JP2016218303A - 照明装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】光の利用効率を高めることができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１００は、第１の光束Ｐａを射出する第１照明ユニット２ａと、第２の光束Ｐｂを射出する第２照明ユニット２ｂと、第１の光束Ｐａと第２の光束Ｐｂとを合成する光合成部４と、を含み、第１照明ユニット２ａおよび第２照明ユニット２ｂは、基板１０と、基板１０の第１面に実装され、かつ、第１面の面内方向に光を射出する複数の半導体発光素子２０と、複数の半導体発光素子２０から射出された光の各々を、第１面から離れる方向に折り曲げる折り曲げ部３０と、折り曲げ部３０によって折り曲げられた光の各々を平行化するコリメート部４０と、コリメート部４０によって平行化された複数の光の光軸間の距離を小さくする光学部５０と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置およびプロジェクターに関する。

プロジェクターは、照明装置から射出される光を光変調装置で画像情報に応じて変調し、得られた画像を投射装置によって拡大投射するものである。近年、このようなプロジェクターに用いられる照明装置の光源として、半導体レーザー（ＬＤ）などの半導体発光素子が注目されている。

高輝度化が要求されるプロジェクターに対して、半導体発光素子単体の光出力は十分でないため、このような照明装置では、一般的に、複数の半導体発光素子をアレイ化して用いる。

例えば特許文献１には、基板の主面上に形成され、該基板の主面の面内方向と平行な方向に光を射出する複数の半導体レーザーと、複数の半導体レーザーの各々から射出された光を基板の主面から離れる方向に反射させる光学部材と、を備えた照明装置が開示されている。

特開２０１０−４５２７４号公報

しかしながら、特許文献１の照明装置では、各半導体レーザーから射出された光の光軸間の距離が、発光素子の（光導波路の方向の）長さ分以上離れてしまう。したがって、特許文献１の照明装置をプロジェクターに用いた場合、エテンデュー（光源の発光面積と光源から射出される光の立体角との積）が大きくなってしまい光の利用効率が低下してしまう。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、光の利用効率を高めることができる照明装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記照明装置を含むプロジェクターを提供することにある。

本発明に係る照明装置は、
第１の光束を射出する第１照明ユニットと、
第２の光束を射出する第２照明ユニットと、
前記第１の光束と前記第２の光束とを合成する光合成部と、
を含み、
前記第１照明ユニットおよび前記第２照明ユニットは、
基板と、
前記基板の第１面に実装され、かつ、前記第１面の面内方向に光を射出する複数の半導体発光素子と、
前記複数の半導体発光素子から射出された光の各々を、前記第１面から離れる方向に折り曲げる折り曲げ部と、
前記折り曲げ部によって折り曲げられた光の各々を平行化するコリメート部と、
前記コリメート部によって平行化された複数の光の光軸間の距離を短くする光学部と、を有する。

このような照明装置では、第１照明ユニットおよび第２照明ユニットが平行化された光の光軸間の距離を短くする光学部を有し、第１照明ユニットおよび第２照明ユニットから射出された光束が光合成部で合成されるため、例えば各照明ユニットが光学部を有さない場合と比べて、光合成部で合成された合成光束の径（発光面積）を小さくすることができる。したがって、このような照明装置では、複数の半導体発光素子を用いて高出力化を図りつつ、エテンデューを小さくして光利用効率を高めることができる。

本発明に係る照明装置において、
前記複数の半導体発光素子は、前記第１面に複数行かつ複数列に配置され、
前記第１の光束は、前記第１の光束の光軸と直交する平面内において複数行かつ複数列に配置された光で構成され、
前記第２の光束は、前記第２の光束の光軸と直交する平面内において複数行かつ複数列に配置された光で構成され、
前記光合成部は、前記第１の光束を構成する光の列と、前記第２の光束を構成する光の列とを、交互に配置してもよい。

このような照明装置では、第１の光束を構成する光の列と第２の光束を構成する光の列とが交互に配置された合成光束を得ることができる。

本発明に係る照明装置において、
前記光合成部は、
第２面を有する第１プリズムと、
前記第２面と対向する第３面を有する第２プリズムと、
を有し、
前記第２面と前記第３面との間には、
前記第１の光束を構成する光の列を通過させる光通過部と、
前記第２の光束を構成する光の列を、前記光通過部を通過した前記第１の光束の進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部と、
がそれぞれ複数設けられ、
前記光通過部と前記光反射部とは、交互に配置されてもよい。

このような照明装置では、第１の光束を構成する光の列と第２の光束を構成する光の列とが交互に配置された合成光束を得ることができる。

本発明に係る照明装置において、
前記光合成部は、
前記第１の光束を構成する光の列を透過させる光透過領域を複数有する透光性の板状部材を有し、
前記第２の光束を構成する光の列を、前記光透過領域を透過した前記第１の光束の進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部が前記板状部材に複数設けられ、
前記光透過領域と前記光反射部とは、交互に配置されてもよい。

このような照明装置では、第１の光束を構成する光の列と第２の光束を構成する光の列とが交互に配置された合成光束を得ることができる。

本発明に係る照明装置において、
前記光合成部は、
前記第１の光束を構成する光の列を通過させる開口部を複数有する板状部材を有し、
前記第２の光束を構成する光の列を、前記開口部を通過した前記第１の光束の進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部が前記板状部材に複数設けられ、
前記開口部と前記光反射部とは、交互に配置されていてもよい。

このような照明装置では、第１の光束を構成する光の列と第２の光束を構成する光の列とが交互に配置された合成光束を得ることができる。

本発明に係る照明装置において、
前記折り曲げ部は、プリズムによって構成され、
前記第１照明ユニットおよび前記第２照明ユニットは、前記折り曲げ部と一体に構成される光学素子を有してもよい。

このような照明装置では、折り曲げ部となるプリズムと光学素子とが一体に構成されているため、プリズムと光学素子とを独立した光学部品として設ける場合と比べて、部品点数を減らすことができる。したがって、部品間の位置合わせが容易であり、また製造コストを低減させることができる。

本発明に係る照明装置において、
前記光学素子は、前記コリメート部を構成していてもよい。

このような照明装置では、折り曲げ部とコリメート部とが一体に構成されているため、折り曲げ部とコリメート部とを独立した光学部品として設ける場合と比べて、部品点数を減らすことができる。したがって、部品間の位置合わせが容易であり、また製造コストを低減させることができる。

本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る照明装置と、
前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。

このようなプロジェクターでは、本発明に係る照明装置を含むため、従来よりも効率よく高い投射輝度を実現することができる。

第１実施形態に係る照明装置の構成を模式的に示す図。 第１照明ユニットを模式的に示す平面図。 第１照明ユニットを模式的に示す断面図。 半導体発光素子、折り曲げ部、およびコリメート部を模式的に示す断面図。 図５（Ａ）は複数のコリメート部から射出された光を模式的に示す図であり、図５（Ｂ）は第１の光束を模式的に示す図である。 図６（Ａ）は光学部を模式的に示す平面図であり、図６（Ｂ）は光学部をＹ軸方向から見た模式図であり、図６（Ｃ）は光学部をＸ軸方向から見た模式図である。 図７（Ａ）は光合成部を模式的に示す斜視図であり、図７（Ｂ）は第１プリズムを模式的に示す斜視図であり、図７（Ｃ）は第２プリズムを模式的に示す斜視図である。 光合成部で合成された合成光束を模式的に示す図。 第１変形例に係る照明装置の構成を模式的に示す図。 図１０（Ａ）は第１変形例に係る照明装置の光合成部を模式的に示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は板状部材を模式的に示す断面図である。 図１１（Ａ）は第２変形例に係る照明装置の光合成部を模式的に示す斜視図であり、図１１（Ｂ）は板状部材を模式的に示す断面図である。 第３変形例に係る照明装置の構成を模式的に示す図。 図１３（Ａ）は光学部を模式的に示す平面図であり、図１３（Ｂ）は光学部をＹ軸方向から見た模式図であり、図１３（Ｃ）は光学部をＸ軸方向から見た模式図である。 第４変形例に係る照明装置の第１照明ユニットを模式的に示す平面図。 第４変形例に係る照明装置の第１照明ユニットを模式的に示す断面図。 第４変形例に係る照明装置の第１照明ユニットを模式的に示す平面図。 第４変形例に係る照明装置の第１照明ユニットを模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る照明装置を模式的に示す図。 第１照明ユニットから射出される第１の光束を模式的に示す図。 図２０（Ａ）は第２実施形態に係る照明装置の光合成部を模式的に示す斜視図であり、図２０（Ｂ）は光合成部の界面を模式的に示す平面図であり、図２０（Ｃ）は、光合成部の界面を模式的に示す平面図である。 光合成部で合成された合成光束を模式的に示す図。 第２実施形態の変形例に係る照明装置の構成を模式的に示す図。 図２３（Ａ）は第２実施形態の変形例に係る照明装置の光合成部を模式的に示す斜視図であり、図２３（Ｂ）は第１板状部材の主面を模式的に示す平面図であり、図２３（Ｃ）は第２板状部材の主面を模式的に示す平面図である。 第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。 第１照明ユニットの変形例を模式的に示す平面図。 第１照明ユニットの変形例を模式的に示す断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
１．１． 照明装置
まず、第１実施形態に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る照明装置１００の構成を模式的に示す図である。なお、図１および以下に示す図２〜図２３、図２５、図２６には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

照明装置１００は、図１に示すように、第１照明ユニット２ａと、第２照明ユニット２ｂと、光合成部４と、を含む。

第１照明ユニット２ａおよび第２照明ユニット２ｂは、光源基板（基板の一例）１０と、複数の半導体発光素子２０と、複数の折り曲げ部３０と、複数のコリメート部４０と、光学部５０と、を含んで構成されている。なお、図１では、便宜上、照明装置１００を構成する各部材を簡略化して図示している。

第１照明ユニット２ａおよび第２照明ユニット２ｂでは、図１に示すように、光源基板１０の主面（第１面）に実装されている複数の半導体発光素子２０が光源基板１０の主面の面内方向に光を射出する。複数の半導体発光素子２０から射出された光の各々は、折り曲げ部３０によって光源基板１０の主面から離れる方向に折り曲げられ、コリメート部４０によって平行化される。コリメート部４０によって平行化された光は光学部５０に入射
し、光学部５０によって光軸間の距離が短くなり、光束Ｐａ，Ｐｂとして射出される。光束Ｐａ，Ｐｂは共に、複数の光束によって構成されるアレイ光束である。

第１照明ユニット２ａから射出された第１の光束Ｐａおよび第２照明ユニット２ｂから射出された第２の光束Ｐｂは、光合成部４によって合成される。照明装置１００は、第１の光束Ｐａと第２の光束Ｐｂとが合成された合成光束を射出する。

以下、照明装置１００を構成する各部材について詳細に説明する。

（１）照明ユニット
まず、第１照明ユニット２ａについて説明する。図２は、第１照明ユニット２ａを模式的に示す平面図である。図３は、第１照明ユニット２ａを模式的に示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。なお、図２および図３では、便宜上、光学部５０の図示を省略している。

光源基板１０は、シリコン等の半導体基板である。光源基板１０の主面（第１面）１１ａ（＋Ｚ軸方向を向く面）には、複数の半導体発光素子２０が実装されている。光源基板１０の主面１１ｂ（主面１１ａの反対側の主面、−Ｚ軸方向を向く面）には、放熱板１２が設けられている。放熱板１２の材質は、銅等の熱伝導性に優れた材料であり、放熱板１２によって半導体発光素子２０の動作時の熱を逃がすことができる。これにより、半導体発光素子２０の発光効率の低下を抑制することができる。

複数の半導体発光素子２０は、光源基板１０の主面１１ａに実装されている。複数の半導体発光素子２０は、複数行複数列（マトリックス状）に配置されている。すなわち、複数の半導体発光素子２０は、２次元アレイ状に配置されている。図示の例では、Ｙ軸方向に並べられた４つの半導体発光素子２０からなる列が、Ｘ軸方向に２列配置されている。このように、第１照明ユニット２ａでは、４行２列に配置された８個の半導体発光素子２０をアレイ化して、１つのアレイ光源ユニットを構成している。なお、半導体発光素子２０の数は、特に限定されない。

半導体発光素子２０は、光源基板１０の主面１１ａの面内方向に光を射出する。図示の例では、半導体発光素子２０は、＋Ｘ軸方向に光を射出する。

図４は、半導体発光素子２０と、当該半導体発光素子２０に対応する折り曲げ部３０およびコリメート部４０と、を模式的に示す断面図である。以下、半導体発光素子２０がＩｎＧａＡｌＰ系（赤色）の端面発光型半導体レーザーである場合について説明する。

半導体発光素子２０は、図４に示すように、活性層１０６を含む積層体１０１と、第１電極１１０と、第２電極１１２と、を含んで構成されている。

積層体１０１は、ベース層１０２と、第１クラッド層１０４と、活性層１０６と、第２クラッド層１０８と、を含んで構成されている。積層体１０１は、ベース層（基板）１０２上に、第１クラッド層１０４、活性層１０６、および第２クラッド層１０８をこの順でエピタキシャル成長させることで形成される。

ベース層１０２は、例えば、基板と、バッファー層と、を含む。基板としては、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板などを用いることができる。バッファー層は、例えば、ｎ型のＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層等である。バッファー層は、エピタキシャル成長させる際に、その上方に形成される層の結晶性を向上させることができる。

第１クラッド層１０４は、ベース層１０２上に形成されている。第１クラッド層１０４は、例えば、ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ層である。

活性層１０６は、第１クラッド層１０４上に形成されている。活性層１０６は、第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８で挟まれている。活性層１０６は、例えば、ＩｎＧａＰウェル層とＩｎＧａＡｌＰバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。

活性層１０６は、電流が注入されて光を発生させることが可能な層である。活性層１０６の一部は、活性層１０６にて発生した光を導波させる光導波路２２を構成している。

光導波路２２は、活性層１０６の−Ｘ軸方向側の側面と、活性層１０６の＋Ｘ軸方向側の側面と、を接続している。光導波路２２は、Ｚ軸方向（活性層１０６と第１クラッド層１０４との積層方向）からみて、活性層１０６の２つの側面間に直線状に設けられており、活性層１０６の側面（光射出面を含む側面）の垂線に対して平行に設けられている。活性層１０６で生じた光は、活性層１０６の２つの側面間で多重反射し、レーザー発振する。活性層１０６で生じた光は、活性層１０６の一方の側面（＋Ｘ軸方向側の側面）に設けられている光射出面から＋Ｘ軸方向に射出される。

第２クラッド層１０８は、活性層１０６上に形成されている。第２クラッド層１０８は、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＩｎＧａＡｌＰ層である。

第１電極１１０は、ベース層１０２の下に形成されている。第２電極１１２は、第２クラッド層１０８上に形成されている。第２電極１１２と第２クラッド層１０８との間にはコンタクト層（図示せず）が設けられていてもよい。例えば、第２電極１１２と、第２電極１１２とオーミックコンタクトする層と、の接触面の平面形状（Ｚ軸方向から見た形状）によって電極１１０，１１２間の電流経路が決定され、その結果、光導波路２２の平面形状が決定される。

半導体発光素子２０は、活性層に屈折率差を設けて光を閉じ込める、いわゆる屈折率導波型であってもよいし、電流を注入することによって生じた光導波路がそのまま導波領域となる、いわゆる利得導波型であってもよい。

半導体発光素子２０は、活性層１０６の面内方向に沿って進行する光が共振する端面発光型の発光素子であるため、例えば活性層の面内方向と直交する方向に進行する光が共振する面発光型の発光素子と比べて、１つの素子から得られる光の出力を高めることができる。

また、半導体発光素子２０は、端面発光型の発光素子であるため、半導体発光素子２０から射出される光は、当該光の光軸と直交する２つの方向で大きく異なる拡がり角を持つ。図示の例では、半導体発光素子２０から射出される光（Ｘ軸方向に進行する光）は、Ｙ軸方向の拡がり角よりもＺ軸方向の拡がり角が大きい。すなわち、半導体発光素子２０から射出される光の断面形状は、Ｚ軸に沿った長軸を有する楕円状（または略楕円状）である。

上記では、ＩｎＧａＡｌＰ系の発光素子について説明したが、半導体発光素子２０としては、光導波路が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。例えば、ＡｌＧａＮ系、ＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＰ系、ＡｌＧａＰ系、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料を用い
ることができる。

折り曲げ部３０は、半導体発光素子２０から射出された光を光源基板１０の主面１１ａから離れる方向に折り曲げる。図示の例では、折り曲げ部３０は、半導体発光素子２０から射出された＋Ｘ軸方向に進行する光を折り曲げて＋Ｚ軸方向に進行する光とする。

折り曲げ部３０は、光学基板４５に設けられている。折り曲げ部３０は、例えば、図２および図３に示すようにプリズム状であり、半導体発光素子２０から射出される光の光軸に垂直な入射面３１と、半導体発光素子２０から射出される光の光軸に対して４５度傾いた反射面３２と、を有している。

反射面３２は、光源基板１０の主面１１ａに対して４５度傾いている。反射面３２には、反射膜（図示せず）が設けられている。半導体発光素子２０から射出された光は反射面３２にて反射されて、光源基板１０の主面１１ａから離れる方向に折り曲げられる。折り曲げ部３０は、複数の半導体発光素子２０に１対１に対応して複数設けられている。なお、半導体発光素子２０から射出される光の光軸に対して入射面３１を垂直に設置する必要はない。また、反射面３２の光の光軸に対する傾きは４５度に限定されず、主面１１ａの面内方向に進行する光を主面１１ａから離れる方向（＋Ｚ軸方向側）に折り曲げることができる傾きであればよい。

コリメート部４０は、折り曲げ部３０によって折り曲げられた光を平行化する。コリメート部４０は、光学基板４５に設けられている。コリメート部４０は、図示の例では、レンズ（コリメートレンズ）で構成されている。コリメート部４０では、折り曲げ部３０から射出された光を平行化して、平行光（または略平行光）として射出する。また、コリメート部４０は、例えば、光を平行化するとともに、光軸に直交する断面形状を円形状または楕円形状にする。コリメート部４０は、複数の折り曲げ部３０に１対１に対応して複数設けられている。

第１照明ユニット２ａでは、折り曲げ部３０と、コリメート部４０を構成している光学素子（レンズ）と、が一体に構成されている。図示の例では、第１照明ユニット２ａは、折り曲げ部３０と、コリメート部４０と、が一体に形成された光学基板４５を有している。

光学基板４５は、ガラスや石英等の無機材料、プラスチック等の樹脂材料からなる透明基板を母材にして形成されている。光学基板４５は、支持部４７を有しており、支持部４７は光源基板１０の主面１１ａと接着剤等により接合されている。光学基板４５の、光源基板１０の主面１１ａと対向する面側（−Ｚ軸方向側）には、凹部４６が設けられている。光源基板１０と光学基板４５とが接続された状態で、凹部４６内に半導体発光素子２０が収容される。すなわち、半導体発光素子２０は、光源基板１０と光学基板４５とに囲まれた空間内に収容されている。

光学基板４５では、凹部４６の底面を規定する面（−Ｚ軸方向側の面）から半導体発光素子２０側（−Ｚ軸方向側）に張り出したプリズム形状の部分が、折り曲げ部３０を構成している。図２に示すように、Ｙ軸に沿って配列されている複数（４個）の半導体発光素子２０に対応する複数（４個）の折り曲げ部３０は連続している。

光学基板４５の、凹部４６の底面を規定する面とは反対側の面（＋Ｚ軸方向側の面）には、コリメート部４０を構成しているレンズ面４１が設けられている。レンズ面４１は、１つの半導体発光素子２０に対して、１つ設けられている。レンズ面４１は、複数行複数列（アレイ状）に配置された半導体発光素子２０に対応して、複数行複数列（アレイ状）
に配置されている。なお、ここでは、光学基板４５のレンズ面４１がコリメート部４０を構成している例について説明したが、光学基板４５のレンズ面４１を集光レンズとし、コリメート部４０を構成する光学素子を光学基板４５とは別部材として設けてもよい。

光源基板１０、複数の半導体発光素子２０、および光学基板４５の各々には、位置合わせ用のマーク（図示せず）が形成されており、これらの位置合わせ用のマークを用いて、複数の半導体発光素子２０と光学基板４５との相対的な位置を合わせることができる。これにより、半導体発光素子２０から射出された光を、折り曲げ部３０およびコリメート部４０の所定の位置に正確に入射させることができる。

半導体発光素子２０から射出された光は、折り曲げ部３０の入射面３１から入射し、反射面３２で反射されて、光源基板１０の主面１１ａから離れる方向に折り曲げられる。そして、反射面３２で反射された光は、コリメート部４０（レンズ面４１）で平行化されて射出される。このようにしてコリメート部４０から射出された光Ｌは、平行光（または略平行光）になるとともに、光軸に直交する断面形状が円形状または楕円形状になる。

図５（Ａ）は、複数のコリメート部４０から射出された光束Ｐ１を模式的に示す図である。なお、図５（Ａ）および後述する図５（Ｂ）は、光源光軸Ａと直交する断面を図示している。ここで、光源光軸Ａとは、第１の光束Ｐａの光軸である。光源光軸Ａは、光束Ｐ１の光軸と一致している。

図５（Ａ）に示すように、各コリメート部４０から射出された光Ｌで構成された光束Ｐ１は、光源光軸Ａに直交する平面内において、光Ｌが複数行複数列（アレイ状）に配置されている。すなわち、光束Ｐ１は、複数行複数列に配置された光Ｌで構成されている。図示の例では、光束Ｐ１は、４行２列に配置された半導体発光素子２０の配置に対応して、４行２列に配置された光Ｌで構成されている。なお、複数の半導体発光素子２０の各々の仕様を揃えることで、光Ｌの径や強度がそろった光束Ｐ１を得ることができる。

光学部５０は、複数のコリメート部４０で平行化された光Ｌの光軸間の距離を短くする。図６（Ａ）は、光学部５０を模式的に示す平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。図６（Ｂ）は、光学部５０をＹ軸方向から見た模式図であり、図６（Ｃ）は、光学部５０をＸ軸方向から見た模式図である。

光学部５０は、透光性材料からなる光学素子であり、図示の例ではプリズムアレイによって構成されている。光学部５０は、光Ｌが入射する一方側（−Ｚ軸方向側）に形成された複数の入射端面５２と、光Ｌが射出する他方側（＋Ｚ軸方向側）に形成された複数の射出端面５４と、を有している。

光学部５０では、一対の入射端面５２と射出端面５４の素子上の位置における傾斜の度合い（傾斜角度）、入射端面５２と射出端面５４との間の距離、透光性材料の屈折率等を制御因子として、複数のコリメート部４０から射出される光の各々の位置を調整して射出することができる。

図示の例では、入射端面５２は、位置に応じて所定の傾斜角（入射する光の光軸に対する角度）で形成されている。具体的には、入射端面５２は、例えば光源光軸Ａとの距離が大きい入射端面ほど傾斜角が大きくなる。

射出端面５４は、対応する入射端面５２と同じ傾斜角を有している。すなわち、対応関係にある入射端面５２と射出端面５４とは平行である。射出端面５４と光源光軸Ａとの間の距離は、対応する入射端面５２と光源光軸Ａとの間の距離よりも短い。

光学部５０では、ある入射端面５２（例えば入射端面５２ａ）に入射した光は、対応する射出端面５４（例えば射出端面５４ａ）から射出される。ここで、対応関係にある一対の入射端面５２と射出端面５４とは平行であるため、光学部５０に入射した光は、角度分布を維持しながら、位置のみを変化させる。すなわち、光学部５０は、入射した光を平行シフトさせる。また、上述したように、射出端面５４と光源光軸Ａとの間の距離は、対応する入射端面５２と光源光軸Ａとの間の距離よりも短いため、ある射出端面５４（例えば射出端面５４ａ）から射出された光の光軸と光源光軸Ａとの間の距離を、対応する入射端面５２（例えば入射端面５２ａ）に入射した光の光軸と光源光軸Ａとの間の距離よりも短くすることができる。すなわち、光学部５０は、入射した光の光軸の位置を光源光軸Ａ側に平行シフトさせることができる。

例えば、光源光軸Ａに対して＋Ｙ軸方向側であって、かつ、＋Ｘ軸方向側に位置している入射端面５２ａに入射した光は、図６（Ｂ）に示すように、ＸＺ平面内において、入射端面５２ａで−Ｘ軸方向に屈折して対応する射出端面５４ａに至り、射出端面５４ａで＋Ｘ軸方向に屈折して射出される。また、入射端面５２ａに入射した光は、図６（Ｃ）に示すように、ＹＺ平面内において、入射端面５２ａで−Ｙ軸方向に屈折して対応する射出端面５４ａに至り、射出端面５４ａで＋Ｙ軸方向に屈折して射出される。このとき、入射端面５２ａと射出端面５４ａとは平行であるため、光学部５０に入射した光は、平行性を維持しながら、光の光軸の位置を光源光軸Ａ側に平行シフトする。

第１照明ユニット２ａでは、複数のコリメート部４０から射出された、互いに平行な光Ｌの各々が光学部５０の各入射端面５２に入射し、光学部５０にて平行シフトされて射出される。すなわち、光学部５０の各射出端面５４から射出された光Ｌの各々は、互いに平行である。そのため、２次元アレイ状の光は光学部５０を経ることによって、各々の光の平行性を保ちつつ、隣接する光の間隔を狭くすることができる。すなわち、エテンデューを小さくして、後段の光学系において光の利用効率を高めることができる。

図５（Ｂ）は、第１の光束Ｐａ（光学部５０から射出された光）を模式的に示す図である。なお、図５（Ｂ）では、光学部５０に入射する光束Ｐ１を構成する光Ｌを波線の円で示し、光学部５０から射出された第１の光束Ｐａを構成する光Ｌを実線の円で示している。

図５（Ｂ）に示すように、第１の光束Ｐａは、光源光軸Ａに直交する平面内において、複数行複数列（図示の例では４行２列）に配置された光Ｌで構成されている。すなわち、第１の光束Ｐａは、２次元アレイ状に配置された光Ｌで構成されている。図示の例では、第１の光束Ｐａでは、光源光軸Ａと直交する平面内において、光ＬがＸ軸方向に光径Ｗの２倍のピッチで配置され、Ｙ軸方向に光径Ｗと同じピッチで配置されている。隣り合う第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列間の距離は、光径Ｗと同じ（または略同じ）である。なお、光径Ｗは、例えば、光Ｌの光強度がピーク強度値の約１３．５％（１／ｅ^２）となるところの幅（直径）とする。

第１の光束Ｐａは、上述したように光学部５０によって、光束Ｐ１を構成する光Ｌの光軸を光源光軸Ａ側に平行シフトさせて光Ｌの光軸間の距離を短くすることにより得られる。図示の例では、光束Ｐ１では、光源光軸Ａと直交する断面において、光ＬがＸ軸方向には光径（光Ｌの直径）Ｗの４倍のピッチで配置され、Ｙ軸方向には光径Ｗの１．５倍のピッチで配置されている。光学部５０では、光束Ｐ１を構成する光Ｌの光軸間の距離を、Ｘ軸方向に光径Ｗの２倍分だけ短くし、Ｙ軸方向に光径Ｗの０．５倍分だけ短くする。これにより、第１の光束Ｐａが得られる。

次に、第２照明ユニット２ｂについて説明する。第２照明ユニット２ｂの構成は、上述した第１照明ユニット２ａと同様であり、その詳細な説明を省略する。

第２照明ユニット２ｂは、第２照明ユニット２ｂから射出される第２の光束Ｐｂの光軸が、第１照明ユニット２ａから射出される第１の光束Ｐａの光軸と交差するように配置される。図示の例では、第１照明ユニット２ａが光源基板１０の主面１１ａ（図３参照）が＋Ｚ軸方向を向くように配置され、第１の光束Ｐａを＋Ｚ軸方向に射出するのに対して、第２照明ユニット２ｂは、光源基板１０の主面１１ａが＋Ｘ軸方向を向くように配置され、第２の光束Ｐｂを＋Ｘ軸方向に射出する。

（２）光合成部
次に、光合成部４について説明する。

光合成部４は、第１照明ユニット２ａから射出される第１の光束Ｐａと、第２照明ユニット２ｂから射出される第２の光束Ｐｂと、を合成する。光合成部４は、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列と、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列と、を交互に配置して、第１の光束Ｐａと第２の光束Ｐｂとを合成する。第１の光束Ｐａおよび第２の光束Ｐｂは、光合成部４にて空間的に光束が合成され、合成光束（合成照明光束）として射出される。

図７（Ａ）は、光合成部４を模式的に示す斜視図である。図７（Ｂ）は、光合成部４を構成している第１プリズム４ａを模式的に示す斜視図であり、図７（Ｃ）は、光合成部４を構成している第２プリズム４ｂを模式的に示す斜視図である。なお、以下の説明では、第１の光束Ｐａ及び第２の光束Ｐｂを構成する各光Ｌの光径Ｗは等しいと仮定する。

光合成部４は、図７（Ａ）に示すように、透光性材料からなる２つのプリズム４ａ，４ｂを斜面が相対（対向）するように接着した光学素子である。プリズム４ａ，４ｂは、例えば、直角二等辺三角形を底面とする三角柱状の直角プリズムである。第１プリズム４ａの斜面（第２面）４０２ａと、第２プリズム４ｂの斜面（第３面）４０２ｂとの間（界面）には、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を通過させる光通過部４１０と、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列を反射させる光反射部４２０と、が設けられている。光通過部４１０および光反射部４２０は、複数設けられている。光通過部４１０と光反射部４２０とは、プリズム４ａ，４ｂの界面の面内方向に、交互に設けられている。図示の例では、光通過部４１０と光反射部４２０とは、α軸（Ｙ軸に直交し、かつ、Ｘ軸およびＺ軸に対して４５度傾いた軸）方向に交互に設けられている。

第１プリズム４ａは、図７（Ｂ）に示すように、斜面（二等辺三角形の底辺と接続している側面）４０２ａと、２つの側面４０４ａ，４０６ａと、を有している。第１プリズム４ａの斜面４０２ａには、複数の光反射部４２０が設けられている。光反射部４２０としては、半導体発光素子２０から射出される光を効率よく反射させる誘電体多層膜等の反射膜が好適である。

光反射部４２０の幅（α軸方向の大きさ）Ｗ_Ｒは、光径Ｗと同じ（または光径Ｗ以上）である。光反射部４２０の長さ（Ｙ軸方向の長さ）は、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列の長さ（第２の光束ＰｂのＹ軸方向の長さ）以上である。光反射部４２０は、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列のピッチと同じピッチで配置されている。図示の例では、光反射部４２０は、光径Ｗの２倍のピッチで配置されている。すなわち、光反射部４２０間の距離は、光径Ｗと同じ（または光径Ｗ以上）である。第１プリズム４ａの斜面４０２ａにおいて光反射部４２０が存在しない領域は、光通過部４１０となる。すなわち、光通過部４１０の幅（α軸方向の大きさ）Ｗ_Ｔは、光径Ｗと同じ（または光径Ｗ以上）である。すなわち、第１プリズム４ａの斜面４０２ａには、互いに同じ幅の光通過部４１０と光反射
部４２０とが交互に配置されている。なお、上記では光通過部４１０の幅Ｗ_Ｔと光反射部４２０の幅Ｗ_Ｒを等しく設定する場合を説明したが、これに限定されない。すなわち、後述するように、光合成部４から射出される合成光束Ｐａ＋ｂを構成する光Ｌが互いに重ならないように密接した状態で配置される様に、第１の光束Ｐａ及び第２の光束Ｐｂを構成する各光Ｌの光径Ｗに対応させて、光通過部４１０及び光反射部４２０の幅とそれらの配置間隔とを設定することが望ましい。

第１プリズム４ａの側面４０４ａは、第１の光束Ｐａが入射する入射面となる。第１プリズム４ａの斜面４０２ａや側面４０４ａには、反射防止膜が形成されていていることが好ましい。

第２プリズム４ｂは、図７（Ｃ）に示すように、斜面４０２ｂと、２つの側面４０４ｂ、４０６ｂと、を有している。第２プリズム４ｂは、例えば、第１プリズム４ａと同じ形状、同じ大きさを有している。第２プリズム４ｂの側面４０６ｂは、第２の光束Ｐｂが入射する入射面となる。また、第２プリズム４ｂの側面４０４ｂは、光通過部４１０を通過した第１の光束Ｐａおよび光反射部４２０で反射された第２の光束Ｐｂ（すなわち光合成部４で合成された光束）が射出される射出面となる。第２プリズム４ｂの斜面４０２ｂや側面４０４ｂ，４０６ｂには、反射防止膜が形成されていていることが好ましい。

なお、ここでは、第１プリズム４ａの斜面４０２ａに光反射部４２０となる反射膜が設けられている例について説明したが、第２プリズム４ｂの斜面４０２ｂに光反射部４２０となる反射膜が設けられていてもよい。

光合成部４は、第１照明ユニット２ａから射出された第１の光束Ｐａと、第２照明ユニット２ｂから射出された第２の光束Ｐｂとが、交わる位置（または略交わる位置）に配置されている。より具体的には、光合成部４は、第１プリズム４ａと第２プリズム４ｂとの界面が第１の光束Ｐａと第２の光束Ｐｂとが交わる位置（または略交わる位置）に位置するように配置されている。また、第１プリズム４ａと第２プリズム４ｂとの界面は、光束Ｐａ，Ｐｂの光軸に対して４５度の角度をなすように配置される。

図７（Ａ）に示すように、第１照明ユニット２ａから射出された第１の光束Ｐａは＋Ｚ軸方向に向かって進行し、第１プリズム４ａの側面４０４ａに入射する。そして、第１の光束Ｐａは、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列ごとに光通過部４１０を通過して、第２プリズム４ｂの側面４０４ｂから＋Ｚ軸方向に射出される。

一方、第２照明ユニット２ｂから射出された第２の光束Ｐｂは＋Ｘ軸方向に向かって進行し、第２プリズム４ｂの側面４０６ｂに入射する。そして、第２の光束Ｐｂは、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列ごとに光反射部４２０で反射されて＋Ｚ軸方向に進行方向を変えて、第２プリズム４ｂの側面４０４ｂから＋Ｚ軸方向に射出される。すなわち、複数の光反射部４２０は、第２の光束Ｐｂを第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させる。

このように光合成部４は、複数の光反射部４２０によって第２の光束Ｐｂを第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させて、第１の光束Ｐａと第２の光束Ｐｂとを合成する。

図８は、光合成部４で合成された合成光束Ｐａ＋ｂを模式的に示す図である。なお、図８は、合成光束Ｐａ＋ｂの、合成光束Ｐａ＋ｂの光軸Ｏと直交する断面を図示している。

図８に示すように、合成光束Ｐａ＋ｂは、光軸Ｏと直交する平面内において、複数行複
数列（図示の例では４行４列）に配置された光Ｌで構成されている。すなわち、合成光束Ｐａ＋ｂは、２次元アレイ状に配置された光Ｌで構成されている。合成光束Ｐａ＋ｂは、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列と、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列と、がＸ軸方向に交互に配置されて構成されている。すなわち、隣り合う第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列間に、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列が位置している。図８に示すように第１の光束Ｐａの光軸Ａと第２の光束Ｐｂの光軸Ｂとを光Ｌの列と直交する方向（図示の例ではＸ軸方向）にずらすことで第１の光束Ｐａの光Ｌの列と第２の光束Ｐｂの光Ｌの列とを交互に配置することができる。隣り合う第１の光束Ｐａ間の距離（ピッチ）は光径Ｗの２倍であり、隣り合う第１の光束Ｐａ間の最短距離は光径Ｗと同じであるため、合成光束Ｐａ＋ｂを構成する光Ｌは、互いに重ならないように密接した状態で配置される。このように、光合成部４では、第１の光束Ｐａおよび第２の光束Ｐｂを合成して、光束Ｐａ，Ｐｂを構成する光Ｌの各々が互いに重畳することなく隙間無く隣接するような合成光束Ｐａ＋ｂを得ることができる。

照明装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

照明装置１００では、第１照明ユニット２ａおよび第２照明ユニット２ｂにおいて、光源基板１０の面内方向に光を射出する複数の半導体発光素子２０から射出された光の各々を、折り曲げ部３０によって光源基板１０の主面１１ａから離れる方向に折り曲げることができる。すなわち、照明装置１００では、端面発光型の半導体発光素子２０を用いることができる。したがって、照明装置１００では、例えば面発光型の半導体発光素子を用いる場合と比べて、１つの半導体発光素子から得られる光出力を大きくすることができる。さらに、照明装置１００では、端面発光型の半導体発光素子の高集積化が可能になる。このように、照明装置１００では、１つの半導体発光素子から得られる光出力を大きくしつつ、高集積化が可能であるため、高出力化を図ることができる。

照明装置１００では、第１照明ユニット２ａおよび第２照明ユニット２ｂが平行化された光Ｌの光軸間の距離を短くする光学部５０を有し、第１照明ユニット２ａおよび第２照明ユニット２ｂから射出された光束Ｐａ，Ｐｂが光合成部４で合成されるため、例えば各照明ユニットが光学部を有さない場合と比べて、光合成部４で合成された合成光束Ｐａ＋ｂの径（発光面積）を小さくすることができる。したがって、照明装置１００では、高出力化を図りつつ、エテンデューを小さくして光利用効率を高めることができる。

照明装置１００では、第１の光束Ｐａおよび第２の光束Ｐｂは、光軸に直交する平面内において、複数行かつ複数列に配置された光Ｌで構成され、光合成部４は、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列と、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列とを、交互に配置する。そのため、照明装置１００では、光合成部４にて第１の光束Ｐａと第２の光束Ｐｂとを合成して、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列と第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列とが交互に配置された合成光束Ｐａ＋ｂを得ることができる。

照明装置１００では、光合成部４は、第１プリズム４ａの斜面４０２ａと第２プリズム４ｂの斜面４０２ｂとの間には、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を通過させる光通過部４１０と、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列を、光通過部４１０を通過した第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部４２０とがそれぞれ複数設けられ、光通過部４１０と光反射部４２０とは、交互に配置されている。そのため、光合成部４は、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列と第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列とが交互に配置された合成光束Ｐａ＋ｂを得ることができる。

照明装置１００では、第１照明ユニット２ａおよび第２照明ユニット２ｂは、折り曲げ部３０と一体に構成されているコリメート部４０を有している。そのため、照明装置１０
０では、折り曲げ部３０とコリメート部４０とを独立した光学部品として設ける場合と比べて、部品点数を減らすことができる。したがって、部品間の位置合わせが容易であり、また製造コストを低減させることができる。

照明装置１００では、折り曲げ部３０はプリズムであり、折り曲げ部３０と一体に構成されている光学素子はコリメート部４０を構成しているレンズである。これにより、半導体発光素子２０から射出された光は、プリズム３０に入射しプリズム３０の反射面３２で反射された後、レンズで平行化されて射出される。すなわち、半導体発光素子２０から射出された光は、プリズム３０の内部に入射して反射面３２にて反射されるため、空気中にて反射される場合よりも光の放射角（拡がり角）が小さい状態で反射される。そのため、プリズム３０を小さくすることが可能となる。したがって、隣り合う半導体発光素子２０の間隔を狭くすることが可能となり、光源基板１０の主面１１ａの法線方向から見た、単位面積あたりの発光強度を高めることができる。

１．２． 照明装置の変形例
次に、第１実施形態に係る照明装置の変形例について説明する。以下、各変形例に係る照明装置において、上述した第１実施形態に係る照明装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。

（１）第１変形例
まず、第１変形例に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。図９は、第１変形例に係る照明装置２００の構成を模式的に示す図である。図１０（Ａ）は、第１変形例に係る照明装置の光合成部４を模式的に示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は、光合成部４を構成している板状部材４３０を模式的に示す図１０（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

第１変形例に係る照明装置２００では、光合成部４は、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、複数の光通過部（光透過領域）４１０を有する板状部材４３０と、板状部材４３０の主面４３２ａに設けられた複数の光反射部４２０と、を有している。

板状部材４３０は、透光性の平板である。板状部材４３０の主面４３２ａ，４３２ｂには、反射防止膜（図示せず）が設けられていることが好ましい。板状部材４３０の主面４３２ａには、複数の光反射部４２０（反射膜）が設けられている。板状部材４３０において、板状部材４３０の主面４３２ａの垂線方向から見て、光反射部４２０と重ならない領域が第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を透過させる光透過領域（光通過部４１０）となる。光通過部４１０と光反射部４２０とは、主面４３２ａの面内方向に（図示の例ではα軸方向に）交互に配置されている。光合成部４は、板状部材４３０の主面４３２ａが光束Ｐａ，Ｐｂが交わる位置（または略交わる位置）に配置されている。板状部材４３０の主面４３２ａは、光束Ｐａ，Ｐｂの光軸に対して４５度の角度をなすように配置されている。

板状部材４３０として用いられる平板は、可能な限り薄い平板を用いることが好ましい。板状部材４３０の主面４３２ａ，４３２ｂは、第１照明ユニット２ａから射出されて＋Ｚ軸方向に向けて射出される第１の光束Ｐａの光軸に対して４５度傾いた方向に配置されている。すなわち、板状部材４３０の主面４３２ａ，４３２ｂと第１の光束Ｐａの光軸とがなす角度が４５度である。そのため、第１の光束Ｐａが板状部材４３０を透過する際に平行シフトする。この平行シフトが生じると板状部材４３０から射出される合成光束Ｐａ＋ｂを構成する光Ｌの位置がずれて強度ムラや光利用効率が低下してしまう場合がある。したがって、この平行シフト量を小さくするために板状部材４３０として用いられる平板は薄いものが好ましい。また、平行シフト量をあらかじめ考慮し、光合成部４に入射させる第１の光束Ｐａの位置を平行シフトの方向とは逆方向にシフトさせておくことが好まし
い。

図１０（Ａ）に示すように、第１照明ユニット２ａから射出された第１の光束Ｐａは＋Ｚ軸方向に向かって進行し、板状部材４３０の主面４３２ｂに対して４５度傾いた角度から入射する。そして、第１の光束Ｐａは、光Ｌの列ごとに光通過部４１０を通過（透過）して、板状部材４３０の主面４３２ａから＋Ｚ軸方向に射出される。

一方、第２照明ユニット２ｂから射出された第２の光束Ｐｂは＋Ｘ軸方向に向かって進行し、板状部材４３０の光反射部４２０に対して４５度傾いた方向から入射する。そして、第２の光束Ｐｂは、光Ｌの列ごとに光反射部４２０で反射されて＋Ｚ軸方向に進行方向を変える。すなわち、複数の光反射部４２０は、第２の光束Ｐｂを第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させる。

このように光合成部４は、複数の光反射部４２０によって第２の光束Ｐｂを第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させて、第１の光束Ｐａと第２の光束Ｐｂとを合成する。

第１変形例に係る照明装置２００では、光合成部４は、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を透過させる光通過部（光透過領域）４１０を複数有する透光性の板状部材４３０を有し、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列を、光通過部（光透過領域）４１０を透過した第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部４２０が板状部材４３０に複数設けられ、光通過部（光透過領域）４１０と光反射部４２０とは、交互に配置されている。そのため、光合成部４は、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列と第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列とが交互に配置された合成光束Ｐａ＋ｂを得ることができる。

（２）第２変形例
次に、第２変形例に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。図１１（Ａ）は、第２変形例に係る照明装置の光合成部４を模式的に示す斜視図であり、図１１（Ｂ）は、光合成部４を構成している板状部材４３０を模式的に示す図１１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、本変形例に係る照明装置の構成は、図９に示す照明装置２００の構成と同様であり図示を省略する。

第２変形例に係る照明装置では、光合成部４は、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、複数の光通過部４１０を有する板状部材４３０と、板状部材４３０に設けられた複数の光反射部４２０と、を有しており、光通過部４１０は板状部材４３０に設けられた開口部４４０である。

板状部材４３０は、平板である。なお、板状部材４３０は透光性を有していなくてもよい。板状部材４３０の全面には、光反射部４２０を構成する反射膜４２２が形成されている。板状部材４３０には、主面４３２ａ，４３２ｂ間を貫通する開口部４４０が設けられている。開口部４４０は、複数（図示の例では２個）設けられている。板状部材４３０において、開口部４４０が設けられていない領域が光反射部４２０となる。開口部４４０と光反射部４２０とは、板状部材４３０の主面４３２ａの面内方向（図示の例ではα軸方向）に交互に配置されている。本変形例に係る光合成部４の配置は、上述した第１変形例に係る光合成部４の配置と同様である。

板状部材４３０として用いられる平板は、可能な限り薄い平板を用いることが好ましい。板状部材４３０の主面４３２ａ，４３２ｂは、第１照明ユニット２ａから射出されて＋Ｚ軸方向に向けて射出される第１の光束Ｐａの光軸に対して４５度傾いた方向に配置されている。そのため、開口部４４０の実効的な開口幅（Ｘ軸方向の開口部の大きさ）が狭く
なり、平板が厚い場合、開口部４４０のエッジ部分で光損失を生じるおそれがあるためである。

図１１（Ａ）に示すように、第１照明ユニット２ａから射出された第１の光束Ｐａは＋Ｚ軸方向に向かって進行し、板状部材４３０の主面４３２ｂに対して４５度傾いた角度から開口部４４０（光通過部４１０）に入射する。そして、第１の光束Ｐａは、光Ｌの列ごとに開口部４４０（光通過部４１０）を通過して＋Ｚ軸方向に進行する。

一方、第２照明ユニット２ｂから射出された第２の光束Ｐｂは＋Ｘ軸方向に向かって進行し、板状部材４３０の光反射部４２０に対して４５度傾いた方向から入射する。そして、第２の光束Ｐｂは、光Ｌの列ごとに光反射部４２０で反射されて＋Ｚ軸方向に進行方向を変える。すなわち、複数の光反射部４２０は、第２の光束Ｐｂを第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させる。

このように光合成部４は、複数の光反射部４２０によって第２の光束Ｐｂを第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させて、第１の光束Ｐａと第２の光束Ｐｂとを合成する。

第２変形例に係る照明装置では、光合成部４は、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を通過させる開口部４４０を複数有する板状部材４３０を有し、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列を、開口部４４０を通過した第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部４２０が板状部材４３０に複数設けられ、開口部４４０と光反射部４２０とは、交互に配置されている。そのため、光合成部４は、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列と第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列とが交互に配置された合成光束Ｐａ＋ｂを得ることができる。

（３）第３変形例
次に、第３変形例に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。図１２は、第３変形例に係る照明装置３００の構成を模式的に示す図である。図１３（Ａ）は、光学部５０を模式的に示す平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。図１３（Ｂ）は、光学部５０をＹ軸方向から見た模式図であり、図１３（Ｃ）は、光学部５０をＸ軸方向から見た模式図である。

上述した照明装置１００の例では、図１および図６に示すように、光学部５０は、複数のコリメート部４０によって平行化された光Ｌの各々を平行シフトさせて、各光Ｌ間の距離を短くした。これに対して、照明装置３００では、図１２および図１３に示すように、光学部５０は、複数のコリメート部４０によって平行化された光Ｌの各々を光源光軸Ａに向けて内向させて、各光Ｌ間の距離を短くする。

光学部５０は、例えば、光束Ｐ１（図５（Ａ）参照）を構成する光Ｌの各々を、光Ｌの光軸が光源光軸Ａ上の１点（所定の位置）で交わるように屈折させて、各光Ｌ間の距離を短くする。すなわち、光学部５０は、光束Ｐ１を集光して、光束Ｐ１を構成する各光Ｌの光軸間の距離を短くする。光学部５０は、例えば、第１の光束Ｐａが光合成部４上（第１プリズム４ａと第２プリズム４ｂとの界面）において、図５（Ｂ）に示す配置となるように構成されている。

光学部５０は、対応する入射端面５２と射出端面５４とが異なる傾斜角を有している点で、図６に示す照明装置１００の光学部５０と異なっている。例えば、射出端面５４の傾斜角は、射出される光Ｌが光源光軸Ａの所定の位置に向かって進行するような角度に設定されている。図示の例では、各射出端面５４と光源光軸Ａとがなす角度は、９０度である
。

例えば、入射端面５２ａに入射した光は、図１３（Ｂ）に示すように、ＸＺ平面内において、入射端面５２ａと射出端面５４ａとで屈折して、光源光軸Ａに対して非平行な（所定の角度をなす）状態で射出される。また、入射端面５２ａに入射した光は、図１３（Ｃ）に示すように、ＹＺ平面内において、入射端面５２ａと射出端面５４ａとで屈折して、光源光軸Ａに対して非平行な（所定の角度をなす）状態で射出される。このように、光学部５０は、各光Ｌの光軸の位置を光源光軸Ａ側に内向シフトさせ、各光Ｌ間の距離を短くする。

照明装置３００では、光学部５０が複数のコリメート部４０によって平行化された光Ｌを光源光軸Ａに向けて内向させて各光Ｌ間の距離を短くするため、光学部５０から射出された光束Ｐａ，Ｐｂを構成する光Ｌの各々が互いに異なる様々な角度分布を持つ。したがって、後段の光学系において強度分布の均一化が容易になる。

（４）第４変形例
次に、第４変形例に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。図１４は、第４変形例に係る照明装置の第１照明ユニット２ａを模式的に示す平面図である。図１５は、第４変形例に係る照明装置の第１照明ユニット２ａを模式的に示す図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図である。なお、図１４および図１５では、便宜上、光学部５０の図示を省略している。また、本変形例に係る照明装置の構成は、図１に示す照明装置１００の構成と同様であり図示を省略する。

上述した照明装置１００の照明ユニット２ａ，２ｂでは、図２および図３に示すように、折り曲げ部３０と、コリメート部４０を構成している光学素子（レンズ）と、が一体に構成されていた。これに対して、本変形例に係る照明装置の照明ユニット２ａ，２ｂは、図１４および図１５に示すように、折り曲げ部３０と、コリメート部４０と、が独立している。

折り曲げ部３０は、半導体発光素子２０から射出される光の光軸に対して４５度傾いた反射面３２を有している。図示の例では、半導体発光素子２０から射出された光は、＋Ｘ軸方向に進行し、反射面３２で反射されて＋Ｚ軸方向に向けて反射される。折り曲げ部３０は、光源基板１０の主面１１ａに配置されている。折り曲げ部３０は、光学基板４５とは独立して設けられている。

なお、折り曲げ部３０の反射面３２は、図示はしないが、湾曲した凹面であってもよい。反射面３２を凹面とすることにより、半導体発光素子２０から射出された光を集光することができる。反射面３２は、放物面であってもよい。また、反射面３２は、半導体発光素子２０から射出された光の強度分布を反射前後で変化させるような湾曲面であってもよい。例えば、上述したように半導体発光素子２０から射出される光の断面形状は楕円状であるため、反射面３２にて反射された後の光の断面形状を円状になるように湾曲面の曲率が調整されていてもよい。

コリメート部４０は、光学基板４５に設けられている。なお、ここでは、コリメート部４０が光学基板４５に設けられたレンズ面４１で構成されているが、コリメート部４０の構成はこの例に限定されない。

例えば、コリメート部４０は、複数のレンズ（屈折面）で構成されていてもよい。上述したように半導体発光素子２０から射出される光は、光軸と直交する２方向で射出角（拡がり角）が大きく異なるため、コリメート部４０としては、２つの屈折面を光軸上の離れ
た位置に配置されたレンズが好適である。例えば、図１６および図１７に示すように、コリメート部４０は、互いに直交する方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ４０ａ，４０ｂを光軸上の離れた位置に配置することによって互いに直交する方向で射出角が異なる光を平行化してもよい。図示の例では、光学基板４５の−Ｚ軸方向側の主面にＸ軸方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ４０ａを設け、光学基板４５の＋Ｚ軸方向側の主面にＹ軸方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ４０ｂを設けている。また、図示の例では、Ｙ軸方向に並ぶ４つの半導体発光素子２０からなる列ごとに、Ｙ軸方向に長手方向を持つシリンドリカルレンズ４０ａを配置し、Ｘ軸方向に並ぶ２つの半導体発光素子２０からなる列ごとに、Ｘ軸方向に長手方向を持つシリンドリカルレンズ４０ｂを配置して、コリメートレンズアレイを構成している。

なお、ここでは、コリメート部４０がレンズを用いて光を平行化する例について説明したが、コリメート部４０は、図示はしないが、回折光学素子（ＤＯＥ素子）等の光学素子を用いて光を平行化してもよい。

２． 第２実施形態
２．１． 照明装置
次に、第２実施形態に係る照明装置について図面を参照しながら説明する。図１８は、第２実施形態に係る照明装置４００を模式的に示す図である。以下、第２実施形態に係る照明装置において、上述した第１実施形態に係る照明装置の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。

照明装置４００は、図１８に示すように、第１照明ユニット２ａおよび第２照明ユニット２ｂに加えて、第３照明ユニット２ｃを含んで構成されている点で図１に示す照明装置１００と異なっている。第３照明ユニット２ｃの構成は、上述した図２〜図４に示す第１照明ユニット２ａの構成と同様である。なお、以下の説明では、第１の光束Ｐａ乃至第３の光束Ｐｃを構成する各光Ｌの光径Ｗは等しいと仮定する。

第３照明ユニット２ｃは、第３照明ユニット２ｃから射出される第３の光束Ｐｃの光軸が、第１照明ユニット２ａから射出される第１の光束Ｐａの光軸と交差するように配置される。図示の例では、第３照明ユニット２ｃは、光源基板１０の主面１１ａ（図３参照）が−Ｘ軸方向を向くように配置され、第３の光束Ｐｃを−Ｘ軸方向に射出する。

図１９は、第１照明ユニット２ａから射出される第１の光束Ｐａを模式的に示す図である。

図１９に示すように、第１の光束Ｐａでは、光源光軸Ａと直交する断面において、光ＬがＸ軸方向には光径Ｗの３倍のピッチで配置され、Ｙ軸方向には光径Ｗと同じピッチで配置されている。すなわち、隣り合う第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列間の最短距離は、光径Ｗの２倍である。このように第１の光束ＰａのＸ軸方向の配列ピッチは、照明ユニットの数をｎとすると、ｎ×Ｗとなる。

第２照明ユニット２ｂから射出される第２の光束Ｐｂおよび第３照明ユニット２ｃから射出される第３の光束Ｐｃも同様に、図１９に示す第１の光束Ｐａと同様に配置された光Ｌで構成される。

図２０（Ａ）は、第２実施形態に係る照明装置４００の光合成部４を模式的に示す斜視図である。図２０（Ｂ）は、第２実施形態に係る照明装置４００の光合成部４の界面４５０を模式的に示す平面図であり、図２０（Ｃ）は、光合成部４の界面４５２を模式的に示す平面図である。なお、図２０（Ｂ）は、界面４５０を、界面４５０の垂線方向から見た
図であり、図２０（Ｃ）は、界面４５２を、界面４５２の垂線方向から見た図である。

光合成部４は、第１照明ユニット２ａから射出される第１の光束Ｐａと、第２照明ユニット２ｂから射出される第２の光束Ｐｂと、第３照明ユニット２ｃから射出される第３の光束Ｐｃと、を合成する。光合成部４は、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列と、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列と、第３の光束Ｐｃを構成する光Ｌの列と、を交互に配置して、第１の光束Ｐａと第２の光束Ｐｂと第３の光束Ｐｃとを合成する。第１の光束Ｐａ、第２の光束Ｐｂ、および第３の光束Ｐｃは、光合成部４にて空間的に光束が合成され、合成光束として射出される。

光合成部４は、図２０（Ａ）に示すように、２つの界面４５０，４５２を有している。第１界面４５０と第２界面４５２とは直交している。光合成部４は、透光性材料からなる４つのプリズム（直角プリズム）４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって構成されており、これらのプリズム４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを接着することで、２つの界面４５０，４５２が形成される。具体的には、第１プリズム４ａと第２プリズム４ｂとを組み合わせて構成される直角プリズムの斜面と、第３プリズム４ｃと第４プリズム４ｄとを組み合わせて構成される直角プリズムの斜面と、の間（境界）が界面４５０となる。また、第１プリズム４ａと第４プリズム４ｄとを組み合わせて構成される直角プリズムの斜面と、第２プリズム４ｂと第３プリズム４ｃとを組み合わせて構成される直角プリズムの斜面と、の間（境界）が界面４５２となる。

界面４５０には、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を通過させる複数の光通過部４１０と、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列を反射させる複数の光反射部４２０ａと、が設けられている。光反射部４２０ａは、光径Ｗの３倍のピッチで配置されている。すなわち、隣接する光反射部４２０ａ間の最短距離は、光径Ｗの２倍である。光通過部４１０と光反射部４２０ａとは、α軸方向に交互に設けられている。なお、光通過部４１０と光反射部４２０ａとの間には、第３の光束Ｐｃを構成する光Ｌの列を通過させる光通過部が設けられていてもよい。

界面４５２には、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を通過させる複数の光通過部４１０と、第３の光束Ｐｃを構成する光Ｌの列を反射させる複数の光反射部４２０ｂと、が設けられている。光反射部４２０ｂは、光径Ｗの３倍のピッチで配置されている。光通過部４１０と光反射部４２０ｂとは、α軸と直交する方向に交互に設けられている。なお、光通過部４１０と光反射部４２０との間には、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列を通過させる光通過部が設けられていてもよい。

光合成部４は、界面４５０が光束Ｐａ，Ｐｂが交わる位置（または略交わる位置）に位置し、かつ、界面４５２が光束Ｐａ，Ｐｃが交わる位置（または略交わる位置）に位置するように配置されている。界面４５０は、光束Ｐａ，Ｐｂの光軸に対して４５度の角度をなし、界面４５２は、光束Ｐａ，Ｐｃに対して４５度の角度をなすように配置されている。

図２０（Ａ）に示すように、第１照明ユニット２ａから射出された第１の光束Ｐａは＋Ｚ軸方向に向かって進行し、第２プリズム４ｂの側面に入射する。第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列ごとに界面４５０，４５２に設けられた光通過部４１０を通過して、第４プリズム４ｄの側面から＋Ｚ軸方向に射出される。

また、第２照明ユニット２ｂから射出された第２の光束Ｐｂは＋Ｘ軸方向に向かって進行し、第３プリズム４ｃの側面に入射する。そして、第２の光束Ｐｂは、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列ごとに界面４５０に設けられた光反射部４２０ａで反射されて＋Ｚ軸
方向に進行方向を変えて、第４プリズム４ｄの側面から＋Ｚ軸方向に射出される。

また、第３照明ユニット２ｃから射出された第３の光束Ｐｃは−Ｘ軸方向に向かって進行し、第１プリズム４ａの側面に入射する。そして、第３の光束Ｐｃは、第３の光束Ｐｃを構成する光Ｌの列ごとに界面４５２に設けられた光反射部４２０ｂで反射されて＋Ｚ軸方向に進行方向を変えて、第４プリズム４ｄの側面から＋Ｚ軸方向に射出される。

このように光合成部４は、複数の光反射部４２０ａ，４２０ｂによって第２の光束Ｐｂおよび第３の光束Ｐｃを第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させて、第１〜第３の光束Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを合成する。

図２１は、光合成部４で合成された合成光束Ｐａ＋ｂ＋ｃを模式的に示す図である。なお、図２１は、合成光束Ｐａ＋ｂ＋ｃの、合成光束Ｐａ＋ｂ＋ｃの光軸Ｏと直交する断面を図示している。

図２１に示すように合成光束Ｐａ＋ｂ＋ｃは、光軸Ｏと直交する平面内において、複数行複数列（図示の例では４行６列）に配置された光Ｌで構成されている。合成光束Ｐａ＋ｂ＋ｃは、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列と、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列と、第３の光束Ｐｃを構成する光Ｌの列と、がＸ軸方向に交互に配置されて構成されている。図２１に示すように、第１の光束Ｐａの光軸Ａと第２の光束Ｐｂの光軸Ｂと第３の光束Ｐｃの光軸Ｃとを光Ｌの列と直交する方向（図示の例ではＸ軸方向）にずらすことで第１の光束Ｐａの光Ｌの列と第２の光束Ｐｂの光Ｌの列と第３の光束Ｐｃの光Ｌの列とを交互に配置することができる。第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列は、光径Ｗの３倍のピッチで配置されており、同様に第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列および第３の光束Ｐｃを構成する光Ｌの列も光径Ｗの３倍のピッチで配置されているため、合成光束Ｐａ＋ｂ＋ｃを構成する光Ｌは、密接した状態で配置される。このように、光合成部４では、光束Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを合成して、光束Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを構成する光Ｌの各々が互いに重畳することなく隙間無く隣接するような合成光束Ｐａ＋ｂ＋ｃを得ることができる。

照明装置４００は、例えば、以下の特徴を有する。

照明装置４００では、上述した照明装置１００と同様に、光学部５０が複数のコリメート部４０によって平行化された光の光軸間の距離を短くするため、エテンデューを小さくすることができ、光利用効率を高めることができる。また、照明装置４００では、第１〜第３の光束Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを射出する第１〜第３照明ユニット２ａ，２ｂ，２ｃと、第１〜第３の光束Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを合成する光合成部４と、を含むため、例えば照明装置１００と比べて、高出力化を図ることができる。

照明装置４００では、光合成部４は界面４５０と界面４５２とを有し、界面４５０には、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を通過させる光通過部４１０と、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列を、光通過部４１０を通過した第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部４２０ａと、がそれぞれ複数設けられ、界面４５２には、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を通過させる光通過部４１０と、第３の光束Ｐｃを構成する光Ｌの列を反射させる光反射部４２０ｂと、がそれぞれ複数設けられ、界面４５０において光通過部４１０と光反射部４２０ａとは交互に配置されており、界面４５２において光通過部４１０と光反射部４２０ｂとは交互に配置されている。そのため、照明装置４００では、光合成部４にて第１〜第３の光束Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを合成して、第１の光束Ｐａの光Ｌの列と第２の光束Ｐｂの光Ｌの列と第３の光束Ｐｃの光Ｌの列とが交互に配置された合成光束Ｐａ＋ｂ＋ｃを得ることができる。

２．２． 照明装置の変形例
次に、第２実施形態に係る照明装置の変形例について図面を参照しながら説明する。図２２は、第２実施形態の変形例に係る照明装置５００の構成を模式的に示す図である。図２３（Ａ）は、本変形例に係る照明装置の光合成部４を模式的に示す斜視図であり、図２３（Ｂ）は、光合成部４を構成している第１板状部材４６０ａの主面４６２ａを模式的に示す平面図であり、図２３（Ｃ）は、光合成部４を構成している第２板状部材４６０ｂの主面４６２ｂを模式的に示す平面図である。以下、本変形例に係る照明装置において、上述した第２実施形態に係る照明装置の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本変形例に係る照明装置５００では、光合成部４は、図２２および図２３に示すように、複数の光通過部（光透過領域）４１０を有する第１板状部材４６０ａと、複数の光通過部（光透過領域）４１０を有する第２板状部材４６０ｂと、第１板状部材４６０ａに設けられた複数の光反射部４２０ａと、第２板状部材４６０ｂに設けられた複数の光反射部４２０ｂと、を有している。

板状部材４６０ａ，４６０ｂは、透光性の平板である。板状部材４６０ａ，４６０ｂの主面４６２ａ，４６２ｂの主面には、反射防止膜（図示せず）が設けられていることが好ましい。板状部材４６０ａ，４６０ｂとして用いられる平板は、可能な限り薄いことが好ましい。これにより、上述したように、板状部材４６０ａ，４６０ｂを透過する光の平行シフト量を小さくすることができる。

第１板状部材４６０ａの主面４６２ａには、複数の光反射部４２０ａ（反射膜）が設けられている。第１板状部材４６０ａにおいて、主面４６２ａの垂線方向から見て光反射部４２０ａと重ならない領域が光通過部４１０となる。光通過部４１０と光反射部４２０ａとは、α軸方向に交互に配置されている。

第２板状部材４６０ｂの主面４６２ｂには、複数の光反射部４２０ｂが設けられている。第２板状部材４６０ｂにおいて、主面４６２ｂの垂線方向から見て光反射部４２０ｂと重ならない領域が光通過部４１０となる。光通過部４１０と光反射部４２０ｂとは、α軸と直交する方向に交互に配置されている。

第２板状部材４６０ｂは、図示の例では、２つの部分に分かれており、２つの部分の間に第１板状部材４６０ａが位置させることで、第１板状部材４６０ａと第２板状部材４６０ｂとが直交するように配置されている。なお、図示はしないが、第１板状部材４６０ａおよび第２板状部材４６０ｂにそれぞれ切欠きを設けて、その切欠き同士を嵌め合わせることで第１板状部材４６０ａと第２板状部材４６０ｂとが直交するように配置してもよい。第１板状部材４６０ａと第２板状部材４６０ｂとは、例えば、枠体（図示せず）によって支持されている。

第１板状部材４６０ａは、主面４６２ａが光束Ｐａ，Ｐｂが交わる位置（または略交わる位置）に配置されている。第１板状部材４６０ａの主面４６２ａは、光束Ｐａ，Ｐｂの光軸に対して４５度の角度をなすように配置されている。第２板状部材４６０ｂは、主面４６２ｂが光束Ｐａ，Ｐｃが交わる位置（または略交わる位置）に配置されている。第２板状部材４６０ｂの主面４６２ｂは、光束Ｐａ，Ｐｃの光軸に対して４５度の角度をなすように配置されている。

図２３（Ａ）に示すように、第１照明ユニット２ａから射出された第１の光束Ｐａは＋Ｚ軸方向に向かって進行し、第１板状部材４６０ａおよび第２板状部材４６０ｂに対して４５度傾いた角度から入射し、光Ｌの列ごとに板状部材４６０ａ，４６０ｂの光通過部４
１０を通過（透過）して＋Ｚ軸方向に射出される。

また、第２照明ユニット２ｂから射出された第２の光束Ｐｂは＋Ｘ軸方向に向かって進行し、第１板状部材４６０ａの光反射部４２０ａに対して４５度傾いた方向から入射し、光Ｌの列ごとに光反射部４２０ａにて第１の光束Ｐａと同じ方向（＋Ｚ軸方向）に向けて反射される。

また、第３照明ユニット２ｃから射出された第３の光束Ｐｃは−Ｘ軸方向に向かって進行し、第２板状部材４６０ｂの光反射部４２０ｂに対して４５度傾いた方向から入射し、光Ｌの列ごとに光反射部４２０ｂにて第１の光束Ｐａと同じ方向（＋Ｚ軸方向）に向けて反射される。

このように光合成部４は、複数の光反射部４２０ａ，４２０ｂによって第２の光束Ｐｂおよび第３の光束Ｐｃを第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させて、第１〜第３の光束Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを合成する。

本変形例に係る照明装置５００では、光合成部４は、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を透過させる光通過部（光透過領域）４１０を複数有する第１板状部材４６０ａと、第１の光束Ｐａを構成する光Ｌの列を透過させる光通過部（光透過領域）４１０を複数有する第２板状部材４６０ｂと、を有し、第２の光束Ｐｂを構成する光Ｌの列を光通過部（光透過領域）４１０を透過した第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部４２０ａが第１板状部材４６０ａに複数設けられ、第３の光束Ｐｃを構成する光Ｌの列を光通過部（光透過領域）４１０を透過した第１の光束Ｐａの進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部４２０ｂが第２板状部材４６０ｂに複数設けられ、第１板状部材４６０ａにおいて光通過部（光透過領域）４１０と光反射部４２０ａとは交互に配置され、第２板状部材４６０ｂにおいて光通過部（光透過領域）４１０と光反射部４２０ｂとは交互に配置されている。そのため、光合成部４では、第１の光束Ｐａの光Ｌの列と第２の光束Ｐｂの光Ｌの列と第３の光束Ｐｃの光Ｌの列とが交互に配置された合成光束Ｐａ＋ｂ＋ｃを得ることができる。

３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図２４は、第３実施形態に係るプロジェクター６００を模式的に示す図である。

プロジェクター６００は、図２４に示すように、赤色光、緑色光、青色光を射出する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂを含む。赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂは、本発明に係る照明装置である。以下では、本発明に係る照明装置として照明装置１００を用いた例について説明する。なお、便宜上、図２４では、プロジェクター６００を構成する筐体を省略し、照明装置１００を簡略化して図示している。

プロジェクター６００は、さらに、均一化光学系６０２Ｒ，６０２Ｇ，６０２Ｂと、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）６０８と、を含む。

光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出された光は、均一化光学系６０２Ｒ，６０２Ｇ，６０２Ｂに入射する。光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出された光は、均一化光学系６０２Ｒ，６０２Ｇ，６０２Ｂによって光強度分布が均一化された光となる。均一化光学系６０２Ｒ，６０２Ｇ，６０２Ｂは、例えば、レンズアレイと、集光レンズと、平行化レンズと、を含んで構成されている。レンズアレイ、集光レンズ、平行化レンズ
とは、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出された光を均一化するインテグレーター光学系を構成している。

各均一化光学系６０２Ｒ，６０２Ｇ，６０２Ｂから射出された光は、各液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。

また、プロジェクター６００は、液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂから射出された光を合成して投射レンズ６０８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）６０６を、含むことができる。

各液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム６０６に入射する。このプリズムは、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射光学系である投射レンズ６０８によりスクリーン６１０上に投射され、液晶ライトバルブ６０４Ｒ，６０４Ｇ，６０４Ｂによって形成された像（画像）が拡大されて表示される。

プロジェクター６００では、高光出力であり、かつ、光の利用効率を高めることができる照明装置を備えているため、効率よく高い投射輝度を実現することができる。

なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外の透過型のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。

また、照明装置１００を、光源からの光を走査することにより、スクリーン上に所望の大きさの画像を表示させる、走査型の画像表示装置（プロジェクター）の光源にも適用することが可能である。

また、照明装置１００を、液晶ディスプレイのバックライトに適用することもできる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した各実施形態では、半導体発光素子２０は半導体レーザーであったが、図２５および図２６に示すように、半導体発光素子２０はスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）であってもよい。ＳＬＤは半導体レーザーと類似の素子構造を備えているが、共振器構造を備えないことによりレーザー発振を抑制した発光素子である。ＳＬＤは、半導体レーザーに比べてスペックルノイズを低減した光を射出することができ、かつＬＥＤに比べて高出力化を図ることができるので、例えば、光源装置をプロジェクター等の光源に用いる場合に好適である。

半導体発光素子２０では、レーザー発振を抑制するために、光導波路２２はＺ軸方向（活性層１０６と第１クラッド層１０４との積層方向）からみて、光射出面の垂線に対して傾いて設けられている。例えば、光導波路２２は、光射出面の垂線に対して、０．５度〜１０度程度の角度をなすように傾いて設けられている。また、半導体発光素子２０は、Ｚ
軸方向から見て、光導波路２２の両側から光Ｌが射出される。図示の例では、半導体発光素子２０は、＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向にそれぞれ光Ｌを射出する。

折り曲げ部３０は、半導体発光素子２０の２つの光射出面に対応して、半導体発光素子２０の＋Ｘ軸方向側および−Ｘ軸方向側にそれぞれ設けられている。同様に、コリメート部４０は、半導体発光素子２０の２つの光射出面に対応して、半導体発光素子２０の＋Ｘ軸方向側および−Ｘ軸方向側にそれぞれ設けられている。光学部５０は、例えば、複数のコリメート部４０から射出された光を、例えば図５（Ｂ）に示す例と同様に、光源光軸Ａと直交する平面内において、光ＬがＸ軸方向に光径Ｗの２倍のピッチで配置され、Ｙ軸方向に光径Ｗと同じピッチで配置されるように平行シフトさせて第１の光束Ｐａとする。このとき、第１の光束Ｐａは、図２５に示す４行２列に配置された８つの半導体発光素子２０の２つの光射出端面に対応して４行４列に配置された１６個の光Ｌで構成される。

このような照明装置では、半導体発光素子２０がＳＬＤであるため、上述したように、上述したように半導体レーザーに比べてスペックルノイズを低減することができ、かつＬＥＤに比べて高出力化を図ることができる。

なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２ａ…第１照明ユニット、２ｂ…第２照明ユニット、２ｃ…第３照明ユニット、４…光合成部、４ａ…第１プリズム、４ｂ…第２プリズム、４ｃ…第３プリズム、４ｄ…第４プリズム、１０…光源基板、１１ａ…主面、１１ｂ…主面、１２…放熱板、２０…半導体発光素子、２２…光導波路、３０…折り曲げ部、３１…入射面、３２…反射面、４０…コリメート部、４０ａ…シリンドリカルレンズ、４０ｂ…シリンドリカルレンズ、４１…レンズ面、４５…光学基板、４６…凹部、５０…光学部、５２…入射端面、５４…射出端面、１００…照明装置、１０１…積層体、１０２…ベース層、１０４…第１クラッド層、１０６…活性層、１０８…第２クラッド層、１１０…第１電極、１１２…第２電極、２００…照明装置、３００…照明装置、４００…照明装置、４０２ａ…斜面、４０２ｂ…斜面、４０４ａ…側面、４０４ｂ…側面、４０６ａ…側面、４０６ｂ…側面、４１０…光通過部、４２０…光反射部、４２０ａ…光反射部、４２０ｂ…光反射部、４２２…反射膜、４３０…板状部材、４３２ａ…主面、４３２ｂ…主面、４４０…開口部、４５０…第１界面、４５２…第２界面、４６０ａ…第１板状部材、４６０ｂ…第２板状部材、４６２ａ…主面、４６２ｂ…主面、５００…照明装置、６００…プロジェクター、６０２Ｂ…均一化光学系、６０２Ｇ…均一化光学系、６０２Ｒ…均一化光学系、６０４Ｂ…液晶ライトバルブ、６０４Ｇ…液晶ライトバルブ、６０４Ｒ…液晶ライトバルブ、６０６…クロスダイクロイックプリズム、６０８…投射レンズ、６１０…スクリーン

Claims (8)

1. 第１の光束を射出する第１照明ユニットと、
   第２の光束を射出する第２照明ユニットと、
   前記第１の光束と前記第２の光束とを合成する光合成部と、
   を含み、
   前記第１照明ユニットおよび前記第２照明ユニットは、
   基板と、
   前記基板の第１面に実装され、かつ、前記第１面の面内方向に光を射出する複数の半導体発光素子と、
   前記複数の半導体発光素子から射出された光の各々を、前記第１面から離れる方向に折り曲げる折り曲げ部と、
   前記折り曲げ部によって折り曲げられた光の各々を平行化するコリメート部と、
   前記コリメート部によって平行化された複数の光の光軸間の距離を短くする光学部と、を有する、ことを特徴とする照明装置。
2. 前記複数の半導体発光素子は、前記第１面に複数行かつ複数列に配置され、
   前記第１の光束は、前記第１の光束の光軸と直交する平面内において複数行かつ複数列に配置された光で構成され、
   前記第２の光束は、前記第２の光束の光軸と直交する平面内において複数行かつ複数列に配置された光で構成され、
   前記光合成部は、前記第１の光束を構成する光の列と、前記第２の光束を構成する光の列とを、交互に配置する、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光合成部は、
   第２面を有する第１プリズムと、
   前記第２面と対向する第３面を有する第２プリズムと、
   を有し、
   前記第２面と前記第３面との間には、
   前記第１の光束を構成する光の列を通過させる光通過部と、
   前記第２の光束を構成する光の列を、前記光通過部を通過した前記第１の光束の進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部と、
   がそれぞれ複数設けられ、
   前記光通過部と前記光反射部とは、交互に配置される、ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記光合成部は、
   前記第１の光束を構成する光の列を透過させる光透過領域を複数有する透光性の板状部材を有し、
   前記第２の光束を構成する光の列を、前記光透過領域を透過した前記第１の光束の進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部が前記板状部材に複数設けられ、
   前記光透過領域と前記光反射部とは、交互に配置される、ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
5. 前記光合成部は、
   前記第１の光束を構成する光の列を通過させる開口部を複数有する板状部材を有し、
   前記第２の光束を構成する光の列を、前記開口部を通過した前記第１の光束の進行方向と同じ方向に向けて反射させる光反射部が前記板状部材に複数設けられ、
   前記開口部と前記光反射部とは、交互に配置される、ことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
6. 前記折り曲げ部は、プリズムによって構成され、
   前記第１照明ユニットおよび前記第２照明ユニットは、前記折り曲げ部と一体に構成される光学素子を有する、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の照明装置。
7. 前記光学素子は、前記コリメート部を構成する、ことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の照明装置と、
   前記照明装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
   前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
   を含む、ことを特徴とするプロジェクター。

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