(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一または複数の発光スポットを含む光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源と、
前記固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材と、
光学素子と、
光路分岐素子と
を備え、
前記固体発光素子は、光を発する単一または複数のチップを含み、
前記１または複数の光源全体において、前記チップの少なくとも１つがレーザダイオードであり、
前記光学部材は、
前記固体発光素子側からの光が入射する第１のフライアイレンズと前記第１のフライアイレンズ側からの光が入射する第２のフライアイレンズとを含んで構成されると共に前記固体発光素子側から入射した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータを備え、
前記光学素子は、前記レーザダイオードからなるチップを含む光源と前記第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、前記第１のフライアイレンズの入射面における入射光の輝度分布形状をその長軸方向に沿って保持しつつその短軸方向に沿って広げる素子であり、
前記光路分岐素子は、前記レーザダイオードからなるチップを含む光源と前記第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、前記入射光の光路をその輝度分布形状の短軸方向に沿って複数に分岐させる素子である
照明装置。
【請求項２】
前記第１および第２のフライアイレンズはそれぞれ、複数のセルを有すると共に、前記第１のフライアイレンズにおける各セルが、互いに直交する第１および第２の方向の各々に沿って配列されており、
前記光学素子が、前記第２の方向の焦点距離と比べて前記第１の方向の焦点距離のほうが相対的に長くなっているアナモルフィックレンズを含む
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光路分岐素子が、回折素子、ハーフミラーまたはプリズムを含む
請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１のフライアイレンズは、前記第２のフライアイレンズの略焦点位置に配置されており、
前記第２のフライアイレンズは、前記第１のフライアイレンズの略焦点位置に配置されている
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光学部材が、
前記固体発光素子側から入射した光の指向角を変換する１または複数の指向角変換素子と、
前記指向角変換素子を透過した光が照明する前記所定の照明範囲における光の照度分布を均一化する前記インテグレータと
を有する請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
各光源は、前記固体発光素子を内蔵したパッケージ、または前記固体発光素子を基材上に支持するパッケージとなっている
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
単一または複数の発光スポットを含む光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源と、
前記固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材と、
光路分岐素子と
を備え、
前記固体発光素子は、光を発する単一または複数のチップを含み、
前記１または複数の光源全体において、前記チップの少なくとも１つがレーザダイオードであり、
前記光学部材は、
前記固体発光素子側からの光が入射する第１のフライアイレンズと前記第１のフライアイレンズ側からの光が入射する第２のフライアイレンズとを含んで構成されると共に前記固体発光素子側から入射した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータを備え、
前記光路分岐素子は、前記レーザダイオードからなるチップを含む光源と前記第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、前記第１のフライアイレンズの入射面における入射光の光路を、この入射光の輝度分布形状の短軸方向に沿って複数に分岐させる素子である
照明装置。
【請求項８】
前記光路分岐素子が、回折素子、ハーフミラーまたはプリズムを含む
請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記第１のフライアイレンズは、前記第２のフライアイレンズの略焦点位置に配置されており、
前記第２のフライアイレンズは、前記第１のフライアイレンズの略焦点位置に配置されている
請求項７または請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記光学部材が、
前記固体発光素子側から入射した光の指向角を変換する１または複数の指向角変換素子と、
前記指向角変換素子を透過した光が照明する前記所定の照明範囲における光の照度分布を均一化する前記インテグレータと
を有する請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１１】
各光源は、前記固体発光素子を内蔵したパッケージ、または前記固体発光素子を基材上に支持するパッケージとなっている
請求項７ないし請求項１０のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１２】
照明光学系と、
入力された映像信号に基づいて前記照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、
前記空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系と
を備え、
前記照明光学系は、
単一または複数の発光スポットを含む光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源と、
前記固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材と、
光学素子と、
光路分岐素子と
を備え、
前記固体発光素子は、光を発する単一または複数のチップを含み、
前記１または複数の光源全体において、前記チップの少なくとも１つがレーザダイオードであり、
前記光学部材は、
前記固体発光素子側からの光が入射する第１のフライアイレンズと前記第１のフライアイレンズ側からの光が入射する第２のフライアイレンズとを含んで構成されると共に前記固体発光素子側から入射した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータを備え、
前記光学素子は、前記レーザダイオードからなるチップを含む光源と前記第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、前記第１のフライアイレンズの入射面における入射光の輝度分布形状をその長軸方向に沿って保持しつつその短軸方向に沿って広げる素子であり、
前記光路分岐素子は、前記レーザダイオードからなるチップを含む光源と前記第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、前記入射光の光路をその輝度分布形状の短軸方向に沿って複数に分岐させる素子である
投射型表示装置。
【請求項１３】
照明光学系と、
入力された映像信号に基づいて前記照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、
前記空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系と、
前記投影光学系から投射された画像光を映し出す透過型スクリーンと
を備え、
前記照明光学系は、
単一または複数の発光スポットを含む光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源と、
前記固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材と、
光学素子と、
光路分岐素子と
を備え、
前記固体発光素子は、光を発する単一または複数のチップを含み、
前記１または複数の光源全体において、前記チップの少なくとも１つがレーザダイオードであり、
前記光学部材は、
前記固体発光素子側からの光が入射する第１のフライアイレンズと前記第１のフライアイレンズ側からの光が入射する第２のフライアイレンズとを含んで構成されると共に前記固体発光素子側から入射した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータを備え、
前記光学素子は、前記レーザダイオードからなるチップを含む光源と前記第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、前記第１のフライアイレンズの入射面における入射光の輝度分布形状をその長軸方向に沿って保持しつつその短軸方向に沿って広げる素子であり、
前記光路分岐素子は、前記レーザダイオードからなるチップを含む光源と前記第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、前記入射光の光路をその輝度分布形状の短軸方向に沿って複数に分岐させる素子である
直視型表示装置。
【請求項１４】
照明光学系と、
入力された映像信号に基づいて前記照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、
前記空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系と
を備え、
前記照明光学系は、
単一または複数の発光スポットを含む光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源と、
前記固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材と、
光路分岐素子と
を備え、
前記固体発光素子は、光を発する単一または複数のチップを含み、
前記１または複数の光源全体において、前記チップの少なくとも１つがレーザダイオードであり、
前記光学部材は、
前記固体発光素子側からの光が入射する第１のフライアイレンズと前記第１のフライアイレンズ側からの光が入射する第２のフライアイレンズとを含んで構成されると共に前記固体発光素子側から入射した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータを備え、
前記光路分岐素子は、前記レーザダイオードからなるチップを含む光源と前記第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、前記第１のフライアイレンズの入射面における入射光の光路を、この入射光の輝度分布形状の短軸方向に沿って複数に分岐させる素子である
投射型表示装置。
【請求項１５】
照明光学系と、
入力された映像信号に基づいて前記照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、
前記空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系と、
前記投影光学系から投射された画像光を映し出す透過型スクリーンと
を備え、
前記照明光学系は、
単一または複数の発光スポットを含む光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源と、
前記固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材と、
光路分岐素子と
を備え、
前記固体発光素子は、光を発する単一または複数のチップを含み、
前記１または複数の光源全体において、前記チップの少なくとも１つがレーザダイオードであり、
前記光学部材は、
前記固体発光素子側からの光が入射する第１のフライアイレンズと前記第１のフライアイレンズ側からの光が入射する第２のフライアイレンズとを含んで構成されると共に前記固体発光素子側から入射した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータを備え、
前記光路分岐素子は、前記レーザダイオードからなるチップを含む光源と前記第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、前記第１のフライアイレンズの入射面における入射光の光路を、この入射光の輝度分布形状の短軸方向に沿って複数に分岐させる素子である
直視型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザダイオード（ＬＤ）などの固体発光素子を用いた照明装置、ならびにそれを備えた投影型表示装置および直視型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィスだけでなく、家庭でも、スクリーンに映像を投影するプロジェクタが広く利用されている。プロジェクタは、光源からの光をライトバルブで変調することにより画像光を生成し、スクリーンに投射して表示を行うものである（例えば、特許文献１参照）。最近では、手のひらサイズの超小型プロジェクタや、超小型プロジェクタ内蔵の携帯電話機などが普及し始めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１３４３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プロジェクタに用いられる光源としては、高輝度の放電ランプが主流である。しかし、放電ランプでは、サイズが比較的大きく、消費電力も大きいことから、放電ランプに代わる光源として、近年では、発光ダイオード（ＬＥＤ）や、レーザダイオード（ＬＤ）、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）などの固体発光素子が注目されている。これらの固体発光素子は、サイズや消費電力だけでなく、高信頼性という点でも、放電ランプよりも有利である。
【０００５】
ここで、このようなプロジェクタでは一般に、フライアイレンズ等を含むインテグレータを用いて、照明光の輝度むらの低減（照明光の輝度の均一化）を図っている。しかしながら、このようなインテグレータを用いたとしても、場合によっては照明光の輝度むらを低減しきれない（輝度分布が一様にはならない）ことがあり得るため、更なる改善が求められる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、照明光の輝度むらを低減することが可能な照明装置、ならびにそのような照明装置を用いた投影型表示装置および直視型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の照明装置は、単一または複数の発光スポットを含む光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源と、固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材と、光学素子と、光路分岐素子とを備えたものである。固体発光素子は、光を発する単一または複数のチップを含み、上記１または複数の光源全体において、チップの少なくとも１つがレーザダイオードとなっている。上記光学部材は、固体発光素子側からの光が入射する第１のフライアイレンズと第１のフライアイレンズ側からの光が入射する第２のフライアイレンズとを含んで構成されると共に固体発光素子側から入射した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータを備えている。上記光学素子は、上記レーザダイオードからなるチップを含む光源と第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、第１のフライアイレンズの入射面における入射光の輝度分布形状をその長軸方向に沿って保持しつつその短軸方向に沿って広げる素子である。上記光路分岐素子は、上記レーザダイオードからなるチップを含む光源と第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、上記入射光の光路をその輝度分布形状の短軸方向に沿って複数に分岐させる素子である。
【０００８】
本発明の第１の投射型表示装置は、照明光学系と、入力された映像信号に基づいて照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系とを備えたものである。この投射型表示装置に搭載された照明光学系は、上記本発明の第１の照明装置と同一の構成要素を有している。
【０００９】
本発明の第１の直視型表示装置は、照明光学系と、入力された映像信号に基づいて照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系と、投影光学系から投射された画像光を映し出す透過型スクリーンとを備えたものである。この直視型表示装置に搭載された照明光学系は、上記本発明の第１の照明装置と同一の構成要素を有している。
【００１０】
本発明の第１の照明装置、第１の投射型表示装置および第１の直視型表示装置では、レーザダイオードからなるチップを含む光源と第１のフライアイレンズとの間の光路上に、第１のフライアイレンズの入射面における入射光の輝度分布形状をその長軸方向に沿って保持しつつその短軸方向に沿って広げる光学素子が設けられている。これにより、レーザダイオードからなるチップを含む光源から出射されるレーザ光が、急峻な輝度分布形状を示す場合（例えば、ファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の形状が円形（等方的）ではない場合（例えば楕円形の場合））であっても、インテグレータにおいて入射光の輝度むらが低減し易くなる。
【００１１】
本発明の第２の照明装置は、単一または複数の発光スポットを含む光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源と、固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材と、光路分岐素子とを備えたものである。固体発光素子は、光を発する単一または複数のチップを含み、上記１または複数の光源全体において、チップの少なくとも１つがレーザダイオードとなっている。上記光学部材は、固体発光素子側からの光が入射する第１のフライアイレンズと第１のフライアイレンズ側からの光が入射する第２のフライアイレンズとを含んで構成されると共に固体発光素子側から入射した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータを備えている。上記光路分岐素子は、上記レーザダイオードからなるチップを含む光源と第１のフライアイレンズとの間の光路上に配置されており、第１のフライアイレンズの入射面における入射光の光路を、この入射光の輝度分布形状の短軸方向に沿って複数に分岐させる素子である。
【００１２】
本発明の第２の投射型表示装置は、照明光学系と、入力された映像信号に基づいて照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系とを備えたものである。この投射型表示装置に搭載された照明光学系は、上記本発明の第２の照明装置と同一の構成要素を有している。
【００１３】
本発明の第２の直視型表示装置は、照明光学系と、入力された映像信号に基づいて照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系と、投影光学系から投射された画像光を映し出す透過型スクリーンとを備えたものである。この直視型表示装置に搭載された照明光学系は、上記本発明の第２の照明装置と同一の構成要素を有している。
【００１４】
本発明の第２の照明装置、第２の投射型表示装置および第２の直視型表示装置では、レーザダイオードからなるチップを含む光源と第１のフライアイレンズとの間の光路上に、第１のフライアイレンズの入射面における入射光の光路をこの入射光の輝度分布形状の短軸方向に沿って複数に分岐させる光路分岐素子が設けられている。これにより、レーザダイオードからなるチップを含む光源から出射されるレーザ光が、急峻な輝度分布形状を示す場合（例えば、ファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の形状が円形（等方的）ではない場合（例えば楕円形の場合））であっても、インテグレータにおいて入射光の輝度むらが低減し易くなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の照明装置、第１の投射型表示装置および第１の直視型表示装置によれば、レーザダイオードからなるチップを含む光源と第１のフライアイレンズとの間の光路上に、第１のフライアイレンズの入射面における入射光の輝度分布形状をその長軸方向に沿って保持しつつその短軸方向に沿って広げる光学素子を設けるようにしたので、インテグレータにおいて入射光の輝度むらを低減し易くすることができる。よって、照明光の輝度むらを低減することが可能となり、表示画質を向上させることも可能となる。
【００１６】
本発明の第２の照明装置、第２の投射型表示装置および第２の直視型表示装置によれば、レーザダイオードからなるチップを含む光源と第１のフライアイレンズとの間の光路上に、第１のフライアイレンズの入射面における入射光の光路をこの入射光の輝度分布形状の短軸方向に沿って複数に分岐させる光路分岐素子を設けるようにしたので、インテグレータにおいて入射光の輝度むらを低減し易くすることができる。よって、照明光の輝度むらを低減することが可能となり、表示画質を向上させることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。
【図２】図１のプロジェクタ内の光路の一例を示す図である。
【図３】図１の光源においてチップが上面発光型の素子の場合の上面構成および断面構成の一例を示す図である。
【図４】図１の光源においてチップが上面発光型の素子の場合の上面構成および断面構成の他の例を示す図である。
【図５】図１の光源においてチップが上面発光型の素子の場合の上面構成および断面構成のその他の例を示す図である。
【図６】図１の光源においてチップが上面発光型の素子の場合の発光スポットの一例を示す図である。
【図７】図１の光源においてチップが端面発光型の素子の場合の断面構成および固体発光素子を光出射面側から見たときの構成の一例を示す図である。
【図８】図１の光源においてチップが端面発光型の素子の場合の断面構成および固体発光素子を光出射面側から見たときの構成の他の例を示す図である。
【図９】図１の光源においてチップが端面発光型の素子の場合の断面構成および固体発光素子を光出射面側から見たときの構成のその他の例を示す図である。
【図１０】図７の光源をＸＹ平面で９０度回転させたときの構成例を示す図である。
【図１１】図８の光源をＸＹ平面で９０度回転させたときの構成例を示す図である。
【図１２】図９の光源をＸＹ平面で９０度回転させたときの構成例を示す図である。
【図１３】図１のフライアイレンズの概略構成を表す図である。
【図１４】図１の光源における発光スポットおよびＦＦＰの構成例を示す模式図である。
【図１５】図１の前段のフライアイレンズへ入射する入射光の輝度分布の例を示す模式図である。
【図１６】図１の照明光学系の要部における詳細構成例を示す斜視図である。
【図１７】図１の光源における発光スポットおよびＦＦＰの他の構成例を示す模式図である。
【図１８】図１のプロジェクタにおいて後段のフライアイレンズに現れる光源像の一例を表す模式図である。
【図１９】図１の照明範囲のサイズについて説明するための模式図である。
【図２０】比較例に係るプロジェクタにおける前段のフライアイレンズへ入射する入射光の輝度分布の例を示す模式図である。
【図２１】図２０に示した輝度分布の詳細について説明するための特性図である。
【図２２】比較例に係るプロジェクタにおいて生じる輝度むらの一例を示す図である。
【図２３】第１の実施の形態の照明光学系における輝度むらの低減作用について説明するための図である。
【図２４】第１の実施の形態の実施例に係る特性例を示す図である。
【図２５】第２の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。
【図２６】図２５の照明光学系の要部における詳細構成例を示す斜視図である。
【図２７】図２６に示した前段のフライアイレンズの詳細構成例を示す模式図である。
【図２８】第２の実施の形態の照明光学系における輝度むらの低減作用について説明するための図である。
【図２９】第２の実施の形態に係る前段のフライアイレンズの他の構成例を示す模式図である。
【図３０】第３の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。
【図３１】図３０の照明光学系の要部における詳細構成例を示す斜視図である。
【図３２】図３１に示したアナモルフィックレンズの作用について説明するための模式図である。
【図３３】第３の実施の形態の照明光学系における輝度むらの低減作用について説明するための図である。
【図３４】第４の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。
【図３５】図３４の照明光学系の要部における詳細構成例を示す斜視図である。
【図３６】図３５に示した光路分岐素子の具体例およびその作用について説明するための模式図である。
【図３７】第４の実施の形態の照明光学系における輝度むらの低減作用について説明するための図である。
【図３８】第５の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。
【図３９】第１〜第５の実施の形態の変形例１に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。
【図４０】第１〜第５の実施の形態の変形例２に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。
【図４１】図４０のプロジェクタ内の光路の一例を示す図である。
【図４２】第１〜第５の実施の形態の変形例３に係る光源の断面構成例を示す図である。
【図４３】図４２の光源における発光スポットの配置構成とＦＦＰとの関係の一例を表す図である。
【図４４】第１〜第５の実施の形態および変形例１〜３等の照明光学系を用いたリアプロジェクション表示装置の概略構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（前段のフライアイレンズへの入射光の輝度分布を傾斜させた例）
２．第２の実施の形態（前段のフライアイレンズにおけるセル配置をずらした例）
３．第３の実施の形態（照明光学系内にアナモルフィックレンズを設けた例）
４．第４の実施の形態（照明光学系内に光路分岐素子を設けた例）
５．第５の実施の形態（照明光学系内にアナモルフィックレンズおよび光路分岐素子の双方を設けた例）
６．第１〜第５の実施の形態に共通の変形例
変形例１（空間変調素子として反射型の素子を用いた例）
変形例２（照明光学系内に１つの光源のみを設けた例）
変形例３（光源内のチップを光軸に対して傾斜配置させた例）
その他の変形例（各実施の形態等の組み合わせ、およびリアプロジェクション表示装置への適用例等）
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
［プロジェクタ１の全体構成］
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ（プロジェクタ１）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ１が、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。図１（Ａ）はプロジェクタ１を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図１（Ｂ）はプロジェクタ１を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。また、図２（Ａ），（Ｂ）は、図１のプロジェクタ１内の光路の一例を表すものである。図２（Ａ）は、プロジェクタ１を上から（ｙ軸方向から）見たときの光路の一例を表し、図２（Ｂ）はプロジェクタ１を横から（ｘ軸方向から）見たときの光路の一例を表す。
【００２０】
典型的には、ｙ軸は垂直方向を向き、ｘ軸は水平方向を向いているが、その逆に、ｙ軸が水平方向を向き、ｘ軸が垂直方向を向いていてもよい。なお、以下では、便宜的に、ｙ軸は垂直方向を向き、ｘ軸は水平方向を向いているものとして説明するものとする。また、以下において、「横方向」とはｘ軸方向を指しており、「縦方向」とはｙ軸方向を指しているものとする。
【００２１】
プロジェクタ１は、例えば、照明光学系１Ａと、入力された映像信号に基づいて照明光学系１Ａからの光を変調することにより画像光を生成する空間変調素子６０と、この空間変調素子６０で生成された画像光を反射型のスクリーン２に投射する投影光学系７０とを備えている。ここで、照明光学系１Ａが、本発明の「照明装置」の一具体例に相当する。
【００２２】
［照明光学系１Ａの構成］
照明光学系１Ａは、空間変調素子６０の照明範囲６０Ａ（被照射面）を照射する光束を供給するものである。なお、必要に応じて、照明光学系１Ａの光が通過する領域上に、何らかの光学素子が設けられていてもよい。例えば、照明光学系１Ａの光が通過する領域上に、照明光学系１Ａからの光のうち可視光以外の光を減光するフィルタなどが設けられていてもよい。
【００２３】
照明光学系１Ａは、例えば、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、カップリングレンズ（指向角変換素子）２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと、光路合成素子３０と、インテグレータ４０と、コンデンサレンズ５０とを有している。光路合成素子３０は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからの光を合成するものであり、例えば、２つのダイクロイックミラー３０Ａ，３０Ｂからなる。インテグレータ４０は、照明範囲６０Ａにおける光の照度分布を均一化するものであり、例えば、一対のフライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂからなる。光源１０Ａの光軸上には、カップリングレンズ２０Ａと、光路合成素子３０と、インテグレータ４０と、コンデンサレンズ５０とが、光源１０Ａ側からこの順に配列されている。光源１０Ｂの光軸は、光源１０Ａの光軸とダイクロイックミラー３０Ａにおいて直交しており、光源１０Ｂの光軸上には、カップリングレンズ２０Ｂおよびダイクロイックミラー３０Ａが、光源１０Ｂ側からこの順に配列されている。光源１０Ｃの光軸は、光源１０Ａの光軸とダイクロイックミラー３０Ｂにおいて直交しており、光源１０Ｃの光軸上には、カップリングレンズ２０Ｃおよびダイクロイックミラー３０Ｂが、光源１０Ｃ側からこの順に配列されている。
【００２４】
ここで、これらのうち、カップリングレンズ（指向角変換素子）２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃおよびインテグレータ４０が、本発明の「光学部材（後述する固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材）」の一具体例に相当する。
【００２５】
なお、図１（Ａ），（Ｂ）では、プロジェクタ１の各構成要素（光源１０Ｂ，１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ｂ，２０Ｃを除く）がｚ軸と平行な線分上に配列されている場合が例示されているが、プロジェクタ１の各構成要素の一部がｚ軸と非平行な線分上に配列されていてもよい。例えば、図示しないが、照明光学系１Ａ全体を図１（Ａ），（Ｂ）の状態から９０°回転させて照明光学系１Ａの光軸がｚ軸と直交する方向を向くように照明光学系１Ａがレイアウトされていてもよい。ただし、このようにした場合には、照明光学系１Ａから出力された光を空間変調素子６０に導く光学素子（例えばミラー）を設けることが必要である。また、例えば、光源１０Ａ、カップリングレンズ２０Ａおよび光路合成素子３０を図１（Ａ），（Ｂ）の状態から９０°回転させて、これらの光軸をｚ軸と直交する方向を向くように光源１０Ａ、カップリングレンズ２０Ａおよび光路合成素子３０がレイアウトされていてもよい。ただし、このようにした場合にも、光路合成素子３０から出力された光をインテグレータ４０に導く光学素子（例えばミラー）を設けることが必要である。
【００２６】
（光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：チップ１１Ａが上面発光型の素子の場合）
光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれ、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）〜図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、固体発光素子１１と、固体発光素子１１を支持するパッケージ１２（固体発光素子１１を実装するための基材）とを有している。換言すると、ここでは、各光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、固体発光素子１１を基材上に支持するパッケージとなっている。固体発光素子１１は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発するようになっている。固体発光素子１１は、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）に示したように、所定の波長帯の光を発する単一のチップ１１Ａからなっていてもよいし、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）および図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、同一の波長帯もしくは互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップ１１Ａからなっていてもよい。固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、それらのチップ１１Ａは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、横方向に一列に配置されていたり、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、横方向および縦方向に格子状に配置されていたりする。固体発光素子１１に含まれるチップ１１の数は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃごとに異なっていてもよいし、全ての光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで互いに等しくなっていてもよい。
【００２７】
固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、例えば、図３（Ａ）に示したように、単一のチップ１１Ａのサイズ（ＷV1×ＷH1）に等しい。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としてのサイズは、例えば、図４（Ａ），図５（Ａ）に示したように、全てのチップ１１Ａをひとまとまりとしたときのサイズに等しい。複数のチップ１１Ａが横方向に一列に配置されている場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、図４（Ａ）の例では、ＷV1×２ＷH1となる。また、複数のチップ１１Ａが、横方向および縦方向に格子状に配置されている場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、図５（Ａ）の例では、２ＷV1×２ＷH1となる。
【００２８】
チップ１１Ａは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ発光素子（ＯＬＥＤ）、またはレーザダイオード（ＬＤ）からなる。ただし、本実施の形態では、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ全体として、チップ１１Ａの少なくとも１つがＬＤによって構成されている。なお、このＬＤからなるチップ１１Ａを除いた他のチップ１１Ａについては、ＬＥＤ，ＯＬＥＤ，ＬＤのうちの任意のものを組み合わせて構成することが可能である。
【００２９】
各光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに含まれるチップ１１Ａは、例えば、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃごとに互いに異なる波長帯の光を発するようになっている。光源１０Ａに含まれるチップ１１Ａは、例えば、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の波長の光（青色光）を発するものである。光源１０Ｂに含まれるチップ１１Ａは、例えば、波長５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の波長の光（緑色光）を発するものである。光源１０Ｃに含まれるチップ１１Ａは、例えば、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長の光（赤色光）を発するものである。なお、光源１０Ａに含まれるチップ１１Ａが、青色光以外の光（緑色光または赤色光）を発するものであってもよい。また、光源１０Ｂに含まれるチップ１１Ａが、緑色光以外の光（青色光または赤色光）を発するものであってもよい。また、光源１０Ｃに含まれるチップ１１Ａが、赤色光以外の光（緑色光または青色光）を発するものであってもよい。
【００３０】
チップ１１Ａは、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）〜図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したように、チップ１１Ａサイズ（ＷV×ＷH）よりも小さなサイズ（ＰV1×ＰH1）の発光スポット１１Ｂを有している。発光スポット１１Ｂは、チップ１１Ａに電流を注入してチップ１１Ａを駆動したときにチップ１１Ａから光が発せられる領域（光射出領域）に相当する。チップ１１ＡがＬＥＤまたはＯＬＥＤからなる場合には、発光スポット１１Ｂは非点状（面状）となっているが、チップ１１ＡがＬＤからなる場合には、発光スポット１１ＢはＬＥＤまたはＯＬＥＤの発光スポット１１Ｂよりも小さな点状となっている。
【００３１】
固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、発光スポット１１Ｂの数は、例えば、図６（Ａ）に示したように１つである。ただし、後述するように、固体発光素子１１がモノリシック構造である場合には、発光スポット１１Ｂの数は複数個になり、以下同様である。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、発光スポット１１Ｂの数は、例えば、図６（Ｂ），（Ｃ）に示したようにチップ１１Ａの数と等しい（ただし、上記したように固体発光素子１１がモノリシック構造である場合には、発光スポット１１Ｂの数は、チップ１１Ａの数よりも多くなる）。ここで、固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、発光スポット１１Ｂのサイズ（ＰV1×ＰH1）に等しい（ただし、上記したように、固体発光素子１１がモノリシック構造である場合を除く）。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いのサイズに等しい。複数のチップ１１Ａが横方向に一列に配置されている場合には、光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、図６（Ｂ）の例では、ＰV1×２ＰH1よりも大きく、ＷV×ＷHよりも小さい。また、複数のチップ１１Ａが、横方向および縦方向に格子状に配置されている場合には、光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、図６（Ｃ）の例では、２ＰV1×２ＰH1よりも大きく、ＷV×ＷHよりも小さい。
【００３２】
（光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：チップ１１Ａが端面発光型の素子の場合）
ここで、図３（Ａ），（Ｂ）〜図６（Ａ），（Ｂ）では、チップ１１Ａが上面発光型の素子となっている場合を例示したが、チップ１１Ａは、以下説明するような端面発光型の素子であってもよい。その場合には、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれ、例えば、図７（Ａ），（Ｂ）〜図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したように、ステム１３とキャップ１４とによって囲まれた内部空間に、１または複数の端面発光型のチップ１１Ａからなる固体発光素子１１が収容されたキャンタイプの形態となっている。換言すると、ここでは、各光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、固体発光素子１１を内蔵したパッケージとなっている。
【００３３】
ステム１３は、キャップ１４とともに光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのパッケージを構成するものであり、例えば、サブマウント１５を支持する支持基板１３Ａと、支持基板１３Ａの裏面に配置された外枠基板１３Ｂと、複数の接続端子１３Ｃとを有している。
【００３４】
サブマウント１５は導電性および放熱性を有する材料からなる。支持基板１３Ａおよび外枠基板１３Ｂは、それぞれ、導電性および放熱性を有する基材に、１または複数の絶縁性のスルーホールと、１または複数の導電性のスルーホールとが形成されたものである。支持基板１３Ａおよび外枠基板１３Ｂは、例えば、円板形状となっており、双方の中心軸（図示せず）が互いに重なり合うように積層されている。外枠基板１３Ｂの直径は、支持基板１３Ａの直径よりも大きくなっている。外枠基板１３Ｂの外縁は、外枠基板１３Ｂの中心軸を法線とする面内において外枠基板１３Ｂの中心軸から放射方向に張り出した環状のフランジとなっている。フランジは、製造過程においてキャップ１４を支持基板１３Ａに嵌合させるときの基準位置を規定する役割を有している。
【００３５】
複数の接続端子１３Ｃは、少なくとも支持基板１３Ａを貫通している。複数の接続端子１３Ｃのうち少なくとも１つの端子を除いた端子（以下、便宜的に「端子α」とする。）は、個々のチップ１１Ａの電極（図示せず）に１つずつ電気的に接続されている。端子αは、例えば、外枠基板１３Ｂ側に長く突出しており、かつ支持基板１３Ａ側に短く突出している。また、複数の接続端子１３Ｃのうち上記の端子α以外の端子（以下、便宜的に「端子β」とする。）は、全てのチップ１１Ａの他の電極（図示せず）に電気的に接続されている。端子βは、例えば、外枠基板１３Ｂ側に長く突出しており、端子βの支持基板１３Ａ側の端縁は、例えば、支持基板１３Ａ内に埋め込まれている。各接続端子１３Ｃのうち外枠基板１３Ｂ側に長く突出している部分が、例えば基板などに嵌め込まれる部分に相当する。一方、複数の接続端子１３Ｃのうち支持基板１３Ａ側に短く突出している部分が、ワイヤ１６を介して個々のチップ１１Ａと１つずつ電気的に接続される部分に相当する。複数の接続端子１３Ｃのうち支持基板１３Ａ内に埋め込まれている部分が、例えば、支持基板１３Ａおよびサブマウント１５を介して全てのチップ１１Ａと電気的に接続される部分に相当する。端子αは、支持基板１３Ａおよび外枠基板１３Ｂに設けられた絶縁性のスルーホールによって支持されており、そのスルーホールによって支持基板１３Ａおよび外枠基板１３Ｂから絶縁分離されている。さらに、個々の端子αは、上記の絶縁部材によって互いに絶縁分離されている。一方、端子βは、支持基板１３Ａおよび外枠基板１３Ｂに設けられた導電性のスルーホールによって支持されており、そのスルーホールと電気的に接続されている。
【００３６】
キャップ１４は、固体発光素子１１を封止するものである。キャップ１４は、例えば、上端および下端に開口が設けられた筒部１４Ａを有している。筒部１４Ａの下端が、例えば、支持基板１３Ａの側面に接しており、筒部１４Ａの内部空間に、固体発光素子１１が位置している。キャップ１４は、筒部１４Ａの上端側の開口を塞ぐようにして配置された光透過窓１４Ｂを有している。光透過窓１４Ｂは、固体発光素子１１の光射出面と対向する位置に配置されており、固体発光素子１１から出力された光を透過する機能を有している。
【００３７】
このように、チップ１１Ａが端面発光型の素子からなる場合においても、固体発光素子１１は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発するようになっている。固体発光素子１１は、例えば、所定の波長帯の光を発する単一のチップ１１Ａからなっていてもよいし、同一の波長帯の光を発する複数のチップ１１Ａからなっていてもよいし、互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップ１１Ａからなっていてもよい。固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、それらのチップ１１Ａは、例えば、図７（Ａ），（Ｂ）および図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、横方向に一列に配置されていたり、例えば、図１０（Ａ），（Ｂ）および図１１（Ａ），（Ｂ）に示したように、縦方向に一列に配置されていたりする。固体発光素子１１に含まれるチップ１１Ａの数は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃごとに異なっていてもよいし、全ての光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで互いに等しくなっていてもよい。
【００３８】
固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、例えば、図９（Ｂ）および図１２（Ｂ）に示したように、単一のチップ１１Ａのサイズ（ＷV1×ＷH1）に等しい。ただし、例えば図９（Ｃ）および図１２（Ｃ）に示したように、固体発光素子１１がモノリシック構造である場合には次のようになり、以下同様である。すなわち、図９（Ｃ）の例では、固体発光素子１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、ＷV1×２ＷH1より大きく、図１２（Ｃ）の例では、固体発光素子１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、２ＷV1×ＷH1より大きい。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としてのサイズは、例えば、図７（Ｂ），図８（Ｂ），図１０（Ｂ），図１１（Ｂ）に示したように、全てのチップ１１Ａをひとまとまりとしたときのサイズに等しい。複数のチップ１１Ａが横方向に一列に配置されている場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、図７（Ｂ）の例では、ＷV1×３ＷH1より大きく、図８（Ｂ）の例では、ＷV1×２ＷH1より大きい。また、複数のチップ１１Ａが縦方向に一列に配置されている場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（ＷV×ＷH）は、図１０（Ｂ）の例では、３ＷV1×ＷH1より大きく、図１１（Ｂ）の例では、２ＷV1×ＷH1より大きい。
【００３９】
チップ１１Ａは、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）からなる。ただし、この場合も前述したように、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ全体として、チップ１１Ａの少なくとも１つがＬＤによって構成されている。また、このＬＤからなるチップ１１Ａを除いた他のチップ１１Ａについては、ＬＥＤ，ＯＬＥＤ，ＬＤのうちの任意のものを組み合わせて構成することが可能である。
【００４０】
チップ１１Ａは、例えば、図７（Ａ），（Ｂ）〜図１５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したように、チップ１１Ａサイズ（ＷV×ＷH）よりも小さなサイズ（ＰV1×ＰH1）の発光スポット１１Ｂを有している。発光スポット１１Ｂは、チップ１１Ａに電流を注入してチップ１１Ａを駆動したときにチップ１１Ａから光が発せられる領域（光射出領域）に相当する。チップ１１ＡがＬＤからなる場合には、発光スポット１１ＢはＬＥＤまたはＯＬＥＤの発光スポットよりも小さな点状となっている。
【００４１】
固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、発光スポット１１Ｂの数は、例えば、図９（Ｂ）および図１２（Ｂ）に示したように１つである。ただし、例えば図９（Ｃ）および図１２（Ｃ）に示したように、固体発光素子１１がモノリシック構造である場合には、発光スポット１１Ｂの数は複数（ここでは２つ）となり、以下同様である。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、発光スポット１１Ｂの数は、例えば、図７（Ｂ），図８（Ｂ），図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）に示したようにチップ１１Ａの数と等しい。ここで、固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、発光スポット１１Ｂのサイズ（ＰV1×ＰH1）に等しい。ただし、例えば図９（Ｃ）および図１２（Ｃ）に示したように、固体発光素子１１がモノリシック構造である場合には次のようになり、以下同様である。すなわち、図９（Ｃ）の例では、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、ＰV1×２ＰH1よりも大きく、ＷV×ＷHよりも小さい。また、図１２（Ｃ）の例では、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、２ＰV1×ＰH1よりも大きく、ＷV×ＷHよりも小さい。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いのサイズに等しい。複数のチップ１１Ａが横方向に一列に配置されている場合には、光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、図７（Ｂ）の例では、ＰV1×３ＰH1よりも大きく、ＷV×ＷHよりも小さい。同様に、図８（Ｂ）の例では、光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、ＰV1×２ＰH1よりも大きく、ＷV×ＷHよりも小さい。また、複数のチップ１１Ａが縦方向に一列に配置されている場合には、光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、図１０（Ｂ）の例では、３ＰV1×ＰH1よりも大きく、ＷV×ＷHよりも小さい。同様に、図１１（Ｂ）の例では、光射出領域のサイズ（ＰV×ＰH）は、２ＰV1×ＰH1よりも大きく、ＷV×ＷHよりも小さい。
【００４２】
カップリングレンズ２０Ａは、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源１０Ａから発せられた光を略平行光化するものであり、光源１０Ａから発せられた光の指向角（θH，θV）を、平行光の指向角と等しくなるように、またはそれに近づくように変換するものである。カップリングレンズ２０Ａは、光源１０Ａから発せられた光のうち指向角内の光が入射する位置に配置されている。カップリングレンズ２０Ｂは、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源１０Ｂから発せられた光を略平行光化するものであり、光源１０Ｂから発せられた光の指向角（θH，θV）を、平行光の指向角と等しくなるように、またはそれに近づくように変換するものである。カップリングレンズ２０Ｂは、光源１０Ｂから発せられた光のうち指向角内の光が入射する位置に配置されている。カップリングレンズ２０Ｃは、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源１０Ｃから発せられた光を略平行光化するものであり、光源１０Ｃから発せられた光の指向角（θH，θV）を、平行光の指向角と等しくなるように、またはそれに近づくように変換するものである。カップリングレンズ２０Ｃは、光源１０Ｃから発せられた光のうち指向角内の光が入射する位置に配置されている。つまり、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃごとに（パッケージごとに）１つずつ配置されている。なお、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれ、単一のレンズによって構成されていてもよいし、複数のレンズによって構成されていてもよい。
【００４３】
ダイクロイックミラー３０Ａ，３０Ｂは、波長選択性を持つ１枚のミラーを含むものである。なお、上記のミラーは、例えば、多層の干渉膜を蒸着して構成されたものである。ダイクロイックミラー３０Ａは、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、ミラーの裏面側から入射した光（光源１０Ａ側から入射した光）をミラーの表面側に透過させるとともに、ミラーの表面側から入射した光（光源１０Ｂ側から入射した光）をミラーで反射するようになっている。一方、ダイクロイックミラー３０Ｂは、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、ミラーの裏面側から入射した光（ダイクロイックミラー３０Ａ側から入射した光源１０Ａ，１０Ｂの光）をミラーの表面側に透過させるとともに、ミラーの表面側から入射した光（光源１０Ｃ側から入射した光）をミラーで反射するようになっている。従って、光路合成素子３０は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから発せられた個々の光束を単一の光束に合成するようになっている。
【００４４】
フライアイレンズ４０Ａ、４０Ｂはそれぞれ、例えば図１３（Ａ），（Ｂ）に示したように、所定の配列状態（ここでは、縦×横＝５×５のマトリクス状）に配置された複数のレンズ（セル）によって構成されたものである。換言すると、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂにおける各セルは、互いに直交する横方向（ｘ軸方向，第１の方向）および縦方向（ｙ軸方向，第２の方向）の各々（配列方向）に沿って配列されている。フライアイレンズ４０Ｂに含まれる複数のセル４２は、フライアイレンズ４０Ａのセル４１ごとに１つずつ対向して配置されている。フライアイレンズ４０Ａ（第１のフライアイレンズ）は、フライアイレンズ４０Ｂ（第２のフライアイレンズ）の焦点位置（または略焦点位置）に配置されており、フライアイレンズ４０Ｂは、フライアイレンズ４０Ａの焦点位置（または略焦点位置）に配置されている。従って、インテグレータ４０は、フライアイレンズ４０Ａで分割形成された光束がフライアイレンズ４０Ｂの像側のレンズ面近傍に焦点を結び、ここに２次光源面（光源像）を形成するようになっている。この２次光源面は投影光学系７０の入射瞳と共役な面の位置に位置している。ただし、この２次光源面は、必ずしも厳密に投影光学系７０の入射瞳と共役な面の位置に位置している必要はなく、設計上の許容範囲内に位置していればよい。なお、フライアイレンズ４０Ａ、４０Ｂは、一体に形成されたものであってもよい。
【００４５】
ここで、一般に光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから射出された光束は、その進行方向に垂直な面において不均一な強度分布（輝度分布）をもっている。そのため、これら光束をそのまま照明範囲６０Ａ（被照射面）に導くと、照明範囲６０Ａでの照度分布（輝度分布）が不均一になる。これに対して、上記のように光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから射出された光束を、インテグレータ４０によって複数の光束に分割してそれぞれを照明範囲６０Ａに重畳的に導くようにすれば、照明範囲６０Ａ上の照度分布を均一にする（照度分布の不均一性を低減する）ことができる。
【００４６】
コンデンサレンズ５０は、インテグレータ４０により形成された多光源からの光束を集光して照明範囲６０Ａを重畳的に照明するものである。
【００４７】
空間変調素子６０は、光源１０，１０Ｂ，１０Ｃの各波長成分に対応した色画像信号に基づいて、照明光学系１Ａからの光束を２次元的に変調し、これにより画像光を生成するものである。この空間変調素子６０は、例えば図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、ここでは透過型の素子であり、例えば、透過型の液晶パネルによって構成されている。
【００４８】
［プロジェクタ１の特徴部分の構成］
次に、本実施の形態のプロジェクタ１の特徴部分について説明する。
【００４９】
（特徴部分その１）
まず、本実施の形態では、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ全体として、チップ１１Ａの少なくとも１つがＬＤ（例えば半導体レーザ等）によって構成されている。したがって、例えば図１４に示したように、このＬＤからなるチップ１１Ａにおける発光スポット１１Ｂから発せられるレーザ光では、ファーフィールドパターン（ＦＦＰ）が急峻な輝度分布形状を示している。換言すると、このレーザ光では、ＦＦＰの形状が円形（等方的）ではなく、非等方的（ここでは楕円形）となっている（図１４中の符号Ｐ１０参照）。
【００５０】
そして本実施の形態では、例えば図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、フライアイレンズ４０Ａの入射面（光入射面）における入射光の輝度分布Ｌindの形状（輝度分布形状）の長軸方向が、フライアイレンズ４０Ａにおける各セル４１の配列方向と異なっている。具体的には、この入射光の輝度分布Ｌindにおける長軸方向および短軸方向がそれぞれ、各セル４１の配列方向（横方向（ｘ軸方向）および縦方向（ｙ軸方向））のいずれとも異なっている。換言すると、図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、輝度分布Ｌindにおける長軸方向と各セル４１の配列方向（ここではそのうちのｘ軸方向）とが、互いに一致しておらず、互いに所定の角度（傾斜角，回転角）θをなすようになっている。これにより詳細は後述するが、インテグレータ４０において入射光の輝度むらが低減し易くなる。また、この角度θについては、例えば図１５（Ａ）に示したように、フライアイレンズ４０Ａにおける横方向全体の長さ（周期）において、縦方向のセル４１のサイズｈFEL1Vと略一致（好ましくは一致）するような角度となっているのが望ましい。すなわち、角度θについて、以下の関係式を満たすようにするのが望ましい。これにより詳細は後述するが、インテグレータ４０において、入射光の輝度むらを低減し易くなるからである。なお、詳細は後述するが（図２１（Ａ），（Ｂ））、図１５（Ａ），（Ｂ）等で示した「入射光の輝度分布Ｌindの形状（輝度分布形状）」とは、所定の強度値（輝度値）を示す等高線（等輝度線）の形状を意味しており、以下同様である。
θ＝ｔａｎ-1［ｈFEL1V／（ｈFEL1H×ｎH）］
ｈFEL1H：フライアイレンズ４０Ａの１つのセル４１の第１の方向のサイズ
ｈFEL1V：フライアイレンズ４０Ａの１つのセル４１の第２の方向のサイズ
ｎH：フライアイレンズ４０Ａにおける第１の方向に沿ったセル４１の数（セル数）
【００５１】
ここで、このような輝度分布Ｌindにおける長軸方向と各セル４１の配列方向との間の傾斜配置（回転配置）は、例えば図１６に示したように、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ等の傾斜配置（回転配置）によって実現することが可能である。すなわち、例えばＬＤからなるチップ１１Ａ自体の回転配置や、このＬＤからなるチップ１１Ａを含む固体発光素子１１や光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ等の回転配置などによって、実現することができる。具体的にはこれらの場合、ＬＤからなるチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂから発せられるレーザ光におけるＦＦＰの長軸方向（および短軸方向）が、フライアイレンズ４０Ａにおける縦方向および横方向（第１および第２の方向）のいずれとも異なるように、ＬＤからなるチップ１１Ａが傾斜配置（回転配置）されている。ただしこの例には限られず、例えば、照明光学系１Ａ内の他の光学部材（例えば、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃや、ダイクロイックミラー３０Ａ，３０Ｂ等）を傾斜配置（回転配置）させることによって、輝度分布Ｌindにおける長軸方向と各セル４１の配列方向との間の傾斜配置（回転配置）を実現するようにしてもよい。
【００５２】
（特徴部分その２）
また、本実施の形態では、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうちの少なくとも１つの光源（第１光源）において、ＬＤからなるチップ１１Ａにおける発光スポット１１Ｂが複数設けられている場合に、以下のように構成されていることが望ましい。すなわち、まず、各発光スポット１１Ｂから発せられる光におけるＦＦＰの短軸方向がそれぞれ、前述した光学部材（ここではインテグレータ４０）の光軸（ここではｚ軸方向）と直交する面内（ここではｘｙ面内）における短軸方向（ここではｙ軸方向）と略一致（好ましくは一致）しているのが望ましい。換言すると、上記した第１光源において、各発光スポット１１Ｂから発せられる光のＦＦＰの短軸方向が、プロジェクタ１の装置外形（例えば矩形状の筐体）における短軸方向と略一致（好ましくは一致）しているのが望ましい。また、上記した第１光源が互いに異なる２以上の波長帯の光を発する光源である場合には、各発光スポット１１Ｂから発せられる光のＦＦＰの長軸方向が、これらの２以上の波長帯間で互いに略一致（好ましくは一致）しているのが望ましい。
【００５３】
具体的には、図１７（Ａ）に示した例では、上記した第１光源において、ＬＤからなる２つのチップ１１Ａ−１，１１Ａ−２が設けられ、それに伴い、活性層１１０を含む発光スポット（ニアーフィールドパターン；ＮＦＰ）１１Ｂ−１，１１Ｂ−２が設けられている。一方、図１７（Ｂ）（前述したモノリシック構造の例）に示した例では、上記した第１光源において、ＬＤからなる１つのチップ１１Ａが設けられると共に、このチップ１１Ａ内に２つの発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２が設けられている。そして、ここでは発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２では、同一の波長帯の光、または互いに異なる２つの波長帯の光が発せられるものとする。この場合において、各発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２から発せられる光におけるＦＦＰ（図中の符号Ｐ１１，Ｐ１２参照）の短軸方向（ここではｙ軸方向）がそれぞれ、インテグレータ４０の光軸と直交する面内における短軸方向（ここではｙ軸方向）と一致している。また、各発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２から発せられる光におけるＦＦＰの長軸方向（ここではｘ軸方向）が、これらの発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２間で互いに一致している。
【００５４】
（特徴部分その３）
更に、本実施の形態では、フライアイレンズ４０Ａの各セル４１によってフライアイレンズ４０Ｂに形成される各光源像Ｓのサイズがフライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２のサイズを超えない大きさとなるように、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離と、フライアイレンズ４０Ａ、４０Ｂの焦点距離とが設定されていることが好ましい。これを式で表すと、以下の式（１）〜（３）のようになる。また、これを模式的に表すと、図１８のようになる。この図１８には、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの各セルが１以外の縦横比（アスペクト比）を有している場合が例示されている。なお、図１８については後に詳述する。
ｈ1＝Ｐ1×（ｆFEL／ｆCL1）≦ｈFEL2…（１）
ｈ2＝Ｐ2×（ｆFEL／ｆCL2）≦ｈFEL2…（２）
ｈ3＝Ｐ3×（ｆFEL／ｆCL3）≦ｈFEL2…（３）
ここで、
ｈ1：光源１０Ａの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ1）のサイズ
ｈ2：光源１０Ｂの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ2）のサイズ
ｈ3：光源１０Ｃの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ3）のサイズ
Ｐ1：光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１の光射出領域のサイズ
Ｐ2：光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１の光射出領域のサイズ
Ｐ3：光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１の光射出領域のサイズ
ｆFEL：フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの焦点距離
ｆCL1：カップリングレンズ２０Ａの焦点距離
ｆCL2：カップリングレンズ２０Ｂの焦点距離
ｆCL3：カップリングレンズ２０Ｃの焦点距離
ｈFEL2：フライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２のサイズ
【００５５】
なお、光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ1は、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂのサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ2は、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂのサイズに等しく、光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ3は、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂのサイズに等しい。光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ1は、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いのサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ2は、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いのサイズに等しい。光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ3は、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いのサイズに等しい。また、カップリングレンズ２０Ａが複数のレンズによって構成されている場合には、ｆCL1は、各レンズの合成焦点距離とする。同様に、カップリングレンズ２０Ｂが複数のレンズによって構成されている場合には、ｆCL2は、各レンズの合成焦点距離とする。カップリングレンズ２０Ｃが複数のレンズによって構成されている場合には、ｆCL3は、各レンズの合成焦点距離とする。
【００５６】
ここで、上記の式（１）〜（３）とおおよそ等価な式として、以下の式（４）〜（６）を挙げることができる。式（４）〜（６）は、固体発光素子１１の光射出領域のサイズが固体発光素子１１のサイズと概ね等しい場合に特に有益である。
ｈ1＝Ｗ1×（ｆFEL／ｆCL1）≦ｈFEL2…（４）
ｈ2＝Ｗ2×（ｆFEL／ｆCL2）≦ｈFEL2…（５）
ｈ3＝Ｗ3×（ｆFEL／ｆCL3）≦ｈFEL2…（６）
ここで、
Ｗ1：光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１のサイズ
Ｗ2：光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１のサイズ
Ｗ3：光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１のサイズ
【００５７】
なお、固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｗは、そのチップ１１Ａのサイズに等しい。また、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｗは、全てのチップ１１Ａを単一のチップとしてみたときの、そのチップのサイズに等しい。
【００５８】
ところで、本実施の形態において、例えば、図１３（Ａ），（Ｂ）に示したように、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの各セル４１，４２が１以外の縦横比（アスペクト比）を有している場合には、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離と、フライアイレンズ４０Ａ、４０Ｂの焦点距離とが以下の６つの関係式（式（７）〜式（１２））を満たしていることが好ましい。さらに、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの縦横の焦点距離の比（ｆCL1H／ｆCL1V，ｆCL2H／ｆCL2V，ｆCL3H／ｆCL3V）（アナモルフィック比）と、フライアイレンズ４０Ｂの各セル４２のサイズの縦横比の逆数（ｈFEL2V／ｈFEL2H）とを互いに等しくし、照明光学系１Ａをアナモルフィック光学系とすることがより好ましい。例えば、フライアイレンズ４０Ｂの各セル４２が第１の方向（例えば横方向）に長い形状となっている場合には、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃとして、焦点距離ｆCL1V，ｆCL2V，ｆCL3Vが焦点距離ｆCL1H，ｆCL2H，ｆCL3Hよりも長いものを用いる。以下の式（７）〜（１２）を模式的に表すと、図１８のようになる。
ｈ1H＝Ｐ1H×（ｆFELH／ｆCL1H）≦ｈFEL2H…（７）
ｈ2H＝Ｐ2H×（ｆFELH／ｆCL2H）≦ｈFEL2H…（８）
ｈ3H＝Ｐ3H×（ｆFELH／ｆCL3H）≦ｈFEL2H…（９）
ｈ1V＝Ｐ1V×（ｆFELV／ｆCL1V）≦ｈFEL2V…（１０）
ｈ2V＝Ｐ2V×（ｆFELV／ｆCL2V）≦ｈFEL2V…（１１）
ｈ3V＝Ｐ3V×（ｆFELV／ｆCL3V）≦ｈFEL2V…（１２）
ここで、
ｈ1H：光源１０Ａの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ1）の第１の方向（例えば横方向）のサイズ
ｈ2H：光源１０Ｂの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ2）の第１の方向（例えば横方向）のサイズ
ｈ3H：光源１０Ｃの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ3）の第１の方向（例えば横方向）のサイズ
ｈ1V：光源１０Ａの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ1）の、第１の方向と直交する第２の方向（例えば縦方向）のサイズ
ｈ2V：光源１０Ｂの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ2）の、第１の方向と直交する第２の方向（例えば縦方向）のサイズ
ｈ3V：光源１０Ｃの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ3）の、第１の方向と直交する第２の方向（例えば縦方向）のサイズ
Ｐ1H：光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
Ｐ2H：光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
Ｐ3H：光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
Ｐ1V：光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
Ｐ2V：光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
Ｐ3V：光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｆFELH：フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの第１の方向の焦点距離
ｆFELV：フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの第２の方向の焦点距離
ｆCL1H：カップリングレンズ２０Ａの、第１の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｆCL2H：カップリングレンズ２０Ｂの、第１の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｆCL3H：カップリングレンズ２０Ｃの、第１の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｆCL1V：カップリングレンズ２０Ａの、第２の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｆCL2V：カップリングレンズ２０Ｂの、第２の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｆCL3V：カップリングレンズ２０Ｃの、第２の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｈFEL2H：フライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２の第１の方向のサイズ
ｈFEL2V：フライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２の第２の方向のサイズ
【００５９】
ここで、「第１の方向またはそれに対応する方向」は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがインテグレータ４０の光軸上に配置されている場合には第１の方向を指している。また、「第１の方向またはそれに対応する方向」は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがインテグレータ４０の光軸から外れた光路上に配置されている場合には、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからインテグレータ４０までの光路上に配置された光学素子のレイアウトの関係から第１の方向に対応する方向を指している。
【００６０】
また、「第２の方向またはそれに対応する方向」は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがインテグレータ４０の光軸上に配置されている場合には第２の方向を指している。また、「第２の方向またはそれに対応する方向」は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがインテグレータ４０の光軸から外れた光路上に配置されている場合には、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからインテグレータ４０までの光路上に配置された光学素子のレイアウトの関係から第２の方向に対応する方向を指している。
【００６１】
なお、光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ1Hは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ2Hは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ3Hは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。また、光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ1Hは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ2Hは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ3Hは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。一方、光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ1Vは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ2Vは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ3Vは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。また、光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ1Vは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ2Vは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ3Vは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。
【００６２】
また、本実施の形態において、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの各セル４１，４２が１以外の縦横比を有している場合には、フライアイレンズ４０Ａの各セル４１のサイズの縦横比と、照明範囲６０Ａの縦横比とが以下の関係式（式（１３））を満たしていることが好ましい。ここで、照明範囲６０Ａの縦横比Ｈ／Ｖ（図１９参照）は、空間変調素子６０の解像度と相関を有しており、例えば、空間変調素子６０の解像度がＶＧＡ（６４０×４８０）である場合には６４０／４８０となっており、例えば、空間変調素子６０の解像度がＷＶＧＡ（８００×４８０）である場合には８００／４８０となっている。
ｈFEL1H／ｈFEL1V＝Ｈ／Ｖ…（１３）
ここで、
ｈFEL1H：フライアイレンズ４０Ａの１セルの第１の方向のサイズ
ｈFEL1V：フライアイレンズ４０Ａの１セルの第２の方向のサイズ
Ｈ：照明範囲６０Ａの第１の方向のサイズ
Ｖ：照明範囲６０Ａの第２の方向のサイズ
【００６３】
（特徴部分その４）
加えて、本実施の形態では、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに入射する光のビームサイズが２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのサイズを超えない大きさとなるように、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離および開口数が設定されていることが好ましい。これを式で表すと、以下の式（１４）〜（１６）のようになる。
φCL1＝２×ｆCL1×ＮＡ1≦ｈCL1…（１４）
φCL2＝２×ｆCL2×ＮＡ2≦ｈCL2…（１５）
φCL3＝２×ｆCL3×ＮＡ3≦ｈCL3…（１６）
ここで、
φCL1：カップリングレンズ２０Ａに入射する光のビームサイズ
φCL2：カップリングレンズ２０Ｂに入射する光のビームサイズ
φCL3：カップリングレンズ２０Ｃに入射する光のビームサイズ
ＮＡ1：カップリングレンズ２０Ａの開口数
ＮＡ2：カップリングレンズ２０Ｂの開口数
ＮＡ3：カップリングレンズ２０Ｃの開口数
ｈCL1：カップリングレンズ２０Ａのサイズ
ｈCL2：カップリングレンズ２０Ｂのサイズ
ｈCL3：カップリングレンズ２０Ｃのサイズ
【００６４】
ところで、本実施の形態において、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが１以外の縦横比（アスペクト比）を有している場合には、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離および開口数が、以下の関係式（式（１７）〜（２２））を満たしていることが好ましい。
φCL1H＝２×ｆCL1H×ＮＡ1H≦ｈCL1H…（１７）
φCL2H＝２×ｆCL2H×ＮＡ2H≦ｈCL2H…（１８）
φCL3H＝２×ｆCL3H×ＮＡ3H≦ｈCL3H…（１９）
φCL1V＝２×ｆCL1V×ＮＡ1V≦ｈCL1V…（２０）
φCL2V＝２×ｆCL2V×ＮＡ2V≦ｈCL2V…（２１）
φCL3V＝２×ｆCL3V×ＮＡ3V≦ｈCL3V…（２２）
ここで、
φCL1H：カップリングレンズ２０Ａに入射する光の、第１の方向（例えば横方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
φCL2H：カップリングレンズ２０Ｂに入射する光の、第１の方向（例えば横方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
φCL3H：カップリングレンズ２０Ｃに入射する光の、第１の方向（例えば横方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
φCL1V：カップリングレンズ２０Ａに入射する光の、第２の方向（例えば縦方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
φCL2V：カップリングレンズ２０Ｂに入射する光の、第２の方向（例えば縦方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
φCL3V：カップリングレンズ２０Ｃに入射する光の、第２の方向（例えば縦方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
ＮＡ1H：カップリングレンズ２０Ａの、第１の方向またはそれに対応する方向の開口数
ＮＡ2H：カップリングレンズ２０Ｂの、第１の方向またはそれに対応する方向の開口数
ＮＡ3H：カップリングレンズ２０Ｃの、第１の方向またはそれに対応する方向の開口数
ＮＡ1V：カップリングレンズ２０Ａの、第２の方向またはそれに対応する方向の開口数
ＮＡ2V：カップリングレンズ２０Ｂの、第２の方向またはそれに対応する方向の開口数
ＮＡ3V：カップリングレンズ２０Ｃの、第２の方向またはそれに対応する方向の開口数
ｈCL1H：カップリングレンズ２０Ａの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｈCL2H：カップリングレンズ２０Ｂの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｈCL3H：カップリングレンズ２０Ｃの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｈCL1V：カップリングレンズ２０Ａの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｈCL2V：カップリングレンズ２０Ｂの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｈCL3V：カップリングレンズ２０Ｃの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
【００６５】
［プロジェクタ１の作用・効果］
次に、本実施の形態のプロジェクタ１の作用・効果について説明する。
【００６６】
まず、本実施の形態では、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ全体として、チップ１１Ａの少なくとも１つがＬＤによって構成されている。したがって、例えば図１４に示したように、このＬＤからなるチップ１１Ａにおける発光スポット１１Ｂから発せられるレーザ光では、ＦＦＰが急峻（非等方的）な輝度分布形状（ここでは惰円形状）を示している。
【００６７】
また、本実施の形態では、例えば図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、フライアイレンズ４０Ａの入射面における入射光の輝度分布Ｌindの形状の長軸方向が、フライアイレンズ４０Ａにおける各セル４１の配列方向と異なっている。具体的には、この入射光の輝度分布Ｌindにおける長軸方向および短軸方向がそれぞれ、各セル４１の配列方向（横方向（ｘ軸方向）および縦方向（ｙ軸方向））のいずれとも異なっている。そして、このような輝度分布Ｌindにおける長軸方向と各セル４１の配列方向との間の傾斜配置（回転配置）は、例えば図１６に示したように、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ等の傾斜配置（回転配置）によって実現されている。具体的には、ＬＤからなるチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂから発せられるレーザ光におけるＦＦＰの長軸方向（および短軸方向）が、フライアイレンズ４０Ａにおける縦方向および横方向のいずれとも異なるように、ＬＤからなるチップ１１Ａが傾斜配置（回転配置）されている。
【００６８】
一方、比較例に係るプロジェクタでは、例えば図２０に示したように、フライアイレンズ４０Ａの入射面における入射光の輝度分布Ｌindの形状の長軸方向が、フライアイレンズ４０Ａにおける各セル４１の配列方向（ここでは横方向（ｘ軸方向））と一致している。すなわち、図１５（Ａ），（Ｂ）に示した本実施の形態とは異なり、輝度分布Ｌindにおける長軸方向と各セル４１の配列方向（ここではそのうちのｘ軸方向）とが、互いに所定の角度θをなしていない（θ＝０°となっている）。ここで、図１５（Ａ），（Ｂ）および図２０等において示した「入射光の輝度分布Ｌindの形状（輝度分布形状）」とは、所定の強度値（輝度値）を示す等高線（等輝度線）の形状を意味している。詳細には、ＬＤからなるチップ１１Ａにおける発光スポット１１Ｂから発せられるレーザ光が、例えば図２１（Ａ），（Ｂ）に示したような急峻な輝度分布を示す場合、この図２１（Ａ）中の符号Ｐ３０で示した輝度値からなる等輝度線の形状に相当する。
【００６９】
このような比較例のプロジェクタでは、上記したように、ＬＤからなるチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂから発せられるレーザ光が、急峻な輝度分布形状を示す（例えば、ＦＦＰの形状が円形（等方的）ではない（例えば楕円形））ことに起因して、以下の問題が生じ得る。すなわち、レーザ光が余りにも急峻な輝度分布形状を示す場合（例えば、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの各セル４１，４２のサイズよりも急峻な輝度分布形状である場合）、インテグレータ４０の機能によっても、照明光（入射光）の輝度むらを低減しきれない（輝度分布が一様にはならない）場合が起こり得る。その場合、例えば図２２に示したように、照明範囲６０Ａ上およびスクリーン２上において、照明光および映像光（表示光）における輝度むらが発生することから、表示画質も劣化してしまうことになる。
【００７０】
これに対して本実施の形態では、上記したように、フライアイレンズ４０Ａの入射面における入射光の輝度分布Ｌindの形状の長軸方向が、フライアイレンズ４０Ａにおける各セル４１の配列方向と異なっている。これにより、ＬＤからなるチップ１１Ａを含む光源から出射されるレーザ光が、急峻な輝度分布形状を示す場合（例えば、ＦＦＰの形状が円形（等方的）ではない場合（例えば楕円形の場合））であっても、インテグレータ４０において入射光の輝度むらが低減し易くなる。具体的には、例えば図２３（Ａ）に示したように、フライアイレンズ４０Ａにおいて、入射光の輝度分布Ｌindの形状を含む複数のセル４１における光の重ね合わせ（重畳）作用がなされる結果、例えば図２３（Ｂ）に示したように、照明光および表示光における輝度むらが効果的に低減される。すなわち、上記比較例と比べ、照明光および表示光における輝度むらが低減され（この例では輝度むらの発生が回避され）、これにより本実施の形態では表示画質を向上させることが可能となる。
【００７１】
特に、入射光の輝度分布Ｌindにおける長軸方向と各セル４１の配列方向（ここではそのうちのｘ軸方向）とがなす角度θについて、θ＝ｔａｎ-1［ｈFEL1V／（ｈFEL1H×ｎH）］という関係式を満たすようにした場合には、照明光および表示光における輝度むらを更に効果的に低減することができる。これは、フライアイレンズ４０Ａにおける横方向全体の長さ（周期）において、入射光の輝度分布Ｌindが縦方向に沿って複数のセル４１に跨っていると、同一の輝度分布パターンの繰り返しが生じ、輝度むらの低減効果が最大限に発揮できないためである。
【００７２】
ここで、図２４は、本実施の形態の実施例に係る各特性（照明範囲６０Ａにおけるアスペクト比と、前述したｎH，ｈFEL1H，ｈFEL1Y，θの各パラメータとの関係）の一例を示したものである。これらの実施例では、角度θ＝２．７°〜７．１°程度の場合に、インテグレータ４０において輝度むらの低減効果が最大限に発揮されることが分かる。
【００７３】
また、本実施の形態において、例えば図１７（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうちの少なくとも１つの光源（第１光源）において、ＬＤからなるチップ１１Ａにおける発光スポット１１Ｂが複数設けられている場合に、以下のように構成したときには、以下の作用・効果が生じる。すなわち、まず、各発光スポット１１Ｂから発せられる光におけるＦＦＰの短軸方向がそれぞれ、インテグレータ４０の光軸と直交する面内における短軸方向と略一致するようにした場合には、プロジェクタ１の装置外形における短軸方向と上記ＦＦＰの短軸方向とが略一致することになるため、プロジェクタ１全体の小型化を図ることが可能となる。また、上記した第１光源が互いに異なる２以上の波長帯の光を発する光源である場合において、各発光スポット１１Ｂから発せられる光のＦＦＰの長軸方向がこれらの２以上の波長帯間で互いに略一致するようにした場合には、例えばＩカット形状のレンズを用いた場合などにおいて、光損失が低減される。具体的には、Ｉカット形状のレンズを用いた場合、Ｉカットされる部分では光学的有効範囲が犠牲になるものの、ＬＤの放射角度の長軸方向をＩカットする方向（有効径が広い方向）に合わせることにより、光損失を低減することができる。
【００７４】
更に、本実施の形態において、例えば図１８に示したように、フライアイレンズ４０Ａの各セル４１によってフライアイレンズ４０Ｂに形成される各光源像Ｓのサイズがフライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２のサイズを超えない大きさとなるように、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離ｆCL1，ｆCL2，ｆCL3と、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの焦点距離ｆFELとを設定するようにした場合には、以下の作用・効果が生じる。ここで、固体発光素子１１は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発するものであり、例えば、１もしくは複数の発光ダイオード、１もしくは複数の有機ＥＬ発光素子、または１もしくは複数のレーザダイオードによって構成されている。そのため、フライアイレンズ４０Ｂがフライアイレンズ４０Ａの焦点位置に配置されている場合であっても、フライアイレンズ４０Ａの各セルによってフライアイレンズ４０Ｂに形成される各光源像Ｓが点状ではなく、ある程度の大きさを持っている（図１８参照）。しかし、本実施の形態では、１つの光源像Ｓが複数のセルにまたがって形成されることがないので、フライアイレンズ４０Ｂに入射した光が効率良く照明範囲にまで到達する。よって、照明光学系１Ａにおける光利用効率を改善することができる。
【００７５】
加えて、本実施の形態において、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの各セルが１以外の縦横比を有している場合に、その縦横比を考慮して、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離ｆCL1H，ｆCL2H，ｆCL3H，ｆCL1V，ｆCL2V，ｆCL3Vと、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの焦点距離ｆFELH，ｆFELVとを設定するようにした場合には、照明光学系１Ａにおける光利用効率を更に改善することができる。また、本実施の形態において、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが１以外の縦横比を有している場合に、その縦横比を考慮して、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離ｆCL1H，ｆCL2H，ｆCL3H，ｆCL1V，ｆCL2V，ｆCL3Vおよび開口数ＮＡ1H，ＮＡ2H，ＮＡ3H，ＮＡ1V，ＮＡ2V，ＮＡ3Vを設定するようにした場合には、照明光学系１Ａにおける光利用効率を更に改善することができる。また、本実施の形態において、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの指向角がそれぞれ異なる場合に、それぞれの指向角を考慮して、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離ｆCL1H，ｆCL2H，ｆCL3H，ｆCL1V，ｆCL2V，ｆCL3Vおよび開口数ＮＡ1H，ＮＡ2H，ＮＡ3H，ＮＡ1V，ＮＡ2V，ＮＡ3Vをそれぞれ設定するようにした場合には、照明光学系１Ａにおける光利用効率を更に改善することができる。
【００７６】
続いて、本発明の他の実施の形態（第２〜第５の実施の形態）について説明する。なお、上記第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７７】
＜第２の実施の形態＞
図２５は、第２の実施の形態に係るプロジェクタ（プロジェクタ３）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ３は、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。ここで、図２５（Ａ）はプロジェクタ３を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図２５（Ｂ）はプロジェクタ３を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。
【００７８】
本実施の形態のプロジェクタ３は、照明光学系３Ａを備えている点で、照明光学系１Ａを備えたプロジェクタ１の構成と相違する。そこで、以下では、プロジェクタ１との相違点について主に説明し、プロジェクタ１との共通点についての説明を適宜省略するものとする。なお、照明光学系３Ａは、本発明の「照明装置」の一具体例に相当する。
【００７９】
［照明光学系３Ａの構成］
照明光学系３Ａは、照明光学系１Ａにおいて、一対のフライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂを有するインテグレータ４０の代わりに、一対のフライアイレンズ４０Ｃ，４０Ｄを有するインテグレータ４３を設けるようにしたものである。すなわち、照明光学系３Ａは、照明光学系１Ａにおけるフライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの代わりに、以下説明するフライアイレンズ４０Ｃ，４０Ｄを備えている。なお、これらのフライアイレンズ４０Ｃ，４０Ｄは、互いに対応したセル４１，４２の配置構成を有していることから、以下ではフライアイレンズ４０Ｃについて代表して説明する。
【００８０】
この照明光学系３Ａはまた、例えば図２６に示したように、照明光学系１Ａ（図１６参照）とは異なり、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃおよび他の光学部材がいずれも、傾斜配置（回転配置）されていない。したがって、照明光学系３Ａでは例えば図２７に示したように、照明光学系１Ａ（図１５（Ａ），（Ｂ））とは異なり（図２０に示した比較例と同様に）、フライアイレンズ４０Ｃにおいて、入射光の輝度分布Ｌindにおける長軸方向と各セル４１の配列方向とが、傾斜配置（回転配置）されていない。
【００８１】
ただし、照明光学系３Ａにおけるフライアイレンズ４０Ｃでは、例えば図２７に示したように、縦方向（ｙ軸方向，第２の方向）に沿った各セル４１の位置が、横方向（ｘ軸方向，第１の方向）に沿って配置された複数のセル列のうちの少なくとも一部のセル列間で、互いに異なっている。すなわち、本実施の形態のフライアイレンズ４０Ｃは、入射光の輝度分布Ｌindにおける長軸方向（横方向）と直交する短軸方向（縦方向）に沿って、セル列間での位置ずれ構造を有している。具体例には、図２７に示した例では、横方向に沿った各セル４１の位置が、縦方向に沿った複数のセル列のうちの隣接するセル列間でそれぞれ、同じ向きにずれている（ずれ量：ｄ）。このとき、この隣接するセル列間でのずれ量ｄについて、以下の関係式を満たすようにするのが望ましい。
ｄ＝（ｈFEL1V／ｎH）
ｈFEL1V：フライアイレンズ４０Ｃにおける１つのセル４１の第２の方向のサイズ
ｎH：フライアイレンズ４０Ｃにおける第１の方向に沿ったセル４１の数（セル数）
【００８２】
［プロジェクタ３の作用・効果］
このような構成からなる本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、ＬＤからなるチップ１１Ａを含む光源から出射されるレーザ光が急峻な輝度分布形状を示す場合であっても、インテグレータ４３において入射光の輝度むらが低減し易くなる。具体的には、例えば図２８（Ａ）に示したように、フライアイレンズ４０Ｃにおいて、入射光の輝度分布Ｌindの形状を含む複数のセル４１における光の重ね合わせ作用がなされる結果、例えば図２８（Ｂ）に示したように、照明光および表示光における輝度むらが効果的に低減される。すなわち、本実施の形態においても、照明光および表示光における輝度むらを低減する（この例では輝度むらの発生を回避する）ことができ、表示画質を向上させることが可能となる。
【００８３】
特に、上記した隣接するセル列間でのずれ量ｄについて、ｄ＝（ｈFEL1V／ｎH）という関係式を満たすようにした場合には、照明光および表示光における輝度むらを更に効果的に低減することができる。これは、第１の実施の形態で述べたのと同様に、フライアイレンズ４０Ｃにおける横方向全体の長さ（周期）において、入射光の輝度分布Ｌindが縦方向に沿って複数のセル４１に跨っていると、同一の輝度分布パターンの繰り返しが生じ、輝度むらの低減効果が最大限に発揮できないためである。
【００８４】
なお、本実施の形態のフライアイレンズ４０Ｃでは、図２７および図２９（Ａ）に示したように、横方向に沿った各セル４１の位置が、縦方向に沿った複数のセル列のうちの隣接するセル列間でそれぞれ同じ向きにずれている場合には限られず、他の位置ずれ構造となっていてもよい。すなわち、縦方向に沿った各セル４１の位置が、横方向に沿って配置された複数のセル列のうちの少なくとも一部のセル列間で互いに異なっているのであれば、他の位置ずれ構造を採用してもよい。具体的には、例えば図２９（Ｂ）に示したように、横方向で隣接するセル列間において、異なる向き（上方向および下方向）のずれ量を有していてもよい。また、例えば図２９（Ｃ）に示したように、横方向で隣接するセル列間において、位置ずれが生じていない部分が存在していてもよく、また、例えば図２９（Ｄ）に示したように、横方向で隣接するセル列間において、互い違いの位置ずれ構造（千鳥状の位置ずれ構造）となっていてもよい。
【００８５】
＜第３の実施の形態＞
図３０は、第３の実施の形態に係るプロジェクタ（プロジェクタ４）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ４は、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。ここで、図３０（Ａ）はプロジェクタ４を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図３０（Ｂ）はプロジェクタ４を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。
【００８６】
本実施の形態のプロジェクタ４は、照明光学系４Ａを備えている点で、照明光学系１Ａを備えたプロジェクタ１の構成と相違する。そこで、以下では、プロジェクタ１との相違点について主に説明し、プロジェクタ１との共通点についての説明を適宜省略するものとする。なお、照明光学系４Ａは、本発明の「照明装置」の一具体例に相当する。
【００８７】
［照明光学系４Ａの構成］
照明光学系４Ａは、照明光学系１Ａにおいて、光路合成素子３０とインテグレータ４０との間の光路上に、以下説明するアナモルフィックレンズ９１を設けるようにしたものである。
【００８８】
この照明光学系４Ａはまた、例えば図３１に示したように、照明光学系１Ａ（図１６参照）とは異なり、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｂおよび他の光学部材がいずれも、傾斜配置（回転配置）されていない。したがって、照明光学系４Ａでは例えば図３２に示したように、照明光学系１Ａ（図１５（Ａ），（Ｂ））とは異なり（図２０に示した比較例および第２の実施の形態の照明光学系３Ａと同様に）、フライアイレンズ４０Ａにおいて、入射光の輝度分布Ｌindにおける長軸方向と各セル４１の配列方向とが、傾斜配置（回転配置）されていない。
【００８９】
アナモルフィックレンズ９１は、例えば図３２中の矢印で示したように、フライアイレンズ４０Ａへの入射光における輝度分布形Ｌindの形状を、その短軸方向（ここでは縦方向（ｙ軸方向，第２の方向））に沿って広げる光学素子である。このアナモルフィックレンズ９１は、例えばシリンドリカルレンズ（レンチキュラーレンズ）であり、その光学特性（例えば焦点距離）が、縦方向と横方向（ｘ軸方向，第１の方向）とで非対称となっている。具体的には、ここでは、縦方向の焦点距離と比べて横方向の焦点距離のほうが、相対的に長くなっている（縦方向の焦点距離＜横方向の焦点距離）。
【００９０】
［プロジェクタ４の作用・効果］
本実施の形態では、例えば図３２に示したように、アナモルフィックレンズ９１において、フライアイレンズ４０Ａへの入射光における輝度分布形Ｌindの形状がその短軸方向に沿って広げられることにより、第１の実施の形態等と同様の作用および効果が得られる。すなわち、ＬＤからなるチップ１１Ａを含む光源から出射されるレーザ光が急峻な輝度分布形状を示す場合であっても、インテグレータ４０において入射光の輝度むらが低減し易くなる。これにより、例えば図３３に示したように、本実施の形態においても、照明光および表示光における輝度むらを低減する（この例では輝度むらの発生を回避する）ことができ、表示画質を向上させることが可能となる。
【００９１】
なお、本実施の形態では、アナモルフィックレンズ９１が単体として設けられている例を挙げて説明したが、これには限られず、例えばアナモルフィックレンズ９１が、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ等と一体的に形成されているようにしてもよい。
【００９２】
＜第４の実施の形態＞
図３４は、第４の実施の形態に係るプロジェクタ（プロジェクタ５）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ５は、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。ここで、図３４（Ａ）はプロジェクタ５を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図３４（Ｂ）はプロジェクタ５を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。
【００９３】
本実施の形態のプロジェクタ５は、照明光学系５Ａを備えている点で、照明光学系１Ａを備えたプロジェクタ１の構成と相違する。そこで、以下では、プロジェクタ１との相違点について主に説明し、プロジェクタ１との共通点についての説明を適宜省略するものとする。なお、照明光学系５Ａは、本発明の「照明装置」の一具体例に相当する。
【００９４】
［照明光学系５Ａの構成］
照明光学系５Ａは、照明光学系１Ａにおいて、光路合成素子３０とインテグレータ４０との間の光路上に、以下説明する光路分岐素子９２を設けるようにしたものである。
【００９５】
この照明光学系５Ａはまた、例えば図３５に示したように、照明光学系１Ａ（図１６参照）とは異なり、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｂおよび他の光学部材がいずれも、傾斜配置（回転配置）されていない。したがって、照明光学系５Ａでは例えば図３７（Ａ），（Ｂ）に示したように、照明光学系１Ａ（図１５（Ａ），（Ｂ））とは異なり（図２０に示した比較例および第２，第３の実施の形態の照明光学系３Ａ，４Ａと同様に）、フライアイレンズ４０Ａにおいて、入射光の輝度分布Ｌindにおける長軸方向と各セル４１の配列方向とが、傾斜配置（回転配置）されていない。
【００９６】
光路分岐素子９２は、フライアイレンズ４０Ａへの入射光の光路を、その輝度分布形Ｌindの形状の短軸方向（ここでは縦方向（ｙ軸方向，第２の方向））に沿って複数に分岐させる光学素子である。このような光路分岐素子９２としては、例えば図３６（Ａ）に示したように、複数の次数からなる回折光をそれぞれ出射する回折素子９２Ａや、例えば図３６（Ｂ）に示したようなハーフミラー（またはプリズム）９２Ｂなどが挙げられる。
【００９７】
［プロジェクタ５の作用・効果］
本実施の形態では、例えば図３７（Ａ），（Ｂ）に示したように、光路分岐素子９２において、フライアイレンズ４０Ａへの入射光の光路が、その輝度分布形Ｌindの形状の短軸方向に沿って複数に分岐されることにより、第１の実施の形態等と同様の作用および効果が得られる。すなわち、ＬＤからなるチップ１１Ａを含む光源から出射されるレーザ光が急峻な輝度分布形状を示す場合であっても、インテグレータ４０において入射光の輝度むらが低減し易くなる。これにより、本実施の形態においても、照明光および表示光における輝度むらを低減する（この例では輝度むらの発生を回避する）ことができ、表示画質を向上させることが可能となる。
【００９８】
なお、本実施の形態では、光路分岐素子９２の具体例として、回折素子９２Ａおよびハーフミラー（プリズム）９２Ｂを挙げて説明したが、これらには限られず、他の光学素子によって光路分岐素子９２を構成してもよい。
【００９９】
＜第５の実施の形態＞
図３８は、第５の実施の形態に係るプロジェクタ（プロジェクタ６）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ６は、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。ここで、図３８（Ａ）はプロジェクタ６を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図３８（Ｂ）はプロジェクタ６を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。
【０１００】
本実施の形態のプロジェクタ６は、照明光学系６Ａを備えている点で、照明光学系１Ａを備えたプロジェクタ１の構成と相違する。そこで、以下では、プロジェクタ１との相違点について主に説明し、プロジェクタ１との共通点についての説明を適宜省略するものとする。なお、照明光学系６Ａは、本発明の「照明装置」の一具体例に相当する。
【０１０１】
［照明光学系６Ａの構成］
照明光学系６Ａは、照明光学系１Ａにおいて、光路合成素子３０とインテグレータ４０との間の光路上に、第４の実施の形態で説明した光路分岐素子９２と、第３の実施の形態で説明したアナモルフィックレンズ９１とを、光路合成素子３０側からこの順に設けるようにしたものである。なお、他の構成については、第３および第４の実施の形態の照明光学系４Ａ，５Ａと同様となっている。
【０１０２】
［プロジェクタ６の作用・効果］
このような構成からなる本実施の形態では、上記第３および第４の実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることが可能である。すなわち、照明光および表示光における輝度むらを低減する（この例では輝度むらの発生を回避する）ことができ、表示画質を向上させることが可能となる。また、本実施の形態では、光路分岐素子９２およびアナモルフィックレンズ９１の双方を設けるようにしたので、輝度むらを更に効果的に低減することができ、更なる高画質化を図ることが可能となる。
【０１０３】
なお、本実施の形態では、光路合成素子３０とインテグレータ４０との間の光路上に、光路分岐素子９２およびアナモルフィックレンズ９１を光路合成素子３０側からこの順に設けた場合について説明したが、これには限られず、逆の順序で設けるようにしてもよい。すなわち、光路合成素子３０とインテグレータ４０との間の光路上に、アナモルフィックレンズ９１および光路分岐素子９２を光路合成素子３０側からこの順に設けるようにしてもよい。
【０１０４】
＜変形例＞
続いて、上記第１〜第５の実施の形態に共通の変形例（変形例１〜３）について説明する。なお、これらの実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。また、以下の各変形例では、第１の実施の形態のプロジェクタ１（署名光学系１Ａ）についての変形例を代表して説明するが、他の実施の形態（第２〜第５の実施の形態）のプロジェクタ３〜６（照明光学系３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａ）についても同様の変形例を適用することが可能である。
【０１０５】
［変形例１］
図３９（Ａ），（Ｂ）は、変形例１に係るプロジェクタ（プロジェクタ７）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ７は、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。ここで、図３９（Ａ）はプロジェクタ７を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図３９（Ｂ）はプロジェクタ７を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。
【０１０６】
本変形例のプロジェクタ７は、照明光学系７Ａを備えていると共に空間変調素子６０として反射型の素子を用いている点で、照明光学系１Ａを備えたプロジェクタ１の構成と相違する。そこで、以下では、プロジェクタ１との相違点について主に説明し、プロジェクタ１との共通点についての説明を適宜省略するものとする。なお、照明光学系７Ａは、本発明の「照明装置」の一具体例に相当する。
【０１０７】
照明光学系７Ａは、照明光学系１Ａにおいて、コンデンサレンズ５０の代わりにコンデンサレンズ５０Ａを設けるようにしたものである。このコンデンサレンズ５０Ａは、インテグレータ４０により形成された多光源からの光束を平行化し、偏光ビームスプリッタ５１を介してコンデンサレンズ５０Ｂへ照明させるレンズである。
【０１０８】
また、本変形例では上記したように、空間変調素子６０が、例えば反射型の液晶パネル等の反射型の素子によって構成されている。したがって、プロジェクタ７はプロジェクタ１と比較して、コンデンサレンズ５０Ｂおよび偏光ビームスプリッタ５１を更に備えている。偏光ビームスプリッタ５１は、特定の偏光（例えばｐ偏光）を選択的に透過させると共に、他方の偏光（例えばｓ偏光）を選択的に反射させる光学部材である。また、空間変調素子６０は、入射時と出射時とにおける各偏光（例えば、ｓ偏光またはｐ偏光）が異なるものとなるように反射しつつ、光変調を行うようになっている。これにより、照明光学系７Ａ側から入射した光（例えばｓ偏光）が選択的に反射されて空間変調素子６０へ入射すると共に、この空間変調素子６０から出射した画像光（例えばｐ偏光）が選択的に透過し、投影光学系７０側へ入射するようになっている。コンデンサレンズ５０Ｂは、インテグレータ４０により形成され、コンデンサレンズ５０Ａおよび偏光ビームスプリッタ５１を介して入射した多光源からの光束を集光し、照明範囲６０Ａを重畳的に照明するレンズである。
【０１０９】
このような構成からなる本変形例のプロジェクタ７においても、上記第１の実施の形態のプロジェクタ１等と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。
【０１１０】
また、特に本変形例では、インテグレータ４０の光軸と直交する面内（ｘｙ面内）のうち、ｘ軸方向が特に長くなっていることから、プロジェクタ７の装置外形における短軸方向（ｙ軸方向）と各発光スポット１１Ｂから発せられる光におけるＦＦＰの短軸方向とを一致させることにより、プロジェクタ７全体の小型化を図る利点が大きいと言える。
【０１１１】
［変形例２］
図４０（Ａ），（Ｂ）は、変形例２に係るプロジェクタ（プロジェクタ８）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ８は、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。図４０（Ａ）はプロジェクタ８を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図４０（Ｂ）はプロジェクタ８を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。また、図４１（Ａ），（Ｂ）は、図２０のプロジェクタ８内の光路の一例を表すものである。図４１（Ａ）は、プロジェクタ８を上から（ｙ軸方向から）見たときの光路の一例を表し、図４１（Ｂ）はプロジェクタ８を横から（ｘ軸方向から）見たときの光路の一例を表す。
【０１１２】
本変形例のプロジェクタ８は、照明光学系８Ａを備えている点で、照明光学系１Ａを備えたプロジェクタ１の構成と相違する。そこで、以下では、プロジェクタ１との相違点について主に説明し、プロジェクタ１との共通点についての説明を適宜省略するものとする。なお、照明光学系８Ａは、本発明の「照明装置」の一具体例に相当する。
【０１１３】
照明光学系８Ａでは、照明光学系１Ａの光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、ダイクロイックミラー３０Ａ，３０Ｂとが省略され、その代わりに、光源１０Ｄが設けられている。光源１０Ｄは、カップリングレンズ２０Ｄの光軸上に配置されており、照明光学系８Ａは、光源１０Ｄから発せられた光が直接、カップリングレンズ２０Ｄに入射するように構成されている。
【０１１４】
光源１０Ｄは、例えば、固体発光素子１１と、固体発光素子１１を支持するとともに覆うパッケージ１２（固体発光素子１１を実装するための基材）とを有している。すなわち、この場合にはチップ１１Ａが、上面発光型の素子となっている。あるいは、光源１０Ｄは、ステム１３とキャップ１４とによって囲まれた内部空間に、１または複数の端面発光型のチップ１１Ａからなる固体発光素子１１が収容されたキャンタイプの形態であってもよい。すなわち、この場合にはチップ１１Ａが、端面発光型の素子となっている。
【０１１５】
光源１０Ｄに含まれる固体発光素子１１は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発するようになっている。光源１０Ｄに含まれる固体発光素子１１は、例えば、所定の波長帯の光を発する単一のチップ１１Ａからなっていてもよいし、例えば、同一の波長帯もしくは互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップ１１Ａからなっていてもよい。光源１０Ｄに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、それらのチップ１１Ａは、例えば、横方向に一列に配置されていたり、例えば、横方向および縦方向に格子状に配置されていたりする。
【０１１６】
チップ１１Ａは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ発光素子（ＯＬＥＤ）、またはレーザダイオード（ＬＤ）からなる。ただしこの場合も、光源１０Ｄに含まれるチップ１１Ａの少なくとも１つが、ＬＤによって構成されている。
【０１１７】
光源１０Ｄに複数のチップ１１Ａが含まれている場合に、光源１０Ｄに含まれるチップ１１Ａが全て、互いに等しい波長帯の光を発するようになっていてもよいし、互いに異なる波長帯の光を発するようになっていてもよい。光源１０Ｄに複数のチップ１１Ａが含まれている場合に、全てのチップ１１Ａが、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の波長の光（青色光）を発するもので構成されていてもよいし、波長５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の波長の光（緑色光）を発するもので構成されていてもよいし、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長の光（赤色光）を発するもので構成されていてもよい。また、光源１０Ｄに複数のチップ１１Ａが含まれている場合に、光源１０Ｄに含まれる複数のチップ１１Ａが、例えば、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の波長の光（青色光）を発するものと、波長５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の波長の光（緑色光）を発するものと、例えば、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長の光（赤色光）を発するものとで構成されていてもよい。
【０１１８】
［変形例３］
図４２は、変形例３に係る光源（光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）の断面構成例を表したものである。本変形例の光源では、これまで説明した光源とは異なり、以下のような構成となっている。すなわち、前述した第１光源（例えば、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）内において、ＬＤからなる複数のチップ１１Ａのうちの少なくとも１つが、光軸Ｚ１に対して傾斜配置されている。具体的には、ここでは、３つのチップ１１Ａ−１，１１Ａ−２，１１Ａ−３のうちの２つのチップ１１Ａ−１，１１Ａ−２がそれぞれ、第２光源の光軸Ｚ１に対して傾斜配置されている。なお、残りのチップ１１Ａ−２はこれらとは異なり、この光軸Ｚ１に対して平行配置されている。このため、チップ１１Ａ−２から発せられるレーザ光の光路は光軸Ｚ１に対して平行となっている一方、チップ１１Ａ−１，１１Ａ−３から発せられるレーザ光の光路はそれぞれ、光軸Ｚ１に対して傾斜された方向となっている。これにより本変形例では、光路変換（光路合成）後の各レーザ光の強度ピークを光軸Ｚ１の方向に揃えることができる。
【０１１９】
また、本変形例においても例えば図４３に示したように、各チップ１１Ａ−１，１１Ａ−２，１１Ａ−３における発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２，１１Ｂ−３から発せられるレーザ光におけるＦＦＰの短軸方向がそれぞれ、インテグレータ４０の光軸と直交する面内における短軸方向（ここではｙ軸方向）と略一致するようにするのが望ましい。また、同様に、上記した第１光源が互いに異なる２以上の波長帯の光を発する光源である場合には、各発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２，１１Ｂ−３から発せられるレーザ光のＦＦＰの長軸方向（ここではｘ軸方向）が、これらの２以上の波長帯間で互いに略一致するようにするのが望ましい。
【０１２０】
［その他の変形例］
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【０１２１】
例えば、上記実施の形態等では、照明光学系１Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａ，８Ａが、平行光をフライアイレンズ４０Ａ，４０Ｃに入射させる無限光学系を含んで構成されていたが、収束光（または発散光）をフライアイレンズ４０Ａ，４０Ｃに入射させる有限光学系を含んで構成されていてもよい。この場合には、上記実施の形態等において、カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｄの代わりに、光源１０Ａ〜１０Ｄから発せられた光を収束するか、または発散する機能を有する指向角変換素子を配置すればよい。ただし、この場合には、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｃの各セル４１によってフライアイレンズ４０Ｂに形成される各光源像Ｓのサイズがフライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２のサイズを超えない大きさとなるように、上記の指向角変換素子と、フライアイレンズ４０Ａ（またはフライアイレンズ４０Ｃ），４０Ｂとからなる光学系の光学倍率が設定されていることが好ましい。具体的には、上記の指向角変換素子と、フライアイレンズ４０Ａ（またはフライアイレンズ４０Ｃ），４０Ｂとからなる光学系の光学倍率が以下の関係式を満たすことが好ましい。なお、この場合においても、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの各セル４１，４２が１以外の縦横比（アスペクト比）を有している場合には、照明光学系１Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａ，８Ａが、アナモルフィック光学系となっていることが好ましい。
ｈ＝Ｐ×ｍ≦ｈFEL2
ｍ：上記の指向角変換素子と、フライアイレンズ４０Ａ（またはフライアイレンズ４０Ｃ），４０Ｂとからなる光学系の光学倍率
【０１２２】
また、上記実施の形態等において説明した各照明光学系および各プロジェクタにおける特徴的部分の構成同士を、任意の組み合わせで兼ね備えるようにしてもよい。具体的には、例えば、第１の実施の形態の照明光学系１Ａの構成と、第２〜第５の実施の形態の各照明光学系３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａの構成とを組み合わせてもよい。また、例えば、第２の実施の形態の照明光学系３Ａの構成と、第３〜第５の実施の形態の各照明光学系４Ａ，５Ａ，６Ａの構成とを組み合わせてもよい。このように、複数の実施の形態等における特徴的部分の構成同士を組み合わせた場合、相乗的に輝度むらを低減することができ、更なる高画質化を図ることが可能となる。
【０１２３】
更に、上記実施の形態等では、本発明を、投射型表示装置に適用した場合について説明されていたが、他の表示装置に適用することももちろん可能である。例えば、図４４に示したように、本発明を、リアプロジェクション表示装置９に適用することが可能である。このリアプロジェクション表示装置９は、照明光学系１Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａ，８Ａ（またはこれらのうちの任意の組み合わせ）を含むプロジェクタ１，３，４，５，６，７，８等と、プロジェクタ１，３，４，５，６，７，８等（投影光学系７０）から投射された画像光を映し出す透過型スクリーン９０とを備えている。このように、リアプロジェクション表示装置９の照明光学系として、照明光学系１Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａ，８Ａ等を用いることにより、照明光（画像光，表示光）における輝度むらを低減することができ、表示画質を向上させることが可能となる。
【０１２４】
加えて、上記実施の形態等では、空間変調素子６０が透過型または反射型の素子によって構成されている場合について説明したが、これには限られず、例えば、空間変調素子６０がデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）によって構成されていてもよい。
【０１２５】
加えて、上記実施の形態等では、照明光学系および表示装置の各構成要素（光学系）を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。
【０１２６】
また、上記実施の形態等では、本発明の照明装置の用途として、投射型等の表示装置を例に挙げて説明したが、これには限られず、例えばステッパ等の露光装置にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１，３，４，５，６，７，８…プロジェクタ、１Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａ，７Ａ，８Ａ…照明光学系、２…スクリーン、９…リアプロジェクション表示装置、９０…透過型スクリーン、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、１０Ｄ…光源、１１…固体発光素子、１１Ａ，１１Ａ−１，１１Ａ−２，１１Ａ−３…チップ、１１Ｂ，１１Ｂ−１，１１Ｂ−２，１１Ｂ−３…発光スポット、１２…パッケージ、１３…ステム、１３Ａ…支持基板、１３Ｂ…外枠基板、１３Ｃ…接続端子、１４…キャップ、１４Ａ…筒部、１４Ｂ…光透過部、１５…サブマウント、１６…ワイヤ、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…カップリングレンズ、３０…光路合成素子、３０Ａ，３０Ｂ…ダイクロイックミラー、４０，４３…インテグレータ、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ…フライアイレンズ、４１，４２…セル、５０，５０Ａ，５０Ｂ…コンデンサレンズ、５１…偏光ビームスプリッタ、６０…空間変調素子、６０Ａ…照明範囲、７０…投影光学系、９１…アナモルフィックレンズ、９２…光路分岐素子、９２Ａ…回折素子、９２Ｂ…ハーフミラー（プリズム）。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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