光源装置和投影仪的制作方法

本发明涉及光源装置和投影仪。

背景技术：

作为用于投影仪的光源装置，例如提出了利用激光元件的光源装置。在下述的专利文献1中公开有一种光源装置，该光源装置具有：2个激光阵列，其具有多个激光元件；光合成元件，其对从2个激光阵列射出的光束进行合成；以及准直透镜，其使从各激光元件射出的光束平行。在该光源装置中，光合成元件具有基板和多个反射膜，该多个反射膜在基板的一个面朝向一个方向延伸，彼此隔开间隔地设置。通过从一个激光阵列射出的光束被光合成元件的反射膜反射，从另一个激光阵列射出的光束透过光合成元件的反射膜之间的间隙，从而对2个光束进行合成。

专利文献1：美国专利申请公开第2004/0252744号说明书

在上述的光合成元件中，期望在多个光束排列的方向上，反射膜的尺寸和间隙的尺寸为光束的直径以上。其理由是，在光束的直径比反射膜的尺寸和间隙的尺寸大的情况下，会发生光束的损失。即，在光束的直径比反射膜的尺寸大的情况下，应该被反射膜反射的光的一部分透过间隙而不在合成光束的射出方向上前进。并且，在光束的直径比间隙的尺寸大的情况下，应该透过间隙的光的一部分被反射膜反射而不在合成光束的射出方向上前进。

可是，要想增大反射膜的尺寸和间隙的尺寸，需要增大激光元件的排列间距。因此，若想要降低光的损失而增大反射膜的尺寸和间隙的尺寸，则具有激光元件的排列间距变大，激光阵列大型化这样的问题。原理上来说，如果通过将准直透镜充分接近激光元件而使光束直径减小，则能够降低光的损失。可是，准直透镜越接近激光元件，越必须缩短准直透镜的焦距。具有焦距越短，越容易受到激光元件的位置偏差的影响这样的问题。因此，将准直透镜充分接近激光元件进行配置很难。

技术实现要素：

本发明的一个方式正是为了解决上述课题而完成的，其一个目的在于，提供光源装置，可抑制包含多个发光元件的光源单元的大型化并且光的损失较小。本发明的一个方式的一个目的在于，提供具有上述光源装置的投影仪。

为了达到上述目的，本发明的一个方式的光源装置具有：第一光源单元，其包含射出第一光束的第一发光元件，向第一方向射出包含所述第一光束的第一光线束；第二光源单元，其包含射出第二光束的第二发光元件和射出第三光束的第三发光元件，向与所述第一方向交叉的第二方向射出包含所述第二光束和所述第三光束的第二光线束；第一光束转换光学系统，其在设所述第一光束、所述第二光束以及所述第三光束中的一个光束为特定光束时，改变所述特定光束的尺寸；以及光线合成部，其设置于所述第一光束转换光学系统的下段，通过反射所述第一光线束和所述第二光线束中的任意一个光线束，生成包含所述第一光线束和所述第二光线束的合成光线束。所述光线合成部具有供所述第二光束入射的第二区域、供所述第三光束入射的第三区域以及供所述第一光束入射的第一区域，所述第一区域位于所述第二区域与所述第三区域之间。在设所述第二区域和所述第三区域排列的方向为第三方向时，所述第一光束转换光学系统以使所述特定光束入射到所述光线合成部时所述特定光束在所述第三方向上的尺寸比所述特定光束从所述第一光束转换光学系统射出时所述特定光束在所述第三方向上的尺寸小的方式，转换所述特定光束。

在本说明书中，设第一光束、第二光束以及第三光束中的一个光束为特定光束。本发明的一个方式的光源装置具有上述的第一光束转换光学系统，因此，特定光束在第三方向上的尺寸在入射到光线合成部的时刻比在从第一光束转换光学系统射出的时刻小。因此，即使在第二发光元件与第三发光元件之间的间距较小的情况下，也能够降低由光线合成部对第一光线束和第二光线束进行合成时特定光束的损失。由此，至少可实现能够抑制第二光源单元的大型化并且光的损失较小的光源装置。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第三方向是在从与所述第一方向和所述第二方向垂直的方向观察的俯视时所述第一方向与所述第二方向之间的方向，所述第二发光元件和所述第三发光元件在所述第一方向上配置于彼此不同的位置处，所述第一光束转换光学系统将所述特定光束转换成在所述俯视时收敛的收敛光束并射出，在所述俯视时，在所述合成光线束中，所述第一光束位于所述第二光束与所述第三光束之间。

根据该结构，能够提供具有第二区域和第三区域在第一光线束的射出方向与第二光线束的射出方向之间的方向上排列而成的光线合成部的光源装置，从而能够得到宽度较小的合成光线束。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，该光源装置还具有第二光束转换光学系统，该第二光束转换光学系统设置于所述合成光线束的光路中，使所述特定光束在所述俯视时平行。

根据该结构，能够通过第二光束转换光学系统使特定光束在所述俯视时平行。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第一光束、所述第二光束以及所述第三光束分别相当于所述特定光束，在所述第一光束、所述第二光束以及所述第三光束入射到所述第二光束转换光学系统时，在所述俯视时，所述第一光束在所述第二光束和所述第三光束排列的方向上的尺寸比所述第二光束与所述第三光束之间的间隔小。

根据上述结构，第一光束、第二光束以及第三光束分别入射到第二光束转换光学系统中的与各光束对应的区域。由此，能够良好地使特定光束平行。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第一光源单元具有包含所述第一发光元件，并且在所述第二方向上配置于彼此不同的位置处的多个发光元件，所述第二光源单元具有包含所述第二发光元件和所述第三发光元件，并且在所述第一方向上配置于彼此不同的位置处的多个发光元件，所述光线合成部具有多个反射区域和多个透光区域，所述多个反射区域和所述多个透光区域在所述俯视时交替配置。

根据该结构，光线合成部能够使用多个反射区域和多个透光区域，容易地对来自具有多个发光元件的第一光源单元的第一光线束和来自具有多个发光元件的第二光源单元的第二光线束进行合成。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第一光束转换光学系统具有：第一透镜阵列，其具有与从所述第一光源单元射出的多个光束分别对应的多个第一透镜；以及第二透镜阵列，其具有与从所述第二光源单元射出的多个光束分别对应的多个第二透镜，所述第二光束转换光学系统具有准直透镜阵列，该准直透镜阵列具有多个准直透镜，在所述俯视时，所述多个准直透镜的间距是从所述第一光源单元射出的所述多个光束的间距的1/2。

根据该结构，从第一光源单元射出的多个光束分别被第一透镜阵列转换成在俯视时收敛的收敛光束，从第二光源单元射出的多个光束分别被第二透镜阵列转换成在俯视时收敛的收敛光束。由此，可实现能够抑制第一光源单元和第二光源单元的大型化并且光的损失较小的光源装置。并且，由于多个光束分别入射到与该光束对应的准直透镜，因此，能够以较小的损失得到平行光。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第一光源单元具有的所述多个发光元件分别由具有光射出区域的激光二极管构成，其中，该光射出区域具有与所述第二方向交叉的短边方向，所述第二光源单元具有的所述多个发光元件分别由具有光射出区域的激光二极管构成，其中，该光射出区域具有与所述第一方向交叉的短边方向。

根据该结构，光束转换光学系统将从各发光元件射出的光束转换成在该光束的扩散角相对较小的方向上收敛的收敛光束并射出。因此，能够使用屈光力较小的光束转换光学系统。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第一光束转换光学系统使所述特定光束在所述俯视时收敛，并且在与包含所述第一方向和所述第二方向的面垂直的面内平行。

根据该结构，第一光束转换光学系统能够将所述特定光束转换成在与包含第一方向和第二方向的面垂直的面内平行的收敛光束。因此，能够减小光线合成部在与第一方向和第二方向垂直的方向上的尺寸。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向垂直，所述第一发光元件、所述第二发光元件以及所述第三发光元件在所述第三方向上配置于彼此不同的位置处，当从所述第一方向观察时，在所述合成光线束中，所述第一光束位于所述第二光束与所述第三光束之间。

根据该结构，能够提供具有第二区域和第三区域在与第一光线束的射出方向和第二光线束的射出方向垂直的方向上排列而成的光线合成部的光源装置，从而能够得到宽度较小的合成光线束。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第一光源单元具有包含所述第一发光元件，并且在所述第三方向上配置于彼此不同的位置处的多个发光元件，所述第二光源单元具有包含所述第二发光元件和所述第三发光元件，并且在所述第三方向上配置于彼此不同的位置处的多个发光元件，来自所述第一光源单元的所述多个发光元件和所述第二光源单元的所述多个发光元件的多个光束分别相当于所述特定光束，所述第一光束转换光学系统以使所述特定光束入射到所述光线合成部时所述特定光束在所述第三方向上的尺寸比所述特定光束从所述第一光束转换光学系统射出时所述特定光束在所述第三方向上的尺寸小的方式，转换所述特定光束。

根据该结构，能够减小光源装置在第三方向上的尺寸。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，该光源装置还具有设置于所述合成光线束的光路中的第二光束转换光学系统，当从所述第一方向或者所述第二方向观察时，所述第二光束转换光学系统使所述特定光束成为平行光射出。

根据该结构，能够通过第二光束转换光学系统使在入射到光线合成部之前收敛且从光线合成部射出之后发散的光成为平行光。由此，能够抑制比第二光束转换光学系统靠后段的光学系统中的光的损失。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第二光源单元具有的所述多个发光元件被设置成形成排列在所述第三方向上的多个光源列，所述多个光源列中的包含所述第二发光元件的光源列包含射出第四光束的第四发光元件，其中，该第四发光元件在所述第一方向上配置于与所述第二发光元件不同的位置处。在该情况下，所述光线合成部还具有供所述第四光束入射的第四区域。并且，所述光线合成部被设置成：在所述第一光束转换光学系统与所述第二光束转换光学系统之间的所述第二光束的光路中所述第二光束在所述第三方向上的尺寸最小的位置处接收所述第二光束，并且，在所述第一光束转换光学系统与所述第二光束转换光学系统之间的所述第四光束的光路中所述第四光束在所述第三方向上的尺寸最小的位置处接收所述第四光束。

根据该结构，第二光束和第四光束在各自的第三方向上的尺寸最小的位置处入射到光线合成部，因此，能够抑制光线合成部造成的光的损失。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第二发光元件与所述光线合成部之间的沿着所述第二方向的距离和所述第四发光元件与所述光线合成部之间的沿着所述第二方向的距离相等。

根据该结构，第一光束转换光学系统的设计变得容易。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述第一光束转换光学系统具有供所述特定光束入射的变形透镜。

根据该结构，能够简化第一光束转换光学系统的结构，并且能够使特定光束向特定的方向收敛。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，所述特定光束在与所述第三方向垂直的面上的扩散角，比所述特定光束在包含所述特定光束的主光线和所述第三方向的面上的扩散角大，所述特定光束从所述变形透镜的与所述第三方向垂直的面上的焦点位置射出，当从所述第三方向观察时，所述变形透镜使所述特定光束平行。

根据该结构，在特定光束的扩散角相对较小的方向上减小特定光束在第三方向上的尺寸，因此，能够容易地减小特定光束在第三方向上的尺寸，从而可靠地抑制光的损失。

在本发明的一个方式的光源装置中，也可以是，该光源装置还具有将所述合成光线束的至少一部分转换成荧光的荧光体层。

根据该结构，能够调整光源装置射出的光的颜色。

本发明的一个方式的投影仪具有：本发明的一个方式的光源装置；光调制装置，其根据图像信息对从所述光源装置射出的光进行调制；以及投射光学系统，其投射由所述光调制装置调制后的光。

本发明的一个方式的投影仪具有本发明的一个方式的光源装置，因此，能够实现光利用效率优良的小型的投影仪。

附图说明

图1是第一实施方式的投影仪的概略结构图。

图2是第一实施方式的照明装置的俯视图。

图3是图2的主要部分的放大图。

图4是发光元件和光束转换光学系统的侧视图。

图5是发光元件的立体图。

图6是从图2的箭头d方向观察光线合成部的主视图。

图7是第一实施方式的变形例的照明装置的俯视图。

图8是图7的主要部分的放大图。

图9是第二实施方式的照明装置的俯视图。

图10是发光元件和光束转换光学系统的侧视图。

图11是第三实施方式的第一光源装置的主要部分的俯视图。

图12是第四实施方式的光源装置的立体图。

图13是光源装置的俯视图。

图14是从第二方向观察光源装置的侧视图。

图15是从第一方向观察光源装置的侧视图。

图16是示出光线合成部的第一例的主视图。

图17是示出光线合成部的第二例的主视图。

标号说明

1：投影仪；2：照明装置；4r、4g、4b：光调制装置；6：投射光学系统；11、51、101、160：第一光源装置(光源装置)；15、52、161：第一光源单元；16、162：第二光源单元；17、163：第一光束转换光学系统；18、164、181、191：光线合成部；18r、164r、181r、191r：反射区域；18r2、164r2：第二区域；18r3、164r3：第三区域；18t、164t、181t、191t：透光区域；18t1、164t1：第一区域；21：第一透镜阵列；22：第二透镜阵列；25：发光元件；25a：第一发光元件；25b：第二发光元件；25c：第三发光元件；25d：第四发光元件；47：准直透镜；70、165：第一准直光学系统(第二光束转换光学系统)；l1：第一光束；l2：第二光束；l3：第三光束；l4：第四光束；lt1：第一光线束；lt2：第二光线束。

具体实施方式

【第一实施方式】

使用图1～图8对第一实施方式的投影仪进行说明。本实施方式的投影仪是在屏幕上显示彩色影像的投射型图像显示装置。投影仪具有与红色光、绿色光以及蓝色光的各色光对应的3个液晶光调制装置。投影仪具有激光二极管作为照明装置的光源。

图1是示出本实施方式的投影仪的光学系统的概略图。

如图1所示，投影仪1具有照明装置2、颜色分离光学系统3、光调制装置4r、光调制装置4g、光调制装置4b、颜色合成光学系统5以及投射光学系统6。

在本实施方式中，照明装置2朝向颜色分离光学系统3射出白色光w作为照明光。

颜色分离光学系统3将白色光w分离成红色光lr、绿色光lg以及蓝色光lb。颜色分离光学系统3具有第一分色镜7a和第二分色镜7b、第一全反射镜8a、第二全反射镜8b以及第三全反射镜8c、第一中继透镜9a和第二中继透镜9b。

第一分色镜7a透射红色光lr并且反射其它光(绿色光lg和蓝色光lb)。第二分色镜7b反射绿色光lg并且透射蓝色光lb。

第一全反射镜8a配置于红色光lr的光路中，将透过第一分色镜7a的红色光lr朝向光调制装置4r反射。第二全反射镜8b和第三全反射镜8c配置于蓝色光lb的光路中，将透过第二分色镜7b的蓝色光lb导入到光调制装置4b。绿色光lg被第二分色镜7b朝向光调制装置4g反射。

光调制装置4r根据图像信息对红色光lr进行调制而形成与红色光lr对应的图像光。光调制装置4g根据图像信息对绿色光lg进行调制而形成与绿色光lg对应的图像光。光调制装置4b根据图像信息对蓝色光lb进行调制而形成与蓝色光lb对应的图像光。

在光调制装置4r、光调制装置4g、光调制装置4b中例如使用透射型的液晶面板。并且，在液晶面板的入射侧和射出侧分别配置有偏振片(未图示)。

在光调制装置4r、光调制装置4g、光调制装置4b的入射侧分别配置有场镜10r、场镜10g、场镜10b。

颜色合成光学系统5合成与红色光lr、绿色光lg以及蓝色光lb对应的各图像光，将合成后的图像光朝向投射光学系统6射出。在颜色合成光学系统5中例如使用十字分色棱镜。

投射光学系统6由投射透镜组构成。投射光学系统6将由颜色合成光学系统5合成后的图像光朝向屏幕scr放大投射。

(照明装置)

接下来，对上述照明装置2的结构进行说明。

图2是示出照明装置2的概略结构的图。

如图2所示，照明装置2具有第一光源装置11、第二光源装置12以及均匀化照明光学系统13。

第一实施方式的第一光源装置11相当于权利要求书中的光源装置。

下面，在附图中，有时使用xyz直角坐标系进行说明。

在图2中，与照明装置2中的照明光轴100ax平行的方向是x轴方向。与第一光源装置11的光轴ax1平行的方向是y轴方向。与x轴方向和y轴方向分别垂直的方向是z轴方向。

如图2所示，第一光源装置11具有第一光源单元15、第二光源单元16、第一光束转换光学系统17、光线合成部18、第一准直光学系统70、分色镜80、第一聚光光学系统90以及旋转荧光板30。并且，第一光束转换光学系统17具有与第一光源单元15对应的第一透镜阵列21和与第二光源单元16对应的第二透镜阵列22。

本实施方式的第一准直光学系统70与权利要求书中的第二光束转换光学系统对应。

第一光源单元15和第二光源单元16具有多个发光元件25。发光元件25由激光二极管构成。发光元件25例如射出发光强度的峰值波长为445nm的蓝色的光束l。

第一光源单元15的发光元件25包含第一发光元件25a，排列在x轴方向(第二方向)上。将从第一发光元件25a射出的光束l称作第一光束l1。第一光源单元15向y轴方向(第一方向)射出由包含第一光束l1的多个光束l构成的第一光线束lt1。

第二光源单元16的发光元件25包含在y轴方向上配置于彼此不同的位置处的第二发光元件25b和第三发光元件25c，排列在y轴方向(第一方向)上。将从第二发光元件25b射出的光束l称作第二光束l2，将从第三发光元件25c射出的光束l称作第三光束l3。第二光源单元16向x轴方向(第二方向)射出由包含第二光束l2和第三光束l3的多个光束l构成的第二光线束lt2。

作为第二发光元件25b和第三发光元件25c，选择第二光源单元16的4个发光元件25中的彼此相邻的2个发光元件25。在本实施方式中，设图2的左数第二个发光元件25为第二发光元件25b，设左数第三个发光元件25为第三发光元件25c。并且，作为第一发光元件25a，选择从z轴方向观察时射出入射到光线合成部18的入射位置为第二光束l2的入射位置与第三光束l3的入射位置之间的光束l的发光元件25。因此，在本实施方式中，作为第一发光元件25a，选择第一光源单元15的4个发光元件25中的上数第二个发光元件25。

图5是发光元件25的立体图。

如图5所示，发光元件25具有射出光束l的光射出区域251。光射出区域251的平面形状是从光束l的主光线lc的方向观察具有长边方向w1和短边方向w2的大致矩形。

在本实施方式中，光射出区域251的长边方向w1的宽度例如是40μm。光射出区域251的短边方向w2的宽度例如是1μm。但是，光射出区域251的形状和尺寸并不限定于此。在第一光源单元15的发光元件25中，光射出区域251的长边方向w1与x轴方向(第二方向)一致，光射出区域251的短边方向w2与z轴方向一致，其中，该z轴方向与x轴方向交叉。在第二光源单元16的发光元件25中，光射出区域251的长边方向w1与y轴方向(第一方向)一致，光射出区域251的短边方向w2与z轴方向一致，其中，该z轴方向与y轴方向交叉。

从发光元件25射出的光束l由具有与光射出区域251的长边方向w1平行的偏振方向的线偏振光构成。光束l在光射出区域251的短边方向w2上的扩散角比光束l在光射出区域251的长边方向w1上的扩散角大。由此，光束l的截面形状ls为以z轴方向(短边方向w2)为长轴方向的椭圆形状。

图4是从x轴方向观察第一光源单元15的发光元件和光束转换光学系统的侧视图。另外，由于第二光源单元16的结构与第一光源单元15的结构相同，因此，这里仅图示第一光源单元15的结构。

第一透镜阵列21具有与从第一光源单元15射出的多个光束l分别对应的多个第一透镜41。多个第一透镜41排列在x轴方向上。第一透镜41由变形透镜构成。如图2所示，第一透镜41使入射的光束l在与多个第一透镜41的排列方向(x轴方向)和光束l的主光线的方向(y轴方向)平行的面(xy平面)内收敛。并且，如图4所示，第一透镜41使入射的光束l在与xy平面垂直的面(yz平面)内平行。

第二透镜阵列22具有与从第二光源单元16射出的多个光束l分别对应的多个第二透镜42。多个第二透镜42排列在y轴方向上。第二透镜42由变形透镜构成。第二透镜42使入射的光束l在与多个第二透镜42的排列方向(y轴方向)和光束l的主光线的方向(x轴方向)平行的面(xy平面)内收敛。并且，第二透镜42使入射的光束l在与xy平面垂直的面(xz平面)内平行。

图6是从图2的箭头d的方向观察光线合成部18的主视图。箭头d的方向是光线合成部18的面法线方向。在图2中，示意性地示出入射到光线合成部18的光束l。

如图6所示，光线合成部18具有基板44和多个反射部件45，其中，该基板44具有透光性。多个反射部件45被设置成在基板44的一个面上隔开规定的间隔。反射部件45由反射膜构成，该反射膜例如由金属膜、电介质多层膜等构成。基板44的一面中的设置有反射部件45的区域是反射区域18r，未设置反射部件45的区域是透光区域18t。即，光线合成部18具有多个反射区域18r和多个透光区域18t。在从z轴方向观察的俯视时，反射区域18r和透光区域18t交替配置。在本说明书中，将从z轴方向观察的俯视简称作俯视。

如图2所示，光线合成部18被配置成相对于从第一光源单元15射出的第一光线束lt1的中心轴lt1c和从第二光源单元16射出的第二光线束lt2的中心轴lt2c分别呈45°的角度。即，光线合成部被配置成相对于x轴和y轴分别呈45°的角度。

如图6所示，在从基板44的面法线方向观察光线合成部18时，反射区域18r和透光区域18t的形状是如下的长方形状：以z轴方向为长边方向，以在xy面内与x轴和y轴呈45°的角度的方向为短边方向。第一光源单元15和光线合成部18被配置成使从第一光源单元15的各发光元件25射出的各光束l入射到各自对应的透光区域18t。第二光源单元16和光线合成部18被配置成使从第二光源单元16的各发光元件25射出的各光束l入射到各自对应的反射区域18r。光线合成部18通过使第一光线束lt1透过并反射第二光线束lt2，生成包含第一光线束lt1和第二光线束lt2的合成光线束lt3。

这里，更详细地对第一光束转换光学系统17对光束l的收敛进行说明。

图3是图2的主要部分的放大图。

在光线合成部18中，设供第二光束l2入射的反射区域18r为第二区域18r2，设供第三光束l3入射的反射区域18r为第三区域18r3。并且，设位于第二区域18r2与第三区域18r3之间且供第一光束l1入射的透光区域18t为第一区域18t1。并且，设第二区域18r2和第三区域18r3排列的方向为第三方向q。此时，第三方向q相对于x轴方向(第二方向)和y轴方向(第一方向)分别呈45°的角度。

在本实施方式中，第一光束l1、第二光束l2以及第三光束l3都相当于特定光束。

如图3所示，第一透镜41将第一光束l1转换成在俯视时收敛的收敛光束。因此，入射到光线合成部18时第一光束l1在x轴方向上的直径比从第一光束转换光学系统17射出时该第一光束l1在x轴方向上的直径小。换言之，第一透镜41以使第一光束l1入射到光线合成部18时第一光束l1在第三方向q上的尺寸w1b比第一光束l1从第一光束转换光学系统17射出时第一光束l1在第三方向q上的尺寸w1a小的方式，将第一光束l1转换成在俯视时收敛的收敛光束并射出。下面，收敛光束是指至少在俯视时收敛的光束。

第二透镜42将第二光束l2转换成收敛光束。因此，入射到光线合成部18时第二光束l2在y轴方向上的直径比从第一光束转换光学系统17射出时该第二光束l2在y轴方向上的直径小。换言之，第二透镜42以使第二光束l2入射到光线合成部18时第二光束l2在第三方向q上的尺寸w2b比第二光束l2从第一光束转换光学系统17射出时第二光束l2在第三方向q上的尺寸w2a小的方式，将第二光束l2转换成收敛光束并射出。

第三光束l3与第二光束l2同样地被第二透镜42转换成收敛光束。

这样，第一光束转换光学系统17以使特定光束入射到光线合成部18时特定光束在第三方向q上的尺寸比特定光束从第一光束转换光学系统17射出时特定光束在第三方向q上的尺寸小的方式，将特定光束转换成收敛光束并射出。

如图2所示，第一准直光学系统70设置于光线合成部18的下段。第一准直光学系统70使从第一光束转换光学系统17射出的特定光束在俯视时平行。第一准直光学系统70具有准直透镜阵列，该准直透镜阵列具有多个准直透镜47。在俯视时，多个准直透镜47的间距p1是从第一光源单元15射出的多个光束l的间距p2的1/2。

在第一光束l1、第二光束l2以及第三光束l3分别入射到第一准直光学系统70时，在俯视时，第一光束l1在第二光束l2和第三光束l3排列的方向(x轴方向)上的尺寸比第二光束l2与第三光束l3之间的间隔小。

旋转荧光板30在通过电动机31而能够旋转的基板32上具有环状的荧光体层33。基板32例如由铝、铜等散热性优良的金属板构成。

荧光体层33被蓝色的激励光e激励而射出包含红色光和绿色光的荧光y。荧光体层33例如含有yag系荧光体(y，gd)3(al，ga)5o12：ce。

电介质多层膜34设置于荧光体层33与基板32之间。电介质多层膜34将入射的荧光y的大部分朝向与基板32相反的一侧反射。即，旋转荧光板30朝向与激励光e入射的一侧相同的一侧射出荧光y。

从第一准直光学系统70射出由第一光线束lt1和第二光线束lt2构成的合成光线束lt3。合成光线束lt3入射到分色镜80。合成光线束lt3构成激励光e。

在本实施方式中，分色镜80被配置成在从第一准直光学系统70到第一聚光光学系统90的光路中与第一光源装置11的光轴ax1和照明装置2的照明光轴100ax分别以45°的角度相交。分色镜80将激励光e朝向第一聚光光学系统90反射。

第一聚光光学系统90使激励光e朝向旋转荧光板30的荧光体层33聚光，并且使从旋转荧光板30射出的荧光y大致平行。第一聚光光学系统90具有第一凸透镜92和第二凸透镜94。

第二光源装置12具有第二光源710、第二聚光光学系统760、散射板732以及第二准直光学系统770。

第二光源710具有多个发光元件711。多个发光元件711分别由激光二极管构成。发光元件711例如射出发光强度的峰值波长为445nm的蓝色的光束，但峰值波长并不限定于445nm。

第二聚光光学系统760具有第一凸透镜762和第二凸透镜764。第二聚光光学系统760将从第二光源710射出的蓝色光b聚光到散射板732附近。

散射板732通过散射从第二光源710射出的蓝色光b而对蓝色光b给予与从旋转荧光板30射出的荧光y的配光分布相类似的配光分布。作为散射板732，例如能够使用由光学玻璃构成的磨砂玻璃。

第二准直光学系统770具有第一凸透镜772和第二凸透镜774。第二准直光学系统770使从散射板732射出的蓝色光b大致平行。

从第二光源装置12射出的蓝色光b被分色镜80反射，从旋转荧光板30射出，与透过分色镜80的荧光y合成而成为白色光w。白色光w入射到均匀化照明光学系统13。

均匀化照明光学系统13具有第一透镜阵列125、第二透镜阵列130、偏振转换元件140以及重叠透镜150。

第一透镜阵列125具有将从分色镜80射出的白色光w分割成多个部分光束的多个第一小透镜125a。多个第一小透镜125a在与照明光轴100ax垂直的面内排列成矩阵状。

第二透镜阵列130具有与第一透镜阵列125的多个第一小透镜125a对应的多个第二小透镜132。第二透镜阵列130与重叠透镜150一起使第一透镜阵列125的各第一小透镜125a的像成像于光调制装置4r、4g、4b的图像形成区域的附近。多个第二小透镜132在与照明光轴100ax垂直的面内排列成矩阵状。

偏振转换元件140使白色光w的偏振方向一致。偏振转换元件140例如由偏振分离膜、相位差板以及镜构成。偏振转换元件140将不偏振的荧光y转换成线偏振光。

重叠透镜150对从偏振转换元件140射出的各部分光束进行聚光而使它们在光调制装置4r、光调制装置4g以及光调制装置4b的图像形成区域附近彼此重叠。第一透镜阵列125、第二透镜阵列130以及重叠透镜150构成使图像形成区域上的白色光w的面内光强度分布均匀的积分光学系统。

在以往的光源装置中，通过准直透镜而平行的光入射到光线合成部，因此，光束入射到光线合成部时的直径与光束从准直透镜射出时的直径大致相同。因此，在为了使光源装置小型化而减小多个发光元件的排列间距时，具有在光线合成部中产生光的渐晕从而产生损失这样的问题。

与此相对，本实施方式的第一光源装置11具有第一光束转换光学系统17，该第一光束转换光学系统17具有第一透镜阵列21和第二透镜阵列22。从第一光源单元15射出的多个光束l分别通过第一透镜阵列21而在xy平面内收敛。并且，从第二光源单元16射出的多个光束l各自通过第二透镜阵列22而在xy平面内收敛。如上所述，入射到光线合成部18时第一光束l1在x轴方向上的直径比从第一光束转换光学系统17射出时第一光束l1在x轴方向上的直径小。并且，入射到光线合成部18时第二光束l2在y轴方向上的直径比从第一光束转换光学系统17射出时第二光束l2在y轴方向上的直径小。

因此，即使减小多个发光元件25的排列间距，也很难产生光的渐晕从而能够降低光的损失。并且，通过减小多个发光元件25的排列间距，能够减小第一光源单元15、第二光源单元16以及光线合成部18，因此能够实现第一光源装置11的小型化。

并且，在本实施方式的第一光源装置11中，对来自第一光源单元15的第一光线束lt1和来自第二光源单元16的第二光线束lt2进行合成，因此，能够实现第一光源装置11的高亮度化。并且，未对光线合成部18利用偏振分离元件，因此，能够使第一光线束lt1的偏振方向与第二光线束lt2的偏振方向彼此一致。因此，在第一光源装置11后段的光学系统中，能够降低因偏振方向的差异而导致的明亮度的差异、着色的差异等对光学特性的影响。

并且，本实施方式的第一光源装置11具有的第一准直光学系统70能够将已被转换成收敛光束的特定光束转换成平行光。

并且，在本实施方式的第一光源装置11中，在第一光束l1、第二光束l2以及第三光束l3入射到第一准直光学系统70时，在俯视时，第一光束l1在第二光束l2和第三光束l3排列的方向上的尺寸比第二光束l2与第三光束l3之间的间隔小。由此，各光束入射到与该光束对应的准直透镜47，因此能够减少光利用效率的降低。

并且，在本实施方式的第一光源装置11中，第一光源单元15具有排列在x轴方向上的多个发光元件25，第二光源单元16具有排列在y轴方向上的多个发光元件25，光线合成部18在俯视时，交替配置有多个反射区域18r和多个透光区域18t。由此，光线合成部18能够容易地对第一光线束lt1和第二光线束lt2进行合成。

并且，在本实施方式的第一光源装置11中，第一光源单元15具有的多个发光元件25各自由具有光射出区域251的激光二极管构成，该光射出区域251具有与x轴方向交叉的短边方向，第二光源单元16具有的多个发光元件25各自由具有光射出区域251的激光二极管构成，该光射出区域251具有与y轴方向交叉的短边方向。因此，从各发光元件25射出的光束l的截面的长边方向与反射区域18r或者透光区域18t的长边方向(z轴方向)一致。从各发光元件25射出的光束l的截面的短边方向与反射区域18r或者透光区域18t的短边方向一致。换言之，光束l的截面的短边方向与xy平面平行。由此，与光束l的截面的短边方向与反射区域18r或者透光区域18t的长边方向一致的情况相比较，能够使用屈光力较小的第一光束转换光学系统17。

并且，在本实施方式的第一光源装置11中，第一光束转换光学系统17由使光在z轴方向上平行的变形透镜构成。由此，能够减小光线合成部18在z轴方向上的尺寸。

(第一实施方式的变形例)

下面，使用图7和图8对第一实施方式的变形例进行说明。

本变形例的照明装置的基本结构与第一实施方式相同，第一光源装置的第一光源单元的结构与第一实施方式不同。因此，省略整个第一光源装置的说明，仅对第一光源单元进行说明。

图7是第一实施方式的变形例的照明装置的俯视图。图8是图7的主要部分的放大图。

在图7和图8中，对与在第一实施方式中使用的附图共同的构成要素标注相同的标号而省略其说明。

如图7所示，在本变形例的第一光源装置51中，第一光源单元52具有包含射出第一光束l1的第一发光元件25a的多个发光元件25和多个镜53。多个镜53各自设置于从多个发光元件25射出的多个光束l各自的光路上。各镜53将从各发光元件25射出的各光束l的光路折弯90°，将各光束l导入到光线合成部18。

在本变形例中，构成第一光源单元52的多个发光元件25设置在与构成第二光源单元16的多个发光元件25相邻的位置。构成第一光源单元52和第二光源单元16的全部发光元件25朝向第二方向(x轴方向)射出光束l。

镜被设置成相对于第一方向(y轴方向)和第二方向(x轴方向)分别呈45°的角度。因此，光束l在从第一光源单元52的发光元件25朝向第二方向(x轴方向)射出之后，被镜53反射而朝向第一方向(y轴方向)前进，入射到光线合成部18。在上述实施方式中，从多个发光元件25到光线合成部18的光束l的光路呈直线状延伸，相比之下，在本变形例中，从多个发光元件25到光线合成部18的光束l的光路折弯90°。另外，光束l的光路折弯的角度并不一定是90°。

在本变形例中，第一光束转换光学系统17以使特定光束入射到光线合成部18时特定光束在第三方向上的尺寸比特定光束从第一光束转换光学系统17射出时特定光束在第三方向上的尺寸小的方式，将特定光束转换成收敛光束。

但是，在如本变形例所示从多个发光元件25到光线合成部18的光路折弯的情况下，以如下方式考虑第三方向的尺寸。

图8是图7中的从一个发光元件25a到光线合成部18的光路的放大图。

在从发光元件25a射出的光束l折弯的情况下，如图8所示，考虑使从发光元件25a射出的光束l的主光线lc呈直线状延伸的虚拟配置。在虚拟配置中，第一透镜41以使第一光束l1入射到光线合成部18时第一光束l1在第三方向上的尺寸w1d比第一光束l1从第一透镜41射出时第一光束l1在第三方向上的尺寸w1c小的方式，将第一光束l1转换成收敛光束。光束l以90°以外的角度折弯的情况也是同样的。

在本变形例中，也可得到能够实现抑制大型化并且光的损失较小的第一光源装置51这样的、与第一实施方式相同的效果。

【第二实施方式】

下面，使用图9和图10对本发明的第二实施方式进行说明。

第二实施方式的光源装置的基本结构与第一实施方式相同，光束转换光学系统的结构与第一实施方式不同。因此，省略整个光源装置的说明，仅对光束转换光学系统进行说明。

图9是第二实施方式的照明装置的俯视图。图10是发光元件和光束转换光学系统的侧视图。

在图9和图10中，对与在第一实施方式中使用的附图共同的构成要素标注相同的标号而省略其说明。

在第二实施方式中，与第一实施方式同样地，第一光源装置61也相当于权利要求书的光源装置。

如图9所示，第一光源装置61具有的光束转换光学系统62具有与第一光源单元15对应的第一柱面透镜63和第一透镜阵列64、以及与第二光源单元16对应的第二柱面透镜65和第二透镜阵列66。

第一柱面透镜63与构成第一光源单元15的多个发光元件25共同设置。从多个发光元件25射出的多个光束l入射到第一柱面透镜63。第一柱面透镜63在俯视时不具有曲率。并且，如图10所示，第一柱面透镜63在从x轴方向观察的侧视时具有曲率。第一柱面透镜63使入射的各光束l在yz平面内平行。

如图9所示，第一透镜阵列64具有与从第一光源单元15射出的多个光束l分别对应的多个第一柱面透镜67。多个第一柱面透镜67排列在x轴方向上。第一柱面透镜67在俯视时具有曲率。并且，如图10所示，第一柱面透镜67在从x轴方向观察的侧视时不具有曲率。第一柱面透镜67使入射的光束l在与多个第一柱面透镜67的排列方向和光束l的主光线的方向(y轴方向)平行的面(xy平面)内收敛。

如图9所示，第二柱面透镜65与构成第二光源单元16的多个发光元件25共同设置。从多个发光元件25射出的多个光束l入射到第二柱面透镜65。第二柱面透镜65在俯视时不具有曲率。第二柱面透镜65在从y轴方向观察的侧视时具有曲率。第二柱面透镜65使入射的各光束l在xz平面内平行。

第二透镜阵列66具有与从第二光源单元16射出的多个光束l分别对应的多个第二柱面透镜68。多个第二柱面透镜68排列在y轴方向上。第二柱面透镜68在俯视时具有曲率。并且，第二柱面透镜68在从y轴方向观察的侧视时不具有曲率。第二柱面透镜68使入射的各光束l在与多个第二柱面透镜68的排列方向和光束l的主光线的方向(x轴方向)平行的面(xy平面)内收敛。

其它结构与第一实施方式相同。

在第二实施方式中，也可得到能够实现抑制大型化并且光的损失较小的第一光源装置61这样的与第一实施方式相同的效果。

【第三实施方式】

下面，使用图11对本发明的第三实施方式进行说明。

图11是第三实施方式的第一光源装置的主要部分的俯视图。

第三实施方式的第一光源装置的基本结构与第一实施方式相同，比第一准直光学系统靠下段侧的结构与第一实施方式不同。因此，在图11中，省略与第一实施方式共同的部分的图示。

在图11中，对与在第一实施方式中使用的图2共同的构成要素标注相同的标号而省略其说明。

如图11所示，第三实施方式的第一光源装置101具有第一光源单元15、第二光源单元16、第一光束转换光学系统17、第一光线合成部18、第一准直光学系统70、第三光源单元102、第四光源单元103、第三光束转换光学系统104、第二光线合成部105、第二准直光学系统106、相位差板107以及偏振分离元件108。第一光束转换光学系统17具有第一透镜阵列21和第二透镜阵列22。第三光束转换光学系统104具有第三透镜阵列111和第四透镜阵列112。

即，第三实施方式的第一光源装置101具有2组与第一实施方式的第一光源装置11中的第一光源单元15、第二光源单元16、光束转换光学系统17以及光线合成部18相同结构的光源部。因此，由第一光源单元15、第二光源单元16、第一光束转换光学系统17以及第一光线合成部18构成的第一光源部115和由第三光源单元102、第四光源单元103、第三光束转换光学系统104以及第二光线合成部105构成的第二光源部116仅各构成要素的配置和光的行进方向彼此不同，结构是相同的。

在第一光源部115中，光线合成部18使从第一光源单元15射出的第一光线束lt1透过并反射从第二光源单元16射出的第二光线束lt2，从而生成合成光线束lt5。同样地，在第二光源部116中，第二光线合成部105反射从第三光源单元102射出的第一光线束lt1并使从第四光源单元103射出的第二光线束lt2透过，从而生成合成光线束lt6。第一光源部115和第二光源部116被配置成使从第一准直光学系统70射出的光线束lt5的射出方向与从第二准直光学系统106射出的光线束lt6的射出方向呈90°的角度。

在第二光源部116与偏振分离元件108之间设置有相位差板107。相位差板107例如由1/2波长板构成。另一方面，在第一光源部115与偏振分离元件108之间没有设置相位差板。因此，即使从各光源单元射出的光束l的偏振方向全都相同，从第一光源部115入射到偏振分离元件108的光束l的偏振方向与从第二光源部116经由相位差板107入射到偏振分离元件108的光束l的偏振方向也彼此不同。另外，相位差板107也可以设置于第一光源部115与偏振分离元件108之间而不设置于第二光源部116与偏振分离元件108之间。

在第三实施方式的情况下，从各光源单元射出的全部光束l的偏振方向是相对于偏振分离元件108的p偏振光。在这种情况下，光线束lt5作为p偏振光而入射到偏振分离元件108。另一方面，光线束lt6透过相位差板107，因此作为s偏振光而入射到偏振分离元件108。偏振分离元件108使p偏振光的光线束lt5透过并反射s偏振光的光线束lt6，从而对光线束lt5和光线束lt6进行合成。

在第三实施方式中，也可得到能够实现抑制大型化并且光的损失较小的第一光源装置101这样的与第一实施方式相同的效果。并且，第三实施方式的第一光源装置101具有第一光源单元～第四光源单元，因此能够提高合成光线束的强度。

另外，也可以使从第一光源部115射出的光束l的偏振方向与从第二光源部116射出的光束l的偏振方向不同。例如也可以设从第一光源部115射出的光束l的偏振方向为相对于偏振分离元件108的p偏振光，设从第二光源部116射出的光束l的偏振方向为相对于偏振分离元件108的s偏振光。为了使射出光线束的偏振方向在第一光源部115和第二光源部116中不同，只要根据图11的结构，例如采用使第一光源部115、第二光源部116中的任意一方绕射出光线束的中心轴旋转90°的配置即可。根据该结构，不需要相位差板107。

【第四实施方式】

下面，使用图12～图15对本发明的第四实施方式进行说明。

第四实施方式的第一光源装置的基本结构与第一实施方式大致相同，比分色镜80靠下段侧的结构与第一实施方式相同。因此，省略比分色镜80靠下段侧的部件的图示。

图12是第四实施方式的第一光源装置的立体图。图13是第一光源装置的俯视图。图14是从第二方向(x轴方向)观察第一光源装置的侧视图。图15是从第一方向(y轴方向)观察第一光源装置的侧视图。

在图12～图15中，对与在第一实施方式中使用的图2共同的构成要素标注相同的标号而省略其说明。

如图12～图15所示，第一光源装置160具有第一光源单元161、第二光源单元162、第一光束转换光学系统163、光线合成部164、第一准直光学系统165、分色镜80(参照图2)、第一聚光光学系统90(参照图2)以及旋转荧光板30(参照图2)。并且，第一光束转换光学系统163具有与第一光源单元161对应的第一透镜阵列166和与第二光源单元162对应的第二透镜阵列167。

本实施方式的第一准直光学系统165与权利要求书中的第二光束转换光学系统对应。

如图14所示，第一光源单元161具有包含射出第一光束l1的第一发光元件25a的多个发光元件25。多个发光元件25被设置成形成排列在z轴方向上的多个光源列25f。在本实施方式中，多个发光元件25形成排列在z轴方向上的4列光源列25f。各光源列25f由3个发光元件25构成。如图13所示，构成一个光源列25f的3个发光元件25在x轴方向(第二方向)和y轴方向(第一方向)上配置于彼此不同的位置处。第一光源单元161向y轴方向(第一方向)射出由包含第一光束l1的多个光束l构成的第一光线束lt1。另外，如后所述，z轴方向相当于第三方向。

如图15所示，第二光源单元162具有包含射出第二光束l2的第二发光元件25b和射出第三光束l3的第三发光元件25c的多个发光元件25。多个发光元件25被设置成形成排列在z轴方向上的多个光源列25f。在本实施方式中，多个发光元件25形成排列在z轴方向上的4列光源列25f。各光源列25f由3个发光元件25构成。如图13所示，构成一个光源列25f的3个发光元件25在x轴方向(第二方向)和y轴方向(第一方向)上配置于彼此不同的位置处。第二光源单元162向x轴方向(第二方向)射出由包含第二光束l2和第三光束l3的多个光束l构成的第二光线束lt2。构成第一光源单元161和第二光源单元162的多个发光元件25分别安装于未图示的基板上。

如图15所示，作为第二发光元件25b和第三发光元件25c，选择第二光源单元162的12个的发光元件25中的在z轴方向上彼此相邻的2个发光元件25。在本实施方式中，设位于图15最上段的光源列25f左端的发光元件25为第二发光元件25b，设位于上数第二段的光源列25f左端的发光元件25为第三发光元件25c。并且，如图12所示，作为第一发光元件25a，在光线合成部164中选择射出位于第二光束l2与第三光束l3之间的光束l的发光元件25。因此，在本实施方式中，作为第一发光元件25a，选择图14所示的第一光源单元161的12个发光元件25中的位于图14最上段的光源列右端的发光元件25。

并且，如图15所示，在第二光源单元162中，设包含第二发光元件25b的光源列25f中的在x轴方向(第二方向)和y轴方向(第一方向)上配置于与第二发光元件25b不同的位置处的发光元件25为第四发光元件25d。第四发光元件25d射出第四光束l4。

第一透镜阵列166具有与从第一光源单元161的多个发光元件25射出的多个光束l分别对应的多个第一透镜168。多个第一透镜168全都由相同光焦度的变形透镜构成。如图14所示，第一透镜168使入射的光束l在与z轴方向和光束l的主光线的方向(y轴方向)平行的面(yz平面)内收敛。并且，如图13所示，第一透镜168使入射的光束l在xy平面内平行。

第二透镜阵列167具有与从第二光源单元162的多个发光元件25射出的多个光束l分别对应的多个第二透镜169。多个第二透镜169全都由相同光焦度的变形透镜构成。如图15所示，第二透镜169使入射的光束l在与z轴方向和光束l的主光线的方向(x轴方向)平行的面(xz平面)内收敛。并且，如图13所示，第二透镜169使入射的光束l在xy平面内平行。

如图12所示，光线合成部164具有多个反射区域164r和多个透光区域164t。反射区域164r的结构和透光区域164t的结构与第一实施方式相同，但是，反射区域164r和透光区域164t的配置与第一实施方式不同。在本实施方式中，从与z轴方向垂直的方向观察光线合成部164时，反射区域164r和透光区域164t交替配置。

设供第二光束l2和第四光束l4入射的反射区域164r为第二区域164r2，设供第三光束l3入射的反射区域164r为第三区域164r3。并且，设位于第二区域164r2与第三区域164r3之间且供第一光束l1入射的透光区域164t为第一区域164t1。并且，设第二区域164r2和第三区域164r3排列的方向为第三方向。在本实施例的情况下，第三方向是与x轴方向(第二方向)和y轴方向(第一方向)垂直的z轴方向。如上所述，第四光束l4入射到供第二光束l2入射的第二区域164r2。因此，本实施方式的第二区域164r2相当于权利要求书中的第二区域，也相当于第四区域。

如图14和图15所示，第一光束转换光学系统163以使特定光束入射到光线合成部164时特定光束在第三方向(z轴方向)上的尺寸比特定光束从第一光束转换光学系统163射出时特定光束在第三方向(z轴方向)上的尺寸小的方式，将特定光束转换成收敛光束。

具体而言，如图14所示，第一光束转换光学系统163的第一透镜168以使第一光束l1入射到光线合成部164时第一光束l1在第三方向(z轴方向)上的尺寸w1b比第一光束l1从第一光束转换光学系统163射出时第一光束l1在第三方向(z轴方向)上的尺寸w1a小的方式，将第一光束l1转换成收敛光束。

并且，如图15所示，第一光束转换光学系统163的第二透镜169以使第二光束l2入射到光线合成部164时第二光束l2在第三方向(z轴方向)上的尺寸w2b比第二光束l2从第一光束转换光学系统163射出时第二光束l2在第三方向(z轴方向)上的尺寸w2a小的方式，将第二光束l2转换成收敛光束。第三光束l3与第二光束l2同样地被转换成收敛光束。

第一准直光学系统165设置于光线合成部164的下段。第一准直光学系统165由与构成合成光线束的多个光束l分别对应地设置的多个柱面透镜170构成。在本实施方式的情况下，对从第一光源单元161的12个发光元件25射出的12条光束l和从第二光源单元162的12个发光元件25射出的12条光束l进行合成而形成合成光线束lt3。因此，如图14和图15所示，第一准直光学系统165由24个柱面透镜170构成。

如图12和图13所示，各柱面透镜170被配置成将柱面透镜170的母线方向朝向x轴方向。因此，各柱面透镜170在xy平面内不具有屈光力，在yz平面内具有屈光力。在从与z轴垂直的方向(x轴方向)观察时，第一准直光学系统165使特定光束成为平行光射出。

如图13所示，光线合成部164相对于x轴方向和y轴方向分别呈45°的角度。并且，构成第一光源单元161的各光源列25f的3个发光元件25在y轴方向上配置于彼此不同的位置处。由此，各发光元件25与光线合成部164之间的沿着y轴方向的距离彼此相等。

同样地，构成第二光源单元162的各光源列25f的3个发光元件25在x轴方向上配置于彼此不同的位置处。由此，各发光元件25与光线合成部164之间的沿着x轴方向的距离彼此相等。例如在一个光源列25f中，第二发光元件25b与光线合成部164之间的沿着x轴方向(第二方向)的距离和第四发光元件25d与光线合成部164之间的沿着x轴方向(第二方向)的距离相等。

如上所述，多个第一透镜168全都由相同光焦度的变形透镜构成，设定成第一光源单元161的各发光元件25与光线合成部164之间的距离彼此相等。因此，如图14所示，能够容易地使从第一光源单元161的全部发光元件25射出的光束l在光线合成部164的各透光区域164t中成像。但是，在本说明书中，所谓光束l在某个位置成像，是指从与z轴垂直的方向观察时，光束l在第三方向上的尺寸在该位置处是第一光束转换光学系统163与第一准直光学系统165之间的光路中最小的尺寸。

同样地，多个第二透镜169全都由相同光焦度的变形透镜构成，设定成第二光源单元162的各发光元件25与光线合成部164之间的距离彼此相等。因此，如图15所示，能够容易地使从第二光源单元162的全部发光元件25射出的光束l在光线合成部164的各反射区域164r中成像。

即，光线合成部164在第一光束转换光学系统163与第一准直光学系统165之间的多个光束l各自的光路中该光束l在第三方向(z轴方向)上的尺寸最小的位置处接收该光束l。例如，光线合成部164在供第二光束l2成像的位置处接收第二光束l2，并且在供第四光束l4成像的位置处接收第四光束l4。

特定光束在与第三方向(z轴方向)垂直的面上的扩散角，比特定光束在包含特定光束的主光线和第三方向的面上的扩散角大。如图13所示，各发光元件25配置于由变形透镜构成的第一透镜168和第二透镜169的与第三方向垂直的面上的焦点位置。即，特定光束从变形透镜的与第三方向垂直的面上的焦点位置射出。根据该结构，在从第三方向观察时，变形透镜使特定光束平行。

在第四实施方式中，也可得到能够实现抑制大型化并且光的损失较小的第一光源装置160这样的与第一实施方式相同的效果。

尤其在本实施方式的情况下，从光源单元161射出的多个光束l分别在对应的透光区域164t中成像，从光源单元162射出的多个光束l分别在对应的反射区域164r中成像。由此，能够更加充分地抑制光的损失，并且更加减小第一光源装置160在z轴方向上的尺寸。

例如，在第一光源单元161中，多个发光元件25与光线合成部164之间的沿着x轴方向的距离彼此相等，因此，能够容易地实现通过具有相同光焦度的多个第一透镜168的第一光束转换光学系统163使多个光束l分别在光线合成部164中成像的结构。对于第二光源单元162也是同样的。

并且，即使光束l入射到光线合成部164时的尺寸比各透光区域164t或者各反射区域164r的尺寸小，有时也会因发光元件25的安装位置的偏差而使应该通过透光区域164t的光束l的一部分被反射区域反射，或者使应该被反射区域164r反射的光束l的一部分通过透光区域164t，从而产生光的损失。针对该问题，在本实施方式的第一光源装置160中，在光束l在第三方向上的尺寸最小的位置处入射到光线合成部164，因此，能够增大发光元件25的安装误差的余量。

并且，第一光源装置160具有第一准直光学系统165，因此，在从x轴方向观察时，在入射到光线合成部164之前收敛且从光线合成部164射出之后发散的光束l通过第一准直光学系统165而平行。由此，能够抑制比第一准直光学系统165靠后段的光学系统中的光的损失。

并且，第一光束转换光学系统163由多个变形透镜构成，因此，能够简化第一光束转换光学系统163的结构，并且能够使特定光束l在特定的方向上收敛。并且，能够容易地减小特定光束在z轴方向上的尺寸，从而可靠地抑制光的损失。

另外，在上述第一实施方式～第四实施方式的第一光源装置中，例如能够使用下面所示的光线合成部。

图16是示出光线合成部的第一例的主视图。图17是示出光线合成部的第二例的主视图。

如图16所示，第一例的光线合成部181具有多个条带状镜182和支承部件183。多个条带状镜182各自在两端支承于支承部件183。相邻的条带状镜182隔开间隔地配置。设置有条带状镜182的区域是反射区域181r，相邻的条带状镜182之间的间隙是透光区域181t。

如图17所示，第二例的光线合成部191具有透明基板192和形成有多个开口部193h的反射膜193。在反射膜193的开口部193h设置有反射防止膜194。设置有反射膜193的区域是反射区域191r，在反射膜193的开口部193h处的区域是透光区域191t。

另外，本发明的技术范围不限定于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可以施加各种变更。

(变形例1)

上述实施方式的光源装置具有将从第一光源单元的多个发光元件射出的全部光束和从第二光源单元的多个发光元件射出的全部光束转换成收敛光束的光束转换光学系统。也可以代替该结构，本发明的光源装置具有仅具有第一透镜阵列21和第二透镜阵列22中的一方的光束转换光学系统。

例如，在光源装置仅具有第一透镜阵列21的情况下，只要代替第二透镜阵列22，使用使从第二光源单元射出的多个光束分别平行的光学系统即可。

(变形例2)

光束转换光学系统也可以仅将从一个光源单元的多个发光元件射出的多个光束中的一部分光束转换成收敛光束。例如，也可以具有仅将从第一发光元件射出的第一光束、从第二发光元件射出的第二光束以及从第三发光元件射出的第三光束中的第二光束转换成收敛光束的光束转换光学系统。根据该结构，即使第二发光元件与第三发光元件之间的间距较小，由于能够降低第二光束的渐晕，因此，也可实现能够降低光束的损失并且能够避免装置的大型化的光源装置。

在变形例1、2中，由于从光线合成部射出的合成光线束中混合有收敛光束和非收敛光束，因此，很难通过第一准直光学系统使合成光线束一起平行。因此，如果收敛光束入射到光线合成部的反射区域，则优选使该反射区域的反射面具有曲率而使收敛光束平行。如果收敛光束入射到光线合成部的透光区域，则优选对该透光区域的结构部件施加屈光力而使收敛光束平行。这样，在通过光线合成部使收敛光束平行的情况下，能够省略第一准直光学系统。

作为另一变形例，第一光源单元只要具有至少一个发光元件即可，第二光源单元只要具有至少2个发光元件即可。

并且，光束转换光学系统也可以由透镜以外的光学部件构成。例如，也可以由与各发光元件对应的多个凹面镜构成光束转换光学系统。

并且，光束转换光学系统不仅可以使光束在光线合成部的反射区域或者透光区域的短边方向上收敛，也可以使光束在长边方向上收敛。

并且，在第二实施方式中，示出了光束转换光学系统由单体的柱面透镜和柱面透镜阵列的组合构成的例子，但是，例如也可以由准直透镜和柱面透镜阵列的组合构成，该准直透镜由球面透镜或者非球面透镜构成。

并且，也可以是透光区域使第二光线束透过，反射区域反射第一光线束的结构。

并且，在上述实施方式中。例示了具有3个光调制装置的投影仪，但是，也可以应用于用1个光调制装置显示彩色影像的投影仪。并且，作为光调制装置，并不限于上述的液晶面板，例如也可以使用数字镜器件等。

另外，关于照明装置和投影仪的各种构成要素的形状、数量、配置、材料等，并不限于上述实施方式，可以进行适当变更。

并且，在上述实施方式中示出了将本发明的照明装置搭载于投影仪的例子，但并不限于此。本发明的光源装置也能够应用于照明器具或汽车的前照灯等。