投写型表示装置のための照明光学系であって、固体光源と、前記固体光源から発せられた第一の光を該第一の光と異なるピーク波長を有する第二の光に変換する光変換部と、前記第二の光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、前記光変換部から発せられた前記第二の光を前記偏光変換素子へ導く光学系と、を有し、前記光変換部は、前記第一の光を透過させ、かつ、前記第二の光を反射する波長選択膜が形成された第一の面と、前記波長選択膜の表面の一部に形成された蛍光体層であって、前記第一の光によって励起されて前記第二の光を放出する蛍光体層と、を有し、前記偏光変換素子は、第一のピッチで交互に配置された偏光分離面および反射面と、前記反射面によって反射された光の偏光方向と前記偏光分離面を透過した光の偏光方向とを一致させる位相差板と、を有し、前記光学系は、前記光変換部の前記第一の面上の、前記蛍光体層が形成されている領域に対応する高光強度領域と、前記光変換部の前記第一の面上の、前記蛍光体層が形成されていない領域に対応する低光強度領域とが、前記第一のピッチ以下の第二のピッチで交互に存在する光強度分布を有する二次光源像を、前記偏光変換素子の入射面上に形成する、照明光学系。前記蛍光体層の面積が前記固体光源の発光面の面積よりも小さい、請求項1に記載の照明光学系。前記光変換部の第二の面に形成された反射膜を有し、前記第一の光の一部は、前記蛍光体層にその前面から入射し、前記第一の光の他の一部は、前記波長選択膜を透過した後に前記反射膜によって反射されて、前記蛍光体層にその背面から入射する、請求項1または請求項2に記載の照明光学系。前記光学系には、前記固体光源の発光面と対向する第一の開口部と、該第一の開口部と反対側に位置する第二の開口部とを備えたライトトンネルと、前記固体光源の前記発光面と前記ライトトンネルの前記第一の開口部との間に配置されたダイクロイックミラーであって、前記第一の光を透過させ、かつ、前記第二の光を反射するダイクロイックミラーと、前記ダイクロイックミラーと前記ライトトンネルの前記第一の開口部との間に配置された第一のレンズと、前記ダイクロイックミラーと前記偏光変換素子の前記入射面との間に配置された第二のレンズと、が少なくとも含まれ、前記光変換部は、該光変換部の前記第一の面が前記ライトトンネルの前記第二の開口部を塞ぐようにして、該第二の開口部に設けられており、前記第一のレンズおよび第二のレンズは、前記ライトトンネルを通過した前記第二の光を前記偏光変換素子の前記入射面上に集光させて前記二次光源像を形成する、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の照明光学系。投写型表示装置のための照明光学系であって、固体光源と、前記固体光源から発せられた第一の光を該第一の光と異なるピーク波長を有する第二の光と、前記第一の光および第二の光と異なるピーク波長を有する第三の光とに変換する光変換部と、前記第二の光の偏光方向を揃える第一の偏光変換素子と、前記第三の光の偏光方向を揃える第二の偏光変換素子と、前記光変換部から発せられた前記第二の光を前記第一の偏光変換素子へ導く第一の光学系と、前記光変換部から発せられた前記第三の光を前記第二の偏光変換素子へ導く第二の光学系と、を有し、前記光変換部は、第一の面と、前記第一の面の一部に形成された蛍光体層であって、前記第一の光によって励起されて前記第二の光を放出する第一の蛍光体層と、前記第一の面の他の一部に形成された蛍光体層であって、前記第一の光によって励起されて前記第三の光を放出する第二の蛍光体層と、を有し、前記第一および第二の偏光変換素子は、第一のピッチで交互に配置された偏光分離面および反射面と、前記反射面によって反射された光の偏光方向を前記偏光分離面を透過した光の偏光方向に合わせる位相差板と、を有し、前記第一の光学系は、前記光変換部の前記第一の面上の、前記第一の蛍光体層が形成されている領域に対応する高光強度領域と、前記光変換部の前記第一の面上の、前記第二の蛍光体層が形成されている領域に対応する低光強度領域とが、前記第一のピッチ以下の第二のピッチで交互に存在する光強度分布を有する二次光源像を、前記第一の偏光変換素子の入射面上に形成し、前記第二の光学系は、前記光変換部の前記第一の面上の、前記第二の蛍光体層が形成されている領域に対応する高光強度領域と、前記光変換部の前記第一の面上の、前記第一の蛍光体層が形成されている領域に対応する低光強度領域とが、前記第二のピッチで交互に存在する光強度分布を有する二次光源像を、前記第二の偏光変換素子の入射面上に形成する、照明光学系。前記第一の蛍光体層および第二の蛍光体層の面積が前記固体光源の発光面の面積よりも小さい、請求項5に記載の照明光学系。前記光変換部の第二の面に形成された反射膜を有し、前記第一の蛍光体層を透過した前記第一の光の一部は、前記反射膜によって反射されて、前記第一の蛍光体層にその背面から入射し、前記第二の蛍光体層を透過した前記第一の光の一部は、前記反射膜によって反射されて、前記第二の蛍光体層にその背面から入射する、請求項5または請求項6に記載の照明光学系。前記光学系には、前記固体光源の発光面と対向する第一の開口部と、該第一の開口部と反対側に位置する第二の開口部とを備えたライトトンネルと、前記固体光源の前記発光面と前記ライトトンネルの前記第一の開口部との間に配置されたダイクロイックミラーであって、前記第一の光を透過させ、かつ、前記第二の光および第三の光を反射する第一のダイクロイックミラーと、前記第一のダイクロイックミラーと前記ライトトンネルの前記第一の開口部との間に配置された第一のレンズと、前記第一のダイクロイックミラーと前記第一の偏光変換素子の前記入射面との間に配置された第二のレンズと、前記第一のダイクロイックミラーと前記第二のレンズとの間に配置されたダイクロイックミラーであって、前記第二の光を透過させ、かつ、前記第三の光を反射する第二のダイクロイックミラーと、前記第二のダイクロイックミラーと前記第二の偏光変換素子との間に配置された第三のレンズと、が少なくとも含まれ、前記光変換部は、該光変換部の前記第一の面が前記ライトトンネルの前記第二の開口部を塞ぐようにして、該第二の開口部に設けられており、前記第一のレンズおよび第二のレンズは、前記ライトトンネルを通過した前記第二の光を前記第一の偏光変換素子の前記入射面上に集光させて前記二次光源像を形成し、前記第一のレンズおよび第三のレンズは、前記ライトトンネルを通過した前記第三の光を前記第二の偏光変換素子の前記入射面上に集光させて前記二次光源像を形成する、請求項5乃至請求項7のいずれか一項に記載の照明光学系。前記固体光源がLEDまたは半導体レーザーである、請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の照明光学系。請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載の照明光学系を有する、投写型表示装置。しかし、LEDは放電ランプに比べて発光量が少ない。このため、明るい画像を得るためには、LEDの発光量を増やすとともに、LEDから出射される光の利用効率を向上させることが重要である。LEDの発光量を増やすためには、LEDの発光面積を拡大する必要がある。一方、光利用効率を向上させるためには、LEDのエテンデューを小さくする必要がある。具体的には、LEDのエテンデューを画像形成素子の光入射面の面積と光の取り込み角との積の値以下にすることが必要である。しかし、LEDのエテンデューは、LEDの発光面積とLEDから出射される光の立体角放射角との積によって決定される。したがって、発光量を増やすためにLEDの発光面積を拡大すると、エテンデューが大きくなり、光利用効率が低下してしまう。本発明に係る照明光学系は、投写型表示装置に用いられる照明光学系である。本発明に係る照明光学系の一つは、固体光源と、前記固体光源から発せられた第一の光を該第一の光と異なるピーク波長を有する第二の光に変換する光変換部と、前記第二の光の偏光方向を揃える偏光変換素子と、前記光変換部から発せられた前記第二の光を前記偏光変換素子へ導く光学系とを有する。前記光変換部は、前記第一の光を透過させ、かつ、前記第二の光を反射する波長選択膜が形成された第一の面と、前記波長選択膜の表面の一部に形成された蛍光体層であって、前記第一の光によって励起されて前記第二の光を放出する蛍光体層とを有する。前記偏光変換素子は、第一のピッチで交互に配置された偏光分離面および反射面と、前記反射面によって反射された光の偏光方向と前記偏光分離面を透過した光の偏光方向とを一致させる位相差板とを有する。前記光学系は、前記光変換部の前記第一の面上の、前記蛍光体層が形成されている領域に対応する高光強度領域と、前記光変換部の前記第一の面上の、前記蛍光体層が形成されていない領域に対応する低光強度領域とが、前記第一のピッチ以下の第二のピッチで交互に存在する光強度分布を有する二次光源像を、前記偏光変換素子の入射面上に形成する。本発明に係る照明光学系の他の一つは、固体光源と、前記固体光源から発せられた第一の光を該第一の光と異なるピーク波長を有する第二の光と、前記第一の光および第二の光と異なるピーク波長を有する第三の光とに変換する光変換部と、前記第二の光の偏光方向を揃える第一の偏光変換素子と、前記第三の光の偏光方向を揃える第二の偏光変換素子と、前記光変換部から発せられた前記第二の光を前記第一の偏光変換素子へ導く第一の光学系と、前記光変換部から発せられた前記第三の光を前記第二の偏光変換素子へ導く第二の光学系とを有する。前記光変換部は、第一の面と、前記第一の面の一部に形成された蛍光体層であって、前記第一の光によって励起されて前記第二の光を放出する第一の蛍光体層と、前記第一の面の他の一部に形成された蛍光体層であって、前記第一の光によって励起されて前記第三の光を放出する第二の蛍光体層とを有する。前記第一および第二の偏光変換素子は、第一のピッチで交互に配置された偏光分離面および反射面と、前記反射面によって反射された光の偏光方向を前記偏光分離面を透過した光の偏光方向に合わせる位相差板とを有する。前記第一の光学系は、前記光変換部の前記第一の面上の、前記第一の蛍光体層が形成されている領域に対応する高光強度領域と、前記光変換部の前記第一の面上の、前記第二の蛍光体層が形成されている領域に対応する低光強度領域とが、前記第一のピッチ以下の第二のピッチで交互に存在する光強度分布を有する二次光源像を、前記第一の偏光変換素子の入射面上に形成する。前記第二の光学系は、前記光変換部の前記第一の面上の、前記第二の蛍光体層が形成されている領域に対応する高光強度領域と、前記光変換部の前記第一の面上の、前記第一の蛍光体層が形成されている領域に対応する低光強度領域とが、前記第二のピッチで交互に存在する光強度分布を有する二次光源像を、前記第二の偏光変換素子の入射面上に形成する。本発明によれば、高輝度でエテンデューの小さい照明光学系と、該照明光学系を備えた投写型表示装置とが実現される。次に、本発明の実施形態の一つについて説明する。図1は、本実施形態に係る照明光学系の構成を示す平面図である。図示されている照明光学系は、固体光源10と、5枚のレンズレンズ11、12、13、14、15と、ダイクロイックミラー16と、ライトトンネル17と、偏光変換素子18とを有する。ライトトンネル17は、内側に反射面が形成された中空の角柱であり、両端部に矩形の開口部がそれぞれ形成されている。以下の説明では、ライトトンネル17の2つの開口部のうち、固体光源10から出射された光が入射する開口部を第一の開口部と呼び、第一の開口部と反対側の開口部を第二の開口部と呼んで区別する。もっとも、かかる区別は説明の便宜上の区別に過ぎない。図1に示されているように、固体光源10とライトトンネル17は対向している。レンズ11、12、13、ダイクロイックミラー16およびレンズ14は、対向する固体光源10とライトトンネル17の間にこの順で配置されている。さらに、レンズ15は、ダイクロイックミラー16と偏光変換素子18との間に配置されている。図1に示すように、ライトトンネル17の第二の開口部には、光変換部20が設けられている。図2に、光変換部20を拡大して示す。図2に示すように、光変換部20は、略台形の断面形状を有するガラスブロック21を有する。ガラスブロック21は、その一面底面22がライトトンネル17の第二の開口部を塞ぐようにして、ライトトンネル17の第二の開口部に取り付けられている。ライトトンネル17の第二の開口部を塞いでいるガラスブロック21の底面22には、その全面に波長選択膜23が形成されている。波長選択膜23は、固体光源10から出射される光ピーク波長λ1を透過させ、固体光源10から出射される光よりも長波長の光ピーク波長λ2を反射する波長選択性を有する。また、ガラスブロック21の底面以外の面には反射膜24が形成されている。さらに、図3に示すように、ガラスブロック底面22に形成されている波長選択膜23の上には蛍光体層25が部分的に形成されている。具体的には、波長選択膜表面の片側半分にだけ蛍光体層25が積層されている。蛍光体層25は、蛍光体が分散された媒体を波長選択膜表面の所定領域に塗布することによって形成されている。媒体には、例えば、シリコン系バインダー、ガラス、透光性セラミックスなどを用いることができる。再び図1を参照する。固体光源10から出射された第一の光励起光は、レンズ11~13、ダイクロイックミラー16およびレンズ14を通過してライトトンネル17の第一の開口部から該ライトトンネル17に入射する。ライトトンネル17に入射した励起光は、ライトトンネル17内で反射を繰り返しながら光変換部20に到達する。図2に示すように、光変換部20に到達した励起光の一部は、蛍光体層25の前面に入射して蛍光体を励起する。光変換部20に到達した励起光の他の一部は、波長選択膜23を透過してガラスブロック21に入射する。ガラスブロック21に入射した励起光は、反射膜24によって反射されて蛍光体層25の背面に入射し、蛍光体を励起する。いずれにしても、励起光によって励起された蛍光体から第二の光蛍光が放出される。換言すれば、発光体層25が形成されている領域からは光が放出されるが、蛍光体層25が形成されていない領域からは光は放出されない。すなわち、ガラスブロック底面22の上波長選択膜23の上には、隣接する発光部と非発光部が存在している。再び図1を参照する。蛍光体層25から放出された光は、ライトトンネル17の第二の開口部から該ライトトンネル17に入射する。ライトトンネル17に入射した光は、ライトトンネル17内で反射を繰り返しながら第一の開口部に到達する。ライトトンネル17の第一の開口部から出射した光は、ダイクロイックミラー16によって反射されてレンズ15に入射する。ここで、レンズ14とレンズ15は、偏光変換素子18の入射面上に二次光源像を形成するように設計されている。具体的には、偏光変換素子18の入射面上に光変換部20ガラスブロック底面22の像を結像させるように設計されている。また、レンズ14、15を介して偏光変換素子18に入射する光は、ライトトンネル17内で複数回反射されている。このため、偏光変換素子18の入射面上には、複数の二次光源像がアレイ状に形成される。さらに、各二次光源像において、上記発光部蛍光体層25が形成されている領域に対応する部分の光強度は強くなり、上記非発光部蛍光体層25が形成されていない領域に対応する部分の光強度は弱くなる。結果、偏光変換素子18の入射面上には、図4に示すような光強度分布を持った二次光源像が形成される。具体的には、高光強度領域31と低光強度領域32とがストライプ状に交互に並んだ光強度分布を有する二次光源像が形成される。なお、図4に示すような光強度分布を有する二次光源像を得るためには、ライトトンネル17が少なくとも一対の対向する反射面を備えていればよい。また、本実施形態におけるライトトンネル17は、第二の開口部から第一の開口部に向けて径が次第に拡大しているが、ライトトンネルの径は一定であってもよい。偏光変換素子18は、入射した光の偏光面を回転させて偏光方向が揃った光を出射する。具体的には、入射した光に含まれるP偏光成分またはS偏光成分のいずれか一方を透過させ、いずれか他方の偏光面を90°回転させる。図5に示すように、偏光変換素子18は、偏光ビームスプリッタ40と位相差板12波長板41から構成されている。偏光ビームスプリッタ40内には、偏光分離膜42と反射膜43が所定ピッチで交互に配置されている。位相差板41は、偏光ビームスプリッタ40の出射面上であって、反射膜43によって反射される光の光路上に配置されている。位相差板41は、偏光ビームスプリッタ40の出射面上であって、偏光分離膜42を透過した光の光路上に配置してもよい。ここで、偏光変換素子18は、偏光分離膜42と反射膜43の配列ピッチが、図4に示す高光強度領域31と低光強度領域32の配列ピッチ以上となるように設定されている。さらに、偏光変換素子18は、図4に示す高光強度領域31に属する光が対応する偏光分離膜42に入射するように設計され、配置されている。よって、各高光強度領域31に属する光は、対応する偏光分離膜42に入射し、偏光成分に応じて分離される。具体的には、偏光分離膜42に入射した光に含まれるP偏光成分は偏光分離膜42を透過し、S偏光成分は反射膜43に向けて反射される。反射膜43に入射したS偏光成分は、該反射膜43によって反射され、位相差板41に入射する。位相差板41に入射したS偏光成分は、該位相差板41によって偏光面が90°回転させられ、P偏光成分に変換される。これまでの説明から、本実施形態に係る照明光学系のエテンデューは、光変換部20の発光部の面積蛍光体層25の面積に依存することが理解できるはずである。すなわち、本実施形態に係る照明光学系のエテンデューは、蛍光体層25の面積に依存し、固体光源10の発光面の面積には依存しない。したがって、固体光源10の発光面を拡大して該固体光源10の発光量を増加させても、照明光学系のエテンデューが大きくなることはない。一方、固体光源10の発光量が増加すれば、蛍光体層25から放出される光の量が増加する。総じて、エテンデューが小さく、かつ、高輝度の照明光が得られる照明光学系が実現される。なお、固体光源10の発光面の面積よりも蛍光体層25の面積の方が小さい場合に、固体光源10から出射された光の全てを蛍光体層25の一面に入射させるためには、固体光源10から出射された光を絞る必要がある。しかし、固体光源10から出射された光を絞ると、一部の光が損失する。そこで、本実施形態では、図2に示すように、固体光源10から出射された光の一部を蛍光体層25の前面に入射させ、他の一部を蛍光体層25の背面に入射させている。かかる構成により、固体光源10から出射された光を無駄なく利用することができる。図6に、本発明が適用された投写型表示装置の一例を示す。本実施例に係る投写型表示装置は、第一の青色LED110と、レンズ111、112、113、114、115と、ダイクロイックミラー116と、ライトトンネル117Gと、偏光変換素子118とを有する。青色LED110は図1に示されている固体光源10に対応し、レンズ111~115は図1に示されているレンズ11~15に対応し、ダイクロイックミラー116は図1に示されているダイクロイックミラー16に対応し、ライトトンネル117Gは図1に示されているライトトンネル17に対応し、偏光変換素子118は図1に示されている偏光変換素子18に対応する。青色LED110は、ライトトンネル117Gの第一の開口部と対向している。レンズ111、112、113、ダイクロイックミラー116およびレンズ114は、青色LED110とライトトンネル117Gの第一の開口部の間に、この順で配置されている。また、ライトトンネル117Gの第二の開口部には、図1に示されている光変換部20に対応する光変換部120が設けられている。ダイクロイックミラー116は、青色光を透過させ、緑色光を反射する波長選択性を有する。本実施例に係る投写型表示装置は、第二の青色LED201および赤色LED202をさらに有する。青色LED201は、ライトトンネル117Bの一端に設けられており、赤色LED202は、ライトトンネル117Rの一端に設けられている。ライトトンネル117B、117Rは、ライトトンネル117Gと同一の形状、寸法および機能を有する。図7aは、第一の青色LED110の発光面を示す平面図であり、図7bは、第二の青色LED201および赤色LED202の発光面を示す平面図である。図7abに示すように、第一の青色LED110の発光面は、第二の青色LED201および赤色LED202の発光面の2倍の面積を有する。具体的には、第一の青色LED110の発光面の面積は120mm2幅40mm×高さ30mmであるのに対し、第二の青色LED201および赤色LED202の発光面の面積は60mm2幅20mm×高さ30mmである。よって、第一の青色LED110の発光量は、第二の青色LED201および赤色LED202の発光量の2倍である。図7cは、図6に示す光変換部120を構成しているガラスブロック121の底面122を示す平面図である。ガラスブロック底面122は、第一の青色LED110の発光面と同一の形状および寸法を有する。すなわち、ガラスブロック底面122の面積は、120mm2幅40mm×高さ30mmである。ガラスブロック底面122には、その全面に波長選択膜123が形成されており、波長選択膜表面の左半分に蛍光体層125が積層されている。すなわち、波長選択膜123の面積は120mm2幅40mm×高さ30mmであり、蛍光体層125の面積は60mm2幅20mm×高さ30mmである。換言すれば、蛍光体層125の形状および寸法は、第二の青色LED201および赤色LED202の発光面のそれらと同一である。本実施例における蛍光体層125には、第一の青色LED110から出射された青色光に励起されて緑色光を放出する蛍光体が含まれている。また、波長選択膜123は、第一の青色LED110から出射された青色光を透過させ、蛍光体層125から放出された緑色光を反射する波長選択性を有する。再び図6を参照する。第一の青色LED110から出射された第一の光青色光/励起光は、レンズ111、112、113、ダイクロイックミラー116およびレンズ114を通過してライトトンネル117Gに入射する。ライトトンネル117Gに入射した励起光は、該ライトトンネル117G内を通過して光変換部120に到達する。図8に示すように、光変換部120に到達した励起光の一部は、蛍光体層125の前面に入射する。光変換部120に到達した励起光の他の一部は、波長選択膜123を透過してガラスブロック121に入射する。ガラスブロック121に入射した励起光は、ガラスブロック121の側面に形成されている反射膜124によって反射され、蛍光体層125の背面に入射する。すると、蛍光体層125の前面または背面から入射した励起光によって蛍光体層125に含まれている蛍光体が励起され、蛍光体層125から第二の光緑色光/蛍光が放出される。蛍光体層125から放出された緑色光は、ライトトンネル117Gの第二の開口部から該ライトトンネル117Gに入射する。再び図6を参照する。ライトトンネル117Gに入射した緑色光は、該ライトトンネル117G内で反射を繰り返しながら第一の開口部に到達する。ライトトンネル117Gの第一の開口部から出射した緑色光は、レンズ114を透過してダイクロイックミラー116に入射する。ダイクロイックミラー116に入射した緑色光は、該ダイクロイックミラー116によって反射され、ダイクロイックミラー301を透過してレンズ115に入射する。図9aに示すように、第二の青色LED201は、ライトトンネル117Bの第二の開口部の左半分を占めている。換言すれば、ライトトンネル117Bの第二の開口部の左半部が青色LED201の発光面によって覆われている。一方、図9bに示すように、赤色LED202は、ライトトンネル117Rの第二の開口部の右半分を占めている。換言すれば、ライトトンネル117Rの第二の開口部の右半部が赤色LED202の発光面によって覆われている。図6に戻る。第二の青色LED201から出射された光青色光は、ライトトンネル117Bの第二の開口部から該ライトトンネル117Bに入射する。ライトトンネル117Bに入射した青色光は、該ライトトンネル117B内で反射を繰り返しながら該ライトトンネル117Bの第一の開口部に到達する。ライトトンネル117Bの第一の開口部から出射した青色光は、レンズ302、ダイクロイックミラー116、301を透過してレンズ115に入射する。赤色LED202からから出射された光赤色光は、ライトトンネル117Rの第二の開口部から該ライトトンネル117Rに入射する。ライトトンネル117Rに入射した赤色光は、該ライトトンネル117R内で反射を繰り返しながら該ライトトンネル117Rの第一の開口部に到達する。ライトトンネル117Rの第一の開口部から出射した赤色光は、レンズ303、304を透過した後に、ダイクロイックミラー301によって反射されてレンズ115に入射する。上記のようにしてレンズ115に入射した光によって、偏光変換素子118の入射面上に二次光源像が形成される。具体的には、偏光変換素子118の入射面上に、光変換部120ガラスブロック底面122の像、青色LED201の発光面の像および赤色LED202の発光面の像が結像される。また、偏光変換素子118に入射する光は、ライトトンネル117R、117G、117B内でそれぞれ複数回反射されている。このため、偏光変換素子118の入射面上に、上記各像がアレイ状に形成され、かつ、重畳される。ここで、ガラスブロック底面122の像は、ガラスブロック底面122の上の発光部蛍光体層125が形成されている領域に対応する部分の光強度が強く、非発光部蛍光体層が形成されていない領域に対応する部分の光強度が弱い。換言すれば、ガラスブロック底面122の像は、高光強度領域31と低光強度領域32とがストライプ状に交互に並んだ光強度分布を有する図4参照。さらに、青色LED201の発光面の像および赤色LED202の発光面の像は、高強度領域31に重畳される。以上により、優れた光量バランスを有する白色光が得られる。一般的に、緑色LEDの発光効率は、青色LEDや赤色LEDに比べて低い。このため、蛍光体層125の代わりに、青色LED201や赤色LED202の発光面と同一面積の発光面を有する緑色LEDを用いた場合、緑色光の光量が不足する。一方、本実施例では、蛍光体層125の面積は青色LED201および赤色LED202の発光面の面積と同一であるが、蛍光体層125の励起光源である青色LED110の発光面の面積は、蛍光体層125の面積の2倍である。換言すれば、青色LED110の発光面の面積は、青色LED201および赤色LED202の発光面の面積の2倍である。よって、十分な量の緑色光が蛍光体層125から放出されるので、優れた光量バランスを有する白色光が得られる。さらに、本実施例に係る照明光学系のエテンデューは、蛍光体層125の面積、第二の青色LED201および赤色LED202の発光面の面積に依存し、第一の青色LED110の発光面の面積には依存しない。よって、第一の青色LED110の発光面の面積を拡大しても照明光学系のエテンデューが大きくなることはない。再び図6を参照する。上記のようにして得られた白色光は、偏光変換素子118によって偏光方向が揃えられる。偏光方向が揃えられた白色光は、ダイクロイックミラー401に入射する。ダイクロイックミラー401に入射した白色光に含まれている青色光は、該ダイクロイックミラー401によって反射され、その他の色光は該ダイクロイックミラー401を透過する。ダイクロイックミラー401によって反射された青色光は、レンズ402、ミラー403、レンズ404および入射側偏光板405を経由して液晶パネル406に入射する。ダイクロイックミラー401を透過した色光は、レンズ501を透過してダイクロイックミラー502に入射する。ダイクロイックミラー502に入射した色光に含まれている緑色光は、該ダイクロイックミラー502によって反射され、その他の色光赤色光は該ダイクロイックミラー502を透過する。ダイクロイックミラー502によって反射された緑色光は、レンズ503および入射側偏光板504を経由して液晶パネル505に入射する。ダイクロイックミラー502を透過した赤色光は、レンズ601、ミラー602、レンズ603、ミラー604、レンズ605および入射側偏光板606を経由して液晶パネル607に入射する。各液晶パネル406、505、607に入射した光は、画像信号に基づいて変調された後に、出射側偏光板を介してクロスダイクロイックプリズム701に入射し、合成される。クロスダイクロイックプリズム701によって合成された光は、投写レンズ702によって不図示のスクリーンに向けて投写される。図10に、本発明が適用された投写型表示装置の他例を示す。本実施例に係る投写型表示装置は、青色レーザー810と、レンズ811、814、815と、ダイクロイックミラー816と、ライトトンネル817と、偏光変換素子818とを有する。青色レーザーLED810は図1に示されている固体光源10に対応し、レンズ811、814、815は図1に示されているレンズ11、14、15にそれぞれ対応し、ダイクロイックミラー816は図1に示されているダイクロイックミラー16に対応し、ライトトンネル817は図1に示されているライトトンネル17に対応し、偏光変換素子818は図1に示されている偏光変換素子18に対応する。青色レーザー810は、ライトトンネル817の第一の開口部と対向している。レンズ811、レンズ814およびダイクロイックミラー816は、青色レーザー810とライトトンネル817の第一の開口部の間に、この順で配置されている。また、ライトトンネル817の第二の開口部には、図1に示されている光変換部20に対応する光変換部820が設けられている。ダイクロイックミラー816は、青色光を透過させ、緑色光および赤色光を反射する波長選択性を有する。本実施例に係る投写型表示装置は、青色LED901をさらに有する。青色LED901は、ライトトンネル902の一端に設けられている。ライトトンネル902は、ライトトンネル817と同一の形状、寸法および機能を有する。青色レーザー810から出射された第一の光青色光/励起光は、レンズ811、ダイクロイックミラー816およびレンズ814を通過してライトトンネル817に入射する。ライトトンネル817に入射した励起光は、該ライトトンネル817内を通過して光変換部820に到達する。図11は、光変換部820を構成するガラスブロック821の底面822を示す平面図である。ガラスブロック底面822の面積は、120mm2幅40mm×高さ30mmである。ガラスブロック底面822には、その全面に波長選択膜823図12が形成されており、波長選択膜表面の左半分に第一の蛍光体層825Gが形成され、右半分に第二の蛍光体層825Rが形成されている。すなわち、蛍光体層825Gおよび蛍光体層825Rの面積は60mm2幅20mm×高さ30mmである。なお、図示は省略するが、青色LED901の発光面は、蛍光体層825Gおよび蛍光体層825Rと同一の形状および寸法を有する。本実施例における第一の蛍光体層825Gには、青色レーザー810から出射された第一の光青色光/励起光に励起されて第二の光緑色光/蛍光を放出する蛍光体が含まれている。一方、第二の蛍光体層825Rには、青色レーザー810から出射された第一の光励起光に励起されて第三の光赤色光/蛍光を放出する蛍光体が含まれている。また、波長選択膜823は、青色レーザー810から出射された光を透過させ、蛍光体層825G、825Rから放出された光を反射する波長選択性を有する。図12に示すように、光変換部120に到達した励起光の一部は、蛍光体層825Gの前面に入射し、励起光の他の一部は蛍光体層825Rの前面に入射する。また、蛍光体層825G、825Rに吸収されなかった励起光は、波長選択膜823を透過してガラスブロック821に入射する。ガラスブロック821に入射した励起光は、ガラスブロック821の側面に形成されている反射膜824によって反射され、蛍光体層825Gまたは蛍光体層825Rの背面に入射する。すると、蛍光体層825Gの前面または背面から入射した励起光によって該蛍光体層825Gに含まれている蛍光体が励起され、該蛍光体層825Gから第二の光緑色光/蛍光が放出される。また、蛍光体層825Rの前面または背面から入射した励起光によって該蛍光体層825Rに含まれている蛍光体が励起され、該蛍光体層825Rから第三の光赤色光/蛍光が放出される。蛍光体層825Gから放出された緑色光および蛍光体層825Rから放出された赤色光は、ライトトンネル817の第二の開口部から該ライトトンネル817に入射する。再び図10を参照する。ライトトンネル817に入射した緑色光および赤色光は、該ライトトンネル817内で反射を繰り返しながら第一の開口部に到達する。ライトトンネル817の第一の開口部から出射した緑色光および赤色光は、レンズ814を透過してダイクロイックミラー816に入射する。ダイクロイックミラー816に入射した緑色光および赤色光は、該ダイクロイックミラー816によって反射され、ダイクロイックミラー903に入射する。ダイクロイックミラー903に入射した緑色光は、該ダイクロイックミラー903を透過してレンズ815に入射する。一方、ダイクロイックミラー903に入射した赤色光は、該ダイクロイックミラー903によって反射されてレンズ904に入射する。青色LED901から出射された光青色光は、ライトトンネル902の第二の開口部から該ライトトンネル902に入射する。ライトトンネル902に入射した青色光は、該ライトトンネル902内で反射を繰り返しながら該ライトトンネル902の第一の開口部に到達する。ライトトンネル902の第一の開口部から出射した青色光は、レンズ905、ダイクロイックミラー816、903を透過してレンズ815に入射する。なお、青色LED901の発光面は、ライトトンネル902の第二の開口部の左半分を覆っている。レンズ815とレンズ814は、偏光変換素子818の入射面上に二次光源像を形成するように設計されている。また、レンズ815とレンズ905も、偏光変換素子818の入射面上に二次光源像を形成するように設計されている。具体的には、レンズ815とレンズ814は、偏光変換素子818の入射面上に、蛍光体層825Gの像を結像させるように設計されている。レンズ815とレンズ905は、偏光変換素子818の入射面上に、青色LED901の発光面の像を結像させるように設計されている。さらに、レンズ904とレンズ814は、偏光変換素子906の入射面上に二次光源像を形成するように設計されている。具体的には、レンズ904とレンズ814は、偏光変換素子906の入射面上に、蛍光体層825Rの像を結像させるように設計されている。ここで、偏光変換素子818の入射面上に形成される蛍光体層825Gの像および青色LED901の発光面の像は、図4に示す光強度分布と同様の光強度分布を有する。また、偏光変換素子906の入射面上に形成される蛍光体層825Rの像も図4に示す光強度分布と同様の光強度分布を有する。偏光変換素子818に入射した光は、該偏光変換素子818によって偏光方向が揃えられる。また、偏光変換素子906に入射した光は、偏光変換素子906によって偏光方向が揃えられる。その後、偏光変換素子8181から出射された光は、緑色光と青色光に分離され、緑色光は液晶パネル910に入射し、青色光は液晶パネル911に入射する。また、偏光変換素子906から出射された赤色光は、液晶パネル912に入射する。なお、各液晶パネルの周囲の構成は実施例1と実質的に同一であるので、説明は省略する。