CN115877643A - 光源装置、照明装置以及投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供光源装置、照明装置以及投影仪，能够降低对照射区域施加的负荷。光源装置具有：第1光源，其具有沿着第1方向配置成一列的多个第1发光元件，射出第1光束；第2光源，其具有沿着第2方向配置成一列的多个第2发光元件，向第1光束的射出方向射出第2光束；以及合成元件，其将第1光束和第2光束合成而生成合成光，向照射区域射出合成光。合成光具有第1光束中的具有最大的光强度的第1区域、与第2光束中的具有最大的光强度的第2区域相互不重叠的合成光强度分布。

Description

光源装置、照明装置以及投影仪

技术领域

本发明涉及光源装置、照明装置以及投影仪。

背景技术

以往，存在将通过无焦光学系统对从多个固体光源射出的光线进行合成而得到的合成光射出到照射区域的光源装置(例如，参照下述专利文献1)。另外，存在使用了将多个半导体激光器配置成一列的一维排列的光源单元的光源装置(例如，参照下述专利文献2)。

专利文献1：日本特开2012-137744号公报

专利文献2：日本特开2019-212752号公报

例如，在向照射区域射出将来自组合了多个上述一维排列的光源单元的光源装置的光束合成后的合成光的情况下，由于照射区域中的光强度分布过高，有可能对照射区域施加负荷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的光源装置具有：第1光源，其具有沿着第1方向配置成一列的多个第1发光元件，射出第1光束；第2光源，其具有沿着第2方向配置成一列的多个第2发光元件，向所述第1光束的射出方向射出第2光束；以及合成元件，其将所述第1光束和所述第2光束合成而生成合成光，向照射区域射出合成光。所述合成光具有所述第1光束中的具有最大的光强度的第1区域、与所述第2光束中的具有最大的光强度的第2区域相互不重叠的合成光强度分布。

本发明的照明装置具有：上述光源装置；以及波长转换元件，其配置于所述光源装置中的所述照射区域，对所述合成光的波长进行转换。

本发明的投影仪具有：上述照明装置；光调制装置，其对来自所述照明装置的光进行调制；以及投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。

附图说明

图1是表示第一实施方式的投影仪的结构的图。

图2是表示照明装置的概略结构的图。

图3是表示光源装置的整体结构的俯视图。

图4是第1光源部的立体图。

图5是表示第2光源单元的结构的图。

图6是概念性地表示合成光的图。

图7是表示合成光的合成光强度分布的图。

图8A是表示比较例1的合成光中的合成光强度分布的图。

图8B是表示比较例2的合成光中的合成光强度分布的图。

图9是比较表示各合成光的效果的图。

图10是表示第二实施方式的光源装置的整体结构的俯视图。

图11是概念性地表示由偏振合成元件合成的合成光SL的图。

图12是表示合成光的合成光强度分布的图。

图13是表示将合成光照射到波长转换元件的情况下的效果的图。

图14是表示扩大了各光线的间隔的情况下的合成光的合成光强度分布的图。

图15A是概念性地表示从第1变形例的光源装置射出的合成光的图。

图15B是概念性地表示从第2变形例的光源装置射出的合成光的图。

图15C是概念性地表示从第3变形例的光源装置射出的合成光的图。

标号说明

1：投影仪；2：照明装置；4B、4G、4R：光调制装置；11、111：光源装置；14、114：光合成部件；15：波长转换元件；17：扩散元件；19：分色镜(反射部件)；32：偏振转换元件(光学元件)；32K：入射开口部；41：发光元件(第1发光元件)；51：第1光源部；52：第2光源部；53：第3光源部；54：第4光源部；140：偏振合成元件(合成元件)；141、171：反射镜(第1反射部件)；142、172：反射镜(第2反射部件)；143、173：反射镜(第3反射部件)；144、174：反射镜(第4反射部件)；145：反射镜(第5反射部件)；170：偏振合成元件；175：相位差元件；241：发光元件(第2发光元件)；341：发光元件(第3发光元件)；441：发光元件；ID、ID2、ID3：合成光强度分布；LS2：第2光束；LS1、LS11：第1光束；LS3、LS33：第3光束；LS4：第4光束；SA1：高强度区域(第1区域)；SA2：高强度区域(第2区域)；SA3：高强度区域(第3区域)；SA4：高强度区域(第4区域)；SL、SL1、SL2、SL3、SL4、SL5、SL6、SL7：合成光。

具体实施方式

以下，使用附图来说明本发明的一个实施方式。

本实施方式的投影仪是使用了液晶面板作为光调制装置的投影仪的一例。

另外，在以下的各附图中，为了容易观察各结构要素，有时根据结构要素使尺寸的比例尺不同来表示。

(第一实施方式)

图1是表示本实施方式的投影仪的结构的图。

图1所示的本实施方式的投影仪1是在屏幕SCR上显示彩色图像的投射型图像显示装置。投影仪1使用了与红色光R、绿色光G、蓝色光B的各色光对应的3个光调制装置。

投影仪1具有照明装置2、色分离光学系统3、光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B、合成光学系统5以及投射光学装置6。

照明装置2将白色的照明光WL朝向色分离光学系统3射出。色分离光学系统3将白色的照明光WL分离为红色光R、绿色光G和蓝色光B。色分离光学系统3具有第1分色镜7a、第2分色镜7b、第1反射镜8a、第2反射镜8b、第3反射镜8c、第1中继透镜9a、第2中继透镜9b。

第1分色镜7a将来自照明装置2的照明光WL分离为红色光R和其他光(绿色光G和蓝色光B)。第1分色镜7a使分离出的红色光R透过，并且反射其他光(绿色光G和蓝色光B)。另一方面，第2分色镜7b将其他光分离为绿色光G和蓝色光B。第2分色镜7反射分离出的绿色光G，使蓝色光B透过。

第1反射镜8a配置在红色光R的光路中，将透过了第1分色镜7a的红色光R朝向光调制装置4R反射。另一方面，第2反射镜8b和第3反射镜8c配置在蓝色光B的光路中，将透过了第2分色镜7b的蓝色光B朝向光调制装置4B反射。另外，绿色光G被第2分色镜7b朝向光调制装置4G反射。

第1中继透镜9a配置在蓝色光B的光路中的第2分色镜7b与第2反射镜8b之间。第2中继透镜9b配置在蓝色光B的光路中的第2反射镜8b与第3反射镜8c之间。第1中继透镜9a和第2中继透镜9b对因蓝色光B的光路长度比红色光R、绿色光G的光路长度长而引起的蓝色光B的照明分布的差异进行修正。

光调制装置4R根据图像信息对红色光R进行调制，形成与红色光R对应的图像光。光调制装置4G根据图像信息对绿色光G进行调制，形成与绿色光G对应的图像光。光调制装置4B根据图像信息对蓝色光B进行调制，形成与蓝色光B对应的图像光。

光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B例如使用透射型的液晶面板。另外，在液晶面板的入射侧以及射出侧分别配置有偏振片(未图示)，成为仅使特定方向的线偏振光通过的结构。

在光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B的入射侧分别配置有场透镜10R、场透镜10G、场透镜10B。场透镜10R、场透镜10G以及场透镜10B使向各个光调制装置4R、光调制装置4G、光调制装置4B入射的红色光R、绿色光G、蓝色光B的主光线平行化。

合成光学系统5通过入射从光调制装置4R、光调制装置4G以及光调制装置4B射出的图像光，对与红色光R、绿色光G、蓝色光B对应的图像光进行合成，并将合成后的图像光朝向投射光学装置6射出。合成光学系统5例如使用十字分色棱镜。

投射光学装置6由多个投射透镜构成。投射光学装置6将由合成光学系统5合成后的图像光朝向屏幕SCR放大投射。由此，在屏幕SCR上显示图像。

对本实施方式的照明装置2的一例进行说明。

图2是表示照明装置2的概略结构的图。

如图2所示，照明装置2具有光源装置11、扩散元件17、波长转换元件15、均匀化照明光学系统16、聚光光学系统18以及分色镜(反射部件)19。

以下，使用XYZ正交坐标系，对照明装置2以及光源装置11的各结构的配置等进行说明。在本实施方式中，将沿着照明装置2中的照明光轴AX的方向定义为X轴方向，将沿着光源装置11的第1光轴AX1的方向定义为Y轴方向，将与X轴和Y轴垂直的方向定义为Z轴方向。第1光轴AX1和照明光轴AX相互垂直。

光源装置11、分色镜19沿着第1光轴AX1配置。波长转换元件15、聚光光学系统18、分色镜19和均匀化照明光学系统16沿着照明装置2的照明光轴AX配置。

从光源装置11射出的合成光SL经由扩散元件17入射到分色镜19。如后所述，本实施方式的光源装置11成为缩小了合成光SL的光束宽度的状态，因此能够使分色镜19的尺寸小型化。

作为扩散元件17，例如能够使用在透光性平板的表面具有凹凸构造的表面扩散板、在透光性平板的内部具有折射率分布的折射率分布型扩散板、衍射元件、全息元件或者元透镜元件等。合成光SL透过扩散元件17，从而作为被照明区域的波长转换元件15中的光强度分布的均匀性提高。

也可以代替扩散元件17而在光源装置11与分色镜19之间设置凸透镜，使合成光SL以散焦状态(焦点模糊状态)入射到作为被照明区域的波长转换元件15，由此提高波长转换元件15中的光强度分布的均匀性。另外，也可以组合上述凸透镜和扩散元件17。

分色镜19具有反射蓝色波段的合成光SL并使从后述的波长转换元件15射出的黄色波段的荧光Y透过的光学特性。分色镜19由电介质多层膜构成。另外，也可以代替分色镜19而使用使合成光SL以及荧光Y反射的反射镜。

被分色镜19反射的合成光SL入射到聚光光学系统18。聚光光学系统18包含凸透镜18a、18b，对合成光SL进行会聚并使其入射到波长转换元件15。

波长转换元件15具有基板21、反射层22和波长转换层23。基板21是支承反射层22和波长转换层23的支承基板，除此之外，还是对从该波长转换层23传导的热进行散热的散热基板。基板21能够由具有高导热率的材料、例如金属或陶瓷等构成。

反射层22位于基板21与波长转换层23之间，将从该波长转换层23入射的光反射到该波长转换层23侧。反射层22由包含电介质多层膜、金属反射镜以及增反射膜等的层叠膜构成。

波长转换层23设置在反射层22上。波长转换层23具有供合成光S入射的上表面23a和与上表面23a不同的下表面23b。波长转换层23将蓝色波段的合成光SL转换为与蓝色波段不同的波段的荧光Y。

波长转换层23可以包含陶瓷荧光体，也可以包含单晶荧光体。荧光Y的波段例如在500～680nm具有峰值波长。即，荧光Y是包含绿色光成分和红色光成分的黄色光。

波长转换层23例如包含钇铝石榴石(YAG)系荧光体。作为活化剂，以含有铈(Ce)的YAG：Ce为例，作为波长转换层23，可以使用将含有Y₂O₃、Al₂O₃、CeO₃等构成元素的原料粉末混合并进行固相反应而得到的材料、通过共沉淀法、溶胶-凝胶法等湿式法得到的Y-Al-O无定形粒子、通过喷雾干燥法、火焰热分解法、热等离子体法等气相法得到的YAG粒子等。另外，在使用多孔质烧结体作为波长转换层23的情况下，光在荧光体内部散射，且光不易向横向传播，因此从光利用效率的观点考虑也是优选的。

在本实施方式中，在波长转换层23的上表面23a设置有使合成光SL的一部分散射的散射构造体(省略图示)。

根据具有上述结构的本实施方式的波长转换元件15，将包含由波长转换层23生成的荧光Y、和由在波长转换层23的上表面23a扩散反射后的合成光SL的一部分构成的扩散反射光B1的白色的照明光WL朝向聚光光学系统18射出。照明光WL被聚光光学系统18大致平行化。透过了聚光光学系统18的照明光WL穿过配置在照明光轴AX上的分色镜19。

在此，分色镜19具有反射合成光SL并且使荧光Y透过的光学特性。因此，照明光WL所包含的荧光Y透过分色镜19而朝向均匀化照明光学系统16。荧光Y透过分色镜19，因此能够降低由于分色镜19造成的荧光Y的光损失。

另一方面，照明光WL所包含的扩散反射光B1是与合成光SL相同波段的光，因此被分色镜19反射。与此相对，在本实施方式中，使合成光SL以光束宽度压缩后的状态入射到分色镜19，由此使分色镜19小型化。因此，能够抑制扩散反射光B1相对于分色镜19的入射光量，因此能够降低由分色镜19反射而引起的扩散反射光B1的光损失。

从波长转换元件15射出的照明光WL入射到均匀化照明光学系统(照明光学系统)16。均匀化照明光学系统16包含积分光学系统31、偏振转换元件32以及重叠光学系统33。积分光学系统31具有第1多透镜阵列31a和第2多透镜阵列31b。偏振转换元件32使照明光WL的偏振方向与光调制装置4R、4G、4B的入射侧偏振片的透射轴的方向一致。

由此，将透过了偏振转换元件32的照明光WL分离而得到的红色光R、绿色光G以及蓝色光B的偏振方向与各光调制装置4R、4G、4B的入射侧偏振片的透射轴方向一致。因此，红色光R、绿色光G以及蓝色光B分别入射到光调制装置4R、4G、4B的图像形成区域，而不会被入射侧偏振片分别遮挡。

重叠光学系统33与第2多透镜阵列31b一起使第1多透镜阵列31a的各小透镜的像成像于各光调制装置4R、4G、4B各自的图像形成区域的附近。

在此，为了提高投影仪1的可靠性，维持照明光WL的明亮度是重要的。为了维持照明光WL的明亮度，通过降低对波长转换元件15的负荷来延长波长转换元件15的寿命是有效的。

一般而言，若入射到荧光体的激励光的光强度过高，则荧光体的负荷升高，从而产生变形、破损等，荧光体的寿命变短。即，为了降低荧光体的负荷，重要的是通过提高激励光的强度分布的均匀性来使强度高的光不入射到荧光体。

本实施方式的光源装置11通过提高朝向配置于照射区域的波长转换元件15照射的合成光SL的光强度分布的均匀性来降低了波长转换层23中的负荷。以下，对本实施方式的光源装置11的结构进行详细说明。

图3是从+Z侧向-Z侧观察光源装置11的整体结构的俯视图。

如图3所示，本实施方式的光源装置11具有第1光源单元11A、第2光源单元11B和光合成部件14。

第1光源单元11A具有第1光源部51和第3光源部53。第1光源部51将第1光束LS1朝向Y轴方向射出。第3光源部53将第3光束LS3朝向Y轴方向射出。

第2光源单元11B具有第2光源部52和第4光源部54。第2光源部52将第2光束LS2朝向Y轴方向射出。第4光源部54将第4光束LS4朝向Y轴方向射出。

光合成部件14将合成了从第1光源单元11A射出的第1光束LS1和第3光束LS3、以及从第2光源单元11B射出的第2光束LS2和第4光束LS4的合成光SL射出到作为照明区域的波长转换层23。

在本实施方式中，光合成部件14包含偏振合成元件(合成元件)140、反射镜(第1反射部件)141、反射镜(第2反射部件)142、反射镜(第3反射部件)143、反射镜(第4反射部件)144以及反射镜(第5反射部件)145。

在第1光源单元11A中，第1光源部51和第3光源部53具有相同结构。以下，以第1光源部51为例，对其结构进行说明。

图4是第1光源部51的立体图。

如图4所示，第1光源部51具有多个发光元件(第1发光元件)41、基板42以及支承部件43。

基板42具有第1面42a和第2面42b，例如由铝、铜等散热性优异的金属材料构成。支承部件43设置于基板42的第1面42a。支承部件43与基板42同样，例如由铝、铜等散热性优异的金属材料构成。支承部件43具有安装多个发光元件41的安装面43a。从安装面43a的法线方向观察，安装面43a具有长方形的形状，该长方形具有长边方向和短边方向。

多个发光元件41在支承部件43的安装面43a上沿着安装面43a的长度方向相互隔开间隔地排列。多个发光元件41经由支承部件43支承于基板42。在本实施方式中，第1光源部51具有沿着Z轴方向(第1方向)配置成一列的多个(在本实施方式中为4个)发光元件41。

发光元件41分别以矩形的发光面41a与支承部件43的长边侧的端面43c位于大致同一平面上的方式安装于支承部件43。因此，从各发光元件41射出的光线L1的射出方向与支承部件43的短边方向一致。另外，光线L1的射出方向是沿着该光线L1的主光线的方向。

多个发光元件41的排列方向与光线L1的射出方向交叉。在本实施方式中，从各发光元件41射出的光线L1的与主光线垂直的截面的形状为椭圆。椭圆的短轴方向与多个发光元件41的排列方向(Z轴方向)一致。椭圆的长轴方向与X轴方向一致。另外，从各发光元件41射出的光线L1的与主光线垂直的截面的形状也可以不是完全的椭圆形状。

多个发光元件41分别由射出蓝色光的蓝色半导体激光器构成。作为一个例子，蓝色半导体激光器射出在380nm～495nm的蓝色波段具有峰值波长的蓝色光。从各发光元件41射出的光线L1通过设置于发光面41a的附近的准直透镜(省略图示)而平行化。

因此，第1光源部51射出包含在Z轴方向上排列的4条蓝色的光线L1的光束。在本实施方式中，将从第1光源部51射出的包含4根光线L1的光整体称为第1光束LS1。

从第1光源部51射出的第1光束LS1是针对偏振合成元件140的S偏振的光(在第1方向上偏振的光)。

具有与第1光源部51相同的结构的第3光源部53包含在Z轴方向上排列配置的多个发光元件(第3发光元件)341和基板342。在此，发光元件341以及基板342具有与第1光源部51的发光元件41以及基板42相同的结构。

第3光源部53相对于第1光源部51在与Z轴方向交叉的X轴方向上排列配置。第1光源部51和第3光源部53各自的基板42、342分别与ZX平面(规定平面)平行地配置。即，第1光源部51和第3光源部53的各基板42、342配置在同一平面上。第1光源部51以及第3光源部53一体地支承于未图示的支承部件。

在第3光源部53中，从各发光元件341射出的光的与主光线垂直的截面的形状为椭圆。椭圆的短轴方向与多个发光元件341的排列方向(Z轴方向)一致。

第3光源部53射出包含在Z轴方向上排列的4条蓝色光的光束。在本实施方式中，将从第3光源部53射出的包含4条蓝色光的光整体称为第3光束LS3。

在本实施方式中，从第3光源部53射出的第3光束LS3与第1光束LS1同样，是针对偏振合成元件140的S偏振的光(在第1方向上偏振的光)。

反射镜141将从第3光源部53射出的第3光束LS3向与第3光束LS3的射出方向(即，Y轴方向)以及Z轴方向(第1方向)交叉的X轴方向反射。具体而言，第3光束LS3被反射镜141朝向反射镜142反射。

反射镜142将由反射镜141反射后的第3光束LS3朝向从第1光源部51射出的第1光束LS1的射出方向即Y轴方向反射。在本实施方式中，反射镜141配置在比第1光源部51靠-X侧的位置。另外，反射镜141和反射镜142例如由板状部件构成，该板状部件设置有由金属膜或电介质多层膜构成的膜。

从第1光源部51射出的第1光束LS1直接入射到反射镜143。反射镜143例如由设置有由金属膜或电介质多层膜构成的膜的板状部件构成。被反射镜142反射后的第3光束LS3入射到反射镜143。即，被反射镜142反射后的第3光束LS3和从第1光源部51射出的第1光束LS1入射到反射镜143。

反射镜143将第1光束LS1和第3光束LS3朝向偏振合成元件140反射。被反射镜143反射后的第1光束LS1和第3光束LS3从X轴方向入射到偏振合成元件140。

这里，将入射到反射镜141、142前的第1光束LS1和第3光束LS3的沿着X方向的方向的间隔设为第1间隔D1，将入射到反射镜141、142后的第1光束LS1和第3光束LS3的沿着X方向的方向的间隔设为第2间隔D2。

在本实施方式的光源装置11中，配置反射镜141、142，使得对于第1光束LS1以及第3光束LS3的间隔，在入射到反射镜141、142后的第2间隔D2比入射到反射镜141、142前的第1间隔D1窄。

具体而言，被反射镜141反射后的第3光束LS3与从第1光源部51射出的第1光束LS1交叉后，被反射镜142反射。反射镜142设置在使得上述第2间隔D2比上述第1间隔D1窄的位置。

第1光束LS1和第3光束LS3以在X轴方向上相互的间隔变窄的状态入射到偏振合成元件140。在本实施方式的光源装置11中，偏振合成元件140能够在X轴方向上小型化。

偏振合成元件140由具有针对蓝色光的偏振分离功能的光学元件构成。偏振合成元件140具有针对蓝色光反射S偏振光成分并使P偏振光成分透过的偏振分离功能。在本实施方式中，从第1光源部51射出的第1光束LS1和被反射镜142反射的第3光束LS3作为S偏振光入射到偏振合成元件140。因此，第1光束LS1和第3光束LS3被偏振合成元件140反射而向Y轴方向射出。

接着，对第2光源单元11B的结构进行说明。图5是表示第2光源单元11B的结构的图，是从+X侧朝向-X侧观察第2光源单元11B的俯视图。

如图5所示，第2光源单元11B具有第2光源部52和第4光源部54。第2光源部52将第2光束LS2朝向Y轴方向射出。第4光源部54将第4光束LS4朝向Y轴方向射出。

第2光源部52和第4光源部54具有与第1光源部51相同的结构，分别在Z轴方向上排列配置。

第2光源部52包含沿着X轴方向(第2方向)按顺序配置成一列的多个发光元件(第2发光元件)241和基板242。在此，发光元件241以及基板242具有与第1光源部51的发光元件41以及基板42相同的结构。

即，第2光源部52中的多个发光元件241的排列方向即X轴方向(第2方向)与第1光源部51以及第3光源部53中的多个发光元件241、341的排列方向即Z轴方向(第1方向)交叉(垂直)。

从第2光源部52的各发光元件241射出的光的与主光线垂直的截面的形状为椭圆。椭圆的短轴方向与多个发光元件241的排列方向(X轴方向)一致。第2光源部52分别射出包含在X轴方向上排列的4条蓝色光的光束。在本实施方式中，将从第2光源部52射出的包含4条蓝色的光整体称为第2光束LS2。

第4光源部54相对于第2光源部52配置在与X轴方向(第2方向)交叉的Z轴方向上。第4光源部54与第2光源部52同样，包含沿着X轴方向按顺序配置成一列的多个发光元件441和基板442。在此，发光元件441以及基板442具有与第1光源部51的发光元件41以及基板42相同的结构。

即，第4光源部54中的多个发光元件441的排列方向即X轴方向(第2方向)与第1光源部51以及第2光源部52中的多个发光元件41、241的排列方向即Z轴方向(第1方向)交叉(垂直)。

从第4光源部54的各发光元件441射出的光的与主光线垂直的截面的形状为椭圆。椭圆的短轴方向与多个发光元件441的排列方向(X轴方向)一致。第4光源部54分别射出包含在X轴方向上排列的4条蓝色光的光束。在本实施方式中，将从第4光源部54射出的包含4条蓝色光的光整体称为第4光束LS4。第4光源部54朝向第2光源部52中的第2光束LS2的射出方向射出第4光束LS4。

在本实施方式中，第2光源部52和第4光源部54各自的基板242、442分别与ZX平面(规定平面)平行地配置。

因此，在本实施方式的光源装置11中，第1光源部51、第2光源部52、第3光源部53以及第4光源部54的各基板42、242、342、442配置在同一平面上。因此，例如能够从一个方向对各基板42、242、342、442供给冷却风。因此，第1光源部51、第2光源部52、第3光源部53以及第4光源部54的冷却变得容易。

在本实施方式中，从第2光源部52射出的第2光束LS2和从第4光源部54射出的第4光束LS4分别是针对偏振合成元件140的P偏振的光(在第2方向上偏振的光)。

反射镜144将从第4光源部54射出的第4光束LS4向与第4光束LS4的射出方向(即，Y轴方向)以及X轴方向(第2方向)交叉的Z轴方向反射。具体而言，第4光束LS4被反射镜144朝向反射镜145反射。

反射镜145将由反射镜144反射后的第4光束LS4朝向从第2光源部52射出的第2光束LS2的射出方向即Y轴方向反射。另外，反射镜144和反射镜145例如由板状部件构成，该板状部件设置有由金属膜或电介质多层膜构成的膜。

从第2光源部52射出的第2光束LS2直接入射到偏振合成元件140。被反射镜145反射后的第4光束LS4入射到偏振合成元件140。即，被反射镜145反射后的第4光束LS4和从第2光源部52射出的第2光束LS2入射到偏振合成元件140。

在此，将入射到反射镜144、145前的第2光束LS2以及第4光束LS4的沿着Z方向的方向的间隔称为第3间隔D3，将入射到反射镜144、145后的第2光束LS2以及第4光束LS4的沿着Z方向的方向的间隔称为第4间隔D4。

在本实施方式的光源装置11中，反射镜144、145反射第2光束LS2以及第4光束LS4，使得第2光束LS2以及第4光束LS4的间隔在入射到反射镜144、145后比入射到反射镜144、145前窄。具体而言，被反射镜144反射后的第4光束LS4与从第2光源部52射出的第2光束LS2交叉后，被反射镜145反射。反射镜145设置在使得上述第4间隔D4比上述第3间隔D3窄的位置。

第2光束LS2和第4光束LS4以在Z轴方向上相互的间隔变窄的状态入射到偏振合成元件140。因此，在本实施方式的光源装置11中，偏振合成元件140能够在Z轴方向上小型化。

在本实施方式中，从第2光源部52射出的第2光束LS2和被反射镜145反射后的第4光束LS4作为P偏振光入射到偏振合成元件140。因此，第2光束LS2和第4光束LS4透过偏振合成元件140向Y轴方向射出。

这样，偏振合成元件140生成将第1光束LS1、第2光束LS2、第3光束LS3以及第4光束LS4合成后的合成光SL。

图6是概念性地示出由偏振合成元件140合成的合成光SL的图。图6是从+Y侧朝向-Y侧俯视从偏振合成元件140射出而入射到扩散元件17前的合成光SL的图。图7是表示合成光SL的合成光强度分布的图。图7示出了波长转换层23的上表面23a上的合成光SL的照度分布。另外，示出了合成光SL中的Y轴方向以及Z轴方向上的照度变化。

如图6所示，构成第1光束LS1的4条各光线L1沿着Z轴方向(第1方向)配置，构成第3光束LS3的4条各光线L3沿着Z轴方向配置。各光线L1和各光线L3的与主光线垂直的截面的形状为椭圆，在各光线L1和各光线L3中，椭圆的短轴方向与Z轴方向一致。

另外，构成第2光束LS2的4条各光线L2沿着X轴方向(第2方向)配置，构成第4光束LS4的4条各光线L4沿着X轴方向配置。各光线L2和各光线L4的与主光线垂直的截面的形状为椭圆，在各光线L2和各光线L4中，椭圆的短轴方向与X轴方向一致。

在本实施方式的合成光SL中，第1光束LS1和第3光束LS3在Z轴方向上位于第2光束LS2和第4光束LS4之间。

在第1光束LS1和第3光束LS3中各光线L1、L3排列的方向(Z轴方向)与在第2光束LS2和第4光束LS4中各光线L2、L4排列的方向(X轴方向)在光源装置11的第1光轴AX1的周向上位置相差90度。因此，合成光SL在第1光轴AX1的周围分别配置有各光线L1、L2、L3、L4。本实施方式的合成光SL的形状是在Z轴方向上具有长边的矩形。此外，合成光SL的形状由将构成合成光SL的各光线中的位于最外缘的光线的外形连结的假想线规定。

如图7所示，合成光SL具有合成了各光束LS1、LS2、LS3、LS4的光强度分布的合成光强度分布ID。

合成光强度分布ID中的与第1光束LS1对应的强度分布包含具有最大的光强度的高强度区域(第1区域)SA1。

构成第1光束LS1的各光线L1在中央部包含光强度最高的区域。即，如图6所示，第1光束LS1中的高强度区域SA1相当于位于各光线L1的中央部的光强度最高的区域。

与第1光束LS1同样，合成光强度分布ID中的与第2光束LS2对应的强度分布包含具有最大的光强度的高强度区域(第2区域)SA2。如图6所示，第2光束LS2中的高强度区域SA2相当于位于构成第2光束LS2的各光线L2的中央部的光强度最高的区域。

合成光强度分布ID中的与第3光束LS3对应的强度分布包含具有最大的光强度的高强度区域(第3区域)SA3。如图6所示，第3光束LS3中的高强度区域SA3相当于位于构成第3光束LS3的各光线L3的中央部的光强度最高的区域。

合成光强度分布ID中的与第4光束LS4对应的强度分布包含具有最大的光强度的高强度区域(第4区域)SA4。如图6所示，第4光束LS4中的高强度区域SA4相当于位于构成第4光束LS4的各光线L4的中央部的光强度最高的区域。

如图6所示，在合成光SL中，第1光束LS1的高强度区域SA1、第2光束LS2的高强度区域SA2、第3光束LS3的高强度区域SA3以及第4光束LS4的高强度区域SA4相互不重叠。

即，本实施方式的合成光SL具有各光束LS1、LS2、LS3、LS4的各高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4相互不重叠的合成光强度分布ID。

如图3所示，本实施方式的光源装置11通过调整反射镜144、145、以及构成第2光源单元11B的第2光源部52和第4光源部54的位置，能够生成图7所示的具有各高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4相互不重叠的合成光强度分布ID的合成光SL。

在此，一边与比较例的合成光进行比较，一边对本实施方式的合成光SL的效果进行说明。

图8A是表示比较例1的合成光SL1中的合成光强度分布的图。图8B是表示比较例2的合成光SL2中的合成光强度分布的图。比较例1的合成光SL1与本实施方式的合成光SL不同，是各高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4的一部分重叠的光。比较例2的合成光SL2是相对于本实施方式的合成光SL调换了长边方向和短边方向的横长的光。

另外，在图8A、8B中分别示出了波长转换层23的上表面23a中的各合成光SL1、SL2的照度分布。另外，示出了合成光SL1、SL2中的Y轴方向以及Z轴方向上的照度变化。

图9是示出将本实施方式的合成光SL和比较例1、2的合成光分别照射到波长转换元件15的情况下的效果的图表。具体而言，在图9中，示出了在照射各合成光SL、SL1、SL2时施加于波长转换层23的荧光体负荷、和通过照射各合成光SL、SL1、SL2而从波长转换层23射出的荧光Y的光利用效率。

另外，在图9中，将比较例1的合成光SL1中的荧光体负荷及光利用效率作为基准(1.0)，将合成光SL、SL2相对于比较例1的合成光SL1的荧光体负荷及光利用效率的变化率表示为“改善率”。即，改善率为1.0意味着荧光体负荷或光利用效率与比较例1的合成光SL1相同，改善率低于1.0的状态意味着与比较例1的合成光SL1相比荧光体负荷或光利用效率恶化，改善率高于1.0的状态意味着与比较例1的合成光SL1相比荧光体负荷或光利用效率得到改善。

如图8A所示，比较例1的合成光SL1的形状为大致正方形。即，比较例1的合成光SL1与图6及图7所示的本实施方式的合成光SL相比，第2光束LS2及第4光束LS4间的距离变短，因此位于四角的光线彼此重叠。因此，比较例1的合成光SL1成为各高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4的一部分重叠的状态。因此，合成光SL1的合成光强度分布的均匀性低于本实施方式的合成光SL。

另外，如图8B所示，比较例2的合成光SL2的形状是横长的矩形。即，比较例2的合成光SL2相对于图6所示的本实施方式的合成光SL，光束LS1、LS3在X轴方向上分离地配置，光束LS2、LS4接近第1光轴AX1配置，并且在X轴方向上配置在光束LS1、LS3之间。此外，在对比较例2的合成光SL2和本实施方式的合成光SL进行比较的情况下，短边的长度相互一致，但合成光SL的长边的长度较长。因此，在比较例2的合成光SL2中，各高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4的一部分稍微重叠。

由于比较例2的合成光SL2为矩形，因此形成在波长转换层23上的合成光SL2的照射点的大小比比较例1的合成光SL1大。在此，由于照射点大的合成光SL2与比较例1的合成光SL1相比光密度被抑制，因此认为降低了对波长转换层23的荧光体负荷。

但是，比较例2的合成光SL2如上述那样，由于各高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4的一部分重叠，从而光强度分布的均匀性低，因此无法得到因增大照射点而带来的对波长转换层23的负荷降低效果。其结果，如图9所示，可知比较例2的合成光SL2的荧光体负荷的改善率与比较例1相同。

与此相对，根据本实施方式的合成光SL，在合成光强度分布ID中，各光束LS1、LS2、LS3、LS4的高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4相互不重叠，因此能够提高合成光SL的合成光强度分布ID的均匀性。因此，如图9所示，可知根据本实施方式的合成光SL，与比较例1的合成光SL1和比较例2的合成光SL2相比，能够降低对波长转换层23的荧光体负荷。

另外，本发明人着眼于从波长转换层23射出的荧光Y的光利用效率根据各合成光SL、SL1、SL2的形状而变化。

这是因为，对应于在波长转换层23上形成的各合成光SL、SL1、SL2的照射点的形状，能够穿过均匀化照明光学系统16而有效地用作图像光的荧光Y的光量发生变化。

如图2所示，本实施方式的偏振转换元件(光学元件)32具有多个偏振分离层61、多个反射层62、多个相位差层63和遮光膜64。相位差层63设置于偏振转换元件32的光射出侧。偏振转换元件32包含供从波长转换层23射出的照明光WL通过的多个入射开口部32K。各入射开口部32K由在遮光膜64上形成的开口构成，遮光膜64配置于偏振转换元件32中的光入射面侧。入射开口部32K的平面形状是在Z轴方向上具有长边的矩形。入射开口部32K在Y轴方向和Z轴方向上的纵横比例如为1：1.3。

在本实施方式的光源装置11中，从波长转换层23射出的荧光Y的二次光源像形成在入射开口部32K的附近，更具体而言，形成在第2多透镜阵列31b的射出面与入射开口部32K之间。

在此，当通过如上述那样增大波长转换层23上的合成光SL的照射点来抑制合成光SL的光密度时，能够降低波长转换层23中的荧光体负荷。

另一方面，通过增大波长转换层23上的合成光SL的照射点，波长转换层23中的荧光Y的发光面积越大，均匀化照明光学系统16的光利用效率越低。这是因为，当荧光Y的发光面积变大时，在入射开口部32K的附近形成的荧光Y的二次光源像变大，因此穿过入射开口部32K的荧光Y的光量减少，均匀化照明光学系统16中的荧光Y的光利用效率降低。即，在为了进一步提高波长转换层23的荧光体负荷的降低效果而增大合成光SL的照射点时，荧光Y的光利用效率降低。因此，难以兼顾波长转换层23的荧光体负荷的降低和荧光Y的光利用效率的提高。

例如，比较例2的合成光SL2具有比比较例1的合成光SL1横长的形状，波长转换层23上的激励光的照射点的大小比比较例1的合成光SL1大。因此，比较例2的合成光SL2与比较例1的合成光SL1相比荧光Y的发光区域变大，因此在入射开口部32K的附近形成的荧光Y的二次光源像变大，穿过入射开口部32K的荧光Y的光量减少。因此，如图9所示，能够确认比较例2的合成光SL2与比较例1的合成光SL1相比光利用效率降低。

另外，比较例2的合成光SL2的形状是与本实施方式的合成光SL不同的横长形状，因此与入射开口部32K的形状之间不满足相似关系。因此，通过比较例2的合成光SL2而从波长转换层23发出的荧光Y的二次光源像不成为与入射开口部32K相似的形状，因此荧光Y的一部分容易从入射开口部32K溢出，荧光Y无法高效地穿过入射开口部32K。因此，如图9所示，能够确认比较例2的合成光SL2与本实施方式的合成光SL相比光利用效率降低。

与此相对，在本实施方式的光源装置11中，光合成部件14以使规定波长转换层23上的激励光的照射点的大小的合成光SL的形状成为与入射开口部32K对应的形状的方式，生成合成光SL。即，本实施方式的光源装置11使合成光SL的形状与入射开口部32K的形状满足相似关系，并且尽可能地增大合成光SL的形状。

在本实施方式的情况下，光合成部件14以成为与入射开口部32K相同的纵横比(1：1.3)的方式，设定合成光SL的纵横比。

波长转换层23中的荧光Y的发光区域的形状与合成光SL的照射点的形状大致相似。即，在入射开口部32K的附近形成的荧光Y的二次光源像与合成光SL的照射点的形状具有大致相似关系。这样，在合成光SL的形状与入射开口部32K的形状具有相似关系的情况下，可以说荧光Y的二次光源像与入射开口部32K的形状具有大致相似关系。

在本实施方式中，合成光SL与入射开口部32K的形状具有相似关系，因此从波长转换层23射出的荧光Y能够在入射开口部32K的附近形成与入射开口部32K大致相似形状的二次光源像。

因此，根据本实施方式的照明装置2，从波长转换层23发出的荧光Y难以从入射开口部32K溢出，因此使荧光Y高效地穿过入射开口部32K。因此，如图9所示，能够确认本实施方式的合成光SL与比较例1、2的合成光SL1、SL2相比，光利用效率大幅提高。

在本实施方式中，将合成光SL的纵横比设定为了1：1.3，但考虑假设将纵横比设定为1：1.2的情况，即，将合成光SL设为纵长的矩形形状但不与入射开口部32K的形状充分对应的情况。

假设在将合成光SL的纵横比设定为1：1.2的情况下，与比较例1的合成光SL1相比，在波长转换层23上形成的合成光SL的照射点变大。因此，通过使合成光SL的光密度比比较例1的合成光SL1低，能够得到降低对波长转换层23的荧光体负荷的效果。

另一方面，由于荧光Y的二次光源像不满足与入射开口部32K相似的形状，因此荧光Y容易从入射开口部32K溢出，与比较例1的合成光SL1相比，荧光Y的光利用效率降低。因此，在不使合成光SL的形状与入射开口部32K的形状充分对应的情况下(将纵横比设定为1：1.2的情况下)，相对于比较例1的合成光SL1，在荧光体负荷的降低及光利用效率的提高方面均无法充分地改善。

这样，根据本实施方式的光源装置11，通过降低波长转换层23的荧光体负荷，能够抑制波长转换层23中的变形、破损。由此，能够延长波长转换层23的寿命，因此能够提供长期维持照明光WL的明亮度的可靠性高的光源装置。

另外，根据本实施方式的光源装置11，通过使合成光SL的形状与偏振转换元件32的入射开口部32K的形状对应，能够增加通过偏振转换元件32的荧光Y的光量。由此，能够提供降低波长转换层23的荧光体负荷、并且提高荧光Y的光利用效率的附加价值高的光源装置11。

根据本实施方式的照明装置2，由于具有上述光源装置11，因此能够通过提高包含荧光Y的照明光WL的光利用效率来生成明亮的照明光WL。

本实施方式的光源装置11中，在光合成部件14中，通过使第3光束LS3的光路以接近第1光束LS1的方式反射，能够缩窄第1光束LS1和第3光束LS3的间隔。另外，通过使第4光束LS4的光路以接近第2光束LS2的方式反射，能够缩小第2光束LS2和第4光束LS4的间隔。由此，能够缩小将各光束LS1、LS2、LS3、LS4合成而生成的合成光SL的光束宽度。因此，能够使配置在照明光WL的光路上的分色镜19小型化。由此，通过降低分色镜19的光损失，能够提供光利用效率高的照明装置2。

根据本实施方式的投影仪1，由于具有提高了照明光WL的光利用效率的照明装置2，因此能够提供光效率高且显示明亮的图像的投影仪。

(第二实施方式)

接着，说明第二实施方式的照明装置。本实施方式的照明装置与第一实施方式的照明装置2的不同之处在于光源装置的结构。以下，主要说明光源装置的结构。此外，对与第一实施方式共同的部件标注相同的标号，并省略详细说明。

图10是从+X侧向-X侧观察本实施方式的光源装置111的整体结构的俯视图。

如图10所示，本实施方式的光源装置111具有第1光源单元11A、第2光源单元11B和光合成部件114。在本实施方式中，第1光源单元11A相对于第2光源单元11B配置在+Z侧。

光合成部件114射出将从第1光源单元11A射出的第1光束LS1和第3光束LS3与从第2光源单元11B射出的第2光束LS2和第4光束LS4合成后的合成光SL3。

在本实施方式中，光合成部件114包含偏振合成元件170、反射镜(第1反射部件)171、反射镜(第2反射部件)172、反射镜(第3反射部件)173、反射镜(第4反射部件)174以及相位差元件175。

在本实施方式中，第1光源部51以及第3光源部53具有在X轴方向(第1方向)上排列配置的发光元件41、341，第2光源部52以及第4光源部54具有在X轴方向(第2方向)上排列配置的发光元件241、441。即，在本实施方式中，第2光源部52中的多个发光元件241的排列方向即X轴方向(第2方向)与第1光源部51以及第3光源部53中的多个发光元件41、341的排列方向即X轴方向(第1方向)平行。

从第1光源部51射出的第1光束LS1和从第3光源部53射出的第3光束LS3是针对偏振合成元件170的S偏振的光。

反射镜171将从第3光源部53射出的第3光束LS3向Z轴方向反射。具体而言，第3光束LS3被反射镜171朝向反射镜172反射。反射镜172将由反射镜171反射后的第3光束LS3朝向从第1光源部51射出的第1光束LS1的射出方向即Y轴方向反射。反射镜171、172例如由设置了由金属膜或电介质多层膜构成的膜的板状部件构成。

从第1光源部51射出的第1光束LS1以及被反射镜171反射后的第3光束LS3入射到相位差元件175。相位差元件175配置在第1光束LS1中的入射到偏振合成元件170为止的光路上。

相位差元件175由1/2波长板构成。第1光束LS1以及第3光束LS3透过相位差元件175，从而偏振方向旋转90度，被转换为针对偏振合成元件170的P偏振的第1光束LS11以及第3光束LS33。

在本实施方式的光源装置111中，配置反射镜171、172，使得对于第1光束LS1以及第3光束LS3的间隔，在入射到反射镜171、172后的间隔比入射到反射镜171、172前的间隔窄。

第1光束LS1和第3光束LS3以在Z轴方向上相互的间隔变窄的状态入射到偏振合成元件170。偏振合成元件170由具有针对蓝色光的偏振分离功能的光学元件构成。在本实施方式中，第1光束LS11和第3光束LS33作为P偏振光入射到偏振合成元件170。因此，第1光束LS11和第3光束LS33透过偏振合成元件170，向Y轴方向射出。

接着，对从第2光源单元11B射出的第2光束LS2和第4光束LS4的光路进行说明。

在本实施方式中，从第2光源部52射出的第2光束LS2和从第4光源部54射出的第4光束LS4是针对偏振合成元件170的S偏振的光。

反射镜173将从第2光源部52射出的第2光束LS2向Z轴方向反射。反射镜174将从第4光源部54射出的第4光束LS4向Z轴方向反射。具体而言，第2光束LS2被反射镜173朝向偏振合成元件170反射，第4光束LS4被反射镜174朝向偏振合成元件170反射。反射镜173、174例如由设置了由金属膜或电介质多层膜构成的膜的板状部件构成。

在本实施方式中，第2光束LS2和第4光束LS4作为S偏振光入射到偏振合成元件170。因此，第2光束LS2和第4光束LS4被偏振合成元件170反射，向Y轴方向射出。

在本实施方式的光源装置111中，配置反射镜173、174，使得对于第2光束LS2以及第4光束LS4的间隔，在入射到反射镜173、174后的间隔比入射到反射镜173、174前的间隔窄。

这样，偏振合成元件170将第1光束LS1、第2光束LS2、第3光束LS3以及第4光束LS4合成而生成合成光SL3。

图11是概念性地示出由偏振合成元件170合成的合成光SL3的图。图11是从+Y侧朝向-Y侧的方向俯视合成光SL3的图。

如图11所示，构成第1光束LS1的4条各光线L1沿着X轴方向(第1方向)配置，构成第3光束LS3的4条各光线L3沿着X轴方向配置。各光线L1和各光线L3的与主光线垂直的截面的形状为椭圆，而在各光线L1和各光线L3中，椭圆的长轴方向与Z轴方向一致。

另外，构成第2光束LS2的4条各光线L2沿着X轴方向(第2方向)配置，构成第4光束LS4的4条各光线L4沿着X轴方向配置。各光线L2和各光线L4的与主光线垂直的截面的形状为椭圆，而在各光线L2和各光线L4中，椭圆的长轴方向与Z轴方向一致。

在本实施方式的合成光SL3中，光束LS1、LS2、LS3、LS4的各光线L1、L2、L3、L4以各自的长轴方向沿着Z轴方向的方式配置。第2光束LS2和第4光束LS4的各光线L2、L4沿着Z轴方向配置成一列，第1光束LS1和第3光束LS3的各光线L1、L3沿着Z轴方向配置成一列。

在本实施方式的合成光SL3中，第2光束LS2以及第4光束LS4在X轴方向上位于比第1光束LS1以及第3光束LS3靠+X侧的位置。另外，第2光束LS2和第4光束LS4在Z轴方向上位于第1光束LS1和第3光束LS3之间。

第2光束LS2的各光线L2被配置成在X轴方向上进入第1光束LS1的各光线L1之间。第2光束LS2的各光线L2和第1光束LS1的各光线L1相互不重合地配置成交错状。另外，第4光束LS4的各光线L4配置为在X轴方向上进入第3光束LS3的各光线L3之间。第4光束LS4的各光线L4和第3光束LS3的各光线L3相互不重合地配置成交错状。

这样，在本实施方式的光源装置111中，抑制合成光SL3的外形的大型化，并且使构成合成光SL3的各光线L1、L2、L3、L4彼此的间隔比第一实施方式的合成光SL扩大。

图12是表示本实施方式中的合成光SL3的合成光强度分布的图。图12示出了波长转换层23的上表面23a上的合成光SL3的照度分布。另外，示出了合成光SL3在Y轴方向以及Z轴方向上的照度变化。

如图12所示，合成光SL3具有合成了各光束LS1、LS2、LS3、LS4的光强度分布的合成光强度分布ID2。在合成光SL3的合成光强度分布ID2中，各光束LS1、LS2、LS3、LS4的各高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4相互不重叠。本实施方式的合成光SL3具有与入射开口部32K对应的形状。本实施方式的合成光SL3的纵横比为1：1.3。

图13是示出将本实施方式的合成光SL3照射到波长转换元件15的情况下的效果的图。在图13中，为了便于说明，一并示出了与图9所示的各合成光SL、SL1、SL2对应的各绘图。此外，在图13中，将第一实施方式的合成光SL表示为“实施例1”，将第二实施方式的合成光SL3表示为“实施例2”，将后述的变形例的合成光SL4表示为“实施例3”。具体而言，在图13中，示出了在照射各合成光SL、SL1、SL2、SL3、SL4时施加于波长转换层23的荧光体负荷、和通过照射各合成光SL、SL1、SL2、SL3、SL4而从波长转换层23射出的荧光Y的光利用效率。

本实施方式的光源装置111通过调整图10所示的反射镜173、174、以及构成第2光源单元11B的第2光源部52和第4光源部54的位置，能够生成各高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4相互不重叠的合成光SL3。

根据本实施方式的光源装置111，在合成光强度分布ID2中，各光束LS1、LS2、LS3、LS4的高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4相互不重叠，因此能够提高合成光SL3的合成光强度分布ID2的均匀性。

另外，在本实施方式的光源装置111中，抑制合成光SL3的外形的大型化，并且使构成合成光SL3的各光线L1、L2、L3、L4的间隔比第一实施方式的合成光SL扩大。

这样，本实施方式的合成光SL3通过使各光线L1、L2、L3、L4的间隔比第一实施方式的合成光SL扩大，即使在透过扩散元件17后各光线L1、L2、L3、L4的光束直径扩大的情况下，也能够抑制各高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4在波长转换层23上重合。本实施方式的合成光SL3与第一实施方式的合成光SL相比，光强度分布的均匀性进一步提高。

因此，如图13所示，能够确认本实施方式的合成光SL3与第一实施方式的合成光SL相比，能够大幅降低对波长转换层23的荧光体负荷。

另外，在本实施方式的光源装置111中，通过使合成光SL3的形状与偏振转换元件32的入射开口部32K对应，能够增加穿过偏振转换元件32的荧光Y的光量。如图13所示，本实施方式的合成光SL3能够得到与第一实施方式的合成光SL同等的光利用效率。因此，在使用了本实施方式的光源装置111的照明装置中，也能够降低波长转换层23的荧光体负荷，并且提高荧光Y的光利用效率。

此外，在本实施方式的光源装置111中，也可以配置为与合成光SL3相比进一步扩大光束LS1、LS2、LS3、LS4的各光线L1、L2、L3、L4的间隔。

图14是表示进一步扩大了各光线的间隔的情况下的合成光SL4的合成光强度分布的图。图14示出了波长转换层23的上表面23a上的合成光SL4的照度分布。另外，示出了合成光SL4在Y轴方向以及Z轴方向上的照度变化。

如图14所示，合成光SL4具有合成了各光束LS1、LS2、LS3、LS4的光强度分布的合成光强度分布ID3。在合成光SL4的合成光强度分布ID3中，各光束LS1、LS2、LS3、LS4的各高强度区域SA1、SA2、SA3、SA4相互不重叠。

在合成光SL4中，第1光束LS1在Z轴方向上配置在第2光束LS2和第4光束LS4之间。在合成光SL4中，第2光束LS2、第1光束LS1、第4光束LS4和第3光束LS3从+Z侧向-Z侧按顺序配置。合成光SL4中的第2光束LS2的各光线L2与第1光束LS1的各光线L1在Z轴方向上的间隔比合成光SL3中的第1光束LS1的各光线L1与第2光束LS2的各光线L2在Z轴方向上的间隔更宽。另外，合成光SL4中的第4光束LS4的各光线L4与第3光束LS3的各光线L3在Z轴方向上的间隔比合成光SL3中的第4光束LS4的各光线L4与第3光束LS3的各光线L3在Z轴方向上的间隔更宽。此外，合成光SL4的纵横比稍微偏离入射开口部32K的纵横比(1：1.3)。

根据合成光SL4，通过扩大各光线L1、L2、L3、L4的间隔，与合成光SL3相比波长转换层23上的照度分布的均匀性进一步提高，因此能够进一步降低对波长转换层23的负荷。即，根据合成光SL4，如与图13的实施例3对应的绘图所示，能够确认与合成光SL3相比进一步提高对波长转换层23的负荷降低的效果。

另一方面，由于合成光SL4的纵横比如上所述偏离入射开口部32K的纵横比(1：1.3)，因此合成光SL4与合成光SL3相比，如相当于图13的实施例3对应的绘图所示，荧光Y的光利用效率降低。

合成光SL4与合成光SL3相比，对波长转换层23的负荷小。即，与合成光SL3相比，合成光SL4在使更多的光量入射到波长转换层23的情况下施加同等的负荷。因此，通过增加合成光SL4的光量来增加来自波长转换层23的荧光Y的发光量，也能够补偿光利用效率的降低量。因此，在使用合成光SL4的情况下，通过增加合成光SL4的光量，也能够得到与合成光SL3同等的荧光体负荷的降低效果以及荧光Y的光利用效率的提高效果。

此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨范围内施加各种变更。

此外，构成光源装置的各种结构要素的数量、配置、形状以及材料等的具体结构不限于上述实施方式，能够适当变更。

例如，在第一实施方式的光源装置11中，也可以调换第1光源单元11A和第2光源单元11B的位置。在该情况下，第1光源单元11A射出针对偏振合成元件140的P偏振光，第2光源单元11B射出针对偏振合成元件140的S偏振光即可。在第1光源单元11A中，也可以调换第1光源部51和第3光源部53的位置。在第2光源单元11B中，也可以调换第2光源部52和第4光源部54的位置。

另外，在第二实施方式的光源装置111中，也可以调换第1光源单元11A和第2光源单元11B的位置。另外，在第1光源单元11A中，也可以调换第1光源部51和第3光源部53的位置。在第2光源单元11B中，也可以调换第2光源部52和第4光源部54的位置。

另外，在上述实施方式中，说明了将从4个光源部51、52、53、54射出的4条光束LS1、LS2、LS3、LS4合成而生成合成光SL、SL3的情况，但本发明不限于此。

(第1变形例)

在本变形例中，光源装置仅由第1光源部51和第2光源部52构成。

图15A是概念性地示出从本变形例的光源装置射出的合成光SL5的图。

如图15A所示，构成第1光束LS1的4条各光线L1沿着Z轴方向配置，构成第2光束LS2的4条各光线L2沿着Z轴方向配置。即，第1光束LS1及第2光束LS2的各光线L1、L2的排列方向相同。在各光线L1、L2中，椭圆的短轴方向与Z轴方向一致。

在合成光SL5中，第1光束LS1的高强度区域SA1和第2光束LS2的高强度区域SA2相互不重叠。

第1光束LS1和第2光束LS2以Z轴方向上位置相互错开的状态配置。第1光束LS1和第2光束LS2以在X轴方向上彼此的一部分彼此重叠的方式配置。在变形例的情况下，第2光束LS2的光线L2的一部分以在X轴方向上进入第1光束LS1的相邻的光线L1之间的方式配置。

在本变形例的合成光SL5中，高强度区域SA1、SA2也不重叠，因此能够降低波长转换层23的负荷。另外，通过使合成光SL5的形状接近入射开口部32K的形状，能够提高照明光WL的光利用效率。因此，本变形例的射出合成光SL5的光源装置成为降低波长转换层23的荧光体负荷并且提高荧光Y的光利用效率的、附加价值高的光源装置。

此外，在图15A的合成光SL5中，列举了第1光束LS1和第2光束LS2的各光线L1、L2的排列方向相同的情况为例，但也可以合成各光线L1、L2的排列方向垂直的第1光束LS1和第2光束LS2。

(第2变形例)

在本变形例中，在第1光束LS1以及第2光束LS2中，各光线L1、L2的排列方向垂直。

图15B是概念性地示出从本变形例的光源装置射出的合成光SL6的图。

如图15B所示，构成第1光束LS1的4条各光线L1沿着Z轴方向配置，构成第2光束LS2的4条各光线L2沿着X轴方向配置。即，第1光束LS1和第2光束LS2的各光线L1、L2的排列方向垂直。在光线L1中，椭圆的短轴方向与Z轴方向一致，在光线L2中，椭圆的短轴方向与X轴方向一致。

本变形例的合成光SL6通过以第1光束LS1和第2光束LS2交叉成十字状的方式配置，具有Z轴方向成为长边的矩形形状。第1光束LS1和第2光束LS2中的相互重叠的光线L1、L2彼此以各自的中央部彼此不重叠的方式配置。即，各光线L1、L2以各自的光强度最高的区域不重叠的方式配置。

即，本变形例的合成光SL6中，第1光束LS1的高强度区域SA1与第2光束LS2的高强度区域SA2相互不重叠。

在本变形例的合成光SL6中，高强度区域SA1、SA2也不重叠，因此能够降低波长转换层23的负荷。另外，通过使合成光SL6的形状接近入射开口部32K的形状，能够提高照明光WL的光利用效率。因此，本变形例的射出合成光SL6的光源装置成为降低波长转换层23的荧光体负荷并且提高荧光Y的光利用效率的、附加价值高的光源装置。

(第3变形例)

在本变形例中，光源装置由第1光源部51、第2光源部52以及第3光源部53构成。

图15C是概念性地示出从本变形例的光源装置射出的合成光SL7的图。

如图15C所示，构成第1光束LS1的4条各光线L1沿着Z轴方向配置，构成第2光束LS2的4条各光线L2沿着Z轴方向配置。即，第1光束LS1及第2光束LS2的各光线L1、L2的排列方向相同。在各光线L1、L2中，椭圆的短轴方向与Z轴方向一致。

构成第3光束LS3的4条各光线L3沿着X轴方向配置。在光线L3中，椭圆的短轴方向与X轴方向一致。

第1光束LS1及第2光束LS2的各光线L1、L2的排列方向与第3光束LS3的各光线L3的排列方向垂直。

本变形例的合成光SL7通过以第1光束LS1及第2光束LS2与第3光束LS3交叉成十字状的方式配置，具有Z轴方向成为长边的矩形形状。第1光束LS1、第2光束LS2以及第3光束LS3中的相互重叠的光线L1、L2、L3彼此以各自的中央部彼此不重叠的方式配置。即，各光线L1、L2、L3以各自的光强度最高的区域不重叠的方式配置。

即，本变形例的合成光SL7中，第1光束LS1的高强度区域SA1、第2光束LS2的高强度区域SA2和第3光束LS3的高强度区域SA3相互不重叠。

在本变形例的合成光SL7中，高强度区域SA1、SA2、SA3也不重叠，因此能够降低波长转换层23的负荷。另外，通过使合成光SL7的形状接近入射开口部32K的形状，能够提高照明光WL的光利用效率。因此，本变形例的射出合成光SL7的光源装置成为降低波长转换层23的荧光体负荷并且提高荧光Y的光利用效率的、附加价值高的光源装置。

本发明的方式的光源装置也可以具有以下的结构。

本发明一个方式的光源装置具有：第1光源部，其具有沿着第1方向配置成一列的多个第1发光元件，射出第1光束；第2光源部，其具有沿着第2方向配置成一列的多个第2发光元件，向第1光束的射出方向射出第2光束；以及光合成部件，其将合成第1光束和第2光束而得的合成光向照射区域射出，合成光具有第1光束中的具有最大的光强度的第1区域、与第2光束中的具有最大的光强度的第2区域相互不重叠的合成光强度分布。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为：还具有第3光源部，所述第3光源部相对于第1光源部配置在与第1方向交叉的方向，具有沿着第1方向配置成一列的多个第3发光元件，向第1光束的射出方向射出第3光束，光合成部件将第3光束与第1光束以及第2光束合成而生成合成光，在合成光的合成光强度分布中，第3光束中的具有最大的光强度的第3区域不与第1区域以及第2区域重叠。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为包含：第1方向和第2方向交叉，光合成部件包含：第1反射部件，其将第1光束和第3光束中的一方朝与所述第1方向交叉的方向反射；第2反射部件，其将由第1反射部件反射后的第1光束和第3光束中的一方朝第3光源部中的第3光束的射出方向反射；第3反射部件，其对由第2反射部件反射后的第1光束和第3光束中的一方、以及第1光束和第3光束中的另一方进行反射；以及合成元件，其将由第3反射部件反射后的第1光束和第3光束、以及来自第2光源部的第2光束合成。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为：还具有第4光源部，所述第4光源部相对于第2光源部配置在与第2方向交叉的方向，具有沿着第2方向配置成一列的多个第4发光元件，向第2光束的射出方向射出第4光束，光合成部件将第4光束与第1光束、第2光束以及第3光束合成而生成合成光，在合成光的合成光强度分布中，第4光束中的具有最大的光强度的第4区域不与第1区域、第2区域以及第3区域重叠。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为：光合成部件包含：第4反射部件，其将第2光束和第4光束中的一方朝第2光源部和第4光源部排列的方向反射；以及第5反射部件，其将由第4反射部件反射后的第2光束和第4光束中的一方朝第2光束和第4光束中的另一方的行进方向反射，合成元件将由第3反射部件反射后的第1光束和第3光束、以及由第5反射部件反射后的第2光束和第4光束合成。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为：在光合成部件中，第1反射部件和第2反射部件反射第1光束或第3光束，使得第1光束和第3光束的间隔在入射到第1反射部件和第2反射部件后比入射到第1反射部件和第2反射部件前窄，第4反射部件和第5反射部件反射第2光束或第4光束，使得第2光束和第4光束的间隔在入射到第4反射部件和第5反射部件后比入射到第4反射部件和第5反射部件前窄。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为：光合成部件包含反射第1光束和第2光束中的一方、使第1光束和第2光束中的另一方透过的偏振合成元件，相对于偏振合成元件，第1光束和第2光束中的一方是在第1偏振方向上偏振的光，第1光束和第2光束中的另一方是在与第1偏振方向不同的第2偏振方向上偏振的光。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为：第1方向和第2方向平行，光合成部件包含：第1反射部件，其将第1光束和第3光束中的一方朝与所述第1方向交叉的方向反射；第2反射部件，其将由第1反射部件反射后的第1光束和第3光束中的一方朝第1光束和第3光束中的另一方的行进方向反射；以及合成元件，其将由第2反射部件反射后的第1光束和第3光束中的一方、以及第1光束和第3光束中的另一方合成。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为：还具有第4光源部，所述第4光源部相对于第2光源部配置在与第2方向交叉的方向，具有沿着第2方向配置成一列的多个第4发光元件，向第2光束的射出方向射出第4光束，光合成部件将第4光束与第1光束、第2光束以及第3光束合成而生成合成光，在合成光的合成光强度分布中，第4光束中的具有最大的光强度的第4区域不与第1区域、第2区域以及第3区域重叠。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为：光合成部件包含：第3反射部件，其将第2光束向第2光源部和第4光源部排列的方向反射；以及第4反射部件，其将第4光束向第2光源部和第4光源部排列的方向反射，合成元件将由第3反射部件反射后的第2光束、由第4反射部件反射后的第4光束、以及第1光束和第3光束合成而生成合成光。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为：在光合成部件中，第1反射部件和第2反射部件反射第1光束和第3光束，使得第1光束和第3光束的间隔在入射到第1反射部件和第2反射部件后比入射到第1反射部件和第2反射部件前窄，第3反射部件和第4反射部件反射第2光束和第4光束，使得第2光束和第4光束的间隔在入射到第3反射部件和第4反射部件后比入射到第3反射部件和第4反射部件前窄。

在上述方式的光源装置中，也可以构成为：合成部件包含：偏振合成元件，其反射第1光束和第2光束中的一方，使第1光束和第2光束中的另一方透过；以及相位差元件，其配置在第1光束和第2光束中的一方的入射到偏振合成元件为止的光路上。

本发明的方式的照明装置也可以具有以下的结构。

本发明一个方式的照明装置还具有：上述方式的光源装置；波长转换元件，其配置于所述光源装置中的所述照射区域，对所述合成光进行波长转换；以及反射部件，其将从所述光源装置射出的所述合成光朝向所述波长转换元件反射，所述反射部件配置在从所述波长转换元件射出的光的光路上。

在上述方式的照明装置中，也可以构成为：该照明装置还具有光学元件，所述光学元件设置在所述反射部件的与所述波长转换元件相反的一侧，从所述波长转换元件射出的光入射到所述光学元件，所述光学元件包含入射开口部，从所述波长转换元件射出的光穿过所述入射开口部，所述合成光与所述入射开口部对应的形状。

在上述方式的照明装置中，也可以构成为：该照明装置还具有扩散元件，所述扩散元件设置在所述光源装置与所述反射部件之间，从所述光源装置射出的所述合成光入射到所述扩散元件。

本发明的方式的投影仪也可以具有以下的结构。

本发明一个方式的投影仪具有：上述方式的照明装置；光调制装置，其根据图像信息对来自所述照明装置的光进行调制；以及投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。

Claims (18)

1.一种光源装置，其特征在于，该光源装置具有：

第1光源，其具有沿着第1方向配置成一列的多个第1发光元件，射出第1光束；

第2光源，其具有沿着第2方向配置成一列的多个第2发光元件，向所述第1光束的射出方向射出第2光束；以及

合成元件，其将所述第1光束和所述第2光束合成而生成合成光，向照射区域射出所述合成光，

所述合成光具有所述第1光束中的具有最大的光强度的第1区域、与所述第2光束中的具有最大的光强度的第2区域相互不重叠的合成光强度分布。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，

该光源装置还具有第3光源，所述第3光源相对于所述第1光源配置在与所述第1方向交叉的方向，具有沿着所述第1方向配置成一列的多个第3发光元件，向所述第1光束的射出方向射出第3光束，

所述合成元件将所述第1光束、所述第2光束以及所述第3光束合成而生成所述合成光，

在所述合成光的所述合成光强度分布中，所述第3光束中的具有最大的光强度的第3区域不与所述第1区域以及所述第2区域重叠。

3.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，该光源装置还具有：

第1反射部件，其将所述第1光束和所述第3光束中的一方的光束向与所述第1方向交叉的方向反射；

第2反射部件，其将由所述第1反射部件反射后的所述一方的光束向所述第1光束和所述第3光束中的另一方的光束的行进方向反射；以及

第3反射部件，其反射由所述第2反射部件反射后的所述一方的光束、和所述另一方的光束双方，

所述第1方向与所述第2方向相互交叉，

所述合成元件将由所述第3反射部件反射后的所述第1光束以及所述第3光束与从所述第2光源射出的所述第2光束合成。

4.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，

该光源装置还具有第4光源，所述第4光源相对于所述第2光源配置在与所述第2方向交叉的方向，具有沿着所述第2方向配置成一列的多个第4发光元件，向所述第2光束的射出方向射出第4光束，

所述合成元件将所述第1光束、所述第2光束、所述第3光束以及所述第4光束合成而生成所述合成光，

在所述合成光的所述合成光强度分布中，所述第4光束中的具有最大的光强度的第4区域不与所述第1区域、所述第2区域以及所述第3区域重叠。

5.根据权利要求4所述的光源装置，其特征在于，该光源装置还具有：

第4反射部件，其将所述第2光束和所述第4光束中的一方的光束向所述第2光源和所述第4光源排列的方向反射；以及

第5反射部件，其将由所述第4反射部件反射后的所述一方的光束向所述第2光束和所述第4光束中的另一方的光束的行进方向反射，

所述合成元件将由所述第3反射部件反射后的所述第1光束和所述第3光束、由所述第5反射部件反射后的所述一方的光束、以及所述另一方的光束合成。

6.根据权利要求5所述的光源装置，其特征在于，

所述第1反射部件和所述第2反射部件被配置为，使得由所述第2反射部件反射后的所述一方的光束与所述第1光束和所述第3光束中的所述另一方的光束之间的第2距离比入射到所述第1反射部件的所述一方的光束与所述第1光束和所述第3光束中的所述另一方的光束之间的第1距离小，

所述第4反射部件和所述第5反射部件被配置为，使得由所述第5反射部件反射后的所述一方的光束与所述第2光束和所述第4光束中的所述另一方的光束之间的第4距离比入射到所述第4反射部件的所述一方的光束与所述第2光束和所述第4光束中的所述另一方的光束之间的第3距离小。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述合成元件是如下的偏振合成元件：对所述第1光束和所述第2光束中的在第1偏振方向上偏振的光束进行反射，并使所述第1光束和所述第2光束中的在与所述第1偏振方向不同的第2偏振方向上偏振的光束透过。

8.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，该光源装置还具有：

第1反射部件，其将所述第1光束和所述第3光束中的一方的光束向与所述第1方向交叉的方向反射；以及

第2反射部件，其将由所述第1反射部件反射后的所述一方的光束向所述第1光束和所述第3光束中的另一方的光束的行进方向反射，

所述第1方向与所述第2方向相互平行，

所述合成元件将由所述第2反射部件反射后的所述一方的光束、所述另一方的光束以及从所述第2光源射出的所述第2光束合成。

9.根据权利要求8所述的光源装置，其特征在于，

该光源装置还具有第4光源，所述第4光源相对于所述第2光源配置在与所述第2方向交叉的方向，具有沿着所述第2方向配置成一列的多个第4发光元件，向所述第2光束的射出方向射出第4光束，

所述合成元件将所述第1光束、所述第2光束、所述第3光束以及所述第4光束合成而生成所述合成光，

在所述合成光的所述合成光强度分布中，所述第4光束中的具有最大的光强度的第4区域不与所述第1区域、所述第2区域以及所述第3区域重叠。

10.根据权利要求9所述的光源装置，其特征在于，该光源装置还具有：

第3反射部件，其将所述第2光束向所述第2光源和所述第4光源排列的方向反射；以及

第4反射部件，其将所述第4光束向所述第2光源和所述第4光源排列的所述方向反射，

所述合成元件将由所述第3反射部件反射后的所述第2光束、由所述第4反射部件反射后的所述第4光束、以及所述第1光束和所述第3光束合成而生成所述合成光。

11.根据权利要求10所述的光源装置，其特征在于，

所述第1反射部件和所述第2反射部件被配置为，使得由所述第2反射部件反射后的所述一方的光束与所述第1光束和所述第3光束中的所述另一方的光束之间的第2距离比入射到所述第1反射部件的所述一方的光束与所述第1光束和所述第3光束中的所述另一方的光束之间的第1距离小，

所述第3反射部件和所述第4反射部件被配置为，使得由所述第2反射部件反射后的所述第2光束与由所述第4反射部件反射后的所述第4光束之间的第4距离比入射到所述第2反射部件的所述第2光束与入射到所述第4反射部件的所述第4光束之间的第3距离小。

12.根据权利要求8～11中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

该光源装置还具有相位差元件，所述相位差元件使透过的光束的偏振方向变化，

所述合成元件是如下的偏振合成元件：对“所述第1光束以及所述第3光束”和“所述第2光束”中的在第1偏振方向上偏振的光束进行反射，并使“所述第1光束以及所述第3光束”和“所述第2光束”中的在与所述第1偏振方向不同的第2偏振方向上偏振的光束透过，

所述相位差元件配置在所述第1光源以及所述第3光源与所述偏振合成元件之间的光路上。

13.根据权利要求8～11中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

该光源装置还具有相位差元件，所述相位差元件使透过的光束的偏振方向变化，

所述合成元件是如下的偏振合成元件：对“所述第1光束以及所述第3光束”和“所述第2光束”中的在第1偏振方向上偏振的光束进行反射，并使“所述第1光束以及所述第3光束”和“所述第2光束”中的在与所述第1偏振方向不同的第2偏振方向上偏振的光束透过，

所述相位差元件配置在所述第2光源与所述偏振合成元件之间的光路上。

14.一种照明装置，其特征在于，该照明装置具有：

权利要求1～13中的任意一项所述的光源装置；以及

波长转换元件，其配置于所述光源装置中的所述照射区域，对所述合成光的波长进行转换。

15.一种照明装置，其特征在于，该照明装置具有：

权利要求1～13中的任意一项所述的光源装置；

波长转换元件，其配置于所述光源装置中的所述照射区域，对所述合成光的波长进行转换；以及

反射部件，其将从所述光源装置射出的所述合成光朝向所述波长转换元件反射，

所述反射部件配置在从所述波长转换元件射出的光的光路上。

16.根据权利要求15所述的照明装置，其特征在于，

该照明装置还具有光学元件，所述光学元件相对于所述反射部件设置在与所述波长转换元件相反的一侧，从所述波长转换元件射出的光入射到所述光学元件，

所述光学元件包含入射开口部，从所述波长转换元件射出的光穿过所述入射开口部，

所述合成光在与所述合成光的主光线垂直的截面处具有与所述入射开口部对应的形状。

17.根据权利要求15或16所述的照明装置，其特征在于，

该照明装置还具有扩散元件，所述扩散元件设置在所述光源装置与所述反射部件之间，从所述光源装置射出的所述合成光入射到所述扩散元件。

18.一种投影仪，其特征在于，该投影仪具有：

权利要求14～17中的任意一项所述的照明装置；

光调制装置，其对来自所述照明装置的光进行调制；以及

投射光学装置，其投射由所述光调制装置调制后的光。

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