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WO2020137749A1 - 光源装置および投写型映像表示装置 - Google Patents

光源装置および投写型映像表示装置 Download PDF

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WO2020137749A1
WO2020137749A1 PCT/JP2019/049642 JP2019049642W WO2020137749A1 WO 2020137749 A1 WO2020137749 A1 WO 2020137749A1 JP 2019049642 W JP2019049642 W JP 2019049642W WO 2020137749 A1 WO2020137749 A1 WO 2020137749A1
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WO
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light
light emitting
solid state
plate
emitting device
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PCT/JP2019/049642
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English (en)
French (fr)
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孝紀 余湖
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Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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Publication date
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    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources

Definitions

  • the present disclosure relates to, for example, a light source device used as a light source of a projection type image display device, and a projection type image display device provided with such a light source device.
  • a long-life solid-state light-emitting device such as a light-emitting diode and a semiconductor laser device has been used as a light source for a projection-type image display device provided with a light modulating device such as a digital micromirror device (DMD) and a liquid crystal panel.
  • a light modulating device such as a digital micromirror device (DMD) and a liquid crystal panel.
  • DMD digital micromirror device
  • Patent Document 1 discloses a light emitting device in which a substrate, a plurality of semiconductor laser elements, and a lens array including a plurality of lenses are integrated for the purpose of downsizing.
  • Patent Document 2 discloses a small light source device that synthesizes light fluxes from a plurality of solid-state light sources by using mirrors in which strip-shaped transmissive regions and reflective regions are alternately arranged.
  • the light-emitting device disclosed in Patent Document 1 has a plurality of solid-state light-emitting elements arranged in high density, and as a single light-emitting device, it is small and can provide high output.
  • the spacing between the light rays of each light emitting device becomes narrower, and if a conventional mirror in which a band-shaped transmission region or reflection region is arranged is used. There is a problem that light rays are kicked in the reflection area, resulting in a decrease in efficiency. Therefore, it is required to efficiently combine light from a plurality of light emitting devices without wasting space.
  • the present disclosure provides a light source device including a plurality of light emitting devices each including a substrate integrated with each other, a plurality of solid state light emitting elements, and a plurality of lenses, and light from the plurality of light emitting devices is not spatially wasted.
  • a light source device that can be synthesized with high efficiency.
  • the light source device of the present disclosure includes a first light emitting device having a plurality of first solid state light emitting elements arranged in a two-dimensional array at regular intervals, and a plurality of light emitting devices arranged in a two-dimensional array at regular intervals.
  • a second light emitting device having a second solid state light emitting element, a first region for transmitting light rays of the plurality of first solid state light emitting elements emitted from the first light emitting device, and a plurality of second solid state light emitting elements emitted from the second light emitting device.
  • a first photosynthetic plate having a second region that reflects the light rays of. The point images of light rays from the plurality of first solid state light emitting elements and the plurality of second solid state light emitting elements via the first photosynthetic plate form a close packing arrangement.
  • the light source device of the present disclosure is effective in efficiently combining light from a plurality of light emitting devices without wasting space.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2.
  • FIG. 2 shows arrangement
  • FIG. 1 shows arrangement
  • FIG. 1 shows the photosynthesis board and the point image arrangement
  • FIG. 1 shows the point image arrangement of the light flux synthesize
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a white light source device 100 according to the first embodiment.
  • the white light source device 100 includes a light source device 10, lenses 31, 32, a diffusion plate 33, a phase difference plate 34, a dichroic mirror 35, condenser lenses 36, 37, a phosphor wheel device 41, a condenser lens 42, a diffusion plate 43, and a phase difference.
  • a plate 44 and a reflection plate 45 are provided.
  • the description will be made using the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 as appropriate, and the Z-axis direction is the direction of the light beam emitted from the light source device 10.
  • the light source device 10 includes two light emitting devices, that is, a light emitting device 1 (an example of a first light emitting device) and a light emitting device 2 (an example of a second light emitting device).
  • FIG. 2 is a plan view showing the configuration of the light emitting device 1 of FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG.
  • the light emitting device 1 includes a substrate 51, a plurality of solid state light emitting elements 52, a plurality of lenses 53, a housing 54, and electrodes 55.
  • the light emitting device 2 also has the same structure as that shown in FIGS.
  • a plurality of solid-state light emitting elements 52 are closely arranged in a two-dimensional array on a substrate 51 at regular intervals.
  • 20 (4 ⁇ 5) solid state light emitting devices 52 are arranged at the intersections of the orthogonal grids.
  • the substrate 51 is an example of a base.
  • Each solid state light emitting element 52 is, for example, a semiconductor laser element that emits blue light having a wavelength of 447 nm to 462 nm.
  • Each lens 53 is arranged so as to be located above the corresponding solid state light emitting element 52.
  • Each lens 53 is a collimating lens that converts the light generated by the corresponding solid-state light emitting element 52 into parallel light.
  • the housing 54 surrounds the array of the substrate 51 and the solid-state light emitting device 52.
  • the electrode 55 is connected to each solid state light emitting element 52 inside the housing 54, and each solid state light emitting element 52 is driven via the electrode 55.
  • the light emitting device 1 generates linearly polarized light along the YZ plane.
  • the light source device 10 of the present embodiment is configured to combine the lights from the plurality of light emitting devices with high efficiency without spatial waste.
  • FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of the light emitting devices 1 and 2 when the light source device 10 of FIG. 1 is viewed from the Y-axis direction.
  • the light ray A2 of the light emitting device 2 is reflected by the light synthesizing plate 21 (an example of the first light synthesizing plate), the light ray A1 of the light emitting device 1 passes through the light synthesizing plate 21, and the light rays A1 and A2 are mutually in the X-axis direction.
  • the arrangement is shifted by a half pitch, and it shows that the same light flux advances in the Z-axis direction.
  • FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of the light emitting devices 1 and 2 and the photosynthetic plate 21 when the light source device 10 of FIG. 1 is viewed from the X-axis direction.
  • the light ray A1 of the light emitting device 1 is transmitted through the transmission area B21 of the light combining plate 21, the light ray A2 of the light emitting device 2 is reflected by the reflection area A21 of the light combining plate 21, and the light rays A1 and A2 passing through the light combining plate 21 are mutually Y-axis.
  • the arrangement is shifted by a half pitch in the direction, and it shows that the same light flux advances in the Z-axis direction.
  • FIG. 6 shows a point image arrangement of the reflection area A21 and the light rays A1 and A2 on the photosynthesis plate 21.
  • the photosynthetic plate 21 is a translucent substrate, and antireflection films (antireflection coatings) are provided on both front and back surfaces, and a reflection region is provided on the surface on which the light ray A2 is incident.
  • one hexagonal transmission area B21 (indicated by a broken line in the enlarged view of the main part of FIG. 6) for one incident point image A1 of the ray A1 and one point image 1 of the incident ray A2.
  • One hexagonal reflection area A21 (shown by a broken line in the enlarged view of the main part of FIG. 6) is arranged for each.
  • the transmissive region B21 is an example of a first region on which the light emitted from the light emitting device 1 is incident
  • the reflective region A21 is an example of a second region on which the light emitted from the light emitting device 2 is incident.
  • the light ray direction emitted from the light emitting device 1 and the light ray direction emitted from the light emitting device 2 are orthogonal to each other (intersecting at 90°), and the light emitting device 1 and the light emitting device 2 are The rays are arranged so that they do not overlap each other.
  • the transmissive area B21 of the light combining plate 21 transmits at least one light ray of the light rays A1 emitted from the light emitting device 1, and the reflective area A21 transmits at least one light ray of the light rays A2 emitted from the light emitting device 2.
  • the light ray A1 transmitted through the transmission area B21 is configured to be reflected so as to be parallel to the light ray A1.
  • the point image arrangement of the light rays A1 and A2 emitted through the light combining plate 21 of the light source device 10 is as shown in FIG. 7, and the light rays A1 and A2 pass through the light combining plate 21 without crossing each other. Each light ray will form a composite light flux in the closest packed array.
  • FIG. 8 is a first modification example having the same effect as the photosynthesis plate shown in FIG. 5, and shows the arrangement of the light emitting devices 1 and 2 and the photosynthesis plate 22 when the light source device is viewed from the X-axis direction.
  • the photosynthetic plate 22 is a substrate whose entire surface is a mirror surface and has a high reflectance surface, and the transmissive region B22 is composed of an opening section which is opened perpendicularly to the thickness direction of the substrate.
  • the light ray A1 of the light emitting device 1 is transmitted through the transmissive area B22 of the light combining plate 22, the light ray A2 of the light emitting device 2 is reflected by the light combining plate 22, and the light rays A1 and A2 passing through the light combining plate 22 are similar to each other as in FIG.
  • the arrangement is shifted by a half pitch in the Y-axis direction, and shows that the same light flux advances in the Z-axis direction.
  • FIG. 9 is a second modified example having the same effect as the photosynthesis plate shown in FIGS. 5 and 8, and the light emitting devices 1 and 2 and the photosynthesis plate 23 when the light source device is viewed from the X-axis direction. It is a figure which shows arrangement
  • the photosynthetic plate 23 is a substrate whose entire surface is a mirror surface and has a high-reflectance surface, and the transmissive region B23 is an opening formed in the substrate in the traveling direction of the light ray A1.
  • the light ray A1 of the light emitting device 1 is transmitted through the transmission region B23 of the light combining plate 23, the light ray A2 of the light emitting device 2 is reflected by the light combining plate 23, and the light rays A1 and A2 passing through the light combining plate 23 are as shown in FIGS.
  • the arrangement is such that they are displaced from each other by a half pitch in the Y-axis direction, and the same light flux advances in the Z-axis direction.
  • FIG. 10 shows the point image arrangement of the transmission areas B22 and B23 and the light rays A1 and A2 on the photosynthetic plates 22 and 23.
  • the photosynthesis plates 22 and 23 are substrates having a mirror surface and a high-reflectance surface on the entire surface, and a passage region formed of an opening is arranged at a position where the light ray A1 enters.
  • each point image of one incident light ray A1 there is a transmissive region consisting of one hexagonal opening (in FIG. Two elongated holes are formed) and one hexagonal reflection area for each point image of one incident light ray A2 (in FIG. 10, a portion other than the opening in which adjacent hexagonal openings are connected) Are arranged respectively.
  • the combined light flux emitted from the light source device 10 is converted into a light flux having a smaller diameter by the lens 31 having the convex surface and the lens 32 having the concave surface, and enters the diffusion plate 33.
  • the optical axis A0 in FIG. 1 indicates the optical axis of the light beam emitted from the light source device 10.
  • the diffusing plate 33 is made of glass, and has a fine concavo-convex shape or a microlens shape on its surface, which diffuses incident light.
  • the diffusion plate 33 has a sufficiently small diffusion angle (that is, a half value indicating the angular width of light having half the intensity of the maximum intensity of the diffused light) so that the emitted light retains the polarization characteristic of the incident light. Angle width), for example, a diffusion angle of about 3 degrees.
  • the light emitted from the diffusion plate 33 enters the retardation plate 34.
  • the phase difference plate 34 is a phase difference plate that produces a phase difference of 1 ⁇ 4 wavelength in the vicinity of the emission center wavelength of each solid state light emitting element 52.
  • the retardation plate 34 has a fine periodic structure smaller than the wavelength of light, and produces a phase difference by utilizing the birefringence generated in the fine periodic structure.
  • the retardation plate 34 having a fine periodic structure is made of, for example, an inorganic material, has excellent durability and reliability like an inorganic optical crystal such as quartz, and is relatively inexpensive.
  • the retardation plate 34 can adjust the ratio of the S-polarized component and the P-polarized component based on the surface of the dichroic mirror 35 in the subsequent stage by adjusting the angle of the optical axis.
  • the optical axis of the phase difference plate 34 is arranged so as to have an angle of 71.5 degrees with respect to the X axis of FIG. 1, and at this time, the incident light of S polarization is converted into 82% S polarization component and 18% S polarization component. % P-polarized light component.
  • the light emitted from the phase plate 34 enters the dichroic mirror 35.
  • the dichroic mirror 35 has a characteristic that, when blue light having a wavelength of 447 to 462 nm is incident, the P-polarized component is transmitted with a high transmittance and the S-polarized component is reflected with a high reflectance of 96% or more. Further, the dichroic mirror 35 has a characteristic of transmitting the P-polarized component and the S-polarized component thereof with a high transmittance of 96% or more when green light and red light are incident.
  • the S-polarized blue light that enters the dichroic mirror 35 from the phase difference plate 34 and is reflected by the dichroic mirror 35 is condensed by the condenser lenses 36 and 37 and enters the phosphor wheel device 41.
  • the spot diameter When the diameter of the region having a light intensity of 13.5% with respect to the maximum light intensity is defined as the spot diameter, the incident light on the phosphor wheel device 41 has a spot diameter of 1.5 mm to 2.5 mm. It is incident on the area having.
  • the diffusion plate 33 diffuses the light so that the spot diameter of the incident light on the phosphor wheel device 41 has a desired value.
  • the phosphor wheel device 41 includes a circular substrate 38, a phosphor layer 39, and a motor 40.
  • the circular substrate 38 is made of aluminum, for example.
  • a reflective film which is a metal film or a dielectric film that reflects visible light, is formed on the circular substrate 38.
  • the phosphor layer 39 is formed in an annular shape on the reflective film.
  • a Ce-activated YAG-based yellow phosphor that is excited by blue light and emits yellow light containing each color component light of green light and red light is formed.
  • a typical chemical composition of the crystal matrix of this phosphor is, for example, Y 3 Al 5 O 12 .
  • the phosphor layer 39 is excited by the blue light incident from the dichroic mirror 35 to generate yellow light including each color component light of green light and red light.
  • the motor 40 rotates the circular substrate 38.
  • the rotation of the circular substrate 38 moves the position where the blue light from the dichroic mirror 35 enters the phosphor layer 39, thereby suppressing the temperature rise of the phosphor layer 39 due to being excited by the blue light.
  • the fluorescence conversion efficiency can be stably maintained. Part of the light generated by the phosphor layer 39 travels in the +Y direction, and another part travels in the -Y direction and is reflected by the reflective layer in the +Y direction.
  • the yellow light emitted from the phosphor wheel device 41 becomes natural light, is condensed again by the condenser lenses 37 and 36 and converted into substantially parallel light, and then passes through the dichroic mirror 35.
  • the P-polarized blue light that has entered the dichroic mirror 35 from the phase difference plate 34 and has passed through the dichroic mirror 35 enters the condenser lens 42 and is condensed.
  • the focal length of the condenser lens 42 is set so as to form a focused spot near the reflector 45, for example, to have a focused angle of 40 degrees or less.
  • the light emitted from the condenser lens 42 enters the diffusion plate 43.
  • the diffuser plate 43 is made of glass, and has a fine concavo-convex shape or a microlens shape on its surface, which diffuses incident light.
  • the diffusion plate 43 diffuses the incident light to make the light intensity distribution uniform and eliminates the speckle of the laser light.
  • the diffusion plate 43 has a sufficiently small diffusion angle, for example, a diffusion angle of about 4 degrees so that the emitted light retains the polarization characteristic of the incident light.
  • the light emitted from the diffusion plate 43 enters the retardation plate 44.
  • the phase difference plate 44 is a phase difference plate that produces a phase difference of 1 ⁇ 4 wavelength in the vicinity of the emission center wavelength of each solid state light emitting element 52.
  • the retardation plate 44 has a fine periodic structure smaller than the wavelength of light and produces a phase difference by utilizing the birefringence generated in the fine periodic structure.
  • the optical axis of the retardation plate 44 is arranged so as to have an angle of 45 degrees with respect to the X axis of FIG. 1, for example, and at this time, the S-polarized incident light is converted into circularly polarized output light.
  • the phase difference plate 44 having a fine periodic structure has a very small dependency on the incident angle, even if the retardation plate 44 is arranged at a position where condensed light or divergent light is incident instead of parallel light, the incident light of linearly polarized light is high. It can be efficiently converted into circularly polarized outgoing light. Further, since the phase difference plate 44 is arranged at the position where the condensed light or the divergent light enters, it can be downsized to a size of 1/2 or less as compared with the case where it is arranged at the position where the parallel light enters. The cost reduction can be reduced. The light emitted from the retardation plate 44 enters the reflection plate 45.
  • a reflecting film such as aluminum or a dielectric multilayer film is formed on the reflecting plate 45.
  • the light that has entered the reflection plate 45 from the phase difference plate 44 is reflected by the reflection plate 45, so that its phase is inverted, so that the incident light of circularly polarized light becomes the reflected light of circularly polarized light in the reverse direction. Further, the light that has entered the reflection plate 45 from the phase difference plate 44 is reflected by the reflection plate 45, so that the condensed light becomes diffused light.
  • the reflected light from the reflection plate 45 enters the retardation plate 44 again, and is converted from circularly polarized light into S-polarized light by the retardation plate 44.
  • the light emitted from the phase difference plate 44 is diffused again by the diffusion plate 43, the light emitted from the diffusion plate 43 is converted into parallel light by the condenser lens 42, and the light emitted from the condenser lens 42 enters the dichroic mirror 35. Since the incident light from the condenser lens 42 to the dichroic mirror 35 is S-polarized light, it is reflected by the dichroic mirror 35.
  • the yellow light that has entered and transmitted through the dichroic mirror 35 from the phosphor wheel device 41 and the blue light that has entered and reflected from the dichroic mirror 35 from the reflector 45 are combined into white light.
  • the white light source device 100 outputs the combined white light.
  • the light emitting devices 1 and 2 of the light source device 10 and the photosynthetic plate may be arranged at different intervals.
  • the retardation plate 34 and the retardation plate 44 have a fine periodic structure
  • the retardation plate 34 and the retardation plate 44 utilize birefringence due to oblique vapor deposition of the dielectric material. It may be a thin film retarder.
  • the light source device 10 includes a plurality of light emitting devices and a photosynthetic plate.
  • Each light emitting device includes a substrate 51, a plurality of solid state light emitting elements 52 and a plurality of lenses 53 arranged on the substrate 51 in a two-dimensional array.
  • the photosynthetic plate has a first region and a second region.
  • the light emitting device 1 and the light emitting device 2 are arranged such that the light emitting direction of the light emitting device 1 and the light emitting direction of the light emitting device 2 are orthogonal to each other and the light emitting devices 1 and 2 do not overlap each other.
  • One region transmits at least one light beam emitted from the light emitting device 1, and the second region reflects at least one light beam emitted from the light emitting device 2 so as to be parallel to the light beam passing through the first region.
  • the point images of light rays passing through the photosynthetic plate form a close-packed array.
  • the light emitting device 1 and the light emitting device 2 of the light source device 10 are located between the light emitting device 1 and the light combining plate and between the light emitting device 2 and the light combining plate when viewed along the optical axis of the white light source device 100. May be arranged so as to minimize the distance.
  • each solid state light emitting device 52 may be a blue semiconductor laser device.
  • the light source device can output blue light, output light containing blue light as a color component, or output light having another color excited by blue light.
  • the light emitting device 1 and the light emitting device 2 may emit linearly polarized light.
  • each light emitting device can be separated and combined using a dichroic mirror.
  • the white light source device 100 includes a dichroic mirror 35 that receives light from the light emitting devices 1 and 2 and separates and combines different first and second color component lights;
  • the phosphor wheel device 41 that is excited by the color component light to generate fluorescence and the retardation plate 44 that converts the second color component light from linearly polarized light to circularly polarized light may be provided.
  • white light can be output using a light emitting device that emits blue light.
  • the phosphor wheel device 41 may include the phosphor layer 39 formed on the rotating circular substrate 38 and formed with the Ce-activated YAG yellow phosphor.
  • white light can be output using a light emitting device that emits blue light.
  • the light-emitting devices By arranging the light-emitting devices as described above, it is possible to reduce spatial waste caused by the two-dimensional array-like close arrangement, bring the light beams closer to each other, and bring the light beams from the light-emitting devices closer to each other. Therefore, the size of the combined light flux emitted from the light source device can be reduced, and the size of the white light source device can be reduced. Therefore, it is possible to provide a compact white light source device with high brightness.
  • the white light source device 100 can be applied to, for example, a projection-type image display device.
  • the white light source device 100 is used, the light modulation element is operated in a TN (Twisted Nematic) mode or a VA (Vertical Alignment) mode, and a thin film transistor is formed in a pixel region.
  • TN Transmission Nematic
  • VA Very Alignment
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of the projection display apparatus according to the second embodiment.
  • the projection display apparatus 120 of FIG. 11 includes a white light source device 100, a first illumination lens array plate 200, a second illumination lens array plate 201, a polarization conversion element 202, a superimposing lens 203, and a blue reflection dichroic mirror 204.
  • It includes polarizing plates 220, 221, 222, a color combining prism 223, and a projection optical system 224.
  • White light from the white light source device 100 is incident on the first illumination lens array plate 200 including a plurality of lens elements.
  • the light beam incident on the first illumination lens array plate 200 is divided into a large number of light beams.
  • the large number of divided light beams converge on the second illumination lens array plate 201 composed of a plurality of lens elements.
  • the lens element of the first illumination lens array plate 200 has an opening shape similar to that of the liquid crystal panels 217 to 219.
  • the focal length of each lens element of the second illumination lens array plate 201 is determined so that the first illumination lens array plate 200 and the liquid crystal panels 217 to 219 have a substantially conjugate relationship.
  • the light emitted from the second illumination lens array plate 201 enters the polarization conversion element 202.
  • the polarization conversion element 202 is composed of a polarization separation prism and a 1 ⁇ 2 wavelength plate, and converts natural light from a light source into light of one polarization direction. Since the fluorescent light is natural light, the natural light is polarized and converted into one polarization direction, but the blue light is incident as P-polarized light and is thus converted into S-polarized light. The light emitted from the polarization conversion element 202 enters the superimposing lens 203.
  • the superimposing lens 203 is a lens for superimposing and illuminating the light emitted from each lens element of the second illumination lens array plate 201 on the liquid crystal panels 217 to 219.
  • the first and second illumination lens array plates 200 and 201, the polarization conversion element 202, and the superimposing lens 203 are used as an illumination optical system.
  • Such an illumination optical system is an example of an illumination device.
  • the light emitted from the superimposing lens 203 is separated into blue light, green light, and red light by a blue reflection dichroic mirror 204 and a green reflection dichroic mirror 205 that are color separation means.
  • the green light passes through the field lens 211 and the incident side polarization plate 214 and enters the liquid crystal panel 217.
  • the blue light is reflected by the reflection mirror 206, then passes through the field lens 212 and the incident side polarization plate 215, and enters the liquid crystal panel 218.
  • the red light is transmitted and refracted and reflected by the relay lenses 209 and 210 and the reflection mirrors 207 and 208, further transmitted through the field lens 213 and the incident side polarization plate 216, and is incident on the liquid crystal panel 219.
  • Incident side polarization plates 214 to 216 and emission side polarization plates 220 to 222 are arranged on both sides of the liquid crystal panels 217 to 219 so that their transmission axes are orthogonal to each other.
  • the liquid crystal panels 217 to 219 change the polarization state of the incident light and spatially modulate it by controlling the voltage applied to each pixel according to the image signal, and generate an image of green light, blue light, and red light. Form light.
  • the color combining prism 223 includes a red reflecting dichroic mirror and a blue reflecting dichroic mirror. Among the image lights of the respective colors transmitted through the emission side polarization plates 220 to 222, green light is transmitted through the color combining prism 223, red light is reflected by the red reflection dichroic mirror of the color combining prism 223, and blue light is color combined. The green light that has been reflected by the blue-reflecting dichroic mirror of the prism 223 and transmitted therethrough is combined with the reflected red light and blue light to enter the projection optical system 224. The light incident on the projection optical system 224 is enlarged and projected on a screen (not shown).
  • the white light source device 100 includes a plurality of light emitting devices and is configured in a small size to emit white light with high efficiency and good white balance. Therefore, it is possible to realize a small-sized and high-luminance projection-type image display device. Further, since the three liquid crystal panels 217 to 219 that use polarized light are used as the light modulation elements instead of the time division method, there is no color breaking and color reproduction is good, and bright and high-definition projected images can be obtained. You can Further, since the total reflection prism is not necessary and the color combining prism is a small prism with 45-degree incidence, it is possible to configure a smaller projection-type image display device than the case where three DMD elements are used as the light modulation elements. it can.
  • the projection display apparatus includes the white light source device 100 according to the first embodiment, an illumination optical system that transmits light from the white light source device 100, and an illumination optical system.
  • An optical modulation element that spatially modulates incident light according to a video signal, and a projection optical system that projects the light modulated by the optical modulation element are provided.
  • the light modulation elements may be the liquid crystal panels 217 to 219.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of the projection-type image display device according to the third embodiment.
  • the projection display apparatus 130 of FIG. 12 includes a white light source device 100, a condenser lens 300, a rod 301, a relay lens 302, a reflection mirror 303, a field lens 304, a total reflection prism 305, an air layer 306, a color prism 307, and a blue color.
  • a reflection dichroic mirror 308, a red reflection dichroic mirror 309, DMDs 310, 311 and 312, and a projection optical system 313 are provided.
  • the white light source device 100 of FIG. 12 is the white light source device 100 according to the first embodiment.
  • White light emitted from the white light source device 100 enters the condenser lens 300 and is condensed on the rod 301.
  • the light incident on the rod 301 is reflected multiple times inside the rod and is emitted with a uniform light intensity distribution.
  • the light emitted from the rod 301 is condensed by the relay lens 302, reflected by the reflection mirror 303, transmitted through the field lens 304, and incident on the total reflection prism 305.
  • the total reflection prism 305 is composed of two prisms, and a thin air layer 306 is formed on the adjacent surfaces of the prisms.
  • the air layer 306 totally reflects light incident at an angle equal to or greater than the critical angle.
  • the light emitted from the field lens 304 is reflected by the total reflection surface of the total reflection prism 305 and enters the color prism 307.
  • the color prism 307 is composed of three prisms, and a blue-reflecting dichroic mirror 308 and a red-reflecting dichroic mirror 309 are formed on the adjacent surfaces of the prisms. Incident light is separated into blue light, red light, and green light by the blue-reflecting dichroic mirror 308 and the red-reflecting dichroic mirror 309 of the color prism 307, and these are incident on DMDs 310 to 312, respectively.
  • the DMDs 310 to 312 deflect the micromirrors according to the video signal, and separate the incident light into reflected light that goes to the projection optical system 313 and reflected light that goes out of the effective range of the projection optical system 313.
  • the light reflected by the DMDs 310 to 312 passes through the color prism 307 again.
  • the separated blue light, red light, and green light are combined with each other and enter the total reflection prism 305. Since the light that has entered the total reflection prism 305 enters the air layer 306 at a critical angle or less, it passes through the total reflection prism 305 and enters the projection optical system 313. In this way, the image light formed by the DMDs 310 to 312 is enlarged and projected on the screen (not shown).
  • the white light source device 100 includes a plurality of light emitting devices and is configured in a small size to emit white light with high efficiency and good white balance. Therefore, it is possible to realize a small-sized and high-luminance projection-type image display device. Further, since the DMDs 310 to 312 are used as the light modulation elements and as the light modulation elements, a projection type image display device having higher light resistance and heat resistance than the light modulation element using the liquid crystal panel is configured. be able to. Furthermore, since the three DMDs 310 to 312 are used, the color reproduction is good, and bright and high-definition projected images can be obtained.
  • the case where the three DMDs 310 to 312 are used as the light modulation elements has been described, but one DMD may be used. By using one DMD, a smaller projection-type image display device can be configured.
  • the projection display apparatus includes a white light source device 100 according to the first embodiment, an illumination optical system that transmits light from the white light source device 100, and an illumination optical system.
  • An optical modulation element that spatially modulates incident light according to a video signal, and a projection optical system that projects the light modulated by the optical modulation element are provided.
  • digital micromirror devices 310 to 312 can be used as the light modulator.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the configuration of the light source device 14 according to the fourth embodiment.
  • the light source device 14 includes four light emitting devices 401, 402, 403, 404, two light combining plates 441, 443, a polarization beam splitter 442, and a phase difference plate 444.
  • Each of the four light emitting devices 401, 402, 403, 404 has substantially the same configuration as the light emitting device 1 and the light emitting device 2 described in the first embodiment, and includes a substrate, a plurality of solid state light emitting elements, and a plurality of solid state light emitting elements. Lens, housing and electrodes. However, it is assumed that the solid state light emitting elements of the light emitting devices 401, 402, 403 and 404 emit green light of S-polarized light.
  • the arrangement configuration of the light emitting devices 401 and 402 and the light combining plate 441 is substantially the same as that of the light emitting device 1, the light emitting device 2 and the light combining plate 21 described in the first embodiment.
  • the plate 441 corresponds to the light emitting devices 1 and 2 and the photosynthesis plate 21, respectively. That is, the photosynthetic plate 441 is a translucent substrate having antireflection films provided on both front and back surfaces, and a plurality of reflection films provided with a plurality of reflection films in a two-dimensional array on one surface of the substrate. It has a region A41.
  • Each of the plurality of reflective areas A41 has a hexagonal shape similar to the reflective area A21 shown in FIG. 6, and a transmissive area B41 similar to the transmissive area B21 shown in FIG. Composed.
  • the transmissive area B41 is an example of the first area
  • the reflective area A41 is an example of the second area.
  • the light beam B1 from the light emitting device 401 passes through the transmission region B41 of the light combining plate 441 (an example of the first light combining plate) and is incident on the retardation plate 444.
  • a light beam B2 from the light emitting device 402 is reflected by the reflection area A41 of the light combining plate 441 and is incident on the retardation plate 444.
  • the light rays B1 and B2 are displaced from each other by a half pitch in the X-axis direction and the Y-axis direction to form a close-packed array, and form the same combined light flux that travels in the Z-axis direction.
  • the phase difference plate 444 is a half-wave plate and converts S-polarized light into P-polarized light (or P-polarized light into S-polarized light).
  • the light rays B1 and B2 that enter the retardation plate 444 are S-polarized light, and are converted into P-polarized light by passing through the retardation plate 444, and enter the polarization beam splitter 442.
  • the polarization beam splitter 442 reflects green (wavelengths 515 to 535 nm) S-polarized light with high reflectance (96% or more) and transmits P-polarized light with high transmittance (96% or more). Therefore, the light beams B1 and B2 from the light emitting devices 401 and 402 that have been transmitted through the phase plate 444 and converted into P-polarized light are transmitted through the polarization beam splitter 442.
  • a light beam B3 from the light emitting device 403 is S-polarized light, is reflected by the polarization beam splitter 442, and the emission direction is converted by 90°, and photosynthesis is performed. The light enters the plate 443 (an example of the second photosynthesis plate).
  • the photosynthetic plate 443 is a translucent substrate having antireflection films provided on both front and back surfaces, and a plurality of polarization beam splitter reflection films provided in a two-dimensional array on one surface of the substrate. It has a reflection area A43.
  • Each of the plurality of reflection areas A43 has a hexagonal shape similar to the reflection area A21 shown in FIG. 6, and a transmission area B43 similar to the transmission area B21 shown in FIG. Composed.
  • the transmissive area B43 is an example of the third area
  • the reflective area A43 is an example of the fourth area.
  • the light beam B3 from the light emitting device 403 is arranged so as to enter the transmission region B43 of the light combining plate 443, and passes through the light combining plate 443 to proceed in the Z-axis direction.
  • a light beam B4 from the light emitting device 404 (an example of a fourth light emitting device) is reflected by the reflection area A43 of the light combining plate 443 and travels in the Z axis direction.
  • the light beam B3 that has passed through the light combining plate 443 and the light beam B4 that is reflected by the light combining plate 443 form a close-packed array that is offset by a half pitch in each of the X-axis direction and the Y-axis direction, and travel in the Z-axis direction.
  • Light beams B1 and B2 from the light-emitting devices 401 and 402 that have passed through the polarization beam splitter 442 and have entered the light combining plate 443 are P-polarized light and pass through the light combining plate 443. In this way, the light beams B1 and B2 forming the closest packing arrangement and the light rays B3 and B4 forming the closest packing arrangement are combined and emitted from the light source device 14.
  • the light ray B1 from the light emitting device 401 passes through the transmission area B43 of the light combining plate 443, and the light ray B2 from the light emitting device 402 passes through the reflection area A43 of the light combining plate 443.
  • the light emitting devices 401 and 402 and the light combining plates 441 and 443 are arranged in the above, on the contrary, they may be arranged so that the light ray B1 passes through the reflection area A43 and the light ray B2 passes through the transmission area B43. ..
  • the light rays B1 and B2 from the light emitting devices 401 and 402 that enter the light combining plate 443 are P-polarized light and pass through the light combining plate 443 regardless of the reflection area A43 and the transmission area B43.
  • the solid state light emitting elements and the arrangement of the solid state light emitting elements of the light emitting devices 403 and 404 do not necessarily have to be the same.
  • a green semiconductor laser is used as the solid-state light emitting element of the light emitting device 401, 402, 403, 404, but a red or blue semiconductor laser may be used.
  • the green light source device using the green semiconductor laser is described as the solid-state light emitting elements of the light emitting devices 401, 402, 403, 404, but it is combined with other red light source devices and blue light source devices.
  • a light source device that emits white light can be configured.
  • the light source device that emits such white light can be used in place of the white light source device 100 of the projection-type image display devices 120 and 130 shown in FIGS.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing the configuration of the light source device 15 according to the fifth embodiment.
  • the light source device 15 includes three light emitting devices 501, 502, 503, a light combining plate 551, and a dichroic mirror 552.
  • Each of the three light emitting devices 501, 502, and 503 has substantially the same configuration as the light emitting devices 1 and 2 described in the first embodiment, and includes a substrate, a plurality of solid state light emitting elements, a plurality of lenses, and a casing. It has a body and electrodes.
  • the solid state light emitting elements of the light emitting devices 501 and 502 emit green light
  • the solid state light emitting element of the light emitting device 503 (an example of the third light emitting device) emits red light.
  • the photosynthetic plate 551 (an example of a first photosynthetic plate) is a translucent substrate provided with antireflection films on both front and back surfaces, and one surface of the substrate has a plurality of dichroic reflective films in a two-dimensional array.
  • Each of the plurality of reflection areas A51 has a hexagonal shape similar to the reflection area A21 shown in FIG. 6, and a transmissive area B51 similar to the transmission area B21 shown in FIG. Composed.
  • the transmissive area B51 is an example of the first area
  • the reflective area A51 is an example of the second area.
  • the dichroic reflection film reflects green light (wavelengths 515 to 535 nm) with high reflectance (96% or more), and red light (wavelengths 630 to 650 nm) and blue light (wavelengths 430 to 480 nm) with high transmission. It has a characteristic of transmitting at a rate (96% or more).
  • the dichroic mirror 552 has the same characteristics as the dichroic reflection film of the photosynthesis plate 551, reflects green light with high reflectance (96% or more), and transmits red light with high transmittance (96% or more). Have.
  • the green ray C1 emitted from the light emitting device 501 (an example of the first light emitting device) is incident on the dichroic mirror 552 at an incident angle of about 45°, and the emitting direction is converted by about 90°.
  • the light travels in the Z-axis direction, enters the transmission region B51 of the light combining plate 551, and passes through the light combining plate 551.
  • the green light ray C2 emitted from the light emitting device 502 (an example of the second light emitting device) is incident on the reflection area A51 of the light combining plate 551 at an incident angle of about 45° and is reflected, and the emitting direction is converted by about 90° to Z. Go axially.
  • the light rays C1 and C2 emitted from the light combining plate 551 are displaced from each other by a half pitch in the X-axis direction and the Y-axis direction to form a close-packed array, and form the same combined light flux that advances in the Z-axis direction.
  • the red ray C3 emitted from the light emitting device 503 is incident on the dichroic mirror 552 at an incident angle of about 45°, is transmitted through the dichroic mirror 552, and is transmitted through the transmission area B51 of the photosynthetic plate 551. And proceed in the Z-axis direction.
  • the light source device 15 emits light in which the green light rays C1 and C2 and the red light ray C3 forming the closest packing arrangement are combined.
  • the light emitting device 503 and the light combining plates 551 and 552 are arranged so that the red light ray C3 from the light emitting device 503 passes through the transmission area B51 of the light combining plate 551, but the light ray C3 is red. Even if the light is arranged so as to be incident on the reflection area A51 which is a dichroic reflection film, it can pass through the photosynthesis plate 551 with high transmittance. Further, since the light ray C3 emitted from the light emitting device 503 is red light and passes through the photosynthetic plate 551 with a high transmittance regardless of the reflective region A51 and the transmissive region B51, the array of solid state light emitting elements of the light emitting device 503 emits light.
  • the light rays C1 and C2 combined by the light emitting devices 501 and 502 and the light combining plate 551 so as to form the closest packing arrangement and the light ray C3 from the light emitting device 503 can be combined. Therefore, it is possible to reduce the size of the synthetic light flux emitted from the light source device, and to provide a more compact and high-luminance light source device.
  • a green semiconductor laser is used as the solid state light emitting elements of the light emitting devices 501 and 502 and a red semiconductor laser is used as the solid state light emitting element of the light emitting device 503.
  • the solid state light emitting element of the light emitting device 503 is used.
  • a blue semiconductor laser may be used.
  • the light emitting device 501 by selecting the reflection and transmission characteristics of the dichroic reflection film and the dichroic mirror 552 that form the reflection area A51 according to the colors of the light rays emitted from the light emitting devices 501, 502, and 503, for example, the light emitting device 501, The light beam emitted from 502 can be set to blue light, and the light beam emitted from the light emitting device 503 can be set to red light.
  • the light source device 15 that emits the combined green light and red light has been described, but the light source device of another color (for example, the blue light source device, the combined blue light and the red light is combined).
  • a light source device that emits white light can be configured by combining the light source device that emits white light.
  • the light source device that emits such white light can be used in place of the white light source device 100 of the projection-type image display devices 120 and 130 shown in FIGS.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing the configuration of the light source device 16 according to the sixth embodiment.
  • the light source device 16 includes six light emitting devices 601, 602, 603, 604, 605, 606, three light combining plates 661, 662, 663, two dichroic mirrors 664, 665, and two reflection mirrors 666, 667.
  • Each of the six light emitting devices 601, 602, 603, 604, 605, 606 has substantially the same configuration as the light emitting devices 1 and 2 described in the first embodiment, and includes a substrate and a plurality of solid state light emitting elements. , A plurality of lenses, a housing and electrodes.
  • the solid state light emitting elements of the light emitting devices 601 and 602 emit blue light (wavelength 457 to 472 nm)
  • the solid state light emitting elements of the light emitting devices 603 and 604 emit red light (wavelength 630 to 650 nm).
  • the solid light emitting elements of the light emitting devices 605 and 606 emit green light (wavelength 515 to 535 nm).
  • the arrangements of the light emitting devices 601, 602 and the light combining plate 661 are substantially the same as those of the light emitting devices 1, 2 and the light combining plate 21 described in the first embodiment.
  • the reflection area A61 and the transmission area B61 of the light combining plate 661 correspond to the reflection area A21 and the transmission area B21 of the light combining plate 21, respectively.
  • the transmissive area B61 is an example of the first area
  • the reflective area A61 is an example of the second area.
  • the blue light ray D1 emitted from the light emitting device 601 (one example of the first light emitting device) and the blue light ray D2 emitted from the light emitting device 602 (one example of the second light emitting device) are combined by the light combining plate 661.
  • Closest packing arrangements are formed that are offset from each other by a half pitch in the X-axis direction and the Y-axis direction to form the same combined light flux that advances in the Z-axis direction.
  • the photosynthetic plate 662 (an example of a second photosynthetic plate) is a translucent substrate having antireflection films on both front and back surfaces, and one surface of the substrate has a plurality of dichroic reflective films arranged in a two-dimensional array.
  • Each of the plurality of reflection areas A62 has a hexagonal shape similar to the reflection area A21 shown in FIG. 6, and a portion other than the reflection area A62 of the light combining plate 662 has a transmission area B62 similar to the transmission area B21 shown in FIG. Composed.
  • the transmissive area B62 is an example of the third area
  • the reflective area A62 is an example of the fourth area.
  • the dichroic reflection film reflects red light (wavelength 630 to 650 nm) with high reflectance (96% or more) and blue light (wavelength 430 to 480 nm) with high transmittance (96% or more). Has characteristics.
  • the dichroic mirror 664 has the same characteristics as the dichroic reflection film of the photosynthetic plate 662, and reflects red light with high reflectance (96% or more) and transmits blue light with high transmittance (96% or more). Have.
  • the light combining plate 663 (an example of a third light combining plate) has the same configuration as the light combining plate 661 (that is, the light combining plate 21 of the first embodiment 1).
  • the reflection area A63 and the transmission area B63 of the light combining plate 663 correspond to the reflection area A21 and the transmission area B21 of the light combining plate 21, respectively.
  • the transmissive area B63 is an example of the fifth area
  • the reflective area A63 is an example of the sixth area.
  • the green light beam D5 emitted from the light emitting device 605 (an example of the fifth light emitting device) is incident on the reflection mirror 666 at an incident angle of about 45°, and the emitting direction is converted by about 90° to proceed in the Z-axis direction to perform photosynthesis.
  • the light enters the transmission region B63 of the plate 663 and passes through the photosynthesis plate 663.
  • the green light beam D6 emitted from the light emitting device 606 (an example of the sixth light emitting device) is incident on the reflection area A63 of the light combining plate 663 at an incident angle of about 45°, is reflected, and the emitting direction is converted by about 90° to Z. Go axially.
  • the light rays D5 and D6 emitted from the light combining plate 663 are displaced from each other by a half pitch in the X-axis direction and the Y-axis direction to form a close-packed array, and form the same combined light flux traveling in the Z-axis direction.
  • the green light beam D5 emitted from the light emitting device 605 is reflected by the reflection mirror 666 and is incident on the transmissive region B63 of the photosynthesis plate 663, but like the light emitting device 601, the reflection mirror is used.
  • a configuration may be adopted in which the light is directly incident on the transmissive region B63 of the photosynthetic plate 663 from the Z-axis direction without passing through the light source 666.
  • the red ray D3 emitted from the light emitting device 603 (an example of the third light emitting device) is incident on the dichroic mirror 664 at an incident angle of about 45°, and the emitting direction is converted by about 90°.
  • the light travels in the Z-axis direction, enters the transmission region B62 of the light combining plate 662, and passes through the light combining plate 662.
  • the red ray D4 emitted from the light emitting device 604 is incident on the reflection area A62 of the light combining plate 662 at an incident angle of about 45°, is reflected, and the emitting direction is converted by about 90° to Z. Go axially.
  • the red ray D3 and the ray D4 emitted from the light combining plate 662 are shifted from each other by a half pitch in the X-axis direction and the Y-axis direction to form a close-packed array, and form the same combined light flux traveling in the Z-axis direction. To do.
  • the blue light rays D1 and D2 from the light emitting devices 601 and 602 that are combined in the closest packing arrangement by the light combining plate 661 are incident on the dichroic mirror 664 at an incident angle of about 45°, and the dichroic mirror 664 is incident.
  • the light synthesizing plate 662 After passing through 664, passing through the transmission area B62 of the light synthesizing plate 662, the light synthesizing plate 662 synthesizes the red light rays D3 and D4 from the light emitting devices 603 and 604, which are synthesized into the closest packing arrangement, and is reflected by the reflecting mirror 667. Incident.
  • the blue light rays D1 and D2 and the red light rays D3 and D4 combined by the light combining plate 662 are incident on the reflection mirror 667 at an incident angle of about 45°, and the emitting direction is converted by about 90° and proceed in the Y-axis direction.
  • the dichroic mirror 665 has a characteristic of reflecting red light and blue light with high reflectance (96% or more) and transmitting green light with high transmittance (96% or more), the blue light ray D1, D2 and red rays D3 and D4 are reflected by the dichroic mirror 665.
  • Green light rays D5 and D6 from the light emitting devices 605 and 606 combined in the closest packing arrangement by the light combining plate 663 are incident on the dichroic mirror 665 at an incident angle of about 45° as shown in FIG.
  • the light passes through 665 and is emitted from the light source device 16.
  • the blue light rays D1 and D2 combined in the close-packed arrangement, the red light rays D3 and D4 combined in the close-packed arrangement, and the green light rays D5 and D6 combined in the close-packed arrangement are finally obtained.
  • the light is combined by the dichroic mirror 665 and becomes white light, which is emitted from the light source device 16.
  • the light emitting devices 601, 602, the light combining plates 661, 662, and the dichroic mirror 664 are arranged so that the blue light rays D1, D2 from the light emitting devices 601, 602 pass through the transmission area B62 of the light combining plate 662.
  • the light rays D1 and D2 are blue light, and even if the light rays D1 and D2 are arranged so as to be incident on the reflection area A62 which is a dichroic reflection film, they can pass through the photosynthetic plate 662 with high transmittance.
  • the solid-state light emission of the light emitting devices 601 and 602 is performed.
  • the array of elements does not necessarily have to be the same as the array of solid state light emitting elements of the light emitting devices 603 and 604. Further, the array of solid state light emitting elements of the light emitting devices 601, 602, the array of solid state light emitting elements of the light emitting devices 603, 604, and the array of solid state light emitting elements of the light emitting devices 605, 606 do not necessarily have to be the same.
  • the blue light rays D1 and D2 combined into the close-packed array, the red light rays D3 and D4 combined into the close-packed array, and the close-packed array are combined. Since it is possible to combine the green light rays D5 and D6 to emit white light, it is possible to reduce the size of the combined light flux emitted from the light source device, and to provide a more compact and high-luminance light source device.
  • the individual light emitting element of each light emitting device is selected by selecting the reflection and transmission characteristics of the dichroic reflection film and the dichroic mirror 664 forming the reflection area A62 of the light combining plate 662 according to the color of the light beam emitted from each light emitting device. You can change the color of the light rays emitted by.
  • the light source device 16 for emitting white light according to the sixth embodiment can be used in place of the white light source device 100 of the projection-type image display devices 120 and 130 shown in FIGS. 11 and 12.
  • the light source device can be applied to a projection-type image display device using a light modulation element.
  • Second illumination lens array plate 202 Polarization conversion element 203... Superimposing lens 204... Blue reflection dichroic mirror 205... Green reflection dichroic mirrors 206, 207, 208, 666, 667... Reflection mirrors 209, 210... Relay lenses 211, 212, 213... Field lenses 214, 215, 216... Incident side polarization plates 217, 218, 219... Liquid crystal panels 220, 221, 222... Emission side polarization plates 223... Color synthesizing prism 224... Projection optical system 300... Condensing lens 301... Rod 302... Relay lens 303... Reflecting mirror 304... Field lens 305... Total reflection prism 306... Air layer 307... Color prism 308... Blue reflection dichroic mirror 309... Red reflection dichroic mirrors 310, 311 and 312... Digital micromirror device (DMD) 313... Projection optical system 442... Polarization beam splitter

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Abstract

本開示の光源装置は、２次元のアレイ状に一定の間隔で配置された複数の第１固体発光素子を有する第１発光装置と、２次元のアレイ状に一定の間隔で配置された複数の第２固体発光素子を有する第２発光装置と、第１発光装置から射出した複数の第１固体発光素子の光線を透過する第１領域と第２発光装置から射出した複数の第２固体発光素子の光線を反射する第２領域とを有する第１光合成板と、を備える。第１光合成板を経由した複数の第１固体発光素子および複数の第２固体発光素子からの光線の点像が最密充填配列をなしている。

Description

光源装置および投写型映像表示装置
　本開示は、例えば、投写型映像表示装置の光源として使用される光源装置、並びに、そのような光源装置を備えた投写型映像表示装置に関する。
　従来、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）及び液晶パネルなどのような光変調素子を備えた投写型映像表示装置のための光源として、発光ダイオード及び半導体レーザ素子などの長寿命の固体発光素子を備えたさまざまな光源装置が開示されている。
　特許文献１は、小型化のために、基板と、複数の半導体レーザ素子と、複数のレンズを含むレンズアレイとを一体化した発光装置を開示している。
　特許文献２は、複数の固体光源からの光を、帯状の透過領域と反射領域を交互に配置したミラーを用いて光束を合成する小型の光源装置を開示している。
日本国特許第６２８８１３２号公報 特開２０１７－２１１６０３号公報
　特許文献１に開示されるような発光装置は、複数の固体発光素子を高密度に配列しており、単一の発光装置として小型で高出力を得ることが出来る。一方で、複数の小型の発光装置を配列して高輝度の光源装置を構成する場合、各発光装置の光線の間隔が狭くなり、従来の帯状の透過領域あるいは反射領域を配置したミラーを用いると反射領域において光線の蹴られが発生し、効率の低下を生じるという問題がある。従って、複数の発光装置からの光を空間的な無駄なく高効率に合成することが求められる。
　本開示は、互いに一体化された基板、複数の固体発光素子、及び複数のレンズをそれぞれ備える複数の発光装置を備えた光源装置であって、複数の発光装置からの光を空間的な無駄なく高効率に合成することができる光源装置を提供する。
　本開示の光源装置は、２次元のアレイ状に一定の間隔で配置された複数の第１固体発光素子を有する第１発光装置と、２次元のアレイ状に一定の間隔で配置された複数の第２固体発光素子を有する第２発光装置と、第１発光装置から射出した複数の第１固体発光素子の光線を透過する第１領域と第２発光装置から射出した複数の第２固体発光素子の光線を反射する第２領域とを有する第１光合成板と、を備える。第１光合成板を経由した複数の第１固体発光素子および複数の第２固体発光素子からの光線の点像が最密充填配列をなしている。
　本開示の光源装置は、複数の発光装置からの光を空間的な無駄なく高効率に合成するのに有効である。
第１の実施形態に係る白色光源装置の構成を示す概略図である。 図１の発光装置１の構成を示す平面図である。 図２の３－３線における断面図である。 図１の発光装置１，２の配置を示す図である。 図１の発光装置１、発光装置２および光合成板の配置を示す図である。 光合成板および光合成板上の点像配置を示す図である。 光源装置によって合成される光束の点像配置を示す図である。 第１の変形例に係る発光装置１、発光装置２および光合成板の配置を示す図である。 第２の変形例に係る発光装置１、発光装置２および光合成板の配置を示す図である。 光合成板および光合成板上の点像配置を示す図である。 第２の実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す概略図である。 第３の実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す概略図である。 第４の実施形態に係る光源装置の構成を示す概略図である。 第５の実施形態に係る光源装置の構成を示す概略図である。 第６の実施形態に係る光源装置の構成を示す概略図である。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
　［第１の実施形態］
　［１－１．全体構成］
　図１は、第１の実施形態に係る白色光源装置１００の構成を示す概略図である。白色光源装置１００は、光源装置１０、レンズ３１，３２、拡散板３３、位相差板３４、ダイクロイックミラー３５、コンデンサレンズ３６，３７、蛍光体ホイール装置４１、コンデンサレンズ４２、拡散板４３、位相差板４４、及び反射板４５を備える。以下、適宜、図１に示すＸＹＺ直交座標系を用いて説明し、Ｚ軸方向は光源装置１０から出射する光線の方向である。
　［１－２．発光装置群の構成］
　光源装置１０は２つの発光装置、すなわち、発光装置１（第１発光装置の一例）および発光装置２（第２発光装置の一例）を含む。
　図２は、図１の発光装置１の構成を示す平面図である。図３は、図２の３－３線における断面図である。発光装置１は、基板５１、複数の固体発光素子５２、複数のレンズ５３、筐体５４、及び電極５５を備える。発光装置２も図２、図３に示す構造と同一の構造である。
　基板５１の上に、複数の固体発光素子５２が２次元のアレイ状に一定の間隔で近接配列される。本実施形態では、直交する格子の交点に２０個（４個×５個）の固体発光素子５２が配列される。基板５１は基体の一例である。
　各固体発光素子５２は、例えば、４４７ｎｍから４６２ｎｍの波長を有する青色光を発生する半導体レーザ素子である。
　各レンズ５３は、対応する固体発光素子５２の上に位置するように配列される。各レンズ５３は、対応する固体発光素子５２によって発生された光を平行光に変換するコリメートレンズである。
　筐体５４は、基板５１及び固体発光素子５２のアレイを包囲する。
　電極５５は、筐体５４の内部の各固体発光素子５２に接続され、各固体発光素子５２は、電極５５を介して駆動される。
　図１の例では、発光装置１はＹＺ面に沿って直線偏光した光を発生する。
　複数の発光装置を配列して高輝度の光源装置を構成する場合、各発光装置からの合計の光束のサイズが大きくなると、光路上のミラー、レンズのサイズも大型化する。従って、白色光源装置のサイズおよびそれを用いる投写型映像装置のサイズも大型化する。このため本実施形態の光源装置１０では、複数の発光装置からの光を空間的な無駄なく高効率に合成する構成にしている。
　図４は、図１の光源装置１０をＹ軸方向から見たときの、発光装置１，２の配置を示す図である。図４は、発光装置２の光線Ａ２が光合成板２１（第１光合成板の一例）で反射され、発光装置１の光線Ａ１が光合成板２１を通過し、光線Ａ１，Ａ２は互いにＸ軸方向に半ピッチ分ずれた配置であり、Ｚ軸方向に進む同一の光束となることを示す。
　図５は、図１の光源装置１０をＸ軸方向から見たときの発光装置１，２および光合成板２１の配置を示す図である。発光装置１の光線Ａ１は光合成板２１の透過領域Ｂ２１を透過し、発光装置２の光線Ａ２は光合成板２１の反射領域Ａ２１を反射し、光合成板２１を通過する光線Ａ１，Ａ２は互いにＹ軸方向に半ピッチ分ずれた配置であり、Ｚ軸方向に進む同一の光束となることを示す。
　図６は、光合成板２１上の反射領域Ａ２１と光線Ａ１，Ａ２の点像配置を示す。光合成板２１は透光性の基板であり、表裏両面に反射防止膜（反射防止コート）を設け、光線Ａ２の入射する表面には反射領域を設けている。更に詳述すると、入射する１つの光線Ａ１の点像１つにつき１つの六角形状（図６の要部拡大図で破線で示す）の透過領域Ｂ２１と、入射する１つの光線Ａ２の点像１つにつき１つの六角形状（図６の要部拡大図で破線で示す）の反射領域Ａ２１をそれぞれ配置している。ここで、透過領域Ｂ２１は、発光装置１から射出した光が入射する第１領域の一例であり、反射領域Ａ２１は、発光装置２から射出した光が入射する第２領域の一例である。
　このように、発光装置１と発光装置２は、発光装置１の射出する光線方向と発光装置２の射出する光線方向とが直交（９０°で交差）し、かつ発光装置１と発光装置２の光線が互いに重ならないように配置される。光合成板２１の透過領域Ｂ２１は発光装置１から射出される光線Ａ１のうちの少なくとも１つの光線を透過し、反射領域Ａ２１は発光装置２から射出される光線Ａ２のうちの少なくとも１つの光線を、透過領域Ｂ２１を透過した光線Ａ１と平行になるように反射するように構成している。
　この結果、光源装置１０の光合成板２１を経由して射出される光線Ａ１と光線Ａ２の点像配置は図７に示すように、光線Ａ１と光線Ａ２は互いに交わることなく、光合成板２１を通ったそれぞれの光線は最密充填配列に合成光束を形成することになる。
　従って、光源装置１０から射出される合成光束のサイズを小さくし、また、白色光源装置１００のサイズを小さくすることができる。
　図８は、図５にて示した光合成板と同様の効果を有する第１の変形例であって、光源装置をＸ軸方向から見たときの発光装置１，２および光合成板２２の配置を示す図である。光合成板２２は全面が鏡面かつ高反射率表面を有する基板であり、透過領域Ｂ２２は基板の厚さ方向に垂直に開設された開口部からなる。発光装置１の光線Ａ１は光合成板２２の透過領域Ｂ２２を透過し、発光装置２の光線Ａ２は光合成板２２を反射し、光合成板２２を通過する光線Ａ１，Ａ２は図５と同様に、互いにＹ軸方向に半ピッチ分ずれた配置であり、Ｚ軸方向に進む同一の光束となることを示す。
　図９は、図５、図８にて示した光合成板と同様の効果を有する第２の変形例であって、光源装置をＸ軸方向から見たときの発光装置１，２および光合成板２３の配置を示す図である。光合成板２３は全面が鏡面かつ高反射率表面を有する基板であり、透過領域Ｂ２３は基板に対して光線Ａ１の進行方向に開設された開口部からなる。発光装置１の光線Ａ１は光合成板２３の透過領域Ｂ２３を透過し、発光装置２の光線Ａ２は光合成板２３を反射し、光合成板２３を通過する光線Ａ１，Ａ２は、図５および図８と同様に、互いにＹ軸方向に半ピッチ分ずれた配置であり、Ｚ軸方向に進む同一の光束となることを示す。
　図１０は、光合成板２２，２３上の透過領域Ｂ２２，Ｂ２３と光線Ａ１およびＡ２の点像配置を示す。光合成板２２，２３は全面が鏡面かつ高反射率表面を有する基板であり、光線Ａ１の入射する箇所には開口部からなる通過領域を配置している。
　図６に示した光合成板２１と同様に、入射する１つの光線Ａ１の点像１つにつき１つの六角形状の開口部からなる透過領域（図１０では隣り合う六角形状の開口どうしが連なって一つの長孔を形成している）と、入射する１つの光線Ａ２の点像１つにつき１つの六角形状の反射領域（図１０では隣り合う六角形状の開口どうしが連なった開口部以外の部分）をそれぞれ配置している。
　［１－３．他の光学素子等の構成］
　再び図１を参照すると、光源装置１０から射出した合成光束は、凸面を有するレンズ３１及び凹面を有するレンズ３２によって、さらに小径の光束に変換され、拡散板３３に入射する。尚、図１中の光軸Ａ０は、光源装置１０から射出された光束の光軸を示している。
　拡散板３３は、ガラス製であり、その表面に微細な凹凸形状もしくはマイクロレンズ形状を有し、これにより入射光を拡散する。拡散板３３は、その出射光が入射光の偏光特性を保持するように、十分に小さな拡散角度（すなわち、拡散された光の最大強度を基準として半分の強度を有する光の角度幅を示す半値角度幅）、例えば略３度の拡散角度を有する。拡散板３３の出射光は位相差板３４に入射する。
　位相差板３４は、各固体発光素子５２の発光中心波長の近傍において１／４波長の位相差を生じる位相差板である。位相差板３４は、光の波長よりも小さい微細周期構造を有し、微細周期構造で生じる複屈折を利用して位相差を生じる。微細周期構造を有する位相差板３４は、例えば無機材料で構成され、水晶などの無機光学結晶と同様に耐久性及び信頼性に優れ、比較的に安価である。位相差板３４は、その光学軸の角度を調整することにより、後段のダイクロイックミラー３５の面を基準とするＳ偏光成分とＰ偏光成分との比率を調整することができる。位相差板３４の光学軸は、例えば、図１のＸ軸を基準として７１．５度の角度を有するように配置され、このとき、Ｓ偏光の入射光を、８２％のＳ偏光成分と１８％のＰ偏光成分とを含む光に変換する。位相差板３４の出射光はダイクロイックミラー３５に入射する。
　ダイクロイックミラー３５は、波長４４７～４６２ｎｍの青色光が入射するとき、そのＰ偏光成分を高い透過率で透過し、そのＳ偏光成分を９６％以上の高い反射率で反射させる特性を有する。さらに、ダイクロイックミラー３５は、緑色光及び赤色光が入射するとき、そのＰ偏光成分及びＳ偏光成分をそれぞれ９６％以上の高い透過率で透過する特性を有する。
　位相差板３４からダイクロイックミラー３５に入射し、ダイクロイックミラー３５で反射したＳ偏光の青色光は、コンデンサレンズ３６及び３７により集光され、蛍光体ホイール装置４１に入射する。光強度の最大値に対して１３．５％の光強度を有する領域の直径をスポット径と定義するとき、蛍光体ホイール装置４１への入射光は、１．５ｍｍ～２．５ｍｍのスポット径を有する領域に入射する。拡散板３３は、蛍光体ホイール装置４１への入射光のスポット径が所望値になるように、光を拡散させる。
　蛍光体ホイール装置４１は、円形基板３８、蛍光体層３９、及びモータ４０を備える。円形基板３８は、例えばアルミニウムからなる。円形基板３８の上には、可視光を反射する金属膜もしくは誘電体膜である反射膜が形成される。さらに、反射膜の上には、蛍光体層３９が円環状に形成される。蛍光体層３９には、例えば、青色光により励起され、緑色光及び赤色光の各色成分光を含む黄色光を発光するＣｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体が形成される。この蛍光体の結晶母体の代表的な化学組成は、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である。蛍光体層３９は、ダイクロイックミラー３５から入射した青色光によって励起されることにより、緑色光及び赤色光の各色成分光を含む黄色光を発生する。モータ４０は、円形基板３８を回転させる。円形基板３８が回転することにより、ダイクロイックミラー３５からの青色光が蛍光体層３９に入射する位置が移動し、これにより、青色光によって励起されることによる蛍光体層３９の温度上昇を抑制し、蛍光変換効率を安定に維持することができる。蛍光体層３９によって発生した光の一部は＋Ｙ方向に進み、他の一部は－Ｙ方向に進んで反射層によって＋Ｙ方向に反射される。
　蛍光体ホイール装置４１から出射した黄色光は、自然光となり、再びコンデンサレンズ３７，３６で集光されて略平行光に変換された後、ダイクロイックミラー３５を透過する。
　一方、位相差板３４からダイクロイックミラー３５に入射し、ダイクロイックミラー３５を透過したＰ偏光の青色光は、コンデンサレンズ４２に入射して集光される。コンデンサレンズ４２の焦点距離は、反射板４５の近傍に集光スポットを形成するように、例えば、４０度以下の集光角度を有するように設定される。コンデンサレンズ４２からの出射光は拡散板４３に入射する。
　拡散板４３は、ガラス製であり、その表面に微細な凹凸形状もしくはマイクロレンズ形状を有し、これにより入射光を拡散する。拡散板４３は、入射光を拡散させて、光強度分布を均一化するとともに、レーザ光のスペックルを解消する。拡散板４３は、その出射光が入射光の偏光特性を保持するように、十分に小さな拡散角度、例えば略４度の拡散角度を有する。拡散板４３の出射光は位相差板４４に入射する。
　位相差板４４は、各固体発光素子５２の発光中心波長の近傍において１／４波長の位相差を生じる位相差板である。位相差板４４は、光の波長よりも小さい微細周期構造を有し、微細周期構造で生じる複屈折を利用して位相差を生じる。位相差板４４の光学軸は、例えば、図１のＸ軸を基準として４５度の角度を有するように配置され、このとき、Ｓ偏光の入射光を円偏光の出射光に変換する。微細周期構造を有する位相差板４４は、入射角への依存性が非常に小さいので、平行光ではなく集光光又は発散光が入射する位置に配置されても、直線偏光の入射光を高効率で円偏光の出射光に変換できる。また、位相差板４４は、集光光又は発散光が入射する位置に配置されるので、平行光が入射する位置に配置される場合に比べて、１／２以下のサイズに小型化でき、そのコスト化を低減することができる。位相差板４４の出射光は反射板４５に入射する。
　反射板４５には、アルミニウム又は誘電体多層膜などの反射膜が形成される。位相差板４４から反射板４５に入射した光が反射板４５によって反射されることにより、その位相が反転され、従って、円偏光の入射光が、逆回りの円偏光の反射光になる。また、位相差板４４から反射板４５に入射した光が反射板４５によって反射されることにより、集光光が拡散光になる。反射板４５の反射光は、再び位相差板４４に入射し、位相差板４４によって円偏光からＳ偏光に変換される。位相差板４４と反射板４５との間には、偏光を乱す部材が配置されないので、高効率でＰ偏光からＳ偏光に変換できる。次いで、位相差板４４の出射光は再び拡散板４３で拡散され、拡散板４３の出射光はコンデンサレンズ４２によって平行光に変換され、コンデンサレンズ４２の出射光はダイクロイックミラー３５に入射する。コンデンサレンズ４２からダイクロイックミラー３５への入射光は、Ｓ偏光光であるので、ダイクロイックミラー３５によって反射される。
　蛍光体ホイール装置４１からダイクロイックミラー３５に入射して透過した黄色光と、反射板４５からダイクロイックミラー３５に入射して反射された青色光とは、互いに合成されて白色光になる。白色光源装置１００は、合成された白色光を出力する。半導体レーザ素子によって発生された青色光と、蛍光体を励起することにより発生された緑色光及び赤色光の各色成分光を含む黄色光とを合成することにより、良好なホワイトバランスを有するスペクトル特性を得ることができる。このスペクトル特性は、投写型映像表示装置の光学系で青色光、緑色光、及び赤色光の３原色光に分離しても、所望の色度座標の単色光を得ることができる。
　第１の実施形態では、光源装置１０の発光装置１，２と光合成板は異なる間隔で配置してもよい。
　第１の実施形態では、位相差板３４及び位相差板４４が微細周期構造を有する場合について説明したが、位相差板３４及び位相差板４４は、誘電体材料の斜め蒸着による複屈折を利用した薄膜位相差板であってもよい。
　［１－４．効果等］
　第１の実施形態によれば、光源装置１０は、複数の発光装置と光合成板を備える。各発光装置は、基板５１と、基板５１上に２次元のアレイ状に配列された複数の固体発光素子５２及び複数のレンズ５３とをそれぞれ備える。光合成板は第１領域および第２領域を備える。
　発光装置１と発光装置２は、発光装置１の射出する光線方向と発光装置２の射出する光線方向とが直交し、かつ発光装置１と発光装置２の光線は重ならないように配置し、第１領域は発光装置１から射出される少なくとも１つの光線を通過し、第２領域は発光装置２から射出される少なくとも１つの光線を、第１領域を通過した光線と平行となるように反射し、光合成板を経由した光線の点像が最密充填配列をなしている。
　これにより、複数の発光装置からの光を空間的な無駄なく高効率に合成することができる。
　第１の実施形態によれば、光源装置１０の発光装置１と発光装置２は、白色光源装置１００の光軸に沿って見たときに、発光装置１と光合成板および発光装置２と光合成板の間の距離を最小化するように配置されてもよい。
　これにより、複数の発光装置からの光を、空間的な無駄なく、さらに高効率に合成することができる。
　第１の実施形態によれば、各固体発光素子５２は青色半導体レーザ素子であってもよい。
　これにより、光源装置は、青色光を出力すること、青色光を色成分として含む光を出力すること、又は青色光によって励起された他の色を有する光を出力することができる。
　第１の実施形態によれば、発光装置１と発光装置２は直線偏光の光を出射してもよい。
　これにより、各発光装置によって発生された光を、ダイクロイックミラーを用いて分離及び合成することができる。
　第１の実施形態によれば、白色光源装置１００は、発光装置１，２からの光が入射し、互いに異なる第１及び第２の色成分光を分離及び合成するダイクロイックミラー３５と、第１の色成分光で励起されて蛍光を発生する蛍光体ホイール装置４１と、第２の色成分光を直線偏光から円偏光に変換する位相差板４４とを備えてもよい。
　これにより、例えば、青色光を発生する発光装置を用いて、白色光を出力することができる。
　第１の実施形態によれば、蛍光体ホイール装置４１は、回転する円形基板３８に形成され、Ｃｅ付活ＹＡＧ系黄色蛍光体を形成した蛍光体層３９を備えてもよい。
　これにより、青色光を発生する発光装置を用いて、白色光を出力することができる。
　上述のように発光装置を配置することにより、２次元アレイ状の近接配置に起因する空間的な無駄を削減して光線を互いに近接させ、発光装置からの光束を互いに近接させることができる。従って、光源装置から出射される合成光束のサイズを小さくし、また、白色光源装置のサイズを小さくすることができる。従って、小型かつ高輝度の白色光源装置を提供することができる。
　［第２の実施形態］
　第１の実施形態に係る白色光源装置１００は、例えば、投写型映像表示装置に適用可能である。第２の実施形態では、白色光源装置１００を用い、光変調素子として、ＴＮ（Twisted Nematic）モードもしくはＶＡ（Vertical Alignment）モードで動作し、画素領域に薄膜トランジスタを形成したアクティブマトリクス方式の透過型の液晶パネルを用いる投写型映像表示装置について説明する。
　［２－１．全体構成］
　図１１は、第２の実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す概略図である。図１１の投写型映像表示装置１２０は、白色光源装置１００、第１の照明レンズアレイ板２００、第２の照明レンズアレイ板２０１、偏光変換素子２０２、重畳用レンズ２０３、青反射のダイクロイックミラー２０４、緑反射のダイクロイックミラー２０５、反射ミラー２０６，２０７，２０８、リレーレンズ２０９，２１０、フィールドレンズ２１１，２１２，２１３、入射側偏光板２１４，２１５，２１６、液晶パネル２１７，２１８，２１９、出射側偏光板２２０，２２１，２２２、色合成プリズム２２３、及び投写光学系２２４を備える。
　白色光源装置１００からの白色光は、複数のレンズ素子から構成される第１の照明レンズアレイ板２００に入射する。第１の照明レンズアレイ板２００に入射した光束は、多数の光束に分割される。分割された多数の光束は、複数のレンズ素子から構成される第２の照明レンズアレイ板２０１に収束する。第１の照明レンズアレイ板２００のレンズ素子は、液晶パネル２１７～２１９と相似形の開口形状を有する。第２の照明レンズアレイ板２０１の各レンズ素子の焦点距離は、第１の照明レンズアレイ板２００と液晶パネル２１７～２１９とが略共役関係となるように決定される。第２の照明レンズアレイ板２０１から出射した光は偏光変換素子２０２に入射する。
　偏光変換素子２０２は、偏光分離プリズムと１／２波長板とにより構成され、光源からの自然光を一つの偏光方向の光に変換する。蛍光光は自然光であるので、自然光をひとつの偏光方向に偏光変換されるが、青色光はＰ偏光光で入射するので、Ｓ偏光光に変換される。偏光変換素子２０２の出射光は重畳用レンズ２０３に入射する。
　重畳用レンズ２０３は、第２の照明レンズアレイ板２０１の各レンズ素子からの出射した光を液晶パネル２１７～２１９の上に重畳照明するためのレンズである。
　第１及び第２の照明レンズアレイ板２００，２０１と、偏光変換素子２０２と、重畳用レンズ２０３を照明光学系としている。かかる照明光学系は照明装置の一例である。
　重畳用レンズ２０３の出射光は、色分離手段である青反射のダイクロイックミラー２０４及び緑反射のダイクロイックミラー２０５により、青色光、緑色光、及び赤色光に分離される。緑色光は、フィールドレンズ２１１及び入射側偏光板２１４を透過して、液晶パネル２１７に入射する。青色光は、反射ミラー２０６で反射した後、フィールドレンズ２１２及び入射側偏光板２１５を透過して液晶パネル２１８に入射する。赤色光は、リレーレンズ２０９，２１０及び反射ミラー２０７，２０８を透過屈折及び反射し、さらに、フィールドレンズ２１３及び入射側偏光板２１６を透過して、液晶パネル２１９に入射する。
　液晶パネル２１７～２１９の両側には、入射側偏光板２１４～２１６及び出射側偏光板２２０～２２２が、それらの透過軸を直交するようにそれぞれ配置される。液晶パネル２１７～２１９は、その各画素へ印加する電圧を映像信号に応じて制御することにより、入射光の偏光状態を変化させて空間的に変調し、緑色光、青色光、赤色光の映像光を形成する。
　色合成プリズム２２３は、赤反射のダイクロイックミラーと、青反射のダイクロイックミラーとを備える。出射側偏光板２２０～２２２を透過した各色の映像光のうち、緑色光は色合成プリズム２２３を透過し、赤色光は色合成プリズム２２３の赤反射のダイクロイックミラーによって反射され、青色光は色合成プリズム２２３の青反射のダイクロイックミラーによって反射され、これにより、透過した緑色光は、反射された赤色光及び青色光と合成され、投写光学系２２４に入射する。投写光学系２２４に入射した光は、スクリーン（図示せず）上に拡大して投写される。
　白色光源装置１００は、複数の発光装置を備えて小型に構成され、高効率で良好なホワイトバランスの白色光を出射する。このため、小型かつ高輝度な投写型映像表示装置を実現することができる。また、光変調素子として、時分割方式ではなく偏光を利用する３枚の液晶パネル２１７～２１９を用いているので、カラーブレイキングがなく色再現が良好であり、明るく高精細な投写映像を得ることができる。また、全反射プリズムが不要であり、色合成プリズムが４５度入射の小型プリズムになるので、光変調素子として３つのＤＭＤ素子を用いる場合よりも、小型の投写型映像表示装置を構成することができる。
　第２の実施形態では、光変調素子として、透過型の液晶パネルを用いる場合について説明したが、反射型の液晶パネルを用いてもよい。反射型の液晶パネルを用いることにより、より小型で高精細な投写型映像表示装置を構成することができる。
　［２－２．効果等］
　第２の実施形態によれば、投写型映像表示装置は、第１の実施形態に係る白色光源装置１００と、白色光源装置１００からの光を伝達する照明光学系と、照明光学系を介して入射した光を映像信号に応じて空間的に変調する光変調素子と、光変調素子によって変調された光を投写する投写光学系とを備える。光変調素子は液晶パネル２１７～２１９であってもよい。
　これにより、小型かつ高輝度の投写型映像表示装置を提供することができる。
　［第３の実施形態］
　第３の実施形態では、白色光源装置１００を用い、光変調素子として、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）を用いる投写型映像表示装置について説明する。
　［３－１．全体構成］
　図１２は、第３の実施形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す概略図である。図１２の投写型映像表示装置１３０は、白色光源装置１００、集光レンズ３００、ロッド３０１、リレーレンズ３０２、反射ミラー３０３、フィールドレンズ３０４、全反射プリズム３０５、空気層３０６、カラープリズム３０７、青反射のダイクロイックミラー３０８、赤反射のダイクロイックミラー３０９、ＤＭＤ３１０，３１１，３１２、及び投写光学系３１３を備える。
　図１２の白色光源装置１００は、第１の実施形態に係る白色光源装置１００である。
　白色光源装置１００から射出した白色光は、集光レンズ３００に入射し、ロッド３０１へ集光される。ロッド３０１への入射光は、ロッドの内部で複数回反射することにより、光強度分布が均一化されて出射される。ロッド３０１からの出射光は、リレーレンズ３０２により集光され、反射ミラー３０３で反射された後、フィールドレンズ３０４を透過し、全反射プリズム３０５に入射する。
　全反射プリズム３０５は２つのプリズムから構成され、互いのプリズムの近接面には薄い空気層３０６を形成している。空気層３０６は臨界角以上の角度で入射する光を全反射する。フィールドレンズ３０４の出射光は、全反射プリズム３０５の全反射面で反射されて、カラープリズム３０７に入射する。
　カラープリズム３０７は３つのプリズムからなり、それぞれのプリズムの近接面には、青反射のダイクロイックミラー３０８と、赤反射のダイクロイックミラー３０９とが形成されている。カラープリズム３０７の青反射のダイクロイックミラー３０８と赤反射のダイクロイックミラー３０９とにより、入射光は青色光、赤色光、及び緑色光に分離され、それぞれＤＭＤ３１０～３１２に入射する。
　ＤＭＤ３１０～３１２は、映像信号に応じてマイクロミラーを偏向させ、入射光を、投写光学系３１３に向かう反射光と、投写光学系３１３の有効外へ進む反射光とに分離する。ＤＭＤ３１０～３１２により反射された光は、再びカラープリズム３０７を透過する。
　カラープリズム３０７を透過する過程で、分離された青色光、赤色光、及び緑色光は互いに合成され、全反射プリズム３０５に入射する。全反射プリズム３０５に入射した光は空気層３０６に臨界角以下で入射するので、全反射プリズム３０５を透過して、投写光学系３１３に入射する。このようにして、ＤＭＤ３１０～３１２により形成された映像光がスクリーン（図示せず）上に拡大投写される。
　白色光源装置１００は、複数の発光装置を備えて小型に構成され、高効率で良好なホワイトバランスの白色光を出射する。このため、小型かつ高輝度な投写型映像表示装置を実現することができる。また、光変調素子として、また、光変調素子としてＤＭＤ３１０～３１２を用いているので、液晶パネルを用いた光変調素子と比べて、高い耐光性及び耐熱性を有する投写型映像表示装置を構成することができる。さらに、３つのＤＭＤ３１０～３１２を用いているので、色再現が良好であり、明るく高精細な投写映像を得ることができる。
　第３の実施形態では、光変調素子として３つのＤＭＤ３１０～３１２を用いる場合について説明したが、１つのＤＭＤを用いて構成してもよい。１つのＤＭＤを用いことにより、より小型の投写型映像表示装置を構成することができる。
　［３－２．効果等］
　第３の実施形態によれば、投写型映像表示装置は、第１の実施形態に係る白色光源装置１００と、白色光源装置１００からの光を伝達する照明光学系と、照明光学系を介して入射した光を映像信号に応じて空間的に変調する光変調素子と、光変調素子によって変調された光を投写する投写光学系とを備える。光変調素子はディジタル・マイクロミラー・デバイス３１０～３１２が使用できる。
　これにより、小型かつ高輝度の投写型映像表示装置を提供することができる。
　［第４の実施形態］
　［４－１．構成］
　図１３は、第４の実施形態に係る光源装置１４の構成を示す概略図である。光源装置１４は、４つの発光装置４０１，４０２，４０３，４０４、２つの光合成板４４１，４４３、偏光ビームスプリッタ４４２および位相差板４４４を備える。
　４つの発光装置４０１，４０２，４０３，４０４の各々は、第１の実施形態で説明した発光装置１および発光装置２と実質的に同様の構成を有し、基板、複数の固体発光素子、複数のレンズ、筐体および電極を備える。但し、発光装置４０１，４０２，４０３，４０４の固体発光素子はＳ偏光光の緑色光を射出するとして説明する。
　また、発光装置４０１，４０２および光合成板４４１の配置構成は、第１の実施形態で説明した発光装置１、発光装置２および光合成板２１と実質的に同様であり、発光装置４０１，４０２および光合成板４４１は、それぞれ発光装置１，２および光合成板２１に対応する。即ち、光合成板４４１は、表裏両面に反射防止膜が設けられた透光性の基板であり、その基板の一方の面には２次元のアレイ状に複数の反射膜が設けられた複数の反射領域Ａ４１を有する。複数の反射領域Ａ４１の各々は図６に示す反射領域Ａ２１と同様に六角形状を有し、光合成板４４１の反射領域Ａ４１以外の部分には図６に示す透過領域Ｂ２１と同様に透過領域Ｂ４１が構成される。ここで、透過領域Ｂ４１は第１領域の一例であり、反射領域Ａ４１は第２領域の一例である。
　図１３に示すように、発光装置４０１（第１発光装置の一例）からの光線Ｂ１は、光合成板４４１（第１光合成板の一例）の透過領域Ｂ４１を通過し、位相差板４４４に入射し、発光装置４０２（第２発光装置の一例）からの光線Ｂ２は、光合成板４４１の反射領域Ａ４１で反射され、位相差板４４４に入射する。光線Ｂ１および光線Ｂ２は、互いにＸ軸方向およびＹ軸方向の各々に半ピッチ分ずれて最密充填配列を構成し、Ｚ軸方向に進む同一の合成光束を形成する。
　位相差板４４４は、１／２波長板であり、Ｓ偏光光をＰ偏光光に（またはＰ偏光光をＳ偏光光に）変換する。位相差板４４４に入射する光線Ｂ１および光線Ｂ２は、Ｓ偏光光であり、位相差板４４４を透過することにより、Ｐ偏光光に変換され、偏光ビームスプリッタ４４２に入射する。
　偏光ビームスプリッタ４４２は、本実施形態では緑色（波長５１５～５３５ｎｍ）のＳ偏光光を高い反射率（９６％以上）で反射し、Ｐ偏光光を高い透過率（９６％以上）で透過する。従って、位相差板４４４を透過しＰ偏光光に変換された発光装置４０１，４０２からの光線Ｂ１，Ｂ２は、偏光ビームスプリッタ４４２を透過する。また、図１３に示すように、発光装置４０３（第３発光装置の一例）からの光線Ｂ３は、Ｓ偏光光であり、偏光ビームスプリッタ４４２で反射され、出射方向が９０°変換されて、光合成板４４３（第２光合成板の一例）に入射する。
　光合成板４４３は、表裏両面に反射防止膜が設けられた透光性の基板であり、その基板の一方の面には２次元のアレイ状に複数の偏光ビームスプリッタ反射膜が設けられた複数の反射領域Ａ４３を有する。複数の反射領域Ａ４３の各々は図６に示す反射領域Ａ２１と同様に六角形状を有し、光合成板４４３の反射領域Ａ４３以外の部分には図６に示す透過領域Ｂ２１と同様に透過領域Ｂ４３が構成される。ここで、透過領域Ｂ４３は第３領域の一例であり、反射領域Ａ４３は第４領域の一例である。
　図１３に示すように、発光装置４０３からの光線Ｂ３は、光合成板４４３の透過領域Ｂ４３に入射するように配置されており、光合成板４４３を通過してＺ軸方向に進む。また、発光装置４０４（第４発光装置の一例）からの光線Ｂ４は、光合成板４４３の反射領域Ａ４３で反射され、Ｚ軸方向に進む。光合成板４４３を通過した光線Ｂ３および光合成板４４３で反射された光線Ｂ４は、互いにＸ軸方向およびＹ軸方向の各々に半ピッチ分ずれた最密充填配列を構成し、Ｚ軸方向に進む同一の合成光束を形成する。
　また、偏光ビームスプリッタ４４２を透過し光合成板４４３に入射した発光装置４０１，４０２からの光線Ｂ１，Ｂ２は、Ｐ偏光光であり、光合成板４４３を透過する。こうして、最密充填配列をなす光線Ｂ１，Ｂ２と、最密充填配列をなす光線Ｂ３，Ｂ４と、が合成された光が光源装置１４から出射される。
　本実施形態では、図１３に示すように、発光装置４０１からの光線Ｂ１が光合成板４４３の透過領域Ｂ４３を通過し、発光装置４０２からの光線Ｂ２が光合成板４４３の反射領域Ａ４３を通過するように、発光装置４０１，４０２、光合成板４４１，４４３が配置されているが、逆に、光線Ｂ１が反射領域Ａ４３を通過し、光線Ｂ２が透過領域Ｂ４３を通過するように、配置されてもよい。さらに、光合成板４４３に入射する発光装置４０１，４０２からの光線Ｂ１，Ｂ２はＰ偏光光であり、反射領域Ａ４３および透過領域Ｂ４３に関係なく光合成板４４３を透過するので、発光装置４０１，４０２の固体発光素子と、発光装置４０３，４０４の固体発光素子の配列とは、必ずしも同一である必要はない。
　［４－２．効果等］
　第４の実施形態によれば、発光装置４０１，４０２および光合成板４４１により最密充填配列をなす光線Ｂ１，Ｂ２と、発光装置４０３，４０４および光合成板４４３により最密充填配列をなす光線Ｂ３，Ｂ４とを、合成することができるので、光源装置から出射される合成光束のサイズを小さくし、より小型かつ高輝度の光源装置を提供することができる。
　なお、第４の実施形態では、発光装置４０１，４０２，４０３，４０４の固体発光素子として、緑色の半導体レーザを用いたが、赤色または青色の半導体レーザを用いてもよい。
　また、第４の実施形態では、発光装置４０１，４０２，４０３，４０４の固体発光素子として、緑色の半導体レーザを用いた緑色光源装置について説明したが、他の赤色光源装置および青色光源装置と組み合わせることにより、白色光を出射する光源装置として構成することができる。かかる白色光を出射する光源装置は、図１１、図１２に示す投写型映像表示装置１２０，１３０の白色光源装置１００に替えて用いることができる。
　［第５の実施形態］
　［５－１．構成］
　図１４は、第５の実施形態に係る光源装置１５の構成を示す概略図である。光源装置１５は、３つの発光装置５０１，５０２，５０３、光合成板５５１およびダイクロイックミラー５５２を備える。
　３つの発光装置５０１，５０２，５０３の各々は、第１の実施形態で説明した発光装置１，２と実質的に同様の構成を有し、基板、複数の固体発光素子、複数のレンズ、筐体および電極を備える。但し、第５の実施形態では発光装置５０１，５０２の固体発光素子は緑色光を射出し、発光装置５０３（第３発光装置の一例）の固体発光素子は赤色光を射出するとして説明する。
　光合成板５５１（第１光合成板の一例）は、表裏両面に反射防止膜が設けられた透光性の基板であり、その基板の一方の面には２次元のアレイ状に複数のダイクロイック反射膜が設けられた複数の反射領域Ａ５１を有する。複数の反射領域Ａ５１の各々は図６に示す反射領域Ａ２１と同様に六角形状を有し、光合成板５５１の反射領域Ａ５１以外の部分には図６に示す透過領域Ｂ２１と同様に透過領域Ｂ５１が構成される。ここで、透過領域Ｂ５１は第１領域の一例であり、反射領域Ａ５１は第２領域の一例である。ダイクロイック反射膜は、本実施形態では緑色光（波長５１５～５３５ｎｍ）を高い反射率（９６％以上）で反射し、赤色光（波長６３０～６５０ｎｍ）および青色光（波長４３０～４８０ｎｍ）を高い透過率（９６％以上）で透過する特性を有する。
　ダイクロイックミラー５５２は、光合成板５５１のダイクロイック反射膜と同様の特性を有し、緑色光を高い反射率（９６％以上）で反射し、赤色光を高い透過率（９６％以上）で透過する特性を有する。
　図１４に示すように、発光装置５０１（第１発光装置の一例）を射出した緑色の光線Ｃ１は、ダイクロイックミラー５５２に約４５°の入射角で入射し、出射方向が約９０°変換されてＺ軸方向に進み、光合成板５５１の透過領域Ｂ５１に入射し、光合成板５５１を通過する。発光装置５０２（第２発光装置の一例）を射出した緑色の光線Ｃ２は、光合成板５５１の反射領域Ａ５１に約４５°の入射角で入射し反射され、出射方向が約９０°変換されてＺ軸方向に進む。光合成板５５１を出射する光線Ｃ１および光線Ｃ２は、互いにＸ軸方向およびＹ軸方向の各々に半ピッチ分ずれて最密充填配列を構成し、Ｚ軸方向に進む同一の合成光束を形成する。
　発光装置５０３から射出した赤色の光線Ｃ３は、図１４に示すように、ダイクロイックミラー５５２に約４５°の入射角で入射し、ダイクロイックミラー５５２を透過し、光合成板５５１の透過領域Ｂ５１を通過してＺ軸方向に進む。こうして、最密充填配列をなす緑色の光線Ｃ１，Ｃ２と赤色の光線Ｃ３とが合成された光が光源装置１５から出射される。
　なお、本実施形態では、発光装置５０３からの赤色の光線Ｃ３が光合成板５５１の透過領域Ｂ５１を通過するように、発光装置５０３、光合成板５５１，５５２が配置されているが、光線Ｃ３は赤色光であり、ダイクロイック反射膜である反射領域Ａ５１に入射するように配置しても高い透過率で光合成板５５１を通過することが可能である。さらに、発光装置５０３から射出する光線Ｃ３は赤色光であり、反射領域Ａ５１および透過領域Ｂ５１に関係なく光合成板５５１を高い透過率で透過するので、発光装置５０３の固体発光素子の配列は、発光装置５０１，５０３の固体発光素子の配列と、必ずしも同一である必要はない。即ち、発光装置５０１，５０３の固体発光素子の配列が図２に示すような４個×５個の２次元のアレイ状であったとしても、発光装置５０３の固体発光素子の配列は、５個×５個のような異なる２次元のアレイ状であてもよい。
　［５－２．効果等］
　第５の実施形態によれば、発光装置５０１，５０２および光合成板５５１により最密充填配列をなすように合成された光線Ｃ１，Ｃ２と発光装置５０３からの光線Ｃ３とを、合成することができるので、光源装置から出射される合成光束のサイズを小さくし、より小型かつ高輝度の光源装置を提供することができる。
　なお、第５の実施形態では、発光装置５０１，５０２の固体発光素子として緑色の半導体レーザを用い、発光装置５０３の固体発光素子として赤色の半導体レーザを用いたが、発光装置５０３の固体発光素子として青色の半導体レーザを用いてもよい。さらに、反射領域Ａ５１を形成するダイクロイック反射膜およびダイクロイックミラー５５２の反射および透過特性を、発光装置５０１，５０２，５０３から射出する光線の色に応じて、選択することにより、例えば、発光装置５０１，５０２から射出する光線を青色光、発光装置５０３から射出する光線を赤色光に設定することができる。
　また、第５の実施形態では、合成された緑色光と赤色光を出射する光源装置１５について説明したが、他の色の光源装置（例えば、青色光源装置、合成された青色光と赤色光を出射する光源装置）と組み合わせることにより、白色光を出射する光源装置として構成することができる。かかる白色光を出射する光源装置は、図１１、図１２に示す投写型映像表示装置１２０，１３０の白色光源装置１００に替えて用いることができる。
　［第６の実施形態］
　［６－１．構成］
　図１５は、第６の実施形態に係る光源装置１６の構成を示す概略図である。光源装置１６は、６つの発光装置６０１，６０２，６０３，６０４，６０５，６０６、３つの光合成板６６１，６６２，６６３、２つのダイクロイックミラー６６４，６６５および２つの反射ミラー６６６，６６７を備える。
　６つの発光装置６０１，６０２，６０３，６０４，６０５，６０６の各々は、第１の実施形態で説明した発光装置１，２と実質的に同様の構成を有し、基板、複数の固体発光素子、複数のレンズ、筐体および電極を備える。但し、第６の実施形態では、発光装置６０１，６０２の固体発光素子は青色光（波長４５７～４７２ｎｍ）を射出し、発光装置６０３，６０４の固体発光素子は赤色光（波長６３０～６５０ｎｍ）を射出し、発光装置６０５，６０６の固体発光素子は緑色光（波長５１５～５３５ｎｍ）を射出する。
　また、発光装置６０１，６０２および光合成板６６１（第１光合成板の一例）の配置構成は、第１の実施形態で説明した発光装置１，２および光合成板２１と実質的に同様である。また、光合成板６６１の反射領域Ａ６１、透過領域Ｂ６１は、それぞれ光合成板２１の反射領域Ａ２１、透過領域Ｂ２１に対応する。ここで、透過領域Ｂ６１は第１領域の一例であり、反射領域Ａ６１は第２領域の一例である。そして、発光装置６０１（第１発光装置の一例）を射出した青色の光線Ｄ１と、発光装置６０２（第２発光装置の一例）を射出した青色の光線Ｄ２とは、光合成板６６１で合成され、互いにＸ軸方向およびＹ軸方向の各々に半ピッチ分ずれた最密充填配列を構成し、Ｚ軸方向に進む同一の合成光束を形成する。
　光合成板６６２（第２光合成板の一例）は、表裏両面に反射防止膜が設けられた透光性の基板であり、その基板の一方の面には２次元のアレイ状に複数のダイクロイック反射膜が設けられた複数の反射領域Ａ６２を有する。複数の反射領域Ａ６２の各々は図６に示す反射領域Ａ２１と同様に六角形状を有し、光合成板６６２の反射領域Ａ６２以外の部分には図６に示す透過領域Ｂ２１と同様に透過領域Ｂ６２が構成される。ここで、透過領域Ｂ６２は第３領域の一例であり、反射領域Ａ６２は第４領域の一例である。ダイクロイック反射膜は、本実施形態では赤色光（波長６３０～６５０ｎｍ）を高い反射率（９６％以上）で反射し、青色光（波長４３０～４８０ｎｍ）を高い透過率（９６％以上）で透過する特性を有する。
　ダイクロイックミラー６６４は、光合成板６６２のダイクロイック反射膜と同様の特性を有し、赤色光を高い反射率（９６％以上）で反射し、青色光を高い透過率（９６％以上）で透過する特性を有する。
　光合成板６６３（第３光合成板の一例）は、光合成板６６１（即ち、第１の実施形態１の光合成板２１）と同一の構成を有する。光合成板６６３の反射領域Ａ６３、透過領域Ｂ６３は、それぞれ光合成板２１の反射領域Ａ２１、透過領域Ｂ２１に対応する。ここで、透過領域Ｂ６３は第５領域の一例であり、反射領域Ａ６３は第６領域の一例である。発光装置６０５（第５発光装置の一例）を射出した緑色の光線Ｄ５は、反射ミラー６６６に約４５°の入射角で入射し、出射方向が約９０°変換されてＺ軸方向に進み、光合成板６６３の透過領域Ｂ６３に入射し、光合成板６６３を通過する。発光装置６０６（第６発光装置の一例）を射出した緑色の光線Ｄ６は、光合成板６６３の反射領域Ａ６３に約４５°の入射角で入射し反射され、出射方向が約９０°変換されてＺ軸方向に進む。光合成板６６３を出射する光線Ｄ５および光線Ｄ６は、互いにＸ軸方向およびＹ軸方向の各々に半ピッチ分ずれて最密充填配列を構成し、Ｚ軸方向に進む同一の合成光束を形成する。ここで、発光装置６０５を射出した緑色の光線Ｄ５は、反射ミラー６６６で反射されて、光合成板６６３の透過領域Ｂ６３に入射する構成を採用しているが、発光装置６０１と同様に、反射ミラー６６６を経由することなく、直接Ｚ軸方向から光合成板６６３の透過領域Ｂ６３に入射させる構成を採用してもよい。
　図１５に示すように、発光装置６０３（第３発光装置の一例）を射出した赤色の光線Ｄ３は、ダイクロイックミラー６６４に約４５°の入射角で入射し、出射方向が約９０°変換されてＺ軸方向に進み、光合成板６６２の透過領域Ｂ６２に入射し、光合成板６６２を通過する。発光装置６０４（第４発光装置の一例）を射出した赤色の光線Ｄ４は、光合成板６６２の反射領域Ａ６２に約４５°の入射角で入射し反射され、出射方向が約９０°変換されてＺ軸方向に進む。光合成板６６２を出射する赤色の光線Ｄ３および光線Ｄ４は、互いにＸ軸方向およびＹ軸方向の各々に半ピッチ分ずれて最密充填配列を構成し、Ｚ軸方向に進む同一の合成光束を形成する。
　光合成板６６１で最密充填配列に合成された発光装置６０１，６０２からの青色の光線Ｄ１，Ｄ２は、図１５に示すように、ダイクロイックミラー６６４に約４５°の入射角で入射し、ダイクロイックミラー６６４を透過し、光合成板６６２の透過領域Ｂ６２を通過して、光合成板６６２で最密充填配列に合成された発光装置６０３，６０４からの赤色の光線Ｄ３，Ｄ４と合成され、反射ミラー６６７に入射する。光合成板６６２で合成された青色の光線Ｄ１，Ｄ２および赤色の光線Ｄ３，Ｄ４は、反射ミラー６６７に約４５°の入射角で入射し、出射方向が約９０°変換されてＹ軸方向に進み、ダイクロイックミラー６６５に約４５°の入射角で入射して反射され、出射方向が約９０°変換されてＺ軸方向に進み、光源装置１６から出射される。ここで、ダイクロイックミラー６６５は、赤色光および青色光を高い反射率（９６％以上）で反射し、緑色光を高い透過率（９６％以上）で透過する特性を有するため、青色の光線Ｄ１，Ｄ２および赤色の光線Ｄ３，Ｄ４は、ダイクロイックミラー６６５で反射される。
　光合成板６６３で最密充填配列に合成された発光装置６０５，６０６からの緑色の光線Ｄ５，Ｄ６は、図１５に示すように、ダイクロイックミラー６６５に約４５°の入射角で入射し、ダイクロイックミラー６６５を透過し、光源装置１６から出射される。こうして、最密充填配列に合成された青色の光線Ｄ１，Ｄ２、最密充填配列に合成された赤色の光線Ｄ３，Ｄ４および最密充填配列に合成された緑色の光線Ｄ５，Ｄ６が、最終的に、ダイクロイックミラー６６５で合成され、白色光となって光源装置１６から出射される。
　なお、本実施形態では、発光装置６０１，６０２からの青色の光線Ｄ１，Ｄ２が、光合成板６６２の透過領域Ｂ６２を通過するように、発光装置６０１，６０２、光合成板６６１，６６２およびダイクロイックミラー６６４が配置されているが、光線Ｄ１，Ｄ２は青色光であり、ダイクロイック反射膜である反射領域Ａ６２に入射するように配置しても高い透過率で光合成板６６２を透過することが可能である。さらに、発光装置６０１，６０２から射出する光線Ｄ１，Ｄ２は青色光であり、反射領域Ａ６２および透過領域Ｂ６２に関係なく光合成板６６２を高い透過率で透過するので、発光装置６０１，６０２の固体発光素子の配列は、発光装置６０３，６０４の固体発光素子の配列と、必ずしも同一である必要はない。さらに、発光装置６０１，６０２の固体発光素子の配列と、発光装置６０３，６０４の固体発光素子の配列と、発光装置６０５，６０６の固体発光素子の配列とは、必ずしも同一である必要はない。
　［６－２．効果等］
　第６の実施形態の光源装置１６によれば、最密充填配列に合成された青色の光線Ｄ１，Ｄ２、最密充填配列に合成された赤色の光線Ｄ３，Ｄ４および最密充填配列に合成された緑色の光線Ｄ５，Ｄ６を合成して白色光を出射することができるので、光源装置から出射される合成光束のサイズを小さくし、より小型かつ高輝度の光源装置を提供することができる。
　なお、各発光装置から射出する光線の色に応じて、光合成板６６２の反射領域Ａ６２を形成するダイクロイック反射膜およびダイクロイックミラー６６４の反射および透過特性を選択することにより、各発光装置の個体発光素子が射出する光線の色を変更することができる。
　また、第６の実施形態の白色光を出射する光源装置１６は、図１１、図１２に示す投写型映像表示装置１２０，１３０の白色光源装置１００に替えて用いることができる。
　［他の実施形態］
　以上のように、本開示の技術の例示として、いくつかの実施形態を説明した。しかしながら、本開示の技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
　以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
　したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
　また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　本開示に係る光源装置は、光変調素子を用いた投写型映像表示装置に適用可能である。
１，２，４０１，４０２，４０３，４０４，５０１，５０２，５０３，６０１，６０２，６０３，６０４，６０５，６０６…発光装置
１０，１４，１５，１６…光源装置
２１，２２，２３，４４１，４４３，５５１，６６１，６６２，６６３…光合成板
３１，３２…レンズ
３３，４３…拡散板
３４，４４，４４４…位相差板
３５，５５２，６６４，６６５…ダイクロイックミラー
３６，３７，４２…コンデンサレンズ
３８…円形基板
３９…蛍光体層
４０…モータ
４１…蛍光体ホイール装置
４５…反射板
５１…基板
５２…固体発光素子
５３…レンズ
５４…筐体
５５…電極
１００…白色光源装置
１２０，１３０…投写型映像表示装置
２００…第１の照明レンズアレイ板
２０１…第２の照明レンズアレイ板
２０２…偏光変換素子
２０３…重畳用レンズ
２０４…青反射のダイクロイックミラー
２０５…緑反射のダイクロイックミラー
２０６，２０７，２０８，６６６，６６７…反射ミラー
２０９，２１０…リレーレンズ
２１１，２１２，２１３…フィールドレンズ
２１４，２１５，２１６…入射側偏光板
２１７，２１８，２１９…液晶パネル
２２０，２２１，２２２…出射側偏光板
２２３…色合成プリズム
２２４…投写光学系
３００…集光レンズ
３０１…ロッド
３０２…リレーレンズ
３０３…反射ミラー
３０４…フィールドレンズ
３０５…全反射プリズム
３０６…空気層
３０７…カラープリズム
３０８…青反射のダイクロイックミラー
３０９…赤反射のダイクロイックミラー
３１０，３１１，３１２…ディジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
３１３…投写光学系
４４２…偏光ビームスプリッタ

Claims (15)

  1. 　２次元のアレイ状に一定の間隔で配置された複数の第１固体発光素子を有する第１発光装置と、
    　２次元のアレイ状に一定の間隔で配置された複数の第２固体発光素子を有する第２発光装置と、
    　前記第１発光装置から射出した前記複数の第１固体発光素子の光線を透過する第１領域と、前記第２発光装置から射出した前記複数の第２固体発光素子の光線を反射する第２領域とを有する第１光合成板と、を備え、
    　前記第１光合成板を経由した前記複数の第１固体発光素子および前記複数の第２固体発光素子からの光線の点像が最密充填配列をなしている、光源装置。
  2. 　前記第２領域は、入射する１光線につき１つの六角形状の反射領域である、請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記第１領域は、入射する１光線につき１つの六角形状の開口部を、前記第１光合成板に設けた透過領域である、
    請求項１または２に記載の光源装置。
  4. 　前記第１光合成板は、反射防止コートが設けられた透光性の基板を有し、前記第２領域は、透光性の基板に設けられた反射膜を有する、
    請求項１または２に記載の光源装置。
  5. 　前記複数の第１固体発光素子と前記複数の第２固体発光素子は、第１の波長域の光を出射する半導体レーザである、
    請求項１～４のいずれか１項に記載の光源装置。
  6. 　前記第１の波長域は４４７～４６２ｎｍである、
    請求項５に記載の光源装置。
  7. 　基体上に２次元のアレイ状に一定の間隔で近接配置された複数の第３固体発光素子を有する第３発光装置と、
    　基体上に２次元のアレイ状に一定の間隔で近接配置された複数の第４固体発光素子を有する第４発光装置と、
    　前記第３発光装置から射出した前記複数の第３固体発光素子の光線を反射する偏光ビームスプリッタと、
    　前記第３発光装置から射出した前記複数の第３固体発光素子の光線を透過する第３領域と、前記第４発光装置から射出した前記複数の第４固体発光素子の光線を反射する第４領域とを有する第２光合成板と、
    　前記第１光合成板の前記第１領域を透過した前記複数の第１固体発光素子からの光線および前記第１光合成板の前記第２領域で反射された前記第２固体発光素子からの光線を透過する透過する位相差板と、をさらに備え、
    　前記位相差板を透過した前記複数の第１固体発光素子および前記複数の第２固体発光素子からの光線は、前記偏光ビームスプリッタおよび前記第２光合成板を透過し、
    　前記第２光合成板を経由した前記複数の第３固体発光素子および前記複数の第４固体発光素子からの光線の点像が最密充填配列をなしている、
    請求項１に記載の光源装置。
  8. 　前記第２光合成板は、透光性の基板を有し、前記第４領域は、前記透光性の基板に設けられ、偏光ビームスプリッタ反射膜を有し、
    　前記位相差板は、１／２波長板である、
    請求項７に記載の光源装置。
  9. 　第３固体発光素子を有する第３発光装置と、
    　前記第１発光装置から射出した前記複数の第１固体発光素子の光線を反射し、前記第３発光装置から射出した前記第３固体発光素子の光線を透過するダイクロイックミラーと、をさらに備え、
    　前記ダイクロイックミラーで反射された前記複数の第１固体発光素子からの光線は、前記第１光合成板の前記第１領域を透過し、
    　前記ダイクロイックミラーを透過した前記第３固体発光素子からの光線は、前記第１光合成板を透過する、
    請求項１に記載の光源装置。
  10. 　前記複数の第１固体発光素子と前記複数の第２固体発光素子は、第２の波長域の光を射出し、
    　前記第３固体発光素子は、第３の波長域の光を射出し、
    　前記第１光合成板は、透光性の基板を有し、前記第２領域は、前記透光性の基板に設けられ、前記第２の波長域の光を反射し、前記第３の波長域の光を透過するダイクロイック反射膜を有する、
    請求項９に記載の光源装置。
  11. 　前記第２の波長域は５１５～５３５ｎｍであり、前記第３の波長域は４５７～４７２ｎｍまたは６３０～６５０ｎｍである、
    請求項１０に記載の光源装置。
  12. 　基体上に２次元のアレイ状に一定の間隔で近接配置された複数の第３固体発光素子を有する第３発光装置と、
    　基体上に２次元のアレイ状に一定の間隔で近接配置された複数の第４固体発光素子を有する第４発光装置と、
    　前記第１発光装置から射出した前記複数の第１固体発光素子の光線および前記第２発光装置から射出した前記複数の第２固体発光素子の光線を透過し、前記第３発光装置から射出した前記第３固体発光素子の光線を反射する第１ダイクロイックミラーと、
    　前記第３発光装置から射出した前記複数の第３固体発光素子の光線を透過する第３領域と、前記第４発光装置から射出した前記複数の第４固体発光素子の光線を反射する第４領域とを有する第２光合成板と、をさらに備え、
    　前記第１ダイクロイックミラーを透過した前記第１発光装置から射出した前記複数の第１固体発光素子の光線および前記第２発光装置から射出した前記複数の第２固体発光素子の光線は、前記第２光合成板を透過する、
    請求項１に記載の光源装置。
  13. 　基体上に２次元のアレイ状に一定の間隔で近接配置された複数の第５固体発光素子を有する第５発光装置と、
    　基体上に２次元のアレイ状に一定の間隔で近接配置された複数の第６固体発光素子を有する第６発光装置と、
    　前記第５発光装置から射出した前記複数の第５固体発光素子の光線を透過する第５領域と、前記第６発光装置から射出した前記複数の第６固体発光素子の光線を反射する第６領域とを有する第３光合成板と、
    　前記第１発光装置から射出した前記複数の第１固体発光素子の光線、前記第２発光装置から射出した前記複数の第２固体発光素子の光線、前記第３発光装置から射出した前記複数の第３固体発光素子の光線および前記第４発光装置から射出した前記複数の第４固体発光素子の光線を反射し、前記第５発光装置から射出した前記第５固体発光素子の光線および前記第６発光装置から射出した前記第６固体発光素子の光線を透過する第２ダイクロイックミラーと、をさらに備える、
    請求項１２に記載の光源装置。
  14. 　前記複数の第１固体発光素子と前記複数の第２固体発光素子は、第２の波長域の光を射出し、
    　前記複数の第３固体発光素子と前記複数の第４固体発光素子は、第２の波長域の光を射出し、
    　前記複数の第５固体発光素子と前記複数の第６固体発光素子は、第３の波長域の光を射出する、
    請求項１３に記載の光源装置。
  15. 　請求項１～１４のいずれか１項に記載の光源装置を備える照明装置と、
    　前記照明装置からの光を映像信号によって変調して映像光を生成する映像生成部と、
    　前記映像光を投写する光学系と、を備えた、投写型映像表示装置。
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