(57)【要約】【課題】照明に適した光を射出する照明装置を提供する。【解決手段】本発明の照明装置は、少なくとも一つの第１の発光装置と複数の第２の発光装置とを備え、少なくとも一つの第１の発光装置から射出された第１の色の第１のサブ光線束と、複数の第２の発光装置から射出された第１の色とは異なる第２の色の第２のサブ光線束と、を含む光線束を射出する光源装置と、光線束が入射する光線束縮小光学系と、光線束縮小光学系の後段に設けられた拡散素子と、を備える。光線束縮小光学系の前段において、第２のサブ光線束は、第１のサブ光線束よりも太く、光線束縮小光学系の第２のサブ光線束に対する縮小倍率は、光線束縮小光学系の第１のサブ光線束に対する縮小倍率よりも大きい。【選択図】図２
2019028363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの第１の発光装置と複数の第２の発光装置とを備え、前記少なくとも一つの第１の発光装置から射出された第１の色の第１のサブ光線束と、前記複数の第２の発光装置から射出された前記第１の色とは異なる第２の色の第２のサブ光線束と、を含む光線束を射出する光源装置と、
前記光線束が入射する光線束縮小光学系と、
前記光線束縮小光学系の後段に設けられた拡散素子と、を備え、
前記光線束縮小光学系の前段において、前記第２のサブ光線束は、前記第１のサブ光線束よりも太く、
前記光線束縮小光学系の前記第２のサブ光線束に対する縮小倍率は、前記光線束縮小光学系の前記第１のサブ光線束に対する縮小倍率よりも大きい、照明装置。
【請求項２】
前記光線束縮小光学系は、正のレンズパワーを持つ第１のレンズと、第２のレンズと、を含み、
前記第１のレンズは、レンズパワーがゼロの第１の領域を有し、
前記第２のレンズは、レンズパワーがゼロの第２の領域を有し、
前記光線束縮小光学系は、前記第１のサブ光線束が前記第１の領域と前記第２の領域とを通過するように設けられている、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１のレンズは、前記第１の領域において前記第１のレンズを貫通する孔を有し、
前記第２のレンズは、前記第２の領域において前記第２のレンズを貫通する孔を有する、請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１のレンズのレンズ面は、前記第１の領域において平坦であり、
前記第２のレンズのレンズ面は、前記第２の領域において平坦である、請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光線束縮小光学系は、前記第２のサブ光線束を反射させる凹面鏡と、前記凹面鏡で反射された前記第２のサブ光線束を反射させる凸面鏡と、を含み、
前記凸面鏡は、前記第１のサブ光線束を透過させる光透過領域を有し、
前記光線束縮小光学系は、前記光透過領域を透過した前記第１のサブ光線束と、前記凸面鏡で反射された前記第２のサブ光線束と、が前記拡散素子に入射するように設けられた、請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記凸面鏡は、凸面を含む第１面と、凹面を含むとともに前記第１面と対向する第２面と、を有する透光性部材と、前記第１面または前記第２面に設けられた波長選択膜と、を備え、
前記波長選択膜は、前記第１のサブ光線束を透過させるとともに前記第２のサブ光線束を反射させる特性を有する、請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記透光性部材は、前記光透過領域においてゼロのレンズパワーを有する、請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記波長選択膜は、前記第１面に設けられ、
前記第２面には、反射防止膜が設けられた、請求項６または請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光線束の射出方向と平行に見て、前記複数の第２の発光装置は、前記少なくとも一つの第１の発光装置の周辺領域に設けられた、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９まで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ことにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクター。
【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】
近年、プロジェクターの高性能化を目的として、広色域かつ高効率な光源としてレーザー光源を用いたプロジェクターが注目されている。
【０００３】
この種のプロジェクターとして、下記の特許文献１に、赤色レーザー光源と、緑色レーザー光源と、青色レーザー光源と、これらのレーザー光源からの光を合成するダイクロイック素子と、合成光を拡散させる拡散素子と、光変調装置と、を備えたディスプレイ装置が開示されている。レーザー光源から射出される光はコヒーレントな光であり、スペックルを生じさせる要因となるが、拡散素子を用いて光を拡散させることによりスペックルを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２０８０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
レーザー光源の発光効率は色によって異なるため、特許文献１のプロジェクターにおいて、映像表示に適したホワイトバランスを得るために必要なレーザー光源の個数は色毎に異なる。一般に、青色レーザー光源の発光効率は緑色レーザー光源および赤色レーザー光源の発光効率よりも高いため、白色光を得るために必要なレーザー光源の個数は、青色レーザー光源が少なく、緑色レーザー光源および赤色レーザー光源が多い。
【０００６】
そのため、各色光の太さを比べると、緑色光および赤色光は、青色光に比べて太い。このように、細い青色光と太い緑色光および赤色光とを一つの拡散素子で拡散させた場合、光の太さは、拡散後も大きく異なったままとなる。このことは、プロジェクター等で画像を投射した場合に色ムラが生じる原因となり、照明光として好ましくない。
【０００７】
また、拡散後の光線束の太さの差を小さくする手段として、拡散特性が互いに異なる拡散素子を各色光の光路毎に設ける構成が考えられる。ところが、この構成では、拡散素子の個数が多くなり、部品点数が増えるとともに照明装置が大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、発光装置の個数が色によって異なる光源装置と複数の色光に共通な拡散素子とを備えた照明装置であって、照明に適した光を射出する照明装置を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、上記の照明装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の照明装置は、少なくとも一つの第１の発光装置と複数の第２の発光装置とを備え、前記少なくとも一つの第１の発光装置から射出された第１の色の第１のサブ光線束と、前記複数の第２の発光装置から射出された前記第１の色とは異なる第２の色の第２のサブ光線束と、を含む光線束を射出する光源装置と、前記光線束が入射する光線束縮小光学系と、前記光線束縮小光学系の後段に設けられた拡散素子と、を備える。前記光線束縮小光学系の前段において、前記第２のサブ光線束は、前記第１のサブ光線束よりも太く、前記光線束縮小光学系の前記第２のサブ光線束に対する縮小倍率は、前記光線束縮小光学系の前記第１のサブ光線束に対する縮小倍率よりも大きい。
【００１０】
本発明の一つの態様の照明装置においては、光線束縮小光学系の前段において第２のサブ光線束が第１のサブ光線束よりも太く、光線束縮小光学系の第２のサブ光線束に対する縮小倍率が第１のサブ光線束に対する縮小倍率より大きいため、第１のサブ光線束の太さと第２のサブ光線束の太さとの差が、光線束縮小光学系によって縮小される。したがって、互いに異なる色のサブ光線束で共通の拡散素子を用いても、上記の光線束縮小光学系を備えていない場合と比べて、拡散後の色毎の光線束の太さの差を小さくすることができ、照明に適した光が得られる。
【００１１】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記光線束縮小光学系は、正のレンズパワーを持つ第１のレンズと、第２のレンズと、を含み、前記第１のレンズは、レンズパワーがゼロの第１の領域を有し、前記第２のレンズは、レンズパワーがゼロの第２の領域を有し、前記光線束縮小光学系は、前記第１のサブ光線束が前記第１の領域と前記第２の領域とを通過するように設けられていてもよい。
【００１２】
この構成によれば、第１のサブ光線束は、第１のレンズのレンズパワーがゼロの領域および第２のレンズのレンズパワーがゼロの領域を通過するため、光線束縮小光学系を通過しても光線束が細くなることがない。これにより、第１のサブ光線束が縮小される場合と比較して、光線束縮小光学系の第２のサブ光線束に対する縮小倍率を小さくすることができる。
【００１３】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記第１のレンズは、前記第１の領域において前記第１のレンズを貫通する孔を有し、前記第２のレンズは、前記第２の領域において前記第２のレンズを貫通する孔を有していてもよい。
【００１４】
この構成において、第１のサブ光線束は、第１のレンズおよび第２のレンズを貫通する孔の内部を通過する。これにより、レンズの表面反射による第１のサブ光線束の損失がなくなる。
【００１５】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記第１のレンズのレンズ面は、前記第１の領域において平坦であり、前記第２のレンズのレンズ面は、前記第２の領域において平坦であってもよい。
【００１６】
この構成によれば、光線束縮小光学系に適した第１のレンズおよび第２のレンズを容易に製造することができる。
【００１７】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記光線束縮小光学系は、前記第２のサブ光線束を反射させる凹面鏡と、前記凹面鏡で反射された前記第２のサブ光線束を反射させる凸面鏡と、を含み、前記凸面鏡は、前記第１のサブ光線束を透過させる光透過領域を有し、前記光線束縮小光学系は、前記光透過領域を透過した前記第１のサブ光線束と、前記凸面鏡で反射された前記第２のサブ光線束と、が前記拡散素子に入射するように設けられていてもよい。
【００１８】
この構成において、第１のサブ光線束は、凸面鏡の光透過領域を透過する一方、第２のサブ光線束は、凹面鏡および凸面鏡で順次反射する。これにより、第１のサブ光線束の太さと第２のサブ光線束の太さとの差が縮小される。
【００１９】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記凸面鏡は、凸面を含む第１面と、凹面を含むとともに前記第１面と対向する第２面と、を有する透光性部材と、前記第１面または前記第２面に設けられた波長選択膜と、を備え、前記波長選択膜は、前記第１のサブ光線束を透過させるとともに前記第２のサブ光線束を反射させる特性を有していてもよい。
【００２０】
この構成によれば、光透過領域を第２のサブ光線束の太さの縮小に利用することができる。そのため、光線束縮小光学系の後段における第１のサブ光線束と第２のサブ光線束との太さの差は、光線束縮小光学系の前段よりも十分に小さくなる。
【００２１】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記透光性部材は、前記光透過領域においてゼロのレンズパワーを有していてもよい。
【００２２】
この構成によれば、第１のサブ光線束が光透過領域を通過することによって、平行光のまま拡張される。そのため、第１のサブ光線束が縮小される場合と比較して、光線束縮小光学系の第２のサブ光線束に対する縮小倍率を小さくすることができる。
【００２３】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記波長選択膜は、前記第１面に設けられ、前記第２面には、反射防止膜が設けられていてもよい。
【００２４】
この構成によれば、第１のサブ光線束および第２のサブ光線束の損失が抑えられる。
【００２５】
本発明の一つの態様の照明装置において、前記光線束の射出方向と平行に見て、前記複数の第２の発光装置は、前記少なくとも一つの第１の発光装置の周辺領域に設けられていてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、第１のサブ光線束の中心軸と第２のサブ光線束の中心軸とを一致させることができるため、色ムラを低減できる。なお、本明細書において、各サブ光線束の拡がり（分布）の中心軸のことを、各サブ光線束の中心軸と称する。
【００２７】
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の照明装置と、前記照明装置からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備える。
【００２８】
本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の照明装置を備えているため、色ムラの少ない画像を投写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
【図２】第１実施形態の照明装置の要部の拡大図である。
【図３】光源装置の斜視図である。
【図４】光源装置の正面図である。
【図５】本実施形態の照明装置において、光線束縮小光学系の後段における光の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】比較例の照明装置において、光線束縮小光学系の後段における光の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】第２実施形態の照明装置の要部の拡大図である。
【図８】第３実施形態の照明装置の要部の拡大図である。
【図９】第４実施形態の照明装置の要部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーを用いた光源装置を備えた液晶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。
【００３１】
本実施形態のプロジェクター１０は、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー画像を投写する投射型画像表示装置である。プロジェクター１０は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。プロジェクター１０は、光源装置の発光素子として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを用いている。
【００３２】
図１は、本実施形態のプロジェクター１０の概略構成図である。
図１に示すように、プロジェクター１０は、照明装置７００と、色分離導光光学系２００と、赤色光用光変調装置４００Ｒと、緑色光用光変調装置４００Ｇと、青色光用光変調装置４００Ｂと、合成光学系５００と、投射光学系６００と、を備えている。赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂは、照明装置７００からの光を画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する。投射光学系６００は、画像光を投射する。
【００３３】
照明装置７００は、光源装置７１０と、光線束縮小光学系７２０と、偏光分離素子７６０と、位相差板７６１と、集光レンズ７７１と、拡散装置７４０と、インテグレーター光学系７８０と、を備えている。照明装置７００において、光源装置７１０、光線束縮小光学系７２０、偏光分離素子７６０、位相差板７６１、集光レンズ７７１、および拡散装置７４０は、光源装置７１０から射出された光の光軸ＡＸ１上に設けられている。偏光分離素子７６０、およびインテグレーター光学系７８０は、照明装置７００から射出された光ＬＷの光軸ＡＸ０上に設けられている。
【００３４】
以下、照明装置７００から光ＬＷが射出される方向をＹ方向とし、光源装置７１０から光ＬＷが射出される方向をＸ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向と垂直な方向をＺ方向として説明する。光軸ＡＸ１はＸ軸と平行であり、光軸ＡＸ０はＹ軸と平行である。
【００３５】
図３は、光源装置７１０の斜視図である。図３において、図面を見やすくするため、一部の半導体レーザーの台座の図示を省略する。
図４は、光源装置７１０をＸ軸方向から見た正面図である。
図３および図４に示すように、光源装置７１０は、少なくとも一つの青色半導体レーザー７１１Ｂ（第１の発光装置）と、複数の緑色半導体レーザー７１１Ｇ（第２の発光装置）と、複数の赤色半導体レーザー７１１Ｒ（第３の発光装置）と、支持部材７１２と、を備えている。
【００３６】
本実施形態では、光源装置７１０は、１個の青色半導体レーザー７１１Ｂと、３個の緑色半導体レーザー７１１Ｇと、３個の赤色半導体レーザー７１１Ｒと、を備えている。なお、光源装置７１０は、複数の青色半導体レーザー７１１Ｂを備えていてもよい。
【００３７】
青色半導体レーザー７１１Ｂは、青色光ＬＢ（第１のサブ光線束）を第１の方向に射出する。緑色半導体レーザー７１１Ｇは、緑色光線ＬＧ１を第１の方向に射出する。赤色半導体レーザー７１１Ｒは、赤色光線ＬＲ１を第１の方向に射出する。
【００３８】
以下の説明では、複数の緑色半導体レーザー７１１Ｇから射出された複数の緑色光線ＬＧ１を合わせて、緑色光ＬＧ（第２のサブ光線束）と称する。複数の赤色半導体レーザー７１１Ｒから射出された複数の赤色光線ＬＲ１を合わせて、赤色光ＬＲ（第３のサブ光線束）と称する。光源装置７１０は、青色光ＬＢと緑色光ＬＧと赤色光ＬＲを含む光線束を射出する。
【００３９】
青色半導体レーザー７１１Ｂ、緑色半導体レーザー７１１Ｇ、および赤色半導体レーザー７１１Ｒのそれぞれは、ＣＡＮパッケージタイプの半導体レーザーで構成されている。台座７１３と缶体７１４とからなる筐体のそれぞれには、一つ以上の半導体レーザーチップ７１５Ｂ，一つ以上の半導体レーザーチップ７１５Ｇ，または一つ以上の半導体レーザーチップ７１５Ｒが収容されている。筐体の光射出側にはコリメートレンズ７８８が装着されている。
【００４０】
半導体レーザーの発光効率は発光色毎に異なるため、半導体レーザーの光出力も発光色毎に異なる。青色半導体レーザー７１１Ｂの発光効率は、緑色半導体レーザー７１１Ｇの発光効率および赤色半導体レーザー７１１Ｒの発光効率よりも高い。そのため、青色半導体レーザー７１１Ｂの光出力は、緑色半導体レーザー７１１Ｇの光出力および赤色半導体レーザー７１１Ｒの光出力よりも高い。
【００４１】
一例を示すと、日亜化学工業株式会社、ホームページ、製品情報、「レーザーダイオード（ＬＤ）」［online］、［平成２９年０６月１４日検索］、インターネット〈URL:http://www.nichia.co.jp/jp/product/laser.html〉によれば、青色半導体レーザー（型番：NDB7K75）の光出力は例えば３．５Ｗ（２５℃）であり、緑色半導体レーザー（型番：NDG7K75T）の光出力は例えば１Ｗ（２５℃）である。上記のホームページに記載されていないが、青色半導体レーザーアレイ（型番：NUBM08-02）が提供されており、この青色半導体レーザーアレイは、光出力が４．５Ｗ（２５℃）の青色半導体レーザーを複数備えている。
三菱電機株式会社、ホームページ、ニュースリリース、「プロジェクター用６３９ｎｍ赤色高出力半導体レーザー発売のお知らせ」［online］、［平成２９年０６月１４日検索］、インターネット〈URL:http://www.mitsubishielectric.co.jp/news/2016/1214.html〉によれば、赤色半導体レーザー（型番：ML562G85）の光出力は例えば２．１Ｗ（２５℃）である。
【００４２】
上記の温度２５℃での光出力を実使用温度４５℃での光出力に換算すると、各色の半導体レーザーの光出力は、下記の表１の通りである。
【００４３】
【表１】
2019028363.tif 000003
【００４４】
すなわち、１個の青色半導体レーザー（型番：NDB7K75）の光出力は２．８Ｗとなり、青色半導体レーザーアレイ（型番：NUBM08-02）が備えている青色半導体レーザー１個の光出力は４．１Ｗとなり、１個の緑色半導体レーザー（型番：NDG7K75T）の光出力は０．８Ｗとなり、１個の赤色半導体レーザー（型番：ML562G85）の光出力は１．２６Ｗとなる。
【００４５】
一方、明るさが１０００ｌｍ、２０００ｌｍ、３０００ｌｍのそれぞれの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの光出力、およびこの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの個数は、下記の表２の通りである。
【００４６】
【表２】
2019028363.tif 000004
【００４７】
表２の最下段に示すように、明るさが１０００ｌｍの白色光を得るのに必要な各半導体レーザーの光出力は、青色半導体レーザーが１．２３Ｗであり、緑色半導体レーザーが２．０３Ｗであり、赤色半導体レーザーが２．９２Ｗである。これらの光出力値と上記の１個あたりの半導体レーザーの光出力とから算出すると、明るさが１０００ｌｍの白色光を得るのに必要な半導体レーザーの個数は、青色光用半導体レーザー（型番：NDB7K75）が１個、緑色光用半導体レーザーが３個、赤色光用半導体レーザーが３個となる。これは、本実施形態の光源装置７１０の各半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの個数と一致する。ただし、表２において、明るさ３０００ｌｍに対しては、青色半導体レーザーアレイ（型番：NUBM08-02）が備えている青色半導体レーザー１個を用いている。
【００４８】
なお、一つの半導体レーザーが複数の半導体レーザーチップを備えている場合、半導体レーザーの発光効率は、複数の半導体レーザーチップの発光効率の合計と等しい。
【００４９】
本発明者の推察によれば、今後、半導体レーザー技術の進歩により各半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの光出力が上記の数値よりも増加する可能性はあるが、白色光を得るのに必要な各半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒの個数の比率は変わらない。したがって、本実施形態の光源装置７１０は、１個の青色半導体レーザー７１１Ｂ、３個の緑色半導体レーザー７１１Ｇ、および３個の赤色半導体レーザー７１１Ｒを備えているが、各半導体レーザーの個数はこの例に限定されない。
【００５０】
支持部材７１２は、板状の部材で構成され、複数の半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒを支持する。支持部材７１２の材料は特に限定されないが、例えば熱伝導率が高い金属が望ましい。
【００５１】
図４に示すように、緑色光ＬＧの射出方向と平行に見たとき、複数の緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび複数の赤色半導体レーザー７１１Ｒは、一つの青色半導体レーザー７１１Ｂを取り囲むように青色半導体レーザー７１１Ｂの周辺領域に設けられている。さらに、緑色半導体レーザー７１１Ｇと赤色半導体レーザー７１１Ｒとは、支持部材７１２の周方向に沿って交互に設けられている。一つの緑色半導体レーザー７１１Ｇは、両隣の赤色半導体レーザー７１１Ｒと接するように設けられている。一つの赤色半導体レーザー７１１Ｒは、両隣の緑色半導体レーザー７１１Ｇと接するように設けられている。各緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび各赤色半導体レーザー７１１Ｒは、青色半導体レーザー７１１Ｂと接するように設けられている。
【００５２】
このように、複数の緑色半導体レーザー７１１Ｇは、青色半導体レーザー７１１Ｂの周辺領域において、青色光ＬＢの中心軸ＣＢの周りに実質的に回転対称に設けられている。複数の赤色半導体レーザー７１１Ｒは、青色半導体レーザー７１１Ｂの周辺領域において、青色光ＬＢの中心軸ＣＢの周りに実質的に回転対称に設けられている。よって、緑色光ＬＧの中心軸ＣＧおよび赤色光ＬＲの中心軸ＣＲは、青色光ＬＢの中心軸ＣＢと一致する。これにより、スクリーンＳＣＲ上に表示された画像の色ムラが低減される。なお、本明細書において、「実質的に回転対称」という記載は、完全に回転対称な配置だけでなく、色ムラを許容できる程度に低減できる配置も含まれる。
【００５３】
図４に示すように、各半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇ，７１１Ｒは、半導体レーザーチップ７１５Ｂ，７１５Ｇ，７１５Ｒの光射出領域の長辺がＺ軸と平行になるように設けられている。そのため、半導体レーザー７１１Ｂ，７１１Ｇは、偏光分離素子７６０に対するＳ偏光である青色光ＬＢ、緑色光ＬＧをそれぞれ射出する。半導体レーザー７１１Ｒは、偏光分離素子７６０に対するＰ偏光である赤色光ＬＲを射出する。青色光ＬＢ、緑色光ＬＧが偏光分離素子７６０を透過できるように、図示していないが、偏光分離素子７６０と光源装置７１０との間の青色光ＬＢと緑色光ＬＧの光路上には、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧの偏光状態をＳ偏光からＰ偏光に変換するための位相差板が設けられている。なお、Ｐ偏光の青色光ＬＢを射出するように半導体レーザーチップ７１５Ｂが設けられている場合、その位相差板は不要である。緑色光ＬＧについても同様である。
【００５４】
図２は、照明装置７００の要部の拡大図である。ただし、図２では、偏光分離素子７６０を図示していない。
図２に示すように、光線束縮小光学系７２０は、凸レンズ７２１（第１のレンズ）と凹レンズ７２２（第２のレンズ）とを含むアフォーカル光学系で構成されている。凸レンズ７２１は、正のレンズパワーを持つが、レンズパワーがゼロの第１の領域７２１ａを有している。凸レンズ７２１は、第１の領域７２１ａにおいて凸レンズ７２１を貫通する孔７２１ｈを有している。凹レンズ７２２は、負のレンズパワーを持つが、レンズパワーがゼロの第２の領域７２２ａを有している。凹レンズ７２２は、第２の領域７２２ａにおいて凹レンズ７２２を貫通する孔７２２ｈを有している。
【００５５】
光線束縮小光学系７２０は、青色光ＬＢが凸レンズ７２１の孔７２１ｈ（第１の領域７２１ａ）と凹レンズ７２２の孔７２２ｈ（第２の領域７２２ａ）とを通過するように設けられている。また、光線束縮小光学系７２０は、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲが、凸レンズ７２１のうち孔７２１ｈ以外の部分と凹レンズ７２２のうち孔７２２ｈ以外の部分とを通過するように設けられている。
【００５６】
このように、青色光ＬＢは、凸レンズ７２１の孔７２１ｈと凹レンズ７２２の孔７２２ｈとを通過するため、光線束縮小光学系７２０の縮小作用を受けることがない。そのため、青色光ＬＢの太さは、光線束縮小光学系７２０の前段と後段とで変化しない。これに対して、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲは、凸レンズ７２１のうち孔７２１ｈ以外の部分と凹レンズ７２２のうち孔７２２ｈ以外の部分とを通過するため、光線束縮小光学系７２０の縮小作用を受ける。そのため、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲそれぞれの太さは光線束縮小光学系７２０によって縮小される。
【００５７】
すなわち、光線束縮小光学系７２０の緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲに対する縮小倍率は、光線束縮小光学系７２０の青色光ＬＢに対する縮小倍率よりも大きい。言い換えると、光線束縮小光学系７２０の緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲに対するアフォーカル倍率は、光線束縮小光学系７２０の青色光ＬＢに対するアフォーカル倍率よりも小さい。縮小倍率がｎ倍ということは、アフォーカル倍率が１／ｎ倍ということを意味する。
【００５８】
なお、本明細書において、光が複数本の光ビームで構成されている場合には、光の太さは、光の中心軸方向から見て、複数の光ビームを包含する最小の円の直径と定義される。また、光が１本の光ビームで構成されている場合には、光の太さは、光軸に垂直な光ビームの断面を包含する最小の円の直径と定義される。したがって、本実施形態の場合、例えば、緑色光ＬＧの太さは、緑色光ＬＧを構成している３本の光ビームを包含する最小の円の直径と定義される。
【００５９】
図１に示すように、偏光分離素子７６０は、光軸ＡＸ０と光軸ＡＸ１のそれぞれに対して４５°の角度をなすように配置されている。偏光分離素子７６０は、青色光ＬＢの波長域から赤色光ＬＲの波長域にわたってＰ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射させる偏光分離特性を有する広帯域に対応可能な偏光分離素子で構成されている。以下、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲをまとめて、光ＬＷと称することもある。
【００６０】
位相差板７６１は、偏光分離素子７６０と拡散装置７４０との間の光ＬＷの光路上に設けられている。位相差板７６１は、青色光ＬＢの波長域から赤色光ＬＲの波長域にわたる広帯域に対応可能な１／４波長板で構成されている。位相差板７６１は、偏光分離素子７６０を透過したＰ偏光の光ＬＷの偏光状態をＰ偏光から例えば右回りの円偏光に変換する。
【００６１】
集光レンズ７７１は、位相差板７６１と拡散装置７４０との間の光ＬＷの光路上に設けられている。集光レンズ７７１は、位相差板７６１から射出された光ＬＷを拡散装置７４０の拡散板７４１上に集光させるとともに、拡散板７４１から射出された拡散光を受けて平行化して、位相差板７６１に導く。
【００６２】
拡散装置７４０は、拡散板７４１と、拡散板７４１を回転させるためのモーター７４５と、を備えている。拡散板７４１は、例えば光反射性を持つ部材の表面に凹凸が形成された構成を有し、拡散反射性を備えている。拡散板７４１は、回転軸７４３の方向から見て例えば円形に形成されている。拡散板７４１は、入射した光ＬＷを集光レンズ７７１に向けて拡散反射させる。右回りの円偏光として入射した光ＬＷは、拡散板７４１で拡散反射することで、左回りの円偏光としての拡散光となる。
【００６３】
拡散板７４１により拡散反射され、集光レンズ７７１を再び透過した左回りの円偏光としての光ＬＷは、位相差板７６１を再度透過することにより、Ｓ偏光としての光ＬＷとなる。Ｓ偏光の光ＬＷは、偏光分離素子７６０で反射してインテグレーター光学系７８０に向かう。
【００６４】
インテグレーター光学系７８０は、第１レンズアレイ７８１と、第２レンズアレイ７８２と、重畳レンズ７８３と、を備えている。インテグレーター光学系７８０は、偏光分離素子７６０から射出された光ＬＷの照度分布を、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域において均一化する。
【００６５】
第１レンズアレイ７８１は、偏光分離素子７６０から射出された光ＬＷを複数の部分光線束に分割するための複数のレンズ７８６を有する。複数のレンズ７８６は、光軸ＡＸ０と直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００６６】
第２レンズアレイ７８２は、第１レンズアレイ７８１の複数のレンズ７８６に対応する複数のレンズ７８７を備えている。第２レンズアレイ７８２は、後段の重畳レンズ７８３とともに、各レンズ７８６の像を赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域もしくはその近傍に結像させる。複数のレンズ７８７は、光軸ＡＸ０に直交する面内にマトリクス状に配列されている。
【００６７】
重畳レンズ７８３は、第２レンズアレイ７８２からの各部分光線束を集光して赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域もしくはその近傍で互いに重畳させる。
【００６８】
色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２４０と、ダイクロイックミラー２２０と、反射ミラー２１０と、反射ミラー２３０と、反射ミラー２５０と、リレーレンズ２６０と、リレーレンズ２７０と、を備えている。色分離導光光学系２００は、照明装置７００から射出された光ＬＷを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢに分離し、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢをそれぞれ対応する赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂに導く。
【００６９】
色分離導光光学系２００と、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ、フィールドレンズ３００Ｂがそれぞれ配置されている。
【００７０】
ダイクロイックミラー２４０は、青色光ＬＢを反射させ、赤色光ＬＲおよび緑色光ＬＧを透過させる。ダイクロイックミラー２２０は、緑色光ＬＧを反射させ、青色光ＬＢを透過させる。反射ミラー２１０および反射ミラー２３０は、赤色光ＬＲを反射させる。反射ミラー２５０は、青色光ＬＢを反射させる。
【００７１】
赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂのそれぞれは、入射された色光を画像情報に応じて変調して画像を形成する液晶パネルから構成されている。
【００７２】
なお、図示を省略したが、フィールドレンズ３００Ｒと赤色光用光変調装置４００Ｒとの間には、入射側偏光板が配置されている。フィールドレンズ３００Ｇと緑色光用光変調装置４００Ｇとの間には、入射側偏光板が配置されている。フィールドレンズ３００Ｂと青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、入射側偏光板が配置されている。赤色光用光変調装置４００Ｒと合成光学系５００との間には、射出側偏光板が配置されている。緑色光用光変調装置４００Ｇと合成光学系５００との間には、射出側偏光板が配置されている。青色光用光変調装置４００Ｂと合成光学系５００との間には、射出側偏光板が配置されている。
【００７３】
合成光学系５００は、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂから射出された各画像光を合成する。合成光学系５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなしたクロスダイクロイックプリズムから構成され、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面に誘電体多層膜が設けられている。
【００７４】
合成光学系５００から射出された画像光は、投射光学系６００によってスクリーンＳＣＲ上に拡大投射される。
【００７５】
ここで、通常のアフォーカル光学系からなる光線束縮小光学系、すなわち、孔を有していない凸レンズおよび孔を有していない凹レンズからなる光線束縮小光学系を備えた比較例の照明装置を考える。
比較例の照明装置において、青色光ＬＢ、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲのそれぞれは、光線束縮小光学系によって互いに同じ縮小倍率で縮小され、集光レンズに入射する。したがって、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲは、青色光ＬＢよりも太い状態で集光レンズに入射し、集光レンズによって集光されて拡散板に入射する。よって、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲの各々が拡散板に入射する際の入射角の分布範囲は、青色光ＬＢが拡散板に入射する際の入射角の分布範囲よりも広い。全ての色光が共通の拡散板に入射するため、入射角の分布範囲を反映して、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲが拡散板から射出される際の拡散角は、青色光ＬＢが拡散板から射出される際の拡散角よりも大きくなる。
【００７６】
このように、比較例の照明装置では、拡散角が互いに異なる複数の色光がインテグレーター光学系等の後段の光学系に入射することに起因して、色ムラが生じる虞がある。
【００７７】
これに対し、本実施形態の照明装置７００では、上述したように、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲの太さは光線束縮小光学系７２０の作用を受けて縮小されるが、青色光ＬＢの太さは変わらない。その結果、光線束縮小光学系７２０の後段における青色光ＬＢの太さと緑色光ＬＧの太さとの差は、光線束縮小光学系７２０の前段における太さの差よりも小さい。同様に、光線束縮小光学系７２０の後段における青色光ＬＢの太さと赤色光ＬＲの太さとの差は、光線束縮小光学系７２０の前段における太さの差よりも小さい。
【００７８】
本発明者は、本実施形態の光線束縮小光学系７２０の作用を実証するためのシミュレーションを行った。本実施形態の照明装置７００と比較例の照明装置とにおいて、光線束縮小光学系の後段での各光の太さを比較した。
図５は、本実施形態の照明装置７００において、光線束縮小光学系７２０の後段における光の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。図６は、比較例の照明装置において、光線束縮小光学系の後段における光の照度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【００７９】
比較例の照明装置においては、中心部の半導体レーザーから射出された１本の青色光線、周辺部の複数の半導体レーザーから射出された３本の緑色光線および３本の赤色光線の全てが光線束縮小光学系の凸レンズと凹レンズを透過して、光線束縮小光学系の縮小作用を受ける。そのため、図６に示すように、青色光、緑色光および赤色光が同じ縮小倍率で縮小される結果、青色光、緑色光および赤色光の太さは概ね同じ程度となる。
【００８０】
これに対して、本実施形態の照明装置７００においては、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲは比較例の照明装置と同じ縮小倍率で縮小されるが、青色光ＬＢは縮小されない。そのため、図５に示すように、中心部に位置する青色光ＬＢの太さが図６に示す比較例の照明装置の場合に比べて十分に太くなり、青色光ＬＢの太さと緑色光ＬＧの太さとの差と、青色光ＬＢの太さと赤色光ＬＲの太さとの差とが小さくなる。
【００８１】
この場合、青色光ＬＢと緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲとで拡散板７４１に入射する際の入射角の分布範囲の差が小さくなるため、各色光が拡散板７４１から射出される際の拡散角の差も小さくなる。このように、本実施形態の照明装置７００によれば、互いに異なる太さの色光に対して共通の拡散板７４１を用いても、従来と比べて拡散後の色毎の光線束の太さの差を小さくすることができ、照明に適した光を得ることができる。そのため、拡散角の差が小さい色光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲをインテグレーター光学系７８０等の後段の光学系に入射させることができ、色ムラを低減することができる。
【００８２】
また、一般的な光線束縮小光学系を備えた比較例の照明装置において、複数の色光の拡散角の違いを小さくする手段として、拡散力が互いに異なる複数の拡散板を各色光の光路毎に備える構成が考えられる。ところが、この構成を採用した場合、部品点数の増大、照明装置の大型化等の不具合が生じる。これに対して、本実施形態の照明装置７００においては、全ての色光で１つの拡散板７４１を共用することができるため、上記の不具合が生じることがない。
【００８３】
また、本実施形態の照明装置７００においては、青色光ＬＢが凸レンズ７２１の孔７２１ｈおよび凹レンズ７２２の孔７２２ｈの内部を通過する。そのため、凸レンズ７２１および凹レンズ７２２の表面反射による青色光ＬＢの損失をなくすことができる。
【００８４】
また、本実施形態の光源装置７１０においては、発光効率が比較的低い緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび赤色半導体レーザー７１１Ｒの各々の個数は、発光効率が比較的高い青色半導体レーザー７１１Ｂの個数よりも多い。これにより、各色の半導体レーザーの個数が互いに等しい場合に比べて、光源装置７１０から射出される光の色バランスを取りやすい。
【００８５】
また、本実施形態の光源装置７１０においては、１個の青色半導体レーザー７１１Ｂ、３個の緑色半導体レーザー７１１Ｇ、および３個の赤色半導体レーザー７１１Ｒからなる７個の半導体レーザーそれぞれが互いに隣り合う半導体レーザーと接するように配置されているため、光源装置７１０の小型化を図ることができる。
【００８６】
透過型の拡散素子は後方散乱のために光損失が大きい。ところが、本実施形態の拡散板７４１は反射型のため、光損失が小さく、さらに、照明装置７００を小型化することができる。
【００８７】
本実施形態のプロジェクター１０は、上記の照明装置７００を備えているため、色ムラの少ない画像を投射することができる。
【００８８】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図７を用いて説明する。
第２実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光線束縮小光学系の構成が第１実施形態と異なる。そのため、照明装置全体の説明は省略し、光線束縮小光学系についてのみ説明する。
図７は、第２実施形態の照明装置の要部の拡大図である。
図７において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。図７においても、図２と同様、偏光分離素子の図示を省略する。
【００８９】
図７に示すように、本実施形態の照明装置７０２において、光線束縮小光学系７２４は、凸レンズ７２５と凹レンズ７２６とを含むアフォーカル光学系で構成されている。凸レンズ７２５は、レンズパワーがゼロの第１の領域７２５ａを有し、凸レンズ７２５のレンズ面は第１の領域７２５ａにおいて平坦である。凹レンズ７２６は、レンズパワーがゼロの第２の領域７２６ａを有し、凹レンズ７２６のレンズ面は第２の領域７２６ａにおいて平坦である。
【００９０】
光線束縮小光学系７２４は、青色光ＬＢが凸レンズ７２５の第１の領域７２５ａと凹レンズ７２６の第２の領域７２６ａとを通過するように設けられている。また、光線束縮小光学系７２４は、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲが凸レンズ７２５のうち第１の領域７２５ａ以外の部分と凹レンズ７２６のうち第２の領域７２６ａ以外の部分とを通過するように設けられている。
【００９１】
このように、青色光ＬＢは、凸レンズ７２５の第１の領域７２５ａと凹レンズ７２６の第２の領域７２６ａとを通過するため、光線束縮小光学系７２４の縮小作用を受けず、光線束縮小光学系７２４の前段と後段とで太さが変化しない。これに対して、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲは、凸レンズ７２５のうち第１の領域７２５ａ以外の部分と凹レンズ７２６のうち第２の領域７２６ａ以外の部分とを通過するため、光線束縮小光学系７２４の縮小作用を受ける。そのため、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲそれぞれの太さは光線束縮小光学系７２４によって縮小される。すなわち、光線束縮小光学系７２４の緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲに対する縮小倍率は、光線束縮小光学系７２４の青色光ＬＢに対する縮小倍率よりも大きい。
照明装置のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００９２】
本実施形態においても、照明に適した光が得られる照明装置を実現できる、色ムラの少ない画像を投射可能なプロジェクターを実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９３】
また、本実施形態の場合、凸レンズ７２５および凹レンズ７２６のレンズ面の一部を平坦に加工することにより、レンズパワーがゼロの第１の領域７２５ａおよび第２の領域７２６ａを形成している。そのため、レンズの孔開け加工を行う必要がなく、凸レンズ７２５および凹レンズ７２６を容易に製造することができる。
【００９４】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図８を用いて説明する。
第３実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光線束縮小光学系の構成が第１実施形態と異なる。そのため、照明装置全体の説明は省略し、光線束縮小光学系についてのみ説明する。
図８は、第３実施形態の照明装置の要部の拡大図である。
図８において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。図８においても、図２と同様、偏光分離素子の図示を省略する。
【００９５】
図８に示すように、本実施形態の照明装置７０６において、光線束縮小光学系７２８は、凸レンズ７２１（第１のレンズ）と凸レンズ７２９（第２のレンズ）とを含むアフォーカル光学系で構成されている。凸レンズ７２１は、正のレンズパワーを持つが、レンズパワーがゼロの第１の領域７２１ａを有している。凸レンズ７２１は、第１の領域７２１ａにおいて凸レンズ７２１を貫通する孔７２１ｈを有している。凸レンズ７２９は、正のレンズパワーを持つが、レンズパワーがゼロの第２の領域７２９ａを有している。凸レンズ７２９は、第２の領域７２９ａにおいて凸レンズ７２９を貫通する孔７２９ｈを有している。
【００９６】
光線束縮小光学系７２８は、青色光ＬＢが凸レンズ７２１の第１の領域７２１ａと凸レンズ７２９の第２の領域７２９ａとを通過するように設けられている。また、光線束縮小光学系７２８は、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲが凸レンズ７２１のうち第１の領域７２１ａ以外の部分と凸レンズ７２９のうち第２の領域７２９ａ以外の部分とを通過するように設けられている。
【００９７】
このように、青色光ＬＢは、凸レンズ７２１の第１の領域７２１ａと凸レンズ７２９の第２の領域７２９ａとを通過するため、光線束縮小光学系７２８の縮小作用を受けず、光線束縮小光学系７２８の前段と後段とで太さが変化しない。これに対して、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲは、凸レンズ７２１のうち第１の領域７２１ａ以外の部分と凸レンズ７２９のうち第２の領域７２９ａ以外の部分とを通過するため、光線束縮小光学系７２８の縮小作用を受ける。そのため、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲそれぞれの太さは光線束縮小光学系７２８によって縮小される。すなわち、光線束縮小光学系７２８の緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲに対する縮小倍率は、光線束縮小光学系７２８の青色光ＬＢに対する縮小倍率よりも大きい。
照明装置のその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００９８】
本実施形態においても、照明に適した光が得られる照明装置を実現できる、色ムラの少ない画像を投射可能なプロジェクターを実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９９】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図９を用いて説明する。
第４実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、光線束縮小光学系の構成が第１実施形態と異なる。そのため、照明装置全体の説明は省略し、光線束縮小光学系についてのみ説明する。
図９は、第４実施形態の照明装置の要部の拡大図である。
図９において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。図９においても、図２と同様、偏光分離素子の図示を省略する。
【０１００】
図９に示すように、本実施形態の照明装置７０４において、光線束縮小光学系８２０は、緑色光ＬＧ（第２のサブ光線束）および赤色光ＬＲ（第３のサブ光線束）を反射させる凹面鏡８２１と、凹面鏡８２１で反射された緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを反射させる凸面鏡８２２と、を含んでいる。
【０１０１】
凹面鏡８２１は、反射面８２１ｒが複数の緑色半導体レーザー７１１Ｇおよび複数の赤色半導体レーザー７１１Ｒの各々から射出された複数の緑色光線ＬＧ１および複数の赤色光線ＬＲ１の光路上に位置するように設けられている。反射面８２１ｒは、凹面鏡８２１の凹面（光源装置７１０に対向する面）に設けられていることが望ましい。
【０１０２】
凹面鏡８２１は、光軸ＡＸ１に沿って見たときの形状が、青色光ＬＢの光路に対応する孔８２１ｈを有する円環状をなしている。つまり、青色光ＬＢの光路上には反射面８２１ｒが設けられていない。これにより、凹面鏡８２１は、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを反射させ、青色光ＬＢを通過させる。なお、凹面鏡８２１は、必ずしも青色光ＬＢの光路に対応する孔８２１ｈを有していなくてもよく、青色光ＬＢの光路に対応する部分に透光性部材が設けられていてもよい。
【０１０３】
凸面鏡８２２は、透光性部材８２３と、波長選択膜８２４と、反射防止膜８２５と、を備えている。透光性部材８２３は、例えばガラス等の透光性材料で構成され、凸面を含む第１面８２３ａと、凹面を含む第２面８２３ｂと、を有している。第２面８２３ｂは、第１面８２３ａと対向している。波長選択膜８２４は、透光性部材８２３の第１面８２３ａの全域に設けられている。波長選択膜８２４は、青色光ＬＢを透過させるとともに緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲを反射させる特性を有している。また、反射防止膜８２５は、透光性部材８２３の第２面８２３ｂに設けられている。なお、波長選択膜８２４は、透光性部材８２３の第２面８２３ｂに設けられていてもよい。
【０１０４】
凸面鏡８２２は、青色光ＬＢを透過させる光透過領域８２２ｔを有している。本実施形態の場合、波長選択膜８２４が透光性部材８２３の第１面の全域に設けられており、光透過領域８２２ｔと光透過領域８２２ｔ以外の領域とで凸面鏡８２２の構成の違いはない。したがって、凸面鏡８２２のうち、青色光ＬＢが透過する部分を光透過領域８２２ｔと称する。透光性部材８２３は、光透過領域８２２ｔにおいてゼロのレンズパワーを有する。なお、波長選択膜８２４が透光性部材８２３の第１面のうち、光透過領域８２２ｔを除く領域のみに設けられていてもよい。もしくは、凸面鏡８２２は、凹面鏡８２１と同様、透光性部材８２３の光透過領域８２２ｔに対応する部分に孔が設けられていてもよい。
【０１０５】
光線束縮小光学系８２０において、青色光ＬＢは、凸面鏡８２２の光透過領域８２２ｔを透過し、位相差板７６１、集光レンズ７７１を順次透過して拡散板７４１に入射する。また、緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲは、凹面鏡８２１の反射面８２１ｒで反射し、凸面鏡８２２の波長選択膜８２４で反射し、位相差板７６１、集光レンズ７７１を順次透過して拡散板７４１に入射する。このように、光線束縮小光学系８２０は、光透過領域８２２ｔを透過した青色光ＬＢと、凸面鏡８２２で反射された緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲと、が拡散板７４１に入射するように設けられている。
【０１０６】
光線束縮小光学系８２０の緑色光ＬＧおよび赤色光ＬＲに対する縮小倍率は、光線束縮小光学系８２０の青色光ＬＢに対する縮小倍率よりも大きい。そのため、光線束縮小光学系８２０の後段における青色光ＬＢの太さと緑色光ＬＧの太さとの差は、光線束縮小光学系８２０の前段における太さの差よりも小さい。同様に、光線束縮小光学系８２０の後段における青色光ＬＢの太さと赤色光ＬＲの太さとの差は、光線束縮小光学系８２０の前段における太さの差よりも小さい。
【０１０７】
凸面鏡８２２の光透過領域８２２ｔに対応する部分が透光性部材８２３で構成されている場合、光透過領域８２２ｔにおける第１面８２３ａの曲率と光透過領域８２２ｔにおける第２面８２３ｂの曲率とを適切に設計することにより、平行光として入射した青色光ＬＢの太さを、平行度を保ったまま拡大することができる。これにより、青色光ＬＢの太さと緑色光ＬＧや赤色光ＬＲの太さとの差をさらに小さくすることができる。
【０１０８】
本実施形態においても、照明に適した光が得られる照明装置を実現できる、色ムラの少ない画像を投射可能なプロジェクターを実現できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０９】
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。
例えば上記実施形態では、１個の青色半導体レーザーと、３個の緑色半導体レーザーと、３個の赤色半導体レーザーと、を備えた光源装置を例示したが、各半導体レーザーの個数はこれに限定されない。例えば、光源装置は、複数の青色半導体レーザーを備えていてもよい。その場合、複数の緑色半導体レーザーおよび複数の赤色半導体レーザーは、複数の青色半導体レーザーから射出された複数の青色光からなる光束全体の中心軸の周りに、回転対称に設けられていればよい。もしくは、同色の半導体レーザーは、必ずしも回転対称に配置されていなくてもよく、例えば互いに直交する２方向に格子状に配置されていてもよい。
【０１１０】
また、上記実施形態では、光の色が互いに異なる３種の半導体レーザーを有する光源装置を備えた照明装置の例を挙げたが、本発明は、光の色が互いに異なる少なくとも２色の半導体レーザーを有する光源装置を備えた照明装置に適用が可能である。
【０１１１】
上記実施形態では、光線束縮小光学系の第１のサブ光線束に対する縮小倍率が１であり、第１のサブ光線束（青色光）が光線束縮小光学系を通過しても縮小されない例を挙げたが、光線束縮小光学系の第１のサブ光線束に対する縮小倍率が１より大きく、第１のサブ光線束が光線束縮小光学系を通過した際に縮小される構成となっていてもよい。その場合でも、光線束縮小光学系の第２のサブ光線束に対する縮小倍率が第１のサブ光線束に対する縮小倍率よりも大きい関係を満たしていればよい。
【０１１２】
上記実施形態では、拡散素子として、モーターによって回転可能とされた拡散板の例を挙げたが、モーターを備えていない固定型の拡散板が用いられてもよい。また、上記実施形態で例示した光源装置、照明装置、およびプロジェクターの各構成要素の数、配置、形状、材料、寸法等については、適宜変更が可能である。
【０１１３】
上記実施形態では、３つの光変調装置を備えるプロジェクターを例示したが、一つの光変調装置でカラー映像を表示するプロジェクターに適用することも可能である。また、光変調装置として、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。
【０１１４】
また、上記実施形態では、本発明による光源装置および照明装置をプロジェクターに応用する例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置あるいは照明装置を自動車用ヘッドライトなどの照明器具にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…プロジェクター、４００Ｂ…青色光用光変調装置、４００Ｇ…緑色光用光変調装置、４００Ｒ…赤色光用光変調装置、６００…投射光学系、７００，７０２，７０４，７０６…照明装置、７１０…光源装置、７１１Ｂ…青色半導体レーザー（第１の発光装置）、７１１Ｇ…緑色半導体レーザー（第２の発光装置）、７１１Ｒ…赤色半導体レーザー（第３の発光装置）、７２０，７２４，７２８，８２０…光線束縮小光学系、７２１，７２５…凸レンズ（第１のレンズ）、７２１ａ，７２５ａ…第１の領域、７２１ｈ，７２２ｈ，７２９ｈ…孔、７２２，７２６…凹レンズ（第２のレンズ）、７２２ａ，７２６ａ，７２９ａ…第２の領域、７２９…凸レンズ（第２のレンズ）、７４１…拡散板（拡散素子）、８２１…凹面鏡、８２２…凸面鏡、８２２ｔ…光透過領域、８２３…透光性部材、８２４…波長選択膜、８２５…反射防止膜。
【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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