(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投写光となる第１の光を発する複数の第１の光源を有する光源群と、
各々の前記第１の光を平行な光束にして出射する平行化レンズと、
前記平行な光束を各々入射して集光光束として出射する集光光学系と、
前記集光光束を入射面から入射する光学素子と
を備え、
前記集光光学系は、前記集光光学系の光軸と平行な光束が入射した場合に、当該光束が前記集光光学系の光軸上で前記光学素子の入射面に集光するように構成され、
前記平行化レンズから出射される前記平行な光束は、前記集光光学系の光軸に対して角度を有し、前記集光光学系に対して、前記集光光学系の光軸に近づきながら、前記集光光学系の光軸に対して垂直な平面上で、各々異なる位置に入射し、
前記集光光束の前記集光光学系の出射面上の出射位置と当該集光光束の前記光学素子の入射面上の入射位置とは、前記集光光学系の光軸に対して反対側に位置する投写装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記入射面に入射した前記集光光束を導光する導光素子である請求項１に記載の投写装置。
【請求項３】
前記光学素子は、前記入射面から入射した前記集光光束の光強度分布の均一性を高める光強度均一化素子である請求項１に記載の投写装置。
【請求項４】
前記集光光束の前記光学素子への入射位置は、前記入射面上で離間して配置される請求項１から３のいずれか１項に記載の投写装置。
【請求項５】
前記集光光束の前記光学素子への入射位置は、前記入射面上で正三角形状の配置となる請求項１から４のいずれか１項に記載の投写装置。
【請求項６】
前記複数の光源は、正三角形状に配置される請求項１から５のいずれか１項に記載の投写装置。
【請求項７】
前記複数の光源は、二等辺三角形状に配置される請求項１から５のいずれか１項に記載の投写装置。
【請求項８】
前記平行化レンズは、前記複数の第１の光源の各々に対応して複数配置され、
前記平行化レンズは、対応する前記第１の光源の光軸に対して、偏芯している請求項１から７のいずれか１項に記載の投写装置。
【請求項９】
前記偏芯の方向は、前記光源群の中心方向である請求項８に記載の投写装置。
【請求項１０】
前記第１の光源とは異なり、前記第１の光よりも可干渉性の小さな第２の光を発する第２の光源をさらに備え、
前記第２の光源から出射された光束は、前記集光光学系の光軸上で前記光学素子の入射面に集光する請求項１から９のいずれか１項に記載の投写装置。
【請求項１１】
前記集光光学系と前記光学素子との間に配置され、前記集光光束及び前記第２の光を入射光として、前記入射光を拡散して出射光として出射する光拡散素子をさらに備え、
前記光拡散素子は、前記入射光を拡散する第１の領域と前記第１の領域よりも拡散度の小さな第２の領域とを有し、
前記光拡散素子に入射する前記第２の光の光束の光束径は、前記光拡散素子に入射する前記集光光束の光束径よりも大きく、
前記集光光束は、前記第１の領域に入射し、
前記第２の光は前記第１の領域及び前記第２の領域に入射する請求項１０に記載の投写装置。
【請求項１２】
前記第２の領域は、入射光の発散角と出射光の発散角とが等しい請求項１１に記載の投写装置。
【請求項１３】
前記光拡散素子が回転することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の投写装置。
【請求項１４】
前記第１の光源はレーザーであり、前記第２の光源は蛍光体又は発光ダイオードである請求項１０から１３のいずれか１項に記載の投写装置。
【請求項１５】
前記光学素子に入射した光を受けて変調光として出射するライトバルブと、
前記変調光を拡大して投写する投写レンズと
をさらに備え、
前記ライトバルブの中心軸と前記投写レンズの光軸とは一致しない請求項１から１４のいずれか１項に記載の投写装置。
【請求項１６】
前記光学素子に入射した光を受けて前記ライトバルブへ導くリレー光学系をさらに備える請求項１５に記載の投写装置。
【請求項１７】
前記第１の光源は青色用の光源であり、ピーク波長が４６０ｎｍ以上である請求項１から１６のいずれか１項に記載の投写装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源を備えた投写装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投写型表示装置は、光源系、照明光学系及び投写光学系を有する。「光源系」とは、例えば、光源システムのことである。「システム」とは、個々の要素が相互に影響しあいながら、全体として機能するまとまりや仕組みのことである。光源系は、投写光を発する。照明光学系は、光源系から発せられた光をライトバルブへ導く。投写光学系は、ライトバルブが映像信号を受けて出力する画像光をスクリーンへ拡大投写する。ここで、「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。また、「ライトバルブ」とは、光の透過又は反射を制御する光シャッターのことである。ライトバルブは、例えば、液晶パネル又はＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−Ｄｅｖｉｃｅ；登録商標）などである。従来の光源系は、光源として高圧水銀ランプ又はキセノンランプを用いるのが主流であった。しかし、近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）という。）又はレーザーダイオード（ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ））（以下、レーザーという。）などの光源を用いた投写型表示装置が開発されている。【０００３】
ＬＥＤ又はレーザーを用いた光源系は、個体の明るさがランプと比較すると暗いため、複数の光源を使用することにより高輝度化を図る必要がある。例えば、特許文献１に開示された投写型表示装置は、ダイクロイックミラーを用いて複数のＬＥＤから出射された光を重畳し、ロッドインテグレータ（以下、光強度均一化素子という。）の入射面の同一位置に収束させている。また、特許文献２に記載された投写型表示装置は、直角プリズム及び合成ロッドインテグレータを用いて複数の光源から出射された光を重畳している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／１０８２０２号公報（段落００６９、図１）
【特許文献２】特開２０１１−２４８３２７号公報（段落０００９、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、明るさを増すために、特許文献１及び特許文献２に示された各光源の位置に、さらに複数の光源を平面的に配置した場合には、光強度均一化素子の有効角度以上の角度で、光束が光強度均一化素子に入射する可能性がある。なぜなら、特許文献１に示される光源を平面的に複数配置した際に、複数の光源からの光を光強度均一化素子の中心に光束を集光させると、光強度均一化素子に入射する光束の入射角度が大きくなるからである。この場合には、投写レンズを通過して、スクリーンに到達する光の利用効率が低くなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述のような問題を解消するためになされたもので、投写光となる第１の光を発する複数の第１の光源を有する光源群と、各々の前記第１の光を平行な光束にして出射する平行化レンズと、前記平行な光束を各々入射して集光光束として出射する集光光学系と、前記集光光束を入射面から入射する光学素子とを備え、前記集光光学系は、前記集光光学系の光軸と平行な光束が入射した場合に、当該光束が前記集光光学系の光軸上で前記光学素子の入射面に集光するように構成され、前記平行化レンズから出射される前記平行な光束は、前記集光光学系の光軸に対して角度を有し、前記集光光学系に対して、前記集光光学系の光軸に近づきながら、前記集光光学系の光軸に対して垂直な平面上で、各々異なる位置に入射し、前記集光光束の前記集光光学系の出射面上の出射位置と当該集光光束の前記光学素子の入射面上の入射位置とは、前記集光光学系の光軸に対して反対側に位置する。
【発明の効果】
【０００７】
高輝度化とともに、光の利用効率の高い投写装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る投写型表示装置の構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る光強度均一化素子の形状を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る投写型表示装置の構成を示す構成図である。
【図４】赤色のレーザーダイオードの配置構成を説明する模式図である。
【図５】赤色のレーザーダイオードの配置構成を説明する模式図である。
【図６】被投写面１５０に現れる影４００を説明する模式図である。
【図７】実施の形態１に係る投写光学系１２４と被投写面１５０との関係を説明する模式図である。
【図８】投写型表示装置の使用上の問題点を説明する模式図である。
【図９】実施の形態１に係る青色光源群１００Ｂの配置の構成を示す模式図である。
【図１０】実施の形態１に係る光強度均一化素子１１３を入射面１１３ｉから見た模式図である。
【図１１】実施の形態１に係る光強度均一化素子１１３に入射する光線について説明するための模式図である。
【図１２】実施の形態１に係る光強度均一化素子１１３の入射面１１３ｉに入射する光束の入射位置を示す模式図である。
【図１３】光強度均一化素子１１３１に入射する光線について説明するための模式図である。
【図１４】実施の形態１に係る青色光源群１００Ｂの配置の構成を示す模式図である。
【図１５】回転拡散板に入射する光束の照度分布を示す模式図である。
【図１６】回転拡散板の拡散領域を示す模式図である。
【図１７】光拡散素子の拡散領域を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
また、光源にレーザーを用いた場合には、次のような課題がある。レーザーを用いた光源系はレーザー光の可干渉性の影響により、スクリーン上でスペックルとよばれる斑点状の輝度ムラが発生する。そこで、例えば、特開２０１２−１８５３６９号公報（段落００５８〜００６１、図３、６）に開示された投写型表示装置を用いると、ライトトンネル（ロッドインテグレータともよぶ。以下、光強度均一化素子という。）の入射面に拡散率の異なる複数のセグメントを円周方向に備える拡散板ホイールを配置して、スペックルが認識不可能な状態とすることが可能である。
【００１０】
後述する、実施の形態では、回転拡散板１００Ｄ又は光拡散素子１６００を用いることで、光の利用効率の低下を抑えながら、可干渉性の光によるスペックルを低減することができる。
【００１１】
実施の形態１．
＜投写型表示装置の構成＞
図１は、本発明に係る実施の形態１の投写型表示装置１の主要構成を概略的に示す構成図である。図１に示されるように、投写型表示装置１は、青色光源群１００Ｂ、平行化レンズ１０７、集光光学系１１２、光強度均一化素子１１３を備える。また、投写型表示装置１は、ライトバルブ１２１及び投写光学系１２４を備えることができる。また、投写型表示装置１は、回転拡散板１００Ｄを備えることができる。また、投写型表示装置１は、赤色光源１００Ｒを備えることができる。また、投写型表示装置１は、励起光源ユニット１００Ｅ及び蛍光体素子１００Ｇを備えることができる。また、投写型表示装置１は、集光光学系９５，９６を備えることができる。また、投写型表示装置１は、リレーレンズ群１１５及び折り曲げミラー１２０を備えることができる。また、投写型表示装置１は、制御部３、及び色分離フィルタ９４，１１１を備えることができる。
【００１２】
図の説明を容易にするために、ＸＹＺ座標を用いる。図１中のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する。ここで、Ｘ軸は、投写光学系１２４の光軸ＯＡと平行である。−Ｘ軸方向は投写光学系１２４における光の進行方向であり、反対方向は＋Ｘ軸方向である。Ｙ軸は、投写型表示装置１の高さ方向と平行である。投写型表示装置１の上方向が＋Ｙ軸方向であり、下方向が−Ｙ軸方向である。Ｚ軸は、投写型表示装置１の横方向と平行である。つまり、Ｚ軸は、投写型表示装置１の幅方向と平行である。投写型表示装置１の投写光Ｒｏの出射する方向（−Ｘ軸方向）から見て、右方向が＋Ｚ軸方向で、左方向が−Ｚ軸方向である。投写型表示装置１の投写光Ｒｏの出射する面を「正面」とする。
【００１３】
ライトバルブ（ｌｉｇｈｔ  ｖａｌｖｅ）１２１は、集光レンズ１２２から入射した光束の空間的な変調を行う反射型の空間光変調器である。ライトバルブ１２１は、入射光束の特性の２次元的な可変制御を行う。ここで、「特性」とは、例えば、光の位相、偏光状態、強度または伝播方向などである。つまり、ライトバルブは、光を制御するもの又は光を調節するものである。ライトバルブは、光源からの光を制御して画像光として出力する光学素子である。ここで、「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。
【００１４】
制御部３は、外部信号源（図示せず）から供給された画像信号ＶＳに基づいて変調制御信号ＭＣを生成する。制御部３は、この変調制御信号ＭＣをライトバルブ１２１に供給する。ライトバルブ１２１は、変調制御信号ＭＣに応じて入射した光束を空間的に変調する。この入射光束の空間的な変調により、ライトバルブ１２１は、変調光を生成し出力する。この変調光を被投写面に投影することで光学像が表示される。「変調光」とは、画像信号を被投写面に投影するための光学像に変換した光である。「画像光」と「変調光」とは、同じ意味で使用している。また、「被投写面」とは、映像を映し出すスクリーン等である。
【００１５】
実施の形態１では、ライトバルブ１２１として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ；登録商標）という。）が使用される。しかし、これに限定されるものではない。ＤＭＤに代えて、例えば、反射型液晶素子を使用することも可能である。
【００１６】
投写光学系１２４は、ライトバルブ１２１から出射された変調光（画像光）を屈折させて投写光Ｒｏを出射する。投写光Ｒｏは、投写光学系１２４の前面１２４ｆから被投写面１５０に向けて出射される。投写光学系１２４は、変調光で表される光学像を外部スクリーン等の被投写面１５０に拡大投写することができる。被投写面１５０は、例えば、外部に設置されたスクリーンである。投写レンズは、変調光を拡大して投写する。ここで、「投写レンズ」とは、投写光学系１２４のことである。
【００１７】
励起光源ユニット１００Ａは、面状に配列された複数の励起光源１１，１２，１３，２１，２２，２３，３１，３２，３３，４１，４２，４３，５１，５２，５３（以下、励起光源群１００Ｅとよぶ。）を有している。また、励起光源ユニット１００Ａは、平行化レンズ１５，１６，１７，２５，２６，２７，３５，３６，３７，４５，４６，４７，５５，５６，５７（以下、平行化レンズ群２１０とよぶ。）を有している。平行化レンズ群２１０は、励起光源群１００Ｅの−Ｘ軸方向側に配置されている。励起光源群１００Ｅは、−Ｘ軸方向に複数の光束を放射する。平行化レンズ群２１０は、励起光源群１００Ｅから−Ｘ軸方向に放射された複数の光束を平行化する。
【００１８】
実施の形態１において、励起光源１１，１２，１３，２１，２２，２３，３１，３２，３３，４１，４２，４３，５１，５２，５３は、Ｙ−Ｚ平面上に配列されている。また、実施の形態１において、励起光源１１，１２，１３，２１，２２，２３，３１，３２，３３，４１，４２，４３，５１，５２，５３は、規則的に配列されている。励起光源１１，１２，１３，２１，２２，２３，３１，３２，３３，４１，４２，４３，５１，５２，５３としては、例えば、青色の波長域のレーザー光を出力する複数の青色レーザーダイオード（青色ＬＤ：Ｂｌｕｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）を使用すればよい。青色の波長域は、例えば、ピーク波長が４５０ｎｍである。なお、ピーク波長が４０５ｎｍの励起光源を用いても良い。
【００１９】
図３に示すように、励起光源群１００Ｅは、Ｙ−Ｚ平面に３行５列のマトリクス状に配列されている。励起光源群１００Ｅ及び平行化レンズ群２１０は、光強度均一化素子１１３及びリレーレンズ群１１５の＋Ｘ軸方向に配置されている。このため、図３中において、励起光源群１００Ｅ及び平行化レンズ群２１０は、破線で表している。また、同様の理由で、レンズ群９０も破線で表している。平行化レンズ群２１０は、励起光源群１００Ｅから出射された光を平行光束として−Ｘ軸方向に出射する。平行化レンズ群２１０は、励起光源群１００Ｅの−Ｘ軸方向側に配置されている。励起光源ユニット１００Ａは、光反射素子８０を有している。光反射素子８０は、板状の光反射鏡８１，８２，８３，８４，８５（以下、光反射鏡群２２０とよぶ。）を有している。つまり、光反射鏡８１，８２，８３，８４，８５をまとめて表現するものが光反射鏡群２２０である。この光反射鏡群２２０を有する素子が光反射素子８０である。また、図３では、光反射鏡８１，８２，８３，８４，８５は、Ｙ軸方向に長い矩形形状をしている。光反射鏡８１，８２，８３，８４，８５は、平行化レンズ群２１０から出射された平行光束をレンズ群９０に向けて反射する。光反射鏡群２２０は、励起光源群１００Ｅの光出射端と対向する光反射面を有する。「光出射端」とは、光を出射する部分である。
【００２０】
平行化レンズ群２１０から出射された平行光束は、光反射鏡群２２０の光反射面に４５度の入射角度ｂで入射する。その後、平行光束は、−Ｚ軸方向に反射されて、レンズ群９０に向けて進行する。よって、光反射鏡群２２０は、平行光束の光路を９０度折り曲げている。
【００２１】
なお、光反射鏡群２２０の光反射面は、青色光を効率良く反射するために銀のコーティング層で形成されることが好ましい。なお、実施の形態１では、３行５列のマトリクス状に励起光源を配列した例を示している。しかし、３行９列でも構わない。つまり、マトリクス状の構成に制限はない。「マトリクス」とは、平面上の直交する２つの方向である「行」及び「列」を有するものである。例えば、光源を「行」と「列」との交わる位置に配置する。このことから、「マトリクス状に配置する」とは、平面上に規則的に配置することである。
【００２２】
なお、光反射素子８０への平行光束の入射角度ｂは４５度である。また、光反射素子８０で反射された平行光束は、レンズ群９０の光軸と平行な方向に進行する。しかし、これに限定されるものではない。例えば、光反射鏡群２２０で反射された光束をレンズ群９０の光軸の方向に集める。これにより、レンズ群９０に入射する光束群の光束の直径を小さくできる。そして、蛍光体素子１００Ｇへの集光効率を向上させることが可能となる。「光束の直径」とは、光束群を光軸に垂直な断面で切ったときの断面形状の直径である。つまり、各光源から出射する光の光束をまとめた光束群の直径である。
【００２３】
実施の形態１の図１では、光反射鏡８１，８２，８３，８４，８５への平行光束の入射角度ｂを励起光源群１００Ｅから離れているほど小さくして、励起光源群１００Ｅに近いほど大きくする。つまり、レンズ群９０の光軸上に配置される光反射鏡８３への平行光束の入射角度ｂを４５度とする。また、光反射鏡８１への光の入射角度ｂを４５度よりも小さくする。そして、光反射鏡８５への平行光束の入射角度ｂを４５度よりも大きくする。
【００２４】
励起光源１１から出射された光は、光反射鏡８１で反射される。励起光源２１から出射された光は、光反射鏡８２で反射される。励起光源３１から出射された光は、光反射鏡８３で反射される。励起光源４１から出射された光は、光反射鏡８４で反射される。励起光源５１から出射された光は、光反射鏡８５で反射される。励起光源１１は、最も−Ｚ軸方向側に配置されている。励起光源５１は、最も＋Ｚ軸方向側に配置されている。−Ｚ軸方向側から＋Ｚ軸方向に向けて、励起光源１１、励起光源２１、励起光源３１、励起光源４１及び励起光源５１の順に配置されている。励起光源１１から光反射鏡８１までの距離は最も長い。励起光源５１から光反射鏡８５までの距離は最も短い。励起光源２１から光反射鏡８２までの距離は２番目に長い。励起光源４１から光反射鏡８４までの距離は２番目に短い。励起光源３１から光反射鏡８３までの距離は５つの中で真ん中の長さである。光反射鏡８３は、レンズ群９０の光軸上に配置されている。
【００２５】
また、レンズ群９０の周辺部に入射する光束は、球面収差の影響を受けやすい。このため、レンズ群９０への入射する光束をレンズ群９０の光軸に近い領域に集めることにより、球面収差の影響を低減できる。また、同時に、蛍光体素子１００Ｇへの集光効率を高めることができる。
【００２６】
また、図１に示すように光反射鏡群２２０は、階段状に配置されている。図１中にＺ軸に平行な破線で位置関係を示しているように、光反射鏡８１の＋Ｘ軸方向の端部と光反射鏡８２の−Ｘ軸方向の端部とがＸ座標上で一致している。同様に、光反射鏡８２の＋Ｘ軸方向の端部と光反射鏡８３の−Ｘ軸方向の端部とがＸ座標上で一致している。光反射鏡８３の＋Ｘ軸方向の端部と光反射鏡８４の−Ｘ軸方向の端部とがＸ座標上で一致している。光反射鏡８４の＋Ｘ軸方向の端部と光反射鏡８５の−Ｘ軸方向の端部とがＸ座標上で一致している。
【００２７】
一方、光反射鏡８１の＋Ｚ軸方向の端部と光反射鏡８２の−Ｚ軸方向の端部との間には隙間がある。光反射鏡８２の＋Ｚ軸方向の端部と光反射鏡８３の−Ｚ軸方向の端部との間には隙間がある。光反射鏡８３の＋Ｚ軸方向の端部と光反射鏡８４の−Ｚ軸方向の端部との間には隙間がある。光反射鏡８４の＋Ｚ軸方向の端部と光反射鏡８５の−Ｚ軸方向の端部との間には隙間がある。これにより、光反射鏡群２２０で反射された複数の平行光束のＸ軸方向の間隔は、励起光源群１００Ｅから出射された複数の光束のＺ軸方向の間隔よりも狭くできる。
【００２８】
つまり、上述のように隣接する２つの光反射鏡の端部をＸ座標上で一致させると、光反射鏡で反射した隣り合う平行光束の間隔は、ゼロに近づく。言い換えると、光反射鏡に入射した光線と反射した光線とを含む平面上（図１では、Ｚ−Ｘ平面）で、光反射鏡で反射した光の進行方向（図１では、＋Ｚ軸方向）に対して垂直方向（図１では、Ｘ軸方向）の座標上で、隣り合う２つの光反射鏡の端部を一致させることになる。また、組立て上の問題又は部品の製作上の問題などで、隣り合う２つの光反射鏡の端部をＸ座標上で一致させられなかったとしても、その隙間を最小とすることで、レンズ群９０に入射する光束群の光束の直径を小さくできる。
【００２９】
このように、励起光源を駆動基板等の制約から隙間をあけて配置したとしても、上述のように配置した光反射鏡を用いることで、光反射鏡を反射した光束径を細くすることができる。つまり、複数の光源から離散して出射された光を、光反射鏡でまとまった光束とすることができる。
【００３０】
レンズ群９０は、両凸レンズ９１と両凹レンズ９２を有する。「両凸レンズ」とは、２つのレンズ面が凸形状のレンズである。「両凹レンズ」とは、２つのレンズ面が凹形状のレンズである。レンズ群９０は、光反射素子８０で反射された平行光束を入射する。
【００３１】
レンズ群９０は、複数の平行光束で形成される光束の直径を縮小した後に再び平行な光束に変換する。図１では、両凸レンズ９１が複数の平行光束を集光している。また、両凹レンズ９２が複数の平行光束を平行な光束に変換している。レンズ群９０は、両凸レンズ９１及び両凹レンズ９２を有する。しかし、両凸レンズ９１を片側のみ凸形状のレンズとしても構わない。また、両凹レンズ９２を片側のみ凹形状のレンズとしても構わない。レンズ群９０の−Ｚ軸方向には、色分離フィルタ９４が配置されている。また、色分離フィルタ９４の＋Ｘ軸方向には、集光レンズ群１０４が配置されている。集光レンズ群１０４の＋Ｘ軸方向には、蛍光体素子１００Ｇが配置されている。レンズ群９０から出射した平行光束は、色分離フィルタ９４で反射されて、集光レンズ群１０４を透過した後に、蛍光体素子１００Ｇに集光する。色分離フィルタ９４は、緑色の波長域の入射光及び赤色の波長域の入射光を透過して、青色の波長域の入射光を反射する光学特性を有する。「波長域」とは、光の波長の範囲を示す。光の波長の差異を色として分類した際は、おおむね青色の波長域は４３０ｎｍから４８５ｎｍまでであり、緑色の波長域は５００ｎｍから５７０ｎｍまでであり、赤色の波長域は６００ｎｍから６５０ｎｍまでである。
【００３２】
例えば、誘電体多層膜を有するダイクロイックミラーで色分離フィルタ９４を構成することが可能である。集光レンズ群１０４は、２枚の凸レンズ１０５，１０６を有する。集光レンズ群１０４は、色分離フィルタ９４で反射された平行光束を蛍光体素子１００Ｇに集光する。
【００３３】
蛍光体素子１００Ｇは、入射する光束を励起光として吸収する。そして、蛍光体素子１００Ｇは、５５０ｎｍを主要波長とする緑色波長域の光を出力する。上述の通り、図１に示した光反射鏡群２２０で反射された５つの平行光束の間隔は、励起光源群１００Ｅから出射された５つの光束の間隔よりも狭い。ここで、「５つの光束」とは、例えば、励起光源１１，２１，３１，４１，５１から出射された光束である。また、レンズ群９０は、光反射鏡群２２０で反射された複数の平行光束の間隔をさらに狭くする。これにより、蛍光体素子１００Ｇに入射する複数の平行光束で形成される光束の直径は小さくなる。そして、蛍光体素子１００Ｇにおける集光効率が向上する。なお、蛍光体素子１００Ｇの発する緑色の波長域の主要波長は５５０ｎｍに限らず、５２０ｎｍでもよい。
【００３４】
このような光学系を用いることで、例えば、光束の直径が２ｍｍの光束を蛍光体素子１００Ｇに照射させることが可能である。例えば、蛍光体素子１００Ｇに集光する光束の強度分布を均一化するために、レンズ群９０と色分離フィルタ９４との間に光拡散素子を配置してもよい。光拡散素子を配置することにより、集光位置における光束の光の密度の偏りが小さくなる。これにより、蛍光体素子１００Ｇ上での温度上昇が抑制される。このため、蛍光体素子１００Ｇの変換効率が向上する。
【００３５】
また、蛍光体素子１００Ｇは、実施の形態１では固定された状態で配置されている。しかし、これに限定されるものではない。例えば、回転板に塗布された緑色蛍光体を蛍光体素子１００Ｇに代えて使用してもよい。緑色蛍光体は、回転板の周縁部に塗布しても良い。これにより、冷却機構の簡素化を図ることが可能となる。つまり、緑色蛍光体に集光する光の位置が固定されず、回転板の回転により常に変わるため、緑色蛍光体の一部分の温度が上昇することを抑えることができる。
【００３６】
集光レンズ群１０４は、蛍光体素子１００Ｇから放射された光を平行化して出射する。集光レンズ群１０４を透過した光は、色分離フィルタ９４を透過する。色分離フィルタ９４の−Ｘ軸方向には、集光光学系９５が配置されている。また、集光光学系９５の−Ｘ軸方向には、色分離フィルタ１１１が配置されている。色分離フィルタ１１１の＋Ｚ軸方向には、集光光学系１１２が配置されている。集光光学系１１２の＋Ｚ軸方向には、光強度均一化素子１１３が配置されている。また、集光光学系１１２と光強度均一化素子１１３との間に、回転拡散板１００Ｄが配置されている。色分離フィルタ９４を透過した光は、集光光学系９５を透過する。集光光学系９５を透過した光は、色分離フィルタ１１１で反射される。色分離フィルタ１１１で反射した光は、集光光学系１１２により光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光される。ここで、２枚の凸レンズを用いて蛍光体素子１００Ｇから放射された光を平行化する際には、凸レンズ１０６は非球面形状をしていることが設計上好ましい。
【００３７】
色分離フィルタ１１１は、赤色の波長域の入射光を透過する光学特性を有している。また、色分離フィルタ１１１は、緑色の波長域の入射光及び青色の波長域の入射光を反射する光学特性を有している。例えば、誘電体多層膜で形成されたダイクロイックミラーで色分離フィルタ１１１を構成することが可能である。
【００３８】
なお、集光光学系９５の目的は、蛍光体素子１００Ｇから放射された光を光強度均一化素子１１３に集光することである。このため、集光光学系は、色分離フィルタ１１１と光強度均一化素子１１３との間のみに配置されても構わない。その際には、集光光学系９５，９６を削除し、赤色の波長帯域と緑色の波長帯域と青色の波長帯域とを考慮した集光光学系１１２の設計が必要となる。なお、集光光学系９５，９６を削除した際には、集光光学系１１２は２枚で構成されることが好ましい。
【００３９】
なお、上述のレンズ群９０は、入射した光束を平行化する機能を有する。しかし、これに限定されるものではない。レンズ群９０と集光レンズ群１０４との組み合わせで、青色レーザー光が蛍光体素子１００Ｇに集光すればよい。ただし、蛍光体素子１００Ｇから放射された光（蛍光体の発する光）は、集光レンズ群１０４及び集光光学系９５，１１２の組み合わせで光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光される必要がある。このため、集光レンズ群１０４から色分離フィルタ９４に向けて進行する光束は、平行化されていることが設計上好ましい。
【００４０】
光強度均一化素子１１３は、入射した光束の光強度分布を均一化する光学素子である。光強度均一化素子１１３は、光強度均一化素子１１３の光軸に直交する平面内での光の光強度分布を均一化する。つまり、光強度均一化素子１１３は、入射端面１１３ｉから入射した光の光軸に直交する断面内の光強度分布を均一化する。これにより、ライトバルブ１２１に入射する光束の照度分布が均一化される。ライトバルブ１２１は、光強度分布の均一な光束を入射して変調光として出射する。光強度均一化素子１１３の内部を伝播する光は、内面での全反射を繰り返すことで、出射端面１１３ｏの近傍では重畳された光となる。これにより、出射端面１１３ｏの近傍において均一な光強度分布を得ることができる。よって、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏは、均一な輝度で発光する面光源となる。
【００４１】
例えば、光強度均一化素子１１３は、透明な光学材料で構成された多角柱（ロッド）である。透明な光学材料は、ガラス材料または透明樹脂材料などである。この多角柱の側面は、全反射面として使用される。光強度均一化素子１１３の内部を伝播する光は、光学材料と外部の空気との界面で全反射する。また、例えば、光強度均一化素子１１３は、中空パイプ（ライトパイプ）である。中空部分は、光反射ミラーの側面を有する。中空パイプの断面は、多角形状をしている。この中空パイプの側面には、内側に光を反射する光反射膜が形成されている。
【００４２】
図２は、光強度均一化素子１１３の一例を示す斜視図である。図２に示される光強度均一化素子１１３は、Ｚ軸方向を長手方向とし、Ｘ−Ｙ平面で矩形形状の断面を有する四角柱である。その側面は、光反射ミラーまたは全反射面として構成されている。ここで、「長手方向」とは、四角柱の長辺と平行な方向である。つまり、「四角柱の長辺」とは、四角柱の１２本の辺の内、一番長い辺である。通常、この一番長い辺は、４本ある。つまり、光強度均一化素子１１３は、柱体形状をしている。「柱体」とは、合同な二つの平面図形を底面として持つ筒状の空間図形のことである。２つの底面の距離を柱体の高さという。また、柱体の底面でない面を側面という。図２では、２つの底面はＸ−Ｙ平面に平行である。また、柱体の高さの方向はＺ軸方向である。
【００４３】
実施の形態１では、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏとライトバルブ１２１の光変調面とは、互いに光学的な共役関係にある。「共役関係」とは、光学系における物体と像の関係である。共役関係にあると、１点から出た光が１点に集まる。実施の形態１の光学系では、出射端面１１３ｏ上の像は、ライトバルブ１２１の光変調面上で結像する。このため、光の利用効率の観点からは、ライトバルブ１２１の光変調面の縦横比Ｌ：Ｈが、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏの縦横比Ｌ０：Ｈ０に一致することが好ましい。
【００４４】
ここで、横の寸法は、寸法Ｌ，Ｌ０である。また、縦の寸法は、寸法Ｈ，Ｈ０である。解像度がＸＧＡ（横の画素数×縦の画素数＝１０２４×７６８）の場合には、一般的に、Ｌ：Ｈ＝４：３である。実施の形態では、長辺を横として、短辺を縦とする。
【００４５】
図１に示されるように、光強度均一化素子１１３の＋Ｚ軸方向には、リレーレンズ群１１５が配置されている。また、リレーレンズ群１１５の＋Ｚ軸方向には、折り曲げミラー１２０が配置されている。折り曲げミラー１２０の＋Ｘ軸方向には、集光レンズ１２２が配置されている。集光レンズ１２２の＋Ｘ軸方向には、ライトバルブ１２１が配置されている。リレーレンズ群１１５は、凹凸レンズ（メニスカスレンズ）１１６、凸レンズ１１７及び両凸レンズ１１８を有する。凹凸レンズは、２つのレンズ面の内、１つのレンズ面が凹形状で、他のレンズ面が凸形状のレンズである。光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏから出射された光束は、このリレーレンズ群１１５を透過して折り曲げミラー１２０に達する。光束は、折り曲げミラー１２０でライトバルブ１２１の方向へ反射する。折り曲げミラー１２０は、光束の光路を折り曲げる機能を有する。この折り曲げミラー１２０で反射された光束は、集光レンズ１２２を透過して、ライトバルブ１２１に入射する。リレー光学系は、光強度分布の均一な光束をライトバルブ１２１へ導く。ここで、「リレー光学系」とは、リレーレンズ群１１５からライトバルブ１２１までの光学系のことである。
【００４６】
なお、図１では、リレーレンズ群１１５は、３枚のレンズ１１６，１１７，１１８で構成されている。しかし、リレーレンズ群１１５は、２枚のレンズで構成されてもよい。この場合、設計上では、光強度均一化素子１１３と折り曲げミラー１２０との間隔を狭くすることが好ましい。
【００４７】
以上に説明した種々の光学部材１０４，９４，９５，１１１，１１２，１１３，１１５，１２０，１２２によって、蛍光体素子１００Ｇから放射された光をライトバルブ１２１まで導く導光光学系が構成される。「導光」とは、光を導くことである。実施の形態１では、蛍光体素子１００Ｇの発した光を蛍光体素子１００Ｇからライトバルブ１２１まで導いている。
【００４８】
一方、赤色光源１００Ｒは、赤色の波長域で発光する赤色ＬＥＤで構成されている。赤色の波長域の中心波長は、例えば、６２０ｎｍである。赤色光源１００Ｒから放射された赤色の光は、レンズ群１０１で平行な光に変換される。レンズ群１０１は、２枚の凸レンズ１０２，１０３を有する。このレンズ群１０１から出射された赤色の光束は、集光光学系９６、色分離フィルタ１１１および集光光学系１１２を透過する。ここで、赤色光源１００Ｒから放射された赤色の光を２枚の凸レンズを用いて平行な光に変換する際には、凸レンズ１０３は非球面形状をしていることが設計上好ましい。図１に示すように、赤色光源１００Ｒの＋Ｚ軸方向には、レンズ群１０１が配置されている。レンズ群１０１の＋Ｚ軸方向には、集光光学系９６が配置されている。集光光学系９６の＋Ｚ軸方向には、色分離フィルタ１１１が配置されている。色分離フィルタ１１１の＋Ｚ軸方向には、集光光学系１１２が配置されている。
【００４９】
色分離フィルタ１１１を透過した赤色の光束は、集光光学系１１２により光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光する。赤色の光束は、入射端面１１３ｉから光強度均一化素子１１３に入射する。入射した赤色の光束の光強度分布は、均一化される。そして、均一化した赤色の光束は、出射端面１１３ｏから出射する。出射端面１１３ｏから出射した赤色光束は、リレーレンズ群１１５、折り曲げミラー１２０及び集光レンズ１２２を経てライトバルブ１２１に入射する。
【００５０】
集光光学系９６，１１２は、赤色光源１００Ｒから放射された赤色の光を光強度均一化素子１１３に集光させる機能を有する。そのため、集光光学系は、色分離フィルタ１１１と光強度均一化素子１１３の間のみに配置されても構わない。その際には、集光光学系９５，９６を削除して、赤色の波長帯域、緑色の波長帯域及び青色の波長帯域を考慮した集光光学系１１２の設計が必要となる。なお、集光光学系９５，９６を削除した際には、集光光学系１１２は２枚で構成されることが好ましい。
【００５１】
他方、青色光源群１００Ｂは、青色の波長域で発光する複数の青色レーザー１１０Ｂを有する。青色の波長域の中心波長は、例えば、４６０ｎｍである。青色光源群１００Ｂから放射された青色の光は、各光源に対応した各平行化レンズ１０７で平行な光に変換される。これらの平行化レンズ１０７から出射された青色の光束は、色分離フィルタ９４で反射されて、集光光学系９５を透過した後に、色分離フィルタ１１１で反射される。光源群１００Ｂは、複数の光源を有し投写光となる複数の光束を発する。また、平行化レンズ１０７は、複数の光束を複数の平行な光束にする。図１に示すように、青色光源群１００Ｂの＋Ｚ軸方向には、平行化レンズ１０７が配置されている。平行化レンズ１０７の＋Ｚ軸方向には、色分離フィルタ９４が配置されている。なお、平行化レンズ１０７は、個別に説明している場合と集合的に説明している場合とがあるが、符号は１０７として示す。そのため、図１、図４及び図５では符号１０７に下線を施している。なお、後述する平行化レンズ２０７も同様である。
【００５２】
色分離フィルタ１１１で反射した青色の光束は、集光光学系１１２により光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光する。つまり、集光光学系１１２は平行化レンズ１０７から射出された複数の光束を入射して光強度均一化素子１１３に導く。集光光学系１１２は、平行化レンズ１０７から射出された複数の平行な光束を入射して複数の集光光束を出射する。青色の複数の平行な光束は、集光光学系１１２の光軸に対して垂直な平面上で、集光光学系１１２の各々異なる位置に入射する。つまり、青色の複数の平行な光束は、集光光学系１１２の入射面上で各々異なる位置に入射する。また、同様に、青色の複数の光束は、集光光学系９５の光軸に対して垂直な平面上で、集光光学系９５の各々異なる位置に入射する。ここで、「集光光学系」とは、集光レンズ群９５，１１２のことである。「平行化レンズ」とは、レンズ群１０７のことである。青色の光束は、入射端面１１３ｉから光強度均一化素子１１３に入射する。入射した青色の光束の光強度分布は、均一化される。そして、均一化した青色の光束は、出射端面１１３ｏから出射する。出射端面１１３ｏから出射した青色の光束は、リレーレンズ群１１５、折り曲げミラー１２０及び集光レンズ１２２を経てライトバルブ１２１に入射する。光強度均一化素子１１３は、複数の集光光束を入射端面１１３ｉから入射して光強度分布の均一な光束として出射する。ライトバルブ１２１は、均一な光束を入射して変調光として出射する。ライトバルブ１２１は、入射した均一な光束を変調光に変換して出射する。
【００５３】
なお、青色光源群１００Ｂの発する光の中心波長は、励起光源群１００Ｅの発する光の中心波長より１０ｎｍ以上長い。これにより、励起光源群１００Ｅを青色の光源に使用した場合と比較して、青色の色味を向上させることが可能となる。つまり、中心波長が４６０ｎｍ以上の青色の光源を用いれば色味が向上することとなる。なお、波長が４５０ｎｍの光は紫傾向が強い青色である。波長が４６０ｎｍの光の方が、波長が４５０ｎｍの光より青色に近い。
【００５４】
さらに、励起光源群１００Ｅを青色の光源として使用すると、特開２０１１−０７６７８１号公報（段落００５５〜００５７、図３）のようにリレー光学系を必要とする。しかし、励起光源群１００Ｅの光路と青色光源群１００Ｂの光路とを異なる光路とすることにより、リレー光学系が不要となり青色光源群１００Ｂから光強度均一化素子１１３までの光路長を短くすることが可能となる。そして、投写型表示装置１はコンパクトになる。
【００５５】
青色光源群１００Ｂの構成及び配列に関しては、後で詳述する。集光光学系９５，１１２は、青色光源群１００Ｂから放射された青色の光を光強度均一化素子１１３に集光する機能を有する。このため、この機能を満たされれば、集光光学系は、色分離フィルタ１１１と光強度均一化素子１１３との間のみに配置されても構わない。その際には、集光光学系９５，９６を削除し、緑色の波長帯域、赤色の波長帯域及び青色の波長帯域を考慮した集光光学系１１２の設計が必要となる。なお、集光光学系９５，９６を削除した際には、集光光学系１１２は２枚で構成されることが好ましい。
【００５６】
制御部３は、ライトバルブ１２１の動作を制御する機能の他に、励起光源群１００Ｅ、青色光源群１００Ｂ及び赤色光源１００Ｒを発光させるタイミングを制御する機能を有することができる。この発光させるタイミングは、画像信号ＶＳに応じて光源ごとに個別に行われる。制御部３は、励起光源群１００Ｅ、青色光源群１００Ｂ及び赤色光源１００Ｒのそれぞれの発光タイミングに合わせてライトバルブ１２１の動作を制御する。
【００５７】
＜赤色光源の構成の変形例１＞
なお、実施の形態１では、赤色光源１００Ｒは、ＬＥＤ光源で構成されている。しかし、これに限定されず、赤色光源１００Ｒは、レーザーダイオード（ＬＤ）で構成されてもよい。この場合には、複数のレーザーダイオードを面状に配列して高輝度な赤色の光源を実現できる。「面状」とは、例えば、マトリックス状である。複数のレーザーダイオードを面状に配列する構成に関しては、例えば、図９又は図１４で後述する青色光源群１００Ｂと同様の概念で配列することが好ましい。図４は、赤色光源１００Ｒを、赤色のレーザーダイオード２１０Ｒで構成した構成図である。図４に示す投写型表示装置１００１は、図１に示す投写型表示装置１と赤色の光源の構成において異なる。投写型表示装置１の赤色の光源は、赤色光源１００Ｒ（ＬＥＤ）及びレンズ群１０１を有している。一方、投写型表示装置１００１は、赤色光源群２００Ｒ（レーザーダイオード）及び平行化レンズ２０７を有している。図４に示すように、複数の赤色のレーザーダイオードは、Ｘ−Ｙ平面上に配置されることができる。この場合には、光源の出射方向は、＋Ｚ軸方向となっている。また、赤色光源群２００Ｒから光強度均一化素子１１３までの光路長が青色光源群１００Ｂから光強度均一化素子１１３までの光路長と同等であることが好ましい。これにより、青色光源群１００Ｂの光束の大きさが最も小さくなる位置と赤色のレーザーダイオード２１０Ｒの光束の大きさが最も小さくなる位置とを等しくすることが可能となる。そして、光拡散素子（回転拡散板１００Ｄ）を光束が最も小さくなる位置に配置することが可能となる。なお、赤色光源の光路長を青色光源１１０Ｂの光路長に合わせるため、赤色光源２１０Ｒの位置は−Ｚ方向に移動する。
【００５８】
＜赤色光源の構成の変形例２＞
また、励起光源群１００Ｅ及び光反射鏡群２２０のような構成を用いて高輝度な赤色の光源を実現しても良い。つまり、複数の赤色のレーザーダイオード２１０Ｒは、励起光源群１００Ｅのような構成で配置されることができる。「励起光源群１００Ｅのような構成」とは、光源、平行化レンズ及び光反射鏡を用いた構成である。図５は、赤色光源１００Ｒを、赤色のレーザーダイオード２１０Ｒで構成した構成図である。図５に示す投写型表示装置１００２は、図１に示す投写型表示装置１と赤色の光源の構成において異なる。投写型表示装置１の赤色の光源は、赤色光源１００Ｒ（ＬＥＤ）及びレンズ群１０１を有している。一方、投写型表示装置１００２は、赤色光源群２００Ｒ（レーザーダイオード２１０Ｒ）、平行化レンズ２０７及び光反射鏡群２３０を有している。図５に示すように、Ｙ−Ｚ平面上に複数の赤色のレーザーダイオード２１０Ｒが面状に配列される。また、図５では、光源の出射方向は、−Ｘ軸方向となっているが、光軸Ｃを中心に光源を１８０度回転させて、＋Ｘ軸方向に出射する配置としても構わない。赤色の輝度をさらに高輝度化する場合には、図５に示された赤色光源群２００ＲのようにＹ−Ｚ平面上に光源を配置することで、多くの光源を配置できて、赤色の輝度を上げることができる。
【００５９】
一方、青色光源群１００Ｂを１つのＬＥＤで構成してもよい。その場合には、図１に示すレンズ群１０１と同様に、青色光源群１００Ｂから出射した光束を平行化するレンズ群を青色光源群１００Ｂの後に配置すればよい。
【００６０】
＜集光レンズ、ライトバルブ及び投写光学系の位置関係＞
図３は、正面側から見たときの投写型表示装置１の構成の一部を概略的に示す模式図である。「正面側から見る」とは、−Ｘ軸方向側から＋Ｘ軸方向を見ることである。図３においては、説明の便宜上、励起光源群１００Ｅ、平行化レンズ群２１０、光反射鏡群２２０及びレンズ群９０とは破線で示している。図３において、励起光源群１００Ｅは、励起光源１１，１２，１３，２１，２２，２３，３１，３２，３３，４１，４２，４３，５１，５２，５３で示されている。また、平行化レンズ群２１０は、平行化レンズ１５，１６，１７，２５，２６，２７，３５，３６，３７，４５，４６，４７，５５，５６，５７で示されている。
【００６１】
折り曲げミラー１２０で反射した光束は、集光レンズ１２２を透過した後に、ライトバルブ１２１に入射する。ライトバルブ１２１は、上述の通り、変調制御信号ＭＣに応じて入射する光を空間的に変調して、変調光を出力する。投写光学系１２４は、ライトバルブ１２１の光変調面（光出射面）から入射した変調光を被投写面１５０に拡大して投写する。変調光は、被投写面１５０に投写されて光学像が表示される。被投写面１５０は、例えば外部のスクリーンなどである。
【００６２】
図３に示されるように、投写光学系１２４の光軸ＯＡは、ライトバルブ１２１の光出射面（光変調面）の中心軸ＣＡに対して＋Ｙ軸方向に距離ｄだけずれている。つまり、距離ｄは、投写光学系１２４の光軸ＯＡからライトバルブ１２１の光出射面（光変調面）の中心軸ＣＡまでのＺ−Ｘ平面に対する法線方向の距離である。「＋Ｙ軸方向」とは、投写型表示装置１の高さ方向である。なお、ライトバルブ１２１は、投写光学系１２４の＋Ｘ軸方向に位置するので、ライトバルブ１２１の一部は、破線で示している。また、投写光学系１２４との干渉を防ぐため、集光レンズ１２２は、一部を切り欠いた形状をしている。ここで、「干渉」とは、部品どうしが接触するという意味である。図３では、円筒形状の投写光学系１２４を避けるように左上側が削られている。光軸ＯＡ及び中心軸ＣＡは、Ｙ−Ｚ平面に垂直な軸である。このため、図３では光軸ＯＡ及び中心軸ＣＡを黒丸で示す。
【００６３】
上述のように、集光レンズ１２２は、一部を切り欠いた形状をしている。このため、集光レンズ１２２の切り欠いた領域が大きくなると、集光レンズ１２２に入射する光束のうち、＋Ｙ軸方向側から集光レンズ１２２に入射する光線の有効角度は、−Ｙ軸方向側から集光レンズ１２２に入射する光線の有効角度より小さくなる。ここで、「＋Ｙ軸方向側」は、集光レンズ１２２を切り欠いた側である。また、「−Ｙ軸方向側」は、集光レンズ１２２の光軸に対して、集光レンズ１２２を切り欠いた側の逆側である。
【００６４】
ここで、集光レンズ１２２を透過する光束は、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏとおおよそ相似形の輝度分布となる。つまり、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏが長方形の場合には、レンズ１２２上の輝度分布は、長方形の形状となる。ここで、「おおよそ」とは、長方形の輝度分布の外形がぼやけた状態となっていることを示す。集光レンズ１２２は、出射端面１１３ｏと共役関係ではないため、光束は集光レンズ１２２の位置で明瞭な長方形とはならない。ここで、「長方形の形状」とは、輪郭が不明瞭な長方形を意味する。
【００６５】
従って、＋Ｙ軸方向（ライトバルブ１２１の短辺方向）から集光レンズ１２２に入射する光束の有効角度は、Ｘ軸方向（ライトバルブ１２１の長辺方向）から集光レンズ１２２に入射する光束の有効角度より小さくなる。つまり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向から集光レンズ１２２に入射する光束を同一の入射角度とした場合には、＋Ｙ軸方向（ライトバルブ１２１の短辺方向）から大きい角度で集光レンズ１２２の切り欠き部分へ入射した光束は、集光レンズ１２２の切り欠き部分を通過する。このため、ライトバルブ１２１に集光せず、図６に示すように被投写面１５０の左下に影４００の領域が発生する。ここで、「Ｘ軸方向から」及び「Ｙ軸方向から」とは、各軸の「プラス方向及びマイナス方向の両方の方向から」という意味である。
【００６６】
この現象は、集光レンズ１２２の一部を切り欠いたことによって発生する。たとえば、投写光学系１２４のレンズを保持する鏡筒の外形が大きい場合には、集光レンズ１２２の切り欠き量を大きくする必要がある。この切り欠き量が大きい場合には、図６に示すように、被投写面１５０上に影４００が発生しやすくなる。
【００６７】
また、距離ｄを大きくすると、集光レンズ１２２の切り欠き量を減少させることが可能である。しかし、距離ｄを大きくすると、投写光学系１２４の拡大倍率Ｍに距離ｄを乗じた長さ分だけ、被投写面１５０上の映像が投写される位置が、投写光学系１２４の光軸ＯＡからＹ軸方向に移動する。このため、市場の要求として適切な位置に、映像が表示できないという問題が生じる（図７参照）。図７は、投写光学系１２４と被投写面１５０との関係を説明する模式図である。図７に示すように、被投写面１５０の中心位置は、投写光学系１２４の光軸ＯＡに対してＹ軸方向にｄ×Ｍの距離だけずれている。なお、上述のように、距離ｄは、ライトバルブ１２１の中心軸ＣＡから投写光学系１２４の光軸ＯＡまでのＹ軸方向の距離である。拡大倍率Ｍは、投写光学系１２４の拡大倍率である。なお、本実施の形態１で示すリレーレンズ群１１５からライトバルブ１２１の導光光学系の場合には、ライトバルブ１２１の中心軸ＣＡと投写レンズの光軸ＯＡとは一致しない。また、光軸ＯＡは、Ｙ−Ｚ平面に垂直な軸である。このため、図７では光軸ＯＡを黒丸で示す。また、図７で示した「被投写面１５０」は、スクリーン等の被投写面１５０上の映像が投写される位置を示している。
【００６８】
ここで、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に上記を説明するための部屋の構図を示す。図８（Ａ）において、投写型表示装置１３１０は、部屋１３００の天井に固定して設置されている。画像光１３２０は、壁に向けて投写型表示装置１３１０から投写されている。図８（Ｂ）において、投写型表示装置１３１１は、部屋１３０１の天井に固定して設置されている。画像光１３２１は、壁に向けて投写型表示装置１３１１から投写されている。図８（Ａ）では、画像光１３２０は、壁の中心に投写されている。しかし、図８（Ｂ）では、画像光１３２１は、壁の下側に投写されている。距離ｄを大きくすると、映像が投写される被投写面１５０の位置がＹ軸方向に移動して、図８（Ｂ）に示すような位置に投写される。そのため、図８（Ａ）に示すような適切な位置に映像が表示できないという問題が生じる。なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）では、上下方向が図７に示すＹ軸方向となる。
【００６９】
従って、図３に示すような集光レンズ１２２の一部が切り欠かれている投写型表示装置１においては、次の２つの方法が考えられる。第１の方法は、切欠き部の＋Ｙ軸方向からライトバルブ１２１に入射する光線を、集光レンズ１２２の前段で遮光する方法である。「切欠き部の＋Ｙ軸方向から入射する光線」とは、短辺方向の光である。ここで、「前段」とは、「光が集光レンズ１２２に入射するまで」という意味である。第２の方法は、光強度均一化素子１１３から出射される光束の発散角を図６に示される影４００の領域が発生しない範囲まで小さくする方法が考えられる。
【００７０】
しかし、上記の第１の方法では、遮光することによる光の損失により光の利用効率が高くない。また、上記の第２の方法では、光強度均一化素子１１３から出射される光束の発散角を、長辺方向及び短辺方向の両方向で均等に小さくしている。長辺方向の有効角度を短辺方向の有効角度に一致させることにより、長辺方向の有効角度の光束のうち、一部の光束を利用していない。このため、上記の方法は、光の利用効率が高くない。そこで、実施の形態１では、上記の方法を使用せずに短辺方向から集光レンズ１２２に入射する光束の角度を長辺方向から入射する光束の角度より小さくする。
【００７１】
＜レーザー光源の配置と光強度均一化素子に入射するレーザー光の光束位置＞
図９は、青色光源群１００Ｂの配置の構成を示す模式図である。図１０は、光強度均一化素子１１３を入射端面１１３ｉ側から見た模式図である。つまり、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉを−Ｚ軸方向から見た図である。図９及び図１０に示すように、青色光源群１００Ｂ及び光強度均一化素子１１３は、Ｘ軸及びＹ軸に対して傾いて配置されている。また、ライトバルブ１２１に入射する光束は、その使用の方法から、ライトバルブ１２１に対して斜め下から入射する。このため、光強度均一化素子１１３の長辺の方向と、ライトバルブ１２１の長辺の方向とを光学的に一致させるために、光強度均一化素子１１３を光軸Ｃ中心に回転させて配置する。そして、折り曲げミラー１２０により、光束の光軸中心に対する回転を補正する。光軸Ｃは、Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸である。このため、図１０では光軸Ｃを黒丸で示す。
【００７２】
青色光源群１００Ｂは、５つの光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５を有している。これらの光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５は、図１、図４及び図５に示す青色光源１１０Ｂに相当する。光源１００Ｂ１と光源１００Ｂ２との間隔を距離ｎ１とする。光源１００Ｂ２と光源１００Ｂ３との間隔を距離ｎ２とする。光源１００Ｂ１と光源１００Ｂ４との間隔を距離ｎ３とする。光源１００Ｂ２と光源１００Ｂ４との間隔を距離ｎ４とする。光源１００Ｂ２と光源１００Ｂ５との間隔を距離ｎ５とする。光源１００Ｂ３と光源１００Ｂ５との間隔を距離ｎ６とする。光源１００Ｂ４と光源１００Ｂ５との間隔を距離ｎ７とする。これらのように距離ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４，ｎ５，ｎ６，ｎ７を定義すると、ｎ１＝ｎ２＝ｎ３＝ｎ４＝ｎ５＝ｎ６＝ｎ７の関係が成り立つ。
【００７３】
つまり、光源１００Ｂ１、光源１００Ｂ２及び光源１００Ｂ４は、Ｘ−Ｙ平面上で、正三角形の配置となるように配列されている。また、光源１００Ｂ２、光源１００Ｂ４及び光源１００Ｂ５は、Ｘ−Ｙ平面上で、正三角形の配置となるように配列されている。また、光源１００Ｂ２、光源１００Ｂ３及び光源１００Ｂ５は、Ｘ−Ｙ平面上で、正三角形の配置となるように配列されている。複数の光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５は、正三角形状の配列となる。従って、角度ｓ１は６０度となる。つまり、複数の光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５は、正三角形状の配列となる。また、光源１００Ｂ１、光源１００Ｂ２及び光源１００Ｂ３は、直線上に配置されている。また、光源１００Ｂ４及び光源１００Ｂ５は、光源１００Ｂ１、光源１００Ｂ２及び光源１００Ｂ３の配置された直線に平行な直線上に配置されている。
【００７４】
また、図９の軸Ｐと、図１０の軸Ｑは平行である。軸Ｐは、光源１００Ｂ１の中心、光源１００Ｂ２の中心及び光源１００Ｂ３の中心をむすんだＸ−Ｙ平面上の直線に平行な直線である。軸Ｐは、光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３と光源１００Ｂ４，１００Ｂ５との間に位置する。光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３から軸Ｐまでの距離は、距離ｍ１である。光源１００Ｂ４，１００Ｂ５から軸Ｐまでの距離は、距離ｍ２である。距離ｍ１と距離ｍ２とは、ｍ１＝ｍ２の関係が成り立つ。なお、中心軸ＢＣは光軸Ｃに対応している。つまり、中心軸ＢＣは光軸Ｃと光路上で一致している。中心軸ＢＣは、Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸である。このため、図９では中心軸ＢＣを黒丸で示す。中心軸ＢＣは、Ｘ−Ｙ平面上で光源１００Ｂ２の中心から軸Ｐに引いた垂線と軸Ｐとの交点を通る。また、軸Ｑは、光強度均一化素子１１３の２つの短辺の中心を通る直線である。軸Ｑは光軸Ｃと直交する。
【００７５】
光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５は青色レーザーである。レーザーが効率よく光を出力するためには、レーザーの冷却が非常に重要となる。そのため、各光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５の間隔を所望の間隔に設定する必要がある。「所望の間隔」とは、レーザーの冷却が実現できる間隔である。光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５間の距離ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４，ｎ５，ｎ６，ｎ７は、光源であるレーザーの冷却の要請から決定される。レーザーの冷却は、例えば、各光源に放熱部材を取り付けることである。レーザーに放熱フィン等を取り付けるために一定の距離が必要となる。また、隣り合う光源の熱が伝わらないように、光源を一定の距離だけ離す必要もある。ここで、冷却効率及び光利用効率の観点から、光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５間の距離ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４，ｎ５，ｎ６，ｎ７は、等しいことが好ましい。
【００７６】
ライトバルブ１２１に入射する光束のＹ軸方向の入射角度を小さくするためには、上記で説明した距離（ｍ１＋ｍ２）を可能な限り短くする必要がある。なぜなら、青色光源群１００Ｂから出射した平行光束が光強度均一化素子１１３に入射する際には、距離ｍ１及び距離ｍ２が大きいと、光強度均一化素子１１３の短辺方向からの入射角度が大きくなるからである。なお、青色光源群１００Ｂから出射した光は、平行化レンズ１０７により平行化される。ここで、ライトバルブ１２１のＹ軸方向は光強度均一化素子１１３の短辺方向に対応する。
【００７７】
図１１は、光強度均一化素子１１３に入射する光線について説明するための模式図である。光源Ｓ１から出射された光束は、平行化レンズ１０７Ａにより平行光束となる。光源Ｓ１は、光軸Ｃ２に対して平行な方向に光を出射する。平行化レンズ１０７Ａから出射された平行光束は、光軸Ｃ２に対して平行である。平行光束は、集光レンズ７００により光強度均一化素子１１３０の入射端面１１３０ｉに集光する。光源Ｓ２から出射された光束は、平行化レンズ１０７Ｂにより平行光束となる。光源Ｓ２は、光軸Ｃ２に対して平行な方向に光を出射する。平行化レンズ１０７Ｂから出射された平行光束は、光軸Ｃ２に対して平行である。平行光束は、集光レンズ７００により光強度均一化素子１１３０の入射端面１１３０ｉに集光する。ここで、光強度均一化素子１１３０は、光軸Ｃ２を中心軸として回転しておらず、光強度均一化素子１１３０の短辺方向から光束が入射していることとする。「短辺方向から光束が入射する」とは、光軸Ｃ２上を原点（ゼロ）として短辺と平行な直線のプラス側の方向又はマイナス側の方向から光束が入射するという意味である。図１１中で入射端面１１３０ｉの手前側の辺及び奥側の辺が短辺である。つまり、図１１の上下方向が短辺方向となる。図１１中で入射端面１１３０ｉの上側の辺及び下側の辺が長辺である。つまり、長辺は図１１の奥行き方向の辺である。
【００７８】
光軸Ｃ２から光源Ｓ１までの短辺方向の間隔を距離ｏ１とする。また、光軸Ｃ２から光源Ｓ２までの短辺方向の間隔を距離ｏ２とする。その場合には、距離ｏ１及び距離ｏ２は、「距離ｏ１＞距離ｏ２」の関係となる。つまり、距離ｏ１は距離ｏ２よりも大きな値である。また、入射角度ａ１及び入射角度ａ２は、「入射角度ａ１＞入射角度ａ２」の関係となる。つまり、入射角度ａ１は入射角度ａ２よりも大きな値である。入射角度ａ１は、光源Ｓ１から出射した光の光強度均一化素子１１３０の入射端面に入射する際の入射角度である。入射角度ａ２は、光源Ｓ２から出射した光の光強度均一化素子１１３０の入射端面に入射する際の入射角度である。
【００７９】
ここで、図９に示す軸Ｐと図１０に示す軸Ｑとは平行である。また、図１０は光強度均一化素子１１３の入射面を−Ｚ軸方向から観察した模式図を示している。図９及び図１０の上記の説明より、光強度均一化素子１１３の短辺方向の距離に対応する上記の距離ｍ１及び距離ｍ２は、できる限り小さいことが好ましい。つまり、距離ｍ１及び距離ｍ２が小さいと、光強度均一化素子１１３への光の入射角度が小さくなるからである。ここで、図９の距離ｍ１及び距離ｍ２を小さくするということは、例えば、図１１の距離ｏ１から距離ｏ２にすると言うことである。これにより、入射角度は、入射角度ａ１から入射角度ａ２となり、小さくなる。
【００８０】
図９及び図１０に示すように、光強度均一化素子１１３の光軸Ｃからの短辺方向の距離が距離ｍ１及び距離ｍ２に対応している。これにより、光強度均一化素子１１３の光軸Ｃからの長辺方向の距離は、距離ｎ１及び距離ｎ２が対応することとなる。ここで、図９に示す距離ｍ１，ｍ２と距離ｎ１との関係は、式（１）となる。
距離ｍ１＝距離ｍ２＝距離ｎ１×（３０．５）／４・・・（１）
従って、式（２）の関係が成り立つ。
距離ｍ１＝距離ｍ２＜距離ｎ１＝距離ｎ２・・・（２）
光強度均一化素子１１３の短辺方向に対応する距離が光強度均一化素子１１３の長辺方向に対応する距離より短いことから、光強度均一化素子１１３に短辺方向から入射する光の入射角度は、光強度均一化素子１１３に長辺方向から入射する光の入射角度より小さくなる。
【００８１】
従って、実施の形態１のように青色光源群１００Ｂの光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５を正三角形の形状に配置することにより、光強度均一化素子１１３の短辺方向の入射角度を長辺方向の入射角度より小さくすることが可能となる。このため、ライトバルブ１２１に到達するまでに遮光する必要がなくなる。そして、高い光の利用効率が得られる。
【００８２】
また、青色光源群１００Ｂから出射した光は、平行化レンズ１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５により、平行化されて平行光束となる。また、光強度均一化素子１１３の短辺方向の入射角度を小さくするために、平行化レンズ１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５は、対応する光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５に対して、中心軸ＢＣの方向に０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲で偏芯して配置されている。つまり、平行化レンズ１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５の光軸は、対応する光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５の光軸に対して０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲でずれている。平行化レンズ１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５は、対応する光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５の光軸に対して、光源群の中心方向に偏芯している。ここで、「光源群」とは、青色光源群１００Ｂのことである。また、「中心方向」とは、中心軸ＢＣの方向である。
【００８３】
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに入射する光束の入射位置を示す模式図である。平行化レンズ１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５の光軸を対応する光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５の光軸と一致させた場合には、青色光源群１００Ｂから出射された光束は、図１２（Ｂ）に示すように、入射面１１３ｉの中心に集まる。つまり、５つの光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５から出射した５つの光束は、入射面１１３ｉ上で１つの光束Ｂ０となる。つまり、５つの光束は光軸Ｃに集光する。「集光する」とは、複数の光束が特定の一点に集まることである。これに対して、「到達する」とは、特に光束が一点に集まることを要しない。
【００８４】
平行化レンズ１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５の光軸を対応する光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５の光軸に対して中心軸ＢＣの方向に偏芯させた場合には、図１２（Ａ）に示すように、各光束が入射端面１１３ｉ状に到達する。つまり、光源１００Ｂ１から出射した光束は、光束Ｂ１の位置に到達する。また、光源１００Ｂ２から出射した光束は、光束Ｂ２の位置に到達する。また、光源１００Ｂ３から出射された光束は、光束Ｂ３の位置に到達する。また、光源１００Ｂ４から出射した光束は、光束Ｂ４の位置に到達する。また、光源１００Ｂ５から出射した光束は、光束Ｂ５の位置に到達する。つまり、複数の平行な光束Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５の光強度均一化素子１１３への入射位置は、入射端面１１３ｉ上で離間して配列される。これにより、光強度均一化素子１１３に入射する短辺方向の光束の入射角度ａは、青色光源群１００Ｂと対応する平行化レンズ１０７との光軸を一致させた場合に比べて小さくなる。そして、図６に示す影４００を低減できる。また、光の利用効率の高い投写型表示装置１を実現できる。「離間」とは、各光束の間に隙間があることである。なお、図１２では、各光束Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５が光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉ上で離間している例を示した。しかし、各光束Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５が入射端面１１３ｉ上の異なる位置に入射して、隣り合う光束が接している場合でも構わない。
【００８５】
また、複数の平行な光束Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５の光強度均一化素子１１３への入射位置は、入射端面１１３ｉ上で正三角形状の配列とすることができる。これにより、光強度均一化素子１１３に入射する光束Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５の間隔を等しい距離だけ離すことができる。つまり、入射端面１１３ｉ上の光束Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５の位置は、等しい間隔で分散している。このため、図１２（Ｂ）に示すような光束Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５が入射面１１３ｉの中心に集まる場合に比べて、入射端面１１３ｉの近辺における局所的な温度上昇を抑えることができる。
【００８６】
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、光強度均一化素子１１３１の入射端面１１３１ｉに入射する光束の入射位置を示す模式図である。図１に示される投写型表示装置１は、青色光源群１００Ｂから光強度均一化素子１１３までの光路長が、例えば、赤色光源１００Ｒに比べて長い。
【００８７】
図１３（Ａ）に示すように、光源Ｓ３から射出された光束は、平行化レンズ１０７Ｃによって平行光束に変換される。光源Ｓ３は、光軸Ｃ３に対して平行な方向に光を出射する。また、平行化レンズ１０７Ｃから出射された平行光束は、光軸Ｃ３に対して平行である。平行化レンズ１０７Ｃから出射された平行光束は、集光レンズ７０１により光強度均一化素子１１３１の入射端面１１３１ｉに到達する。平行化レンズ１０７Ｃから出射された平行光束の到達する位置は、光軸Ｃ３上である。入射端面１１３１ｉに到達する平行光束の入射角度は、入射角度ａ３である。
【００８８】
それに対して、図１３（Ｂ）に示すように、光源Ｓ４から射出された光束は、平行化レンズ１０７Ｄによって平行光束に変換される。光源Ｓ４は、光軸Ｃ３に対して平行な方向に光を出射する。しかし、平行化レンズ１０７Ｄが光軸Ｃ３の方向に偏芯しているため、平行化レンズ１０７Ｄから出射された平行光束は、光軸Ｃ３に対して平行ではない。このため、この平行光束は、光軸Ｃ３に近づきながら集光レンズ７０１に入射する。この平行光束が集光レンズ７０１に入射する位置から光軸Ｃ３までの距離は、光軸Ｃ３から光源Ｓ４までの距離ｏ３よりも短い。なお、光軸Ｃ３から光源Ｓ４までの距離ｏ３は、光軸Ｃ３から光源Ｓ３までの距離ｏ３と等しく設定している。平行化レンズ１０７Ｄから出射した平行光束は、集光レンズ７０１によって光強度均一化素子１１３１の入射端面１１３１ｉに到達する。平行化レンズ１０７Ｄから出射した平行光束の到達する位置は、光軸Ｃ３からずれた位置である。入射端面１１３１ｉに到達する平行光束の入射角度は、入射角度ａ４である。つまり、平行化レンズ１０７Ｄから出射した平行光束は、集光レンズ７０１の集光作用を利用せずに光強度均一化素子１１３１の入射端面１１３１ｉに到達する。図１３（Ｂ）から分かるように、集光レンズ７０１（集光光学系）から出射した複数の光束の集光レンズ７０１の出射面上の出射位置と集光レンズ７０１から出射した複数の光束の光強度均一化素子１１３１の入射端面１１３１ｉ上の入射位置とは、光強度均一化素子１１３１の光軸Ｃ３に対して反対側に位置する。つまり、複数の集光光束の集光レンズ７０１（集光光学系）の出射面上の出射位置と前記複数の集光光束の前記光強度均一化素子１１３１の入射端面上１１３１ｉの入射位置とは、前記光強度均一化素子１１３１の光軸Ｃ３に対して反対側に位置する。また、図１３からわかるように、入射角度ａ４は、入射角度ａ３よりも小さくなる。「集光作用」とは、図１１に示すように集光レンズ７００に複数の平行光束が入射した際に、光強度均一化素子１１３０の入射端面１１３０ｉ上の一点（図１１では、光軸Ｃ２）に複数の平行光束が集まる作用をいう。つまり、図１１では、複数の光束が集光レンズ７００によって光強度均一化素子１１３０の入射端面１１３０ｉ上に集光している。
【００８９】
このように、青色光源群１００Ｂから出射された各光束を入射端面１１３ｉ上の異なる位置に到達させることで、光の利用効率を高めることが可能となる。なお、５つの平行化レンズ１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５の全体の中心が中心軸ＢＣ上となる必要はない。各々の平行化レンズ１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５は、中心軸ＢＣ方向に偏芯されていれば、偏芯量などは、適宜設定しても同様に効果が得られる。
【００９０】
また、偏芯させる方向も、条件によって選択できる。例えば、光強度均一化素子１１３の長辺方向の入射角度を制御しない場合には、短辺方向のみ入射角度を小さくするように平行化レンズ１０７を偏芯させればよい。つまり、平行化レンズ１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５をＸ−Ｙ平面上で軸Ｐに垂直な方向に偏芯させてもよい。
【００９１】
また、本実施の形態１に示す赤色光源１００Ｒ及び蛍光体素子１００Ｇは、光軸Ｃ上に配置されている。このため、赤色光源１００Ｒから出射された光束は、集光光学系９６，１１２によって光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉの光軸Ｃ上に集光する。また、蛍光体素子１００Ｇから出射された光束は、集光光学系９５，１１２によって光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉの光軸Ｃ上に集光する。しかし、青色光源群１００Ｂは、図９に示す光源の配列の場合には、各光源は光軸Ｃ上に配置されていない。「図９に示す光源の配列」とは、複数の光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５が正三角形の位置に配置され、平行化レンズ１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５の光軸が、光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５の光軸に対して偏芯している構成である。このため、図１３（Ｂ）に示すように青色光源群１００Ｂの各光源から出射された光束は、光軸Ｃと異なる位置で光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに到達する。つまり、光軸Ｃ上に配置されない光源は、赤色光源１００Ｒ及び蛍光体素子１００Ｇと異なる位置に集光位置を設定することが可能となる。ここで、光軸Ｃは図９の中心軸ＢＣに対応する。図１３（Ｂ）に示すように、青色光源群１００Ｂは光強度均一化素子１１３０ｉより前段で集光することとなる。ここで、「前段」とは、「光が光強度均一化素子１１３０ｉに入射するまで」という意味である。
【００９２】
このように、集光位置をずらすことにより、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに到達する光束を離間して配置することが可能となる。これにより、入射端面１１３ｉの温度上昇を抑制することが可能となる。なお、後述する図１４（Ｂ）の光源配列の場合には、光源１０１Ｂ３から出射された光束は、光強度均一化素子１１３の光軸Ｃ上に到達するが、他の光源１０１Ｂ１，１０１Ｂ２，１０１Ｂ４，１０１Ｂ５は光軸Ｃ上に到達しない。このため、各光束を離間して光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに配置させることが可能となり、同様の効果が得られる。
【００９３】
また、青色光源群１００Ｂは、各光源から出射した光束が集光光学系９５，１１２により光強度均一化素子１１３に到達する。このため、青色光源群１００Ｂは、光源毎に集光光学系を必要としない。そのため、青色光源群１００Ｂの光学系は、装置の複雑化を招かない。つまり、複数の光路を一つの集光光学系で光強度均一化素子１１３まで導くことが可能である。
【００９４】
また、実施の形態１では光源を５つ用いた場合を図９に示した。しかし、図９の構成に限らない。図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、青色光源群１００Ｂの配置の構成を示す模式図である。例えば、図１４（Ａ）のように、７つの光源を正三角形形状に配列しても構わない。図１４（Ａ）では、軸Ｒを挟んで、軸Ｒに平行な２つの直線上に光源を配置している。軸Ｒから１つの直線までの距離は、距離ｍ１である。この１つの直線上には、４つの光源が等間隔に配置されている。軸Ｒから他の直線までの距離は、距離ｍ２である。この他の直線上には、３つの光源が等間隔に配置されている。図１４（Ａ）では、各光源は、正三角形形状に配置されているので、距離ｍ１は距離ｍ２に等しい値である。また、１つの直線上の４つの光源の間隔は、他の直線上の３つの光源の間隔に等しい。また、図１４（Ｂ）のように、５つの光源配列でも構わない。図１４（Ｂ）では、１つの光源１０１Ｂ３を中心として、４つの頂点の位置に他の光源１０１Ｂ１，１０１Ｂ２，１０１Ｂ４，１０１Ｂ５を配置している。つまり、光源１０１Ｂ１，１０１Ｂ２，１０１Ｂ４，１０１Ｂ５は、長方形の頂点に位置する。これらの光源１０１Ｂ１，１０１Ｂ２，１０１Ｂ３，１０１Ｂ４，１０１Ｂ５は、図１、図４及び図５に示す青色光源１１０Ｂに相当する。短辺の両端に位置する光源１０１Ｂ１，１０１Ｂ４と中心に位置する光源１０１Ｂ３とは、正三角形をなす。同様に、短辺の両端に位置する光源１０１Ｂ２，１０１Ｂ５と中心に位置する光源１０１Ｂ３とは、正三角形をなす。この光源１０１Ｂ１，１０１Ｂ２，１０１Ｂ３，１０１Ｂ４，１０１Ｂ５の配置は、正方形形状の配列と比較すると、光の利用効率は向上する。複数の光源１０１Ｂ１，１０１Ｂ２，１０１Ｂ３，１０１Ｂ４，１０１Ｂ５は、正三角形状の配列となる。
【００９５】
ただし、光強度均一化素子１１３の短辺方向から入射する光束の角度は、図１４（Ｂ）に示す配置より図９に示す配置の方が小さい。光源１０１Ｂ１と光源１０１Ｂ４との間隔を距離ｎ８とする。光源１０１Ｂ１と光源１０１Ｂ３との間隔を距離ｎ９とする。光源１０１Ｂ２と光源１０１Ｂ３との間隔を距離ｎ１０とする。光源１０１Ｂ２と光源１０１Ｂ５との間隔を距離ｎ１１とする。光源１０１Ｂ３と光源１０１Ｂ４との間隔を距離ｎ１２とする。光源１０１Ｂ３と光源１０１Ｂ５との間隔を距離ｎ１３とする。これらのように距離ｎ８，ｎ９，ｎ１０，ｎ１１，ｎ１２，ｎ１３を定義すると、ｎ８＝ｎ９＝ｎ１０＝ｎ１１＝ｎ１２＝ｎ１３の関係が成り立つ。また、距離ｎ８，ｎ９，ｎ１０，ｎ１１，ｎ１２，ｎ１３は、図９に示す距離ｎ１と等しい。
【００９６】
ここで、図９に示す距離ｍ１，ｍ２と距離ｎ１との関係は、式（３）となる。
ｍ１＝ｍ２＝ｎ１×（３０．５）／４・・・（３）
また、図１４（Ｂ）に示す距離ｍ３，ｍ４と距離ｎ１との関係は、式（４）となる。
ｍ３＝ｍ４＝ｎ１×１／２・・・（４）
式（３）及び式（４）から、距離ｍ１は、距離ｍ３より小さい値（ｍ１＜ｍ３）となるため、短辺方向の入射角度ａを小さくする効果は、図９に示す配置の方が高いことが分かる。
【００９７】
しかし、図１４（Ｂ）の配置も図９に示す配置と比較すると別の効果が確認できる。図１４（Ｂ）において、平行化レンズ１０７６，１０７７，１０７９，１０８０は、中心軸ＢＤ方向に偏芯させる。中心軸ＢＤは、Ｘ−Ｙ平面上に配置された５つの光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５の中心位置である。また、中心軸ＢＤは、Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸である。このため、図１４（Ｂ）では中心軸ＢＤを黒丸で示す。しかし、平行化レンズ１０７８は、光源１０１Ｂ３が中心軸ＢＤ上に配置されているため、偏芯させる必要はない。このように、偏芯させる平行化レンズの数を１つ減らすことができる。このため、部品の加工性及び部品の組立性を向上することができる。中心軸ＢＤは、光源１０１Ｂ３の中心に位置して、Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸である。なお、光源１０１Ｂ３は、４つの光源１０１Ｂ１，１０１Ｂ２，１０１Ｂ４，１０１Ｂ５の中心に位置している。
【００９８】
また、例えば、特開２０１１−０７６７８１号公報（段落００５５〜００５７、図３）の光源装置は、励起用光源の光の光路と青色の光の光路とを蛍光体素子まで同一にしている。そして、この光源装置は、リレー光学系を用いて青色の光源から光強度均一化素子まで光を導いている。一方、実施の形態１に係る投写型表示装置１，１００１，１００２は、励起用光源の光の光路と青色の光の光路とを分けている。投写型表示装置１，１００１，１００２は、青色の光源（青色光源群１００Ｂ）から光強度均一化素子１１３まで光を導いている。このため、実施の形態１に係る投写型表示装置１，１００１，１００２は、青色の光源（青色光源群１００Ｂ）から光強度均一化素子１１３までの青色の光の光路を短くできる。そして、投写型表示装置１，１００１，１００２は、投写光学系１２４をコンパクトにできるという効果を有する。
【００９９】
＜光拡散素子によるスペックルの低減＞
実施の形態１に係る投写型表示装置１，１００１，１００２において、青色光源群１００Ｂから光強度均一化素子１１３までの光路内に光拡散素子を配置する。これにより、レーザーによるスペックルを低減することができる。また、この光拡散素子により、光強度均一化素子１１３に到達する光束の光束径のサイズを大きくする事で、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏにおける青色輝度分布の均一性を向上させることができる。また、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉにおいて、入射光が分散されるため、入射端部の温度上昇を抑制できる。ここで、「スペックル」とは、レーザー光の可干渉によって生じる斑点状の輝度むらのことである。スペックルは、光源から光強度均一化素子までの間に光拡散素子を配置するか、又は光強度均一化素子からライトバルブまでの間に光拡散素子を配置する事により軽減する。
【０１００】
実施の形態１では、図１、図４及び図５に示すように、光拡散素子は集光光学系１１２と光強度均一化素子１１３との間に配置されている。実施の形態１では、光拡散素子として回転拡散板１００Ｄを採用している。以下において、図１を用いて説明するが、図４及び図５においても同様である。
【０１０１】
ここで、回転拡散板１００Ｄに関して述べる。上述したように、光拡散素子を青色光源群１００Ｂから光強度均一化素子１１３までの間に配置すればスペックルが減少する。ただし、光拡散素子を回転させずに完全にスペックルを除去するためには、光源の数を増加させて複数の光源の強度分布を重畳させる必要がある。例えば、２０個以上の光源を用いる必要がある。なお、光拡散素子の拡散度を大きくすることにより、大幅にスペックルを減少させることは可能である。しかし、光束の発散角が大きくなるため、光利用効率が低下して好ましくない。ここで、「拡散度」とは光束が光拡散素子を通過又は反射した際に広がる度合いを示す。
【０１０２】
本実施の形態１では、青色光源群１００Ｂが５つの光源又は７つの光源で構成される場合に関して説明する。この場合には、青色光源群１００Ｂから光強度均一化素子１１３までの間で、光拡散素子を回転させて時間的に輝度分布を積算する。これにより、スペックルを低減させることができる。
【０１０３】
ここで、回転拡散板１００Ｄは、耐久性及び耐熱性の観点から硝子で作製されていることが好ましい。従って、硝子板に表面処理を施すことにより拡散作用を持たせることとなる。表面処理としては、例えば、硝子板の表面を凹凸にする処理が考えられる。また、スペックルを低減するために拡散板を回転させる。しかし、回転速度が遅い場合には、スペックルの低減効果が小さい。回転拡散板１００Ｄは、少なくとも３６００ｒｐｍ以上の回転速度で回転することが好ましい。
【０１０４】
回転拡散板１００Ｄは、図１３（Ｂ）に示す光源Ｓ４の光束が光軸Ｃ３上を通過する位置に配置することが好ましい。この位置は、青色光源群１００Ｂの各光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５から出射された青色の光が光軸Ｃ３近傍に到達する位置である。つまり、光源Ｓ４の光束が光軸Ｃ３上を通過する位置は、青色の光の集光位置となる。そして、光源Ｓ４の光束が光軸Ｃ３上を通過する位置では、青色の光の光束径は小さくなる。
【０１０５】
赤色光源１００Ｒから出射された赤色の光及び蛍光体素子１００Ｇから放射された緑色の光は、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉで集光する。このため、赤色の光及び緑色の光は、集光光学系１１２と光強度均一化素子１１３との間の位置では、光束の大きさが入射端面１１３ｉの位置と比較して大きくなる。従って、上述した青色の光の集光位置は、青色光源群１００Ｂから出射された光束の大きさが最も小さくなる位置であるが、赤色光源１００Ｒから出射された光束及び蛍光体素子１００Ｇから放射された光束の大きさが最も小さくなる位置ではない。
【０１０６】
図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）は、回転拡散板１００Ｄ上の光束の概略を示す図である。ここでは、例えば、図１に示す回転拡散板１００Ｄと光強度均一化素子１１３との間隔を５ｍｍとしている。図１５（Ａ）は、赤色光源１００Ｒから出射された赤色の光の光束１３０Ｒを示している。図１５（Ｂ）は、蛍光体素子１００Ｇから放射された緑色の光の光束１３０Ｇを示している。図１５（Ｃ）は、青色光源群１００Ｂから出射された青色の光の光束１３０Ｂを示している。図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）には、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉが破線で示されている。図１５は、光強度均一化素子１１３の−Ｚ軸方向の光束径を示しているため、光束径は実線で表し、光強度均一化素子１１３は破線で表している。図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）に示すように、青色光源１００Ｂから出射された青色の光の光束径の大きさが最も小さいことが確認できる。
【０１０７】
図１６は、回転拡散板１００Ｄの構成を示す模式図である。回転拡散板１００Ｄは、円形状の板である。つまり、回転拡散板１００Ｄは、円板の形状をしている。拡散領域１４０Ｄは、回転拡散板１００Ｄの回転中心Ｏを中心としたリング状に形成されている。拡散領域１４０Ｄの半径方向の位置は、光束１３０Ｂが拡散領域１４０Ｄの範囲を常に透過するように決められている。つまり、光束１３０Ｂの回転中心Ｏ側の端は、拡散領域１４０Ｄの内側の径（内径）と一致する。また、光束１３０Ｂの回転中心Ｏと反対側の端は、拡散領域１４０Ｄの外側の径（外径）と一致する。回転拡散板１００Ｄの拡散領域１４０Ｄ以外の領域は、光を拡散しない領域１４０Ｔである。「光を拡散しない領域」とは、入射光の発散角と出射光の発散角が等しい領域のことである。
【０１０８】
これにより、青色光源群１００Ｂから射出された光束１３０Ｂのスペックルを低減することができる。なぜなら、光束１３０Ｂは、拡散領域１４０Ｄの範囲を常に透過するからである。また、他の光束１３０Ｒ，１３０Ｇは、光束の一部の光のみが拡散される。このため、光束１３０Ｒ，１３０Ｇは、光の拡散による光利用効率の低下が抑制される。なぜなら、光束１３０Ｒ，１３０Ｇでは、光束の一部は拡散領域１４０Ｄを透過して拡散されるが、光束の他の部分は光を拡散しない領域１４０Ｔを透過して拡散されないからである。なお、回転拡散板１００Ｄと光強度均一化素子１１３との間隔を５ｍｍとしたが、これに限らない。例えば、１０ｍｍでもよい。また、回転拡散板１００Ｄと光強度均一化素子１１３との間隔が小さいと効果が小さくなるため、５ｍｍ以上であることが好ましい。
【０１０９】
図１７は、回転させない光拡散素子１６００の構成を示す模式図である。図１７に示すように、光拡散素子１６００は、光束１３０Ｂが通過する位置にのみ光を拡散させる拡散領域１６００Ｄが設けられている。拡散領域１６００Ｄは、回転拡散板１００Ｄの拡散領域１４０Ｄと異なり、高い拡散度を有する。光拡散素子１６００の拡散領域１６００Ｄ以外の領域は、光を拡散しない領域１６００Ｔである。回転拡散板１００Ｄと同様に、光拡散素子１６００は、青色光源群１００Ｂから射出される光束１３０Ｂのスペックルを低減することができる。また、光拡散素子１６００は、光束１３０Ｒ，１３０Ｇの光の拡散による光利用効率の低下を抑制できる。
【０１１０】
上述の説明では、回転拡散板１００Ｄ及び光拡散素子１６００は、光を透過する構成で説明した。しかし、回転拡散板１００Ｄ及び光拡散素子１６００を、光を反射する構成としても、同様の効果を得られる。つまり、拡散領域１４０Ｄ，１６００Ｄは、光を拡散反射する領域であり、領域１４０Ｔ，１６００Ｔは、光を鏡面反射する領域である。鏡面反射では、入射角と反射角とが等しい角度になる。
【０１１１】
また、上述の説明では、光を拡散しない領域１４０Ｔ，１６００Ｔは、光をそのまま透過する領域として説明した。「光をそのまま透過する」とは、光を透過する場合に、入射光の発散角と出射光の発散角が等しいことである。しかし、拡散領域１４０Ｄ，１６００Ｄよりも拡散度の小さな領域とすることができる。このような構成を取ることでも、全ての光が拡散領域１４０Ｄ，１６００Ｄに入射する場合に比べて、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。ただし、光利用効率の低下を抑制する程度は、光を拡散しない領域１４０Ｔ，１６００Ｔを用いた場合に比べて低くなる。つまり、光を拡散しない領域１４０Ｔ，１６００Ｔを用いた場合に比べて、光利用効率は低下する。
【０１１２】
また、上述の説明では、ＬＥＤ光及び蛍光体の発する光を、可干渉性が小さくスペックルの影響を考慮する必要のない光として説明した。しかし、例えば、軽度ではあるがスペックルを発生させる可干渉性の小さな光の一部を、上述の拡散領域１４０Ｄ，１６００Ｄよりも拡散度の小さな領域１４０Ｔ，１６００Ｔに入射させることができる。これにより、光利用効率の低下を抑制しながら、スペックルを低減することができる。「軽度ではあるがスペックルを発生させる可干渉性の小さな光」としては、例えば、可干渉性を低下させたレーザー光等が考えられる。
【０１１３】
また、回転拡散板１００Ｄは、回転する光拡散素子である。このため、回転拡散板１００Ｄは、光拡散素子の一形態である。
【０１１４】
上述したように、拡散度の高い光拡散素子を配置することは、光利用効率が低下して好ましくない。しかし、図１７に示す光拡散素子１６００は、青色光源群１００Ｂの光束１３０Ｂの大きさを考慮した領域１６００Ｄのみ拡散度を高くしている。このため、光拡散素子１６００は、他の光束１３０Ｒ，１３０Ｇの光利用効率の低下を抑制することができる。また、光拡散素子１６００は、回転させなくともスペックルを低減することができる。そのため、拡散板を回転させる駆動部を必要としないため、装置の構成が簡略化され、装置の小型化及び組立の効率化が可能となる。また、部品点数を削減して、組立性を改善できる。
【０１１５】
実施の形態１では、青色の光源１００Ｂにレーザーを用いている。このため、光の利用効率の高い光学系が実現可能である。また、光源１００Ｂから光強度均一化素子１１３までの光学系を１枚の平行化レンズ１０７及び２枚の集光レンズ９５，１１２で構成しているため、製品の大きさを小さくできる。
【０１１６】
実施の形態１では、緑色の光源として蛍光体素子１００Ｇを用いている。また、赤色の光源１００ＲとしてＬＥＤを用いている。しかし、緑色の光源及び赤色の光源にレーザーを用いても同様の効果が得られる。その際には、実施の形態１の青色光源群１００Ｂと同様に、三角形形状に光源を配列することが好ましい。図４では、赤色光源２００Ｒがレーザーである場合を説明した。その際に、光源の配列は、図９又は図１４で説明する青色光源群１００Ｂと同様の概念で配列することが好ましいことを示した。また、平行化レンズは、光軸方向に偏芯させて、光強度均一化素子１１３より前段で集光させる必要がある。なお、レーザーが１色または２色を用いた場合にのみ効果がある。つまり、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに少なくとも１色の光束が集光し、他の色のレーザー光源の光束が光強度均一化素子１１３の前段で集光することにより、スペックルを低減し、かつ光利用効率の低減を抑制する効果が得られる。
【０１１７】
３つの光源の内、少なくとも一つはＬＥＤ又は蛍光体とする。これによって、ＬＥＤの光束又は蛍光体の光束は、光強度均一化素子１１３の入射面１１３ｉに集光される。つまり、ＬＥＤの光束又は蛍光体の光束は、入射端面１１３ｉ上で光束径の大きさが最も小さくなる。それに対して、他の光源（レーザー）の光束は、光強度均一化素子１１３の前段で光束径の大きさが入射端面１１３ｉ上の光束径の大きさより小さくなる。このため、ＬＥＤ又は蛍光体の光利用効率の低下を抑制することが可能となる。また、スペックルの軽減が可能となる。
【０１１８】
さらに、実施の形態１に係る発明は、特開２００２−１３９６９８の公開特許公報に示すようなプリズムを用いた投写型表示装置にも適用することが可能である。実施の形態１のようにレーザーを用いて光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉ上での光束の配置を三角形形状とすることで、温度上昇を抑えて高輝度化を実現している。また、光源の光軸と平行化レンズの光軸とをずらすという簡単な構成で角度分布に異方性を持たせることができると共に光利用効率を容易に高めることが可能となる。ここで、「異方性」とは、光強度均一化素子１１３に入射する光の角度分布を長辺方向の入射角度を大きく、短辺方向の入射角度を小さくする特性である。
【０１１９】
本実施の形態１においては、図９に示すように、青色光源群１００Ｂの光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５を正三角形形状の配列とした。しかし、これらの光源を、二等辺三角形形状の配列としても構わない。複数の光源１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５は、二等辺三角形状の配列となる。その場合、短辺方向の距離（図９でいう距離ｍ１，ｍ２）を維持し、長辺方向の距離（図９でいう距離ｎ１，ｎ２，ｎ７）を長くすることとなる。つまり、距離ｎ３、距離ｎ４、距離ｎ５及び距離ｎ６が等しい長さの二等辺三角形となる。距離ｎ３、距離ｎ４、距離ｎ５及び距離ｎ６は、二等辺三角形の等辺に対応する。一方、距離ｎ１、距離ｎ２及び距離ｎ７は、二等辺三角形の底辺に対応する。これにより、長辺方向から光強度均一化素子１１３に入射される光束の入射角度は大きくなるが、各光源の間隔が広がるため、青色光源群１００Ｂの冷却に有利な構成となる。従って、長辺方向から入射する光束の有効角度に裕度があれば、二等辺三角形形状の配列としても構わないことになる。つまり、光源群の配列に関して、短辺方向の距離と長辺方向の距離を比較して、短辺方向の距離の方が小さくなれば、どのような光源配列でも光利用効率を向上させることが可能となる。ただし、冷却及び光利用効率の双方に関して最適な配列は、正三角形形状となる。
【０１２０】
本実施の形態１においては、１枚のライトバルブを用いている。しかし、ライトバルブを３枚用いた構成とした場合においても同様に、スペックル低減及び光利用効率の低下の抑制の効果が得られる。その際には、ライトバルブの前段にプリズムを配置して各色の光束を合成する等の工夫が必要となる。
【０１２１】
以上のように、投写型表示装置１は、光源群１００Ｂ、平行化レンズ１０７、集光光学系９５，１１２及び光強度均一化素子１１３を備える。光源群１００Ｂは、投写光となる第１の光を発する複数の第１の光源１１０Ｂを有する。平行化レンズ１０７は、各々の第１の光を平行な光束にして出射する。集光光学系９５，１１２は、平行な光束を各々入射して集光光束として出射する。光強度均一化素子１１３は、集光光束を入射端面１１３ｉから入射して光強度分布の均一性を高めた光として出射する。平行な光束は、集光光学系９５，１１２に対して、集光光学系９５，１１２の光軸に対して垂直な平面上で、各々異なる位置に入射する。集光光束の集光光学系９５，１１２の出射面上の出射位置と当該集光光束の光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉ上の入射位置とは、集光光学系９５，１１２の光軸に対して反対側に位置する。ここで、「均一性を高めた光」とは、入射端面１１３ｉから入射する際の光強度分布よりも平坦な光強度分布の光のことである。光強度均一化素子１１３は、入射端面１１３ｉから入射した光を、入射する際の光強度分布よりも平坦な光強度分布にして出射端面１１３ｏから出射する。
【０１２２】
また、集光光束の光強度均一化素子１１５への入射位置は、入射端面１１５ｉ上で離間して配置される。
【０１２３】
また、集光光束の光強度均一化素子１１５への入射位置は、入射端面１１５ｉ上で正三角形状の配置となる。
【０１２４】
また、複数の光源は、正三角形状に配置される。
【０１２５】
また、複数の光源は、二等辺三角形状に配置される。
【０１２６】
また、平行化レンズ１０７は、複数の第１の光源１１０Ｂの各々に対応して複数配置されている。そして、平行化レンズ１０７は、対応する第１の光源１１０Ｂの光軸に対して、偏芯している。
【０１２７】
また、平行化レンズ１０７は、複数の第１の光源１１０Ｂの各々に対応して複数配置されている。そして、平行化レンズ１０７は、対応する第１の光源１１０Ｂの光軸に対して、偏芯している。そして、平行化レンズ１０７の偏芯の方向は、光源群１００Ｂの中心方向である
【０１２８】
また、投写型表示装置１は、第２の光源１００Ｒ，１００Ｇ及び光拡散素子１００Ｄをさらに備える。第２の光源１００Ｒ，１００Ｇは、第１の光源１１０Ｂとは異なり、第１の光よりも可干渉性の小さな第２の光を発する。光拡散素子１００Ｄは、集光光学系１１２と光強度均一化素子１１３との間に配置され、集光光束及び第２の光を入射光として、入射光を拡散して出射光として出射する。光拡散素子１００Ｄは、入射光を拡散する第１の領域１４０Ｄ，１６００Ｄと第１の領域１４０Ｄ，１６００Ｄよりも拡散度の小さな第２の領域１４０Ｔ，１６００Ｔとを有する。光拡散素子１００Ｄに入射する第２の光の光束径は、光拡散素子１００Ｄに入射する集光光束の光束径よりも大きい。集光光束は、第１の領域１４０Ｄ，１６００Ｄに入射する。第２の光は第１の領域１４０Ｄ，１６００Ｄ及び第２の領域１４０Ｔ，１６００Ｔに入射する。ここで、集光光束は全て第１の領域１４０Ｄ，１６００Ｄに入射している。
【０１２９】
また、第２の領域１４０Ｔ，１６００Ｔは、入射光の発散角と出射光の発散角とが等しいとすることができる。「入射光の発散角と出射光の発散角とが等しい」とは、光が拡散せずに透過することである。
【０１３０】
また、光拡散素子１００Ｄは回転する。
【０１３１】
また、投写型表示装置１は、ライトバルブ１２１及び投写レンズ１２４をさらに備える。ライトバルブ１２１は、均一性を高めた光を入射して変調光として出射する。投写レンズ１２４は、変調光を拡大して投写する。ライトバルブ１２１の中心軸と投写レンズ１２４の光軸とは一致しない。
【０１３２】
また、投写型表示装置１は、光強度均一化素子１１３から出射された均一性を高めた光をライトバルブ１２１へ導くリレー光学系１１５，１２０，１２２をさらに備える。
【０１３３】
また、第１の光源１１０Ｂは青色用の光源であり、ピーク波長が４６０ｎｍ以上である。
【０１３４】
以上より、投写型表示装置１は、光源群１００Ｇ，１００Ｂ，１００Ｒを有している。投写型表示装置１００１，１００２は、光源群１００Ｇ，１００Ｂ，２００Ｒを有している。光源群は、投写光となる光を発する複数の光源を有している。また、投写型表示装置１，１００１，１００２は、光拡散素子１００Ｄ，１６００を有している。光拡散素子１００Ｄ，１６００は、光を拡散する第１の領域１４０Ｄ，１６００Ｄ及び前記第１の領域１４０Ｄ，１６００Ｄよりも拡散度の小さな第２の領域１４０Ｔ，１６００Ｔを有している。複数の光は、可干渉性の大きな第１の光（例えば、レーザー光）及び前記第１の光よりも可干渉性の小さな第２の光（例えば、ＬＥＤ光または蛍光体の発する光）を含む。光拡散素子１００Ｄ，１６００に入射する第２の光（例えば、ＬＥＤ光または蛍光体の発する光）の光束の大きさは、第１の光（例えば、レーザー光）の光束の大きさよりも大きい。第１の光（例えば、レーザー光）の全ては、第１の領域１４０Ｄ，１６００Ｄに入射し、第２の光（例えば、ＬＥＤ光または蛍光体の発する光）のうち一部の光は前記第１の領域１４０Ｄ，１６００Ｄに入射し、他の光は前記第２の領域１４０Ｔ，１６００Ｔに入射する。なお、第２の光の例をＬＥＤ光または蛍光体の発する光としたが、可干渉性を低下させた場合には、レーザー光も含まれる。
【０１３５】
なお、上述の各実施の形態においては、「平行」や「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載をした場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。
【０１３６】
また、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。
【符号の説明】
【０１３７】
１，１００１，１００２  投写型表示装置、  ３  制御部、  １１，１２，１３，２１，２２，２３，３１，３２，３３，４１，４２，４３，５１，５２，５３  励起光源、  １００Ａ  励起光源ユニット、  １５，１６，１７，２５，２６，２７，３５，３６，３７，４５，４６，４７，５５，５６，５７  平行化レンズ、  ９０，１０１  レンズ群、  ２１０  平行化レンズ群、８０  光反射素子、  ８１，８２，８３，８４，８５  光反射鏡、  ２２０，２３０  光反射鏡群、  １０４  集光レンズ群、  ９４，１１１  色分離フィルタ、  ９５，９６，１１２  集光光学系、  １００Ｒ，２００Ｒ，２１０Ｒ  赤色光源、  １００Ｂ  青色光源群、  １１０Ｂ，１００Ｂ１，１００Ｂ２，１００Ｂ３，１００Ｂ４，１００Ｂ５，１０１Ｂ１，１０１Ｂ２，１０１Ｂ３，１０１Ｂ４，１０１Ｂ５  光源、  １００Ｇ  蛍光体素子、  １００Ｅ  励起光源群、  １０７，１０７１，１０７２，１０７３，１０７４，１０７５，１０７６，１０７７，１０７８，１０７９，１０８０，２０７  平行化レンズ、  １１３，１１３０，１１３１  光強度均一化素子、  １１３ｉ  入射端面、  １１３ｏ  出射端面、  １１５  リレーレンズ群、  １２０  折り曲げミラー、  １２１  ライトバルブ、  １２２  集光レンズ、  １２４  投写光学系、  １２４ｆ  前面、１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ  光束、  １４０Ｄ  拡散領域、  １４０Ｔ  拡散しない領域、  １５０  被投写面、  １６００  光拡散素子、  １６００Ｄ  拡散領域、１６００Ｔ  拡散しない領域、  ４００  影、  ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４，ｎ５，ｎ６，ｎ７，ｎ８，ｎ９，ｎ１０，ｎ１１，ｎ１２，ｎ１３，ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４，ｏ１，ｏ２  距離、  Ｐ，Ｑ，Ｒ  軸、  Ｃ，Ｃ２，ＯＡ  光軸、  ＣＡ，ＢＣ，ＢＤ  中心軸、  ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ｂ  入射角度、  Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５  光束、  Ｒo  投写光、  ＶＳ  画像信号、  ＭＣ  変調制御信号、  Ｍ  倍率。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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