CN103676434B - 照明光源装置、投影装置以及控制该投影装置的方法 - Google Patents

Abstract

一种照明光源装置，包括：设置在激发光源的光路上的、具有透射激发光的透射区域和反射该激发光的反射区域的反射-透射轮，设置在反射光路和透射光路中的至少一个上的、具有当被激发光激发时发出荧光的荧光体的荧光轮，以及当透射区域和反射区域的边界横穿光路时开启激发光源的控制部分，以便提供能够防止荧光体退化的照明光源装置，从而通过有效地使用在反射光路和透射光路之间的边界区域处发生的颜色混合来改善颜色再现性和提高图像的亮度。

Description

照明光源装置、投影装置以及控制该投影装置的方法

技术领域

本发明涉及照明光源装置、包含该照明光源装置的投影装置，以及控制该投影装置的改进的方法。

背景技术

通常，已知在会议中，将采用高强度放电灯（例如，超高压汞灯）的光源装置作为投影个人计算机（以下简称为“PC”）的屏上信息的投影装置（投影仪）的照明光源装置。

虽然放电灯以低廉的成本提供高亮度，然而，在打开后它需要必要的时间以稳定地发光。

因此，利用例如红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）发光二极管或有机发光二极管的固态发光元件作为替代光源取代放电灯已经得到提议并投入实践使用。

通过应用固态发光元件作为投影仪的照明光源，可以快速启动投影仪并且可以配置投影仪以实现对环境的养护。

然后，例如，提出了日本专利申请公开号2011-013316（专利文献1）和日本专利申请公开号2010-085745（专利文献2）以解决上面提到的问题。

作为采用固态发光元件的照明光源装置，例如，通过使用用作第一光源（激发光源）的蓝色激光二极管发出的激光作为激发光照射荧光体，通过激发荧光体产生每种R、G、B光，以及通过使用例如DMD（数字微镜装置）（参照专利文献1）的光调制装置控制每种R、G、B光的灰度来获得彩色投影图像的技术是广泛已知的。

根据专利文献1的照明光源装置包括：发光板（荧光轮），其由具有按旋转方向划分的多个分段区域并通过接收激发光来发射荧光的荧光体层和直接透射激发光的透射区域组成；使用激发光照射荧光体的第一光源；发射具有与激发光和荧光体层发射的荧光两者不同的波长的光的第二光源；将发光板（荧光轮）发射的光和第二光源发射的光聚集在相同光路上的聚光光学系统；以及控制所述第一光源和第二光源的发射控制部分。

发射控制部分关闭第一光源以不通过第一光源发光和开启第二光源以通过第二光源发光，以便防止在相邻分段区域的边界处发生颜色混合。

根据专利文献1的照明光源装置可以通过被配置以控制在边界处关闭第一光源来防止在相邻分段区域的边界处发生颜色混合。然而，由于该照明光源装置被配置以使得激发光直接照射荧光轮的荧光体，每单位时间（一秒）激发光照射所述分段区域的时段是恒定的而无论每单位时间（一秒）荧光轮的转数如何。因此，如果激发光持续照射分段区域的微小区域，荧光体的荧光性能可能退化。

现在，正在开发通过借助下述操作使得荧光体能够改变单位时间内被激发光照射的时间，从而能够使得荧光体的荧光性能免于退化的照明光源装置：提供反射-透射轮作为具有第一光源发出的激发光的光路上的透射区域和反射区域的反射-透射部件、提供荧光轮作为至少在由透射区域形成的透射光路和由反射区域形成的反射光路中的一个上的荧光部件、以及在荧光轮旋转的单位时间内（一秒）在透射光路和反射光路之间切换激发光的光路。

然而，即使照明光源装置被配置为使得在所述第一光源发出的激发光的光路上设有反射-透射轮，当激发光照射反射-透射轮同时正在穿过反射区域和透射区域之间的边界区域时，仍会发生颜色混合。

此外，为了防止颜色混合，一种想法是当反射区域和透射区域之间的边界区域正在横穿激发光的光路时关闭激发光源。但是，这种关闭激发光源的配置降低了亮度。

发明内容

本发明是考虑到上述情况做出的，并且本发明的目的是提供一种能够进一步防止荧光体的退化、能够通过有效地使用透射光路和反射光路之间的边界区域处生成的颜色混合来获得许多颜色从而改善颜色再现性、并且能够提高图像的亮度的照明光源装置，一种包括该照明光源装置的投影仪以及控制该投影仪的方法。

根据本发明实施例的照明光源装置包括：设置在来自激发光源的激发光的光路上、具有透射某一光波长的激发光的透射区域和反射来自激发光源的激发光的反射区域的反射-透射部件，所述透射区域和反射区域顺序横穿来自激发光源的激发光的光路；设置在由反射区域形成的反射光路和由透射区域形成的透射光路中的至少一个上的、具有当被激发光激发时发出荧光的荧光体的荧光体部件；以及当反射-透射轮的透射区域和反射区域的边界横穿激发光的光路时，开启激发光源的控制部分。

根据本发明的照明光源装置被配置使得通过至少由反射-透射部件的透射区域和反射区域之一引导的激发光激发荧光体，并可缩短单位时间内激发光照射荧光体的时间，由此，可以防止荧光体的退化。

此外，由于具有使得当反射-透射部件上的透射区域和反射区域之间的边界横穿激发光的光路时开启激发光源的配置，根据本发明实施例的照明光源装置可以通过有效地使用透射光路和反射光路之间的边界区域处发生的颜色混合来获得各种各样的颜色从而改善颜色再现性并提高投影图像的亮度。

附图说明

图1是图示了根据本发明的第一实施例的照明光源装置的光学系统；

图2是图1所示照明光源装置中的荧光轮的放大的平面视图；

图3是图1所示照明光源装置中的反射-透射轮的放大的平面视图；

图4图示了图1中示出的反射-透射轮和照明光源装置中的第一照明光学系统的光路之间的关系；

图5图示了根据本发明的第二实施例的使用图1所示的照明光源装置的投影装置的配置的示例；

图6将照射图5所示图像生成器的光的颜色、每个光源的开/关定时和反射-透射轮的反射/透射之间的关系的示例在与图像帧的关系中进行说明；

图7图示了图1所示的反射/透射轮的旋转角度位置和图1所示的第一照明光学系统的光路之间的关系；

图8是图示图5示出的控制部分的配置的框图；

图9A图示了当边界横穿光斑区域时，反射-透射轮的一个边界与光斑区域的一条切线重叠的状态；

图9B图示了当边界横穿光斑区域时，反射-透射轮的一个边界与光斑区域的另一条切线重叠的状态；

图10图示了反射-透射轮的旋转相位、第二光源的发光和照明光的强度之间的关系，其中，（a）图示了反射-透射轮的旋转相位，（b）图示了第二光源的开启状态，以及（c）图示了对应于旋转相位（a）的波长为λA的激发光的强度和波长为λB的荧光的强度之间的关系；

图11图示了光斑区域的角度范围的变化，其中，图11A、B与图9是相同的，再次粘贴供参考，图11C、D是角度范围加倍的图11A、B；

图12图示了反射-透射轮的轮-旋转相位和照明光的强度之间的关系的示例，其中，（a）和（c）与图10（a）、（c）是相同的，再次粘贴供参考，（b）图示了对应于图11C和11D的轮-旋转相位，以及（d）图示了对应于图12（b）所示的轮-旋转相位的波长为λA的激发光的强度和波长为λB的荧光的强度之间的关系；

图13图示了反射-透射轮的其他实施例，其中图13A和13B与图9A和9B是相同的，再次粘贴供参考，图13C、13D和13E示出反射区域被分成光束分离器区域和全反射区域的状态，其中，图13C图示了光束分离器区域在旋转方向上的前方边界与一条切线重叠的状态，图13D图示了光束分离器区域和全反射区域的边界与一条切线重叠的状态，图13E图示了全反射区域在旋转方向上的前方边界与另一条切线重叠的状态；

图14图示了反射-透射轮的轮-旋转相位和照明光的强度之间的关系的示例，其中，（a）与图12（a）是相同的，再次粘贴供参考，（b）图示了当图13C、13D和13E所示的反射-透射轮上的透射区域和光束分离器区域之间的边界正在横穿光斑区域时的轮-旋转相位，（c）图示了当图13C、13D和13E所示的反射-透射轮上的光束分离器区域和全反射区域之间的边界正在横穿光斑区域时的轮-旋转相位，（d）与图12（c）是相同的，再次粘贴供参考，（e）图示了对应于图13C、13D和13E所示的反射-透射轮的旋转相位的波长为λA的激发光的强度和波长为λB的荧光的强度之间的关系；

图15图示了白光的生成，其中图15A和15B与图9A和9B是相同的，再次粘贴供参考；

图16图示了白光的生成，其中，（a）和图10（a）是相同，再次粘贴供参考，（b）图示了光源2的驱动状态，（c）图示了光源3的驱动状态，以及（d）图示了生成的白光；

图17是图示了检测反射-透射轮的旋转角度位置的传感器的示例的图案(pattern)图解；

图18是图示了旋转角度位置和加速度传感器的重力加速度之间的关系的图案图解；

图19图示了本发明的第三实施例的光源装置的光学系统；

图20将通过使用图19所示的照明光源照射图像生成器的光的颜色、每个光源的开/关定时和反射-透射轮的反射/透射之间关系的示例在与图像帧的关系中予以说明；

图21图示了涉及图像帧的通过使用图19所示的照明光源照射图像生成器的光的颜色、每个光源的开/关定时和反射-透射轮的反射/透射之间关系的又一示例；

图22图示了本发明的第四实施例的光源装置的光学系统；

图23是图22所示的第一照明光学系统的局部放大视图；

图24图示了通过图22所示的第一照明光学系统在反射-透射轮上生成的光斑区域；

图25图示了本发明的第五实施例的光源装置的光学系统；

图26是图25所示的反射-透射轮的俯视图；

图27是图25所示的荧光轮的俯视图；

图28将通过使用图25所示的照明光源照射图像生成器的光的颜色、每个光源的开/关定时和反射-透射轮的反射/透射之间关系的示例在与图像帧的关系中进行说明；

图29A图示了图26所示的反射-透射轮的旋转角度位置，其中作为参考位置，一个边界的角度是45度；

图29B图示了图26所示的反射-透射轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是135度；

图29C图示了图26所示的反射-透射轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是150度；

图29D图示了图26所示的反射-透射轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是165度；

图29E图示了图26所示的反射-透射轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是195度；

图29F图示了图26所示的反射-透射轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是210度；

图29G图示了图26所示的反射-透射轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是225度；

图30A图示了图27所示的荧光轮的旋转角度位置，其中作为参考位置，一个边界的角度是0度；

图30B再次图示了图27所示的荧光轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是0度；

图30C图示了图27所示的荧光轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是60度；

图30D图示了图27所示的荧光轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是120度；

图30E图示了图27所示的荧光轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是240度；

图30F图示了图27所示的荧光轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是300度；

图30G图示了图27所示的荧光轮的旋转角度位置，其中一个边界的角度是60度；

图31图示了在使用图26所示的反射-透射轮和图27所示的荧光轮的情况下每个轮的旋转角度位置、每个轮的旋转相位以及当开启光源2时的照射图像生成器的光的颜色之间的关系。

具体实施方式

在下文，将参考附图详细描述本发明的实施例。

<第一实施例>

图1图示了根据本发明的第一实施例的光源装置的光学系统，其中，数字1示出一照明光学系统。

（照明光学系统1的示意性配置）

在该实施例中，照明光学系统1具有两个照明光源（以下称为“光源”）2和3。光源2形成第一照明光学系统1A的一部分，光源3形成第二照明光学系统1B的一部分。

第一照明光学系统1A示意性地包括作为第一光学元件的耦合透镜2a、作为反射-透射部件的反射-透射轮2b、全反射镜2c和作为荧光体部件的荧光轮2e。在光源2的光路中布置反射-透射轮2b。通过反射-透射轮2b的透射区域和反射区域（将在后面描述）将光源2的光路分离成透射光路和反射光路。

第二照明光学系统1B示意性地包括耦合透镜3a、二向色镜3b和二向色镜3c。第一照明光学系统1A共享该二向色镜3b和二向色镜3c。

荧光轮2e由圆盘形基底2g和荧光体2h组成，并被布置在由反射-透射轮2b的透射区域形成的透射光路上。聚光元件2i设置在荧光轮2e的前侧。

（第一照明光学系统1A的详细配置）

光源2是发出短波长的激发光的固态发光元件。例如，发出蓝色激光作为可见光的蓝色激光二极管用作光源2。注意，可使用发射蓝色的光的发光二极管代替蓝色激光二极管。这里，光源2发出波长为λA（400nm<λA<450nm）的光。

图2图示了从形成荧光体2h的一侧观察到的荧光轮2e的圆盘形基底2g。圆盘形基底2g由反射材料组成，以环形的形状形成荧光体2h。圆盘形基底2g是沿旋转轴2j由作为第二驱动部件的驱动部分2f旋转驱动的。

在透射穿过反射-透射轮2b的透射区域之后，波长为λA的光被全反射镜2c反射，被聚光元件2i聚集并照射荧光轮2e。

在那时，如图2所示，波长为λA的光以光斑形式照射荧光体2h的微小区域2hm。如果波长为λA的光一直照射荧光体2h的相同微小区域2hm，荧光体2h可能变成所谓的“烧毁(burnt)”状态，荧光体2h的性能可能退化或损坏。

然而，在根据第一实施例的配置中，由于在旋转轴2j上不断地旋转驱动圆盘形基底2g，波长为λA的光照射的荧光体的微小区域2hm随时间改变，防止了波长为λA的光能持续照射荧光体2h的相同微小区域2hm以及防止了荧光体2h的性能退化。注意，圆盘形基底2g的旋转速度没有特别的限制。

注意，第一实施例被配置以通过旋转圆盘形基底2g来防止波长为λA的光持续照射荧光体的相同微小区域2hm，但并不限于这种配置。例如，可以通过采用矩形基底（未示出）代替圆盘形基底2g，形成在矩形基底纵向方向上延伸的荧光体2h，并周期性地使得矩形基底在纵向方向和在垂直于波长为λA的光的方向上往复运动，来随时间地改变波长为λA的光照射的荧光体2h的微小区域2hm。

如图1所示，荧光体2h被波长为λA的光激发并发出波长为λB的荧光，所述波长λB大于波长λA。例如，波长λB的范围是495nm<λB<570nm，这是绿色荧光。

波长为λB的荧光被圆盘形基底2g反射，被聚光元件聚集，并从荧光轮2e发出。

驱动部分2n作为第一驱动部件沿旋转轴2m旋转驱动反射-透射轮2b。如图3所示，反射-透射轮2b具有由两条径向区域边界2r₁和2r₂以及弧线2r₃所划界的扇形反射区域2p。

反射区域2p起到全反射波长为λA的光的作用。反射-透射轮2b的反射区域2p以外的其他区域是完全透射波长为λA的光的透射区域2q。

在第一实施例中，反射-透射轮2b由具有扇形反射区域2p的透明圆盘组成，也就是说，反射区域2p以外的其余部分是透射区域2q。但是，如果反射-透射轮2b由扇形反射区域2p自身组成，可以节省材料，并可以减少设备的生产成本。

注意，在第一实施例中，扇形反射区域2p（其支点是旋转轴2m）的角度范围是90度。但是反射区域2p的尺寸并不限于此。

此外，在第一实施例中，通过旋转反射-透射轮2b来切换反射区域2p和透射区域2q，但可以通过使矩形基底往复运动来切换反射区域2p和透射区域2q。

相对于第一照明光学系统1A的光路的光轴O1倾斜地布置反射-透射轮2b。在第一实施例中，相对于光轴O1成45度地布置反射-透射轮2b。但是，如果可以切换波长为λA的激发光的光路，就不限于这一角度。

此外，通过使用扩散板代替反射-透射轮2b的透射区域2q，可以减少散斑图案的入射。

反射-透射轮2b与图像数据同步地适当地旋转，并对应于将要形成的图像数据的颜色适当地选择透射光路和反射光路。这里，例如，反射-透射轮2b每秒旋转30次，并且在每一帧（例如，1/30秒）中旋转一次或两次。

也就是说，光源2发出的波长为λA的光经由耦合透镜2a被导向反射-透射轮2b。接下来，当反射-透射轮2b的反射区域2p位于第一照明光学系统1A的光路上时，波长为λA的光被反射区域2p反射并被导向二向色镜3b，另一方面，当透射区域2q位于第一照明光学系统1A的光路上时，波长为λA的光经过反射-透射轮2b的透射区域2q被导向全反射镜2c。

（第二照明光学系统1B的详细配置）

光源3是发出大于波长λB的波长λC的光的固态发光元件。例如，波长λC的范围是620nm<λC<750nm，这是红光。注意，数字O2指的是第二照明光学系统1B的光轴。

二向色镜3b具有反射波长为λA的光并透射波长为λC的光的功能。二向色镜3c具有透射波长为λA的光和波长为λC的光并反射波长为λB的光的功能。

（反射-透射轮2b、二向色镜3b和二向色镜3c组成的详细光路）

当反射-透射轮2b的反射区域2p位于第一照明光学系统1A的光路上时，波长为λA的光被该反射区域2p反射，被导向二向色镜3b并被其反射，并经过二向色镜3c作为蓝色光从第一照明光学系统1射出。

当反射-透射轮2b的透射区域2q位于第一照明光学系统1A的光路上时，波长为λA的光透射穿过该透射区域2q，被全反射镜2c反射，并经过二向色镜3c被导向荧光轮2e。

波长为λA的光被聚光元件2i聚集并照射荧光体2h的荧光体微小区域2hm（参见图2），然后荧光体2hm被激发并发出波长为λB的光。

波长为λA的光和波长为λB的光被圆盘形基底2g反射，被聚光元件2i聚集，并被导向二向色镜3c。波长为λA的光穿过二向色镜3c，另一方面，波长为λB的光被该二向色镜3c反射并作为绿色光从第一照明光学系统1射出。

波长为λC的光经过耦合透镜3a被导向二向色镜3b，并经过二向色镜3b和二向色镜3c作为红色光从第一照明光学系统1射出。

二向色镜3c起到光路汇合元件的作用，所述光路汇合元件通过聚合由反射-透射轮2b分离的透射光路和反射光路来形成聚合的光路。

根据第一实施例，通过提供反射-透射轮2b将激发光的光路分离成透射光路和反射光路，并且可以缩短单位时间内（一秒）激发光照射荧光体的时间，因此，可以防止荧光体的荧光性能的退化。

（反射-透射轮2b的反射区域2p和透射区域2q之间的边界处的颜色混合问题）

如图4所示，波长为λA的光按给定尺寸穿过反射-透射轮2b。也就是说，波长为λA的光作为光斑照射反射-透射轮2b。图4中，标号2s指的是波长为λA的光照射反射-透射轮2b的光斑区域（光路的尺寸）。

当波长为λA的光照射反射-透射轮2b的边界区域时，反射区域2p所反射的波长为λA（蓝色）的光被二向色镜3b反射并从第一照明光学系统1射出。另一方面，穿过透射区域2q的波长为λA的光被全反射镜2c反射，经过二向色镜3c被导向荧光轮2e，激发荧光轮2e的荧光体2h，来自荧光体2h的绿色荧光（波长为λB的光）被二向色镜3c反射并从第一照明光学系统1射出。

因此，第一照明光学系统1发出作为蓝色光和绿色光的混合的光。因此，当反射-透射轮2b的反射区域2p和透射区域2q之间的区域边界2r₁、2r₂横穿第一照明光学系统1A的光路时，发生颜色混合。例如，当需要蓝色或绿色图像时，周期性地产生蓝绿色图像，并且损害了色彩纯度。

如果当反射-透射轮2b的边界区域横穿光路（光斑区域）时关闭光源2以便防止颜色混合的发生，由于无法有效地利用来自光源2的照明光，所以降低了亮度。

然后，在第一实施例中，当反射-透射轮2b的反射区域2p和透射区域2q之间的区域边界2r₁、2r₂横穿第一照明光学系统1A的光路时，无论图像数据如何均肯定地开启光源2，并且与光源2同步地也开启光源3。

因此，当反射-透射轮2b的反射区域2p和透射区域2q之间的区域边界2r₁、2r₂横穿光路时，可以防止降低亮度并且可以提高颜色再现性。

<第二实施例>

图5图示了使用根据第一实施例的照明光学系统1的投影装置10的配置的第二实施例。图5中，通过为其附上相同的数字来提供与第一实施例相同的元件并省略其详细说明。

投影装置10包括控制照明光学系统1的控制部分11、设置在照明光学系统1的前方光路上的聚光元件12、积分器13、聚光元件14、反射镜15、图像生成器16和投影透镜17。聚光元件12、积分器13、聚光元件14、反射镜15、图像生成器16和投影透镜17组成投影光学系统。

波长为λA、λB和λC的光束被聚光元件12聚集、被积分器13均匀地扩散以去除不均匀的光强度、并经过聚光元件14和反射镜15照射图像生成器16。下文中，将描述图像生成器16的配置和功能。稍后将描述控制部分11。

（图像生成器16的配置和功能）

图像生成数据被输入到图像生成器16中。例如，该图像生成器16由公知的DMD（数字微镜装置）组成。

所述DMD具有基于像素的微镜。微镜的每个角度是两个位置（two-position）控制的，并且通过控制该两个位置控制的重复时间间隔，所述微镜可控制灰度。

然后，在图像的时间帧期间，通过借助切换照射每种RGB颜色（R（红色：波长为λC），G（绿色：波长λB）和B（蓝色：波长为λA））、与每种RGB颜色的照射定时同步地基于按像素的图像生成数据通过微镜驱动信号驱动图像生成器16来利用视觉暂留生成全彩色图像。

（控制部分11的配置和功能）

控制部分11具有CPU（中央处理单元），ROM（只读存储器）和RAM（随机存取存储器）。

控制部分11通过使用RAM作为工作存储器，按照预先存储的程序完全控制投影装置10的行为。

此外，控制部分11具有到外部信息设备的接口（未示出），并且可以，例如，从个人计算机加载图像数据。

控制部分11处理所下载的图像数据，并生成适于驱动图像生成器16的图像生成数据。

将图像生成数据输入到驱动信号生成器18。该驱动信号生成器18基于该图像生成数据产生驱动信号，并且该驱动信号被输出至图像生成器16。

此文，控制部分11控制光源2、3的点亮，以及驱动部分2f、2n的旋转。

在下文中，将参照图6描述控制部分11进行控制的实施例。

图6（a）图示了对应于反射-透射轮2b的旋转角度位置的图像的第N帧的形成时间T（例如，T=1/30秒），例如，通过将时间T划分为五个时间段。图6中，通过数字a至e表示时间段，假定照射每个时间段a至e的光束是Rn（红色）、Gn（绿色）、Bn（蓝色）、Yn（黄色）、Mn（品红色）。

图6（b）图示了对于每个时间段“a”至“e”的光源2、3的开/关定时和反射-透射轮2b的反射/透射定时。在时间段a中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在0至90度的范围内，第一照明光学系统1A的光路在透射区域2q中，当控制部分11关闭(turnoff)光源2并开启(turnon)光源3时，第二照明光学系统1B的红色光（Rn）照射图像生成器16。

在时间段b中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在90至180度的范围内，当控制部分11开启光源2和关闭光源3，并且控制部分11控制反射-透射轮2b的旋转角度位置使得透射区域2q在第一照明光学系统1A的光路中时，绿色光（Gn）照射图像生成器16。

在时间段c中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在180至225度的范围内，当控制部分11开启光源2被关闭光源3，并且与光源的发光定时同步地控制部分11控制反射-透射轮2b的旋转角度位置使得反射区域2p在第一照明光学系统1A的光路中时，蓝色光（Bn）照射图像生成器16。

在时间段d中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在225至270度的范围内，当控制部分11同时开启光源2、3，并且控制部分11控制反射-透射轮2b的旋转角度位置使得反射区域2p在第一照明光学系统1A的光路中时，由于照明光学系统1同时发出蓝色光（Bn）和红色光（Rn），按照加色法的原理，品红色光（Mn）照射图像生成器16。

在时间段e中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在270至360度的范围内，当控制部分11同时开启光源2、3，并且控制部分11控制反射-透射轮2b的旋转角度位置使得透射区域2q在第一照明光学系统1A的光路中时，由于照明光学系统1同时发出绿色光（Gn）和红色光（Rn），按照加色法的原理，黄色光（Yn）照射图像生成器16。

因此，根据第二实施例，由于在每个时间段中，即，划分为五段的时间帧的一段中，每种红色、绿色、蓝色、品红色和黄色的彩色光可以照射图像生成器16，通过每种红色、绿色、蓝色、品红色和黄色光的照射定时和每个DMD的角度的两个-位置控制、通过使用视觉暂留，可以生成全彩色图像并实现对灰度的控制。

注意，在本实施例中，为了便于描述，忽略了第一照明光学系统1A的光路的尺寸（即，光斑区域的尺寸），并且仅描述了边界区域2r₂的旋转角度位置。然而，有可能将反射-透射轮2b的60度的旋转角度位置与每种颜色关联，并使用产生颜色混合的剩下的60度角，即，两侧都以30度横跨边界，光源2和3都开启产生白色光。

此外，为便于理解，在图4中示出光源2、3的开/关定时和照射图像生成器16的光的颜色。

根据第二实施例，由于荧光轮2e的圆盘形基底2g由反射材料构成，反射-透射轮2b的反射区域2p的反射光路返回相同的路径。因此，可以减小照明光学系统1的尺寸。

（由控制部分11控制反射-透射轮2b的旋转角度位置的详细描述）

如图7所示，反射-透射轮2沿旋转轴2m旋转以便横穿第一照明光学系统1A的光路。

注意，为便于描述，图7中，代替照明光学系统1的光路，用虚线表示具有与照明光学系统的光路相同的尺寸的光斑区域2s。

反射区域2p和透射区域2q之间的区域边界2r₁和2r₂每1轮横穿光斑区域2s一次。

此外，为便于描述，图7中使用自作为参考位置的水平线（0度）的顺时针方向的适当的角度表示在反射-透射轮2b的每个旋转中的旋转角度位置。

图7中，从旋转轴2m的中心向径向方向延伸并与光斑区域2s的圆周外切的两条切线用标号2r₁’、2r₂’表示。

两条切线2r₁’、2r₂’形成的角度θ依赖于光斑区域2s的半径和从旋转轴2m的中心到光斑区域2s的中心（光轴O1）的距离。

这里，例如，角度θ为30度。当区域边界2r₁或2r₂之一在由两条切线2r₁’、2r₂’和弧线所围成的扇形区域α中并开启光源2时，波长为λA的光（蓝色）透射穿过透射区域2q并被反射区域2p反射。

因此，可以获得被反射区域2p和二向色镜3b反射的波长为λA的光（蓝色）、穿过透射区域2q之后被全反射镜2c反射并导向荧光轮2e生成的波长为λB的光（绿色）的颜色混合的光。

（控制部分11的具体控制的框图的描述）

图8是图示了控制部分的配置的框图。如前所述，控制部分11具有CPU、ROM和RAM，并通过使用RAM作为工作存储器，按照预先存储的程序完全控制投影装置10的行为。

除了上述电路元件外，控制部分11具有轮相位信号设置电路11a、LD驱动器11b、LD驱动电路11c和图像生成器控制电路11d。轮相位信号设置电路11a通过由下面描述的传感器Se获得旋转角位置来设置轮相位。

当如图9A所示区域边界2r₁（或区域边界2r₂）和与光斑区域2s的圆周外切的一条切线2r₂’重叠时，如图10所示，控制部分11通过轮相位信号设置电路11a将轮相位从“1”切换到“0”，当如图9B所示区域边界2r₁（或区域边界2r₂）和与光斑区域2s的圆周外切的另一条切线2r₁’重叠时，如图10所示，控制部分11通过轮相位信号设置电路11a将轮相位从“0”切换到“1”.

轮相位信号设置电路11a至少在时期t1期间开启LD驱动电路11c和图像生成器控制电路11d，该时期t1是从将轮相位从1”改变到“0”的点到将轮相位从0”改变到“1”的点的时间。

如图10所示，在从将轮相位从1”改变到“0”的点到将轮相位从0”改变到“1”的点的时期t1期间通过LD驱动器11b驱动LD驱动电路11c并且至少开启光源2。

此外，当轮相位处于“0”时，图像生成器控制电路11d开启图像生成器16。由此，混合蓝色光和绿色光所生成的蓝绿色光被投影到屏幕。

例如，如图10（c）所简单地示出，当光源2开启时，投影装置10发出恒定强度的绿色荧光直到区域边界2r₁正好外切于光斑区域2s之前。然后，通过区域边界2r₁穿过光斑区域2s，减少绿色荧光同时增加蓝色激发光，当经过时期t1后，变成恒定强度的蓝色光。

注意，在本实施例中将角度θ描述为30度，但不限于角度θ=30，因为角度θ取决于光斑区域2s的半径和从旋转轴2m的中心到光斑区域2s的中心（光轴O1）的距离。

（蓝绿色光的创建时间的协调的示例）

图11、12图示了通过调整光斑区域2s的尺寸来协调蓝绿色光的创建时间。

图11A、B与图9A、B是相同的，再次粘贴供参考，图11C、D图示了光斑区域2s的切线2r₁’、2r₂’所形成的θ（=30度）被改变至2θ（=60度）。

因此，当光斑区域2s的切线2r₁’、2r₂’所形成的角度θ加倍时，假定反射-透射轮2b的转数是恒定的，如图12（b）相较于图12（a）所示，轮相位为“0”的时期t1可以加倍。因此，如图12（d）相较于图12（c）所示，发出蓝绿色光的时期t1加倍。

可通过使用驱动机制在光轴方向向后和向前移动耦合透镜2a或通过调整反射-透射轮2b的转速来调整光斑区域2s的尺寸。注意，可通过观看投影图像时通过按钮来手动地操作这些操作。

（蓝绿色光的创建时间的协调的又一示例）

图13、14图示了通过调整反射区域2p的尺寸来协调蓝绿色光的创建时间的又一示例。

图13A、B与图9A、B是相同的，再次粘贴供参考，图13C至E图示了反射-透射轮2b，其中，在反射-透射轮2b的旋转方向中的反射区域2p的后方部分中1/3的角度区域是半透射区域2p₀（光束分离器区域），而旋转方向中后方部分中2/3的角度区域是全反射区域2p₁。

全反射区域2p₁的反射率是100％，并且可方便地设置半透射区域2p₀的反射率。在本示例中，如图13C所示，在从半透射区域2p₀的区域边界2r₁接触切线2r₂’的点到半透射区域2p₀和全反射区域2p₁之间的区域边界2pr₁接触切线2r₂’的点的时间内，通过由透射穿过半透射区域2p₀的激发光产生的绿色荧光和被半透射区域2p₀反射的蓝色激发光产生蓝绿色光。

如图13D所示，通过由透射穿过半透射区域2p₀的激发光产生的绿色荧光和被全反射区域2p₁反射的蓝色激发光产生蓝绿色光，直到半透射区域2p₀和全反射区域2p₁之间的区域边界2pr₁接触切线2r₁’。

接下来，由于全反射区域2p₁反射激发光，发出蓝色激发光直到全反射区域2p₁的区域边界2r₂（反射区域2p的区域边界）接触切线2r₂’。然后，当全反射区域2p₁的区域边界2r₂（反射区域2p的区域边界）接触切线2r₂’时，由被反射区域2p反射的激发光和通过透射穿过透射区域2q的激发光生成的绿色光生成蓝绿色光。

因此，如图14所示，可以通过在反射区域2p₁上形成光束分离器区域2p₀来调整蓝绿色C的创建时间t1。

（由光源2和光源3生成白色光）

在上述实施例中，描述了当区域边界2r₁、2r₂横穿光斑区域2s时生成蓝绿色光。然而，如果光源装置被配置为控制在同一时间开启光源2和光源3两者，则如图15、图16所示，该光源装置会在同一时间发出蓝色、绿色和红色的三色光，即，白色光，并且可以获得高强度图像。

图15A、B与图9A、B是相同的，再次粘贴供参考，图16（a）到（d）简单地图示了可在黄色Y和品红色M之间的时间内获得白色光W。（检测反射-透射轮2b的旋转角度位置的传感器（旋转角度检测器或边界区域检测器）的示例）

如图17所简单地示出，围绕反射-透射轮2b上的旋转轴2m形成环形的旋转角度位置检测图案Sp。在旋转角度位置检测图案Sp的相对位置设置有组成编码器的一部分的图像传感器Sx。并且，当横穿光斑区域2s时，图像传感器Sx接收旋转角度位置检测图案Sp。所述图像传感器Sx和旋转角度位置检测图案Sp构成传感器Se。

图像传感器Sx将图像信号输出到CPU。由于旋转角度位置检测图案Sp与旋转角度位置一一对应，CPU可以检测反射-透射轮2b的旋转角度位置。

注意，可以使用电阻值随旋转角度成比例变化的电位器代替由旋转角度位置检测图案Sp和图像传感器Sx组成的传感器Se。

可以使用加速度传感器来检测反射-透射轮2b的旋转角度位置。如图18所简单地示出，当加速度传感器（未示出）在水平位置时，加速度是“0G”，当加速度传感器在垂直位置时，加速度是“1G”。角度θx和加速度之间有正弦关系。

因此，可通过将由设置在反射-透射轮2b的旋转轴2m上的加速度传感器检测出的重力加速度G经由正弦函数转换为旋转角度位置来检测反射-透射轮2b的旋转角度位置。注意，旋转角位置的检测并不限于此。

在第二实施例中，以上描述了当透射区域2q和反射区域2p之间的区域边界2r₁、2r₂横穿光斑区域时光源2和3的开/关控制，但在其余的时间中对光源2和3的控制显然也是可能的。

<第三实施例>

在第三实施例中，如图19所示，使用发出相同的波长为λA的光的光源（例如，蓝色激光二极管）作为第一照明光学系统1A的光源2和第二照明光学系统1B的光源3。提供给第一照明光学系统1A的耦合透镜3a、反射-透射轮2b、驱动部分2n和旋转轴2m的配置和第二照明光学系统1B的耦合透镜3a的配置与第一实施例相同。

在第一照明光学系统1A的透射光路中设置作为第二荧光轮的荧光轮2e。一对聚光元件2i设置在荧光轮2e的圆盘形基底2g的两侧。在本实施例中，荧光轮2e的圆盘形基底2g由透射材料组成。

荧光轮2e的荧光体2h的荧光性能是与第一实施例相同的，即，荧光体2h被波长为λA的光激发并发射波长为λB的光（绿色）。在透射穿过圆盘形基底2g后，该波长为λB的光被聚光元件2i聚集并被全反射镜2c反射到二向色镜3c。

在第一照明光学系统1A的反射光路中设置作为第一荧光轮的荧光轮2e’。与荧光轮2e的圆盘形基底2g一样，荧光轮2e’的圆盘形基底2g’由透射材料组成。

一对聚光元件2i’设置在圆盘形基底2g’的两侧。环形的荧光体2hn设置在圆盘形基底2g’上，该荧光体2hn被波长为λA的光激发并发射波长为λC的光（红色）。在透射穿过圆盘形基底2g’后，该波长为λC的光（红色；620nm到750nm）被聚光元件2i’聚集并导向二向色镜3b。

二向色镜3b具有透射波长为λA的光（蓝色；400nm到450nm）并反射波长为λC的光（红色；620nm到750nm）的功能。波长为λC的光被二向色镜3b反射并导向二向色镜3c。二向色镜3c具有透射波长为λA的光和波长为λC的光并反射波长为λB的光的功能。

在本实施例中，在透射穿过二向色镜3b和二向色镜3c之后，从照明光学系统1中发出来自第二照明光学系统1B的光源3的波长为λA的光。

当反射-透射轮2b的反射区域2p在第一照明光学系统1A的光路上时，来自光源2的波长为λA的光被反射区域2p反射并被导向设置在反射光路中的荧光轮2e’。然后，由波长为λA的光作为激发光生成波长为λC的荧光，该波长为λC的荧光被二向色镜3b反射，透射穿过二向色镜3c，并从照明光学系统1发出。

当反射-透射轮2b的透射区域2q在第一照明光学系统1A的光路上时，来自光源2的波长为λA的光透射穿过透射区域2q并被导向设置在透射光路中的荧光轮2e。然后，由波长为λA的光作为激发光生成波长为λB的荧光，该波长为λB的荧光被全反射镜2c和二向色镜3c反射，并从照明光学系统1发出。

（图像生成器16的照射定时的示例）

图20简单地示出第N个图像帧的RGB光的发射定时、光源2和3的开/关定时和反射-透射轮的反射/透射定时之间的关系的示例。

这里，图像帧的创建时间被划分为3个时间段，用标号a至c引用这些时间段。在时间段a中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在0到90度的范围内，控制部分11开启光源2并关闭光源3，透射区域2q位于第一照明光学系统1A的光路中。因此，波长为λB的绿色光（Gn）照射图像生成器16。

在时间段b中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在180到270度的范围内，控制部分11开启光源2并关闭光源3，反射-透射轮2b的反射区域2p位于第一照明光学系统1A的光路中。因此，波长为λC的红色光（Rn）照射图像生成器16。

在时间段c中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在270到360度的范围内，控制部分11关闭光源2并开启光源3，反射-透射轮2b的透射区域2q位于第一照明光学系统1A的光路中。因此，波长为λA的蓝色光（Bn）照射图像生成器16。

因此，按照本实施例，在图像的时间帧中，每种RGB颜色可以照射图像生成器16，并且通过利用视觉暂离可以获得全彩色图像的投影和白色光。

可以通过调整或改变时间段a、b和c的长度来改变色调。例如，通过在一帧中延长时间段a来使得投影图像是浅红色。此外，通过逐帧调整或改变时间段a、b和c可以改变色温。

同样地，在本实施例中，当反射-透射轮2b的透射区域2q和反射区域2p之间的区域边界2r₁、2r₂横穿光斑区域2s时，可以提高投影图像的亮度。

（向图像生成器16的发射定时的其他示例）

图21简单地示出第n个图像帧的RGB光的发射定时、光源2和3的开/关定时和反射-透射轮的反射/透射定时之间的关系的其他示例。

在该其他示例中，第N个时间段a被划分为时间段a1和时间段a2，而第N个时间段b被划分为时间段b1和时间段b2。在时间段a1中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在0到90度的范围内，控制部分11开启光源2并关闭光源3。此外，透射区域2q位于第一照明光学系统1A的光路中。因此，波长为λB的绿色光（Gn）照射图像生成器16。

在时间段a2中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在90到180度的范围内，光源2和光源3同时开启，并且透射区域2q位于第一照明光学系统1A的光路中。因此，通过混合波长为λB的绿色光和波长为λA的蓝色光生成蓝绿色照明光，并且该蓝绿色照明光照射图像生成器16。

在时间段b1中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在180到225度的范围内，控制部分11开启光源2并关闭光源3。此外，反射-透射轮2b的反射区域2p位于第一照明光学系统1A的光路中。因此，波长为λC的红色光（Rn）照射图像生成器16。

在时间段b2中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在225到270度的范围内，控制部分11开启光源2并关闭光源3。此外，反射-透射轮2b的反射区域2p位于第一照明光学系统1A的光路中。因此，通过混合波长为λC的红色（Rn）光和波长为λA的蓝色（Bn）光生成品红色（Mn）照明光，并且该品红色照明光照射图像生成器16。

在时间段c中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在270到360度的范围内，关闭光源2并开启光源3，并且反射-透射轮2b的透射区域2q位于第一照明光学系统1A的光路中。因此，波长为λA的蓝色光（Bn）照射图像生成器16。此外，在这种情况下，防止了颜色混合的发生并同时可以提高了投影图像的亮度。因此，可以生成更明亮的投影图像。

<第四实施例>

在本第四实施例中，如图22、图23所示，在第三实施例的基础上又在第一照明光学系统1A的光路中设置了聚光元件2w，在透射光路中设置了耦合透镜2x，并且在反射光路中设置了耦合透镜2x’。聚光元件2w、耦合透镜2x和耦合透镜2x’一起构成第二光学元件。

根据第四实施例，如图23所示，光源2发射的波长为λA的光被耦合透镜2a聚集，被作为平行光束导向聚光元件2w，被聚光元件2w会聚，并被导向反射-透射轮2b。

当反射区域2p在第一照明光学系统1A的光路中时，所会聚的波长为λA的光被反射区域2p反射，被导向耦合透镜2x’，通过耦合透镜2x’作为平行光束被导向聚光元件2i’，被聚光元件2i’会聚，并照射荧光体2hn。

当透射区域2q在第一照明光学系统1A的光路中时，所会聚的波长为λA的光透射穿过透射区域2q并被导向耦合透镜2x，通过耦合透镜2x作为平行光束被导向聚光元件2i，被聚光元件2i会聚，并照射荧光体2h。

在第四实施例中，如图24所示，由于波长为λA的光束在被会聚后照射反射-透射轮2b，所以相较于第三实施例中第一光学系统1A的光斑区域2s的大小可以在大小上减小光斑区域2s’的尺寸。

因此，可以缩短反射-透射轮2b的透射区域2q和反射区域2p之间的区域边界2r₁、2r₂横穿光斑区域2s’的时间。

因此，根据第四实施例，由于通过改变光斑区域2s的尺寸可以调整混合颜色光的创建时间，因此可以提高颜色再现性和图像的亮度。

由于其他配置和功能与第三实施例中的配置和功能类似，因此省略其详细描述。

<第五实施例>

在本实施例中，照明光学系统1的光源数量是1。对于该光源，使用类似于第一实施例的发出波长为λA的光（蓝色）的光源，并且如图25所示，使用相同的标号2引用该光源。

如图26所示，反射-透射轮2b由反射区域2p和透射区域2q组成，所述反射区域2p和透射区域2q被布置为相对于穿过旋转轴2m的中心的直线对称。将使用与图1所示的相同的标号来描述其他配置和全反射镜2c，因为它们类似于第一实施例。

在图26中，穿过旋转轴2m的中心的直线在旋转轴2m处被划分为两条线，它们中的一条被称为径向区域边界2r₁，另一条被称为径向区域边界2r₂。

如图27所示，荧光轮2e的环形荧光体2h由发出波长为λB的荧光（绿色）的半圆形荧光体2h’和发出不同于波长λB的波长为λC荧光（红色）的半圆形荧光体2h”组成。在本实施例中，圆盘形基底2g被划分为两部分，半圆形荧光体2h’、2h”形成在圆盘形基底2g上，但是荧光体2h的配置并不限于此。

图27中，穿过旋转轴2j的中心、形成半圆形荧光体2h’和半圆形荧光2h”之间的边界的直线在旋转轴2j处被划分为两条线，一条线被称为径向区域边界2r₃，另一条线被称为径向区域边界2r₄。

二向色镜3b设置在反射-透射轮2b的反射光路中，二向色镜3c设置在透射光路中。二向色镜3b具有透射波长为λA的光和反射波长为λB、λC的光的功能。

例如，驱动部分2f由步进电机组成。圆盘形基底2g沿旋转轴2j基于半圆弧形荧光体2h’、2h”的预定的旋转角度位置旋转驱动。当开启光源2时，波长为λA的蓝色光照射反射-透射轮2b。

当透射区域2q在照明光学系统1的光路中时，波长为λA的蓝光通过耦合透镜2a作为平行光束被导向透射区域2q并透射穿过该透射区域2q，被全反射镜2c反射，被导向二向色镜3c，被二向色镜3c反射并从照明光学系统1中发出。

当反射区域2p在照明光学系统1的光路中时，波长为λA的蓝光通过耦合透镜2a作为平行光束被导向反射区域2p，被该反射区域2p反射，在透射穿过二向色镜3b后被导向聚光元件2i，被聚光元件2i会聚，并照射荧光轮2e。

当会聚的波长为λA的蓝色光照射荧光体2h的半圆弧形荧光体2h’时，使用该蓝色光作为激发光生成波长为λB的荧光（绿光），当会聚的波长为λA的蓝色光照射半圆弧形荧光体2h”时，使用该蓝色光作为激发光生成波长为λC的荧光（红光）。

波长为λB或λC的荧光被聚光元件2i聚集并导向二向色镜3b，被该二向色镜3b反射，在透射穿过二向色镜3c后从照明光学系统1中发出。（向图像生成器16的照射定时的示例）

图28简单地图示了在第五实施例中，第n个图像帧的RGB光的昭射定时、反射-透射轮2b反射/透射定时和荧光体2e之间的关系的示例。

图像的第N个时间帧被划分为四个时间段a、b、c和d。在时间段a中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在45到67.5度的范围内（区域边界2r₃的旋转角度位置在0到90度的范围内），控制部分11将反射区域2p置于第一照明光学系统1A的光路中。此外，控制部分11控制荧光轮2e的旋转角度位置使得波长为λA的光照射荧光轮2e的半圆弧形荧光体2h’。

因此，生成波长为λB的绿色荧光（Gn）并且该绿色荧光经由二向色镜3b、3c从照明光学系统1中发出并照射图像生成器16。

在时间段b中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在67.5到90度的范围内（荧光轮2e的区域边界2r₃的旋转角度位置在90到180度的范围内），控制部分11将反射-透射轮2b的反射区域2p置于第一照明光学系统1A的光路中。此外，控制部分11控制荧光轮2e的旋转角度位置使得波长为λA的光照射荧光轮2e的半圆弧形荧光体2h”。

因此，生成波长为λC的红色荧光（Rn）并且该红色荧光经由二向色镜3b、3c从照明光学系统1中发出并照射图像生成器16。

在时间段c、d中，即，区域边界2r₂的旋转角度位置在90到135度的范围内（荧光轮2e的区域边界2r₃的旋转角度位置在180到360度的范围内），控制部分11将反射-透射轮2b的透射区域2q置于第一照明光学系统1A的光路中。波长为λA的蓝色光（Bn）透射穿过透射区域2q，被全反射镜2c和二向色镜3c反射，并从照明光学系统1中发出。在那时，荧光轮2e的旋转角度位置是任意选择的。

此外，在第五实施例中，由于在一个时间帧中，RGB颜色的光照射图像生成器16，因此与第一、第三和第四实施例的情况一样，可以生成全彩色图像并且可以投影白色光。此外，与第三实施例的情况一样，可以改变色调和色温。由于可应用除照明光学系统1的光学组件之外与第二实施例相同的投影装置，因此省略对投影装置的详细描述。

根据第五实施例，因为照明光学系统1的用作光源的光学元件的数量可以被降低到一个，因此可以减小照明光学系统1的尺寸，并降低生产成本。

（高强度下控制的示例）

图29A到图29G图示了反射-透射轮的旋转角度位置和光斑区域2s之间的关系。图30A到图30G图示了荧光轮2e的旋转角度位置和光斑区域2s”之间的关系。

注意，在本实施例中，提供了荧光轮2e的旋转角度位置检测部分。

在本实施例中，假定当边界区域2r₂横穿光斑区域2s时开启光源2，而在第一实施例中，当边界区域2r₁、2r₂横穿光斑区域2s时开启/关闭光源2。

如图26所示，当反射-透射轮2b的边界区域2r₂横穿光斑区域2s时，波长为λA的光的一半透射穿过透射区域2q，另一半被反射区域2p反射并通过反射光路被导向荧光轮2e。

如图27所示，当荧光轮2e的边界区域2r₃横穿光斑区域2s”时，来自光源2的波长为λA的光作为激发光激发半圆形荧光体2h’并生成波长为λB的光，同时，激发半圆形荧光体2h”并生成波长为λC的光。该荧光经由聚光元件2i、二向色镜3b和3c从照明光学系统1中发出。由此，可以生成混合颜色光。

因此，控制部分11判断反射-透射轮2b的旋转角度位置和荧光轮2e的旋转角度位置，并控制光源2的发光。从旋转轴2m的中心沿径向延伸的、接触光斑区域2s的两条切线2r₁’、2r₂’形成的角度θ依赖于光斑区域2s的半径和从旋转轴2m的中心到光斑区域2s的中心（光轴O1）的距离。

这里，例如，角度θ是90度。当反射-透射轮2b的区域边界2r₁、2r₂在两条切线2r₁’、2r₂’和弧线围成的扇形区域β中时，开启光源2，波长为λA的光（蓝色）透射穿过透射区域2q并同时被反射区域2p反射。

当区域边界2r₃、2r₄横穿光斑区域2s”时也产生颜色混合。同样地，关于荧光轮2e，从旋转轴2j的中心沿径向延伸的、接触光斑区域2s”的两条切线2r₁”、2r₂”形成的角度θ”依赖于光斑区域2s”的半径和从旋转轴2j的中心到光斑区域2s”的中心的距离。

这里，假定荧光轮2e以4倍于反射-透射轮2b的旋转速度旋转，角度θ”是60度。只是为了便于描述而具体指明角度θ’、θ”，并不限于角度θ’、θ”。

如图29A所示，假定当区域边界2r₂的旋转角度位置在相对于参考角度0度的45度时，反射-透射轮2b开始旋转，相反，如图30A所示，当区域边界2r₃在参考角度，即，0度时，荧光轮2e开始旋转。

图31图示了当使用图26所示的反射-透射轮和图27所示的荧光轮时，每个轮的旋转角度位置、每个轮的旋转相位和开启光源2时照射图像生成器的光的颜色之间的关系。

也就是说，图示了反射-透射轮2b的区域边界2r₂、2r₁的旋转角度（旋转相位）、荧光轮2e的区域边界2r₃、2r₄的旋转角度（旋转相位）和开启光源2时照明光学系统1发出的并照射图像生成器16的光的颜色之间的关系。

图31示出对于反射-透射轮2b旋转一次的旋转角度的荧光轮2e旋转四次的旋转角度。反射-透射轮2b的旋转角度位置按15度的尺度示出，而荧光轮2e的旋转角度位置按60度的尺度示出。

假定当区域边界2r₂、2r₁在光斑区域2s之内时，反射-透射轮2b的旋转相位是“0”，当区域边界2r₂、2r₁在光斑区域2s之外时，反射-透射轮2b的旋转相位是“1”，另一方面，当区域边界2r₃、2r₄在光斑区域2s之内时，荧光轮2e的旋转相位是“0”。

在下文中，将参照图29A到29G、图30A到30G和图31来描述反射-透射轮2b和荧光轮2e的旋转相位以及光源2的开启状态之间的关系。假定反射-透射轮2b每旋转一周，荧光轮2e旋转四周。

当反射-透射轮2b的区域边界2r₂的旋转角度位置在45到135度的范围内时（参见图29A到图29B），由于区域边界2r₂横穿光斑区域2s，反射-透射轮2b的旋转相位是“0”。另一方面，当反射-透射轮2b的区域边界2r₂的旋转角度位置在135到225度的范围内时（参见图29B到图29G），由于反射-透射轮2b的区域边界2r₁和2r₂都不横穿光斑区域2s，反射-透射轮2b的旋转相位是“1”。

当区域边界2r₂的旋转角度位置在45到135度的范围内时，由于光斑区域2s相对地从反射区域2p移动到透射区域2q，激发光（光B）的光强度增加（参见图31B1）。

当区域边界2r₂的旋转角度位置在135到225度的范围内时，由于光斑区域2s只在透射区域2q中，激发光（光B）的光强度是恒定的（参见图31B2）。

当反射-透射轮2b的区域边界2r₂的旋转角度位置在225到315度的范围内时（未示出），即，区域边界2r₁的旋转角度位置在45到135度的范围内时，由于区域边界2r₁横穿光斑区域2s，反射-透射轮2b的旋转相位是“0”。

当区域边界2r₂的旋转角度位置在225到315度的范围内时，由于光斑区域2s相对地从透射区域2q移动到反射区域2p，照明光学系统1发出并照射图像生成器16的激发光（光B）的光强度增加（参见图31中标号B3）。

当反射-透射轮2b的区域边界2r₂的旋转角度位置在315到45度的范围内时（未示出），即，区域边界2r₁的旋转角度位置在135到225度的范围内时，由于区域边界2r₁和2r₂都不横穿光斑区域2s，反射-透射轮2b的旋转相位是“1”。

当区域边界2r₂的旋转角度位置在315到45度的范围内时，光斑区域2s只在反射区域2p中。照明光学系统1不发出激发光（光B）并且没有激发光（光B）照射图像生成器16（参见图31中标号B4）。

当荧光轮2e的区域边界2r₃的旋转角度位置在0到60度的范围内时（参见图30B和图30C），由于区域边界2r₃、2r₄都不横穿光斑区域2s”，荧光轮2e的旋转相位是“1”。

当区域边界2r₃的旋转角度位置在0到60度的范围内时，由于光斑区域2s”只在半圆形荧光体2h’中，生成绿色荧光（G光）并从照明光学系统1中发出，并照射图像生成器16（参见图31中标号G1），然而，不生成红色荧光（R光）（参见图31中标号R1）。

当荧光轮2e的区域边界2r₃的旋转角度位置在60到120度的范围内时（参见图30C和图30D），由于区域边界2r₃横穿光斑区域2s”，荧光轮2e的旋转相位是“0”。

当区域边界2r₃的旋转角度位置在60到120度的范围内时，光斑区域2s”相对地从半圆形荧光体2h’移动到半圆形荧光体2h”，由照明光学系统1发出并照射图像生成器16的G光的光强度减小（参见图31G2），由照明光学系统1发出并照射图像生成器16的R光增加（参见图31R2）。

当荧光轮2e的区域边界2r₃的旋转角度位置在120到240度的范围内时（参见图30D和图30E），由于区域边界2r₃、2r₄都不横穿光斑区域2s”，荧光轮2e的旋转相位是“1”。

当区域边界2r₃的旋转角度位置在120到240度的范围内时，由于光斑区域2s”只在半圆形荧光体2h”中，如果被反射区域2p反射的激发光的光强度是恒定的，则由照明光学系统1发出并照射图像生成器16的R光是恒定的（参见图31中标号R3）。另一方面，由于光斑区域2s”不在半圆形荧光体2h’中，照明光学系统1不发出G光并且没有G光照射图像生成器16（参见图31G3）。

注意，在实践中，由于当反射-透射轮2b的旋转相位是“0”时，所反射的激发光的光强度增加或减小，R光的光强度不是恒定的。

当荧光轮2e的区域边界2r₃的旋转角度位置在240到300度的范围内时（参见图30E、F），由于区域边界2r₄横穿光斑区域2s”，荧光轮2e的旋转相位是“0”。

当区域边界2r₃的旋转角度位置在240到300度的范围内时，光斑区域2s”相对地从半圆形荧光体2h”移动到半圆形荧光体2h’。由照明光学系统1发出并照射图像生成器16的R光的光强度减小（参见图31中标号R4），从照明光学系统1中发出并照射图像生成器16的G光增加（参见图31中标号G4）。

当荧光轮2e的区域边界2r₃的旋转角度位置在300到60度的范围内时（参见图30F和图30G），由于区域边界2r₃、2r₄都不横穿光斑区域2s”，荧光轮2e的旋转相位是“1”。

因此，在反射-透射轮2b的旋转一周期间荧光轮2e对反射-透射轮2b的旋转相位的关系如图31所示。

当区域边界2r₃的旋转角度位置在300到60度的范围内时，光斑区域2s”在半圆形荧光体2h’中。此时，当区域边界2r₃在300到0度的范围内时，由于激发光λA被反射区域2p导向荧光轮2e，由照明光学系统1发出G光并照射图像生成器16（参见图31中标号G5）。

因此，当荧光轮2e旋转一周，等于反射-透射轮2b从角度45度旋转到135度时，照明光学系统1发出的光的颜色是蓝绿色（C）、白色（W）、品红（M）、白色（W）和蓝绿色（C）。

此外，当荧光轮2e旋转一周，等于反射-透射轮2b从角度135度旋转到225度时，照明光学系统1发出的光的颜色是蓝色（B）。

类似地，当荧光轮2e旋转一周，等于反射-透射轮2b从角度215度旋转到315度时，照明光学系统1发出的光的颜色是蓝绿色（C）、白色（W）、品红（M）、白色（W）和蓝绿色（C）。

同样地，当荧光轮2e旋转一周，等于反射-透射轮2b从角度315度旋转到45度时，由于在这个角度范围内没有B光透射穿过透射区域2q，照明光学系统1发出的光的颜色是绿色（G）、黄色（Y）、红色（R）、黄色（Y）和绿色（G）。

在本实施例中，假定荧光轮2e以4倍于反射-透射轮2b的旋转速度旋转，但旋转速度并不限于此。

由于旋转角度位置检测器能够检测反射-透射轮2b的旋转角度位置和荧光轮2e的旋转角度位置，所以可以通过在检测到光斑区域2s”的尺寸时控制光源2的发光定时和图像生成器16（DMD），生成每种红色、绿色、蓝色、蓝绿色、品红、黄色和白色的彩色光。

可以在设计阶段确定光斑区域2s、2s”的尺寸并存储在控制器11的RAM或其他元件上，此外，可以基于预先设置的光斑区域2s、2s”的参考尺寸，通过计算获得依赖于耦合透镜2a沿光轴方向的驱动的光斑区域2s和2s”的尺寸的变化。

此外，可将荧光轮2e的旋转速度和反射-透射轮2b的旋转速度之间的关系记录为一个表格。

虽然已经根据示例性实施例描述了本发明，但本发明并不限于此。应当理解，在不脱离所附权利要求所定义的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以做出所描述实施例的各种变型。

Claims (22)

1.一种照明光源装置，包括：

设置在来自激发光源的激发光的出射光路上的、具有透射某一光波长的激发光的透射区域和反射该来自激发光源的激发光的反射区域的反射-透射部件，其中，所述透射区域和所述反射区域顺序横穿来自激发光源的激发光的激发光路；

设置在由反射区域形成的反射光路和由透射区域形成的透射光路中的至少一个上的、具有当被激发光激发时发出荧光的荧光体的荧光体部件；以及

控制激发光源的开启和关闭的控制部分，当反射-透射轮的透射区域和反射区域的边界横穿激发光的光路时，该控制部分开启该激发光源。

2.如权利要求1的照明光源装置，还包括：

驱动反射-透射部件使得透射区域和反射区域横穿激发光源的光路的第一驱动部分，驱动荧光部件的第二驱动部分，以及检测反射-透射部件的边界区域的边界区域位置检测器。

3.如权利要求2的照明光源装置，还包括：

通过会聚透射光路和反射光路形成会聚的光路、以及会聚被导向通过透射光路的光束和被导向通过反射光路的光束，并将会聚的光束从照明光学系统中发出的光路汇合元件。

4.如权利要求3的照明光源装置，还包括：

向会聚的光路发出与激发光和荧光的颜色不同的颜色的照明光的照明光源。

5.如权利要求4的照明光源装置，其中，

反射-透射部件由反射-透射轮组成，

荧光体部件由荧光轮组成，

边界区域位置检测器由检测反射-透射部件的旋转角度位置的旋转角度位置检测器组成，

第一驱动部件由旋转驱动反射-透射轮的驱动部分组成，

第二驱动部件由旋转驱动荧光轮的驱动部分组成，并且

照明光学系统由至少包含激发光源、反射-透射轮、光路汇合元件和荧光轮的第一照明光学系统和包含光源的第二照明光学系统组成。

6.如权利要求5的照明光源装置，其中，

反射-透射轮在旋转方向的前方侧在反射-透射轮的反射区域上包括透射来自激发光源的一部分激发光并反射其余激发光的光束分离器区域。

7.如权利要求5的照明光源装置，其中，

第一照明光学系统包括通过聚集来自激发光源的激发光以在反射-透射轮上形成光斑区域的光学元件，沿光轴方向驱动该光学元件以调整光斑区域的大小。

8.如权利要求5的照明光源装置，其中，

荧光轮包括由反射部件组成的圆盘形基底，以环形形状在圆盘形基底上形成荧光体，并且由激发光源生成的荧光被圆盘形基底反射并被导向光路汇合元件。

9.如权利要求3的照明光源装置，其中，

反射-透射部件由反射-透射轮组成，

荧光体部件由荧光轮组成，

边界区域位置检测器由检测反射-透射部件的旋转角度位置的旋转角度位置检测器组成，

第一驱动部件由旋转驱动反射-透射轮的驱动部分组成，

第二驱动部件由旋转驱动荧光轮的驱动部分组成，

照明光学系统由至少包含激发光源、反射-透射轮、光路汇合元件和荧光轮的第一照明光学系统和包含发出与来自激发光源的激发光相同颜色的荧光的光源的第二照明光学系统组成，

荧光轮由设置在反射光路上的第一荧光轮和设置在透射光路上的第二荧光轮组成，

第一荧光轮和第二荧光轮具有由透射材料组成的圆盘形基底，

第一荧光轮的圆盘形基底具有按环形形状形成的、并发出与激发光的颜色不同颜色的光的环形荧光体，

第二荧光轮的圆盘形基底具有按环形形状形成的、并发出与激发光和由第一荧光轮生成的荧光的颜色不同颜色的光的环形荧光体。

10.如权利要求9的照明光源装置，其中，

反射-透射轮在反射-透射轮的旋转方向上的前方上在反射区域上具有透射一部分激发光并反射其余激发光的光束分离器区域。

11.如权利要求9的照明光源装置，其中，

第一照明光学系统包括通过聚集来自激发光源的激发光以在反射-透射轮上形成光斑区域的第一光学元件，并且

沿光轴方向驱动该第一光学元件以调整光斑区域的尺寸。

12.如权利要求11的照明光源装置，其中，

第一照明光学系统包括通过聚集来自激发光源的激发光来在反射-透射轮上形成光斑区域的第二光学元件。

13.如权利要求3的照明光源装置，其中，

反射-透射部件由将激发光的光路分离成透射光路和反射光路的反射-透射轮组成，

荧光体部件由荧光轮组成，

边界区域位置检测器由检测反射-透射部件的旋转角度位置的旋转角度位置检测器组成，

第一驱动部件由旋转驱动反射-透射轮的驱动部分组成，

第二驱动部件由旋转驱动荧光轮的驱动部分组成，所述荧光轮设置在透射光路或反射光路中的任一个上，

荧光轮具有按环形形状形成的荧光体，

荧光体相对荧光轮的旋转方向被穿过荧光轮中心的直线划分为至少两个圆弧形荧光体；并且

每个圆弧形荧光体通过激发光发出不同于彼此的颜色的荧光。

14.如权利要求13的照明光源装置，其中，

荧光轮包括由反射部件组成的圆盘形基底，

在圆盘形基底上形成荧光体，并且

由激发光源生成的荧光被圆盘形基底反射并被导向光路汇合元件。

15.如权利要求13的照明光源装置，其中，

第一照明光学系统包括通过聚集来自激发光源的激发光以在反射-透射轮上形成光斑区域的第一光学元件，并且

沿光轴方向驱动该第一光学元件以调整光斑区域的尺寸。

16.如权利要求13的照明光源装置，其中，

反射-透射轮的旋转角度位置和荧光轮的旋转角度位置恒定地相关，

控制部分通过使用旋转角度检测部分的检测信号来检测反射-透射轮的边界区域横穿激发光的光路的定时，并通过检测反射-透射轮的边界区域横穿激发光的光路的定时来控制激发光源的点亮。

17.如权利要求5的照明光源装置，其中，

旋转角度检测部分是编码器、加速度传感器或电位器中的一种。

18.一种投影装置，包括：

如权利要求1的照明光源装置，

引导照明光源装置的光路汇合元件发出的照明光的照明光学系统，以及

投影由图像生成器生成的图像的投影光学系统，

其中，控制部分通过划分图像数据的时间帧、以及对应于图像数据来控制激发光源的开/关和控制图像生成器，来利用视觉暂留生成对应于图像数据的图像。

19.如权利要求18的投影装置，其中

通过在图像数据的一个时间帧中开启激发光源和照明光源，按照加色法的原理，生成具有激发光源的颜色和照明光源的颜色的混合颜色的光。

20.一种投影装置，包含：

如权利要求9的照明光源装置，

引导照明光源装置的光路汇合元件发出的照明光的照明光学系统，以及

投影由图像生成器生成的图像的投影光学系统，

其中，控制部分通过划分图像数据的时间帧、以及对应于图像数据来控制激发光源的开/关和控制图像生成器，来利用视觉暂留生成对应于图像数据的图像。

21.如权利要求20的投影装置，其中

通过在图像数据的一个时间帧中开启激发光源和照明光源，按照加色法的原理，生成从荧光轮所生成的荧光的颜色和照明光源的光的颜色混合的颜色的光。

22.一种控制照明光源装置的方法，所述照明光源装置包括

组成照明光学系统的一部分并发出具有一定光学波长的发射光的激发光源；

组成照明光学系统的一部分、设置在激发光源的光路中、并具有透射来自激发光源的激发光的透射区域和反射来自激发光源的激发光的反射区域的反射-透射部件；

组成照明光学系统的一部分、设置在被反射区域反射的激发光的反射光路和透射穿过透射区域的激发光的透射光路中的至少一个上、并具有当被激发光激发时，发出与激发光的颜色不同的颜色的荧光的荧光体的荧光体部件；

驱动反射-透射部件使得透射区域和反射区域周期性地横穿激发光的光路的第一驱动部分部件；

驱动荧光体部件的第二驱动部分部件；

检测反射-透射部件的旋转角度位置的旋转角度位置检测器；

控制第一驱动部分部件和第二驱动部分部件的驱动以及利用旋转角度位置检测器的检测结果，在反射-透射部件的透射区域和反射区域的边界横穿光路时，控制激发光源的点亮的控制部分；以及

通过会聚透射光路和反射光路形成会聚的光路的光路汇合元件，

所述方法包含：

会聚经由透射光路导向光路汇合元件的光束和经由反射光路导向光路汇合元件的光束并由照明光学系统发出；

检测作为反射-透射部件的反射-透射轮的旋转角度位置；以及

利用通过检测获得的检测结果来计算反射-透射轮横穿光源的光路的定时，从而在反射区域和透射区域的边界区域横穿时，控制开启激发光源。