本发明涉及照明装置和投影仪。
背景技术：
：近年来，具有以下的技术：在投影仪用的照明装置中，通过在配置于激励光源与荧光体之间的聚光光学系统中配置扩散板，使激励光点的照度分布均匀(例如，参照以下专利文献1)。此外，还存在这样的技术：在投影仪中，通过使用两片多透镜，使激励光的光斑的照度分布均匀(例如，参照以下专利文献2)。专利文献1：日本特开2011-197597号公报专利文献2：日本特开2014-138148号公报技术实现要素：然而，在上述专利文献1所述的现有技术中，由于激励光的光斑大，荧光体中生成的荧光没有被后级的光学系统高效地吸收，存在光利用效率下降的问题。此外，根据上述专利文献2所述的现有技术，与使用扩散板的情况相比，能够提高照度分布的均匀性，但由于使用两片多透镜，存在部件个数增加的问题。本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的之一在于提供一种照明装置，其部件个数少，同时能够使被照明区域中的照度分布均匀。此外，另一个目的在于提供具备所述照明装置的投影仪。根据本发明的第一方面，提供一种照明装置，该照明装置具备：光源装置，其具备射出第1光束的第1发光元件；以及光成形光学系统，其具备入射所述第1光束的第1透镜面，所述第1透镜面具有以x和y为变量的式(1)所表示的第1自由曲面，在所述式(1)中，在设h为正整数时，x2h项的系数cj与y2h项的系数cj不同，第一方面的照明装置能够使形成在被照明区域上的第1光束的光斑成为矩形，并且使该光斑的照度分布均匀。因此，与以往的使用两片的多透镜阵列的方式相比，能够减少部件个数。此外，通过使用上述式(1)，能够分别独立地设计x方向及y方向的曲率，透镜的设计变得容易。在上述第一方面中，优选的是，所述式(1)包括x的一次项和y的一次项中的至少一个，在设p、q为正整数时，包括至少一个xpyq项。根据该结构，能够使第1光束的行进方向偏向。此外，能够校正使第1光束的行进方向偏向时产生的畸变。上述第一方面中，优选的是，所述光成形光学系统还具备使所述第1光束的行进方向偏向的折射面，在设p、q为正整数时，所述式(1)包括至少一个xpyq项。根据该结构，能够校正通过折射面使第1光束的行进方向偏向时产生的畸变。在上述第一方面中，优选的是，所述式(1)具有的多项式由x的偶数次的项和y的偶数次的项构成。根据该结构，第1透镜的形状设计容易。在上述第一方面中，优选的是，所述折射面为平面。根据该结构，能够以简便的结构，使第1光束的行进方向偏向。在上述第一方面中，优选的是，所述光成形光学系统还具备反射所述第1光束而使该第1光束的行进方向偏向的反射面，在设p、q为正整数时，所述式(1)包括至少一个xpyq项。根据该结构，能够校正由反射面使第1光束的行进方向偏向时产生的畸变。在上述第一方面中，优选的是，所述式(1)具有的多项式由x的偶数次的项和y的偶数次的项构成。根据该结构，第1透镜的形状设计容易。在上述第一方面中，优选的是，所述光成形光学系统具有光入射面及光射出面，所述光入射面及所述光射出面中的一方由所述第1透镜面构成，所述第1光束的主光线向所述光入射面及所述光射出面中的另一方的面法线方向入射。根据该结构，入射光入射至入射面时、或者从光射出面射出时，能够防止第1光束的主光线折射。由此，能够减少第1光束的主光线的折射产生的行进方向的偏差。在上述第一方面中，优选的是，所述照明装置还具备聚光透镜，所述聚光透镜设置在所述第1发光元件与所述第1透镜面之间的所述第1光束的光路上。根据该结构，能够调整第1光束的发散角，因此，第1透镜的设计条件宽松。在上述第一方面中，所述照明装置还具备波长转换元件，所述波长转换元件入射透过所述光成形光学系统后的所述第1光束。根据该结构，利用照度分布的均匀性高的第1光束，能够高效率地生成荧光。在上述第一方面中，优选的是，所述光源装置还具备射出第2光束的第2发光元件，所述光成形光学系统还具备入射所述第2光束的第2透镜面，所述第2透镜面具有所述式(1)表示的第2自由曲面，关于所述第2自由曲面，x2h项的系数cj与y2h项的系数cj不同，所述光成形光学系统构成为，所述第1光束与所述第2光束重叠地对被照明区域进行照明。根据该结构，使第1光束与第2光束重叠，因此能够进一步提高被照明区域的照度分布的均匀性。在上述第一方面中，优选的是，所述照明装置还具备光源控制装置，所述光源控制装置与所述第2发光元件的输出相独立地控制所述第1发光元件的输出。根据该结构，通过控制第1发光元件的输出，能够调整整个被照明区域的照度。上述第一方面中，优选的是，所述照明装置还具备聚光透镜，所述聚光透镜设置在所述第1发光元件与所述第1透镜面之间的所述第1光束的光路上。根据该结构，能够调整第1光束的发散角，因此，第1透镜的设计条件宽松。在上述第一方面中，优选的是，所述照明装置还具备波长转换元件，所述波长转换元件的规定区域相当于所述被照明区域。根据该结构，能够利用均匀性高的照度分布的光而高效率地生成荧光。在上述第一方面中，优选的是，所述光源装置还具备射出第2光束的第2发光元件，所述光成形光学系统还具备入射所述第2光束的第2透镜面，所述第2透镜面具有所述式(1)表示的第2自由曲面，关于所述第2自由曲面，x2h项的系数cj与y2h项的系数cj不同，所述光成形光学系统构成为，使所述第1光束与所述第2光束入射至被照明区域的彼此不同的区域。根据该结构，能够按均匀的照度分布对任意大小的被照明区域进行照明。在上述第一方面中，优选的是，所述照明装置还具备光源控制装置，所述光源控制装置与所述第2发光元件的输出相独立地控制所述第1发光元件的输出。根据该结构，能够提高被照明区域的照度分布的均匀性。此外，能够将被照明区域的照度分布设定为期望的分布。在上述第一方面中，优选的是，所述照明装置还具备波长转换元件，所述波长转换元件的规定区域相当于所述被照明区域。根据该结构，能够利用均匀性高的照度分布的光而高效率地生成荧光。根据本发明的第二方面，提供一种投影仪，所述投影仪具备：上述第一方面的照明装置；光调制装置，其根据图像信息对从所述照明装置射出的照明光进行调制，生成图像光；以及投影光学系统，其投射所述图像光，所述光调制装置的图像形成区域相当于被照明区域。第二方面的投影仪能够以均匀的照度分布对光调制装置的图像形成区域进行照明。因而，能够显示明亮的减少了不均的图像。根据本发明的第三方面，提供一种投影仪，所述投影仪具备：上述第一方面的照明装置；光调制装置，其根据图像信息对来自所述照明装置的照明光进行调制，生成图像光；以及投影光学系统，其投射所述图像光，所述光源装置还具备射出第3光束的第3发光元件，所述光成形光学系统还具备入射所述第3光束的第3透镜面，所述第3透镜面具有所述式(1)表示的第3自由曲面，关于所述第3自由曲面，x2h项的系数cj与y2h项的系数cj不同，所述光成形光学系统构成为所述第3光束对整个所述被照明区域进行照明，所述光源控制装置构成为，与所述第1发光元件的输出以及所述第2发光元件的输出中的至少一个相独立地控制所述第3发光元件的输出，所述光调制装置的图像形成区域相当于所述被照明区域。第三方面的投影仪通过与第1发光元件的输出以及第2发光元件的输出中的至少一个相独立地控制第3发光元件的输出，能够将光调制装置的图像形成区域设定为期望的照度分布。根据本发明的第四方面，提供一种投影仪，所述投影仪具备：上述第一方面的照明装置；光调制装置，其根据图像信息对来自所述波长转换元件的照明光进行调制而生成图像光；以及投影光学系统，其投射所述图像光。第四方面的投影仪能够显示明亮的图像。附图说明图1是示出第一实施方式的投影仪的光学系统的概要图。图2是示出照明装置的概要结构的图。图3是示出光成形光学系统的主要部分结构的图。图4是示出第二实施方式的第1照明装置的概要结构的图。图5是示出第三实施方式的投影仪的光学系统的概要图。图6是示出第四实施方式的第1照明装置的概要图。图7是示出第五实施方式的第1照明装置的概要图。图8是示出第六实施方式的第1照明装置的概要图。图9是概念性地示出第一变形例的被照明区域的照明方式的图。图10是概念性地示出第二变形例的被照明区域的照明方式的图。图11是概念性地示出第三变形例的被照明区域的照明方式的图。图12a是示出实施例1中使用球面透镜的情况下的照度分布的图。图12b是示出使用实施例1的自由曲面透镜的情况下的照度分布的图。图13a是示出实施例2中使用球面透镜的情况下的照度分布的图。图13b是示出使用实施例2的自由曲面透镜的情况下的照度分布的图。图14a是示出实施例5中使用球面透镜的情况下的照度分布的图。图14b是示出使用实施例5的自由曲面透镜的情况下的照度分布的图。图15a是示出实施例6中使用球面透镜的情况下的照度分布的图。图15b是示出使用实施例6的自由曲面透镜的情况下的照度分布的图。标号说明1：投影仪；10：第1光源装置；11a：第1半导体激光器；11b：第2半导体激光器；11c：第3半导体激光器；20：光成形光学系统；21a：第1透镜；21b：第2透镜；21c：第3透镜；22a：第1自由曲面；22b：第2自由曲面；22c：第3自由曲面；42：荧光体层；70：光成形光学系统；71a：第1透镜；71b：第2透镜；71c：第3透镜；72a：第1自由曲面；72b：第2自由曲面；72c：第3自由曲面；101：第1照明装置；102：第2照明装置；160：控制装置；201：第1照明装置；202：第2照明装置；400b、400g、400r：液晶光调制装置；600：投射光学系统；710：第2光源装置；lb1：激光；lb2：激光；lb3：激光；sa：被照明区域。具体实施方式以下参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。另外，以下的说明中使用的附图为了使特征容易理解，方便起见，有时放大地示出作为特征的部分，各结构要素的尺寸比率等不一定与实际相同。(第一实施方式)图1是示出本实施方式的投影仪的光学系统的概要图。如图1所示，投影仪1具备照明装置100、色分离导光光学系统200、液晶光调制装置400r、液晶光调制装置400g、液晶光调制装置400b、十字分色棱镜500、以及投射光学系统600。照明装置100包括第1照明装置101和第2照明装置102。第1照明装置101向色分离导光光学系统200射出包含红色光及绿色光的照明光w1(荧光yl)。第2照明装置102向色分离导光光学系统200射出蓝色光b。色分离导光光学系统200具备分色镜210、反射镜220、反射镜230、以及反射镜250。色分离导光光学系统200将从第1照明装置101射出的照明光w1分离成红色光r和绿色光g，向各自对应的液晶光调制装置400r、液晶光调制装置400g导光。此外，色分离导光光学系统200将从第2照明装置102射出的蓝色光b向液晶光调制装置400b导光。场透镜300r、场透镜300g以及场透镜300b配置在色分离导光光学系统200与液晶光调制装置400r、液晶光调制装置400g、以及液晶光调制装置400b之间。分色镜210是使红色光成分通过、反射绿色光成分的分色镜。反射镜220是反射绿色光成分的反射镜。反射镜230是反射红色光成分的反射镜。反射镜250是反射蓝色光成分的反射镜。通过分色镜210后的红色光r被反射镜230反射，通过场透镜300r而入射至红色光用的液晶光调制装置400r的图像形成区域。被分色镜210反射的绿色光g进一步被反射镜220反射，通过场透镜300g而入射至绿色光用的液晶光调制装置400g的图像形成区域。被反射镜250反射的蓝色光b经过场透镜300b而入射至蓝色光用的液晶光调制装置400b的图像形成区域。液晶光调制装置400r、液晶光调制装置400g、以及液晶光调制装置400b根据图像信息调制入射的色光，形成与各色对应的图像光。虽然省略了图示，在液晶光调制装置400r、液晶光调制装置400g、以及液晶光调制装置400b的光入射侧分别配置有入射侧偏振板。在液晶光调制装置400r、液晶光调制装置400g、以及液晶光调制装置400b的光射出侧分别配置有射出侧偏振板。十字分色棱镜500对从液晶光调制装置400r、液晶光调制装置400g、以及液晶光调制装置400b射出的各图像光进行合成，从而形成彩色图像。十字分色棱镜500形成贴合4个直角棱镜而成的平面视图中的大致正方形状，在贴合直角棱镜而成的大致x字状的界面形成有电介质多层膜。从十字分色棱镜500射出的彩色图像通过投射光学系统600向屏幕scr放大投射。接下来，对照明装置100的结构进行说明。图2是示出照明装置100的结构概要图。如图2所示，第1照明装置101具备第1光源装置10、光成形光学系统20、旋转荧光板30、拾取光学系统60、第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、偏振转换元件140、重叠透镜150、以及控制装置160。第1光源装置10具有射出蓝色的激光(例如发光强度的峰值约445nm的光)lb作为激励光的多个半导体激光器11。另外，作为半导体激光器11，可以使用射出445nm以外的波长例如460nm的蓝色激光的激光器。以下，有时在附图中根据需要使用xyz坐标系进行说明。x方向是沿着照明光轴100ax的方向，z方向是沿着垂直方向的方向，y方向是与x方向及z方向分别垂直的方向。在本实施方式中，多个半导体激光器11二维地排列。具体而言，多个半导体激光器11在垂直于照明光轴100ax的面内(与yz平面平行的面内)，排列成矩阵状(例如图2中y方向上5行、z方向上5列)。另外，在图2中，仅仅示出多个半导体激光器11中的1列的半导体激光器11。第1光源装置10射出由多个激光lb构成的激励光ks。多个半导体激光器11与控制装置160电连接。控制装置160例如通过控制向多个半导体激光器11各自供给的电流值，能够独立地控制各激光lb的输出。控制装置160与权利要求书的“光源控制装置”对应。从第1光源装置10射出的激励光ks经由光成形光学系统20入射至旋转荧光板30。后面对光成形光学系统20的结构进行叙述。旋转荧光板30具备电机50、基材40、分色层41、以及荧光体层42。旋转荧光板30向与由蓝色光构成的激励光ks入射的一侧相反的一侧射出荧光yl。即，旋转荧光板30是透射型的旋转荧光板。基材40例如由玻璃、石英、蓝宝石等具有透光性的材料构成。基材40能够通过电机50绕旋转轴旋转。基材40是平面形状为圆形的板体。荧光体层42构成为包含平面形状为圆环状的无机荧光体材料。作为荧光体层42，使用例如使发出黄色的荧光的荧光体粒子分散在氧化铝等无机粘合剂中而得的荧光体层、或者不使用粘合剂而烧制荧光体粒子而得到的荧光体层等。荧光体层42在基材40的一面40a侧，设置在旋转轴的周围。在本实施方式中，荧光体层42与权利要求书的“波长转换元件”对应。一般而言，入射至荧光体层42的激励光的强度越强，则荧光体层将激励光转换为荧光的效率越下降。因此，如果使激励光的照度分布均匀，则能够防止局部照射强烈的激励光，因此，能够高效率地生成荧光yl。本实施方式的第1照明装置101通过使用光成形光学系统20，以使荧光体层42的规定区域(被照明区域)的照度分布均匀的方式使激励光ks(各激光lb)入射至荧光体层42。以下，对光成形光学系统20的具体结构进行说明。图3是示出光成形光学系统20的结构的图。在图3中，为了便于说明，仅仅图示旋转荧光板30中的利用激励光ks照明的荧光体层42。此外，在图3中，仅仅图示多个半导体激光器11中的第3列的半导体激光器11。如图3所示，光成形光学系统20设置在第1光源装置10的光射出侧，入射从第1光源装置10射出的光。多个半导体激光器11包括第1半导体激光器11a、第2半导体激光器11b以及第3半导体激光器11c。以下，将从第1半导体激光器11a射出的激光lb称作激光lb1、从第2半导体激光器11b射出的激光lb称作激光lb2、从第3半导体激光器11c射出的激光lb称作激光lb3。第1光源装置10与权利要求书的“光源装置”对应，第1半导体激光器11a与权利要求书的“第1发光元件”对应，第2半导体激光器11b与权利要求书的“第2发光元件”对应，第3半导体激光器11c与权利要求书的“第3发光元件”对应。此外，激光lb1与权利要求书的“第1光束”对应，激光lb2与权利要求书的“第2光束”对应，激光lb3与权利要求书的“第3光束”对应。光成形光学系统20具有排列成阵列状的多个透镜21。多个透镜21各自与多个半导体激光器11各自对应地配置。即，多个透镜21按矩阵状(例如图3中y方向上5行、z方向上5列)排列。另外，在图3中，仅仅示出与第3列的半导体激光器11对应的透镜21。在以下的说明中，以从构成同一列(第3列)的多个半导体激光器11各自射出的激光lb、即与xy平面平行的面内的激光lb的光路为例进行说明。在本实施方式中，光成形光学系统20构成为，从多个半导体激光器11各自射出的激光lb重叠地对荧光体层42的规定区域进行照明。所谓激光lb彼此重叠是指各激光lb的光斑彼此大致重叠的状态。在本实施方式中，各激光lb的光斑sp在荧光体层42上的规定区域内彼此重叠。各激光lb的光斑sp彼此重叠的区域相当于荧光体层42中的被照明区域sa。多个透镜21包括第1透镜21a、第2透镜21b以及第3透镜21c。第1透镜21a与第1半导体激光器11a对应，第2透镜21b与第2半导体激光器11b对应，第3透镜21c与第3半导体激光器11c对应。因此，从第1半导体激光器11a射出的激光lb1入射至第1透镜21a，从第2半导体激光器11b射出的激光lb2入射至第2透镜21b，从第3半导体激光器11c射出的激光lb3入射至第3透镜21c。在本实施方式中，多个透镜21各自由具有自由曲面的自由曲面透镜构成。多个透镜21各自进行对应的激光lb在被照明区域(荧光体层42)上形成的光斑sp的成形及照度分布均匀化。以下，例举多个透镜21中的第1透镜21a，对其结构进行说明。第1透镜21a在至少一面(例如光射出面)具有由以x和y为变量的多项式规定的第1自由曲面22a。第1自由曲面22a为旋转非对称的形状。具体而言，第1自由曲面22a用下式(1)表示。式(1)中，使用将与入射至第1自由曲面22a的光线的主光线平行的方向作为z轴的直角坐标系。具有第1自由曲面22a的光射出面与权利要求书的“第1透镜面”对应。在上述式(1)中，m、n是0以上的整数，k是圆锥常数，c是曲率，cj是xmyn的系数，j＝[(m+n)2+m+3n]/2+1、s＝[(m1+n1)2+m1+3n1]/2+1、r＝(x2+y2)1/2。另外，m1、n1分别是m、n的上限。在第1透镜21a的第1自由曲面22a上，h设为正的整数时，x2h项的系数cj与y2h项的系数cj不同。即，多项式包括cjx2h项和cky2h项，cj≠ck。以下，也将“x2h项的系数cj与y2h项的系数cj不同”称作第1条件。一般地，激光的强度具有高斯分布。因此，在激光入射的被照明区域内形成均匀性低的照度分布。与此相对，根据满足第1条件的第1自由曲面22a，使激光lb1的光斑sp矩形化，并且将光斑sp的照度分布转换为所谓的顶帽(top-hat)分布，从而使其均匀。此外，在上述式(1)中，包括x的一次项和y的一次项中的至少一方。即，x的系数和y的系数中的至少一方不为0。以下，也将“包括x的一次项和y的一次项中的至少一方”称作第2条件。根据满足这样的第2条件的第1自由曲面22a，能够使激光lb1偏向。由此，能够将激光lb1的光斑sp调整到期望的位置。因而，如图3所示，能够使激光lb1入射至荧光体层42。并且，第1自由曲面22a满足第1条件，因此，荧光体层42上形成的被照明区域sa为矩形，激光lb1的照度分布被均匀化。此外，在第1自由曲面22a上，上述式(1)中，在设p、q为正的整数时，至少包括一个xpyq项。即，将x和y组合起来的项中的至少一项的系数不为0。以下，也将“至少包括一个xpyq项”称作第3条件。如上述这样使激光lb1偏向时，光斑sp可能发生畸变。与此相对，第1自由曲面22a通过满足上述第3条件，校正偏向导致的畸变。由此，减少被照明区域sa的畸变。如上所述，第1透镜21a具有满足上述第1条件～第3条件的第1自由曲面22a。因此，激光lb1能够在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。同样地，第2透镜21b在光射出面具有第2自由曲面22b。第2自由曲面22b由上述式(1)的多项式规定，该多项式满足上述的第1条件～第3条件。从第2透镜21b射出的激光lb2与激光lb1同样地，能够在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。第2自由曲面22b使激光lb2和激光lb1在荧光体层42上彼此重叠。具有第2自由曲面22b的光射出面与权利要求书的“第2透镜面”对应。同样地，第3透镜21c在光射出面具有第3自由曲面22c。第3自由曲面22c由上述式(1)的多项式规定，该多项式满足上述的第1条件～第3条件。从第3透镜21c射出的激光lb3与激光lb1、b2同样地，在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。具有第3自由曲面23a的光射出面与权利要求书的“第3透镜面”对应。第3自由曲面22c使激光lb3在荧光体层42上与激光lb1及激光lb2重叠。多个透镜21的剩余部分与上述的第1透镜21a、第2透镜21b及第3透镜21c同样地，具有由满足第1条件～第3条件的多项式规定的自由曲面。从各透镜21射出的激光lb在荧光体层42上为矩形且具有均匀的照度分布，形成彼此重叠的光斑sp。另外，在上述说明中，以与xy平面平行的面内的激光lb构成的光斑为例进行了说明，但对于从构成同一行(沿z方向排列)的多个半导体激光器11各自射出的激光lb、即与xz平面平行的面内的激光lb构成的光斑，也同样如此。因此，从矩阵状地配置在与照明光轴100ax垂直的面内的各透镜21射出的激光lb在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布、彼此重叠的光斑sp。由此，根据本实施方式的光成形光学系统20，通过使各激光lb的光斑sp彼此重叠，在荧光体层42上形成被照明区域sa，因此，该被照明区域sa内的照度分布的均匀性高。即使在多个半导体激光器11的输出(激光lb的光量)存在偏差的情况下，也能够均匀地对荧光体层42进行照明。此外，光成形光学系统20是将以往用于使各激光lb平行化的准直透镜阵列替换为多个透镜21而构成的，因此，与以往的使用两片多透镜来使照度分布均匀的结构相比，能够减少部件个数。因此，根据本实施方式的第1照明装置101，部件个数少，同时能够使形成在荧光体层42上的被照明区域sa的照度分布均匀。因此，能够高效率地生成荧光yl。此外，使矩形的光斑sp彼此重叠在荧光体层42上而形成被照明区域sa，因此，能够防止荧光yl的发光区域增大。因此，后级的光学系统(拾取光学系统60)能够高效地利用从荧光体层42射出的荧光yl，因此，能够高效地利用荧光yl。根据本实施方式的第1照明装置101，还能够利用控制装置160独立地控制各激光lb的输出。由此，能够调整形成在荧光体层42上的整个被照明区域sa的照度。返回图2，由旋转荧光板30生成的荧光yl入射至拾取光学系统60。拾取光学系统60例如由两个摄像透镜60a、60b构成。拾取光学系统60使荧光yl平行，并导向第1透镜阵列120。第1透镜阵列120具有用于将荧光yl分割为多个部分光束的多个第1小透镜122。多个第1小透镜122矩阵状地排列在与照明光轴100ax垂直的面内。第2透镜阵列130具有与第1透镜阵列120的多个第1小透镜122对应的多个第2小透镜132。第2透镜阵列130与后级的重叠透镜150一同使第1透镜阵列120的第1小透镜122的像在液晶光调制装置400r及液晶光调制装置400g各自的图像形成区域或者其附近成像。多个第2小透镜132矩阵状地排列在与照明光轴100ax垂直的面内。偏振转换元件140将由第1透镜阵列120分割后的各部分光束(荧光yl)转换为偏振方向一致的直线偏振光。重叠透镜150会聚从偏振转换元件140射出的各部分光束，使它们在液晶光调制装置400r及液晶光调制装置400g各自的图像形成区域或其附近彼此重叠。第1透镜阵列120、第2透镜阵列130以及重叠透镜150构成使从旋转荧光板30射出的荧光yl的面内光强度分布均匀的积分光学系统。另一方面，第2照明装置102具备第2光源装置710、聚光光学系统720、散射板730、拾取光学系统731、透镜积分光学系统740及重叠透镜760。第2光源装置710与第1光源装置10同样具有射出蓝色的激光lb的半导体激光器11。半导体激光器11可以是一个，也可以是多个。第2光源装置710射出由激光构成的蓝色光b。第2光源装置710的半导体激光器11也与控制装置160电连接。控制装置160通过控制向半导体激光器11供给的电流值，能够控制蓝色光b的输出。如图2所示，聚光光学系统720具备第1透镜722及第2透镜724。聚光光学系统720整体上使蓝色光b在大致会聚的状态下入射至散射板730。第1透镜722及第2透镜724由凸透镜形成。散射板730使来自第2光源装置710的蓝色光b按规定的散射度散射，使其成为具有与从旋转荧光板30射出的荧光yl相似的配光分布的蓝色光b。作为散射板730，可以使用例如由光学玻璃形成的磨砂玻璃。拾取光学系统731具备透镜732、733。透镜732、733分别由凸透镜构成。拾取光学系统731使被散射板730散射的蓝色光b平行化并入射至透镜积分光学系统740。透镜积分光学系统740具有透镜阵列750、751。透镜阵列750具有用于将蓝色光b分割为多个部分光束的多个小透镜750a。透镜阵列751具有与透镜阵列750的多个小透镜750a对应的多个小透镜751a。透镜阵列751与后级的重叠透镜760一同使透镜阵列750的小透镜750a的像在液晶光调制装置400b的图像形成区域或其附近成像。在本实施方式中，从第2照明装置102射出的蓝色光b被反射镜250反射，通过场透镜300b并入射至蓝色光用的液晶光调制装置400b的图像形成区域。如上所述，根据本实施方式的第1照明装置101，与使用二个的多透镜阵列的情况相比，能够以较少的部件个数使荧光体层42上的被照明区域sa的照度分布成为矩形，并实现均匀化。因此，能够高效率地生成荧光yl。根据本实施方式的投影仪1，具备包括上述第1照明装置101的照明装置100，因此，能够将明亮的彩色图像显示在屏幕scr上。(第二实施方式)接下来，对第二实施方式的投影仪进行说明。本实施方式与第一实施方式的区别是照明装置(第1照明装置)的结构。以下，以照明装置的结构为主体进行说明。另外，对与第一实施方式共通的部件及部件标注相同的标号，省略其详细说明。图4是示出本实施方式的第1照明装置201的概要结构的图。如图4所示，第1照明装置201具备第1光源装置10、准直光学系统15、光成形光学系统70、旋转荧光板30、拾取光学系统60、第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、偏振转换元件140、重叠透镜150以及控制装置160。准直光学系统15具有多个准直透镜15a。多个准直透镜15a二维地排列。多个准直透镜15a各自与多个半导体激光器11各自对应地配置。即，多个准直透镜15a排列成矩阵状(例如图4中5行5列)。在本实施方式中，准直透镜15a与权利要求书的“聚光透镜”对应。多个准直透镜15a各自使对应的激光lb平行化。在本实施方式中，激光lb在转换为平行光的状态下入射至光成形光学系统70。光成形光学系统70具备排列成阵列状的多个透镜71。多个透镜71各自与多个半导体激光器11各自对应地配置。即，多个透镜71排列成矩阵状(例如5行5列)。在本实施方式中，多个透镜71各自由具有自由曲面的自由曲面透镜构成。多个透镜71各自对对应的激光lb在被照明区域(荧光体层42)上形成的光斑形状成形，并且使该光斑的照度分布均匀。在本实施方式中，多个透镜71包括第1透镜71a、第2透镜71b、第3透镜71c。第1透镜71a与第1半导体激光器11a对应，第2透镜71b与第2半导体激光器11b对应，第3透镜71c与第3半导体激光器11c对应。因此，激光lb1入射至第1透镜71a，激光lb2入射至第2透镜71b，激光lb3入射至第3透镜71c。以下，以多个透镜71中的第1透镜71a为例，对其结构进行说明。第1透镜71a在光入射面侧具有由以x和y作为变量的多项式规定的第1自由曲面72a，在光射出面侧具有折射面74a。第1自由曲面72a为旋转非对称的形状，由上述式(1)规定。在本实施方式中，规定第1自由曲面72a的多项式满足上述第1条件。因此，能够使激光lb1的光斑成为矩形，并且将光斑的照度分布转换为所谓的顶帽分布而实现均匀化。在本实施方式中，入射至第1透镜71a的激光lb1通过准直光学系统15从发散光转换为平行光。因此，与不使用准直光学系统15的第一实施方式中的第1自由曲面相比，施加于第1自由曲面72a的负荷较低。因此，与第一实施方式相比，第1自由曲面72a的设计条件宽松，因此，第1透镜71a的设计容易。折射面74a由平面(例如棱镜面)构成，使从第1透镜71a射出的激光lb1偏向。由此，能够调整激光lb1的光斑位置。规定第1自由曲面72a的多项式满足上述第3条件。由此，通过校正偏向引起的畸变，能够在被照明区域上形成无畸变的光斑。由于第1透镜71a具有上述的折射面74a，第1自由曲面72a不必使激光lb1偏向。即，第1自由曲面72a不满足第2条件。第1自由曲面72a由于不具有激光lb1的偏向功能，容易设计透镜的形状。另外，在第1透镜71a具有折射面74a的情况下，也可以满足上述第2条件。由此，第1自由曲面72a及折射面74a分别具有折射力，因此，能够减小折射面74a的折射力。并且，在本实施方式的第1透镜71a中，式(1)中的x的奇数次项的系数和y的奇数次项的系数为0，且组合x与y后的项的系数为0。即，多项式由x的偶数次的项和y的偶数次的项构成。以下，也将“x的偶数次的项和y的偶数次的项构成多项式”称作第4条件。满足第4条件的第1自由曲面72a的形状设计容易，因此，能够减少成本。如上所述，根据第1透镜71a，能够在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。此外，第1透镜71a由于不需要使激光lb1折射的功能，设计容易。同样地，第2透镜71b具有第2自由曲面72b和折射面74b。第2自由曲面72b满足第1、第3、第4条件，设计成从第2透镜71b射出的激光lb2在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。第2自由曲面72b使得从第2透镜71b射出的激光lb2与从第1透镜71a射出的激光lb1在荧光体层42上彼此重叠。同样地，第3透镜71c具有第3自由曲面72c和折射面74c。第3自由曲面72c满足第1、第3、第4条件，设计成从第3透镜71c射出的激光lb3在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。第3自由曲面72c使激光lb3在荧光体层42上与激光lb1及激光lb2重叠。在本实施方式中，除了第1透镜71a、第2透镜71b及第3透镜71c以外的多个透镜71各自也具有满足第1、第3、第4条件的自由曲面。因此，从各透镜71射出的激光lb在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp，各光斑sp在荧光体层42上彼此重叠。由此，在荧光体层42上由多个激光lb形成被照明区域sa。另外，在偏向引起的畸变小的情况下，可以采用具有仅满足第1条件及第4条件的自由曲面的透镜71。在该情况下，不必校正畸变，因此，透镜71的设计容易。基于这样的结构，本实施方式的光成形光学系统70使荧光体层42上的光斑sp成形为矩形，并且能够使该光斑sp的照度分布均匀。准直光学系统15可以看作以往用于使各激光lb平行化的准直透镜阵列。因而，与除了准直透镜阵列以外还使用两片多透镜来使照度分布均匀的情况相比，能够减少部件个数。根据本实施方式的第1照明装置201，由于荧光体层42上形成的被照明区域sa的照度分布均匀化，因此，能够高效率地生成荧光yl。另外，准直光学系统15与光成形光学系统70的位置关系不限于上述关系。例如可以朝向第1照明装置201的光射出方向，依次配置第1光源装置10、光成形光学系统70及准直光学系统15。此外，可以使用柱面透镜来代替准直光学系统15。一般而言，激光lb的发射角具有各向异性。因此，通过准备例如分别具有与发射角小的方向以及发射角大的方向对应的母线的一对柱面透镜，能够使发射角具有各向异性的激光lb良好地平行化并入射至光成形光学系统70。(第三实施方式)接下来，对第三实施方式的投影仪进行说明。本实施方式的第二照明装置的结构不同。以下，以第二照明装置的结构为主体进行说明。另外，对与第一实施方式共通的部件及部件标注相同的标号，省略其详细说明。图5是示出本实施方式的投影仪的光学系统的概要图。如图5所示，本实施方式的第2照明装置202具备第2光源装置710和光成形光学系统20。第2光源装置710由与第1照明装置101的第1光源装置10相同的结构构成，具有多个半导体激光器11。在本实施方式中，第2光源装置710向光成形光学系统20射出由多束激光lb构成的蓝色光b。与第1照明装置101相同，第2照明装置202利用光成形光学系统20以使被照明区域即液晶光调制装置400b上的照度分布均匀的方式，使构成蓝色光b的各激光lb入射至液晶光调制装置400b。根据本实施方式的第2照明装置202，与使用两片的多透镜阵列的透镜积分光学系统740相比，部件个数少，同时能够使入射至被照明区域即液晶光调制装置400b的蓝色光b的照度分布均匀。(第四实施方式)接下来，对第四实施方式的第1照明装置进行说明。本实施方式与第二实施方式区别是光成形光学系统的结构。以下，以光成形光学系统的结构为主体进行说明。另外，对与第二实施方式共通的部件及部件标注相同的标号，并省略其详细说明。图6是示出本实施方式的第1照明装置301的概要结构的图。如图6所示，第1照明装置301具备第1光源装置10、准直光学系统15、光成形光学系统170、旋转荧光板30、拾取光学系统60、第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、偏振转换元件140、重叠透镜150、控制装置160。光成形光学系统170具备阵列状地排列的多个光学部件171。多个光学部件171各自与多个半导体激光器11各自对应地配置。即，多个光学部件171矩阵状(例如5行5列)地排列。在本实施方式中，多个光学部件171各自由光入射面175、光射出面176、反射面177一体形成的玻璃构成。光射出面176由具有自由曲面的透镜面构成。多个光学部件171各自对对应的激光lb在被照明区域(荧光体层42)上形成的光斑形状进行成形，并且使该光斑的照度分布均匀。在本实施方式中，多个光学部件171包括第1光学部件171a、第2光学部件171b、第3光学部件171c。第1光学部件171a与第1半导体激光器11a对应，第2光学部件171b与第2半导体激光器11b对应，第3光学部件171c与第3半导体激光器11c对应。因此，激光lb1入射至第1光学部件171a，激光lb2入射至第2光学部件171b，激光lb3入射至第3光学部件171c。以下，例举多个光学部件171中的第1光学部件171a，对其结构进行说明。第1光学部件171a具有光入射面175a、光射出面176a、反射面177a。在图6中，为了容易看图，仅示出入射至各光学部件171的激光lb的主光线。光入射面175a由平面(例如棱镜面)构成。激光lb1的主光线lb1c入射至光入射面175a的面法线方向。因此，在透过光入射面175a时，激光lb1的主光线lb1c不会由于折射而使行进方向变化。透过光入射面175a并入射至第1光学部件171a内的激光lb1入射至反射面177a。反射面177a例如由金属蒸镀膜形成。另外，反射面177a的结构没有特别限定，例如可以由使激光lb1进行全反射的全反射面构成。反射面177a通过反射透过光入射面175a的激光lb1，使激光lb1的行进方向偏向。由此，调整激光lb1的被照明区域上的光斑位置。由反射面177a反射的激光lb1入射至光射出面176a。光射出面176a由第1透镜面178a构成。第1透镜面178a具有由以x和y为变量的多项式规定的第1自由曲面172a。第1自由曲面172a为旋转非对称的形状，由上述式(1)规定。在本实施方式中，规定第1自由曲面172a的多项式满足上述第1条件。因此，能够使激光lb1的光斑为矩形，并且将光斑的照度分布转换为所谓的顶帽分布从而均匀化。在本实施方式中，入射至第1自由曲面172a的激光lb1利用准直光学系统15从发散光转换为平行光。因此，与不使用准直光学系统15的第一实施方式中的第1自由曲面进行比较，施加于第1自由曲面172a的负荷低，第1自由曲面172a的设计条件宽松。在本实施方式中，优选规定第1自由曲面172a的多项式满足上述第3条件。由此，通过校正由于反射面177a的偏向而产生的畸变，能够在被照明区域上形成无畸变的光斑。此处，利用透镜面的折射作为使激光的行进方向偏向的手段的情况下，透镜玻璃材料的温度变化可能导致折射率变动。在透镜玻璃材料的折射率变动时，透镜面的折射引起光的行进方向产生偏差。因此，被照明区域上的光斑形成位置产生偏移，从而可能无法对被照明区域高效地进行照明。与此相对，由于本实施方式的第1光学部件171a具有上述的反射面177a，不必使激光lb1在第1自由曲面172a中偏向(折射)。即，第1自由曲面172a不具有使激光lb1折射的折射功能(偏向功能)。即，第1自由曲面172a不必满足上述第2条件。因此，根据本实施方式的第1光学部件171a，使用反射面177a的反射代替透镜面的折射来使光偏向。并且，激光lb1从光入射面175a入射时也不折射。因此，由于温度变化引起折射率发生变动的情况下，也如上述那样不利用光的折射，激光lb1的行进方向难以产生偏差。因而，被照明区域上的光斑形成位置难以发生偏移，因此能够在荧光体层42上高效地形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。同样，第2光学部件171b具有光入射面175b、光射出面176b、反射面177b。光入射面175b由第2透镜面178b构成。第2透镜面178b具有第2自由曲面172b。第2自由曲面172b满足第1、第3条件，设计成从第2光学部件171b射出的激光lb2在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。第2自由曲面172b使得从第2光学部件171b射出的激光lb2和从第1光学部件171a射出的激光lb1在荧光体层42上彼此重叠。由于第2光学部件171b中不利用光的折射，激光lb2的行进方向难以产生偏差。因此，能够在荧光体层42上高效地形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。同样，第3光学部件171c具有光入射面175c、光射出面176c、反射面177c。光入射面175c由第3透镜面178c构成。第3透镜面178c具有第3自由曲面172c。第3自由曲面172c满足第1、第3条件，设计成从第3光学部件171c射出的激光lb3在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。第3自由曲面72c使激光lb3在荧光体层42上与激光lb1及激光lb2重叠。由于第3光学部件171c中不利用光的折射，激光lb3的行进方向难以产生偏差。因此，能够在荧光体层42上高效地形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。在本实施方式中，除了第1光学部件171a、第2光学部件171b及第3光学部件171c以外的多个光学部件171各自也具有满足第1、第3条件的自由曲面。因此，从各光学部件171射出的激光lb在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp，各光斑sp在荧光体层42上彼此重叠。由此，在荧光体层42上由多束激光lb形成被照明区域sa。另外，不使激光lb的行进方向偏向的光学部件171(例如位于照明光轴100ax上的光学部件171)仅具有光入射面175及光射出面176，不具有反射面177。在多个光学部件171各自中，由于使光偏向时不利用折射，即使在玻璃材料的折射率变动的情况下，激光lb的行进方向也难以产生偏差。因此，根据本实施方式的光成形光学系统170，能够在荧光体层42上高精度地形成矩形且具有均匀的照度分布的被照明区域sa。根据本实施方式的第1照明装置301，能够在荧光体层42上形成均匀的被照明区域sa，因此，能够以较高的效率生成荧光yl。另外，在本实施方式中，作为光学部件171，例举了光入射面175、光射出面176及反射面177一体形成的情况，但也可以各自单独地构成。例如，可以使用具有光射出面176的自由曲面透镜、保持该自由曲面透镜及反射面177的保持部件来构成光学部件。该情况下，通过在保持部件的一部分形成反射面177，能够减少部件个数。另外，能够省略由平板构成的光入射面175。此外，可以由空气层构成光学部件171中对激光lb带来影响的光入射面175及反射面177以外的部分。即，可以将通过光学部件171内的激光lb的光路的途中部分设为中空结构。作为可以采用中空结构的部分，例如可以示例激光lb的光路中的、与透过光入射面175后达到反射面177为止的路径、或者被反射面177反射后入射至光射出面176为止的路径相当的部分。(第五实施方式)接下来，对第五实施方式的第1照明装置进行说明。本实施方式与第四实施方式区别是光成形光学系统的结构。以下，以光成形光学系统的结构为主体进行说明。另外，对与第四实施方式共通的部件及部件标注相同的标号，省略其详细说明。图7是示出本实施方式的第1照明装置401的概要结构的图。如图7所示，第1照明装置401具备第1光源装置10、准直光学系统15、光成形光学系统270、旋转荧光板30、拾取光学系统60、第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、偏振转换元件140、重叠透镜150、以及控制装置160。光成形光学系统270具备阵列状地排列的多个光学部件271。多个光学部件271各自与多个半导体激光器11各自对应地配置。即，多个光学部件171矩阵状(例如5行5列)地排列。在本实施方式中，多个光学部件271各自具有光入射面275、光射出面276、反射面277。光入射面275由具有自由曲面的透镜面构成。多个光学部件271各自对对应的激光lb在被照明区域(荧光体层42)上形成的光斑形状成形，并且使该光斑的照度分布均匀。在本实施方式中，多个光学部件271包括第1光学部件271a、第2光学部件271b、第3光学部件271c。第1光学部件271a与第1半导体激光器11a对应，第2光学部件271b与第2半导体激光器11b对应，第3光学部件271c与第3半导体激光器11c对应。因此，激光lb1入射至第1光学部件271a，激光lb2入射至第2光学部件271b，激光lb3入射至第3光学部件271c。以下，例举多个光学部件271中的第1光学部件271a，对其结构进行说明。第1光学部件271a具有光入射面275a、光射出面276a、反射面277a。在图7中，为了容易看图，仅示出入射至各光学部件271的激光lb的主光线。光入射面275a由第1透镜面278a构成。第1透镜面278a具有由以x和y为变量的多项式规定的第1自由曲面272a。第1自由曲面272a为旋转非对称的形状，由上述式(1)规定。在本实施方式中，规定第1自由曲面272a的多项式满足上述第1条件。因此，能够使激光lb1的光斑成为矩形，并且将光斑的照度分布转换为所谓的顶帽分布而均匀化。在本实施方式中，入射至第1自由曲面272a的激光lb1利用准直光学系统15从发散光转换为平行光。因此，与不使用准直光学系统15的第一实施方式中的第1自由曲面进行比较，施加于第1自由曲面272a的负荷低，第1自由曲面272a的设计条件宽松。反射面277a例如由金属蒸镀膜形成，通过反射透过光入射面275a的激光lb1来使激光lb1的行进方向偏向。由此，调整激光lb1的被照明区域上的光斑位置。光射出面276a由平面(例如棱镜面)构成。激光lb1的主光线lb1c向光射出面276a的面法线方向入射。因此，从光射出面276a射出时，激光lb1的主光线lb1c不会由于折射而使行进方向变化。在本实施方式中，优选规定第1自由曲面272a的多项式满足上述第3条件。由此，通过校正由于反射面277a的偏向而产生的畸变，能够在被照明区域上形成无畸变的光斑。在本实施方式的第1光学部件271a中，使用反射面277a的反射代替透镜面的折射来使光偏向并从光射出面276a射出时，激光lb1不进行折射。因此，即使在温度变化导致玻璃材料的折射率发生变动的情况下，激光lb1的行进方向也难以产生偏差。因而，被照明区域上的光斑形成位置难以发生偏移，能够在荧光体层42上高效地形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。同样，第2光学部件271b具有光入射面275b、光射出面276b、反射面277b。光入射面275b由第2透镜面278构成。第2透镜面278b具有第2自由曲面272b。第2自由曲面172b满足第1、第3条件，设计成从第2光学部件271b射出的激光lb2在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。由于第2光学部件271b中不利用光的折射，难以在激光lb2的行进方向上产生偏差，能够在荧光体层42上高效地形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。同样，第3光学部件271c具有光入射面275c、光射出面276c、反射面277c。光入射面275c由第3透镜面278c构成。第3透镜面278c具有第3自由曲面272c。第3自由曲面272c满足第1、第3条件，设计成从第3光学部件271c射出的激光lb3在荧光体层42上形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。由于第3自由曲面272c中不利用光的折射，难以在激光lb3的行进方向上产生偏差，能够在荧光体层42上高效地形成矩形且具有均匀的照度分布的光斑sp。在本实施方式中，除了第1光学部件271a、第2光学部件271b及第3光学部件271c以外的多个光学部件271各自也具有满足第1、第3条件的自由曲面。在多个光学部件271各自中，由于使光偏向时不利用折射，即使在玻璃材料的折射率变动的情况下，激光lb的行进方向也难以产生偏差。因此，根据本实施方式的光成形光学系统270，能够在荧光体层42上高精度地形成矩形且具有均匀的照度分布的被照明区域sa。另外，不使激光lb的行进方向偏向的光学部件271(例如位于照明光轴100ax上的光学部件271)仅具有光入射面275及光射出面276，不具有反射面277。根据本实施方式的第1照明装置401，能够在荧光体层42上形成均匀的被照明区域sa，因此，能够以较高的效率生成荧光yl。(第六实施方式)接下来，对第六实施方式的第1照明装置进行说明。本实施方式与第五实施方式区别是光成形光学系统的结构。以下，以光成形光学系统的结构为主体进行说明。另外，对与第四实施方式共通的部件及部件标注相同的标号，省略其详细说明。图8是示出本实施方式的第1照明装置501的概要结构的图。如图8所示，第1照明装置501具备第1光源装置10、光成形光学系统370、旋转荧光板30、拾取光学系统60、第1透镜阵列120、第2透镜阵列130、偏振转换元件140、重叠透镜150、以及控制装置160。光成形光学系统370具备阵列状地排列的多个光学部件371。多个光学部件371各自与多个半导体激光器11各自对应地配置。即，多个光学部件171矩阵状(例如5行5列)地排列。在本实施方式中，多个光学部件371各自具有光入射面375、光射出面276、反射面277。光入射面375由具有自由曲面的透镜面构成。在图8中，为了容易看图，仅示出入射至各光学部件371的激光lb的主光线。光入射面375由具有自由曲面的透镜面构成，该自由曲面由以x和y为变量的上述式(1)的多项式规定。在本实施方式中，光入射面375设计成还具有作为使得从对应的半导体激光器11射出的激光lb平行的准直透镜的功能。因此，本实施方式的第1照明装置501构成为光成形光学系统370兼具第五实施方式的第1照明装置401中的准直光学系统15的功能。根据本实施方式的第1照明装置501，能够省略准直光学系统，从而能够使装置结构小型。另外，在上述各实施方式中，例举了多个激光lb各自照射被照明区域的整个面并且各激光lb重叠地照明的情况，但本发明不限于此。(第一变形例)本变形例的光成形光学系统20构成为，使各光斑sp分别入射至被照明区域sa的不同区域。即，在本变形例中，各光斑sp与上述实施方式不同，不重叠。例如，第1透镜21a及第2透镜21b各自的自由曲面22a、22b被设计成激光lb1在被照明区域sa上形成的光斑的位置与激光lb2在被照明区域sa上形成的光斑的位置不同。图9是概念性地示出被照明区域的照明方式的变形例的图。在图9中，由激光lb形成在荧光体层42上的光斑sp的数量设为n个。在图9中，将n个各光斑sp分别表示为sp1、sp2、…spn。每个光斑sp由矩形构成，具有均匀的照度分布。因此，由n个光斑sp构成的被照明区域sa整体上具有均匀的照度分布。此外，根据本变形例，由于不使各光斑重叠，通过适当调整各光斑的大小，能够对任意大小的被照明区域sa进行照明。此外，根据本变形例，在被照明区域sa内，各光斑sp的位置彼此不同。因此，在被照明区域sa为荧光体层42的情况下，照射的光的每单位面积的强度比第一实施方式那样使各光斑sp重叠的情况小。由此，荧光体层42的每单位面积的光强度减少，能够以更高的效率生成荧光yl。在本变形例中，也能够通过控制装置160独立地控制各激光lb的输出。在被照明区域sa为液晶光调制装置等光调制装置的情况下，如此根据显示的图像来调整形成于光调制装置的被照明区域sa的照度分布，能够提高画质。(第二变形例)图10是概念性地示出被照明区域的照明方式的变形例的图。在图10中，由激光形成在荧光体层42上的光斑sp的数量设为n个。在图10中，将n个各光斑sp分别表示为sp1、sp2、…spn。在本变形例中，在被照明区域sa内，使光斑sp部分重叠。如图7所示，被照明区域sa由包括第1照明区域sb1及第2照明区域sb2在内的多个照明区域sb构成。多个照明区域sb中的至少一个照明区域sb通过两个光斑sp重叠而形成。其他照明区域sb可以由一个光斑sp形成。在本变形例中，第1照明区域sb1例如通过光斑sp1和光斑sp2重叠而构成。此外，第2照明区域sb2通过其他的两个激光(光斑spn-1、光斑spn)重叠而构成。在本变形例中，由于各个光斑sp具有均匀的照度分布，各照明区域sb具有均匀的照度分布。因而，由多个照明区域sb构成的被照明区域sa具有均匀的照度分布，起到与第一变形例同样的效果。(第三变形例)图11是概念性地示出被照明区域的照明方式的变形例的图。在图11中，由激光形成在荧光体层42上的光斑sp的数量设为n个。在图11中，将n个各光斑sp分别表示为sp1、sp2、…spn。在本变形例的光成形光学系统20中，第3透镜21c(第3自由曲面22c)使激光lb3入射至被照明区域sa的整个面。此外，第1透镜21a(第1自由曲面22a)使激光lb1入射至被照明区域sa的一部分区域。此外，第2透镜21b(第2自由曲面22b)使激光lb2入射至被照明区域sa的一部分区域(与激光lb1的入射区域不同的区域)在本变形例中，控制装置160彼此独立地控制第1半导体激光器11a的输出和第2半导体激光器11b的输出。即，控制装置160通过控制各半导体激光器11的输出将各光斑sp设定为期望的照度分布。如图11所示，本实施方式的光成形光学系统20构成为，一个光斑sp3照射被照明区域sa的整个面，并且去除光斑sp3的剩余(n-1)个光斑sp分别入射至被照明区域sa的不同区域。在本变形例中，由于各个光斑sp具有均匀的照度分布，可得到与第一变形例同样的效果。另外，本发明不限于上述实施方式及变形例的内容，能够在不脱离发明的主旨的范围内适当变更。例如在上述实施方式中，例举了第1光源装置10由多个半导体激光器11构成的情况，但本发明不限于此。例如第1光源装置10可以仅由一个半导体激光器11(例如第1半导体激光器11a)构成。此时，光成形光学系统20仅具有第1透镜21a。在上述实施方式中，所谓重叠是说明各激光lb的光斑sp整体几乎重合的状态，在本发明中重叠也包括各光斑sp的一部分之间重合的状态。此时，假设第1光源装置10由两个半导体激光器11(例如第1半导体激光器11a及第2半导体激光器11b)构成，从第1半导体激光器11a及第2半导体激光器11b射出的激光lb1、b2的入射位置由于安装误差而彼此稍微偏移。此时，激光lb1、b2形成的光斑sp中部分重合的区域(重叠的区域)构成被照明区域。此外，在上述实施方式中，示例出具备三个液晶光调制装置400r、400g、400b作为光调制装置的投影仪1，但也能够适用于通过一个液晶光调制装置显示彩色影像的投影仪。此外，可以使用数字微镜器件作为光调制装置。在上述实施方式中示出将本发明的照明装置搭载于投影仪的例子，但不限于此。本发明的照明装置也可以适用于照明器具、汽车的前灯等。[实施例]本发明人对构成光成形光学系统的透镜进行了模拟。在本模拟中，将规定透镜的自由曲面的上述式(1)的多项式的系数作为参数，求出使用自由曲面的情况下的被照明区域中的照度分布。(实施例1)实施例1是具有满足上述第1条件(x2h项的系数cj与y2h项的系数cj不同)、第2条件(包括x的一次项与y的一次项中的至少一个)及第3条件(包括至少一个xpyq项)的自由曲面的透镜的模拟结果。即，实施例1的透镜与构成满足第1条件～第3条件的第一实施方式的光成形光学系统20的透镜21相当。表1中示出实施例1的各参数。[表1]参数名实施例1x-0.35y-0.35x2-0.02xy0.008y20.02x4-0.002x3y0y4-0.08曲率0.029圆锥常数0在实施例1中，在式(1)中，将x及y项的系数设为-0.35、x2项的系数设为-0.02、xy项的系数设为0.008、y2项的系数设为0.02、x4项的系数设为-0.002、x3y项的系数设为0、y4项的系数设为-0.08、曲率c设为0.029、圆锥常数k设为0。另外，表1未记载的项的系数均为0。图12a及图12b是示出实施例1的模拟结果的图。图12a是示出作为比较而使用球面透镜的情况下的照度分布的图，图12b是示出使用具有上述参数(第1条件～第3条件)的自由曲面透镜的情况下的照度分布的图。另外，在图12a、12b中，下侧所示的曲线图是被照明区域的左右方向的照度分布，右侧所示的曲线图是被照明区域的上下方向的照度分布。如图12a所示，在使用球面透镜的情况下，激光在被照明区域形成楕圆状的光斑，该光斑的照度分布不均匀。另一方面，如图12b所示，在使用实施例1的自由曲面透镜的情况下，激光在被照明区域形成大致矩形的光斑，该光斑的照度分布的均匀性提高。即，根据实施例1能够确认通过采用满足第1条件及第2条件的自由曲面透镜，使被照明区域成形为矩形，并且能够使照度分布均匀。(实施例2)实施例2与实施例1同样是具有满足上述第1条件～第3条件的自由曲面的透镜的模拟结果。表2中示出实施例2的各参数。[表2]参数名实施例2x-0.25y-0.75x2-0.01xy0.006y2-0.012x4-0.001x3y0.001y40.02曲率0.01圆锥常数0在实施例2中，在式(1)中，将x项的系数设为-0.25、y项的系数设为-0.75、x2项的系数设为-0.01、xy项的系数设为0.006、y2项的系数设为-0.012、x4项的系数设为-0.001、x3y项的系数设为0.001、y4项的系数设为0.02、曲率c设为0.01、圆锥常数k设为0。另外，表2未记载的项的系数均为0。图13a及图13b是示出实施例2的模拟结果的图。图13b是示出使用了具有上述参数的自由曲面透镜的情况下的照度分布的图，图13a是示出作为比较例而将x的系数和y的系数以外的系数均设为0的情况下的照度分布的图。另外，在图13a、13b中，下侧所示的曲线图是被照明区域的左右方向的照度分布，右侧所示的曲线图是被照明区域的上下方向的照度分布。如图13a、13b所示，使用满足第1条件及第2条件的自由曲面透镜时，在被照明区域内形成具有均匀的照度分布的矩形的光斑。由此，根据实施例2能够确认通过采用满足第1条件及第2条件的自由曲面透镜，使被照明区域成形为矩形，并且能够使照度分布均匀。(实施例3)实施例3是具有满足上述第1条件及第3条件的自由曲面的透镜的模拟结果。即，实施例3的透镜与构成满足第1条件及第3条件的第二实施方式的光成形光学系统70的透镜71相当。表3中示出实施例3的各参数。[表3]参数名实施例3x0y0x2-0.02xy0.008y20.02x4-0.002x3y0y4-0.08曲率0.029圆锥常数0在实施例3中，在式(1)中，将x及y项的系数设为0、x2项的系数设为-0.02、xy项的系数设为0.008、y2项的系数设为0.02、x4项的系数设为-0.002、x3y项的系数设为0、y4项的系数设为-0.08、曲率c设为0.029、圆锥常数k设为0。另外，表3中未记载的项的系数均为0。实施例3除了将x及y项的系数设为0以外，与实施例1的参数相同。即，实施例3的自由曲面与实施例1的自由曲面仅在有无使光偏向的功能方面不同。另外，使光偏向的功能不影响被照明区域上形成的光斑的形状及该光斑的照度分布。如果采用实施例3的自由曲面透镜，则能够实现与实施例1的图12b同样的照度分布。即，能够确认将被照明区域成形为矩形，并且能够使照度分布均匀。由于示出关于实施例3的照度分布的图与实施例1相同，故省略。(实施例4)实施例4与实施例3同样是具有满足第1条件及第3条件的自由曲面的透镜的模拟结果。表4中示出实施例4的各参数。[表4]参数名实施例4x0y0x2-0.01xy0.006y2-0.012x4-0.001x3y0.001y40.02曲率0.01圆锥常数0在实施例4中，在式(1)中，将x及y项的系数设为0、x2项的系数设为-0.01、xy项的系数设为0.006、y2项的系数设为-0.012、x4项的系数设为-0.001、x3y项的系数设为0.001、y4项的系数设为0.02、曲率c设为0.01、圆锥常数k设为0。另外，表4未记载的项的系数均为0。实施例4除了将x及y项的系数设为0以外，与实施例2的参数相同。此时，实施例4的自由曲面与实施例2的自由曲面仅在有无使光偏向的功能的方面不同。如果采用实施例4的自由曲面透镜，则能够实现与实施例2的图13b同样的照度分布。即，能够确认将被照明区域成形为矩形，并且能够使照度分布均匀。由于示出关于实施例4的照度分布的图与实施例2相同，故省略。(实施例5)实施例5是具有满足上述第1条件及第4条件(由x的偶数次的项和y的偶数次的项构成多项式)的自由曲面的透镜的模拟结果。即，实施例5的透镜与构成满足第1条件及第4条件的第二实施方式的光成形光学系统70的透镜71相当。表5中示出实施例5的各参数。[表5]参数名实施例5x20.1y2-0.02x4-0.13x60.01曲率0.125圆锥常数0在实施例5中，在式(1)中，将x2项的系数设为0.1、y2项的系数设为-0.02、x4项的系数设为-0.13、x6项的系数设为0.01、曲率c设为0.125、圆锥常数k设为0。另外，表5未记载的项的系数均为0。图14a及图14b是示出实施例5的模拟结果的图。图14a是示出作为比较而使用球面透镜的情况下的照度分布的图，图14b是示出使用具有上述参数的自由曲面透镜的情况下的照度分布的图。另外，在图14a、14b中，下侧所示的曲线图是被照明区域的左右方向的照度分布，右侧所示的曲线图是被照明区域的上下方向的照度分布。如图14a所示，在比较例中，激光在被照明区域形成上下细长的形状的光斑，该光斑的照度分布不均匀。另一方面，如图14b所示，在使用实施例5的自由曲面透镜的情况下，激光在被照明区域形成正方形的光斑，该光斑的照度分布的均匀性提高。即，根据实施例5能够确认在通过采用满足第1条件及第4条件从而容易进行形状设计的自由曲面透镜的情况下，也能够使被照明区域成形为正方形，并且能够使照度分布均匀。(实施例6)实施例6与实施例5同样是具有满足上述第1条件及第4条件的自由曲面的透镜的模拟结果。表6中示出实施例6的各参数。[表6]参数名实施例6x20.1y2-0.02x4-0.11x60曲率0.125圆锥常数0在实施例6中，在式（1）中，将x2项的系数设为0.1、y2项的系数设为-0.02、x4项的系数设为-0.11、x6项的系数设为0、曲率c设为0.125、圆锥常数k设为0。另外，表6未记载的项的系数均为0。图15a及图15b是示出实施例6的模拟结果的图。图15a是示出作为比较而使用球面透镜的情况下的照度分布的图，图15b是示出使用具有上述参数的自由曲面透镜的情况下的照度分布的图。另外，在图15a、15b中，下侧所示的曲线图是被照明区域的左右方向的照度分布，右侧所示的曲线图是被照明区域的上下方向的照度分布。如图15a、15b所示，使用满足第1条件及第4条件的自由曲面透镜时，在被照明区域内形成具有均匀的照度分布的正方形状的光斑。这样，根据实施例6能够确认在通过采用满足第1条件及第4条件从而容易进行形状设计的自由曲面透镜的情况下，也能够使被照明区域成形为正方形，并且能够使照度分布均匀。在实施例5、6中，x与y组合后的项的系数均为0。该情况下，能够分别在x方向和y方向独立地设计透镜的曲率，因此，容易设计透镜。当前第1页12