CN114563907A - 光源装置、图像投射装置以及光源光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光源装置、图像投射装置及光源光学系统，其目的在于实现图像投射装置的小型化和光利用的高效率化。本发明的光源装置的特征为，具备将从光源出射的第一色光的至少一部分变换为与所述第一色光不同的第二色光后射出的多个光源部，以及将从多个光源部分别射出的第二色光的发光区域的多个共轭像形成为在使第二色光均化后射出的光均匀化元件的入射面上彼此邻接并且部分重叠的合成像的合成部，所述合成像的形成条件为，当设光均匀化元件的入射面上形成的多个共轭像中光强度为峰值强度的1/e²以上的部分的面积，即合成像的面积为SC，光均匀化元件的入射面的面积为SI时，满足条件式1.3＞SC/SI＞0.7。

Description

光源装置、图像投射装置以及光源光学系统

技术领域

本发明涉及光源装置、图像投射装置及光源光学系统。

背景技术

放大投影各种影像的投影仪(图像投射装置)如今已经广泛普及。投影仪将从光源射出的光会聚到诸如数字微镜器件(DMD)或液晶显示元件之类的空间光调制元件上，而后把用影像信号调制的从空间光调制元件的射出光作为彩色影像显示在屏幕上。

以往，投影仪主要采用高亮度的超高压水银灯等，但由于寿命短，因此需要频繁地进行维护。对此，近年来用激光器和LED(Light Emitting Diode)取代超高压水银灯的投影仪逐渐增加。这种投影仪与使用超高压水银灯的投影仪相比寿命长，而且，由于其单色性，色再现性能也良好。

在投影仪中，通过向DMD等图像显示元件照射例如颜色的三原色即红色、绿色、蓝色的三种颜色，形成影像。这三种颜色均可以用激光光源生成，但由于绿色激光器和红色激光器的发光效率比蓝色激光器低，不够理想。为此，采用将蓝色激光作为激发光照射到荧光体上，从经过荧光体波长变换的荧光发生绿色光和红色光的方法。专利文献1和专利文献2公开了使用这种激光光源和荧光体(的结合)的光源光学系统。

专利文献1：JP专利第6094866号公报

专利文献2：JP特开2017-142482号公报

专利文献1公开的技术方案是通过使用分束器分离激发光，在荧光体上形成2个光点，用以防止伴随温度上升等的荧光体转换效率降低。

专利文献2公开的技术方案是使用两个光源光学系统，在荧光的发光部的共轭位置，即光均化元件的跟前，合成光路，使光均化元件的入射面的形状与荧光的像的纵横比一致，各自的光点的共轭像彼此邻接。

但是，专利文献1公开的技术方案采用了利用后段透镜合成所产生的荧光的构成，在这种方法中，由于表示几何性光扩散的集光率(etendue)增大，因此存在照明光学系统和投影光学系统中的光晕导致的光利用效率下降、投影透镜变亮导致的装置变大等问题。

专利文献2公开的技术方案并没有涉及入射位置上两个像的入射面上的光强度分布和光线各自的入射角度，可以认为，无法避免上述的光扩散的增加引起的后段光学系统的光晕和投射光学系统的大型化。

发明内容

本发明是鉴于上述问题提出的技术方案，其目的在于实现图像投射装置的小型化和光利用的高效率化。

为了解决上述问题，达到上述目的，本发明的光源装置具有如下特征，即具备多个光源部，将从光源出射的第一色光的至少一部分变换为与所述第一色光不同的第二色光后射出；以及合成部，将从所述多个光源部分别射出的所述第二色光的发光区域的多个共轭像，形成为在使所述第二色光均化后射出的光均匀化元件的入射面上彼此邻接并且部分重叠的合成像，所述合成像的形成条件为，当设所述光均匀化元件的入射面上形成的所述多个共轭像中光强度为峰值强度的1/e²以上的部分的面积，即所述合成像的面积为SC，所述光均匀化元件的入射面的面积为SI时，满足以下的条件式，

1.3＞SC/SI＞0.7。

本发明的效果在于，能够实现图像投射装置的小型化和光利用的高效率化。

附图说明

图1是表示第一实施方式的投影仪(图像投射装置)的构成的示意图。

图2是光源部构成的模式图。

图3是光均匀化元件的入射面上各共轭像的合成像的示意图。

图4是光均匀化元件的入射面上合成像的光强度的截面轮廓的示意图。

图5是来自各光源部的光束和从光均匀化元件射出的光束的示意图。

图6是第二实施方式涉及的投影仪所具备的光源装置的各光源部发射的光束和从光均匀化元件射出的光束的示意图。

图7是光均匀化元件的入射面上各共轭像的合成像的示意图。

图8是光均匀化元件的入射面上合成像的光强度的截面轮廓的示意图。

图9是第三实施方式涉及的投影仪所具备的光源装置中光均化元件的入射面上各共轭像的合成像的示意图。

图10是光均匀化元件的入射面上合成像的光强度的截面轮廓的示意图。

图11是第四实施方式涉及的投影仪所具备的光源装置中光均化元件的入射面上各共轭像的合成像的示意图。

图12是光均匀化元件的入射面上合成像的光强度的截面轮廓的示意图。

图13是光均匀化元件的入射面上的各共轭像的合成像的变形例的示意图。

图14是光均匀化元件的入射面上的各共轭像的合成像的变形例的示意图。

图15是光均匀化元件的入射面上的各共轭像的合成像的变形例的示意图。

具体实施方式

以下参考附图详细说明光源装置、图像投射装置以及光源光学系统的实施方式。

<第一实施方式>

图1是第一实施方式涉及的投影仪(图像投射装置)1的构成示意图。

投影仪1具有壳体10、光源装置20、光均化元件30、照明光学系统40、图像形成元件(图像显示元件)50以及投影光学系统60。

壳体10中收纳光源装置20、光均化元件30、照明光学系统40、图像形成元件50和投影光学系统60。

光源装置20射出包含例如与RGB各色对应的波长的光。光源装置20具有光源部20A、光源部20B以及作为合成部的光路合成元件20C。光源部20A以及光源部20B具有相同结构，射出规定形状的光束。关于光源部20A及光源部20B的内部结构将在以下详述。从光源部20A和光源部20B射出的光束分别受到光路合成元件20C偏转后入射光均化元件30的入射面。虽然本实施方式以棱镜为光路合成元件20C的例子进行说明，但光路合成元件20C并不受此限制。

另外，本实施方式的光源装置20例示了使用两个光源部20A、20B，但并不受此限制，也可以使用两个以上例如四个光源部进行合成。

光均化元件30混合光源装置20射出的光来匀化光。进一步详细而言，光均化元件30一边反复反射从入射面入射的光束，一边在内部传播该光束，最后经过射出面射出。光均化元件30通过在内部多次反射从入射面入射的光束，从而在射出面上形成均匀的面光源。光均化元件30可以用例如将内部形成为中空且在内侧面上用四片反射镜形成的光隧道、用玻璃等透明材料形成棱柱的棒形积分器、蝇眼透镜等。

照明光学系统40用经过光均化元件30均化后的光大致均匀地照射图像形成元件50。照明光学系统40具有例如一片以上透镜或一个以上的反射面等。

图像形成元件50具有例如数字微镜器件(DMD)、透过型液晶面板、反射型液晶面板等的光阀。图像形成元件50通过调制照明光学系统40照射的光(来自光源装置20的光源光学系统的光)来形成图像。

投影光学系统60将图像形成元件50形成的图像放大投影到屏幕(被投影面)70上。投影光学系统60具有例如一片以上的透镜。

图2是光源部20A的构成的示意图。光源部20B具有相同的构成。

光源部20A(20B)具有在光传播方向上依次设置的激光光源(激发光源)21、与各光源对应设置的准直透镜22、第一透镜组23、分色镜24、第二透镜组25、为荧光体轮的波长变换元件26以及第三透镜组27。例如，光源装置20之中除去激光光源21以外的构成要素构成“光源光学系统”。光源部20A(20B)沿着从激光光源21射出的激励光传播方向依次设置上述各部。

激光光源21具有多个光源(发光点)。在图2中，描绘了在纵向排列的六个光源，但实际上，六个光源在与图面正交的方向(纵深方向)上各自排列成四列，共计6×4＝24个光源呈二维排列。激光光源21的各光源射出例如，发光强度的中心波长为455nm的蓝色频带的光(蓝色激光)，作为激励波长变换元件26所具备的荧光体的激发光。

从激光光源21的各光源出射的蓝色激光(第一色光)是偏振状态为一定的直线偏振光，被设置为相对于分色镜24成为S偏光。从激光光源21的各光源射出的蓝色激光为干涉光。从激光光源21的各光源射出的激发光只要具有能够激发波长变换元件26所具备的荧光体的波长即可，不限于蓝色频带的光。

关于激光光源21，以使用多个光源为例进行了说明，但也可以是单一的激光光源。作为激光光源21，也可以使用以阵列形状设置在底板上的光源单元，但不受此限制。

与激光光源21的24个光源相对应，设有24个准直透镜22。各准直透镜22被调整为使得激光光源21的各光源射出的激发光成为大致平行光。准直透镜22的数量只要与激光光源21的光源数量相对应即可，可以随着激光光源21的光源数量增减。

从激光光源21射出的激发光通过与激光光源21的各光源对应的准直透镜22，成为大致平行光。成为大致平行光的激发光通过第一透镜组23被导向分色镜24。

分色镜24为平行平板形状的玻璃板。分色镜24的入射面施有涂层，用于反射从第一透镜组23导入的激发光的波长带域的S偏振光(第一偏振光成分)，让从第一透镜组23导入的激发光的波长带域的P偏振光(第二偏振光成分)以及来自波长变换元件26的荧光(第二色光)透过。

分色镜24的中心偏离第二透镜组25的光轴，使激发光相对于波长变换元件26的法线倾斜地入射。

虽然本实施方式使用了平板形分色镜24，但也可以使用棱镜型。虽然本实施方式的分色镜24反射激发光的波长带域的S偏振而让P偏振光透过，但也可以与此相反，反射激发光的波长带域的P偏振光而让S偏振光透过。

受到分色镜24反射的激发光通过第二透镜组25被导向波长变换元件26。在波长变换元件26的反射区域受到反射的激发光再次通过第二透镜组25，通过相对于第二透镜组25的光轴的分色镜24的相反方，透过第三透镜组27，受到光路合成元件20C偏转，入射光均化元件30。

通过激励光入射波长变换元件26的荧光体区域而射出的荧光，经由光路合成元件20C被导入光均化元件30。进一步具体来说，荧光通过第二透镜组25成为大致平行光，而后受到第三透镜组27折射而在光隧道附近会聚，受到光路合成元件20C偏转，而后入射光均化元件30。

但是，近年来，对激光投影仪的高亮度、高效率的要求越来越强烈。荧光体的变换效率随着入射荧光体的激发光的能量密度而变动，如果入射的能量密度高，则温度上升或荧光体层内可激发的电子变少，从而效率降低。因此，尽可能均化能量密度，通过扩大光点大小来谋求效率的提高。

另一方面，由于降低荧光体上的激发光能量密度而增大了荧光体上的激发光光点大小后，后段的光学系统等的光晕变大，因此投影仪整体的光利用效率降低。虽然通过使投影镜头的Fno变亮，可以提高光利用效率，但在这种情况下，投影镜头会变得非常大，投影仪整体的尺寸会变大，商品性变差。

也就是说，为了提高投影仪的光利用效率，能量密度均化和获得最佳的光点大小十分重要。

另外，伴随着高亮度，入射荧光体的激发光的能量增加，荧光体温度上升引起转换效率下降。

对此，在本实施方式中，通过将荧光体上的激发光的光点分开来抑制荧光的温度上升，以使合成所产生的荧光的合成像与光均化元件30的入射面的面积相同的方式，决定荧光体上的光点尺寸和导光光学系统的倍率。

具体而言，来自波长变换元件26的荧光(第二色光)的发光区域的多个共轭像，在光均化元件30的入射面上生成彼此邻接并且至少一部分重叠的合成像，设光均化元件30的入射面上的合成像的面积为SC，光均化元件30的入射面的面积为SI，优选满足以下的条件式(1)。

1.3＞SC/SI＞0.7 (1)

条件式(1)表示光均化元件30的入射面上来自波长变换元件26的荧光(第二色光)发光区域的共轭像的合成像的面积的合适范围。在此，合成像面积表示光均化元件30的入射面上形成的第二色光的发光区域的各共轭像中光均化元件30的入射面上的光强度为峰值强度的1/e²以上的部分的面积。所谓光均化元件30的入射面表示在与光均化元件30的导光方向的轴垂直的面的截面之中最靠近入射处的面。例如，当光均化元件30为光隧道时，为光隧道的入口。而在光均化元件30为玻璃棒与棱镜成为一体的光学部件时，以玻璃棒中最靠近入射处的截面为入射面。

如果超过上述条件式(1)的上限，则合成像不能充分地入射光均化元件30，因此不仅使光学系统整体的光利用效率降低，而且未入射光均化元件30的光成为杂光而入射到投射光学系统60等，从而引起对比度降低。

而如果低于条件式(1)的下限，则虽然可以消除光均化元件30中的光晕，但由于光线入射光均化元件30的入射角度变大，所以表示几何学上光扩散的集光率(etendue)变大。而如果集光率增大，则后段的投影光学系统60中的光晕会导致光利用效率的降低，使用Fno明亮的投影光学系统60会导致装置的大型化。

这里的集光率Et由以下条件式给出。S表示光源的面积。

Et＝π×S×(NA)²

进一步优选满足以下的条件式(2)。

1.2＞SC/SI＞0.8 (2)

进一步优选满足以下的条件式(3)。

1.1＞SC/SI＞0.9 (3)

进一步优选合成像具有与光均化元件30的入射面的形状基本一致的特征。适当地设定第二色光的发光区域的形状和倍率以使得光路合成元件20C合成的合成像与光均化元件30的入射面的形状基本一致，不仅可以降低光均化元件30的光晕，而且可以防止由于最大限度地扩大荧光的发光区域而引起的荧光体的转换效率的降低。

对此，例如在光均化元件30的形状为矩形时，合成像可以成为矩形，各第二色光的发光区域的形状不限于矩形，也可以是三角形、多角形，或各自不同形状的组合。

进一步优选设光均化元件30的入射面上多个共轭像的边界部的第二色光的强度为IO、光均化元件30的入射面上的各共轭像中光强度为峰值的1/e²以上的部分的光强度平均值为Iave，满足以下的条件式(4)。式(4)是表示第二色光的各共轭像的适当的重合程度的条件式。

0.1＜IO/Iave＜1.2 (4)

当低于条件式(4)的下限值时，由于在光均化元件30的入射面上的合成像面积变大，集光率增大，光利用效率的降低和投影光学系统的大型化无法避免，或者引起光均化元件30的取入效率降低。

而如果超过条件式(4)的上限值，则由于向光均化元件30的入射角度增加，会导致集光率增大。

进一步优选设多个第二色光的入射光均化元件30的入射光的开口值为NAI，从光均化元件30射出的射出光的开口值为NA0，满足以下的条件式(5)。

0.8＜NAI/NA0＜1.2 (5)

通过以满足条件式(5)的方式来合成光路，可以在保持集光率较小的情况下进行合成，可以在不降低变换效率的状态下，提高光利用效率，使图像投射装置小型化成为可能。

进一步优选从多个光源部20A、20B分别射出的第二色光之中至少两个第二色光的射出方向平行。通过形成上述构成，可以让设置变得简单，实现图像投射装置的小型化。

更优选分别射出第二色光的多个光源部20A、20B相对于均光元件30的中心轴对称地配置。通过使对置的共轭像的光路变为同一条光路，可以提高均匀性。

进一步优选分别从多个光源部20A、20B射出的第二色光的共轭像之中至少两个共轭像的形状基本相同。通过使光学元件通用，可以实现低成本化。

进一步优选从多个光源部20A、20B分别出射的第二色光的主光线和入射光均化元件30的入射面之间的入射角θ满足以下的条件式(6)。

0≤θ＜10 (6)

条件式(6)表示各第二色光入射光均化元件30的入射面的合适的入射角。在此，主光线是指第二色光的光束的中心线。入射角满足条件式(6)，可以防止集光率增加，防止光学系统整体的大型化和光利用效率的降低。

在此，图3是光均化元件30的入射面上各共轭像的合成像的示意图。图3中用实线表示光均化元件30的入射面，用虚线分别表示由激光光源21的各光源形成的共轭像。

如图3所示，在光均化元件30的入射面上，将激光光源21的各光源的共轭像合成为相邻并重叠，合成像的面积SC比光均化元件30的面积SI稍大。在本实施方式中，SC/SI＝1.05。

本实施方式各共轭像具有相同形状，但各共轭像也可以具有不同的形状。

图4是光均化元件30的入射面上合成像的光强度截面轮廓的示意图。图4显示在光均化元件30的入射面上图3所示截面(点划线)的光强度截面轮廓。

如图4所示，光均化元件30的入射面上的光强度具有各自的共轭像边界部光强度下降的轮廓。设共轭像中光强度为峰值强度的1/e²以上的部分的光强度平均值为Iave，边界部的光强度为IO，IO/Iave＝0.45。

图5是来自各光源部20A、20B的光束和从光均化元件30射出的光束的示意图。在图5中，用实线表示来自其中一个光源部20A的光束，用虚线表示来自另一个光源部20B的光束。将来自各光源部20A、20B的各光束的中心线定义为主光线。

本实施方式如图5所示，设从各光源部20A、20B入射光均化元件30的开口值NA为NAI，从光均化元件30射出的光束的开口值NA为NAO，NAI/NAO＝1.0。

本实施方式中，当设垂直于光均化元件30的入射面的方向的轴与主光线之间的角度为入射角θ时，形成为使主光线以入射角θ＝0度，即垂直于光均化元件30的入射面的方向入射。

由此，由于可以使入射一方的开口值NA和出射一方的开口值NA相同，从而表示几何学上光的扩散的集光率可以保持不变。

如上所述，本实施方式能够实现图像投射装置的小型化、光利用的高效率化。

<第二实施方式>

以下说明第二实施方式。

第二实施方式与第一实施方式具有不同的截面轮廓、对光均匀化元件的入射角度、以及合成图像的面积。以下在第二实施方式中，省略与第一实施方式相同部分的说明，但说明与第一实施方式不同之处。

图6是第二实施方式涉及的投影仪1所具备的光源装置20的各光源部20A、20B射出的光束和从光均化元件30射出的光束的示意图。如图6所示，本实施方式的光源装置20与第一实施方式的图5不同，来自各光源部20A、20B的各光束的中心线即主光线的入射角θ，相对于光均化元件30的入射面为3度。

在此，图7是光均化元件30的入射面上各共轭像的合成像的示意图。通过使来自光源装置20的各光源部20A、20B的入射光稍微倾斜地入射光均化元件30，如图7所示，可以增加光均化元件30的入射面上各共轭像的边界部的重叠，增加入射光均化元件30的光线的量。此时，合成像的面积SC与光均化元件30的面积SI的关系为SC/SI＝0.9。

图8是光均化元件30的入射面上合成像的光强度截面轮廓的示意图。图8显示在光均化元件30的入射面上图7所示截面(点划线)的光强度截面轮廓。

如图8所示，光均化元件30的入射面上的光强度与第一实施方式的图4不同，光强度的轮廓形状为，在各共轭像的边界部上形成从共轭像中光强度为峰值强度的1/e²以上的部分的光强度平均值Iave向上的凸起。此时，IO/Iave＝1.15。

本实施方式如图6所示，设从各光源部20A、20B入射光均化元件30的开口值NA为NAI，从光均化元件30出射的光束的开口值NA设为NAO，NAI/NAO＝1.1。

这样，本实施方式可以在集光率较小的状态下进行合成，在不降低转换效率的情况下，提高光利用效率，实现图像投射装置的小型化。

<第三实施方式>

接着说明第三实施方式。

第三实施方式与第一实施方式相比，截面轮廓和合成像的面积不同。以下在第三实施方式中，省略对与第一实施方式相同部分的说明，而说明与第一实施方式不同之处。

图9是第三实施方式涉及的投影仪1所具备的光源装置20的光均化元件30的入射面上各共轭像的合成像的示意图。在图9中，用实线表示光均化元件30的入射面，用虚线表示由激光光源21的各光源形成的共轭像。

如图9所示，在光均化元件30的入射面上，将激光光源21的各光源的共轭像合成为相邻并重叠，合成像的面积SC比光均化元件30的面积SI稍大。本实施方式中合成像的面积SC与光均化元件入射面的面积SI之间的关系为SC/SI＝1.1。

图10是在光均化元件30的入射面上合成像的光强度的截面轮廓的示意图。图10表示在图9所示的截面(点划线)上，光均化元件30的入射面上光强度的截面轮廓。

如图10所示，光均化元件30的入射面上的光强度与第一实施方式的图4不同，各共轭像边界部的光强度与光强度平均值之比为IO/Iave＝0.15。

如此，本实施方式可以在集光率较小的情况下进行合成，在不降低变换效率的情况下，提高光利用效率，实现图像投射装置的小型化。

<第四实施方式>

接下来说明第四实施方式。

第四实施方式与第一实施方式的不同之处在于，使用四个光源部进行合成。以下在第四实施方式的说明中省略与第一实施方式相同部分，但说明与第一实施方式的不同之处。

图11是第四实施方式涉及的投影仪1所具备的光源装置20的光均化元件30的入射面上各共轭像的合成像的示意图。在图11中使用光源装置20的四个光源部进行合成。关于合成方法，有使用棱镜等方法。在图11中，用实线表示光均化元件30的入射面，用虚线表示由激光光源21的各光源形成的共轭像。

如图11所示，在光均化元件30的入射面上，将激光光源21的各光源的共轭像合成为彼此邻接并且部分重叠，合成像的面积SC比光均化元件30的面积SI稍大。本实施方式中合成像的面积SC与均化元件入射面的面积SI之间的关系为SC/SI＝1.08。

如图11所示，通过使对置的共轭像的形状相同，可以提高效率。

图12是光均化元件30的入射面上合成像的光强度截面轮廓的示意图。图12显示在图11所示的截面(点划线)上光均化元件30的入射面上的光强度截面轮廓。

如图12所示，光均化元件30的入射面的光强度与第一实施方式的图4不同，设共轭像中光强度为峰值强度1/e²以上的部分的光强度平均值为Iave，各共轭像的边界部的光强度为IO，IO/Iave＝0.2～0.4。

本实施方式通过使从四个光源入射入射面的光束的主光线分别垂直入射光均化元件30的入射面，当设从各光源部入射光均化元件30的开口值NA为NAI，从光均化元件30射出的光束的开口值NA为NAO时，NAI/NAO＝1.0。

这样，本实施方式可以在集光率较小的情况下进行合成，在不降低转换效率的情况下，提高光利用效率，实现图像投射装置的小型化。

虽然本实施方式采用了图11所示的共轭像的设置，但并不受此限制。例如，也可以如图13所示的共轭像的设置、图14所示的共轭像的设置、图15所示的共轭像的设置那样，在各光源部的共轭像的形状上下功夫，用以形成与光均化元件30入射面相同的形状。图13以及图14的示例是通过四个矩形形状的组合，将合成像形成为矩形形状。图15的示例是用四个三角形形状的组合，将合成像形成为矩形形状。

上述各种实施方式给出了本发明的最佳实施具体例，但本发明并不限于这些内容。

尤其是，上述各实施方式中例示的各部的具体形状及数值只不过是在实施本发明时的一个具体例子而已，因此本发明的技术范围不应受到限制性解释。

为此，本发明不限于上述各实施方式中说明的内容，允许在不脱离本发明宗旨的范围内进行适当更改。

符号说明

1图像投射装置，20光源装置，20A、20B光源部，20C合成部，21光源，26波长变换元件，30光均化元件，50图像显示元件，60投射光学系统。

Claims (10)

1.一种光源装置，其特征在于，具备

多个光源部，将从光源出射的第一色光的至少一部分变换为与所述第一色光不同的第二色光后射出；以及

合成部，将从所述多个光源部分别射出的所述第二色光的发光区域的多个共轭像，形成为在使所述第二色光均化后射出的光均匀化元件的入射面上彼此邻接并且部分重叠的合成像，

所述合成像的形成条件为，当设所述光均匀化元件的入射面上形成的所述多个共轭像中光强度为峰值强度的1/e²以上的部分的面积，即所述合成像的面积为SC，所述光均匀化元件的入射面的面积为SI时，满足以下的条件式，

1.3＞SC/SI＞0.7。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述合成像与所述光均匀化元件的入射面的形状一致。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述合成像的形成条件为，设所述光均匀化元件的入射面上所述多个共轭像边界部的所述第二色光的光强度为IO，所述光均匀化元件的入射面上所述多个共轭像中光强度为峰值强度的1/e²以上的部分的光强度平均值为Iave，满足以下的条件式，

0.1＜I0/Iave＜1.2。

4.根据权利要求1至3中任意一项的光源装置，其特征在于，所述合成像的形成条件为，设所述第二色光入射所述光均匀化元件的入射光的开口值为NAI、从所述光均匀化元件射出的射出光的开口值为NA0，满足以下的条件式，

0.8＜NAI/NA0＜1.2。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的光源装置，其特征在于，分别从所述多个光源部射出的所述第二色光之中，至少两个所述第二色光的射出方向平行。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的光源装置，其特征在于，分别射出所述第二色光的多个光源部相对于所述光均匀化元件的中心轴对称设置。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的光源装置，其特征在于，分别从所述多个光源部射出的所述第二色光的共轭像之中，至少两个共轭像具有相同形状。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的光源装置，其特征在于，所述合成像的形成条件为，分别从所述多个光源部射出的所述第二色光的光束的中心线，即主光线，和所述光均匀化元件的入射面之间的入射角θ，满足以下条件式，

0≤θ＜10。

9.一种图像投射装置，其特征在于，具备

根据权利要求1至8中任意一项所述的光源装置；

光均化元件，使得从所述光源装置入射的所述第二色光均化后射出；

图像显示元件，对来自所述光均化元件的光进行调制而形成图像；以及

投射光学系统，将所述图像放大投影到被投影面上。

10.一种光源光学系统，其特征在于，具备

多个波长转换元件，将从多个光源射出的第一色光中至少一部分光转换为与所述第一色光不同的第二色光；以及

合成部，将经由所述多个波长转换元件分别射出的所述第二色光的发光区域的多个共轭像形成为在将所述第二色光均化后射出的光均匀化元件的入射面上彼此邻接并且部分重叠的合成像，

所述合成像的形成条件为，当设所述光均化元件的入射面上形成的所述多个共轭像中光强度为峰值强度的1/e²以上的部分的面积，即所述合成像的面积为SC，所述光均化元件的入射面的面积为SI时，满足以下的条件式，

1.3＞SC/SI＞0.7。

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