光束回転部は、ｎ個配置され、
前記第１光束が入射されるｎ個の光束回転部のうち、
第１光束回転部は、前記第１光束を、０°回転させ、
第２光束回転部は、前記第１光束を、１８０／ｎ°回転させ、
・・・、
第（ｎ−１）光束回転部は、前記第１光束を、１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、
第ｎ光束回転部は、前記第１光束を、１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させ、
前記光束回転部のうち前記第２光束が入射される光束回転部は、ｍ個配置され、
前記第２光束が入射されるｍ個の光束回転部のうち、
第１光束回転部は、前記第２光束を、０°回転させ、
第２光束回転部は、前記第２光束を、１８０／ｍ°回転させ、
・・・、
第（ｍ−１）光束回転部は、前記第２光束を、１８０／ｍ×（ｍ−２）°回転させ、
第ｍ光束回転部は、前記第２光束を、１８０／ｍ×（ｍ−１）°回転させてもよい。
【００１７】
このような照明装置では、光強度の均一性を高くすることができる。
【００１８】
本発明に係る照明装置において、
前記半導体発光素子は、レーザーであり、
前記光束回転部は、ｎ個配置され、
ｎ個の前記光束回転部のうち、
第１光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、０°回転させ、
第２光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、１８０／ｎ°回転させ、
・・・、
第（ｎ−１）光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、
第ｎ光束回転部は、前記アレイ光源から射出された光束を、１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させてもよい。
【００１９】
このような照明装置では、光強度の均一性を高くすることができる。
【００２０】
本発明に係る照明装置において、
前記半導体発光素子は、両面射出型のスーパールミネッセントダイオードであり、
前記半導体発光素子は、
第１光束を射出する第１射出面と、
前記第１射出面と離間し、第２光束を射出する第２射出面と、
を有し、
前記光束回転部は、前記半導体発光素子ごとに配置され、
前記光束回転部には、前記第１光束および前記第２光束が入射してもよい。
【００２１】
このような照明装置では、光束回転部の数を低減することができ、低コスト化を図ることができる。
【００２２】
本発明に係る照明装置において、
前記光束回転部は、ｎ個配置され、
ｎ個の前記光束回転部のうち、
第１光束回転部は、前記第１光束および前記第２光束を、０°回転させ、
第２光束回転部は、前記第１光束および前記第２光束を、１８０／ｎ°回転させ、
・・・、
第（ｎ−１）光束回転部は、前記第１光束および前記第２光束を、１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、
第ｎ光束回転部は、前記第１光束および前記第２光束を、１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させてもよい。
【００２３】
このような照明装置では、光強度の均一性を高くすることができる。
【００２４】
本発明に係る照明装置において、
前記光束回転部から射出された光束の偏光状態を変更する偏光補償部を含んでもよい。
【００２５】
このような照明装置では、例えば、楕円偏光化して入射した光束を、直線偏光光束として射出することができる。
【００２６】
本発明に係る照明装置において、
前記光束回転部は、ダブプリズムであってもよい。
【００２７】
このような照明装置では、光束回転部が２つのプリズムから構成されているシュミットペシャンプリズムである場合に比べて、光束回転部の構造を簡易にすることができる。
【００２８】
本発明に係る照明装置において、
前記光束回転部から射出された光束の光強度の均一性を高めるインテグレーター光学系を含んでもよい。
【００２９】
このような照明装置では、光強度の均一性をより高めることができる。
【００３０】
本発明に係る照明装置において、
前記アレイ光源と前記インテグレーター光学系との間に配置され、前記アレイ光源から射出された光束を拡散させる拡散素子を含んでもよい。
【００３１】
このような照明装置では、アレイ光源から射出された光束を拡散させて、光強度の均一性をより高めることができる。
【００３２】
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る照明装置と、
前記照明装置から出射された光を、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って形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
【００３３】
このようなプロジェクターでは、本発明に係る照明装置を含むので、投射画面の輝度ムラを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態に係る照明装置を模式的に示す図。
【図２】第１実施形態に係る照明装置を模式的に示す平面図。
【図３】第１実施形態に係る照明装置を模式的に示す断面図。
【図４】第１実施形態に係る照明装置の半導体発光素子を模式的に示す斜視図。
【図５】第１実施形態に係る照明装置の半導体発光素子から射出された第１光束の断面を模式的に示す断面図。
【図６】第１実施形態に係る照明装置の半導体発光素子から射出された第２光束の断面を模式的に示す断面図。
【図７】第１実施形態に係る照明装置の光束回転素子を模式的に示す平面図。
【図８】第１実施形態に係る照明装置の光束回転部を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態に係る照明装置の光束回転部を模式的に示す斜視図。
【図１０】第１実施形態に係る照明装置の光束回転部を模式的に示す斜視図。
【図１１】第１実施形態に係る照明装置の光束回転素子を模式的に示す断面図。
【図１２】第１実施形態に係る照明装置の光束回転部から射出された光束による照明対象上の照明像を模式的に示す図。
【図１３】第１実施形態に係る照明装置の光束回転部から射出された光束による照明対象上の照明像を模式的に示す図。
【図１４】第１実施形態に係る照明装置の光束回転部から射出された光束による照明対象上の照明像を模式的に示す図。
【図１５】第１実施形態に係る照明装置の光束回転部から射出された光束による照明対象上の照明像を模式的に示す図。
【図１６】第１実施形態の第１変形例に係る照明装置を模式的に示す図。
【図１７】第１実施形態の第１変形例に係る照明装置の偏光補償部を模式的に示す平面図。
【図１８】第１実施形態の第１変形例に係る照明装置の偏光補償部を模式的に示す断面図。
【図１９】第１実施形態の第２変形例照明装置のアレイ光源を模式的に示す平面図。
【図２０】第１実施形態の第２変形例照明装置のアレイ光源を模式的に示す断面図。
【図２１】第１実施形態の第２変形例に係る照明装置の光束回転素子を模式的に示す平面図。
【図２２】第１実施形態の第３変形例に係る照明装置のアレイ光源を模式的に示す平面図。
【図２３】第１実施形態の第３変形例に係る照明装置の半導体発光素子から射出された第１光束の断面を模式的に示す断面図。
【図２４】第１実施形態の第３変形例に係る照明装置の光束回転素子を模式的に示す平面図。
【図２５】第２実施形態に係る照明装置のアレイ光源を模式的に示す平面図。
【図２６】第２実施形態に係る照明装置の光束回転素子を模式的に示す平面図。
【図２７】第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３６】
１．  第１実施形態
１．１．  照明装置
まず、第１実施形態に係る照明装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る照明装置１００を模式的に示す図である。なお、図１および以下に示す図２，４〜７，１１，１６〜１９，２１〜２６では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【００３７】
照明装置１００は、図１に示すように、アレイ光源１０と、光束回転部２０を有する光束回転素子２８と、拡散素子３０と、インテグレーター光学系４０と、フィールドレンズ５０と、を含む。照明装置１００は、照明対象２を照明する。なお、便宜上、図１では、アレイ光源１０を簡略化して図示している。
【００３８】
アレイ光源１０は、光束を射出する。図示の例では、アレイ光源１０は、光束を略Ｘ軸方向に沿って射出する。図２は、アレイ光源１０を模式的に示す平面図（Ｚ軸方向からみた図）である。図３は、アレイ光源１０を模式的に示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００３９】
アレイ光源１０は、図２および図３に示すように、基板１１と、放熱板１２と、半導体発光素子１３と、光学素子１８と、を有している。
【００４０】
基板１１の材質は、例えば、半導体、金属、セラミックスである。基板１１は、半導体発光素子１３および光学素子１８を支持している。
【００４１】
放熱板１２は、基板１１の下（半導体発光素子１３が配置されている側と反対側）に配置されている。放熱板１２の材質は、例えば、銅などの金属である。放熱板１２は、半導体発光素子１３で発生した熱を逃がすことができる。
【００４２】
半導体発光素子１３は、基板１１上に配置されている。アレイ光源１０では、同一基板１１上に複数の半導体発光素子１３がアレイ状に配置されている。半導体発光素子１３は、第１クラッド層、活性層１４、および第２クラッド層の順で基板１１上に積層された積層体１５と、活性層１４に電流を注入するための一対の電極１６と、を有している。
【００４３】
半導体発光素子１３の活性層１４は、電流が注入されて光を発生させることが可能な層である。活性層１４は、光を導波させる光導波路１４ａを構成している。半導体発光素子１３は、第１光束Ｌ１を射出する第１射出面１３ａと、第２光束Ｌ２を射出する第２射出面１３ｂと、を有している。第２射出面１３ｂは、第１射出面１３ａと離間し、活性層１４の互いに反対を向く側面に設けられている。図示の例では、第１射出面１３ａは、活性層１４の＋Ｘ軸方向を向く面に設けられ、第２射出面１３ｂは、活性層１４の−Ｘ軸方向を向く面に設けられている。
【００４４】
半導体発光素子１３では、平面視において（Ｚ軸方向からみて）、光導波路１４ａの延在方向は、射出面１３ａ，１３ｂの垂線に対して傾いている。半導体発光素子１３は、両面射出型のＳＬＤである。
【００４５】
半導体発光素子１３は、複数配置されている。図示の例では、半導体発光素子１３は、８つ配置されている。半導体発光素子１３は、２次元アレイ状に配置されている。半導体発光素子１３は、例えば、Ｘ軸およびＹ軸に沿って複数行かつ複数列（マトリックス状）に配置されている。複数の半導体発光素子１３の各々の仕様は、例えば、揃っている。
【００４６】
光学素子１８は、基板１１上に配置されている。光学素子１８は、例えば、プリズムである。光学素子１８の材質は、例えば、透光性のガラス（例えばＢＫ７）や樹脂である。図示の例では、半導体発光素子１３は、光学素子１８および基板１１によって形成される空間に収容されている。
【００４７】
光学素子１８は、反射部１８ａと、集光部１８ｂと、を有している。反射部１８ａは、半導体発光素子１３から±Ｘ軸方向（厳密にはＸ軸に対してやや斜め方向）に射出された光束Ｌ１，Ｌ２を、Ｚ軸方向に向けて反射させる。集光部１８ｂは、反射部１８ａにおいて反射した光束Ｌ１，Ｌ２を集光する。集光部１８ｂは、反射部１８ａにおいて反射した光束Ｌ１，Ｌ２を平行化（または略平行化）するコリメートレンズであってもよい。反射部１８ａおよび集光部１８ｂの数は、半導体発光素子１３から射出される光束Ｌ１，Ｌ２の数に対応している。図示の例では、アレイ光源１０は、１６本（４×４配列）の光束を所定の間隔をおいて射出する。
【００４８】
図４は、半導体発光素子１３を模式的に示す斜視図である。図５は、半導体発光素子１３の第１射出面１３ａから射出された第１光束Ｌ１の断面を模式的に示す断面である。なお、便宜上、図４では、半導体発光素子１３を簡略化して図示している。また、図５では、第１光束Ｌ１の進行方向に直交する面における断面であり、光学素子１８から射出された第１光束Ｌ１の断面形状を示している。
【００４９】
半導体発光素子１３は、端面発光型（端面射出型）の半導体発光素子であり、図４に示すように、第１射出面１３ａの活性層１４の厚さ（Ｚ軸方向の大きさ）は、第１射出面１３ａの活性層１４の厚さ方向と直交する方向（Ｙ軸方向）の大きさに比べて、極めて小さい。そのため、第１射出面１３ａから射出される第１光束Ｌ１は、Ｚ軸方向に広く、Ｙ軸方向に狭い射出角を伴った光束となる。
【００５０】
半導体発光素子１３の第１射出面１３ａのＺ軸方向の大きさは、極めて小さいため、Ｚ軸方向に射出される光成分は、位相差が小さく、光干渉し易い。そのため、光学素子１８の集光部１８ｂにおいて集光された第１光束Ｌ１は、図５に示すように、光強度に大きな明暗分布（光強度の分布）を生じやすい。図５では、第１光束Ｌ１に、光強度が大きな線状の領域が存在する場合を示しており、濃淡の濃い領域ほど、光強度が大きい領域である。ただし、光束における明暗分布の出方は、介在する光学素子の形状等によって異なる。なお、便宜上、図２では、光束Ｌ１，Ｌ２の形状を簡略化して図示している。
【００５１】
半導体発光素子１３は、上記のように、ＳＬＤであり、光導波路１４ａの延在方向は、射出面１３ａ，１３ｂの垂線に対して傾いている。そのため、第１光束Ｌ１の断面形状は、略三日月形状である。図６は、半導体発光素子１３の第２射出面１３ｂから射出された第２光束Ｌ２の断面を模式的に示す断面である。第２光束Ｌ２の断面形状は、図６に示すように、例えば、第１光束Ｌ１の断面形状と線対称となる。なお、図６では、第２光束Ｌ２の進行方向に直交する面における断面であり、光学素子１８から射出された光束の断面形状を示している。
【００５２】
アレイ光源１０では、同じ発光特性（ほぼ同じ発光特性）を有している半導体発光素子１３がアレイ状に配置されている。そのため、アレイ光源１０から射出される光束は、いずれも光強度に大きな明暗分布を持ち、その分布状態（光強度が大きい領域の形状や方向性等）も極めて類似している。
【００５３】
なお、半導体発光素子１３は、端面発光型であるため、半導体発光素子１３から射出された光束Ｌ１，Ｌ２は、直線偏光性を有する。偏光方向は、半導体発光素子１３の結晶構造に依存する。例えば、発光波長が６４０ｎｍの半導体発光素子１３では、偏光方向は、活性層１４の厚さ方向となる。
【００５４】
光束回転素子２８には、図１に示すように、アレイ光源１０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２が入射する。図７は、光束回転素子２８を模式的に示す平面図である。光束回転素子２８は、光束回転部２０と、支持基板２６と、を有している。
【００５５】
光束回転部２０は、図７に示すように、複数設けられている。光束回転部２０は、アレイ光源１０に対向してアレイ状に配置されている。具体的には、光束回転部２０は、アレイ光源１０の集光部１８ｂに対向して配置されている。図示の例では、光束回転部２０は、集光部１８ｂの数に対応して１６個設けられている。光束回転部２０は、アレイ光源１０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２ごとに配置されている。すなわち、１つの光束回転部２０には、１つの光束（第１光束Ｌ１または第２光束Ｌ２）が入射する。
【００５６】
複数の光束回転部２０は、アレイ光源１０から射出された複数の光束Ｌ１，Ｌ２を、光束毎の略中心を軸として互いに異なる角度で回転させる。光束回転部２０は、例えば、ダブプリズム（Ｄｏｖｅ  ｐｒｉｓｍ）、シュミットペシャンプリズム（Ｓｃｈｍｉｄｔ−Ｐｅｃｈａｎ  ｐｒｉｓｍ）である。以下では、光束回転部２０がダブプリズムである場合について説明する。図８は、光束回転部２０を模式的に示す断面図である。図９および図１０は、光束回転部２０を模式的に示す斜視図である。
【００５７】
光束回転部２０は、図８〜図１０に示すように、上面２１と、上面２１と平行な底面２２と、上面２１および底面２２に接続された斜面２３，２４と、を有している。斜面２３は、底面２２と角度θ１（底角θ１）で接続されている。斜面２４は、底面２２と角度θ２（底角θ２）で接続されている。光束回転部２０は、２つの底角θ１，θ２が等しい等脚台形のプリズムである。斜面２３に光束を入射すると、光束は、入射光軸と射出光軸とが一致した状態で、かつ、光束の上下を１８０°反転した状態で、相対する斜面２４から射出される。図１０に示すように、光束回転部２０を光軸に対してθ°回転させると、光束は、（光束回転部２０の回転方向と同じ方向に）２θ°回転した状態で、光束回転部２０から射出される。例えば、光束回転部２０を光軸に対して１０°回転させると、光束は、２０°回転した状態で射出される。
【００５８】
したがって、光束回転部２０は、θの大きさを適宜設定することにより、光束回転部２０から射出する光束を、任意の角度で回転させて射出させることができる。光束が光束ごとの光軸（略中心軸）を中心に光軸と直交する平面内で回転することにより、光束の光強度で見られる明暗分布（図５および図６参照）も回転することになる。
【００５９】
光束回転部２０のうち光束回転部２０Ａには、図７に示すように、半導体発光素子１３の第１射出面１３ａから射出された第１光束Ｌ１が入射する。光束回転部２０のうち光束回転部２０Ｂには、半導体発光素子１３の第２射出面１３ｂから射出された第２光束Ｌ２が入射する。図示の例では、光束回転部２０Ａおよび光束回転部２０Ｂは、Ｙ軸方向に沿って列をなし、光束回転部２０Ａの列および光束回転部２０Ｂの列は、Ｘ軸方向に沿って交互に配置されている。
【００６０】
光束回転部２０Ａは、ｎ個配置されている。ｎ個の第１光束Ｌ１が入射される光束回転部２０Ａのうち、第１光束回転部２０Ａ−１は、第１光束Ｌ１を０°回転させ、第２光束回転部２０Ａ−２は、第１光束Ｌ１を１８０／ｎ°回転させ、・・・、第（ｎ−１）光束回転部２０Ａ−（ｎ−１）は、第１光束Ｌ１を１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、第ｎ光束回転部２０Ａ−ｎは、第１光束Ｌ１を、１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させる。ただし、ｎは、２以上の自然数である。
【００６１】
図示の例では、光束回転部２０Ａは、８個配置されている。第１光束回転部２０Ａ−１は、入射した第１光束Ｌ１を０°回転させて射出する。第２光束回転部２０Ａ−２は、入射した第１光束Ｌ１を２２．５°回転させて射出する。第３光束回転部２０Ａ−３は、入射した第１光束Ｌ１を４５°回転させて射出する。第４光束回転部２０Ａ−４は、入射した第１光束Ｌ１を６７．５°回転させて射出する。第５光束回転部２０Ａ−５は、入射した第１光束Ｌ１を９０°回転させて射出する。第６光束回転部２０Ａ−６は、入射した第１光束Ｌ１を１１２．５°回転させて射出する。第７光束回転部２０Ａ−７は、入射した第１光束Ｌ１を１３５°回転させて射出する。第８光束回転部２０Ａ−８は、入射した第１光束Ｌ１を１５７．５°回転させて射出する。
【００６２】
図示の例では、光束回転部２０Ａ−１，２０Ａ−２，２０Ａ−３，２０Ａ−４は、この順でＹ軸に沿って配列されている。光束回転部２０Ａ−５，２０Ａ−６，２０Ａ−７，２０Ａ−８は、この順でＹ軸に沿って配列され、それぞれ光束回転部２０Ａ−１，２０Ａ−２，２０Ａ−３，２０Ａ−４の＋Ｘ軸方向側に位置している。
【００６３】
光束回転部２０は、上記のように、光束回転部２０を光軸に対してθ°回転させて配置すると、光束は２θ°回転して射出される。したがって、第２光束回転部２０Ａ−２はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、１１．２５°傾く様に配置されている。第３光束回転部２０Ａ−３はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、２２．５°傾く様に配置されている。第４光束回転部２０Ａ−４はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、３３．７５°傾く様に配置されている。第５光束回転部２０Ａ−５はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、４５°傾く様に配置されている。第６光束回転部２０Ａ−６はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、５６．２５°傾く様に配置されている。第７光束回転部２０Ａ−７はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、６７．５°傾く様に配置されている。第８光束回転部２０Ａ−８はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、７８．７５°傾く様に配置されている。なお、便宜上、図７では、光束回転部２０の上面２１を破線で示している。
【００６４】
光束回転部２０Ｂは、ｍ個配置されている。ｍ個の第２光束Ｌ２が入射される光束回転部２０Ｂのうち、第１光束回転部２０Ｂ−１は、第２光束Ｌ２を０°回転させ、第２光束回転部２０Ｂ−２は、第２光束Ｌ２を１８０／ｍ°回転させ、・・・、第（ｍ−１）光束回転部２０Ｂ−（ｍ−１）は、第２光束Ｌ２を１８０／ｍ×（ｍ−２）°回転させ、第ｍ光束回転部２０Ｂ−ｍは、第２光束Ｌ２を、１８０／ｍ×（ｍ−１）°回転させる。ただし、ｍは、２以上の自然数であり、例えば上記ｎと同じ数である。
【００６５】
図示の例では、光束回転部２０Ｂは、８個配置されている。第１光束回転部２０Ｂ−１は、入射した第２光束Ｌ２を０°回転させて射出する。第２光束回転部２０Ｂ−２は、入射した第２光束Ｌ２を２２．５°回転させて射出する。第３光束回転部２０Ｂ−３は、入射した第２光束Ｌ２を４５°回転させて射出する。第４光束回転部２０Ｂ−４は、入射した第１光束Ｌ１を６７．５°回転させて射出する。第５光束回転部２０Ｂ−５は、入射した第２光束Ｌ２を９０°回転させて射出する。第６光束回転部２０Ｂ−６は、入射した第２光束Ｌ２を１１２．５°回転させて射出する。第７光束回転部２０Ｂ−７は、入射した第２光束Ｌ２を１３５°回転させて射出する。第８光束回転部２０Ｂ−８は、入射した第２光束Ｌ２を１５７．５°回転させて射出する。
【００６６】
図示の例では、光束回転部２０Ｂ−１，２０Ｂ−２，２０Ｂ−３，２０Ｂ−４は、この順でＹ軸に沿って配列されている。光束回転部２０Ｂ−５，２０Ｂ−６，２０Ｂ−７，２０Ｂ−８は、この順でＹ軸に沿って配列され、それぞれ光束回転部２０Ｂ−１，２０Ｂ−２，２０Ｂ−３，２０Ｂ−４の＋Ｘ軸方向側に位置している。
【００６７】
第２光束回転部２０Ｂ−２はその上面２１が、第１光束回転部２０Ｂ−１の上面２１に対して、１１．２５°傾く様に配置されている。第３光束回転部２０Ｂ−３はその上面２１が、第１光束回転部２０Ｂ−１の上面２１に対して、２２．５°傾く様に配置されている。第４光束回転部２０Ｂ−４はその上面２１が、第１光束回転部２０Ｂ−１の上面２１に対して、３３．７５°傾く様に配置されている。第５光束回転部２０Ｂ−５はその上面２１が、第１光束回転部２０Ｂ−１の上面２１に対して、４５°傾く様に配置されている。第６光束回転部２０Ｂ−６はその上面２１が、第１光束回転部２０Ｂ−１の上面２１に対して、５６．２５°傾く様に配置されている。第７光束回転部２０Ｂ−７はその上面２１が、第１光束回転部２０Ｂ−１の上面２１に対して、６７．５°傾く様に配置されている。第８光束回転部２０Ｂ−８はその上面２１が、第１光束回転部２０Ｂ−１の上面２１に対して、７８．７５°傾く様に配置されている。
【００６８】
図示の例では、１つの半導体発光素子１３から射出される光束Ｌ１，Ｌ２が入射する光束回転部２０の上面２１は、互いに平行である。すなわち、光束回転部２０Ａ−１，２０Ｂ−１の上面２１は、互いに平行である。光束回転部２０Ａ−２，２０Ｂ−２の上面２１は、互いに平行である。光束回転部２０Ａ−３，２０Ｂ−３の上面２１は、互いに平行である。光束回転部２０Ａ−４，２０Ｂ−４の上面２１は、互いに平行である。光束回転部２０Ａ−５，２０Ｂ−５の上面２１は、互いに平行である。光束回転部２０Ａ−６，２０Ｂ−６の上面２１は、互いに平行である。光束回転部２０Ａ−７，２０Ｂ−７の上面２１は、互いに平行である。光束回転部２０Ａ−８，２０Ｂ−８の上面２１は、互いに平行である。
【００６９】
なお、図示はしないが、１つの半導体発光素子１３から射出される光束Ｌ１，Ｌ２が入射する光束回転部２０の上面２１は、互いに平行でなくてもよい。例えば、１つの半導体発光素子１３から射出される第１光束Ｌ１は、第１光束Ｌ１を０°回転させる光束回転部２０に入射し、該半導体発光素子１３から射出される第２光束Ｌ２は、第２光束Ｌ２を９０°回転させる光束回転部２０に入射してもよい。
【００７０】
光束回転部２０は、支持基板２６に支持されている。図１１は、光束回転素子２８を模式的に示す図７のＸＩ−ＸＩ線断面図である。なお、便宜上、図１１では、光束回転部２０の図示を省略している。支持基板２６には、図１１に示すように、複数の貫通孔２７が設けられている。光束回転部２０は、図７に示すように、貫通孔２７内に設けられている。光束回転部２０は、貫通孔２７の内面（貫通孔２７を規定する支持基板２６の面）によって支持されている。光束回転部２０の断面形状は、例えば、矩形である。図示の例では、光束回転部２０は、光束回転部２０の４つの角部において貫通孔２７の内面と接し、支持されている。これにより、照明装置１００では、光束回転部２０の上面２１および底面２２と、貫通孔２７の内面と、を離間させることができる。そのため、照明装置１００では、光束回転部２０の面２１，２２が貫通孔２７の内面と接触している場合に比べて、面２１，２２での光の損失を抑えることができる。支持基板２６の材質は、例えば、半導体、金属、セラミックス、樹脂である。
【００７１】
拡散素子３０には、図１に示すように、光束回転部２０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２が入射する。拡散素子３０は、アレイ光源１０とインテグレーター光学系４０との間に配置されている。拡散素子３０は、アレイ光源１０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２（具体的には光束回転部２０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２）を拡散させる。光束回転部２０から射出された平行光束（または略平行光束）は、拡散素子３０で拡散されて発散光束となり、例えば、隣接する光束同士が部分的に重なった状態でインテグレーター光学系４０に入射する。拡散素子３０としては、例えば、表面に微細な凹凸形状やレンズ形状を有する表面レリーフ型（回折や干渉によって凹凸形状を作製するＤＯＥ（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）型も含む）、拡散素子３０内の微小領域ごとに屈折率分布を有する分布屈折率型を用いる。
【００７２】
インテグレーター光学系４０には、拡散素子３０から射出された光束が入射する。インテグレーター光学系４０は、第１レンズアレイ４２と、第２レンズアレイ４４と、重畳レンズ４６と、を有している。第１レンズアレイ４２は、例えば、照明対象２と外形形状とが相似関係にある複数の小レンズをアレイ状に配置した光学素子である。第２レンズアレイ４４は第１レンズアレイ４２と同数の小レンズを、第１レンズアレイ４２の小レンズと対応する様に、アレイ状に配置した光学素子である。レンズアレイ４２，４４および重畳レンズ４６の材質は、例えば、透光性のガラスや樹脂である。インテグレーター光学系４０では、第１レンズアレイ４２において入射する光束を小レンズごとに分割した後、第２レンズアレイ４４および重畳レンズ４６を介して照明対象２上に重畳する。これにより、インテグレーター光学系４０では、光束回転部２０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２の光強度の均一性を高めることができる。
【００７３】
インテグレーター光学系４０では、上記のように、光束における光強度の不均一性を平均化するこができるが、第１レンズアレイ４２における光束の分割数は有限（小レンズの数とインテグレーターにおける光学効率とは相反関係にある）である。そのため、入射する光束が光強度に極めて大きな明暗分布（または急峻に変化する明暗分布）を有している場合には、インテグレーター光学系４０における不均一性の平均化は、十分ではない。例えば、図１２に示すように、図５および図６を用いて説明した光束の明暗分布が多重化したような照明像（すなわち、明るい領域と暗い領域とが交互に形成してなる明暗分布を有する照明像）が照明対象２上に形成される。図１２では、明暗分布における明るい領域を線で模式的に表している。
【００７４】
光強度に明暗分布を有する光束の各々を、光束回転部２０によって、光束ごとの光軸（略中心軸）を中心に光軸と直交する平面内で回転することにより、明暗分布も（明暗分布の方向性も）回転する。例えば、図１２は、第１光束回転部２０Ａ−１から射出された光束による照明対象２上の照明像（明暗分布）を示している。図１３は、第３光束回転部２０Ａ−３から射出された光束による照明対象２上の照明像（明暗分布）を示している。図１４は、第５光束回転部２０Ａ−５から射出された光束による照明対象２上の照明像（明暗分布）を示している。図１５は、第７光束回転部２０Ａ−７から射出された光束による照明対象２上の照明像（明暗分布）を示している。
【００７５】
照明装置１００では、図１２〜図１５に示すように、光束回転部２０において光強度の不均一性（明暗分布の方向性）を光束間で異ならせている。照明装置１００では、複数の光束回転部２０は、アレイ光源１０から射出された複数の光束Ｌ１，Ｌ２を互いに異なる角度で回転させるので、各光束回転部２０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２の明暗分布の方向性は（図示の例では線状の領域が延在する方向は）、互いに異なる。そのため、インテグレーター光学系４０に入射する光束全体で見ると、明暗分布の方向性は、著しく低下する。したがって、インテグレーター光学系４０では、光強度の不均一性を効果的に平均化でき、光強度の均一性は、大幅に向上する（高くなる）。
【００７６】
フィールドレンズ５０には、インテグレーター光学系４０から射出された光束が入射する。フィールドレンズ５０は、インテグレーター光学系４０からの光束を集光して、光束の周辺部における減光を抑えることができる。フィールドレンズ５０の材質は、例えば、透光性のガラスや樹脂である。フィールドレンズ５０から射出された光束は、照明対象２を照明する。照明対象２は、特に限定されないが、例えば、液晶ライトバルブである。
【００７７】
照明装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００７８】
照明装置１００では、アレイ光源１０から射出された複数の光束Ｌ１，Ｌ２を、光束毎の略中心を軸として互いに異なる角度で回転させる複数の光束回転部２０を含む。そのため、照明装置１００では、各光束回転部２０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２の明暗分布の方向性を、互いに異ならせることができる。したがって、光強度の明暗分布が射出光束間で極めて類似するアレイ光源１０を含む照明装置１００において、光強度の均一性を高くする（向上させる）ことができる。
【００７９】
照明装置１００では、光束回転部２０は、アレイ光源１０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２ごとに配置されている。そのため、照明装置１００では、光強度の均一性をより高くすることができる。
【００８０】
照明装置１００では、半導体発光素子１３は、両面射出型のスーパールミネッセントダイオードであり、第１光束Ｌ１が入射されるｎ個の光束回転部２０のうち、第１光束回転部は、第１光束Ｌ１を、０°回転させ、第２光束回転部は、第１光束Ｌ１を、１８０／ｎ°回転させ、・・・、第（ｎ−１）光束回転部は、第１光束Ｌ１を、１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、第ｎ光束回転部は、第１光束Ｌ１を、１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させ、第２光束Ｌ２が入射されるｍ個の光束回転部２０のうち、第１光束回転部は、第２光束Ｌ２を、０°回転させ、第２光束回転部は、第２光束Ｌ２を、１８０／ｎ°回転させ、・・・、第（ｍ−１）光束回転部は、第２光束Ｌ２を、１８０／ｍ×（ｍ−２）°回転させ、第ｍ光束回転部は、第２光束Ｌ２を、１８０／ｍ×（ｍ−１）°回転させる。照明装置１００では、半導体発光素子１３から射出された光束Ｌ１，Ｌ２の対称性（図５および図６参照）を考慮して、各光束回転部２０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２の明暗分布の方向性を、互いに異ならせることができる。したがって、照明装置１００は、光強度の均一性を高くすることができる。さらに、半導体発光素子１３は、スーパールミネッセントダイオードであるため、レーザーに比べて、スペックルノイズを低減することができる。
【００８１】
照明装置１００では、光束回転部２０は、ダブプリズムである。ダブプリズムは、１つのプリズムから構成されている。そのため、照明装置１００では、光束回転部が２つのプリズムから構成されているシュミットペシャンプリズムである場合に比べて、光束回転部２０の構造を簡易にすることができる。
【００８２】
１．２．  照明装置の変形例
１．２．１．  第１変形例
次に、第１実施形態の第１変形例に係る照明装置について、図面を参照しながら説明する。図１６は、第１実施形態の第１変形例に係る照明装置２００を模式的に示す図である。
【００８３】
以下、第１実施形態の第１変形例に係る照明装置２００において、上述した第１実施形態に係る照明装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に示す本実施形態の第２，第３，第４変形例に係る照明装置についても同様である。
【００８４】
照明装置２００では、図１６に示すように、偏光補償素子６４を含む点において、上述した照明装置１００と異なる。図１７は、偏光補償素子６４を模式的に示す平面図である。図１８は、偏光補償素子６４を模式的に示す図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線断面図である。
【００８５】
偏光補償素子６４は、図１７および図１８に示すように、偏光補償部６０と、透明基板６２と、を有している。偏光補償素子６４は、光束回転素子２８と拡散素子３０との間に設けられている。
【００８６】
偏光補償部６０は、透明基板６２に支持されている。偏光補償部６０および透明基板６２には、光束回転部２０を透過した光束Ｌ１，Ｌ２が入射する。透明基板６２は、光束Ｌ１，Ｌ２を透過させる。透明基板６２の材質は、例えば、ガラスである。
【００８７】
偏光補償部６０は、複数設けられている。偏光補償部６０は、光束回転部２０ごとに配置されている。図示の例では、偏光補償部６０は、光束回転部２０の数に対応して１６個設けられている。
【００８８】
偏光補償部６０は、光束回転部２０から射出された光束の偏光状態を変更する（補償する）。ここで、光束回転部２０として用いるダブプリズムに直線偏光を入射した場合、ダブプリズムの設置角度と直線偏光の偏光方向との関係により、多くの場合、ダブプリズムから射出される光束は、多少楕円偏光化する。そのため、偏光補償部６０は、入射する偏光光束ごとに光学的に偏光を補償して直線偏光光束（または略直線偏光光束）として射出する。偏光補償部６０は、例えば、位相板である。位相板としては、例えば、屈折率異方性を有する高分子位相フィルムや結晶材料を用いる。
【００８９】
各偏光補償部６０に入射する偏光光束は、楕円偏光化の程度が異なっている。そのため、複数の偏光補償部６０の補償特性は、互いに異なっており、偏光補償部６０は、入射する偏光光束の楕円偏光化の程度に対応した補償特性を有している。図示の例では、１６個の偏光補償部６０の補償特性は、互いに異なっている。なお、図示はしないが、光束回転部２０Ａ−１，２０Ｂ−１から射出された光束Ｌ１，Ｌ２は、直線偏光光束であるため、光束回転部２０Ａ−１，２０Ｂ−１から射出された光束Ｌ１，Ｌ２が入射する偏光補償部６０を省略してもよい。
【００９０】
照明装置２００では、光束回転部２０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２の偏光状態を変更する偏光補償部６０を含む。そのため、照明装置２００では、例えば、楕円偏光化して入射した光束Ｌ１，Ｌ２を、直線偏光光束として射出することができる。照明装置２００では、アレイ光源１０が直線偏光の光束Ｌ１，Ｌ２を射出し、かつ、表示に際して偏光を必要とする液晶等の表示素子を用いたプロジェクターに好適に用いることができる。なお、光束回転部２０で生じる偏光状態の変化（例えば、直線偏光の楕円偏光化）は、ダブプリズムの設置角度と入射する光束の偏光状態に依存するため、偏光補償部６０をアレイ光源１０と光束回転素子２８との間に配置しても良い。
【００９１】
１．２．２．  第２変形例
次に、第１実施形態の第２変形例に係る照明装置について、図面を参照しながら説明する。図１９は、第１実施形態の第２変形例に係る照明装置３００のアレイ光源１０を模式的に示す平面図である。図２０は、第１実施形態の第２変形例に係る照明装置３００のアレイ光源１０を模式的に示す断面図である。図２１は、第１実施形態の第２変形例に係る照明装置３００の光束回転素子２８を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図１９では、第１光束Ｌ１の形状を簡略化して図示している。
【００９２】
上述した照明装置１００では、図２および図３に示すように、半導体発光素子１３は、両面射出型のＳＬＤであった。これに対し、照明装置３００では、図１９および図２０に示すように、半導体発光素子１３は、片面射出型のＳＬＤである。
【００９３】
照明装置３００では、半導体発光素子１３は、第１射出面１３ａを有し、照明装置１００のように第２射出面１３ｂを有していない。図示はしないが、例えば、第１射出面１３ａが設けられている活性層１４の側面と対向する側面に、高反射（ＨＲ：Ｈｉｇｈ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜（図示せず）を設けることにより、半導体発光素子１３を片面射出型のＳＬＤとしてもよい。または、光導波路１４ａを、第１射出面１３ａが設けられている活性層１４の側面と対向する側面まで延在させないような形状とすることにより、半導体発光素子１３を片面射出型のＳＬＤとしてもよい。
【００９４】
照明装置３００では、図２１に示すように、光束回転部２０は、ｎ個配置されている。ｎ個の第１光束Ｌ１が入射される光束回転部２０のうち、第１光束回転部２０Ａ−１は、第１光束Ｌ１を０°回転させ、第２光束回転部２０Ａ−２は、第１光束Ｌ１を３６０／ｎ°回転させ、・・・、第（ｎ−１）光束回転部２０Ａ−（ｎ−１）は、第１光束Ｌ１を３６０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、第ｎ光束回転部２０Ａ−ｎは、第１光束Ｌ１を、３６０／ｎ×（ｎ−１）°回転させる。
【００９５】
図示の例では、光束回転部２０は、８個配置されている。第１光束回転部２０Ａ−１は、入射した第１光束Ｌ１を０°回転させて射出する。第２光束回転部２０Ａ−２は、入射した第１光束Ｌ１を４５°回転させて射出する。第３光束回転部２０Ａ−３は、入射した第１光束Ｌ１を９０°回転させて射出する。第４光束回転部２０Ａ−４は、入射した第１光束Ｌ１を１３５°回転させて射出する。第５光束回転部２０Ａ−５は、入射した第１光束Ｌ１を１８０°回転させて射出する。第６光束回転部２０Ａ−６は、入射した第１光束Ｌ１を２２５°回転させて射出する。第７光束回転部２０Ａ−７は、入射した第１光束Ｌ１を２７０°回転させて射出する。第８光束回転部２０Ａ−８は、入射した第１光束Ｌ１を３１５°回転させて射出する。
【００９６】
第２光束回転部２０Ａ−２はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、２２．５°傾く様に配置されている。第３光束回転部２０Ａ−３はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、４５°傾く様に配置されている。第４光束回転部２０Ａ−４はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、６７．５°傾く様に配置されている。第５光束回転部２０Ａ−５はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、９０°傾く様に配置されている。第６光束回転部２０Ａ−６はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、１１２．５°傾く様に配置されている。第７光束回転部２０Ａ−７はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、１３５°傾く様に配置されている。第８光束回転部２０Ａ−８はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、１５７．５°傾く様に配置されている。なお、便宜上、図２１では、光束回転部２０の上面２１を破線で示している。
【００９７】
照明装置３００では、上記のように、半導体発光素子１３は、片面射出型のスーパールミネッセントダイオードであり、ｎ個の光束回転部２０のうち、第１光束回転部は、第１光束Ｌ１を０°回転させ、第２光束回転部は、第１光束Ｌ１を３６０／ｎ°回転させ、・・・、第（ｎ−１）光束回転部は、第１光束Ｌ１を３６０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、第ｎ光束回転部は、第１光束Ｌ１を３６０／ｎ×（ｎ−１）°回転させる。照明装置３００では、半導体発光素子１３が片面射出型のＳＬＤである場合において、各光束回転部２０から射出された光束の明暗分布の方向性を、互いに異ならせることができる。したがって、照明装置３００では、光強度の均一性を高くすることができる。
【００９８】
なお、図示はしないが、照明装置３００は、上述した照明装置２００のように、偏光補償部６０を有していてもよい。
【００９９】
１．２．３．  第３変形例
次に、第１実施形態の第３変形例に係る照明装置について、図面を参照しながら説明する。図２２は、第１実施形態の第３変形例に係る照明装置４００のアレイ光源１０を模式的に示す平面図である。図２３は、第１実施形態の第３変形例に係る照明装置４００の半導体発光素子１３から射出された第１光束Ｌ１の断面を模式的に示す断面である。図２４は、第１実施形態の第３変形例に係る照明装置４００の光束回転素子２８を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図２２では、第１光束Ｌ１の形状を簡略化して図示している。また、図２３では、光束の進行方向に直交する面における断面であり、光学素子１８から射出された第１光束Ｌ１の断面形状を示している。
【０１００】
上述した照明装置１００では、図２および図３に示すように、半導体発光素子１３は、ＳＬＤであった。これに対し、照明装置４００では、図２２に示すように、半導体発光素子１３は、レーザーである。半導体発光素子１３から射出された第１光束Ｌ１の断面形状は、図２３に示すように、例えば、２回対称である。
【０１０１】
照明装置４００では、半導体発光素子１３では、平面視において、光導波路１４ａの延在方向は、第１射出面１３ａの垂線に平行である。照明装置４００では、半導体発光素子１３は、第１射出面１３ａを有し、照明装置１００のように第２射出面１３ｂを有していない。
【０１０２】
照明装置４００では、図２４に示すように、光束回転部２０は、ｎ個配置されている。ｎ個の第１光束Ｌ１が入射される光束回転部２０のうち、第１光束回転部２０Ａ−１は、第１光束Ｌ１を０°回転させ、第２光束回転部２０Ａ−２は、第１光束Ｌ１を１８０／ｎ°回転させ、・・・、第（ｎ−１）光束回転部２０Ａ−（ｎ−１）は、第１光束Ｌ１を１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、第ｎ光束回転部２０Ａ−ｎは、第１光束Ｌ１を、１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させる。
【０１０３】
図示の例では、光束回転部２０Ａは、８個配置されている。第１光束回転部２０Ａ−１は、入射した第１光束Ｌ１を０°回転させて射出する。第２光束回転部２０Ａ−２は、入射した第１光束Ｌ１を２２．５°回転させて射出する。第３光束回転部２０Ａ−３は、入射した第１光束Ｌ１を４５°回転させて射出する。第４光束回転部２０Ａ−４は、入射した第１光束Ｌ１を６７．５°回転させて射出する。第５光束回転部２０Ａ−５は、入射した第１光束Ｌ１を９０°回転させて射出する。第６光束回転部２０Ａ−６は、入射した第１光束Ｌ１を１１２．５°回転させて射出する。第７光束回転部２０Ａ−７は、入射した第１光束Ｌ１を１３５°回転させて射出する。第８光束回転部２０Ａ−８は、入射した第１光束Ｌ１を１５７．５°回転させて射出する。
【０１０４】
第２光束回転部２０Ａ−２はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、１１．２５°傾く様に配置されている。第３光束回転部２０Ａ−３はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、２２．５°傾く様に配置されている。第４光束回転部２０Ａ−４はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、３３．７５°傾く様に配置されている。第５光束回転部２０Ａ−５はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、４５°傾く様に配置されている。第６光束回転部２０Ａ−６はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、５６．２５°傾く様に配置されている。第７光束回転部２０Ａ−７はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、６７．５°傾く様に配置されている。第８光束回転部２０Ａ−８はその上面２１が、第１光束回転部２０Ａ−１の上面２１に対して、７８．７５°傾く様に配置されている。なお、便宜上、図２４では、光束回転部２０の上面２１を破線で示している。
【０１０５】
照明装置４００では、上記のように、半導体発光素子１３は、レーザーであり、ｎ個の光束回転部２０のうち、第１光束回転部は、第１光束Ｌ１を０°回転させ、第２光束回転部は、第１光束Ｌ１を１８０／ｎ°回転させ、・・・、第（ｎ−１）光束回転部は、第１光束Ｌ１を１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、第ｎ光束回転部は、第１光束Ｌ１を１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させる。照明装置４００では、半導体発光素子１３から射出された第１光束Ｌ１の対称性（図２３参照）を考慮して、各光束回転部２０から射出された第１光束Ｌ１の明暗分布の方向性を、互いに異ならせることができる。したがって、照明装置４００は、光強度の均一性を高くすることができる。
【０１０６】
なお、図示はしないが、照明装置４００は、上述した照明装置２００のように、偏光補償部６０を有していてもよい。
【０１０７】
２．  第２実施形態
次に、第２実施形態に係る照明装置について説明する。図２５は、第２実施形態に係る照明装置５００のアレイ光源１０を模式的に示す平面図である。図２６は、第２実施形態に係る照明装置５００の光束回転素子２８を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図２５では、光束Ｌ１，Ｌ２の形状を簡略化して図示している。
【０１０８】
上述した照明装置１００では、図２および図７に示すように、光束回転部２０は、アレイ光源１０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２ごとに配置されていた。これに対し、照明装置５００では、図２５および図２６に示すように、光束回転部２０は、半導体発光素子１３ごとに配置されている。
【０１０９】
照明装置５００では、１つの光束回転部２０には、１つの半導体発光素子１３から射出された第１光束Ｌ１および第２光束Ｌ２が入射する。上述した図５および図６に示すように、第１光束Ｌ１および第２光束Ｌ２は、線対称の形状を有している。
【０１１０】
光束回転部２０は、ｎ個配置されている。ｎ個の光束回転部２０のうち、第１光束回転部２０−１は、光束Ｌ１，Ｌ２を０°回転させ、第２光束回転部２０−２は、光束Ｌ１，Ｌ２を１８０／ｎ°回転させ、・・・、第（ｎ−１）光束回転部２０−（ｎ−１）は、光束Ｌ１，Ｌ２を１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、第ｎ光束回転部２０−ｎは、光束Ｌ１，Ｌ２を、１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させる。
【０１１１】
図示の例では、光束回転部２０は、８個配置されている。第１光束回転部２０−１は、入射した光束Ｌ１，Ｌ２を０°回転させて射出する。第２光束回転部２０−２は、入射した光束Ｌ１，Ｌ２を２２．５°回転させて射出する。第３光束回転部２０−３は、入射した光束Ｌ１，Ｌ２を４５°回転させて射出する。第４光束回転部２０−４は、入射した光束Ｌ１，Ｌ２を６７．５°回転させて射出する。第５光束回転部２０−５は、入射した光束Ｌ１，Ｌ２を９０°回転させて射出する。第６光束回転部２０−６は、入射した光束Ｌ１，Ｌ２を１１２．５°回転させて射出する。第７光束回転部２０−７は、入射した光束Ｌ１，Ｌ２を１３５°回転させて射出する。第８光束回転部２０−８は、入射した光束Ｌ１，Ｌ２を１５７．５°回転させて射出する。
【０１１２】
第２光束回転部２０−２はその上面２１が、第１光束回転部２０−１の上面２１に対して、１１．２５°傾く様に配置されている。第３光束回転部２０−３はその上面２１が、第１光束回転部２０−１の上面２１に対して、２２．５°傾く様に配置されている。第４光束回転部２０−４はその上面２１が、第１光束回転部２０−１の上面２１に対して、３３．７５°傾く様に配置されている。第５光束回転部２０−５はその上面２１が、第１光束回転部２０−１の上面２１に対して、４５°傾く様に配置されている。第６光束回転部２０−６はその上面２１が、第１光束回転部２０−１の上面２１に対して、５６．２５°傾く様に配置されている。第７光束回転部２０−７はその上面２１が、第１光束回転部２０−１の上面２１に対して、６７．５°傾く様に配置されている。第８光束回転部２０−８はその上面２１が、第１光束回転部２０−１の上面２１に対して、７８．７５°傾く様に配置されている。なお、便宜上、図２６では、光束回転部２０の上面２１を破線で示している。
【０１１３】
照明装置５００では、上記のように、光束回転部２０は、半導体発光素子１３ごとに配置され、光束回転部２０には、光束Ｌ１，Ｌ２が入射する。そのため、照明装置５００では、照明装置１００に比べて、光束回転部２０の数を低減することができ、低コスト化を図ることができる。
【０１１４】
照明装置５００では、ｎ個の光束回転部２０のうち、第１光束回転部は、光束Ｌ１，Ｌ２を０°回転させ、第２光束回転部は、光束Ｌ１，Ｌ２を１８０／ｎ°回転させ、・・・、第（ｎ−１）光束回転部は、光束Ｌ１，Ｌ２を１８０／ｎ×（ｎ−２）°回転させ、第ｎ光束回転部は、光束Ｌ１，Ｌ２を１８０／ｎ×（ｎ−１）°回転させる。照明装置５００では、半導体発光素子１３から射出された光束Ｌ１，Ｌ２の対称性（図５および図６参照）を考慮して、各光束回転部２０から射出された光束Ｌ１，Ｌ２の明暗分布の方向性を、互いに異ならせることができる。したがって、照明装置５００は、光強度の均一性を高くすることができる。
【０１１５】
なお、図示はしないが、照明装置５００は、上述した照明装置２００のように、偏光補償部６０を有していてもよい。この場合、照明装置５００では、照明装置２００に比べて、偏光補償部６０の数を低減することができ、低コスト化を図ることができる。
【０１１６】
３．  第３実施形態
次に、第３実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図２７は、第３実施形態に係るプロジェクター９００を模式的に示す図である。
【０１１７】
プロジェクター９００は、図２７に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色照明装置２００Ｒ、緑色照明装置２００Ｇ、青色照明装置２００Ｂを含む。赤色照明装置２００Ｒ、緑色照明装置２００Ｇ、青色照明装置２００Ｂは、本発明に係る照明装置である。以下では、本発明に係る照明装置として上述した照明装置２００を用いた例について説明する。なお、便宜上、図２７では、プロジェクター９００を構成する筐体を省略し、さらに照明装置２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを簡略化している。
【０１１８】
プロジェクター９００は、さらに、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）９０８と、を含む。
【０１１９】
照明装置２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂから出射された光は、各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。そして、投射レンズ９０８は、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂによって形成された像（画像）を拡大してスクリーン（表示面）９１０に投射する。
【０１２０】
また、プロジェクター９００は、液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂから出射された光を合成して投射レンズ９０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）９０６を、含むことができる。
【０１２１】
各液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム９０６に入射する。このプリズムは、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射光学系である投射レンズ９０８によりスクリーン９１０上に投射され、拡大された画像が表示される。
【０１２２】
プロジェクター９００では、光強度の均一性を高くすることができる照明装置２００を含むことができる。そのため、プロジェクター９００では、投射画面の輝度ムラ（明暗分布）を抑制することができる。
【０１２３】
プロジェクター９００では、光束回転部２０から射出された光束の偏光状態を変更する偏光補償部６０を有している照明装置２００を含むことができる。そのため、プロジェクター９００では、表示に際して偏光を必要とする液晶ライトバルブ９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂを含むことができる。
【０１２４】
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
【０１２５】
また、照明装置２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを、照明装置２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂからの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置（プロジェクター）の光源装置にも適用することが可能である。
【０１２６】
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
【０１２７】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１２８】
２…照明対象、１０…アレイ光源、１１…基板、１２…放熱板、１３…半導体発光素子、１３ａ…第１射出面、１３ｂ…第２射出面、１４…活性層、１４ａ…光導波路、１５…積層体、１６…電極、１８…光学素子、１８ａ…反射部、１８ｂ…集光部、２０…光束回転部、２１…上面、２２…底面、２３，２４…斜面、２６…支持基板、２８…光束回転素子、３０…拡散素子、４０…インテグレーター光学系、４２…第１レンズアレイ、４４…第２レンズアレイ、４６…重畳レンズ、５０…フィールドレンズ、６０…偏光補償部、６２…透明基板、６４…偏光補償素子、１００，２００，３００，４００，５００…照明装置、９００…プロジェクター、９０４Ｒ，９０４Ｇ，９０４Ｂ…液晶ライトバルブ、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射レンズ、９１０…スクリーン
【図１】
2018004868.tif 000003
【図２】
2018004868.tif 000004
【図３】
2018004868.tif 000005
【図４】
2018004868.tif 000006
【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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【図１２】
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【図１３】
2018004868.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2018004868.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2018004868.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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