JP7014210B2 - 照明光学装置及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、照明光学装置及びプロジェクターに関する。

従来、光源から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像を投射するプロジェクターが知られている。このようなプロジェクターとして、白色光源から出射された光を複数の色光に分離し、分離された各色光をそれぞれ対応するサブ画素に入射させることによってカラー表示を行う単板式のプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のプロジェクターでは、光源から出射された光の入射光軸に沿って、赤色反射ダイクロイックミラー、緑色反射ダイクロイックミラー及び青色反射ダイクロイックミラーが互いに非平行な状態で配置されている。これによって、光源から出射された光は、同一平面上で進行方向が互いに僅かに異なる赤色光、緑色光及び青色光に分離される。分離された赤色光、緑色光及び青色光は、光変調素子の入射側に設けられたマイクロレンズによってそれぞれ集光され、光変調素子の赤色サブ画素、緑色サブ画素及び青色サブ画素にそれぞれ入射される。

特開平４－６０５３８号公報

近年、プロジェクターにおいては、投射画像の高輝度化の要望が高まっている。
このような要望から、光源から出射された光の利用効率を高めることができる照明光学装置が要望されてきた。

本発明の第１態様に係る照明光学装置は、光源装置と、前記光源装置から出射された光束によって被照明領域を略均一に照明する均一化装置と、を備え、前記光源装置は、光源と、前記光源から出射された光を複数の第１部分光束に分割する一対のマルチレンズと、前記複数の第１部分光束が重畳されて入射され、拡散光を出射する光学素子と、を備え、前記一対のマルチレンズは、光入射側に位置し、複数の第１レンズを有する入射側マルチレンズと、光出射側に位置し、複数の第２レンズを有する出射側マルチレンズと、を備え、前記均一化装置は、前記光学素子から出射された前記拡散光を複数の第２部分光束に分割する一対のレンズアレイと、前記複数の第２部分光束を前記被照明領域に重畳させる重畳レンズと、を備え、前記一対のレンズアレイは、光入射側に位置し、複数の第３レンズを有する入射側レンズアレイと、光出射側に位置し、複数の第４レンズを有する出射側レンズアレイと、を備え、前記入射側マルチレンズと、前記光学素子とは、共役の関係にあり、前記光学素子と、前記出射側レンズアレイとは、共役の関係にあり、前記複数の第１レンズのそれぞれの形状と、前記複数の第４レンズのそれぞれの形状とは、相似であることを特徴とする。

上記第１態様では、前記光学素子は、入射された光を拡散させた前記拡散光を出射する拡散素子であることが好ましい。

上記第１態様では、前記光学素子は、蛍光体材料を含有し、入射された光の波長より長い波長を有する前記拡散光を出射する波長変換素子であることが好ましい。

上記第１態様では、前記光源装置は、前記光源から出射され、前記一対のマルチレンズを介して第１方向に沿って入射される光源光のうち、第１偏光成分を前記第１方向に透過し、第２偏光成分を前記第１方向に直交する第２方向に反射する第１偏光分離素子と、前記第１偏光分離素子に対する前記第１方向に位置し、前記第１方向に入射される前記光源光の第１偏光成分を、前記第２方向に反射する第２偏光分離素子と、前記第１偏光分離素子に対して前記第２方向に位置し、入射される前記光源光を前記第２方向とは反対方向に反射する第１反射素子と、前記第２方向において前記第１偏光分離素子と前記第１反射素子との間に位置し、前記光源光の偏光状態を変換する第１位相差素子と、前記第２偏光分離素子に対して前記第２方向に位置し、前記第２方向に入射される前記光源光の第１偏光成分を波長変換した非偏光の変換光を、前記第２方向とは反対方向に出射する波長変換素子と、前記第２偏光分離素子に対して前記第２方向とは反対方向に位置し、前記第２偏光分離素子を透過した前記変換光が入射される１／２波長板である第２位相差素子と、前記第２位相差素子に対して前記第２方向とは反対方向に位置し、前記第２位相差素子から入射される前記変換光を第１色光と第２色光とに分離する第１色分離素子と、前記第１偏光分離素子に対して前記第２方向とは反対方向に位置し、前記第１偏光分離素子から前記第２方向とは反対方向に入射される光を、第３色光と第４色光とに分離する第２色分離素子と、前記第２色分離素子によって分離された前記第３色光の光路に位置する１／２波長板である第３位相差素子と、を備え、前記第２偏光分離素子は、前記第２方向とは反対方向に入射される前記変換光のうち、前記変換光の第１偏光成分を前記第２方向とは反対方向に透過して前記第２位相差素子に入射させ、前記変換光の第２偏光成分を前記第１方向とは反対方向に反射し、前記第１偏光分離素子は、前記第２方向とは反対方向に入射される前記光源光の第１偏光成分を前記第２方向とは反対方向に透過して前記第２色分離素子に入射させ、前記第１方向とは反対方向に入射される前記変換光の第２偏光成分を前記第２方向とは反対方向に反射して前記第２色分離素子に入射させ、前記第１色分離素子は、前記第２位相差素子から入射される前記変換光の第２偏光成分に含まれる第１色成分を前記第１色光として出射し、前記変換光の第２偏光成分に含まれる第２色成分を前記第２色光として出射し、前記第２色分離素子は、前記第１偏光分離素子から入射される前記光源光の第１偏光成分を前記第３色光として前記第３位相差素子に出射し、前記第１偏光分離素子から入射される前記変換光の第２偏光成分を前記第４色光として出射し、前記第１反射素子及び前記波長変換素子は、前記光学素子であることが好ましい。

上記第１態様では、光入射側から見た場合の前記波長変換素子の形状は、光入射側から見た場合の前記波長変換素子に入射される光束の形状と相似であり、光入射側から見た場合の前記波長変換素子の大きさは、光入射側から見た場合の前記波長変換素子に入射される光束の光束径と略一致することが好ましい。

上記第１態様では、前記複数の第１レンズのそれぞれの形状と、前記複数の第２レンズのそれぞれの形状とは、相似であり、前記複数の第３レンズのそれぞれの形状と、前記複数の第４レンズのそれぞれの形状とは、相似であることが好ましい。

上記第１態様では、前記入射側マルチレンズと前記出射側マルチレンズとは、同じ構成を有するマルチレンズであり、前記入射側レンズアレイと前記出射側レンズアレイとは、同じ構成を有するレンズアレイであることが好ましい。

本発明の第２態様に係るプロジェクターは、上記照明光学装置と、前記照明光学装置から出射された光を変調する変調領域を有する光変調装置と、前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備え、前記変調領域は、前記被照明領域であることを特徴とする。

上記第２態様では、前記変調領域の形状は、前記複数の第１レンズのそれぞれの形状と相似であることが好ましい。

第１実施形態におけるプロジェクターの内部構成を示す模式図。 第１実施形態における光源装置から出射される各色光の出射位置を示す図。 第１実施形態における光源装置の構成を示す模式図。 第１実施形態における光源装置を＋Ｘ方向から見た模式図。 第１実施形態における光源装置を－Ｘ方向から見た模式図。 第１実施形態における入射側レンズアレイにおける各色光の入射位置を示す模式図。 第１実施形態における光変調装置の一部を拡大して示す模式図。 偏光変換素子の構成を説明する図。 第１実施形態における各小レンズの形状と、第１反射素子及び波長変換素子に入射される光束の形状と、変調領域の形状との関係を説明する図。 第２実施形態におけるプロジェクターを＋Ｘ方向から見た模式図。 第２実施形態におけるプロジェクターを－Ｘ方向から見た模式図。 第２実施形態における光源装置から出射される各色光の出射位置を示す図。 第３実施形態におけるプロジェクターの構成を示す模式図。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面に基づいて説明する。
［プロジェクターの概略構成］
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１Ａの内部構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１Ａは、光源装置２から出射された光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像をスクリーン等の被投射面上に拡大投射するものである。詳述すると、プロジェクター１Ａは、いわゆる単板式プロジェクターであり、光源装置２から出射された光を１つの液晶パネル６１を有する１つの光変調装置６によって変調して画像を形成し、形成された画像を投射する。
プロジェクター１Ａは、図１に示すように、光源装置２、均一化装置４、フィールドレンズ５、光変調装置６及び投射光学装置７を備え、これらは、プロジェクター１Ａに設定された照明光軸Ａｘにおける所定の位置に配置される。
なお、光源装置２及び均一化装置４は、照明光学装置１０Ａを構成し、照明光学装置１０Ａは、被照明領域に配置された光変調装置６における画像形成領域である変調領域ＭＡを照明する。すなわち、照明光学装置１０Ａは、被照明領域である変調領域ＭＡを照明する。

以下の説明では、照明光軸Ａｘに沿って光源装置２が光を出射する方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向にそれぞれ直交し、かつ、互いに直交する二方向を＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向とする。これらのうち、＋Ｙ方向を、プロジェクター１Ａにおける上方向とする。また、＋Ｘ方向を、＋Ｙ方向が上方を向くように、＋Ｚ方向に沿って光が入射される対象物を見た場合の右方向とする。図示を省略するが、＋Ｘ方向とは反対方向を－Ｘ方向とし、＋Ｙ方向とは反対方向を－Ｙ方向とし、＋Ｚ方向とは反対方向を－Ｚ方向とする。
なお、＋Ｘ方向は第１方向に相当し、－Ｚ方向は第２方向に相当する。

［光源装置の構成］
光源装置２は、一種類の直線偏光である光束を出射する。詳述すると、光源装置２は、それぞれ同じ偏光方向に偏光した直線偏光であり、互いに空間的に分離された複数の色光を、それぞれ異なる出射位置から＋Ｚ方向に出射する。
光源装置２は、光源装置２を構成する光学部品を内部に収容する光源装置用筐体である筐体ＣＡを有する。光源装置２から出射される各色光は、筐体ＣＡにおいて＋Ｚ方向に位置し、かつ、均一化装置４と対向する出射面ＥＳから出射される。

図２は、光源装置２における複数の色光Ｌ１～Ｌ４の出射位置を示す図である。換言すると、図２は、光源装置２の出射面ＥＳを＋Ｚ方向から見た図である。
具体的に、光源装置２は、図２に示すように、出射面ＥＳにおける第１出射位置Ｓ１から第１色光Ｌ１を出射する。光源装置２は、出射面ＥＳにおいて第１出射位置Ｓ１に対して－Ｙ方向に位置する第２出射位置Ｓ２から第２色光Ｌ２を出射する。光源装置２は、出射面ＥＳにおいて第１出射位置Ｓ１に対して－Ｘ方向に位置する第３出射位置Ｓ３から第３色光Ｌ３を出射する。光源装置２は、出射面ＥＳにおいて第３出射位置Ｓ３に対して－Ｙ方向に位置する第４出射位置Ｓ４から第４色光Ｌ４を出射する。
本実施形態では、第１色光Ｌ１は緑色光であり、第２色光Ｌ２は赤色光であり、第３色光は青色光であり、第４色光は黄色光である。

図３は、光源装置２の構成を示す模式図である。換言すると、図３は、光源装置２を＋Ｙ方向から見た平面図である。
光源装置２は、図３に示すように、光源部２１、第１偏光分離素子２２、第２偏光分離素子２３、第１位相差素子２４、第１集光素子２５、第１反射素子２６、第２集光素子２７、波長変換素子２８、第２位相差素子２９、第１色分離素子３０、第２色分離素子３１、第３位相差素子３２及び第２反射素子３３を有する。

［光源部の構成］
光源部２１は、＋Ｘ方向に光源光を出射する。光源部２１は、光源２１１、コリメーターレンズ２１２、回転位相差装置２１３及び一対のマルチレンズ２１４を有する。
光源２１１は、青色光を出射する固体光源である。詳述すると、光源２１１は、第１偏光分離素子２２の偏光分離層２２１及び第２偏光分離素子２３の偏光分離層２３１に対してｓ偏光の青色光ＢＬｓを出射する半導体レーザーである。光源２１１が出射する青色光ＢＬｓは、例えばピーク波長が４５０～４６０ｎｍのレーザー光である。
コリメーターレンズ２１２は、光源２１１から出射された光を平行化する。

回転位相差装置２１３は、位相差素子２１３１と、位相差素子２１３１を＋Ｘ方向と平行な回転軸を中心として回転させる回転装置２１３２と、を有する。
位相差素子２１３１は、第４位相差素子に相当するものであり、１／２波長板又は１／４波長板である。コリメーターレンズ２１２を介して位相差素子２１３１に入射された青色光ＢＬｓの一部は、位相差素子２１３１を通過するときにｐ偏光の青色光ＢＬｐに変換される。このため、位相差素子２１３１を透過した青色光は、元々の青色光ＢＬｓと青色光ＢＬｐとが、所定の割合で混在した光となる。
そして、回転装置２１３２によって位相差素子２１３１の回転角が調整されることによって、位相差素子２１３１を透過した青色光に含まれる青色光ＢＬｓと青色光ＢＬｐとの割合が調整される。なお、位相差素子２１３１を回転させる回転装置２１３２は無くてもよい。

このように、光源部２１は、第１偏光成分であり、第１偏光分離素子２２の偏光分離層２２１及び第２偏光分離素子２３の偏光分離層２３１に対するｐ偏光である青色光ＢＬｐと、第２偏光成分であり、第１偏光分離素子２２の偏光分離層２２１及び第２偏光分離素子２３の偏光分離層２３１に対してｓ偏光である青色光ＢＬｓとを含む光源光を出射する。
なお、光源２１１は、青色光ＢＬｓを出射する構成であるが、青色光ＢＬｐを出射する構成であってもよい。また、光源２１１は、青色光ＢＬｓと青色光ＢＬｐとを出射する構成であってもよい。この場合、回転位相差装置２１３を省略できる。更に、光源２１１は、半導体レーザーに代えてＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の他の固体光源を備えていてもよい。
本実施形態において、ｓ偏光という場合には、第１偏光分離素子２２の偏光分離層２２１及び第２偏光分離素子２３の偏光分離層２３１に対してｓ偏光であることを示す。同様に、ｐ偏光という場合には、第１偏光分離素子２２の偏光分離層２２１及び第２偏光分離素子２３の偏光分離層２３１に対してｐ偏光であることを示す。
本実施形態では、ｐ偏光は第１偏光成分に相当し、ｓ偏光は第２偏光成分に相当する。

一対のマルチレンズ２１４は、位相差素子２１３１と第１偏光分離素子２２との間に配置されている。一対のマルチレンズ２１４は、いわゆるホモジナイザー光学素子であり、位相差素子２１３１から入射される光源光を複数の部分光束に分割し、分割した複数の部分光束を第１偏光分離素子２２に入射させる。なお、一対のマルチレンズ２１４によって分割される複数の部分光束は、複数の第１部分光束に相当する。

一対のマルチレンズ２１４は、位相差素子２１３１から入射される光の入射側に位置する入射側マルチレンズ２１５と、位相差素子２１３１とは反対側である光出射側に位置する出射側マルチレンズ２１６とにより構成される。
入射側マルチレンズ２１５は、＋Ｘ方向に対する直交面にマトリクス状に配列された複数の小レンズ２１５１を、複数の第１レンズとして有する。入射側マルチレンズ２１５は、複数の小レンズ２１５１によって、入射される光源光を複数の部分光束に分割する。複数の小レンズ２１５１は、光入射側から見てそれぞれ同じ形状に形成されており、本実施形態では、各小レンズ２１５１は、長方形状に形成されている。
詳しくは後述するが、入射側マルチレンズ２１５と第１反射素子２６とは、共役の関係にあり、入射側マルチレンズ２１５と波長変換素子２８とは、共役の関係にある。

出射側マルチレンズ２１６は、複数の小レンズ２１５１に対応する複数の小レンズ２１６１を有する。すなわち、出射側マルチレンズ２１６は、＋Ｘ方向に対する直交面にマトリクス状に配列された複数の小レンズ２１６１を、複数の第２レンズとして有する。
入射側マルチレンズ２１５の１つの小レンズ２１５１と、出射側マルチレンズ２１６の１つの小レンズ２１６１とは、１対１で対応しており、１つの小レンズ２１５１から出射された部分光束は、対応する１つの小レンズ２１６１に入射される。各小レンズ２１６１に入射された部分光束は、第１偏光分離素子２２に入射され、ひいては、第１反射素子２６及び波長変換素子２８に重畳して入射される。
なお、本実施形態では、複数の第１レンズである複数の小レンズ２１５１のそれぞれの形状と、複数の第２レンズである複数の小レンズ２１６１のそれぞれの形状とは、相似である。また、入射側マルチレンズ２１５と出射側マルチレンズ２１６とは、同じ構成を有するマルチレンズである。

［第１偏光分離素子の構成］
第１偏光分離素子２２には、出射側マルチレンズ２１６から＋Ｘ方向に沿って光源光である青色光ＢＬｓ，ＢＬｐが入射される。
第１偏光分離素子２２は、略直角二等辺三角柱状の２つのプリズム片を組み合わせて略直方体形状に形成されたプリズム型の偏光分離素子であり、２つのプリズム片の界面には、偏光分離層２２１が設けられている。
偏光分離層２２１は、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。詳述すると、偏光分離層２２１は、ＸＹ平面及びＹＺ平面に対して４５°傾斜している。

偏光分離層２２１は、入射される光のうちｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射する偏光分離特性を有する。或いは、偏光分離層２２１は、入射される光が青色光である場合には、ｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射する一方で、入射される光が青色光の波長より長い波長を有する光である場合には、偏光状態に関わらず、入射される光を反射する波長選択性の偏光分離特性を有する。
このため、第１偏光分離素子２２は、＋Ｘ方向に入射される光源光のうち、第１偏光成分である青色光ＢＬｐを＋Ｘ方向に透過させ、第２偏光成分である青色光ＢＬｓを－Ｚ方向に反射する。
なお、第１偏光分離素子２２は、プリズム型の偏光分離素子に限らず、偏光分離層２２１を有するプレート型の偏光分離素子であってもよい。

［第２偏光分離素子の構成］
第２偏光分離素子２３は、第１偏光分離素子２２に対して＋Ｘ方向に位置する。第２偏光分離素子２３には、第１偏光分離素子２２を通過した青色光ＢＬｐが入射される。
第２偏光分離素子２３は、第１偏光分離素子２２と同様に、プリズム型の偏光分離素子であり、２つのプリズム片の界面に設けられた偏光分離層２３１を有する。
偏光分離層２３１は、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。詳述すると、偏光分離層２３１は、ＸＹ平面及びＹＺ平面に対して４５°傾斜している。そして、偏光分離層２３１と偏光分離層２２１とは平行である。

偏光分離層２３１は、青色光を反射する一方で、青色光の波長より長い波長を有する光に対しては、ｓ偏光を反射し、ｐ偏光を透過する波長選択性の偏光分離特性を有する。このため、第２偏光分離素子２３は、第１偏光分離素子２２から＋Ｘ方向に入射される青色光ＢＬｐを－Ｚ方向に反射する。
なお、第２偏光分離素子２３は、プリズム型の偏光分離素子に限らず、偏光分離層２３１を有するプレート型の偏光分離素子であってもよい。

［第１位相差素子の構成］
第１位相差素子２４は、第１偏光分離素子２２に対して－Ｚ方向に位置する。すなわち、第１位相差素子２４は、＋Ｚ方向において第１偏光分離素子２２と第１反射素子２６との間に位置する。
第１位相差素子２４は、１／４波長板であり、第１偏光分離素子２２にて反射された青色光ＢＬｓは、第１位相差素子２４によって円偏光の青色光ＢＬｃ１に変換された後、第１集光素子２５に入射される。すなわち、第１位相差素子２４は、入射される青色光の偏光状態を変換する。

［第１集光素子の構成］
第１集光素子２５は、＋Ｚ方向において第１位相差素子２４と第１反射素子２６との間に位置する。
第１集光素子２５は、第１位相差素子２４から入射される青色光ＢＬｃ１を第１反射素子２６に集光する。また、第１集光素子２５は、第１反射素子２６から入射される青色光ＢＬｃ２を平行化する。なお、図３の例では、第１集光素子２５は、２つのレンズ２５１，２５２を有する構成であるが、第１集光素子２５を構成するレンズの数は問わない。

［第１反射素子の構成］
第１反射素子２６は、第１集光素子２５に対して－Ｚ方向に位置する。すなわち、第１反射素子２６は、第１偏光分離素子２２に対して－Ｚ方向に位置する。第１反射素子２６は、入射側マルチレンズ２１５と共役の関係にある。
第１反射素子２６は、一対のマルチレンズ２１４から複数の部分光束が重畳されて入射され、入射された複数の部分光束に基づく拡散光を出射する光学素子に相当する。すなわち、第１反射素子２６は、入射される光に基づく拡散光を出射する拡散素子である。
具体的に、第１反射素子２６は、第１集光素子２５から－Ｚ方向に入射される青色光ＢＬｃ１を、＋Ｚ方向に反射しつつ拡散させる。第１反射素子２６は、入射される光を反射しつつ拡散させる反射板２６１と、反射板２６１を＋Ｚ方向と平行な回転軸Ｒｘを中心として回転させる回転部２６２とを備える。

反射板２６１に入射された青色光ＢＬｃ１は、反射板２６１にて反射されて拡散光として出射される際に、回転方向が反対方向の円偏光である青色光ＢＬｃ２に変換される。
第１反射素子２６から出射された青色光ＢＬｃ２は、第１集光素子２５を＋Ｚ方向に通過して平行化された後、再び第１位相差素子２４に入射される。このため、第１集光素子２５から第１位相差素子２４に入射される青色光ＢＬｃ２は、第１位相差素子２４によって、第１偏光分離素子２２から第１位相差素子２４に入射された青色光ＢＬｓではなく、青色光ＢＬｐに変換される。変換された青色光ＢＬｐは、第１偏光分離素子２２を＋Ｚ方向に透過して、第２色分離素子３１に入射される。

［第２集光素子の構成］
第２集光素子２７は、＋Ｚ方向において第２偏光分離素子２３と波長変換素子２８との間に位置する。
第２集光素子２７は、第２偏光分離素子２３にて－Ｚ方向に反射された青色光ＢＬｐを波長変換素子２８に集光する。また、第２集光素子２７は、波長変換素子２８から＋Ｚ方向に入射される黄色光ＹＬｎを平行化する。なお、図３の例では、第２集光素子２７は、２つのレンズ２７１，２７２を有する構成であるが、第２集光素子２７を構成するレンズの数は問わない。

［波長変換素子の構成］
波長変換素子２８は、第２集光素子２７に対して－Ｚ方向に位置する。すなわち、波長変換素子２８は、第２偏光分離素子２３に対して－Ｚ方向に位置する。波長変換素子２８は、入射側マルチレンズ２１５と共役の関係にある。
波長変換素子２８は、一対のマルチレンズ２１４にて分割された複数の部分光束が重畳されて入射され、入射された複数の部分光束に基づく拡散光を出射する光学素子に相当する。具体的に、波長変換素子２８は、入射された光によって励起され、入射された光の波長とは異なる波長を有する光である変換光を拡散光として出射する。詳述すると、波長変換素子２８は、光の入射方向とは反対方向に変換光を出射する反射型の波長変換素子である。換言すると、波長変換素子２８は、入射された光の波長を変換した変換光を光の入射方向とは反対方向に出射する。

本実施形態では、波長変換素子２８は、青色光によって励起されて黄色光を出射する黄色蛍光体を含有しており、波長変換素子２８は、－Ｚ方向に入射される青色光ＢＬｐの波長より長い波長を有する黄色光ＹＬｎを、変換光として＋Ｚ方向に拡散出射する。
黄色光ＹＬｎは、例えばピーク波長が５００～７００ｎｍの光であり、非偏光の光である。すなわち、黄色光ＹＬｎは、第１色成分としての緑色光成分と、第２色成分としての赤色光成分とを含み、それぞれの成分においてｓ偏光及びｐ偏光が混在した光である。
光入射側から見た場合の波長変換素子２８の形状は、光入射側から見た場合の波長変換素子２８に入射される光束の形状と相似である。また、光入射側から見た場合の波長変換素子２８の大きさは、光入射側から見た場合の波長変換素子２８に入射される光束の光束径に応じた大きさである。このため、波長変換素子２８における光束の入射領域と、波長変換素子２８における黄色光ＹＬｎの出射領域とは、略一致する。
なお、光源装置２は、＋Ｚ方向と平行な回転軸を中心として波長変換素子２８を回転させる回転装置を備えていてもよい。この場合、波長変換素子２８の放熱効率を高めることができる。

波長変換素子２８から＋Ｚ方向に拡散して出射された黄色光ＹＬｎは、第２集光素子２７によって平行化されて、第２偏光分離素子２３に入射される。
第２偏光分離素子２３の偏光分離層２３１は、上記のように、波長選択性の偏光分離特性を有する。このため、偏光分離層２３１に入射された黄色光ＹＬｎのうち、ｓ偏光の黄色光ＹＬｓは、偏光分離層２３１によって－Ｘ方向に反射されて、第１偏光分離素子２２に入射される。第１偏光分離素子２２の偏光分離層２２１は、上記のように、黄色光ＹＬｓを反射する偏光分離特性を有する。このため、－Ｘ方向に偏光分離層２２１に入射された黄色光ＹＬｓは、第１偏光分離素子２２にて＋Ｚ方向に反射され、第２色分離素子３１に入射される。
一方、偏光分離層２３１に入射された黄色光ＹＬｎのうち、ｐ偏光の黄色光ＹＬｐは、偏光分離層２３１を＋Ｚ方向に透過して、第２位相差素子２９に入射する。

［第２位相差素子の構成］
第２位相差素子２９は、第２偏光分離素子２３に対して＋Ｚ方向に位置する。第２位相差素子２９には、第２偏光分離素子２３を＋Ｚ方向に透過した黄色光ＹＬｐが入射する。
第２位相差素子２９は、入射した黄色光ＹＬｐを黄色光ＹＬｓに変換する１／２波長板である。変換された黄色光ＹＬｓは、第１色分離素子３０に入射される。

［第１色分離素子の構成］
図４は、光源装置２を＋Ｘ方向から見た模式図である。換言すると、図４は、第１色分離素子３０を＋Ｘ方向から見た模式図である。なお、図４では、光源装置２における一部の構成の図示を省略している。
第１色分離素子３０は、図３及び図４に示すように、第２位相差素子２９に対して＋Ｚ方向に位置する。第１色分離素子３０は、第２位相差素子２９から入射される黄色光ＹＬｓから、第１色成分である緑色光ＧＬｓと第２色成分である赤色光ＲＬｓとを分離する。
第１色分離素子３０は、図４に示すように、ダイクロイックプリズム３０１及び反射プリズム３０２を有する。

ダイクロイックプリズム３０１は、略直角二等辺三角柱状の２つのプリズム片を組み合わせて略直方体形状に形成されたプリズム型の色分離素子であり、２つのプリズム片の界面には、色分離層３０１１が設けられている。
色分離層３０１１は、＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。詳述すると、色分離層３０１１は、ＸＹ平面及びＸＺ平面に対して４５°傾斜している。
色分離層３０１１は、入射される光のうち、緑色光成分を＋Ｚ方向に透過させ、赤色光成分を－Ｙ方向に反射する特性を有する。このため、ダイクロイックプリズム３０１に入射した黄色光ＹＬｓのうち緑色光ＧＬｓは、色分離層３０１１を＋Ｚ方向に透過して、ダイクロイックプリズム３０１外に出射される。そして、緑色光ＧＬｓは、光源装置２から＋Ｚ方向に第１色光Ｌ１として出射され、均一化装置４に入射される。
一方、ダイクロイックプリズム３０１に入射した黄色光ＹＬｓのうち赤色光ＲＬｓは、色分離層３０１１にて－Ｙ方向に反射される。
なお、ダイクロイックプリズム３０１に代えて、色分離層３０１１を有するダイクロイックミラーを採用してもよい。

反射プリズム３０２は、略直角二等辺三角柱状の２つのプリズム片を組み合わせて略直方体形状に形成されたプリズム型の反射素子であり、２つのプリズム片の界面には、色分離層３０１１と平行な反射層３０２１が設けられている。
反射層３０２１は、色分離層３０１１から－Ｙ方向に入射される赤色光ＲＬｓを＋Ｚ方向に反射する。反射層３０２１にて反射された赤色光ＲＬｓは、反射プリズム３０２外に出射される。そして、赤色光ＲＬｓは、光源装置２から＋Ｚ方向に第２色光Ｌ２として出射され、均一化装置４に入射される。すなわち、赤色光ＲＬｓは、第１色光Ｌ１を出射する第１出射位置Ｓ１に対して－Ｙ方向の第２出射位置Ｓ２から、第２色光Ｌ２として出射される。
なお、反射プリズム３０２に代えて、反射層３０２１を有する反射ミラーを採用してもよい。

［第２色分離素子の構成］
図５は、光源装置２を－Ｘ方向から見た模式図である。換言すると、図５は、第２色分離素子３１、第３位相差素子３２及び第２反射素子３３を－Ｘ方向から見た模式図である。なお、図５においては、光源装置２における一部の構成の図示を省略している。
第２色分離素子３１は、第１偏光分離素子２２に対して＋Ｚ方向に位置し、第１偏光分離素子２２から入射される光から、青色光ＢＬｐと黄色光ＹＬｓとを分離する。第２色分離素子３１は、図５に示すように、ダイクロイックプリズム３１１及び反射プリズム３１２を有する。

ダイクロイックプリズム３１１には、第１偏光分離素子２２から出射された青色光ＢＬｐ及び黄色光ＹＬｓが入射する。ダイクロイックプリズム３１１は、ダイクロイックプリズム３０１と同様のプリズム型の色分離素子であり、２つのプリズム片の界面には、色分離層３１１１が設けられている。
色分離層３１１１は、＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。詳述すると、色分離層３１１１は、ＸＹ平面及びＸＺ平面に対して４５°傾斜している。
色分離層３１１１は、入射される光のうち、青色光を＋Ｚ方向に透過させ、青色光の波長より大きい波長を有する色光を－Ｙ方向に反射する特性を有する。このため、第１偏光分離素子２２からダイクロイックプリズム３１１に入射した光のうち青色光ＢＬｐは、色分離層３１１１を＋Ｚ方向に透過して、ダイクロイックプリズム３１１外に出射される。この青色光ＢＬｐは、第３位相差素子３２に入射される。
一方、第１偏光分離素子２２からダイクロイックプリズム３１１に入射した光のうち黄色光ＹＬｓは、色分離層３１１１にて－Ｙ方向に反射される。
なお、ダイクロイックプリズム３１１に代えて、色分離層３１１１を有するダイクロイックミラーを採用してもよく、ｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射する偏光分離層を有する偏光分離素子を採用してもよい。

反射プリズム３１２は、ダイクロイックプリズム３１１に対して－Ｙ方向に位置する。反射プリズム３１２には、色分離層３１１１にて反射された黄色光ＹＬｓが入射される。
反射プリズム３１２は、反射プリズム３０２と同様の構成を有し、２つのプリズム片の界面には、反射層３１２１が設けられている。
反射層３１２１は、＋Ｙ方向及び＋Ｚ方向に対して４５°傾斜している。詳述すると、反射層３１２１は、ＸＹ平面及びＸＺ平面に対して４５°傾斜している。すなわち、反射層３１２１は、色分離層３０１１，３１１１及び反射層３０２１と平行である。
反射層３１２１は、ダイクロイックプリズム３１１から－Ｙ方向に入射される黄色光ＹＬｓを＋Ｚ方向に反射して、第２反射素子３３に入射させる。
なお、反射プリズム３１２に代えて、反射層３１２１を有する反射ミラーを採用してもよい。

［第３位相差素子の構成］
第３位相差素子３２は、ダイクロイックプリズム３１１に対する＋Ｚ方向に配置され、ダイクロイックプリズム３１１から出射される青色光ＢＬｐの光路に位置する。第３位相差素子３２は、入射される光の偏光方向を変換する１／２波長板であり、ダイクロイックプリズム３１１から入射される青色光ＢＬｐを青色光ＢＬｓに変換する。
第３位相差素子３２を通過した青色光ＢＬｓは、光源装置２から第３色光Ｌ３として＋Ｚ方向に出射されて、均一化装置４に入射される。すなわち、第３位相差素子３２を通過した青色光ＢＬｓは、上記した第３出射位置Ｓ３から第３色光Ｌ３として出射される。
なお、第３位相差素子３２は、ダイクロイックプリズム３１１において青色光ＢＬｐが出射される面に設けられていてもよい。

［第２反射素子の構成］
第２反射素子３３は、反射プリズム３１２から出射される第４色光Ｌ４の光路に設けられている。第２反射素子３３は、入射される光のうち、一部の光を透過させ、他の光を反射する。詳述すると、第２反射素子３３は、所定の割合に応じて入射光を透過させ、他の光を反射する。このため、反射プリズム３１２から第２反射素子３３に入射された黄色光ＹＬｓのうち、一部の黄色光ＹＬｓは、第２反射素子３３を透過して、光源装置２から＋Ｚ方向に第４色光Ｌ４として出射されて、均一化装置４に入射される。すなわち、黄色光ＹＬｓは、青色光ＢＬｓとは空間的に分離され、第３出射位置Ｓ３に対する－Ｙ方向の第４出射位置Ｓ４から第４色光Ｌ４として出射されて、均一化装置４に入射される。

一方、第２反射素子３３に入射された黄色光ＹＬｓのうち、他の黄色光ＹＬｓは、第２反射素子３３によって反射されて、再び反射プリズム３１２に入射される。そして、反射プリズム３１２に入射された他の黄色光ＹＬｓは、反射層３１２１にて＋Ｙ方向に反射され、ダイクロイックプリズム３１１、第１偏光分離素子２２、第２偏光分離素子２３、第２集光素子２７を介して、波長変換素子２８に入射される。

ここで、波長変換素子２８に含有される黄色蛍光体は、外部から入射された黄色光をほぼ吸収しない。このため、波長変換素子２８に入射された黄色光ＹＬｓは、波長変換素子２８内にて繰り返し反射されることによって非偏光の黄色光ＹＬｎとなり、黄色蛍光体にて生じた黄色光ＹＬｎとともに波長変換素子２８の外部に出射される。そして、波長変換素子２８から出射された黄色光ＹＬｎは、上記のように、第２集光素子２７を介して、第２偏光分離素子２３に入射される。
本実施形態では、第２反射素子３３は、ハーフミラーによって構成されている。第２反射素子３３を透過する黄色光ＹＬｓの光量と、第２反射素子３３にて反射される黄色光ＹＬｓの光量との割合は、予め設定できる。

なお、第２反射素子３３に代えて、第３色分離素子を採用してもよい。第３色分離素子は、入射される光のうち、第１色成分を透過し、第２色成分を反射するものとすることができる。
例えば、入射される黄色光ＹＬｓに含まれる緑色光ＧＬｓを透過させ、赤色光ＲＬｓを反射する第３色分離素子が第２反射素子３３に代えて設けられている場合、光源装置２は、緑色光ＧＬｓを第４色光Ｌ４として第４出射位置Ｓ４から均一化装置４に出射する。
一方、第３色分離素子にて反射された赤色光ＲＬｓは、反射プリズム３１２に＋Ｚ方向から入射される。そして、赤色光ＲＬｓは、光源装置２において第２反射素子３３にて反射された黄色光ＹＬｓと同様に、第２色分離素子３１、第１偏光分離素子２２、第２偏光分離素子２３及び第２集光素子２７を介して、波長変換素子２８に入射される。

上記のように、波長変換素子２８に含有される黄色蛍光体は、外部から入射された黄色光をほぼ吸収しないことから、黄色蛍光体は、赤色光ＲＬｓを吸収しない。このため、波長変換素子２８に入射された赤色光ＲＬｓは、波長変換素子２８内にて繰り返し反射されることによって非偏光の赤色光となり、黄色蛍光体にて生じた黄色光ＹＬｎとともに波長変換素子２８の外部に出射される。
波長変換素子２８から出射された赤色光のうち、ｓ偏光の赤色光ＲＬｓは、第３色分離素子にて反射されて波長変換素子２８に戻るが、ｐ偏光の赤色光は、第２偏光分離素子２３を＋Ｚ方向に透過して第２位相差素子２９に入射され、ひいては、第２色光Ｌ２として第２出射位置Ｓ２から光源装置２の外部に出射される。
このような第３色分離素子は、ダイクロイックミラーによって構成できる。

［均一化装置の構成］
均一化装置４は、光源装置２から出射された光によって光変調装置６を均一に照明する。換言すると、均一化装置４は、光源装置２から出射された光によって照明される光変調装置６における照度を均一化する。均一化装置４は、図１に示すように、一対のレンズアレイ４１及び重畳レンズ４４を有する。

［一対のレンズアレイの構成］
一対のレンズアレイ４１は、光源装置２から出射された光を複数の部分光束に分割する。すなわち、一対のレンズアレイ４１は、それぞれ光学素子である第１反射素子２６及び波長変換素子２８から出射された拡散光を複数の部分光束に分割する。一対のレンズアレイ４１は、光源装置２から出射された光の入射側に位置する入射側レンズアレイ４２と、入射側レンズアレイ４２に対する光出射側に位置する出射側レンズアレイ４３とから構成されている。
入射側レンズアレイ４２は、光源装置２から入射される光束の中心軸に直交する面内にマトリクス状に配列された複数の小レンズ４２１を、複数の第３レンズとして有する。換言すると、入射側レンズアレイ４２は、＋Ｚ方向と平行な照明光軸Ａｘに直交する面内にマトリクス状に配列された複数の小レンズ４２１を有する。入射側レンズアレイ４２は、各小レンズ４２１によって、光源装置２から入射される各色光を複数の部分光束に分割する。入射側レンズアレイ４２によって分割される複数の部分光束は、複数の第２部分光束に相当する。

図６は、入射側レンズアレイ４２を光入射側である－Ｚ方向から見た模式図である。換言すると、図６は、入射側レンズアレイ４２において光源装置２から出射された各色光の入射位置を示す模式図である。
光源装置２からそれぞれ出射された第１～第４色光Ｌ１～Ｌ４は、図６に示すように、入射側レンズアレイ４２に入射される。
第１色光Ｌ１である緑色光ＧＬｓは、入射側レンズアレイ４２における＋Ｘ方向で＋Ｙ方向の領域Ａ１に入射される。第２色光Ｌ２である赤色光ＲＬｓは、入射側レンズアレイ４２における＋Ｘ方向で－Ｙ方向の領域Ａ２に入射される。第３色光Ｌ３である青色光ＢＬｓは、入射側レンズアレイ４２における－Ｘ方向で＋Ｙ方向の領域Ａ３に入射される。第４色光Ｌ４である黄色光ＹＬｓは、入射側レンズアレイ４２における－Ｘ方向で－Ｙ方向の領域Ａ４に入射される。
領域Ａ１～Ａ４に入射された各色光は、それぞれの領域に配置された複数の小レンズ４２１によって複数の部分光束に分割され、分割された複数の部分光束は、出射側レンズアレイ４３に入射される。

出射側レンズアレイ４３は、図１に示すように、複数の小レンズ４２１に対応した複数の小レンズ４３１を、複数の第４レンズとして有する。すなわち、小レンズ４２１と小レンズ４３１とは、１対１で対応する。各小レンズ４３１には、対応する小レンズ４２１から出射された部分光束が入射される。各小レンズ４３１は、入射された部分光束を重畳レンズ４４に入射させる。
なお、出射側レンズアレイ４３と第１反射素子２６とは共役の関係にある。また、出射側レンズアレイ４３と波長変換素子２８とは、共役の関係にある。そして、第１反射素子２６及び波長変換素子２８は、入射側マルチレンズ２１５と共役の関係にあることから、光入射側から見た場合の出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１の形状は、光入射側から見た場合の入射側マルチレンズ２１５の各小レンズ２１５１の形状と相似とされている。

［重畳レンズの構成］
重畳レンズ４４は、出射側レンズアレイ４３から入射される複数の部分光束を、光変調装置６に重畳する。すなわち、重畳レンズ４４が複数の部分光束を重畳させる所定の位置は、光変調装置６の配置位置である。それぞれ複数の部分光束に分割された第１色光Ｌ１、第２色光Ｌ２、第３色光Ｌ３及び第４色光Ｌ４は、重畳レンズ４４によって、フィールドレンズ５を介して、光変調装置６の後述するマイクロレンズアレイ６２を構成する複数のマイクロレンズ６２１にそれぞれ異なる角度で入射される。

［フィールドレンズの構成］
フィールドレンズ５は、＋Ｚ方向において均一化装置４と光変調装置６との間に配置されている。フィールドレンズ５は、均一化装置４を介して光源装置２から光変調装置６に入射される光束全体をテレセントリックにする。

［光変調装置の構成］
光変調装置６は、光源装置２から出射された光を変調して、画像情報に応じた画像を形成ものであり、プロジェクター１Ａに１つ設けられている。詳述すると、光変調装置６は、照明光学装置１０Ａから出射されてフィールドレンズ５を介して入射される各色光をそれぞれ変調して、画像情報に応じた画像を形成する。
光変調装置６は、液晶パネル６１と、マイクロレンズアレイ６２と、を備える。

［液晶パネルの構成］
図７は、光入射側である－Ｚ方向から見た光変調装置６の一部を拡大して示す模式図である。換言すると、図７は、液晶パネル６１が有する画素ＰＸとマイクロレンズアレイ６２が有するマイクロレンズ６２１との対応関係を示す模式図である。
液晶パネル６１は、図７に示すように、照明光軸Ａｘに対する直交面内にマトリクス状に配列された複数の画素ＰＸを有する。液晶パネル６１において複数の画素ＰＸが配列された領域が、光変調装置６において画像を形成する画像形成領域であり、光変調装置６において入射される光を変調する変調領域ＭＡである。

各画素ＰＸは、それぞれ対応する色光を変調する複数のサブ画素ＳＸを有する。本実施形態では、各画素ＰＸは、４つのサブ画素ＳＸ１、ＳＸ２、ＳＸ３及びＳＸ４を有する。
具体的に、１つの画素ＰＸにおいて、－Ｘ方向で－Ｙ方向の位置に第１サブ画素ＳＸ１が配置され、－Ｘ方向で＋Ｙ方向の位置に第２サブ画素ＳＸ２が配置されている。また、１つの画素ＰＸにおいて、＋Ｘ方向で－Ｙ方向の位置に第３サブ画素ＳＸ３が配置され、＋Ｘ方向で＋Ｙ方向の位置に第４サブ画素ＳＸ４が配置されている。

［マイクロレンズアレイの構成］
マイクロレンズアレイ６２は、液晶パネル６１に対して光入射側に設けられ、入射される色光を、対応するサブ画素ＳＸに導く。マイクロレンズアレイ６２は、照明光軸Ａｘに対する直交面内にマトリクス状に配列され、かつ、複数の画素ＰＸに対応する複数のマイクロレンズ６２１を有する。詳述すると、１つのマイクロレンズ６２１は、１つの画素ＰＸに対応して設けられている。

各マイクロレンズ６２１には、均一化装置４によってそれぞれ複数の部分光束に分割された第１色光Ｌ１、第２色光Ｌ２、第３色光Ｌ３及び第４色光Ｌ４が重畳されて入射される。このことから、各マイクロレンズ６２１には、各色光がそれぞれ異なる角度で入射される。
各マイクロレンズ６２１は、入射される色光Ｌ１～Ｌ４を、対応するサブ画素ＳＸに入射させる。具体的に、マイクロレンズ６２１は、対応する画素ＰＸのサブ画素ＳＸのうち、第１サブ画素ＳＸ１に第１色光Ｌ１を導き、第２サブ画素ＳＸ２に第２色光Ｌ２を導く。また、マイクロレンズ６２１は、第３サブ画素ＳＸ３に第３色光Ｌ３を導き、第４サブ画素ＳＸ４に第４色光Ｌ４を導く。
これにより、各サブ画素ＳＸ１～ＳＸ４に対応する色光Ｌ１～Ｌ４が入射され、各サブ画素ＳＸ１～ＳＸ４によって対応する色光Ｌ１～Ｌ４が変調される。このようなサブ画素ＳＸ１～ＳＸ４による入射色光の変調が、液晶パネル６１の各画素ＰＸにて行われる。

［投射光学装置の構成］
投射光学装置７は、光変調装置６によって変調された光を投射する。具体的に、投射光学装置７は、入射された各色光が液晶パネル６１によって変調されて形成された画像を、図示しない被投射面上に投射する。このような投射光学装置７としては、鏡筒と、鏡筒内に設けられた少なくとも１つのレンズとを有する組レンズを採用できる。

［共役関係にある光学部品の形状］
プロジェクター１Ａにおいて、入射側マルチレンズ２１５と光学素子である第１反射素子２６とは、共役の関係にある。詳述すると、入射側マルチレンズ２１５と反射板２６１の光入射面とは、共役の関係にある。
また、入射側マルチレンズ２１５と波長変換素子２８とは、共役の関係にある。詳述すると、入射側マルチレンズ２１５と波長変換素子２８における光入射面とは、共役の関係にある。
そして、上記のように、光入射側から見た場合の第１反射素子２６に入射される青色光の形状と、光入射側から見た場合の波長変換素子２８に入射される青色光の形状とは、光入射側から見た場合の入射側マルチレンズの小レンズ２１５１の形状に依存する。すなわち、光入射側から見た場合の第１反射素子２６に入射される光束の形状は、光入射側から見た場合の小レンズ２１５１の形状と相似である。また、光入射側から見た場合の波長変換素子２８に入射される光束の形状は、光入射側から見た場合の小レンズ２１５１の形状と相似である。

一方、第１反射素子２６と出射側レンズアレイ４３とは、共役の関係にある。詳述すると、第１反射素子２６の反射板２６１における光入射面と、出射側レンズアレイ４３とは、共役の関係にある。このため、光入射側から見た場合の出射側レンズアレイ４３の小レンズ４３１の形状を、光出射側から見た場合の第１反射素子２６から出射される青色光の形状と相似にすることにより、第１反射素子２６から出射されて入射側レンズアレイ４２にて青色光ＢＬｓから分離された複数の部分光束を、対応する小レンズ４３１に効率よく入射させることができる。すなわち、光入射側から見た場合の入射側マルチレンズ２１５の各小レンズ２１５１の形状と、光入射側から見た場合の出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１の形状とを、互いに相似とすることによって、第１反射素子２６から出射されて入射側レンズアレイ４２にて分割された青色光ＢＬｓの部分光束を、出射側レンズアレイ４３において対応する小レンズ４３１に効率よく入射させることができる。

同様に、波長変換素子２８と出射側レンズアレイ４３とは、共役の関係にある。詳述すると、波長変換素子２８の光入射面と出射側レンズアレイ４３とは、共役の関係にある。このため、光入射側から見た場合の出射側レンズアレイ４３の小レンズ４３１の形状を、光出射側から見た場合の波長変換素子２８から出射された黄色光の形状と相似にすることにより、波長変換素子２８から出射されて分離され入射側レンズアレイ４２にて分離された緑色光ＧＬｓ、赤色光ＲＬｓ及び黄色光ＹＬｓの部分光束を、対応する小レンズ４３１に効率よく入射させることができる。すなわち、光入射側から見た場合の入射側マルチレンズ２１５の各小レンズ２１５１の形状と、光入射側から見た場合の出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１の形状とを、互いに相似とすることによって、波長変換素子２８から出射されて入射側レンズアレイ４２にて分割された緑色光ＧＬｓ、赤色光ＲＬｓ及び黄色光ＹＬｓの部分光束を、出射側レンズアレイ４３において対応する小レンズ４３１に効率よく入射させることができる。

他方、入射側レンズアレイ４２と光変調装置６とは、共役の関係にある。そして、入射側レンズアレイの各小レンズ４２１にて分割された複数の部分光束は、光変調装置６の変調領域ＭＡに重畳されて入射されることから、光入射側から見た場合の各小レンズ４２１の形状は、変調領域ＭＡに重畳されて入射される各部分光束の形状を規定する。
このため、本実施形態では、光入射側から見た場合の入射側レンズアレイ４２の各小レンズ４２１の形状を、光入射側から見た場合の光変調装置６の変調領域ＭＡの形状と相似形にすることによって、各小レンズ４２１から出射された光のうち、光変調装置６に入射されない光を低減させている。

［入射側マルチレンズと出射側マルチレンズとの構成の関係］
上記のように、入射側マルチレンズ２１５の小レンズ２１５１と、出射側マルチレンズ２１６の小レンズ２１６１とは１対１で対応し、小レンズ２１５１から出射された部分光束は、対応する小レンズ２１６１に入射される。このため、光入射側から見た場合の複数の小レンズ２１５１のそれぞれの形状と、光入射側から見た場合の複数の小レンズ２１６１のそれぞれの形状とを相似にすることができる。詳述すると、光入射側から見た場合の小レンズ２１５１の形状と、光入射側から見た場合の小レンズ２１６１の形状とを一致させることができる。このことから、入射側マルチレンズ２１５及び出射側マルチレンズ２１６として、同じ構成のマルチレンズを採用可能である。従って、入射側マルチレンズ２１５及び出射側マルチレンズ２１６として、それぞれ異なる構成のマルチレンズを採用する場合に比べて、光源装置２、ひいては、照明光学装置１０Ａ及びプロジェクター１Ａの製造コストを低減できる。

［入射側レンズアレイと出射側レンズアレイとの構成の関係］
上記のように、入射側レンズアレイ４２の小レンズ４２１と、出射側レンズアレイ４３の小レンズ４３１とは１対１で対応し、小レンズ４２１から出射された部分光束は、対応する小レンズ４３１に入射される。このため、光入射側から見た場合の複数の小レンズ４２１のそれぞれの形状と、光入射側から見た場合の複数の小レンズ４３１のそれぞれの形状とを相似にすることができる。詳述すると、光入射側から見た場合の小レンズ４２１の形状と、光入射側から見た場合の小レンズ４３１の形状とを一致させることができる。このことから、入射側レンズアレイ４２及び出射側レンズアレイ４３として、同じ構成のレンズアレイを採用可能である。従って、入射側レンズアレイ４２及び出射側レンズアレイ４３として、それぞれ異なる構成のレンズアレイを採用する場合に比べて、照明光学装置１０Ａ、ひいては、プロジェクター１Ａの製造コストを低減できる。

［偏光変換素子の構成］
図８は、偏光変換素子ＰＣの構成の一例を説明する図である。図８においては、偏光変換素子ＰＣを通過する光のうち、ｓ偏光光の光路を、黒丸を付した実線によって示し、ｐ偏光光の光路を、直交線を付した実線によって示している。
光変調装置として液晶パネルが採用されるプロジェクターには、図８に示す偏光変換素子ＰＣが採用される場合がある。
偏光変換素子ＰＣは、図８に示すように、出射側レンズアレイ４３と同様の構成を有する出射側レンズアレイＬＡの光出射側に配置され、出射側レンズアレイＬＡから入射される部分光束を１種類の直線偏光に揃えて、不図示の重畳レンズに出射する。偏光変換素子ＰＣは、入射光束を２種類の直線偏光に分離して出射する偏光分離素子アレイＰＣ１と、複数の位相差層ＰＣ５と、複数の遮光部ＰＣ６と、を有する。

偏光分離素子アレイＰＣ１は、複数の基材ＰＣ２、複数の偏光分離層ＰＣ３及び複数の反射層ＰＣ４を有する。偏光分離素子アレイＰＣ１は、＋Ｘ方向における中央を通り、かつ、＋Ｙ方向に沿う中心線ＣＬを中心として線対称に構成されている。中心線ＣＬは、照明光軸Ａｘと交差する。

複数の基材ＰＣ２は、それぞれ透光性材料により形成された柱状体であり、＋Ｘ方向に沿って配列されている。複数の基材ＰＣ２には、ＸＺ平面に沿う断面が直角二等辺三角形の基材ＰＣ２１と、ＸＺ平面に沿う断面が平行四辺形の基材ＰＣ２２とが含まれ、基材ＰＣ２１，ＰＣ２２が組み合わされて、全体として板状の偏光分離素子アレイＰＣ１が構成されている。基材ＰＣ２の間には、偏光分離層ＰＣ３及び反射層ＰＣ４が位置している。

偏光分離層ＰＣ３は、偏光分離層ＰＣ３１～ＰＣ３６を含み、反射層ＰＣ４は、反射層ＰＣ４１～ＰＣ４６を含む。偏光分離層ＰＣ３１～ＰＣ３６及び反射層ＰＣ４１～ＰＣ４６は、＋Ｙ方向に長手方向を有する矩形状にそれぞれ形成されている。
３つの偏光分離層ＰＣ３１，ＰＣ３３，ＰＣ３５と３つの反射層ＰＣ４１，ＰＣ４３，ＰＣ４５とは、中心線ＣＬから－Ｘ方向に向かって交互に配置されている。
３つの偏光分離層ＰＣ３２，ＰＣ３４，ＰＣ３６と３つの反射層ＰＣ４２，ＰＣ４４，ＰＣ４６とは、中心線ＣＬから＋Ｘ方向に向かって交互に配置されている。
偏光分離層ＰＣ３及び反射層ＰＣ４は、照明光軸Ａｘに対して略４５°傾斜している。

各偏光分離層ＰＣ３は、ｓ偏光及びｐ偏光を含む偏光光束からｓ偏光とｐ偏光とを分離する。偏光変換素子ＰＣでは、偏光分離層ＰＣ３は、ｐ偏光を透過させ、ｓ偏光を反射させることによって、ｐ偏光とｓ偏光とを分離する。
各反射層ＰＣ４は、隣り合う１つの偏光分離層ＰＣ３と組で機能する。すなわち、１つの反射層ＰＣ４は、１つの偏光分離層ＰＣ３と１対１にて対応し、対応する偏光分離層ＰＣ３に対向して配置されている。反射層ＰＣ４は、対応する偏光分離層ＰＣ３にて反射された直線偏光を、偏光分離層ＰＣ３を透過する直線偏光の進行方向である＋Ｚ方向に反射させる。偏光変換素子ＰＣでは、反射層ＰＣ４は、偏光分離層ＰＣ３から入射されるｓ偏光を＋Ｚ方向に反射させる。

位相差層ＰＣ５は、位相差層ＰＣ５１～ＰＣ５６を含む。位相差層ＰＣ５１～ＰＣ５６は、入射される直線偏光の偏光方向を９０°回転させる１／２波長板である。位相差層ＰＣ５１～ＰＣ５６は、偏光分離素子アレイＰＣ１から出射される２種類の直線偏光のうち、一方の直線偏光の光路上に位置する。
偏光変換素子ＰＣでは、位相差層ＰＣ５は、偏光分離素子アレイＰＣ１の光出射面のうち、偏光分離層ＰＣ３を透過したｐ偏光の光路に設けられている。詳述すると、偏光分離素子アレイＰＣ１を光出射側から見て、偏光分離層ＰＣ３６，ＰＣ３４，ＰＣ３２，ＰＣ３１，ＰＣ３３，ＰＣ３５のそれぞれと重なる位置に、位相差層ＰＣ５６，ＰＣ５４，ＰＣ５２，ＰＣ５１，ＰＣ５３，ＰＣ５５が配置されている。各位相差層ＰＣ５は、偏光分離層ＰＣ３を透過したｐ偏光をｓ偏光に変換する。
このように、偏光変換素子ＰＣの光出射面において、位相差層ＰＣ５が配置された部位からｓ偏光の光が出射され、位相差層ＰＣ５が配置されていない部位、すなわち、反射層ＰＣ４に対応する部位からｓ偏光の光が出射される。

遮光部ＰＣ６は、偏光分離層ＰＣ３に入射されずに、反射層ＰＣ４に直接入射する方向に進行する光を遮蔽する。遮光部ＰＣ６は、偏光変換素子ＰＣを光入射側から見た場合の反射層ＰＣ４の配置位置に応じて設けられている。

このような偏光変換素子ＰＣが設けられる場合、出射側レンズアレイＬＡは、出射側レンズアレイＬＡが有する複数の小レンズＬＡ１から出射される各部分光束が、偏光変換素子ＰＣにおいて対応する偏光分離層ＰＣ３に入射されるように設計される。
例えば、各小レンズＬＡ１が＋Ｚ方向に沿って部分光束をそれぞれ平行に出射する場合、各小レンズＬＡ１は、互いに組で機能する偏光分離層ＰＣ３及び反射層ＰＣ４と対向する位置に配置される。換言すると、偏光分離層ＰＣ３及び反射層ＰＣ４の配列方向である＋Ｘ方向における小レンズＬＡ１の寸法は、＋Ｘ方向における１組の偏光分離層ＰＣ３及び反射層ＰＣ４の寸法と略一致するように設定される。また、各小レンズＬＡ１は、対応する１組の偏光分離層ＰＣ３及び反射層ＰＣ４に対向するように配置される。

偏光変換素子ＰＣには、反射層ＰＣ４に応じて遮光部ＰＣ６が設けられているので、小レンズＬＡ１から出射されて偏光分離層ＰＣ３に入射される部分光束の＋Ｘ方向における寸法は、偏光分離層ＰＣ３の＋Ｘ方向における寸法以下となる。例えば、小レンズＬＡ１から出射されて偏光分離層ＰＣ３に入射される部分光束の形状は、正方形状に設定される。このため、小レンズＬＡ１から偏光分離層ＰＣ３に入射される部分光束は、小レンズＬＡ１に入射された部分光束のうちの一部となり、光の利用効率が低い。
そして、小レンズＬＡ１における光出射側の面において、部分光束を出射する領域は小さいことから、出射側レンズアレイＬＡにて形成される二次光源像は小さい。このため、投射画像にスペックルノイズが生じやすくなる。換言すると、出射側レンズアレイＬＡにて形成される二次光源像が大きい程、投射画像にスペックルノイズは生じにくくなる。

なお、波長変換素子２８に光密度が高い光が入射されると、光飽和が生じて、波長変換素子２８において入射光の波長を変換する波長変換効率が低下する。
また、第１反射素子２６の反射板２６１に光密度が高い光が入射されると、反射板２６１の劣化、ひいては、第１反射素子２６の劣化が促進される。

図９は、入射側マルチレンズ２１５の小レンズ２１５１の形状と、波長変換素子２８に入射される光束の形状と、入射側レンズアレイ４２及び出射側レンズアレイ４３の小レンズ４２１，４３１の形状と、変調領域ＭＡの形状との関係を説明する図である。
これに対し、本実施形態では、それぞれ同じ偏光方向に偏光した直線偏光であり、それぞれ空間的に分離された色光Ｌ１～Ｌ４が光源装置２から出射されることから、光変調装置６に入射される光の偏光方向を揃える上記偏光変換素子ＰＣをプロジェクター１Ａに設ける必要はない。
このことから、プロジェクター１Ａでは、図９に示すように、第１反射素子２６及び波長変換素子２８と共役の関係にある入射側マルチレンズ２１５を光入射側から見た場合の小レンズ２１５１の形状と、第１反射素子２６及び波長変換素子２８と共役の関係にある出射側レンズアレイ４３を光入射側から見た場合の小レンズ４３１の形状とを、相似としている。すなわち、小レンズ２１５１の縦寸法及び横寸法をａ１及びｂ１とし、小レンズ４３１の縦寸法及び横寸法をａ４及びｂ４とすると、ａ１：ｂ１の比率とａ４：ｂ４の比率とは、一致する。なお、小レンズ２１５１における横寸法は、小レンズ２１５１における縦寸法より長い。すなわち、小レンズ２１５１は、光入射側から見て横長の長方形状である。

また、光入射側から見て波長変換素子２８に入射される光束ＮＡの縦寸法及び横寸法をａ２及びｂ２とした場合のａ２：ｂ２の比率も、ａ１：ｂ１の比率及びａ４：ｂ４の比率と一致する。更に、図示を省略するが、光入射側から見て第１反射素子２６に入射される光束の縦寸法及び横寸法の比率は、小レンズ２１５１及び小レンズ４３１と一致する。

これにより、第１反射素子２６及び波長変換素子２８から出射された光のうち、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１に入射されない光を低減できる。このため、第１反射素子２６及び波長変換素子２８から出射された光、すなわち、光源２１１から出射された光を光変調装置６に効率よく入射させることができ、光源２１１から出射された光の利用効率を高めることができる。
更に、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１に形成される二次光源像を大きくすることができるので、投射画像にスペックルノイズが生じることを抑制できる。

そして、光入射側から見た場合の入射側マルチレンズ２１５の小レンズ２１５１の形状が、上記形状となることにより、第１反射素子２６には、光入射側から見た場合の小レンズ４３１の形状と相似形状である部分光束が重畳されて入射される。これによれば、長方形状の部分光束より小さい正方形状の部分光束が第１反射素子２６に入射される場合に比べて、第１反射素子２６に入射される光の光密度を低減できる。従って、第１反射素子２６の劣化を抑制できる。

同様に、光入射側から見た場合の入射側マルチレンズ２１５の小レンズ２１５１の形状が、上記形状となることにより、波長変換素子２８には、光入射側から見た場合の小レンズ４３１の形状と相似形状である部分光束が重畳されて入射される。すなわち、波長変換素子２８には、光変調装置６の画像形成領域に応じたアスペクト比の長方形状の部分光束が重畳されて入射される。これによれば、長方形状の部分光束より小さい正方形状の部分光束が波長変換素子２８に入射される場合に比べて、波長変換素子２８に入射される光の光密度を低減できる。従って、波長変換素子２８における波長変換効率が低下することを抑制でき、より高い輝度の光を光源装置２、ひいては、照明光学装置１０Ａから出射できる。そして、これにより、プロジェクター１Ａから投射される画像の輝度を高めることができる。

また、光入射側から見た場合の入射側レンズアレイ４２の各小レンズ４２１の縦寸法及び横寸法をａ３及びｂ３とし、光入射側から見た場合の光変調装置６の変調領域の縦寸法及び横寸法をａ５及びｂ５とした場合、ａ３：ｂ３の比率とａ５：ｂ５の比率とは一致する。更に、本実施形態では、それぞれ光入射側から見た場合の入射側マルチレンズ２１５の各小レンズ２１５１の縦横比、出射側マルチレンズ２１６の各小レンズの縦横比、入射側レンズアレイ４２の各小レンズ４２１の縦横比、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１の縦横比、及び、変調領域ＭＡの縦横比は、それぞれ同じである。すなわち、それぞれ光入射側から見た場合の入射側マルチレンズ２１５の各小レンズ２１５１の形状、出射側マルチレンズ２１６の各小レンズの形状、入射側レンズアレイ４２の各小レンズ４２１の形状、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１の形状、及び、変調領域ＭＡの形状は、互いに相似である。
これにより、一対のマルチレンズ２１４及び一対のレンズアレイ４１を構成しやすくしている。

［第１実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１Ａによれば、以下の効果を奏することができる。
プロジェクター１Ａは、照明光学装置１０Ａを備える。照明光学装置１０Ａは、光源装置２と、光源装置２から出射された光束によって被照明領域である光変調装置６の画像形成領域を略均一に照明する均一化装置４と、を備える。
光源装置２は、光源２１１と、一対のマルチレンズ２１４と、入射された複数の部分光束に基づく拡散光を出射する光学素子としての第１反射素子２６及び波長変換素子２８と、を備える。一対のマルチレンズ２１４は、光源２１１から出射された光を複数の部分光束（第１部分光束）に分割する。第１反射素子２６は、重畳されて入射された複数の部分光束を拡散反射させて、青色光ＢＬｓの拡散光を出射する。波長変換素子２８は、重畳されて入射された複数の部分光束に基づく上記変換光を拡散光として出射する。
一対のマルチレンズ２１４は、光入射側に位置し、複数の第１レンズである複数の小レンズ２１５１を有する入射側マルチレンズ２１５と、光出射側に位置し、複数の第２レンズである複数の小レンズ２１６１を有する出射側マルチレンズ２１６と、を備える。

均一化装置４は、一対のレンズアレイ４１と、重畳レンズ４４と、を備える。一対のレンズアレイ４１は、第１反射素子２６及び波長変換素子２８から出射された拡散光を複数の部分光束（第２部分光束）に分割する。一対のレンズアレイ４１は、光入射側に位置し、複数の第３レンズである複数の小レンズ４２１を有する入射側レンズアレイ４２と、光出射側に位置し、複数の第４レンズである複数の小レンズ４３１を有する出射側レンズアレイ４３と、を備える。重畳レンズ４４は、一対のレンズアレイ４１から入射される複数の部分光束を被照明領域である上記変調領域ＭＡに重畳させる。
入射側マルチレンズ２１５と、光学素子としての第１反射素子２６及び波長変換素子２８とは、共役の関係にある。また、光学素子としての第１反射素子２６及び波長変換素子２８と、出射側レンズアレイ４３とは、共役の関係にある。
複数の第１レンズである複数の小レンズ２１５１のそれぞれの形状と、複数の第４レンズである複数の小レンズ４３１のそれぞれの形状とは、相似である。

このような構成によれば、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１に入射される部分光束を、小レンズ４３１の形状に応じた形状の部分光束とすることができる。これにより、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１に入射されない光量を低減できる。従って、光源２１１から出射された光のうち、光変調装置６に入射されない光の光量を低減でき、光源２１１から出射された光の利用効率を高めることができる。
また、出射側レンズアレイ４３にて形成される二次光源像を大きくできるので、投射画像にスペックルノイズが生じることを抑制できる。

更に、出射側レンズアレイ４３と、第１反射素子２６及び波長変換素子２８とは、共役の関係にあり、第１反射素子２６及び波長変換素子２８と、入射側マルチレンズ２１５とは、共役の関係にある。そして、光入射側から見た場合の各小レンズ２１５１の形状と、光入射側から見た場合の各小レンズ４３１の形状とは相似である。これによれば、照明光学装置１０Ａに偏光変換素子ＰＣが設けられ、出射側レンズアレイの各小レンズに略正方形状の部分光束を入射させるべく、第１反射素子２６及び波長変換素子２８に略正方形状の光束を入射させる場合に比べて、第１反射素子２６に入射される光束、及び、波長変換素子２８に入射される光束の光束径を大きくすることができる。従って、第１反射素子２６に入射される光束の光密度を低くでき、第１反射素子２６の劣化を抑制できる。また、波長変換素子２８に入射される光束の光密度を低くできるので、光飽和の発生を抑制でき、波長変換素子２８の波長変換効率の低下を抑制できる。これにより、光源２１１から出射された光の利用効率を高めることができ、照明光学装置１０Ａから出射される光量を高めることができる。
なお、光源装置２は、１種の直線偏光である光束を出射する。このため、上記偏光変換素子ＰＣを設ける必要が無いことから、光源装置２の部品点数の増加、ひいては、照明光学装置１０Ａの部品点数の増加を抑制できる。この他、光源装置２の小型化、ひいては、照明光学装置１０Ａの小型化を促進できる。

照明光学装置１０Ａは、光学素子として、反射板２６１を有する第１反射素子２６を備える。第１反射素子２６は、入射された光を拡散させた拡散光を出射する拡散素子である。
このような構成によれば、半導体レーザーである光源２１１から出射された光源光の一部は、拡散素子である第１反射素子２６にて拡散されて出射される。これによれば、第１反射素子２６を介することによって、光源２１１から出射された離散光の青色光を連続光の青色光に変換できる。従って、一対のレンズアレイ４１を介して青色光が入射される重畳レンズ４４による重畳性能を高めることができる。

照明光学装置１０Ａは、光学素子として、蛍光体材料を含有する波長変換素子２８を備える。波長変換素子２８は、拡散光として、入射された光の波長より長い波長を有する変換光を拡散させて出射する。
このような構成によれば、波長変換素子２８から連続光の黄色光ＹＬｎを出射できるので、重畳レンズ４４に、連続光の緑色光ＧＬｓ、赤色光ＲＬｓ及び黄色光ＹＬｓを入射させることができる。従って、重畳レンズ４４よる重畳性能を高めることができる。

光源装置２は、第１偏光分離素子２２、第２偏光分離素子２３、第１位相差素子２４、第１反射素子２６、波長変換素子２８、第２位相差素子２９、第１色分離素子３０、第２色分離素子３１及び第３位相差素子３２を有する。
第１偏光分離素子２２は、光源２１１から出射され、一対のマルチレンズ２１４を介して＋Ｘ方向に沿って入射される光源光のうち、第１偏光成分である青色光ＢＬｐを第１方向である＋Ｘ方向に透過し、第２偏光成分である青色光ＢＬｓを第２方向である－Ｚ方向に反射する。第２偏光分離素子２３は、第１偏光分離素子２２に対する＋Ｘ方向に位置し、＋Ｘ方向に入射される青色光ＢＬｐを－Ｚ方向に反射する。第１反射素子２６は、第１偏光分離素子２２に対して－Ｚ方向に位置し、入射される光源光を＋Ｚ方向に反射する。第１位相差素子２４は、＋Ｚ方向において第１偏光分離素子２２と第１反射素子２６との間に位置し、入射される光源光の偏光成分を変換する。波長変換素子２８は、第２偏光分離素子２３に対して－Ｚ方向に位置し、－Ｚ方向に入射される青色光ＢＬｐを波長変換した非偏光の変換光である黄色光ＹＬｎを＋Ｚ方向に出射する。第２位相差素子２９は、第２偏光分離素子２３に対して＋Ｚ方向に位置し、第２偏光分離素子２３を透過した黄色光ＹＬｐが入射される１／２波長板である。第１色分離素子３０は、第２位相差素子２９に対して＋Ｚ方向に位置し、第２位相差素子２９から入射される黄色光ＹＬｓを第１色光Ｌ１と第２色光Ｌ２とに分離する。第２色分離素子３１は、第１偏光分離素子２２に対して＋Ｚ方向に位置し、第１偏光分離素子２２から＋Ｚ方向に入射される光を、第３色光Ｌ３と第４色光Ｌ４とに分離する。第３位相差素子３２は、第２色分離素子３１によって分離された第３色光Ｌ３の光路に位置する１／２波長板である。

第２偏光分離素子２３は、＋Ｚ方向に入射される黄色光ＹＬｎのうち、第１偏光成分の光である黄色光ＹＬｐを＋Ｚ方向に透過して第２位相差素子２９に入射させ、第２偏光成分の光である黄色光ＹＬｓを－Ｘ方向に反射する。
第１偏光分離素子２２は、＋Ｚ方向に入射される光源光の第１偏光成分である青色光ＢＬｐを＋Ｚ方向に透過して第２色分離素子３１に入射させ、－Ｘ方向に入射される変換光の第２偏光成分である黄色光ＹＬｓを＋Ｚ方向に反射して第２色分離素子３１に入射させる。
第１色分離素子３０は、第２位相差素子２９から入射される黄色光ＹＬｓに含まれる第１色成分である緑色光ＧＬｓを第１色光Ｌ１として出射し、黄色光ＹＬｓに含まれる第２色成分である赤色光ＲＬｓを第２色光Ｌ２として出射する。
第２色分離素子３１は、第１偏光分離素子２２から入射される青色光ＢＬｐを第３色光Ｌ３として第３位相差素子３２に出射し、第１偏光分離素子２２から入射される黄色光ＹＬｓを第４色光Ｌ４として出射する。
そして、第１反射素子２６及び波長変換素子２８は、上記光学素子である。

このような構成によれば、光源装置２からそれぞれ出射される第１色光Ｌ１としての緑色光、第２色光Ｌ２としての赤色光、第３色光Ｌ３としての青色光、及び、第４色光としての黄色光又は緑色光を、それぞれ同じ偏光方向に偏光した直線偏光に揃えることができる。従って、照明光学装置１０Ａに上記偏光変換素子ＰＣを設ける必要がなく、上記効果を奏する照明光学装置１０Ａを構成できる。

ここで、光入射側から見た場合の波長変換素子２８の大きさが、波長変換素子２８に入射される光束の光束径より大きい場合には、波長変換素子２８において光束の入射領域より外側に変換光の出射領域が拡がる。このため、波長変換素子２８から出射されて第２集光素子２７に入射される変換光の光量が低減される可能性がある。
これに対し、照明光学装置１０Ａでは、光入射側から見た場合の波長変換素子２８の形状は、光入射側から見た場合の波長変換素子２８に入射される光束の形状と相似である。また、光入射側から見た場合の波長変換素子２８の大きさは、光入射側から見た場合の波長変換素子２８に入射される光束の光束径と略一致する。
このような構成によれば、波長変換素子２８における黄色光ＹＬｎの出射領域が外側に拡がることを抑制できる。これにより、波長変換素子２８から出射される黄色光ＹＬｎの拡がりを抑制でき、第２集光素子２７に入射される黄色光ＹＬｎの光量が低減されることを抑制できる。従って、光変調装置６に入射される光量が低減されることを抑制できるので、光源２１１から出射された光の利用効率を高めることができる。

複数の第１レンズである複数の小レンズ２１５１のそれぞれの形状と、複数の第２レンズである複数の小レンズ２１６１のそれぞれの形状とは、相似である。また、複数の第３レンズである複数の小レンズ４２１のそれぞれの形状と、複数の第４レンズである複数の小レンズ４３１のそれぞれの形状とは、相似である。
このような構成によれば、複数の小レンズ２１５１を有する入射側マルチレンズ２１５と、複数の小レンズ２１６１を有する出射側マルチレンズ２１６とを設計しやすくすることができる。同様に、複数の小レンズ４２１を有する入射側レンズアレイ４２と、複数の小レンズ４３１を有する出射側レンズアレイ４３とを設計しやすくすることができる。従って、一対のマルチレンズ２１４及び一対のレンズアレイ４１の製造コストを低減でき、ひいては、照明光学装置１０Ａの製造コストを低減できる。

入射側マルチレンズ２１５と出射側マルチレンズ２１６とは、同じ構成を有するマルチレンズである。入射側レンズアレイ４２と出射側レンズアレイ４３とは、同じ構成を有するレンズアレイである。
これによれば、一対のマルチレンズ２１４の製造コストを低減できる他、一対のレンズアレイ４１の製造コストを低減できる。従って、照明光学装置１０Ａの製造コスト、ひいては、プロジェクター１Ａの製造コストを低減できる。

プロジェクター１Ａは、照明光学装置１０Ａの他、照明光学装置１０Ａから出射された光を変調する変調領域を有する光変調装置６と、光変調装置６によって変調された光を投射する投射光学装置７と、を備える。光変調装置６の変調領域ＭＡは、照明光学装置１０Ａによって照明される被照明領域である。
このような構成によれば、照明光学装置１０Ａと同様の効果を奏することができる。また、照明光学装置１０Ａによって変調領域ＭＡが略均一に照明されるので、光変調装置６によって形成されて、投射光学装置７によって投射される画像に輝度むら及び色むらが発生することを抑制できる。更に、変調領域ＭＡに入射される光量を大きくできるので、投射される画像の輝度を高めることができる。

変調領域ＭＡの形状は、複数の第１レンズである複数の小レンズ２１５１のそれぞれの形状と相似である。
このような構成によれば、入射側マルチレンズ２１５から出射された光を変調領域ＭＡに効率よく入射させることができる。すなわち、変調領域ＭＡに入射されない光量を低減できる。従って、光源２１１から出射された光の利用効率を高めることができる。

［第１実施形態の変形］
プロジェクター１Ａでは、光源装置２は、第１色光Ｌ１として緑色光を出射し、第２色光として赤色光を出射し、第３色光として青色光を出射し、第４色光として黄色光又は緑色光を出射するとした。すなわち、光源装置２は、第１出射位置Ｓ１から緑色光ＧＬｓである第１色光Ｌ１を出射し、第１出射位置Ｓ１に対して－Ｙ方向に位置する第２出射位置Ｓ２から赤色光ＲＬｓである第２色光Ｌ２を出射するとした。また、光源装置２は、第１出射位置Ｓ１に対して－Ｘ方向に位置する第３出射位置Ｓ３から青色光ＢＬｓである第３色光Ｌ３を出射し、第３出射位置Ｓ３に対して－Ｙ方向に位置する第４出射位置Ｓ４から黄色光ＹＬｓ又は緑色光ＧＬｓである第４色光Ｌ４を出射するとした。

しかしながら、これに限らず、例えば、第１出射位置Ｓ１から出射される第１色光Ｌ１は、赤色光ＲＬｓであってもよく、第２出射位置Ｓ２から出射される第２色光Ｌ２は、緑色光ＧＬｓであってもよい。この場合、第１色分離素子３０が有する色分離層３０１１を、入射される光のうち、赤色光成分を＋Ｚ方向に透過させ、緑色光成分を－Ｙ方向に反射する特性を有するものとすればよい。

また例えば、第３出射位置Ｓ３から出射される第３色光Ｌ３は、黄色光ＹＬｓ又は緑色光ＧＬｓであってもよく、第４出射位置Ｓ４から出射される第４色光Ｌ４は、青色光ＢＬｓであってもよい。この場合、第２色分離素子３１が有する色分離層３１１１を、入射される光のうち、青色光を－Ｙ方向に反射させ、黄色光を＋Ｚ方向に透過させる特性、或いは、ｐ偏光の青色光を反射させ、ｓ偏光の黄色光を透過させる特性を有するものとすればよい。この際、青色光の光路に、第３位相差素子３２を配置し、黄色光の光路に、第２反射素子３３又は第３色分離素子を配置すればよい。
このようなプロジェクターによっても、プロジェクター１Ａと同様の効果を奏することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第１実施形態に係るプロジェクター１Ａと同様の特徴を有するが、光源装置の構成が異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

［プロジェクターの概略構成］
図１０及び図１１は、本実施形態に係るプロジェクター１Ｂの構成を示す模式図である。詳述すると、図１０は、プロジェクター１Ｂの構成を＋Ｘ方向から見た模式図であり、図１１は、プロジェクター１Ｂの構成を－Ｘ方向から見た模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１Ｂは、図１０及び図１１に示すように、照明光学装置１０Ａに代えて照明光学装置１０Ｂを有する他は、プロジェクター１Ａと同様の構成及び機能を有する。すなわち、プロジェクター１Ｂは、いわゆる単板式プロジェクターである。照明光学装置１０Ｂは、光源装置２に代えて光源装置８を有する他は、照明光学装置１０Ａと同様の構成及び機能を有する。すなわち、照明光学装置１０Ｂは、光源装置８及び均一化装置４を有する。

［光源装置の構成］
図１２は、光源装置８から出射される複数の色光Ｌ１～Ｌ４の出射位置Ｓ１～Ｓ４を示す図である。換言すると、図１２は、光源装置８の出射面ＥＳを＋Ｚ方向から見た図である。
光源装置８は、光源装置２と同様に、それぞれ同じ偏光方向に偏光した直線偏光であり、それぞれ空間的に分離された複数の色光Ｌ１～Ｌ４を＋Ｚ方向に出射する。光源装置８は、光源装置用筐体である筐体ＣＡと、筐体ＣＡ内に設けられる４つの光源部８１と、を備える。光源装置８は、図１２に示すように、筐体ＣＡの出射面ＥＳにおける出射位置Ｓ１～Ｓ４から、それぞれ空間的に分離された色光Ｌ１～Ｌ４を＋Ｚ方向に出射する。
４つの光源部８１は、＋Ｘ方向で＋Ｙ方向に位置する第１光源部８１１と、＋Ｘ方向で－Ｙ方向に位置する第２光源部８１２と、－Ｘ方向で＋Ｙ方向に位置する第３光源部８１３と、－Ｘ方向で－Ｙ方向に位置する第４光源部８１４と、を含む。
図１０及び図１２に示すように、第１光源部８１１は、第１色光Ｌ１として緑色光ＧＬｓを第１出射位置Ｓ１から出射する。第２光源部８１２は、第２色光Ｌ２として赤色光ＲＬｓを第２出射位置Ｓ２から出射する。
図１１及び図１２に示すように、第３光源部８１３は、第３色光Ｌ３として青色光ＢＬｓを第３出射位置Ｓ３から出射する。第４光源部８１４は、第４色光Ｌ４として緑色光ＧＬｓを第４出射位置Ｓ４から出射する。

それぞれの光源部８１は、図１０及び図１１に示すように、光源８２、コリメーターレンズ８３、一対のマルチレンズ８４、集光素子８５、拡散素子８６及び平行化素子８７を有する。
光源８２のうち、第１光源部８１１及び第４光源部８１４が有する光源８２Ｇは、緑色光ＧＬｓを＋Ｚ方向に出射する。光源８２のうち、第２光源部８１２が有する光源８２Ｒは、赤色光ＲＬｓを＋Ｚ方向に出射し、第３光源部８１３が有する光源８２Ｂは、青色光ＢＬｓを＋Ｚ方向に出射する。それぞれの光源８２は、対応する色光を出射する半導体レーザーであるレーザーダイオード（ＬＤ）を備えて構成されている。しかしながら、４つの光源８２のうち少なくとも１つの光源は、対応する色光を出射するＬＥＤ等の他の固体光源を備えて構成されていてもよい。また、第４光源部８１４が有する光源８２は、黄色光ＹＬｓを出射してもよく、各光源８２が出射する色光は、上記に限定されない。更に、各光源８２が出射する色光は、光変調装置６に対してｓ偏光の色光でなくてもよく、光変調装置６に対してｐ偏光の色光であってもよい。
コリメーターレンズ８３は、コリメーターレンズ２１２と同様に、対応する光源８２から出射された色光を平行化する。

一対のマルチレンズ８４は、一対のマルチレンズ２１４と同様に、入射側マルチレンズ２１５及び出射側マルチレンズ２１６により構成され、入射される光束を複数の部分光束に分割する。一対のマルチレンズ８４において、入射側マルチレンズ２１５と拡散素子８６とは、共役の関係にある。拡散素子８６に重畳されて入射される色光の形状は、入射側マルチレンズ２１５を光入射側から見た場合の小レンズ２１５１の形状によって規定される。

集光素子８５は、一対のマルチレンズ８４から入射される複数の部分光束を拡散素子８６に集光する。図１０及び図１１の例では、集光素子８５は、１つのレンズによって構成されているが、第１集光素子２５及び第２集光素子２７と同様に複数のレンズによって構成されていてもよい。

拡散素子８６は、入射された色光を＋Ｚ方向に透過させる過程にて拡散させる光学素子である。すなわち、拡散素子８６は、－Ｚ方向から入射される色光を、＋Ｚ方向に拡散させて出射する。拡散素子８６は、対応する一対のマルチレンズ８４の入射側マルチレンズ２１５と共役の関係にある。拡散素子８６には、光入射側から入射側マルチレンズ２１５を見た場合の小レンズ２１５１の形状と相似形の光束が入射される。
また、それぞれの拡散素子８６は、出射側レンズアレイ４３と共役の関係にあり、拡散素子８６から出射される光束の形状は、光入射側から出射側レンズアレイ４３を見た場合の小レンズ４３１の形状と相似である。
なお、拡散素子８６は、固定されていてもよく、＋Ｚ方向と平行な回転軸を中心として回転されてもよい。

平行化素子８７は、拡散素子８６にて拡散された色光を平行化して＋Ｚ方向に出射する。第１光源部８１１の平行化素子８７によって平行化された緑色光ＧＬｓは、第１出射位置Ｓ１から第１色光Ｌ１として＋Ｚ方向に出射される。第２光源部８１２の平行化素子８７によって平行化された赤色光ＲＬｓは、第２出射位置Ｓ２から第２色光Ｌ２として＋Ｚ方向に出射される。第３光源部８１３の平行化素子８７によって平行化された青色光ＢＬｓは、第３出射位置Ｓ３から第３色光Ｌ３として＋Ｚ方向に出射される。第４光源部８１４の平行化素子８７によって平行化された緑色光ＧＬｓは、第４出射位置Ｓ４から第４色光Ｌ４として＋Ｚ方向に出射される。
このように光源装置８から出射された各色光Ｌ１～Ｌ４は、均一化装置４において一対のレンズアレイ４１を構成する入射側レンズアレイ４２に入射される。

上記のように、均一化装置４は、入射側レンズアレイ４２及び出射側レンズアレイ４３によって構成される一対のレンズアレイ４１と、重畳レンズ４４と、を有する。
これらのうち、入射側レンズアレイ４２は、光変調装置６と共役の関係にある。光入射側から入射側レンズアレイ４２を見た場合の小レンズ４２１の形状は、光入射側から見て光変調装置６における変調領域ＭＡの形状と相似である。また、均一化装置４の出射側レンズアレイ４３は、それぞれの拡散素子８６と共役の関係にある。光入射側から出射側レンズアレイ４３を見た場合の小レンズ４３１の形状は、光入射側から見て各拡散素子８６に入射される色光の形状と相似である。換言すると、光入射側から見た場合の小レンズ４３１の形状は、光入射側から入射側マルチレンズ２１５を見た場合の小レンズ２１５１の形状と相似である。

そして、プロジェクター１Ａと同様に、出射側レンズアレイ４３から出射された各色光の部分光束は、重畳レンズ４４及びフィールドレンズ５を介して、光変調装置６に入射される。光変調装置６によって変調されて形成された画像は、投射光学装置７によって被投射面に投射されて表示される。

［第２実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１Ｂによれば、プロジェクター１Ａと同様の効果を奏することができる。
例えば、プロジェクター１Ｂにおける照明光学装置１０Ｂは、光源装置８と、光源装置８から出射された光束によって被照明領域である変調領域ＭＡを略均一に照明する均一化装置４と、を備える。
光源装置８は、４つの光源部８１を備える。各光源部８１は、光源８２と、一対のマルチレンズ８４と、光学素子としての拡散素子８６と、を備える。光源部８１１において、一対のマルチレンズ８４は、光源８２Ｇから出射された緑色光ＧＬｓを複数の部分光束（第１部分光束）に分割する。一対のマルチレンズ８４は、光入射側に位置し、複数の第１レンズである複数の小レンズ２１５１を有する入射側マルチレンズ２１５と、光出射側に位置し、複数の第２レンズである複数の小レンズ２１６１を有する出射側マルチレンズ２１６と、を備える。他の光源部８１２～８１４における一対のマルチレンズ８４も同様である。拡散素子８６は、対応する一対のマルチレンズ８４から複数の部分光束が重畳されて入射され、入射された各色光の部分光束に基づく拡散光を出射する。すなわち、各拡散素子８６は、重畳されて入射される複数の部分光束を拡散させて出射する。

均一化装置４は、拡散素子８６から出射された拡散光を複数の部分光束（複数の第２部分光束）に分割する一対のレンズアレイ４１と、複数の部分光束を被照明領域である変調領域ＭＡに重畳させる重畳レンズ４４と、を備える。一対のレンズアレイ４１は、光入射側に位置し、複数の第３レンズである複数の小レンズ４２１を有する入射側レンズアレイ４２と、光出射側に位置し、複数の第４レンズである複数の小レンズ４３１を有する出射側レンズアレイ４３と、を備える。
それぞれの光源部８１において、入射側マルチレンズ２１５と拡散素子８６とは、共役の関係にある。それぞれの光源部８１が有する拡散素子８６と、出射側レンズアレイ４３とは、共役の関係にある。
それぞれの光源部８１において、複数の小レンズ２１５１のそれぞれの形状と、複数の小レンズ４３１のそれぞれの形状とは、相似である。

このような構成によれば、照明光学装置１０Ａでの場合と同様に、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１に入射される部分光束を、小レンズ４３１の形状に応じた形状の部分光束とすることができる。これにより、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１に入射されない光量を低減できる。従って、各光源８２から出射された光のうち、光変調装置６に入射されない光の光量を低減でき、各光源８２から出射された光の利用効率を高めることができる。
また、出射側レンズアレイ４３にて形成される二次光源像を大きくできるので、投射画像にスペックルノイズが生じることを抑制できる。

更に、出射側レンズアレイ４３と、各光源部８１の拡散素子８６とは、共役の関係にあり、各光源部８１の拡散素子８６と、各光源部８１の入射側マルチレンズ２１５とは、共役の関係にある。そして、光入射側から見た場合の各小レンズ２１５１の形状は、光入射側から見た場合の各小レンズ４３１の形状とは相似である。これによれば、照明光学装置１０Ｂに偏光変換素子ＰＣが設けられ、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１に正方形状の光束を入射させる場合に比べて、拡散素子８６に入射される光束を大きくできる。従って、拡散素子８６に入射される光束の光密度を低くでき、拡散素子８６の劣化を抑制できる。
なお、光源装置２と同様に、光源装置８は、１種の直線偏光である光束を出射する。このため、上記偏光変換素子ＰＣを設ける必要が無いことから、光源装置８の部品点数の増加、ひいては、照明光学装置１０Ｂの部品点数の増加を抑制できる。この他、光源装置８の小型化、ひいては、照明光学装置１０Ｂの小型化を促進できる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態に係るプロジェクターは、第１及び第２実施形態に係るプロジェクター１Ａ，１Ｂと同様の特徴を有するが、光源装置の構成が異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

［プロジェクターの概略構成］
図１３は、本実施形態に係るプロジェクター１Ｃの構成を示す模式図である。
本実施形態に係るプロジェクター１Ｃは、プロジェクター１Ａ，１Ｂと同様に、光源から出射される光を変調して画像情報に応じた画像を形成し、形成された画像を被投射面に投射するものであり、いわゆる単板式プロジェクターである。
プロジェクター１Ｃは、図１３に示すように、光源装置９及び均一化装置４を有する照明光学装置１０Ｃと、フィールドレンズ５、光変調装置６及び投射光学装置７と、を備える。

［光源装置の構成］
光源装置９は、均一化装置４に入射される光を＋Ｚ方向に出射する。光源装置９は、光源装置２，８とは異なり、赤色光、緑色光及び青色光が合成された白色光を出射する。光源装置９は、光源部９１、色合成装置９２、集光素子９３、拡散素子９４及び平行化素子９５を備える。

［光源部の構成］
光源部９１は、色合成装置９２に緑色光、赤色光及び青色光を出射する。光源部９１は、３つの光源９１１Ｂ，９１１Ｇ，９１１Ｒ、３つのコリメーターレンズ９１２Ｂ，９１２Ｇ，９１２Ｒ及び３つの一対のマルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒを有する。
光源９１１Ｂは、光源２１１，８２Ｂと同様に、ｓ偏光の青色光ＢＬｓを出射する固体光源である。光源９１１Ｇは、光源８２Ｇと同様に、ｓ偏光の緑色光ＧＬｓを出射する固定光源である。光源９１１Ｒは、光源８２Ｒと同様に、ｓ偏光の赤色光ＲＬｓを出射する固体光源である。光源９１１Ｂ，９１１Ｇ，９１１Ｒは、半導体レーザーに限らず、ＬＥＤ等の他の固体光源でもよい。また、光源９１１Ｂ，９１１Ｇ，９１１Ｒは、光変調装置６に対してｓ偏光の色光を出射するものに限らず、光変調装置６に対してｐ偏光の色光を出射するものであってもよい。

コリメーターレンズ９１２Ｂ，９１２Ｇ，９１２Ｒは、コリメーターレンズ２１２，８３と同様に、入射される光を平行化して出射する。コリメーターレンズ９１２Ｂは、光源９１１Ｂから出射された青色光ＢＬｓの光路に設けられている。コリメーターレンズ９１２Ｇは、光源９１１Ｇから出射された緑色光ＧＬｓの光路に設けられている。コリメーターレンズ９１２Ｒは、光源９１１Ｒから出射された赤色光ＲＬｓの光路に設けられている。

一対のマルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒは、一対のマルチレンズ２１４，８４と同様に、入射側マルチレンズ２１５及び出射側マルチレンズ２１６により構成され、入射される光束を複数の部分光束に分割する。一対のマルチレンズ９１３Ｂは、コリメーターレンズ９１２Ｂと色合成装置９２との間に設けられている。一対のマルチレンズ９１３Ｇは、コリメーターレンズ９１２Ｇと色合成装置９２との間に設けられている。一対のマルチレンズ９１３Ｒは、コリメーターレンズ９１２Ｒと色合成装置９２との間に設けられている。そして、一対のマルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒによって分割された各色光の複数の部分光束は、色合成装置９２に入射される。

なお、一対のマルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒのそれぞれにおいて、入射側マルチレンズ２１５と拡散素子９４とは、共役の関係にある。拡散素子９４に重畳されて入射される青色光ＢＬｓの形状は、一対のマルチレンズ９１３Ｂの入射側マルチレンズ２１５を光入射側から見た場合の小レンズ２１５１の形状によって規定される。また、拡散素子９４に重畳されて入射される緑色光ＧＬｓの形状は、一対のマルチレンズ９１３Ｇの入射側マルチレンズ２１５を光入射側から見た場合の小レンズ２１５１の形状によって規定される。同様に、拡散素子９４に重畳されて入射される赤色光ＲＬｓの形状は、一対のマルチレンズ９１３Ｒの入射側マルチレンズ２１５を光入射側から見た場合の小レンズ２１５１の形状によって規定される。

色合成装置９２は、一対のマルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒから出射された青色光ＢＬｓ、緑色光ＧＬｓ及び赤色光ＲＬｓを合成する。色合成装置９２によって合成された各色光は、色合成装置９２に対して＋Ｚ方向に位置する集光素子９３に出射される。色合成装置９２は、例えばクロスダイクロイックプリズムによって構成できる。

集光素子９３は、色合成装置９２から出射された各色光を、集光素子９３に対する＋Ｚ方向に位置する拡散素子９４に集光する。図１３の例では、集光素子９３は、１つのレンズによって構成されているが、第１集光素子２５及び第２集光素子２７と同様に複数のレンズによって構成されていてもよい。

拡散素子９４は、集光素子９３によって集光された光を拡散させて＋Ｚ方向に出射する。拡散素子９４は、入射された光を＋Ｚ方向に透過させる過程にて拡散させる回転拡散板９４１と、＋Ｚ方向に沿う回転軸を中心として回転拡散板９４１を回転させる回転部９４２と、を有する。
回転拡散板９４１は、各マルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒの入射側マルチレンズ２１５と共役の関係にある。回転拡散板９４１には、光入射側から各入射側マルチレンズ２１５を見た場合の小レンズ２１５１の形状と相似形の光束が入射される。
また、回転拡散板９４１は、出射側レンズアレイ４３と共役の関係にあり、回転拡散板９４１から出射される光束の形状は、光入射側から出射側レンズアレイ４３を見た場合の小レンズ４３１の形状と相似である。
なお、回転拡散板９４１は、回転されない構成としてもよい。すなわち、拡散素子９４は、回転部を備えない構成としてもよい。

平行化素子９５は、拡散素子９４にて拡散された色光を平行化する。平行化素子９５にて平行化された色光は、平行化素子９５に対する＋Ｚ方向に位置する均一化装置４の一対のレンズアレイ４１を構成する入射側レンズアレイ４２に入射される。

上記のように、均一化装置４は、入射側レンズアレイ４２及び出射側レンズアレイ４３によって構成される一対のレンズアレイ４１と、重畳レンズ４４と、を有する。
これらのうち、入射側レンズアレイ４２は、光変調装置６と共役の関係にある。光入射側から入射側レンズアレイ４２を見た場合の小レンズ４２１の形状は、光入射側から見て光変調装置６の変調領域ＭＡの形状と相似である。
また、出射側レンズアレイ４３は、拡散素子９４と共役の関係にある。光入射側から出射側レンズアレイ４３を見た場合の小レンズ４３１の形状は、光入射側から見て拡散素子９４に入射される色光の形状と相似である。換言すると、光入射側から見た場合の小レンズ４３１の形状は、光入射側から入射側マルチレンズ２１５を見た場合の小レンズ２１５１の形状と相似である。

そして、プロジェクター１Ａ，１Ｂと同様に、出射側レンズアレイ４３から出射された各色光の部分光束は、重畳レンズ４４及びフィールドレンズ５を介して、光変調装置６に入射される。光変調装置６によって変調されて形成された画像は、投射光学装置７によって被投射面に投射されて表示される。

［第３実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係るプロジェクター１Ｃによれば、プロジェクター１Ａ，１Ｂと同様の効果を奏することができる。
例えば、プロジェクター１Ｃにおける照明光学装置１０Ｃは、光源装置９と、光源装置９から出射された光束によって被照明領域である変調領域ＭＡを略均一に照明する均一化装置４と、を備える。
光源装置９は、光源９１１Ｂ，９１１Ｇ，９１１Ｒと、一対のマルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒと、光学素子としての拡散素子９４と、を備える。一対のマルチレンズ９１３Ｂは、光源９１１Ｂから出射された青色光ＢＬｓを複数の部分光束（第１部分光束）に分割する。一対のマルチレンズ９１３Ｇ，９１３Ｒも同様である。一対のマルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒは、それぞれ、光入射側に位置し、複数の第１レンズである複数の小レンズ２１５１を有する入射側マルチレンズ２１５と、光出射側に位置し、複数の第２レンズである複数の小レンズ２１６１を有する出射側マルチレンズ２１６と、を備える。拡散素子９４は、それぞれの一対のマルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒから複数の部分光束が重畳されて入射され、入射された各色光の部分光束に基づく拡散光を出射する。すなわち、拡散素子９４は、重畳されて入射される青色光ＢＬｓ、緑色光ＧＬｓ及び赤色光ＲＬｓのそれぞれの複数の部分光束を拡散させて出射する。

均一化装置４は、拡散素子９４から出射された拡散光を複数の部分光束（複数の第２部分光束）に分割する一対のレンズアレイ４１と、複数の部分光束を被照明領域である変調領域ＭＡに重畳させる重畳レンズ４４と、を備える。一対のレンズアレイ４１は、光入射側に位置し、複数の第３レンズである複数の小レンズ４２１を有する入射側レンズアレイ４２と、光出射側に位置し、複数の第４レンズである複数の小レンズ４３１を有する出射側レンズアレイ４３と、を備える。
一対のマルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒの入射側マルチレンズ２１５と、拡散素子９４とは、共役の関係にある。拡散素子９４と、出射側レンズアレイ４３とは、共役の関係にある。
一対のマルチレンズ９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒにおいて、複数の第１レンズである複数の小レンズ２１５１のそれぞれの形状と、複数の第４レンズである複数の小レンズ４３１のそれぞれの形状とは、相似である。

このような構成によれば、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１に入射される部分光束を、小レンズ４３１の形状に応じた形状の部分光束とすることができる。これにより、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１に入射されない光量を低減できる。従って、光源９１１Ｂ，９１１Ｇ，９１１Ｒから出射された光のうち、光変調装置６に入射されない光の光量を低減でき、光源９１１Ｂ，９１１Ｇ，９１１Ｒから出射された光の利用効率を高めることができる。
また、出射側レンズアレイ４３にて形成される二次光源像を大きくできるので、投射画像にスペックルノイズが生じることを抑制できる。

更に、出射側レンズアレイ４３と拡散素子９４とは、共役の関係にあり、拡散素子９４と各入射側マルチレンズ２１５とは、共役の関係にある。そして、光入射側から見た場合の各小レンズ２１５１の形状は、光入射側から見た場合の各小レンズ４３１の形状とは相似である。これによれば、照明光学装置１０Ｃに偏光変換素子ＰＣが設けられ、出射側レンズアレイ４３の各小レンズ４３１に正方形状の光束を入射させる場合に比べて、拡散素子９４に入射される光束を大きくできる。従って、拡散素子９４に入射される光束の光密度を低くでき、拡散素子９４の劣化を抑制できる。
なお、光源装置２，８と同様に、光源装置９は、１種の直線偏光である光束を出射する。このため、上記偏光変換素子ＰＣを設ける必要が無いことから、光源装置９の部品点数の増加、ひいては、照明光学装置１０Ｃの部品点数の増加を抑制できる。この他、光源装置９の小型化、ひいては、照明光学装置１０Ｃの小型化を促進できる。

［実施形態の変形］
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記第１及び第２実施形態では、光源装置２，８は、第１色光Ｌ１として緑色光ＧＬｓを出射し、第２色光Ｌ２として赤色光ＲＬｓを出射し、第３色光Ｌ３として青色光ＢＬｓを出射するとした。そして、光源装置２は、第４色光Ｌ４として黄色光ＹＬｓ又は緑色光ＧＬｓを出射し、光源装置８は、第４色光Ｌ４として緑色光ＧＬｓを出射するとした。しかしながら、光源装置２，８が出射する第１～第４色光Ｌ１～Ｌ４は、これら色光に限らない。例えば、第１色光Ｌ１は、緑色光でなくてもよく、第２色光Ｌ２は、赤色光でなくてもよく、第３色光Ｌ３は、青色光でなくてもよい。また、第４色光Ｌ４は、黄色光でなくてもよく、緑色光に代えて赤色光であってもよい。
更に、光源装置２，８が空間的に分離して出射する色光の数は、３以下であってもよく、５以上であってもよい。

上記第１及び第２実施形態では、光源装置２，８が出射する複数の色光は、ｓ偏光の色光であるとした。上記第３実施形態では、光源装置９が出射する光束は、ｓ偏光の光束であるとした。しかしながら、これに限らず、光源装置２，８，９が出射する光は、上記のように、ｐ偏光の光であってもよい。更に言えば、本発明の照明光学装置における光源装置が出射する光は、偏光状態が揃えられた１種の偏光光でなくてもよく、ｓ偏光及びｐ偏光が混在した光であってもよく、円偏光を含む光であってもよい。

上記第１実施形態では、光源装置２が光を出射する方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向に直交し、かつ、互いに直交する二方向である＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向のうち、＋Ｙ方向を、プロジェクター１Ａにおける上方向とした。そして、＋Ｘ方向を第１方向とし、－Ｚ方向を第２方向とした。しかしながら、これに限らず、例えば第１方向は、－Ｘ方向、＋Ｙ方向及び－Ｙ方向のうちいずれかの方向であってもよい。プロジェクター１Ｂ，１Ｃにおいても同様である。

上記第１実施形態では、入射した光を拡散して出射する第１反射素子２６、及び、入射した光の波長より長い波長の光である変換光を拡散して出射する波長変換素子２８を、重畳して入射される複数の部分光束に基づく拡散光を出射する光学素子として採用した。上記第２及び第３実施形態では、入射した光を透過する過程にて拡散させる拡散素子８６，９４を、光学素子として採用した。しかしながら、これに限らず、拡散素子８６，９４と同様の拡散素子を光源装置２に採用してもよく、第１反射素子２６と同様の拡散素子を光源装置８，９に採用してもよい。更に、光学装置としての波長変換素子２８は、反射型の波長変換素子に限らず、透過型の波長変換素子であってもよい。

上記第１実施形態では、光源装置２の構成は、上記図３－５に参照されるが、本発明を適用可能な光源装置の構成は、上記構成に限定されない。すなわち、それぞれ空間的に分離された複数の色光を出射する光源装置であれば、本発明を適用可能である。
例えば、光源部２１は、＋Ｘ方向に青色光ＢＬｓ，ＢＬｐを出射するとした。しかしながら、これに限らず、光源２１１は、＋Ｘ方向に交差する方向に青色光ＢＬｓ，ＢＬｐを出射し、＋Ｘ方向に第１偏光分離素子２２に入射されるように、反射部材によって＋Ｘ方向に青色光ＢＬｓ，ＢＬｐを反射してもよい。
上記第２実施形態では、光源装置８の構成は、上記図１０及び図１１に参照され、上記第３実施形態では、光源装置９の構成は、上記図１３に参照されるが、本発明を適用可能な光源装置の構成は、上記構成に限定されない。

上記各実施形態では、光源装置２，８，９は、光源装置用筐体である筐体ＣＡを有するとした。しかしながら、これに限らず、筐体ＣＡは無くてもよい。この場合、例えば光源装置２，８において、各色光を出射する＋Ｚ方向に対する仮想の直交面を出射面とし、仮想の直交面において第１～第４色光がそれぞれ通過する位置を第１～第４出射位置とすればよい。

上記第１実施形態では、光入射側から見た場合の波長変換素子２８の形状は、光入射側から見た場合の波長変換素子２８に入射される光束の形状と相似であるとした。また、光入射側から見た場合の波長変換素子２８の大きさは、光入射側から見た場合の波長変換素子２８に入射される光束の光束径と略一致するとした。しかしながら、これに限らず、光入射側から見た場合の波長変換素子２８の形状は、光入射側から見た場合の波長変換素子２８に入射される光束の形状と相似でなくてもよい。また、光入射側から見た場合の波長変換素子２８の大きさは、光入射側から見た場合の波長変換素子２８に入射される光束の光束径と略一致しなくてもよい。すなわち、光入射側から見た場合の波長変換素子２８の大きさは、入射される光束の光束径より大きくてもよい。そして、波長変換素子２８は、上記のように、＋Ｚ方向と平行な回転軸を中心として回転される構成であってもよい。

上記各実施形態では、光入射側から見た場合の入射側レンズアレイ４２の各小レンズ４２１の形状は、光入射側から見た場合の光変調装置６の変調領域ＭＡの形状と相似であるとした。しかしながら、これに限らず、小レンズ４２１の形状と変調領域ＭＡの形状とは、必ずしも相似でなくてもよい。同様に、第１レンズとしての小レンズ２１５１の形状と、変調領域ＭＡの形状とは、必ずしも相似でなくてもよい。

上記各実施形態では、入射側マルチレンズ２１５と出射側マルチレンズ２１６とは、同じ構成を有するとした。すなわち、入射側マルチレンズ２１５と出射側マルチレンズ２１６とは同じマルチレンズであるとした。しかしながら、これに限らず、入射側マルチレンズ２１５と出射側マルチレンズ２１６とは、互いに異なる構成を有していてもよい。
また、入射側レンズアレイ４２と出射側レンズアレイ４３とは、同じ構成を有するとした。しかしながら、これに限らず、入射側レンズアレイ４２と出射側レンズアレイ４３とは、互いに異なる構成を有していてもよい。

上記各実施形態では、小レンズ２１５１，２１６１，４２１，４３１は、＋Ｙ方向が短い長方形状に形成され、光変調装置６は、＋Ｙ方向が短い長方形状の変調領域ＭＡを有するとした。しかしながら、これに限らず、光変調装置６の変調領域ＭＡが正方形状である場合には、光入射側から見た場合の各小レンズ２１５１，２１６１，４２１，４３１の形状は、それぞれ正方形状であってもよい。

上記各実施形態では、光源装置２，８，９は、液晶パネル６１及びマイクロレンズアレイ６２を有する光変調装置６に入射される光を出射するものであるとした。しかしながら、これに限らず、本発明の光源装置によって照明される光変調装置の構成は、上記に限定されない。照明光学装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃについても同様である。
また、本発明の照明光学装置は、プロジェクターに採用される光源装置に限らず、他の用途に用いられるものであってもよい。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…プロジェクター、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…照明光学装置、２，８，９…光源装置、２１，８１（８１１～８１４），９１…光源部、２１１，８２（８２Ｂ，８２Ｇ，８２Ｒ），９１１Ｂ，９１１Ｇ，９１１Ｒ…光源、２１４，８４，９１３Ｂ，９１３Ｇ，９１３Ｒ…一対のマルチレンズ、２１５…入射側マルチレンズ、２１５１…小レンズ（第１レンズ）、２１６…出射側マルチレンズ、２１６１…小レンズ（第２レンズ）、２２…第１偏光分離素子、２３…第２偏光分離素子、２４…第１位相差素子、２６…第１反射素子（光学素子、拡散素子）、２８…波長変換素子（光学素子）、２９…第２位相差素子、３０…第１色分離素子、３１…第２色分離素子、３２…第３位相差素子、３３…第２反射素子、４…均一化装置、４１…一対のレンズアレイ、４２…入射側レンズアレイ、４２１…小レンズ（第３レンズ）、４３…出射側レンズアレイ、４３１…小レンズ（第４レンズ）、４４…重畳レンズ、６…光変調装置、６１…液晶パネル、６２…マイクロレンズアレイ、６２１…マイクロレンズ、７…投射光学装置、８６，９４…拡散素子（光学素子）。

Claims (8)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光を複数の第１部分光束に分割する一対のマルチレンズと、
   前記複数の第１部分光束が重畳されて入射され、拡散光を出射する光学素子と、
   前記光源から出射され、前記一対のマルチレンズを介して第１方向に沿って入射される光源光のうち、第１偏光成分を前記第１方向に透過し、第２偏光成分を前記第１方向に直交する第２方向に反射する第１偏光分離素子と、
   前記第１偏光分離素子に対する前記第１方向に位置し、前記第１方向に入射される前記光源光の第１偏光成分を、前記第２方向に反射する第２偏光分離素子と、
   前記第１偏光分離素子に対して前記第２方向に位置し、入射される前記光源光を前記第２方向とは反対方向に反射する第１反射素子と、
   前記第２方向において前記第１偏光分離素子と前記第１反射素子との間に位置し、前記光源光の偏光状態を変換する第１位相差素子と、
   前記第２偏光分離素子に対して前記第２方向に位置し、前記第２方向に入射される前記光源光の第１偏光成分を波長変換した非偏光の変換光を、前記第２方向とは反対方向に出射する波長変換素子と、
   前記第２偏光分離素子に対して前記第２方向とは反対方向に位置し、前記第２偏光分離素子を透過した前記変換光が入射される１／２波長板である第２位相差素子と、
   前記第２位相差素子に対して前記第２方向とは反対方向に位置し、前記第２位相差素子から入射される前記変換光を第１色光と第２色光とに分離する第１色分離素子と、
   前記第１偏光分離素子に対して前記第２方向とは反対方向に位置し、前記第１偏光分離素子から前記第２方向とは反対方向に入射される光を、第３色光と第４色光とに分離する第２色分離素子と、
   前記第２色分離素子によって分離された前記第３色光の光路に位置する１／２波長板である第３位相差素子と、
   前記光学素子から出射された前記拡散光を複数の第２部分光束に分割する一対のレンズアレイと、
   前記複数の第２部分光束を被照明領域に重畳させる重畳レンズと、を備え、
   前記一対のマルチレンズは、
   光入射側に位置し、複数の第１レンズを有する入射側マルチレンズと、
   光出射側に位置し、複数の第２レンズを有する出射側マルチレンズと、を備え、
   前記一対のレンズアレイは、
   光入射側に位置し、複数の第３レンズを有する入射側レンズアレイと、
   光出射側に位置し、複数の第４レンズを有する出射側レンズアレイと、を備え、
   前記入射側マルチレンズと、前記光学素子とは、共役の関係にあり、
   前記光学素子と、前記出射側レンズアレイとは、共役の関係にあり、
   前記複数の第１レンズのそれぞれの形状と、前記複数の第４レンズのそれぞれの形状とは、相似であり、
   前記第２偏光分離素子は、前記第２方向とは反対方向に入射される前記変換光のうち、前記変換光の第１偏光成分を前記第２方向とは反対方向に透過して前記第２位相差素子に入射させ、前記変換光の第２偏光成分を前記第１方向とは反対方向に反射し、
   前記第１偏光分離素子は、前記第２方向とは反対方向に入射される前記光源光の第１偏光成分を前記第２方向とは反対方向に透過して前記第２色分離素子に入射させ、前記第１方向とは反対方向に入射される前記変換光の第２偏光成分を前記第２方向とは反対方向に反射して前記第２色分離素子に入射させ、
   前記第１色分離素子は、前記第２位相差素子から入射される前記変換光の第２偏光成分に含まれる第１色成分を前記第１色光として出射し、前記変換光の第２偏光成分に含まれる第２色成分を前記第２色光として出射し、
   前記第２色分離素子は、前記第１偏光分離素子から入射される前記光源光の第１偏光成分を前記第３色光として前記第３位相差素子に出射し、前記第１偏光分離素子から入射される前記変換光の第２偏光成分を前記第４色光として出射し、
   前記第１反射素子及び前記波長変換素子は、前記光学素子であることを特徴とする照明光学装置。
2. 請求項１に記載の照明光学装置において、
   前記第１反射素子は、入射された光を拡散させた前記拡散光を出射する拡散素子であることを特徴とする照明光学装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の照明光学装置において、
   前記波長変換素子は、蛍光体材料を含有し、入射された光の波長より長い波長を有する前記拡散光を出射することを特徴とする照明光学装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照明光学装置において、
   光入射側から見た場合の前記波長変換素子の形状は、光入射側から見た場合の前記波長変換素子に入射される光束の形状と相似であり、
   光入射側から見た場合の前記波長変換素子の大きさは、光入射側から見た場合の前記波長変換素子に入射される光束の光束径と略一致することを特徴とする照明光学装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明光学装置において、
   前記複数の第１レンズのそれぞれの形状と、前記複数の第２レンズのそれぞれの形状とは、相似であり、
   前記複数の第３レンズのそれぞれの形状と、前記複数の第４レンズのそれぞれの形状とは、相似であることを特徴とする照明光学装置。
6. 請求項５に記載の照明光学装置において、
   前記入射側マルチレンズと前記出射側マルチレンズとは、同じ構成を有するマルチレンズであり、
   前記入射側レンズアレイと前記出射側レンズアレイとは、同じ構成を有するレンズアレイであることを特徴とする照明光学装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の照明光学装置と、
   前記照明光学装置から出射された光を変調する変調領域を有する光変調装置と、
   前記光変調装置によって変調された光を投射する投射光学装置と、を備え、
   前記変調領域は、前記被照明領域であることを特徴とするプロジェクター。
8. 請求項７に記載のプロジェクターにおいて、
   前記変調領域の形状は、前記複数の第１レンズのそれぞれの形状と相似であることを特徴とするプロジェクター。

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