(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光線からなる光線束を射出する光源ユニットと、
第１の光学素子と第２の光学素子とを含むＰ個の光学素子を備えるとともに、該光線束の断面を第１の方向に縮小する縮小光学系と、を備える光源装置であって、
前記Ｐ個の光学素子の各々は、
光透過性を有する第１の面と、
該第１の面と対向する、光透過性を有する第２の面と、
第１の端部に設けられ、前記第１の面の法線に対して傾いている第１の反射面と、
前記第１の端部と対向する第２の端部に設けられ、前記第２の面の法線に対して傾いている第２の反射面と、を備えるとともに、
前記光線束のうち対応する光線を、前記第１の面を通して前記第１の反射面に入射させ、前記第１の反射面と前記第２の反射面とでこの順に反射させ、さらに前記第２の面を通して射出させることで該光線の光路を前記第１の方向にシフトさせ、
前記光線束は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って前記縮小光学系に入射し、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは、前記第２の方向にこの順に設けられ、
前記第２の光学素子が備える第１の反射面は、前記第１の光学素子が備える第１の反射面に対して前記第１の方向とは反対側に設けられている
又は、
前記第２の光学素子が備える第２の反射面は、前記第１の光学素子が備える第２の反射面に対して前記第１の方向とは反対側に設けられている、
ことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記Ｐ個の光学素子は、前記第２の方向に順に設けられ、
Ｒを２以上Ｐ以下の任意の整数としたとき、
Ｒ番目の前記光学素子が備える第１の反射面は、Ｒ−１番目の前記光学素子が備える第１の反射面に対して前記第１の方向とは反対側に設けられており、
かつ、
前記Ｒ番目の光学素子が備える第２の反射面は、前記Ｒ−１番目の光学素子が備える第２の反射面に対して前記第１の方向とは反対側に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
複数の光線からなる第２の光線束を射出する第２の光源ユニットと、
Ｑ個の第３の光学素子を備えるとともに、前記第２の光線束の断面を前記第１の方向とは逆向きの第３の方向に縮小する第２の縮小光学系と、をさらに備え、
前記Ｑ個の第３の光学素子の各々は、
光透過性を有する第３の面と、
該第３の面と対向する光透過性を有する第４の面と、
第３の端部に設けられ、該第３の面の法線に対して傾いている第３の反射面と、
該第３の端部と対向する第４の端部に設けられ、前記第４の面の法線に対して傾いている第４の反射面と、を備えるとともに、
前記第２の光線束のうち対応する光線を、前記第３の面を通して前記第３の反射面に入射させ、前記第３の反射面と前記第４の反射面とでこの順に反射させ、さらに前記第４の面を通して射出させることで該光線の光路を前記第３の方向にシフトさせ、
前記第２の光線束は、前記第２の方向に沿って前記第２の縮小光学系に入射し、
前記Ｑ個の第３の光学素子は、前記第２の方向に順に設けられ、
Ｓを２以上Ｑ以下の任意の整数としたとき、
Ｓ番目の前記第３の光学素子が備える第３の反射面は、Ｓ−１番目の前記第３の光学素子が備える第３の反射面に対して前記第１の方向に設けられており、
かつ、
前記Ｓ番目の第３の光学素子が備える第４の反射面は、前記Ｓ−１番目の第３の光学素子が備える第４の反射面に対して前記第１の方向に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子の少なくとも一方は、プリズムから構成される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
第４の光学素子をさらに備えるとともに、前記光線束の断面を、前記第１の方向と交差するとともに前記第２の方向とは異なる第４の方向に縮小する第３の縮小光学系をさらに備え、
前記第４の光学素子は、
光透過性を有する第５の面と、
該第５の面と対向する、光透過性を有する第６の面と、
第１の端部に設けられ、前記第５の面の法線に対して傾いている第５の反射面と、
前記第１の端部と対向する第２の端部に設けられ、前記第６の面の法線に対して傾いている第６の反射面と、を備えるとともに、
前記光線束のうち対応する光線を、前記第５の面を通して前記第５の反射面に入射させ、前記第５の反射面と前記第６の反射面とでこの順に反射させ、さらに前記第６の面を通して射出させることで該光線の光路を前記第４の方向にシフトさせ、
前記第１の方向は、前記光線の断面の長軸方向に一致しており、前記第３の縮小光学系は、前記縮小光学系の後段に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記第１の反射面は、前記第１の面の法線に対して４５°傾いており、
前記第２の反射面は、前記第１の反射面と平行に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置を備える照明装置。
【請求項８】
請求項７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ことにより画像光を形成する光変調装置と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備える
プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、照明装置およびプロジェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクター用の照明装置として、複数の光源から蛍光体層に励起光を照射することで画像光として利用する蛍光を生成するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術における光源ユニットは、反射ミラー群によって縮小した励起光を、光源群の光軸と同じ方向に射出することができない。縮小した励起光を光源群の光軸と同じ方向に射出するためには、別の光学系を追加しなければならない。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、入射した光線束の光軸と略同じ方向に縮小光線束を射出する光源装置を提供することを目的の一つとする。また、前記光源装置を備えた照明装置を提供することを目的とする。また、前記照明装置を備えたプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様に従えば、複数の光線からなる光線束を射出する光源ユニットと、第１の光学素子と第２の光学素子とを含むＰ個の光学素子を備えるとともに、該光線束の断面を第１の方向に縮小する縮小光学系と、を備える光源装置であって、前記Ｐ個の光学素子の各々は、光透過性を有する第１の面と、該第１の面と対向する、光透過性を有する第２の面と、第１の端部に設けられ、前記第１の面の法線に対して傾いている第１の反射面と、前記第１の端部と対向する第２の端部に設けられ、前記第２の面の法線に対して傾いている第２の反射面と、を備えるとともに、前記光線束のうち対応する光線を、前記第１の面を通して前記第１の反射面に入射させ、前記第１の反射面と前記第２の反射面とでこの順に反射させ、さらに前記第２の面を通して射出させることで該光線の光路を前記第１の方向にシフトさせ、前記光線束は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って前記縮小光学系に入射し、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とは、前記第２の方向にこの順に設けられ、前記第２の光学素子が備える第１の反射面は、前記第１の光学素子が備える第１の反射面に対して前記第１の方向とは反対側に設けられている、又は、前記第２の光学素子が備える第２の反射面は、前記第１の光学素子が備える第２の反射面に対して前記第１の方向とは反対側に設けられている光源装置が提供される。
【０００７】
第１態様に係る光源装置は、光線束を縮小光学系によって第１の方向に縮小し、光線束が縮小光学系に入射したときと略同じ方向へ射出することができる。また、縮小光学系全体として、光線が該光線に対応していない光学素子を通り抜けるときに生ずる光の損失を、低減することができる。
【０００８】
上記第１態様において、前記Ｐ個の光学素子は、前記第２の方向に順に設けられ、Ｒを２以上Ｐ以下の任意の整数としたとき、Ｒ番目の前記光学素子が備える第１の反射面は、Ｒ−１番目の前記光学素子が備える第１の反射面に対して前記第１の方向とは反対側に設けられており、かつ、前記Ｒ番目の光学素子が備える第２の反射面は、前記Ｒ−１番目の光学素子が備える第２の反射面に対して前記第１の方向とは反対側に設けられているのが好ましい。
この構成によれば、縮小光学系全体として、光線が該光線に対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数をさらに減らすことができる。よって、光線束の損失を一層減らすことができ、光利用効率を向上させることができる。
【０００９】
上記第１態様において、複数の光線からなる第２の光線束を射出する第２の光源ユニットと、Ｑ個の第３の光学素子を備えるとともに、前記第２の光線束の断面を前記第１の方向とは逆向きの第３の方向に縮小する第２の縮小光学系と、をさらに備え、前記Ｑ個の第３の光学素子の各々は、光透過性を有する第３の面と、該第３の面と対向する光透過性を有する第４の面と、第３の端部に設けられ、該第３の面の法線に対して傾いている第３の反射面と、該第３の端部と対向する第４の端部に設けられ、前記第４の面の法線に対して傾いている第４の反射面と、を備えるとともに、前記第２の光線束のうち対応する光線を、前記第３の面を通して前記第３の反射面に入射させ、前記第３の反射面と前記第４の反射面とでこの順に反射させ、さらに前記第４の面を通して射出させることで該光線の光路を前記第３の方向にシフトさせ、前記第２の光線束は、前記第２の方向に沿って前記第２の縮小光学系に入射し、前記Ｑ個の第３の光学素子は、前記第２の方向に順に設けられ、Ｓを２以上Ｑ以下の任意の整数としたとき、Ｓ番目の前記第３の光学素子が備える第３の反射面は、Ｓ−１番目の前記第３の光学素子が備える第３の反射面に対して前記第１の方向に設けられており、かつ、前記Ｓ番目の第３の光学素子が備える第４の反射面は、前記Ｓ−１番目の第２の光学素子が備える第４の反射面に対して前記第１の方向に設けられているのが好ましい。
この構成によれば、縮小光学系全体として、光線が該光線に対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数をさらに減らすことができる。よって、光線の損失を減らすことができ、光利用効率を最も向上させることができる。
【００１０】
上記第１態様において、前記第１の光学素子および前記第２の光学素子の少なくとも一方は、プリズムから構成されるのが好ましい。
この構成によれば、第１の反射面と第２の反射面との平行度はプリズム作製時の加工精度で決まるため、縮小光学系は高い実装精度を必要としない。
【００１１】
上記第１態様において、第４の光学素子をさらに備えるとともに、前記光線束の断面を、前記第１の方向と交差するとともに前記第２の方向とは異なる第４の方向に縮小する第３の縮小光学系をさらに備え、前記第４の光学素子は、光透過性を有する第５の面と、該第５の面と対向する、光透過性を有する第６の面と、第１の端部に設けられ、前記第５の面の法線に対して傾いている第５の反射面と、前記第１の端部と対向する第２の端部に設けられ、前記第６の面の法線に対して傾いている第６の反射面と、を備えるとともに、前記光線束のうち対応する光線を、前記第５の面を通して前記第５の反射面に入射させ、前記第５の反射面と前記第６の反射面とでこの順に反射させ、さらに前記第６の面を通して射出させることで該光線の光路を前記第４の方向にシフトさせ、前記第１の方向は、前記光線の断面の長軸方向に一致しており、前記第３の縮小光学系は、前記縮小光学系の後段に配置されているのが好ましい。
例えば半導体レーザーから射出された光の断面は楕円形である。光線束を長軸方向に縮小する場合、短軸方向に縮小する場合よりも実装ばらつきの影響を大きく受ける。また、光源ユニットからの距離が大きくなるに従って、実装ばらつきによる光線の位置ずれが大きくなる。本構成によれば、光源ユニットから射出された光線束を２方向に縮小する場合において、光線束を始めに長軸方向に縮小するため、実装ばらつきの影響を受けにくい。
また、上記縮小光学系に入射する光線束の進行方向と平行な方向から見たとき、上記従来技術と比較して、光源装置はコンパクトである。
【００１２】
上記第１態様において、前記第１の反射面は、前記第１の面の法線に対して４５°傾いており、前記第２の反射面は、前記第１の反射面と平行に配置されているのが好ましい。
この構成によれば、光学素子に入射する光線の光軸と光学素子から射出した光線の光軸とを平行にしやすくすることができる。
【００１３】
本発明の第２態様に従えば、前記光源装置を備えた照明装置が提供される。
第２態様による照明装置においては、光の損失が比較的小さい。
【００１４】
本発明の第３態様に従えば、上記第２態様に係る照明装置と、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ことにより画像光を形成する光変調装置と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備えるプロジェクターが提供される。
【００１５】
第２態様によれば、上記照明装置を備えるので、光の損失が比較的小さいプロジェクターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図。
【図２】第１実施形態の照明装置を示す概略構成図。
【図３】第１実施形態の光源装置の概略構成を示す図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は第１実施形態の縮小光学系による光線束の縮小状態を示す図。
【図５】比較例に係る縮小光学系の構成を示す図。
【図６】第２実施形態の縮小光学系を含む光源装置の構成を示す図。
【図７】第２実施形態の縮小光学系による光線束の縮小後の状態を示す図。
【図８】第３実施形態の光源装置の構成を示す上面図。
【図９】第３実施形態の光源装置の構成を示す側面図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は第３実施形態の縮小光学系による光線束の縮小状態を示す図。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は変形例に係る縮小光学系の構成を示す図。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は変形例に係る縮小光学系の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１８】
（第１実施形態）
本実施形態のプロジェクターは、３つの透過型液晶ライトバルブを用いたプロジェクターの一例である。
図１は、本実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。図２は、本実施形態の照明装置を示す概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のプロジェクター１は、スクリーンＳＣＲ上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、照明装置７０と、均一照明光学系４０と、色分離光学系３と、赤色光用の光変調装置４Ｒ，緑色光用の光変調装置４Ｇ，青色光用の光変調装置４Ｂと、合成光学系５と、投射光学系６０と、を概略備えている。
【００１９】
照明装置７０は、白色の照明光ＷＬを均一照明光学系４０に向けて射出する。照明装置７０は、後述する本発明の光源装置を備えている。
【００２０】
均一照明光学系４０は、ホモジナイザー光学系３１と、偏光変換素子３２と、重畳光学系３３と、を備える。
ホモジナイザー光学系３１は、第１のマルチレンズアレイ３１ａ，第２のマルチレンズアレイ３１ｂから構成されている。
【００２１】
均一照明光学系４０は、照明装置７０から射出された照明光ＷＬの強度分布を被照明領域である光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂにおいて均一化する。均一照明光学系４０から射出された照明光ＷＬは色分離光学系３に入射する。
【００２２】
色分離光学系３は、照明装置７０から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系３は、第１のダイクロイックミラー７ａと、第２のダイクロイックミラー７ｂと、第１の反射ミラー８ａと、第２の反射ミラー８ｂと、第３の反射ミラー８ｃと、第１のリレーレンズ９ａと、第２のリレーレンズ９ｂと、を備えている。
【００２３】
第１のダイクロイックミラー７ａは、照明装置７０から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを含む光と、に分離する機能を有する。第１のダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する。
第２のダイクロイックミラー７ｂは、第１のダイクロイックミラー７ａで反射した光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する機能を有する。第２のダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。
【００２４】
第１の反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されている。第１の反射ミラー８ａは、第１のダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２の反射ミラー８ｂと第３の反射ミラー８ｃとは、青色光ＬＢの光路中に配置されている。第２の反射ミラー８ｂと第３の反射ミラー８ｃとは、第２のダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを光変調装置４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、第２のダイクロイックミラー７ｂで反射し、光変調装置４Ｇに向けて進む。
【００２５】
第１のリレーレンズ９ａと第２のリレーレンズ９ｂとは、青色光ＬＢの光路中における第２のダイクロイックミラー７ｂの光射出側に配置されている。第１のリレーレンズ９ａと第２のリレーレンズ９ｂとは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する機能を有する。
【００２６】
光変調装置４Ｒは、赤色光ＬＲを画像情報に応じて変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｇは、緑色光ＬＧを画像情報に応じて変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。光変調装置４Ｂは、青色光ＬＢを画像情報に応じて変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。
【００２７】
光変調装置４Ｒ、光変調装置４Ｇ、および光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。また、液晶パネルの入射側および射出側には、図示しない偏光板がそれぞれ配置されている。偏光板は、特定の偏光方向を有する直線偏光光を透過させる。
【００２８】
光変調装置４Ｒの入射側には、フィールドレンズ１０Ｒが配置されている。光変調装置４Ｇの入射側には、フィールドレンズ１０Ｇが配置されている。光変調装置４Ｂの入射側には、フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒは、光変調装置４Ｒに入射する赤色光ＬＲを平行化する。フィールドレンズ１０Ｇは、光変調装置４Ｇに入射する緑色光ＬＧを平行化する。フィールドレンズ１０Ｂは、光変調装置４Ｂに入射する青色光ＬＢを平行化する。
【００２９】
合成光学系５は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢのそれぞれに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投射光学系６０に向けて射出する。合成光学系５には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。
【００３０】
投射光学系６０は、複数の投射レンズを含む投射レンズ群から構成されている。投射光学系６０は、合成光学系５により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー画像が表示される。
【００３１】
以下、照明装置７０について説明する。
図２に示すように、照明装置７０は、光源装置７０Ａと、アフォーカル光学系２３と、ホモジナイザー光学系２５と、第１の位相差板２６ａと、偏光ビームスプリッター２７と、第１のピックアップ光学系２８と、蛍光体層を備えた蛍光体ホイール（波長変換素子）２９と、第２の位相差板２６ｂと、第２のピックアップ光学系４１と、回転拡散素子４２と、を備えている。以下、偏光ビームスプリッターをＰＢＳと略称する。
【００３２】
光源装置７０Ａと、アフォーカル光学系２３と、ホモジナイザー光学系２５と、第１の位相差板２６ａと、ＰＢＳ２７と、第２の位相差板２６ｂと、第２のピックアップ光学系４１とは、光軸ＡＸ０上に配置されている。第１のピックアップ光学系２８は、光軸ＡＸ０と直交する光軸ＡＸ１上に配置されている。
【００３３】
図３は光源装置７０Ａの概略構成を示す図である。
図３に示すように、光源装置７０Ａは、光源ユニット２１と、縮小光学系６とを含む。
光源ユニット２１は、固体光源としての複数の半導体レーザー２を備える。個々の半導体レーザー２の光射出側には光を平行光束に変換するコリメーターレンズ（不図示）が設けられている。半導体レーザー２は、例えば青色の光線ＢＬを射出する。本実施形態において、光源ユニット２１は、複数の光線ＢＬからなる光線束Ｋ１を射出する。
【００３４】
光源ユニット２１は、８行４列に配列された半導体レーザー２を備えている（後述の図４参照）。図３に示すように、レーザー列において８個の半導体レーザー２が並んでいる方向をＸ軸方向とし、４本のレーザー列が並んでいる方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸およびＺ軸と垂直な方向をＹ軸とする。半導体レーザー２から光線が射出される方向はＹ軸と平行である。図３は、４つのレーザー列のうち一のレーザー列を含む断面図である。なお、半導体レーザー２の個数および配列は特に限定されない。
【００３５】
縮小光学系６は、光源ユニット２１から射出されて＋Ｙ方向（第２の方向）に進む光線束Ｋ１を該＋Ｙ方向と交差する−Ｘ方向（第１の方向）に縮小して縮小光線束Ｋ１ｓとして射出する。縮小光学系６から射出された縮小光線束Ｋ１ｓは、アフォーカル光学系２３に入射する。本明細書では、方向について言及するとき、向きを区別する。例えば、本実施形態における第１の方向は、＋Ｘ方向ではなく−Ｘ方向を意味する。
【００３６】
本実施形態において、縮小光学系６は、複数のプリズム（光学素子）を含む。各プリズムは同じ構成を有している。具体的に、縮小光学系６は、第１プリズム６Ａ、第２プリズム６Ｂ、第３プリズム６Ｃおよび第４プリズム６Ｄを有する。
これら第１プリズム６Ａ、第２プリズム６Ｂ、第３プリズム６Ｃおよび第４プリズム６Ｄは、特許請求の範囲における「Ｐ個の光学素子」に相当する。
【００３７】
以下、第１プリズム６Ａ、第２プリズム６Ｂ、第３プリズム６Ｃおよび第４プリズム６Ｄを単に省略して、プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄと称す場合もある。プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、光源ユニット２１の光射出側に、この順に配置されている。
【００３８】
なお、プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ各々は、図３のＺ方向に沿って延在する板状の部材から形成されており、他のレーザー列に属する半導体レーザー２から射出された光の光路も同様に−Ｘ方向にシフトする。
【００３９】
第１プリズム６Ａは、第１の端部（＋Ｘ側の端部）に設けられた第１の反射面６Ａ１と、第１の端部と対向する第２の端部（−Ｘ側の端部）に設けられた第２の反射面６Ａ２とを備える。また、第１プリズム６Ａは、第１の端部と第２の端部との間に設けられた第１の面６Ａ３と第２の面６Ａ４とを備える。第１の面６Ａ３と第２の面６Ａ４とは、互いに平行に対向している。第１の反射面６Ａ１と第２の反射面６Ａ２各々は、光線ＢＬを反射する反射部材、例えば、ミラー等から構成される。第１の面６Ａ３と第２の面６Ａ４各々は、光線ＢＬを透過させる。
【００４０】
第１の反射面６Ａ１は、第１の面６Ａ３の法線方向（Ｙ方向）に対して４５°傾いている。そのため、第１の反射面６Ａ１は、Ｙ方向に進んできた光線ＢＬを左回りに９０°折り曲げるように反射することが可能である。
【００４１】
第２の反射面６Ａ２は、第２の面６Ａ４の法線方向（Ｙ方向）に対して４５°傾いている。そのため、第２の反射面６Ａ２は、第１の反射面６Ａ１で反射されて第１プリズム６Ａの内部を進んできた光線ＢＬを右回りに９０°折り曲げるように反射することが可能である。
【００４２】
プリズム６Ｂは、第１の面６Ｂ３と、第２の面６Ｂ４と、第１の反射面６Ｂ１と、第２の反射面６Ｂ２と、を備えている。プリズム６Ｃは、第１の面６Ｃ３と、第２の面６Ｃ４と、第１の反射面６Ｃ１と、第２の反射面６Ｃ２と、を備えている。プリズム６Ｄは、第１の面６Ｄ３と、第２の面６Ｄ４と、第１の反射面６Ｄ１と、第２の反射面６Ｄ２と、を備えている。プリズム６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの各々は、プリズム６Ａと同じように構成されているため、詳しい説明は省略する。
【００４３】
本実施形態において、縮小光学系６は、光線ＢＬの進行方向（Ｙ方向）に互いに積層されたプリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを備えている。プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、例えば、接着層（不図示）で互いが接着されている。なお、図３においては、図を見易くするため、プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの間に隙間を設けた状態で図示している。
【００４４】
ところで、本発明者らは、光源ユニット２１から射出した光線束Ｂ１を少ない光損失にて縮小するには下記の配置ルールに基づいてプリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを配置することが重要であるとの知見を得た。
【００４５】
本発明の配置ルールでは、「第２の光学素子が備える第１の反射面は、第１の光学素子が備える第１の反射面に対して第１の方向とは反対側に設けられる、又は、第２の光学素子が備える第２の反射面は、第１の光学素子が備える第２の反射面に対して第１の方向とは反対側に設けられる」といった第１条件を満たすことが要求される。
【００４６】
さらに本発明の配置ルールでは、「Ｒを２以上Ｐ以下の任意の整数としたとき、Ｒ番目の光学素子が備える第１の反射面は、Ｒ−１番目の光学素子が備える第１の反射面に対して第１の方向とは反対側に設けられており、且つ、Ｒ番目の光学素子が備える第２の反射面は、Ｒ−１番目の光学素子が備える第２の反射面に対して第１の方向とは反対側に設けられている」といった第２条件を満たすのがより望ましい。
【００４７】
本実施形態の縮小光学系６は、＋Ｙ方向（第２の方向）に順に配置されたプリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを有している。ここで、隣り合う２つのプリズムとして、プリズム６Ａおよびプリズム６Ｂを例に挙げて説明する。
【００４８】
この場合において、プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、特許請求の範囲における「Ｐ個の光学素子」に相当し、光学素子の個数であるＰは「４」となる。
また、プリズム６Ａは特許請求の範囲における「第１の光学素子」に相当し、プリズム６Ｂは特許請求の範囲における「第２の光学素子」に相当する。
また、プリズム６Ａは特許請求の範囲における「Ｒ−１番目の光学素子」に相当し、プリズム６Ｂは特許請求の範囲における「Ｒ番目の光学素子」に相当する。
【００４９】
本実施形態において、プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、光線束Ｋ１の縮小方向（第１の方向）と反対方向である＋Ｘ方向に向かって階段状にずらして配置されている。
【００５０】
具体的に本実施形態においては、上記第１条件を満たす配置ルールに基づいて、プリズム６Ｂが備える第１の反射面６Ｂ１はプリズム６Ａが備える第１の反射面６Ａ１に対して光線束Ｋ１の縮小方向（−Ｘ方向）と反対側（＋Ｘ方向）に設けられており、且つ、プリズム６Ｂが備える第２の反射面６Ｂ２はプリズム６Ａが備える第２の反射面６Ａ２に対して＋Ｘ方向に設けられている。
【００５１】
なお、本実施形態においては、＋Ｙ方向に順に配置されているプリズム６Ｂおよびプリズム６Ｃも第１条件を満たし、＋Ｙ方向に順に配置されているプリズム６Ｃおよびプリズム６Ｄも第１条件を満たしている。従って、縮小光学系６は第２条件も満たしている。
【００５２】
本発明者は、上記条件１を満たす配置ルールに従うことにより、縮小光学系６全体として、光線ＢＬが該光線ＢＬに対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数が最も多くなる配置パターンを回避できることを見出した。光線ＢＬに対応していない光学素子とは、該光線ＢＬの光路をシフトしない光学素子のことである。
【００５３】
以下、縮小光学系６の構造について説明する。
プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの各々には、複数の半導体レーザー２のうち対応するレーザーから射出された光線ＢＬが入射する。以下、説明の便宜上、図３の−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって配置される複数の半導体レーザー２を順に、それぞれ半導体レーザー２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈと称する。
【００５４】
本実施形態において、半導体レーザー２Ａから射出された光線ＢＬＡは、いずれのプリズムにも入射することなく直進する。
【００５５】
半導体レーザー２Ｂから射出された光線ＢＬＢは、プリズム６Ａの第１の面６Ａ３に入射して該プリズム６Ａ内を通り抜けて第２の面６Ａ４から射出される。すなわち、半導体レーザー２Ｂからの光線ＢＬは、プリズム６Ａを通り抜ける。
【００５６】
また、半導体レーザー２Ｃから射出された光線ＢＬＣは、プリズム６Ａ，６Ｂを通り抜ける。同様に、半導体レーザー２Ｄから射出された光線ＢＬＤは、プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃを通り抜ける。従って、縮小光学系６全体として、光線ＢＬが該光線ＢＬに対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数は、６である。
【００５７】
図３において、プリズム６Ａは半導体レーザー２Ｅに対応して配置され、プリズム６Ｂは半導体レーザー２Ｆに対応して配置され、プリズム６Ｃは半導体レーザー２Ｇに対応して配置され、プリズム６Ｄは半導体レーザー２Ｈに対応して配置されている。
【００５８】
図４は縮小光学系６による光線束の縮小を示す図であり、図４（ａ）は縮小前の光線束Ｋ１を示し、図４（ｂ）は縮小後の縮小光線束Ｋ１ｓを示す図である。
【００５９】
半導体レーザー２Ｅから射出された光線ＢＬＥは、第１プリズム６Ａの第１の面６Ａ３を通って、第１の反射面６Ａ１に入射し、第１の反射面６Ａ１と第２の反射面６Ａ２とでこの順に反射して、第２の面６Ａ４を通って射出される。これにより、図４（ａ）に示すように、光線ＢＬＥの光路は第１プリズム６Ａにより−Ｘ方向にシフトされる。よって、図４（ｂ）に示すように、光線ＢＬＥは、光線ＢＬＡと光線ＢＬＢとの間に位置する。
【００６０】
図４（ａ）に示すように、半導体レーザー２Ｆから射出された光線ＢＬＦの光路は、光線ＢＬＥと同様に、プリズム６Ｂによって−Ｘ方向にシフトされる。半導体レーザー２Ｇから射出された光線ＢＬＧの光路は、光線ＢＬＥと同様に、プリズム６Ｃによって−Ｘ方向にシフトされる。半導体レーザー２Ｈから射出された光線ＢＬＨの光路は、光線ＢＬＥと同様に、プリズム６Ｄによって−Ｘ方向にシフトされる。よって、図４（ｂ）に示すように、光線ＢＬＦは、光線ＢＬＢと光線ＢＬＣとの間に位置する。光線ＢＬＧは、光線ＢＬＣと光線ＢＬＤとの間に位置する。光線ＢＬＨは、光線ＢＬＤの＋ｘ側の近傍に位置する。
【００６１】
以上のようにして、縮小光学系６は、光束幅がＷ１の光線束Ｋ１を光束幅がＷ２の縮小光線束Ｋ１ｓに変換する。縮小光線束Ｋ１ｓの進行方向は、光線束Ｋ１が縮小光学系６に入射したときと略同じである。
【００６２】
ここで、比較例に係る縮小光学系を参照しながら、本実施形態の縮小光学系６の効果について説明する。
【００６３】
図５は比較例に係る縮小光学系６´を備えた光源装置７０Ａ´を示す図である。
光源装置７０Ａ´は本実施形態の光源装置７０Ａの縮小光学系６に代えて縮小光学系６´を備える。縮小光学系６´は、縮小光学系６と同様にプリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを備えるが、プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの配置において縮小光学系６とは異なっている。しかし、縮小光学系６および縮小光学系６´それぞれの縮小倍率は同じであり、縮小方向も同じである。
【００６４】
図５に示すように、縮小光学系６´においては、「Ｒを２以上Ｐ以下の任意の整数としたとき、Ｒ番目の光学素子が備える第１の反射面は、Ｒ−１番目の光学素子が備える第１の反射面に対して第１の方向側に設けられており、且つ、Ｒ番目の光学素子が備える第２の反射面は、Ｒ−１番目の光学素子が備える第２の反射面に対して第１の方向側に設けられている」という条件が満たされている。すなわち、第１条件は満たされていない。
【００６５】
縮小光学系６´においては、プリズム６Ａ´における光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は３である。プリズム６Ｂ´における光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は４である。プリズム６Ｃ´における光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は５である。プリズム６Ｄ´における光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は６である。すなわち、縮小光学系６´全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数は１８となる。本比較例で示した縮小光学系６´は、縮小光学系６´全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数が最大となる例である。光線ＢＬの一部はプリズムの表面で反射するために、光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数が多いほど、光線束Ｋ１の損失が大きい。これに対し、図３に示した本実施形態の縮小光学系６によれば、光線ＢＬが該光線ＢＬに対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数は、６である。したがって、第１条件が満たされていない場合と比較して、光線束Ｋ１の光量低下を抑制することができる。よって、光線束Ｋ１の光を効率良く利用することができる。
【００６６】
プリズム６Ａの第１の反射面６Ａ１および第２の反射面６Ａ２の平行度はプリズムを作製する時の加工精度で決まる。プリズム６Ｂ，６Ｃ，６Ｄについても同様である。そのため、プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを備えた縮小光学系６は、高い実装精度を必要としない。たとえば、プリズム６Ａの実装方向が、所定の方向からＺ軸の周りにずれたとしても、ずれた角度が微小であれば、プリズム６Ａによってシフトされた光線ＢＬＥはプリズム６Ａに入射する前の光線ＢＬＥと平行である。これにより、縮小光学系６に入射する光の光軸と縮小光学系６から射出された光の光軸とを平行にし易くなっている。したがって、縮小光学系６は、光源ユニット２１から射出された光線束Ｋ１を縮小して、互いが平行な複数の光線ＢＬからなる縮小光線束Ｋ１ｓを光線束Ｋ１の進行方向と略同じ方向に射出することができる。さらに、高い実装精度が要求されないため、縮小光学系６の組み立ては容易である。
【００６７】
縮小光学系６により光束幅が縮小された縮小光線束Ｋ１ｓはアフォーカル光学系２３に入射する。アフォーカル光学系２３は、縮小光線束Ｋ１ｓをさらに縮小する縮小系のアフォーカル光学系である。縮小光線束Ｋ１ｓの光束幅をさらに縮小する必要がない場合は、アフォーカル光学系２３は不要である。
【００６８】
アフォーカル光学系２３は、例えば凸レンズ２３ａ，凹レンズ２３ｂから構成されている。本実施形態では、縮小光学系６により縮小された縮小光線束Ｋ１ｓがアフォーカル光学系２３に入射するため、アフォーカル光学系２３のアフォーカル倍率は比較的低い。そのため、アフォーカル光学系２３を透過した光は、複数の半導体レーザー２の実装ばらつきの影響を受けにくい。したがって、複数の半導体レーザー２に対して高いアライメント精度が要求されることがない。
【００６９】
ホモジナイザー光学系２５は、縮小光学系６から射出された縮小光線束Ｋ１ｓの強度分布を、被照明領域において均一にする。ホモジナイザー光学系２５は、例えば第１のマルチレンズアレイ２５ａ，第２のマルチレンズアレイ２５ｂから構成されている。第１のマルチレンズアレイ２５ａは、等ピッチで配列された複数のレンズ２５ａｍを有する。また、第２のマルチレンズアレイ２５ｂは、上記レンズ２５ａｍと同じピッチで配列された複数のレンズ２５ｂｍを有する。
【００７０】
第１の位相差板２６ａは、例えば回転可能とされた１／２波長板である。半導体レーザー２から射出された光は直線偏光であるため、１／２波長板の回転角度を適切に設定することにより、第１の位相差板２６ａを透過した光を、ＰＢＳ２７に対するＳ偏光成分とＰ偏光成分とを所定の比率で含む光とすることができる。第１の位相差板２６ａを回転させることにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分との比率を変化させることができる。
【００７１】
ＰＢＳ２７は、光軸ＡＸ０および光軸ＡＸ１に対して４５°の角度をなすように配置されている。ＰＢＳ２７は、入射光のうちのＳ偏光成分を反射させ、入射光のうちのＰ偏光成分を透過させる。Ｓ偏光成分は、ＰＢＳ２７で反射して蛍光体ホイール２９に向かう。Ｐ偏光成分は、ＰＢＳ２７を透過して回転拡散素子４２に向かう。
【００７２】
ＰＢＳ２７から射出されたＳ偏光の光線ＢＬｓは、第１のピックアップ光学系２８に入射する。第１のピックアップ光学系２８は、光線ＢＬｓを蛍光体ホイール２９上の蛍光体層４７に向けて集光させる。第１のピックアップ光学系２８は、例えば第１のピックアップレンズ２８ａ，第２のピックアップレンズ２８ｂから構成されている。
【００７３】
第１のピックアップ光学系２８から射出された光は、蛍光体ホイール２９に入射する。蛍光体ホイール２９は、反射型の回転蛍光板であり、蛍光光を発する蛍光体層４７と、蛍光体層４７を支持する回転板４９と、蛍光体層４７と回転板４９との間に設けられた蛍光光を反射する反射膜（図示略）と、回転板４９を駆動する駆動モーター５０と、を有する。回転板４９としては、例えば円板が用いられるが、回転板４９の形状は円板に限定されず、平板であればよい。
【００７４】
蛍光体層４７は、光線ＢＬｓを吸収して黄色の蛍光に変換して射出する蛍光体粒子を含む。蛍光体粒子としては、例えばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を用いることができる。なお、蛍光体粒子の形成材料は、１種であってもよく、２種以上の材料を用いて形成されている粒子を混合したものを蛍光体粒子として用いてもよい。
【００７５】
一方、ＰＢＳ２７から射出されたＰ偏光の光線ＢＬｐは、第２の位相差板２６ｂに入射する。第２の位相差板２６ｂは１／４波長板である。光線ＢＬｐは、第２の位相差板２６ｂを透過することによって円偏光に変換される。第２の位相差板２６ｂを透過した光線ＢＬｐは、第２のピックアップ光学系４１に入射する。第２のピックアップ光学系４１は、入射光を回転拡散素子４２に向けて集光させる。第２のピックアップ光学系４１は、例えば第１のピックアップレンズ４１ａ、第２のピックアップレンズ４１ｂから構成されている。
【００７６】
回転拡散素子４２は、拡散反射板５２と、拡散反射板５２を回転させるための駆動モーター５３と、を備えている。拡散反射板５２は、第２のピックアップ光学系４１から射出された円偏光の光線ＢＬｐをＰＢＳ２７に向けて拡散反射させる。拡散反射板５２は、拡散反射板５２に入射した光線ＢＬｐをランバート反射させることが好ましい。駆動モーター５０の回転軸は、光軸ＡＸ０と略平行に配置されている。これにより、拡散反射板５２は、拡散反射板５２に入射する光の光軸に交差する面内で回転可能となっている。拡散反射板５２は、回転軸の方向から見て、例えば円形に形成されているが、拡散反射板５２の形状は円板に限定されず、平板であればよい。
【００７７】
拡散反射板５２によって反射され、第２のピックアップ光学系４１を再び透過した円偏光の光線ＢＬｐは、再び第２の位相差板２６ｂを透過して、Ｓ偏光の光線ＢＬｐとなる。
【００７８】
蛍光体層４７から射出された黄色の蛍光光と、回転拡散素子４２から射出された光線ＢＬｐ（青色光）とは、ＰＢＳ２７によって合成され、白色の照明光ＷＬとなる。照明光ＷＬは、図１に示す均一照明光学系４０に入射する。
【００７９】
本実施形態の光源装置７０Ａによれば、光線ＢＬの光路を第１の方向にシフトすることで、光線束Ｋ１の断面を縮小することができる。また、縮小光線束Ｋ１ｓの進行方向は光線束Ｋ１の進行方向と略同じである。よって、光源装置７０Ａや、その他の部品のレイアウトの自由度が高い。また、プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、光路をシフトさせない光線ＢＬを透過させるため、光線ＢＬを遮ることがない。よって、プリズム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの配置の自由度が高い。
【００８０】
（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは、縮小光学系の構造であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では、第１実施形態と共通の構成及び部材については共通の符号を用い、詳細な説明については省略する。
【００８１】
図６は本実施形態の縮小光学系１６を含む光源装置７０Ａ１の構成を示す図である。
本実施形態の光源装置７０Ａ１は、図６に示すように、光源ユニット１２１と、縮小光学系１６とを含む。本実施形態において、光源ユニット１２１は、第１の光源ユニット１２１Ａと第２の光源ユニット１２１Ｂとを含む。本実施形態において、第１の光源ユニット１２１Ａと第２の光源ユニット１２１Ｂとは一体に形成されているが、別体から構成されていても良い。
【００８２】
第１の光源ユニット１２１Ａ及び第２の光源ユニット１２１Ｂは、それぞれ複数の半導体レーザー１２を含む。半導体レーザー１２は、例えば青色の光線ＢＬを射出する。
第１の光源ユニット１２１Ａ及び第２の光源ユニット１２１Ｂは、それぞれ、４行４列に配列された半導体レーザー１２を備えている。（後述の図７参照）。つまり、合計で３２個の半導体レーザー２が配置されている。なお、行方向をＺ方向とし、列方向をＸ方向とする。半導体レーザー１２の個数および配列は特に限定されない。
【００８３】
本実施形態において、第１の光源ユニット１２１Ａは、複数の光線ＢＬからなる光線束Ｋ２を射出する。また、第２の光源ユニット１２１Ｂは、複数の光線ＢＬからなる光線束（第２の光線束）Ｋ３を射出する。光線束Ｋ２は特許請求の範囲における光線束に相当する。
【００８４】
本実施形態の縮小光学系１６は、第１の縮小光学系１７と、第２の縮小光学系１８とを含む。縮小光学系１６は、光線束Ｋ２と光線束Ｋ３とを縮小して、縮小光線束Ｋ５ｓとして射出する。
第１の縮小光学系１７は、＋Ｙ方向（第２の方向）に進む光線束Ｋ２を該＋Ｙ方向と交差する−Ｘ方向（第１の方向）に縮小して、縮小光線束Ｋ２ｓとして射出する。また、第２の縮小光学系１８は、＋Ｙ方向（第２の方向）に進む光線束Ｋ３を上記第１の方向とは逆の＋Ｘ方向（第３の方向）に縮小して、縮小光線束Ｋ３ｓとして射出する。縮小光線束Ｋ２ｓと縮小光線束Ｋ３ｓとは縮小光線束Ｋ５ｓを構成する。
【００８５】
第１の縮小光学系１７は、プリズム（光学素子）１６Ａ，１６Ｂを含む。第２の縮小光学系１８は、プリズム（光学素子）１６Ｃ，１６Ｄを含む。
【００８６】
本実施形態において、プリズム１６Ａ，１６Ｂは、特許請求の範囲における「Ｐ個の光学素子」に相当し、光学素子の個数であるＰは「２」となる。また、本実施形態において、プリズム１６Ｃ，１６Ｄを含む第２の縮小光学系１８は、特許請求の範囲における「Ｑ個の光学素子を備える第２の縮小光学系」に相当し、光学素子の個数である「Ｑ」は２となる。また、プリズム１６Ａは特許請求の範囲の「第１の光学素子」に相当し、プリズム１６Ｂは特許請求の範囲の「第２の光学素子」に相当する。
【００８７】
なお、プリズム１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ各々は、図６のＺ方向に沿って延在する板状の部材から形成されており、他のレーザー列に属する半導体レーザー１２から射出された光の光路も同様にＸ方向にシフトする。
【００８８】
プリズム１６Ａは、第１の面１６Ａ３と、第２の面１６Ａ４と、第１の反射面１６Ａ１と、第２の反射面１６Ａ２と、を備えている。プリズム１６Ｂは、第１の面１６Ｂ３と、第２の面１６Ｂ４と、第１の反射面１６Ｂ１と、第２の反射面１６Ｂ２と、を備えている。プリズム１６Ｃは、第３の面１６Ｃ３と、第４の面１６Ｃ４と、第３の反射面１６Ｃ１と、第４の反射面１６Ｃ２と、を備えている。プリズム１６Ｄは、第３の面１６Ｄ３と、第４の面１６Ｄ４と、第３の反射面１６Ｄ１と、第４の反射面１６Ｄ２と、を備えている。プリズム１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄの各々は、第１実施形態におけるプリズム６Ａと同じように構成されているため、詳しい説明は省略する。
【００８９】
本実施形態の縮小光学系１６においても、所定の配置ルールに基づいて、各プリズム１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄが配置されている。
【００９０】
本実施形態においては、第１の縮小光学系１７を構成するプリズム１６Ａ，１６Ｂが上述の第２条件を満たす配置ルールに基づいて配置されている。具体的に、プリズム１６Ｂが備える第１の反射面１６Ｂ１はプリズム１６Ａが備える第１の反射面１６Ａ１に対して光線束Ｋ２の縮小方向（−Ｘ方向）と反対側（＋Ｘ方向）に設けられている。さらに、プリズム１６Ｂが備える第２の反射面１６Ｂ２はプリズム１６Ａが備える第２の反射面１６Ａ２に対して＋Ｘ方向に設けられている。
【００９１】
なお、プリズム１６Ａは特許請求の範囲の「Ｒ−１番目の光学素子」に相当し、プリズム１６Ｂは特許請求の範囲の「Ｒ番目の光学素子」に相当する。
【００９２】
さらに、本実施形態では、第２の縮小光学系１８を構成するプリズム１６Ｃ，１６Ｄが、「Ｓを２以上Ｑ以下の任意の整数としたとき、Ｓ番目の前記第３の光学素子が備える第３の反射面は、Ｓ−１番目の前記第３の光学素子が備える第３の反射面に対して前記第１の方向に設けられており、且つ、Ｓ番目の第３の光学素子が備える第４の反射面は、Ｓ−１番目の第３の光学素子が備える第４の反射面に対して第１の方向に設けられている」といった第３条件を満たす配置ルールに基づいて配置されている。
【００９３】
具体的に本実施形態においては、プリズム１６Ｄが備える第３の反射面１６Ｄ１は、プリズム１６Ｃが備える第３の反射面１６Ｃ１に対して−Ｘ方向（第１の方向）に設けられており、且つ、プリズム１６Ｄが備える第４の反射面１６Ｄ２は、プリズム１６Ｃが備える第４の反射面１６Ｃ２に対して−Ｘ方向（第１の方向）に設けられている。
【００９４】
なお、プリズム１６Ｃは特許請求の範囲の「Ｓ−１番目の第３の光学素子」に相当し、プリズム１６Ｄは特許請求の範囲の「Ｓ番目の第３の光学素子」に相当する。
【００９５】
したがって、本実施形態では、縮小光学系１６が備える複数の反射面は、図６において左右対称の関係となっている。
【００９６】
以下、第１の縮小光学系１７および第２の縮小光学系１８の構造について説明する。
第１の縮小光学系１７を構成するプリズム１６Ａ，１６Ｂの各々には、第１の光源ユニット１２１Ａのうち対応する半導体レーザー１２から射出された光線ＢＬが入射する。以下、説明の便宜上、第１の光源ユニット１２１Ａを構成する複数の半導体レーザー１２を、図６の−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって順に、それぞれ半導体レーザー１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈと称する。
【００９７】
図６に示すように、半導体レーザー１２Ｅから射出された光線ＢＬＥは、プリズム１６Ａを通り抜ける。半導体レーザー１２Ｆから射出された光線ＢＬは、プリズム１６Ａ，１６Ｂを通り抜ける。
【００９８】
プリズム１６Ａは半導体レーザー１２Ｇに対応して配置され、プリズム１６Ｂは半導体レーザー２Ｈに対応して配置されている。
【００９９】
第２の縮小光学系１８を構成するプリズム１６Ｃ，１６Ｄの各々には、第２の光源ユニット１２１Ｂのうち対応する半導体レーザー１２から射出された光線ＢＬが入射する。以下、説明の便宜上、第２の光源ユニット１２１Ｂを構成する複数の半導体レーザー１２を、図６の−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって順に、それぞれ半導体レーザー１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄと称する。
【０１００】
図６に示すように、半導体レーザー１２Ｄから射出された光線ＢＬＤはいずれのプリズムにも入射することなく直進する。半導体レーザー１２Ｃから射出された光線ＢＬＣは、プリズム１６Ｃを通り抜ける。
【０１０１】
プリズム１６Ｃは半導体レーザー１２Ｂに対応して配置され、プリズム１６Ｄは半導体レーザー２Ａに対応して配置されている。
【０１０２】
本実施形態において、半導体レーザー１２Ｇから射出された光線ＢＬＧは、プリズム１６Ａの第１の面１６Ａ３を通って、第１の反射面１６Ａ１に入射し、第１の反射面１６Ａ１と第２の反射面１６Ａ２とでこの順に反射して、第２の面１６Ａ４を通って射出される。これにより、光線ＢＬＧの光路は、プリズム１６Ａにより−Ｘ方向にシフトされる。
【０１０３】
ここで、図７は縮小光学系１６によって縮小された縮小光線束Ｋ５ｓを示す図である。
光線ＢＬＧは、図７に示すように、光線ＢＬＥと光線ＢＬＤとの間に位置する。
【０１０４】
また、半導体レーザー１２Ｈから射出された光線ＢＬＨの光路は、図６に示したように、光線ＢＬＧと同様に、プリズム１６Ｂにより−Ｘ方向にシフトされる。縮小光線束Ｋ５ｓにおいて、光線ＢＬＨは、図７に示すように、光線ＢＬＥと光線ＢＬＦとの間に位置する。
【０１０５】
このようにして、第１の縮小光学系１７は、光線束Ｋ２を縮小光線束Ｋ２ｓに変換する。縮小光線束Ｋ２ｓの進行方向は、光線束Ｋ２が第１の縮小光学系１７に入射したときと略同じである。
【０１０６】
一方、半導体レーザー１２Ｂから射出された光線ＢＬＢは、第２の縮小光学系１８のプリズム１６Ｃの第３の面１６Ｃ３を通って、第３の反射面１６Ｃ１に入射し、第３の反射面１６Ｃ１と第４の反射面１６Ｃ２とでこの順に反射して、第４の面１６Ｃ４を通って射出される。これにより、光線ＢＬＢの光路は、プリズム１６Ｃにより＋Ｘ方向にシフトされる。縮小光線束Ｋ５ｓにおいて、光線ＢＬＢは、図７に示すように、光線ＢＬＤと光線ＢＬＣとの間に位置する。
【０１０７】
半導体レーザー１２Ａから射出された光線ＢＬＡの光路は、図６に示したように、光線ＢＬＢと同様に、プリズム１６Ｄにより＋Ｘ方向にシフトされる。縮小光線束Ｋ５ｓにおいて、光線ＢＬＡは、図７に示すように、光線ＢＬＣの−Ｘ側の近傍に位置する。
【０１０８】
このようにして、第２の縮小光学系１８は、光線束Ｋ３を縮小光線束Ｋ３ｓに変換する。縮小光線束Ｋ３ｓの進行方向は、光線束Ｋ３が第２の縮小光学系１８に入射したときと略同じである。
【０１０９】
したがって、本実施形態の縮小光学系１６は、複数の半導体レーザー２から射出された複数の光線ＢＬを含む光線束を、上記縮小光線束Ｋ２ｓおよび縮小光線束Ｋ３ｓを含む縮小光線束Ｋ５ｓに変換する。
【０１１０】
本実施形態の縮小光学系１６は第２条件および第３条件を満たしているので、光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数を後述のように最小回数とすることができる。
【０１１１】
プリズム１６Ａにおける光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は２である。プリズム１６Ｂにおける光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は１である。第１の縮小光学系１７は第２条件を満たしているため、第１の縮小光学系１７全体として、光線ＢＬが該光線ＢＬに対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数は最小である。
【０１１２】
プリズム１６Ｃにおける光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は１である。プリズム１６Ｄにおける光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は０である。第２の縮小光学系１８も上記第２条件を満たしているため、第２の縮小光学系１８全体として、光線ＢＬが該光線ＢＬに対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数は最小である。縮小光学系１６全体として、光線ＢＬが該光線ＢＬに対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数は４である。
【０１１３】
第１実施形態と本実施形態との違いは縮小光学系の構成にあり、複数の半導体レーザー２の配置は同じである。第１実施形態において、縮小光学系６全体として、光線ＢＬが該光線ＢＬに対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数は６であるのに対して、本実施形態において、縮小光学系１６全体として、光線ＢＬが該光線ＢＬに対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数は、最小値の４である。
【０１１４】
各々が第２条件を満たす第１の縮小光学系１７と第２の縮小光学系１８とからなる縮小光学系１６は、第３条件も満たしている。第２条件と第３条件とを満たす縮小光学系１６では、縮小光学系１６全体として、光線ＢＬが該光線ＢＬに対応していない光学素子を通り抜けている箇所の数が最小であるため、第１実施形態に比べて、光源ユニット１２１から射出した光をより効率良く利用することができる。
【０１１５】
（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態に係る光源装置について説明する。本実施形態と上記第２実施形態との違いは、縮小光学系の構造であり、それ以外の構成は共通である。そのため、以下では、第２実施形態と共通の構成及び部材については共通の符号を用い、詳細な説明については省略する。
【０１１６】
図８は本実施形態の光源装置７０Ａ２の構成を示す上面図である。図９は光源装置７０Ａ２の構成を示す側面図である。
【０１１７】
図８，９に示すように、本実施形態の光源装置７０Ａ２は、２つの光源ユニット１２１と、縮小光学系１１６とを含む。２つの光源ユニット１２１は、Ｚ方向に並んで配置されている。
【０１１８】
本実施形態の縮小光学系１１６は、２つの前段縮小光学系１１６Ａと、１つの後段縮小光学系（第３の縮小光学系）１１６Ｂとを備えている。前段縮小光学系１１６Ａは第２実施形態の縮小光学系１６と同一構成のものであり、第１の縮小光学系１７と、第２の縮小光学系１８とを含む。本実施形態において、２つの前段縮小光学系１１６Ａは、Ｚ方向に並んで配置されている。２つの前段縮小光学系１１６Ａ各々が光源ユニット１２１に対応している。
【０１１９】
後段縮小光学系１１６Ｂは、前段縮小光学系１１６Ａから射出された縮小光線束Ｋ５ｓをＺ方向（第１の方向および第２の方向に直交する第４の方向）において縮小する。後段縮小光学系１１６Ｂは前段縮小光学系１１６Ａの光射出側（＋Ｙ側）に配置されている。
【０１２０】
すなわち、本実施形態の縮小光学系１１６は、光源ユニット１２１から射出された光線束Ｋ１の光線幅をＸ方向およびＺ方向の２方向に亘って縮小することが可能である。また、縮小光学系１１６に入射する光線束Ｋ２，Ｋ３の進行方向（Ｙ方向）と平行な方向から見たとき、上記従来技術と比較して、光源装置７０Ａ２はコンパクトである。したがって、縮小光学系１１６を備えた照明装置、および当該照明装置を備えたプロジェクターを小型化することが容易である。
【０１２１】
図９に示すように、後段縮小光学系１１６Ｂは、Ｚ方向に並んで配置された一対のプリズム（光学素子）１９Ａ、１９Ｂを有する。本実施形態において、プリズム１９Ａとプリズム１９Ｂのうち少なくとも一方は、特許請求の範囲における「第４の光学素子」に相当する。
【０１２２】
プリズム１９Ａは、第５の面１９Ａ３と、第６の面１９Ａ４と、第５の反射面１９Ａ１と、第６の反射面１９Ａ２と、を備えている。プリズム１９Ｂは、第５の面１９Ｂ３と、第６の面１９Ｂ４と、第５の反射面１９Ｂ１と、第６の反射面１９Ｂ２と、を備えている。プリズム１９Ａとプリズム１９Ｂ各々は、第１実施形態の第１プリズム６Ａと同じように構成されているため、詳しい説明は省略する。
【０１２３】
プリズム１９Ａの第５の反射面１９Ａ１および第６の反射面１９Ａ２の平行度はプリズムを作製する時の加工精度で決まる。プリズム１９Ｂについても同様である。そのため、プリズム１９Ａ，１９Ｂを備えた後段縮小光学系１１６Ｂは、高い実装精度を必要としない。これにより、後段縮小光学系１１６Ｂに入射する光の光軸と後段縮小光学系１１６Ｂから射出された光の光軸とを平行にし易くなっている。したがって、後段縮小光学系１１６Ｂは、前段縮小光学系１１６Ａから射出された縮小光線束Ｋ５ｓを後述のように縮小して、互いが平行な複数の光線ＢＬからなる縮小光線束Ｋ６ｓを縮小光線束Ｋ５ｓの進行方向と略同じ方向に射出することができる。
【０１２４】
プリズム１９Ａ，１９Ｂの各々には、複数の半導体レーザー１２のうち対応するレーザーから射出された光線ＢＬが入射する。以下、説明の便宜上、図９の上段の光源ユニット１２１における−Ｚ側から＋Ｚ側に向かって配置されている複数の半導体レーザー１２を順に、それぞれ半導体レーザー１２Ｉ，１２Ｊ，１２Ｋ，１２Ｌと称する。また、図９の下段の光源ユニット１２１における−Ｚ側から＋Ｚ側に向かって配置される複数の半導体レーザー１２を順に、それぞれ半導体レーザー１２Ｍ，１２Ｎ，１２Ｏ，１２Ｐと称する。
【０１２５】
半導体レーザー１２Ｉ，１２Ｊ，１２Ｋから射出された各光線ＢＬは、前段縮小光学系１１６Ａにより例えば−Ｘ方向にシフトされた後、プリズム１９Ａの第５の面１９Ａ３に入射してプリズム内を通り抜けて第６の面１９Ａ４から射出される。すなわち、半導体レーザー１２Ｉ，１２Ｊ，１２Ｋからの各光線ＢＬは、プリズム１９Ａを通り抜ける。
【０１２６】
また、半導体レーザー１２Ｎ，１２Ｏ，１２Ｐから射出された各光線ＢＬは、前段縮小光学系１１６Ａにより例えば−Ｘ方向にシフトされた後、プリズム１９Ｂの第５の面１９Ｂ３に入射してプリズム内を通り抜けて第６の面１９Ｂ４から射出される。すなわち、半導体レーザー１２Ｎ，１２Ｏ，１２Ｐからの光線ＢＬは、プリズム１９Ｂを通り抜ける。
【０１２７】
一方、図９において、プリズム１９Ａは半導体レーザー１２Ｌに対応して配置され、プリズム１９Ｂは半導体レーザー１２Ｍに対応して配置される。
【０１２８】
図１０は後段縮小光学系１１６Ｂによる光線束の縮小を示す図であり、図１０（ａ）は後段縮小光学系１１６Ｂによって縮小される前の縮小光線束Ｋ５ｓを示し、図１０（ｂ）は後段縮小光学系１１６Ｂによって縮小された縮小光線束Ｋ６ｓを示す図である。
【０１２９】
半導体レーザー１２Ｌから射出された光線ＢＬＬは、プリズム１９Ａの第５の面１９Ａ３を通って、第５の反射面１９Ａ１に入射し、第５の反射面１９Ａ１と第６の反射面１９Ａ２とでこの順に反射して、第６の面１９Ａ４を通って射出される。これにより、図１０（ａ）に示すように光線ＢＬＬの光路は、プリズム１９Ａにより−Ｚ方向にシフトされる。よって、図１０（ｂ）に示すように、光線ＢＬＬは、光線ＢＬＩの−Ｚ側の近傍に位置する。
【０１３０】
また、半導体レーザー１２Ｍから射出された光線ＢＬは、プリズム１９Ｂの第５の面１９Ｂ３を通って、第５の反射面１９Ｂ１に入射し、第５の反射面１９Ｂ１と第６の反射面１９Ｂ２とでこの順に反射して、第６の面１９Ｂ４を通って射出される。これにより、図１０（ａ）に示すように光線ＢＬＭの光路は、プリズム１９Ｂにより＋Ｚ方向にシフトされる。よって、図１０（ｂ）に示すように、光線ＢＬＭは、光線ＢＬＰの＋Ｚ側の近傍に位置する。
【０１３１】
以上のようにして、縮小光学系１１６は、光線束Ｋ１をＸ方向およびＺ方向に縮小して縮小光線束Ｋ６ｓに変換する。縮小光線束Ｋ６ｓの進行方向は、光線束Ｋ１が縮小光学系１１６に入射したときと略同じである。
【０１３２】
半導体レーザー１２から射出された光線の断面が楕円形状となっている（図１０参照）。すなわち、本実施形態の縮小光学系１１６では、楕円の長軸方向（Ｘ方向）に光線を縮小する前段縮小光学系１１６Ａを後段縮小光学系１１６Ｂよりも光源ユニット１２１の近くに配置している。
【０１３３】
光源ユニット１２１からの距離が大きくなるに従って、半導体レーザー１２の実装ばらつきによる光線の位置ずれが大きくなる。本実施形態によれば、光源ユニット１２１から射出された光線束を２方向に縮小する場合において、位置ずれの影響を大きく受ける光線ＢＬの長軸方向を先に縮小するため、実装ばらつきによる光線ＢＬの位置ずれを抑えつつ各光線ＢＬの光路を良好にシフトさせることができる。
【０１３４】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【０１３５】
上記第１実施形態では、縮小光学系６は第１条件および第２条件を満たしていたが、少なくとも第１条件を満たしていればよい。
【０１３６】
以下、第１条件を満たす縮小光学系について図１１および図１２を参照しながら説明する。図１１および図１２に示した各例において、光線束の縮小方向は、図の左方向である。なお、図３に示した第１実施形態との違いは、複数の光学素子の配置のみである。図５に示した比較例では、縮小光学系６´全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数は１８であった。
【０１３７】
図１１（ａ）に示される縮小光学系６１では、プリズム６Ｂが備える第１の反射面６Ｂ１はプリズム６Ａが備える第１の反射面６Ａ１の右側に設けられているため、縮小光学系６１は第１条件を満たしている。
【０１３８】
縮小光学系６１によれば、プリズム６Ａにおける光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は２であり、プリズム６Ｂにおける光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は４であり、プリズム６Ｃにおける光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は５であり、プリズム６Ｄにおける光線ＢＬが通り抜けている箇所の数は６である。すなわち、縮小光学系６１全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数は１７である。この数は比較例２おける数よりも少ない。
【０１３９】
図１１（ｂ）に示される縮小光学系６２では、プリズム６Ｃが備える第２の反射面６Ｃ２はプリズム６Ｂが備える第２の反射面６Ｂ２の右側に設けられているため、縮小光学系６２は第１条件を満たしている。あるいは、プリズム６Ｃが備える第１の反射面６Ｃ１はプリズム６Ｂが備える第１の反射面６Ｂ１の右側に設けられているため、縮小光学系６２は第１条件を満たしている、と言うこともできる。縮小光学系６２全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数は１６である。この数は図１１（ａ）に示した例よりも少ない。
【０１４０】
図１１（ｃ）に示される縮小光学系６３では、プリズム６Ｄが備える第２の反射面６Ｄ２はプリズム６Ｃが備える第２の反射面６Ｃ２の右側に設けられているため、縮小光学系６３は第１条件を満たしている。あるいは、プリズム６Ｃが備える第２の反射面６Ｃ２はプリズム６Ｂが備える第２の反射面６Ｂ２の右側に設けられているため、縮小光学系６３は第１条件を満たしている、と言うこともできる。あるいは、プリズム６Ｂが備える第２の反射面６Ｂ２はプリズム６Ａが備える第２の反射面６Ａ２の右側に設けられているため、縮小光学系６３は第１条件を満たしている、と言うこともできる。縮小光学系６３全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数は１２である。
【０１４１】
図１１（ｄ）に示される縮小光学系６４では、プリズム６Ｂが備える第２の反射面６Ｂ２はプリズム６Ａが備える第２の反射面６Ａ２の右側に設けられているため、縮小光学系６４は第１条件を満たしている。あるいは、プリズム６Ｄが備える第１の反射面６Ｄ１はプリズム６Ｃが備える第１の反射面６Ｃ１の右側に設けられているため、縮小光学系６４は第１条件を満たしている、と言うこともできる。縮小光学系６４全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数は８である。
【０１４２】
図１２（ａ）に示される縮小光学系６５では、プリズム６Ｄが備える第２の反射面６Ｄ２はプリズム６Ｃが備える第２の反射面６Ｃ２の右側に設けられているため、縮小光学系６５は第１条件を満たしている。あるいは、プリズム６Ｂが備える第１の反射面６Ｂ１はプリズム６Ａが備える第１の反射面６Ａ１の右側に設けられているため、縮小光学系６５は第１条件を満たしている、と言うこともできる。縮小光学系６５全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数は９である。
【０１４３】
図１２（ｂ）に示される縮小光学系６６では、プリズム６Ｄが備える第２の反射面６Ｄ２はプリズム６Ｃが備える第２の反射面６Ｃ２の右側に設けられているため、縮小光学系６６は第１条件を満たしている。あるいは、プリズム６Ｃが備える第１の反射面６Ｃ１はプリズム６Ｂが備える第１の反射面６Ｂ１の右側に設けられているため、縮小光学系６６は第１条件を満たしている、と言うこともできる。縮小光学系６６全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数は７である。
【０１４４】
図１２（ｃ）に示される縮小光学系６７では、プリズム６Ｄが備える第２の反射面６Ｄ２はプリズム６Ｃが備える第２の反射面６Ｃ２の右側に設けられているため、縮小光学系６７は第１条件を満たしている。あるいは、プリズム６Ｃが備える第１の反射面６Ｃ１はプリズム６Ｂが備える第１の反射面６Ｂ１の右側に設けられているため、縮小光学系６７は第１条件を満たしている、と言うこともできる。縮小光学系６７全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数は９である。
【０１４５】
図１２（ｄ）に示される縮小光学系６８では、プリズム６Ｃが備える第２の反射面６Ｃ２はプリズム６Ｂが備える第２の反射面６Ｂ２の右側に設けられているため、縮小光学系６８は第１条件を満たしている。あるいは、プリズム６Ｃが備える第１の反射面６Ｃ１はプリズム６Ｂが備える第１の反射面６Ｂ１の右側に設けられているため、縮小光学系６８は第１条件を満たしている、と言うこともできる。縮小光学系６８全体として光線ＢＬがプリズムを通り抜けている箇所の数は１１である。
【０１４６】
以上のように、第１条件を満たすことにより、縮小光学系全体として光線がプリズムを通り抜けている箇所の数を比較例よりも少なくすることができるので、光源ユニット２１から射出した光線束の光量低下を抑制することができる。
【０１４７】
また、上記実施形態では、蛍光体層４７が回転板４９上に設けられた場合を例に挙げたが、蛍光体層４７は回転しない基板上に設置されていても良い。また、回転拡散素子４２に代えて、回転しない基板上に拡散素子を設けた構成を採用しても良い。
【０１４８】
また、上記実施形態では、３つの光変調装置４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えるプロジェクター１を例示したが、１つの光変調装置でカラー映像（画像）を表示するプロジェクターに適用することも可能である。
【０１４９】
その他、照明装置およびプロジェクターの各種構成要素の形状、数、配置、材料等については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。
また、上記実施形態では本発明による照明装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による照明装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１…プロジェクター、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…光変調装置、５…合成光学系、６，１６，１１６…縮小光学系、６Ａ１，６Ｂ１，６Ｃ１，６Ｄ１…第１の反射面、６Ａ２，６Ｂ２，６Ｃ２，６Ｄ２…第２の反射面、６Ａ３，６Ｂ３，６Ｃ３，６Ｄ３…第１の面、６Ａ４，６Ｂ４，６Ｃ４，６Ｄ４…第２の面、６Ａ，６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ…プリズム（光学素子）、１６Ａ，１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ…プリズム（光学素子）、１６Ａ１，１６Ｂ１…第１の反射面、１６Ａ２，１６Ｂ２…第２の反射面、１６Ｃ１，１６Ｄ１…第３の反射面、１６Ｃ２，１６Ｄ２…第４の反射面、１６Ａ３，１６Ｂ３…第１の面、１６Ａ４，１６Ｂ４…第２の面、１６Ｃ３，１６Ｄ３…第３の面、１６Ｃ４，１６Ｄ４…第４の面、１９Ａ，１９Ｂ…プリズム（光学素子）、１９Ａ１，１９Ｂ１…第５の反射面、１９Ａ２，１９Ｂ２…第６の反射面、１９Ａ３，１９Ｂ３…第５の面、１９Ａ４，１９Ｂ４…第６の面、２１，１２１…光源ユニット、４７…蛍光体層、６０…投射光学系、７０…照明装置、ＢＬ…光線、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３…光線束。
【図１】
0006406093.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006406093.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006406093.tif 000008
【図８】
0006406093.tif 000009
【図９】
0006406093.tif 000010
【図１０】
0006406093.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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