JP2012113223A - 照明装置、投影型表示装置および直視型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明光の輝度を向上させることが可能な照明装置、ならびにそのような照明装置を用いた投影型表示装置および直視型表示装置を提供する。
【解決手段】照明光学系は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発する固体発光素子１１を含む１または複数の光源（光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）を備えている。固体発光素子１１は、所定の波長帯の光を発する単一のチップ１１Ａ、または同一の波長帯もしくは互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップ１１Ａからなる。１または複数の光源全体として、互いに異なる２以上の波長帯の光が発せられるように、発光スポット１１Ｂが３つ以上設けられている。１または複数の光源のうちの少なくとも１つの光源（第１光源）において、固体発光素子１１が、同一の波長帯の光が発せられる複数の発光スポット１１Ｂを有している。
【選択図】図１４

Description

本発明は、レーザダイオード（ＬＤ）などの固体発光素子を用いた照明装置、ならびにそれを備えた投影型表示装置および直視型表示装置に関する。

近年、オフィスだけでなく、家庭でも、スクリーンに映像を投影するプロジェクタが広く利用されている。プロジェクタは、光源からの光をライトバルブで変調することにより画像光を生成し、スクリーンに投射して表示を行うものである。最近では、手のひらサイズの超小型プロジェクタや、超小型プロジェクタ内蔵の携帯電話機などが普及し始めている。

特開２００８−１３４３２４号公報

ところで、プロジェクタに用いられる光源としては、高輝度の放電ランプが主流である。しかし、放電ランプでは、サイズが比較的大きく、消費電力も大きいことから、放電ランプに代わる光源として、近年では、発光ダイオード（ＬＥＤ）や、レーザダイオード（ＬＤ）、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）などの固体発光素子が注目されている。これらの固体発光素子は、サイズや消費電力だけでなく、高信頼性という点でも、放電ランプよりも有利である。

ここで、このようなプロジェクタでは一般に、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の光を用いてカラー表示がなされるようになっている。ところが、これらの各原色光を発するデバイス（固体発光素子内のチップ）では、色ごとに発光強度（輝度）が異なっている場合があり、その場合、照明装置からの照明光（照射光）全体としての輝度向上を図るのが困難であった。これは、例えば上記３原色のうちの１色（例えばＧ）の発光強度が他の２色（例えばＲ，Ｂ）の発光強度と比べて相対的に低い場合、照明光全体としてのホワイトバランスを調整しようとすると、相対的に低いほうの発光強度を基準に合わせ込まざるを得ないからである。これらのことから、照明光の輝度を向上させるための手法の提案が望まれていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、照明光の輝度を向上させることが可能な照明装置、ならびにそのような照明装置を用いた投影型表示装置および直視型表示装置を提供することにある。

本発明の照明装置は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源を備えたものである。上記固体発光素子は、所定の波長帯の光を発する単一のチップ、または同一の波長帯もしくは互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップからなる。上記１または複数の光源全体として、互いに異なる２以上の波長帯の光が発せられるように、上記発光スポットが３つ以上設けられている。上記１または複数の光源のうちの少なくとも１つの光源である第１光源において、上記固体発光素子が、同一の波長帯の光が発せられる複数の発光スポットを有している。

本発明の投射型表示装置は、照明光学系と、入力された映像信号に基づいて照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系とを備えたものである。この投射型表示装置に搭載された照明光学系は、上記本発明の照明装置と同一の構成要素を有している。

本発明の直視型表示装置は、照明光学系と、入力された映像信号に基づいて照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系と、投影光学系から投射された画像光を映し出す透過型スクリーンとを備えたものである。この直視型表示装置に搭載された照明光学系は、上記本発明の照明装置と同一の構成要素を有している。

本発明の照明装置、投射型表示装置および直視型表示装置では、上記１または複数の光源全体として互いに異なる２以上の波長帯の光が発せられるように、上記発光スポットが３つ以上設けられていると共に、上記１または複数の光源のうちの少なくとも１つの光源（第１光源）において、上記固体発光素子が同一の波長帯の光が発せられる複数の発光スポットを有している。これにより、照明装置から２以上の波長帯の光を照明光として出射する際に、各波長帯の光同士での発光強度が調整可能となる。

本発明の照明装置、投射型表示装置および直視型表示装置では、上記固体発光素子側から入射した光の指向角を変換する１または複数の指向角変換素子と、この指向角変換素子を透過した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータとを更に備えるようにするのが望ましい。また、この場合において、上記インテグレータが、指向角変換素子側からの光が入射する第１のフライアイレンズと、この第１のフライアイレンズ側からの光が入射する第２のフライアイレンズとからなり、上記第１のフライアイレンズの各セルによって第２のフライアイレンズに形成される各光源像のサイズが第２のフライアイレンズの１セルのサイズを超えない大きさとなるように、指向角変換素子と、第１および第２のフライアイレンズとからなる光学系の光学倍率が設定されているようにするのが望ましい。このように構成した場合、第２のフライアイレンズに入射した光が、効率良く照明範囲にまで到達する。したがって、１つの光源像が複数のセルにまたがって形成されることがなくなり、照明装置における光利用効率を改善することができる。

本発明の照明装置、投射型表示装置および直視型表示装置によれば、１または複数の光源全体として互いに異なる２以上の波長帯の光が発せられるように、発光スポットが３つ以上設けられると共に、上記第１光源において、固体発光素子が同一の波長帯の光が発せられる複数の発光スポットを有するようにしたので、照明装置から２以上の波長帯の光を照明光として出射する際に、各波長帯の光同士での発光強度を調整することができ、照明光の輝度を向上させることが可能となる。また、同一の波長帯の光が発せられる複数の発光スポットが１つの光源（上記第１光源）内に設けられているので、それらの発光スポットから発せられる光同士の光路合成を行う必要がなく（光路合成用の光学部材が不要となり）、装置全体の小型化を図る（大型化を防ぐ）ことも可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。 図１のプロジェクタ内の光路の一例を示す図である。 図１の光源においてチップが上面発光型の素子の場合の上面構成および断面構成の一例を示す図である。 図１の光源においてチップが上面発光型の素子の場合の上面構成および断面構成の他の例を示す図である。 図１の光源においてチップが上面発光型の素子の場合の上面構成および断面構成のその他の例を示す図である。 図１の光源においてチップが上面発光型の素子の場合の発光スポットの一例を示す図である。 図１の光源においてチップが端面発光型の素子の場合の断面構成および固体発光素子を光出射面側から見たときの構成の一例を示す図である。 図１の光源においてチップが端面発光型の素子の場合の断面構成および固体発光素子を光出射面側から見たときの構成の他の例を示す図である。 図１の光源においてチップが端面発光型の素子の場合の断面構成および固体発光素子を光出射面側から見たときの構成のその他の例を示す図である。 図７の光源をＸＹ平面で９０度回転させたときの構成例を示す図である。 図８の光源をＸＹ平面で９０度回転させたときの構成例を示す図である。 図９の光源をＸＹ平面で９０度回転させたときの構成例を示す図である。 図１のフライアイレンズの概略構成を表す図である。 図１の各光源における各色光発光スポットの配置構成例を示す模式図である。 図１の光源における発光スポットの配置構成とＦＦＰとの関係の一例を表す図である。 図１のプロジェクタにおいて後段のフライアイレンズに現れる光源像の一例を表す模式図である。 図１の照明範囲のサイズについて説明するための模式図である。 第２の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。 第３の実施の形態に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。 図１９のプロジェクタ内の光路の一例を示す図である。 図１９の光源における各色光発光スポットの配置構成例を示す模式図である。 変形例１に係るプロジェクタの光源における各色光発光スポットの配置構成例を示す模式図である。 変形例２に係る光源の断面構成例を示す図である。 図２３の光源における発光スポットの配置構成とＦＦＰとの関係の一例を表す図である。 変形例３に係るプロジェクタの概略構成を表す図である。 上記各実施の形態等の照明光学系を用いたリアプロジェクション表示装置の概略構成例を表す図である。

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態（照明光学系内に３つの光源を設けた例）
２．第２の実施の形態（空間変調素子として反射型の素子を用いた例）
３．第３の実施の形態（照明光学系内に１つの光源を設けた例）
４．変形例
変形例１（照明光学系内に複数の光源を設けた他の例）
変形例２（光源内のチップを光軸に対して傾斜配置させた例）
変形例３（照明光学系内からインテグレータおよびコンデンサレンズを省いた例）
その他の変形例（リアプロジェクション表示装置への適用例等）

＜第１の実施の形態＞
［プロジェクタ１の全体構成］
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ（プロジェクタ１）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ１が、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。図１（Ａ）はプロジェクタ１を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図１（Ｂ）はプロジェクタ１を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。また、図２（Ａ），（Ｂ）は、図１のプロジェクタ１内の光路の一例を表すものである。図２（Ａ）は、プロジェクタ１を上から（ｙ軸方向から）見たときの光路の一例を表し、図２（Ｂ）はプロジェクタ１を横から（ｘ軸方向から）見たときの光路の一例を表す。

典型的には、ｙ軸は垂直方向を向き、ｘ軸は水平方向を向いているが、その逆に、ｙ軸が水平方向を向き、ｘ軸が垂直方向を向いていてもよい。なお、以下では、便宜的に、ｙ軸は垂直方向を向き、ｘ軸は水平方向を向いているものとして説明するものとする。また、以下において、「横方向」とはｘ軸方向を指しており、「縦方向」とはｙ軸方向を指しているものとする。

プロジェクタ１は、例えば、照明光学系１Ａと、入力された映像信号に基づいて照明光学系１Ａからの光を変調することにより画像光を生成する空間変調素子６０と、この空間変調素子６０で生成された画像光を反射型のスクリーン２に投射する投影光学系７０とを備えている。ここで、照明光学系１Ａが、本発明の「照明装置」の一具体例に相当する。

［照明光学系１Ａの構成］
照明光学系１Ａは、空間変調素子６０の照明範囲６０Ａ（被照射面）を照射する光束を供給するものである。なお、必要に応じて、照明光学系１Ａの光が通過する領域上に、何らかの光学素子が設けられていてもよい。例えば、照明光学系１Ａの光が通過する領域上に、照明光学系１Ａからの光のうち可視光以外の光を減光するフィルタなどが設けられていてもよい。

照明光学系１Ａは、例えば、図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、カップリングレンズ（指向角変換素子）２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと、光路合成素子３０と、インテグレータ４０と、コンデンサレンズ５０とを有している。光路合成素子３０は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからの光を合成するものであり、例えば、２つのダイクロイックミラー３０Ａ，３０Ｂからなる。インテグレータ４０は、照明範囲６０Ａにおける光の照度分布を均一化するものであり、例えば、一対のフライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂからなる。光源１０Ａの光軸上には、カップリングレンズ２０Ａと、光路合成素子３０と、インテグレータ４０と、コンデンサレンズ５０とが、光源１０Ａ側からこの順に配列されている。光源１０Ｂの光軸は、光源１０Ａの光軸とダイクロイックミラー３０Ａにおいて直交しており、光源１０Ｂの光軸上には、カップリングレンズ２０Ｂおよびダイクロイックミラー３０Ａが、光源１０Ｂ側からこの順に配列されている。光源１０Ｃの光軸は、光源１０Ａの光軸とダイクロイックミラー３０Ｂにおいて直交しており、光源１０Ｃの光軸上には、カップリングレンズ２０Ｃおよびダイクロイックミラー３０Ｂが、光源１０Ｃ側からこの順に配列されている。ここで、これらのうち、カップリングレンズ（指向角変換素子）２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃおよびインテグレータ４０が、本発明の「光学部材（後述する固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材）」の一具体例に相当する。

なお、図１（Ａ），（Ｂ）では、プロジェクタ１の各構成要素（光源１０Ｂ，１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ｂ，２０Ｃを除く）がｚ軸と平行な線分上に配列されている場合が例示されているが、プロジェクタ１の各構成要素の一部がｚ軸と非平行な線分上に配列されていてもよい。例えば、図示しないが、照明光学系１Ａ全体を図１（Ａ），（Ｂ）の状態から９０°回転させて照明光学系１Ａの光軸がｚ軸と直交する方向を向くように照明光学系１Ａがレイアウトされていてもよい。ただし、このようにした場合には、照明光学系１Ａから出力された光を空間変調素子６０に導く光学素子（例えばミラー）を設けることが必要である。また、例えば、光源１０Ａ、カップリングレンズ２０Ａおよび光路合成素子３０を図１（Ａ），（Ｂ）の状態から９０°回転させて、これらの光軸をｚ軸と直交する方向を向くように光源１０Ａ、カップリングレンズ２０Ａおよび光路合成素子３０がレイアウトされていてもよい。ただし、このようにした場合にも、光路合成素子３０から出力された光をインテグレータ４０に導く光学素子（例えばミラー）を設けることが必要である。

（光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：チップ１１Ａが上面発光型の素子の場合）
光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれ、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）〜図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、固体発光素子１１と、固体発光素子１１を支持するパッケージ１２（固体発光素子１１を実装するための基材）とを有している。換言すると、ここでは、各光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、固体発光素子１１を基材上に支持するパッケージとなっている。固体発光素子１１は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発するようになっている。固体発光素子１１は、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）に示したように、所定の波長帯の光を発する単一のチップ１１Ａからなっていてもよいし、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）および図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、同一の波長帯もしくは互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップ１１Ａからなっていてもよい。固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、それらのチップ１１Ａは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、横方向に一列に配置されていたり、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、横方向および縦方向に格子状に配置されていたりする。固体発光素子１１に含まれるチップ１１の数は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃごとに異なっていてもよいし、全ての光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで互いに等しくなっていてもよい。

固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（Ｗ_V×Ｗ_H）は、例えば、図３（Ａ）に示したように、単一のチップ１１Ａのサイズ（Ｗ_V1×Ｗ_H1）に等しい。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としてのサイズは、例えば、図４（Ａ），図５（Ａ）に示したように、全てのチップ１１Ａをひとまとまりとしたときのサイズに等しい。複数のチップ１１Ａが横方向に一列に配置されている場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（Ｗ_V×Ｗ_H）は、図４（Ａ）の例では、Ｗ_V1×２Ｗ_H1となる。また、複数のチップ１１Ａが、横方向および縦方向に格子状に配置されている場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（Ｗ_V×Ｗ_H）は、図５（Ａ）の例では、２Ｗ_V1×２Ｗ_H1となる。

チップ１１Ａは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ発光素子（ＯＬＥＤ）、またはレーザダイオード（ＬＤ）からなる。光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれに含まれるチップ１１Ａが全て、ＬＥＤによって構成されていてもよいし、ＯＬＥＤによって構成されていてもよいし、ＬＤによって構成されていてもよい。また、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうち少なくとも１つの光源に含まれるチップ１１Ａが、ＬＥＤによって構成され、それ以外の光源に含まれるチップ１１Ａが、ＯＬＥＤによって構成されていてもよい。また、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうち少なくとも１つの光源に含まれるチップ１１Ａが、ＬＥＤによって構成され、それ以外の光源に含まれるチップ１１Ａが、ＬＤによって構成されていてもよい。また、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうち少なくとも１つの光源に含まれるチップ１１Ａが、ＯＬＥＤによって構成され、それ以外の光源に含まれるチップ１１Ａが、ＬＤによって構成されていてもよい。ただし、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ全体として、チップ１１Ａの少なくとも１つがＬＤによって構成されているのが望ましい。

各光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに含まれるチップ１１Ａは、例えば、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃごとに互いに異なる波長帯の光を発するようになっている。光源１０Ａに含まれるチップ１１Ａは、例えば、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の波長の光（青色光）を発するものである。光源１０Ｂに含まれるチップ１１Ａは、例えば、波長５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の波長の光（緑色光）を発するものである。光源１０Ｃに含まれるチップ１１Ａは、例えば、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長の光（赤色光）を発するものである。なお、光源１０Ａに含まれるチップ１１Ａが、青色光以外の光（緑色光または赤色光）を発するものであってもよい。また、光源１０Ｂに含まれるチップ１１Ａが、緑色光以外の光（青色光または赤色光）を発するものであってもよい。また、光源１０Ｃに含まれるチップ１１Ａが、赤色光以外の光（緑色光または青色光）を発するものであってもよい。なお、このような各光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに含まれる各チップ１１Ａの発光色（各色発光スポット）の具体例については、後述する（図１４（Ａ）〜（Ｃ）等）。

チップ１１Ａは、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）〜図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したように、チップ１１Ａサイズ（Ｗ_V×Ｗ_H）よりも小さなサイズ（Ｐ_V1×Ｐ_H1）の発光スポット１１Ｂを有している。発光スポット１１Ｂは、チップ１１Ａに電流を注入してチップ１１Ａを駆動したときにチップ１１Ａから光が発せられる領域（光射出領域）に相当する。チップ１１ＡがＬＥＤまたはＯＬＥＤからなる場合には、発光スポット１１Ｂは非点状（面状）となっているが、チップ１１ＡがＬＤからなる場合には、発光スポット１１ＢはＬＥＤまたはＯＬＥＤの発光スポット１１Ｂよりも小さな点状となっている。

固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、発光スポット１１Ｂの数は、例えば、図６（Ａ）に示したように１つである。ただし、後述するように、固体発光素子１１がモノリシック構造である場合には、発光スポット１１Ｂの数は複数個になり、以下同様である。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、発光スポット１１Ｂの数は、例えば、図６（Ｂ），（Ｃ）に示したようにチップ１１Ａの数と等しい（ただし、上記したように固体発光素子１１がモノリシック構造である場合には、発光スポット１１Ｂの数は、チップ１１Ａの数よりも多くなる）。ここで、固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、発光スポット１１Ｂのサイズ（Ｐ_V1×Ｐ_H1）に等しい（ただし、上記したように、固体発光素子１１がモノリシック構造である場合を除く）。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いのサイズに等しい。複数のチップ１１Ａが横方向に一列に配置されている場合には、光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、図６（Ｂ）の例では、Ｐ_V1×２Ｐ_H1よりも大きく、Ｗ_V×Ｗ_Hよりも小さい。また、複数のチップ１１Ａが、横方向および縦方向に格子状に配置されている場合には、光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、図６（Ｃ）の例では、２Ｐ_V1×２Ｐ_H1よりも大きく、Ｗ_V×Ｗ_Hよりも小さい。

（光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ：チップ１１Ａが端面発光型の素子の場合）
ここで、図３（Ａ），（Ｂ）〜図６（Ａ），（Ｂ）では、チップ１１Ａが上面発光型の素子となっている場合を例示したが、チップ１１Ａは、以下説明するような端面発光型の素子であってもよい。その場合には、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、それぞれ、例えば、図７（Ａ），（Ｂ）〜図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したように、ステム１３とキャップ１４とによって囲まれた内部空間に、１または複数の端面発光型のチップ１１Ａからなる固体発光素子１１が収容されたキャンタイプの形態となっている。換言すると、ここでは、各光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、固体発光素子１１を内蔵したパッケージとなっている。

ステム１３は、キャップ１４とともに光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄのパッケージを構成するものであり、例えば、サブマウント１５を支持する支持基板１３Ａと、支持基板１３Ａの裏面に配置された外枠基板１３Ｂと、複数の接続端子１３Ｃとを有している。

サブマウント１５は導電性および放熱性を有する材料からなる。支持基板１３Ａおよび外枠基板１３Ｂは、それぞれ、導電性および放熱性を有する基材に、１または複数の絶縁性のスルーホールと、１または複数の導電性のスルーホールとが形成されたものである。支持基板１３Ａおよび外枠基板１３Ｂは、例えば、円板形状となっており、双方の中心軸（図示せず）が互いに重なり合うように積層されている。外枠基板１３Ｂの直径は、支持基板１３Ａの直径よりも大きくなっている。外枠基板１３Ｂの外縁は、外枠基板１３Ｂの中心軸を法線とする面内において外枠基板１３Ｂの中心軸から放射方向に張り出した環状のフランジとなっている。フランジは、製造過程においてキャップ１４を支持基板１３Ａに嵌合させるときの基準位置を規定する役割を有している。

複数の接続端子１３Ｃは、少なくとも支持基板１３Ａを貫通している。複数の接続端子１３Ｃのうち少なくとも１つの端子を除いた端子（以下、便宜的に「端子α」とする。）は、個々のチップ１１Ａの電極（図示せず）に１つずつ電気的に接続されている。端子αは、例えば、外枠基板１３Ｂ側に長く突出しており、かつ支持基板１３Ａ側に短く突出している。また、複数の接続端子１３Ｃのうち上記の端子α以外の端子（以下、便宜的に「端子β」とする。）は、全てのチップ１１Ａの他の電極（図示せず）に電気的に接続されている。端子βは、例えば、外枠基板１３Ｂ側に長く突出しており、端子βの支持基板１３Ａ側の端縁は、例えば、支持基板１３Ａ内に埋め込まれている。各接続端子１３Ｃのうち外枠基板１３Ｂ側に長く突出している部分が、例えば基板などに嵌め込まれる部分に相当する。一方、複数の接続端子１３Ｃのうち支持基板１３Ａ側に短く突出している部分が、ワイヤ１６を介して個々のチップ１１Ａと１つずつ電気的に接続される部分に相当する。複数の接続端子１３Ｃのうち支持基板１３Ａ内に埋め込まれている部分が、例えば、支持基板１３Ａおよびサブマウント１５を介して全てのチップ１１Ａと電気的に接続される部分に相当する。端子αは、支持基板１３Ａおよび外枠基板１３Ｂに設けられた絶縁性のスルーホールによって支持されており、そのスルーホールによって支持基板１３Ａおよび外枠基板１３Ｂから絶縁分離されている。さらに、個々の端子αは、上記の絶縁部材によって互いに絶縁分離されている。一方、端子βは、支持基板１３Ａおよび外枠基板１３Ｂに設けられた導電性のスルーホールによって支持されており、そのスルーホールと電気的に接続されている。

キャップ１４は、固体発光素子１１を封止するものである。キャップ１４は、例えば、上端および下端に開口が設けられた筒部１４Ａを有している。筒部１４Ａの下端が、例えば、支持基板１３Ａの側面に接しており、筒部１４Ａの内部空間に、固体発光素子１１が位置している。キャップ１４は、筒部１４Ａの上端側の開口を塞ぐようにして配置された光透過窓１４Ｂを有している。光透過窓１４Ｂは、固体発光素子１１の光射出面と対向する位置に配置されており、固体発光素子１１から出力された光を透過する機能を有している。

このように、チップ１１Ａが端面発光型の素子からなる場合においても、固体発光素子１１は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発するようになっている。固体発光素子１１は、例えば、所定の波長帯の光を発する単一のチップ１１Ａからなっていてもよいし、同一の波長帯の光を発する複数のチップ１１Ａからなっていてもよいし、互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップ１１Ａからなっていてもよい。固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、それらのチップ１１Ａは、例えば、図７（Ａ），（Ｂ）および図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、横方向に一列に配置されていたり、例えば、図１０（Ａ），（Ｂ）および図１１（Ａ），（Ｂ）に示したように、縦方向に一列に配置されていたりする。固体発光素子１１に含まれるチップ１１Ａの数は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃごとに異なっていてもよいし、全ての光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃで互いに等しくなっていてもよい。

固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（Ｗ_V×Ｗ_H）は、例えば、図９（Ｂ）および図１２（Ｂ）に示したように、単一のチップ１１Ａのサイズ（Ｗ_V1×Ｗ_H1）に等しい。ただし、例えば図９（Ｃ）および図１２（Ｃ）に示したように、固体発光素子１１がモノリシック構造である場合には次のようになり、以下同様である。すなわち、図９（Ｃ）の例では、固体発光素子１１としてのサイズ（Ｗ_V×Ｗ_H）は、Ｗ_V1×２Ｗ_H1より大きく、図１２（Ｃ）の例では、固体発光素子１１としてのサイズ（Ｗ_V×Ｗ_H）は、２Ｗ_V1×Ｗ_H1より大きい。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としてのサイズは、例えば、図７（Ｂ），図８（Ｂ），図１０（Ｂ），図１１（Ｂ）に示したように、全てのチップ１１Ａをひとまとまりとしたときのサイズに等しい。複数のチップ１１Ａが横方向に一列に配置されている場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（Ｗ_V×Ｗ_H）は、図７（Ｂ）の例では、Ｗ_V1×３Ｗ_H1より大きく、図８（Ｂ）の例では、Ｗ_V1×２Ｗ_H1より大きい。また、複数のチップ１１Ａが縦方向に一列に配置されている場合には、固体発光素子１１としてのサイズ（Ｗ_V×Ｗ_H）は、図１０（Ｂ）の例では、３Ｗ_V1×Ｗ_H1より大きく、図１１（Ｂ）の例では、２Ｗ_V1×Ｗ_H1より大きい。

チップ１１Ａは、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）からなる。光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれに含まれるチップ１１Ａが全て、ＬＤによって構成されていてもよい。また、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうち少なくとも１つの光源に含まれるチップ１１Ａが、ＬＤによって構成され、それ以外の光源に含まれるチップ１１Ａが、ＬＥＤまたはＯＬＥＤによって構成されていてもよい。ただしこの場合も、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ全体として、チップ１１Ａの少なくとも１つがＬＤによって構成されているのが望ましい。

チップ１１Ａは、例えば、図７（Ａ），（Ｂ）〜図１５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示したように、チップ１１Ａサイズ（Ｗ_V×Ｗ_H）よりも小さなサイズ（Ｐ_V1×Ｐ_H1）の発光スポット１１Ｂを有している。発光スポット１１Ｂは、チップ１１Ａに電流を注入してチップ１１Ａを駆動したときにチップ１１Ａから光が発せられる領域（光射出領域）に相当する。チップ１１ＡがＬＤからなる場合には、発光スポット１１ＢはＬＥＤまたはＯＬＥＤの発光スポットよりも小さな点状となっている。

固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、発光スポット１１Ｂの数は、例えば、図９（Ｂ）および図１２（Ｂ）に示したように１つである。ただし、例えば図９（Ｃ）および図１２（Ｃ）に示したように、固体発光素子１１がモノリシック構造である場合には、発光スポット１１Ｂの数は複数（ここでは２つ）となり、以下同様である。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、発光スポット１１Ｂの数は、例えば、図７（Ｂ），図８（Ｂ），図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）に示したようにチップ１１Ａの数と等しい。ここで、固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、発光スポット１１Ｂのサイズ（Ｐ_V1×Ｐ_H1）に等しい。ただし、例えば図９（Ｃ）および図１２（Ｃ）に示したように、固体発光素子１１がモノリシック構造である場合には次のようになり、以下同様である。すなわち、図９（Ｃ）の例では、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、Ｐ_V1×２Ｐ_H1よりも大きく、Ｗ_V×Ｗ_Hよりも小さい。また、図１２（Ｃ）の例では、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、２Ｐ_V1×Ｐ_H1よりも大きく、Ｗ_V×Ｗ_Hよりも小さい。一方、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、固体発光素子１１としての光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いのサイズに等しい。複数のチップ１１Ａが横方向に一列に配置されている場合には、光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、図７（Ｂ）の例では、Ｐ_V1×３Ｐ_H1よりも大きく、Ｗ_V×Ｗ_Hよりも小さい。同様に、図８（Ｂ）の例では、光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、Ｐ_V1×２Ｐ_H1よりも大きく、Ｗ_V×Ｗ_Hよりも小さい。また、複数のチップ１１Ａが縦方向に一列に配置されている場合には、光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、図１０（Ｂ）の例では、３Ｐ_V1×Ｐ_H1よりも大きく、Ｗ_V×Ｗ_Hよりも小さい。同様に、図１１（Ｂ）の例では、光射出領域のサイズ（Ｐ_V×Ｐ_H）は、２Ｐ_V1×Ｐ_H1よりも大きく、Ｗ_V×Ｗ_Hよりも小さい。

カップリングレンズ２０Ａは、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源１０Ａから発せられた光を略平行光化するものであり、光源１０Ａから発せられた光の指向角（θ_H，θ_V）を、平行光の指向角と等しくなるように、またはそれに近づくように変換するものである。カップリングレンズ２０Ａは、光源１０Ａから発せられた光のうち指向角内の光が入射する位置に配置されている。カップリングレンズ２０Ｂは、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源１０Ｂから発せられた光を略平行光化するものであり、光源１０Ｂから発せられた光の指向角（θ_H，θ_V）を、平行光の指向角と等しくなるように、またはそれに近づくように変換するものである。カップリングレンズ２０Ｂは、光源１０Ｂから発せられた光のうち指向角内の光が入射する位置に配置されている。カップリングレンズ２０Ｃは、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源１０Ｃから発せられた光を略平行光化するものであり、光源１０Ｃから発せられた光の指向角（θ_H，θ_V）を、平行光の指向角と等しくなるように、またはそれに近づくように変換するものである。カップリングレンズ２０Ｃは、光源１０Ｃから発せられた光のうち指向角内の光が入射する位置に配置されている。つまり、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃごとに（パッケージごとに）１つずつ配置されている。なお、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれ、単一のレンズによって構成されていてもよいし、複数のレンズによって構成されていてもよい。

ダイクロイックミラー３０Ａ，３０Ｂは、波長選択性を持つ１枚のミラーを含むものである。なお、上記のミラーは、例えば、多層の干渉膜を蒸着して構成されたものである。ダイクロイックミラー３０Ａは、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、ミラーの裏面側から入射した光（光源１０Ａ側から入射した光）をミラーの表面側に透過させるとともに、ミラーの表面側から入射した光（光源１０Ｂ側から入射した光）をミラーで反射するようになっている。一方、ダイクロイックミラー３０Ｂは、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、ミラーの裏面側から入射した光（ダイクロイックミラー３０Ａ側から入射した光源１０Ａ，１０Ｂの光）をミラーの表面側に透過させるとともに、ミラーの表面側から入射した光（光源１０Ｃ側から入射した光）をミラーで反射するようになっている。従って、光路合成素子３０は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから発せられた個々の光束を単一の光束に合成するようになっている。

フライアイレンズ４０Ａ、４０Ｂはそれぞれ、例えば図１３（Ａ），（Ｂ）に示したように、所定の配列状態（ここでは、縦×横＝４×３のマトリクス状）に配置された複数のレンズ（セル）によって構成されたものである。フライアイレンズ４０Ｂに含まれる複数のセル４２は、フライアイレンズ４０Ａのセル４１ごとに１つずつ対向して配置されている。フライアイレンズ４０Ａは、フライアイレンズ４０Ｂの焦点位置（または略焦点位置）に配置されており、フライアイレンズ４０Ｂは、フライアイレンズ４０Ａの焦点位置（または略焦点位置）に配置されている。従って、インテグレータ４０は、フライアイレンズ４０Ａで分割形成された光束がフライアイレンズ４０Ｂの像側のレンズ面近傍に焦点を結び、ここに２次光源面（光源像）を形成するようになっている。この２次光源面は投影光学系７０の入射瞳と共役な面の位置に位置している。ただし、この２次光源面は、必ずしも厳密に投影光学系７０の入射瞳と共役な面の位置に位置している必要はなく、設計上の許容範囲内に位置していればよい。なお、フライアイレンズ４０Ａ、４０Ｂは、一体に形成されたものであってもよい。

ここで、一般に光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから射出された光束は、その進行方向に垂直な面において不均一な強度分布をもっている。そのため、これら光束をそのまま照明範囲６０Ａ（被照射面）に導くと、照明範囲６０Ａでの照度分布が不均一になる。これに対して、上記のように光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから射出された光束を、インテグレータ４０によって複数の光束に分割してそれぞれを照明範囲６０Ａに重畳的に導くようにすれば、照明範囲６０Ａ上の照度分布を均一にすることができる。

コンデンサレンズ５０は、インテグレータ４０により形成された多光源からの光束を集光して照明範囲６０Ａを重畳的に照明するものである。

空間変調素子６０は、光源１０，１０Ｂ，１０Ｃの各波長成分に対応した色画像信号に基づいて、照明光学系１Ａからの光束を２次元的に変調し、これにより画像光を生成するものである。この空間変調素子６０は、例えば図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、ここでは透過型の素子であり、例えば、透過型の液晶パネルによって構成されている。

［プロジェクタ１の特徴部分の構成］
次に、本実施の形態のプロジェクタ１の特徴部分について説明する。

（特徴部分その１）
まず、本実施の形態では、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ全体として、互いに異なる２以上の波長帯の光（ここでは、３つの波長帯の光である赤色光，緑色光，青色光）が発せられるように、発光スポット１１Ｂが３つ以上設けられている。また、これらの光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうちの少なくとも１つの光源（第１光源）において、固体発光素子１１が、同一の波長帯の光（ここでは、赤色光、緑色光または青色光）が発せられる複数の発光スポット１１Ｂを有している。

具体的には、例えば図１４（Ａ）〜（Ｃ）に模式的に示したようにして、３つの光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて、赤色発光スポット１１Ｂｒ、緑色発光スポット１１Ｂｇおよび青色発光スポット１１Ｂｂがそれぞれ配置されている。すなわち、図１４（Ａ）に示した例では、光源１０Ａでは固体発光素子１１が１つの赤色発光スポット１１Ｂｒを有し、光源１０Ｂ（第１光源）では固体発光素子１１が２つの緑色発光スポット１１Ｂｇを有し、光源１０Ｃでは固体発光素子１１が１つの青色発光スポット１１Ｂｂを有している。また、図１４（Ｂ）に示した例では、光源１０Ａ（第１光源）では固体発光素子１１が２つの赤色発光スポット１１Ｂｒを有し、光源１０Ｂ（第１光源）では固体発光素子１１が２つの緑色発光スポット１１Ｂｇを有し、光源１０Ｃ（第１光源）では固体発光素子１１が２つの青色発光スポット１１Ｂｂを有している。また、図１４（Ｃ）に示した例では、光源１０Ａでは固体発光素子１１が１つの赤色発光スポット１１Ｂｒを有し、光源１０Ｂ（第１光源）では固体発光素子１１が２つの緑色発光スポット１１Ｂｇを有し、光源１０Ｃ（第１光源）では固体発光素子１１が２つの緑色発光スポット１１Ｂｂと１つの青色発光スポット１１Ｂｂとを有している。つまり、この図１４（Ｃ）に示した例では特に、上記した第１光源（ここではそのうちの光源１０Ｃ）において、固体発光素子１１が、同一の波長帯（ここでは緑色光の波長帯）とは異なる波長帯の光（ここでは青色光）が発せられる１または複数の発光スポット（ここでは１つの青色発光スポット１１Ｂｂ）を更に有している。

（特徴部分その２）
また、本実施の形態では、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうちの少なくとも１つの光源（第２光源：上記第１光源と同一でもよいし、異なっていてもよい）において、ＬＤからなるチップ１１Ａにおける発光スポット１１Ｂが複数設けられている場合に、以下のように構成されていることが望ましい。すなわち、まず、各発光スポット１１Ｂから発せられる光におけるファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の短軸方向がそれぞれ、前述した光学部材（ここではインテグレータ４０）の光軸（ここではｚ軸方向）と直交する面内（ここではｘｙ面内）における短軸方向（ここではｙ軸方向）と略一致（好ましくは一致）しているのが望ましい。換言すると、上記した第２光源において、各発光スポット１１Ｂから発せられる光のＦＦＰの短軸方向が、プロジェクタ１の装置外形（例えば矩形状の筐体）における短軸方向と略一致（好ましくは一致）しているのが望ましい。また、上記した第２光源が互いに異なる２以上の波長帯の光を発する光源である場合には、各発光スポット１１Ｂから発せられる光のＦＦＰの長軸方向が、これらの２以上の波長帯間で互いに略一致（好ましくは一致）しているのが望ましい。

具体的には、図１５（Ａ）に示した例では、上記した第２光源において、ＬＤからなる２つのチップ１１Ａ−１，１１Ａ−２が設けられ、それに伴い、活性層１１０を含む発光スポット（ニアーフィールドパターン；ＮＦＰ）１１Ｂ−１，１１Ｂ−２が設けられている。一方、図１５（Ｂ）（前述したモノリシック構造の例）に示した例では、上記した第２光源において、ＬＤからなる１つのチップ１１Ａが設けられると共に、このチップ１１Ａ内に２つの発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２が設けられている。そして、ここでは発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２では、同一の波長帯の光、または互いに異なる２つの波長帯の光が発せられるものとする。この場合において、各発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２から発せられる光におけるＦＦＰ（図中の符号Ｐ１１，Ｐ１２参照）の短軸方向（ここではｙ軸方向）がそれぞれ、インテグレータ４０の光軸と直交する面内における短軸方向（ここではｙ軸方向）と一致している。また、各発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２から発せられる光におけるＦＦＰの長軸方向（ここではｘ軸方向）が、これらの発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２間で互いに一致している。

（特徴部分その３）
更に、本実施の形態では、フライアイレンズ４０Ａの各セル４１によってフライアイレンズ４０Ｂに形成される各光源像Ｓのサイズがフライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２のサイズを超えない大きさとなるように、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離と、フライアイレンズ４０Ａ、４０Ｂの焦点距離とが設定されていることが好ましい。これを式で表すと、以下の式（１）〜（３）のようになる。また、これを模式的に表すと、図１６のようになる。この図１６には、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの各セルが１以外の縦横比（アスペクト比）を有している場合が例示されている。なお、図１６については後に詳述する。
ｈ₁＝Ｐ₁×（ｆ_FEL／ｆ_CL1）≦ｈ_FEL2…（１）
ｈ₂＝Ｐ₂×（ｆ_FEL／ｆ_CL2）≦ｈ_FEL2…（２）
ｈ₃＝Ｐ₃×（ｆ_FEL／ｆ_CL3）≦ｈ_FEL2…（３）
ここで、
ｈ₁：光源１０Ａの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ₁）のサイズ
ｈ₂：光源１０Ｂの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ₂）のサイズ
ｈ₃：光源１０Ｃの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ₃）のサイズ
Ｐ₁：光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１の光射出領域のサイズ
Ｐ₂：光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１の光射出領域のサイズ
Ｐ₃：光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１の光射出領域のサイズ
ｆ_FEL：フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの焦点距離
ｆ_CL1：カップリングレンズ２０Ａの焦点距離
ｆ_CL2：カップリングレンズ２０Ｂの焦点距離
ｆ_CL3：カップリングレンズ２０Ｃの焦点距離
ｈ_FEL2：フライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２のサイズ

なお、光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ₁は、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂのサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ₂は、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂのサイズに等しく、光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ₃は、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂのサイズに等しい。光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ₁は、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いのサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ₂は、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いのサイズに等しい。光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ₃は、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いのサイズに等しい。また、カップリングレンズ２０Ａが複数のレンズによって構成されている場合には、ｆ_CL1は、各レンズの合成焦点距離とする。同様に、カップリングレンズ２０Ｂが複数のレンズによって構成されている場合には、ｆ_CL2は、各レンズの合成焦点距離とする。カップリングレンズ２０Ｃが複数のレンズによって構成されている場合には、ｆ_CL3は、各レンズの合成焦点距離とする。

ここで、上記の式（１）〜（３）とおおよそ等価な式として、以下の式（４）〜（６）を挙げることができる。式（４）〜（６）は、固体発光素子１１の光射出領域のサイズが固体発光素子１１のサイズと概ね等しい場合に特に有益である。
ｈ₁＝Ｗ₁×（ｆ_FEL／ｆ_CL1）≦ｈ_FEL2…（４）
ｈ₂＝Ｗ₂×（ｆ_FEL／ｆ_CL2）≦ｈ_FEL2…（５）
ｈ₃＝Ｗ₃×（ｆ_FEL／ｆ_CL3）≦ｈ_FEL2…（６）
ここで、
Ｗ₁：光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１のサイズ
Ｗ₂：光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１のサイズ
Ｗ₃：光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１のサイズ

なお、固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｗは、そのチップ１１Ａのサイズに等しい。また、固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｗは、全てのチップ１１Ａを単一のチップとしてみたときの、そのチップのサイズに等しい。

ところで、本実施の形態において、例えば、図１３（Ａ），（Ｂ）に示したように、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの各セル４１，４２が１以外の縦横比（アスペクト比）を有している場合には、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離と、フライアイレンズ４０Ａ、４０Ｂの焦点距離とが以下の６つの関係式を満たしていることが好ましい。さらに、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの縦横の焦点距離の比（ｆ_CL1H／ｆ_CL1V，ｆ_CL2H／ｆ_CL2V，ｆ_CL3H／ｆ_CL3V）（アナモフィック比）と、フライアイレンズ４０Ｂの各セル４２のサイズの縦横比の逆数（ｈ_FEL2V／ｈ_FEL2H）とを互いに等しくし、照明光学系１Ａをアナモフィック光学系とすることがより好ましい。例えば、フライアイレンズ４０Ｂの各セル４２が第１の方向（例えば横方向）に長い形状となっている場合には、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃとして、焦点距離ｆ_CL1V，ｆ_CL2V，ｆ_CL3Vが焦点距離ｆ_CL1H，ｆ_CL2H，ｆ_CL3Hよりも長いものを用いる。以下の式（７）〜（１２）を模式的に表すと、図１６のようになる。
ｈ_1H＝Ｐ_1H×（ｆ_FELH／ｆ_CL1H）≦ｈ_FEL2H…（７）
ｈ_2H＝Ｐ_2H×（ｆ_FELH／ｆ_CL2H）≦ｈ_FEL2H…（８）
ｈ_3H＝Ｐ_3H×（ｆ_FELH／ｆ_CL3H）≦ｈ_FEL2H…（９）
ｈ_1V＝Ｐ_1V×（ｆ_FELV／ｆ_CL1V）≦ｈ_FEL2V…（１０）
ｈ_2V＝Ｐ_2V×（ｆ_FELV／ｆ_CL2V）≦ｈ_FEL2V…（１１）
ｈ_3V＝Ｐ_3V×（ｆ_FELV／ｆ_CL3V）≦ｈ_FEL2V…（１２）
ここで、
ｈ_1H：光源１０Ａの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ₁）の第１の方向（例えば横方向）のサイズ
ｈ_2H：光源１０Ｂの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ₂）の第１の方向（例えば横方向）のサイズ
ｈ_3H：光源１０Ｃの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ₃）の第１の方向（例えば横方向）のサイズ
ｈ_1V：光源１０Ａの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ₁）の、第１の方向と直交する第２の方向（例えば縦方向）のサイズ
ｈ_2V：光源１０Ｂの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ₂）の、第１の方向と直交する第２の方向（例えば縦方向）のサイズ
ｈ_3V：光源１０Ｃの光によって形成される光源像Ｓ（光源像Ｓ₃）の、第１の方向と直交する第２の方向（例えば縦方向）のサイズ
Ｐ_1H：光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
Ｐ_2H：光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
Ｐ_3H：光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
Ｐ_1V：光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
Ｐ_2V：光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
Ｐ_3V：光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１の光射出領域の、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｆ_FELH：フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの第１の方向の焦点距離
ｆ_FELV：フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの第２の方向の焦点距離
ｆ_CL1H：カップリングレンズ２０Ａの、第１の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｆ_CL2H：カップリングレンズ２０Ｂの、第１の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｆ_CL3H：カップリングレンズ２０Ｃの、第１の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｆ_CL1V：カップリングレンズ２０Ａの、第２の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｆ_CL2V：カップリングレンズ２０Ｂの、第２の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｆ_CL3V：カップリングレンズ２０Ｃの、第２の方向またはそれに対応する方向の焦点距離
ｈ_FEL2H：フライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２の第１の方向のサイズ
ｈ_FEL2V：フライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２の第２の方向のサイズ

ここで、「第１の方向またはそれに対応する方向」は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがインテグレータ４０の光軸上に配置されている場合には第１の方向を指している。また、「第１の方向またはそれに対応する方向」は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがインテグレータ４０の光軸から外れた光路上に配置されている場合には、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからインテグレータ４０までの光路上に配置された光学素子のレイアウトの関係から第１の方向に対応する方向を指している。

また、「第２の方向またはそれに対応する方向」は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがインテグレータ４０の光軸上に配置されている場合には第２の方向を指している。また、「第２の方向またはそれに対応する方向」は、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがインテグレータ４０の光軸から外れた光路上に配置されている場合には、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからインテグレータ４０までの光路上に配置された光学素子のレイアウトの関係から第２の方向に対応する方向を指している。

なお、光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_1Hは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_2Hは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_3Hは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。また、光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_1Hは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_2Hは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_3Hは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。一方、光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_1Vは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_2Vは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が単一のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_3Vは、そのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂの第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。また、光源１０Ａに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_1Vは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。同様に、光源１０Ｂに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_2Vは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。光源１０Ｃに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、Ｐ_3Vは、最小面積で全てのチップ１１Ａの発光スポット１１Ｂを囲ったときのその囲いの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズに等しい。

また、本実施の形態において、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの各セル４１，４２が１以外の縦横比を有している場合には、フライアイレンズ４０Ａの各セル４１のサイズの縦横比と、照明範囲６０Ａの縦横比とが以下の関係式（式（１３））を満たしていることが好ましい。ここで、照明範囲６０Ａの縦横比Ｈ／Ｖ（図１７参照）は、空間変調素子６０の解像度と相関を有しており、例えば、空間変調素子６０の解像度がＶＧＡ（６４０×４８０）である場合には６４０／４８０となっており、例えば、空間変調素子６０の解像度がＷＶＧＡ（８００×４８０）である場合には８００／４８０となっている。
ｈ_FEL1H／ｈ_FEL1V＝Ｈ／Ｖ…（１３）
ここで、
ｈ_FEL1H：フライアイレンズ４０Ａの１セルの第１の方向のサイズ
ｈ_FEL1V：フライアイレンズ４０Ａの１セルの第２の方向のサイズ
Ｈ：照明範囲６０Ａの第１の方向のサイズ
Ｖ：照明範囲６０Ａの第２の方向のサイズ

（特徴部分その４）
加えて、本実施の形態では、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに入射する光のビームサイズが２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのサイズを超えない大きさとなるように、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離および開口数が設定されていることが好ましい。これを式で表すと、以下の式（１４）〜（１６）のようになる。
φ_CL1＝２×ｆ_CL1×ＮＡ₁≦ｈ_CL1…（１４）
φ_CL2＝２×ｆ_CL2×ＮＡ₂≦ｈ_CL2…（１５）
φ_CL3＝２×ｆ_CL3×ＮＡ₃≦ｈ_CL3…（１６）
ここで、
φ_CL1：カップリングレンズ２０Ａに入射する光のビームサイズ
φ_CL2：カップリングレンズ２０Ｂに入射する光のビームサイズ
φ_CL3：カップリングレンズ２０Ｃに入射する光のビームサイズ
ＮＡ₁：カップリングレンズ２０Ａの開口数
ＮＡ₂：カップリングレンズ２０Ｂの開口数
ＮＡ₃：カップリングレンズ２０Ｃの開口数
ｈ_CL1：カップリングレンズ２０Ａのサイズ
ｈ_CL2：カップリングレンズ２０Ｂのサイズ
ｈ_CL3：カップリングレンズ２０Ｃのサイズ

ところで、本実施の形態において、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが１以外の縦横比（アスペクト比）を有している場合には、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離および開口数が、以下の関係式（式（１７）〜（２２））を満たしていることが好ましい。
φ_CL1H＝２×ｆ_CL1H×ＮＡ_1H≦ｈ_CL1H…（１７）
φ_CL2H＝２×ｆ_CL2H×ＮＡ_2H≦ｈ_CL2H…（１８）
φ_CL3H＝２×ｆ_CL3H×ＮＡ_3H≦ｈ_CL3H…（１９）
φ_CL1V＝２×ｆ_CL1V×ＮＡ_1V≦ｈ_CL1V…（２０）
φ_CL2V＝２×ｆ_CL2V×ＮＡ_2V≦ｈ_CL2V…（２１）
φ_CL3V＝２×ｆ_CL3V×ＮＡ_3V≦ｈ_CL3V…（２２）
ここで、
φ_CL1H：カップリングレンズ２０Ａに入射する光の、第１の方向（例えば横方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
φ_CL2H：カップリングレンズ２０Ｂに入射する光の、第１の方向（例えば横方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
φ_CL3H：カップリングレンズ２０Ｃに入射する光の、第１の方向（例えば横方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
φ_CL1V：カップリングレンズ２０Ａに入射する光の、第２の方向（例えば縦方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
φ_CL2V：カップリングレンズ２０Ｂに入射する光の、第２の方向（例えば縦方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
φ_CL3V：カップリングレンズ２０Ｃに入射する光の、第２の方向（例えば縦方向）またはそれに対応する方向のビームサイズ
ＮＡ_1H：カップリングレンズ２０Ａの、第１の方向またはそれに対応する方向の開口数
ＮＡ_2H：カップリングレンズ２０Ｂの、第１の方向またはそれに対応する方向の開口数
ＮＡ_3H：カップリングレンズ２０Ｃの、第１の方向またはそれに対応する方向の開口数
ＮＡ_1V：カップリングレンズ２０Ａの、第２の方向またはそれに対応する方向の開口数
ＮＡ_2V：カップリングレンズ２０Ｂの、第２の方向またはそれに対応する方向の開口数
ＮＡ_3V：カップリングレンズ２０Ｃの、第２の方向またはそれに対応する方向の開口数
ｈ_CL1H：カップリングレンズ２０Ａの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｈ_CL2H：カップリングレンズ２０Ｂの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｈ_CL3H：カップリングレンズ２０Ｃの、第１の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｈ_CL1V：カップリングレンズ２０Ａの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｈ_CL2V：カップリングレンズ２０Ｂの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ
ｈ_CL3V：カップリングレンズ２０Ｃの、第２の方向またはそれに対応する方向のサイズ

［プロジェクタ１の作用・効果］
次に、本実施の形態のプロジェクタ１の作用・効果について説明する。

まず、本実施の形態では、例えば図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ全体として、互いに異なる２以上の波長帯の光（ここでは赤色光，緑色光，青色光）が発せられるように、発光スポット１１Ｂが３つ以上設けられている。そして、これらの光源１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃのうちの少なくとも１つの光源（第１光源）において、固体発光素子１１が、同一の波長帯の光（ここでは、赤色光、緑色光または青色光）が発せられる複数の発光スポット１１Ｂを有している。

ここで、プロジェクタでは一般に、赤色光，緑色光，青色光の３原色光を用いてカラー表示がなされる。ところが、これらの各原色光を発するデバイス（固体発光素子内のチップ）では、色ごとに発光強度（輝度）が異なっている場合があり、その場合、従来では照明装置（照明光学系）からの照明光全体としての輝度向上を図るのが困難であった。これは、例えば上記３原色のうちの１色（例えば緑色光）の発光強度が他の２色（例えば赤色光，青色光）の発光強度と比べて相対的に低い場合、照明光全体としてのホワイトバランスを調整しようとすると、相対的に低いほうの発光強度を基準に合わせ込まざるを得ないからである。

これに対して本実施の形態では、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが上記した構成となっていることにより、照明光学系１Ａから２以上の波長帯の光（ここでは赤色光，緑色光，青色光）を照明光として出射する際に、各波長帯の光同士での発光強度が調整可能となる。したがって、従来のように、照明光全体としてのホワイトバランスを調整する場合に、相対的に発光強度が低いものを基準とすることを回避することができ、照明光の輝度を向上させることが可能となる。また、同一の波長帯の光が発せられる複数の発光スポット１１Ｂが１つの光源（第１光源）内に設けられているので、それらの発光スポット１１Ｂから発せられる光同士の光路合成を行う必要がなく（光路合成用の光学部材が不要となり）、プロジェクタ１全体の小型化を図る（大型化を防ぐ）ことも可能となる。

また、本実施の形態において、例えば図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうちの少なくとも１つの光源（第２光源）において、ＬＤからなるチップ１１Ａにおける発光スポット１１Ｂが複数設けられている場合に、以下のように構成したときには、以下の作用・効果が生じる。すなわち、まず、各発光スポット１１Ｂから発せられる光におけるＦＦＰの短軸方向がそれぞれ、インテグレータ４０の光軸と直交する面内における短軸方向と略一致するようにした場合には、プロジェクタ１の装置外形における短軸方向と上記ＦＦＰの短軸方向とが略一致することになるため、プロジェクタ１全体の更なる小型化を図ることが可能となる。また、上記した第２光源が互いに異なる２以上の波長帯の光を発する光源である場合において、各発光スポット１１Ｂから発せられる光のＦＦＰの長軸方向がこれらの２以上の波長帯間で互いに略一致するようにした場合には、例えばＩカット形状のレンズを用いた場合などにおいて、光損失が低減される。具体的には、Ｉカット形状のレンズを用いた場合、Ｉカットされる部分では光学的有効範囲が犠牲になるものの、ＬＤの放射角度の長軸方向をＩカットする方向（有効径が広い方向）に合わせることにより、光損失を低減することができる。

更に、本実施の形態において、例えば図１６に示したように、フライアイレンズ４０Ａの各セル４１によってフライアイレンズ４０Ｂに形成される各光源像Ｓのサイズがフライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２のサイズを超えない大きさとなるように、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離ｆ_CL1，ｆ_CL2，ｆ_CL3と、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの焦点距離ｆ_FELとを設定するようにした場合には、以下の作用・効果が生じる。ここで、固体発光素子１１は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発するものであり、例えば、１もしくは複数の発光ダイオード、１もしくは複数の有機ＥＬ発光素子、または１もしくは複数のレーザダイオードによって構成されている。そのため、フライアイレンズ４０Ｂがフライアイレンズ４０Ａの焦点位置に配置されている場合であっても、フライアイレンズ４０Ａの各セルによってフライアイレンズ４０Ｂに形成される各光源像Ｓが点状ではなく、ある程度の大きさを持っている（図１６参照）。しかし、本実施の形態では、１つの光源像Ｓが複数のセルにまたがって形成されることがないので、フライアイレンズ４０Ｂに入射した光が効率良く照明範囲にまで到達する。よって、照明光学系１Ａにおける光利用効率を改善することができる。

加えて、本実施の形態において、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの各セルが１以外の縦横比を有している場合に、その縦横比を考慮して、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離ｆ_CL1H，ｆ_CL2H，ｆ_CL3H，ｆ_CL1V，ｆ_CL2V，ｆ_CL3Vと、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの焦点距離ｆ_FELH，ｆ_FELVとを設定するようにした場合には、照明光学系１Ａにおける光利用効率をさらに改善することができる。また、本実施の形態において、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが１以外の縦横比を有している場合に、その縦横比を考慮して、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離ｆ_CL1H，ｆ_CL2H，ｆ_CL3H，ｆ_CL1V，ｆ_CL2V，ｆ_CL3Vおよび開口数ＮＡ_1H，ＮＡ_2H，ＮＡ_3H，ＮＡ_1V，ＮＡ_2V，ＮＡ_3Vを設定するようにした場合には、照明光学系１Ａにおける光利用効率をさらに改善することができる。また、本実施の形態において、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの指向角がそれぞれ異なる場合に、それぞれの指向角を考慮して、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの焦点距離ｆ_CL1H，ｆ_CL2H，ｆ_CL3H，ｆ_CL1V，ｆ_CL2V，ｆ_CL3Vおよび開口数ＮＡ_1H，ＮＡ_2H，ＮＡ_3H，ＮＡ_1V，ＮＡ_2V，ＮＡ_3Vをそれぞれ設定するようにした場合には、照明光学系１Ａにおける光利用効率をさらに改善することができる。

続いて、本発明の他の実施の形態（第２，第３の実施の形態）について説明する。なお、上記第１の実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

＜第２の実施の形態＞
図１８（Ａ），（Ｂ）は、第２の実施の形態に係るプロジェクタ（プロジェクタ３）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ３が、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。ここで、図１８（Ａ）はプロジェクタ３を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図１８（Ｂ）はプロジェクタ３を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。

本実施の形態のプロジェクタ３は、照明光学系３Ａを備えていると共に空間変調素子６０として反射型の素子を用いている点で、照明光学系１Ａを備えたプロジェクタ１の構成と相違する。そこで、以下では、プロジェクタ１との相違点について主に説明し、プロジェクタ１との共通点についての説明を適宜省略するものとする。

照明光学系３Ａは、照明光学系１Ａにおいて、コンデンサレンズ５０の代わりにコンデンサレンズ５０Ａを設けるようにしたものである。このコンデンサレンズ５０Ａは、インテグレータ４０により形成された多光源からの光束を平行化し、偏光ビームスプリッタ５１を介してコンデンサレンズ５０Ｂへ照明させるレンズである。

また、本実施の形態では上記したように、空間変調素子６０が、例えば反射型の液晶パネル等の反射型の素子によって構成されている。したがって、プロジェクタ３はプロジェクタ１と比較して、コンデンサレンズ５０Ｂおよび偏光ビームスプリッタ５１を更に備えている。偏光ビームスプリッタ５１は、特定の偏光（例えばｐ偏光）を選択的に透過させると共に、他方の偏光（例えばｓ偏光）を選択的に反射させる光学部材である。また、空間変調素子６０は、入射時と出射時とにおける各偏光（例えば、ｓ偏光またはｐ偏光）が異なるものとなるように反射しつつ、光変調を行うようになっている。これにより、照明光学系３Ａ側から入射した光（例えばｓ偏光）が選択的に反射されて空間変調素子６０へ入射すると共に、この空間変調素子６０から出射した画像光（例えばｐ偏光）が選択的に透過し、投影光学系７０側へ入射するようになっている。コンデンサレンズ５０Ｂは、インテグレータ４０により形成され、コンデンサレンズ５０Ａおよび偏光ビームスプリッタ５１を介して入射した多光源からの光束を集光し、照明範囲６０Ａを重畳的に照明するレンズである。

このような構成からなる本実施の形態のプロジェクタ３においても、上記第１の実施の形態のプロジェクタ１と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。

また、特に本実施の形態では、インテグレータ４０の光軸と直交する面内（ｘｙ面内）のうち、ｘ軸方向が特に長くなっていることから、プロジェクタ３の装置外形における短軸方向（ｙ軸方向）と各発光スポット１１Ｂから発せられる光におけるＦＦＰの短軸方向とを一致させることにより、プロジェクタ３全体の小型化を図る利点が大きいと言える。

＜第３の実施の形態＞
図１９（Ａ），（Ｂ）は、第３の実施の形態に係るプロジェクタ（プロジェクタ４）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ４が、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。図１９（Ａ）はプロジェクタ４を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図１９（Ｂ）はプロジェクタ４を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。また、図２０（Ａ），（Ｂ）は、図１９のプロジェクタ４内の光路の一例を表すものである。図１９（Ａ）は、プロジェクタ４を上から（ｙ軸方向から）見たときの光路の一例を表し、図１９（Ｂ）はプロジェクタ４を横から（ｘ軸方向から）見たときの光路の一例を表す。

本実施の形態のプロジェクタ４は、照明光学系４Ａを備えている点で、照明光学系１Ａを備えたプロジェクタ１の構成と相違する。そこで、以下では、プロジェクタ１との相違点について主に説明し、プロジェクタ１との共通点についての説明を適宜省略するものとする。

照明光学系４Ａでは、照明光学系３Ａの光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、ダイクロイックミラー３０Ａ，３０Ｂとが省略され、その代わりに、光源１０Ｄが設けられている。光源１０Ｄは、カップリングレンズ２０Ｄの光軸上に配置されており、照明光学系４Ａは、光源１０Ｄから発せられた光が直接、カップリングレンズ２０Ｄに入射するように構成されている。

光源１０Ｄは、例えば、固体発光素子１１と、固体発光素子１１を支持するとともに覆うパッケージ１２（固体発光素子１１を実装するための基材）とを有している。すなわち、この場合にはチップ１１Ａが、上面発光型の素子となっている。あるいは、光源１０Ｄは、ステム１３とキャップ１４とによって囲まれた内部空間に、１または複数の端面発光型のチップ１１Ａからなる固体発光素子１１が収容されたキャンタイプの形態であってもよい。すなわち、この場合にはチップ１１Ａが、端面発光型の素子となっている。

光源１０Ｄに含まれる固体発光素子１１は、単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発するようになっている。光源１０Ｄに含まれる固体発光素子１１は、例えば、所定の波長帯の光を発する単一のチップ１１Ａからなっていてもよいし、例えば、同一の波長帯もしくは互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップ１１Ａからなっていてもよい。光源１０Ｄに含まれる固体発光素子１１が複数のチップ１１Ａからなる場合には、それらのチップ１１Ａは、例えば、横方向に一列に配置されていたり、例えば、横方向および縦方向に格子状に配置されていたりする。

チップ１１Ａは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ発光素子（ＯＬＥＤ）、またはレーザダイオード（ＬＤ）からなる。光源１０Ｄに複数のチップ１１Ａが含まれている場合に、光源１０Ｄに含まれるチップ１１Ａが全て、ＬＥＤによって構成されていてもよいし、ＯＬＥＤによって構成されていてもよいし、ＬＤによって構成されていてもよい。光源１０Ｄに複数のチップ１１Ａが含まれている場合に、一部のチップ１１ＡがＬＥＤによって構成され、他のチップ１１ＡがＯＬＥＤによって構成されていてもよい。また、光源１０Ｄに複数のチップ１１Ａが含まれている場合に、一部のチップ１１ＡがＬＥＤによって構成され、他のチップ１１ＡがＬＤによって構成されていてもよい。また、光源１０Ｄに複数のチップ１１Ａが含まれている場合に、一部のチップ１１ＡがＯＬＥＤによって構成され、他のチップ１１ＡがＬＤによって構成されていてもよい。ただしこの場合も、光源１０Ｄに含まれるチップ１１Ａの少なくとも１つが、ＬＤによって構成されているのが望ましい。

光源１０Ｄに複数のチップ１１Ａが含まれている場合に、光源１０Ｄに含まれるチップ１１Ａが全て、互いに等しい波長帯の光を発するようになっていてもよいし、互いに異なる波長帯の光を発するようになっていてもよい。光源１０Ｄに複数のチップ１１Ａが含まれている場合に、全てのチップ１１Ａが、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の波長の光（青色光）を発するもので構成されていてもよいし、波長５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の波長の光（緑色光）を発するもので構成されていてもよいし、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長の光（赤色光）を発するもので構成されていてもよい。また、光源１０Ｄに複数のチップ１１Ａが含まれている場合に、光源１０Ｄに含まれる複数のチップ１１Ａが、例えば、波長４００ｎｍ〜５００ｎｍ程度の波長の光（青色光）を発するものと、波長５００ｎｍ〜６００ｎｍ程度の波長の光（緑色光）を発するものと、例えば、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の波長の光（赤色光）を発するものとで構成されていてもよい。

ただし、本実施の形態においても上記第１の実施の形態と同様に、光源１０Ｄにおいて、互いに異なる２以上の波長帯の光（ここでは赤色光，緑色光，青色光）が発せられるように、発光スポット１１Ｂが３つ以上設けられている。そして、この光源１１Ｄ（第１光源）において、固体発光素子１１が、同一の波長帯の光（ここでは、赤色光、緑色光または青色光）が発せられる複数の発光スポット１１Ｂを有している。具体的には、例えば図２１に示した例では、光源１０Ｄにおいて固体発光素子１１が、１つの赤色発光スポット１１Ｂｒと、２つの緑色発光スポット１１Ｂｇと、１つの青色発光スポット１１Ｂｂとを有している。つまり、この図２１に示した例では特に、光源１０Ｄ（第１光源）において、固体発光素子１１が、同一の波長帯（ここでは緑色光の波長帯）とは異なる波長帯の光（ここでは赤色光および青色光）が発せられる１または複数の発光スポット（ここでは、１つの赤色発光スポット１１Ｂｒおよび１つの青色発光スポット１１Ｂｂ）を更に有している。これにより、本実施の形態のプロジェクタ４においても、上記第１の実施の形態のプロジェクタ１と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。

＜変形例＞
続いて、上記第１〜第３の実施の形態に共通の変形例（変形例１〜３）について説明する。なお、これらの実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［変形例１］
図２２（Ａ）〜（Ｃ）は、変形例１に係るプロジェクタの光源における、各色光発光スポット（赤色発光スポット１１Ｂｒ，緑色発光スポット１１Ｂｇ，青色発光スポット１１Ｂｂ）の配置構成例を模式的に表したものである。

まず、図２２（Ａ）に示した例では、光源１０Ａにおいて固体発光素子１１が１つの赤色発光スポット１１Ｂｒを有し、光源１０Ｂ（第１光源）において固体発光素子１１が、２つの緑色発光スポット１１Ｂｇと１つの青色発光スポット１１Ｂｂとを有している。つまり、この図２２（Ａ）に示した例では特に、上記した第１光源（光源１０Ｂ）において、固体発光素子１１が、同一の波長帯（ここでは緑色光の波長帯）とは異なる波長帯の光（ここでは青色光）が発せられる１または複数の発光スポット（ここでは１つの青色発光スポット１１Ｂｂ）を更に有している。

また、図２２（Ｂ）に示した例では、光源１０Ａにおいて固体発光素子１１が１つの赤色発光スポット１１Ｂｒを有し、光源１０Ｂ（第１光源）において固体発光素子１１が、２つの緑色発光スポット１１Ｂｇと２つの青色発光スポット１１Ｂｂとを有している。つまり、この図２２（Ｂ）に示した例では特に、上記した第１光源（光源１０Ｂ）において、固体発光素子１１が、同一の波長帯（ここでは緑色光または青色光の波長帯）とは異なる波長帯の光（ここでは青色光または緑色光）が発せられる１または複数の発光スポット（ここでは２つの青色発光スポット１１Ｂｂまたは２つの緑色発光スポット１１Ｂｇ）を更に有している。

更に、図２２（Ｃ）に示した例では、光源１０Ａにおいて固体発光素子１１が１つの赤色発光スポット１１Ｂｒを有し、光源１０Ｂ，１０Ｃ（第１光源）においてそれぞれ、固体発光素子１１が２つの緑色発光スポット１１Ｂｇを有し、光源１０Ｄにおいて固体発光素子１１が１つの青色発光スポット１１Ｂｂを有している。つまり、この図２２（Ａ）に示した例では特に、上記した第１光源が複数（ここでは、光源１０Ｂ，１０Ｃの２つ）設けられている。

このように、照明光学系内の複数の光源における各色発光スポットの配置方法や、複数設けられる発光スポットの発光色については特に限定されず、用途や目的に応じて任意に設定することが可能である。そのように構成した場合であっても、上記各実施の形態と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。

［変形例２］
図２３は、変形例２に係る光源（光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）の断面構成例を表したものである。本変形例の光源では、上記各実施の形態の光源とは異なり、前述した第２光源（例えば、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ）内において、ＬＤからなる複数のチップ１１Ａのうちの少なくとも１つが、光軸Ｚ１に対して傾斜配置されている。具体的には、ここでは、３つのチップ１１Ａ−１，１１Ａ−２，１１Ａ−３のうちの２つのチップ１１Ａ−１，１１Ａ−２がそれぞれ、第２光源の光軸Ｚ１に対して傾斜配置されている。なお、残りのチップ１１Ａ−２はこれらとは異なり、この光軸Ｚ１に対して平行配置されている。このため、チップ１１Ａ−２から発せられるレーザ光の光路は光軸Ｚ１に対して平行となっている一方、チップ１１Ａ−１，１１Ａ−３から発せられるレーザ光の光路はそれぞれ、光軸Ｚ１に対して傾斜された方向となっている。これにより本変形例では、光路変換（光路合成）後の各レーザ光の強度ピークを光軸Ｚ１の方向に揃えることができる。

また、本変形例においても例えば図２４に示したように、各チップ１１Ａ−１，１１Ａ−２，１１Ａ−３における発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２，１１Ｂ−３から発せられるレーザ光におけるＦＦＰの短軸方向がそれぞれ、インテグレータ４０の光軸と直交する面内における短軸方向（ここではｙ軸方向）と略一致するようにするのが望ましい。また、同様に、上記した第２光源が互いに異なる２以上の波長帯の光を発する光源である場合には、各発光スポット１１Ｂ−１，１１Ｂ−２，１１Ｂ−３から発せられるレーザ光のＦＦＰの長軸方向（ここではｘ軸方向）が、これらの２以上の波長帯間で互いに略一致するようにするのが望ましい。

［変形例３］
図２５（Ａ），（Ｂ）は、変形例３に係るプロジェクタ（プロジェクタ６）の概略構成を表すものである。なお、このプロジェクタ６が、本発明の「投射型表示装置」の一具体例に相当する。ここで、図２５（Ａ）はプロジェクタ６を上から（ｙ軸方向から）見たときの構成例を表し、図２５（Ｂ）はプロジェクタ６を横から（ｘ軸方向から）見たときの構成例を表す。

本変形例のプロジェクタ６は、照明光学系６Ａを備えている点で、照明光学系１Ａを備えたプロジェクタ１の構成と相違する。そこで、以下では、プロジェクタ１との相違点について主に説明し、プロジェクタ１との共通点についての説明を適宜省略するものとする。

照明光学系６Ａでは、照明光学系１Ａにおいて、インテグレータ４０およびコンデンサ５０を省いた（設けないようにした）構成となっている。すなわち、照明光学系６Ａは、光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、カップリングレンズ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと、光路合成素子３０とを有している。

このように、場合によっては照明光学系内に、インテグレータ４０およびコンデンサ５０を設けないようにしてもよい。

［その他の変形例］
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、照明光学系１Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａが、平行光をフライアイレンズ４０Ａに入射させる無限光学系を含んで構成されていたが、収束光（または発散光）をフライアイレンズ４０Ａに入射させる有限光学系を含んで構成されていてもよい。この場合には、上記実施の形態等において、カップリングレンズ２０Ａ〜２０Ｄの代わりに、光源１０Ａ〜１０Ｄから発せられた光を収束するか、または発散する機能を有する指向角変換素子を配置すればよい。ただし、この場合には、フライアイレンズ４０Ａの各セル４１によってフライアイレンズ４０Ｂに形成される各光源像Ｓのサイズがフライアイレンズ４０Ｂの１つのセル４２のサイズを超えない大きさとなるように、上記の指向角変換素子と、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂとからなる光学系の光学倍率が設定されていることが好ましい。具体的には、上記の指向角変換素子と、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂとからなる光学系の光学倍率が以下の関係式を満たすことが好ましい。なお、この場合においても、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂの各セル４１，４２が１以外の縦横比（アスペクト比）を有している場合には、照明光学系１Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａが、アナモフィック光学系となっていることが好ましい。
ｈ＝Ｐ×ｍ≦ｈ_FEL2
ｍ：上記の指向角変換素子と、フライアイレンズ４０Ａ，４０Ｂとからなる光学系の光学倍率

また、上記実施の形態等では、本発明を、投射型表示装置に適用した場合について説明されていたが、他の表示装置に適用することももちろん可能である。例えば、図２６に示したように、本発明を、リアプロジェクション表示装置７に適用することが可能である。このリアプロジェクション表示装置７は、照明光学系１Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａを含むプロジェクタ１，３，４，５，６と、プロジェクタ１，３，４，５，６（投影光学系７０）から投射された画像光を映し出す透過型スクリーン８とを備えている。このように、リアプロジェクション表示装置７の照明光学系として、照明光学系１Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａを用いることにより、照明光（画像光，表示光）の輝度を向上させることができる。

更に、上記実施の形態等では、空間変調素子６０が透過型または反射型の素子によって構成されている場合について説明したが、これには限られず、例えば、空間変調素子６０がデジタルマイクロミラーデバイスによって構成されていてもよい。

加えて、上記実施の形態等では、照明光学系および表示装置の各構成要素（光学系）を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。

また、上記実施の形態等では、本発明の照明装置の用途として、投射型等の表示装置を例に挙げて説明したが、これには限られず、例えばステッパ等の露光装置にも適用することが可能である。

１，３，４，５，６…プロジェクタ、１Ａ，３Ａ，４Ａ，５Ａ，６Ａ…照明光学系、２…スクリーン、７…リアプロジェクション表示装置、８…透過型スクリーン、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ、１０Ｄ…光源、１１…固体発光素子、１１Ａ，１１Ａ−１，１１Ａ−２，１１Ａ−３…チップ、１１Ｂ，１１Ｂ−１，１１Ｂ−２，１１Ｂ−３…発光スポット、１１Ｂｒ…赤色発光スポット、１１Ｂｇ…緑色発光スポット、１１Ｂｂ…青色発光スポット、１２…パッケージ、１３…ステム、１３Ａ…支持基板、１３Ｂ…外枠基板、１３Ｃ…接続端子、１４…キャップ、１４Ａ…筒部、１４Ｂ…光透過部、１５…サブマウント、１６…ワイヤ、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…カップリングレンズ、３０…光路合成素子、３０Ａ，３０Ｂ…ダイクロイックミラー、４０…インテグレータ、４０Ａ，４０Ｂ…フライアイレンズ、４１，４２…セル、５０，５０Ａ，５０Ｂ…コンデンサレンズ、５１…偏光ビームスプリッタ、６０…空間変調素子、６０Ａ…照明範囲、７０…投影光学系。

Claims (16)

1. 単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源を備え、
   前記固体発光素子は、所定の波長帯の光を発する単一のチップ、または同一の波長帯もしくは互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップからなり、
   前記１または複数の光源全体として、互いに異なる２以上の波長帯の光が発せられるように、前記発光スポットが３つ以上設けられ、
   前記１または複数の光源のうちの少なくとも１つの光源である第１光源において、前記固体発光素子が、同一の波長帯の光が発せられる複数の発光スポットを有する
   照明装置。
2. 前記第１光源において、前記固体発光素子が、前記同一の波長帯とは異なる波長帯の光が発せられる１または複数の発光スポットを更に有する
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記１または複数の光源全体として、前記チップの少なくとも１つが、レーザダイオードである
   請求項１または請求項２に記載の照明装置。
4. 前記固体発光素子側から入射した光が通過して出射する光学部材を更に備え、
   前記１または複数の光源のうちの少なくとも１つの光源である第２光源において、前記レーザダイオードからなるチップにおける発光スポットが複数設けられ、
   各発光スポットから発せられる光におけるファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の短軸方向がそれぞれ、前記光学部材の光軸と直交する面内における短軸方向と略一致している
   請求項３に記載の照明装置。
5. 前記光学部材が、
   前記固体発光素子側から入射した光の指向角を変換する１または複数の指向角変換素子と、
   前記指向角変換素子を透過した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータとからなり、
   前記ＦＦＰの短軸方向がそれぞれ、前記インテグレータの光軸と直交する面内における短軸方向と略一致している
   請求項４に記載の照明装置。
6. 前記第２光源は、互いに異なる２以上の波長帯の光を発するものであり、
   前記ＦＦＰの長軸方向が、前記２以上の波長帯間で互いに略一致している
   請求項４に記載の照明装置。
7. 前記第２光源内において、前記レーザダイオードからなる複数のチップのうちの少なくとも１つが、光軸に対して傾斜配置されている
   請求項４に記載の照明装置。
8. 前記固体発光素子側から入射した光の指向角を変換する１または複数の指向角変換素子と、
   前記指向角変換素子を透過した光が照明する所定の照明範囲における光の照度分布を均一化するインテグレータとを更に備えた
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
9. 前記インテグレータは、前記指向角変換素子側からの光が入射する第１のフライアイレンズと、前記第１のフライアイレンズ側からの光が入射する第２のフライアイレンズとからなり、
   前記第１のフライアイレンズの各セルによって前記第２のフライアイレンズに形成される各光源像のサイズが前記第２のフライアイレンズの１セルのサイズを超えない大きさとなるように、前記指向角変換素子と、前記第１および第２のフライアイレンズとからなる光学系の光学倍率が設定されている
   請求項８に記載の照明装置。
10. 前記指向角変換素子と、前記第１および第２のフライアイレンズとからなる光学系の光学倍率が、以下の関係式を満たす
    請求項９に記載の照明装置。
    ｈ＝Ｐ×ｍ≦ｈ_FEL2
    ｈ：前記光源像のサイズ
    Ｐ：前記光射出領域のサイズ（前記固体発光素子が単一のチップからなる場合はそのチップの発光スポットのサイズに等しく、前記固体発光素子が複数のチップからなる場合は最小面積で全てのチップの発光スポットを囲ったときのその囲いのサイズに等しい）
    ｍ：前記指向角変換素子と、前記第１および第２のフライアイレンズとからなる光学系の光学倍率
    ｈ_FEL2：前記第２のフライアイレンズの１セルのサイズ
11. 前記第１のフライアイレンズは、前記第２のフライアイレンズの略焦点位置に配置されており、
    前記第２のフライアイレンズは、前記第１のフライアイレンズの略焦点位置に配置されている
    請求項９に記載の照明装置。
12. 各光源は、前記固体発光素子を内蔵したパッケージとなっている
    請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
13. 各光源は、前記固体発光素子を基材上に支持するパッケージとなっている
    請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
14. 前記チップは、発光ダイオード、有機ＥＬ発光素子、またはレーザダイオードである
    請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
15. 照明光学系と、
    入力された映像信号に基づいて前記照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、
    前記空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系と
    を備え、
    前記照明光学系は、
    単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源を備え、
    前記固体発光素子は、所定の波長帯の光を発する単一のチップ、または同一の波長帯もしくは互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップからなり、
    前記１または複数の光源全体として、互いに異なる２以上の波長帯の光が発せられるように、前記発光スポットが３つ以上設けられ、
    前記１または複数の光源のうちの少なくとも１つの光源である第１光源において、前記固体発光素子が、同一の波長帯の光が発せられる複数の発光スポットを有する
    投射型表示装置。
16. 照明光学系と、
    入力された映像信号に基づいて前記照明光学系からの光を変調することにより、画像光を生成する空間変調素子と、
    前記空間変調素子で生成された画像光を投射する投影光学系と、
    前記投影光学系から投射された画像光を映し出す透過型スクリーンと
    を備え、
    前記照明光学系は、
    単一もしくは複数の点状、または単一もしくは複数の非点状の発光スポットからなる光射出領域から光を発する固体発光素子を含む１または複数の光源を備え、
    前記固体発光素子は、所定の波長帯の光を発する単一のチップ、または同一の波長帯もしくは互いに異なる波長帯の光を発する複数のチップからなり、
    前記１または複数の光源全体として、互いに異なる２以上の波長帯の光が発せられるように、前記発光スポットが３つ以上設けられ、
    前記１または複数の光源のうちの少なくとも１つの光源である第１光源において、前記固体発光素子が、同一の波長帯の光が発せられる複数の発光スポットを有する
    直視型表示装置。

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