JP7400417B2 - 光源光学系、光源装置及び画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源光学系、光源装置及び画像表示装置に関する。

今日、様々な映像を拡大投影する画像投射装置あるいは画像表示装置として、プロジェクタ等が広く知られている。プロジェクタは例えば光源から射出された光をデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）や液晶表示素子といった空間光変調素子を通して画像としてスクリーン上に投射する構成が知られている。
このような画像投射装置の光源として、レーザー光源やＬＥＤ光源を使用したプロジェクタが知られている（例えば特許文献１～３等参照）。

近年、レーザー光源を用いた光源装置に関し、光源光学系の小型化と高効率化との両立が求められている。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、励起光源が用いられる光源光学系において、高効率化、小型化を可能とする光源光学系の提供を目的とする。

本発明の光源光学系は、第１の色光を含む励起光が入射されることにより、前記励起光の少なくとも一部を前記第１の色光とは異なる第２の色光に変換し、前記第１の色光と前記第２の色光とを出射する波長変換部材と、前記励起光が前記波長変換部材に入射する際の前記励起光の光路において、前記励起光の光路の上流側に各々配置された、第１の光学系と、前記励起光の光路の下流側に設けられた反射面と、前記反射面よりも前記励起光の光路の下流側に設けられる正のパワーを有する第２の光学系と、を有し、前記反射面は前記励起光を反射することで、前記励起光が前記第２の光学系に入射する際に、前記第２の光学系の光軸よりも前記反射面が配置された側に偏心して入射するように、前記励起光の光路を変更し、前記波長変換部材から出射された前記第１の色光と前記第２の色光は、前記第２の光学系の光軸よりも前記反射面が配置された側と反対側に偏心して前記第２の光学系から出射され、前記反射面で反射され前記第２の光学系に入射する前記励起光の光路と、前記第２の光学系から出射される前記第１の色光の光路及び前記第２の色光の光路とは、互いに交わらず、前記第１の光学系を構成する光学素子のうち少なくとも１つの光学素子の光軸と前記反射面を含む面と、が交わる第１の交点Ｐと、前記第２の光学系の光軸と前記反射面を含む面と、が交わる第２の交点Ｑとしたとき、前記第２の光学系の光軸に対して垂直な方向におけるＰＱ間の距離をΔＬ、前記第２の光学系において入射側に配置された光学部材の外径をＤとしたとき、条件式（１）：０＜ΔＬ／Ｄ＜０．２…（１）を満たすことを特徴とする。

本発明の光源光学系によれば、励起光源が用いられる光源光学系において、高効率化、小型化を可能となる。

本発明の実施形態かかわる画像投射装置の概略構成である。 本発明の実施形態の光源装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態の光源光学系の構成の一例を示す図である。 図３に示した構成における面Ｂでの光線の射影像の一例を示す図である。 図２に示した構成における波長変換部材への入射角を示す図である。 波長変換部材の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態におけるカラーホイールの構成の一例を示す図である。 条件式（１）の値による光均一化素子入り口に入射する光線の強度を示す図である。 本発明の実施形態における光源と発光点の配置の一例を示す図である。 本発明の実施形態における光源と発光点とコリメータレンズとの配置の一例を示す図である。 本発明の実施形態における第２の光学系と第３の光学系との合成倍率による光束のプロファイルの変化を示す図である。 発光点のピッチと波長変換部材におけるビームプロファイルを示す模式図である。 第１の実施例における光線の入射角ごとのプロファイルを示す図である。 第１の実施例における波長変換部材と光均一化素子入り口とに入射する光線を示す図である。 第２の実施例における光線の入射角ごとのプロファイルを示す図である。 第２の実施例における波長変換部材と光均一化素子入り口とに入射する光線を示す図である。 第３の実施例における光線の入射角ごとのプロファイルを示す図である。 第３の実施例における波長変換部材と光均一化素子入り口とに入射する光線を示す図である。 第４の実施例における光均一化素子入り口に入射する光線を示す図である。 第５の実施例における光均一化素子入り口に入射する光線を示す図である。 第６の実施例の光源光学系の構成の一例を示す図である。 第７の実施例の光源光学系の構成の一例を示す図である。 第７の実施例の光源光学系の構成の一例を示す図である。 第８の実施例の光源光学系の構成の一例を示す図である。 第８の実施例の波長変換部材の構成の一例を示す図である。 第９の実施例の光源光学系の構成の一例を示す図である。 第９の実施例の光源の構成の一例を示す図である。 第９の実施例の光源光学系の構成および光線図の一例を示す図である。 第１０の実施例の光源光学系の構成の一例を示す図である。

以下、本発明に係る画像投射装置、および画像投射装置に用いられる光源光学系の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

第１の実施形態おいて、画像表示装置あるいは画像投射装置たるプロジェクタ１１は、図１に示すように、光源光学系２を備えた光源装置１２と、光源装置１２から出射された光を均一化するための光均一化素子１３と、画像を形成するための空間光変調素子たるＤＭＤ１５と、ＤＭＤ１５に照射する光を調整するための照明光学系１４と、ＤＭＤ１５によって変調されて画像が形成された光をスクリーン１０１へと拡大投影するための投射光学系１６と、を有している。

光均一化素子１３は、４枚のミラーを組み合わせたライトトンネルを用いて、入射した光をミキシングし、照度を均一にする光学部材である。
光均一化素子１３は、本実施形態では入口の開口サイズが３．４ｍｍ×５．７ｍｍのライトトンネルを用いている。
なお、光均一化素子１３は、かかる構成に限定されるものではなく、ロッドインテグレータやフライアイレンズなどを用いた構成であっても良い。また、入口の開口サイズについても、かかる構成に限定されるものではない。

照明光学系１４は、ＤＭＤ１５に向けて光を調整するための光学系である。

ＤＭＤ１５は、デジタル・マイクロミラー・デバイスであり、多数の微小鏡面（マイクロミラー）が平面に配列された表示素子として構成される。
ＤＭＤ１５は、照射された光に対して個別の微小鏡面を駆動して反射によって画像を形成する反射型の画像形成素子として機能する。
なお、ここでは光に画像情報を付与する空間光変調素子として、ＤＭＤ１５を用いたが、他にも透過型液晶パネルや反射型液晶パネルなどを用いても良い。

投射光学系１６は、ＤＭＤ１５によって画像情報が付与された光を、被投射面たるスクリーン１０１に拡大投射する。投射光学系１６は、例えば１枚以上のレンズを有している。

なお、以降の説明において、実施例中の各記号の意味は次の通りである。
Ｒ：曲率半径（非球面にあっては近軸曲率半径）
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率
ｖｄ：アッベ数
Ｋ：非球面の円錐定数
Ａｉ：ｉ次の非球面定数
非球面形状は、近軸曲率半径Ｒの逆数：Ｃ、光軸からの高さ：Ｈ、円錐定数：Ｋ、ｉ次の非球面定数：Ａｉを用いて、数１のように表すことができる。

本実施形態の光源装置１２は、図２に示すように、固体光源であるレーザー光源２１と、レーザー光源２１から光路上近い順に、レーザー光源２１の各発光点２１ａにそれぞれ対応したコリメータレンズ２２と、第１の光学系２３と、ダイクロイックミラー２４と、第２の光学系２５と、蛍光体ホイール２６と、集光レンズ２７と、カラーホイール２８と、を有している。

レーザー光源２１は、蛍光体ホイール２６の備える蛍光体を励起させる励起光として、例えば発光強度の中心波長が４５５ｎｍの青色波長帯域の光を出射する固体光源である。
レーザー光源２１から出射される青色レーザー光は、偏光状態が一定の直線偏光であり、ダイクロイックミラー２４に対してＳ偏光となるように配置されている。
なお、ここではレーザー光源２１から出射される光の中心波長を４５５ｎｍとしたが、かかる構成に限定されるものではなく、蛍光体ホイール２６に対する励起光源となる光であれば他の波長であっても良い。
また、本実施形態においてレーザー光源２１は、複数の点光源としての発光点２１ａがアレイ状に配置された構成として述べるが、かかる構成に限定されるものではなく、単一のレーザー光源や、複数のレーザー光源をアレイ状に並べて配置した構成であっても良い。単数または複数の光束の中心線を、主光線として図２中に破線で表示する。

複数のレーザー光源２１から出射された励起光Ｌ０は、それぞれのレーザー光源２１の発光点２１ａに対応したコリメータレンズ２２によって、略平行光となる。
略平行光となった励起光Ｌ０は、第１の光学系２３に入射する。
第１の光学系２３の光軸は、レーザー光源２１のアレイ配置された複数の発光点２１ａの中心を通るように配置される。すなわち主光線が第１の光学系２３の光軸と一致するように配置されている。

第１の光学系２３を通過した励起光Ｌ０は、第１の光学系２３の光軸に対して４５°の角度で配置された反射面たるダイクロイックミラー２４によって反射される。
なお、ダイクロイックミラー２４は、励起光Ｌ０の波長帯域の光を反射し、後述する蛍光体ホイール２６の蛍光体より発生する蛍光を透過するように表面にコーティングがなされている。
また、本実施形態においてはダイクロイックミラー２４は、平板状のダイクロイックミラーとして、第１の光学系２３の光軸に対して４５°の角度で配置されるとしたが、かかる構成に限定されるものではなく、プリズムタイプのダイクロイックミラーでも良いし、角度も自由に変更可能である。
ダイクロイックミラー２４によって反射された励起光Ｌ０は、光路を９０°転回させられて、第２の光学系２５へと入射する。ここで、第１の光学系２３の光軸と、第２の光学系２５の光軸とは実質的に偏心している。

『実質的に偏心』する構成について詳しく説明する。図３に示すように、第１の光学系２３、反射面を備えたダイクロイックミラー２４、第２の光学系２５は、ダイクロイックミラー２４の入射面を含む面：Ａ、面Ａにおける第１の光学系２３との交点：Ｐ、面Ａと第２の光学系２５との交点：Ｑとしたとき、第２の光学系２５の光軸に垂直な面内の方向における第１の交点Ｐ、第２の交点Ｑの距離のうち最大となる距離：ΔＬとする。
このとき光路側から見ると、第１の光学系２３の光軸中心上を通っていた励起光Ｌ０が、ダイクロイックミラー２４に反射されて第２の光学系２５へと入射するときには、偏心量ΔＬだけ偏心していることとなる。
すなわち、ダイクロイックミラー２４によって反射された励起光Ｌ０は、第２の光学系２５に対して偏心した状態で入射する。
このように、第１の光学系２３と第２の光学系２５とは、幾何学的な形状は反射面たるダイクロイックミラー２４の設置角度や光学設計によって種々に異なるが、励起光Ｌ０の光路に対しての実質的な偏心量ΔＬが定義される。またかかる偏心量ΔＬは、第１の光学系２３と第２の光学系２５とが相対的に偏心していればよい。

第２の光学系２５は、本実施形態においてはダイクロイックミラー２４と蛍光体ホイール２６と、の間に配置された複数の光学部材によって構成され、第２の光学系２５全体としては正のパワーを有する集光光学系である。
第２の光学系２５は、最も入射側、言い換えるとダイクロイックミラー２４側に配置された光学素子であるレンズ２５１と、最も出射側、言い換えると蛍光体ホイール２６側に配置された光学素子であるレンズ２５２と、を有している。
第２の光学系２５における最も入射側に配置された光学素子であるレンズ２５１の外径：Ｄとしたとき、第２の光学系２５の最も入射側に配置されたレンズ２５１の面頂点を含み、第２の光学系２５に垂直な平面を面Ｂとする。
レーザー光源２１から出射された励起光Ｌ０が蛍光体ホイール２６へと向かう光路上において、面Ｂを通過する励起光Ｌ０の光束の面Ｂへの射影像ＳＬ０と、後述するように蛍光体ホイール２６に反射して戻ってきた第１の色光Ｌ１が第２の光学系２５の入射側面側の面Ｂへ入射する射影像ＳＬ１とは、図４に示すように重なっている。
ここで第１の色光Ｌ１の光束の面積である射影像ＳＬ１は、ピーク強度の１／ｅ^２以上の強度となる部分の面積として、斜線で示している。
また、レンズ２５２の蛍光体ホイール２６側の面は、凹面もしくは平面で構成されることが望ましい。

第２の光学系２５を通過した励起光Ｌ０は、蛍光体ホイール２６へと照射される。
励起光Ｌ０は第２の光学系２５に偏心して入射されるから、図５に光線図を示すように、蛍光体ホイール２６に対して励起光Ｌ０は傾斜角θだけ斜めに入射する。

蛍光体ホイール２６は、図６（ａ）に示すように、円盤状の回転体が駆動モータ２６９に取り付けられて高速回転することで励起光Ｌ０が照射される位置が時間的に変化する光学部材である。
蛍光体ホイール２６は、蛍光体が塗布され入射した励起光Ｌ０の波長を塗布された蛍光体の発する蛍光の波長へと変換可能な蛍光体領域２６１と、励起光Ｌ０を反射する励起光反射領域２６２と、を有している。なお、蛍光体領域２６１と励起光反射領域２６２とは、本実施形態においてはそれぞれ１つずつとしたが、それぞれ複数有していても良いし、蛍光体領域２６１に塗布される蛍光体の種類を変更して複数種類の波長の光に変換可能とする構成であっても良い。

蛍光体ホイール２６は、図６（ｂ）にその断面を示すように、金属製の基板２６３と、基板２６３上に形成され、蛍光体層２６５から発光する波長領域の光を反射する反射コートたる反射層２６４と、蛍光体層２６５と、蛍光体表面での反射を低減するためのＡＲコートたる反射防止コート２６６と、を有している。
蛍光体層２６５は、本実施形態においては青色帯域の励起光Ｌ０を吸収して異なる黄色の波長帯域の光として発光するＣｅ：ＹＡＧ系などの希土類蛍光体材料を塗布した層である。なお、かかる構成に限定されるものではなく、その他の蛍光体材料や燐光体、非線形光学結晶であっても良い。
また本実施形態においては金属製の基板２６３を用いたために反射領域２６２については基板２６３のみで構成された領域であって、蛍光体領域２６１については基板２６３と反射層２６４と、蛍光体層２６５と、反射防止コート２６６と、によって構成される領域であるが、基板２６３を透明基板等として、反射領域２６２には反射素材を塗布する構成としても良い。

蛍光体ホイール２６に到達した励起光Ｌ０は、反射領域２６２に照射された場合には青色の波長帯域の第１の色光Ｌ１となって、蛍光体領域２６１に照射された場合には黄色い波長帯域の第２の色光Ｌ２となって、それぞれ反射される。
蛍光体ホイール２６は回転しているため、図５、６から明らかなように、励起光Ｌ０が照射される位置が時間で変化して、反射される光の波長も、それに伴って変化する。
このように、蛍光体ホイール２６は、青色の波長帯域の第１の色光Ｌ１を含む励起光Ｌ０を照射された際に、第１の色光Ｌ１を反射するとともに励起光Ｌ０の少なくとも一部を黄色の波長帯域の第２の色光Ｌ２に変換する波長変換部材としての機能を有している。

さて、ダイクロイックミラー２４から第２の光学系２５に入射する光線の光軸と、第２の光学系２５の光軸と、は斜交しているから、蛍光体ホイール２６によって反射された第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２とは、第２の光学系２５の入射時とは光軸を挟んで反対側の部分を透過する。
このように第２の光学系２５のレンズ２５１から出射された第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２とは、ダイクロイックミラー２４には当たらずに集光レンズ２７へと導かれる。
なお、本実施形態においては第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２とに分離された後の光束は、ダイクロイックミラー２４を通過しないこととしたが、ダイクロイックミラー２４の材質と第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２との波長帯域を調整し、透過するとしても良い。
あるいは、ダイクロイックミラー２４を大きくし、半分の面の表面コートに励起光Ｌ０を反射し、第２の色光Ｌ２を透過する特性とし、残りの半分の面の表面コートに励起光Ｌ０と第２の色光Ｌ２とを透過する特性としても良い。
また、例えば第１の色光の光量と第２の色光の光量とのバランス調整のために、ダイクロイックミラー２４の少なくとも一部の面に第２の色光を吸収するような表面コートを施してもよい。

第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２とは、集光レンズ２７に入射し、カラーホイール２８と、光均一化素子１３とを透過した後に照明光学系１４、ＤＭＤ１５、投射光学系１６等を介してスクリーン１０１に投影される。

集光レンズ２７は、正のパワーを有し、第２の光学系２５を透過した第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２とを光均一化素子１３へと導く第３の光学系としての機能を有している。

ここで、カラーホイール２８は、図７に示すように、青色領域２８Ｂ、黄色領域２８Ｙ、赤色領域２８Ｒ、緑色領域２８Ｇの４つの領域に分割された円板状の部材であって、青色領域２８Ｂは蛍光体ホイール２６の反射領域２６１によって反射された光の位置に対応するように同期して回転される。同様に、黄色領域２８Ｙ、赤色領域２８Ｒ、緑色領域２８Ｇはそれぞれ蛍光体領域２６１によって反射された光に対応するように配置されている。
青色領域２８Ｂには、透過拡散板を配置することにより、レーザー光源２１のコヒーレンスを低減することが可能となり、スクリーン１０１上でのスペックルを低減させることができる。
黄色領域２８Ｙは、蛍光体領域２６１の第２の色光Ｌ２と同色の領域であるから、波長帯域をそのまま透過させる。
赤色領域２８Ｒ、緑色領域２８Ｇは、ダイクロイックミラーを用いて黄色の波長帯域から不要な波長域の光を反射させ、純度の高い色の光を得る。

以上のような構成の光源装置１２において、第２の光学系２５は、数式２として示した条件式（１）を満足する。

条件式（１）は、第１の光学系２３と、第２の光学系２５と、の偏心量ΔＬを規定する条件である。
条件式（１）の上限を上回ると、蛍光体ホイール２６における励起光Ｌ０のスポットの大きさが大きくなってしまい、第２の光学系２５の外径サイズを大きくする必要があるばかりでなく、後述する第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２とが第２の光学系２５の途中でケラレてしまうため、光の利用効率が低下する恐れがある。
また条件式（１）の下限を下回ると、蛍光体ホイール２６へ入射した第１の色光Ｌ１が十分には分離されずに光源側に戻ってきてしまうため、光の利用効率の低下を生じたり、光源の出力が安定しない等の影響が懸念される。

しかしながら、条件式（１）を満足することとすれば、第２の光学系２５の最もダイクロイックミラー２４側のレンズ２５１の外径：Ｄと、第２の光学系２５の光軸と第２の光学系２５に入射する励起光Ｌ０の主光線の光軸とのずれを表す指標であるΔＬとが適切な範囲内に収まるので、励起光源が用いられる光源光学系において、高効率化、小型化を可能とする。

図８に条件式（１）の値と、光均一化素子１３の入り口に入射する励起光Ｌ０の強度の関係とを示す。条件式（１）を超えたところから、偏心量ΔＬによって生じる形状のずれと、レンズ面における反射率の上昇により、光均一化素子１３の入り口に入射する光束が大幅に低下する傾向が見て取れる。また、下限値０．０５を下回ると、ダイクロイックミラー２４でのけられの影響等により効率が低下することもわかる。

図８から明らかなように、条件式（１）は、０．０５＜ΔＬ／Ｄ＜０．２の範囲内であることがさらに望ましい。

さて、波長変換部材たる蛍光体ホイール２６に入射する第１の色光Ｌ１を含んだ励起光Ｌ０の入射角：θとしたとき、入射角θは以下の条件式（２）を満足する。

条件式（２）は、蛍光体ホイール２６に入射する光線の入射角度に関する条件式である。なお、一般的に蛍光体ホイール２６に入射する光線はある程度の幅や角度をもって広がっており、光線図に示すような特定の角度で入射するわけではない。しかしながら蛍光体ホイール２６に入射する光線のうち８０％以上の光線については条件式（２）を満足することが好ましい。
条件式（２）の上限を上回ると、すなわち入射角θが大きくなりすぎると、第１の光学系２３の出射面における光線の反射率や、蛍光体ホイール２６の表面における反射率が高くなってしまうため、第２の色光Ｌ２への変換効率が低下するという虞がある。
また条件式（２）の下限を下回ると、すなわち入射角θが小さくなりすぎると、蛍光体ホイール２６で反射される第１の色光Ｌ１が再度ダイクロイックミラー２４を介してレーザー光源２１側へと戻ってしまうため、レーザー光源２１の出力が安定しなくなる等の虞がある。

また、第２の光学系２５の蛍光体ホイール２６側の光学素子の面は、凹面もしくは平面となることがより好ましい。
かかる構成により、第１の色光Ｌ１の第２の光学系２５の出射面における反射を低減するのみならず、第２の色光Ｌ２の第２の光学系２５への入射面における反射をも低減できるので、効率の向上が可能となる。

また本実施形態では、第２の光学系２５の入射側面頂点を含み、第２の光学系２５の光軸に垂直な平面：Ｂとしたとき、光路における第１の色光Ｌ１の光束が面Ｂを通過する時の射影面積Ｓ_Ｌ１が、第２の光学系２５のレンズ２５１の面Ｂへの射影面積Ｓ_Ｌ０の１／４よりも小さくなるように設定される。換言すると、第２の光学系２５のレンズ２５１が、光路における第１の色光Ｌ１の面Ｂを通過する射影面積Ｓ_Ｌ１よりも十分に大きい。
かかる構成により、第２の光学系２５へ入射する第１の色光Ｌ１の光束と、蛍光体ホイール２６により反射・散乱されて第２の光学系２５から出射される第１の色光Ｌ１の光束を十分に分離することができるようになる。

本実施形態では、第１の色光Ｌ１を含む励起光Ｌ０を出射する発光点２１ａが２次元アレイ状に並んで配置されたレーザー光源２１を有している。
さらに、図９に示すように２次元アレイ状に並んで配置された発光点２１ａのうち任意の２つの発光点２１ａの最大距離Ｓｍａｘとしたとき、条件式（３）を満足することが望ましい。

かかる条件式（３）の上限を超えると、蛍光体ホイール２６に照射されるスポット径を所望のサイズにしたい場合に第１の光学系２３及び第２の光学系２５の縮小率を大きくする必要がある。しかしながらレーザー光源２１の個々の発光点２１ａのスポット径についても蛍光体ホイール２６上で小さくなって集光密度が上がり、蛍光体領域２６１の変換効率が低下してしまう虞がある。
そのため、条件式（３）の範囲内でレーザー光源２１のサイズを決定することで、変換効率の向上とともに、第１の光学系２３と第２の光学系２５とのサイズの低減をも図ることができる。

また、本実施形態では、レーザー光源２１の各発光点２１ａに対応した出射側の位置に配置されたコリメータレンズ２２を有している。
本実施形態においては、発光点２１ａの発散角が最大となる方向をＸ方向としたときに、Ｘ方向の発散角：θｘ、レーザー光源２１の発光点２１ａのＸ方向のピッチ：Ｐｘ、コリメータレンズ２２とレーザー光源２１の出射側面との距離：Ｌとしたとき、条件式（４）を満足する。

このような条件式（４）を満足することにより、発光点２１ａ間の距離が小さくなり、レーザー光源２１全体でのプロファイルが密な状態となり、蛍光体ホイール２６上に照射されたときに均一なプロファイルが得られて蛍光体ホイール２６における変換効率が向上する。
条件式（４）の上限を超えると、発光点２１ａの間隔が増大して、蛍光体ホイール２６上に照射するためには縮小率を向上する必要が出てしまう。
条件式（４）の下限を下回ると、蛍光体ホイール２６上において均一なプロファイルを得やすいが、コリメータレンズ２２に対向する発光点２１ａからの光の他、隣の発光点２１ａの光が迷光として入射してしまいやすくなるため、好ましくない。

さらに、本実施形態においては、蛍光体ホイール２６は、励起光Ｌ０を第２の色光Ｌ２に変換するための波長変換領域たる蛍光体領域２６１と、励起光Ｌ０を第１の色光Ｌ１として反射する透過反射領域たる反射領域２６２と、を有している。
蛍光体ホイール２６は、回転することによって照射される第１の色光Ｌ１を含んだ励起光Ｌ０を、青色の波長帯域の第１の色光Ｌ１と、黄色の波長帯域の第２の色光Ｌ２とに分離して切り替えることができる。
かかる構成により、複数の色の光源をそれぞれ別途用意する必要がなくなって、構成の簡素化と小型化とが容易になる。

また、蛍光体ホイール２６は、蛍光体層２６５の入射面側に、励起光Ｌ０のうち蛍光体層２６５に吸収される波長帯域である第１の色光Ｌ１以外を反射するようなコート層を設けても良い。
かかる構成により、時間分割ではない白色光源を光源として用いることができる。

また本実施形態では、蛍光体ホイール２６に接続されるとともに蛍光体ホイール２６を回転駆動するための駆動手段たる駆動モータ２６９を有している。
かかる構成により、蛍光体ホイール２６上の照射位置が時間とともに変化するので、一か所に励起光Ｌ０が集中することによる焼け等を防ぐとともに、蛍光体ホイール２６の熱による変性等をも抑制することができる。また、蛍光体ホイール２６の輝度飽和も防ぐことができる。

また本実施形態では、ダイクロイックミラー２４を有し、波長板を用いることなく第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２とを蛍光体ホイール２６から均一化素子１３へと導くための光路を共通化することができる。
したがって、光源光学系の小型化を図ることができる。

また本実施形態では、蛍光体ホイール２６で反射された第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２とが正のパワーを有する集光レンズ２７によって光均一化素子１３へと導かれる。
第２の光学系２５と集光レンズ２７との合成倍率：βとすると、合成倍率βは次の条件式（５）を満足する。

条件式（５）は、第２の色光Ｌ２の光束を効率よく光均一化素子１３へと導くための条件式である。
図１１から明らかなように、条件式（５）の上限を超えると、入射角が小さくなって、光均一化素子１３へと入射する像が大きくなるため、光束がケラレ、光の利用効率が低下する。
他方、条件式（５）の下限を下回ると、光均一化素子１３の入り口に作られる像が小さくなってしまい、入射する光束は増加するものの入射角度が大きくなって均一化素子１３よりも後段の光学系における光線ケラレが発生して効率が悪化する。

また本実施形態では、第１の色光Ｌ１は青色の波長帯域の光であり、第２の色光Ｌ２は黄色の波長帯域の光である。
このように第１の色光Ｌ１を青色、第２の色光Ｌ２を赤、黄色、緑の何れかの波長帯域の光とすることで、光の合成によって白色を得ることが可能となるため望ましい。

また、第１の色光Ｌ１は、蛍光体ホイール２６に対して入射するとき、５０％以上がＰ偏光として入射することが望ましい。
かかる構成により、蛍光体ホイール２６の表面における反射が抑えられるので、波長変換効率の向上が見込める。

また、さらに望ましくは、励起光Ｌ０がダイクロイックミラー２４に入射するとき、本実施形態で示したように励起光Ｌ０を反射するような場合には、入射光の５０％以上がＳ偏光として入射することが望ましい。
なお、かかるダイクロイックミラー２４が後述するように励起光Ｌ０を透過する構成であった場合には、入射光の５０％以上がＰ偏光として入射することが望ましい。
かかる構成により、ダイクロイックミラー２４の表面における反射が抑えられるので光の利用効率向上に寄与する。

また本実施形態では、第１の光学系２３の出射側の光学素子の外径：Ｄ２としたとき、条件式（６）を満足する。

条件式（６）の上限を上回ると、第１の色光Ｌ１である青光路を分離することが困難となる。
また条件式（６）の下限を下回ると、集光度合いが増すことで、蛍光体ホイール２６に照射される位置のエネルギー密度が向上し、蛍光への変換効率が落ちてしまう。

また、本実施形態では、第１の色光Ｌ１を含む励起光Ｌ０を出射するレーザー光源２１と、励起光Ｌ０が入射されることにより、励起光Ｌ０の少なくとも一部を第１の色光Ｌ１とは異なる第２の色光Ｌ２に変換する蛍光体ホイール２６と、レーザー光源２１と蛍光体ホイール２６との間の光路上に設けられ、レーザー光源２１側から順に、ダイクロイックミラー２４と、正のパワーを有する集光光学系たる第２の光学系２５と、を備えている。
ダイクロイックミラー２４は第１の色光Ｌ１を反射して第２の色光Ｌ２を透過するか、もしくは第１の色光Ｌ１を透過して第２の色光Ｌ２を反射し、レーザー光源２１より出射される光束の主光線と、ダイクロイックミラー２４の反射面を含む面Ａとの交点：Ｒ、第２の光学系２５の光軸と面Ａとの交点：Ｔ、第２の光学系２５の光軸に垂直な方向のＲＴ間の距離：ΔＬＯ、第２の光学系２５において入射側に配置されたレンズ２５１の外径：Ｄとしたとき、条件式（７）を満足する。

かかる構成により、レーザー光源２１の主光線と、集光光学系たる第２の光学系２５の光軸とが条件式（７）の範囲内で偏心するため、蛍光体ホイール２６において反射された第１の色光Ｌ１は、第２の光学系２５の光軸に対して入射時とは異なる側を通過して出射される。
このように第１の色光Ｌ１は、第２の光学系２５内部において、入射時と出射時とで異なる光路を通ることとなるから、第１の色光Ｌ１の光路を分離することができて、装置の小型化に寄与する。

以下、本願発明における具体的な数値実施例についていくつか示す。
なお、当然ながら以降の数値に関しては数値実施例に過ぎず、かかる数値に限定されるものではない。
また、面番号はそれぞれの面について示しており、非球面の面については、※を付して非球面係数を記載した。

（第１の数値実施例）
第１の実施例について、表１、表２に示す。なお、表１に※を付した非球面係数が表２に示されている。

数値実施例１において、第１の光学系２３と第２の光学系２５とのズレ量ΔＬ＝２．３５ｍｍ、第２の光学系２５の入射側のレンズ２５１の外径Ｄ＝２３．５ｍｍ、第１の光学系２３の出射側レンズの外径Ｄ２＝１２．３ｍｍである。また、第２の光学系２５と集光レンズ２７との合成倍率β＝２．８８である。

レーザー光源２１は、図９に示すように、発光点２１ａが二次元アレイ状に並んだＬＤ光源を用いる。
レーザー光源２１としてはその他、金属ブロックにＬＤが配置されたものや、基板上にアレイ状にＬＤチップを並べたマルチチップ品を用いても良い。
本数値実施例では、レーザー光源２１の発光点２１ａの最大距離Ｓｍａｘは、図８における対角線距離であるから、Ｓｍａｘ＝２３ｍｍとしている。
また、図１０に示すように、コリメータレンズ２２までの距離をＬ＝４．３ｍｍ、発光点２１ａたるレーザーダイオードの発散角のうち最大となる発散角の方向：ＸとしたときにＸ方向の発散角：θｘ＝４５°、Ｘ方向の発光点２１ａのピッチ：Ｐｘ＝６ｍｍとしている。

図１２には、アレイ状の発光点２１ａのピッチＰｘを変えた場合のコリメータレンズ２２直後におけるプロファイルと、蛍光体ホイール２６に照射された位置におけるプロファイルとを示している。
図１２から明らかなように、蛍光体ホイール２６に照射されたときの蛍光体上におけるプロファイルの全体サイズを一定にしようとすると、ピッチが大きいときには小さい場合に比べて光学系による縮小倍率を大きくする必要がある。
縮小倍率を大きくする場合には、蛍光体ホイール２６上での発光点２１ａに対応する光点のスポット径が小さくなり、集光密度が向上して蛍光体の変換効率が低下してしまうという問題がある。
そのため、蛍光体上における光点のプロファイルが空間を埋めるように、ピッチＰｘが適切な範囲内で設定されることが望ましい。本実施形態では特にピッチＰｘ＝６ｍｍとしているが、光学系の設計や縮小倍率の差、蛍光体ホイール２６のサイズ等によって適宜変更して良い。
このように、発光点２１ａのピッチＰｘを適正な範囲内で設定することで、蛍光体ホイール２６上において空間的に均一な分布となって蛍光体領域２６１における変換効率が向上する。

図１３に本数値実施例における励起光Ｌ０の光線の入射角度の分布を示す。
図１３から明らかなように、本実施例ではピーク強度の１／ｅ^２以上となる範囲の光線の入射角が、５°～３０°の間に分布している。このように、条件式（２）で示したように励起光Ｌ０の入射角θの範囲を満足することで、第２の光学系２５の蛍光体ホイール２６側の面による反射率を抑制することができて光の利用効率が向上する。

図１４に、本数値実施例における蛍光体ホイール２６上でのスポット形状と、光均一化素子１３の入り口におけるスポット形状とを示す。本実施形態では既に述べたように開口サイズ３．４ｍｍ×５．７ｍｍのライトトンネルを用いているので、図１４より、光均一化素子１３においてほぼ光線のケラレが生じることなく光束が入射することが明らかである。

（第２の数値実施例）
第２の実施例について、表３、表４に示す。なお、表３に※を付した非球面係数が表４に示されている。本数値実施例においては、光学系のレンズ面については第１の数値実施例と共通であって、第１の光学系２３と第２の光学系２５との光軸のずれであるΔＬのみがΔＬ＝３．５ｍｍに変更されている。

図１５に、本実施例における励起光Ｌ０の光線の入射角θによる強度分布を示す。本実施例においても、１０°～４０°の範囲内に収まっており、条件式（２）を満足することが明らかである。
図１６には、蛍光体ホイール２６上におけるスポット形状と、光均一化素子１３の入り口におけるスポット形状とを示す。このように、ライトトンネル入り口でほぼ光線ケラレなく入射することがわかる。

（第３の数値実施例）
第３の実施例について、表５、表６に示す。なお、表５に※を付した非球面係数が表６に示されている。本数値実施例においては、光学系のレンズ面については第１の数値実施例と共通であって、第１の光学系２３と第２の光学系２５との光軸のずれであるΔＬがΔＬ＝４．７ｍｍに変更されている。また、第１の光学系２３の出射側の光学素子の外径：Ｄ２＝１４ｍｍである。

図１７に、本実施例における励起光Ｌ０の光線の入射角θによる強度分布を示す。本実施例においても、２０°～４５°の範囲内に収まっており、条件式（２）を満足することが明らかである。
図１８には、蛍光体ホイール２６上におけるスポット形状と、光均一化素子１３の入り口におけるスポット形状とを示す。このように、ライトトンネル入り口でほぼ光線ケラレなく入射することがわかる。

（第４の数値実施例）
第４の実施例について、表７、表８に示す。なお、表７に※を付した非球面係数が表８に示されている。本数値実施例においては、光学系のレンズ面については面番号１０、１１に相当する集光レンズ２７の構成以外は第１の数値実施例と共通である。
第１の光学系２３と第２の光学系２５との偏心量ΔＬ＝２．３５ｍｍ、第２の光学系２５の入射側のレンズ２５１の外径：Ｄ＝２３．５ｍｍである。また、第２の光学系２５と集光レンズ２７との合成倍率β＝２．３である。

図１９には、光均一化素子１３の入り口におけるスポット形状とを示す。このように、ライトトンネル入り口でほぼ光線ケラレなく入射することがわかる。

（第５の数値実施例）
第５の実施例について、表９、表１０に示す。なお、表９に※を付した非球面係数が表２に示されている。本数値実施例においては、光学系のレンズ面については面番号１０、１１に相当する集光レンズ２７の構成以外は第１の数値実施例と共通である。
第１の光学系２３と第２の光学系２５との偏心量ΔＬ＝２．３５ｍｍ、第２の光学系２５の入射側のレンズ２５１の外径：Ｄ＝２３．５ｍｍである。また、第２の光学系２５と集光レンズ２７との合成倍率β＝３．５である。

図２０に光均一化素子１３の入り口に入射するスポット形状を示している。図１９より、本実施例においても光均一化素子１３の入り口においてほぼ光線ケラレなく入射していることが分かる。

（第６の数値実施例）
第６の実施例について、図２１に示すように、第１の光学系２３は、２つのレンズで構成され、入射側のレンズ２３１の光軸が出射側のレンズ２３２の光軸に対してずれて配置されている。
なお、このときの偏心量はΔＬと一致しており、本構成によっても、図２１中に示したように第１の交点Ｐと第２の交点Ｑとを定義すると条件式（１）を満足する。
かかる構成により、光学系全体を小型化することができる。
このように、第１の光学系２３と第２の光学系２５との偏心量ΔＬを得るためには、第１の光学系２３を構成するうちの入射側のレンズ２３１の光軸が反射面と交わる第２の交点Ｑにおいて、第２の光学系２５の光軸と直交するように配置し、第１の光学系２３を構成するうちの出射側のレンズ２３２の光軸が反射面と交わる第１の交点Ｐにおいて第２の光学系２５に対してΔＬだけ偏心させる、としても良い。

なお、本実施例における条件式（１）～（７）に用いられる各数値については、後述する。

（第７の数値実施例）
第７の実施例について、光源装置１２として構成を図２２に示す。
図２２から明らかなように、レーザー光源２１から出射され第１の光学系２３を透過した励起光Ｌ０は、反射面たるダイクロイックミラー２４を透過し、第２の光学系２５を通過して蛍光体ホイール２６上において第１の色光Ｌ１と、第２の色光Ｌ２とに分離して反射される。
反射した第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２とは、再度第２の光学系２５を通過した後、ダイクロイックミラー２４において両方とも反射され、集光レンズ２７と、カラーホイール２８と、を透過して光均一化素子１３の入り口に入射する。
以降の光学系については、図１に示したものと共通であるので説明を省略する。

なお、本実施例において、レーザー光源２１の発光点２１ａから出射される光は、発光強度の中心波長が４５５ｎｍの青色帯域の光である。
本実施例においてダイクロイックミラー２４に対してＰ偏光となるように配置されている。
ダイクロイックミラー２４は、本実施例においては反射面を構成する平面内において、第１領域２４１と、第２領域２４２と、の２つの領域に分かれて構成されている。
第１の光学系２３から入射してきた励起光Ｌ０が照射される第１領域２４１においては、励起光Ｌ０（第１の色光Ｌ１）の青色の波長帯域の光を透過し、第２の光学系２５を通過してきた光が照射される第２領域２４２においては第１の色光Ｌ１たる青色の波長帯域の光を反射するとともに、蛍光体ホイール２６によって波長変換された第２の色光Ｌ２の黄色の波長帯域の光を反射するような構成を有している。
なお、第１領域２４１、第２領域２４２ともに、表面には第２の色光Ｌ２を反射するようなダイクロイックコートが施されており、第１領域２４１において、「第１の色光Ｌ１を透過して第２の色光Ｌ２を反射する」構成を充足する。
また、ダイクロイックミラー２４は、平板の構成について示したが、プリズムタイプのものを用いるとしても良い。

本実施例においても、第１の光学系２３と、第２の光学系２５とは、光路上において実質的に光軸が偏心している。
具体的には図２３に示すように、ダイクロイックミラー２４の励起光Ｌ０の入射面を含む面Ａとしたとき、面Ａと第１の光学系の光軸との交点を第１の交点Ｐ、面Ａと第２の光学系２５の光軸との交点を第２の交点Ｑとしたときに、第２の光学系２５の光軸に垂直な面内における第１の交点Ｐと第２の交点Ｑとの距離のうち最大となる距離が偏心量ΔＬである。
このような構成とすれば、破線で光線図を模式的に示したように、第２の光学系２５の光軸に対して斜入射して蛍光体ホイール２６に照射されることとなるから、第２の光学系２５を通過する第１の色光Ｌ１が、蛍光体ホイール２６に照射される前の光路と、照射されて反射された後の第１の色光Ｌ１の光路とで異なる光路を取ることができる。

また、かかる第７の数値実施例における条件式（１）～（７）の各数値例については後述する。

（第８の数値実施例）
第８の実施例について、光源装置１２として構成を図２４に示す。
本実施例においては、カラーホイール２８を用いないこと、集光レンズ２７を用いないこと、の２点が異なっている。
本実施例における蛍光体ホイール２６の構成を図２５に示す。
蛍光体ホイール２６は、円周方向に単一の帯状に形成された蛍光体領域２６１を有している。蛍光体領域２６１において、その断面は図２５に示すように、基板２６３と、基板２６３上に形成され、蛍光体層２６５から発光する波長領域の光を反射する反射コートたる反射層２６４と、蛍光体層２６５と、第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２とを透過し、それ以外の励起光Ｌ０に含まれる光を反射する反射コート２６７と、を有している。
蛍光体の材質等については既に説明したものと同等であるため説明を省略する。

蛍光体ホイール２６に照射された励起光Ｌ０は、第１の色光Ｌ１と第２の色光Ｌ２と、他の励起光Ｌ０の成分と、を有して再度第２の光学系２５を通過し、光均一化素子１３の入り口に入射する。

また、かかる第８の数値実施例における条件式（１）～（７）の各数値例については後述する。

（第９の数値実施例）
本発明の変形例たる第９の実施例について、光源装置１２として構成を図２６に示す。
なお、図２等で既に述べた構成と同様の部分については、同一の付番をして説明を省略する。

本実施例においては、コリメータレンズ２２を出射した光をダイクロイックミラー２４に導くための第１の光学系２３を用いていない点が特徴である。
レーザー光源２１には、励起光Ｌ０をそれぞれの発光点２１ａから出射するＶＣＳＥＬ光源を用いている。
発光点２１ａから出射された光は、コリメータレンズ２２において略平行光とされてダイクロイックミラー２４へと入射する。
なお、ここでＶＣＳＥＬ光源では、図２７に示すように、１つの発光点２１ａから出射される光束が十分に小さく、また発光点２１ａ間のピッチＰｘも十分に小さいため、第１の光学系２３を用いずとも蛍光体ホイール２６上に照射されるサイズを小さくすることができる。
かかる構成のように、蛍光体ホイール２６と発光点２１ａのサイズによっては、第１の光学系２３を省略することもできる。
なお、かかる場合においては、ＶＣＳＥＬ光源から出射される光束の中心線が主光線の「光軸」に相当し、かかる「光軸」と、ダイクロイックミラー２４の反射面を含む面Ａと、が交わる第１の交点Ｒと、第２の光学系２５の光軸と反射面を含む面Ａと、が交わる第２の交点Ｔとし、第２の光学系２５の光軸に垂直な方向のＲＴ間の距離：ΔＬＯ、第２の光学系２５において入射側に配置されたレンズ２５１の外径をＤとしたとき、条件式（７）を満足する。

第９の実施例について、表１３、表１４に示す。なお、表１３に※を付した非球面係数が表１４に示されている。

第９の実施例において、集光光学系は正のパワーを有する非球面レンズと平凸レンズとからなり、集光レンズ２７は両凸レンズである。
集光レンズ２７は、本実施例においては、第２の光学系２５の励起光Ｌ０の入射側頂点から３２ｍｍの間隔を空けて配置されている。

また、かかる第９の数値実施例における条件式（１）～（７）の各数値例については後述する。

（第１０の数値実施例）
第１０の実施例について、光源装置１２として構成を図２９に示す。
なお、図２等で既に述べた構成と同様の部分については、同一の付番をして説明を省略する。
本実施例では、レーザー光源２１として、２つの独立した基板のレーザー光源２１１、２１２を有している。
また、レーザー光源２１２の前面に配置された１／２波長板９７と、反射ミラー９６と、レーザー光源２１１の出射側の面に配置された偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）９５と、を有している。
レーザー光源２１１、２１２から出射されるレーザー光の偏光方向は何れも同一の方向となっており、本実施例では特にＰ偏光が出射されるような配置について記載するが、Ｓ偏光であっても同様である。
レーザー光源２１２の出射側には、１／２波長板９７と、反射ミラー９６と、が配置されて、出射された励起光Ｌ０をＰ偏光からＳ偏光へと変換した上で、反射ミラー９６と偏光ビームスプリッター９５とに反射されて第１の光学系２３へと入射する。
レーザー光源２１１から出射されたレーザー光は、Ｐ偏光なので偏光ビームスプリッター９５を透過して、第１の光学系２３へと入射する。
このように、２つの独立した基板のレーザー光源２１１、２１２を用いる場合には、「発光点２１ａのうちの任意の２つの発光点の距離が最大となる距離Ｓｍａｘ」は、レーザー光源２１１とレーザー光源２１２とで異なる値を取る場合が考えられる。
そのような場合には、それぞれのレーザー光源２１１、２１２のＳｍａｘのうち、大きい方をＳｍａｘとすればよい。
なお、本実施例においては同一のレーザー光源２１１、２１２を２つ用いたので、Ｓｍａｘの値は第１の数値実施例等と同一の値である。

以上、述べた各数値例について、それぞれの条件式（１）～（７）及び対応する変数について表１５として示す。

上述した何れの実施例についても、条件式（１）～（７）を満足することは明らかである。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに異なる実施形態や変形例を適宜に組み合わせてもよい。

Ｌ１ 第１の色光（第１色光）
Ｌ２ 第２の色光（第２色光）
２６ 波長変換部材（蛍光体ホイール）
２３ 第１の光学系
２４ 反射面（ダイクロイックミラー）
２５ 第２の光学系
２７ 光学素子（レンズ）
Ｄ 光学部材の外径
θ 入射角
Ｓ_Ｌ１ 射影面積
Ｓ_Ｌ０ 射影面積
Ｂ 励起光
２１ａ 発光点
２２ コリメータレンズ
１０１ 被投射面
１６ 投射光学系
１１ プロジェクタ（画像表示装置）

特許第５５５８９９６号 特開２０１３－２５０２８５号公報 特開２０１４―０７５２２１号公報

Claims (16)

1. 第１の色光を含む励起光が入射されることにより、前記励起光の少なくとも一部を前記第１の色光とは異なる第２の色光に変換し、前記第１の色光と前記第２の色光とを出射する波長変換部材と、
   前記励起光が前記波長変換部材に入射する際の前記励起光の光路において、前記励起光の光路の上流側に各々配置された、第１の光学系と、
   前記第１の光学系の前記励起光の光路の下流側に設けられた反射面と、
   前記反射面よりも前記励起光の光路の下流側に設けられる正のパワーを有する第２の光学系と、
   を有し、
   前記反射面は前記励起光を反射することで、前記励起光が前記第２の光学系に入射する際に、前記第２の光学系の光軸よりも前記反射面が配置された側に偏心して入射するように、前記励起光の光路を変更し、
   前記波長変換部材から出射された前記第１の色光と前記第２の色光は、前記第２の光学系の光軸よりも前記反射面が配置された側と反対側に偏心して前記第２の光学系から出射され、
   前記反射面で反射され前記第２の光学系に入射する前記励起光の光路と、前記第２の光学系から出射される前記第１の色光の光路及び前記第２の色光の光路とは、互いに交わらず、
   前記第１の光学系を構成する光学素子のうち少なくとも１つの光学素子の光軸と前記反射面を含む面と、が交わる第１の交点Ｐと、
   前記第２の光学系の光軸と前記反射面を含む面と、が交わる第２の交点Ｑとしたとき、
   前記第２の光学系の光軸に対して垂直な方向におけるＰＱ間の距離をΔＬ、
   前記第２の光学系において入射側に配置された光学部材の外径をＤとしたとき、条件式
   （１）：
   ０＜ΔＬ／Ｄ＜０．２…（１）
   を満たすことを特徴とする光源光学系。
2. 請求項１に記載の光源光学系において、
   前記波長変換部材に入射する前記励起光の入射角θとしたとき、
   条件式（２）：
   ０＜｜θ｜＜５０…（２）
   を満たすことを特徴とする光源光学系。
3. 請求項１または２に記載の光源光学系において、
   前記第２の光学系の前記波長変換部材側の面は、凹面若しくは平面であることを特徴とする光源光学系。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の光源光学系において、
   前記第２の光学系の入射側面頂点を含み、前記第２の光学系の光軸に垂直な平面Ｂとしたとき、前記励起光が前記第２の光学系に入射する際の前記励起光の光束が前記面Ｂを通過する時の射影面積が、前記第２の光学系の入射側の光学素子面の前記面Ｂへの射影面積の１／４よりも小さいことを特徴とする光源光学系。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載の光源光学系であって、
   前記励起光を出射する発光点が２次元アレイ状に並んで配置された励起光源を有することを特徴とする光源光学系。
6. 請求項５に記載の光源光学系において、
   前記励起光源は、前記発光点のうち任意の２つの発光点の距離をＳとし、前記発光点の距離Ｓの最大距離をＳｍａｘとしたとき、
   条件式（３）：
   Ｓｍａｘ／Ｄ＜２…（３）
   を満たすことを特徴とする光源光学系。
7. 請求項５または６に記載の光源光学系において、
   前記励起光源の各発光点に対応した出射側の位置に配置されたコリメータレンズを有し、
   前記励起光源の発散角が最大となる方向をＸ方向としたときに、Ｘ方向の発散角をθｘ、前記励起光源の発光点のＸ方向のピッチをＰｘ、前記コリメータレンズと前記励起光源の出射側面との距離をＬとしたとき、
   条件式（４）：
   ０．５＜Ｐｘ／Ｌｔａｎθｘ＜２…（４）
   を満たすことを特徴とする光源光学系。
8. 請求項１～７の何れか１項に記載の光源光学系において、
   前記波長変換部材は、前記励起光を前記第２の色光に変換する波長変換領域と、前記励起光を透過または反射して前記第１の色光とする透過反射領域を有することを特徴とする光源光学系。
9. 請求項１～７の何れか１項に記載の光源光学系において、
   前記波長変換部材は、前記励起光を前記第２の色光に変換する波長変換の入射面側に、前記励起光の一部を反射するコート層を有することを特徴とする光源光学系。
10. 請求項１～９の何れか１項に記載の光源光学系において、
    前記波長変換部材に接続されるとともに、前記波長変換部材上における前記励起光の照射位置が時間とともに移動するように駆動される駆動部材を有することを特徴とする光源光学系。
11. 請求項１～１０の何れか１項に記載の光源光学系において、
    前記波長変換部材で反射あるいは透過された前記第１の色光と、前記波長変換部材から出射された前記第２の色光とが、正のパワーを有する第３の光学系によって光均一化素子へ導かれ、前記第２の光学系と前記第３の光学系の合成倍率βが、
    条件式（５）：
    ２．３＜｜β｜＜３．５…（５）
    を満たすことを特徴とする光源光学系。
12. 請求項１～１１の何れか１項に記載の光源光学系において、
    前記第１の色光は青の波長域の光であり、前記第２の色光は少なくとも緑、黄色、赤の何れかの波長の波長域の光であることを特徴とする光源光学系。
13. 請求項１～１２の何れか１項に記載の光源光学系において、
    前記波長変換部材への第１の色光の入射は、５０％以上がＰ偏光として入射することを特徴とする光源光学系。
14. 請求項１～１３のいずれか１項に記載の光源光学系において、
    前記第１の光学系の出射側の光学素子の外径をＤ２としたとき、
    条件式（６）：
    ０．１＜Ｄ２／Ｄ＜０．６
    を満たすことを特徴とする光源光学系。
15. 第１の色光を含む励起光を出射する励起光源と、
    前記励起光が入射されることにより、前記励起光の少なくとも一部を前記第１の色光とは異なる第２の色光に変換し、前記第１の色光と前記第２の色光とを出射する波長変換部材と、
    前記励起光源と前記波長変換部材との間の前記励起光の光路上に設けられ、前記励起光源側から順に、反射面と、正のパワーを有する集光光学系と、を備え、
    前記反射面は前記励起光を反射することで、前記励起光が前記集光光学系に入射する際に、前記集光光学系の光軸よりも前記励起光源が配置された側に偏心して入射するように、前記励起光の光路を変更し、
    前記波長変換部材から出射された前記第１の色光と前記第２の色光は、前記集光光学系の光軸よりも前記励起光源が配置された側と反対側に偏心して前記集光光学系から出射され、
    前記反射面で反射され前記集光光学系に入射する前記励起光の光路と、前記集光光学系から出射される前記第１の色光の光路及び前記第２の色光の光路とは互いに交わらず、
    前記励起光源より出射される光束の主光線と、前記反射面を含む面Ａとの交点をＲ、
    前記集光光学系の光軸と前記面Ａとの交点をＴ、
    前記集光光学系の光軸に垂直な方向のＲＴ間の距離をΔＬＯ、
    前記集光光学系において入射側に配置された光学部材の外径をＤとしたとき、条件式（７）：
    ０＜ΔＬＯ／Ｄ＜０．２…（７）
    を満たすことを特徴とする光源装置。
16. 請求項１５に記載の光源装置と、
    画像形成素子と、
    前記画像形成素子により形成された画像を被投射面に拡大投影する投射光学系と、を有する、画像表示装置。

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