(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１半導体発光素子を有し、複数の前記第１半導体発光素子の各々から射出される第１光束で構成された第１照明光を射出する第１アレイ光源と、
複数の第２半導体発光素子を有し、複数の前記第２半導体発光素子の各々から射出される第２光束で構成された第２照明光を射出する第２アレイ光源と、
前記第１光束を平行化する第１平行化光学系と、
前記第２光束を平行化する第２平行化光学系と、
前記第１平行化光学系で平行化された前記第１光束で構成された前記第１照明光と、前記第２平行化光学系で平行化された前記第２光束で構成された前記第２照明光と、を合成する光合成光学系と、
前記光合成光学系で合成された光の光強度を均一化するインテグレーター光学系と、
前記第１平行化光学系と前記インテグレーター光学系との間の光路、および前記第２平行化光学系と前記インテグレーター光学系との間の光路に配置された光拡散光学系と、
を含み、
前記第１半導体発光素子および前記第２半導体発光素子は、端面発光型の発光素子であり、
前記第１照明光および前記第２照明光が合成される前記光合成光学系の光合成面において、前記第１光束の放射角が他の方向に比べて広い第１方向と、前記第２光束の放射角が他の方向に比べて広い第２方向とは、交差し、
前記光拡散光学系は、
前記第１平行化光学系と前記光合成光学系との間の光路に配置された第１光拡散素子と、
前記第２平行化光学系と前記光合成光学系との間の光路に配置された第２光拡散素子と、
を有する、ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
複数の第１半導体発光素子を有し、複数の前記第１半導体発光素子の各々から射出される第１光束で構成された第１照明光を射出する第１アレイ光源と、
複数の第２半導体発光素子を有し、複数の前記第２半導体発光素子の各々から射出され
る第２光束で構成された第２照明光を射出する第２アレイ光源と、
前記第１光束を平行化する第１平行化光学系と、
前記第２光束を平行化する第２平行化光学系と、
前記第１平行化光学系で平行化された前記第１光束で構成された前記第１照明光と、前記第２平行化光学系で平行化された前記第２光束で構成された前記第２照明光と、を合成する光合成光学系と、
前記光合成光学系で合成された光の光強度を均一化するインテグレーター光学系と、
前記第１平行化光学系と前記インテグレーター光学系との間の光路、および前記第２平行化光学系と前記インテグレーター光学系との間の光路に配置された光拡散光学系と、
を含み、
前記第１半導体発光素子および前記第２半導体発光素子は、端面発光型の発光素子であり、
前記第１照明光および前記第２照明光が合成される前記光合成光学系の光合成面において、前記第１光束の放射角が他の方向に比べて広い第１方向と、前記第２光束の放射角が他の方向に比べて広い第２方向とは、交差し、
前記光合成光学系は、前記第２光束を透過する光透過領域と、前記光透過領域を透過した前記第２光束の進行方向と同じ方向に前記第１光束を反射させる光反射部と、を有し、
前記光拡散光学系は、前記光透過領域および前記光反射部の少なくとも一方に設けられた光拡散素子を有する、ことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
前記第１光束と前記第２光束とは、前記光合成面において重なっていない、ことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１光束と前記第２光束とは、前記光合成面において重なっている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光拡散光学系は、光を所定の方向に拡散させる回折素子である、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光合成面において、前記第１方向と前記第２方向とは、直交する、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、ことを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置およびプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターは、照明装置から射出される光を光変調装置で画像情報に応じて変調し、得られた画像を投射装置によって拡大投射するものである。近年、このようなプロジェクターに用いられる照明装置の光源として、半導体レーザー（ＬＤ）などの半導体発光素子が注目されている。
【０００３】
半導体発光素子は、例えば、半導体基板上に積層された活性層やクラッド層等により構成されている。このような半導体発光素子の１つとして、活性層やクラッド層の積層方向と直交する方向に光を射出する端面発光型の半導体発光素子が知られている。
【０００４】
端面発光型の半導体発光素子では、活性層で発生した光は、極めて細長い領域（例えば活性層の幅方向に数十μｍ、活性層の厚み方向に数百ｎｍ）から射出される。そのため、端面発光型の半導体発光素子から射出される光の放射角は、活性層の厚み方向では広く、活性層の幅方向では狭い。
【０００５】
ここで、光学系における効率は、光源の発光面積と射出光の放射角（角度分布範囲）の積に依存（反比例）する。そのため、光源として半導体発光素子を用いる場合には、効率を向上させるために、レンズ等を用いて射出光を平行化する構成が採用される場合が多い。
【０００６】
例えば、特許文献１には、複数の半導体レーザーを配置してなる光源と、平行化レンズと、インテグレーター光学系と、を備えた照明装置が開示されている。特許文献１の照明装置では、各半導体レーザーから射出された光を平行化レンズにより平行化した後、平行化された光をインテグレーター光学系を用いてインテグレートすることにより、照明対象を均一に照明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２２００１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、端面発光型の半導体発光素子では、上述したように、射出光の放射角が広い方向と狭い方向とがある。そのため、平行化レンズによって射出光の放射角の広い方向を集光して平行化した場合、平行化された光に干渉による筋状の明暗分布（筋状の輝線）が生じてしまうことがある。これは、端面発光型の半導体発光素子において、放射角の広い方向の光成分は、干渉を生じやすいためである。
【０００９】
したがって、上記の照明装置において、光源として端面発光型の半導体発光素子を用いた場合、平行化レンズによって平行化された光に筋状の明暗分布が生じてしまい、照明対象において高い照度均一性を得ることは困難である。
【００１０】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、照明光束の照度均一性を向上させることができる照明装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１
つは、上記照明装置を含むプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る照明装置は、
複数の第１半導体発光素子を有し、複数の前記第１半導体発光素子の各々から射出される第１光束で構成された第１照明光を射出する第１アレイ光源と、
複数の第２半導体発光素子を有し、複数の前記第２半導体発光素子の各々から射出される第２光束で構成された第２照明光を射出する第２アレイ光源と、
前記第１光束を平行化する第１平行化光学系と、
前記第２光束を平行化する第２平行化光学系と、
前記第１平行化光学系で平行化された前記第１光束で構成された前記第１照明光と、前記第２平行化光学系で平行化された前記第２光束で構成された前記第２照明光と、を合成する光合成光学系と、
前記光合成光学系で合成された光の光強度を均一化するインテグレーター光学系と、
前記第１平行化光学系と前記インテグレーター光学系との間の光路、および前記第２平行化光学系と前記インテグレーター光学系との間の光路に配置された光拡散光学系と、
を含み、
前記第１半導体発光素子および前記第２半導体発光素子は、端面発光型の発光素子であり、
前記第１照明光および前記第２照明光が合成される前記光合成光学系の光合成面において、前記第１光束の放射角が他の方向に比べて広い第１方向と、前記第２光束の放射角が他の方向に比べて広い第２方向とは、交差する。
【００１２】
このような照明装置では、光合成面において第１方向と第２方向とが交差するため、第１照明光と第２照明光の合成光において第１光束の光強度の明暗分布に現れる単数或いは複数の輝線の方向と第２光束の光強度の明暗分布に現れる単数或いは複数の輝線の方向とが交差する。そのため、このような照明装置では、例えば合成光において第１光束の輝線の方向と第２光束の輝線の方向とが同じ方向である場合と比べて、合成光の明暗分布を低減することができる。したがって、このような照明装置では、照明光束の照度均一性を向上させることができる。
【００１３】
本発明に係る照明装置において、
前記第１光束と前記第２光束とは、前記光合成面において重なっていなくてもよい。
【００１４】
このような照明装置では、第１光束と第２光束とが光合成面において重なっていないため、例えば第１光束の偏光方向と第２光束の偏光方向とが異なっている場合に、いずれかの光束の偏光方向を回転させて、偏光方向の揃った合成光を得ることができる。
【００１５】
本発明に係る照明装置において、
前記第１光束と前記第２光束とは、前記光合成面において重なっていてもよい。
【００１６】
このような照明装置では、第１光束と第２光束とが光合成面において重なっているため、合成光における輝線（明暗分布）の密度を高くすることができる。
【００１７】
本発明に係る照明装置において、
前記光拡散光学系は、前記光合成光学系と前記インテグレーター光学系との間の光路に配置されてもよい。
【００１８】
このような照明装置では、光合成光学系で合成された合成光を拡散させてインテグレーター光学系に入射させることができる。
【００１９】
本発明に係る照明装置において、
前記光拡散光学系は、
前記第１平行化光学系と前記光合成光学系との間の光路に配置された第１光拡散素子と、
前記第２平行化光学系と前記光合成光学系との間の光路に配置された第２光拡散素子と、
を有していてもよい。
【００２０】
このような照明装置では、例えば光拡散素子を光合成光学系よりも後段に配置した場合と比べて、光拡散素子とインテグレーター光学系との間の光路を長くすることができるため、照明光束の光強度をより均一化することができる。
【００２１】
本発明に係る照明装置において、
前記光合成光学系は、前記第２光束を透過する光透過領域と、前記光透過領域を透過した前記第２光束の進行方向と同じ方向に前記第１光束を反射させる光反射部と、を有し、
前記光拡散光学系は、前記光透過領域および前記光反射領域の少なくとも一方に設けられた光拡散素子を有してもよい。
【００２２】
このような照明装置では、例えば光拡散素子を光合成光学系よりも後段に配置した場合と比べて、光拡散素子とインテグレーター光学系との間の光路を長くすることができるため、照明光束の光強度をより均一化することができる。
【００２３】
本発明に係る照明装置において、
前記光拡散光学系は、光を所定の方向に拡散させる回折素子であってもよい。
【００２４】
このような照明装置では、光拡散光学系において所望の方向に光を拡散させることができるため、後述するように光拡散光学系を光合成光学系の前段に配置することができるなど、光拡散光学系の配置の自由度を高めることができる。
【００２５】
本発明に係る照明装置において、
前記光合成面において、前記第１方向と前記第２方向とは直交してもよい。
【００２６】
このような照明装置では、２つのアレイ光源からの照明光を合成して合成光を形成する際に、例えば光合成面において第１方向と第２方向とが直交していない場合と比べて、合成光の明暗分布をより低減し、光強度をより均一化することができる。
【００２７】
本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る照明装置と、
前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
【００２８】
このようなプロジェクターでは、投射された画像の明るさムラを低減し、高品位な画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示す図。
【図２】第１実施形態に係る照明装置の第１アレイ光源を模式的に示す平面図。
【図３】第１アレイ光源を構成する半導体発光素子を模式的に示す斜視図。
【図４】第１照明光を模式的に示す図。
【図５】第１実施形態に係る照明装置の第２アレイ光源を模式的に示す平面図。
【図６】第２照明光を模式的に示す図。
【図７】第１実施形態に係る照明装置の光合成光学系を模式的に示す斜視図。
【図８】第１実施形態に係る照明装置の光合成光学系を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態に係る照明装置における合成光を模式的に示す図。
【図１０】第１実施形態に係る照明装置の偏光変換素子を模式的に示す平面図。
【図１１】第１実施形態に係る照明装置の偏光変換素子を模式的に示す断面図。
【図１２】第１変形例に係る照明装置の構成を模式的に示す図。
【図１３】第２変形例に係る照明装置の構成を模式的に示す図。
【図１４】第２変形例に係る照明装置の光合成光学系を模式的に示す斜視図。
【図１５】第３変形例に係る照明装置の光合成光学系を模式的に示す斜視図。
【図１６】第３変形例に係る光合成光学系を模式的に示す断面図。
【図１７】第３変形例に係る光合成光学系の変形例を模式的に示す断面図。
【図１８】第４変形例に係る照明装置の光合成光学系を模式的に示す斜視図。
【図１９】第２実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示す図。
【図２０】第２実施形態に係る照明装置における合成光を模式的に示す図。
【図２１】第２実施形態に係る照明装置の光合成光学系を模式的に示す斜視図。
【図２２】第２実施形態の変形例に係る照明装置の光合成光学系を模式的に示す図。
【図２３】第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【図２４】第４実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【図２５】アレイ光源の変形例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３１】
１．  第１実施形態
１．１．  照明装置
まず、第１実施形態に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る照明装置１００の構成を模式的に示す図である。なお、図１には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【００３２】
照明装置１００は、図１に示すように、第１アレイ光源１０ａと、第２アレイ光源１０ｂと、第１平行化光学系２０ａと、第２平行化光学系２０ｂと、光合成光学系３０と、偏光変換素子（偏光変換光学系の一例）４０と、光拡散光学系５０と、インテグレーター光学系６０と、を含む。
【００３３】
第１アレイ光源１０ａは、複数の半導体発光素子を有し、複数の半導体発光素子の各々から射出された第１光束２ａで構成された第１照明光４ａを射出する。第１アレイ光源１０ａは、第１照明光４ａが−Ｘ軸方向に進行するように配置されている。
【００３４】
図２は、第１アレイ光源１０ａを模式的に示す平面図である。図３は、第１アレイ光源１０ａを構成する半導体発光素子１２（第１半導体発光素子の一例）を模式的に示す斜視図である。
【００３５】
第１アレイ光源１０ａは、図２に示すように、複数の半導体発光素子１２と、熱伝導性支持基板１４と、共通基板１６と、を有している。
【００３６】
半導体発光素子１２は、半導体を用いた発光素子である。半導体発光素子１２は、図示はしないが、第１クラッド層、活性層、および第２クラッド層の順で半導体基板上に積層された積層体と、活性層に電流を注入するための電極と、を含んで構成されている。半導体発光素子１２は、例えば、半導体レーザー（レーザーダイオード）である。
【００３７】
半導体発光素子１２は、端面発光型の発光素子である。なお、端面発光型の発光素子とは、活性層やクラッド層が積層される積層方向と直交する方向に光を射出する発光素子をいう。
【００３８】
半導体発光素子１２の光射出部１３から射出される第１光束２ａの放射角は、活性層の厚み方向では広く、活性層の幅方向では狭い。
【００３９】
半導体発光素子１２の第１光束２ａが射出される光射出部１３は、図２および図３に示すように、ＹＺ平面上にあり、長手方向がＺ軸に沿っており、短手方向がＹ軸に沿っている。そのため、光射出部１３から射出される第１光束２ａは、他の方向に比べてＹ軸方向の放射角が広く、かつ、他の方向に比べてＺ軸方向の放射角が狭い。なお、放射角とは、射出された光束の拡散する角度をいう。例えば、Ｙ軸方向の放射角とは、Ｙ軸に沿った方向の光束の強度を測定したときに、ピーク強度の１／２の幅（半値全幅）となる角度範囲をいう。Ｘ軸方向の放射角や、その他の方向の放射角についても、Ｙ軸方向の放射角と同様に定義することができる。
【００４０】
半導体発光素子１２は端面発光型の発光素子であるため、半導体発光素子１２から射出される光は直線偏光性を有する。直性偏光性とは、電場（および磁場）の振動方向が一定であることをいう。なお、直線偏光の偏光方向（電場の振動方向）は、発光素子の結晶構造に依存する。半導体発光素子１２から射出される第１光束２ａは、光合成光学系３０の光合成面３に対してＳ偏光（偏光方向はＹ軸方向）である。
【００４１】
第１アレイ光源１０ａは、複数の半導体発光素子１２をアレイ化して１つの光源を構成している。第１アレイ光源１０ａを構成する半導体発光素子１２の数は、図示の例では１２個だが、その数は特に限定されない。第１アレイ光源１０ａを構成する複数の半導体発光素子１２は、２次元アレイ状に配置されている。複数の半導体発光素子１２は、Ｚ軸およびＹ軸に沿って複数行かつ複数列（マトリックス状）に配置されている。図示の例では、Ｚ軸に沿って３つの半導体発光素子１２が並び、Ｙ軸に沿って４つの半導体発光素子１２が並んでいる。すなわち、半導体発光素子１２は、４行３列に配置されている。第１アレイ光源１０ａを構成する複数の半導体発光素子１２の各々の仕様は、揃っていることが望ましい。これにより、第１照明光４ａを構成する複数の第１光束２ａの径や強度を揃えることができる。
【００４２】
半導体発光素子１２は、熱伝導性支持基板１４によって支持されている。図示の例では、３つの半導体発光素子１２が１つの熱伝導性支持基板１４によって支持されている。
【００４３】
熱伝導性支持基板１４は、共通基板１６上に配置されている。熱伝導性支持基板１４は、共通基板１６上に複数配置されている。図示の例では、４つの熱伝導性支持基板１４がＹ軸方向に並んで配置されている。これにより、第１アレイ光源１０ａにおいて、半導体発光素子１２がアレイ状（４行３列）に配置される。
【００４４】
熱伝導性支持基板１４は、半導体発光素子１２で発生した熱を逃がす機能を有する。熱伝導性支持基板１４の材質は、例えば、銅などの熱伝導性に優れた材料である。共通基板１６は、ペルチェ素子やヒートシンク等と熱的に接続されていてもよい。熱伝導性支持基板１４および共通基板１６には、図示はしないが、半導体発光素子１２を駆動させるため
の配線や電極等が設けられている。
【００４５】
第１アレイ光源１０ａから射出される第１照明光４ａは、アレイ状に配置された複数の半導体発光素子１２から射出された複数の第１光束２ａで構成されている。すなわち、第１照明光４ａは、複数（図示の例では１２個）の第１光束２ａがアレイ状（４行３列）に配置されて構成された光である。第１アレイ光源１０ａから射出された第１照明光４ａは、−Ｘ軸方向に進行する。
【００４６】
第１アレイ光源１０ａから射出された第１照明光４ａは、第１平行化光学系２０ａに入射する。
【００４７】
第１平行化光学系２０ａは、第１照明光４ａを構成する第１光束２ａを平行化（または略平行化）する。第１平行化光学系２０ａは、複数の平行化レンズ２２ａがアレイ状に配置されたレンズアレイで構成されている。平行化レンズ２２ａは、半導体発光素子１２（光射出部１３）に１対１に対応している。第１平行化光学系２０ａを構成する複数の平行化レンズ２２ａは、第１アレイ光源１０ａを構成する複数の半導体発光素子１２と同様に、アレイ状（４行３列）に配置されている。第１照明光４ａを構成する複数の第１光束２ａの各々は、対応する平行化レンズ２２ａに入射する。なお、半導体発光素子１２から射出される光束の放射角は、活性層の厚み方向では広く、活性層の幅方向では狭いため、平行化レンズ２２ａとしては焦点距離が異なる２つの屈折面を備えることが望ましい。しかし、平行性が非常に高い光束を得る必要がない、或いは、一方の放射角がかなり狭い場合には、放射角が広い方向の光成分を平行化するための屈折面を１つ備えた平行化レンズを使用しても良く、平行化レンズを低コスト化し易い、アレイ光源と一体化し易い等の点で有効である。
【００４８】
平行化レンズ２２ａは、第１光束２ａを平行化する。平行化レンズ２２ａは、第１光束２ａを平行化して、平行光（または略平行光）として射出する。平行化レンズ２２ａにおける集光効率を最大化するために、平行化レンズ２２ａの焦点位置は、半導体発光素子１２の光射出部１３近傍に設定されている。
【００４９】
図４は、第１平行化光学系２０ａで平行化された複数の第１光束２ａで構成された第１照明光４ａを模式的に示す図である。なお、図４では、第１照明光４ａの断面（ＹＺ平面における断面）を図示している。また、図４では、第１光束２ａの輪郭を表す線を除いて、光強度が大きいほど暗い色で表している。
【００５０】
第１平行化光学系２０ａから射出された第１照明光４ａは、ＹＺ平面において、アレイ状（４行３列）に配置された複数の第１光束２ａで構成されている。図４に示すように、第１光束２ａが平行化光学系２０ａで平行化されることにより、第１光束２ａにはＺ軸に沿った単数或いは複数の輝線を含む筋状の明暗分布が生じる。
【００５１】
半導体発光素子１２の光射出部１３の狭い領域（Ｙ軸方向）から射出される光成分は位相差が小さいため、Ｙ軸方向に広がる光成分は干渉を生じやすい。したがって、平行化レンズ２２ａでＹ軸方向に集光した場合、第１光束２ａに干渉縞が発生し単数或いは複数の輝線を含む筋状の明暗分布が生じる。また、このような理由から、第１光束２ａの放射角の広い方向と輝線の方向（図４に示す例ではＺ軸方向）とは対応している。ただし、レンズ等の介在する光学要素によっては輝線の生じ方は異なる。
【００５２】
第１平行化光学系２０ａで平行化された第１光束２ａの断面形状は、平行化レンズ２２ａの構成と半導体発光素子１２（光射出部１３）との位置関係に依存する。本実施形態では、放射角が広い方向の光成分を平行化するための屈折面を１つ備えた平行化レンズ２２
ａを想定しており、図４に示すように、Ｙ軸方向に長手方向、Ｚ軸方向に短手方向を有する形状である。図示の例では、第１光束２ａの断面形状は、Ｙ軸方向に長軸、Ｚ軸方向に短軸を有する楕円形状である。また、焦点距離が異なる２つの屈折面を備えた平行化レンズ２２ａを、半導体発光素子１２（光射出部１３）から適切な位置で使用することにより、略円形状の断面形状とすることも出来る。
【００５３】
第２アレイ光源１０ｂは、複数の半導体発光素子を有し、複数の半導体発光素子の各々から射出された第２光束２ｂで構成された第２照明光４ｂを射出する。
【００５４】
図５は、第２アレイ光源１０ｂを模式的に示す平面図である。第２アレイ光源１０ｂは、図５に示すように、複数の半導体発光素子１２（第２半導体発光素子の一例）と、熱伝導性支持基板１４と、共通基板１６と、を有している。第２アレイ光源１０ｂは、第２照明光４ｂが＋Ｚ軸方向に進行するように配置されている。
【００５５】
第２アレイ光源１０ｂを構成する半導体発光素子１２の構成は、上述した第１アレイ光源１０ａを構成する半導体発光素子１２の構成と同じである。第２アレイ光源１０ｂでは、半導体発光素子１２（光射出部１３）の向きが第１アレイ光源１０ａと異なっている。
【００５６】
第２アレイ光源１０ｂでは、半導体発光素子１２の光射出部１３は、図５に示すように、ＸＹ平面上にあり、長手方向がＹ軸に沿っており、短手方向がＸ軸に沿っている。そのため、光射出部１３から射出される第２光束２ｂは、他の方向に比べてＸ軸方向の放射角が広く、かつ、他の方向に比べてＹ軸方向の放射角が狭い。第２アレイ光源１０ｂでは、半導体発光素子１２から射出される第２光束２ｂは、光合成光学系３０の光合成面３に対してＰ偏光（偏光方向はＸ軸方向）である。
【００５７】
第２アレイ光源１０ｂは、複数の半導体発光素子１２をアレイ化して１つの光源を構成している。第２アレイ光源１０ｂを構成する半導体発光素子１２の数は、図示の例では１２個だが、その数は特に限定されない。第２アレイ光源１０ｂを構成する複数の半導体発光素子１２は、２次元アレイ状に配置されている。複数の半導体発光素子１２は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って複数行かつ複数列（マトリックス状）に配置されている。図示の例では、Ｘ軸に沿って３つの半導体発光素子１２が並び、Ｙ軸に沿って４つの半導体発光素子１２が並んでいる。すなわち、半導体発光素子１２は、４行３列に配置されている。第２アレイ光源１０ｂを構成する複数の半導体発光素子１２の各々の仕様は、揃っていることが望ましい。また、第１アレイ光源１０ａを構成する複数の半導体発光素子１２の各々および第２アレイ光源１０ｂを構成する複数の半導体発光素子１２の各々との間でも、仕様が揃っていることが望ましい。
【００５８】
半導体発光素子１２は、熱伝導性支持基板１４によって支持されている。図示の例では、４つの半導体発光素子１２が１つの熱伝導性支持基板１４によって支持されている。
【００５９】
熱伝導性支持基板１４は、共通基板１６上に配置されている。図示の例では、３つの熱伝導性支持基板１４がＸ軸方向に並んで配置されている。これにより、第２アレイ光源１０ｂにおいて、半導体発光素子１２がアレイ状（４行３列）に配置される。
【００６０】
第２アレイ光源１０ｂから射出される第２照明光は、アレイ状に配置された半導体発光素子１２から射出された第２光束２ｂで構成されている。すなわち、第２照明光４ｂは、複数（図示の例では１２個）の第２光束２ｂがアレイ状（４行３列）に配置されて構成された光である。第２アレイ光源１０ｂから射出された第２照明光４ｂは、＋Ｚ軸方向に進行する。
【００６１】
第２照明光４ｂは、第２平行化光学系２０ｂに入射する。
【００６２】
第２平行化光学系２０ｂは、第２照明光４ｂを構成する第２光束２ｂを平行化する。第２平行化光学系２０ｂは、複数の平行化レンズ２２ｂがアレイ状に配置されたレンズアレイで構成されている。第２光束２ｂを平行化する平行化レンズ２２ｂの構成は、第１光束２ａを平行化する平行化レンズ２２ａの構成と同様である。第２平行化光学系２０ｂを構成する複数の平行化レンズ２２ｂは、第２アレイ光源１０ｂを構成する複数の半導体発光素子１２と同様に、アレイ状（４行３列）に配置されている。
【００６３】
図６は、第２平行化光学系２０ｂで平行化された第２光束２ｂで構成された第２照明光４ｂを模式的に示す図である。なお、図６では、第２照明光４ｂの断面（ＸＹ平面における断面）を図示している。また、図６では、第２光束２ｂの外縁を表す線を除いて、光強度が大きいほど暗い色で表している。
【００６４】
第２平行化光学系２０ｂから射出された第２照明光４ｂは、図６に示すように、ＸＹ平面において、アレイ状（４行３列）に配置された複数の第２光束２ｂで構成されている。図６に示すように、第２光束２ｂが平行化光学系２０ｂで平行化されることにより、第２光束２ｂにはＹ軸に沿った単数或いは複数の輝線を含む筋状の明暗分布が生じる。
【００６５】
第２平行化光学系２０ｂで平行化された第２光束２ｂの断面形状は、図６に示すように、Ｘ軸方向に長手方向、Ｙ軸方向に短手方向を有する形状である。図示の例では、第２光束２ｂの断面形状は、Ｘ軸方向に長軸、Ｙ軸方向に短軸を有する楕円形状である。
【００６６】
光合成光学系３０は、図４に示す第１平行化光学系２０ａで平行化された第１光束２ａで構成された第１照明光４ａと、図６に示す第２平行化光学系２０ｂで平行化された第２光束２ｂで構成された第２照明光４ｂと、を合成する。後述するが、この場合の合成とは、第１照明光４ａと第２照明光４ｂとを同一の方向（＋Ｚ軸方向）に向けて射出することを意味している。
【００６７】
光合成光学系３０は、第１照明光４ａと第２照明光４ｂとが交わる位置（または略交わる位置）に配置されている。光合成光学系３０は、第１照明光４ａと第２照明光４ｂとが合成される光合成面３が第１照明光４ａの光軸と第２照明光４ｂの光軸とが交わる位置（または略交わる位置）に配置されている。光合成光学系３０の光合成面３は、第１照明光４ａの光軸および第２照明光４ｂの光軸に対して４５度の角度をなすように配置されている。
【００６８】
図７は、光合成光学系３０を模式的に示す斜視図である。図８は、光合成光学系３０を模式的に示す図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【００６９】
光合成光学系３０は、図７および図８に示すように、複数の光透過領域３２を有する板状部材３４と、板状部材３４の主面３４ａに設けられた複数の光反射部３６と、を有している。光合成光学系３０において、複数の光反射部３６の表面（反射面）と、板状部材３４の主面３４ａ（光透過領域３２の表面）とが光合成面３を構成している。
【００７０】
板状部材３４は、透光性の平板である。板状部材３４は、互いに反対方向を向く主面３４ａ，３４ｂを有している。板状部材３４の主面３４ａ，３４ｂは、第１光束２ａおよび第２光束２ｂに対して、４５度傾いて配置されている。板状部材３４の主面３４ａ，３４ｂには、反射防止膜（図示せず）が設けられていることが好ましい。
【００７１】
光透過領域３２は、第２光束２ｂの進行方向（Ｚ軸方向）から見て、光反射部３６と重
ならない板状部材３４の領域である。第２光束２ｂは、光透過領域３２を透過して板状部材３４から射出される。
【００７２】
光反射部３６は、板状部材３４の主面３４ａに複数設けられている。光反射部３６は、主面３４ａに所定の間隔をあけて複数設けられている。光反射部３６としては、第１光束２ａを効率よく反射させる誘電体多層膜等の光反射膜が好適である。
【００７３】
光反射部３６の幅ＷＲは、例えば、光反射部３６に入射する第１光束２ａの幅（第１光束２ａの幅ＷＲ方向の大きさ、以下「幅Ｗ１」ともいう）以上である。また、光透過領域３２の幅ＷＴは、例えば、光透過領域３２から射出される第２光束２ｂの幅（第２光束２ｂの幅ＷＴ方向の大きさ、以下「幅Ｗ２」ともいう）以上である。光反射部３６の幅ＷＲを第１光束２ａの幅Ｗ１以上とし、かつ、光透過領域３２の幅ＷＴを第２光束２ｂの幅Ｗ２以上とすることにより、光合成光学系３０において、隣り合う第１光束２ａと第２光束２ｂとが重ならない状態で、合成光６を得ることができる。
【００７４】
板状部材３４として用いられる平板は、可能な限り薄いことが好ましい。板状部材３４の主面３４ａ，３４ｂは、第２光束２ｂの光軸に対して４５度傾いて配置されている。そのため、第２光束２ｂは板状部材３４を透過する際に平行シフトする。平行シフトが生じると板状部材３４から射出される光束の位置がずれて強度ムラが生じたり光利用効率が低下したりする場合がある。したがって、平行シフト量を小さくするために板状部材３４として用いられる平板は薄いものが好ましい。また、平行シフト量をあらかじめ考慮し、光合成光学系３０に入射させる第２光束２ｂの位置を平行シフトの方向とは逆方向にシフトさせておくことが好ましい。
【００７５】
図７に示すように、第２照明光４ｂは＋Ｚ軸方向に進行し、板状部材３４（主面３４ｂ）に４５度傾いた角度から入射する。そして、第２照明光４ｂは、第２光束２ｂの列ごとに光透過領域３２を透過して、板状部材３４の主面３４ａから＋Ｚ軸方向に射出される。
【００７６】
一方、第１照明光４ａは−Ｘ軸方向に進行し、板状部材３４の光反射部３６に４５度傾いた方向から入射する。そして、第１照明光４ａは、第１光束２ａの列ごとに光反射部３６で反射されて＋Ｚ軸方向に進行方向を変える。すなわち、光反射部３６は、第１光束２ａを第２光束２ｂの進行方向（Ｚ軸方向）と同じ方向に反射させる。
【００７７】
このように光合成光学系３０は、光合成面３において、第１照明光４ａ（第１光束２ａ）の進行方向と第２照明光４ｂ（第２光束２ｂ）の進行方向とを同じ方向にすることにより、第１照明光４ａと第２照明光４ｂとを合成して合成光６とする。なお、第１照明光４ａと第２照明光４ｂとを合成するとは、第１照明光４ａの進行方向と第２照明光４ｂの進行方向とを同じ方向にしてひとまとめにすることをいい、必ずしも第１照明光４ａを構成する第１光束２ａと第２照明光４ｂを構成する第２光束２ｂとが重ならなくてもよい。
【００７８】
照明装置１００では、光合成面３において、第１光束２ａの放射角が他の方向に比べて広い方向（以下単に「放射角が広い方向」ともいう、第１方向）と、第２光束２ｂの放射角が他の方向に比べて広い方向（第２方向）とは、交差する。言い換えると、光合成面３において、第１光束２ａの放射角が広い方向と第２光束２ｂの放射角が広い方向とは、同じ方向ではなく、互いに異なる方向である。
【００７９】
図９は、光合成光学系３０の光合成面３で合成された第１照明光４ａおよび第２照明光４ｂ（合成光６）を模式的に示す図である。なお、図９では、合成光６の断面（ＸＹ平面における断面）を図示している。また、図９では、光束２ａ，２ｂの外縁を表す線を除いて、光強度が大きいほど暗い色で表している。
【００８０】
上述したように、第１アレイ光源１０ａを構成する半導体発光素子１２から射出された第１光束２ａの放射角はＹ軸方向に広い。また、第２アレイ光源１０ｂを構成する半導体発光素子１２から射出された第２光束２ｂの放射角はＸ軸方向に広い。そのため、光合成面３において、第１照明光４ａと第２照明光４ｂが合成されると、図９に示すように、第１光束２ａの放射角が広い方向（Ｙ軸方向）と、第２光束２ｂの放射角が広い方向（Ｘ軸方向）とは、交差する。図示の例では、第１光束２ａの放射角が広い方向（Ｙ軸方向）と、第２光束２ｂの放射角が広い方向（Ｘ軸方向）とは、直交している。すなわち、図示の例では、第１光束２ａの放射角が広い方向と第２光束２ｂの放射角が広い方向とがなす角度は９０度である。
【００８１】
このように第１光束２ａの放射角が広い方向と第２光束２ｂの放射角が広い方向とを交差（直交）させることにより、合成光６において第１光束２ａの光強度の明暗分布に現れる単数或いは複数の輝線の方向と第２光束２ｂの光強度の明暗分布に現れる単数或いは複数の輝線の方向とが交差（直交）する。そのため、合成光６の明暗分布を低減することができる。
【００８２】
なお、光合成面３において、第１光束２ａの放射角が広い方向とは、光合成面３において、合成された後（進行方向が変えられた後）の第１光束２ａの放射角が広い方向をいう。例えば、図４に示す例では、光合成面３に入射する前の第１光束２ａの放射角の広い方向はＹ軸方向であり、光合成面３においても第１光束２ａの放射角の広い方向はＹ軸方向である。図示はしないが、仮に、光合成面３に入射する前の第１光束２ａの放射角の広い方向がＺ軸方向であった場合、光合成面３において第１光束２ａの放射角が広い方向は、Ｘ軸方向となる。
【００８３】
光合成面３において第１光束２ａの放射角はＹ軸方向が広いため、図９に示すように、第１光束２ａの断面形状はＹ軸方向に長手方向を持つ形状を有している。また、光合成面３において第２光束２ｂの放射角はＸ軸方向が広いため、第２光束２ｂの断面形状はＸ軸方向に長手方向を持つ形状を有している。このように、光合成面３において光束２ａ，２ｂの放射角が広い方向は、合成光６の光束２ａ，２ｂの断面形状に対応している。
【００８４】
図９に示す合成光６では、光合成面３において、第１光束２ａと第２光束２ｂとは重なっていない。図示の例では、第１照明光４ａを構成する第１光束２ａの列の間に、第２照明光４ｂを構成する第２光束２ｂの列が位置している。第１光束２ａの列と第２光束２ｂの列とは、Ｘ軸方向に交互に並んでいる。
【００８５】
光合成光学系３０で合成された合成光６は、偏光変換素子４０に入射する。
【００８６】
偏光変換素子４０は、合成光６を構成する第１光束２ａおよび第２光束２ｂの偏光方向を揃える。
【００８７】
図１０は、偏光変換素子４０を模式的に示す平面図である。図１１は、偏光変換素子４０を模式的に示す図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。偏光変換素子４０は、図１０および図１１に示すように、複数の光透過領域４２を有する板状部材４４と、板状部材４４の主面４４ａに設けられた複数のλ／２位相差膜４６と、を有している。
【００８８】
板状部材４４は、透光性の平板である。板状部材４４の主面４４ａ，４４ｂには、反射防止膜（図示せず）が設けられていることが好ましい。
【００８９】
光透過領域４２は、板状部材４４の主面４４ａの垂線方向（Ｚ軸方向）から見て、板状
部材４４の、λ／２位相差膜４６と重ならない領域である。光透過領域４２とλ／２位相差膜４６とは、Ｘ軸方向に交互に配置されている。光透過領域４２には、第１光束２ａが入射する。
【００９０】
λ／２位相差膜４６は、板状部材４４の主面４４ａに複数設けられている。λ／２位相差膜４６には、第２光束２ｂが入射する。λ／２位相差膜４６は、入射した第２光束２ｂの偏光方向を９０度回転させて、第２光束２ｂをＰ偏光からＳ偏光に変換する。λ／２位相差膜４６は、例えば、複屈折性を有する結晶板、有機フィルム、誘電体多層膜等である。
【００９１】
λ／２位相差膜４６の幅ＷＰ（Ｘ軸方向の大きさ）は、例えば、λ／２位相差膜４６に入射する第２光束２ｂの幅（Ｘ軸方向の大きさ）以上である。また、光透過領域４２の幅ＷＳ（Ｘ軸方向の大きさ）は、例えば、光透過領域４２に入射する第１光束２ａの幅（Ｘ軸方向の大きさ）以上である。λ／２位相差膜４６の幅ＷＰを第２光束２ｂの幅以上とし、かつ、光透過領域４２の幅ＷＳを第１光束２ａの幅以上とすることにより、偏光変換素子４０において、第１光束２ａの偏光方向と第２光束２ｂの偏光方向とを揃えることができる。
【００９２】
図１に示すように、合成光６を構成する第１光束２ａは、偏光変換素子４０の光透過領域４２に入射し、偏光方向が変換されることなくＳ偏向の状態で光透過領域４２を通過（透過）する。一方、合成光６を構成する第２光束２ｂは、偏光変換素子４０のλ／２位相差膜４６に入射し、λ／２位相差膜４６によって偏光方向が９０度回転され、Ｐ偏光からＳ偏光に変換される。このようにして偏光変換素子４０において、第１光束２ａと第２光束２ｂの偏光方向を揃えることができる。
【００９３】
偏光変換素子４０から射出された合成光６は、光拡散光学系５０に入射する。
【００９４】
光拡散光学系５０は、第１平行化光学系２０ａとインテグレーター光学系６０との間の第１光束２ａの光路、および第２平行化光学系２０ｂとインテグレーター光学系６０との間の第２光束２ｂの光路に配置される。図１に示す例では、光拡散光学系５０は、偏光変換素子４０とインテグレーター光学系６０との間の合成光６の光路に配置されている。
【００９５】
光拡散光学系５０は、合成光６を拡散させる。光拡散光学系５０としては、例えば、光拡散板等の光学素子を用いることができる。光拡散光学系５０として用いられる光拡散板は、例えば、数百μｍ以下の微小な拡散構造体を備えており、第１及び第２光束２ａ，２ｂを微細に分割することができる。これにより、隣接する光速同士が重なり合うため、合成光６の光強度分布は均一化され、内在する光強度の明暗分布を効果的に低減できる。光拡散板としては、例えば、すりガラスや光拡散フィルム、微小レンズアレイなどを用いることができる。なお、光拡散光学系５０は、光拡散板に限定されず、合成光６を拡散させることが可能な光学素子であればよい。
【００９６】
光拡散光学系５０から射出された合成光６は、インテグレーター光学系６０に入射する。なお、光拡散光学系５０とインテグレーター光学系６０との間の距離は、隣接する光束２ａ，２ｂが部分的に重なった状態でインテグレーター光学系６０に入射することができる距離であることが望ましい。これにより、合成光６の光強度をより均一化することができる。
【００９７】
インテグレーター光学系６０は、光合成光学系３０で合成された合成光６の光強度を均一化する。インテグレーター光学系６０は、一対のレンズアレイ６２，６４を有している。
【００９８】
第１レンズアレイ６２は、複数のレンズセルによって構成されている。レンズセルのＺ軸方向から見た形状は、例えば、照明対象（例えば後述する液晶ライトバルブ）と相似形状（または略相似形状）である。複数のレンズセルは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にアレイ状（マトリックス状）に配置されている。第１レンズアレイ６２は、入射した光（合成光６）を複数のレンズセルで分割して第２レンズアレイ６４に導く。
【００９９】
第２レンズアレイ６４は、第１レンズアレイ６２と同様に、複数のレンズセルによって構成されている。第１レンズアレイ６２を構成する複数のレンズセルと、第２レンズアレイ６４を構成する複数のレンズセルとは、互いに対をなしている。第２レンズアレイ６４を構成する複数のレンズセルの各々は、対応する第１レンズアレイ６２のレンズセルの形状を照明対象に投影する。これにより、第１レンズアレイ６２で複数に分割された光は、照明対象上で重畳される。そのため、インテグレーター光学系６０では、照明対象を均一な光強度（または略均一な光強度）で照明することができる。
【０１００】
次に、照明装置１００の動作について説明する。
【０１０１】
照明装置１００では、第１アレイ光源１０ａから第１照明光４ａが射出される。第１照明光４ａは、第１アレイ光源１０ａを構成する複数の半導体発光素子１２（図２参照）の各々から射出された第１光束２ａで構成されている。第１光束２ａは、Ｓ偏光である。第１照明光４ａを構成する複数の第１光束２ａの各々は、第１平行化光学系２０ａで平行化（或いは略平行化）される。平行化（或いは略平行化）された第１光束２ａで構成された第１照明光４ａ（図４参照）は、光合成光学系３０に入射する。
【０１０２】
一方、第２アレイ光源１０ｂからは、第２照明光４ｂが射出される。第２照明光４ｂは、第２アレイ光源１０ｂを構成する複数の半導体発光素子１２（図５参照）の各々から射出された第２光束２ｂで構成されている。第２光束２ｂは、Ｐ偏光である。第２照明光４ｂを構成する複数の第２光束２ｂの各々は、第２平行化光学系２０ｂで平行化（或いは略平行化）される。平行化（或いは略平行化）された第２光束２ｂで構成された第２照明光４ｂ（図６参照）は、光合成光学系３０に入射する。
【０１０３】
光合成光学系３０に入射した第１照明光４ａおよび第２照明光４ｂは、光合成光学系３０によって合成される（図９参照）。光合成光学系３０の光合成面３において、第１光束２ａの放射角が広い方向（Ｙ軸方向）と、第２光束２ｂの放射角が広い方向（Ｘ軸方向）とは、交差（直交）する。
【０１０４】
光合成光学系３０で合成された第１照明光４ａおよび第２照明光４ｂ（合成光６）は、偏光変換素子４０に入射する。偏光変換素子４０から射出された合成光６は、偏光方向の揃った（Ｓ偏光）の光となる。
【０１０５】
偏光方向の揃った合成光６は、光拡散光学系５０で拡散された後、インテグレーター光学系６０に入射する。合成光６は、光拡散光学系５０およびインテグレーター光学系６０によって光強度が均一化されて、照明対象に照射される。
【０１０６】
本実施形態に係る照明装置１００は、例えば、プロジェクター、ディスプレイ、照明器具、計測装置などの光源に適用されることができる。
【０１０７】
照明装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１０８】
照明装置１００では、光合成光学系３０の光合成面３において、第１光束２ａの放射角
が他の方向に比べて広い方向と、第２光束２ｂの放射角が他の方向に比べて広い方向とが交差する。そのため、照明装置１００では、合成光６において第１光束２ａの光強度の明暗分布に現れる単数或いは複数の輝線の方向と第２光束２ｂの光強度の明暗分布に現れる単数或いは複数の輝線の方向とが交差するため、第１光束２ａの輝線の方向と第２光束２ｂの輝線の方向とが同じ方向である場合と比べて、合成光６の光強度の明暗分布を低減することができる。したがって、照明装置１００では、照明対象に対する照明光束の照度均一性を向上させることができる。
【０１０９】
照明装置１００では、光拡散光学系５０が光合成光学系３０とインテグレーター光学系６０との間の合成光６の光路に配置されている。そのため、照明装置１００では、光合成光学系３０で合成された合成光６を拡散させてインテグレーター光学系６０に入射させることができる。したがって、照明装置１００では、照明光束の照度均一性を向上させることができる。
【０１１０】
照明装置１００では、光合成光学系３０の光合成面３において、第１光束２ａの放射角が他の方向に比べて広い方向と、第２光束２ｂの放射角が他の方向に比べて広い方向とが直交する。そのため、照明装置１００では、２つのアレイ光源１０ａ，１０ｂからの照明光４ａ，４ｂを合成して合成光６を形成する際に、例えば光合成面３において第１光束２ａの放射角が広い方向と第２光束２ｂの放射角が広い方向とが直交しない場合と比べて、合成光６の光強度の明暗分布をより低減することができる。
【０１１１】
照明装置１００では、光合成光学系３０の光合成面３において、第１光束２ａと第２光束２ｂとは重なっていない。そのため、照明装置１００では、上述したように、合成光６を構成する第２光束２ｂの偏光方向を回転させて、偏光方向の揃った合成光６を得ることができる。したがって、照明装置１００では、偏光方向の揃った光を照明対象に照射することができ、表示に際して偏光を必要とする表示素子（例えば、液晶表示素子）を照明する場合に好適である。
【０１１２】
１．２．  照明装置の変形例
次に、第１実施形態に係る照明装置の変形例について説明する。以下に説明する各変形例に係る照明装置において、上述した第１実施形態に係る照明装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
（１）第１変形例
まず、第１変形例に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。図１２は、第１変形例に係る照明装置２００の構成を模式的に示す図である。
【０１１４】
上述した照明装置１００では、図１に示すように、光拡散光学系５０は、光合成光学系３０とインテグレーター光学系６０との間の合成光６の光路に配置された１つの光拡散素子を有していた。
【０１１５】
これに対して、照明装置２００では、図１２に示すように、光拡散光学系５０は、第１光拡散素子５０ａと、第２光拡散素子５０ｂと、第３光拡散素子５０ｃと、を有している。
【０１１６】
第１光拡散素子５０ａは、第１光束２ａを拡散させる。第１光拡散素子５０ａは、第１平行化光学系２０ａと光合成光学系３０との間の第１光束２ａの光路に配置されている。第１光拡散素子５０ａは、例えば、第１光束２ａをＹ軸方向に拡散させる異方性拡散素子である。
【０１１７】
第２光拡散素子５０ｂは、第２光束２ｂを拡散させる。第２光拡散素子５０ｂは、第２平行化光学系２０ｂと光合成光学系３０との間の第２光束２ｂの光路に配置されている。第２光拡散素子５０ｂは、例えば、第２光束２ｂをＹ軸方向に拡散させる異方性拡散素子である。
【０１１８】
光拡散素子５０ａ，５０ｂは、光合成光学系３０に入射する前の光束２ａ，２ｂを拡散させるが、拡散方向がＹ軸方向であるため、光合成光学系３０における光の合成に影響を与えない。これは、光合成光学系３０では、図９に示すように、光束２ａ，２ｂをＸ軸方向に並べることで照明光４ａ，４ｂを合成するためである。
【０１１９】
第３光拡散素子５０ｃは、合成光６を拡散させる。第３光拡散素子５０ｃは、光合成光学系３０とインテグレーター光学系６０との間の合成光６の光路に配置されている。第３光拡散素子５０ｃは、光拡散素子５０ａ，５０ｂとは光を拡散させる方向が異なっている。
【０１２０】
光拡散素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃとして用いられる異方性拡散素子は、光を所定の方向に拡散させる素子である。異方性拡散素子としては、例えば、回折素子を用いることができる。回折素子とは、光の回折を利用した素子であり、例えば格子状のパターンによる回折を利用した回折格子や、ホログラム素子などを含む。
【０１２１】
照明装置２００は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１２２】
照明装置２００では、光拡散光学系５０は、第１平行化光学系２０ａと光合成光学系３０との間の光路に配置された第１光拡散素子５０ａと、第２平行化光学系２０ｂと光合成光学系３０との間の光路に配置された第２光拡散素子５０ｂと、を有する。そのため、照明装置２００では、例えば光拡散素子を光合成光学系３０よりも後段に配置した場合と比べて、光拡散素子５０ａ，５０ｂとインテグレーター光学系６０との間の光路を長くでき、隣接する光速同士の重なりを増大できるため、合成光６の光強度をより均一化することができる。
【０１２３】
例えば、上述した照明装置１００では、光拡散光学系５０とインテグレーター光学系６０との間の距離を、隣接する第１及び第２光束２ａ，２ｂを部分的に重なった状態でインテグレーター光学系６０に入射させることができる距離にして、光強度を均一化していた。このため、アレイ光源１０ａ，１０ｂとインテグレーター光学系６０との間の光路が長くなる場合があった。これに対して、照明装置２００では、光拡散素子５０ａ，５０ｂは、平行化光学系２０ａ，２０ｂと光合成光学系３０との間の光路に配置されるため、照明装置１００と比べて、アレイ光源１０ａ，１０ｂとインテグレーター光学系６０との間の距離を短くすることができる。したがって、照明装置２００では、装置を小型化することができる。
【０１２４】
照明装置２００では、光拡散光学系５０は、光を所定の方向に拡散させる回折素子である。したがって、照明装置２００では、光拡散素子５０ａ，５０ｂを平行化光学系２０ａ，２０ｂと光合成光学系３０との間の光路に配置しても、光合成光学系３０における光の合成に影響を与えない。このように、照明装置２００では、光拡散光学系５０において所望の方向に光を拡散させることができるため、光拡散光学系５０の配置の自由度を高めることができる。
【０１２５】
なお、上記の実施形態では、光拡散素子５０ａ，５０ｂが異方性拡散素子である例について説明したが、光拡散素子５０ａ，５０ｂは、光合成光学系３０での光の合成に支障がない拡散角で第１及び第２光束２ａ，２ｂを拡散させる光拡散素子（微拡散素子）であっ
てもよい。このような場合であっても、上記の実施形態と同様に合成光６の光強度をより均一化することができる。なお、この場合、第３光拡散素子５０ｃとして等方性の光拡散素子を使用する、或いは、第３光拡散素子５０ｃを設けない構成としても良い。
【０１２６】
（２）第２変形例
次に、第２変形例に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。図１３は、第２変形例に係る照明装置３００の構成を模式的に示す図である。図１４は、照明装置３００の光合成光学系３０を模式的に示す斜視図である。以下、第２変形例に係る照明装置において、上述した第１変形例に係る照明装置の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１２７】
上述した照明装置１００では、図１に示すように、光拡散光学系５０は、光合成光学系３０とインテグレーター光学系６０との間の合成光６の光路に配置された１つの光拡散素子を有していた。
【０１２８】
これに対して、照明装置３００では、図１３および図１４に示すように、光拡散光学系５０は、第１光拡散素子５０ａと、第２光拡散素子５０ｂと、第３光拡散素子５０ｃと、を有している。
【０１２９】
第１光拡散素子５０ａは、第１光束２ａを拡散させる。第１光拡散素子５０ａは、光合成光学系３０の光反射部３６に設けられている。第１光拡散素子５０ａは、例えば、光合成光学系３０の光反射部３６となる光反射膜の表面に拡散面を形成した素子である。拡散面は、例えば、光反射膜の表面に形成された凹凸構造で構成されている。すなわち、第１光拡散素子５０ａは、表面レリーフ型の光拡散素子である。
【０１３０】
第２光拡散素子５０ｂは、第２光束２ｂを拡散させる。第２光拡散素子５０ｂは、光合成光学系３０の光透過領域３２に設けられている。第２光拡散素子５０ｂは、例えば、光透過領域３２（板状部材３４）の表面に拡散面を形成した素子である。拡散面は、例えば、板状部材３４の表面に形成された凹凸構造で構成されている。すなわち、第２光拡散素子５０ｂは、表面レリーフ型の光拡散素子である。
【０１３１】
第３光拡散素子５０ｃは、合成光６を拡散させる。第３光拡散素子５０ｃは、光合成光学系３０とインテグレーター光学系６０との間の合成光６の光路に配置されている。光拡散素子５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、異方性拡散素子であってもよいし、拡散角が小さい微拡散素子であってもよい。
【０１３２】
照明装置３００では、光合成光学系３０は、光透過領域３２と光反射部３６とを有し、光拡散光学系５０は、光反射部３６に設けられた第１光拡散素子５０ａと、光透過領域３２に設けられた第２光拡散素子５０ｂと、を有する。そのため、照明装置３００では、上述した照明装置２００と同様に、光拡散素子５０ａ，５０ｂとインテグレーター光学系６０との間の光路を長くでき、隣接する光速同士の重なりを増大できるため、合成光６の光強度をより均一化することができる。また、照明装置３００では、上述した照明装置２００と同様に、装置を小型化することができる。
【０１３３】
なお、上記の実施形態では、光反射部３６および光透過領域３２の両方に光拡散素子５０ａ，５０ｂを設ける場合について説明したが、光反射部３６および光透過領域３２の一方に光拡散素子を設けてもよい。このような場合であっても、上記と同様の効果を奏することができる。
【０１３４】
（３）第３変形例
次に、第３変形例に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。本変形例に係る照明装置は、光合成光学系３０の構成が異なる点を除いて、照明装置１００と同様である。以下、照明装置１００との相違点のみを説明し、その他の説明を省略する。
【０１３５】
図１５は、第３変形例に係る照明装置の光合成光学系３０を模式的に示す斜視図である。図１６は、第３変形例に係る光合成光学系３０を模式的に示す断面図である。
【０１３６】
上述した照明装置１００では、図７および図８に示すように、光合成光学系３０は、板状部材３４と、板状部材３４の主面３４ａに設けられた複数の光反射部３６と、を有していた。
【０１３７】
これに対して、本変形例に係る照明装置では、図１５および図１６に示すように、光合成光学系３０は、複数の開口部３３を有する板状部材３４と、板状部材３４に設けられた複数の光反射部３６と、を有している。
【０１３８】
板状部材３４は、平板である。なお、板状部材３４は透光性を有していなくてもよい。板状部材３４の全面には、光反射部３６を構成する光反射膜３８が形成されている。光反射膜３８は誘電体多層膜等で形成できる。板状部材３４には、主面３４ａ，３４ｂ間を貫通する開口部３３が設けられている。開口部３３は、複数（図示の例では３つ）設けられている。
【０１３９】
板状部材３４として用いられる平板は、可能な限り薄いことが好ましい。板状部材３４の主面３４ａ，３４ｂは、第２光束２ｂの光軸に対して４５度傾いて配置されている。そのため、開口部３３の実効的な開口幅（Ｘ軸方向の開口部の大きさ）が狭くなり、平板が厚い場合、開口部３３のエッジ部分で光損失を生じるおそれがあるためである。なお、開口部３３の実効的な開口幅（Ｘ軸方向の開口部の大きさ）が狭くなることを避けるために、図１７に示すように、ＸＺ平面において断面形状が平行四辺形状となる開口部３３を備えた光合成光学系３０を用いても良い。後述するように、第２照明光４ｂは板状部材３４の主面３４ｂに対して４５度傾いた方向から開口部３３に入射するが、開口部３３のＸＺ平面における断面形状が平行四辺形状であれば、第２照明光４ｂの入射する方向に沿って開口部３３の開口幅が変わらないため、開口部３３のエッジ部分での光損失の発生を防止することができる。
【０１４０】
光合成光学系３０において、複数の光反射部３６の表面（反射面）と、開口部３３の開口（第２光束２ｂが射出される側の開口）と、が光合成面３を構成している。
【０１４１】
図１５に示すように、第２照明光４ｂは＋Ｚ軸方向に進行し、板状部材３４の主面３４ｂに対して４５度傾いた方向から開口部３３に入射する。そして、第２照明光４ｂは、第２光束２ｂの列ごとに開口部３３を通過して、＋Ｚ軸方向に射出される。
【０１４２】
一方、第１照明光４ａは、−Ｘ軸方向に進行し、板状部材３４の光反射部３６に４５度傾いた方向から入射する。そして、第１照明光４ａは、第１光束２ａの列ごとに光反射部３６で反射されて＋Ｚ軸方向に進行方向を変える。このようにして、光合成光学系３０において、第１照明光４ａと第２照明光４ｂとが合成される。
【０１４３】
本変形例によれば、上述した照明装置１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１４４】
なお、本変形例に係る光合成光学系３０の光反射部３６に光拡散素子を形成してもよい。すなわち、本変形例に上述した第２変形例を適用してもよい。
【０１４５】
（４）第４変形例
次に、第４変形例に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。本変形例に係る照明装置は、光合成光学系３０の構成が異なる点を除いて、照明装置１００と同様である。以下、照明装置１００との相違点のみを説明し、その他の説明を省略する。
【０１４６】
図１８は、第４変形例に係る照明装置の光合成光学系３０を模式的に示す斜視図である。
【０１４７】
上述した照明装置１００では、図７および図８に示すように、光合成光学系３０は、板状部材３４と、板状部材３４の主面３４ａに設けられた複数の光反射部３６と、を有していた。
【０１４８】
これに対して、本変形例に係る照明装置では、図１８に示すように、光合成光学系３０は、透光性材料からなる２つのプリズム３０ａ，３０ｂと、光反射部３６と、を有している。
【０１４９】
プリズム３０ａ，３０ｂは、例えば、直角二等辺三角形を底面とする三角柱状の直角プリズムである。２つのプリズム３０ａ，３０ｂは、斜面が相対（対向）するように透明な接着剤等を用いて固定されている。第１プリズム３０ａの斜面或いは第２プリズム３０ｂの斜面には、第１光束２ａを反射させる光反射部３６と、第２光束２ｂを通過（透過）させる光通過部３１と、が設けられている。光通過部３１および光反射部３６は、複数設けられている。光通過部３１と光反射部３６とは、プリズム３０ａ，３０ｂの斜面の面内方向に、交互に設けられている。
【０１５０】
第１プリズム３０ａの第２光束２ｂが入射する側面、第２プリズム３０ｂの第１光束２ａが入射する側面、および第２プリズム３０ｂの合成光６が射出される側面には、反射防止膜が形成されていることが好ましい。
【０１５１】
光合成光学系３０において、第１プリズム３０ａ或いは第２プリズム３０ｂのうち、光反射部３６が形成されている斜面が光合成面３を構成している。
【０１５２】
図１８に示すように、第２照明光４ｂは＋Ｚ軸方向に進行し、第１プリズム３０ａに入射する。そして、第２照明光４ｂは、第２光束２ｂの列ごとに光通過部３１を通過して、＋Ｚ軸方向に射出される。
【０１５３】
一方、第１照明光４ａは、−Ｘ軸方向に進行し、第２プリズム３０ｂに入射する。そして、第１照明光４ａは、第１光束２ａの列ごとに光反射部３６で反射されて＋Ｚ軸方向に進行方向を変えて、第２プリズム３０ｂから＋Ｚ軸方向に射出される。このようにして、光合成光学系３０において、第１照明光４ａと第２照明光４ｂとが合成される。
【０１５４】
本変形例によれば、上述した照明装置１００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１５５】
さらに、本変形例によれば、光束２ａ，２ｂをプリズム３０ａ，３０ｂの側面に垂直に入射させることにより、光束２ａ，２ｂが光合成光学系３０に入射することによる光束の平行シフトを無くす（または低減する）ことができる。また、プリズム３０ａ，３０ｂは、例えば板状部材に比べて撓みにくいため、本変形例によれば、光反射部３６を良好な平面度に保つことができる。
【０１５６】
２．  第２実施形態
２．１．  照明装置
次に、第２実施形態に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。図１９は、第２実施形態に係る照明装置４００の構成を模式的に示す図である。図２０は、照明装置４００の光合成光学系３０の光合成面３で合成された第１照明光４ａおよび第２照明光４ｂ（合成光６）を模式的に示す図である。なお、図２０では、合成光６の断面（ＸＹ平面における断面）を図示している。また、図２０では、光束２ａ，２ｂの外縁を表す線を除いて、光強度が大きいほど暗い色で表している。
【０１５７】
以下、第２実施形態に係る照明装置４００において、上述した第１実施形態に係る照明装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１５８】
上述した照明装置１００は、図１および図９に示すように、光合成光学系３０の光合成面３において、第１光束２ａと第２光束２ｂとが重ならないように構成されていた。
【０１５９】
これに対して、照明装置４００は、図１９および図２０に示すように、光合成光学系３０の光合成面３において、第１光束２ａと第２光束２ｂとが重なるように構成されている。
【０１６０】
図２１は、照明装置４００の光合成光学系３０を模式的に示す斜視図である。
【０１６１】
光合成光学系３０は、透光性を有する板状部材３４と、板状部材３４上に形成された偏光分離膜３９と、を有している。偏光分離膜３９は、Ｓ偏光である第１光束２ａを反射させ、Ｐ偏光である第２光束２ｂを通過させる。光合成光学系３０では、偏光分離膜３９の表面３９ａが光合成面３となる。
【０１６２】
図２１に示すように、第２照明光４ｂは＋Ｚ軸方向に進行し、板状部材３４に４５度傾いた角度から入射する。そして、第２照明光４ｂは、偏光分離膜３９を通過して、＋Ｚ軸方向に射出される。
【０１６３】
一方、第１照明光４ａは、−Ｘ軸方向に進行し、板状部材３４の偏光分離膜３９に４５度傾いた方向から入射する。そして、第１照明光４ａは、偏光分離膜３９で反射されて＋Ｚ軸方向に進行方向を変える。
【０１６４】
ここで、照明装置４００では、光合成面３において第１光束２ａと第２光束２ｂとが重なるように、第１アレイ光源１０ａおよび第２アレイ光源１０ｂが配置されている。そのため、光合成面３において第１照明光４ａと第２照明光４ｂとが同じ方向に進行するとともに、第１光束２ａと第２光束２ｂとが重なる。
【０１６５】
このようにして、光合成光学系３０において、第１照明光４ａと第２照明光４ｂとが合成される。
【０１６６】
合成光６では、図２０に示すように、第１光束２ａの放射角が広い方向（Ｙ軸方向）と、第２光束２ｂの放射角が広い方向（Ｘ軸方向）とは、交差（直交）している。また、光合成面３において、第１光束２ａと第２光束２ｂとは重なる。図示の例では、ＸＹ平面において、第１光束２ａの光軸と第２光束２ｂの光軸とが一致するように重なっている。合成光６では、第１光束２ａの光強度の明暗分布に現れる単数或いは複数の輝線と第２光束２ｂの光強度の明暗分布に現れる単数或いは複数の輝線とが重なる。図示の例では、ＸＹ平面において、第１光束２ａの輝線の方向と第２光束２ｂの輝線の方向とが直交している。
【０１６７】
次に、照明装置４００の動作について説明する。
【０１６８】
照明装置４００では、第１アレイ光源１０ａから第１照明光４ａが射出される。第１照明光４ａは、第１アレイ光源１０ａを構成する複数の半導体発光素子１２（図２参照）の各々から射出された第１光束２ａで構成されている。第１光束２ａは、Ｓ偏光である。第１照明光４ａを構成する複数の第１光束２ａの各々は、第１平行化光学系２０ａで平行化（或いは略平行化）される。平行化（或いは略平行化）された第１光束２ａで構成された第１照明光４ａ（図４参照）は、光合成光学系３０に入射する。
【０１６９】
一方、第２アレイ光源１０ｂからは、第２照明光４ｂが射出される。第２照明光４ｂは、第２アレイ光源１０ｂを構成する複数の半導体発光素子１２（図５参照）の各々から射出された第２光束２ｂで構成されている。第２光束２ｂは、Ｐ偏光である。第２照明光４ｂを構成する複数の第２光束２ｂの各々は、第２平行化光学系２０ｂで平行化（或いは略平行化）される。平行化（或いは略平行化）された第２光束２ｂで構成された第２照明光４ｂ（図６参照）は、光合成光学系３０に入射する。
【０１７０】
光合成光学系３０に入射した第１照明光４ａおよび第２照明光４ｂは、光合成光学系３０によって合成される（図２０参照）。光合成光学系３０の光合成面３において、第１光束２ａの放射角が広い方向（Ｙ軸方向）と、第２光束２ｂの放射角が広い方向（Ｘ軸方向）とは、交差（直交）する。このとき、光合成面３において、第１光束２ａと第２光束２ｂとは重なっており、２種類の偏光（Ｓ偏光とＰ偏光）が混在している。
【０１７１】
２種類の偏光が混在している合成光６は、光拡散光学系５０で拡散された後、インテグレーター光学系６０に入射する。合成光６は、光拡散光学系５０およびインテグレーター光学系６０によって合成光６の光強度が均一化されて、照明対象に照射される。
【０１７２】
照明装置４００は、例えば、以下の特徴を有する。
【０１７３】
照明装置４００では、光合成光学系３０の光合成面３において、第１光束２ａの放射角が他の方向に比べて広い方向と、第２光束２ｂの放射角が他の方向に比べて広い方向とが交差（直交）する。そのため、照明装置４００では、照明装置１００と同様に、照明光束の照度均一性を向上させることができる。
【０１７４】
照明装置４００では、第１光束２ａと第２光束２ｂとは、光合成面３において重なっているため、照明装置１００と比べて合成光６における輝線（明暗分布）の密度を高くすることができる。そのため、照明装置４００では、拡散角が小さな光拡散光学系５０を用いても光強度が均一な照明光束を得られる。そのため、インテグレーター光学系６０を構成するレンズ数を低減（レンズセルのサイズを大型化）でき、インテグレーター光学系における光透過効率を向上できる。したがって、照明装置４００では、照明効率（光利用効率）を向上できる。
【０１７５】
また、照明装置４００では、偏光変換素子４０（図１参照）が不要であるため、装置の部品点数を減らすことができる。本実施形態の照明装置４００は、表示に際して偏光を必要としない表示素子（例えば、デジタルマイクロミラーデバイス）を照明する場合に好適である。
【０１７６】
２．２．  照明装置の変形例
次に、第２実施形態に係る照明装置の変形例について説明する。本変形例に係る照明装置は、光合成光学系３０の構成が異なる点を除いて、照明装置４００と同様である。以下、照明装置４００との相違点のみを説明し、その他の説明を省略する。
【０１７７】
図２２は、本変形例に係る照明装置の光合成光学系３０を模式的に示す斜視図である。以下、本変形例に係る照明装置において、上述した照明装置１００，２００，３００，４００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１７８】
上述した照明装置４００では、図２１に示すように、光合成光学系３０は、板状部材３４と、板状部材３４の主面３４ａに設けられた複数の偏光分離膜３９と、を有していた。
【０１７９】
これに対して、本変形例に係る照明装置では、図２２に示すように、光合成光学系３０は、２つのプリズム３０ａ，３０ｂと、２つのプリズム３０ａ，３０ｂの間に配置された偏光分離膜３９と、を有している。
【０１８０】
２つのプリズム３０ａ，３０ｂは、斜面が相対（対向）するように透明な接着剤等を用いて固定されている。第１プリズム３０ａの斜面と第２プリズム３０ｂの斜面との間には、偏光分離膜３９が形成されている。
【０１８１】
図２２に示すように、Ｐ偏光である第２照明光４ｂは＋Ｚ軸方向に進行し、第１プリズム３０ａに入射する。そして、第２照明光４ｂは、偏光分離膜３９を通過して＋Ｚ軸方向に射出される。
【０１８２】
一方、Ｓ偏向である第１照明光４ａは−Ｘ軸方向に進行し、第２プリズム３０ｂに入射する。そして、第１照明光４ａは、偏光分離膜３９に４５度傾いた方向から入射する。そして、第１照明光４ａは、偏光分離膜３９で反射されて＋Ｚ軸方向に進行方向を変えて、第２プリズム３０ｂから射出される。このようにして、光合成光学系３０において、第１照明光４ａと第２照明光４ｂとが同じ方向に進行するとともに、光合成面３において、第１光束２ａと第２光束２ｂとが重なるように合成することができる。
【０１８３】
本変形例によれば、上述した照明装置４００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１８４】
さらに、本変形例によれば、光束２ａ，２ｂをプリズム３０ａ，３０ｂの側面に垂直に入射させることにより、光束２ａ，２ｂが光合成光学系３０に入射することによる光束の平行シフトを無くす（または低減する）ことができる。また、プリズム３０ａ，３０ｂは、例えば板状部材に比べて撓みにくいため、本変形例によれば、偏光分離膜３９を良好な平面度に保つことができる。
【０１８５】
３．  第３実施形態
次に、第３実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図２３は、第３実施形態に係るプロジェクター６００を模式的に示す図である。
【０１８６】
プロジェクター６００は、図２３に示すように、赤色光、緑色光、青色光を射出する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂを含む。赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂは、本発明に係る照明装置である。以下では、本発明に係る照明装置として照明装置１００を用いた例について説明する。なお、便宜上、図２３では、プロジェクター６００を構成する筐体を省略し、照明装置１００を簡略化して図示している。
【０１８７】
プロジェクター６００は、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）６０８と、を含む。
【０１８８】
光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出された光は、各液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂでは、偏光方向が揃った光（偏光光）を入射させることが好ましい。そのため、偏光方向が揃った光を射出することができる照明装置１００は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂとして好適である。
【０１８９】
プロジェクター６００は、液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂから射出された光を合成して投射レンズ６０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）６０６を、含むことができる。
【０１９０】
各液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム６０６に入射する。このプリズムは、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが直交するように配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射光学系である投射レンズ６０８によりスクリーン６１０上に投射され、液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂによって形成された像（画像）が拡大されて表示される。
【０１９１】
なお、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
【０１９２】
プロジェクター６００では、光源として、照明光束の照度均一性を向上させることができる照明装置を備えているため、投射された画像の明るさムラを低減し、高品位な画像を表示することができる。
【０１９３】
４．  第４実施形態
次に、第４実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図２４は、第４実施形態に係るプロジェクター７００を模式的に示す図である。以下、第４実施形態に係るプロジェクターにおいて、上述したプロジェクター６００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１９４】
上述したプロジェクター６００では、図２３に示すように、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂを用いていた。
【０１９５】
これに対して、プロジェクター７００では、図２４に示すように、光変調装置として、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ、ＤＭＤ）７０４を用いている。
【０１９６】
プロジェクター７００は、図２４に示すように、赤色光、緑色光、青色光を射出する赤色光源４００Ｒ、緑色光源４００Ｇ、青色光源４００Ｂを含む。赤色光源４００Ｒ、緑色光源４００Ｇ、青色光源４００Ｂは、本発明に係る照明装置である。以下では、本発明に係る照明装置として照明装置４００を用いた例について説明する。なお、便宜上、図２４では、プロジェクター７００を構成する筐体を省略し、照明装置４００を簡略化して図示している。
【０１９７】
プロジェクター７００は、クロスダイクロイックプリズム６０６と、反射ミラー７０２と、ＤＭＤ７０４と、投射レンズ６０８と、を含む。
【０１９８】
光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂは、赤色光、緑色光、青色光を時分割で射出する。光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂから射出された光は、クロスダイクロイックプリズム
６０６および反射ミラー７０２を介して、ＤＭＤ７０４に入射する。すなわち、ＤＭＤ７０４には、赤色光、緑色光、青色光が時分割で入射する。
【０１９９】
ＤＭＤ７０４は、反射型のライトバルブである。ＤＭＤ７０４は、マトリックス状に配置された複数の微小ミラーを備えている。ＤＭＤ７０４は、各微小ミラーが画像データに基づいて時分割駆動されることにより、画像データに応じた画像を表示することができる。ＤＭＤ７０４では、偏光を必要としないため、照明装置４００は、光源４００Ｒ，４００Ｇ，４００Ｂとして好適である。
【０２００】
ＤＭＤ７０４によって変調された色光は、投射光学系である投射レンズ６０８によりスクリーン６１０上に投射され、ＤＭＤ７０４によって形成された像（画像）が拡大されて表示される。
【０２０１】
プロジェクター７００では、光源として、照明光束の照度均一性を向上させることができる照明装置を備えているため、投射された画像の明るさムラを低減し、高品位な画像を表示することができる。
【０２０２】
５．  その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０２０３】
例えば、上述した各実施形態では、第１及び第２アレイ光源１０ａ，１０ｂを構成する半導体発光素子１２は半導体レーザーであったが、半導体発光素子１２はスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）であってもよい。ＳＬＤは半導体レーザーと類似の素子構造を備えているが、共振器構造を備えないことによりレーザー発振を抑制した発光素子である。ＳＬＤは、半導体レーザーに比べてスペックルノイズを低減した光を射出することができ、かつＬＥＤに比べて高出力化を図ることができるので、例えば、照明装置をプロジェクター等の光源に用いる場合に好適である。
【０２０４】
また、例えば、上述した各実施形態では、第１及び第２アレイ光源１０ａ，１０ｂにおいて、１つの半導体発光素子１２が１つの光射出部１３を有していたが、図２５に示すように、１つの半導体発光素子１２が複数の光射出部１３を有していてもよい。これにより、例えば装置の部品点数を減らすことができる。
【０２０５】
また、例えば、上述した実施形態では、第１及び第２アレイ光源１０ａ，１０ｂから射出される第１及び第２照明光４ａ，４ｂを合成して合成光６を得る場合について説明したが、３つ以上のアレイ光源から射出される照明光を合成して合成光を得てもよい。この場合、複数のアレイ光源から射出される照明光を複数の光合成光学系を用いて合成してもよい。
【０２０６】
また、例えば、本発明に係る照明装置を、光源からの光を走査することによりスクリーン上に所望の大きさの画像を表示させる、走査型の画像表示装置（プロジェクター）の光源にも適用することも可能である。また、本発明に係る照明装置を、液晶ディスプレイのバックライトに適用することもできる。
【０２０７】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
【０２０８】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実
施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０２０９】
２ａ…第１光束、２ｂ…第２光束、３…光合成面、４ａ…第１照明光、４ｂ…第２照明光、６…合成光、１０ａ…第１アレイ光源、１０ｂ…第２アレイ光源、１２…半導体発光素子、１３…光射出部、１４…熱伝導性支持基板、１６…共通基板、２０ａ…第１平行化光学系、２０ｂ…第２平行化光学系、２２ａ…平行化レンズ、２２ｂ…平行化レンズ、３０…光合成光学系、３０ａ…第１プリズム、３０ｂ…第２プリズム、３１…光通過部、３２…光透過領域、３３…開口部、３４…板状部材、３４ａ…主面、３４ｂ…主面、３６…光反射部、３８…光反射膜、３９…偏光分離膜、３９ａ…表面、４０…偏光変換素子、４２…光透過領域、４４…板状部材、４４ａ…主面、４４ｂ…主面、４６…λ／２位相差膜、５０…光拡散光学系、５０ａ…第１光拡散素子、５０ｂ…第２光拡散素子、５０ｃ…第３光拡散素子、６０…インテグレーター光学系、６２…第１レンズアレイ、６４…第２レンズアレイ、１００…照明装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、２００…照明装置、３００…照明装置、４００…照明装置、４００Ｒ…赤色光源、４００Ｇ…緑色光源、４００Ｂ…青色光源、６００…プロジェクター、６０４Ｒ…液晶ライトバルブ、６０４Ｇ…液晶ライトバルブ、６０４Ｂ…液晶ライトバルブ、６０６…クロスダイクロイックプリズム、６０８…投射レンズ、６１０…スクリーン、７００…プロジェクター、７０２…反射ミラー、７０４…デジタルマイクロミラーデバイス
【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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