一种光源系统、照明装置及投影装置

摘要

本发明公开了一种光源系统、照明装置及投影装置。该光源系统包括色轮以及光路合并系统。色轮用于在不同位置接收至少两束入射光，并对应输出至少两束出射光。光路合并系统用于对该至少两束出射光进行光路合并。色轮上设置有第一区域，第一区域接收第一入射光，并对第一入射光进行波长转换，以产生第一出射光。通过上述方式，本发明能够充分减少色轮数量，有效地减小光源系统的体积，同时还有效地降低了光源系统的成本。

权利要求

1.一种光源系统，其特征在于，所述光源系统包括：

至少两个激发光源，每个所述激发光源分别产生一束入射光；

色轮，包括至少两个沿周向设置的圆环状发光区域，用于在所述色轮的不同位置接收所述至少两个激发光源分别产生的一束入射光，并沿不同光路对应输出至少两束出射光；

光路合并系统，用于将所述色轮沿不同光路对应输出的所述至少两束出射光进行光路合并；

控制装置，用于分别独立控制所述至少两个激发光源中的每个激发光源的开关和/或发光强度。

2.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述至少两个激发光源出射的各入射光分别入射至所述色轮的不同发光区域，或者所述至少两个激发光源出射的各入射光中的至少两个入射光入射至所述色轮的相同发光区域的不同位置。

3.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，不同的发光区域在入射光的照射下输出具有不同波谱范围的出射光。

4.根据权利要求3所述的光源系统，其特征在于，所述控制装置分别独立控制发出入射至所述色轮的不同发光区域或者不同位置的入射光的激发光源分时开启，以使所述光源系统输出单色光序列。

5.根据权利要求4所述的光源系统，其特征在于，所述至少两个发光区域包括红光发光区域、绿光发光区域和蓝光发光区域，所述控制装置控制发出入射至红光发光区域的入射光的第一激发光源、发出入射至绿光发光区域的入射光的第二激发光源以及发出入射至蓝光发光区域的入射光的第三激发光源周期性的分时开启，以使所述光源系统输出时序的红、绿、蓝光。

6.根据权利要求4所述的光源系统，其特征在于，所述控制装置在每个周期的第一时段控制发出入射至红光发光区域的入射光的第一激发光源开启，在每个周期的第二时段控制发出入射至绿光发光区域的入射光的第二激发光源开启，在每个周期的第三时段控制发出入射至蓝光发光区域的入射光的第三激发光源开启，在每个周期的第四时段控制所述第一激发光源、第二激发光源以及所述第三激发光源均开启，以使所述光源系统输出时序的红、绿、蓝、白光。

7.根据权利要求3所述的光源系统，其特征在于，所述控制装置控制发出入射至红光发光区域的入射光的第一激发光源、发出入射至绿光发光区域的入射光的第二激发光源以及发出入射至蓝光发光区域的入射光的第三激发光源中的至少两个激发光源同时开启，以使所述光源系统输出红、绿、蓝光中的至少两种光的混合光。

8.根据权利要求7所述的光源系统，其特征在于，在所述第一激发光源、第二激发光源以及第三激发光源中的至少两个激发光源同时开启时，所述控制装置控制同时开启的各激发光源的发光亮度，以控制所述混合光的色坐标。

9.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统还包括：

补充光源，用于出射补充光；

所述光路合并系统将所述色轮输出的所述至少两束出射光以及所述补充光源出射的补充光进行光路合并；

所述控制装置分别独立控制所述至少两个激发光源、所述补充光源的开光和/或发光强度。

10.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括所述权利要求1至9任一项所述的光源系统。

说明书

一种光源系统、照明装置及投影装置

[0001] 本申请为申请人于2011年11月10日递交的申请号为201110355290.8，发明名称为"一种光源系统、照明装置及投影装置"的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及光学领域，特别是涉及一种光源系统、照明装置及投影装置。

背景技术

[0003] 多色光源广泛地应用于投影显示及舞台灯光等各种应用场合。如图1所示，在一种现有技术的光源系统中，激发光光源102产生的激发光经透镜103聚光后入射到色轮104上。色轮104上沿圆周方向分别设置有多个荧光粉区，例如绿光荧光粉区、红光荧光粉区以及蓝光荧光粉区。荧光色轮104在驱动装置105的驱动下转动，使得色轮104上的上述区域交替设置于激发光光源102产生的激发光的传输路径上，进而将入射于其上的激发光转换成绿光、红光或蓝光，形成一彩色光序列。上述彩色光序列进一步用于后续的投影显示。

[0004] 屏幕上产生的彩色图像来源于不同颜色的图像在屏幕上快速的切换在人眼中的积分效应。如果不同颜色的图像在屏幕上的切换速度不够，则会造成色分裂(color breakup)现象，也就是随着眨眼或者视野的移动，观众可以瞬间看到单色光。在上述方案中，该切换速度与驱动色轮104转动的驱动装置105的转速成正比。由于驱动装置105的速度限制，使得色分裂现象无法解决。

[0005] 如图2所示，在另一种现有技术的光源系统中，三组独立的激发光光源(未图示)产生的三束激发光201A、201B和201C分别入射到三个涂有不同颜色的荧光粉的色轮202A、202B和202C上，分别激发各自所对应的色轮202A、202B和202C上的荧光粉，进而产生三束不同颜色的受激光。这三束受激光由分光滤光片203B和203C进行光路合并，并被光收集装置
204收集。由于每一个色轮202A、202B和202C仅产生单一颜色的光线，其波长转化特性不随时间发生变化，因此只需要交替开启和关闭对应的激发光光源即可获得一彩色光序列。然而，在上述方案中，需要使用三个色轮202A、202B和202C，使得光源系统的体积变大，不利于实现光源系统的小型化，同时增加了光源系统的成本。

发明内容

[0006] 本发明主要解决的技术问题是提供一种光源系统、照明装置及投影装置，以充分减少色轮数量，进而减小光源系统体积，并降低光源系统的成本。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光源系统，包括色轮以及光路合并系统。色轮用于在不同位置接收至少两束入射光，并对应输出至少两束出射光。光路合并系统用于对该至少两束出射光进行光路合并。色轮上设置有第一区域，第一区域接收第一入射光，并对第一入射光进行波长转换，以产生第一出射光。

[0008] 其中，色轮上进一步设置有第二区域，第二区域接收第二入射光，并在不进行波长转换的情况下对第二入射光进行透射或反射，以产生第二出射光。

[0009] 其中，色轮上进一步设置有第三区域，第三区域接收第三入射光，并对第三入射光进行波长转换，以产生第三出射光。

[0010] 其中，色轮上进一步设置有第二区域，第二区域接收第二入射光，并对第二入射光进行波长转换，以产生第二出射光。

[0011] 其中，色轮上进一步设置有第三区域，第三区域接收第三入射光，并对第三入射光进行波长转换，以产生第三出射光。

[0012] 其中，第一区域进一步在与第一入射光不同的接收位置接收第二入射光，并对第二入射光进行波长转换，以产生与第一出射光颜色相同的第二出射光，光路合并系统分别对第一出射光和第二出射光进行过滤，以对应产生不同颜色的第三出射光和第四出射光，并对第三出射光和第四出射光进行光路合并。

[0013] 其中，第一出射光和第二出射光为黄光或黄绿光，第三出射光为绿光，第四出射光为红光。

[0014] 其中，第一入射光和第二入射光在色轮上形成的光斑沿同心的圆形路径作用于第一波长转换区，其中第一入射光和第二入射光的圆形路径的直径相同或不同。

[0015] 其中，色轮上进一步设置有第二区域，第二区域接收第二入射光，第二区域对第二入射光进行波长转换或者在不进行波长转换的情况下对第二入射光进行透射或反射，以产生第五出射光，光路合并装置对第三出射光、第四出射光和第五出射光进行光路合并。

[0016] 其中，光路合并系统包括至少一分光滤光片，分光滤光片透射该至少两束出射光中的一出射光的至少部分光谱分量且反射该至少两束入射光中的另一出射光的至少部分光谱分量，以对两束出射光进行光路合并。

[0017] 其中，光路合并系统包括一光学膜片，光学膜片上设置有通孔，该至少两束入射光中的一入射光经通孔入射到色轮，色轮对入射的入射光进行散射和反射，以产生散射光形式的出射光，光学膜片进一步反射以散射光形式入射到光学膜片的通孔的外侧区域的出射光。

[0018] 其中，光源系统还包括一反射镜，至少两束入射光中的一入射光经反射镜反射后入射到色轮，色轮对入射的该入射光进行散射和反射，以产生散射光形式的出射光，该散射光形式的出射光从反射镜的外侧出射至光路合并系统。

[0019] 其中，光源系统进一步包括至少两个光源装置和一控制装置，至少两个光源装置分别产生至少两束入射光中的对应一个，控制装置独立控制至少两个光源装置的开启和关闭和发光强度。

[0020] 其中，光学膜片为设置有通孔的分光滤光片，该分光滤光片进一步透射不经过色轮入射到该分光滤光片的补充光，并将该补充光与入射到该分光滤光片的通孔的外侧区域的出射光进行光路合并。

[0021] 其中，光学膜片为分光滤光片，散射光形式的出射光从反射镜的外侧出射至该分光滤光片，该分光滤光片进一步透射不经过色轮入射到该分光滤光片的补充光，并将该补充光与从反射镜的外侧入射到该分光滤光片的出射光进行光路合并。

[0022] 其中，光路合并系统进一步接收不经过色轮入射到光路合并系统的补充光，光路合并系统进一步将补充光与色轮输出的该至少两束出射光进行光路合并。

[0023] 其中，光源系统进一步包括至少三个光源装置和一控制装置，至少三个光源装置分别产生至少两束入射光以及补充光中的对应一个，控制装置独立控制至少三个光源装置的开启和关闭和发光强度。

[0024] 其中，光源系统进一步包括驱动装置，驱动装置用于驱动色轮，以使至少两束入射光在色轮上形成的光斑分别沿预定的路径作用于色轮。

[0025] 其中，驱动装置为转动装置，以使该至少两束入射光在色轮上形成的光斑分别沿圆形路径作用于色轮。

[0026] 为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种投影装置，该投影装置包括上述光源系统中的任意一种。

[0027] 为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种照明装置，该照明装置包括上述光源系统中的任意一种。

[0028] 本发明的有益效果是：本发明能够充分减少色轮数量，有效地减小光源系统的体积，同时还有效地降低了光源系统的成本。

附图说明

[0029] 图1是一种现有技术光源系统的结构示意图；

[0030] 图2是另一种现有技术光源系统的结构示意图；

[0031] 图3是本发明光源系统的第一实施例的结构示意图；

[0032] 图4是图3所示的光源系统的色轮的主视图；

[0033] 图5是本发明光源系统的第二实施例的结构示意图；

[0034] 图6是图5所示的光源系统的色轮的主视图；

[0035] 图7是图5所示的光源系统的色轮的荧光光谱以及分光滤光片的滤光谱线示意图；

[0036] 图8是本发明光源系统的第三实施例的光路合并系统的结构示意图；

[0037] 图9是本发明光源系统的第四实施例的结构示意图；

[0038] 图10本发明光源系统的第五实施例的结构示意图；

[0039] 图11本发明光源系统的第六实施例的结构示意图；

[0040] 图12本发明光源系统的第七实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

[0042] 如图3所示，本发明光源系统的第一实施例包括三个光源(未图示)、色轮302、光路合并系统303、光收集装置304以及驱动装置305。

[0043] 三个光源对应产生三束入射光301A、301B以及301C。色轮302在不同位置接收该三束入射光301A、301B以及301C，并对应输出三束出射光(未标示)。光路合并系统303对该三束出射光进行光路合并，光收集装置304收集经光路合并系统303进行光路合并后的该三束出射光，以用于后续的投影显示或其他应用。

[0044] 如图4所示，本实施例中，色轮302上设置有三个同心设置且相互嵌套的圆环状区域402A、402B以及402C。入射光301A、301B以及301C对应入射到区域402A、402B以及402C上，具体位置如光斑401A、401B以及401C所示。驱动装置305为一转动装置，用于驱动色轮302旋转，使得入射光301A、301B以及301C在色轮302上产生的光斑401A、401B以及401C分别沿圆形路径作用于色轮302的区域402A、402B以及402C。在其它实施例中，区域402A、402B以及402C也可以是平行设置的带状区域或采取其他适当设置方式。此时，驱动装置305为线性平移装置或其他适当驱动装置，使得入射光301A、301B以及301C在色轮302上产生的光斑
401A、401B以及401C分别沿直线路径或其他预定路径作用于色轮302。由于入射光301A、
301B以及301C在色轮302上产生的光斑401A、401B以及401C沿预定路径作用于色轮302，避免了入射光301A、301B以及301C长时间作用于色轮302的同一位置而导致的温度过高。

[0045] 在本实施例中，区域402A上设置有红光波长转换材料，以将入射到其上的入射光301A波长转换成红光，区域402B上设置有蓝光波长转换材料，以将入射到其上的入射光
301B波长转换成蓝光，区域402C上设置有绿光波长转换材料，以将入射到其上的入射光
301C波长转换成绿光。在本实施例中，波长转换材料包括荧光粉、量子点材料以及其他能够实现波长转换功能的任意材料。

[0046] 在本实施例中，光路合并系统303包括全反射镜303A以及分光滤光片303B、303C。区域402A输出的红光经全反射镜303A反射后入射到分光滤光片303B，并经分光滤光片303B透射后入射到分光滤光片303C，再经分光滤光片303C透射后入射到光收集装置304。区域
402B输出的蓝光经分光滤光片303B反射后入射到分光滤光片303C，再经分光滤光片303C透射后入射到光收集装置304。区域402C输出的绿光经分光滤光片303C反射后入射到光收集装置304，由此实现了上述三束输出光的光路合并。在本实施例中，光收集装置304可以是透镜或积分棒等任何适当的光学元件。在其他实施例中，全反射镜303A也可以由能够反射红光的分光滤光片代替。由于通过波长转换方式产生的输出光的光谱范围相对较宽，导致显示时色饱和度相对较低，因此上述分光滤光片可以设置成透射或反射对应输出光的部分光谱分量，以对输出光的光谱范围进行修饰，进而满足显示时的色饱和度要求。

[0047] 在本发明的各实施例中，都使用了分光滤光片或分光滤光片组作为光路合并系统。它利用各个光路中光波长的差异，通过分光滤光片对不同光路上光的透射和反射，将每一光路上的光都投射到光收集装置；而某一个光路上的光在一个分光滤光片上被透射还是被反射，是可以任意设计的。例如在第一实施例中，红光波长转换材料和绿光波长转换材料的位置可以相互调换，此时只需要相应的调整各个滤光片的反射和透射特性，就依然可以实现相同的光路合并的功能。具体的，全反射镜303A需要重新设计成为反射绿光，分光滤光片303B需要重新设计成为反射红光同时透射绿光，而分光滤光片303C需要重新设计成为反射红光同时透射蓝光和绿光。因此，在本发明的所有实施例中，各光路上不同颜色光通过光路合并系统的具体的光学结构，都是为了方便说明而列举的例子，并不限制使用其它的利用分光滤光片进行光路合并的光学结构。

[0048] 进一步，在其他实施例中，色轮302上的区域的数量以及其上的波长转换材料可根据显示需要进行任意设置。例如，通过设置色轮302上的区域的数量以及其上的波长转换材料，可以使得色轮302输出的出射光可以是绿光、红光以及蓝光中的至少两者的任意组合。此外，可以将色轮302的上述区域402A、402B以及402C中的任意一个设置成透光区，以在不进行波长转换的情况下对入射于其上的入射光线进行透射。例如，可以将区域402B替换成透光区。此时，入射光301B为蓝光，并由区域402B透射，再通过光路合并系统303与区域402A和402C产生的红光和绿光进行光路合并。区域402B进一步可设置有散射材料或其他散射机构，以对入射的蓝光进行消相干。

[0049] 在本实施例中，由于显示用的红光、蓝光以及绿光均由同一色轮302输出，因此充分减少了色轮数量，有效地减小了光源系统的体积，同时还有效地降低了光源系统的成本。此时，在需要产生彩色光序列时，只需要利用控制装置对三个光源进行控制，以使三个光源交替快速的产生入射光301A、301B以及301C即可产生彩色光序列，进而能够有效地避免色分裂现象的发生。

[0050] 在本实施例中，用于激发红色和绿色波长转换材料的激发光是半导体光源，例如发光二极管(Light Emitting Diode，LED)或激光二极管(Laser Diode,LD)，其发光波长可以是波长大于等于320nm且小于等于420nm的紫外光，也可以是大于等于420且小于等于480nm的蓝光。

[0051] 如图5所示，本发明光源系统的第二实施例包括三个光源(未图示)、色轮502、光路合并系统503、光收集装置504以及驱动装置505。

[0052] 如图6所示，本实施例的光源系统与图3-4所示的光源系统的区别之处在于，色轮502上设有区域602A，入射光501A和501C入射到区域602A的不同位置，具体位置如光斑601A和601C所示。区域602A将入射于其上的入射光501A和501C波长转换成同一颜色的两束出射光，随后由光路合并系统503过滤成不同颜色的另外两束出射光，并进行光路合并。具体来说，在本实施例中，区域602A上设置有黄绿光波长转换材料，以将入射光501A和501C分别转换成黄绿光。其中，入射光501A所转换成的黄绿光入射到全反射镜503A，并由全反射镜503A反射后入射到分光滤光片503B，入射光501C所转换成的黄绿光入射到分光滤光片503C。在本实施例中，光斑601A和601C可沿同心的圆形路径作用于区域602A。其中，光斑601A和601C的各自的圆形路径的直径可以相同或不同，后者比前者具有更高的荧光转化效率，这是因为：当两个光斑作用于同一直径的圆形路径上时，两个激发光斑激发波长转换材料产生的热量都分布于这个圆形路径上，其热量和温度会发生累加；而当两个光斑分别作用于不同直径的两个同心圆形路径上时，两个激发光斑激发波长转换材料产生的热量分布于这两个圆形路径上，荧光转化材料上的温度比两个光斑作用于同一直径的圆形路径上时要低。

[0053] 如图7所示，其中曲线701为黄绿光的光谱曲线，曲线702为分光滤光片503B的滤光曲线，曲线703为分光滤光片503C的滤光曲线。由图7可知，入射光501A所转换成的黄绿光的绿光分量(对应于约为大于等于500nm且小于等于570nm的光谱范围)被分光滤光片503B反射成为杂散光而不能被收集装置504收集，而红光分量(对应于约为大于等于580nm且小于等于680nm的光谱范围)被分光滤光片503B透射到分光滤光片503C，并经分光滤光片503C透射，进而输出红光到光收集装置504。入射光501C所转换成的黄绿光的红光分量被分光滤光片503C透射成为杂散光而不能被收集装置504收集，而绿光分量被分光滤光片503C反射，进而输出绿光到光收集装置504。在其他实施例，入射光501A和501C也可以经区域602A进行波长转换后产生黄光，并分别经分光滤光片503B和分光滤光片503C过滤成红光和绿光。

[0054] 由图7的说明可见，分光滤光片503A和503C，除了具有合并不同光路上发光的功能，还能通过对入射到其上的光的部分透射或反射，对波长转换材料发出的原始的发光光谱进行过滤，使其颜色更能满足实际的使用要求。例如在本实施例中，黄绿色波长转换材料的原始光谱701的色坐标为(0.414，0.548)，经过上述分光滤光片503A和503C的过滤作用，分别得到的绿光的色坐标为(0.323，0.624)，红光的色坐标为(0.65，0.35)。在Rec 709的颜色标准中，绿光的标准色坐标是(0.3,0.6)，红光的标准色坐标是(0.0.64，0.33)。显然过滤后的光的颜色更接近标注颜色。值得说明的是，一般意义上来说对光的“过滤”是指允许部分有效的光谱能量透过，其余光谱能量作为无效光被反射或吸收，但在本发明中，某一种原始光透过光路合并系统中的分光滤光片时被“过滤”，指的是利用该分光滤光片将该原始光的部分有效光谱能量引导到收集装置，其余无效的光谱能量则不能被收集装置收集；而有效光谱能量在该分光滤光片上被反射还是透射，由具体的光路合并系统的光学结构决定。

[0055] 此外，与图3-4所示的实施例相同，色轮502进一步设置有区域602B，入射光501B入射到区域602B，具体位置如光斑601B所示。区域602B对入射光501B进行波长转换或在不进行波长转换的情况下对入射光501B进行透射，以输出蓝光。区域602B输出的蓝光经分光滤光片503B反射，再经分光滤光片503C透射，与上述的红光和绿光进行光路合并。在其他实施例中，上述的红光、绿光和蓝光可以是其他不同颜色的输出光组合。

[0056] 如图8所示，本发明光源系统的第三实施例的光路合并系统包括全反射镜803A、803B以及分光滤光片803C、803D。本实施例的光路合并系统与上述实施例中的光路合并系统的区别之处在于，通过上述元件的适当设置，能够使得本实施例的光路并不局限于设置于同一平面内，进而增强了光路设计的灵活性。

[0057] 如图9所示，本发明光源系统的第四实施例包括三个光源(未图示)、色轮902、光路合并系统903、光收集装置904以及驱动装置905。本实施例的光源系统与图5-7所示的光源系统的区别在于，入射光901A和901C入射到色轮902上，而补充光901B(例如，蓝光)不经色轮902作用直接入射到光路合并系统903，并经分光滤光片903A和903B透射，进而与入射光901A和901C经色轮902的波长转换作用以及分光滤光片903A和903B的滤光作用产生的出射光(例如，红光和绿光)进行光路合并。在本实施例中，补充光901C不经色轮902作用直接入射到光路合并系统903，可简化色轮902的设计，同时可减小色轮902的体积，有利于实现小型化。本实施例的补充光901C的入射方式同样适用于图3-4所示的光源系统。

[0058] 如图10所示，本发明光源系统的第五实施例包括三个光源(未图示)、色轮1002、光路合并系统1003、光收集装置1004以及驱动装置1005。本实施例的光源系统与图9所示的光源系统的区别在于，入射光1001A和1001C分别经分光滤光片1003A和1003B透射后入射到色轮1002上，经色轮1002对入射光1001A和1001C进行波长转换产生的出射光被色轮1002反射后重新入射到分光滤光片1003A和1003B，并经分光滤光片1003A和1003B与补充光1001B进行光路合并。

[0059] 在本实施例中，色轮1002以反射方式输出出射光，使得光源系统能够满足不同的光路设计需求，进而提高了光源系统的灵活性。

[0060] 值得说明的是，图9所示的色轮902的结构与图10所示的色轮1002的结构有所不同。在图9所示的实施例中，受激发光的出射面与激发光的入射面分别位于波长转换材料的两侧，而在图10所示的实施例中，受激发光的出射面与激发光的入射面位于波长转换材料的同一侧，前者称为透射式色轮，后者称为反射式色轮。透射式色轮具有透明或半透明的基底材料，使激发光可以穿透并入射到光波长转换材料，同时至少部分受激发光可以穿透并出射出来。反射式色轮在波长转换材料被激发面的另一面设置有反射层，例如反射镜或镀高反射银膜的铝板，使波长转换材料所发射的受激发光全部从被激发的一面出射出来。

[0061] 虽然透射式色轮和反射式色轮具有不同的光学结构，但是比较图9和图10的实施例可以看出，在本发明中两者都可以使用。进一步的，两者还可以组合使用，即在入射到同一个色轮上的至少两束入射光中，一束为透射式，另一束为反射式；相对应的，色轮上也同时存在透射式的透明/半透明衬底和反射式的反射层。通过前面实施例的描述，本领域的一般技术人员可以实现透射式与反射式的组合使用，因此本发明不再列举实施例赘述。

[0062] 如图10所示的本发明的第五实施例的问题在于，当希望通过设置于色轮1002上的散光材料对入射的蓝光进行散射并反射并得到散射光时，因为光散射过程不会使光的波长发射改变，而分光滤光片1003A和1003C是通过对不同波长的透射和反射来完成对入射光和出射光的分离的，因此散射光不会被1003A和1003C反射，而是直接透射而不能被收集系统收集。本发明的第六和第七个实施例解决了这个问题。

[0063] 如图11所示，本发明光源系统的第六实施例包括三个光源(未图示)、色轮1102、光路合并系统1103以及驱动装置1105。本实施例的光源系统与图10所示的光源系统的区别在于，入射光1101A经分光滤光片1103A上的通孔入射到色轮1102，并由设置在色轮1102上的散射材料在不进行波长转换的情况下进行散射和反射，以产生散射光形式的出射光。利用了散射后光束的光学扩展量的扩大，分光滤光片1103A将以散射光形式入射到分光滤光片1103A的通孔的外侧区域的出射光反射到分光滤光片1103B，实现了入射光与大部分散射光形式的出射光的分离。该出射光经分光滤光片1103B透射。入射光1101C经分光滤光片1103B透射后入射到色轮1102，并由色轮1102进行波长转换后产生另一出射光。该另一出射光经色轮1102反射后，进一步经分光滤光片1103B反射。补充光1101B则经分光滤光片1103A、
1103B透射，以与上述两束出射光进行光路合并。在本实施例中，通过在分光滤光片1103A上设置的通孔能将入射光1101A有效地导引色轮1102上，并通过分光滤光片1103A的通孔的外侧区域充分反射经色轮1102反射的散射光。在优选实施例中，分光滤光片1103A的通孔面积小于分光滤光片1103A的反射面积的1/4。在其他实施例中，设置有通孔的分光滤光片1103A同样适用于需经色轮1102进行波长转换的入射光及出射光。进一步，在不需要透射补充光
1101B的情况下，分光滤光片1103A也可以由带通孔的反射镜或其他适当光学膜片代替。

[0064] 如图12所示，本发明光源系统的第七实施例包括三个光源(未图示)、色轮1202、光路合并系统1203以及驱动装置1205。与第六实施例近似，本实施例中也利用了散射后光束的光学扩展量的扩大分离入射光和大部分散射光形式的出射光。本实施例的光源系统与图10所示的光源系统的区别在于，入射光1201A经反射镜1203A反射后入射到色轮1202，并由设置在色轮1202上的散光材料在不进行波长转换的情况下进行散射和反射，以产生散射光形式的出射光。该散射光形式的出射光从反射镜1203A外侧出射出来，并在分光滤光片
1203B发生反射和在分光滤光片1203C发生透射。入射光1201C经分光滤光片1203C透射后入射到色轮1202，并由色轮1202进行波长转换产生另一出射光。该另一出射光经色轮1202反射后，进一步经分光滤光片1203C反射。补充光1201B则经分光滤光片1203B、1203C透射，以与上述两束出射光进行光路合并。在优选实施例中，反射镜1203A在色轮1202上的投影面积小于分光滤光片1203B在色轮1202上的投影面积的1/4。在其他实施例中，反射镜1203A和分光滤光片1203B的组合同样适用于需经色轮1102进行波长转换的入射光以及出射光。并且，在不需要透射补充光1201B的情况下，分光滤光片1203B也可以由反射镜或其他适当光学膜片代替。

[0065] 值得说明的是，入射光入射到色轮上，无论是发生散射还是激发波长转换材料产生受激发光，发射的光束都是发散的，在实际应用中都需要利用准直透镜或透镜组进行准直后再与其它光路进行合并。由于这是本领域常用的技术手段，在本发明的所有实施例的示意图和说明中，没有描述准直透镜或透镜组而直接使用了准直的受激发光或散射光，这并不限制相关光学原件的使用。

[0066] 在本发明中，每个光路的开关和发光强度可以分别独立控制。若采用LED或LD为光源，则由于半导体光源可以高速调制的特点，本发明的光源系统的出射光可以成为一个单色光的序列。该单色光序列可以与光阀(例如TI公司的DMD芯片)进行同步进而实现投影显示。

[0067] 具体来说，若希望得到一个红-绿-蓝-红-绿-蓝-…的单色光时间序列，则在红光单色光时间段内，打开红光所对应的光源(激发色轮上的红色波长转换材料的激发光源，或者红光单色补充光源)，并关闭其它光源；在红光段结束绿光段开始时，关闭所对应的光源并打开绿光所对应的光源，依次类推。

[0068] 在实际应用中，为了提高投影的亮度，需要在单色光序列中引入白光，例如红-绿-蓝-白-红-绿-蓝-白…的发光序列。在这种情况下，对于红绿蓝等单色光的时间段，依然是相对应的光源打开同时关闭其它单色光光源，而当白光的时间段开始时，同时打开红绿蓝三种颜色所对应的光源，三种颜色经过光路合并系统合并后得到白光出射光，当白光的时间段结束红光时间段开始时，关闭绿光和蓝光所对应的光源，并保持红光所对应的光源开启，依次类推。与之相类似的，可以利用绿光和红光同时开启实现黄色光，蓝光与绿光同时开启实现青色光，蓝光与红光同时开启形成紫红色光，红绿蓝光同时开启为满负荷的一半得到一半亮度的白光等等，针对不同的应用有不同的控制模式。

[0069] 因此，本发明还提供了一种投影装置，其使用上述任意一种光源系统。除了得到不同时序的光序列，本发明通过对各个光源的独立的控制，还可以实现最终出射光的颜色在CIE1931色域图中的一个特定色域内连续变化。该色域的每一个顶点的色坐标就是各光路中的单色光在CIE1931中的色坐标。通过控制每一个光路中发光的亮度，可以使合并后的混合光的色坐标发生变化；具体来说，提高某一个光路中单色光的亮度，会使混合光的色坐标向该单色光的色坐标的方向漂移，降低该单色光的亮度则会使混合光的色坐标向该单色光的色坐标的反方向漂移。

[0070] 因此，本发明还提供了一种照明装置。所述的照明装置包含至少两个光源，这两个光源发出的光入射到上述任意一种光源系统并得到光路合并后的混合光作为出射光。该出射光可以直接使用作为照明光源，也可以配合后端的投影光学系统或准直光学系统得到特定形状的照明区域，也可以配合图案盘的使用在目标照明区域得到图案盘上特定的图案。配合光源的独立控制，该照明装置还可以得到不同颜色的出射光，而且出射光的颜色可以在一定的色域范围内连续变化。

[0071] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。