(57)【要約】  光利用効率を高めることができる光源装置を提供する。光源装置は、第１および第２の面光源（５０ａ、５０ｂ）と、第１および第２の面光源の光源像を結像面（５５）上に結像する第１の光学系（５１）と、柱状の導光部（５７ａ）を備えた光学素子（５７）と、第１および第２の面光源の光源像からなる合成面光源を導光部の入射面（５７ｂ）上に結像する第２の光学系（５６）と、を有する。第１の光学系は、第１の面光源からの第１の光束を結像面に向けて反射する第１の反射面（５３ａ）と、第２の面光源からの第２の光束を結像面に向けて反射する、第１の反射面と直角な第２の反射面（５３ｂ）とを備えた反射素子（５３）を有する。
2018142589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の面光源と、
前記第１および第２の面光源の光源像を同じ結像面上の異なる領域に結像する第１の光学系と、
柱状の導光部を備え、該導光部の両端面の一方が入射面とされ、他方が射出面とされた光学素子と、
前記結像面上に結像された前記第１および第２の面光源の光源像からなる合成面光源を前記導光部の前記入射面上に結像する第２の光学系と、を有し、
前記第１の光学系は、前記第１の面光源からの第１の光束を前記結像面に向けて反射する第１の反射面と、前記第２の面光源からの第２の光束を前記結像面に向けて反射する、前記第１の反射面と直角な第２の反射面とを備える反射素子を有する、光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記第１の光学系は、
前記第１の面光源と前記第１の反射面との間に設けられ、前記第１の光束を射出する第１の両側テレセントリック光学系と、
前記第２の面光源と前記第２の反射面との間に設けられ、前記第２の光束を前記第１の光束とは反対の方向に射出する第２の両側テレセントリック光学系と、をさらに有し、
前記第１の両側テレセントリック光学系の出射光軸と、前記第２の両側テレセントリック光学系の出射光軸とは同一軸をなす、光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光源装置において、
前記合成面光源が所定の形状になるように、前記第１および第２の両側テレセントリック光学系と前記反射素子とが配置されている、光源装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光源装置において、
前記第１および第２の反射面と直交する面に垂直な方向から見た場合に、前記第１および第２の反射面の接合部である頂角部分が、前記第１および第２の光束の最外周部分よりも前記第１および第２の両側テレセントリック光学系の出射光軸側に配置されている、光源装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記反射素子は、互いが直角をなす第１および第２の面を備えたプリズムよりなり、前記第１および第２の面がそれぞれ前記第１および第２の反射面を構成する、光源装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記第１および第２の面光源はそれぞれ、
励起光を射出する励起光源と、
前記励起光で励起されて蛍光を放出する蛍光体を備えた蛍光部と、を有する、光源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光源装置において、
前記蛍光体は緑色の蛍光を放出する、光源装置。
【請求項８】
請求項２または３に記載の光源装置において、
前記第１および第２の面光源はそれぞれ、発光色が異なる複数の光源部を有し、
前記第１および第２の両側テレセントリック光学系は、前記発光色毎に設けられ、
前記第１の光学系は、
前記第１の面光源の前記複数の光源部から射出した複数の光束を合成して同一の光路で射出する第１の色合成部と、
前記第２の面光源の前記複数の光源部から射出した複数の光束を合成して同一の光路で射出する第２の色合成部と、を有する、光源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光源装置において、
前記複数の光源部は、赤色光を射出する赤色光源部と、青色光を射出する青色光源部と、緑色光を射出する緑色光源部と、を有する、光源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源装置において、
前記赤色光源部及び青色光源部は固体光源であり、
前記緑色光源部は、
励起光を射出する励起光源と、
前記励起光で励起されて緑色蛍光を放出する蛍光体を備えた蛍光部と、を有する、光源装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記第２の光学系は、両側テレセントリックレンズ光学系を含む、光源装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の光源装置と、
前記光源装置から出力された光を変調して画像を形成する表示素子と、
前記表示素子により形成された画像を投写する投写レンズと、を有する、投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置及び投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、信頼性や安定性などの理由から、投写型表示装置の光源として、レーザーダイオード（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などの固体光源や、蛍光体を用いた光源などが用いられるようになってきた。これらの光源を備えた投写型表示装置において、高輝度化が図られている。
特許文献１には、固体光源を用いた投写型表示装置が記載されている。この投写型表示装置は、第１及び第２の光源部、ロッドインテグレータ、表示素子及び投写レンズを有する。
表示素子は、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）であって、二次元的に配置された複数の微小ミラーからなる画像形成面を有する。【０００３】
ロッドインテグレータは、四角柱の導光部（中実）を備える。導光部の両端面の一方が入射面であり、他方が射出面である。入射面から入射した光は、反射を繰り返しながら導光部内を伝搬し、射出面から射出される。導光部の射出面の形状は、表示素子の画像形成面の形状と相似である。
第１及び第２の光源部は、いずれも固体光源からなり、同じ色の光を射出する。第１の光源部の出力光は、第１の光学系を介してロッドインテグレータの入射面の第１の領域に入射する。第２の光源部の出力光は、第２の光学系を介してロッドインテグレータの入射面の、第１の領域とは異なる第２の領域に入射する。第１の光源部の光源像が第１の領域に形成され、第２の光源部の光源像が第２の領域に形成される。【０００４】
ロッドインテグレータの射出面から射出した光束は、表示素子に入射する。表示素子では、入力映像信号に基づいて各微小ミラーで入射光束を変調することで画像が形成される。投写レンズは、表示素子上に形成された各色の画像をスクリーン上に投写する。
上記の投写型表示装置では、２つの光源部からの光束をロッドインテグレータで合成することで、高輝度化を図っている。【０００５】
ところで、投写型表示装置においては、光束の断面積と発散角（光が定める立体角）との積で定義されるエテンデュー（Etendue）と呼ばれる制約がある。光源からの光を投写光として効率よく利用するためには、照射側のエテンデューを取込側のエテンデュー以下にする必要がある。ここで、照射側のエテンデューは、光源の面積とその光源より射出した光の発散角との積算値で与えられ、取込側のエテンデューは、表示素子の面積と投写レンズのＦナンバーで決まる取り込み角（立体角）との積算値で与えられる。【０００６】
特許文献１に記載の投写型表示装置において、照射側のエテンデューは、ロッドインテグレータの射出面に形成される面光源の面積とその射出面より射出した光束の発散角との積算値で与えられる。取込側のエテンデューは、表示素子の画像形成面の面積と投写レンズのＦナンバーで決まる取り込み角（立体角）との積算値で与えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２２１５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の投写型表示装置においては、以下のような問題がある。
ロッドインテグレータの入射面の第１及び第２の領域にそれぞれ、第１及び第２の光源部の光源像が形成されるが、これら光源像の大きさは異なり、しかも、各光源部の出力光の各領域への取り込み角（立体角）も異なる。このため、ロッドインテグレータから射出した光束に輝度ムラが生じる。
なお、特許文献１に記載の投写型表示装置では、ロッドインテグレータの入射面に形成される各光源部の光源像の大きさや間隔とエテンデューとの関係は考慮されていない。このため、仮に各光源部の光源像の大きさを同じにしたとしても、ロッドインテグレータ以降の光学系における光利用効率が低下する場合がある。【０００９】
本発明の目的は、上記問題を解決し、光利用効率を高めることができる、光源装置及び投写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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
第１および第２の面光源と、
前記第１および第２の面光源の光源像を同じ結像面上の異なる領域に結像する第１の光学系と、
柱状の導光部を備え、該導光部の両端面の一方が入射面とされ、他方が射出面とされた光学素子と、
前記結像面上に結像された前記第１および第２の面光源の光源像からなる合成面光源を前記導光部の前記入射面上に結像する第２の光学系と、を有し、
前記第１の光学系は、前記第１の面光源からの第１の光束を前記結像面に向けて反射する第１の反射面と、前記第２の面光源からの第２の光束を前記結像面に向けて反射する、前記第１の反射面と直角な第２の反射面とを備える反射素子を有する、光源装置が提供される。【００１１】
本発明の別の態様によれば、
上記の光源装置と、
前記光源装置から出力された光を変調して画像を形成する表示素子と、
前記表示素子により形成された画像を投写する投写レンズと、を有する、投写型表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による光源装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す光源装置の第１の結像面上に形成される面光源の光源像の一例を示す模式図である。
【図３】図１に示す光源装置の反射素子の一例であるＶ字ミラーを示す模式図である。
【図４】図３に示すＶ字ミラーを第１の結像面に垂直な方向に移動した場合の光源像の変化を示す模式図である。
【図５】ケラレが生じるように反射素子を配置した場合の第１の結像面上に形成される合成面光源を示す模式図である。
【図６】図１に示す光源装置の反射素子の別の例である直角プリズムを示す模式図である。
【図７】図６に示す直角プリズムを第１の結像面に垂直な方向に移動した場合の光源像の変化を示す模式図である。
【図８Ａ】ケラレが生じた状態で所定の大きさの合成面光源を形成する場合の、直角プリズムとＶ字ミラーの頂角部分の位置関係を説明するための模式図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す状態で第１の結像面上に形成される光源像の一例を示す模式図である。
【図９】固体光源を用いた光源部分の一例を示す模式図である。
【図１０】蛍光体光源を備えた光源部分の一例を示す模式図である。
【図１１】赤、青、及び緑の各色の光源を備えた光源部分の一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の他の実施形態である投写型表示装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態による光源装置の構成を示す模式図である。
図１を参照すると、光源装置は、投写型表示装置に用いられる光源装置であって、第１及び第２の面光源５０ａ、５０ｂ、第１の光学系５１、第２の光学系５６及び光学素子５７を有する。第１及び第２の面光源５０ａ、５０ｂは同じ構造のものであって、所定の形状（ここでは、正方形）の発光面を有する。
【００１５】
光学素子５７は、角柱状の導光部５７ａを備える。導光部５７ａの両端面の一方が入射面５７ｂであり、他方が射出面５７ｃである。入射面５７ｂから入射した光は、反射を繰り返しながら導光部５７ａの内部を伝搬して射出面５７ｃから射出される。導光部５７ａの内部で複数回反射されることで、均一な面光源を射出面５７ｃ上に形成することができる。導光部５７ａとして、内部を中空にして内面をミラーで構成したライトトンネルや、ガラス等の透明な材料で角柱を形成したロッドなどを用いることができる。
第１の光学系５１は、第１および第２の面光源５０ａ、５０ｂの光源像を第１の結像面５５上の異なる領域に結像する。第１の光学系５１は、反射素子５３、第１の両側テレセントリック光学系５２ａ及び第２の両側テレセントリック光学系５２ｂを有する。ここで、両側テレセントリック光学系とは、物体側および像側ともに光軸と主光線が平行なテレセントリック光学系を意味する。
【００１６】
反射素子５３は、互いに直角をなすように設けられた第１および第２の反射面５３ａ、５３ｂを備える。第１の両側テレセントリック光学系５２ａは、第１の面光源５０ａと第１の反射面５３ａとの間の光路上に設けられており、第１の面光源５０ａの光源像を第１の反射面５３ａを介して第１の結像面５５上に結像する。第２の両側テレセントリック光学系５２ｂは、第２の面光源５０ｂと第２の反射面５３ｂとの間の光路上に設けられており、第２の面光源５０ｂの光源像を第２の反射面５３ｂを介して第１の結像面５５上に結像する。
第１の両側テレセントリック光学系５２ａと第２の両側テレセントリック光学系５２ｂは同じ構造であり、互いの射出面が反射素子５３を挟んで対向するように配置されている。第１の両側テレセントリック光学系５２ａからの第１の光束の主光線（光軸）と第２の両側テレセントリック光学系５２ｂからの第２の光束の主光線（光軸）とは同一軸上に一致している。
【００１７】
仮想結像面５４は、第１の両側テレセントリック光学系５２ａと第２の両側テレセントリック光学系５２ｂそれぞれの、第１および第２の反射面５３ａ、５３ｂが介在しない状態での結像面を示す。仮想結像面５４と第１の結像面５５とは互いに直交する。
第１の反射面５３ａと仮想結像面５４とのなす角度は４５°であり、第１の両側テレセントリック光学系５２ａからの光束の主光線と第１の反射面５３ａとのなす角度は４５°である。同様に、第２の反射面５３ｂと仮想結像面５４とのなす角度も４５°であり、第２の両側テレセントリック光学系５２ｂからの光束の主光線と第２の反射面５３ｂとのなす角度も４５°である。第１の反射面５３ａと第２の反射面５３ｂは、第１の両側テレセントリック光学系５２ａからの第１の光束及び第２の両側テレセントリック光学系５２ｂからの第２の光束を同一方向に反射する。
【００１８】
第１の両側テレセントリック光学系５２ａ、第２の両側テレセントリック光学系５２ｂ及び反射素子５３は、合成面光源が所定の形状（例えば、アスペクト比）になるように配置されている。ここで、所定の形状は、エテンデューを考慮し、光学素子５７以降の光学系における光利用効率を向上させることが可能な形状である。導光部５７ａの射出面５７ｃの形状（アスペクト比）は、画像形成面の形状（アスペクト比）と略一致する。
第１の両側テレセントリック光学系５２ａからの第１の光束の主光線と第２の両側テレセントリック光学系５２ｂからの第２の光束の主光線とは、同一軸上に位置する。第１の反射面５３ａと第２の反射面５３ｂとに直交する面に垂直な方向から見た場合に、第１および第２の反射面５３ａ、５３ｂの接合部である頂角部分が、第１および第２の光束の再外周部よりも主光線側に配置されてもよい。この場合、頂角部分で第１及び第２の光束にケラレを生じさせることで、後述する光利用効率の向上を図ることが可能になる。
第２の光学系５６は、第１の結像面５５上に結像された第１および第２の面光源の光源像からなる合成面光源を導光部５７ａの入射面５７ｂ上に結像する。第２の光学系５６は、第３の両側テレセントリックレンズ光学系を含んでもよい。
【００１９】
図２に、第１の結像面５５上に形成される第１及び第２の面光源５０ａ、５０ｂの光源像を模式的示す。図２において、光源像５８ａは第１の面光源５０ａの光源像であり、光源像５８ｂは第２の面光源５０ｂの光源像である。光源像５８ａ、５８ｂは、互いに線対称な形を有する。光源像５８ａ、５８ｂは、間隔ｄで形成されている。合成面光源５８は、光源像５８ａ、５８ｂからなる。合成面光源５８の水平方向の大きさＨと垂直方向の大きさＶとの比（Ｈ：Ｖ）がアスペクト比である。このアスペクト比が光学素子５７以降の光学系における光利用効率を向上させることができる所定のアスペクトになるように、第１の両側テレセントリック光学系５２ａ、第２の両側テレセントリック光学系５２ｂ及び反射素子５３が配置されている。
本実施形態の光源装置によれば、投写型表示装置に適用した場合に、光利用効率が向上するという効果を奏する。
【００２０】
以下、本実施形態の光源装置の具体的な構成を説明する。
本実施形態の光源装置において、反射素子５３は、Ｖ字ミラーや直角プリズムで構成することができる。
図３に、反射素子５３の一例であるＶ字ミラーを模式的に示す。このＶ字ミラーは、互いの反射面が直角をなすように設けられた２つの反射部６０ａ、６０ｂからなる。反射部６０ａ、６０ｂはいずれも仮想結像面５４側とは反対側の面に反射面が形成されており、この反射面と仮想結像面５４（又は第１の結像面５５）とのなす角度は４５°である。
【００２１】
図４に、Ｖ字ミラーを第１の結像面５５に垂直な方向に移動した場合の光源像５８ａ、５８ｂの変化を模式的に示す。図４において、実線の矢印Ａ１は第１の両側テレセントリック光学系５２ａの光軸（第１の光束の主光線）を示し、実線の矢印Ａ２は第２の両側テレセントリック光学系５２ｂの光軸（第２の光束の主光線）を示す。符号Ｚ１、Ｚ２は、反射部６０ａの反射面上の光軸Ａ１との交点から仮想結像面５４までの距離を示し、符号Ｚ１’、Ｚ２’は、反射部６０ａの反射面上の光軸Ａ１との交点から第１の結像面５５までの距離を示す。
図４の左側には、Ｚ１＝Ｚ１’の場合に形成される光源像５８ａ、５８ｂが示され、図４の右側には、Ｚ２（＞Ｚ１）＝Ｚ２’の場合に形成される光源像５８ａ、５８ｂが示されている。Ｚ１＝Ｚ１’の場合に比較して、Ｚ２（＞Ｚ１）＝Ｚ２’の場合は、光源像５８ａ、５８ｂの面積（スポットサイズ）が大きくなり、光源像５８ａ、５８ｂの間隔も広くなる。
【００２２】
反射素子５３を第１の結像面５５に垂直な方向に移動させた場合、以下の条件がある。
（１）反射部６０ａ、６０ｂ（又は第１の結像面５５）への第１及び第２の光束の入射角は変化しない。
（２）第１の結像面５５への第１及び第２の面光源５０ａ、５０ｂの結像性能は変化しない。
（３）頂角部分でケラレが生じた場合、光源像５８ａ、５８ｂの面積は小さくなる。
（４）合成面光源５８の水平方向の幅Ｈ及び光源像５８ａ、５８ｂの間隔Ｄは、反射素子５３の垂直方向の移動量の２倍に比例する。
【００２３】
上記の条件を考慮し、合成面光源５８光学素子５７以降の光学系における光利用効率を向上させることができる所定の形状になるように、第１の両側テレセントリック光学系５２ａ、第２の両側テレセントリック光学系５２ｂ及び反射素子５３が配置される。具体的には、反射部６０ａ、６０ｂの頂角にて第１及び第２の光束にケラレが生じるように反射素子５３が配置される。
図５に、第１及び第２の光束にケラレが生じるように反射素子５３を配置した場合の第１の結像面５５上に形成される合成面光源５８を模式的に示す。第１及び第２の光束にケラレが生じるように反射素子５３を配置したことで、光源像５８ａ、５８ｂの間隔Ｄをできるだけ小さくすることができる。このように、合成面光源５８を所定の形状にし、かつ、光源像５８ａ、５８ｂの間隔Ｄを小さくすることで、エテンデューの制約による光利用効率の劣化を最小限に抑えることができ、その結果、高輝度化を図ることができる。
【００２４】
以下、ＤＭＤを例に反射素子５３のケラレとエテンデューの関係を具体的に説明する。
ＤＭＤの微小ミラーの振れ角をθとすると、投写レンズのＦ値（Ｆナンバー）は、以下の式１で与えられる。
Ｆno＝１／（２×ｓｉｎθ)          （式１）
【００２５】
例えば、微小ミラーが±１２°の振れ角で動作する場合、上記式１により、Ｆno＝２．４０４８６（≒Ｆ／２．４）となる。Ｆnoが変化すると、その変化の比の二乗で、明るさが変化する。現行の１．３８型サイズＤＭＤでは、Ｆ／２．５（≒１１．５°以下）であるので、以下では、Ｆ／２．５を例に説明する。
エテンデューは、以下の式２で与えられる。
Ｅ=π×Ａ×ｓｉｎ2θ=π×Ａ÷４Ｆno2          （式２）
ここで、ＡはＤＭＤの面積（画像形成面の面積）であり、θは微小ミラーの振れ角である。１．３８型サイズＤＭＤの水平方向（Ｈ）の大きさは３０．９６ｍｍ、垂直方向（Ｖ）の大きさは１６．３３ｍｍである（Ａ＝５０５．６６ｍｍ2）。上記式２より、Ｆ／２．５とすると、Ｅ＝６３．５４である。よって、第１の結像面５５上に形成される面光源の面積とこの面光源から射出した光の発散角（立体角）との積算値を６３．５４に近づけることで、光源からの光を効率よく利用することができる。
【００２６】
本実施形態では、光利用効率の劣化を最小限に抑えるために、図５に示したようにケラレを生じさせる。これにより、合成面光源５８のＨ、Ｖをそれぞれ１４．０ｍｍ、７．６ｍｍとすることができ、Ｅ＝６７．５を得ることができる（ただし、ケラレのために、３％の光がカットされている。）。このエテンデュー値の６７．５は、上記のエテンデュー値の６３．５４に近い。
なお、ケラレが生じないように反射素子５３を配置した場合は、Ｅ＝９４．５となり、上記のエテンデュー値の６３．５４から大きく外れる。
【００２７】
Ｅ＝６７．５の場合のＤＭＤの画像形成面上での角度は１１．９°である。一方、Ｅ＝９４．５の場合のＤＭＤの画像形成面上での角度は１４．１°である。これら角度をＦナンバーに換算して明るさの比をとると、Ｅ＝６７．５の方が約２９％明るい。
以上のように、反射素子５３でケラレを生じさることで、エテンデューの制約による光利用効率の劣化を最小限に抑え、高輝度化を図ることができる。
【００２８】
次に、反射素子５３の別の例を説明する。
図６に、反射素子５３の別の例である直角プリズムを模式的に示す。直角プリズム６１は、互いに直角をなす反射面６１ａ、６１ｂを有する。反射面６１ａと仮想結像面５４（又は第１の結像面５５）とのなす角度は４５°である。反射面６１ｂと仮想結像面５４（又は第１の結像面５５）とのなす角度も４５°である。
【００２９】
図７に、直角プリズム６１を第１の結像面５５に垂直な方向に移動した場合の光源像５８ａ、５８ｂの変化を模式的に示す。図７において、実線の矢印Ａ１は第１の両側テレセントリック光学系５２ａの光軸（第１の光束の主光線）を示し、実線の矢印Ａ２は第２の両側テレセントリック光学系５２ｂの光軸（第２の光束の主光線）を示す。符号Ｚ１、Ｚ２は、反射面６１ａ上の光軸Ａ１との交点から仮想結像面５４までの距離を示し、符号Ｚ１’、Ｚ２’は、反射面６１ａ上の光軸Ａ１との交点から第１の結像面５５までの距離を示す。
図７の左側には、Ｚ１＝Ｚ１’の場合に形成される光源像５８ａ、５８ｂが示され、図７の右側には、Ｚ２（＞Ｚ１）＝Ｚ２’の場合に形成される光源像５８ａ、５８ｂが示されている。図４に示したＶ字ミラーと同様、Ｚ１＝Ｚ１’の場合に比較して、Ｚ２（＞Ｚ１）＝Ｚ２’の場合は、光源像５８ａ、５８ｂの面積（スポットサイズ）が大きくなり、光源像５８ａ、５８ｂの間隔も広くなる。
【００３０】
合成面光源５８が光学素子５７以降の光学系における光利用効率を向上させることができる所定の形状になるように、第１の両側テレセントリック光学系５２ａ、第２の両側テレセントリック光学系５２ｂ及び直角プリズム６１が配置されている。具体的には、反射面６１ａ、６１ｂの頂角にて第１及び第２の光束にケラレが生じるように直角プリズム６１を配置する。
上記の直角プリズム６１を用いた場合も、Ｖ字ミラーを用いた場合と同様の作用効果を奏する。
【００３１】
また、Ｖ字ミラーと比較して、直角プリズム６１を用いた場合には、以下のような効果もある。
図８Ａに、ケラレが生じた状態で所定の形状（大きさ）になるように合成面光源５８を形成する場合の、直角プリズム６１とＶ字ミラーの頂角部分の位置関係を模式的に示す。図８Ｂに、図８Ａに示した状態で第１の結像面５５上に形成される光源像５８ａ、５８ｂを模式的に示す。
直角プリズム６１の頂角部分は直角の面であるのに対して、Ｖ字ミラーの頂角部分（反射部６０ａ、６０ｂの接合部分）は直角の面にはなっていない。このため、図８Ａに示すように、第１の結像面５５に垂直な方向において、直角プリズム６１の頂角部分は、高さｄ１だけ、Ｖ字ミラーの反射部６０ａ、６０ｂの接合部分よりも第１の結像面５５側に位置する。その結果、図８Ｂに示すように、直角プリズム６１を用いた場合の光源像５８ａ、５８ｂ（破線）は、Ｖ字ミラーを用いた場合の光源像５８ａ、５８ｂ（実線）よりも大きくなる。直角プリズム６１を用いた場合とＶ字ミラーを用いた場合とで、合成面光源５８の大きさは変わらないが、光源像５８ａ、５８ｂ（実線）が大きくなることで、より効率よく光を取り込むことができ、光利用効率がさらに向上することができる。
【００３２】
次に、第１及び第２の面光源５０ａ、５０ｂと第１及び第２の両側テレセントリック光学系５２ａ、５２ｂの構成を具体的に説明する。
第１の面光源５０ａと第１の両側テレセントリック光学系５２ａとからなる第１の光源部分と、第２の面光源５０ｂと第１２の両側テレセントリック光学系５２ｂとからなる第２の光源部分とは互いに同じ構造である。第１および第２の面光源５０ａ、５０ｂとして、固体光源を用いることができる。
【００３３】
図９に、固体光源を用いた光源部分の一例を示す。光源部分は、光源ユニット１ａ、１ｂ、集光レンズ２ａ、２ｂ、反射ミラー３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、拡散板５、ライトパイプ６およびレンズ７〜９を有する。なお、図９には、便宜上、一部の光線の軌跡しか示されていない。
光源ユニット１ａは、同じ色の光を射出する固体光源１１ａ、１２ａと反射ミラー１３ａを含む。固体光源１１ａ、１２ａは同じ構造のものであって、例えば、所定の色の波長域に中心波長を有するレーザー光を出力する複数のレーザーダイオード（ＬＤ）を有する。ここでは、（ｎ（行）×ｍ（列））個のＬＤが放熱部を備えた保持部材上に形成されたものが用いられる。
反射ミラー１３ａは、反射領域と透過領域を交互に配置したストライプ構造のミラーである。例えば、帯状の反射領域を所定の間隔で透明基板上に蒸着することでストライプ構造のミラーを形成することができる。
【００３４】
固体光源１１ａのＬＤの各列と反射ミラー１３ａの各透過領域とは１対１で対応しており、各列のＬＤより射出したレーザー光は、反射ミラー１３ａの対応する透過領域を通過する。固体光源１２ａのＬＤの各列と反射ミラー１３ａの各反射領域とは１対１で対応しており、各列のＬＤより射出したレーザー光は反射ミラー１３ａの対応する反射領域によって、透過領域を透過したレーザー光の進行方向と同じ方向に反射される。透過領域を透過したレーザー光と反射領域で反射されたレーザー光とが光源ユニット１ａの出力光であり、この出力光は集光レンズ２ａに入射する。
光源ユニット１ｂは、光源ユニット１ａと同じ色の光を出力するものであって、固体光源１１ｂ、１２ｂ及び反射ミラー１３ｂを含む。これら固体光源１１ｂ、１２ｂ及び反射ミラー１３ｂからなる部分は、上記の固体光源１１ａ、１２ａ及び反射ミラー１３ａからなる部分と同じ構造である。固体光源１１ｂより射出したレーザー光は反射ミラー１３ｂの各透過領域を透過し、固体光源１２ｂより射出したレーザー光は反射ミラー１３ｂの各反射領域で、透過領域を透過したレーザー光の進行方向と同じ方向に反射される。透過領域を透過したレーザー光と反射領域で反射されたレーザー光が光源ユニット１ｂの出力光であり、この出力光は集光レンズ２ｂに入射する。
【００３５】
集光レンズ２ａを通過したレーザー光は、反射ミラー３ａ、４ａ及び拡散板５を順次通過してライトパイプ６の入射面に入射する。同様に、集光レンズ２ｂを通過したレーザー光は、反射ミラー３ｂ、４ｂ及び拡散板５を順次通過してライトパイプ６の入射面に入射する。
光源ユニット１ａ、１ｂはそれぞれ光源部と呼ぶことができる。集光レンズ２ａ、２ｂおよび反射ミラー３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂは、光折り返し手段と呼ぶことができる。
光源ユニット１ａからライトパイプ６の入射面までの第１の光路の長さは、光源ユニット１ｂからライトパイプ６の入射面までの第２の光路の長さと同じである。集光レンズ２ａの集光角（光軸と光束の最も外側の光線とのなす角度をθとするとき、２θで与えられる角度）は、集光レンズ２ｂのそれと同じである。第１の光路でライトパイプ６の入射面に入射する光束の中心光線の入射角は、第２の光路でライトパイプ６の入射面に入射する光束の中心光線の入射角と同じである。
【００３６】
ライトパイプ６は、柱状の導光体よりなり、導光体の両端面の一方が入射面とされ、他方が射出面とされ、入射面より入射し光が導光体内部を伝搬して射出面より射出される光学素子（光均一化素子）である。光が導光体内部で複数回反射されることで、均一な面光源を射出面に形成することができる。ライトパイプ６として、内部を中空にして内面をミラーで構成したライトトンネルや、ガラス等の透明な材料で多角柱を形成したロッドなどを用いることができる。
集光レンズ２ａは、光源ユニット１ａからのレーザー光を集光してライトパイプ６の入射面に入射させる。集光レンズ２ｂは、光源ユニット１ｂからのレーザー光を集光してライトパイプ６の入射面に入射させる。ライトパイプ６の入射面上の集光レンズ２ａ、２ｂそれぞれの集光位置が同じなるように構成されてもよい。
【００３７】
レンズ７〜９は、両側テレセントリックレンズを構成する。この両側テレセントリックレンズが、図１に示した第１の両側テレセントリックレンズ５２ａ又は第２の両側テレセントリックレンズ５２ｂである。
上記の光源部分の構造によれば、ライトパイプ６の周囲の空間を活用し、この空間に光源ユニット１ａ、１ｂが配置されているので、装置の小型化を図ることができる。
また、光源ユニット１ａ、１ｂそれぞれから射出したレーザー光を折り返してライトパイプ６の入射面に入射させる。このように、光路を折り返することで、装置の小型化を図ることができる。
【００３８】
上述した光源部分の構成は、図１に示した光源装置の、第１の面光源５０ａと第１の両側テレセントリックレンズ５２ａとからなる光源部分と、第２の面光源５０ｂと第２の両側テレセントリックレンズ５２ｂとからなる光源部分とにそれぞれに適用することができる。ライトパイプ６の出射面（開口面）が面発光部を構成し、この面発光部の光源像が光源像５８ａ又は５８ｂとして第１の結像面５５上に結像される。
【００３９】
次に、第１及び第２の面光源５０ａ、５０ｂと第１及び第２の両側テレセントリック光学系５２ａ、５２ｂの別の構成例を説明する。
第１および第２の面光源５０ａ、５０ｂはそれぞれ、蛍光体を用いた蛍光体光源であってもよい。蛍光体光源は、励起光を射出する励起光源と、励起光で励起されて蛍光を放出する蛍光体を備えた蛍光部と、を有してもよい。この場合、蛍光体は緑色の蛍光を放出するものであってもよい。
【００４０】
図１０に、蛍光体光源を備えた光源部分の一例を示す。
図１０を参照すると、光源部分は、光源ユニット２１ａ、２１ｂ、集光レンズ２２ａ、２２ｂ、反射ミラー２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、３４、拡散板２５、ライトパイプ２６、レンズ２７〜３２、ダイクロイックミラー３３および蛍光ホイール３５を有する。なお、図１０には、便宜上、一部の光線の軌跡しか示されていない。
【００４１】
光源ユニット２１ａ、２１ｂは、蛍光体を励起するための励起用光源であって、同じ色の励起光を射出する。
光源ユニット２１ａは、同じ色の励起光を射出する固体光源２１１ａ、２１２ａと反射ミラー２１３ａを含む。固体光源２１１ａ、２１２ａは同じ構造のものであって、例えば、青色の波長域に中心波長を有する青色レーザー光を出力する複数のレーザーダイオード（ＬＤ）を備える。ここでは、（ｎ（行）×ｍ（列））個の青色ＬＤが放熱部を備えた保持部材上に形成されたものが用いられる。
【００４２】
反射ミラー２１３ａは、反射領域と透過領域を交互に配置したストライプ構造のミラーである。例えば、帯状の反射領域を所定の間隔で透明基板上に蒸着することでストライプ構造のミラーを形成することができる。
固体光源２１１ａの青色ＬＤの各列と反射ミラー２１３ａの各透過領域とは１対１で対応しており、各列の青色ＬＤより射出した青色レーザー光は、反射ミラー２１３ａの対応する透過領域を通過する。固体光源２１２ａの青色ＬＤの各列と反射ミラー２１３ａの各反射領域とは１対１で対応しており、各列の青色ＬＤより射出した青色レーザー光は反射ミラー２１３ａの対応する反射領域によって、透過領域を透過した青色レーザー光の進行方向と同じ方向に反射される。透過領域を透過した青色レーザー光と反射領域で反射された青色レーザー光とが光源ユニット２１ａの出力光であり、この出力光は集光レンズ２２ａに入射する。
【００４３】
光源ユニット２１ｂは、固体光源２１１ｂ、２１２ｂ及び反射ミラー２１３ｂを含む。これら固体光源２１１ｂ、２１２ｂ及び反射ミラー２１３ｂからなる部分は、上記の固体光源２１１ａ、２１２ａ及び反射ミラー２１３ａからなる部分と同じ構造である。固体光源２１１ｂより射出した青色レーザー光は反射ミラー２１３ｂの各透過領域を透過し、固体光源２１２ｂより射出した青色レーザー光は反射ミラー２１３ｂの各反射領域で、透過領域を透過した青色レーザー光の進行方向と同じ方向に反射される。透過領域を透過した青色レーザー光と反射領域で反射された青色レーザー光が光源ユニット２１ｂの出力光であり、この出力光は集光レンズ２２ｂに入射する。
集光レンズ２２ａを通過した青色レーザー光は、反射ミラー２３ａ、２４ａ及び拡散板２５を順次通過してライトパイプ２６の入射面に入射する。同様に、集光レンズ２２ｂを通過した青色レーザー光は、反射ミラー２３ｂ、２４ｂ及び拡散板２５を順次通過してライトパイプ２６の入射面に入射する。
【００４４】
光源ユニット２１ａからライトパイプ２６の入射面までの第１の光路の長さは、光源ユニット２１ｂからライトパイプ２６の入射面までの第２の光路の長さと同じである。集光レンズ２２ａの集光角は、集光レンズ２２ｂのそれと同じである。第１の光路でライトパイプ２６の入射面に入射する光束の中心光線の入射角は、第２の光路でライトパイプ２６の入射面に入射する光束の中心光線の入射角と同じである。
【００４５】
ライトパイプ２６は、柱状の導光体よりなり、導光体の両端面の一方が入射面とされ、他方が射出面とされ、入射面より入射し光が導光体内部を伝搬して射出面より射出される光学素子（光均一化素子）である。光が導光体内部で複数回反射されることで、均一な面光源を射出面に形成することができる。ライトパイプ２６として、内部を中空にして内面をミラーで構成したライトトンネルや、ガラス等の透明な材料で多角柱を形成したロッドなどを用いることができる。
集光レンズ２２ａは、光源ユニット２１ａからのレーザー光を集光してライトパイプ２６の入射面に入射させる。集光レンズ２２ｂは、光源ユニット２１ｂからのレーザー光を集光してライトパイプ２６の入射面に入射させる。ライトパイプ２６の入射面上の集光レンズ２２ａ、２２ｂそれぞれの集光位置が同じなるように構成されてもよい。
【００４６】
ライトパイプ２６の射出面より射出した青色レーザー光（青色励起光）の進行方向に、レンズ２７、２８およびダイクロイックミラー３３がこの順番で配置されている。レンズ２７、２８は集光レンズである。ダイクロイックミラー３３は、可視光の波長域のうち、青色の波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する反射透過特性を有する。ライトパイプ２６からの青色レーザー光は、レンズ２７、２８を通過した後、ダイクロイックミラー３３で反射される。
ダイクロイックミラー３３からの青色レーザー光（反射光）の進行方向に、レンズ２９〜３１および蛍光ホイール３５がこの順番で配置されている。レンズ２９〜３１は、集光レンズである。
【００４７】
蛍光ホイール３５は、回転可能な円形基板と、この円形基板上に周方向に沿って形成された蛍光体部と、を有する。円形基板の中心部は回転モーターの出力軸に支持されており、回転モーターが、円形基板を回転させる。蛍光体部は、ダイクロイックミラー３３からの青色レーザー光によって励起可能な蛍光体を含む。蛍光体として、黄色蛍光を放出する黄色蛍光体や緑色蛍光を放出する緑色蛍光体などを用いることができる。ここでは、緑色蛍光体が用いられる。
ダイクロイックミラー３３からの青色レーザー光は、レンズ２９〜３１を通過した後、蛍光ホイール３５の蛍光体部に入射する。蛍光体部から放出された緑色蛍光（発散光）は、レンズ２９〜３０を通過する。レンズ２９〜３０を通過した緑色蛍光は、ダイクロイックミラー３３を透過する。ダイクロイックミラー３３からの緑色蛍光（透過光）の進行方向に、レンズ３２および反射ミラー３４がこの順番で配置されている。レンズ３２は、集光レンズである。
【００４８】
レンズ２７〜３２のうち、レンズ２７〜３１は、ライトパイプ２６の射出面より射出した青色レーザー光を蛍光ホイール３５の蛍光体部上に集光する。また、レンズ２９〜３２は、蛍光体部から放出された緑色蛍光（発散光）を集光するように作用する。レンズ３２を通過した緑色蛍光は、反射ミラー３４で反射される。反射ミラー３４からの反射光（緑色蛍光）が、光源部分の出力である。レンズ３２を通過した緑色蛍光の光路中に、平行光束を得るためのレンズが配置されてもよい。
レンズ２７、２８、３２とレンズ３２を通過した光路中に設けられる少なくとも一つのレンズとが、両側テレセントリックレンズを構成する。この両側テレセントリックレンズが、図１に示した第１の両側テレセントリックレンズ５２ａ又は第２の両側テレセントリックレンズ５２ｂである。
【００４９】
上述した光源部分の構成は、図１に示した光源装置の、第１の面光源５０ａと第１の両側テレセントリックレンズ５２ａとからなる光源部分と、第２の面光源５０ｂと第２の両側テレセントリックレンズ５２ｂとからなる光源部分とにそれぞれに適用することができる。ライトパイプ２６の出射面（開口面）の形状が蛍光ホイール３５の蛍光体面に投写される。蛍光体面上の青色レーザー光（励起光）のスポットの形状は、ライトパイプ２６の出射面（開口面）の形状と相似である。蛍光体面上のスポットの光源像が光源像５８ａ又は光源像５８ｂとして第１の結像面５５上に結像される。
【００５０】
次に、第１及び第２の面光源５０ａ、５０ｂと第１及び第２の両側テレセントリック光学系５２ａ、５２ｂのさらに別の構成例を説明する。
第１および第２の面光源５０ａ、５０ｂはそれぞれ、発光色が異なる複数の光源部を有し、第１および第２の両側テレセントリック光学系５２ａ、５２ｂが、発光色毎に設けられてもよい。この場合、第１の光学系５１は、第１の面光源５０ａの上記複数の光源部から射出した複数の光束を合成して同一の光路で射出する第１の色合成部と、第２の面光源５０ｂの上記複数の光源部から射出した複数の光束を合成して同一の光路で射出する第２の色合成部と、を有してもよい。
【００５１】
図１１に、赤、青、及び緑の各色の光源を備えた光源部分の一例を示す。
図１１を参照すると、光源部分７１は、緑光源部７２、青光源部７３、赤光源部７４及びダイクロイックミラー７５、７６を有する。
緑光源部７２は、図１１に示した構成を有する。赤光源部７４及び青光源部７３は、いずれも図１０に示した構成を有する。赤光源部７４においては、固体光源１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは赤色ＬＤで構成される。青光源部７３において、固体光源１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは青色ＬＤで構成される。
【００５２】
ダイクロイックミラー７５は、可視光の波長域のうち、青色の波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する反射透過特性を有する。ダイクロイックミラー７６は、可視光の波長域のうち、緑色の波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する反射透過特性を有する。
ダイクロイックミラー７５は、赤光源部７４の光軸と青光源部７３の光軸とが直交する位置に配置されている。赤光源部５４より射出された赤色光はダイクロイックミラー７５の一方の面に入射し、青光源部７３より射出された青色光はダイクロイックミラー７５の他方の面に入射する。赤光源部７４の光軸とダイクロイックミラー７５の一方の面とのなす角度は４５°であり、青光源部７３の光軸とダイクロイックミラー７５の他方の面とのなす角度は４５°である。
赤光源部７４からの赤色光は、ダイクロイックミラー７５を透過する。青光源部７３からの青色光は、ダイクロイックミラー７５にて、透過した緑色光と同じ方向に向けて反射される。すなわち、ダイクロイックミラー７５は、赤色光と青色光とを混合した第１の複合光を射出する。
【００５３】
ダイクロイックミラー７６は、赤光源部５４の光軸と緑光源部７２の光軸とが直交する位置に配置されている。ダイクロイックミラー７５からの第１の複合光（青・緑）はダイクロイックミラー７６の一方の面に入射し、緑光源部７２より射出された緑色光はダイクロイックミラー７６の他方の面に入射する。赤光源部７４の光軸とダイクロイックミラー７６の一方の面とのなす角度は４５°であり、緑光源部７２の光軸とダイクロイックミラー７６の他方の面とのなす角度は４５°である。
ダイクロイックミラー７５からの第１の複合光は、ダイクロイックミラー７６を透過する。緑光源部７２からの緑色光は、ダイクロイックミラー７６にて、透過した第１の複合光と同じ方向に向けて反射される。すなわち、ダイクロイックミラー７６は、第１の複合光（青・赤）と緑色光とを混合した第２の複合光（白色光）を射出する。この第２の複合光（白色光）が、光源部分７１の出力光である。
【００５４】
上述した光源部分７１は、図１に示した光源装置の、第１の面光源５０ａと第１の両側テレセントリックレンズ５２ａとからなる光源部分と、第２の面光源５０ｂと第２の両側テレセントリックレンズ５２ｂとからなる光源部分とにそれぞれに適用することができる。
なお、光源部分７１において、緑光源部７２、赤光源部７４及び青光源部７３からの各光束を合成する順番は、適宜に変更可能である。例えば、緑光源部７２からの緑色光と青光源部７３からの青色光とを合成し、これら緑色光と青色光とを混合した第１の複合光と赤光源部７４からの赤色光を合成しても良い。
また、光源部分７１において、赤光源部７４及び青光源部７３それぞれで用いている拡散板を共通化することもできる。例えば、ダイクロイックミラー７５とダイクロイックミラー７６との間の光路上に、赤光源部７４及び青光源部７３に共通の拡散板を設けても良い。この場合、スペックルを抑制するために、拡散板を振動させてもよい。
（投写型表示装置）
本投写型表示装置は、上述した光源装置と、該光源装置から出力された光を変調して画像を形成する表示素子と、該表示素子により形成された画像を投写する投写レンズと、を有する。表示素子として、液晶表示パネルやＤＭＤを用いることができる。なお、表示素子に液晶表示パネルを適用する場合は、ｐ偏光又はｓ偏光の光が液晶表示パネルに照射されるように構成する必要がある。
図１２に、投写型表示装置の構成を模式的に示す。
図１２を参照すると、投写型表示装置は、３板型のプロジェクターであって、図１１に示した光源部分７１を備えた光源装置５０１を有する。図１２において、便宜上、光源装置５０１の各部は示されていない。
光源装置５０１の光学素子５７から射出した白色光は、レンズ５０２、５０３および反射ミラー５０４を介してＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム５０５に入射する。光学素子５７として、内部を中空にして内面をミラーで構成したライトトンネルや、ガラス等の透明な材料で多角柱を形成したロッドなどを用いることができる。
【００５５】
ＴＩＲプリズム５０５は、内部に全反射面を備えた全反射プリズムアセンブリであって、２個の三角プリズムを含む。一方の三角プリズムは、直角プリズムであって、直角をなす辺を構成する第１及び第２の面と斜辺を構成する第３の面とを有する。他方の三角プリズムは、三角形の各線分を構成する第１乃至第３の面を有する。直角プリズムの第３の面は、他方の三角プリズムの第１の面と対向するように配置されている。直角プリズムの第１の面がＴＩＲプリズム５０５の入射面である。
カラープリズム５０６が、直角プリズムの第２の面と対向するように配置されている。他方の三角プリズムの第２の面は、ＴＩＲプリズム５０５の出射面であり、直角プリズムの第２の面と平行である。この出射面側に、投写レンズ５１０が配置されている。
反射ミラー５０４からの光（白色光）は、ＴＩＲプリズム１０８の入射面に入射する。ＴＩＲプリズム１０８に入射した光は、内部の全反射面で全反射されて直角プリズムの第２の面より射出する。この第２の面より射出した光は、カラープリズム５０６に入射する。
【００５６】
カラープリズム５０６は、複数のプリズムからなり、第１乃至第４の面を有する。第１の面は、ＴＩＲプリズム５０５の直角プリズムの第２の面と対向する。赤用表示パネル５０８が、第２の面と対向して配置され、緑用表示パネル５０７が、第３の面と対向して配置され、青用表示パネル５０９が、第４の面と対向する。カラープリズム５０６では、第１の面より入射した白色光のうち、赤色光は第２の面より射出し、緑色光は第３の面より射出し、青色光は第４の面より射出する。ここで、表示パネル５０７〜５０９として、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）や液晶表示パネルを用いてもよい。ここでは、表示パネル５０７〜５０９としてＤＭＤが用いられる。
表示パネル５０７〜５０９はそれぞれ、マトリクス状に配置された複数の微小ミラーからなる画像形成領域を有する。微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
【００５７】
第２の面より射出した赤色光は、赤用表示パネル５０８に入射する。赤用表示パネル５０８は、入射した赤色光を空間的に変調して赤色画像を形成する。赤色画像光が、赤用表示パネル５０８からカラープリズム５０６の第２の面に入射する。カラープリズム５０６では、第２の面より入射した赤色画像光は、第１の面より射出される。この第１の面より射出した赤色画像光は、ＴＩＲプリズム５０５の直角プリズムの第２の面に入射する。
第３の面より射出した緑色光は、緑用表示パネル５０７に入射する。緑用表示パネル５０７は、入射した緑色光を空間的に変調して緑色画像を形成する。緑色画像光が、緑用表示パネル５０７からカラープリズム５０６の第３の面に入射する。カラープリズム５０６では、第３の面より入射した緑色画像光は、第１の面より射出される。この第１の面より射出した緑色画像光は、ＴＩＲプリズム５０５の直角プリズムの第２の面に入射する。
【００５８】
第４の面より射出した青色光は、青用表示パネル５０９に入射する。青用表示パネル５０９は、入射した青色光を空間的に変調して青色画像を形成する。青色画像光が、青用表示パネル５０９からカラープリズム５０６の第４の面に入射する。カラープリズム５０６では、第４の面より入射した青色画像光は、第１の面より射出される。この第１の面より射出した青色画像光は、ＴＩＲプリズム５０５の直角プリズムの第２の面に入射する。
ＴＩＲプリズム５０５では、直角プリズムの第２の面より入射した赤色画像光、緑色画像光および青色画像光は、出射面より投写レンズ５１０に向けて射出される。投写レンズ５１０は、赤用表示パネル５０８、緑用表示パネル５０７および青用表示パネル５０９それぞれで形成された赤色画像、緑色画像および青色画像を重ねてスクリーン上に投写する。投写レンズ５１０は、複数のレンズからなる拡大投写光学系である。
光源装置５０１において、第１の面光源５０ａと第１の両側テレセントリック光学系５２ａとからなる第１の光源部分と、第２の面光源５０ｂと第１２の両側テレセントリック光学系５２ｂとからなる第２の光源部分とは互いに同じ構造である。これにより、ＤＭＤを照明する照明光において、赤、青、緑の面内分布が異なるために生じる色ムラを抑制することができる。
また、エテンデューの制約を考慮すると、緑光源部の蛍光面体上のスポットサイズは、小さいほど良いが、スポットサイズを小さくすると、熱による蛍光体の損傷を招く。このため、蛍光体面上のスポットの形状及びサイズは、蛍光体上の励起光の強度（光密度）、蛍光体から放出される光束の取り込み角度、光学素子５７への光束の入射角度、光学素子５７の入射面のアスペクト比、蛍光体から光学素子５７までの光路における光学系の構成などに基づいて、適宜に設計する。
光学素子５７を構成する導光部５７ａの内部の反射面をテーパー形状にすると、面光源の面積がわずかに増大するものの、射出面より射出される光の発散角を小さくすることができる。その結果、所定の大きさを有する光学部品に対する入射光の損失を小さくすることができる。
なお、以上説明した本発明の光源装置は、一例であり、その構成については、発明の趣旨を逸脱しない範囲で当業者が理解し得る変更及び／又は改善を適用することができる。例えば、図１に示した構成において、第１の光学系５７は、面光源５０ａ、５０ｂの光源像を第１の結像面５５上の異なる領域に結像する構造であって、第１の面光源５０ａからの第１の光束を第１の結像面５５に向けて反射する第１の反射面５３ａと、第２の面光源５０ｂからの第２の光束を第１の結像面５５に向けて反射する、第１の反射面５３ａと直角な第２の反射面５３ｂとを備える反射素子５７を有する構造であれば、どのような構造の光学系としても良い。
【符号の説明】
【００５９】
５０ａ  第１の面光源
５０ｂ  第２の面光源
５１  第１の光学系
５２ａ  第１の両側テレセントリック光学系
５２ｂ  第２の両側テレセントリック光学系
５３  反射素子
５３ａ  第１の反射面
５３ｂ  第２の反射面
５４  仮想結像面
５５  第１の結像面
５６  第２の光学系
５７  光学素子
５７ａ  導光部
５７ｂ  入射面
５７ｃ  射出面
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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