CN103207509A - 光源装置和投影式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光源装置和投影式显示装置。在以往的光源装置中，以与排列成矩阵的光源的各行和各列对应的方式排列多个反射镜，因此，光源装置的结构复杂。为此，本发明的光源装置具有：第1光源组，其具有多个光源，出射第1光束；第2光源组，其具有多个光源，出射第2光束；以及偏振光分离元件，其是透过特性根据入射光的波长和偏振方向而不同，由此反射入射光或者透过入射光的分色滤光器。第1光束和第2光束是属于同一波段的光束。第1光束是第1偏振光，第2光束是偏振方向与第1偏振光相差90度的第2偏振光。偏振光分离元件入射第1偏振光和第2偏振光，透过第1光束，反射第2光束，在同一光路上合成第1光束和第2光束。

Description

光源装置和投影式显示装置

技术领域

本发明涉及具有多个光源的光源装置和具有该光源装置的投影式显示装置。

背景技术

投影式显示装置用光源装置对光阀进行照明，通过投影光学系统将在光阀中生成的视频信号放大投影到屏幕上。投影式显示装置具有发光的光源（光源装置）、将光引导至光阀的照明光学系统、以及将光阀的视频信号放大投影到屏幕上的投影光学系统。作为投影式显示装置的光源，高压汞灯或氙气灯曾经是主流。然而，近年来，还开发出使用LED（发光二极管）或LD（激光二极管）这样的光源的投影式显示装置。

使用LED或LD的光源由于光源单体的亮度与灯相比较暗，因此需要使用多个光源来实现高亮度化。然而，存在如下问题：在以一定的间隔排列多个光源的情况下，从各光源出射的光束之间产生间隙，光的利用效率下降。即，在排列各光源时产生的、光源与光源之间的空间成为非发光区域，因此存在导致光的利用效率下降这样的问题。“非发光区域”是没有光束的区域。

因此，在专利文献1公开的光源装置中设置有：按行和列排列的多个光源、与各行的光源对应的多个反射镜（第1反射镜组）、以及与各列的光源对应的另外的多个反射镜（第2反射镜组）。即，在专利文献1中，以形成行和列的方式将多个光源排列成平面状，并将反射镜配置成阶梯状。由此，提出了以下结构：消除从多个光源出射的光束的行方向的间隔或列方向的间隔，出射在行方向缩小后的光束或在列方向缩小后的光束。此外，在专利文献2中提出了配置有多列阶梯状的反射镜的投影式显示装置的结构。

专利文献1：日本特开2011-13317号公报（第0024～0026段、图1）

专利文献2：日本特开2011-95388号公报（图3）

然而，在以往的光源装置中，排列有多个与光源的各行和光源的各列对应的反射镜。因此，存在光源装置的结构变得复杂这样的问题。

发明内容

本发明正是为了消除上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够以简单的结构抑制产生间隙而合成从多个光源出射的光的光源装置。

为了解决上述课题，本发明的光源装置具有：第1光源组，其具有多个光源，出射第1光束；第2光源组，其具有多个光源，出射第2光束；以及偏振光分离元件，其是透过特性根据入射光的波长和偏振方向而不同，由此反射入射光或者透过入射光的分色滤光器。所述第1光束和所述第2光束是属于同一波段的光束。所述第1光束是第1偏振光，所述第2光束是偏振方向与所述第1偏振光相差90度的第2偏振光。所述偏振光分离元件入射所述第1偏振光和所述第2偏振光，透过所述第1光束，反射所述第2光束，在同一光路上合成所述第1光束和所述第2光束。

根据本发明，能够以简单的结构提高从多个光源出射的光的利用效率。

附图说明

图1是概略地示出包含本发明的实施方式1中的光源装置的投影式显示装置的结构的图。

图2是从聚光透镜侧观察本发明的实施方式1中的透过反射元件的图。

图3是用于说明球面像差的示意图。

图4是示出本发明的实施方式2中的光源装置的第1光源组（A）、第2光源组（B）以及将它们组合而成的状态（C）的图。

图5是从聚光透镜侧观察本发明的实施方式2中的透过反射元件的图。

图6是示出从本发明的实施方式2中的光源装置出射的光束的截面的示意图。

图7是示出包含本发明的实施方式3中的光源装置的投影式显示装置的结构的图。

图8是示出包含本发明的实施方式4中的光源装置的投影式显示装置的结构的图。

图9是示出本发明的实施方式5中的光源装置的针对分色滤光器的波长的透过特性的图。

图10是示出具有本发明的实施方式6中的光源装置的投影式显示装置的结构的图。

图11是示出本发明的实施方式6中的光源装置的光源、反射元件以及透过反射元件的位置关系的图。

图12是本发明的实施方式6中的光源装置的入射到聚光透镜4的光束的分布图。

图13是概略地示出包含本发明的实施方式7中的光源装置的投影式显示装置的结构的图。

图14是示出本发明的实施方式7中的光源装置的分色滤光器317b的透过特性的图。

图15是示出本发明的实施方式7中的光源装置的分色滤光器317g的透过特性的图。

图16是示出本发明的实施方式7中的光源装置的分色滤光器317r的透过特性的图。

图17是概略地示出包含本发明的实施方式7中的光源装置的投影式显示装置的另一结构例的图。

图18是示出本发明的实施方式7中的光源装置的分色滤光器317g2的透过特性的图。

图19是概略地示出包含本发明的实施方式8中的光源装置的投影式显示装置的结构的图。

图20是示出本发明的实施方式8中的光源装置的分色滤光器417r的透过特性的图。

图21是示出本发明的实施方式8中的光源装置的分色滤光器417g的透过特性的图。

图22是示出本发明的实施方式8中的光源装置的分色滤光器417b的透过特性的图。

图23是概略地示出包含本发明的实施方式8中的光源装置的投影式显示装置的另一结构例的图。

图24是示出本发明的实施方式8中的光源装置的分色滤光器417g2的透过特性的图。

标号说明

1：光源装置，2a：第1光源组，2b：第2光源组，3：图像显示元件（光阀），4：聚光透镜（聚光光学系统），5：光强度均匀化元件，6：中继透镜组，7a、7b、7c、7d、7e、7f：投影式显示装置，11r、11b、11g、12r、12b、12g：光源，13r、13b、13g、14r、14b、14g：平行化透镜，17：透过反射元件，21r、21b、21g、22r、22b、22g：光源，27：透过反射元件，37、57、88、108r、108b、108g：透过反射元件，77b、87b、68：偏振光分离元件（偏振光分离元件），101a、101c：第1光源单元，101b、101d：第2光源单元，102a、102c、102e、102g：第1光源组，102b、102d、102f、102h：第2光源组，302a、302b、302g、302r：光源组（第1光源组），402a、402r、402g、402b：光源组（第2光源组），311b、312b、312g、312r、411r、412r、412g、412b：光源（第1光源），313b、314b、314g、314r、413r、414r、414g、414b：平行化透镜，317b、417r：分色滤光器（偏振光分离元件），317g、417g：分色滤光器（第1选择透过元件），317r、417b：分色滤光器（第2选择透过元件）。

具体实施方式

实施方式1

图1是示出包含本发明的实施方式1中的光源装置的投影式显示装置的结构的图。如图1所示，实施方式1中的投影式显示装置7a具有光源装置1、聚光透镜4、光强度均匀化元件5、中继透镜组（中继光学系统）6、图像显示元件（光阀）3以及投影光学系统8。光源装置1出射光束。聚光透镜4对从光源装置1出射的光束进行聚光。光强度均匀化元件5使被聚光透镜4聚光后的光束的强度分布均匀化。中继透镜组（中继光学系统）6将强度被光强度均匀化元件5均匀化后的光束引导至图像显示元件3。图像显示元件（光阀）3根据输入视频信号对从中继透镜组6入射的光束进行调制而转换成视频光（图像光）。投影光学系统8将视频光放大投影到屏幕9上。另外，“视频光（图像光）”是指具有图像信息的光。

在此，示出了聚光透镜4、光强度均匀化元件5、中继透镜组6、图像显示元件3以及投影光学系统8具有共用（同轴上）的光轴C1的情况，但是，图像显示元件3和投影光学系统8也可以不在同轴上。以下，为了容易地对附图进行说明，设置X轴、Y轴以及Z轴彼此正交的坐标轴进行说明。将光轴C1的方向设为Z方向，将屏幕9相对于光源装置1的方向设为+Z方向，将相反方向设为-Z方向。此外，将与Z方向正交的面设为XY面。在XY面中，将与屏幕9的水平轴平行的方向设为X方向，从光源装置1观察屏幕9，将左侧设为+X方向，右侧设为-X方向。将与屏幕9的铅直轴平行的方向设为Y方向，将上方设为+Y方向，下方设为-Y方向。图1相当于从上方（+Y侧）观察投影式显示装置7a的图。

光源装置1具有第1光源组2a和第2光源组2b。第1光源组2a的光轴与第2光源组2b的光轴彼此正交。

第1光源组2a具有多个光源11r、11b、11g，这些光源具有Z方向的光轴。在此，将第1光源组2a设为3个，但其数量不限于此。光源11r、11b、11g在与光轴C1正交的方向上排列成一列。在此，将光源11r、11b、11g排列在X方向，但不限于此。也可以利用反射镜等反射部件排列在Y轴方向。

具体而言，从+X侧开始依次排列有：发出红色光（红色波段的光）的光源11r、发出蓝色光（蓝色波段的光）的光源11b以及发出绿色光（绿色波段的光）的光源11g。光源11r、11b、11g向+Z方向发光。即，光源11r、11b、11g在朝向聚光透镜4的方向发光。

第2光源组2b具有多个光源12r、12b、12g，这些光源具有X方向的光轴。在此，将第2光源组2b设为3个，但其数量不限于此。光源12r、12b、12g与光轴C1平行地排列成一行。即，光源12r、12b、12g在Z方向排列成一行。

具体而言，从+Z侧开始依次排列有：发出红色光的光源12r、发出蓝色光的光源12b以及发出绿色光的光源12g。光源12r、12b、12g向-X方向发光。

光源11r、11b、11g、12r、12b、12g例如优选由LD（激光二极管）构成。这是因为，LD由于光束的指向性高，因此具有光束的平行化容易这样的优点。“平行化”是指，使从光源出射的光成为平行光。但是，也可以使用LED（发光二极管）或者EL（Electro-Luminescence：电致发光）元件。在LED或EL的情况下，准备与各光源对应的平行化透镜。在LD的情况下，也准备与各光源对应的平行化透镜。但是，在LD的情况下平行化透镜的结构较为简单。原因在于，LD与LED或EL相比指向性高，因此从光源出射的光接近平行。

在光源11r、11b、11g各自的出射侧配置有使从该光源11r、11b、11g出射的光束成为平行光束的平行化透镜13r、13b、13g。同样，在光源12r、12b、12g各自的出射侧配置有使从该光源12r、12b、12g出射的光束成为平行光束的平行化透镜14r、14b、14g。将这些平行化透镜13r、13b、13g、14r、14b、14g统称为平行化透镜组（13、14）。

此外，在从光源11r、11b、11g出射的平行光束15r、15b、15g与从光源12r、12b、12g出射的平行光束16r、16b、16g交叉的位置上，配置有作为选择透过元件的透过反射元件17。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个透过反射元件17透过平行光束15r、15b、15g并反射平行光束16r、16b、16g，从而成为1个光束的位置。即，“交叉的位置”是指，能够由1个滤光器透过2个光束中的1个光束并反射另1个光束，从而将这些光束重合成为1个光束的位置。或者，“交叉的位置”是指，能够排列这些光束而成为1个光束的位置。光源装置1将在后面详细记述。此外，“元件”是指，在装置中其自身的功能相对于作为整体的功能具有意义的各个结构要素。即，“元件”是指，作为结构要素对整体的功能具有重要作用的各个单位部件。

从光源装置1出射的光束被聚光透镜4朝向光强度均匀化元件5聚光。光强度均匀化元件5使入射的光束在该光束截面内的光强度均匀化。“光束截面内”是指与光轴C1正交的面内。即，光强度均匀化元件5具有减轻照度不均的功能。

光强度均匀化元件5通常由玻璃或树脂等透明材料制作。而且，光强度均匀化元件5构成为侧壁的内面为全反射面。光强度均匀化元件5是具有多边形截面的柱状部件。例如，光强度均匀化元件5是多棱柱状的棒。在此，“棒”是指内部不具有空间的棒形状。或者，由内侧具有光反射面（表面镜）且具有多边形截面的管状部件构成。“管状部件”例如是指多边形的管。

在光强度均匀化元件5是多棱柱状的棒的情况下，利用透明材料与空气的界面处的全反射作用，对从入射端入射的光束进行多次反射，然后从出射端出射。在光强度均匀化元件5是多边形的管的情况下，利用朝向内侧的光反射面的反射作用，对从入射端入射的光束进行多次反射，然后从出射端出射。光强度均匀化元件5只要在光束的行进方向确保适当的长度，则在内部多次反射后的光能够重叠照射光强度均匀化元件5的出射端附近，在该出射端附近能够得到大致均匀的强度分布。即，从光强度均匀化元件5出射的光的强度分布与入射时光的强度分布相比，变得均匀。

在光强度均匀化元件5中使强度均匀化后的光束被作为中继光学系统的中继透镜组6引导至图像显示元件3。另外，图1所示的中继透镜组6具有3枚透镜，但是，也可以使用4枚以上的透镜，此外，也可以使用非球面透镜。此外，也可以使用曲面镜将光束引导至图像显示元件3。

图像显示元件（光阀）3可以是反射型也可以是透过型。具体而言，图像显示元件3例如由液晶显示元件或数字微镜器件（DMD）等构成。在图1所示的使用光强度均匀化元件5的投影式显示装置7中，由于从光强度均匀化元件5入射到图像显示元件3的光束的偏振方向不齐，因此更优选数字微镜器件。“光阀”是指对光进行控制或者调节的元件。即，“光阀”是指控制来自光源的光并将其作为图像光输出的光学元件。

此外，对光源装置1的结构和作用详细地进行说明。

图2是从聚光透镜4侧（图1的+Z侧）观察透过反射元件17的图。图2中用虚线示出第1光源组2a的光源11r、11b、11g。透过反射元件17由透过光的玻璃基板等透明基板17a形成。

透过反射元件17还具有反射部18r、18b、18g。反射部18r、18b、18g反射从图1所示的第2光源组2b的各光源12r、12b、12g出射的平行光束16r、16b、16g。即，反射部18r反射平行光束16r。反射部18b反射平行光束16b。反射部18g反射平行光束16g。

反射部18r、18b、18g例如是反射膜。反射膜由电介质多层膜或银等形成。反射部18r、18b、18g分别由反射从光源12r、12b、12g出射的平行光束16r、16b、16g的材质构成即可。例如，反射部18r可以由仅反射红色光的材质构成。

透过反射元件17相对于X方向和Z方向具有45度的倾斜。透过反射元件17被配置成，从第2光源组2b的光源12r、12b、12g出射并由反射部18r、18b、18g反射后的光朝向聚光透镜4。

由于这样地构成，因此，从第1光源组2a的光源11r、11b、11g出射并透过透过反射元件17的透明部分后的平行光束15r、15b、15g，以及从第2光源组2b的光源12r、12b、12g出射并由透过反射元件17的反射部18r、18b、18g反射后的平行光束16r、16b、16g入射到聚光透镜4。即，平行光束15r、15b、15g从第1光源组2a的光源11r、11b、11g出射，并透过透过反射元件17的透明部分。平行光束16r、16b、16g从第2光源组2b的光源12r、12b、12g出射，并由透过反射元件17的反射部18r、18b、18g反射。而且，平行光束15r、15b、15g和平行光束16r、16b、16g入射到聚光透镜4。将透过反射元件17的透明部分称作透过部。

从透过反射元件17入射到聚光透镜4的光束，从图1的上侧（+X侧）开始依次是光束15r、光束16g、光束15b、光束16b、光束15g以及光束16r。这些平行光束无间隙地排列在X方向而入射，因此能够提高聚光透镜4的聚光效率。

此外，光束15r、光束16g、光束15b、光束16b、光束15g以及光束16r如果用颜色表示，则依次是红、绿、蓝、蓝、绿以及红。“颜色”是指波段。即，波长越短的光束越是入射到靠近聚光透镜4的光轴（光轴C1）的位置。

通常，聚光透镜4的有效外形越大，球面像差的影响越大。因此，越是入射到远离聚光透镜4的光轴C1的位置的光束，越是在Z方向中聚光到聚光透镜4的附近。透镜的折射率取决于波长。因此，通过使折射率较大的短波长的蓝色光入射到光轴C1的附近，并使折射率较小的长波长的红色光入射到最远离光轴C1的位置，能够使各种颜色的光束的聚光位置大致相同。而且，能够提高聚光透镜4的聚光效率。在此，“聚光效率”是指向光强度均匀化元件5聚光的聚光效率。

图3的（A）是用于说明上述球面像差的示意图及其放大图。入射到远离透镜200a的光轴C的位置的绿色光线201g与入射到靠近光轴C的位置的绿色光线202g相比，聚光到跟前的聚光位置f1。在此，“跟前”是指“靠近聚光透镜200a”。即，是-Z方向。这意味着Z方向的聚光位置根据X方向上的入射位置而变化。在此，“入射位置”是指，入射到透镜200a的光与光轴C的距离。在图3的（A）中，将光线201g、202g的聚光位置设为f1、f2，将聚光位置f1、f2的间隔设为d20。

另一方面，在图3的（B）中，红色光线201r入射到远离透镜200b的光轴C的位置，蓝色光线202b入射到靠近透镜200b的光轴C的位置。如图3的（B）的放大图所示，间隔d21是蓝色光线202b的聚光位置f4与红色光线201r的聚光位置f3之间的间隔。间隔d20是图3的（A）所示的绿色光线201g、202g的聚光位置f1、f2的间隔。虽然残留球面像差的影响，但是，间隔d21变得比间隔d20窄。由此，通过增长入射到远离透镜200b的光轴C的位置的光线的波长，并缩短光轴C附近的光线的波长，能够减轻球面像差的影响，并提高透镜200b的聚光效率。在此，波长长的光线是红色光。此外，波长短的光线是蓝色光。

返回图1，第1光源组2a（光源11r、11b、11g）和第2光源组2b（光源12r、12b、12g）为了确保各自的冷却效率，需要隔开相邻光源的间隔来配置。当这样隔开光源的间隔时，在从各光源出射的光束之间产生间隙，因此，可能会导致光的利用效率下降。即，原因是光束变大，因而透镜等光学元件变大。

因此，在该实施方式1中，通过从第2光源组2b的光源12r、12b、12g出射的光束来填补从第1光源组2a的光源11r、11b、11g出射的光束的间隙。由此，到达聚光透镜4的光束间隙变小而成为密集的状态，能够提高光的利用效率。在此，“提高光利用效率”是指，能够提高光束的亮度。即，能够得到高亮度。“亮度”是指每单位面积的明亮程度。即，是光束的截面的每单位面积的明亮程度。

如以上说明的那样，该实施方式1构成为，使用透过反射元件17，将第1光源组2a和第2光源组2b的光束合成并引导至聚光透镜4。因此，能够以简单的结构实现高亮度化。此外，能够提高光的利用效率。此外，由于不必如专利文献1公开的光源装置那样对多个反射镜进行调整，因此不需要复杂的调整作业。

特别是使用透过反射元件17，透过从第1光源组2a的各光源出射的光束15r、15b、15g，并反射从第2光源组2b的各光源出射的光束16r、16b、16g。因此，能够无间隙地合成从两光源组2a、2b的各光源出射的光束。而且，能够提高亮度。此外，由于能够充足地确保各光源11r、11b、11g、12r、12b、12g的排列间隔，因此冷却效率也得到提高。此外，配置用于驱动光源11r、11b、11g、12r、12b、12g的电子部件等变得容易。此外，用于保持光源11r、11b、11g、12r、12b、12g的保持部件的配置也变得容易。

此外，在该实施方式1中，构成为将波长短的光束入射到靠近聚光透镜4的光轴的位置。因此，能够减轻球面像差的影响，能够提高聚光透镜4的聚光效率。

此外，透过反射元件17在透明基板17a上形成有反射膜。因此，能够形成各种形状的反射膜。在此，实施了反射膜的部分是反射部。

另外，在该实施方式1中，以相对于X方向和Z方向成45度的角度的方式配置透过反射元件17。但是，该角度不限于45度，只要是能够合成第1光源组2a的各光源出射的光束和第2光源组2b的各光源出射的光束的角度即可。

但是，在第1光源组2a的各光源11r、11b、11g的光轴与第2光源组2b的各光源12r、12b、12g的光轴正交的情况下，优选以相对于X方向和Z方向成45度的角度的方式配置透过反射元件17。因为这样能够以最紧凑的装置结构来合成第1光源组2a的各光源出射的光束和第2光源组2b的各光源出射的光束。

此外，在此，第1光源组2a的各光源11r、11b、11g的光轴与第2光源组2b的各光源12r、12b、12g的光轴正交。但是，这些光轴不是必须正交。即，只要配置成从第1光源组2a的各光源出射并透过透过反射元件17后的光束与从第2光源组2b的各光源出射并由透过反射元件17反射后的光束朝向聚光透镜4行进即可。

另外，在该实施方式1中，对光源装置1出射3种颜色的光束的情况进行了说明，但是，在出射单色的光束的情况下也能够得到同样的效果。“单色的光束”例如是指第1光源组2a和第2光源组2b仅具有红色光源的情况。该情况下，需要对来自红色光源装置、绿色光源装置以及蓝色光源装置的光进行合成。该情况下，为了对各种颜色的光束进行合成，只要设法在光源装置1的出射侧配置颜色合成镜等即可。

此外，光源11r、11b、11g和光源12r、12b、12g分别排列成1行3列，但不限于这种排列，例如，也可以排列成多行且多列。在此，“行”表示X方向的排，“列”表示Y方向的列。即，如图2所示，光源11r、11b、11g在X方向排列成1行，在Y方向排列成3列。

此外，在该实施方式1中，将光源11r、11b、11g和光源12r、12b、12g分别等间隔地配置。但是，也可以与光源的大小对应地改变间隔。例如，如果光源11r在排列方向（X方向）上的长度比其它光源11b、11g长，则只要使光源11b和光源11g的间隔与该长度对应即可。

实施方式2

实施方式2相对于实施方式1，第1光源组20a和第2光源组20b的光源排列，以及透过反射元件27的透过部和反射部的排列不同。在该实施方式2中，光源装置的出射侧的结构要素与在实施方式1中说明的结构要素相同。“光源装置的出射侧的结构要素”是图1所示的聚光透镜4～屏幕9的结构。即，光源装置的出射侧的结构要素是聚光透镜4、光强度均匀化元件5、中继透镜组6、图像显示元件3、投影光学系统8以及屏幕9。

图4是在透过反射元件27上被照射平行光束15r、15b、15g、16r、16b、16g的区域，重叠地示出各光源21r、21b、21g、22r、22b、22g的位置的图。

在图4中，透过反射元件27由虚线的四边形示出。被照射平行光束15r、16r的照射区域由在四边形的框中嵌入点的图案示出。以下，将嵌入点的图案称作“点图案”。被照射平行光束15g、16g的区域由在四边形的框中纵线与横线正交的图案示出。以下，将纵线与横线正交的图案称作“格子图案”。被照射平行光束15b、16b的区域由在四边形的框中横向排列虚线的图案示出。以下，将横向排列虚线的图案称作“虚线条纹图案”。

图4的（A）是示出第1光源组20a的光源21r、21b、21g照射在透过反射元件27上的平行光束15r、15b、15g的照射区域的图。图4的（B）是示出第2光源组20b的光源22r、22b、22g照射在透过反射元件27上的平行光束16r、16b、16g的照射区域的图。图4的（A）是从+Z方向观察的图。图4的（B）是从-X方向观察的图。

在图4的（A）和图4的（B）中，通过用黑框包围的四边形来示出第1光源组20a的各光源21r、21b、21g的位置和第2光源组20b的各光源22r、22b、22g的位置。在图4中，在透过反射元件27的背面侧配置有光源21r、21b、21g、22r、22b、22g，但是为了便于说明，用实线示出光源21r、21b、21g、22r、22b、22g。背面侧在图4的（A）中是-Z方向侧，在图4的（B）中是+X方向侧。

如图4的（A）所示，第1光源组20a的光源21r、21b、21g在与XY面平行的面内排列成6行6列。在此，“6行6列”是指，在图4的（A）中，在Y方向有6排（行），在X方向有6排（列）。即，从+Z方向观察，在最右侧（+X侧）的列，在从上（+Y侧）开始第1行、第3行、第5行配置有发出红色光的光源21r。在从右开始第2列，在从上开始第2行、第4行、第6行配置有发出绿色光的光源21g。在从右开始第3列，在从上开始第1行、第3行、第5行配置有发出蓝色光的光源21b。

同样，在从右开始第4列，在从上开始第2行、第4行、第6行配置有发出蓝色光的光源21b。在从右开始第5列，在从上开始第1行、第3行、第5行配置有发出绿色光的光源21g。在最左侧（-X侧）的列，在从上开始第2行、第4行、第6行配置有发出红色光的光源21r。

光源21r、21b、21g的光轴方向是Z方向。此外，在光源21r、21b、21g的出射侧配置有在实施方式1中说明的平行化透镜13r、13b、13g（图4中省略），各种颜色的光源为6枚，合计18枚。

如图4的（B）所示，第2光源组20b的光源22r、22b、22g在与YZ面平行的面内排列成6行6列。在此，“6行6列”是指，在图4的（B）中，在Y方向有6排（行），在Z方向有6排（列）。即，从-X方向观察，在最右侧（+Z侧）的列，在从上（+Y侧）开始第1行、第3行、第5行配置有发出红色光的光源22r。在从右开始第2列，在从上开始第2行、第4行、第6行配置有发出绿色光的光源22g。在从右开始第3列，在从上开始第1行、第3行、第5行配置有发出蓝色光的光源22b。

同样，在从右开始第4列，在从上开始第2行、第4行、第6行配置有发出蓝色光的光源22b。在从右开始第5列，在从上开始第1行、第3行、第5行配置有发出绿色光的光源22g。在最左侧（-Z侧）的列，在从上开始第2行、第4行、第6行配置有发出红色光的光源22r。

光源22r、22b、22g的光轴方向是X方向。此外，在光源22r、22b、22g的出射侧配置有在实施方式1中说明的平行化透镜14r、14b、14g（图4中省略），各种颜色的光源为6枚，合计18枚。

图4的（C）是示出组合光源组20a、20b而成的状态的立体图。即，图4的（C）是将透过反射元件27上的各光源21r、21b、21g、22r、22b、22g的照射区域投影到与XY面平行的面上和与YZ面平行的面上的图。第1光源组20a的照射区域被投影到与XY平面平行的面上。第2光源组20b的照射区域被投影到与YZ面平行的面上。透过反射元件27由虚线的四边形示出。具有Z方向的光轴的第1光源组20a和具有X方向的光轴的第2光源组20b被配置成彼此成90度。

在从第1光源组20a（光源21r、21b、21g）出射后成为平行的平行光束15r、15b、15g，与在从第2光源组20b（光源22r、22b、22g）出射后成为平行的平行光束16r、16b、16g交叉的位置上，配置有作为选择透过元件的透过反射元件27。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个透过反射元件27透过平行光束15r、15b、15g并反射平行光束16r、16b、16g从而成为1个光束的位置。

图5是示出透过反射元件27的正面图。即，是从+Y方向观察，以Y轴为中心，从+X方向顺时针旋转45度后的方向观察透过反射元件27的图。这同样是从+Y方向观察，从+Z方向逆时针旋转45度后的方向观察的图。因此，图5所示的坐标朝向左侧为+Z方向，右侧为+X方向。实际上，X轴和Z轴示出向纸面的跟前侧倾斜45度后的方向。

透过反射元件27是在例如玻璃基板等透明基板上设置反射从第2光源组20b（光源22r、22b、22g）出射的光束的反射部28r、28b、28g而成的。在图5中，反射部28r由“点图案”示出。反射部28g由“格子图案”示出。反射部28b由“虚线条纹图案”示出。

透过反射元件27相对于X方向和Z方向以45度的角度倾斜。因此，反射部28r、28b、28g各自的X方向长度L1是Y方向长度L2的√2倍。

透过反射元件27的反射部28r、28b、28g以外的部分成为透过平行光束15r、15b、15g的部分，所述平行光束15r、15b、15g是从第1光源组20a的光源21r、21b、21g出射而成为平行的平行光束。

由于具有这样的结构，因此，透过反射元件27透过从第1光源组20a（光源21r、21b、21g）出射的平行光束15r、15b、15g，反射从第2光源组20b（光源22r、22b、22g）出射的平行光束16r、16b、16g，并引导至聚光透镜4（图1）。

如在实施方式1中说明的那样，光源组20a、20b的各光源为了冷却需要隔开一定的间隔而排列。因此，通过使用交替地具有透过部和反射部28r、28b、28g的透过反射元件27，能够无间隙地合成从各光源出射的光束，实现高亮度化。

图6是示出从光源装置1出射的光束的截面（XY截面）的示意图。从光源装置1出射的光束成为将由透过反射元件27的反射部28r、28b、28g反射后的光束与透过透过反射元件27的透过部后的光束合成而得到的光束。因此，如图6所示，具有在Y方向长而在X方向短的截面形状的6个光束40r、光束40g、光束40b、光束40b、光束40g以及光束40r，从-X方向朝向+X方向无间隙且密集地排列。在图6中，光束40r由“点图案”示出。光束40g由“格子图案”示出。光束40b由“虚线条纹图案”示出。此外，图6所示的光束的截面在X方向的长度与在Y方向的长度的比值大致相同。即，纵横比几乎是1比1。在此，方便起见，将光束设为四边形，但实际上是大致圆形。另外，“方便起见”是指为了便于说明。

此外，图6所示的光束以蓝色光束40b最靠近光轴C1，红色光束40r距离光轴C1最远的方式排列。因此，如在实施方式1中说明的那样，能够提高聚光透镜4的聚光效率。在此，“聚光效率”是指向光强度均匀化元件5聚光的聚光效率。

在该实施方式2中，使用图4的（A）和（B）所示的排列的光源组20a、20b，但不限于这样的结构。即，只要在从透过反射元件27出射的光束的截面中减小间隙密集地排列各光束，就能够提高光的利用效率。例如，可以将外周附近的光源设为红色光源，将中心附近的光源设为蓝色光源。

如以上说明的那样，根据该实施方式2，即便在将光源排列成多行和多列的情况下，也能够由透过反射元件27无间隙地合成从第1光源组20a的各光源和第2光源组20b的各光源出射的光束。由此，能够实现高亮度化。此外，能够提高光的利用效率。此外，由于不必如专利文献1公开的光源装置那样对多个反射镜进行调整，因此不需要复杂的调整作业。

此外，如图6所示，使光源装置1出射的光束在X方向和Y方向的长度大致相同，由此，能够提高向光强度均匀化元件5聚光的聚光效率。即，在实施方式1中，光源装置1出射的光束在X方向和Y方向的长度不同。但是，在实施方式2中，由于X方向的长度和Y方向的长度大致相同，因此，X方向的球面像差与Y方向的球面像差的影响相等。因此光的利用效率提高。例如，通过排列成6行6列，与排列成4行9列相比，光的利用效率提高。在此，“大致相同”例如示出由于LD在快轴方向和慢轴方向的发散角不同，因此也包含X方向与Y方向不正确地一致的情况。

另外，在该实施方式2中，对光源装置1出射3种颜色的光束的情况进行了说明。但是，在从光源装置1出射单色的光束的情况下也能够得到同样的效果。即，是准备3个光源装置，从第1光源装置出射红色光束，从第2光源装置出射绿色光束，从第3光源装置出射蓝色光束的情况。该情况下，为了对从各种颜色的光源装置出射的光束进行合成，只要设法在光源装置的出射侧配置颜色合成镜等即可。

此外，在该实施方式2中，第1光源组20a的各光源21r、21b、21g和第2光源组20b的各光源22r、22b、22g配置在彼此正交的面内。即，第1光源组20a的各光源21r、21b、21g排列在XY面。第2光源组20b的各光源22r、22b、22g排列在YZ面。但是，不限于这样的排列，只要是能够由透过反射元件27对光源组20a、20b出射的光束进行合成的排列即可。

实施方式3

图7是示出具有本发明的实施方式3中的光源装置的投影式显示装置7b的结构的结构图。该实施方式3中的光源装置具有2个光源单元101a、101b，使用偏振光分离元件68合成从2个光源单元101a、101b出射的光束。在此，“光源单元”例如可以如实施方式1所示的光源装置1那样是单体，在为了提高光量而具有多个光源装置的情况下，将该每个光源称作光源单元。即，在实施方式3中，将实施方式1或2中示出的光源装置1作为光源单元101a、101b示出。投影式显示装置7b的光源装置的出射侧的结构要素与实施方式1相同。光源装置的出射侧的结构要素是聚光透镜4、光强度均匀化元件5、中继透镜组6、图像显示元件3、投影光学系统8以及屏幕9。另外，在图1中示出的投影光学系统8和屏幕9省略图示。“偏振光”是指具有某个确定方向的振动面的光。“偏振光分离元件”是根据偏振方向，对入射光的一部分进行反射并透过一部分的元件。

第1光源单元101a具有光源组102a、102b。光源组102a具有Z方向的光轴。此外，光源组102a具有排列在X方向的多个光源31r、31b、31g。在图7中，示出3个光源31r、31b、31g。此外，从+X侧开始依次排列有发出红色光的光源31r、发出蓝色光的光源31b以及发出绿色光的光源31g。光源组102a是第1光源组。

光源组102b具有X方向的光轴。此外，光源组102b具有排列在Z方向的多个光源32r、32b、32g。在图7中，示出3个光源32r、32b、32g。此外，从+Z侧开始依次排列有发出红色光的光源32r、发出蓝色光的光源32b以及发出绿色光的光源32g。光源组102b是第2光源组。

光源31r、31b、31g、32r、32b、32g示出具有特定偏振的光束。“特定偏振”例如是P偏振或S偏振。例如，在光源31r、31b、31g、32r、32b、32g出射P偏振光的情况下，到达偏振光分离元件68的光束是P偏振光。另外，作为光源31r、31b、31g、32r、32b、32g，优选能够出射对齐偏振的光束的LD。

在光源31r、31b、31g各自的出射侧配置有使从该光源31r、31b、31g出射的光束成为平行光束的平行化透镜33r、33b、33g。同样，在光源32r、32b、32g各自的出射侧配置有使从该光源32r、32b、32g出射的光束成为平行光束的平行化透镜34r、34b、34g。

在从光源组102a的各光源31r、31b、31g出射的平行光束35r、35b、35g与从光源组102b的各光源32r、32b、32g出射的平行光束36r、36b、36g交叉的位置上，配置有透过反射元件37。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个透过反射元件37透过平行光束35r、35b、35g并反射平行光束36r、36b、36g从而成为1个光束的位置。另外，在图7中，为了避免附图复杂，仅以中心光线示出各光束。透过反射元件37具有透过部和反射部38r、38b、38g。透过部透过从光源31r、31b、31g出射的平行光束35r、35b、35g。反射部38r、38b、38g反射从光源32r、32b、32g出射的平行光束36r、36b、36g。

透过反射元件37例如在透明基板上通过电介质多层膜或银等形成反射膜。实施了反射膜的部分是反射部38r、38b、38g。另外，反射部38r、38b、38g可以分别仅反射特定颜色的光。

第2光源单元101b具有光源组102c、102d。光源组102c具有X方向的光轴。此外，光源组102c具有排列在Z方向的多个光源51r、51b、51g。光源组102c是第1光源组。在图7中，示出3个光源51r、51b、51g。此外，从+Z侧开始依次配置有发出红色光的光源51r、发出蓝色光的光源51b以及发出绿色光的光源51g。

光源组102d具有Z方向的光轴。此外，光源组102d具有排列在X方向的多个光源52r、52b、52g。光源组102d是第2光源组。在图7中，示出3个光源52r、52b、52g。此外，从+X侧开始依次排列有发出绿色光的光源52g、发出蓝色光的光源52b以及发出红色光的光源52r。

第2光源单元101b的各光源51r、51b、51g、52g、52b、52r出射的光束具有的偏振的方向，与从上述第1光源单元101a的各光源出射的光束的偏振方向相差90度。即，在第1光源单元101a的各光源出射P偏振光的情况下，第2光源单元101b的各光源出射S偏振光。此外，在第1光源单元101a的各光源出射S偏振光的情况下，第2光源单元101b的各光源出射P偏振光。另外，作为光源51r、51b、51g、52g、52b、52r，优选能够出射对齐偏振的光束的LD。

在光源51r、51b、51g各自的出射侧配置有使从该光源51r、51b、51g出射的光束成为平行光束55r、55b、55g的平行化透镜53r、53b、53g。同样，在光源52g、52b、52r各自的出射侧配置有使从该光源52g、52b、52r出射的光束成为平行光束56g、56b、56r的平行化透镜54g、54b、54r。

在从光源组102c的各光源出射的平行光束55r、55b、55g与从光源组102d的各光源出射的平行光束56g、56b、56r交叉的位置上，配置有透过反射元件57。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个透过反射元件57透过平行光束55r、55b、55g并反射平行光束56g、56b、56r从而成为1个光束的位置。透过反射元件57具有透过部和反射部58g、58b、58r。透过部透过从光源51r、51b、51g出射的平行光束55r、55b、55g。反射部58g、58b、58r反射从光源52g、52b、52r出射的平行光束56g、56b、56r。

透过反射元件57例如在透明基板上通过电介质多层膜或银等形成反射膜。实施了反射膜的部分是反射部58g、58b、58r。另外，反射部58g、58b、58r可以分别仅反射特定颜色的光。

在从第1光源单元101a出射并向+Z方向行进的光束与从第2光源单元101b出射并向-X方向行进的光束交叉的位置上，配置有偏振光分离元件68。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个偏振光分离元件68透过向+Z方向行进的光束并反射向-X方向行进的光束从而成为1个光束的位置。偏振光分离元件68具有以下特性：透过特定的偏振光（例如P偏振光），并反射偏振方向与特定的偏振光相差90度的偏振光（例如S偏振光）。

在此，偏振光分离元件68透过从第1光源单元101a出射的光束，并反射从第2光源单元101b出射的光束。即，从第1光源单元101a出射的光束是P偏振光。此外，从第2光源单元101b出射的光束是S偏振光。由此，从第1光源单元101a出射的光束透过偏振光分离元件68而到达聚光透镜4。从第2光源单元101b出射的光束通过偏振光分离元件68向Z方向反射而到达聚光透镜4。

此外，偏振光分离元件68构成为，在相同的位置透过或反射从光源单元101a、101b出射的相同颜色的光束。即，例如，从第1光源单元101a的光源31r出射的光束（P偏振光）透过偏振光分离元件68上的某位置。并且，在该偏振光分离元件68上的相同位置上，反射从第2光源单元101b的光源52r出射的光束（S偏振光）。即，透过偏振光分离元件68的光束与被反射的光束在同一光路中行进。因此，P偏振光与S偏振光的重合光束（红色光）66r到达聚光透镜4。

同样，P偏振光与S偏振光的重合光束（绿色光）66g以及P偏振光与S偏振光的重合光束（蓝色光）66b到达聚光透镜4。

这样，实施方式3使用2个光源单元101a、101b。该2个光源单元101a、101b通过使用能够选择偏振方向的光源（例如LD），能够得到实施方式1的大约2倍的亮度。因此，能够实现投影式显示装置的进一步的高亮度化。

此外，如图7所示，通过从光源组102b的各光源32r、32b、32g出射的平行光束36r、36b、36g填补从光源组102a的各光源31r、31b、31g出射的平行光束35r、35b、35g的间隙。此外，通过从光源组102d的各光源52g、52b、52r出射的平行光束56g、56b、56r填补从光源组102c的各光源51r、51b、51g出射的平行光束55r、55b、55g的间隙。因此，到达聚光透镜4的光束的间隙变小而成为密集的状态。由此，能够提高光的利用效率。

如以上说明的那样，根据该实施方式3，在第1光源单元101a中，用透过反射元件37合成光源组102a、102b出射的光束。并且，在第2光源单元101b中，用透过反射元件57合成光源组102c、102d出射的光束。此外，用偏振光分离元件68合成这些光源单元101a、101b出射的光束。因此，能够实现高亮度化。此外，还能够提高光的利用效率。此外，由于不必如专利文献1公开的光源装置那样对多个反射镜进行调整，因此不需要复杂的调整作业。

另外，在此，对将光源组102a的光源31r、31b、31g、光源组102b的光源32r、32b、32g、光源组102c的光源51r、51b、51g以及光源组102d的光源52g、52b、52r分别排列成1行3列的例子进行了说明。但是，也可以如实施方式2那样排列成多行和多列。这样，可以使光源装置出射的光束的截面形状的X方向的尺寸和Y方向的尺寸（纵向尺寸和横向尺寸）大致相同，提高聚光透镜4的聚光效率，实现高亮度化。即，与实施方式2同样，由于X方向的长度与Y方向的长度大致相同，因此X方向的球面像差与Y方向的球面像差的影响相等。因此，光的利用效率提高。例如，通过排列成6行6列，与排列成4行9列相比，光的利用效率提高。在此，“大致相同”例如示出由于LD在快轴方向与慢轴方向的发散角不同，因此也包含X方向与Y方向不正确地一致的情况。

此外，在该实施方式3中，对光源装置出射3种颜色的光束的情况进行了说明。但是，在出射单色的光束的情况下也能够得到同样的效果。该情况下，为了合成各种颜色的光束，只要设法在光源装置的出射侧配置颜色合成镜等即可。

实施方式4

图8是示出具有本发明的实施方式4中的光源装置的投影式显示装置7c的结构的结构图。实施方式4中的光源装置具有2个光源单元101c、101d。此外，光源装置还具有透过反射元件88。各光源单元101c、101d使用作为选择透过元件的偏振光分离元件77b、87b来合成光源组102e、102f和光源组102g、102h出射的光束。此外，通过透过反射元件88将各光源单元101c、101d合成的光束进一步合成。另外，投影式显示装置7c的光源装置的出射侧的结构要素与实施方式1相同。光源装置的出射侧的结构要素是聚光透镜4、光强度均匀化元件5、中继透镜组6、图像显示元件3、投影光学系统8以及屏幕9。另外，图1中示出的投影光学系统8和屏幕9省略图示。

实施方式4示出能够将在实施方式3中示出的透过反射元件37、57置换成偏振光分离元件77b、87b的情况。此外，实施方式4示出能够将在实施方式3中示出的偏振光分离元件68置换成透过反射元件88的情况。即，示出透过反射元件和偏振光分离元件能够互相交换或选择的情况。

另外，实施方式4的光源装置通过透过反射元件88将光源单元101c、101d合成的光束进一步合成。但是，光源单元101c、101d其本身可以成为光源装置。即，光源单元101c可以成为由偏振光分离元件77b将从光源71b、72b出射的光束合成的光源装置。此外，光源单元101d可以成为由偏振光分离元件87b将从光源81b、82b出射的光束合成的光源装置。这些光源装置是发出单色光的光源。在实施方式4中，光源单元101c、101d是发出蓝色光的光源装置。

例如，在蓝色的LD的情况下，蓝色光具有峰值波长在450nm、460nm附近的光强度分布。此外，在绿色的LD的的情况下，绿色光具有峰值波长在530nm附近的光强度。在红色的LD的情况下，红色光具有峰值波长在640nm附近的光强度分布。LD的光的波段宽度通常在10nm以下。在使用透过反射元件的情况下，希望LD的光的波段宽度小于5nm。

该实施方式4的光源装置在全部光源出射相同颜色（单色）的光束的情况下能够得到特别好的效果。在此，对第1光源单元101c的光源组102e、102f的各光源和第2光源单元101d的光源组102g、102h的各光源全部出射蓝色光的情况进行说明。

第1光源单元101c具有光源组102e、102f。此外，第1光源单元101c具有偏振光分离元件77b。光源组102e具有多个光源71b，该多个光源71b具有Z方向的光轴并排列在X方向。光源组102e是第1光源组。在图8中示出3个光源71b。此外，光源组102f具有多个光源72b，该多个光源72b具有X方向的光轴并排列在Z方向。光源组102f是第2光源组。在图8中示出3个光源72b。

光源71b发出具有特定偏振（例如P偏振）的蓝色光（第1光束）。光源72b出射具有偏振方向与光源71b相差90度的偏振（例如S偏振）的蓝色光（第2光束）。另外，优选能够出射对齐偏振的光束的LD作为光源71b、72b。如上所述，“LD”是激光器。

在3个光源71b各自的出射侧配置有使从该光源71b出射的光束成为平行光束75b的3个平行化透镜73b。同样，在3个光源72b各自的出射侧配置有使从该光源72b出射的光束成为平行光束76b的3个平行化透镜74b。

在从光源组102e的各光源71b出射的平行光束75b与从光源组102f的各光源72b出射的平行光束76b交叉的位置上，配置有偏振光分离元件77b。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个偏振光分离元件77b透过平行光束75b并反射平行光束76b从而成为1个光束的位置。另外，在图8中，为了避免附图复杂，仅以中心光线示出各光束。偏振光分离元件77b具有以下特性：透过特定的偏振光（第1偏振光，例如P偏振光），并反射偏振方向与特定的偏振光相差90度的偏振光（第2偏振光，例如S偏振光）。在此，偏振光分离元件77b透出从光源组102e的各光源71b出射的平行光束75b（P偏振光），并反射从光源组102f的各光源72b出射的平行光束76b（S偏振光）。

因此，从光源组102e的各光源71b出射的平行光束75b（P偏振光）透过偏振光分离元件77b而到达透过反射元件88。此外，从光源组102f的各光源72b出射的平行光束76b（S偏振光）由偏振光分离元件77b向Z方向反射而到达透过反射元件88。

即，偏振光分离元件77b入射平行光束75b（P偏振光）和平行光束76b（S偏振光），透过平行光束75b，反射平行光束76b，在同一光路上合成平行光束75b和平行光束76b。

第2光源单元101d具有光源组102g、102h。此外，第2光源单元101d具有偏振光分离元件87b。光源组102g具有多个光源81b，该多个光源81b具有X方向的光轴并排列在Z方向。光源组102g是第1光源组。在图8中示出3个光源81b。此外，光源组102h具有多个光源82b，该多个光源82b具有Z方向的光轴并排列在X方向。光源组102h是第2光源组。在图8中示出3个光源82b。

光源81b发出具有特定偏振（例如P偏振）的蓝色光（第1光束）。光源82b出射具有偏振方向与光源81b相差90度的偏振（例如S偏振）的蓝色光（第2光束）。另外，优选能够出射对齐偏振的光束的LD作为光源81b、82b。

在3个光源81b各自的出射侧配置有使从该光源81b出射的光束成为平行光束85b的3个平行化透镜83b。同样，在3个光源82b各自的出射侧配置有使从该光源82b出射的光束成为平行光束86b的3个平行化透镜84b。

在从光源组102g的各光源81b出射的平行光束85b与从光源组102h的各光源82b出射的平行光束86b交叉的位置上，配置有偏振光分离元件87b。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个偏振光分离元件87b透过平行光束85b并反射平行光束86b从而成为1个光束的位置。偏振光分离元件87b具有以下特性：透过特定的偏振光（例如P偏振光），反射偏振方向与特定的偏振光相差90度的偏振光（例如S偏振光）。在此，偏振光分离元件87b透过从光源组102g出射的平行光束85b（P偏振光），反射从光源组102h出射的平行光束86b（S偏振光）。

因此，从光源组102g出射的平行光束85b（P偏振光）透过偏振光分离元件87b而到达透过反射元件88。此外，从光源组102h出射的平行光束86b（S偏振光）由偏振光分离元件87b向-X方向反射而到达透过反射元件88。

即，偏振光分离元件87b入射平行光束85b（P偏振光）和平行光束86b（S偏振光），透过平行光束85b，反射平行光束86b，在同一光路上合成平行光束85b和平行光束86b。

在从第1光源单元101c出射的光束与从第2光源单元101d出射的光束交叉的位置上，配置有透过反射元件88。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个透过反射元件88透过从第1光源单元101c出射的光束并反射从第2光源单元101d出射的光束从而成为1个光束的位置。透过反射元件88具有透过从第1光源单元101c出射的光束的透过部、和反射从第2光源单元101d出射的光束的反射部88b。

透过反射元件88例如在玻璃基板等透明基板上通过电介质多层膜或银等形成反射膜。

从第1光源单元101c出射的光束透过透过反射元件88并向+Z方向行进，入射至聚光透镜4。从第2光源单元101d出射的光束由透过反射元件88的反射部88b向+Z方向反射，入射至聚光透镜4。

这样，根据实施方式4，第1光源单元101c通过偏振光分离元件77b合成光源组102e、102f的各光源出射的光束75b、76b。此外，第2光源单元101d通过偏振光分离元件87b合成光源组102g、102h的各光源出射的光束85b、86b。此外，通过透过反射元件88合成光源单元101c、101d出射的光束。因此，能够实现高亮度化。此外，能够提高光的利用效率。此外，由于不必如专利文献1公开的光源装置那样对多个反射镜进行调整，因此不需要复杂的调整作业。

此外，在光源单元101c、101d中分别使用偏振光分离元件77b、87b来合成光束，因此，能够在同一光路上合成光束。由此，如在实施方式3中说明的那样，能够将从各光源单元出射的光束的亮度变成大约2倍。

此外，由透过反射元件88通过从第2光源单元101d出射的光束填补从第1光源单元101c出射的光束的间隙。由此，到达聚光透镜4的光束间隙变小。此外，到达聚光透镜4的光束成为密集的状态。由此，能够提高光的利用效率。

此外，例如专利文献1中记载的那样，在通过用LD对荧光体进行照明从而输出绿色光的投影式显示装置中，需要单色LD的高亮度化，但是，该实施方式4的光源装置能够提高光的利用效率，因此，能够抑制光源本身的高亮度化而实现光源装置的高亮度化。

另外，在此，对全部的光源出射相同颜色的光束（蓝色光束）的情况进行了说明，但不限于这样的结构。在使用发出多种颜色的光束的光源的情况下，只要从光源组102e、102f出射的光束的偏振方向彼此相差90度，从光源组102g、102h出射的光束的偏振方向彼此相差90度即可。

此外，在使用发出多种颜色的光束的光源，使光源装置出射的光束成为单色光的情况下，只要设法在聚光透镜4的入射侧配置光合成元件（颜色合成镜）等即可。

另外，在此，对将光源组102e的光源71b、光源组102f的光源72b、光源组102g的光源81b以及光源组102h的光源82b分别排列成1行3列的例子进行了说明。但是，也可以如实施方式2那样，排列成多行和多列。这样，能够使光源装置出射的光束的截面形状的X方向的尺寸和Y方向的尺寸（纵的尺寸和横的尺寸）大致相同。因此，能够提高聚光透镜4的聚光效率，能够实现高亮度化。即，与实施方式2同样，X方向的长度与Y方向的长度大致相同，因此，X方向的球面像差与Y方向的球面像差的影响。因此光的利用效率提高。例如，通过排列成6行6列，与排列成4行9列相比，光的利用效率提高。在此，“大致相同”例如示出由于LD在快轴方向与慢轴方向的发散角不同，因此也包含X方向与Y方向不正确地一致的情况。

此外，通过使来自光源组102e、102f、102g、102h的出射光的偏振成为同一偏振，能够实现光源组102e、102f、102g、102h的共享化。例如在全部的光源组出射P偏振光的情况下，只要在光源组102f、102h的平行化透镜74b、84b之后配置使偏振方向旋转90度的λ/2相位差板即可。由此，能够用同一光源实现4个光源组。

实施方式5

在与实施方式4相同的装置结构中，实施方式5的偏振光分离元件77b、87b的结构不同。在实施方式4中说明的偏振光分离元件77b、87b是反射型的偏振光分离元件。但是，通常的反射型的偏振光分离元件的反射率和透过率是80％～90％，相对地存在光量损失。即，通常的反射型的偏振光分离元件的光量损失大到不能忽视的程度。该实施方式5通过使用形成有电介质多层膜的分色滤光器来实现光量损失的降低。

在实施方式5中，实施方式4中示出的偏振光分离元件77b、87b以外的结构要素相同。偏振光分离元件77b、87b以外的结构要素是光源71b、72b、81b、82b、平行化透镜73b、74b、83b、84b、透过反射元件88、聚光透镜4、光强度均匀化元件5、中继透镜组6、图像显示元件3、投影光学系统8以及屏幕9。另外，在图8中，图1中示出的投影光学系统8和屏幕9省略图示。

图9是示出蓝色的分色滤光器对于波长的透过特性的图。图9中实线所示的曲线8a是峰值波长450nm的蓝色光的光强度分布。蓝色的LD的光的情况下，通常波段宽度小于5nm。

图9中点划线所示的曲线8p是分色滤光器对于P偏振光的透过特性。此外，图9中虚线所示的曲线8s是对于S偏振光的透过特性。图9示出分色滤光器针对P偏振光，透过波长大致460nm以下的光束，并反射波长大致460nm以上的光束的情况。此外，还示出针对S偏振光，透过波长大致440nm以下的光束，并反射波长大致440nm以上的光束的情况。在此，例如记作大致460nm以下的光束是因为点划线所示的曲线8p的落下稍微倾斜。460nm等数值示出透过率50％的值。

根据图9的特性，分色滤光器透过蓝色光（峰值波长450nm）的P偏振光，并反射S偏振光。通过使用这样的分色滤光器，能够确保大约99％的透过率，能够确保大约98％的反射率。由此，能够实现光的利用效率高的光源装置。

在此，将蓝色光的峰值波长设为450nm，但是也可以使用峰值波长460nm的蓝色光，并使用透过峰值波长460nm的P偏振光并反射S偏振光的分色滤光器。由此，能够利用长波长侧的光。此外，与峰值波长450nm的光相比，能够显示更接近使用灯光源时的蓝色的颜色。另外，峰值波长450nm的光从蓝色变为略带紫色的颜色。上述分色滤光器具有将图9的分色滤光器的特性向10nm长波长侧偏移后的特性即可。透过峰值波长460nm的P偏振光，反射S偏振光。

另外，优选表示分色滤光器对于P偏振光的透过率的曲线8p和表示对于S偏振光的透过率的曲线8s尽可能陡峻。此外，在图9中，曲线8p与曲线8s的半值位置的差是20nm，但不限于20nm，优选大的差值。“半值位置”是透过率50％时的波长值。

如以上说明的那样，根据该实施方式5，在实施方式4中说明的偏振光分离元件77b、87b（图8）中使用分色滤光器，由此，能够改善光束的透过率和反射率，进一步提高光的利用效率。

在该实施方式5中，对发出蓝色光的LD进行了说明，但是，发出绿色光的LD和发出红色光的LD也同样能够使用分色滤光器来进行偏振分离。

此外，在此对在实施方式4的偏振光分离元件77b、87b（图8）中使用分色滤光器进行了说明，但是也可以在实施方式3的偏振光分离元件68（图7）中使用分色滤光器。图7的情况下，光源是3种颜色。该情况下，偏振光分离元件68分别在与红色光对应的区域、与蓝色光对应的区域以及与绿色光对应的区域中使用特性不同的分色滤光器。例如，与峰值波长640nm的红色光对应的区域具有如图20所示的特性。与峰值波长530nm的绿色光对应区域具有图18所示的特性。与峰值波长450nm的蓝色光对应的区域具有图9所示的特性。

实施方式6

图10是示出具有本发明的实施方式6中的光源装置111的投影式显示装置7d的结构的图。投影式显示装置7d的光源装置的出射侧的结构与实施方式1相同。光源装置的出射侧的结构要素是聚光透镜4、光强度均匀化元件5、中继透镜组6、图像显示元件3、投影光学系统8以及屏幕9。另外，图1中示出的投影光学系统8和屏幕9省略图示。

实施方式6将在实施方式1中示出的光源装置1的透过反射元件17置换成反射元件98r、98b、98g（后述）和透过反射元件108r、108b、108g（后述）。由此，将实施方式1中示出的光源组2a的位置如实施方式6的光源组112i那样，变更成与光源组112j相对的位置。

如图10所示，该实施方式6中的投影式显示装置7d的光源装置111具有第1光源组112i和第2光源组112j。第1光源组112i具有X方向的光轴。此外，第1光源组112i具有排列在YZ面内的多个光源91r、91b、91g。第2光源组112j具有X方向的光轴。此外，第2光源组112j具有排列在YZ面内的多个光源92r、92b、92g。

图11是示出从-X方向观察的光源91r、91b、91g、92r、92b、92g、反射元件98r、98b、98g（后述）以及透过反射元件108r、108b、108g（后述）的位置关系的图。图11的（A）是示出光源91r、91b、91g与反射元件98r、98b、98g的位置关系的图。图11的（B）是示出光源92r、92b、92g与透过反射元件108r、108b、108g的位置关系的图。另外，平行化透镜94r、94b、94g、104r、104b、104g没有必要说明，因此省略。在图11中，反射部Rr实施了点图案。反射部Rb实施了虚线条纹图案。反射部Rg实施了格子图案。

如图11的（A）所示，第1光源组112i的光源91r、91b、91g以在Y方向上2行在Z方向上3列的方式排列成2行3列。另一方面，如图11的（B）所示，第2光源组112j的光源92r、92b、92g以在Y方向上3行在Z方向上3列的方式排列成3行3列。

如图10所示，在第1光源组112i的光源91r、91b、91g各自的出射侧（+X方向侧）配置有平行化透镜94r、94b、94g。在平行化透镜94r、94b、94g的出射侧（+X方向侧）配置有使从光源91r、91b、91g出射的平行光束105r、105b、105g朝向聚光透镜4反射的反射元件98r、98b、98g。即，反射元件98r、98b、98g使平行光束105r、105b、105g朝向+Z方向反射。

在第2光源组112j的光源92r、92b、92g各自的出射侧（-X方向侧）配置有平行化透镜104r、104b、104g。在平行化透镜104r、104b、104g的出射侧（-X方向侧）配置有使从光源92r、92b、92g出射的平行光束106r、106b、106g朝向聚光透镜4反射的透过反射元件108r、108b、108g。即，透过反射元件108r、108b、108g的反射部Rr、Rb、Rg使平行光束106r、106b、106g朝向+Z方向反射。

图11的（A）是从-X方向观察反射元件98r、98b、98g的图。图11的（B）是从-X方向观察透过反射元件108r、108b、108g的图。在图11的（A）中示出第1光源组112i的各光源91r、91b、91g，以便清楚与反射元件98r、98b、98g之间的位置关系。在图11的（B）中示出第2光源组112j的各光源92r、92b、92g，以便清楚与透过反射元件108r、108b、108g之间的位置关系。光源91r、91b、91g、92r、92b、92g由用黑框包围的四边形示出。另外，在图11的（B）中，在透过反射元件108r、108b、108g的背面侧（+X方向侧）配置有光源92r、92b、92g。但是，在图上为了明确位置关系，用实线描绘光源92r、92b、92g。

如图11的（A）所示，反射元件98r、98b、98g具有在Y方向上长的矩形形状。此外，反射元件98r、98b、98g在Z方向上等间隔地排列。

此外，如图10所示，透过反射元件108g的-X方向端面和透过反射元件108b的+X方向端面被配置成在X坐标上一致。同样，透过反射元件108b的-X方向端面和透过反射元件108r的+X方向端面被配置成在X坐标上一致。在此，“一致”是指包含在部件误差的范围或安装误差的范围内产生的间隙或重叠的情况。

反射元件98r、98b、98g例如在玻璃等透明基板的表面通过反射膜等形成反射部Rr、Rb、Rg。反射元件98r、98b、98g分别在整个面形成反射部Rr、Rb、Rg。

如图11的（B）所示，透过反射元件108r、108b、108g具有在Y方向上长的矩形形状。此外，透过反射元件108r、108b、108g在Z方向上等间隔地排列。

透过反射元件108r、108b、108g例如在玻璃等透明基板的表面形成反射膜等反射部Rr、Rb、Rg。透过反射元件108r、108b、108g在从光源92r、92b、92g出射的光束入射的区域分别具有反射部Rr、Rb、Rg。在透过反射元件108r、108b、108g中未形成反射部Rr、Rb、Rg的区域成为透过光束的区域。“透过光束的区域”是透过部。

由于具有这样的结构，从第1光源组112i的光源91r、91b、91b出射的平行光束105r、105b、105g由反射元件98r、98b、98g朝向+Z方向反射，并且，通过透过反射元件108r、108b、108g的透过部，入射至聚光透镜4。

此外，从第2光源组112j的光源92r、92b、92g出射的平行光束106r、106b、106g由透过反射元件108r、108b、108g向+Z方向反射，入射至聚光透镜4。

图12是入射至聚光透镜4的光束的分布图。图12的（A）是示出在光源组112i、112j中仅使用第2光源组112j时入射至聚光透镜4的光束的分布图。图12的（B）是在该实施方式6中，使用第1光源组112i和第2光源组112j时入射至聚光透镜4的光束的分布图。

如图12的（A）所示，在仅使用第2光源组112j的情况下，从合计9个光源92r、92b、92g出射的红色、蓝色以及绿色光束106r、106b、106g，以在Y方向排成3行，在X方向排成3列的方式入射至聚光透镜4的入射面（3行3列）。光束106r、106b、106g虽然在X方向密集地排列，但是在Y方向产生间隙，因此光的利用效率不好。

另一方面，该实施方式6使用第1光源组112i和第2光源组112j。该情况下，从合计6个光源91r、91b、91g出射的红色、蓝色以及绿色光束105r、105b、105g以在Y方向排成2行，在X方向排成3列的方式入射（2行3列），以填补排成3行3列入射的上述光束106r、106b、106g在Y方向的间隙。这样，光束的间隙变小而入射至聚光透镜4的入射面，因此能够提高光的利用效率。

如以上说明的那样，在该实施方式6中，合成从第1光源组112i的各光源出射的光束与从第2光源组112j的各光源出射的光束。由此，能够使光束在聚光透镜4的入射面上的间隙变小，实现光的利用效率高的光源装置。

此外，第1光源组112i和第2光源组112j向彼此相对的方向（X方向）出射光束。但是，光源91r、91b、91g与光源92r、92b、92g在Z方向错开位置地配置。因此，能够抑制彼此出射的平行光束105r、105b、105g和平行光束106r、106b、106g到达相对的光源组。因此，能够防止由于接收从相对的光源出射的光束而加热引起的光源寿命的降低。

此外，由于相对地配置光源组112i、112j，因此，能够使光束在聚光透镜4上的分布密集，并且能够实现小型化。例如，在图10的第1光源组112i中，光束在聚光透镜4上的分布在X方向密集。即，图10的第1光源组112i的光源91r、91b、91g有间隙地配置。因此，平行光束105r、105b、105g在Z方向具有间隙。但是，由反射元件98r、98b、98g反射而朝向聚光透镜4的平行光束105r、105b、105g的X方向的间隙消失，入射至聚光透镜4。与此相对，例如在图1的第1光源组2a的情况下，当入射至聚光透镜4时平行光束15r、15b、15g在X方向产生间隙。因此，在使用相同个数的光源的情况下，该实施方式6更能够使聚光至聚光透镜4的光束的宽度变窄。因此，能够实现聚光透镜4的小型化。即，反射元件98r、98b、98g不仅具有只是反射平行光束105r、105b、105g的功能，而且具有将有间隙的平行光束105r、105b、105g转换成无间隙的平行光束105r、105b、105g的功能。

另外，在该实施方式6中，第1光源组112i的各光源的光轴与第2光源组112j的各光源的光轴平行，但即便两光轴不平行，只要以由反射元件98r、98b、98g和透过反射元件108r、108、108g合成的光束朝向聚光透镜4的方式，配置两光源组112i、112j的各光源即可。

此外，反射元件98r、98b、98g由于不存在透过区域，因此能够使用反射率高的反射膜。由此，能够提高光的利用效率。

此外，在此使用红色、蓝色以及绿色光源，但是，使用单色光源也能得到同样的效果。

此外，可以使用偏振光分离元件作为透过反射元件108r、108b、108g。该情况下，优选从第1光源组112i的各光源出射的光束的偏振方向与从第2光源组112j的各光源出射的光束的偏振方向相差90度。此外，在第1光源组112i与第2光源组112j的偏振方向相差90度的情况下，能够使透过反射元件108r、108b、108g的整个面为偏振光分离膜。由此，在从第1光源组112i出射的光束105r、105b、105g中，由透过反射元件108r、108b、108g的反射部Rr、Rb、Rg反射而没有到达聚光透镜4的一部分光束能够到达。使用该透过反射元件108r、108b、108g的情况下，部件误差或制品的安装误差等会使光的利用效率下降。考虑部件误差或制品的安装误差等，通过使用偏振光分离元件，与使用透过反射元件的情况相比，能够提高光的利用效率。该情况下，当将红色光的峰值波长设为640nm时，则只要透过反射元件108r的整个面具有图20所示的透过率特性即可。当将绿色的峰值波长设为530nm时，则只要透过反射元件108g的整个面具有图18的透过率特性即可。当将蓝色的峰值波长设为450nm时，则只要透过反射元件108b的整个面具有图9的透过率特性即可。

此外，在该实施方式6中，如图11的（A）所示，第1光源组112i的光源91r、91b、91g在Y方向排列成2行，但是也可以是3行以上。

此外，考虑光束越入射至远离聚光透镜4的光轴C1的位置越发生像差，在聚光透镜4的光轴C1附近聚集尽可能多的光束，更能够提高光的利用效率。因此，如图12的（B）所示，在将汇合各光源组112i、112j而成的全部光源在聚光透镜4的入射面重合的情况下，优选X方向与Y方向的光源数量相同。因此，例如与在X方向上4列在Y方向上9行的排列相比，在X方向上6列在Y方向上6行的排列更能够提高光的利用效率，因此优选。

此外，第1光源组112i和第2光源组112j可以是用于激励荧光体的单色光源。该情况下，成为在光束的聚光位置配置荧光体，出射与聚光至荧光体的单色光源不同颜色（波长）的光束的结构。

实施方式7

图13是概略地示出包含本发明的实施方式7中的光源装置1e的投影式显示装置7e的结构的图。该实施方式7是与上述实施方式5关联的实施方式。

实施方式7排列有多个在实施方式4中示出的合成光源单元101c的平行光束75b和平行光束76b的结构。即，在从分色滤光器317b出射的光束的行进方向上配置分色滤光器317g，合成平行光束316g。此外，在从分色滤光器317g出射的光束的行进方向上配置分色滤光器317r，合成平行光束316r。

如图13所示，实施方式7中的投影式显示装置7e具有光源装置1e、聚光透镜4、光强度均匀化元件5、中继透镜组6、图像显示元件（光阀）3以及投影光学系统（投影透镜）8。光源装置1e出射光束。聚光透镜4对从光源装置1e出射的光束进行聚光。光强度均匀化元件5使被聚光透镜4聚光后的光束的强度分布均匀化。中继透镜组6将强度被光强度均匀化元件5均匀化后的光束引导至图像显示元件3。图像显示元件（光阀）3根据输入视频信号对从中继透镜组6入射的光束进行调制而转换成图像光。投影光学系统（投影透镜）8将视频光放大投影到屏幕9（图1）。在此，省略图1中示出的屏幕9和投影光学系统8。光阀3可以是反射型也可以是透过型。投影式显示装置7e的光源装置的出射侧的结构要素与实施方式1相同。光源装置的出射侧的结构要素是聚光透镜4、光强度均匀化元件5、中继透镜组6、图像显示元件3、投影光学系统8以及屏幕9。

光源装置1e具有发出蓝色光的光源组302a、302b（第1光源组302a和第2光源组302b）、发出绿色光的光源组302g（第3光源组302g）以及发出红色光的光源组302r（第4光源组302r）。而且，沿着光源组302a的出射光的行进方向即Z方向，从-Z方向朝向+Z方向依次配置有光源组302b、光源组302g以及光源组302r。

光源组302a具有多个光源311b。在此，有3个光源311b。各光源311b出射P偏振光。而且，光源311b出射在450nm附近具有峰值波长的光束（蓝色光束）。各光源311b具有Z方向的光轴。而且，各光源311b在X方向排列成一行。此外，在各光源311b的出射侧配置有使从各光源311b出射的光束成为平行光束315b的平行化透镜313b。“450nm附近”示出是图14所示的蓝色的分色滤光器对于波长的透过特性的范围即440nm～460nm的中心附近。

光源组302b具有多个光源312b。在此，有3个光源312b。各光源312b出射S偏振光。而且，光源312b出射在450nm附近具有峰值波长的光束（蓝色光束）。各光源312b具有X方向的光轴。而且，各光源312b在Z方向排列成一行。此外，在各光源312b的出射侧配置有使从各光源312b出射的光束成为平行光束316b的平行化透镜314b。“450nm附近”示出是图14所示的蓝色的分色滤光器对于波长的透过特性的范围即440nm～460nm的中心附近。

在从光源组302a的各光源311b出射的平行光束315b（第1光束）与从光源组302b的各光源312b出射的平行光束316b（第2光束）交叉的位置上，配置有作为偏振光分离元件的分色滤光器317b。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个分色滤光器317b透过平行光束315b并反射平行光束316b从而成为1个光束的位置。分色滤光器317b透过来自光源组302a的各光源311b的P偏振光，反射来自光源组302b的各光源312b的S偏振光。由此，在同一光路上合成从光源组302a出射并透过平行化透镜313b的蓝色光和从光源组302b出射并透过平行光化透镜314b的蓝色光，向+Z方向行进。通过这样在同一光路上合成相同波长的光束，能够提高光的利用效率。

在本实施方式中，光源311b、312b均是蓝色LD，发出相同波段的光束。但是，光源311b、312b发出的光束的波段也可以稍有不同。即，分色滤光器317b只要能够透过光源组302a（光源311b）的光束，并反射光源组302b（光源312b）的光束即可。另外，从光源311b、312b出射的蓝色光的波段例如是在450nm附近具有峰值且宽度在10nm以下的波段。“450nm附近”示出是图14所示的蓝色的分色滤光器对于波长的透过特性的范围即440nm～460nm的中心附近。

图14是示出蓝色的分色滤光器317b的透过特性的图。图14中实线所示的曲线20a是峰值波长450nm的蓝色光的光强度分布。点划线所示的曲线20p是对P偏振光的透过特性。虚线所示的曲线20s是对S偏振光的透过特性。根据该特性，如上所述，分色滤光器317b透过P偏振光，反射S偏振光。

返回图13，光源组302g具有多个光源312g。在此，有3个光源312g。各光源312g例如由绿色LD构成，出射在530nm附近具有峰值波长的光束（绿色光束）。光源312g出射的光束是P偏振光或S偏振光。各光源312g具有X方向的光轴。而且，各光源312g在Z方向排列成一行。此外，在各光源312g的出射侧配置有使从各光源312g射出的光束成为平行光束316g的平行化透镜314g。另外，从光源312g出射的绿色光的波段是在530nm附近具有峰值且宽度在10nm以下的波段。“530nm附近”示出波长比图15所示的绿色的分色滤光器对波长的透过特性的范围即最大510nm长。

在从光源组302g的各光源312g向-X方向出射的光束316g（第3光束）与由上述分色滤光器317b合成并向+Z方向行进的光束交叉的位置上，配置有作为偏振光分离元件（第1选择透过元件）的分色滤光器317g。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个分色滤光器317g透过由分色滤光器317b合成并向+Z方向行进的光束并反射光束316g从而成为1个光束的位置。

分色滤光器317g反射从光源组302g的各光源312g出射的光束316g，透过由上述分色滤光器317b合成并向+Z方向行进的光束。由此，在同一光路上合成从光源组302g的各光源312g出射并透过平行化透镜314g的绿色光和来自分色滤光器317b的蓝色光，并向+Z方向行进。

图15是示出绿色的分色滤光器317g的透过特性的图。图15中实线所示的曲线30a是峰值波长530nm的绿色光的光强度分布。点划线所示的曲线30p是对P偏振光的透过特性。虚线所示的曲线30s是对S偏振光的透过特性。分色滤光器317g对于P偏振光（曲线30p的透过特性）和S偏振光（曲线30s的透过特性），透过率均大约是0％。即，绿色的分色滤光器317g透过波长510nm以下的P偏振光，透过波长490nm以下的S偏振光。因此，峰值波长530nm的绿色光的透过率大约是0％。因此，无论来自光源组302g的光束（绿色光束）是P偏振光还是S偏振光，都全部反射。此外，分色滤光器317g透过波长490nm以下的光束，因此透过来自上述分色滤光器317b的蓝色光。由于具有这样的结构，因此，能够在同一光路上合成来自光源组302g的绿色光和来自分色滤光器317b的蓝色光。

另外，分色滤光器317g的特性不限于图15所示的特性。例如，也可以是将分色滤光器317b的特性（图14）向长波长侧偏移大约20nm后的特性。

返回图13，光源组302r具有多个光源312r。在此，有3个光源312r。各光源312r例如由红色LD构成，出射在640nm附近具有峰值波长的光束（红色光束）。光源312r出射的光束是P偏振光或S偏振光。各光源312r具有X方向的光轴。而且，各光源312r在Z方向排列一行。此外，在各光源312r的出射侧配置有使从各光源312r射出的光束成为平行光束316r的平行化透镜314r。另外，从光源312r出射的红色光的波段是在640nm附近具有峰值且宽度在10nm以下的波段。“640nm附近”示出波长比图16所示的红色的分色滤光器对波长的透过特性的范围即最大600nm长。

在从光源组302r的各光源312r出射的光束316r（第4光束，是红色光束）与由上述分色滤光器317g合成并向+Z方向行进的光束（蓝色光束和绿色光束）交叉的位置上，配置有作为偏振光分离元件（第2选择透过元件）的分色滤光器317r。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个分色滤光器317r透过由分色滤光器317g合成并向+Z方向行进的光束并反射光束316r从而成为1个光束的位置。

分色滤光器317r反射从光源组302r的各光源312r向-X方向出射的光束，透过由上述分色滤光器317g合成并向+Z方向行进的光束。由此，在同一光路上合成从光源组302r的各光源312r出射并透过平行化透镜314r的红色光与来自上述分色滤光器317g的蓝色光和绿色光，并向+Z方向行进。这样，由分色滤光器317r合成的蓝色光、绿色光以及红色光入射至聚光透镜4。

图16是示出红色的分色滤光器317r的透过特性的图。图16中实线所示的曲线40a是峰值波长640nm的红色光的光强度分布。点划线所示的曲线40p是对P偏振光的透过特性。虚线所示的曲线40s是对S偏振光的透过特性。红色的分色滤光器317r透过波长600nm以下的P偏振光（曲线40p的透过特性），并透过波长560nm以下的S偏振光（曲线40s的透过特性）。因此，峰值波长640nm的红色光的透过率大约是0％。因此，无论来自光源组302r的光束（红色光束）是P偏振光还是S偏振光，都全部反射。此外，分色滤光器317r透过波长560nm以下的光束，因此，透过来自上述分色滤光器317g的蓝色光和绿色光。由于具有这样的结构，能够在同一光路上合成来自光源组302r的红色光与来自分色滤光器317g的蓝色光和绿色光。

另外，分色滤光器317r的特性不限于图16所示的特性。例如，也可以是将分色滤光器317g的特性（图15）向长波长侧偏移大约60nm后的特性。

由此，本发明的实施方式7沿着从光源组302a出射的光束的行进方向（+Z方向），排列光源组302b、302g、302r。而且，构成为由分色滤光器317b、317g、317r合成这些光源组302a、302b、302g、302r的光束。因此，能够高效地合成蓝色光、绿色光以及红色光，实现高亮度化。此外，通过利用分色滤光器，能够提高光的利用效率。

另外，在此示出沿着光源组302a（第1光源组302a）的出射光的行进方向排列3个光源组302b、302g、302r（第2光源组302b、第3光源组302g、第4光源组302r）的例子。但是，光源组的排列数量不限于3个，只要是1个以上即可。

该实施方式7示出合成蓝色光的P偏振光与蓝色光的S偏振光的情况。但是，也可以合成绿色光的P偏振光与绿色光的S偏振光。图17示出该情况下的结构的概略图。与图13相比，光源312b可以是P偏振光也可以是S偏振光。此外，图13的光源311b在图17中是绿色的P偏振光的光源311g。

分色滤光器317b2具有与图19（后述实施方式8）所示的分色滤光器417b同样的特性。分色滤光器417b（分色滤光器317b2）的特性在图22中示出。如图22所示，对于峰值波长450nm的蓝色光的光源312b能够确认，不管是P偏振光还是S偏振光，透过率均大约是0％而进行反射。即，从光源312b出射的蓝色光（平行光束316b）由分色滤光器317b2反射。此外，对于峰值波长530nm的绿色光源311g能够确认，不管是P偏振光还是S偏振光，透过率均是100％。在此，考虑接下来要说明的分色滤光器317g2中的合成，将光源311g出射的光设为P偏振光。从光源311g出射的光束通过平行化透镜313g而成为平行光束315g，透过分色滤光器317b2。

接着，合成蓝色光与绿色光而得到的光入射至分色滤光器317g2。在该分色滤光器317g2中，还入射从光源组302g的各光源312g出射的绿色光（平行光束316g）。

图18中示出分色滤光器317g2的特性。图18中实线所示的曲线100a是峰值波长450nm的蓝色光的光强度分布。实线所示的曲线100b是峰值波长530nm的绿色光的光强度分布。点划线所示的曲线100p是对P偏振光的透过特性。虚线所示的曲线100s是对S偏振光的透过特性。由于波长520nm以下的光与偏振无关地透过，因此能够确认透过蓝色光。此外，从光源311g出射的峰值波长530nm的光是P偏振光，因此透过。此外，从光源312g出射的峰值波长530nm的光如果是S偏振光，则被反射。因此，关于绿色光，将光源311g的光设为P偏振光，将光源312g的光设为S偏振光。由此，通过透过分色滤光器317g2或由分色滤光器317g2反射，合成蓝色光、P偏振的绿色光以及S偏振的绿色光。

由分色滤光器317g2合成的光入射至分色滤光器317r。在该分色滤光器317r中，还入射从光源组302r的各光源312r出射的红色光（平行光束316r）。分色滤光器317r的结构与在实施方式7中说明的相同。这样，由分色滤光器317r进一步合成红色光，从而3种颜色的光到达聚光透镜4。

另外，实施方式7采用偏振光分离元件作为选择透过元件，但是，如果适当地选择各光束的配置，则能够采用透过反射元件作为选择透过元件。即，考虑将实施方式4的图8中示出的光源单元101c的光源组102e、102f和分色滤光器77b置换成光源组302a、302b和分色滤光器317b。此外，还考虑将实施方式4的图8中示出的光源单元101d置换成光源组302g。这样，可知能够容易地将图13所示的分色滤光器317g置换成图8所示的透过反射元件88。但是，在将选择透过元件设为透过反射元件的情况下，无法如使用分色滤光器时那样将平行光束315b、316b与平行光束316g合成。即，成为由平行光束316g填补平行光束315b、316b的间隙的结构。由此，到达聚光透镜4的光束没有间隙。此外，到达聚光透镜4的光束成为密集的状态。由此，能够提高光的利用效率。

同样，考虑将实施方式4的图8中示出的从-Z方向入射至透过反射元件88的光束转换成图13所示的从-Z方向入射至分色滤光器317r的光束。此外，还考虑将实施方式4的图8中示出的光源单元101d置换成光源组302r。这样，可知能够容易地将图13所示的分色滤光器317r置换成图8所示的透过反射元件88。但是，在将选择透过元件设为透过反射元件的情况下，无法如使用分色滤光器时那样将平行光束315b、316b、316g与平行光束316r合成。即，成为由平行光束316r填补平行光束315b、316b、316g的间隙的结构。由此，到达聚光透镜4的光束没有间隙。此外，到达聚光透镜4的光束成为密集的状态。由此，能够提高光的利用效率。

实施方式8

图19是概略地示出包含本发明的实施方式8中的光源装置1f的投影式显示装置7f的结构的图。该实施方式8是与上述实施方式7关联的实施方式。在实施方式7中，配置光源组302b、302g、302r的顺序是，从远离聚光透镜4的位置起依次排列光源组302b、光源组302g以及光源组302r。另一方面，在实施方式8中，配置光源组302b、302g、302r的顺序是，从远离聚光透镜4的位置起依次排列光源组302r、光源组302g以及光源组302b。这样，示出能够变更配置不同波段的光源组302b、302g、302r的顺序的情况。实施方式8中的投影式显示装置7f的光源装置的出射侧的结构要素与实施方式7（图13）相同。与实施方式7相同即是与实施方式1相同。“光源装置的出射侧的结构要素”是聚光透镜4、光强度均匀化元件5、中继透镜组6、图像显示元件3、投影光学系统8以及屏幕9。另外，图1中示出的投影光学系统8和屏幕9省略图示。

光源装置1f具有发出红色光的光源组402a、402r、发出绿色光的光源组402g以及发出蓝色光的光源组402b。而且，沿着Z方向从-Z方向朝向+Z方向依次排列有光源组402r、光源组402g以及光源组402b。光源组402a的出射光的行进方向是+Z方向。

光源组402a具有多个光源411r。在此，有3个光源411r。各光源411r出射P偏振光。各光源411r出射在640nm附近具有峰值波长的光（红色光）。各光源411r具有Z方向的光轴。而且，各光源411r在X方向排列成一行。此外，在各光源411r的出射侧（+Z方向侧）配置有使从各光源411r射出的光束成为平行光束415r的平行化透镜413r。

光源组402r具有多个光源412r。在此，有3个光源412r。各光源412r出射S偏振光并且是在640nm附近具有峰值波长的光（红色光）。各光源412r具有X方向的光轴。而且，各光源412r在Z方向排列成一行。此外，在各光源412r的出射侧（-X方向侧）配置有使从各光源412r射出的光束成为平行光束416r的平行化透镜414r。

在从光源组402a的各光源411r出射的光束415r（第1光束）与从光源组402r的各光源412r出射的光束416r（第2光束）交叉的位置上，配置有作为偏振光分离元件的分色滤光器417r。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个分色滤光器417r透过光束415r并反射光束416r从而成为1个光束的位置。分色滤光器417r透过来自光源组402a的各光源411r的P偏振光，反射来自光源组402r的各光源412r的S偏振光。由此，在同一光路上合成从光源组402a出射并透过平行化透镜413r的红色光和从光源组402r出射并透过平行化透镜414r的红色光，并向+Z方向行进。

在本实施方式中，光源411r、412r均是红色的LD，发出相同波段的光束。但是，光源411r、412r发出的光束的波段也可以稍有不同。即，分色滤光器417r能够透过光源组402a（光源411r）的光束并反射光源组402r（光源412r）的光束即可。

图20是示出红色的分色滤光器417r的透过特性的图。图20中实线所示的曲线60a是峰值波长640nm的红色光的光强度分布。虚线所示的曲线60p是对P偏振光的透过特性。透过620nm以上的P偏振光。点划线所示的曲线60s是对S偏振光的透过特性。透过660nm以上的S偏振光。根据该特性，在峰值波长640nm的红色光中，分色滤光器417r透过P偏振光并反射S偏振光。

另外，在图20中，分色滤光器417r的偏振光的透过特性对于640nm具有±20nm的宽度，但不限于±20nm，也可以是±10nm，或者也可以是±20nm以上。即，只要是能够合成光源组402a的光束与光源组402r的光束的特性即可。

返回图19，光源组402g具有多个光源412g。在此，有3个光源412g。各光源412g例如由绿色的LD构成，出射在530nm附近具有峰值波长的光束（绿色光束）。光源412g的光束是P偏振光或S偏振光。各光源412g具有X方向的光轴。而且，各光源412g在Z方向排列成一行。此外，在各光源412g的出射侧（-X方向侧）配置有使从各光源412g射出的光束成为平行光束416g的平行化透镜414g。

在从光源组402g的各光源412g出射的光束416g（第3光束）与由上述分色滤光器417r合成并向+Z方向行进的光束交叉的位置上，配置有作为偏振光分离元件（第1选择透过元件）的分色滤光器417g。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个分色滤光器417g透过由分色滤光器417r合成并向+Z方向行进的光束并反射光束416g，从而成为1个光束的位置。

分色滤光器417g反射从光源组402g的各光源412g出射的光束，透过由上述分色滤光器417r合成并向+Z方向行进的光束。由此，在同一光路上合成从光源组402g的各光源412g出射并透过平行化透镜414g的绿色光与来自分色滤光器417r的红色光，并向+Z方向行进。

图21是示出绿色的分色滤光器417g的透过特性的图。图21中实线所示的曲线70a是峰值波长530nm的绿色光的光强度分布。虚线所示的曲线70p是对P偏振光的透过特性。分色滤光器417g透过波长550nm以上的P偏振光。点划线所示的曲线70s是对S偏振光的透过特性。分色滤光器417g透过波长590nm以上的S偏振光。分色滤光器417g对于峰值波长530nm的绿色光，对P偏振光（曲线70p的透过特性）和S偏振光（曲线70s的透过特性）的透过率均大约是0％。因此，不管来自光源组402g的光（绿色光）是P偏振光还是S偏振光，都全部反射。此外，分色滤光器417g透过波长590nm以上的光，因此透过来自上述分色滤光器417r的红色光。由于具有这样的结构，因此如上所述，能够在同一光路上合成来自光源组402g的绿色光和来自分色滤光器417r的红色光。

另外，分色滤光器417g的特性不限于图21所示的特性。例如，也可以是将分色滤光器417r（图20）的特性向短波长侧偏移大约40nm后的特性。

返回图19，光源组402b具有多个光源412b。在此，有3个光源412b。各光源412b例如由蓝色的LD构成，出射在450nm附近具有峰值波长的光束（蓝色光）。光源412b的光束是P偏振光或S偏振光。各光源412b具有X方向的光轴。而且，各光源412b在Z方向排列成一行。此外，在各光源412b的出射侧（-X方向侧）配置有使从各光源412b射出的光束成为平行光束416b的平行化透镜414b。

在从光源组402b的各光源412b出射的光束（蓝色光束）与由上述分色滤光器417g合成并向+Z方向行进的光束（红色光束和绿色光束）交叉的位置上，配置有作为偏振光分离元件（第2选择透过元件）的分色滤光器417b。在此，“交叉的位置”是指，能够由1个分色滤光器417b透过由分色滤光器417g合成并向+Z方向行进的光束并反射光束416b，从而成为1个光束的位置。

分色滤光器417b反射从光源组402b的各光源412b出射的光束，透过由上述分色滤光器417g合成并向+Z方向行进的光束。由此，在同一光路上合成从光源组402b的各光源412b出射并透过平行化透镜414b的蓝色光和来自上述分色滤光器417g的红色光和绿色光，并向+Z方向行进。这样，由分色滤光器417b合成的蓝色光、绿色光以及红色光入射至聚光透镜4。

图22是示出蓝色的分色滤光器417b的透过特性的图。图22中实线所示的曲线80a是峰值波长450nm的蓝色光的光强度分布。虚线所示的曲线80p是对P偏振光的透过特性。分色滤光器417b透过波长470nm以上的P偏振光。点划线所示的曲线80s是对S偏振光的透过特性。分色滤光器417b透过波长510nm以上的S偏振光。分色滤光器417b对P偏振光（曲线80p的透过特性）或S偏振光（曲线80s的透过特性）的透过率均大约是0％。因此，不管来自光源组402b的光束（蓝色光束）是P偏振光还是S偏振光，都全部反射。此外，分色滤光器417b透过波长510nm以上的光，因此透过来自上述分色滤光器417g的红色光和绿色光。由于具有这样的结构，因此，能够在同一光路上合成来自光源组402b的蓝色光和来自分色滤光器417g的红色光和绿色光。

这样，根据实施方式8，沿着从光源组402a出射的光束的行进方向（+Z方向）排列光源组402r、402g、402b。此外，构成为由分色滤光器417r、417g、417b合成光源组402a、402r、402g、402b的光束。因此，能够高效地合成红色光、绿色光以及蓝色光，实现高亮度化。此外，通过利用分色滤光器417r、417g、417b，能够提高光的利用效率。

另外，在此，示出沿着光源组402a（第1光源组）的出射光的行进方向（+Z方向）排列3个光源组402r、402g、402b（第2光源组402r、第3光源组402g、第4光源组402b）的例子。但是，光源组的排列数量不限于3个，只要是1个以上即可。

在本实施方式中，对合成红色光的P偏振光与S偏振光的情况进行了说明。然而，也可以合成绿色光的P偏振光与S偏振光。图23中示出此时的结构的概略图。与图19的光源装置1f相比，光源412r可以是P偏振光也可以是S偏振光。此外，在图23的光源装置1f中具有出射绿色的P偏振光的光源411g，来代替图19的光源装置1f的光源411r。

分色滤光器417r2具有与实施方式7的分色滤光器317r（图13）同样的特性即可。如图16所示，红色光（640nm）不管是P偏振光还是S偏振光均被反射。此外，由于在530nm具有峰值波长的P偏振光即绿色光的波长是600nm以下，因此能够确认透过。即，分色滤光器417r2透过从光源组402a的各光源411g出射的绿色光，反射从光源组402b的各光源412r出射的红色光。即，由分色滤光器417r2合成红色光与绿色光。

接着，将红色光与绿色光合成后的光入射至分色滤光器417g2。在该分色滤光器417g2中，还入射从光源组402g的各光源412g出射的绿色光（平行光束416g）。

图24中示出分色滤光器417g2的特性。图24中实线所示的曲线101g是峰值波长530nm的绿色光的光强度分布。虚线所示的曲线101p是对P偏振光的透过特性。分色滤光器417g2透过波长510nm以上的P偏振光。点划线所示的曲线101s是对S偏振光的透过特性。分色滤光器417g2透过波长550nm以上的S偏振光。分色滤光器417g2透过波长550nm以上的光，因此能够确认透过红色光。由于在530nm具有峰值波长的光源411g的光是P偏振光，因此，透过分色滤光器417g2。此外，关于在530nm具有峰值波长的光源412g的光，在S偏振光的情况下，能够确认由分色滤光器417g2反射。因此，关于绿色光，通过将光源411g的光设为P偏振光，透过分色滤光器417g2。此外，通过将光源412g的光设为S偏振光，由分色滤光器417g2反射。由此，将红色光、P偏振的绿色光以及S偏振的绿色光合成。

由分色滤光器417g2合成后的光入射至分色滤光器417b。在该分色滤光器417b中，还入射从光源组402b的光源412b出射的蓝色光（平行光束416b）。分色滤光器417b的结构与在实施方式8中说明的相同。这样，由分色滤光器417b进一步合成蓝色光，从而3种颜色的光到达聚光透镜4。

另外，实施方式8采用偏振光分离元件作为选择透过元件，但是，如果适当地选择各光束的配置，则能够采用透过反射元件作为选择透过元件。

本发明例如能够应用于使用LED或LD等光源的光源装置，以及使用该光源装置的投影式图像显示装置。

另外，在上述实施方式1～8中，对由平行化透镜使从各光源出射的光束成为平行光的结构进行了说明，但是，也可以是不使用平行化透镜的结构。例如，使用能够出射平行度高的光的光源的情况等。此外，即便是朝向聚光透镜聚光的光束，也能够得到同样的效果。但是，由于各光源与聚光透镜4的距离不同，因此，采用平行光束能够更容易地设计配置在光源出射侧的透镜。

此外，在以上所示的各实施方式中，相对的光源的光轴被配置成彼此平行。然而，本发明不限于此。从各光源发出的光的光轴只要被配置成当由透过反射元件或偏振光分离元件等反射时朝向聚光透镜4即可。通过使配置在彼此相对的位置上的光源的光轴不平行，能够避免从相对的光源发出的光入射到自身的光源内。由此，能够防止光源老化，抑制光源寿命缩短。

此外，本发明例如能够应用于使用发出红色光的LED和发出蓝色光的LED，并且使LD发出的蓝色光聚光到荧光体而发出绿色光的投影式显示装置。由于不使用通常使用的高压汞灯作为光源，因此能够实现无汞。此外，由于灯会因电极磨损而降低亮度，因此难以实现长寿命化，与此相对，应用本发明的投影式显示装置可以实现长寿命化。

另外，如上所述对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明不限于这些实施方式。

Claims (11)

1.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置具有：

第1光源组（102e），其具有多个光源（71b），出射第1光束（75b）；

第2光源组（102f），其具有多个光源（72b），出射第2光束（76b）；以及

偏振光分离元件（77b），其是透过特性根据入射光的波长和偏振方向而不同，由此反射入射光或者透过入射光的分色滤光器，

所述第1光束（75b）和所述第2光束（76b）是属于同一波段的光束，

所述第1光束（75b）是第1偏振光，所述第2光束（76b）是偏振方向与所述第1偏振光相差90度的第2偏振光，

所述偏振光分离元件（77b）入射所述第1偏振光和所述第2偏振光，透过所述第1光束（75b），反射所述第2光束（76b），在同一光路上合成所述第1光束（75b）和所述第2光束（76b）。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

所述光源装置具有第1光源单元（101c）和第2光源单元（101d），

所述第1光源单元（101c）和所述第2光源单元（101d）分别包含所述第1光源组（102e、102g）、所述第2光源组（102f、102h）以及所述偏振光分离元件（77b、87b），

此外，所述光源装置还具有透过反射元件（88），所述透过反射元件（88）具有：

透过部，其透过从所述第1光源单元（101c）的第1光源组（102e）和所述第2光源组（102f）的各光源（71b、72b）出射的光束；以及

反射部（88b），其反射从所述第2光源单元（101d）的第1光源组（102g）和所述第2光源组（102h）的各光源（81b、82b）出射的光束。

3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

所述第1光源组（102e）和所述第2光源组（102f）的各光源（71b、72b）是激光器。

4.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，

所述第1光源组（102e）和所述第2光源组（102f）的各光源（71b、72b）出射的光束是在450nm、460nm、530nm或640nm附近具有峰值，且宽度在10nm以下的波段的光束。

5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还具有：

第3光源组（302g），其具有多个光源（312g），出射第3光束（316g）；以及

第1选择透过元件（317g），其透过在所述偏振光分离元件（317b）中透过后的所述第1光束（315b）和所述第2光束（316b），反射所述第3光束（316g），

所述第3光束（316g）是属于与所述第1光束（315b）和所述第2光束（316b）不同的波段的光束。

6.根据权利要求4所述的光源装置，其特征在于，

所述第1选择透过元件（317g）是偏振光分离元件，该偏振光分离元件是透过特性根据入射光的波长和偏振方向而不同，由此反射入射光或者透过入射光的分色滤光器，所述第1选择透过元件（317g）在同一光路上合成所述第1光束（315b）、所述第2光束（316b）以及所述第3光束（316g）。

7.根据权利要求4所述的光源装置，其特征在于，

所述第1选择透过元件（317g）是具有透过部和反射部的透过反射元件，使所述第1光束（315b）、所述第2光束（316b）以及所述第3光束（316g）成为密集状态的光束。

8.根据权利要求5～7中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述光源装置还具有：

第4光源组（302r），其具有多个光源（312r），出射第4光束（316r）；以及

第2选择透过元件（317r），其透过在所述第1选择透过元件（317g）中透过后的所述第1光束（315b）、所述第2光束（316b）以及所述第3光束（316g），反射所述第4光束（316r），

所述第4光束（316r）是属于与所述第1光束（315b）、所述第2光束（316b）以及所述第3光束（316g）均不同的波段的光束。

9.根据权利要求8所述的光源装置，其特征在于，

所述第2选择透过元件（317r）是偏振光分离元件，该偏振光分离元件是透过特性根据入射光的波长和偏振方向而不同，由此反射入射光或者透过入射光的分色滤光器，所述第2选择透过元件（317r）在同一光路上合成所述第1光束（315b）、所述第2光束（316b）、所述第3光束（316g）以及所述第4光束（316r）。

10.根据权利要求8所述的光源装置，其特征在于，

所述第2选择透过元件（317r）是具有透过部和反射部的透过反射元件，使所述第1光束（315b）、所述第2光束（316b）、所述第3光束（316g）以及所述第4光束（316r）成为密集状态的光束。

11.一种投影式显示装置，其特征在于，所述投影式显示装置具有：

权利要求1～10中的任意一项所述的所述光源装置；

聚光透镜，其会聚从所述光源装置出射的光束；

光强度均匀化元件，其配置在所述聚光透镜的出射侧，使入射光束的光强度均匀化；

中继光学系统，其对从所述光强度均匀化元件出射的光束进行导光；

光阀，其入射从所述中继光学系统出射的光束，生成视频光；以及

投影光学系统，其对由所述光阀生成的视频光进行投影。

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