JP7428070B2 - 光源光学系、光源装置及び画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源光学系、光源装置及び画像投射装置に関する。

今日、様々な映像を拡大投影するプロジェクタ（画像投射装置）が広く普及している。プロジェクタは、光源から出射された光をデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）または液晶表示素子といった空間光変調素子に集光させ、映像信号により変調された空間光変調素子からの出射光をスクリーン上にカラー映像として表示させるものである。

従来、プロジェクタには主に高輝度の超高圧水銀ランプ等が用いられてきたが、寿命が短いため、メンテナンスを頻繁に行う必要があった。そのため、近年、超高圧水銀ランプに代えてレーザやＬＥＤ等を使用したプロジェクタが増加している。これは、レーザやＬＥＤが超高圧水銀ランプと比較して寿命が長く、また、その単色性により色再現性も良いためである。

プロジェクタでは、ＤＭＤ等の画像表示素子に、例えば色の三原色である赤色・緑色・青色の三色を照射することにより映像を形成している。この三色の全てをレーザ光源で生成することも可能ではあるが、緑色レーザや赤色レーザの発光効率が青色レーザに比べて低いため、好ましくはない。そのため、青色レーザを励起光として蛍光体に照射して、蛍光体で波長変換された蛍光光から赤色光と緑色光を生成する方法が用いられている。このようなレーザ光源と蛍光体を用いた（組み合わせた）光源光学系が特許文献１、２に開示されている。

特許文献１には、励起光源と、蛍光体ユニットと、励起光源と蛍光体ユニットの間の光路上に位置して励起光の強度分布を均一に近付けるための拡散板とを有する照明光学系が開示されている。特許文献２には、複数の光源と、波長変換素子と、複数の光源と波長変換素子の間の光路上に位置する複数のミラーアレイとレンズアレイとを有する光源装置が開示されている。

特許第６０９０８７５号公報 特開２０１７－１９４５２３号公報

プロジェクタにおいては、より明るいプロジェクタを実現するために、光の利用効率を高める要望が強くなってきている。蛍光体による光の変換効率は、蛍光体に入射する励起光のエネルギー密度により変動し、入射する励起光のエネルギー密度が高いと、温度上昇及び蛍光体内の励起可能な電子が少なくなることによって効率が低下する。そのため、エネルギー密度を均一化し、スポットサイズを大きくすることで、光の利用効率の向上を図ることが考えられる。

一方、蛍光体における励起光のエネルギー密度を抑えるために蛍光体上の励起光のスポットサイズを大きくすると、後段の（後続する）光学系での光線ケラレが大きくなるため、プロジェクタ全体での光の利用効率が低下する。すなわち、プロジェクタにおける光の利用効率を向上させるためには、エネルギー密度の均一化と最適なスポットサイズを得ることが重要である。

上述した特許文献１は、励起光源と蛍光体ユニットの間に拡散板を設けることにより、蛍光体ユニットに入射する励起光の強度が低下してしまうため、プロジェクタ全体の光の利用効率が低下してしまう。上述した特許文献２は、ミラーアレイとレンズアレイにより装置の大型化と複雑化と高コスト化を招くばかりでなく、ミラーアレイとレンズアレイの吸収等により、蛍光体ユニットに入射する励起光の効率が低下してしまう。

本発明は、以上の問題意識に基づいて完成されたものであり、光の利用効率に優れる光源光学系、光源装置及び画像投射装置を提供することを目的とする。

本実施形態の光源光学系は、第１の色光を出射する複数の励起光源と用いられる光源光学系であって、前記複数の励起光源から出射された前記第１の色光が入射して前記第１の色光とは波長の異なる第２の色光を出射する波長変換ユニットと、前記複数の励起光源と前記波長変換ユニットの間の光路上に順に設けられた第１の光学系と正のパワーの第２の光学系と、を有し、前記複数の励起光源から出射されるそれぞれの光束の集光点は、前記第１の光学系と前記第２の光学系の間に形成され、前記第１の光学系と前記第２の光学系の間の光路上に位置するとともに、前記第１の色光の第１の偏光成分と第２の偏光成分の一方を透過して他方を反射するとともに、前記第２の色光を透過又は反射する偏光光学素子を有し、前記複数の励起光源から出射される全光束の集光点は、光路中において、前記偏光光学素子よりも前記波長変換ユニットに近い側に位置し、前記複数の励起光源から出射される全光束の集光点は、光路中において、前記第２の光学系の少なくとも一部と重なるように位置する、ことを特徴とする。

本発明によれば、光の利用効率に優れる光源光学系、光源装置及び画像投射装置を提供することができる。

第１実施形態によるプロジェクタを示す概略構成図である。 第１実施形態による光源装置を示す概略構成図である。 第１実施形態による蛍光体ホイールの詳細構造を示す図である。 カラーホイールを示す概略構成図である。 第１の光学系と第２の光学系を通る光線の一例を示す図である。 複数のレーザ光源から出射されるそれぞれの光束の集光点の形成位置と全光束の集光点の形成位置を示す図である。 本実施形態の光源光学系を適用した場合における蛍光体ホイールでのスポットの一例を示す図である。 複数のレーザ光源と複数のコリメータレンズについて規定した条件式（１）を説明するための図である。 第２実施形態による光源装置を示す図２に対応する概略構成図である。 第２実施形態による光源装置を示す図６に対応する図である。 図９、図１０の光学素子の構成を示す拡大図である。 第３実施形態による光源装置を示す図２に対応する概略構成図である。 第４実施形態による光源装置を示す図２に対応する概略構成図である。 第４実施形態による蛍光体ホイールの詳細構造を示す図である。 第５実施形態による光源装置を示す図２に対応する概略構成図である。 第５実施形態による蛍光体ホイールの詳細構造を示す図である。 第６実施形態による光源装置の第１の光学系と第２の光学系を通る光線の一例を示す図である。 第６実施形態による光源装置を示す図２に対応する概略構成図である。 第７実施形態による光源装置を示す図２に対応する概略構成図である。

≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態によるプロジェクタ（画像投射装置）１を示す概略構成図である。

プロジェクタ１は、筐体１０と、光源装置２０と、光均一化素子３０と、照明光学系４０と、画像形成素子（画像表示素子）５０と、投射光学系６０とを有している。

筐体１０は、光源装置２０と光均一化素子３０と照明光学系４０と画像形成素子５０と投射光学系６０とを収納する。

光源装置２０は、例えば、ＲＧＢの各色に対応する波長を含んだ光を出射する。光源装置２０の内部構成については、後に詳細に説明する。

光均一化素子３０は、光源装置２０から出射された光をミキシングすることで均一化する。光均一化素子３０としては、例えば、４枚のミラーを組み合わせたライトトンネル、ロッドインテグレータ、フライアイレンズ等が用いられる。

照明光学系４０は、光均一化素子３０が均一化した光で画像形成素子５０を略均一に照明する。照明光学系４０は、例えば、１枚以上のレンズや１面以上の反射面等を有している。

画像形成素子５０は、例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）、透過型液晶パネル、反射型液晶パネル等のライトバルブを有している。画像形成素子５０は、照明光学系４０により照明される光（光源装置２０の光源光学系からの光）を変調することにより画像を形成する。

投射光学系６０は、画像形成素子５０が形成した画像をスクリーン（被投射面）７０に拡大投射する。投射光学系６０は、例えば、１枚以上のレンズを有している。

図２は、第１実施形態による光源装置２０を示す概略構成図である。

光源装置２０は、光の伝搬方向に順に配置された、レーザ光源（励起光源）２１と、コリメータレンズ２２と、第１の光学系２３と、偏光ビームスプリッタ（偏光光学素子）２４と、１／４波長板２５と、第２の光学系２６と、蛍光体ホイール（波長変換ユニット、蛍光体ユニット）２７と、集光レンズ２８と、カラーホイール２９とを有している。例えば、光源装置２０のうち、レーザ光源２１を除いた構成要素によって「光源光学系」が構成される。

レーザ光源２１は、複数の光源（固体光源）を有している。図２では、上下方向に並ぶ６個の光源を描いているが、実際には、６個の光源が紙面直交方向（奥行方向）に４列に並んでおり、６×４＝２４個の光源が二次元アレイ状に配列されている。以下では、二次元アレイ状に配列された複数の光源を「複数のレーザ光源（励起光源）２１」と呼ぶことがある。複数のレーザ光源２１は、蛍光体ホイール２７の蛍光領域（波長変換領域）２７Ｄ（後述）に設けられた蛍光体を励起させる励起光Ｂ（第１の色光）として、例えば、発光強度の中心波長が４５５ｎｍの青色帯域の光（青色レーザ光）を出射する。複数のレーザ光源２１から出射される青色レーザ光は、偏光状態が一定の直線偏光であり、偏光ビームスプリッタ２４の入射面に対してＳ偏光となるように配置されている。複数のレーザ光源２１から出射される青色レーザ光は、コヒーレント光である。複数のレーザ光源２１から出射される励起光Ｂは、蛍光体ホイール２７の蛍光領域２７Ｄの蛍光体を励起させることができる波長の光であればよく、青色帯域の光に限定されるものではない。複数のレーザ光源２１の数は２４個に限定されず、２－２３個であってもよいし、２５個以上であってもよい。複数のレーザ光源２１は、例えば、基板上に複数の光源をアレイ状に配置した光源ユニットとして構成することができるが、その具体的態様には自由度がある。

コリメータレンズ２２は、複数のレーザ光源２１に対応して二次元アレイ状に複数配列されている。コリメータレンズ２２は、レーザ光源２１の２４個の光源に対応して２４個設けられている。複数のコリメータレンズ２２は、複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束（励起光Ｂ）を平行光又は収束光となるように調整する。コリメータレンズ２２の数は、レーザ光源２１の光源の数に対応していればよく、レーザ光源２１の光源の数の増減に応じて増減することができる。

なお、後述する第２実施形態（図９、図１０）のように、複数のレーザ光源２１（複数のコリメータレンズ２２）と第１の光学系２３の間に、複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束を平行光又は収束光として第１の光学系２３に入射させる光学素子２００を配置することができる。これに対して、第１実施形態では、光学素子２００の機能を複数のコリメータレンズ２２に併せ持たせた（兼ねさせた）構成となっている。

第１の光学系２３は、全体として正のパワーを有しており、レーザ光源２１の側から蛍光体ホイール２７の側に向かって順に、正レンズ２３Ａと負レンズ２３Ｂとを有している。第１の光学系２３は、コリメータレンズ２２から平行光又は収束光となって入射した励起光Ｂを収束させながら偏光ビームスプリッタ２４に導く。なお、第１の光学系２３は、正のパワーではなく、負のパワーを有していてもよい。

偏光ビームスプリッタ２４は、第１の光学系２３と第２の光学系２６の間の光路上に位置している。偏光ビームスプリッタ２４は、第１の光学系２３から導かれた励起光Ｂの波長帯域のＳ偏光（第１の偏光成分）を反射する一方、第１の光学系２３から導かれた励起光Ｂの波長帯域のＰ偏光（第２の偏光成分）および蛍光体ホイール２７からの蛍光光（第２の色光）を透過するようなコートが施されている。第１実施形態では、平板状の偏光ビームスプリッタ２４を用いているが、プリズムタイプの偏光ビームスプリッタ２４を用いることも可能である。また、第１実施形態では、偏光ビームスプリッタ２４が、励起光Ｂの波長帯域のＳ偏光を反射してＰ偏光を透過しているが、これとは逆に、励起光Ｂの波長帯域のＰ偏光を反射してＳ偏光を透過するようにしてもよい。

また、第１の光学系２３と第２の光学系２６の間の光路上に位置する偏光ビームスプリッタ２４は、励起光Ｂ（第１の色光）を透過して蛍光光（第２の色光）を反射する、又は、励起光Ｂ（第１の色光）を反射して蛍光光（第２の色光）を透過するような特性を有していてもよい。

１／４波長板２５は、偏光ビームスプリッタ２４で反射された励起光Ｂの直線偏光に対して光学軸を４５度だけ傾けた状態で配置されている。１／４波長板２５は、偏光ビームスプリッタ２４で反射された励起光Ｂを直線偏光から円偏光に変換する。

第２の光学系２６は、全体として正のパワーを有しており、レーザ光源２１の側から蛍光体ホイール２７の側に向かって順に、正レンズ２６Ａと正レンズ２６Ｂとを有している。第２の光学系２６は、１／４波長板２５から円偏光に変換されて入射した励起光Ｂを収束させながら蛍光体ホイール２７に導く。第２の光学系２６の入射側のレンズ（正レンズ２６Ａ）は、非球面又は自由曲面を有していてもよい。レーザ光源２１の各光源からの光束の集光点近くに非球面又は自由曲面を配置することにより、レーザ光源２１の各光源の光束を個別に補正しやすくし、蛍光体上のスポット形状を整形することが可能となる。

蛍光体ホイール２７には、第２の光学系２６から導かれた励起光Ｂが入射する。図３は、蛍光体ホイール２７の詳細構造を示す図である。蛍光体ホイール２７は、円盤部材（基板）２７Ａと、回転軸２７Ｂを中心として円盤部材２７Ａを回転駆動する駆動モータ（駆動部材）２７Ｃとを有している。円盤部材２７Ａは、例えば、透明基板や金属基板（アルミニウム基板等）を用いることができるが、これに限定されるものではない。

蛍光体ホイール２７（円盤部材２７Ａ）は、周方向の大部分（第１実施形態では２７０°よりも大きい角度範囲）が蛍光領域２７Ｄに区画されており、周方向の小部分（第１実施形態では９０°よりも小さい角度範囲）が励起光反射領域２７Ｅに区画されている。

蛍光領域２７Ｄは、下層側から上層側に向かって順に、反射コート２７Ｄ１と、蛍光体層２７Ｄ２と、反射防止コート（ＡＲコート）２７Ｄ３とを積層して構成されている。

反射コート２７Ｄ１は、蛍光体層２７Ｄ２による蛍光光（発光光）の波長領域の光を反射する特性を有している。円盤部材２７Ａを反射率が高い金属基板で構成した場合には、反射コート２７Ｄ１を省略することも可能である（円盤部材２７Ａに反射コート２７Ｄ１の機能を持たせることも可能である）。

蛍光体層２７Ｄ２としては、例えば、蛍光体材料を有機・無機のバインダ内に分散させたもの、蛍光体材料の結晶を直接形成したもの、Ｃｅ：ＹＡＧ系などの希土類蛍光体を用いることができる。蛍光体層２７Ｄ２による蛍光光（発光光）の波長帯域は、例えば、黄色、青色、緑色、赤色の波長帯域を用いることができるが、第１実施形態では、黄色の波長帯域を有する蛍光光（発光光）を用いる場合を例示して説明する。また、本実施例では波長変換素子として蛍光体を用いているが、燐光体や、非線形光学結晶などを用いてもよい。

反射防止コート２７Ｄ３は、蛍光体層２７Ｄ２の表面における光の反射を防止する特性を有している。

励起光反射領域２７Ｅには、第２の光学系２６から導かれた励起光Ｂの波長領域の光を反射する特性を有する反射コート（反射面）２７Ｅ１が積層されている。円盤部材２７Ａを反射率が高い金属基板で構成した場合には、反射コート２７Ｅ１を省略することも可能である（円盤部材２７Ａに反射コート２７Ｅ１の機能を持たせることも可能である）。

円盤部材２７Ａを駆動モータ２７Ｃによって回転駆動することにより、蛍光体ホイール２７上における励起光Ｂの照射位置が時間とともに移動する。その結果、蛍光体ホイール２７に入射した励起光Ｂ（第１の色光）の一部分が、蛍光領域（波長変換領域）２７Ｄで励起光Ｂ（第１の色光）とは波長の異なる蛍光光Ｙ（第２の色光）に変換されて出射され、蛍光体ホイール２７に入射した励起光Ｂの他部分が、励起光反射領域２７Ｅで励起光Ｂのままで反射されて出射される。

なお、蛍光領域２７Ｄと励起光反射領域２７Ｅの数や範囲等には自由度があり、種々の設計変更が可能である。例えば、各２つの蛍光領域と励起光反射領域とを周方向に９０°間隔となるように交互に配置してもよい。

再び図２に基づいて説明する。蛍光体ホイール２７の励起光反射領域２７Ｅで反射された励起光Ｂは逆向きの円偏光となり、再び第２の光学系２６と１／４波長板２５を通過し、Ｐ偏光に変換される。Ｐ偏光に変換された励起光Ｂは、偏光ビームスプリッタ２４を透過して、集光レンズ２８を通してカラーホイール２９に入射する。

一方、蛍光体ホイール２７の蛍光領域２７Ｄに入射した励起光Ｂは蛍光光Ｙに変換されて出射される。この蛍光光Ｙは、第２の光学系２６により略平行光とされ、１／４波長板２５を通過し、偏光ビームスプリッタ２４を透過して、集光レンズ２８を通してカラーホイール２９に入射する。

図４は、カラーホイール２９を示す概略構成図である。カラーホイール２９は、周方向に区画された青色領域Ｂ、黄色領域Ｙ、赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇを有している。青色領域Ｂは、蛍光体ホイール２７の励起光反射領域２７Ｅに対応し、黄色領域Ｙ、赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇは、蛍光体ホイール２７の蛍光領域２７Ｄにそれぞれ対応するように同期される。青色領域Ｂには透過拡散板（図示略）を配置することにより、レーザ光源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７０上でのスペックルを低減させることができる。黄色領域Ｙは、蛍光体ホイール２７から発光する黄色の波長領域をそのまま透過させる。赤色領域Ｒ、緑色領域Ｇは、それぞれダイクロイックミラーを用いることにより、黄色の波長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。カラーホイール２９によって時分割で作られた各色が光均一化素子３０から照明光学系４０を通して画像形成素子５０に導かれ、各色に対応した画像を形成し、投射光学系６０によってスクリーン７０に拡大投影させることにより、カラー画像が得られる。すなわち、画像形成素子（画像表示素子）５０が、光源光学系からの光を変調して画像を形成し、投射光学系６０が、画像形成素子５０が形成した画像をスクリーン（被投射面）７０に拡大投射する。

第１実施形態では、光源光学系の構成要素として、複数のレーザ光源（励起光源）２１と蛍光体ホイール（波長変換ユニット）２７の間の光路上に順に設けられた正のパワーの第１の光学系２３と正のパワーの第２の光学系２６とを有している。

第１の光学系２３を、Ｓ偏光の励起光Ｂは通過するが、蛍光光Ｙは通過しない。第２の光学系２６を、Ｓ偏光の励起光ＢとＰ偏光の励起光Ｂと蛍光光Ｙが通過する。このように、第１の光学系２３と第２の光学系２６は、前者は蛍光光Ｙが通過し、後者は蛍光光Ｙが通過しないという点で、切り分けられる。また、第１の光学系２３と第２の光学系２６は、最大空気間隔の箇所で、切り分けられる。

第１の光学系２３と第２の光学系２６のレンズデータと非球面データを以下に示す。

上記のレンズデータと非球面データに示すように、第１の光学系２３において、正レンズ２３Ａは両凸形状を有しており、負レンズ２３Ｂは両凹形状を有している。また、第２の光学系２６において、正レンズ２６Ａは両凸形状を有しており、正レンズ２６Ｂは物体側に凸の平凸形状を有している。正レンズ２６Ａの両面には、非球面が形成されている。第２の光学系２６の構成はこれに限らず、例えば、正レンズ２６Ａの一面だけに非球面を形成してもよいし、正レンズ２６Ｂの両面又は一面に非球面を形成してもよい。また、第１の光学系２３において、正レンズ２３Ａと負レンズ２３Ｂに追加のレンズを設けてもよいし、第２の光学系２６において、正レンズ２６Ａと正レンズ２６Ｂに追加のレンズを設けてもよい。図示は省略しているが、光源光学系の光路上のいずれかの位置（例えば第１の光学系２３の正レンズ２３Ａの直前）には、励起光Ｂの光量を調整するための開口絞りが設けられていてもよい。

図５は、第１の光学系２３と第２の光学系２６を通る光線の一例を示す図である。図５に示すように、第１の光学系２３は、第１の光学系２３の光軸Ａに平行な光線が入射したとき、第１の光学系２３から出射される光線が光軸Ａに所定の角度をなして近付きながら（集光されながら）第２の光学系２６に入射するような光学特性を有している。

ここで、本実施形態では、エネルギー密度の均一化と最適なスポットサイズを得ることによりプロジェクタ１における光の利用効率を向上させるべく、蛍光体ホイール２７に青色レーザ光（第１の色光）を導く光学系の特徴を「複数のレーザ光源（励起光源）２１毎（位置毎）の集光点Ｆ」に着目して特定している。各集光点Ｆは、複数のレーザ光源２１の各々による中間像に相当する。通常（従来）の光源光学系では、複数のレーザ光源の各々による中間像を形成せず（集光点を持たず）、単に、蛍光体の近傍に集光するのみである。また、本実施形態では、第１の光学系２３への入射光束を適切に設定することで、蛍光体ホイール２７におけるスポットの均一性と蛍光体層（波長変換層）の損傷を防いでいる。

図６は、複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束の集光点Ｆの形成位置と全光束の集光点Ｆａｌｌの形成位置を示す図である。

複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束の集光点Ｆは、第１の光学系２３と第２の光学系２６の間に形成される。これにより、拡散板やマイクロレンズアレイ等の均一化素子を用いることなく、蛍光体ホイール２７での蛍光スポットサイズを適切にし、かつエネルギー密度を均一化することができ、簡易な構成で蛍光体の変換効率を向上させることができ、かつプロジェクタ１全体での光の利用効率を向上させることが可能となる。さらに、集光点Ｆを光学部材のない部分に形成させることによって、光エネルギーの集中による光学部材の破壊、及び、屈折率分布の変化の発生を防ぐことが可能になる。

また、複数のコリメータレンズ２２が、複数のレーザ光源２１から入射されるそれぞれの光束を平行光又は収束光として第１の光学系２３に入射させる「光学素子」の機能を有している。これにより、蛍光体ホイール２７でのスポットを均一化して波長変換効率を向上させることができる。「光学素子」としては、例えば、レンズアレイ、回折光学素子、ホログラム等を用いることができるが、図６では、複数のコリメータレンズ２２の構成例として、複数のレーザ光源２１に対応して第１の光学系２３の側に突出する複数の正レンズ（正レンズ群）２２Ｘを具備したレンズアレイ２２Ｙを例示している。これにより、「光学素子」を高効率かつ低コストに構成することができる。

図６において、複数のレーザ光源２１から出射された光線がそれぞれ光束を形成し、複数のレーザ光源２１に対応した複数の正レンズ（正レンズ群）２２Ｘに入射することで、各光束が平行光又は収束光になって複数の正レンズ（正レンズ群）２２Ｘから出射される。複数の正レンズ（正レンズ群）２２Ｘは、光源の光束を平行化する複数のコリメータレンズ２２であり、複数のコリメータレンズ２２を光軸方向に移動させることで、複数の正レンズ（正レンズ群）２２Ｘから射出される光束が平行光又は収束光になるようにすることもできる。

ここで、第１の光学系２３への各光束が発散光となっていた場合、蛍光体ホイール２７におけるスポットが均一化されず、複数のレーザ光源２１に対応した像を形成するため、非常にスポット径が小さくなり、蛍光体ホイール２７での集光密度が高まり、波長変換効率が低下したり、波長変換層がやけを起こしてしまったりしてしまう。

この点、本実施形態では、複数の正レンズ（正レンズ群）２２Ｘから出射された平行光又は収束光が第１の光学系２３でさらに収束され、第１の光学系２３と第２の光学系２６の間、特に、偏光ビームスプリッタ２４の透過面・反射面の近傍に集光点Ｆが形成される。これにより、エネルギー密度の均一化と最適なスポットサイズを得ることでプロジェクタ１における光の利用効率を向上させるとともに、蛍光体層（波長変換層）の熱による破壊を防ぐことができる。

複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束の集光点Ｆは、その少なくとも半分（５０％以上）が、第２の光学系２６よりも第１の光学系２３に近い側に位置することが好ましい。これにより、蛍光体ホイール２７でのスポットの均一性をより一層向上させることができる。なお、複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束の集光点Ｆは、その７０％以上、８０％以上、９０％以上又は１００％（全て）が、第２の光学系２６よりも第１の光学系２３に近い側に位置していてもよい。

複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束の集光点Ｆは、その少なくとも半分（５０％以上）が、第１の光学系２３と偏光ビームスプリッタ（偏光光学素子）２４（の透過面・反射面）の間に位置することが好ましい。これにより、蛍光体ホイール２７でのスポットの均一性をより一層向上させることができる。また、偏光ビームスプリッタ２４の透過面・反射面に光エネルギーが集中するのを回避して、偏光ビームスプリッタ２４の反射コート等の損傷を防止することができる。なお、複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束の集光点Ｆは、その７０％以上、８０％以上、９０％以上又は１００％（全て）が、第１の光学系２３と偏光ビームスプリッタ（偏光光学素子）２４（の透過面・反射面）の間に位置していてもよい。

複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束の集光点Ｆは、その少なくとも半分（５０％以上）が、偏光ビームスプリッタ（偏光光学素子）２４（の透過面・反射面）を基準として第２の光学系２６よりも第１の光学系２３に近い側に位置することが好ましい。これにより、蛍光体ホイール２７でのスポットの均一性をより一層向上させることができる。また、偏光ビームスプリッタ２４の透過面・反射面に光エネルギーが集中するのを回避して、偏光ビームスプリッタ２４の反射コート等の損傷を防止することができる。なお、複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束の集光点Ｆは、その７０％以上、８０％以上、９０％以上又は１００％（全て）が、偏光ビームスプリッタ（偏光光学素子）２４（の透過面・反射面）を基準として第２の光学系２６よりも第１の光学系２３に近い側に位置していてもよい。

図６に示すように、複数のレーザ光源２１から出射される全光束の集光点Ｆａｌｌは、光路中において、偏光ビームスプリッタ（偏光光学素子）２４（の透過面・反射面）よりも蛍光体ホイール２７に近い側に位置している。ここで、「複数のレーザ光源２１から出射される全光束」は、複数のレーザ光源２１（全光源）から出射される全ての光線を包括した束を意味している。また、複数のレーザ光源２１から出射される全光束の集光点Ｆａｌｌは、光路中において、第２の光学系２６の少なくとも一部と重なるように位置している。図６の例では、複数のレーザ光源２１から出射される全光束の集光点Ｆａｌｌは、第２の光学系２６の正レンズ２６Ｂと重なるように位置している。これにより、蛍光体ホイール２７でのスポットをぼけさせて均一化するとともに、高効率、小型、低コストの光源光学系を実現することができる。

図７は、本実施形態の光源光学系を適用した場合における蛍光体ホイール２７でのスポットの一例を示す図である。図７から、蛍光体ホイール２７でのスポットの均一化が図られており、プロジェクタ１における光の利用効率を向上させられることが理解できる。

上述したように、複数のレーザ光源２１と複数のコリメータレンズ２２は、互いに対応するように二次元アレイ状に配列されている。ここで、図８に示すように、複数のレーザ光源２１の発散角が最大となる方向をＸ方向と定義した場合において、Ｘ方向の発散角をθｘ、Ｘ方向における複数のレーザ光源２１のピッチをＰｘ、複数のレーザ光源２１と複数のコリメータレンズ２２の距離をＬとしたとき、次の条件式（１）を満足することが好ましい。
（１）０．５＜Ｐｘ／Ｌ・ｔａｎθｘ＜２

条件式（１）を満たすことにより、複数のレーザ光源２１の各発光点のプロファイル間距離を抑えた形で最適設定できるため、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２７に縮小したときに均一なプロファイルが得られ、蛍光体変換効率を向上させることができる。

条件式（１）の上限を上回ると、複数のレーザ光源２１の各発光点の距離、ひいては、各発光点のプロファイル間の距離が大きくなる。このため、蛍光体ホイール２７において所望のスポットサイズとしたい場合に、縮小率が大きくなりすぎて、各発光点の像が小さくなり、蛍光体ホイール２７での集光密度が大きくなり、波長変換効率が低下してしまう。

条件式（１）の下限を下回ると、蛍光体ホイール２７で均一なプロファイルを得やすいが、隣接するコリメータレンズ２２に各発光点からの光が入射し、意図しない方向に光線の一部が進んでしまうため、迷光となるばかりか、光学系の効率が低下してしまう。

≪第２実施形態≫
図９～図１１を参照して第２実施形態によるプロジェクタ１について詳細に説明する。第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

上述した第１実施形態では、複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束を平行光又は収束光として第１の光学系２３に入射させる「光学素子」の機能を複数のコリメータレンズ２２に併せ持たせていた（兼ねさせていた）。これに対して、第２実施形態では、複数のコリメータレンズ２２と別部材の光学素子２００を、複数のコリメータレンズ２２と第１の光学系２３の間に設けている。

複数のレーザ光源２１から出射された光線がそれぞれ光束を形成し、複数のレーザ光源２１に対応した複数のコリメートレンズ２２に入射することで、各光束が平行光又は発散光になって複数のコリメートレンズ２２から出射されて、光学素子２００に入射される。光学素子２００は、複数のレーザ光源２１に対応して第１の光学系２３の側に突出する複数の正レンズ（正レンズ群）２１０を具備したレンズアレイ２２０により構成されている（図１１参照）。

ここで、光学素子２００の複数の正レンズ（正レンズ群）２１０のパワーは、複数のコリメートレンズ２２の正レンズ（正レンズ群）のパワーより弱い。このため、光学素子２００を通過したそれぞれの光束は、平行光又は収束光となって光学素子２００から出射されて、第１の光学系２３に入射される。光学素子２００から出射された各光束は、第１の光学系２３により収束されて、第１の光学系２３と第２の光学系２６の間で、偏光ビームスプリッタ２４の透過面・反射面より手前に集光点Ｆを形成する。また、光学素子２００から出射された全光束の集光点Ｆａｌｌは、光路中において、偏光ビームスプリッタ２４の透過面・反射面よりも蛍光体ホイール２７に近い側に位置している。また、光学素子２００から出射された全光束の集光点Ｆａｌｌは、光路中において、第２の光学系２６の少なくとも一部（ここでは正レンズ２６Ｂ）と重なるように位置している。

≪第３実施形態≫
図１２を参照して第３実施形態によるプロジェクタ１について詳細に説明する。第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

第３実施形態は、次の点において第１実施形態と異なっている。すなわち、レーザ光源２１から出射される励起光ＢがＰ偏光であり、偏光ビームスプリッタ２４が、第１の光学系２３から導かれたＰ偏光の励起光Ｂを透過する一方、１／４波長板２５と第２の光学系２６と蛍光体ホイール２７からのＳ偏光に変換された励起光Ｂと蛍光光Ｙを反射するような特性を有している。

≪第４実施形態≫
図１３、図１４を参照して第４実施形態によるプロジェクタ１について詳細に説明する。第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

第４実施形態では、第１実施形態において、集光レンズ２８とカラーホイール２９を省略するとともに、蛍光体ホイール２７の構成を異ならせている。

図１４は、第４実施形態による蛍光体ホイール２７の詳細構造を示す図である。第４実施形態の蛍光体ホイール２７は、第１実施形態のように周方向に蛍光領域２７Ｄと励起光反射領域２７Ｅに分割されておらず、周方向の全周に亘る蛍光領域（波長変換領域）２７Ｇが設けられる。

蛍光領域２７Ｇは、下層側から上層側に向かって順に、第１の反射コート２７Ｇ１と、蛍光体層２７Ｇ２と、第２の反射コート２７Ｇ３とを積層して構成されている。

第１の反射コート２７Ｇ１は、第２の光学系２６から導かれた励起光Ｂの波長領域の光と、蛍光体層２７Ｇ２による蛍光光（発光光）の波長領域の光とを反射する特性を有している。

蛍光体層２７Ｇ２は、例えば、蛍光体材料を有機・無機のバインダ内に分散させたもの、蛍光体材料の結晶を直接形成したもの、Ｃｅ：ＹＡＧ系などの希土類蛍光体を用いることができる。蛍光体層２７Ｇ２による蛍光光（発光光）の波長帯域は、例えば、黄色とすることで、励起光の青色と組み合わせることで白色光を得ることができる。

第２の反射コート２７Ｇ３は、第２の光学系２６から導かれた励起光Ｂの一部分を反射する一方、第２の光学系２６から導かれた励起光Ｂの他部分と蛍光体層２７Ｇ２による蛍光光（発光光）を透過する特性を有している。

蛍光体ホイール２７の第２の反射コート２７Ｇ３で反射された励起光Ｂは、逆向きの円偏光となり、再び第２の光学系２６と１／４波長板２５を通過し、Ｐ偏光に変換される。Ｐ偏光に変換された励起光Ｂは、偏光ビームスプリッタ２４を透過して、光均一化素子３０に入射する。一方、蛍光体ホイール２７の第２の反射コート２７Ｇ３を透過した励起光Ｂは、蛍光体層２７Ｇ２で蛍光光Ｙに変換され、第１の反射コート２７Ｇ１で反射される。この蛍光光Ｙは、第２の光学系２６により略平行光とされ、１／４波長板２５を通過し、偏光ビームスプリッタ２４を透過して、光均一化素子３０に入射する。

≪第５実施形態≫
図１５、図１６を参照して第５実施形態によるプロジェクタ１について詳細に説明する。第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

第５実施形態では、第１実施形態において、偏光ビームスプリッタ２４、１／４波長板２５、集光レンズ２８及びカラーホイール２９を省略している。また、偏光ビームスプリッタ２４があった位置にダイクロイックミラー９０を設けている。さらに、ダイクロイックミラー９０を挟んだ第１の光学系２３と反対側に、青色光源９１と、コリメータレンズ９２と、第３の光学系９３を設けている。

青色光源９１は、複数の光源（固体光源）を有している。青色光源９１の各光源は、励起光Ｂとは別の青色波長域の光（青色レーザ光）を出射する。コリメータレンズ９２は、青色光源９１の複数の光源に対応して複数設けられている。図１５では、上下方向に並ぶ各３個の青色光源９１とコリメータレンズ９２を描いているが、青色光源９１とコリメータレンズ９２のセットは、紙面直交方向（奥行方向）に複数列に亘って配置されていてもよい（二次元配列されていてもよい）。コリメータレンズ９２は、青色光源９１の各光源が出射した青色レーザ光を平行光となるように調整する。青色光源９１とコリメータレンズ９２の数は、適宜、増減することができる。第３の光学系９３は、両凸形状の正レンズ９３Ａと、両凹形状の負レンズ９３Ｂとを有しており、青色光源９１とコリメータレンズ９２による青色レーザ光を通過してダイクロイックミラー９０に導く。なお、青色光源９１は、レーザ光源以外にも、例えば発光ダイオードを用いてもよい。

ダイクロイックミラー９０は、第１の光学系２３から導かれた励起光Ｂを第２の光学系２６に向けて反射し、第３の光学系９３から導かれた青色レーザ光を光均一化素子３０に向けて反射する。また、ダイクロイックミラー９０は、蛍光体ホイール２７からの蛍光光を光均一化素子３０に向けて透過する。ダイクロイックミラー９０で反射された励起光Ｂは、第２の光学系２６を通って蛍光体ホイール２７に入射する。

図１６は、第５実施形態による蛍光体ホイール２７の詳細構造を示す図である。第５実施形態の蛍光体ホイール２７は、第１実施形態のように周方向に蛍光領域２７Ｄと励起光反射領域２７Ｅに分割されておらず、周方向の全周に亘る蛍光領域（波長変換領域）２７Ｈが設けられる。

蛍光領域２７Ｈは、下層側から上層側に向かって順に、反射コート２７Ｈ１と、蛍光体層２７Ｈ２と、反射防止コート（ＡＲコート）２７Ｈ３とを積層して構成されている。

反射コート２７Ｈ１は、蛍光体層２７Ｈ２による蛍光光（発光光）の波長領域の光を反射する特性を有している。円盤部材２７Ａを反射率が高い金属基板で構成した場合には、反射コート２７Ｈ１を省略することも可能である（円盤部材２７Ａに反射コート２７Ｈ１の機能を持たせることも可能である）。

蛍光体層２７Ｈ２としては、例えば、蛍光体材料を有機・無機のバインダ内に分散させたもの、蛍光体材料の結晶を直接形成したもの、Ｃｅ：ＹＡＧ系などの希土類蛍光体を用いることができる。蛍光体層２７Ｈ２による蛍光光（発光光）の波長帯域は、例えば、青色光源９１の各光源が出射した青色レーザ光と組み合わせることで白色光が得られる。

反射防止コート２７Ｈ３は、蛍光体層２７Ｈ２における光の反射を防止する特性を有している。

蛍光体ホイール２７の蛍光領域２７Ｈに入射した励起光Ｂは蛍光光Ｙに変換されて出射される。この蛍光光Ｙは、第２の光学系２６により略平行光とされ、ダイクロイックミラー９０を透過して、光均一化素子３０に入射する。一方、色光源９１の各光源が出射した青色レーザ光は、コリメータレンズ９２で平行光とされ、第３の光学系９３を通って、ダイクロイックミラー９０で反射されることにより、光均一化素子３０に入射する。

≪第６実施形態≫
図１７、図１８を参照して第６実施形態によるプロジェクタ１について詳細に説明する。第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

第６実施形態では、第１実施形態において、偏光ビームスプリッタ２４と第２の光学系２６の間にあった１／４波長板２５を省略するとともに、偏光ビームスプリッタ２４があった位置にダイクロイックミラー（色分離光学素子）１００を設けている。第１の光学系２３と第２の光学系２６の間の光路上に位置するダイクロイックミラー１００は、励起光Ｂ（第１の色光）を透過して蛍光光（第２の色光）を反射する、又は、励起光Ｂ（第１の色光）を反射して蛍光光（第２の色光）を透過するような特性を有することができる。

複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束の集光点Ｆは、その少なくとも半分（５０％以上）が、第１の光学系２３とダイクロイックミラー（色分離光学素子）１００の間に位置することが好ましい。

複数のレーザ光源２１から出射されるそれぞれの光束の集光点Ｆは、その少なくとも半分（５０％以上）が、ダイクロイックミラー（色分離光学素子）１００を基準として第２の光学系２６よりも第１の光学系２３に近い側に位置することが好ましい。

複数のレーザ光源２１から出射される全光束の集光点Ｆａｌｌは、光路中において、ダイクロイックミラー（色分離光学素子）１００よりも蛍光体ホイール２７に近い側に位置することが好ましい。

さらに、第１の光学系２３の光軸Ｘと第２の光学系２６の光軸Ｙとを光軸と垂直な方向に偏心させている。これにより、第１の光学系２３から出射された励起光Ｂが、第２の光学系２６の片側（図１７における光軸Ｙを挟んだ下側）から入射する。ここで、第６実施形態において、第１の光学系２３の光軸Ｘと第２の光学系２６の光軸Ｙを一致させた場合の光の振る舞いは、第１実施形態と同様である。

第１実施形態では、偏光方向（Ｓ偏光、Ｐ偏光）を規定していたが、第６実施形態では、どの方向に配置してもよい。レーザ光源２１より出射した光がコリメータレンズ２２によってそれぞれ平行光束にされた後、第１の光学系２３を通り、励起光Ｂを反射し、蛍光光Ｙを透過させるダイクロイックミラー１００により反射され、第２の光学系２６に導かれる。第１の光学系２３が第２の光学系２６に対して偏心されるように配置することにより、励起光Ｂは第２の光学系２６の片側より入射し、蛍光体ホイール２７に対して斜めに入射される。蛍光ホイール２７の蛍光領域２７Ｄに入射した励起光Ｂは蛍光光Ｙに変換され、第１実施形態と同様の光路を通って光均一化素子３０に導かれる。

一方、蛍光体ホイール２７の励起光反射領域２７Ｅに入射した励起光Ｂは正反射されるため、図１８に示すように、第２の光学系２６に入射した側（図１８中の左側）と反対側（図１８中の右側）を通って第２の光学系２６より出射される。第２の光学系２６から出射された励起光Ｂはダイクロイックミラー１００を通らずに、集光レンズ２８に入射し、カラーホイール２９、光均一化素子３０に導かれる。

第６実施形態では、蛍光体ホイール２７の励起光反射領域２７Ｅで反射された励起光Ｂがダイクロイックミラー１００を通らない構成を示したが、ダイクロイックミラー１００を大きくし、半分の面のコートは励起光Ｂを反射し、蛍光光Ｙを透過する特性とし、残りの半分を励起光Ｂ、蛍光光Ｙを透過する特性を有したダイクロイックミラー１００を利用することも可能である。

≪第７実施形態≫
図１９を参照して第７実施形態によるプロジェクタ１について詳細に説明する。第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

第７実施形態では、第６実施形態において、レーザ光源２１とコリメータレンズ２２のセットに加えて、その下方に位置するレーザ光源２１Ｘとコリメータレンズ２２Ｘのセットを有している。レーザ光源２１とコリメータレンズ２２のセット、及び、レーザ光源２１Ｘとコリメータレンズ２２Ｘのセットは、ともに、Ｐ偏光の励起光Ｂを出射する。

光源装置２０は、レーザ光源２１とコリメータレンズ２２のセット、及び、レーザ光源２１Ｘとコリメータレンズ２２Ｘのセットが出射した励起光Ｂを合成して、第１の光学系２３に出射する合成光学系１１０を有している。

合成光学系１１０は、１／２波長板１１２と、反射ミラー１１４と、偏光ビームスプリッタ１１６とを有している。

１／２波長板１１２は、レーザ光源２１Ｘとコリメータレンズ２２Ｘのセットが出射した励起光ＢをＰ偏光からＳ偏光に変換する。

反射ミラー１１４は、１／２波長板１１２でＳ偏光に変換された励起光Ｂを偏光ビームスプリッタ１１６に向けて反射する。

偏光ビームスプリッタ１１６は、Ｓ偏光の励起光Ｂを反射する一方、Ｐ偏光の励起光Ｂを透過する特性を有している。偏光ビームスプリッタ１１６は、レーザ光源２１とコリメータレンズ２２のセットが出射したＰ偏光の励起光Ｂを透過して、第１の光学系２３に導く。偏光ビームスプリッタ１１６は、反射ミラー１１４が反射したＳ偏光の励起光Ｂを反射して、第１の光学系２３に導く。このようにして、Ｐ偏光とＳ偏光の励起光Ｂが合成されて、第１の光学系２３に入射する。

レーザ光源２１とレーザ光源２１Ｘは、それぞれ、独立した基板上に形成されており、レーザ光源２１の発光点のうち任意の２つの発光点の距離が最大となる距離をＳｍａｘ１、レーザ光源２１Ｘの発光点のうち任意の２つの発光点の距離が最大となる距離をＳｍａｘ２としたときに、Ｓｍａｘ１とＳｍａｘ２のうち大きい方をＳｍａｘとすることができる。例えば、レーザ光源２１とレーザ光源２１Ｘとして同一の光源アレイを用いた場合、Ｓｍａｘ１＝Ｓｍａｘ２＝Ｓｍａｘが成立する。

なお、ここでは、レーザ光源２１とコリメータレンズ２２のセット、及び、レーザ光源２１Ｘとコリメータレンズ２２Ｘのセットが、ともに、Ｐ偏光の励起光Ｂを出射する場合を例示して説明したが、Ｓ偏光の励起光Ｂを出射してもよい。また、偏光ビームスプリッタ１１６を用いて励起光Ｂを合成する場合を例示して説明したが、櫛歯ミラー等を用いて励起光Ｂを合成することも可能である。

以上のように、本実施形態の光源光学系、光源装置及びプロジェクタ（画像投射装置）では、複数のレーザ光源（励起光源）２１から出射されるそれぞれの光束の集光点が、第１の光学系２３と第２の光学系２６の間に形成される。これにより、エネルギー密度の均一化と最適なスポットサイズを得ることにより光の利用効率を向上させることができる。また、拡散板やマイクロレンズアレイ等の均一化素子を用いる必要がないので、小型化と簡素化と低コスト化を図ることができる。

なお、上述した各実施形態では、本発明の好適な実施具体例を示したが、本発明はその内容に限定されることはない。特に、各実施形態で例示した各部の具体的形状および数値は、本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例にすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。このように、本発明は、本実施形態で説明した内容に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。

１ プロジェクタ（画像投射装置）
１０ 筐体
２０ 光源装置
２１ ２１Ｘ レーザ光源（励起光源）
２２ ２２Ｘ コリメータレンズ（光源光学系）
２２Ｘ 複数の正レンズ（正レンズ群）
２２Ｙ レンズアレイ
２３ 第１の光学系（光源光学系）
２３Ａ 正レンズ
２３Ｂ 負レンズ
２４ 偏光ビームスプリッタ（光源光学系、偏光光学素子）
２５ １／４波長板（光源光学系）
２６ 第２の光学系（光源光学系）
２６Ａ 正レンズ
２６Ｂ 正レンズ
２７ 蛍光体ホイール（光源光学系、波長変換ユニット、蛍光体ユニット）
２７Ａ 円盤部材（基板）
２７Ｂ 回転軸
２７Ｃ 駆動モータ（駆動部材）
２７Ｄ 蛍光領域（波長変換領域）
２７Ｄ１ 反射コート
２７Ｄ２ 蛍光体層
２７Ｄ３ 反射防止コート（ＡＲコート）
２７Ｅ 励起光反射領域
２７Ｅ１ 反射コート（反射面）
２７Ｇ 蛍光領域（波長変換領域）
２７Ｇ１ 第１の反射コート
２７Ｇ２ 蛍光体層
２７Ｇ３ 第２の反射コート
２７Ｈ 蛍光領域（波長変換領域）
２７Ｈ１ 反射コート
２７Ｈ２ 蛍光体層
２７Ｈ３ 反射防止コート（ＡＲコート）
２８ 集光レンズ（光源光学系）
２９ カラーホイール（光源光学系）
３０ 光均一化素子
４０ 照明光学系
５０ 画像形成素子（画像表示素子）
６０ 投射光学系
７０ スクリーン（被投射面）
９０ ダイクロイックミラー（光源光学系）
９１ 青色光源（光源光学系）
９２ コリメータレンズ（光源光学系）
９３ 第３の光学系（光源光学系）
１００ ダイクロイックミラー（色分離光学素子）
１１０ 合成光学系
１１２ １／２波長板
１１４ 反射ミラー
１１６ 偏光ビームスプリッタ
２００ 光学素子
２１０ 複数の正レンズ（正レンズ群）
２２０ レンズアレイ

Claims (12)

1. 第１の色光を出射する複数の励起光源と用いられる光源光学系であって、
   前記複数の励起光源から出射された前記第１の色光が入射して前記第１の色光とは波長の異なる第２の色光を出射する波長変換ユニットと、
   前記複数の励起光源と前記波長変換ユニットの間の光路上に順に設けられた第１の光学系と正のパワーの第２の光学系と、
   を有し、
   前記複数の励起光源から出射されるそれぞれの光束の集光点は、前記第１の光学系と前記第２の光学系の間に形成され、
   前記第１の光学系と前記第２の光学系の間の光路上に位置するとともに、前記第１の色光の第１の偏光成分と第２の偏光成分の一方を透過して他方を反射するとともに、前記第２の色光を透過又は反射する偏光光学素子を有し、
   前記複数の励起光源から出射される全光束の集光点は、光路中において、前記偏光光学素子よりも前記波長変換ユニットに近い側に位置し、
   前記複数の励起光源から出射される全光束の集光点は、光路中において、前記第２の光学系の少なくとも一部と重なるように位置する、
   ことを特徴とする光源光学系。
2. 前記複数の励起光源から出射されるそれぞれの光束を平行光又は収束光として前記第１の光学系に入射させる光学素子を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源光学系。
3. 前記光学素子は、前記複数の励起光源に対応する複数の正レンズを有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光源光学系。
4. 前記複数の励起光源から出射されるそれぞれの光束を平行光又は発散光として前記複数の正レンズに入射させる複数のコリメータレンズを有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源光学系。
5. 前記複数の励起光源から出射されるそれぞれの光束の集光点は、その少なくとも半分が、前記第２の光学系よりも前記第１の光学系に近い側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光源光学系。
6. 前記複数の励起光源から出射されるそれぞれの光束の集光点は、その少なくとも半分が、前記第１の光学系と前記偏光光学素子の間に位置する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の光源光学系。
7. 前記複数の励起光源から出射されるそれぞれの光束の集光点は、その少なくとも半分が、前記偏光光学素子を基準として前記第２の光学系よりも前記第１の光学系に近い側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の光源光学系。
8. 前記複数の励起光源は、二次元アレイ状に配列され、
   前記複数の励起光源に対応して二次元アレイ状に配列された複数のコリメータレンズを有し、
   前記複数の励起光源の発散角が最大となる方向をＸ方向と定義した場合において、前記Ｘ方向の発散角をθｘ、前記Ｘ方向における前記複数の励起光源のピッチをＰｘ、前記複数の励起光源と前記複数のコリメータレンズの距離をＬとしたとき、次の条件式（１）を満足する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の光源光学系。
   （１）０．５＜Ｐｘ／Ｌ・ｔａｎθｘ＜２
9. 前記第２の光学系の入射側のレンズは、非球面又は自由曲面を有する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の光源光学系。
10. 前記複数の励起光源と、請求項１から請求項９のいずれかに記載の光源光学系を有する光源装置。
11. 前記複数の励起光源は、前記第１の色光として、コヒーレント光を出射する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
12. 前記複数の励起光源と、
    請求項１から請求項９のいずれかに記載の光源光学系と、
    前記光源光学系からの光を変調して画像を形成する画像表示素子と、
    前記画像を被投射面に拡大投射する投射光学系と、
    を有することを特徴とする画像投射装置。

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