(57)【要約】【課題】複数のＬＥＤ素子を含み、輝度の低下を抑制した光源装置を実現する。【解決手段】  光源装置は、第一ＬＥＤ素子及び第二ＬＥＤ素子とを含む複数のＬＥＤ素子と、第一ＬＥＤ素子から射出された光をコリメートする第一コリメートレンズと、第二ＬＥＤ素子から射出された光をコリメートする第二コリメートレンズとを含む複数のコリメートレンズを備えた第一光学系と、第一光学系から射出された光を集光する第二光学系と、入射面が第二光学系の焦点位置に配置されたインテグレータ光学系とを備える。第一ＬＥＤ素子から射出された光の一部が第二コリメートレンズに入射される。【選択図】        図１
2017054724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一ＬＥＤ素子及び第二ＬＥＤ素子とを含む複数のＬＥＤ素子と、
前記第一ＬＥＤ素子から射出された光をコリメートする第一コリメートレンズと、前記第二ＬＥＤ素子から射出された光をコリメートする、前記第一コリメートレンズに隣接して配置された第二コリメートレンズを含む複数のコリメートレンズとを備えた第一光学系と、
前記第一光学系から射出された光を集光する第二光学系と、
入射面が前記第二光学系の焦点位置に配置されたインテグレータ光学系とを備え、
前記第一ＬＥＤ素子から射出された光の一部が前記第二コリメートレンズに入射されることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数のコリメートレンズは、それぞれ対応するＬＥＤ素子から射出された光をコリメートすると共に、前記対応するＬＥＤ素子とは異なるＬＥＤ素子から射出された光の一部が入射され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】
前記第一コリメートレンズの入射面上における、前記第一ＬＥＤ素子から射出された光の放射強度分布は、前記第一ＬＥＤ素子から射出された光の放射強度の最小値が、前記第一ＬＥＤ素子から射出された光の放射強度の最大値の１／ｅ２を超えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数のコリメートレンズのそれぞれの入射面上における、前記対応するＬＥＤ素子から射出された光の放射強度分布は、前記対応するＬＥＤ素子から射出された光の放射強度の最小値が、前記対応するＬＥＤ素子から射出された光の放射強度の最大値の１／ｅ２を超えることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記複数のＬＥＤ素子は、所定の第一平面上に配置されており、
前記複数のコリメートレンズは、それぞれ前記対応するＬＥＤ素子からの射出光が入射される入射面の面積が、前記対応するＬＥＤ素子の発光面の面積よりも大きくなるように構成され、
前記第一平面に直交する方向に前記第一光学系を見たときに、前記複数のコリメートレンズのうちの隣接して配置されたコリメートレンズの外縁同士の間隔が、コリメートレンズの外径よりも狭いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記インテグレータ光学系は、前記入射面から入射された光を、内側面で反射を繰り返させながら射出面へと導く導光部材で構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記インテグレータ光学系は、複数のレンズがマトリクス状に配置されたフライアイレンズで構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置に関し、特に、複数のＬＥＤ素子を備えた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を活用した光処理技術が多様な分野で利用されている。例えば、光を用いた微細加工に露光装置が利用されている。近年では、露光技術は種々の分野で展開されており、微細加工の中でも比較的大きなパターンの作製や三次元的な微細加工に利用されている。より具体的には、例えばＬＥＤの電極パターンの作製や、加速度センサーに代表されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造工程などに露光技術が利用されている。
【０００３】
これらの光処理技術において、光源としては、以前から輝度の高い放電ランプが用いられていた。しかし、近年の固体光源技術の進歩に伴い、複数のＬＥＤ素子が配置されたものを光源として利用することが検討されている。このような技術として、例えば特許文献１には、複数のＬＥＤ素子からなるユニットを光源とし、この光源とマスクの間にフライアイレンズが配置された露光装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３５９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放電ランプと比較して、ＬＥＤ素子は、一チップ当たりの放射光束が少ない。このため、ＬＥＤ素子を用いて露光用やプロジェクタ用の光源装置として使用するためには、複数のＬＥＤ素子からの射出光をできる限り集める必要がある。このためには、光源として配置されるＬＥＤ素子の個数を増やす必要がある。
【０００６】
上記特許文献１に開示された光源装置の構成を、図１７を参照して説明する。図１７（ａ）は、この光源装置の一部分を模式的に示した図面である。図１７（ａ）に示すように、この光源装置は、複数のＬＥＤ素子（１０１，１０２，…）を含む光源１００、コリメートレンズ１０３、及びフライアイレンズ１０４を含んで構成される。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の一部拡大図である。
【０００７】
ＬＥＤ素子１０１は光軸の中心に位置しており、ＬＥＤ素子１０２は光源１００の周縁部に位置している。図１７に示される光線Ｌ１は、ＬＥＤ素子１０１からの放射光のうち、フライアイレンズ１０４に含まれる一つのレンズ１１０の入射面１２１に入射される光である。同様に、光線Ｌ２は、ＬＥＤ素子１０２からの放射光のうち、フライアイレンズ１０４に含まれる一つのレンズ１１０の入射面１２１に入射される光である。
【０００８】
光軸の中心に位置するＬＥＤ素子１０１から射出される光線Ｌ１は、レンズ１１０に対して、光軸に平行に入射される。一方、光軸から離れた位置に配置されたＬＥＤ素子１０２から射出される光線Ｌ２は、レンズ１１０に対して、光軸に対して角度を有して入射される。これらの光は、レンズ１１０の射出面１２２でそれぞれ結像する（ＩＭ１０１，ＩＭ１０２）。図１７（ｃ）は、レンズ１１０の射出面１２２に結像された状態を模式的に示す図面である。
【０００９】
射出面１２２から射出される光が後段の光学系（不図示）に入射されることで、この光が利用される。つまり、射出面１２２は二次光源となる。この二次光源の輝度は、個々のＬＥＤ素子（１０１，１０２，…）の輝度に、ＬＥＤ像（ＩＭ１０１，ＩＭ１０２，…）の総面積を乗じ、射出面１２２の面積で除した値となる。すなわち、二次光源として機能する射出面１２２の輝度をできるだけ高くするためには、ＬＥＤ像の総面積と射出面１２２の面積をなるべく一致させる必要がある。このためには、ＬＥＤ素子（１０１，１０２，…）をなるべく隙間なく並べることが必要である。
【００１０】
しかし、図１７に示すように、複数のＬＥＤ素子（１０１，１０２，…）を配置して光源１００を構成する場合、各ＬＥＤ素子（１０１，１０２，…）に電流を供給するための信号線やスイッチング素子などの周辺回路が必要となる。このため、現実的には、ＬＥＤ素子（１０１，１０２，…）を隙間なく並べることができない。この結果、従来の構成によれば、二次光源（図１７の構成であればフライアイレンズ１０４の射出面）の輝度が低下してしまう。
【００１１】
このような課題に鑑み、本発明は、複数のＬＥＤ素子を含み、輝度の低下を抑制した光源装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る光源装置は、
第一ＬＥＤ素子及び第二ＬＥＤ素子とを含む複数のＬＥＤ素子と、
前記第一ＬＥＤ素子から射出された光をコリメートする第一コリメートレンズと、前記第二ＬＥＤ素子から射出された光をコリメートする第二コリメートレンズとを含む複数のコリメートレンズを備えた第一光学系と、
前記第一光学系から射出された光を集光する第二光学系と、
入射面が前記第二光学系の焦点位置に配置されたインテグレータ光学系とを備え、
前記第一ＬＥＤ素子から射出された光の一部が前記第二コリメートレンズに入射されることを特徴とする。
【００１３】
前述したように、一つのＬＥＤ素子から射出される光は、ランプに比べて輝度が小さい。このため、例えば露光装置やプロジェクタ装置など、多くの光を必要とする用途の光源に利用されることを想定した場合には、なるべく輝度を落とすことなく、多くのＬＥＤ素子の光を集めることが重要となる。
【００１４】
ところで、ＬＥＤ素子は、電源供給のための配線パターンが不可欠であるため、「発明が解決しようとする課題」の項で上述したように、ＬＥＤ素子自体を完全に密接して配置することができない。つまり、複数のＬＥＤ素子を配置するに際しては、隣接するＬＥＤ素子同士に一定の間隔を空けざるを得ない。この間隔を形成する領域は、光を射出しない領域（非発光領域）を構成する。このため、単に複数のＬＥＤ素子を配置し、各ＬＥＤ素子からの射出光を集光したとしても、非発光領域が不可避的に生じてしまう。よって、複数のＬＥＤ素子から射出された光を単に集光しただけでは、照射面での輝度の低下を招いてしまう。
【００１５】
上記構成によれば、複数のＬＥＤ素子から射出された光を、第一光学系においてコリメートした後に、集光している。これにより、第一光学系から射出された光は、ＬＥＤ素子から射出された直後の時点に比べて、輝度を維持したまま、光軸に直交する平面上において面積の広い光束を構成する。これにより、各ＬＥＤ素子から射出された光束同士の間隔を狭めることができ、非発光領域の少ない光源が構成される。これにより、従来よりも輝度の高い光源装置が実現される。
【００１６】
ところで、ＬＥＤ素子から射出された光は、ある発散角を有した束（光束）として進行する。そして、この光束内の光のうち、発散角の小さい領域内の光は、発散角の大きい領域内の光よりも放射強度が高くなる。上記構成によれば、第一ＬＥＤ素子から射出された光のうちの一部が、この第一ＬＥＤ素子から射出された光をコリメートする第一コリメートレンズに隣接して配置された第二コリメートレンズに入射されている。このように光学系が配置されたことで、第一コリメートレンズの入射面に対しては、第一ＬＥＤ素子から射出された光のうち、比較的放射強度の高い光が入射され、この光が第一コリメートレンズによってコリメートされる。これにより、第一コリメートレンズから射出された光は、放射強度の高い光として、インテグレータ光学系の入射面に入射される。
【００１７】
また、第一コリメートレンズに隣接する第二コリメートレンズに対して、第一ＬＥＤ素子から射出された光の一部が入射される程度に密接して配置されている。この結果、第一ＬＥＤ素子から射出され、第一コリメートレンズによってコリメートされた光の光束と、第二ＬＥＤ素子から射出され、第二コリメートレンズによってコリメートされた光の光束との間隔が狭くなる。この結果、インテグレータ光学系の入射面上における光の輝度が高められる。これにより、インテグレータ光学系の射出面から射出される光の輝度が高められる。
【００１８】
前記複数のコリメートレンズは、それぞれ対応するＬＥＤ素子から射出された光をコリメートすると共に、前記対応するＬＥＤ素子とは異なるＬＥＤ素子から射出された光の一部が入射されるものとしても構わない。
【００１９】
かかる構成とすることで、各コリメートレンズでは、比較的放射強度の高い光のみがコリメートされることになる。この結果、比較的放射強度の高い光のみがインテグレータ光学系の入射面に集光されるため、インテグレータ光学系の入射面上における輝度が高められる。
【００２０】
前記第一コリメートレンズの入射面上における、前記第一ＬＥＤ素子から射出された光の放射強度分布は、前記第一ＬＥＤ素子から射出された光の放射強度の最小値が、前記第一ＬＥＤ素子から射出された光の放射強度の最大値の１／ｅ２を超えるものとしても構わない。
【００２１】
上記の構成によれば、第一ＬＥＤ素子から射出された光のうち、第一コリメートレンズによってコリメートされる対象となる光は、極めて放射強度の高い光で構成される。よって、このような、放射強度の高い光が第一コリメートレンズでコリメートされた後、インテグレータ光学系の入射面に入射されるため、インテグレータ光学系の射出面から射出される光の輝度が高められる。
【００２２】
前記複数のコリメートレンズのそれぞれの入射面上における、前記対応するＬＥＤ素子から射出された光の放射強度分布は、前記対応するＬＥＤ素子から射出された光の放射強度の最小値が、前記対応するＬＥＤ素子から射出された光の放射強度の最大値の１／ｅ２を超えるものとしても構わない。
【００２３】
上記の構成によれば、更にインテグレータ光学系の射出面から射出される光の輝度を高めることができる。
【００２４】
前記複数のＬＥＤ素子は、所定の第一平面上に配置されており、
前記複数のコリメートレンズは、それぞれ前記対応するＬＥＤ素子からの射出光が入射される入射面の面積が、前記対応するＬＥＤ素子の発光面の面積よりも大きくなるように構成され、
前記第一平面に直交する方向に前記第一光学系を見たときに、前記複数のコリメートレンズのうちの隣接して配置されたコリメートレンズの外縁同士の間隔が、コリメートレンズの外径よりも狭いものとしても構わない。
【００２５】
このようにＬＥＤ素子及びコリメートレンズが配置されることで、複数のＬＥＤ素子からの射出光をできるだけ多く集光してロッドインテグレータの入射面に導くことができる。これにより、高い輝度の光源が実現される。
【００２６】
このようにＬＥＤ素子を配置するための具体的な方法としては、最も外縁に位置する複数のＬＥＤ素子が正六角形状や正方形状を構成するように各ＬＥＤ素子を整列して配置する方法が想定される。
【００２７】
また、前記インテグレータ光学系は、前記入射面から入射された光を、内側面で反射を繰り返させながら射出面へと導く導光部材で構成されるものとしても構わない。
【００２８】
この構成によれば、導光部材の入射面に対して、放射強度の高い光が集光されるため、導光部材の射出面から、輝度が高く照度分布が均一化された光を射出することができる。なお、導光部材としては、例えばロッドインテグレータやライトトンネルで構成することができる。
【００２９】
また、前記インテグレータ光学系は、複数のレンズがマトリクス状に配置されたフライアイレンズで構成されるものとしても構わない。
【００３０】
フライアイレンズによって、照射面における照度分布を均一化させることができる。これにより、輝度が高く照度分布が均一化された光源装置が実現できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、複数のＬＥＤ素子を備える構成において、輝度の低下を抑制した光源装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第一実施形態の光源装置の光学系を模式的に示す図面である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】コリメートレンズの射出面を、光軸方向から見たときの模式的な図面と、当該射出面上における放射強度分布を模式的に示す図面である。
【図４】第一実施形態の光源装置において、第一光学系と第二光学系の間から、Ｚ方向に光源部側を見たときの様子を模式的に示す図面である。
【図５】ＬＥＤ素子の配置間隔が広い場合において、第一光学系と第二光学系の間から、Ｚ方向に光源部側を見たときの様子を模式的に示す図面である。
【図６】図５の態様でＬＥＤ素子が配置された場合における光源装置の光学系を模式的に示す図面である。
【図７】第一実施形態の光源装置において、第一光学系と第二光学系の間から、Ｚ方向に光源部側を見たときの様子を模式的に示す別の図面である。
【図８】第一実施形態の光源装置の光学系を模式的に示す別の図面である。
【図９】第二実施形態の光源装置において、第一光学系と第二光学系の間から、Ｚ方向に光源部側を見たときの様子を模式的に示す図面である。
【図１０Ａ】ＬＥＤ素子を図４に示す態様で配置した場合において、各ＬＥＤ素子の中央位置から射出された光の光路を模式的に示す図面である。
【図１０Ｂ】ＬＥＤ素子を図４に示す態様で配置した場合において、各ＬＥＤ素子の中央位置から射出された光の光路を模式的に示す図面である。
【図１１Ａ】ＬＥＤ素子を図９に示す態様で配置した場合において、各ＬＥＤ素子の中央位置から射出された光の光路を模式的に示す図面である。
【図１１Ｂ】ＬＥＤ素子を図９に示す態様で配置した場合において、各ＬＥＤ素子の中央位置から射出された光の光路を模式的に示す図面である。
【図１２Ａ】ＬＥＤ素子を図４に示す態様で配置した場合におけるロッドインテグレータの後段の光学系に照射される光の照度分布を示すグラフである。
【図１２Ｂ】ＬＥＤ素子を図９に示す態様で配置した場合におけるロッドインテグレータの後段の光学系に照射される光の照度分布を示すグラフである。
【図１３】第三実施形態の光源装置において、第一光学系と第二光学系の間から、Ｚ方向に光源部側を見たときの様子を模式的に示す図面である。
【図１４Ａ】ＬＥＤ素子を図９に示す態様で配置した場合におけるロッドインテグレータの入射面上における光の像を模式的に示す図面である。
【図１４Ｂ】ＬＥＤ素子を図１３に示す態様で配置した場合におけるロッドインテグレータの入射面上における光の像を模式的に示す図面である。
【図１５】第四実施形態の光源装置の光学系を模式的に示す別の図面である。
【図１６】露光装置の構成を模式的に示す図面である。
【図１７】従来の光源装置の構成の一部分を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の光源装置につき、図面を参照して説明する。なお、各図における寸法比は、実際の寸法比と必ずしも一致していない。
【００３４】
［第一実施形態］
図１は、第一実施形態の光源装置の光学系を模式的に示す図面である。光源装置１は、光源部２と、第一光学系５と、第二光学系７と、インテグレータ光学系８を備える。
【００３５】
光源部２は、複数のＬＥＤ素子３を含む。本実施形態において、複数のＬＥＤ素子３は、所定の平面上に配置されている。
【００３６】
第一光学系５は、複数のＬＥＤ素子３から射出された光をそれぞれコリメートする光学系であり、各ＬＥＤ素子３に対応して複数のコリメートレンズ６が配置されて構成されている。
【００３７】
第二光学系７は、第一光学系５から射出された光を、第二光学系７の焦点７ｆに集光する光学系である。
【００３８】
本実施形態では、インテグレータ光学系８がロッドインテグレータ９によって構成されている。ロッドインテグレータ９は、その入射面９ａが、第二光学系７の焦点７ｆの位置になるように配置されている。ただし、本明細書では、「焦点位置に配置する」とは、完全に焦点の位置に一致する場合の他、焦点距離に対して光軸１１に平行な方向に±１０％の距離だけ移動した位置を含む概念であるものとする。なお、図１における光軸１１とは、インテグレータ光学系８の入射面、すなわちロッドインテグレータ９の入射面９ａに対して直交する軸としている。
【００３９】
ロッドインテグレータ９は、入射面９ａに入射された光を、側面で全反射を繰り返させながら射出面９ｂへと導くことで、射出面９ｂにおける光の照度分布を均一化する機能を有する導光部材（光ガイド）の一例である。このような導光部材は、例えば、ガラスや樹脂などの光透過性の材料からなる柱状部材、内面が反射鏡で構成された中空部材等で構成される。後者の構成のものは、特にライトトンネルと称されることがある。なお、導光部材は、その内部において、光軸に平行な方向に複数の光路が分割されて構成されていても構わない。
【００４０】
なお、以下では、光軸１１に平行な方向をＺ方向とし、このＺ方向に直交する平面をＸＹ平面として説明する。
【００４１】
図２は、図１の一部を拡大して示した図面である。ここでは、説明の都合上、複数のＬＥＤ素子３に含まれる一部のＬＥＤ素子３ａ、及びＬＥＤ素子３ｂを採り上げて説明する。
【００４２】
ＬＥＤ素子３ａから射出された光は、ある発散角を有した光束として進行する。そして、この光束に含まれる光のうち、発散角の小さい光は、発散角の大きい光よりも放射強度が高い。ここで、ＬＥＤ素子３ａに対応して配置されているコリメートレンズ６ａは、ＬＥＤ素子３ａから射出された光のうち、発散角が所定の角度以下のもの（図２内の光束Ｌ３ａ１）が入射されるように配置されている。言い換えれば、ＬＥＤ素子３ａから射出された光のうち、発散角が前記所定の角度を超える光（例えば図２内の光束Ｌ３ａ２）については、コリメートレンズ６ａには入射されない。そして、図２に示すように、一部の光束Ｌ３ａ２は、むしろ、コリメートレンズ６ａに隣接して配置されたコリメートレンズ６ｂに対して入射されている。
【００４３】
同様に、ＬＥＤ素子３ｂに対応して配置されているコリメートレンズ６ｂは、ＬＥＤ素子３ｂから射出された光のうち、発散角が所定の角度以下のもの（図２内の光束Ｌ３ｂ１）が入射されるように配置されている。そして、発散角が前記所定の角度を超える光（例えば図２内の光束Ｌ３ｂ２）については、コリメートレンズ６ｂには入射されない。
【００４４】
図２においては、ＬＥＤ素子３ａとＬＥＤ素子３ｂ、及びこれらに対応して配置されているコリメートレンズ６ａとコリメートレンズ６ｂについてのみ説明を行っているが、本実施形態では、各ＬＥＤ素子３とそれぞれに対応する各コリメートレンズ６が、同様に配置されているものとする。すなわち、各ＬＥＤ素子３から射出された光のうち、発散角が所定の角度以下の光束、すなわち放射強度が比較的高い光束は、対応するコリメートレンズ６に入射されてコリメートされる。一方、各ＬＥＤ素子３から射出された光のうち、発散角が前記所定の角度を超える光束、すなわち放射強度が比較的低い光束は、対応するコリメートレンズ６に入射されない。
【００４５】
この結果、各ＬＥＤ素子３から射出された光のうち、放射強度が比較的高い光束のみが、第二光学系７に対して平行光として入射され、ロッドインテグレータ９の入射面９ａに集光される。一方、各ＬＥＤ素子３から射出された光のうち、放射強度が比較的低い光束については、第二光学系７に対して平行光として入射されないため、ロッドインテグレータ９の入射面９ａには集光されない。この結果、ロットインテグレータ９の入射面９ａには、放射強度の高い光のみが集光される。
【００４６】
図３は、コリメートレンズ６ａの射出面を、光軸１１の方向、すなわちＺ方向から見たときの模式的な図面と、当該射出面上における放射強度分布を模式的に示す図面である。図３（ａ）は、コリメートレンズ６ａの射出面を、光軸１１の方向、すなわちＺ方向から見たときの模式的な図面である。また、図３（ｂ）は、コリメートレンズ６ａの射出面上において、中心Ｏを通るＸ軸方向に平行な線分上の放射強度の分布を示したものである。なお、図３（ｃ）は、比較例における放射強度分布を、図３（ｂ）にならって示したものである。
【００４７】
上述したように、本実施形態では、コリメートレンズ６ａには、対応するＬＥＤ素子３ａから射出された光のうち、発散角が所定の角度以下であり、放射強度が比較的高い光束のみが入射される。このため、コリメートレンズ６ａの射出面上における放射強度は、全体的に高い領域で分布される。好ましくは、放射強度の最大値ＲＩ１を基準としたときに、放射強度の最小値ＲＩ２が、ＲＩ１／ｅ２を超えるように、コリメートレンズ６ａとＬＥＤ素子３ａとが配置されている。なお、レーザ光においては、ピーク強度値から１／ｅ２に落ちる強度の幅をもって、レーザ光の幅が定義される。ＲＩ２＞ＲＩ１／ｅ２となるようにコリメートレンズ６ａとＬＥＤ素子３ａとを配置するという規定は、レーザ光の幅の定義を参照したものである。より好ましくは、放射強度の最小値ＲＩ２が、ＲＩ１／２を超えるようにコリメートレンズ６ａとＬＥＤ素子３ａとが配置される。
【００４８】
これに対し、図３（ｃ）に示すように、放射強度の最小値ＲＩ２がＲＩ１／ｅ２以下である場合には、コリメートレンズ６ａから射出される光の一部は、放射強度が低くなる。この結果、ロッドインテグレータ９の入射面９ａに集光される光の一部に、放射強度の低い光が含まれてしまう。例えば、ＬＥＤ素子３ａから射出され、所定の発散角を有して進行する光束の全てをコリメートレンズ６ａに入射させた場合には、図３（ｃ）のような放射強度分布が示されることがある。
【００４９】
図２を参照して説明したように、本実施形態では、比較的放射強度の低い光については、敢えて対応するコリメートレンズ６に入射させない構成とすることで、比較的放射強度の高い光のみを第二光学系７を介してロッドインテグレータ９の入射面９ａに入射させている。これにより、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂからは、輝度の高い光が射出される。よって、光源部２にＬＥＤ素子３を用いた場合においても、輝度の高い光源装置１が実現される。
【００５０】
更に、図１に示すように、第二光学系７から射出される、隣接する光束２０ａと光束２０ｂの間隔ｄを、できるだけ狭くするのが好ましい。かかる間隔ｄが広いほど、第二光学系７の射出面側によって構成される二次光源の輝度値がこの間隔の分だけ低下してしまう。このため、各ＬＥＤ素子３の輝度をできるだけ維持させるためには、第二光学系７から射出される光束間の間隔ｄを狭くするのが好ましい。より具体的には、隣接するコリメートレンズ６をなるべく密着して配置するのが好ましい。これにより、ロッドインテグレータ９の入射面９ａに入射される光を密にすることができ、輝度を更に高めることができる。
【００５１】
図４は、複数のコリメートレンズ６を密接して配置する構成の一例を示す図面である。図４は、第一光学系５と第二光学系７の間から、Ｚ方向（光軸１１方向）に光源部２側を見たときの様子の一例を模式的に示す図面である。図４の例では、複数のＬＥＤ素子３が、所定の平面（ここではＸＹ平面）上に規則的に配置されており、各ＬＥＤ素子３に対してＺ方向に対向する位置にコリメートレンズ６が配置されている。図４の例では、外縁部を構成する各ＬＥＤ素子３が正六角形を構成し、且つ、各ＬＥＤ素子３がＸ方向及びＹ方向に整列して配置されている。なお、図４において、各ＬＥＤ素子３につき、説明の便宜上、それぞれ符号５１〜６９を付している。この符号を参照して説明すれば、外縁部を構成する各ＬＥＤ素子（５１，５２，５３，５７，６２，６６，６９，６８，６７，６３，５８，５４）が正六角形を構成している。
【００５２】
複数のＬＥＤ素子３が、図４に示すような態様で配置されることで、限られた領域内に多くのＬＥＤ素子３を密集させることができる。これにより、多くのＬＥＤ素子３からの射出光を第二光学系７によって集光させることができる。
【００５３】
ところで、ＬＥＤ素子３は電極部を有しており、この電極部に対して電源を供給するための配線が必要である。このため、ＬＥＤ素子３を配置するに際しては、配線を取り回すための領域を確保することが不可避であるため、隣接するＬＥＤ素子３同士の間には間隔２１（図４参照）を空けざるを得ないという事情がある。
【００５４】
例えば、図５に示すように、ＬＥＤ素子３の間隔２１を広くして配置した場合を考える。図５は、ＬＥＤ素子３’及びこれに対応するコリメートレンズ６’を配置することができる余裕が存在する態様で配置されている場合を例示したものである。このようにＬＥＤ素子３を配置した場合、図６に示すように、あるＬＥＤ素子３からの射出光が第二光学系７を経て形成する光束２０ａと、別のＬＥＤ素子３からの射出光が第二光学系７を形成する光束２０ｂとに距離ｄが広がる。この場合、図１の構成と比較して、第二光学系７の射出側における輝度値が低下する。
【００５５】
なお、図５及び図６に示すように、ＬＥＤ素子３の間隔２１を広くして配置した場合には、対応するコリメートレンズ６の間隔も広くなる。この結果、ＬＥＤ素子３から射出された光の一部が、対応するコリメートレンズ６に隣接するコリメートレンズ６に入射されるという配置関係にはならない。つまり、コリメートレンズ６は、対応するＬＥＤ素子３から射出された光のうち、比較的放射強度の低い光についても入射される構成となる。以上説明したように、図１に示す本実施形態の光源装置１によれば、図５及び図６に示す光源装置よりも、輝度の高い光を生成することができる。
【００５６】
なお、図４を参照して上述したＬＥＤ素子３の配置方法は、あくまで一例であり、配置方法は適宜選択される。例えば、図７に示すように、外縁部を構成する各ＬＥＤ素子３がほぼ正方形を構成し、且つ、各ＬＥＤ素子３がＸ方向及びＹ方向に整列して配置されていても構わない。図７の態様においても、各ＬＥＤ素子３及び各コリメートレンズ６を密に配置させることができる。
【００５７】
また、図１においては、各ＬＥＤ素子３に対応して配置された各コリメートレンズ６が、２枚のレンズで構成されている場合を図示したが、図８に示すように、１枚のレンズで構成されていても構わない。また、各コリメートレンズ６が３枚以上のレンズで構成されていても構わない。
【００５８】
［第二実施形態］
第二実施形態の光源装置について説明する。第二実施形態は、第一実施形態と比較して、各ＬＥＤ素子３の配置方法が異なる。
【００５９】
図９は、第二実施形態におけるＬＥＤ素子３の配置方法につき、図４にならって図示したものである。図９に示すＬＥＤ素子３は、複数のＬＥＤ素子３が、Ｘ方向及びＹ方向にいずれも非平行な、方向ｃ１及びｃ２に整列して配置されている。このように配置されることで、図４の態様でＬＥＤ素子３が配置される構成よりも、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上における照度分布を更に均一化することができる。この点につき、以下説明する。
【００６０】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、ＬＥＤ素子３が図４に示す態様で配置された場合において、各ＬＥＤ素子３の中央位置からＺ方向に射出された光が第二光学系７に入射された後、ロッドインテグレータ９に入射されるまでの光路を模式的に示している。この光路は、第二光学系７からロッドインテグレータ９までの間において、各ＬＥＤ素子３から射出された光が示す光軸に対応する。なお、図１０Ａは、光学系をＸ方向に見たときの模式的な図面であり、図１０Ｂは、光学系をＹ方向に見たときの模式的な図面である。
【００６１】
図４に示されるような態様でＬＥＤ素子３を配置した場合、ＸＹ平面上において、各ＬＥＤ素子３は、異なる９種類のＹ座標（Ｙ１〜Ｙ９）を示している。より詳細には、これらのＹ座標は、ＬＥＤ素子６２が示すＹ１、ＬＥＤ素子５７及び６６が示すＹ２、ＬＥＤ素子５３、６１及び６９が示すＹ３、ＬＥＤ素子５６及び６５が示すＹ４、ＬＥＤ素子５２、６０及び６８が示すＹ５、ＬＥＤ素子５５及び６４が示すＹ６、ＬＥＤ素子５１、５９及び６７が示すＹ７、ＬＥＤ素子５４及び６３が示すＹ８、並びに、ＬＥＤ素子５８が示すＹ９である。
【００６２】
異なるＹ座標を示すＬＥＤ素子３から射出された光は、第二光学系７の入射面７ａ上において、それぞれＹ座標が異なる位置に入射される。すなわち、Ｙ座標の値がＹ９であるＬＥＤ素子５８から射出された光は、第二光学系７の入射面７ａ上において最もＹ座標の大きな位置に入射される。この光は、光軸３１Ｙ９を有した光としてロッドインテグレータ９の入射面９ａに入射される。
【００６３】
同様に、Ｙ座標の値がＹ８であるＬＥＤ素子５４及び６３から射出された光は、第二光学系７の入射面７ａ上において、ＬＥＤ素子５８から射出された光の次にＹ座標の大きな位置に入射される。この光は、光軸３１Ｙ８を有した光としてロッドインテグレータ９の入射面９ａに入射される。
【００６４】
つまり、図１０Ａに示される光軸３１Ｙ９を有する光を射出するのは、配置されたＹ座標の値がＹ９を示すＬＥＤ素子５８の１つである。図１０Ａに示される光軸３１Ｙ８を有する光を射出するのは、配置されたＹ座標の値がＹ８を示すＬＥＤ素子５４及び６３の２つである。以下、同様に記載する。
【００６５】
図１０Ａに示される光軸３１Ｙ７を有する光を射出するのは、配置されたＹ座標の値がＹ７を示すＬＥＤ素子５１、５９、及び６７の３つである。図１０Ａに示される光軸３１Ｙ６を有する光を射出するのは、配置されたＹ座標の値がＹ６を示すＬＥＤ素子５５及び６４の２つである。
【００６６】
図１０Ａに示される光軸３１Ｙ５を有する光を射出するのは、配置されたＹ座標の値がＹ５を示すＬＥＤ素子５２、６０、及び６８の３つである。図１０Ａに示される光軸３１Ｙ４を有する光を射出するのは、配置されたＹ座標の値がＹ４を示すＬＥＤ素子５６及び６５の２つである。
【００６７】
図１０Ａに示される光軸３１Ｙ３を有する光を射出するのは、配置されたＹ座標の値がＹ３を示すＬＥＤ素子５３、６１、及び６９の３つである。図１０Ａに示される光軸３１Ｙ２を有する光を射出するのは、配置されたＹ座標の値がＹ２を示すＬＥＤ素子５７及び６６の２つである。図１０Ａに示される光軸３１Ｙ１を有する光を射出するのは、配置されたＹ座標の値がＹ１を示すＬＥＤ素子６２の１つである。
【００６８】
図１０Ａに示すように、第二光学系７の入射面７ａ上において入射される光の位置が、第二光学系７の光軸１１から±Ｙ方向に離れるほど、ロットイングレータ９の入射面９ａ上におけるＹ方向に係る入射角度の大きな光となる。第二光学系７の光軸１１に対してＹ方向に対称に入射される光同士は、ロットイングレータ９の入射面９ａ上におけるＹ方向に係る入射角度が等しいとすれば、図１０Ａに示す例では、ロッドインテグレータ９への入射角度が５種類であるといえる。すなわち、入射角度の大きい順に、光軸３１Ｙ９（又は３１Ｙ１）を有する光、光軸３１Ｙ８（又は３１Ｙ２）を有する光、光軸３１Ｙ７（又は３１Ｙ３）を有する光、光軸３１Ｙ６（又は３１Ｙ４）を有する光、及び光軸３１Ｙ５を有する光である。そして、これらの光を射出しているＬＥＤ素子３の数は、順に、２，４，６，４，３である。
【００６９】
同様に、各ＬＥＤ素子３のＸ座標についても検討する。図４に示されるような態様でＬＥＤ素子３を配置した場合、ＸＹ平面上において、各ＬＥＤ素子３は、異なる５種類のＸ座標（Ｘ１〜Ｘ５）を示している。より詳細には、これらのＸ座標は、ＬＥＤ素子５１，５２，及び５３が示すＸ１、ＬＥＤ素子５４，５５，５６，及び５７が示すＸ２、ＬＥＤ素子５８，５９，６０，６１及び６２が示すＸ３、ＬＥＤ素子６３，６４，６５，及び６６が示すＸ４、並びに、ＬＥＤ素子６７，６８及び６９が示すＸ５である。
【００７０】
異なるＸ座標を示すＬＥＤ素子３から射出された光は、第二光学系７の入射面７ａに対して、異なるＸ座標の位置に入射される。すなわち、Ｘ座標の値がＸ５であるＬＥＤ素子６７，６８，及び６９から射出された光は、第二光学系７の入射面７ａ上において最もＸ座標の大きな位置に入射される。この光は、光軸３１Ｘ５を有した光としてロッドインテグレータ９の入射面９ａに入射される。
【００７１】
つまり、Ｘ座標についてもＹ座標と同様に議論することができる。図１０Ｂに示される光軸３１Ｘ５を有する光を射出するのは、配置されたＸ座標の値がＸ５を示すＬＥＤ素子６７，６８及び６９の３つである。図１０Ｂに示される光軸３１Ｘ４を有する光を射出するのは、配置されたＸ座標の値がＸ４を示すＬＥＤ素子６３，６４，６５，及び６６の４つである。
【００７２】
図１０Ｂに示される光軸３１Ｘ３を有する光を射出するのは、配置されたＸ座標の値がＸ３を示すＬＥＤ素子５８，５９，６０，６１，及び６２の５つである。図１０Ｂに示される光軸３１Ｘ２を有する光を射出するのは、配置されたＸ座標の値がＸ２を示すＬＥＤ素子５４，５５，５６及び５７の４つである。図１０Ｂに示される光軸３１Ｘ１を有する光を射出するのは、配置されたＸ座標の値がＸ１を示すＬＥＤ素子５１，５２及び５３の３つである。
【００７３】
図１０Ｂに示すように、第二光学系７の入射面７ａ上において入射される光の位置が、第二光学系７の光軸１１から±Ｘ方向に離れるほど、ロットイングレータ９の入射面９ａ上におけるＸ方向に係る入射角度の大きな光となる。第二光学系７の光軸１１に対してＸ方向に対称に入射される光同士は、ロットイングレータ９の入射面９ａ上におけるＸ方向に係る入射角度が等しいとすれば、図１０Ｂに示す例では、ロッドインテグレータ９への入射角度が３種類であるといえる。すなわち、入射角度の大きい順に、光軸３１Ｘ５（又は３１Ｘ１）を有する光、光軸３１Ｘ４（又は３１Ｘ２）を有する光、及び光軸３１Ｘ３を有する光である。そして、これらの光を射出しているＬＥＤ素子３の数は、順に、６，８，５である。
【００７４】
同一の角度を有してロッドインテグレータ９の入射面９ａに入射される光を射出したＬＥＤ素子３の数が多いほど、当該角度成分を示す光量が高くなる。つまり、入射面９ａに対する入射角度に応じて光量が大きく異なると、射出面９ｂにおいて角度成分の強度バラツキに応じた照度分布が生成されてしまう。図４の配置の態様であれば、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれにおいて、入射角度に応じた光量が異なっているため、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上において照度分布が生成されているものと考えられる。言い換えれば、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上において照度をなるべく均一にするためには、ロッドインテグレータ９の入射面９ａに対して異なる入射角度を示す光の強度をなるべく均一化するのが好ましいと考えられる。
【００７５】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、ＬＥＤ素子３が図９に示す態様で配置された場合において、各ＬＥＤ素子３の中央位置からＺ方向に射出された光が第二光学系７に入射された後、ロッドインテグレータ９に入射されるまでの光路を模式的に示している。図１１Ａは、光学系をＸ方向に見たときの模式的な図面であり、図１１Ｂは、光学系をＹ方向に見たときの模式的な図面である。
【００７６】
図９に示されるような態様でＬＥＤ素子３を配置した場合、図４の場合とは異なり、ＸＹ平面上において、各ＬＥＤ素子３は、異なる１９種類のＹ座標（Ｙ１１〜Ｙ２９）及び異なる１９種類のＸ座標（Ｘ１１〜Ｘ２９）を示している。図９の例では、全てのＬＥＤ素子３の配置位置について、Ｙ座標及びＸ座標が異なっている。よって、図１１Ａに示すように、各ＬＥＤ素子３から射出された光は、第二光学系７の入射面７ａに対して、それぞれ異なるＹ座標の位置に入射される。例えば、Ｙ座標の値がＹ２５であるＬＥＤ素子５９から射出された光は、光軸３１Ｙ２５を有した光としてロッドインテグレータ９の入射面９ａに入射される。また、図１１Ｂに示すように、各ＬＥＤ素子３から射出された光は、第二光学系７の入射面７ａに対して、それぞれ異なるＸ座標の位置に入射される。例えば、Ｘ座標の値がＸ１９であるＬＥＤ素子５９から射出された光は、光軸３１Ｘ１９を有した光としてロッドインテグレータ９の入射面９ａに入射される。
【００７７】
図４に示す配置態様の場合、同一の角度でロットイングレータ９の入射面９ａに入射される光を射出しているＬＥＤ素子３が複数存在し、且つ、これらの数が角度に応じて隔たりを有していた。この結果、ロットイングレータ９の射出面９ｂ上において、入射角度に応じた照度分布を有していた。
【００７８】
しかし、図９に示すような配置態様とした場合、ロットイングレータ９の射出面９ｂ上において、各ＬＥＤ素子３から射出された光の入射角度を、図４に示す配置態様よりも分散させることができる。このことは、同一の角度でロットイングレータ９の入射面９ａに入射される光を射出しているＬＥＤ素子３の数を、均一化することができることを意味する。つまり、図９の配置態様によれば、ロットイングレータ９の射出面９ｂ上における照度分布を低減できる効果が得られる。
【００７９】
図１２Ａは、実際にＬＥＤ素子３を図４に示す態様で配置した場合の、ロッドインテグレータ９の後段の光学系に照射される光の照度分布を示すグラフである。図１２Ｂは、実際にＬＥＤ素子３を図９に示す態様で配置した場合の、ロッドインテグレータ９後段の光学系に照射される光の照度分布を示すグラフである。なお、図１２Ａ、図１２Ｂは、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上における照度分布と整合する。
【００８０】
図１２Ａによれば、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上において、Ｙ方向よりもＸ方向に照度の分布が高いことが分かる。これは、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して上述したように、ロッドインテグレータ９への入射角度に関して、Ｙ方向よりもＸ方向の方が種類が少ないため、角度毎の光の強度バラつきが大きくなっていることを表しているものと考えられる。
【００８１】
これに対し、図１２Ｂによれば、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上において、Ｘ方向及びＹ方向共に、照度を均一化できていることが分かる。このことからも、ロッドインテグレータ９への光の入射角度をなるべく異ならせ、異なる入射角度を示す光の間での強度差をできるだけ小さくすることで、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上における照度のバラツキを更に低減する効果が得られることが分かる。すなわち、本実施形態の構成によれば、光源部２から射出される光の輝度の低下を抑制しながらも、照度分布が均一化された光を実現することができる。
【００８２】
［第三実施形態］
第三実施形態の光源装置について説明する。第三実施形態は、第二実施形態と比較して、各ＬＥＤ素子３の配置方法が異なる。図１３は、第三実施形態におけるＬＥＤ素子３の配置方法につき、図９にならって図示したものである。図１３に示すＬＥＤ素子３は、図９と同様に、複数のＬＥＤ素子３が、Ｘ方向及びＹ方向にいずれも非平行な、方向ｃ１及びｃ２に整列して配置されている。ただし、各ＬＥＤ素子３の辺の方向自体は、Ｘ方向及びＹ方向に平行になるように配置している。
【００８３】
図１４Ａは、第二実施形態で上述したように、ＬＥＤ素子３を図９に示す態様で配置した場合の、ロッドインテグレータ９の入射面９ａに形成される像を模式的に示す図面である。図１４Ｂは、ＬＥＤ素子３を図１３に示す態様で配置した場合の、ロッドインテグレータ９の入射面９ａ上に形成される像を模式的に示す図面である。
【００８４】
図１４Ａに示すように、図９に示される配置態様の場合、ＬＥＤ素子３自体もＸ方向及びＹ方向に傾斜しているため、ロッドインテグレータ９の入射面９ａ上における像９Ｌが傾いている。この結果、入射面９ａ上において、像９Ｌの領域がはみ出してしまう。このはみ出した領域内の光は有効に利用されないため、結果的に光の利用効率が低下してしまう。
【００８５】
これに対し、図１３に示される配置態様の場合、ＬＥＤ素子３そのものは傾斜せずに配置されているため、図１４Ｂに示すように、入射面９ａ上に形成される像９Ｌは、入射面９ａが構成する辺に平行になる。この結果、ロッドインテグレータ９に取り込むことのできる範囲内で複数のＬＥＤ素子３を集光することのみで、光を最大限有効に利用することができる。
【００８６】
更に、図９に示される配置態様の場合、図１４Ａに示すように、入射面９ａ上において、像９Ｌの領域と像が形成されない領域との間で照度分布が生じてしまう。これに対し、図１３に示される配置態様の場合、図１４Ｂに示すように、入射面９ａの領域に対する像９Ｌの領域の面積の割合を高めることができる。この結果、図９に示される配置態様と比較して、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上における照度分布を更に均一化できる。
【００８７】
［第四実施形態］
図１５は、第四実施形態の光源装置の光学系を模式的に示す図面である。本実施形態の光源装置１は、インテグレータ光学系８がフライアイレンズ１０で構成されている点が第一実施形態と異なる。
【００８８】
本実施形態のように、インテグレータ光学系８をフライアイレンズ１０で構成した場合であっても、フライアイレンズ１０の入射面には高輝度の光が集光される。これにより、フライアイレンズ１０からは、高輝度の光が射出される。
【００８９】
［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。
【００９０】
〈１〉  上記の実施形態では、各ＬＥＤ素子３から射出された光のうち、発散角が所定の角度以下の光束は、対応するコリメートレンズ６に入射されてコリメートされ、発散角が所定の角度を超える光束については、対応するコリメートレンズ６には入射されないものとした。しかし、少なくとも一つのＬＥＤ素子３と当該ＬＥＤ素子３に対応して配置されたコリメートレンズ６とが、上記条件を満たすように配置されている構成であればよい。
【００９１】
〈２〉  第二実施形態では、ＬＥＤ素子３の配列方向ｃ１及びｃ２を、それぞれＸ及びＹ方向から１５°傾けた場合を採り上げて説明した。しかし、この傾ける角度については、１５°に限定されるものではない。
【００９２】
上述したように、図４のようにＬＥＤ素子３を配置した場合、Ｙ方向よりもＸ方向に関して座標数が少なくなり、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上では、Ｘ方向に照度のバラつきが生じた。図４の例では、各ＬＥＤ素子３を通過する線として、Ｘ方向に平行な線が９本引ける（９つのＹ座標を示す）一方、Ｙ方向に平行な線は５本しか引けない（５つのＸ座標を示す）。つまり、図４のようにＬＥＤ素子３が配置された場合、Ｘ方向には９列のＬＥＤ素子が並べられており、Ｙ方向には５列のＬＥＤ素子が並べられていることになる。
【００９３】
このような構成においては、ＬＥＤ素子３の配列数が少ない方向（図４ではＹ方向）に対して直交する方向、すなわちＸ方向と、ロッドインテグレータ９の入射面９ａを構成する辺の方向が平行でないように、ＬＥＤ素子３を配置態様を変更する。これにより、ロッドインテグレータ９の入射面９ａ上における角度毎の光の強度分布が抑えられ、射出面９ｂ上における照度を均一化することができる。より詳細には、ＬＥＤ素子３の配列数が最も少ない方向に対して直交する方向と、ロッドインテグレータ９の入射面９ａを構成する辺の方向が平行でないように、ＬＥＤ素子３を配置するのが好ましい。
【００９４】
更にいえば、上記第一実施形態から第三実施形態では、ロッドインテグレータ９の入射面９ａの形状が矩形であるものとして説明した。しかし、ロッドインテグレータ９の入射面９ａの形状は、矩形に限られず、三角形、直角三角形、正六角形等の形状を採用することができる。ここで、ロッドインテグレータ９に入射された光は、内面で反射を繰り返しながら、光が混ぜ合わされて射出面９ｂへと導かれる。この点に鑑みれば、ロッドインテグレータの入射面９ａ上において、この入射面９ａを構成する辺に対して直交する方向と、ＬＥＤ素子３が並べられている数の少ない方向に直交する方向（図４の例ではＸ方向）とが平行でないように、ＬＥＤ素子３を配置することで、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上における照度を均一化することができる。
【００９５】
〈３〉  第二実施形態では、ＬＥＤ素子３とロッドインテグレータ９の入射面９ａとが、共にＸＹ平面上に存在する場合を採り上げて説明した。しかし、光源部２とロッドインテグレータ９の間に例えば反射光学系等を配置することで、光の進行方向を変更する場合も考えられる。この構成の下では、ＬＥＤ素子３とロッドインテグレータ９の入射面９ａとは、必ずしも平行な平面上に存在しない。
【００９６】
このような場合には、ＬＥＤ素子３が配置されている平面を、ロッドインテグレータ９の入射面９ａに平行になるように移動させた仮想平面上で、上述した実施形態と同様の方法でＬＥＤ素子３を配置すればよい。ＬＥＤ素子３が配置されている平面を「第一平面」とし、この第一平面をロッドインテグレータ９の入射面９ａに平行になるように移動させたときに構成される平面を「第二平面」とする。第二平面上において並べられているＬＥＤ素子の配列数が最も少ない方向が、ロッドインテグレータ９の入射面９ａ上において当該入射面９ａを構成する辺に対して直交する方向に対して平行でないように、ＬＥＤ素子３が配置されることで、第二実施形態の構成と同様の効果が得られる。
【００９７】
なお、ＬＥＤ素子３の配列態様によっては、ＬＥＤ素子３の配列数が最も少ない方向が複数存在する場合がある。このときは、特に、第二平面上において並べられているＬＥＤ素子の配列数が最も少ない方向に直交する方向の全てが、ロッドインテグレータ９の入射面９ａ上において当該入射面９ａを構成する辺に対して直交する方向に対して平行でないように、ＬＥＤ素子３を配置するのが更に好ましい。このように構成することで、ロッドインテグレータ９の射出面９ｂ上における照度分布を均一化させる効果を更に高めることができる。
【００９８】
〈４〉  各実施形態で上述した光源装置１は、露光装置やプロジェクタ用の光源として利用することができる。
【００９９】
図１６は、第一実施形態の光源装置１を含む露光装置の構成を模式的に示す図面である。露光装置１９は、インテグレータ光学系８の後段に投影光学系１５及びマスク１６を備え、必要に応じて投影レンズ１７を備える。投影光学系１５によって投影される位置にマスク１６を設置し、マスク１６の後段にマスク１６のパターン像を焼き付ける対象となる感光性基板１８を設置する。この状態で、光源部２から光が射出されると、この光が第二光学系７によって集光された後、ロッドインテグレータ９で照度分布が均一化された光として、投影光学系１５に照射される。投影光学系１２は、この光を、マスク１６のパターン像を直接又は投影レンズ１７を介して感光性基板１８上に投影する。
【０１００】
なお、露光装置１９は、第二実施形態以後の各実施形態の光源装置１を備えるものとしても構わない。プロジェクタにおいても同様である。
【符号の説明】
【０１０１】
１            ：    光源装置
２            ：    光源部
３            ：    ＬＥＤ素子
５            ：    第一光学系
６            ：    コリメートレンズ
７            ：    第二光学系
７ｆ          ：    第二光学系の焦点
８            ：    インテグレータ光学系
９            ：    ロッドインテグレータ
９ａ          ：    ロッドインテグレータの入射面
９ｂ          ：    ロッドインテグレータの射出面
１０            ：    フライアイレンズ
１１            ：    光軸
１５            ：    投影光学系
１６            ：    マスク
１７            ：    投影レンズ
１８            ：    感光性基板
１９            ：    露光装置
２０ａ，２０ｂ  ：    光束
２１            ：    間隔
５１〜６９      ：    ＬＥＤ素子
１００          ：    光源
１０１，１０２  ：    ＬＥＤ素子
１０３          ：    コリメートレンズ
１０４          ：    フライアイレンズ
１１０          ：    フライアイレンズを構成する一のレンズ
１２１          ：    レンズ１１０の入射面
１２２          ：    レンズ１１０の射出面
ＩＭ１０１      ：    ＬＥＤ素子１０１の像
ＩＭ１０２      ：    ＬＥＤ素子１０２の像
【図１】
2017054724.tif 000003
【図２】
2017054724.tif 000004
【図３】
2017054724.tif 000005
【図４】
2017054724.tif 000006
【図５】
2017054724.tif 000007
【図６】
2017054724.tif 000008
【図７】
2017054724.tif 000009
【図８】
2017054724.tif 000010
【図９】
2017054724.tif 000011
【図１０Ａ】
2017054724.tif 000012
【図１０Ｂ】
2017054724.tif 000013
【図１１Ａ】
2017054724.tif 000014
【図１１Ｂ】
2017054724.tif 000015
【図１２Ａ】
2017054724.tif 000016
【図１２Ｂ】
2017054724.tif 000017
【図１３】
2017054724.tif 000018
【図１４Ａ】
2017054724.tif 000019
【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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