JP6141512B2

JP6141512B2 - 光源装置

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Publication number: JP6141512B2
Application number: JP2016505219A
Authority: JP
Inventors: 旭洋山田; 信高小林; 伸二柳生
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
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Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2017-06-07
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Description

本発明は、励起光を発生する複数の光源と、励起光のエネルギーを吸収して蛍光を発する蛍光体とを備えた光源装置に関するものである。

例えば、光源装置を用いる装置として投写型表示装置がある。投写型表示装置は、光源系、照明光学系及び投写光学系を備える。「光源系」とは、例えば、光源システムのことである。「システム」とは、個々の要素が相互に影響しあいながら、全体として機能するまとまりや仕組みのことである。つまり、光源系は、光を発する発光素子及び光学素子等を有するシステムである。光源系は、投写光を発する。照明光学系は、光源系から発せられた光をライトバルブへ導く。ライトバルブは、映像信号を受けて画像光を出力する。投写光学系は、ライトバルブが出力する画像光をスクリーンへ拡大して投写する。

ここで、「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。また、「ライトバルブ」とは、光の透過又は反射を制御する光シャッターのことである。ライトバルブは、例えば、液晶パネル又はＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ；登録商標）などである。また、励起光は、蛍光体などの物質に励起を引き起こす光の総称である。また、投写光は、投射光と同様の意味で使用している。「投射」及び「投写」は、光をなげかけることを意味する。

従来の光源系は、光源として高圧水銀ランプ又はキセノンランプを用いるのが主流であった。しかし、近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）という。）又はレーザーダイオード（ＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ））（以下、レーザーという。）などの光源を用いた投写型表示装置が開発されている。

ＬＥＤ又はレーザーを用いた光源系は、１つの発光素子の明るさがランプと比較すると暗いため、高輝度化を図る手段が必要となる。例えば、特許文献１に開示された投写型表示装置は、複数の励起用光源が発する光を蛍光体素子に集光させることにより、緑色の蛍光を発生させて高輝度化を図っている。

しかし、蛍光体素子は特許文献１に記載のように、光飽和の問題がある。「光飽和」とは、集光した光出力に対して変換される光出力の低下が生じることである。例えば、特許文献１に開示された投写型表示装置は、レンズアレイを光源と集光光学系との間に配置することにより、蛍光体に集光する光束の均一性を高め、局所的な光飽和を抑制している。

特開２０１３−１１４９８０号公報（第９９−１０５頁、図１及び図６）

しかしながら、蛍光体に均一に光束を集光させるためにレンズアレイを追加しているため、光学部品の部品点数の増加という問題がある。また、光学部品の部品点数の増加に伴い、組立性の低下及びコスト上昇等の問題も発生する。

本発明は、上述のような問題を解消するためになされたもので、第１の励起光を透過して、第２の励起光を反射する光合成素子と、前記第１の励起光及び前記第２の励起光を受けて第１の蛍光を発する蛍光体素子とを備え、前記光合成素子から出射する前記第１の励起光の出射角と前記光合成素子で反射する前記第２の励起光の反射角とが異なることにより、前記光合成素子を透過した前記第１の励起光が前記蛍光体素子に到達する位置と前記光合成素子で反射された前記第２の励起光が前記蛍光体素子に到達する位置とが異なることを特徴とする。

光学部品の部品点数の増加を抑えて蛍光体の局所的な光飽和を抑制する光源装置を実現できる。

実施の形態１に係る投写型表示装置１の構成を示す構成図である。実施の形態１に係る投写型表示装置１の励起光源及び平行化レンズの配置構成を説明する模式図である。実施の形態１に係る投写型表示装置１の励起光源及び平行化レンズの配置構成を説明する模式図である。実施の形態１に係る光合成素子７０の波長−透過率特性を示す図である。実施の形態１に係る光合成素子７０の他の構成を示す模式図である。実施の形態１に係る光強度均一化素子１１３の形状を示す斜視図である。光合成素子７０の特徴を説明する図である。実施の形態１に係る投写型表示装置１の効果を示すシミュレーション図である。実施の形態１に係る蛍光体素子４０Ｇ上の照度分布を表す模式図である。実施の形態１に係る蛍光体素子４０Ｇ上の励起光のスポット像のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態１に係る蛍光体素子４０Ｇ上の励起光のスポット像のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態１に係る蛍光体素子４０Ｇ上の励起光のスポット像のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態１に係る蛍光体素子４０Ｇ上の励起光のスポット像のシミュレーション結果を示す図である。実施の形態１に係る赤色光源ユニット３０Ｒの配置構成を示す構成図である。実施の形態１に係る青色光源ユニット２０Ｂの配置構成を示す構成図である。実施の形態１に係る投写光学系１２４を説明する図である。実施の形態１に係る投写光学系１２４と被投写面１５０との関係を説明する模式図である。実施の形態１に係る光強度均一化素子１１３上の照度分布を表す模式図である。実施の形態２に係る投写型表示装置の構成を示す構成図である。実施の形態２の回転式蛍光体の特徴を説明するための模式図である。実施の形態２の回転式蛍光体の特徴を説明するための模式図である。実施の形態２の回転式蛍光体の特徴を説明するための模式図である。実施の形態３に係る投写型表示装置の構成を示す構成図である。実施の形態４に係る投写型表示装置の構成を示す構成図である。実施の形態４に係る光合成素子２３００の形状を示す概略図である。実施の形態４に係る投写型表示装置の効果を示すシミュレーション図である。実施の形態４に係る光源装置１００４を車のヘッドライトに適用した例を示す構成図である。実施の形態４に係る光源装置１００５を車のヘッドライトに適用した例を示す構成図である。実施の形態４に係る光源装置１００４，１００５を車のヘッドライトに適用した例で光束の振る舞いを説明する光線の軌跡図である。

図の説明を容易にするために、ＸＹＺ座標を用いる。図１中のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する。ここで、Ｘ軸は、投写光学系１２４の光軸ＯＡと平行である。−Ｘ軸方向は投写光学系１２４における光の進行方向であり、反対方向は＋Ｘ軸方向である。Ｙ軸は、投写型表示装置１の高さ方向と平行である。投写型表示装置１の上方向が＋Ｙ軸方向であり、下方向が−Ｙ軸方向である。Ｚ軸は、投写型表示装置１の横方向と平行である。つまり、Ｚ軸は、投写型表示装置１の幅方向と平行である。投写型表示装置１の投写光Ｒｏの出射する方向（−Ｘ軸方向）から見て、右方向が＋Ｚ軸方向で、左方向が−Ｚ軸方向である。投写型表示装置１の投写光Ｒｏの出射する面を「正面」とする。

以下の説明で、投写型表示装置を一例として説明する。また、実施の形態４の変形例では、車のヘッドライトを例として説明する。

実施の形態１．
＜投写型表示装置１の構成＞
図１は、本発明に係る実施の形態１の投写型表示装置１の主要構成を概略的に示す構成図である。図１に示されるように、投写型表示装置１は、光源装置２、光強度均一化素子１１３、照明光学系、ライトバルブ１２１及び投写光学系１２４を備えている。また、投写型表示装置１は、集光光学系８０を備えることができる。

照明光学系は、リレーレンズ群１１５、折り曲げミラー１２０又は集光レンズ１２２を備えることができる。リレーレンズ群１１５は、例えば、凹凸レンズ（メニスカスレンズ）１１６、凸レンズ１１７又は両凸レンズ１１８を備えることができる。集光光学系８０は、例えば、凸レンズ８１又は凹凸レンズ（メニスカスレンズ）８２を備えることができる。

光源装置２は、第１の励起光源ユニット１０ａ、第２の励起光源ユニット１０ｂ又は光合成素子７０を備えることができる。第１の励起光源ユニット１０ａ、例えば、第１の励起光源群１１０Ａ及び第１の平行化レンズ群１１５Ａを備えている。第２の励起光源ユニット１０ｂ、例えば、第２の励起光源群１１０Ｂ及び第２の平行化レンズ群１１５Ｂを備えている。

また、光源装置２は、アフォーカル光学系を備えることができる。アフォーカル光学系は、焦点距離が無限大の光学系である。図１では、例えば、アフォーカル光学系は、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２を備えている。

また、光源装置２は、レンズ群２００，３００を備えることができる。レンズ群２００は、例えば、凸レンズ２０１及び凹レンズ２０２を備えている。レンズ群３００は、例えば、凸レンズ３０１及び凹レンズ３０２を備えている。

また、光源装置２は、集光レンズ群４００を備えることができる。図１では、例えば、集光レンズ群４００は、凸レンズ４０１及び非球面凸レンズ４０２を備えている。

また、光源装置２は、折り曲げミラー７１、色分離フィルタ７２又は色分離フィルタ７３を備えることができる。

また、光源装置２は、蛍光体素子４０Ｇを備えることができる。蛍光体素子４０Ｇは、例えば、緑色の蛍光を発する。

また、光源装置２は、青色光源ユニット２０Ｂを備えることができる。青色光源ユニット２０Ｂは、例えば、青色光源群２１０Ｂ及び平行化レンズ群２１５Ｂを備えている。

また、光源装置２は、赤色光源ユニット３０Ｒを備えることができる。赤色光源ユニット３０Ｒは、例えば、赤色光源群３１０Ｒ及び平行化レンズ群３１５Ｒを備えている。

また、光源装置２は、制御部３を備えることができる。

ライトバルブ（ｌｉｇｈｔｖａｌｖｅ）１２１は、入射した光束に空間的な変調を行う空間光変調器である。ライトバルブ１２１は、入射光束の特性の２次元的な可変制御を行う。ここで、「特性」とは、例えば、光の位相、偏光状態、強度または伝播方向などである。つまり、ライトバルブ１２１は、光を制御するものである。又は、ライトバルブ１２１は、光を調節するものである。ライトバルブは、光源からの光を制御して画像光として出力する光学素子である。ここで、「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。

ライトバルブ１２１は、例えば、反射型の空間光変調器である。実施の形態１では、ライトバルブ１２１として、デジタル・マイクロミラー・デバイス（以下、ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ；登録商標）という。）が使用される。

しかし、これに限定されるものではない。ＤＭＤに代えて、例えば、反射型液晶素子又は透過型液晶素子を使用することも可能である。ただし、色分離フィルタ７３以降の光学系を、採用した空間光変調器に応じて考慮する必要がある。

ライトバルブ１２１は、例えば、集光レンズ１２２から出射された光束を入射する。

制御部３は、外部信号源（図示せず）から供給された画像信号ＶＳに基づいて変調制御信号ＭＣを生成する。制御部３は、この変調制御信号ＭＣをライトバルブ１２１に供給する。ライトバルブ１２１は、変調制御信号ＭＣに応じて入射した光束を空間的に変調する。

この入射光束の空間的な変調により、ライトバルブ１２１は、変調光を生成し出力する。この変調光を被投写面１５０に投影することで光学像が表示される。「変調光」とは、画像信号を被投写面に投影するための光学像に変換された光である。「画像光」と「変調光」とは、同じ意味で使用している。また、「被投写面」とは、映像を映し出すスクリーン等である。

投写光学系１２４は、ライトバルブ１２１から出射された変調光（画像光）を屈折させて投写光Ｒｏを出射する。投写光Ｒｏは、投写光学系１２４の前面１２４ｆから被投写面１５０に向けて出射される。投写光学系１２４は、変調光で表される光学像を外部スクリーン等の被投写面１５０に拡大投写することができる。投写光学系１２４は、変調光を拡大して投写する。

ここで、投写光学系１２４は、例えば、投写レンズである。

被投写面１５０は、例えば、外部に設置されたスクリーンである。

＜励起光源群１１０Ａ，１１０Ｂ、蛍光体素子４０Ｇ及び緑色の光束＞
図２は、投写型表示装置１の第１の励起光源（第１の励起光源群１１０Ａ）及び第１の平行化レンズ（第１の平行化レンズ群１１５Ａ）の配置構成を説明する模式図である。図３は、投写型表示装置１の第２の励起光源（第２の励起光源群１１０Ｂ）及び第２の平行化レンズ（第２の平行化レンズ群１１５Ｂ）の配置構成を説明する模式図である。

第１の励起光源ユニット１０ａは、面状に配列された複数の第１の励起光源１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ（以下、第１の励起光源群１１０Ａとよぶ。）を備えている。

また、第１の励起光源ユニット１０ａは、面状に配列された複数の第１の平行化レンズ１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，２０ａ，２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａ，３０ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａ，３９ａ，４０ａ，４６ａ，４７ａ，４８ａ，４９ａ，５０ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａ，６０ａ（以下、第１の平行化レンズ群１１５Ａとよぶ。）を備えている。

第１の平行化レンズ群１１５Ａは、対応する第１の励起光源群１１０Ａの−Ｘ軸方向側に配置されている。例えば、第１の平行化レンズ１６ａは、対応する第１の励起光源１１ａの−Ｘ軸方向側に配置されている。このため、図２では、第１の励起光源群１１０Ａは破線で表されている。例えば、第１の励起光源１１ａは破線で表されている。

第１の励起光源１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａの各々は、−Ｘ軸方向に光束を放射する。つまり、第１の励起光源群１１０Ａは、−Ｘ軸方向に複数の光束を放射する。

また、第１の平行化レンズ１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，２０ａ，２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａ，３０ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａ，３９ａ，４０ａ，４６ａ，４７ａ，４８ａ，４９ａ，５０ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａ，６０ａの各々は、対応する第１の励起光源１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａから放射された光束を平行化する。つまり、第１の平行化レンズ群１１５Ａは、第１の励起光源群１１０Ａから−Ｘ軸方向に放射された複数の光束を平行化する。例えば、第１の平行化レンズ１６ａは、対応する第１の励起光源１１ａから放射された光束を平行化する。

実施の形態１において、第１の励起光源１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａは、Ｙ−Ｚ平面上に配列されている。

また、実施の形態１において、第１の励起光源１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａは、規則的に配列されている。規則的な配列は、例えば、後述する、マトリックス状の配置のことである。

第１の励起光源１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａとしては、例えば、青色の波長域のレーザー光を出力する青色レーザーダイオード（青色ＬＤ：ＢｌｕｅＬａｓｅｒ
Ｄｉｏｄｅ）を使用すればよい。

青色の波長域は、例えば、中心波長が４５０ｎｍである。なお、中心波長が４０５ｎｍの励起光源を用いても良い。

図２に示すように、第１の励起光源群１１０Ａは、Ｙ−Ｚ平面上に５行５列のマトリックス状に配列されている。「マトリックス」とは、平面上の直交する２つの方向である「行」及び「列」を有するものである。例えば、光源等を「行」と「列」との交わる位置に配置する。このことから、「マトリックス状に配置する」とは、平面上に規則的に配置することの一例である。

第１の励起光源群１１０Ａ及び第１の平行化レンズ群１１５Ａは、光強度均一化素子１１３及びリレーレンズ群１１５の＋Ｘ軸方向に配置されている。

第１の励起光源群１１０Ａは、光束を−Ｘ軸方向に出射する。

第１の平行化レンズ群１１５Ａは、第１の励起光源群１１０Ａの−Ｘ軸方向側に配置されている。

第１の平行化レンズ群１１５Ａは、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光を平行光束として出射する。

また、第１の平行化レンズ群１１５Ａは、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光を−Ｘ軸方向に出射する。

光合成素子７０は、第１の平行化レンズ群１１５Ａの−Ｘ軸方向側に配置されている。

第１の平行化レンズ群１１５Ａから出射された平行光束は、光合成素子７０に入射する。その後、光合成素子７０に入射した平行光束は、光合成素子７０を透過する。つまり、光合成素子７０は、第１の平行化レンズ群１１５Ａから出射された平行光束を透過する特性を有している。光合成素子７０の特性は後述する。

そして、光合成素子７０を透過した平行光束は、−Ｘ軸方向に進行する。

両凸レンズ１０１は、光合成素子７０の−Ｘ軸方向に配置されている。光合成素子７０を透過した平行光束は、両凸レンズ１０１に向けて進行する。

第２の励起光源ユニット１０ｂは、面状に配列された複数の第２の励起光源１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ（以下、第２の励起光源群１１０Ｂとよぶ。）を備えている。

また、第２の励起光源ユニット１０ｂは、面状に配列された複数の第２の平行化レンズ１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂ，２０ｂ，２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂ，３０ｂ，３６ｂ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４０ｂ，４６ｂ，４７ｂ，４８ｂ，４９ｂ，５０ｂ，５６ｂ，５７ｂ，５８ｂ，５９ｂ，６０ｂ（以下、第２の平行化レンズ群１１５Ｂとよぶ。）を備えている。

第２の平行化レンズ群１１５Ｂは、対応する第２の励起光源群１１０Ｂの−Ｚ軸方向側に配置されている。例えば、第２の平行化レンズ１６ｂは、対応する第２の励起光源１１ｂの−Ｚ軸方向側に配置されている。このため、図３では、第２の励起光源群１１０Ｂは破線で表されている。例えば、第２の励起光源１１ｂは破線で表されている。

第２の励起光源１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂの各々は、−Ｚ軸方向に光束を放射する。つまり、第２の励起光源群１１０Ｂは、−Ｚ軸方向に複数の光束を放射する。

また、第２の平行化レンズ１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂ，２０ｂ，２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂ，３０ｂ，３６ｂ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４０ｂ，４６ｂ，４７ｂ，４８ｂ，４９ｂ，５０ｂ，５６ｂ，５７ｂ，５８ｂ，５９ｂ，６０ｂの各々は、対応する第２の励起光源１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂから放射された光束を平行化する。つまり、第２の平行化レンズ群１１５Ｂは、第２の励起光源群１１０Ｂから−Ｚ軸方向に放射された複数の光束を平行化する。例えば、第２の平行化レンズ１６ｂは、対応する第２の励起光源１１ｂから放射された光束を平行化する。

実施の形態１において、第２の励起光源１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂは、Ｘ−Ｙ平面上に配列されている。

また、実施の形態１において、第２の励起光源１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂは、規則的に配列されている。規則的な配列は、例えば、後述する、マトリックス状の配置のことである。

第２の励起光源１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂとしては、例えば、青色の波長域のレーザー光を出力する青色レーザーダイオード（青色ＬＤ：ＢｌｕｅＬａｓｅｒ
Ｄｉｏｄｅ）を使用すればよい。

また、本実施の形態１では、第２の励起光源１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂの偏光方向は、第１の励起光源１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａの偏光方向と、９０度異なる。

例えば、第１の励起光源１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａは、Ｐ偏光光である。そして、第２の励起光源１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂは、Ｓ偏光光である。

図３に示すように、第２の励起光源群１１０Ｂは、Ｘ−Ｙ平面に５行５列のマトリックス状に配列されている。

第２の励起光源群１１０Ｂ及び第２の平行化レンズ群１１５Ｂは、光強度均一化素子１１３及びリレーレンズ群１１５の＋Ｘ軸方向に配置されている。

第２の励起光源群１１０Ｂは、光束を−Ｚ軸方向に出射する。

第２の平行化レンズ群１１５Ｂは、第２の励起光源群１１０Ｂの−Ｚ軸方向側に配置されている。

第２の平行化レンズ群１１５Ｂは、第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光を平行光束として出射する。

また、第２の平行化レンズ群１１５Ｂは、第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光を−Ｚ軸方向に出射する。

光合成素子７０は、第２の平行化レンズ群１１５Ｂの−Ｚ軸方向側に配置されている。

第２の平行化レンズ群１１５Ｂから出射された平行光束は、光合成素子７０に角度Ａで入射する。その後、光合成素子７０に入射した平行光束は、光合成素子７０で反射される。つまり、光合成素子７０は、第２の平行化レンズ群１１５Ｂから出射された平行光束を反射する特性を有している。

そして、光合成素子７０で反射された平行光束は、−Ｘ軸方向に進行する。

ここで、角度Ａは、９０度から入射角Ｐ１を引いた値の角度である。なお、入射角Ｐ１は、光の進行方向と境界面の垂線との間の角度として定義される。図１では、第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光と光合成素子７０の反射面とのなす角が角度Ａである。

両凸レンズ１０１は、光合成素子７０の−Ｘ軸方向に配置されている。光合成素子７０で反射された平行光束は、両凸レンズ１０１に向けて進行する。

これにより、第１の平行化レンズ群１１５Ａから出射された平行光束と第２の平行化レンズ１１５Ｂから出射された平行光束とは、同一光路上に合成される。

第１の励起光源群１１０Ａから出射された光束と第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光束とは、同一光路上に合成される。

光合成素子７０は、例えば、図４に示す波長−透過特性を示す。図４は、光合成素子７０の波長−透過率特性を示す図である。図４の縦軸は、光の透過率［％］である。図４の横軸は、光の波長［ｎｍ］である。

図４に、中心波長４５０ｎｍの励起光源のスペクトルを実線４０００ａで示す。Ｓ偏光光の透過率特性を破線４０００ｓで示す。Ｐ偏光光の透過特性を一点差線４０００ｐで示す。

図４において、光合成素子７０は、中心波長４５０ｎｍのＰ偏光光を透過する特性を有していることが確認できる。また、光合成素子７０は、中心波長４５０ｎｍのＳ偏光光を反射する特性を有していることが確認できる。

第１の励起光源群１１０ＡがＰ偏光光で、第２の励起光源群１１０ＢがＳ偏光光であるとする。第１の励起光源群１１０Ａから出射した光は光合成素子７０を透過する。第２の励起光源群１１０Ｂから出射した光は光合成素子７０で反射される。

そして、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光及び第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光の両者は、−Ｘ軸方向に進む。

なお、光合成素子７０は、第１の励起光源群１１０Ａ及び第２の励起光源群１１０Ｂが合成されれば、他の構成を採用することも可能である。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、光合成素子７０の他の構成を示す模式図である。図５（Ａ）は、反射領域７４と透過領域７５とをストライプ状に交互に形成した光合成素子７０ａの一例である。図５（Ｂ）は、反射領域７４と透過領域７５とを千鳥格子状に形成した光合成素子７０ｂの一例である。

例えば、ＷＯ２０１３−１０５５４６に示されているように、反射領域７４と透過領域７５とをストライプ状に交互に形成しても構わない。一例を図５（Ａ）に示している。そうすれば、偏光方向に関わらず光を合成することが可能となる。

また、光合成素子７０として、反射領域７４の位置に反射面を備えた複数の鏡を配列してもよい。

さらには、光合成素子７０の透過領域７５に穴を空けた構造としてもよい。つまり、透過領域７５が光学部材（光合成素子７０）の内部を通過しない空間領域でもよい。

また、千鳥格子状に反射領域７４と透過領域７５とを形成する構成とすることも可能である。そうすれば、より緻密な光束とすることが可能となる。「千鳥格子状」とは、２列のものを互い違いに配置することである。つまり、異なる２つのものを順番に列を入れかえて２列に配置することである。例えば、反射領域７４と透過領域７５とを順番に列を入れかえて２列に配置する。

図５（Ｂ）には、反射領域７４と透過領域７５とを８行８列に配置した千鳥格子状の光合成素子７０ｂの一例を示している。灰色の部分が反射領域７４である。

反射領域７４の反射面は、例えば、ガラス面に反射金属膜を蒸着させて形成されている。

一方、透過領域７５は、例えば、反射領域７４のように、ガラス面に反射面を形成しない領域である。

例えば、ガラス板等の透明な板の片面に反射面を形成した場合には、反射領域７４の反射面と透過領域７５の透過面とは、同一の平面上に形成されている。

なお、図４の特性を有する光合成素子７０は、光合成素子７０の面上の同じ位置で第１の励起光源群１１０Ａから出射された光束及び第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光束を合成することが可能である。

このため、他の方式と比較して、光合成素子７０から出射される光束の直径を小さくできるという効果がある。光合成素子７０から出射される光束は、励起光源群１１０Ａ，１１０Ｂから出射される複数の光束の束で形成される。ここで、複数の光束の束を全光束とよぶ。全光束の直径が小さくなるほど、蛍光体素子４０Ｇへの集光効率が向上する。

両凸レンズ１０１には、光合成素子７０を透過した光束及び反射した光束が入射する。両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２は、複数の平行光束の束で形成される全光束の直径を、縮小した後に再び平行な光束に変換する。

図１では、両凸レンズ１０１が複数の平行光束（全光束）を集光している。両凸レンズ１０１は、例えば、両面が凸形状である。しかし、両凸レンズ１０１を片側のみ凸形状のレンズとしても構わない。

また、両凹レンズ１０２が複数の集光光束（全光束）を平行な光束に変換している。両凹レンズ１０２は、例えば、両面が凹形状である。しかし、両凹レンズ１０２を片側のみ凹形状のレンズとしても構わない。

折り曲げミラー７１は、両凸レンズ１０１の−Ｘ軸方向に配置されている。

両凸レンズ１０１を出射した集光光束は、折り曲げミラー７１に角度Ｂで入射する。図１では、光合成素子７０で反射又は透過された光と折り曲げミラー７１の反射面とのなす角が角度Ｂである。

図１では、例えば、角度Ａが４５度の場合には、両凸レンズ１０１を出射した集光光束の中心光線は、Ｘ軸に平行である。そのため、両凸レンズ１０１を出射した集光光束は、Ｘ−Ｙ平面に対して角度Ｂ傾いた折り曲げミラー７１に入射する。

ここで、Ｘ−Ｙ平面に対して＋Ｙ軸からみて時計回りに回転させた角度が角度Ｂである。図１では、角度Ｂは、９０度から入射角Ｐ１を引いた値の角度である。なお、入射角Ｐ１は、光の進行方向と境界面の垂線との間の角度として定義される。

両凹レンズ１０２は、折り曲げミラー７１の−Ｚ軸方向に配置されている。

折り曲げミラー７１で反射された集光光束は、両凹レンズ１０２の方向に進行する。つまり、折り曲げミラー７１で反射された集光光束は、−Ｚ軸方向に進行する。

折り曲げミラー７１で反射された集光光束は、両凹レンズ１０２に入射する。両凹レンズ１０２を出射した平行光束は、−Ｚ軸方向に進行する。

色分離フィルタ７２は、両凹レンズ１０２の−Ｚ軸方向に配置されている。

両凹レンズ１０２を出射した平行光束は、−Ｚ軸方向に進行する。つまり、両凹レンズ１０２を出射した平行光束は、色分離フィルタ７２の方向に進行する。

両凹レンズ１０２を出射した平行光束は、色分離フィルタ７２に入射する。両凹レンズ１０２から出射した平行光束は、色分離フィルタ７２を透過する。色分離フィルタ７２を透過した平行光束は、−Ｚ軸方向に進行する。

集光レンズ群４００は、色分離フィルタ７２の−Ｚ軸方向に配置されている。

色分離フィルタ７２を透過した光束は、−Ｚ軸方向に進行する。つまり、色分離フィルタ７２を透過した光束は、集光レンズ群４００の方向に進行する。

色分離フィルタ７２を透過した光束は、集光レンズ群４００に入射する。色分離フィルタ７２を透過した光束は、集光レンズ群４００を透過する。集光レンズ群４００を透過した光束は、−Ｚ軸方向に進行する。

集光レンズ群４００は、例えば、２枚の凸レンズ４０１，４０２を備える。集光レンズ群４００は、色分離フィルタ７２を透過した光束を蛍光体素子４０Ｇ上に集光する。

蛍光体素子４０Ｇは、集光レンズ群４００の−Ｚ軸方向に配置されている。

集光レンズ群４００を透過した光束は、−Ｚ軸方向に進行する。つまり、集光レンズ群４００を透過した光束は、蛍光体素子４０Ｇの方向に進行する。集光レンズ群４００を透過した光束は、蛍光体素子４０Ｇ上に集光する。

色分離フィルタ７２は、例えば、緑色の波長域の入射光及び赤色の波長域の入射光を反射する光学特性を有する。また、色分離フィルタ７２は、青色の波長域の入射光を透過する光学特性を有する。

例えば、誘電体多層膜を有するダイクロイックミラーで色分離フィルタ７２を構成することが可能である。「波長域」とは、光の波長の範囲を示す。

光の波長の差異を色として分類した際には、例えば、青色の波長域は、４３０ｎｍから４８５ｎｍまでである。また、緑色の波長域は、５００ｎｍから５７０ｎｍまでである。また、赤色の波長域は、６００ｎｍから６５０ｎｍまでである。

蛍光体素子４０Ｇは、入射する光束を励起光として吸収する。そして、蛍光体素子４０Ｇは、５５０ｎｍを主要波長とする緑色波長域の光を出力する。

上述の通り、図１に示した第１の励起光源群１１０Ａから出射された光束及び第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光束は、光合成素子７０により同一光路上で合成される。これにより、励起光源群１１０Ａ，１１０Ｂから出射された光束は、２倍の高輝度化が図れる。

また、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２により、励起光源群１１０Ａ，１１０Ｂから出射された複数の平行光束の間隔は狭くなる。これにより、蛍光体素子４０Ｇに入射する複数の平行光束の束で形成される全光束の直径は小さくなる。また、レンズ４０２の径を小さくでき、コンパクト化が図れる。

なお、蛍光体素子４０Ｇの発する緑色の波長域の主要波長は５５０ｎｍに限らず、例えば、５２０ｎｍでもよい。

このような光学系を用いることで、例えば、直径が２ｍｍの光束を蛍光体素子４０Ｇに照射させることが可能である。

例えば、蛍光体素子４０Ｇに集光する光束の強度分布を均一化するために、両凹レンズ１０２と色分離フィルタ７２との間に光拡散素子を配置してもよい。光拡散素子を配置することにより、集光位置における光束の光の密度の偏りが小さくなる。

これにより、蛍光体素子４０Ｇ上での温度上昇が抑制される。このため、蛍光体素子４０Ｇの変換効率が向上する。また、蛍光体素子４０Ｇの寿命を長くすることができる。

また、蛍光体素子４０Ｇは、実施の形態１では固定された状態で配置されている。しかし、これに限定されるものではない。

例えば、回転板に塗布された緑色の蛍光体を蛍光体素子４０Ｇに代えて使用してもよい。例えば、緑色の蛍光体は、回転板の周縁部に塗布されても良い。これにより、蛍光体素子４０Ｇ部分の冷却機構の簡素化を図ることが可能となる。つまり、緑色の蛍光体に集光する光の位置が固定されず、回転板の回転により常に変わるため、緑色蛍光体の一部分の温度が上昇することを抑えることができる。

また、集光レンズ群４００は、図１では、２枚の凸レンズ４０１，４０２を備えている。２枚の凸レンズ４０１，４０２を用いて蛍光体素子４０Ｇから放射された光を平行化する際には、凸レンズ４０２は非球面形状をしていることが設計上好ましい。

また、本実施の形態１では、集光レンズ群４００を２枚構成とした。しかし、集光レンズ群４００のレンズの枚数は、２枚に限られない。集光レンズ群４００は、３枚構成としても構わない。

集光レンズ群４００を３枚構成とすることにより、蛍光体素子４０Ｇに最も近いレンズに合成石英等の硝材を用いることが可能となる。合成石英は、線膨張係数が小さく、耐熱温度が高い硝材である。合成石英のような耐熱性の高い硝材は、一般的に屈折率が低い。このため、２枚のレンズ構成で集光効率を高めることは、構成によっては難易度が高い。

さらに、蛍光体素子４０Ｇに最も近いレンズは、光束の集光位置に近いため、光強度が強く、レンズ内で温度勾配が発生し易い。レンズ内で温度勾配が発生すると、レンズには温度勾配の要因による引張応力が発生する。そして、レンズにクラックが発生しやすくなる。合成石英のような線膨張係数が小さく、耐熱性の高い硝材を使用することで、高出力の光源装置の長寿命化を実現できる。図１では、蛍光体素子４０Ｇに最も近いレンズは、凸レンズ４０１である。

集光レンズ群４００は、蛍光体素子４０Ｇの＋Ｚ軸方向に配置されている。

蛍光体素子４０Ｇから放射された光は、＋Ｚ軸方向に進行する。蛍光体素子４０Ｇから放射された光は、集光レンズ群４００に入射する。

集光レンズ群４００は、蛍光体素子４０Ｇから放射された光を平行化して出射する。

色分離フィルタ７２は、集光レンズ群４００の＋Ｚ軸方向に配置されている。また、色分離フィルタ７２は、蛍光体素子４０Ｇの＋Ｚ軸方向に配置されている。

集光レンズ群４００を透過した光は、＋Ｚ軸方向に進行する。集光レンズ群４００を透過した光は、色分離フィルタ７２に到達する。

集光レンズ群４００を透過した光（緑色の蛍光）は、色分離フィルタ７２で反射される。

色分離フィルタ７３は、色分離フィルタ７２の−Ｘ軸方向に配置されている。

色分離フィルタ７２で反射された光は、−Ｘ軸方向に進行する。色分離フィルタ７２で反射された光は、色分離フィルタ７３に到達する。

色分離フィルタ７２で反射された光（緑色の蛍光）は、色分離フィルタ７３で反射される。

集光光学系８０は、色分離フィルタ７３の＋Ｚ軸方向に配置されている。

色分離フィルタ７３で反射された光は、＋Ｚ軸方向に進行する。色分離フィルタ７３で反射された光は、集光光学系８０に到達する。

色分離フィルタ７３で反射された光は、集光光学系８０により集光される。

光強度均一化素子１１３は、集光光学系８０の＋Ｚ軸方向に配置されている。

集光光学系８０により集光された光は、＋Ｚ軸方向に進行する。

集光光学系８０により集光された集光光は、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光される。図１では、入射端面１１３ｉは、光強度均一化素子１１３の−Ｚ軸方向側の端面である。

色分離フィルタ７３は、赤色の波長域の光を透過する光学特性を有している。また、色分離フィルタ７３は、緑色の波長域の光及び青色の波長域の光を反射する光学特性を有している。例えば、色分離フィルタ７３は、誘電体多層膜で形成されたダイクロイックミラーを含むことが可能である。

なお、上述の両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２は、入射した光束を平行化する機能を有する。しかし、これに限定されるものではない。両凸レンズ１０１、両凹レンズ１０２及び集光レンズ群４００の組み合わせで、励起光源群１１０Ａ，１１０Ｂの発する光が蛍光体素子４０Ｇに集光すればよい。

ただし、蛍光体素子４０Ｇから放射された光（蛍光体の発する光）は、集光レンズ群４００及び集光光学系８０の組み合わせで、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光される必要がある。

このため、実施の形態１で示したように、集光レンズ群４００から色分離フィルタ７２に向けて進行する光束は、平行化されていることが設計上好ましい。つまり、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２は、入射した光束を平行化する機能を有することが好ましい。

光強度均一化素子１１３は、入射した光束の光強度分布を均一化する光学素子である。光強度均一化素子１１３は、光強度均一化素子１１３の光軸に垂直な平面上での光強度分布を均一化する。

図１では、光強度均一化素子１１３の光軸は、入射端面１１３ｉから入射する光の光軸と一致している。光強度均一化素子１１３は、入射端面１１３ｉから入射する光の光軸に垂直な断面上の光強度分布を均一化する。

光強度均一化素子１１３の内部を伝播する光は、光強度均一化素子１１３の内面で全反射を繰り返す。これにより、光強度均一化素子１１３の内部を伝播する光は、出射端面１１３ｏの近傍では重畳された光となる。

これにより、出射端面１１３ｏの光強度分布は、入射端面１１３ｉの光強度分布よりも均一化されている。つまり、光強度均一化素子１１３は、光を入射して光強度分布の均一性を高めた光として出射する。なお、以下において、説明を簡単にするために、出射端面１１３ｏから出射する光は、均一な光強度分布であるとして説明する。

出射端面１１３ｏの近傍において、光強度均一化素子１１３の内部を伝播する光は、均一な光強度分布を得ることができる。よって、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏは、均一な輝度で発光する面光源となる。図１では、出射端面１１３ｏは、光強度均一化素子１１３の＋Ｚ軸方向側の端面である。

これにより、ライトバルブ１２１に入射する光束の光強度分布が均一化される。つまり、ライトバルブ１２１は、光強度分布の均一な光束を入射する。そして、ライトバルブ１２１は、光強度分布の均一な光束を変調光として出射する。

例えば、光強度均一化素子１１３は、透明な光学材料で構成されている。透明な光学材料は、ガラス材料または透明樹脂材料などである。

例えば、光強度均一化素子１１３は、多角柱（ロッド）である。光強度均一化素子１１３は、入射端面１１３ｉ、出射端面１１３ｏ及び側面を備える。ここで、側面は、入射端面１１３ｉと出射端面１１３ｏとを繋ぐ面である。

この多角柱の側面は、全反射面として使用される。光強度均一化素子１１３の内部を伝播する光は、光学材料と外部の空気との界面で全反射する。

また、例えば、光強度均一化素子１１３は、中空パイプ（ライトパイプ）とすることができる。中空部分は、光反射ミラーの側面を有する。つまり、この中空パイプの内側の側面には、光を反射する光反射膜が形成されている。中空パイプの断面は、例えば、多角形状をしている。

図６は、光強度均一化素子１１３の一例を示す斜視図である。図６に示される光強度均一化素子１１３は、四角柱の形状である。光強度均一化素子１１３は、Ｘ−Ｙ平面で矩形形状の断面を有する。

光強度均一化素子１１３の側面は、光反射ミラーまたは全反射面として構成されている。

光強度均一化素子１１３は、Ｚ軸方向を長手方向としている。ここで、「長手方向」とは、四角柱の長辺と平行な方向である。つまり、「四角柱の長辺」とは、四角柱の１２本の辺の内、一番長い辺である。通常、四角柱の一番長い辺は、４本ある。

つまり、光強度均一化素子１１３は、柱体形状をしている。「柱体」とは、合同な二つの平面図形を底面として持つ柱状の空間図形のことである。２つの底面の距離を柱体の高さという。また、柱体の底面でない面を側面という。

図６では、２つの底面はＸ−Ｙ平面に平行である。また、柱体の高さの方向はＺ軸方向である。実施の形態１では、入射端面１１３ｉ及び出射端面１１３ｏは、柱体形状の底面に形成されている。

実施の形態１では、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏとライトバルブ１２１の光変調面とは、互いに光学的な共役関係にある。「共役関係」とは、光学系における物体と像の関係である。共役関係にあると、１点から出た光が１点に集まる。

実施の形態１の光学系では、出射端面１１３ｏ上の像は、ライトバルブ１２１の光変調面上で結像する。このため、光の利用効率の観点からは、ライトバルブ１２１の光変調面の縦横比Ｌ：Ｈが、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏの縦横比Ｌ０：Ｈ０に一致することが好ましい。

ここで、横の寸法は、寸法Ｌ，Ｌ０である。また、縦の寸法は、寸法Ｈ，Ｈ０である。解像度がＸＧＡ（横の画素数×縦の画素数＝１０２４×７６８）の場合には、一般的に、Ｌ：Ｈ＝４：３である。実施の形態１では、長辺を横として、短辺を縦とする。

図１に示されるように、光強度均一化素子１１３の＋Ｚ軸方向には、リレーレンズ群１１５が配置されている。

光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏから出射した光は、＋Ｚ軸方向に進行する。そして、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏから出射した光は、リレー光学系に到達する。図１では、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏから出射した光は、リレーレンズ群１１５に入射する。

リレー光学系は、光強度分布の均一な光束をライトバルブ１２１へ導く。ここで、「リレー光学系」とは、リレーレンズ群１１５からライトバルブ１２１までの光学系のことである。

リレーレンズ群１１５は、例えば、凹凸レンズ（メニスカスレンズ）１１６、凸レンズ１１７及び両凸レンズ１１８を備える。凹凸レンズは、２つのレンズ面の内、１つのレンズ面が凹形状で、他のレンズ面が凸形状のレンズである。

なお、図１では、リレーレンズ群１１５は、３枚のレンズ１１６，１１７，１１８で構成されている。しかし、リレーレンズ群１１５は、２枚のレンズで構成されてもよい。この場合には、設計上では、光強度均一化素子１１３と折り曲げミラー１２０との間隔を狭くすることが好ましい。

折り曲げミラー１２０は、リレーレンズ群１１５の＋Ｚ軸方向に配置されている。

リレーレンズ群１１５から出射した光は、＋Ｚ軸方向に進行する。そして、リレーレンズ群１１５から出射した光は、折り曲げミラー１２０に到達する。光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏから出射された光束は、このリレーレンズ群１１５を透過して折り曲げミラー１２０に達する。

折り曲げミラー１２０は、光束の光路を折り曲げる機能を有する。

リレーレンズ群１１５を透過した光束は、折り曲げミラー１２０で集光レンズ１２２の方向へ反射される。

集光レンズ１２２は、図１では、折り曲げミラー１２０の＋Ｘ軸方向側に配置されている。集光レンズ１２２は、折り曲げミラー１２０とライトバルブ１２１との間に配置されている。

つまり、リレーレンズ群１１５を透過した光束は、折り曲げミラー１２０でライトバルブ１２１の方向へ反射される。

折り曲げミラー１２０で反射された光は、集光レンズ１２２に到達する。集光レンズ１２２は、入射した光を集光する。

ライトバルブ１２１は、集光レンズ１２２の＋Ｘ軸方向側に配置されている。

集光光学系１２２により集光された光は、＋Ｘ軸方向側に進行する。

集光光学系１２２により集光された集光光は、ライトバルブ１２１に集光される。

この折り曲げミラー１２０で反射された光束は、集光レンズ１２２を透過して、ライトバルブ１２１に入射する。

以上に説明した種々の光学部材４００，７２，７３，８０，１１３，１１５，１２０，１２２によって、蛍光体素子４０Ｇから放射された光をライトバルブ１２１まで導く導光光学系が構成される。「導光」とは、光を導くことである。実施の形態１では、蛍光体素子４０Ｇの発した光を蛍光体素子４０Ｇからライトバルブ１２１まで導いている。

制御部３は、ライトバルブ１２１の動作を制御する機能を有する。また、制御部３は、第１の励起光源群１１０Ａ、第２の励起光源群１１０Ｂ、青色光源群２１０Ｂ又は赤色光源群３１０Ｒを発光させるタイミングを制御する機能を有することができる。

この発光させるタイミングは、画像信号ＶＳに応じて光源ごとに個別に行われる。制御部３は、第１の励起光源群１１０Ａ、第２の励起光源群１１０Ｂ、青色光源群２１０Ｂ及び赤色光源群３１０Ｒのそれぞれの発光タイミングに合わせてライトバルブ１２１の動作を制御する。

＜蛍光体素子４０Ｇの局所的な光飽和の抑制＞
ここで、光合成素子７０に入射する光束の角度Ａ及び折り曲げミラー７１に入射する光束の角度Ｂに関して説明する。

上述のように、実施の形態１では、角度Ａが４５度の場合、両凸レンズ１０１を出射した集光光束の中心光線は、Ｘ軸に平行である。また、折り曲げミラー７１は、Ｘ−Ｙ平面に対して＋Ｙ軸からみて時計回りに角度Ｂ回転している。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、光合成素子７０の特徴を説明する図である。図７（Ａ）は、光合成素子７０を光が透過する際の特徴を説明する図である。図７（Ｂ）は、光合成素子７０で光が反射する際の特徴を説明する図である。なお、図７（Ａ）では、光合成素子７０を光合成素子７００ａとして示している。また、図７（Ｂ）では、光合成素子７０を光合成素子７００ｂとして示している。

第１の励起光源１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａから出射された平行光束は、角度Ａにかかわらず、進行方向を変えずに光合成素子７０を通過する。このため、図７（Ａ）に示すように、光合成素子７００ａを透過した光線７０１ａは、図１のＸ軸と平行な方向に進行する。図７（Ａ）に示す光合成素子７００ａは、図１に示す光合成素子７０に相当する。図７（Ａ）に示す角度３５度は、図１に示す角度Ａに相当する。なお、光合成素子７０を透過する光束は、第１の平行化レンズ群１１５Ａで平行な光束に変換されている。

図７（Ａ）に示すように、光合成素子７００ａに５５度で入射した光線７０１ａは、５５度で光合成素子７００ａから出射する。ここで、光線７０１ａが光合成素子７００ａに入射する角度５５度は、９０度から入射角Ｐ１を引いた値の角度である。また、光線７０１ａが光合成素子７００ａから出射する角度５５度は、９０度から出射角Ｐ２を引いた値の角度である。

なお、入射角Ｐ１は、光の進行方向と境界面の垂線との間の角度として定義される。また、出射角Ｐ２は、光の進行方向と境界面の垂線との間の角度として定義される。

図１では、第１の励起光源ユニット１０ａから出射される光の光軸と、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射される光の光軸とのなす角度は９０度である。そのため、光線７０１ａが光合成素子７００ａに入射する角度５５度は、９０度から図１に示す角度Ａを引いた値の角度である。また、軸Ｃ１に対して９０度の角度で光合成素子７００ａに入射した光線７０１ａは、軸Ｃ１に対して９０度の角度で光合成素子７００ａを出射する。

なお、軸Ｃ１は、次のように定義される。光線７０１ａが光合成素子７００ａに垂直に入射している状態から、光線７０１ａに垂直な軸（光合成素子７００ａの回転軸）を中心にして光合成素子７００ａを回転させる。この場合に、軸Ｃ１は、光線７０１ａ及び光合成素子７００ａの回転軸を含む平面に対する垂線である。

図７（Ｂ）では、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射される光の光軸は、軸Ｃ１と一致している。

図７（Ａ）に示す軸Ｃ１は、図１に示すＺ軸に相当する。図７（Ａ）では、光合成素子７００ａは、光合成素子７００ａの回転軸を中心に３５度回転している。そして、光合成素子７００ａの入射面と光線７０１ａとのなす角度は、５５度である。

一方、第２の励起光源１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂから出射された平行光束は、角度Ａで光合成素子７０に入射し、角度Ａで反射される。このため、図７（Ｂ）に示すように、光合成素子７００ｂに角度３５度で入射した光線７０１ｂは、角度３５度で光合成素子７００ｂから出射する。図７（Ｂ）に示す光合成素子７００ｂは、図１に示す光合成素子７０に相当する。図７（Ｂ）に示す角度３５度は、図１に示す角度Ａに相当する。なお、光合成素子７０で反射される光束は、第２の平行化レンズ群１１５Ｂで平行な光束に変換されている。

つまり、光合成素子７００ｂの反射面と光合成素子７００ｂに入射する光線７０１ｂとのなす角度は、３５度である。また、光合成素子７００ｂの反射面と光合成素子７００ｂで反射した光線７０１ｂとのなす角度も、３５度である。

このため、図７（Ｂ）に示すように、図１のＸ軸と平行な方向に光線７０１ｂは進行しない。なお、図７（Ｂ）に示す軸Ｃ２は、図１に示すＸ軸に相当する。上述のように、光線７０１ｂが光合成素子７００ｂに入射する角度３５度は、図１に示す角度Ａに相当する。

また、光線７０１ｂが光合成素子７００ｂで反射される角度３５度は、９０度から反射角Ｐ３を引いた値の角度である。なお、反射角Ｐ３は、反射された光の進行方向と境界面の垂線との間の角度として定義される。

光線７０１ｂは、軸Ｃ２に対して９０度の角度で光合成素子７００ｂに入射する。光合成素子７００ｂに入射した光線７０１ｂは、軸Ｃ２に対して２０度の角度で反射される。ここで示した「２０度」は、軸Ｃ２に対する光合成素子７００ｂの傾斜角度５５度から、光合成素子７００ｂで反射する角度３５度を引いた値である。

つまり、光線７０１ｂは、軸Ｃ２と平行な方向に反射されない。従って、角度Ａが４５度以外の場合には、光合成素子７０で反射された第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光は、図１のＸ軸と平行な方向に進行しない。

なお、軸Ｃ２は、次のように定義される。光線７０１ｂが光合成素子７００ｂに垂直に入射している状態から、光線７０１ｂに垂直な軸（光合成素子７００ｂの回転軸）を中心にして光合成素子７００ｂを回転させる。この場合に、軸Ｃ２は、光線７０１ｂ及び光合成素子７００ｂの回転軸を含む平面に対する垂線である。

軸Ｃ１と軸Ｃ２とは直交する。また、回転軸は、軸Ｃ１と軸Ｃ２とを含む平面に対して垂直である。

図７（Ｂ）に示す軸Ｃ２は、図１に示すＸ軸に相当する。また、回転軸は、図１に示すＹ軸に相当する。

図７（Ｂ）では、光合成素子７００ｂは、光合成素子７００ｂの回転軸を中心に５５度回転している。そして、光合成素子７００ｂの反射面と光線７０１ｂとのなす角度は、３５度である。

角度Ａが４５度の場合には、折り曲げミラー７１も光合成素子７０と同様である。角度Ｂが４５度以外の場合には、折り曲げミラー７１で反射された光束は、Ｚ軸と平行な方向に進行しない。

ただし、折り曲げミラー７１は、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された平行光束と第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された平行光束との角度関係を変えない。なぜなら、双方共に、同一の方向（＋Ｘ軸方向）から折り曲げミラー７１に入射して、折り曲げミラー７１で反射されるからである。

つまり、光合成素子７０において、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された平行光束と第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された平行光束との角度関係は、角度Ａを変化させることにより変えることができる。

角度Ａが４５度の場合には、第１の励起光源ユニット１０ａから出射した平行光束及び第２の励起光源ユニット１０ｂから出射した平行光束は、Ｘ軸に対して平行に進行する。そして、第１の励起光源ユニット１０ａから出射した平行光束及び第２の励起光源ユニット１０ｂから出射した平行光束は、両凸レンズ１０１に向かう。

一方、角度Ａが４５度以外の場合には、第１の励起光源ユニット１０ａから出射した平行光束は、Ｘ軸に対して平行となる。しかし、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射した平行光束は、Ｘ軸に対して角度を有する。つまり、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射した平行光束は、Ｘ軸に対して傾斜している。つまり、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射した平行光束は、Ｘ軸に対して平行とならない。

なお、図７（Ｂ）では、図５（Ａ）又は図５（Ｂ）に示した光合成素子７０ａ，７０ｂを採用した場合には、光合成素子７００ｂの光線７０１ｂが入射する側の面に反射領域７４の反射面が形成されている。このため、反射領域７４の反射面と透過領域７５の透過面とは同一の面上に形成されている。

図８は、本実施の形態１の効果を示す光線のシミュレーションの結果を示す図である。

第１の光線群７２０ａは、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光である。第２の光線群７２０ｂは、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光である。図８において、第１の光線群７２０ａは、破線で表されている。図８において、第２の光線群７２０ｂは、実線で表されている。

光合成素子７１０は、図１に示す光合成素子７０に対応する。また、折り曲げミラー７１２は、図１に示す折り曲げミラー７１に対応する。両凸レンズ７１１は、図１に示す両凸レンズ１０１に対応する。両凹レンズ７１３は、図１に示す両凹レンズ１０２に対応する。集光レンズ７１４は、図１に示す集光レンズ群４００に対応する。集光面７１５は、図１に示す蛍光体素子４０Ｇに対応する。

第１の光線群７２０ａは、−Ｘ軸方向に進行する。−Ｘ軸方向に進行する第１の光線群７２０ａは、光合成素子７１０を透過する。光合成素子７１０を透過した光線群７２０ａは、−Ｘ軸方向に進行する。

両凸レンズ７１１は、光合成素子７１０の−Ｘ軸方向に配置されている。

光合成素子７１０を透過した第１の光線群７２０ａは、両凸レンズ７１１を透過する。

両凸レンズ７１１を透過した第１の光線群７２０ａは、−Ｘ軸方向に進行する。

折り曲げミラー７１２は、両凸レンズ７１１の−Ｘ軸方向に配置されている。

両凸レンズ７１１を透過した第１の光線群７２０ａの中心光線は、折り曲げミラー７１２に角度Ｅで入射する。ここで、角度Ｅは、９０度から入射角Ｐ１を引いた値の角度である。

なお、両凸レンズ７１１を透過した第１の光線群７２０ａの中心光線は、Ｘ軸に対して平行である。つまり、角度Ｅは、Ｘ−Ｙ平面に対して折り曲げミラー７１２が＋Ｙ軸方向からみて時計回りに回転した角度を示していることになる。

折り曲げミラー７１２で反射された第１の光線群７２０ａは、−Ｚ軸方向に進行する。

両凹レンズ７１３は、折り曲げミラー７１２の−Ｚ軸方向に配置されている。

折り曲げミラー７１２で反射された第１の光線群７２０ａは、両凹レンズ７１３に入射する。両凹レンズ７１３に入射した第１の光線群７２０ａは、両凹レンズ７１３により平行な光束となる。

平行な光束となった第１の光線群７２０ａは、−Ｚ軸方向に進行する。

集光レンズ７１４は、両凹レンズ７１３の−Ｚ軸方向に配置されている。

平行な光束となった第１の光線群７２０ａは、集光レンズ７１４に入射する。平行な光束となった第１の光線群７２０ａは、集光レンズ７１４により集光面７１５の集光位置７１５ａに集光する。

集光面７１５は、集光レンズ７１４の−Ｚ軸方向に位置している。

第１の光線群７２０ａの集光位置７１５ａは、光軸Ｃ３に対して−Ｘ軸方向に位置する。光軸Ｃ３は、両凹レンズ７１３及び集光レンズ７１４の光軸である。

第２の光線群７２０ｂは、−Ｚ軸方向に進行する。−Ｚ軸方向に進行する第２の光線群７２０ｂは、光合成素子７１０に角度Ｄで入射する。ここで、角度Ｄは、９０度から入射角Ｐ１を引いた値の角度である。角度Ｄは、図１に示す角度Ａに相当する。

なお、角度Ｄは、Ｙ−Ｚ平面に対して光合成素子７１０が＋Ｙ軸方向からみて反時計回りに回転した角度を示していることになる。

−Ｚ軸方向に進行する第２の光線群７２０ｂは、光合成素子７１０で反射される。光合成素子７１０で反射された第２の光線群７２０ｂは、−Ｘ軸方向に進行する。

光合成素子７１０で反射された第２の光線群７２０ｂは、両凸レンズ７１１に向けて進行する。光合成素子７１０で反射された第２の光線群７２０ｂは、両凸レンズ７１１を透過する。両凸レンズ７１１を透過した第２の光線群７２０ｂは、−Ｘ軸方向に進行する。

両凸レンズ７１１を透過した第２の光線群７２０ｂの中心光線は、折り曲げミラー７１２に角度Ｅより大きい角度で入射する。つまり、両凸レンズ７１１を透過した第２の光線群７２０ｂの中心光線は、角度Ｄから４５度引いた値の２倍の角度分だけ、角度Ｅより大きい角度で入射する。

つまり、両凸レンズ７１１を透過した第２の光線群７２０ｂは、両凸レンズ７１１を透過した第１の光線群７２０ａよりも＋Ｚ軸方向側を−Ｘ軸方向に進行する。

なお、厳密には、第２の光線群７２０ｂの中心光線は、両凸レンズ７１１に垂直と異なる角度を有して透過するため、上述の説明に対して、若干角度は異なる。

折り曲げミラー７１２で反射された第２の光線群７２０ｂは、−Ｚ軸方向に進行する。

折り曲げミラー７１２で反射された第２の光線群７２０ｂは、両凹レンズ７１３に入射する。両凹レンズ７１３に入射した第２の光線群７２０ｂは、両凹レンズ７１３により平行な光束となる。

平行な光束となった第２の光線群７２０ｂは、−Ｚ軸方向に進行する。

平行な光束となった第２の光線群７２０ｂは、集光レンズ７１４に入射する。平行な光束となった第２の光線群７２０ｂは、集光レンズ７１４により集光面７１５の集光位置７１５ｂに集光する。

第２の光線群７２０ｂの集光位置７１５ｂは、光軸Ｃ３に対して＋Ｘ軸方向に位置する。

ここで、角度Ｄは４５度より大きい角度である。角度Ｄは、例えば、４５．８度である。図８に示す角度Ｄは、図１に示す角度Ａに相当する。

これにより、第２の光線群７２０ｂは、光合成素子７１０で反射された後、＋Ｚ軸方向に傾いて−Ｘ軸方向に進行する。つまり、光合成素子７１０よりも−Ｘ軸方向側では、第２の光線群７２０ｂは、第１の光線群７２０ａよりも＋Ｚ軸方向側にずれた位置にある。

また、角度Ｅは、４５度より小さい角度である。角度Ｅは、例えば、４４．５度である。図８に示す角度Ｅは、図１に示す角度Ｂに相当する。

これにより、第１の光線群７２０ａは、折り曲げミラー７１２で反射された後、光軸Ｃ３に対して−Ｘ軸方向に傾いて−Ｚ軸方向に進行する。また、第２の光線群７２０ｂは、折り曲げミラー７１２で反射された後、第１の光線群７２０ａよりも＋Ｘ軸方向側を−Ｚ軸方向に進行する。例えば、図８では、第２の光線群７２０ｂは、折り曲げミラー７１２で反射された後、光軸Ｃ３に対して＋Ｘ軸方向に傾いて−Ｚ軸方向に進行している。

これは、折り曲げミラー７１２に対する第２の光線群７２０ｂの入射角Ｐ１が、第１の光線群７２０ａの入射角Ｐ１よりも小さいからである。入射角Ｐ１と反射角Ｐ３とは、光の反射の法則から等しくなる。このため、折り曲げミラー７１２に対する第２の光線群７２０ｂの反射角Ｐ３は、第１の光線群７２０ａの反射角Ｐ３よりも小さくなる。

上述のように、角度Ｄ及び角度Ｅを調整することにより、図８に示すように、第１の光線群７２０ａの集光位置７１５ａと第２の光線群７２０ｂの集光位置７１５ｂとを、集光面７１５上でＸ軸方向に分離することができる。つまり、第１の光線群７２０ａの集光位置７１５ａと第２の光線群７２０ｂの集光位置７１５ｂとを、集光位置７１５の面上の異なる位置とすることができる。

このようにすることで、特許文献１のような複雑な光学素子を用いることなく、集光面７１５に集光する光束のエネルギー密度を半減させることが可能となる。

なお、図８の一例では、光合成素子７１０の角度Ｄは、折り曲げミラー７１２の角度Ｅより大きい角度となっている。しかし、光軸Ｃ３を中心として、集光面７１５上で異なる位置に集光させることができればよく、角度Ｅと角度Ｄの関係については特に上述の例に限定されない。

ただし、第１の光線群７２０ａの集光位置７１５ａと第２の光線群７２０ｂの集光位置７１５ｂとが光軸Ｃ３を中心としてＸ軸方向に均等な間隔で分離するためには、角度Ｄの４５度に対する傾きが、角度Ｅの４５度に対する傾きよりも大きくなることが好ましい。

また、図１の光合成素子７０及び折り曲げミラー７１に調整機構を設けてもよい。それにより、光合成素子７０及び折り曲げミラー７１を取り付ける際の公差（取り付けばらつき）を補正することができる。

また、投写型表示装置１の製造工程で、調整用の工具等を用いて、光合成素子７０の角度Ａ及び折り曲げミラー７１の角度Ｂを調整してもよい。そうすることにより、調整機構が不要となり投写型表示装置１のコンパクト化及び低コスト化が図れる。

図９は、蛍光体素子４０Ｇ上の励起光のスポット像の概略図を示した図である。図９は、＋Ｚ軸方向から蛍光体素子４０Ｇを見た図である。図９に示された光強度分布は、等高線で表されている。そして、スポット像の中心は黒丸で示されている。等高線では、スポット像の中心ほど光強度が高い分布を示している。つまり、スポット像の中心に近いほど光強度が高い。蛍光体素子４０Ｇの蛍光面は、図８に示す集光面７１５に相当する。光軸Ｃは、図８に示す光軸Ｃ３に相当する。

第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光は、集光位置４００ａに集光している。集光位置４００ａは、図８に示す集光位置７１５ａに相当する。集光位置４００ａは、光軸Ｃの−Ｘ軸方向側に位置している。

第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光は、集光位置４００ｂに集光している。集光位置４００ｂは、図８に示す集光位置７１５ｂに相当する。集光位置４００ｂは、光軸Ｃの＋Ｘ軸方向側に位置している。

集光光は、実際には、図９に示すように集光位置４００ａ，４００ｂを中心とした光強度分布を有している。

図１０から図１３までは、蛍光体素子４０Ｇ上の励起光のスポット像のシミュレーション結果の一例を示す図である。なお、便宜上、図１に示す両凹レンズ１０２と色分離フィルタ７２との間に光拡散素子を配置した場合においてシミュレーションを行っている。

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光が蛍光体素子４０Ｇ上に集光した際の光強度分布を示す。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光が蛍光体素子４０Ｇ上に集光した際の光強度分布を示す。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光及び第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光が蛍光体素子４０Ｇ上に集光した際の光強度分布を示す。図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、実施の形態１の構成を採用しない場合の第１の励起光源群１１０Ａから出射された光及び第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光が蛍光体素子４０Ｇ上に集光した際の光強度分布を示す。

図１０（Ａ）、図１１（Ａ）、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）は、蛍光体素子４０Ｇの面（Ｘ−Ｙ平面）上の光強度分布を示す。図１０（Ａ）、図１１（Ａ）、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）の光強度分布は、相対的な光強度を５段階に分けている。５段階の光強度は、最大の光強度を１として、０〜０．２の領域、０．２〜０．４の領域、０．４〜０．６の領域、０．６〜０．８の領域及び０．８〜１の領域に分けられて表されている。光強度の強い方の領域を、黒色を濃くして表示している。つまり、スポット像の中心に近い領域ほど光強度が高い。スポット像の中心の領域が０．８〜１の領域である。スポット像の最も外側の領域が０〜０．２の領域である。

図１０（Ａ）、図１１（Ａ）、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）の蛍光体素子４０Ｇの面のＸ軸方向の大きさは、長さ２ａである。つまり、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）では、Ｘ軸は、−ａから＋ａで表されている。図１０（Ａ）、図１１（Ａ）、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）は、横軸がＹ軸で縦軸がＸ軸である。図１０（Ａ）、図１１（Ａ）、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）は、向かって左側が＋Ｙ軸方向で、上側が＋Ｘ軸方向である。図１０（Ａ）、図１１（Ａ）、図１２（Ａ）及び図１３（Ａ）は、光軸Ｃが原点（０，０）で表されている。

図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）は、蛍光体素子４０Ｇの光軸Ｃを通り、Ｘ軸に平行な線上の相対的な光強度分布を示す。図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）は、横軸がＸ軸を表し、縦軸が相対的光強度[％]を表している。図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）の横軸は、向かって右側が＋Ｘ軸方向である。図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）において、横軸の左端の値は−ａで、横軸の右端の値は＋ａである。図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）の縦軸は、Ｘ軸上の光強度分布を最も光強度の高い値で正規化した相対光強度を示している。図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）の縦軸は、パーセントで表されており、相対的光強度の最小値は０％で、最大値は１００％である。

図１０（Ａ）は、第２の励起光源群１１０Ｂから発せられた光の光強度分布を表している。図１０（Ａ）の光強度分布の最も明るい箇所は、Ｘの値が正の値の範囲に位置している。つまり、図１０（Ａ）の光強度分布の最も明るい箇所は、Ｘの値が０から＋ａまでの範囲に位置している。図１０（Ｂ）から分かるように、光強度の最大値は、＋０．２５ａ付近である。

図１１（Ａ）は、第１の励起光源群１１０Ａから発せられた光の光強度分布を表している。図１１（Ａ）の光強度分布の最も明るい箇所は、Ｘの値が負の値の範囲に位置している。つまり、図１１（Ａ）の光強度分布の最も明るい箇所は、Ｘの値が−ａから０までの範囲に位置している。図１１（Ｂ）から分かるように、光強度の最大値は、−０．２５ａ付近である。

以上より、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光と第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光とは、光軸Ｃを通りＹ軸に平行な軸に対して軸対称の位置に集光していることが確認できる。

なお、図１０（Ａ）に示す光強度分布は、Ｘ軸方向に長い楕円形状をしている。一方、図１１（Ａ）に示す光強度分布は、Ｙ軸方向に長い楕円形状をしている。楕円形状の長辺方向の相違は、励起光源の偏光方向に起因するものである。

実施の形態１では、例えば、第１の励起光源群１１０Ａの発する光は、Ｐ偏光光である。ここで、第１の励起光源群１１０Ａを出射した際のＰ偏光光の偏光方向は、Ｚ軸と平行な方向である。第１の励起光源群１１０Ａの発する光は、平行化レンズ群１１５Ａを透過すると、Ｙ軸方向に長い照度分布を持つ。

一方、第２の励起光源群１１０Ｂの発する光は、Ｓ偏光光である。ここで、第２の励起光源群１１０Ｂを出射した際のＳ偏光光の偏光方向は、Ｙ軸と平行な方向である。第２の励起光源群１１０Ｂの発する光は、平行化レンズ群１１５Ｂを透過すると、Ｘ軸方向に長い照度分布を持つ。

なお、本実施の形態１では、偏光を用いて第１の励起光源群１１０Ａの発する光及び第２の励起光源群１１０Ｂの発する光を合成している。しかし、例えば、ストライプ状のミラー等によって合成する際には、偏光に依存しないため、楕円形状の照度分布の長辺の方向を変えることは可能である。

図１２（Ａ）は、第１の励起光源群１１０Ａから発せられた光及び第２の励起光源群１１０Ｂから発せられた光の光強度分布を表している。図１２（Ａ）の光強度分布の最も明るい箇所は、２箇所存在する。

図１２（Ａ）の光強度分布の最も明るい箇所は、＋Ｘ軸方向側に１つあり、−Ｘ軸方向側に１つある。第１の励起光源群１１０Ａから発せられた光の光強度分布の中心は、−Ｘ軸方向側にある光強度分布の最も明るい箇所である。第２の励起光源群１１０Ｂから発せられた光の光強度分布の中心は、＋Ｘ軸方向側にある光強度分布の最も明るい箇所である。

＋Ｘ軸方向側の光強度分布の最も明るい箇所と−Ｘ軸方向側の光強度分布の最も明るい箇所とは、光軸Ｃを中心として、対称の位置にある。つまり、上述のように、２つの光強度分布の最も明るい箇所は、光軸Ｃを通りＹ軸に平行な軸に対して軸対称の位置である。

図１２（Ｂ）から分かるように、光強度のピーク位置は２箇所に分かれているが、光軸Ｃを中心とする領域は、均一な光強度となっていることが確認できる。図１２（Ｂ）では、光軸Ｃを中心とする領域は、Ｘの値が−０．２５ａから＋０．２５ａまでの範囲である。つまり、図１２（Ｂ）では、Ｘの値が−０．２５ａから＋０．２５ａまでの範囲は、均一な光強度となっている。

図１３（Ａ）は、第１の励起光源群１１０Ａから発せられた光及び第２の励起光源群１１０Ｂから発せられた光が、１箇所に集光した場合の光強度分布を表している。つまり、角度Ａ及び角度Ｂが４５度の場合を示している。図１３（Ａ）の光強度分布の最も明るい箇所は、光軸Ｃ上に存在する。

図１３（Ｂ）では、２つの光強度分布を曲線Ｄ１及び曲線Ｄ２で示している。曲線Ｄ１は、図１２（Ａ）に示す光強度分布のＸ軸上の光強度の値を示している。つまり、曲線Ｄ１は、図１２（Ｂ）に示す光強度を表している。曲線Ｄ２は、図１３（Ａ）に示す光強度分布のＸ軸上の光強度の値を示している。

図１３（Ｂ）の縦軸は、曲線Ｄ２のＸ軸上の強度分布の最も光強度の高い値で正規化した相対光強度を示している。

曲線Ｄ２は、光軸Ｃ（Ｘ＝０）を中心として急峻な光強度曲線を示している。形状としては、曲線Ｄ２は、三角形形状をしている。それに対し、曲線Ｄ１の相対光強度の最大値は、曲線Ｄ２の相対光強度の最大値の５０％である。曲線Ｄ１の光強度の最大値は、曲線Ｄ２の光強度の最大値に対して半減している。つまり、曲線Ｄ１の局所的な光強度は、曲線Ｄ２の局所的な光強度に対して半減している。形状としては、曲線Ｄ２は、台形形状をしている。

これにより、曲線Ｄ１の相対光強度の特性を有する光は、蛍光体素子４０Ｇの局所的な光飽和を抑制することが可能となる。また、曲線Ｄ１の相対光強度の特性を有する光は、蛍光体素子４０Ｇの変換効率が向上する。また、曲線Ｄ１の相対光強度の特性を有する光は、蛍光体素子４０Ｇの長寿命化が図れる。

また、このような蛍光体素子４０Ｇの局所的な光飽和の抑制は、光合成素子７０及び折り曲げミラー７１を回転させて配置するという単純な構成により実現できる。このように、簡易な構成とすることで組立性が改善されて、低コスト化が図れる。

＜赤色光源ユニット３０Ｒと赤色の光束＞
光源装置２は、赤色光源ユニット３０Ｒを備えている。赤色光源ユニット３０Ｒは、赤色の波長域で発光する赤色光源群３１０Ｒを備えている。また、赤色光源ユニット３０Ｒは、平行化レンズ群３１５Ｒを備えている。

赤色光源群３１０Ｒは、複数の赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３を備えている。赤色の波長域の中心波長は、例えば、６４０ｎｍである。

図１４は、赤色光源ユニット３０Ｒの配置構成を示す構成図の一例である。赤色光源ユニット３０Ｒは、図１４に示すように、赤色光源群３１０Ｒ及び平行化レンズ群３１５Ｒを備える。

赤色光源群３１０Ｒは、赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３を備えている。

赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３は、Ｘ−Ｙ平面上に配列されている。図１４では、例えば、赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３は、Ｘ−Ｙ平面上にマトリックス状に配列されている。

また、平行化レンズ群３１５Ｒは、平行化レンズ３１４，３１５，３１６，３２４，３２５，３２６，３３４，３３５，３３６を備えている。

平行化レンズ３１４，３１５，３１６，３２４，３２５，３２６，３３４，３３５，３３６は、Ｘ−Ｙ平面上に配列されている。図１４では、例えば、平行化レンズ３１４，３１５，３１６，３２４，３２５，３２６，３３４，３３５，３３６は、Ｘ−Ｙ平面上にマトリックス状に配列されている。

また、平行化レンズ３１４，３１５，３１６，３２４，３２５，３２６，３３４，３３５，３３６は、赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３の＋Ｚ軸方向に配置されている。例えば、平行化レンズ３１４は、赤色光源３１１の＋Ｚ軸方向に配置されている。このため、図１４では、赤色光源３１１は破線で表されている。

平行化レンズ３１４，３１５，３１６，３２４，３２５，３２６，３３４，３３５，３３６は、赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３の対応する位置に配置されている。「対応する位置」とは、赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３から出射された光が、平行化レンズ３１４，３１５，３１６，３２４，３２５，３２６，３３４，３３５，３３６を透過する位置のことである。

平行化レンズ３１４，３１５，３１６，３２４，３２５，３２６，３３４，３３５，３３６は、赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３から出射された光束を平行化する。例えば、平行化レンズ３１４は、赤色光源３１１から出射された光束を平行化する。

平行化レンズ３１４，３１５，３１６，３２４，３２５，３２６，３３４，３３５，３３６は、平行化された光束をレンズ群３００の方向に放射する。ここで、レンズ群３００の方向は、＋Ｚ軸方向である。

本実施の形態１では、赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３は、レーザー光源である。

赤色光源群３１０Ｒから放射された赤色の光は、＋Ｚ軸方向に進行する。

図１に示すように、赤色光源群３１０Ｒの＋Ｚ軸方向には、平行化レンズ群３１５Ｒが配置されている。

平行化レンズ群３１５Ｒは、複数の平行化レンズ３１４，３１５，３１６，３２４，３２５，３２６，３３４，３３５，３３６を備えている。

赤色光源群３１０Ｒから放射された赤色の光は、平行化レンズ群３１５Ｒによって、平行な光束に変換される。例えば、赤色光源３１１から放射された赤色の光は、平行化レンズ３１４によって、平行な光束に変換される。

平行化レンズ群３１５Ｒによって変換された平行な光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。例えば、平行化レンズ３１４によって変換された平行な光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

平行化レンズ群３１５Ｒの＋Ｚ軸方向にはレンズ群３００が配置されている。

レンズ群３００は、例えば、凸レンズ３０１及び凹レンズ３０２を備えている。

レンズ群３００は、上述した、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２と同様の特性を有している。つまり、平行化レンズ群３１５Ｒから出射された平行な光束の束（全光束）は、レンズ群３００で全光束の径が縮小された平行な光束（全光束）に変換される。

凸レンズ３０１及び凹レンズ３０２から出射した赤色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

色分離フィルタ７３は、レンズ群３００の＋Ｚ軸方向に配置されている。

このレンズ群３００から出射した赤色の光束は、色分離フィルタ７３に到達する。そして、レンズ群３００から出射した赤色の光束は、色分離フィルタ７３を透過する。

色分離フィルタ７３を透過した赤色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

色分離フィルタ７３を透過した赤色の光束は、集光光学系８０に到達する。そして、色分離フィルタ７３を透過した赤色の光束は、集光光学系８０を透過する。

色分離フィルタ７３を透過した赤色の光束は、集光光学系８０により光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光する。

なお、レンズ群３００を除いても、集光光学系８０が平行化レンズ群３１５Ｒから出射された全光束を入射できる大きさであれば、平行化レンズ群３１５Ｒから出射された光束は、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光される。つまり、集光光学系８０は、平行化レンズ群３１５Ｒから出射された複数の光束（全光束）を入射して光強度均一化素子１１３に導く。例えば、集光光学系８０は、平行化レンズ３１４から出射された光束を入射して光強度均一化素子１１３に導く。

赤色の光束は、入射端面１１３ｉから光強度均一化素子１１３に入射する。光強度均一化素子１１３に入射した赤色の光束の光強度分布は、均一化される。そして、均一化された赤色の光束は、出射端面１１３ｏから出射される。

出射端面１１３ｏから出射された赤色の光束は、緑色の光束と同様に、リレーレンズ群１１５、折り曲げミラー１２０及び集光レンズ１２２を経てライトバルブ１２１に入射する。

光強度均一化素子１１３は、複数の集光光束を入射端面１１３ｉから入射して光強度分布の均一な光束として出射する。

ライトバルブ１２１は、均一な光束を入射して変調光として出射する。ライトバルブ１２１は、入射した均一な光束を変調光に変換して出射する。

＜青色光源ユニット２０Ｂと青色の光束＞
光源装置２は、青色光源ユニット２０Ｂを備えている。青色光源ユニット２０Ｂは、青色の波長域で発光する青色光源群２１０Ｂを備えている。また、青色光源ユニット２０Ｂは、平行化レンズ群２１５Ｂを備えている。

青色光源群２１０Ｂは、複数の青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３を備えている。青色の波長域の中心波長は、例えば、４６０ｎｍである。

図１５は、青色光源ユニット２０Ｂの配置構成を示す構成図の一例である。青色光源ユニット２０Ｂは、図１５に示すように、青色光源群２１０Ｂ及び平行化レンズ群２１５Ｂを備える。

青色光源群２１０Ｂは、青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３を備えている。

青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３は、Ｙ−Ｚ平面上に配列されている。図１５では、例えば、青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３は、Ｙ−Ｚ平面上にマトリックス状に配列されている。

また、平行化レンズ群２１５Ｂは、平行化レンズ２１４，２１５，２１６，２２４，２２５，２２６，２３４，２３５，２３６を備えている。

平行化レンズ２１４，２１５，２１６，２２４，２２５，２２６，２３４，２３５，２３６は、Ｙ−Ｚ平面上に配列されている。図１５では、例えば、平行化レンズ２１４，２１５，２１６，２２４，２２５，２２６，２３４，２３５，２３６は、Ｙ−Ｚ平面上にマトリックス状に配列されている。

また、平行化レンズ２１４，２１５，２１６，２２４，２２５，２２６，２３４，２３５，２３６は、青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３の−Ｘ軸方向に配置されている。例えば、平行化レンズ２１４は、青色光源２１１の−Ｘ軸方向に配置されている。このため、図１５では、青色光源２１１は破線で表されている。

平行化レンズ２１４，２１５，２１６，２２４，２２５，２２６，２３４，２３５，２３６は、青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３の対応する位置に配置されている。「対応する位置」とは、青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３から出射された光が、平行化レンズ２１４，２１５，２１６，２２４，２２５，２２６，２３４，２３５，２３６を透過する位置のことである。

平行化レンズ２１４，２１５，２１６，２２４，２２５，２２６，２３４，２３５，２３６は、青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３から出射された光束を平行化する。例えば、平行化レンズ２１４は、青色光源２１１から出射された光束を平行化する。

平行化レンズ２１４，２１５，２１６，２２４，２２５，２２６，２３４，２３５，２３６は、平行化された光束をレンズ群２００の方向に放射する。ここで、レンズ群２００の方向は、−Ｘ軸方向である。

本実施の形態１では、青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３は、レーザー光源である。

青色光源群２１０Ｂから放射された青色の光は、−Ｘ軸方向に進行する。

図１に示すように、青色光源群２１０Ｂの−Ｘ軸方向には、平行化レンズ群２１５Ｂが配置されている。

平行化レンズ群２１５Ｂは、複数の平行化レンズ２１４，２１５，２１６，２２４，２２５，２２６，２３４，２３５，２３６を備えている。

青色光源群２１０Ｂから放射された青色の光は、平行化レンズ群２１５Ｂによって、平行な光束に変換される。例えば、青色光源２１１から放射された青色の光は、平行化レンズ２１４によって、平行な光束に変換される。

平行化レンズ群２１５Ｂによって変換された平行な光束は、−Ｘ軸方向に進行する。例えば、平行化レンズ２１４によって変換された平行な光束は、−Ｘ軸方向に進行する。

平行化レンズ群２１５Ｂの−Ｘ軸方向にはレンズ群２００が配置されている。

レンズ群２００は、例えば、凸レンズ２０１及び凹レンズ２０２を備えている。

レンズ群２００は、上述した、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２と同様の特性を有している。つまり、平行化レンズ群２１５Ｂから出射された平行な光束の束（全光束）は、レンズ群２００で全光束の径が縮小された平行な光束（全光束）に変換される。

凸レンズ２０１及び凹レンズ２０２から出射した青色の光束は、−Ｘ軸方向に進行する。

色分離フィルタ７２は、レンズ群２００の−Ｘ軸方向に配置されている。

このレンズ群２００から出射した青色の光束は、色分離フィルタ７２に到達する。そして、レンズ群２００から出射した青色の光束は、色分離フィルタ７２を透過する。

色分離フィルタ７２を透過した青色の光束は、−Ｘ軸方向に進行する。

色分離フィルタ７２を透過した青色の光束は、色分離フィルタ７３に到達する。そして、色分離フィルタ７２を透過した青色の光束は、色分離フィルタ７３で反射される。

色分離フィルタ７３で反射された青色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。色分離フィルタ７２を透過した青色の光束は、色分離フィルタ７３で＋Ｚ軸方向に反射される。

色分離フィルタ７３で反射された青色の光束は、集光光学系８０に到達する。そして、色分離フィルタ７３で反射された青色の光束は、集光光学系８０を透過する。

色分離フィルタ７３で反射された青色の光束は、集光光学系８０により光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光する。

なお、レンズ群２００を除いても、集光光学系８０が平行化レンズ群２１５Ｂから出射された全光束を入射できる大きさであれば、平行化レンズ群２１５Ｂから出射された光束は、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光される。つまり、集光光学系８０は、平行化レンズ群２１５Ｂから出射された複数の光束（全光束）を入射して光強度均一化素子１１３に導く。例えば、集光光学系８０は、平行化レンズ２１４から出射された光束を入射して光強度均一化素子１１３に導く。

青色の光束は、入射端面１１３ｉから光強度均一化素子１１３に入射する。光強度均一化素子１１３に入射した青色の光束の光強度分布は、均一化される。そして、均一化された青色の光束は、出射端面１１３ｏから出射される。

出射端面１１３ｏから出射された青色の光束は、緑色の光束及び赤色の光束と同様に、リレーレンズ群１１５、折り曲げミラー１２０及び集光レンズ１２２を経てライトバルブ１２１に入射する。

なお、青色光源群２１０Ｂの発する光の中心波長は、第１の励起光源群１１０Ａの発する光の中心波長及び第２の励起光源群１１０Ｂの発する光の中心波長より１０ｎｍ以上長い。

これにより、第１の励起光源群１１０Ａ及び第２の励起光源群１１０Ｂを青色の光源に使用した場合と比較して、青色の色味を向上させることが可能となる。つまり、中心波長が４６０ｎｍ以上の青色の光源を用いれば、青色の色味は向上する。なお、波長が４５０ｎｍの光は、紫色の傾向が強い青色である。４６０ｎｍの波長の光の方が、４５０ｎｍの波長の光より青色に近い。

＜集光レンズ１２２、ライトバルブ１２１及び投写光学系１２４の位置関係＞
図１６は、正面側から見たときの投写型表示装置１の構成の一部を概略的に示す模式図である。「正面側から見る」とは、−Ｘ軸方向側から＋Ｘ軸方向を見ることである。

図１６においては、説明の便宜上、光強度均一化素子１１３より後段の光学素子に関して図示している。「後段」とは、光が進行していく方向である。つまり、図１６では、光強度均一化素子１１３から出射された光が透過する構成要素又は反射される構成要素を図示している。

折り曲げミラー１２０で反射された光束は、集光レンズ１２２を透過する。集光レンズ１２２を透過した光束は、ライトバルブ１２１に入射する。

ライトバルブ１２１は、上述の通り、変調制御信号ＭＣに応じて入射する光を空間的に変調する。そして、ライトバルブ１２１は、入射する光を変調光に変換して出力する。

投写光学系１２４は、ライトバルブ１２１の光変調面（光出射面）から出射された変調光を入射する。投写光学系１２４は、入射した変調光を被投写面１５０に拡大して投写する。

変調光は、被投写面１５０に投写される。そして、被投写面１５０には光学像が表示される。被投写面１５０は、例えば、外部のスクリーンなどである。

図１６に示されるように、投写光学系１２４の光軸ＯＡは、ライトバルブ１２１の光出射面（光変調面）の中心軸ＣＡに対して＋Ｙ軸方向に距離ｄだけずれている。つまり、距離ｄは、投写光学系１２４の光軸ＯＡからライトバルブ１２１の光出射面（光変調面）の中心軸ＣＡまでのＺ−Ｘ平面に対する法線方向（Ｙ軸方向）の距離である。「＋Ｙ軸方向」とは、投写型表示装置１の高さ方向である。

光軸ＯＡ及び中心軸ＣＡは、Ｙ−Ｚ平面に垂直な軸である。このため、図１６では光軸ＯＡ及び中心軸ＣＡを黒丸で示す。

なお、ライトバルブ１２１は、投写光学系１２４の＋Ｘ軸方向に位置するので、ライトバルブ１２１の一部は、破線で示されている。

また、投写光学系１２４との干渉を防ぐため、集光レンズ１２２は、一部を切り欠いた形状をしている。ここで、「干渉」とは、部品どうしが接触するという意味である。図１６では、円筒形状の投写光学系１２４を避けるように左上側が削られている。

図１７は、投写光学系１２４と被投写面１５０との関係を説明する模式図である。

図１７に示すように、被投写面１５０の中心位置は、投写光学系１２４の光軸ＯＡに対して＋Ｙ軸方向にｄ×Ｍの距離だけずれている。なお、上述のように、距離ｄは、ライトバルブ１２１の中心軸ＣＡから投写光学系１２４の光軸ＯＡまでのＹ軸方向の距離である。拡大倍率Ｍは、投写光学系１２４の拡大倍率である。

なお、本実施の形態１で示すリレーレンズ群１１５からライトバルブ１２１までのリレー光学系の場合には、ライトバルブ１２１の中心軸ＣＡと投写レンズの光軸ＯＡとは一致しない。また、光軸ＯＡは、Ｙ−Ｚ平面に垂直な軸である。このため、図１７では光軸ＯＡを黒丸で示す。また、図１７で示した「被投写面１５０」は、スクリーン等の被投写面１５０上の映像が投写される位置を示している。

上述したように、投写型表示装置１から出射した投写光Ｒｏは、被投写面１５０に到達する。

投写型表示装置１の投写光学系１２４の光軸ＯＡから＋Ｙ軸方向に被投写面１５０の中心が存在する場合には、図１６に示すように、ライトバルブ１２１の中心軸ＣＡに対して投写光学系１２４の光軸ＯＡを＋Ｙ軸方向にずらす。これにより、図１７に示すように、被投写面１５０を＋Ｙ軸方向に移動させることが可能となる。

一方、投写型表示装置１の投写光学系１２４の光軸ＯＡから−Ｙ軸方向に被投写面１５０の中心が存在する場合には、投写型表示装置１をＸ軸中心に１８０度回転させればよい。そうすれば、図１７の−Ｙ軸方向に被投写面１５０の中心を移動させることが可能となる。ただし、投写光学系１２４が投写型表示装置１のＺ軸方向の中心に無い場合には、Ｚ軸方向に投写型表示装置１を移動させる必要が生じる。

＜蛍光体素子４０Ｇと光強度均一化素子１１３との関係＞
図１８に光強度均一化素子１１３に集光する光束の光強度分布の概略図を示す。図１８は、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉ上の光強度分布を表す模式図である。図１８に示された光強度分布は、等高線で概略を表されている。そして、スポット像の中心は黒丸で示されている。等高線では、スポット像の中心ほど光強度が高い分布を示している。つまり、スポット像の中心に近いほど光強度が高い。図１８は、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉを−Ｚ軸方向から見た図である。

本実施の形態１では、図１８に示すように光強度均一化素子１１３は、Ｘ軸及びＹ軸に対して傾いて配置されている。例えば、光強度均一化素子１１３は、光軸Ｃを中心に回転して配置されている。図１８では、入射端面１１３ｉの短辺がＹ軸に平行な位置から、時計回りに回転している。

図９に示すように、第１の励起光源群１１０Ａから放射された光束は、蛍光体素子４０Ｇ上で光軸Ｃに対して−Ｘ軸方向側に集光する。第１の励起光源群１１０Ａから放射された光束は、集光位置４００ａに集光する。そのため、第１の励起光源群１１０Ａから放射された光束の最大光強度の位置は、光軸Ｃに対して−Ｘ軸方向側にある。

また、第２の励起光源群１１０Ｂから放射された光束は、蛍光体素子４０Ｇ上で光軸Ｃに対して＋Ｘ軸方向側に集光する。第２の励起光源群１１０Ｂから放射された光束は、集光位置４００ｂに集光する。そのため、第２の励起光源群１１０Ｂから放射された光束の最大光強度の位置は、光軸Ｃに対して＋Ｘ軸方向側にある。

これより、集光位置４００ａに光強度分布の中心を有する光束が、蛍光体素子４０Ｇから出射される。集光位置４００ａに光強度分布の中心を有する光束は、集光レンズ群４００によって光束が平行化される。平行化された光束は、集光光学系８０によって、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉ上に集光する。平行化された光束の入射端面１１３ｉ上の集光位置は、光軸Ｃに対して＋Ｘ軸方向側にある。集光位置４００ａに光強度分布の中心を有する光束は、入射端面１１３ｉ上の集光位置１１３ａに集光する。集光位置１１３ａは、光軸Ｃに対して＋Ｘ軸方向側にある。

一方、集光位置４００ｂに光強度分布の中心を有する光束が、蛍光体素子４０Ｇから出射される。集光位置４００ｂに光強度分布の中心を有する光束は、集光レンズ群４００によって光束が平行化される。平行化された光束は、集光光学系８０によって、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉ上に集光する。平行化された光束の入射端面１１３ｉ上の集光位置は、光軸Ｃに対して−Ｘ軸方向側にある。集光位置４００ｂに光強度分布の中心を有する光束は、入射端面１１３ｉ上の集光位置１１３ｂに集光する。集光位置１１３ｂは、光軸Ｃに対して−Ｘ軸方向側にある。

また、ライトバルブ１２１に入射する光束は、その使用の方法から、ライトバルブ１２１に対して斜め下から入射する。このため、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏの長辺の方向と、ライトバルブ１２１の長辺の方向とを光学的に一致させるために、光強度均一化素子１１３を光軸Ｃ中心に回転させて配置する。そして、折り曲げミラー１２０により、光束の光軸Ｃ中心に対する回転を補正する。光軸Ｃは、Ｘ−Ｙ平面に垂直な軸である。このため、図１８では光軸Ｃを黒丸で示す。

図９で説明したように、図８で説明した光合成素子７１０及び折り曲げミラー７１２の角度関係を踏襲した場合について説明する。つまり、図１に示された角度Ａを４５度より大きく設定し、角度Ｂを４５度より小さく設定する。

この場合には、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光は、蛍光体素子４０Ｇ上で光軸Ｃに対して−Ｘ軸方向に集光する。また、第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光は、蛍光体素子４０Ｇ上で光軸Ｃに対して＋Ｘ軸方向に集光する。なお、図８の光合成素子７１０は、図１の光合成素子７０に相当する。また、図８の折り曲げミラー７１２は、図１の折り曲げミラー７１に相当する。

また、図１に示された角度Ａを４５度より小さく設定し、角度Ｂを４５度より大きく設定した場合について説明する。

この場合には、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光は、蛍光体素子４０Ｇ上で光軸Ｃに対して＋Ｘ軸方向に集光する。また、第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光は、蛍光体素子４０Ｇ上で光軸Ｃに対して−Ｘ軸方向に集光する。なお、図１に示された角度Ａは、図８に示された角度Ｄに相当する。また、図１に示された角度Ｂは、図８に示された角度Ｅに相当する。

なお、本実施の形態１では便宜上、中心の光強度範囲を狭くしている。しかし、色分離フィルタ７２と両凹レンズ１０２との間に光拡散素子を配置する等により、中心の光強度範囲を広くし、強度分布を滑らかにすることは可能である。

図１０から図１３までに結果を示したシミュレーションは、色分離フィルタ７２と両凹レンズ１０２との間に光拡散素子を配置している。

光拡散素子を配置しない場合には、光束の径が小さくなり、強度分布を滑らかにする効果は得られにくくなる。しかし、光拡散素子を用いない場合でも、本実施の形態１では、光強度を２つに分割できるので、蛍光体の変換効率の向上及び長寿命化の効果が得られる。

蛍光体素子４０Ｇと光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉとは、共役関係にある。従って、蛍光体素子４０Ｇ上の光強度分布が光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉの光強度分布となる。つまり、図９に示された蛍光体素子４０Ｇ上の光強度分布の形状は、図１８に示された入射端面１１３ｉ上の光強度分布の形状と相似関係にある。

ここで、蛍光体素子４０Ｇは、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光束が蛍光体面上に集光されると、完全拡散された光束として緑色の光束に変換され、集光レンズ群４００に向けて放射される。

同様に、蛍光体素子４０Ｇは、第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光束が蛍光体面上に集光されると、完全拡散された光束として緑色の光束に変換され、集光レンズ群４００に向けて放射される。

光源の出射角度Ｓ１と出射面積ＳＡには以下の式（１）の関係がある。ここでの光源は、蛍光体素子４０Ｇの蛍光体である。つまり、変換された緑色の光の放射角度が、出射角度Ｓ１に相当する。また、蛍光体素子４０Ｇ上の励起光のスポット径が、出射面積ＳＡに相当する。
ＳＡ×（ｓｉｎ（Ｓ１））^２＝一定・・・（１）

蛍光体素子４０Ｇから出射される光束の発散角度（出射角度Ｓ１）を８０度とし、光強度均一化素子１１３の有効入射角度を３０度と設定する。この場合には、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに入射する光束の面積は、蛍光体素子４０Ｇ上の励起光のスポットの面積の約４倍となる。従って、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに入射する光束の面積から蛍光体素子４０Ｇに集光させる光束の最適な位置及び大きさ（スポット径）を決定することが可能となる。

例えば、蛍光体素子４０Ｇから出射される光束の発散角度（８０度）と、光強度均一化素子１１３の有効入射角度（３０度）とには、下記の式（２）の関係がある。
（ｓｉｎ（８０））^２≒４×（ｓｉｎ（３０））^２・・・（２）

式（２）に示されるように、スポット径の面積をＳＡ（出射面積）とすると、図６に示す光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉの面積（Ｌ０×Ｈ０）は、４×ＳＡと同等となる。これにより、スポット径の面積ＳＡを決定することが可能となる。ここで、図６において、入射端面１１３ｉと出射端面１１３ｏは、縦横比（Ｌ：Ｈ）及び面積が等しいとした。

なお、入射端面１１３ｉの面積が４×ＳＡと「同等」としているのは、厳密には、出射端面１１３ｏは矩形であり、スポット径は円形であるため、「等しい」とできないためである。「同等」とは、同じ程度であることである。

また、光源の出射面積ＳＡは、励起光のスポット径の面積と同等としている。光源の出射面積ＳＡは、蛍光体が蛍光を発する面積である。

ここで、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに入射する光束の面積及び有効入射角度は、ライトバルブ１２１に入射する光束の面積及び有効入射角度により決定される。これに関しても、式（１）を用いて算出される。ここで、光強度均一化素子１１３の出射端面１１３ｏとライトバルブ１２１とが共役関係にあるため、式（１）が適用できる。

なお、入射端面１１３ｉに入射する光束の角度と出射端面１１３ｏから出射する光束の角度とを同じとした。

以上から、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに入射する光束の面積及び有効角度から、蛍光体素子４０Ｇに集光させる光の光強度分布を決定させることが可能となる。

なお、図１８では、光強度均一化素子１１３がＸ軸及びＹ軸に対して傾いている。このため、効率的に蛍光体素子４０Ｇからの光束を取り込めていない。しかし、光強度均一化素子１１３の前段の光束を、光強度均一化素子１１３の中心Ｃを軸中心として回転させて、Ｘ軸及びＹ軸との傾きをなくしてもよい。

なお、光強度均一化素子１１３より後段の光学系を工夫することにより、光強度均一化素子１１３から出射される光の傾きをなくしてもよい。例えば、全反射プリズムを用いた照明光学系とすることにより、光強度均一化素子１１３の傾きをなくすことが可能である。

また、光合成素子７０及び折り曲げミラー７１の回転方向は、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉの長辺方向に光源（蛍光体素子４０Ｇ）から出射された光束が２つ形成されるように回転させる必要がある。つまり、集光位置１１３ａと集光位置１１３ｂとは、入射端面１１３ｉの長辺方向に並ぶ必要がある。そのため、第１の励起光源ユニット１０ａ及び第２の励起光源ユニット１０ｂの配置も工夫する必要がある。

上述のように、蛍光体素子４０Ｇに２つの光源像が形成される。そして、蛍光体素子４０Ｇ上の局所的な光強度分布が軽減される。ここで、「局所的な光強度分布」とは、エネルギー密度が局所的に高くなることを意味する。そして、蛍光体素子４０Ｇの局所的な光飽和を軽減することが可能となる。そして、蛍光体素子４０Ｇの変換効率が高くなる。

さらに、蛍光体素子４０Ｇ上の局所的な光強度分布の軽減は、光合成素子７０及び折り曲げミラー７１を回転させることにより実現可能である。つまり、光学素子の追加が不要となり、部品点数の増加を抑えることによる装置の小型化、組立性の改善又は低コスト化が図れる。

そして、光源（蛍光体素子４０Ｇ）から出射された２つの光束を光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに入射させることができる。

本実施の形態１では、光合成素子７０、両凸レンズ１０１、折り曲げミラー７１そして両凹レンズ１０２の順に光束が進行する構成としている。しかし、光合成素子７０、折り曲げミラー７１、両凸レンズ１０１そして両凹レンズ１０２の順に光束が進行する構成としても構わない。その際も、光合成素子７０と折り曲げミラー７１とを、Ｙ軸中心に同じ方向に回転させればよい。

本実施の形態１では、光束径を縮小するために両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２を配置した。しかし、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２を削除することができる。つまり、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２を削除しても同様の効果が得られる。

同様に、レンズ群２００，３００も削除することができる。

以上より、光源装置２は、光合成素子７０及び蛍光体素子４０Ｇを備える。光合成素子７０は、第１の励起光を透過して、第２の励起光を反射する。蛍光体素子４０Ｇは、第１の励起光及び第２の励起光を受けて蛍光を発する。

光合成素子７０から出射する第１の励起光の出射角と光合成素子７０で反射する第２の励起光の反射角とが異なることにより、光合成素子７０を透過した第１の励起光が蛍光体素子４０Ｇに到達する位置４００ａと光合成素子７０で反射された第２の励起光が蛍光体素子４０Ｇに到達する位置４００ｂとが異なる。

実施の形態１では、第１の励起光は、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光である。第２の励起光は、第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光である。

実施の形態１では、第１の光源１１０Ａは、「第１の励起光源群」として、複数の光源を有する形態で説明した。しかし、光量を上げるために複数の光源を用いた例を示したのであって、光量の高い光源の場合には、「光源群」である必要は無い。

また、実施の形態１では、２つの光源（光源群）を用いて説明したが、１つの光源から第１の励起光及び第２の励起光に分割することも考えられる。

光源装置２は、第１の光源１１０Ａ及び第２の光源１１０Ｂを備える。第１の励起光は、第１の光源１１０Ａから発せられ、第２の励起光は、第２の光源１１０Ｂから発せられる。

実施の形態１では、第１の光源１１０Ａを、第１の励起光源群１１０Ａとして説明している。また、第２の光源１１０Ｂを、第２の励起光源群１１０Ｂとして説明している。

第１の励起光は、第２の励起光を反射する光合成素子７０の反射面を透過する。

光合成素子７０は、第１の励起光を透過する透過領域７５と、第２の励起光を反射する反射領域７４の反射面とを備える。反射領域７４は、透過領域７５とは異なる領域である。

透過領域７５は透過面を備える。透過面は、反射領域７４の反射面と同一の面上に位置する。

透過領域７５は、光合成素子７０に設けられた穴で形成されている。

光合成素子７０の反射面は、第１の励起光の光束の中心光線と第２の励起光の光束の中心光線とを含む面の法線を含み、この法線を回転軸として回転して配置されている。

光合成素子７０の透過面は、第１の励起光の光束の中心光線と第２の励起光の光束の中心光線とを含む面の法線を含み、この法線を回転軸として回転して配置されている。

光合成素子７０に入射する第１の励起光の光束の中心光線と光合成素子７０に入射する第２の励起光の光束の中心光線とのなす角が９０度である。

光合成素子７０の反射面が、例えば、第１の励起光の出射側に位置する場合には、光合成素子７０の反射面は、光合成素子７０の反射面に対する第１の励起光の出射角が４５度となる位置から第１の励起光の光束の中心光線と第２の励起光の光束の中心光線とを含む面の法線を回転軸として回転して配置されている。

光合成素子７０の反射面が、例えば、第１の励起光の入射側に位置する場合には、光合成素子７０の透過面は、光合成素子７０の透過面に対する第１の励起光の出射角が４５度となる位置から第１の励起光の光束の中心光線と第２の励起光の光束の中心光線とを含む面の法線を回転軸として回転して配置されている。

従って、光合成素子７０は、第１の励起光の光束の中心光線と第２の励起光の光束の中心光線を含む面の法線を回転軸として回転して配置されている。

光源装置２は、折り曲げミラー７１を備える。折り曲げミラー７１は、光合成素子７０を透過した第１の励起光及び光合成素子７０で反射された第２の励起光を反射する。

折り曲げミラー７１の反射面は、折り曲げミラー７１に入射する第１の励起光の光束の中心光線と折り曲げミラー７１で反射された第１の励起光の光束の中心光線とを含む平面の法線を含み、この法線を回転軸として回転して配置されている。

折り曲げミラー７１の反射面は、折り曲げミラー７１の反射面に対する第１の励起光の中心光線の入射角が４５度となる位置から、折り曲げミラー７１に入射する第１の励起光の光束の中心光線と折り曲げミラー７１で反射された第１の励起光の光束の中心光線とを含む平面の法線を回転軸として回転して配置されている。

光源装置２は、第１の光源１１０Ａから出射された第１の励起光を平行光束にする平行化レンズ１１５Ａを備える。また、光源装置２は、第２の光源１１０Ｂから出射された第２の励起光を平行光束にする平行化レンズ１１５Ｂを備える。

実施の形態２．
図１９は、本発明に係る実施の形態２の光源装置１００１の主要構成を概略的に示す構成図である。実施の形態２は、回転式蛍光体素子４１Ｇ，４２Ｇ及び平行化レンズ群５０１、集光レンズ群５０２を備えている点で実施の形態１と異なる。実施の形態１で説明した投写型表示装置１の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１と同じ構成要素は、第１の励起光源ユニット１０ａ、第２の励起光源ユニット１０ｂ、光合成素子７０、両凸レンズ１０１、両凹レンズ１０２、折り曲げミラー７１、色分離フィルタ７２、色分離フィルタ７３、集光レンズ群４００（凸レンズ４０１及び非球面凸レンズ４０２）、青色光源ユニット２０Ｂ、赤色光源ユニット３０Ｒ及びレンズ群２００、３００である。

また、集光光学系８０及び光強度均一化素子１１３も実施の形態１の投写型表示装置１と同じである。また、光強度均一化素子１１３より後段の構成要素も実施の形態１の投写型表示装置１と同様である。つまり、実施の形態１と同じ構成要素は、リレーレンズ群１１５（凹凸レンズ（メニスカスレンズ）１１６、凸レンズ１１７及び両凸レンズ１１８）、折り曲げミラー１２０、集光レンズ１２２、ライトバルブ１２１、投写光学系１２４及び制御部３である。

光源装置２，１００１は、アフォーカル光学系として、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２を備える。光源装置２，１００１の集光レンズ群４００は、凸レンズ４０１及び非球面凸レンズ４０２を備える。光源装置２，１００１のリレーレンズ群１１５は、凹凸レンズ（メニスカスレンズ）１１６、凸レンズ１１７及び両凸レンズ１１８を備える。

なお、実施の形態１と同じ構成要素の構成、機能又は動作等は、実施の形態２で説明を省いた場合でも、実施の形態１の記載を代用する。また、実施の形態２の中で説明した、実施の形態１に関する記載は、実施の形態１の説明として用いる。ここで、「動作」とは、光の挙動を含む。

図２０は、回転式蛍光体素子４１Ｇを＋Ｚ軸方向から観察した概略図である。図２１は、回転式蛍光体素子４２Ｇを＋Ｚ軸方向から観察した概略図である。図２２は、回転式蛍光体素子４１Ｇの他の例を＋Ｚ軸方向から観察した概略図である。

＜回転式蛍光体素子の構成＞
回転式蛍光体素子４１Ｇは、例えば、図２０では、円板形状をしている。そして、円板の周縁部の一部に蛍光体が塗布されている。なお、回転式蛍光体素子４１Ｇは、円板形状に限られない。

回転式蛍光体素子４１Ｇの領域４１Ｇａは、蛍光体が塗布された領域である。なお、円板の周縁部は、光束が照射される領域である。

回転式蛍光体素子４１Ｇの領域４１Ｇｂは、光を透過する領域（透過領域）である。つまり、領域４１Ｇｂに入射した光束は、領域４１Ｇｂを通過する。

図２０では、回転式蛍光体素子４１Ｇの周縁部の右半分（＋Ｘ軸方向側）が領域４１Ｇａである。また、回転式蛍光体素子４１Ｇの周縁部の左半分（−Ｘ軸方向側）が領域４１Ｇｂである。

図２２では、回転式蛍光体素子４１Ｇの周縁部を円周方向に４分割して、領域４１Ｇａと領域４１Ｇｂとが交互に配置されている。

図２２では、回転式蛍光体素子４１Ｇの周縁部の右側（＋Ｘ軸方向側）及び左側（−Ｘ軸方向側）が領域４１Ｇａである。また、回転式蛍光体素子４１Ｇの周縁部の上側（＋Ｙ軸方向側）及び下側（−Ｙ軸方向側）が領域４１Ｇｂである。

回転式蛍光体素子４２Ｇは、例えば、図２１では、円板形状をしている。そして、円板の周縁部の全てに蛍光体が塗布されている。なお、回転式蛍光体素子４２Ｇは、円板形状に限られない。

回転式蛍光体素子４２Ｇの領域４２Ｇａは、蛍光体が塗布された領域である。なお、円板の周縁部は、光束が照射される領域である。

＜励起光源群１１０Ａ，１１０Ｂから出射された光の挙動＞
第１の励起光源ユニット１０ａ及び第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光束は、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２により平行化される。そして、第１の励起光源ユニット１０ａ及び第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光束は、集光レンズ群４００に入射する。

なお、実施の形態１と同様に、両凸レンズ１０１と両凹レンズ１０２との間には、折り曲げミラー７１が配置されている。

実施の形態１と同様に、両凸レンズ１０１から−Ｘ軸方向に進行した光束の進行方向は、折り曲げミラー７１によって−Ｚ軸方向に変更される。

集光レンズ群４００に入射した光束は、集光レンズ群４００により、回転式蛍光体素子４１Ｇに集光する。

回転式蛍光体素子４１Ｇの領域４１Ｇａに集光された光束は、蛍光体により、緑色の光束（蛍光）に変換される。

領域４１Ｇａで蛍光に変換された緑色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。そして、回転式蛍光体素子４１Ｇを出射した緑色の光束は、集光レンズ群４００に到達する。回転式蛍光体素子４１Ｇを出射した緑色の光束は、集光レンズ群４００により、平行化される。そして、平行化された緑色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。つまり、平行化された緑色の光束は、色分離フィルタ７２に向けて進行する。

一方、回転式蛍光体素子４１Ｇの領域４１Ｇｂに集光された光束は、回転式蛍光体素子４１Ｇを透過する。

回転式蛍光体素子４１Ｇを透過した光束は、−Ｚ軸方向に進行する。

平行化レンズ群５０１は、回転式蛍光体素子４１Ｇの−Ｚ軸方向に配置されている。

平行化レンズ群５０１は、凸レンズ５０１ａ及び凸レンズ５０１ｂを備えている。凸レンズ５０１ａは、平行化レンズ群５０１の＋Ｚ軸方向側に配置されている。凸レンズ５０１ｂは、平行化レンズ群５０１の−Ｚ軸方向側に配置されている。

回転式蛍光体素子４１Ｇを透過した光束は、平行化レンズ群５０１に到達する。そして、回転式蛍光体素子４１Ｇを透過した光束は、平行化レンズ群５０１により再び平行化される。

平行化レンズ群５０１で平行化された光束は、−Ｚ軸方向に進行する。

集光レンズ群５０２は、平行化レンズ群５０１の−Ｚ軸方向に配置されている。

集光レンズ群５０２は、凸レンズ５０２ａ及び凸レンズ５０２ｂを備えている。凸レンズ５０２ｂは、集光レンズ群５０２の＋Ｚ軸方向側に配置されている。凸レンズ５０２ａは、集光レンズ群５０２の−Ｚ軸方向側に配置されている。

そして、平行化レンズ群５０１で平行化された光束は、集光レンズ群５０２に到達する。平行化レンズ群５０１で平行化された光束は、集光レンズ群５０２により、回転式蛍光体素子４２Ｇの領域４２Ｇａに集光される。

集光レンズ群５０２により集光された光束は、−Ｚ軸方向に進行する。

回転式蛍光体素子４２Ｇは、集光レンズ群５０２の−Ｚ軸方向に配置されている。

集光レンズ群５０２により集光された光束は、回転式蛍光体素子４２Ｇに到達する。回転式蛍光体素子４２Ｇの領域４２Ｇａに集光された光束は、蛍光体により、緑色の光束（蛍光）に変換される。

領域４２Ｇａで変換された緑色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。そして、回転式蛍光体素子４２Ｇを出射した緑色の光束は、集光レンズ群５０２に到達する。

回転式蛍光体素子４２Ｇを出射した緑色の光束は、集光レンズ群５０２により、平行化される。そして、集光レンズ群５０２で平行化された緑色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

集光レンズ群５０２で平行化された光束は、平行化レンズ群５０１に到達する。集光レンズ群５０２で平行化された光束は、平行化レンズ群５０１により回転式蛍光体素子４１Ｇの領域４１Ｇｂに集光する。

領域４１Ｇｂは透過領域であるため、領域４１Ｇｂに集光した光束は、回転式蛍光体素子４１Ｇを通過する。なお、回転式蛍光体素子４１Ｇは回転しているが、回転式蛍光体素子４２Ｇに到達する光束は、領域４１Ｇｂを透過しているため、領域４２Ｇａで放射された蛍光も領域４１Ｇｂを透過する。

回転式蛍光体素子４１Ｇを通過した光束は、集光レンズ群４００に到達する。回転式蛍光体素子４１Ｇを通過した光束は、集光レンズ群４００により、平行化される。

集光レンズ群４００により平行化された光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。集光レンズ群４００により平行化された光束は、色分離フィルタ７２に向けて進行する。

これにより、回転式蛍光体素子４１Ｇ，４２Ｇの蛍光体の塗布された領域４１Ｇａ，４２Ｇａに集光する光束は、時間的に分割されて到達する。

つまり、光束が領域４１Ｇａに集光する場合には、光束は回転式蛍光体素子４１Ｇで緑色の光束に変換される。そして、光束が領域４１Ｇｂに集光する場合には、光束は回転式蛍光体素子４２Ｇで緑色の光束に変換される。

このため、各蛍光体の局所的なエネルギー密度を、時間的に分割して半減させることが可能となる。そして、回転式蛍光体素子４１Ｇ，４２Ｇの蛍光体の発光する光への変換効率の向上が図れる。また、蛍光体の長寿命化が図れる。

ここで、各レンズ４０１，５０１ａ，５０２ａは、同一のもので構わない。また、各レンズ４０２，５０１ｂ，５０２ｂは同一のもので構わない。つまり、平行化レンズ群５０１及び集光レンズ群５０２は、集光レンズ群４００と同一である。レンズを共通化することにより、モジュール化を容易にして組立性を改善でき、コストの上昇を抑えることが可能となる。

また、集光レンズ群４００、平行化レンズ群５０１及び集光レンズ群５０２は、同一の焦点を有することが好ましい。

なぜなら、回転式蛍光体素子４２Ｇ上に集光した光束径の大きさと、回転式蛍光体素子４２Ｇを出射して、回転式蛍光体素子４１Ｇ上で集光する光束径の大きさとが等しくなることが好ましいためである。

従って、間隔Ｆ１、間隔Ｆ２及び間隔Ｆ３は、等しいことが好ましい。間隔Ｆ１は、レンズ４０１と回転式蛍光体素子４１Ｇとの間隔である。間隔Ｆ２は、回転式蛍光体素子４１Ｇとレンズ５０１ａとの間隔である。間隔Ｆ３は、レンズ５０２ａと回転式蛍光体素子４２Ｇとの間隔である。

なお、回転式蛍光体素子４１Ｇ及び回転式蛍光体素子４２Ｇを時間的に制御しない場合に関して述べた。しかし、時間的に制御する場合には、回転式蛍光体素子４１Ｇの透過領域４１Ｇｂが光束上に位置する際に、回転式蛍光体素子４２Ｇの蛍光体の塗布された領域４２Ｇａが光束上に位置すればよい。つまり、例えば、図２２に示すように、回転式蛍光体素子４１Ｇの透過領域４１Ｇｂは、いくつあっても構わない。

また、回転式蛍光体素子４１Ｇと回転式蛍光体素子４２Ｇとは、同一のものを用いても構わない。例えば、回転式蛍光体素子４２Ｇに、図２０又は図２２で示した回転式蛍光体素子４１Ｇを採用する。

つまり、回転式蛍光体素子４１Ｇと回転式蛍光体素子４２Ｇとを、それぞれ時分割で駆動することにより、同一の回転式蛍光体とすることが可能となる。つまり、回転軸の方向（Ｚ軸方向）から見て、回転式蛍光体素子４１Ｇの領域４１Ｇｂと回転式蛍光体素子４２Ｇの領域４２Ｇａとが重なるように、回転式蛍光体素子４１Ｇ及び回転式蛍光体素子４２Ｇが回転すれば良い。

この場合には、回転式蛍光体素子４１Ｇの領域４１Ｇｂを透過した光束は、回転式蛍光体素子４２Ｇの領域４２Ｇａに集光される。そして、部品の共通化が図れ、組立性が改善して、低コスト化が図れる。

本実施の形態２では、第１の励起光源ユニット１０ａ及び第２の励起光源ユニット１０ｂを配置した場合を示したが、光合成素子７０及び第２の励起光源ユニット１０ｂを削除し、第１の励起光源ユニット１０ａを−Ｘ軸方向に移動させてもよい。つまり、第１の励起光源ユニット１０ａを両凸レンズ１０１の方向に移動させてもよい。

これにより、投写型表示装置１００１のＸ軸方向の寸法を小さくすることができる。時分割の駆動による蛍光体の長寿命化の効果を維持しつつ、投写型表示装置１００１の小型化を図ることが可能となる。

以上より、光源装置１００１は、第１の集光レンズ４００、第１の回転式蛍光体素子４１Ｇ及び第２の集光レンズ５０２を備える。また、光源装置１００１は、蛍光体素子４２Ｇを備えている。

実施の形態２では、第１の集光レンズ４００は、集光レンズ群４００として説明している。第２の集光レンズ５０２は、集光レンズ群５０２として説明している。また、蛍光体素子４２Ｇは、回転式蛍光体素子４２Ｇとして説明している。

第１の集光レンズ４００は、励起光を第１の集光光にする。第１の回転式蛍光体素子４１Ｇは、第１の集光光の集光位置に配置されている。第１の回転式蛍光体素子４１Ｇは、蛍光体が塗布されて第１の集光光を受けて蛍光を発する第１の蛍光体領域４１Ｇａ及び第１の集光光を透過する透過領域４１Ｇｂを含む。第２の集光レンズ５０２は、第１の回転式蛍光体素子４１Ｇを透過した第１の集光光を第２の集光光にする。

第１の集光光は、第１の回転式蛍光体素子４１Ｇが回転することで、第１の蛍光体領域４１Ｇａ又は透過領域４１Ｇｂに到達する。

蛍光体素子４２Ｇは、第２の集光光の集光位置に配置されている。蛍光体素子４２Ｇは、蛍光体素子が塗布されて第２の集光光を受けて第２の蛍光を発する第２の蛍光体領域４２Ｇａを含む。

光源装置１００１は、第１の回転式蛍光体素子４１Ｇを透過した第１の集光光を平行光束にする第３の集光レンズ５０１を備える。

実施の形態２では、第３の集光レンズ５０１は、集光レンズ群５０１として説明している。

実施の形態２では、第１の集光レンズ４００に入射する光束及び第２の集光レンズ５０２に入射する光束は、平行光束としている。しかし、第１の集光レンズ４００に入射する光束は、必ずしも平行光束である必要は無い。第１の集光レンズ４００により光束が第１の回転式蛍光体素子４１Ｇの位置で集光すれば良い。そして、第１の回転式蛍光体素子４１Ｇで蛍光に変換された光が平行化されればよい。

また、第２の集光レンズ５０２に入射する光束は、必ずしも平行光束である必要は無い。第２の集光レンズ５０２により光束が第２の回転式蛍光体素子４２Ｇの位置で集光すれば良い。そして、第２の回転式蛍光体素子４２Ｇで蛍光に変換された光が平行化されればよい。なぜなら、蛍光は発散角度が大きい光であるため、第１の回転式蛍光体素子４１Ｇの位置で集光させるためには、平行光にすることが望ましいからである。

光源装置１００１は、光源１１０Ａ及び平行化レンズ１１５Ａを備える。光源１１０Ａは、励起光を発する。平行化レンズ１１５Ａは、光源１１０Ａから出射された励起光を第１の平行光束にする。

光源装置１００１は、第３の集光レンズ５０１を備える。第３の集光レンズ５０１は、第１の回転式蛍光体素子４１Ｇを透過した第１の集光光を平行光束にする。

実施の形態３．
図２３は、本発明に係る実施の形態３の光源装置１００２の主要構成を概略的に示す構成図である。

実施の形態３では、色分離フィルタ１３６の特性が、実施の形態１と異なる。色分離フィルタ１３６は、実施の形態１の色分離フィルタ７３に相当する。また、青色光源ユニット２０Ｂから発せられた光及び赤色光源ユニット３０Ｒから発せられた光の光路が、実施の形態１と異なる。

また、実施の形態１では、レンズ群２００，３００により、赤色の光束及び青色の光束は、平行光束として出射されていた。しかし、実施の形態３では、凸レンズ１３１Ｂ，１３１Ｒにより、赤色の光束及び青色の光束は、集光光束として出射されている。

実施の形態１で説明した投写型表示装置１の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１と同じ構成要素は、第１の励起光源ユニット１０ａ、第２の励起光源ユニット１０ｂ、光合成素子７０、両凸レンズ１０１、両凹レンズ１０２、折り曲げミラー７１及び集光レンズ群４００（凸レンズ４０１及び非球面凸レンズ４０２）である。

光源装置２，１００１，１００２は、アフォーカル光学系として、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２を備える。

光源装置２，１００１，１００２の集光レンズ群４００は、凸レンズ４０１及び非球面凸レンズ４０２を備える。

光源装置２，１００１，１００２のリレーレンズ群１１５は、凹凸レンズ（メニスカスレンズ）１１６、凸レンズ１１７及び両凸レンズ１１８を備える。

また、青色光源ユニット２０Ｂ及び赤色光源ユニット３０Ｒは、実施の形態１と配置されている位置は異なるが、機能又は特性等は実施の形態１と同様である。そのため、青色光源ユニット２０Ｂ及び赤色光源ユニット３０Ｒを構成する構成要素の符号は、実施の形態１と同じである。

また、実施の形態１の蛍光体素子４０Ｇに相当する構成要素は、実施の形態２で示した回転式蛍光体素子４２Ｇを用いている。しかし、実施の形態３の光源装置１００２で、実施の形態１の蛍光体素子４０Ｇを採用してもよい。

なお、実施の形態１又は２と同じ構成要素の構成、機能又は動作等は、実施の形態３で説明を省いた場合でも、実施の形態１又は２の記載を代用する。また、実施の形態３の中で説明した、実施の形態１又は２に関する記載は、実施の形態１又は２の説明として用いる。ここで、「動作」とは、光の挙動を含む。

＜青色光源ユニット２０Ｂと青色の光束＞
光源装置１００２は、青色光源ユニット２０Ｂを備えている。青色光源ユニット２０Ｂは、青色の波長域で発光する青色光源群２１０Ｂを備えている。また、青色光源ユニット２０Ｂは、平行化レンズ群２１５Ｂを備えている。

青色光源群２１０Ｂは、複数の青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３を備えている。

青色光源２１１，２１２，２１３，２２１，２２２，２２３，２３１，２３２，２３３は、実施の形態１と同様に、Ｙ−Ｚ平面上に配列されている。

青色光源群２１０Ｂから出射した光束は、−Ｘ軸方向に進行する。

図２３に示すように、青色光源群２１０Ｂの−Ｘ軸方向には、平行化レンズ群２１５Ｂが配置されている。

青色光源群２１０Ｂから出射された青色の光束は、平行化レンズ群２１５Ｂにより平行化される。

平行化レンズ群２１５Ｂにより平行化された青色の光束は、−Ｘ軸方向に進行する。

平行化レンズ群２１５Ｂの−Ｘ軸方向には、レンズ１３１Ｂが配置されている。

平行化レンズ群２１５Ｂにより平行化された青色の光束は、レンズ１３１Ｂに到達する。平行化レンズ群２１５Ｂにより平行化された青色の光束は、レンズ１３１Ｂにより集光される。

レンズ１３１Ｂにより集光された青色の光束は、−Ｘ軸方向に進行する。

レンズ１３１Ｂの−Ｘ軸方向には、色分離フィルタ１３２が配置されている。

レンズ１３１Ｂにより集光された青色の光束は、色分離フィルタ１３２に到達する。レンズ１３１Ｂを出射した青色の光束は、色分離フィルタ１３２で反射される。

色分離フィルタ１３２で反射された青色の光束は、進行方向を−Ｘ軸方向から＋Ｚ軸方向に変換される。

色分離フィルタ１３２の＋Ｚ軸方向には、光拡散素子１３３が配置されている。

色分離フィルタ１３２で反射された青色の光束は、光拡散素子１３３上の位置Ｆ１３に集光する。

光拡散素子１３３の集光位置Ｆ１３に集光した青色の光束は、光拡散素子１３３により拡散される。

光拡散素子１３３により拡散された青色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

光拡散素子１３３の＋Ｚ軸方向には、レンズ１３４が配置されている。

光拡散素子１３３により拡散された青色の光束は、レンズ１３４に到達する。レンズ１３４に到達した青色の光束は、平行化される。

レンズ１３４により平行化された青色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

レンズ１３４の＋Ｚ軸方向には、色分離フィルタ１３６が配置されている。

レンズ１３４により平行化された青色の光束は、色分離フィルタ１３６に到達する。レンズ１３４により平行化された青色の光束は、色分離フィルタ１３６を透過する。

色分離フィルタ１３６を透過した青色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

色分離フィルタ１３６の＋Ｚ軸方向には、集光光学系８０が配置されている。

色分離フィルタ１３６を透過した青色の光束は、集光光学系８０に到達する。色分離フィルタ１３６を透過した青色の光束は、集光光学系８０により集光される。

集光光学系８０により集光された青色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

集光光学系８０の＋Ｚ軸方向には、光強度均一化素子１１３が配置されている。

集光光学系８０により集光された青色の光束は、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光される。

ここで、レンズ１３４の焦点位置は、位置Ｆ１３となることが好ましい。それにより、位置Ｆ１３から出射された光束は、レンズ１３４により平行化される。

＜赤色光源ユニット３０Ｒと赤色の光束＞
光源装置１００２は、赤色光源ユニット３０Ｒを備えている。赤色光源ユニット３０Ｒは、赤色の波長域で発光する赤色光源群３１０Ｒを備えている。また、赤色光源ユニット３０Ｒは、平行化レンズ群３１５Ｒを備えている。

赤色光源群３１０Ｒは、複数の赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３を備えている。

赤色光源３１１，３１２，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３は、実施の形態１と同様に、Ｘ−Ｙ平面上に配列されている。

赤色光源群３１０Ｒから出射した光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

図２３に示すように、赤色光源群３１０Ｒの＋Ｚ軸方向には、平行化レンズ群３１５Ｒが配置されている。

赤色光源群３１０Ｒから出射された赤色の光束は、平行化レンズ群３１５Ｒにより平行化される。

平行化レンズ群３１５Ｒにより平行化された赤色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

平行化レンズ群３１５Ｒの＋Ｚ軸方向には、レンズ１３１Ｒが配置されている。

平行化レンズ群３１５Ｒにより平行化された赤色の光束は、レンズ１３１Ｒに到達する。平行化レンズ群３１５Ｒにより平行化された赤色の光束は、レンズ１３１Ｒにより集光される。

レンズ１３１Ｒにより集光された赤色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

レンズ１３１Ｒの＋Ｚ軸方向には、色分離フィルタ１３２が配置されている。

レンズ１３１Ｒにより集光された赤色の光束は、色分離フィルタ１３２に到達する。レンズ１３１Ｒを出射した赤色の光束は、色分離フィルタ１３２を透過する。

色分離フィルタ１３２を透過した赤色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

色分離フィルタ１３２を透過した赤色の光束は、光拡散素子１３３上の位置Ｆ１３に集光する。

光拡散素子１３３の集光位置Ｆ１３に集光した赤色の光束は、光拡散素子１３３により拡散される。

光拡散素子１３３により拡散された赤色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

光拡散素子１３３により拡散された赤色の光束は、レンズ１３４に到達する。レンズ１３４に到達した赤色の光束は、平行化される。

レンズ１３４により平行化された赤色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

レンズ１３４により平行化された赤色の光束は、色分離フィルタ１３６に到達する。レンズ１３４により平行化された赤色の光束は、色分離フィルタ１３６を透過する。

色分離フィルタ１３６を透過した赤色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

色分離フィルタ１３６を透過した赤色の光束は、集光光学系８０に到達する。色分離フィルタ１３６を透過した赤色の光束は、集光光学系８０により集光される。

集光光学系８０により集光された赤色の光束は、＋Ｚ軸方向に進行する。

集光光学系８０により集光された赤色の光束は、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光される。

なお、色倍率を考慮して、青色光源群２１０Ｂから出射された青色の光束の集光位置を赤色光源群３１０Ｒから出射された赤色の光束の集光位置よりも＋Ｚ軸方向に配置してもよい。この場合には、位置Ｆ１３は、青色の光束の集光位置と赤色の光束の集光位置との２箇所存在する。また、光拡散素子１３３は、青色の光束の集光位置と赤色の光束の集光位置との間に配置すればよい。

＜色分離フィルタ１３２，１３６＞
ここで、色分離フィルタ１３２は、青色の波長域の光束を反射し、赤色の波長域の光束を透過する特性を有すればよい。

また、青色光源ユニット２０Ｂと赤色光源ユニット３０Ｒとの位置を逆としてもよい。その際には、色分離フィルタ１３２の特性は、青色の波長域の光束を透過し、赤色の波長域の光束を反射する特性を有すればよい。

レンズ１３４で平行化された青色の波長域の光束及び赤色の波長域の光束は、色分離フィルタ１３６を透過する。青色の波長域の光束及び赤色の波長域の光束は、集光光学系８０により光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉに集光される。

ここで、色分離フィルタ１３６は、青色の波長域の光束及び赤色の波長域の光束を透過し、緑色の波長域の光束を反射する特性を有していればよい。

実施の形態３の構成とすることにより、レーザー光源の発する光の光路と、蛍光体を用いた光源の励起光及び蛍光の光路とを分離することが可能となる。

実施の形態３では、レーザー光源は、青色光源群２１０Ｂ及び赤色光源群３１０Ｒである。また、蛍光体を用いた光源は、回転式蛍光体素子４２Ｇを備えている。そして、蛍光体の励起光は、第１の励起光源群１１０Ａ及び第２の励起光源群１１０Ｂから発せられる。

レーザー光線は、スペックルが視認され易い光である。一方、蛍光体の蛍光は、スペックルが視認されにくい光である。

２つの光路を分離することにより、レーザー光源の発する光の光路のみに光拡散素子１３３を配置することができる。つまり、蛍光の光路上に光拡散素子１３３を配置することによって生じる光利用効率の低下を防ぐことができる。

また、スペックルの視認性が高い場合には、光拡散素子１３３を回転させてもよい。それにより、スクリーン等の被照射面１５０上に発生する斑点状の輝度むらが時間的に変化する。このため、スペックルの視認性を低減することが可能となる。

なお、「スペックル」とは、光源ユニットから出射されるレーザー光線の光が相互に干渉しあって、被照射面となるスクリーン上に発生する斑点状の輝度むらのことである。このスペックルは、画質低下の要因となる。

実施の形態１の構成の場合には、光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉ付近に光拡散素子１３３を配置することになる。この場合には、光の拡散により、蛍光体素子４０Ｇから出射された緑色の光束の光利用効率が低下する。

なお、光拡散素子１３３を光源２１０Ｂ，３１０Ｒと共役関係となる位置に配置すると、スペックルの抑制効果は高くなる傾向がある。または、光拡散素子１３３を光源２１０Ｂ，３１０Ｒの直後に配置することが好ましい。または、光拡散素子１３３を光強度均一化素子１１３の入射端面１１３ｉ付近に配置することが好ましい。または、光拡散素子１３３を光強度均一化素子１１３とライトバルブ１２１との間の瞳位置に配置することが好ましい。なお、「瞳位置」とは、主光線が交わる光軸上の位置である。

従って、実施の形態３に示すように、位置Ｆ１３は、光強度均一化素子１１３の前段にある光源群２１０Ｂ，３１０Ｒと共役の位置としている。ここでの「前段」は、−Ｚ軸方向側となる。これにより、回転式蛍光体素子４２Ｇから出射された光束（蛍光）の光路上に、光拡散素子１３３を配置する必要がなくなる。

実施の形態３では、スペックルが視認され易い場合に関して述べた。しかし、スペックルが視認されにくい場合であれば、図１の構成において、青色光源ユニット２０Ｂから発せられる光の光路上では、平行化レンズ群２１５Ｂと色分離素子７２との間に光拡散素子１３３を配置すればよい。また、赤色光源ユニット３０Ｒから発せられる光の光路上では、平行化レンズ群３１５Ｒと色分離フィルタ７３との間に光拡散素子１３３を配置すればよい。

スペックルが視認されにくい理由としては、光源ユニット２０Ｂ，３０Ｒの備える光源の数が多いことが挙げられる。また、同色の光源ユニット２０Ｂ，３０Ｒを構成する各々の光源の中心波長がずれていること等が挙げられる。

また、異なる色の光源で、スペックルの視認性の差異が大きい場合には、図１と同様に、スペックルの視認性の低い光源ユニットを、色分離フィルタ７２の＋Ｘ軸方向側に配置することができる。つまり、スペックルの視認性の低い光源ユニットを、色分離フィルタ７２の前段側に配置する

例えば、赤色光源ユニット３０Ｒから出射される赤色の光束のスペックルの視認性が、青色光源ユニット２０Ｂから出射される青色の光束のスペックルの視認性よりも高い場合には、青色光源ユニット２０Ｂのみを、色分離フィルタ７２の＋Ｘ軸方向側に配置することができる。

また、スペックルの視認性の高さが逆の場合には、赤色光源ユニット３０Ｒのみを、色分離フィルタ７２の＋Ｘ軸方向側に配置することができる。「スペックルの視認性の高さが逆の場合」とは、青色光源ユニット２０Ｂから出射される青色の光束のスペックルの視認性が、赤色光源ユニット３０Ｒから出射される赤色の光束のスペックルの視認性よりも高い場合である。

以上より、光源装置１００２は、第１のレーザー光源２１０Ｂ、第２のレーザー光源３１０Ｒ及び色分離フィルタ１３６を備える。

実施の形態３では、第１のレーザー光源２１０Ｂは、青色光源群２１０Ｂとして説明している。また、第２のレーザー光源３１０Ｒは、赤色光源群３１０Ｒとして説明している。

第１のレーザー光源２１０Ｂは、蛍光の波長域と異なる波長域の第１のレーザー光を発する。第２のレーザー光源３１０Ｒは、蛍光の波長域及び第１のレーザー光の波長域と異なる波長域の第２のレーザー光を発する。色分離フィルタ１３６は、光の波長により光を反射し又は透過する。

色分離フィルタ１３６は、第１のレーザー光及び第２のレーザー光を透過する場合には、蛍光を反射し、第１のレーザー光及び第２のレーザー光を反射する場合には、蛍光を透過することで、第１のレーザー光、第２のレーザー光及び蛍光を同一の光路上に配置する。

実施の形態３では、回転式蛍光体素子４２Ｇを用いて説明した。しかし、回転式蛍光体素子４２Ｇの代わりに、実施の形態１に示した蛍光体素子４０Ｇを用いることができる。また、回転式蛍光体素子４２Ｇの代わりに、実施の形態２に示した回転式蛍光体素子４１Ｇ，４２Ｇを用いることができる。

また、実施の形態３では、蛍光体は緑色の光を発するとして説明した。しかし、蛍光体の発する蛍光の色は緑色以外とすることができる。例えば、蛍光の色を赤色又は青色とすることができる。

同様に、レーザー光源を青色のレーザー光源２１０Ｂ及び赤色のレーザー光源３１０Ｒとして説明した。しかし、レーザー光源は、他の色のレーザー光源とすることができる。例えば、レーザー光源を緑色のレーザー光源とすることができる。

実施の形態４．
図２４は、本発明に係る実施の形態４の光源装置１００３の主要構成を概略的に示す構成図である。実施の形態４は、光合成素子２３００を備えている点で実施の形態１と異なる。実施の形態１で説明した投写型表示装置１の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態１と同じ構成要素は、第１の励起光源ユニット１０ａ（第１の励起光源群１１０Ａ及び第１の平行化レンズ群１１５Ａ）、第２の励起光源ユニット１０ｂ（第２の励起光源群１１０Ｂ及び第２の平行化レンズ群１１５Ｂ）、両凸レンズ１０１、両凹レンズ１０２、折り曲げミラー７１、色分離フィルタ７２、色分離フィルタ７３、集光レンズ群４００（凸レンズ４０１及び非球面凸レンズ４０２）、蛍光体素子４０Ｇ、青色光源ユニット２０Ｂ（青色光源群２１０Ｂ及び平行化レンズ群２１５Ｂ）、赤色光源ユニット３０Ｒ（赤色光源群３１０Ｒ及び平行化レンズ群３１５Ｒ）及びレンズ群２００、３００である。

光源装置２，１００１，１００２，１００３は、アフォーカル光学系として、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２を備える。

光源装置２，１００１，１００２，１００３の集光レンズ群４００は、凸レンズ４０１及び非球面凸レンズ４０２を備える。

光源装置２，１００１，１００２，１００３のリレーレンズ群１１５は、凹凸レンズ（メニスカスレンズ）１１６、凸レンズ１１７及び両凸レンズ１１８を備える。

なお、実施の形態１と同じ構成要素の構成、機能又は動作等は、実施の形態４で説明を省いた場合でも、実施の形態１の記載を代用する。また、実施の形態４の中で説明した、実施の形態１に関する記載は、実施の形態１の説明として用いる。ここで、「動作」とは、光の挙動を含む。

＜光合成素子２３００＞
実施の形態１と異なる構成要素となる光合成素子２３００に関して説明する。

光合成素子２３００は、＋Ｘ軸方向側に面２３００ａを備える。面２３００ａは、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光が光合成素子２３００に入射する入射面である。

また、光合成素子２３００は、−Ｘ軸方向側に面２３００ｂを備える。面２３００ｂは、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光を反射する反射面である。面２３００ｂは、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光が光合成素子２３００を透過して出射する出射面である。

面２３００ａを第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光を反射する反射面とすることもできる。この場合には、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光は、面２３００ｂを透過した後に、面２３００ａで反射され、面２３００ｂから出射する。なお、以下において、面２３００ｂが反射面であるとして説明する。

面２３００ａは透過面である。面２３００ａには、例えば、反射膜は形成されていない。

面２３００ｂは、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された平行光束を透過する。また、面２３００ｂは、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された平行光束を反射する。図２４では、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された平行光束は、面２３００ｂによって、−Ｘ軸方向に反射されている。

例えば、面２３００ｂは、図４に示す波長の透過特性を有する。第１の励起光源群１１０ＡがＰ偏光光で、第２の励起光源群１１０ＢがＳ偏光光の場合について考える。ここで、Ｐ偏光光は、Ｓ偏光光に対して９０度偏光方向が異なる。

第１の励起光源群１１０Ａから出射された光は、光合成素子２３００を透過する。つまり、第１の励起光源群１１０Ａから出射された光は、面２３００ａ及び面２３００ｂを透過する。

第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光は、面２３００ｂに角度Ｆで入射する。ここで、角度Ｆは、９０度から入射角を引いた値の角度である。角度Ｆは、実施の形態１の図１に示す角度Ａに対応する角度である。第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光は、光合成素子２３００の面２３００ｂで反射される。

そして、第１の励起光源群１１０Ａから出射した光及び第２の励起光源群１１０Ｂから出射した光は、同一の方向に進行する。図２４では、第１の励起光源群１１０Ａから出射した光及び第２の励起光源群１１０Ｂから出射した光は、−Ｘ軸方向に進んでいる。

また、図２４では、第１の励起光源群１１０Ａから出射した光及び第２の励起光源群１１０Ｂから出射した光は、面２３００ｂ上で重畳されている。

なお、必ずしも、第１の励起光源群１１０Ａから出射した光及び第２の励起光源群１１０Ｂから出射した光を重畳させる必要はない。しかし、第１の励起光源群１１０Ａの各光源の中心光線と第２の励起光源群１１０Ｂの各光源の中心光線とが一致していることにより、光合成素子２３００より後段の光学系の小型化が図れるという新しい効果が得られる。

図２４では、角度Ｆは、第２の励起光源群１１０Ｂから出射された光と光合成素子２３００の面２３００ｂ（反射面）とのなす角である。なお、入射角は、光の進行方向と境界面の垂線との間の角度として定義される。ここで、角度Ｆは、Ｙ−Ｚ平面に対して＋Ｙ軸からみて反時計回りに光合成素子２３００の面２３００ｂを回転させた角度である。

上述のように、実施の形態１では、両凸レンズ１０１を出射した集光光束の中心光線は、Ｘ軸に平行である。また、折り曲げミラー７１は、Ｘ−Ｙ平面に対して＋Ｙ軸からみて時計回りに角度Ｂだけ回転している。

このため、両凸レンズ１０１を出射した集光光束は、折り曲げミラー７１に角度Ｇで入射する。ここで、角度Ｇは、９０度から入射角Ｐ１を引いた値の角度である。角度Ｇは、実施の形態１の図１に示す角度Ｂに対応する角度である。

図２４では、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光束を基準とした場合には、光合成素子２３００で反射された光の中心光線と折り曲げミラー７１の反射面とのなす角が角度Ｇである。また、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光束を基準とした場合には、光合成素子２３００を透過した光の中心光線と折り曲げミラー７１の反射面とのなす角が角度Ｇである。角度Ｇは、Ｘ−Ｙ平面に対して＋Ｙ軸からみて折り曲げミラー７１を時計回りに回転させた角度である。

図２５は、光合成素子２３００の形状を示す概略図を示す。光合成素子２３００は、Ｙ軸方向から観察すると、台形形状をしている。光合成素子２３００は、Ｙ軸方向から観察すると、楔形形状をしている。楔形は、一端が広く他端に至るにしたがってしだいに狭くなっている形状である。光合成素子２３００は、Ｘ軸方向から観察すると、長方形の形状をしている。

面２３０１ａは、面２３００ａを−Ｚ軸方向に伸ばした面である。つまり、面２３０１ａは、面２３００aと同一面上にある。面２３０１ｂは、面２３００ｂを−Ｚ軸方向に伸ばした面である。つまり、面２３０１ｂは、面２３００ｂと同一面上にある。面２３０１ｃは、面２３０１ｂと平行な面である。面２３０１ｃの＋Ｚ軸方向の端部は、面２３００ａの−Ｚ軸方向の端部に接続している。

面２３００aと面２３００ｂとは平行ではない。つまり、面２３００aは面２３００ｂに対して傾斜している。面２３００aと面２３００ｂとの＋Ｚ軸方向側の間隔は、面２３００aと面２３００ｂとの−Ｚ軸方向側の間隔よりも短い。

面２３０１ａと面２３０１ｃとのなす角は、角度Ｈである。角度Ｈは、０度ではない。角度Ｈは、例えば、３度である。

＜光線の挙動＞
図２６は、本実施の形態４の効果を示す光線のシミュレーション結果を示す図である。

図２６に示す光合成素子２５１０は、図２４に示す光合成素子２３００に対応する。図２６に示す面２５１０ａは、図２４に示す面２３００ａに対応する。図２６に示す面２５１０ｂは、図２４に示す面２３００ｂに対応する。図２６に示す両凸レンズ２５１１は、図２４に示す両凸レンズ１０１に対応する。図２６に示す折り曲げミラー２５１２は、図２４に示す折り曲げミラー７１に対応する。図２６に示す両凹レンズ２５１３は、図２４に示す両凹レンズ１０２に対応する。図２６に示す集光レンズ２５１４は、図２４に示す集光レンズ群４００に対応する。図２６に示す集光面２５１５は、図２４に示す蛍光体素子４０Ｇの蛍光面に対応する。

第１の光線群２５２０ａは、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光である。第２の光線群２５２０ｂは、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光である。図２６において、第１の光線群２５２０ａは、破線で表されている。図２６において、第２の光線群２５２０ｂは、実線で表されている。

面２５１０ａと面２５１０ｂとの＋Ｚ軸方向側の間隔は、面２５１０ａと面２５１０ｂとの−Ｚ軸方向側の間隔よりも短い。

＜第１の光線群２５２０ａの挙動＞
第１の光線群２５２０ａは、第１の励起光源ユニット１０ａから出射されて、−Ｘ軸方向に進行する。−Ｘ軸方向に進行した第１の光線群２５２０ａは、光合成素子２５１０の面２５１０ａに到達する。

面２５１０ａは、光合成素子２５１０の面２５１０ｂに対して角度Ｋだけ傾いている。角度Ｋは、図２５に示す角度Ｈに対応している。

面２５１０ａに到達した第１の光線群２５２０ａは、光合成素子２５１０を透過する。光合成素子２５１０を透過した第１の光線群２５２０ａは、面２５１０ｂから出射する。

面２５１０ｂから出射した第１の光線群２５２０ａは、Ｘ軸に対して角度を有している。これは、第１の光線群２５２０ａが面２５１０ａで屈折する角度と、面２５１０ｂで屈折する角度とが異なるからである。図２６では、第１の光線群２５２０ａは、Ｘ軸に対して、−Ｚ軸方向に傾斜して−Ｘ軸方向に進行する。

光合成素子２５１０を透過した光線群２５２０ａは、−Ｘ軸方向に進行する。

両凸レンズ２５１１は、光合成素子２５１０の−Ｘ軸方向に配置されている。

光合成素子２５１０を透過した第１の光線群２５２０ａは、両凸レンズ２５１１に到達する。両凸レンズ２５１１に到達した第１の光線群２５２０ａは、両凸レンズ２５１１を透過する。

両凸レンズ２５１１を透過した第１の光線群２５２０ａは、−Ｘ軸方向に進行する。

折り曲げミラー２５１２は、両凸レンズ２５１１の−Ｘ軸方向に配置されている。

両凸レンズ２５１１を透過した第１の光線群２５２０ａは、折り曲げミラー２５１２に到達する。

第１の光線群２５２０ａの中心光線は、折り曲げミラー２５１２に対して角度Ｊより小さい角度で入射する。

角度Ｊは、後述する第２の光線群２５２０ｂの中心光線が折り曲げミラー２５１２に到達する際の角度である。第２の光線群２５２０ｂは、Ｘ軸に平行に進行しているため、角度Ｊは、Ｘ−Ｙ平面に対する角度である。角度Ｊは、図２４の角度Ｇに対応する角度である。

なお、厳密には、第１の光線群２５２０ａの中心光線は、垂直と異なる角度を有して両凸レンズ２５１１を透過するため、上述の説明に対して、若干角度は異なる。なお、折り曲げミラー２５１２に対する入射角度としては、角度Ｊより大きくなる。

ここで、角度Ｊは４５度より大きい角度である。角度Ｊは、例えば、４５．８度である。

折り曲げミラー２５１２で反射された第１の光線群２５２０ａは、−Ｚ軸方向に進行する。

両凹レンズ２５１３は、折り曲げミラー２５１２の−Ｚ軸方向に配置されている。

折り曲げミラー２５１２で反射された第１の光線群２５２０ａは、両凹レンズ２５１３に入射する。

両凹レンズ２５１３に入射した第１の光線群２５２０ａは、両凹レンズ２５１３により平行な光束となる。第１の光線群２５２０ａは、平行な光束となって両凹レンズ２５１３から出射される。

平行な光束となった第１の光線群２５２０ａは、−Ｚ軸方向に進行する。

集光レンズ２５１４は、両凹レンズ２５１３の−Ｚ軸方向に配置されている。

平行な光束となった第１の光線群２５２０ａは、集光レンズ２５１４に入射する。集光レンズ２５１４に入射した第１の光線群２５２０ａは、集光光束として出射される。

集光光束となった第１の光線群２５２０ａは、集光面２５１５の集光位置２５１５ａに集光する。

集光面２５１５は、集光レンズ２５１４の−Ｚ軸方向に位置している。なお、第１の光線群２５２０ａの集光位置２５１５ａは、光軸Ｃ４に対して−Ｘ軸方向に位置する。光軸Ｃ４は、両凹レンズ２５１３及び集光レンズ２５１４の光軸である。

なお、面２５１０ａと面２５１０ｂとの＋Ｚ軸方向側の間隔が、面２５１０ａと面２５１０ｂとの−Ｚ軸方向側の間隔よりも長い場合には、集光位置２５１５ａは、光軸Ｃ４に対して＋Ｘ軸方向に位置する。つまり、角度Ｋが負の値の場合である。

その際、角度Ｊは、４５度より小さい角度となる。例えば、４４．２度である。

＜第２の光線群２５２０ｂの挙動＞
第２の光線群２５２０ｂは、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射されて、−Ｚ軸方向に進行する。−Ｚ軸方向に進行した第２の光線群２５２０ｂは、光合成素子２５１０の面２５１０ｂに到達する。

−Ｚ軸方向に進行した第２の光線群２５２０ｂは、面２５１０ｂに対して、角度Ｉで入射する。ここで、角度Ｉは、９０度から第２の光線群２５２０ｂの入射角Ｐ１を引いた値の角度である。角度Ｉは、図２４の角度Ｆに対応する。

シミュレーションでは、角度Ｉは、４５度である。面２５１０ｂは、Ｙ−Ｚ平面に対して、Ｙ軸に平行な軸を回転軸として、＋Ｙ軸方向から見て反時計まわりに４５度回転した面である。

面２５１０ｂに到達した第２の光線群２５２０ｂは、面２５１０ｂで反射される。

光合成素子２５１０で反射された第２の光線群２５２０ｂは、−Ｘ軸方向に進行する。

光合成素子２５１０で反射された第２の光線群２５２０ｂは、両凸レンズ２５１１に到達する。両凸レンズ２５１１に到達した第２の光線群２５２０ｂは、両凸レンズ２５１１を透過する。

両凸レンズ２５１１を透過した第２の光線群２５２０ｂは、−Ｘ軸方向に進行する。両凸レンズ２５１１を透過した第２の光線群２５２０ｂは、折り曲げミラー２５１２に到達する。

第２の光線群２５２０ｂの中心光線は、折り曲げミラー２５１２に対して角度Ｊで入射する。角度Ｊは、９０度から第２の光線群２５２０ｂの中心光線の入射角Ｐ１を引いた値の角度である。

折り曲げミラー２５１２で反射された第２の光線群２５２０ｂは、−Ｚ軸方向に進行する。

折り曲げミラー２５１２で反射された第２の光線群２５２０ｂは、両凹レンズ２５１３に入射する。両凹レンズ２５１３に入射した第２の光線群２５２０ｂは、両凹レンズ２５１３により平行な光束となる。第２の光線群２５２０ｂは、平行な光束となって両凹レンズ２５１３から出射される。

平行な光束となった第２の光線群２５２０ｂは、−Ｚ軸方向に進行する。

平行な光束となった第２の光線群２５２０ｂは、集光レンズ２５１４に入射する。集光レンズ２５１４に入射した第２の光線群２５２０ｂは、集光光束として出射される。

集光光束となった第２の光線群２５２０ｂは、集光面２５１５の集光位置２５１５ｂに集光する。

集光面２５１５は、集光レンズ２５１４の−Ｚ軸方向に位置している。なお、第２の光線群２５２０ｂの集光位置２５１５ｂは、光軸Ｃ４に対して＋Ｘ軸方向に位置する。

なお、面２５１０ａと面２５１０ｂとの＋Ｚ軸方向側の間隔が、面２５１０ａと面２５１０ｂとの−Ｚ軸方向側の間隔よりも長い場合には、集光位置２５１５ｂは、光軸Ｃ４に対して−Ｘ軸方向に位置する。つまり、角度Ｋが負の値の場合である。

上述のように、面２５１０ａと面２５１０ｂとの＋Ｚ軸方向側の間隔は、面２５１０ａと面２５１０ｂとの−Ｚ軸方向側の間隔よりも短い。

この場合に、光軸Ｃ４を中心として、第１の光線群２５２０ａと第２の光線群２５２０ｂとをＸ軸方向に分離して集光するためには、角度Ｊは４５度より大きい角度である。角度Ｊは、例えば、４５．８度である。

また、図２６に示す角度Ｋは、図２５に示す角度Ｈに相当している。角度Ｋは、例えば、３度である。

これにより、第１の光線群２５２０ａは、光合成素子２５１０を透過した後、−Ｚ軸方向に傾いて−Ｘ軸方向に進行する。つまり、光合成素子２５１０よりも−Ｘ軸方向側では、第１の光線群２５２０ａは、第２の光線群２５２０ｂよりも−Ｚ軸方向側にずれた位置にある。

また、角度Ｉは、例えば、４５度である。図２６に示す角度Ｉは、図２４に示す角度Ｆに相当している。

これにより、第２の光線群２５２０ｂは、光合成素子２５１０で反射された後、Ｘ軸に対して傾くことなく−Ｘ軸方向に進行する。

上述のように、角度Ｋ及び角度Ｊを調整することにより、図２６に示すように、集光位置２５１５ａと集光位置２５１５ｂとを、集光面２５１５上でＸ軸方向に分離することができる。集光位置２５１５ａは、第１の光線群２５２０ａの集光位置である。集光位置２５１５ｂは、第２の光線群２５２０ｂの集光位置である。つまり、集光位置２５１５ａと集光位置２５１５ｂとは、集光面２５１５上の異なる位置となる。

このようにすることで、特許文献１のような複雑な光学素子を用いることなく、集光面２５１５に集光する光束のエネルギー密度を半減させることが可能となる。

なお、図２６に示す一例では、光合成素子２５１０の角度Ｉは、折り曲げミラー２５１２の角度Ｊより小さい角度となっている。しかし、光軸Ｃ４を中心として、集光面２５１５上で異なる位置に集光させることができればよく、角度Ｉと角度Ｊとの関係については、特に上述の例に限定されない。

さらに、角度Ｋと角度Ｉとを調整することにより、図２６に示すように、集光位置２５１５ａと集光位置２５１５ｂとを、集光面２５１５上でＸ軸方向に分離することができる。つまり、集光位置２５１５ａと集光位置２５１５ｂとは、集光面２５１５上の異なる位置となる。

例えば、角度Ｋを０．８度とし、角度Ｉを４５．８度とし、角度Ｊを４５度とすることで、図２６の構成において同様の効果が得られる。なお、光軸Ｃ４を中心として、集光面２５１５上で異なる位置に集光させることができればよく、角度Ｋと角度Ｉとの関係については、特に上述の例に限定されない。

これにより、実施の形態１では、光合成素子７０と折り曲げミラー７１の双方を調整することにより、蛍光体素子４０Ｇ上の集光位置を分離させていた。しかし、本実施の形態４では、角度Ｈを有する光合成素子２３００（角度Ｋを有する光合成素子２５１０）を用いることで、光合成素子２３００（光合成素子２５１０）のみを調整して、実施の形態１と同様の効果が得られる。

これは、折り曲げミラー７１を用いない構成とした場合でも効果が得られることを示している。つまり、部品点数を削減することが可能となる。

つまり、光軸Ｃ４を中心に、蛍光体素子４０Ｇ上の集光位置をＸ軸方向に分離する場合には、光合成素子２５１０の角度Ｋと角度Ｉを調整すればよい。実施の形態１に示すように、折り曲げミラー７１（折り曲げミラー７１２）を用いて、光軸Ｃ３を中心に、蛍光体素子４０Ｇ上の集光位置をＸ軸方向に分離する必要がない。このため、部品点数を削減することが可能となり、実施の形態１より低コストを実現することができる。

また、光合成素子２５１０の面２５１０ａを、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光を反射する反射面とする構成としてもよい。

その場合には、面２５１０ｂは、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光及び第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光を透過する透過面となる。また、面２５１０ａは、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光を透過する面となる。

これにより、面２５１０ｂを反射面とした場合よりも、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光と第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光との光合成素子２５１０から出射する際の出射角度の差を大きくすることが可能となる。つまり、光軸Ｃ４を中心に、蛍光体素子４０Ｇ上の集光位置を大きく分離する場合には、面２５１０ａを反射面とすることが好ましい。ここでの反射面は、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光の反射面である。第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光は、この反射面を透過する。

なお、上述の各実施の形態において、蛍光体素子４０Ｇは、反射型を例にして説明した。しかし、蛍光体素子４０Ｇは、透過型でもよい。その場合には、光強度均一化素子１１３に到達するように光路を工夫すればよい。

＜変形例＞
また、上述の各実施の形態においては、投写型表示装置１の光源装置に関して説明している。しかし、例えば、車のヘッドライト用の光源装置として用いることができる。

図２７は、光源装置１００３を車のヘッドライト１００４に適用した例を示す構成図である。図２７に示すように、蛍光体素子４０Ｙは透過型である。例えば、蛍光体素子４０Ｙは、黄色の蛍光を発する。蛍光体素子４０Ｙの黄色の蛍光は、励起光源ユニット１０ａ，１０ｂの青色の励起光と混ざって白色の光となる。

白色の光は、蛍光体素子４０Ｙから−Ｘ軸方向に放射される。投射レンズ２６００は、蛍光体素子４０Ｙの−Ｘ軸方向に配置されている。投射レンズ２６００は、白色の光を−Ｘ軸方向に投射する。なお、「投射」は「投写」と同様の意味で使用している。「投射」及び「投写」は、光をなげかけることを意味する。

なお、図示していないが、蛍光体素子４０Ｙの＋Ｘ軸方向側に、励起光源ユニット１０ａ，１０ｂの波長帯域を透過し、蛍光体素子４０Ｙで励起される黄色の波長帯域を反射する色分離フィルタを配置してもよい。

それにより、―Ｘ軸方向に出射される白色光成分の割合を増加させることが可能となる。色分離フィルタは誘電体多層膜で形成されたダイクロイックミラーで構成されることが可能である。

また、ヘッドライトに使用する際に、投写型表示装置１のように明るさを要求されない場合が考えられる。このため、励起光源ユニット１０ａ，１０ｂを複数の光源で構成せず１個の光源で構成しても構わない。その際、所望の明るさが得られる励起光源を選択する必要がある。

また、両凸レンズ１０１及び両凹レンズ１０２は削除することが可能である。その場合には、第１の励起光源ユニット１０ａ及び第２の励起光源ユニット１０ｂから出射される平行光束の全光束が非球面凸レンズ４０２に到達すればよい。これにより、小型化が可能である。

また、上述した、実施の形態１の構成を用いれば、光合成素子７０に角度調整機構を設けて、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光束の蛍光体素子４０Ｇ上の集光位置を調整できる。このため、ヘッドライトの投射方向を制御することが可能となる。

図２８は、実施の形態１をヘッドライトに適用した場合の光源装置１００５の一例を示した構成図である。

実施の形態１と同様に、光合成素子７０の角度Ａを調整する。第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光束が蛍光体素子４０Ｙに集光する位置を投射レンズ２６００の光軸Ｃ５に対して、−Ｘ軸方向に移動させる。

この場合には、投射レンズ２６００から出射される光束を＋Ｘ軸方向に移動させることが可能となる。詳細は図２９を用いて後述する。

一方、この場合には、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光束は、光合成素子７０の角度調整に関わらず蛍光体素子４０Ｙの同じ位置に集光する。このため、投射レンズ２６００から出射される光束の投射方向は変わらない。

また、折り曲げミラー７１に角度調整機構を設けて、角度Ｂを調整する。

この場合には、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光束が蛍光体素子４０Ｙに集光するＸ軸方向位置と、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光束が蛍光体素子４０Ｙに集光するＸ軸方向位置との間隔を維持できる。この間隔を維持しながら、投射レンズ２６００から出射される光束の出射方向を制御することが可能となる。なお、制御方向は、Ｘ軸方向となる。

さらに、光合成素子７０及び折り曲げミラー７１の両方に角度調整機構を設けてもよい。

この場合には、第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光束及び第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光束の集光位置を制御できる。それにより、投射レンズ２６００から出射される光束の方向を連続的に制御することが可能となる。

また、例えば、図２７において、光合成素子２３００に角度調整機構を設ける。第１の励起光源ユニット１０ａから出射された光束が蛍光体素子４０Ｙに集光するＺ軸方向位置と、第２の励起光源ユニット１０ｂから出射された光束が蛍光体素子４０Ｙに集光するＺ軸方向位置との間隔を維持できる。この間隔を維持しながら、投射レンズ２６００から出射される光束の出射方向を制御することが可能となる。なお、制御方向は、Ｚ軸方向となる。

上述した光束の出射方向の説明を行うため、図２９に、光束の振る舞いを説明する光線の軌跡図を示す。図２９に示した座標は、図２７に対応している。便宜上、光束は光線として図示している。また、図２７の蛍光体素子４０Ｙから−Ｘ軸方向側のみを示している。

蛍光体素子４０Ｙの光軸Ｃ５上から出射した光線２７００ａは、投射レンズ２６００によって平行化される。図２９では、光線２７００ａ（光束）は、実線で示されている。

平行化された光線２７００ａ（光束）は、光軸Ｃ５に対して平行に−Ｘ軸方向に進行する。

蛍光体素子４０Ｙの光軸Ｃ５に対して−Ｚ軸方向の位置から出射した光線２７００ｂは、投射レンズ２６００で平行化される。図２９では、光線２７００ｂ（光束）は、破線で示されている。

平行化された光線２７００ｂ（光束）は、投射レンズ２６００から光軸Ｃ５に対して＋Ｚ軸方向に傾いて出射される。つまり、平行化された光線２７００ｂ（光束）は、平行化された光線２７００ａ（光束）よりも＋Ｚ軸方向側に投射される。

これにより、蛍光体素子４０Ｙに集光させる位置を−Ｚ軸方向に移動させると、投射される光束の方向を＋Ｚ軸方向に制御することが可能となる。なお、同様に蛍光体素子４０Ｙに集光させる位置を＋Ｚ軸方向に移動させると、投射される光束の方向を−Ｚ軸方向に制御することが可能となる。

このように、点灯する光源によって、光が投射される方向を選択できる。このため、自動車で使用されているハイビーム及びロービームの選択を容易に実現することができる。また、投射光の配光を自動車の左右方向に移動させる等、配光パターンを変更するＡＦＳ（ＡｄａｐｔｉｖｅＦｒｏｎｔＬｉｇｈｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）にも適用できる。

光合成素子２３００は、第１の励起光が入射する入射面２３００ａと第１の励起光が出射する出射面２３００ｂとを備える。入射面２３００ａは、出射面２３００ｂに対して傾斜している。

なお、上述の各実施の形態においては、「平行」や「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載をした場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。

また、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。

１投写型表示装置、２，１００１，１００２，１００３光源装置、１００４，１００５ヘッドライト、３制御部、１０ａ第１の励起光源ユニット、１０ｂ
第２の励起光源ユニット、１１０Ａ第１の励起光源群、１１０Ｂ第２の励起光源群、１１５Ａ第１の平行化レンズ群、１１５Ｂ第２の平行化レンズ群、１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ，４４ａ，４５ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ第１の励起光源、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂ，４５ｂ，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂ第２の励起光源、１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，２０ａ，２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａ，３０ａ，３６ａ，３７ａ，３８ａ，３９ａ，４０ａ，４６ａ，４７ａ，４８ａ，４９ａ，５０ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａ，６０ａ第１の平行化レンズ、１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂ，２０ｂ，２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂ，３０ｂ，３６ｂ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４０ｂ，４６ｂ，４７ｂ，４８ｂ，４９ｂ，５０ｂ，５６ｂ，５７ｂ，５８ｂ，５９ｂ，６０ｂ第２の平行化レンズ、２０Ｂ青色光源ユニット、３０Ｒ赤色光源ユニット、２１０Ｂ青色光源群、２１５Ｂ平行化レンズ群、３１０Ｒ赤色光源群、３１５Ｒ平行化レンズ群、１０１両凸レンズ、１０２両凹レンズ、１１３光強度均一化素子、１１３ｉ入射端面、１１３ｏ出射端面、１１３ａ，１１３ｂ集光位置、１１５リレーレンズ群、１１６凹凸レンズ（メニスカスレンズ）、１１７凸レンズ、１１８両凸レンズ、１２０折り曲げミラー、１２１ライトバルブ、１２２集光レンズ、１２４投写光学系、１２４ｆ前面、１３３光拡散素子、２００、３００レンズ群、２０１，３０１凸レンズ、２０２，３０２凹レンズ、４００，５０２集光レンズ群、５０１平行化レンズ群、４０１，５０１ａ，５０２ａ凸レンズ、４０２，５０１ｂ，５０２ｂ非球面凸レンズ、４０Ｇ蛍光体素子、４１Ｇ，４２Ｇ回転式蛍光体素子、４１Ｇａ，４２Ｇａ蛍光体領域、４１Ｇｂ透過領域、４０００ａ実線、４０００ｓ破線、４０００ｐ一点差線、７０，７０ａ，７０ｂ，７００ａ，７００ｂ，７１０，２３００光合成素子、７１，７１２折り曲げミラー、７２，７３，１３２，１３６色分離フィルタ、７４反射領域、７５透過領域、７０１ａ，７０１ｂ光線、７１１両凸レンズ、７１３両凹レンズ、７１４集光レンズ、７１５集光面、１１３ａ，１１３ｂ，４００a，４００ｂ，７１５ａ，７１５ｂ集光位置、７２０ａ第１の光線群、７２０ｂ第２の光線群、８０集光光学系、２３００ａ，２３００ｂ面、Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｋ，Ｊ角度、Ｃ，Ｃ３，Ｃ４，ＯＡ光軸、Ｃ１，Ｃ２軸、ＣＡ中心軸、Ｄ１，Ｄ２曲線、ｄ距離、Ｌ，Ｈ，Ｌ０，Ｈ０寸法、Ｍ倍率、
ＭＣ変調制御信号、Ｒo 投写光、ＶＳ画像信号。

Claims

第１の励起光を透過して、第２の励起光を反射する光合成素子と、
前記第１の励起光及び前記第２の励起光を受けて第１の蛍光を発する蛍光体素子と
を備え、
前記光合成素子から出射する前記第１の励起光の出射角と前記光合成素子で反射する前記第２の励起光の反射角とが異なることにより、前記光合成素子を透過した前記第１の励起光が前記蛍光体素子に到達する位置と前記光合成素子で反射された前記第２の励起光が前記蛍光体素子に到達する位置とが異なる光源装置。
前記第１の励起光は、前記第２の励起光を反射する前記光合成素子の反射面を透過する請求項１に記載の光源装置。
前記第１の励起光及び前記第２の励起光はレーザー光であり、
前記第１の励起光の偏光方向は、前記第２の励起光の偏光方向に対して９０度異なる請求項２に記載の光源装置。
前記光合成素子の前記反射面は、前記第１の励起光の光束の中心光線と前記第２の励起光の光束の中心光線とを含む面の法線であって、前記第１の励起光の光束の中心光線と前記第２の励起光の光束の中心光線との交点を通る第１の法線を含み、前記光合成素子に入射する前記第１の励起光と前記光合成素子で反射された前記第２の励起光とが平行となる位置から平行とならない位置まで前記第１の法線を回転軸として回転して配置された請求項２または３に記載の光源装置。
前記光合成素子は、前記第１の励起光を透過する透過領域と、前記第２の励起光を反射する反射領域の反射面とを備え、
前記反射領域は、前記透過領域とは異なる領域である請求項１に記載の光源装置。
前記透過領域は透過面を備え、
前記透過面は、前記反射面と同一の面上に位置する請求項５に記載の光源装置。
前記光合成素子の前記透過面は、前記第１の励起光の光束の中心光線と前記第２の励起光の光束の中心光線とを含む面の法線であって、前記第１の励起光の光束の中心光線と前記第２の励起光の光束の中心光線との交点を通る第１の法線を含み、前記光合成素子に入射する前記第１の励起光と前記光合成素子で反射された前記第２の励起光とが平行となる位置から平行とならない位置まで前記第１の法線を回転軸として回転して配置された請求項６に記載の光源装置。
前記透過領域は、前記光合成素子に設けられた穴で形成されている請求項５に記載の光源装置。
前記光合成素子は、前記第１の励起光が入射する入射面と前記第１の励起光が出射する出射面とを備え、
前記入射面は、前記出射面に対して傾斜している請求項１から７のいずれか１項に記載の光源装置。
前記光合成素子を透過した前記第１の励起光及び前記光合成素子で反射された前記第２の励起光を反射する折り曲げミラーと、
前記折り曲げミラーで反射された前記第１の励起光及び前記第２の励起光を前記蛍光体素子上に集光する集光光学系と
をさらに備え、
前記折り曲げミラーの反射面は、前記折り曲げミラーに入射する前記第１の励起光の光束の中心光線と前記折り曲げミラーで反射された前記第１の励起光の光束の中心光線とを含む平面の法線であって、前記第１の励起光の光束の中心光線と前記折り曲げミラーの反射面との交点を通る第２の法線を含み、前記折り曲げミラーで反射された前記第１の励起光が前記集光光学系の光軸に対して平行に進行する位置から、前記折り曲げミラーで反射された前記第１の励起光が前記集光光学系の光軸に対して傾いて進行し、前記折り曲げミラーで反射された前記第２の励起光が前記集光光学系の光軸に対して前記第１の励起光とは逆方向に傾いて進行する位置まで前記第２の法線を回転軸として回転して配置された請求項１から９のいずれか１項に記載の光源装置。
前記第１の励起光又は前記第２の励起光を第１の集光光にする第１の集光レンズと、
前記第１の集光光の集光位置に配置され、蛍光体が塗布されて前記第１の集光光を受けて第２の蛍光を発する第１の蛍光体領域及び前記第１の集光光を透過する透過領域を含む第１の回転式蛍光体素子と、
前記第１の回転式蛍光体素子を透過した前記第１の集光光を第２の集光光にする第２の集光レンズと
をさらに備え、
前記第１の集光光は、前記第１の回転式蛍光体素子が回転することで、前記第１の蛍光体領域又は前記透過領域に到達し、
前記蛍光体素子は、前記第２の集光光の集光位置に配置されている請求項１から１０のいずれか１項に記載の光源装置。
前記第１の蛍光の波長域と異なる波長域の第１のレーザー光を発する第１のレーザー光源と、
前記第１の蛍光の波長域及び前記第１のレーザー光の波長域と異なる波長域の第２のレーザー光を発する第２のレーザー光源と、
光の波長により光を反射し又は透過する色分離フィルタと、
をさらに備え、
前記色分離フィルタは、前記第１のレーザー光及び前記第２のレーザー光を透過する場合には、前記第１の蛍光を反射し、前記第１のレーザー光及び前記第２のレーザー光を反射する場合には、前記第１の蛍光を透過することで、前記第１のレーザー光、前記第２のレーザー光及び前記第１の蛍光を同一の光路上に配置させる請求項１から１１のいずれか１項に記載の光源装置。