JP2007079053A - 波長選択性偏光変換素子、投射表示光学系および画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の偏光変換素子と波長選択性位相差板により得られる偏光変換機能を有し、光学部品の点数の減少、構造の簡略化が図れる波長選択性偏光変換素子を提供する。
【解決手段】 波長選択性偏光変換素子５は、第１波長域Ｂの光、第２波長域Ｇの光および第３波長域Ｒの光を含む無偏光光を偏光光に変換する。該素子５は、少なくとも第１の偏光方向の光に対する透過率が、波長域に応じて変化する特性を有する光分離膜３２，３４と、該光分離膜からの光の偏光方向を第１の偏光方向と第２の偏光方向との間で変換する位相差板３３を有する。該換素子は、第１〜第３の波長域のうち２つの波長域の光を第１および第２の偏光方向のうち一方の偏光方向を有する偏光光として射出し、他の波長域の光を他方の偏光方向を有する偏光光として射出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無偏光光を波長域（色）に応じた偏光方向の光に変換する波長選択性偏光変換素子およびこれを備えた液晶プロジェクタ等の画像投射装置に関するものである。

偏光ビームスプリッタにより色分解および色合成を行う画像投射装置が、特許文献１，２に開示されている。該装置では、光源から射出された無偏光光をレンズアレイによって複数の光束に分割し、各光束により形成された２次光源像を、コンデンサレンズによって液晶パネル等の画像形成素子上に重畳させてこれを略均一な明るさで照明する。

ここで、レンズアレイから射出した各分割光束は、偏光変換素子に設けられた、レンズアレイのそれぞれのレンズセルに対応した複数の偏光変換セルに入射する。各偏光変換セルは、偏光分離膜と１／２波長板と反射面とを有する。各偏光変換セルに入射した無偏光光は、偏光分離膜でＰ偏光とＳ偏光とに分離される。Ｐ偏光は、偏光分離膜を透過した後、１／２波長板によってその偏光方向が９０°回転させられてＳ偏光として射出する。

一方、Ｓ偏光は、偏光分離膜によって反射され、反射面で反射してＳ偏光のまま射出される。偏光変換素子から偏光方向が揃えられて射出したＳ偏光は、コンデンサレンズに入射する。

さらに、コンデンサレンズから射出したＳ偏光は、ダイクロイック素子によって第１および第２の波長域光と第３の波長域光とに分離される。この段階では、第１および第２の波長域光は同じ光路を進み、かつ同じ偏光方向を有する。そしてこの後、偏光ビームスプリッタを用いて第１および第２の波長域光をそれぞれ第１および第２の画像形成素子に導くため、波長（色）選択性位相差板を通過させる。

これにより、第１および第２の波長域光を、互いに異なる偏光方向を有する光に分離することができる。波長選択性位相差板は、延伸したフィルムを複数積層して作成され、入射した第１および第２の波長域光のうち、一方の波長域光の偏光方向のみを該偏光方向に直交する偏光方向に変換し、他方の波長域光を偏光方向を変えずに透過させる特性を有する。

このように偏光ビームスプリッタを用いて色分解を行う画像投射装置には、レンズアレイの近傍に配置される偏光変換素子と、偏光ビームスプリッタの近傍に配置される波長選択性位相差板とが用いられることが一般的である。

なお、特殊な例として、特許文献２や特許文献３にて開示された光学素子が用いられる場合もある。特許文献２には、所定波長域光を透過して他の波長域光を反射する第１ダイクロイック層と、該第１ダイクロイック層を透過した光の偏光面を９０度回転させる位相差層と、該位相差層からの光を全反射する全反射層とからなる光学素子が開示されている。また、特許文献３には、波長選択性を備え、光の偏光、検光、色分離および色合成を行う偏光ビームスプリッタが開示されている。
特開２００１−１５４１５２号公報（段落００４５、図１等） 特開２０００−１９４５５号公報（段落００１３〜００１４、図１等） 特開平１１−１５３７７４号公報（段落００１２〜００１４、図１，２等）

しかしながら、特許文献１に開示されているように、偏光変換素子とは別に波長選択性位相差板を用いると、画像投射装置を構成する光学部品の数が増加する。また、波長選択性位相差板を位置決め支持したり、多層フィルムにより構成される該波長選択性位相差板を冷却したりする構造が必要となり、構造が複雑になる。

本発明は、従来の偏光変換素子と波長選択性位相差板とにより得られる偏光変換機能を有し、特に画像投射装置における光学部品点数の減少や構造の簡略化が図れるようにした波長選択性偏光変換素子を提供することを目的としている。

本発明の一側面としての波長選択性偏光変換素子は、第１の波長域の光、第２の波長域の光および第３の波長域の光を含む無偏光光を偏光光に変換する偏光変換素子である。該偏光変換素子は、透過および反射作用により光を分離する機能を有して、少なくとも第１の偏光方向の光に対する透過率が、波長域に応じて、５０％より高い透過率と５０％より低い透過率との間で変化する特性を有する光分離膜を有する。また、該光分離膜からの光の偏光方向を第１の偏光方向と該第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向との間で変換する位相差板を有する。該偏光変換素子は、第１、第２および第３の波長域のうち２つの波長域の光を第１および第２の偏光方向のうち一方の偏光方向を有する偏光光として射出し、第１、第２および第３の波長域のうち他の波長域の光を第１および第２の偏光方向のうち他方の偏光方向を有する偏光光として射出することを特徴とする。

本発明によれば、特定の偏光方向の光に対する透過率が波長域に応じて変化する特性を有する偏光分離膜と位相差板の作用により、第１から第３の波長域のうち２つの波長域の光と他の波長域の光とを互いに異なる偏光方向を有する偏光光として射出する。これにより、波長選択性偏光変換機能を有する単一の素子としての偏光変換素子を実現することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である波長選択性偏光変換素子を用いた投射表示光学系を示す。

白色光源１から射出した光束は、放物面リフレクタ２によって平行光束に変換されて射出される。なお、ここにいう平行光束は、完全に平行な光束だけでなく、光学系の特性上平行とみなせる程度に拡散又は収束する光束も含む意味である。このことは、以下の実施例でも同じである。

この平行光束は、第１のフライアイレンズ３によって複数の光束に分割され、各分割光束は集光される。各分割光束は、第２のフライアイレンズ４、波長選択性偏光変換素子５の近傍に集光され、光源の像（２次光源像）を作る。フライアイレンズ３，４は複数のレンズセルが２次元方向に配置されて構成されている。各レンズセルは、被照明面である後述する液晶パネル（画像形成素子）と相似形状である矩形のレンズ形状を有する。

波長選択性偏光変換素子５は、第２のフライアイレンズ４を射出した各分割光束のうち第１および第２の波長域である青（Ｂ）帯域と緑（Ｇ）帯域の光を、第１の偏光方向を有する直線偏光であるＳ偏光に変換する。また、第３の波長域である赤（Ｒ）帯域の光を、第２の偏光方向を有する直線偏光であるＰ偏光に変換する。

波長選択性偏光変換素子５から射出したＢ帯域およびＧ帯域のＳ偏光とＲ帯域のＰ偏光は、ミラー２０で反射される。その後、コンデンサレンズ６によって集光され、色分解合成光学系７を経てＢ帯域、Ｇ帯域およびＲ帯域用の反射型液晶パネル１５，１０，１４をそれぞれ重畳的に照明する。なお、光源１から少なくともコンデンサレンズ６までを照明光学系という。このことは、以下に説明する実施例でも同様である。

色分解合成光学系７は、コンデンサレンズ６を透過した偏光光のうちＢ帯域とＲ帯域の光を反射し、Ｇ帯域光を透過するダイクロイックミラー８を有する。ダイクロイックミラー８を透過したＧ帯域偏光光は、第１の偏光ビームスプリッタ９で反射され、Ｇ帯域用反射型液晶パネル１０に入射する。

ここで、各反射型液晶パネルは、駆動回路Ｄに接続されている。該投射表示光学系を搭載したプロジェクタ（画像投射装置）の一部である駆動回路Ｄには、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、ビデオデッキ、テレビチューナ等の画像情報供給装置ＩＰから画像信号が入力される。駆動回路Ｄは、入力された画像信号のＲ，Ｇ，Ｂ成分に基づいてそれぞれの色に対応する反射型液晶パネルを駆動する。これにより、各反射型液晶パネルは、各波長帯の入射光を反射するとともに変調して画像光として射出する。なお、このような構成は、以下の実施例でも、図示しないが、同じである。

Ｇ帯域用液晶パネル（以下、Ｇ液晶パネルという）１０からの画像光（偏光光）は、第１の偏光ビームスプリッタ９を透過し、さらに第２の偏光ビームスプリッタ１１を透過して投射レンズ１２によって不図示のスクリーン上に投影される。

一方、ダイクロイックミラー８で反射したＢ帯域およびＲ帯域の偏光光のうちＲ帯域偏光光は第３の偏光ビームスプリッタ１３を透過し、Ｂ帯域偏光光は該第３の偏光ビームスプリッタ１３で反射する。そして、第３の偏光ビームスプリッタ１３から射出したＢ帯域偏光光およびＲ帯域偏光光はそれぞれ、Ｂ帯域用液晶パネル（以下、Ｂ液晶パネルという）１５およびＲ帯域用液晶パネル（以下、Ｒ液晶パネルという）１４上に集光する。

Ｒ液晶パネル１４で反射され、かつ変調されたＲ帯域偏光光は、第３の偏光ビームスプリッタ１３で反射される。また、Ｂ液晶パネル１５で反射され、かつ変調されたＢ帯域偏光光は、第３の偏光ビームスプリッタ１３を透過する。その後、波長選択性位相板１６によってＢ帯域偏光光の偏光方向のみが９０度回転させられ、Ｂ帯域偏光光とＲ帯域偏光光の偏光方向が揃えられる。そして、両帯域の偏光光は、第２の偏光ビームスプリッタ１１で反射され、投射レンズ１２によってスクリーン上に投影される。

次に、前述した波長選択性偏光変換素子５の構成および光学作用について図２を用いて詳しく説明する。図２の右側には、波長選択性偏光変換素子５の概略構成を示している。図中に点線の丸で囲んだ部分が１つの偏光変換セル５ａを構成し、同じ構成の複数の偏光変換セル５ａがフライアイレンズ３，４を構成する複数のレンズセルに対応して設けられている。なお、各偏光変換セル５ａの光入射面のうち、後述する反射膜３１の位置から上方向に隣接する偏光変換セルまでの領域には遮光板５ａが設けられており、この部分への光の入射を遮っている。これにより、光は入射面のうち反射膜３１と後述する第１の波長選択性偏光分離膜３２との間の領域からのみ入射する。

図２の左側の図は、１つの偏光変換セル５ａを拡大して模式的に示したものである。３１は前述した反射膜である。また、光入射側から順に、３２は第１の波長選択性偏光分離膜、３３は位相差板、３４は第２の波長選択性偏光分離膜を示す。以下、波長選択性偏光分離膜は、単に光分離膜と略記する。

なお、これら第１の光分離膜３２、位相差板３３および第２の光分離膜３４は、光の入射光軸方向（図の左側から右側に向かう方向）に対して４５度の傾きを有する。また、反射膜３１は、第１の光分離膜３２に対して平行に配置されている。また、各光分離膜は、実際には平行平板であるガラスやアクリル製の基板の表面に多層膜として形成されている。また、位相差板３３はフィルム状に形成され、同様の基板上に貼り付けられている。

第１の光分離膜３２および第２の光分離膜３３の特性をそれぞれ、図３および図４に示す。第１の光分離膜３２は、Ｂ帯域光とＧ帯域光のＳ偏光に対する透過率が０％又はそれに近く（５０％より低く）、Ｒ帯域光のＳ偏光に対する透過率が１００％又はそれに近い（５０％より高い）特性を有する。一方、第２の光分離膜３４は、Ｂ帯域光とＧ帯域光のＳ偏光に対する透過率が１００％又はそれに近く（５０％より高く）、Ｒ帯域光のＳ偏光に対する透過率が０％又はそれに近い（５０％より低い）特性を有する。すなわち、第１および第２の光分離膜３２，３４は、互いにＳ偏光に対する透過率が、波長帯によって逆となる特性を有する。

また、これら第１および第２の光分離膜３２，３４は、Ｐ偏光に対する透過率が波長帯にかかわらず１００％又はそれに近い（５０％より高い）特性を有する。

さらに、位相差板３３は、１／２波長板であり、入射した直線偏光の偏光方向を９０度回転させる機能を有する。

このように構成された波長選択性偏光変換素子５には、白色の無偏光光が図の左側から入射する。該無偏光光のうちＢ帯域およびＧ帯域のＰ偏光は、第１の光分離膜３２を透過した後、位相差板３３を透過してＳ偏光に変換され、第２の光分離膜３４を透過し、Ｓ偏光として波長選択性偏光変換素子５から射出する。

また、Ｂ帯域およびＧ帯域のＳ偏光は、第１の光分離膜３２で反射し、さらに反射膜３１で反射してＳ偏光として波長選択性偏光変換素子５から射出する。

また、Ｒ帯域のＰ偏光は、第１の光分離膜３２を透過した後、位相差板３３を透過してＳ偏光に変換され、第２の光分離膜３４で反射する。そして、この反射光は、再度位相差板３３を透過してＰ偏光に変換され、第１の光分離膜３２を透過して反射膜３１で反射され、Ｐ偏光として波長選択性偏光変換素子５から射出する。

さらに、Ｒ帯域のＳ偏光は、第１の光分離膜３２を透過した後、位相差板３３を透過してＰ偏光に変換され、第２の光分離膜３４を透過して、Ｐ偏光として波長選択性偏光変換素子５から出射する。

このように、単一の素子として構成された波長選択性偏光変換素子５に入射した白色無偏光光は、Ｂ帯域およびＧ帯域のＳ偏光とＲ帯域のＰ偏光に変換されて該素子５から射出する。

したがって、該偏光変換素子５からＢ帯域光とＲ帯域光とを、従来用いられていた波長選択性位相差板を介さずにダイクロイックミラー８から第３の偏光ビームスプリッタ１３に導くことができる。すなわち、この場合でも、第３の偏光ビームスプリッタ１３によってこれらＢ帯域光とＲ帯域光をその偏光方向に応じて分離し、Ｂ液晶パネル１５とＲ液晶パネル１４にそれぞれ入射させることができる。このため、ダイクロイックミラー８から第３の偏光ビームスプリッタ１３までの光路に波長選択性位相差板を設ける従来の場合に比べて、光学系の光学部品点数を少なくすることができる。しかも、波長選択性位相差板が不要となることにより、これを支持したり冷却したりする構造も不要になる。

ここで、図１８には、上記図３および図４で説明した第１および第２の光分離膜３３，３４の多層膜としての構成例を示す。いずれの分離膜３３，３４においても、ガラス基板としてはＯＨＡＲＡ社製のＰＢＨ５６を用いた。また、図中のＨ，Ｍ，Ｌはそれぞれ、高屈折率層、中屈折率層および低屈折率層を示し、Ｈ，Ｍ，Ｌの左側の数字は各層（膜）の厚み（ｎｍ）を示す。本構成例では、高屈折率層としてＴｉＯ_２を、中屈折率層としてＡｌ_２Ｏ_３を、低屈折率層としてＳｉＯ_２を用いた。

図１９および２０にはそれぞれ、図１８に示した膜構成を有する第１および第２の光分離膜３３，３４の透過率特性データを示している。Ｔｐ４５は、Ｐ偏光を該光分離膜に対して４５度の入射角で入射させたときの透過率特性を、Ｔｓ４５は、Ｓ偏光を該光分離膜に対して４５度の入射角で入射させたときの透過率特性を示している。

なお、以下の実施例では、具体的な膜構成を示さないが、本実施例にて示した膜構成を適宜変形することで、各実施例に対応した特性が得られる。

次に、本実施例において、波長選択性偏光変換素子５を第２のレンズアレイ４とコンデンサレンズ６との間に配置した理由について説明する。レンズアレイ３，４はそれぞれ、放物面リフレクタ２から射出された平行光束を複数光束に分割する機能と、各分割光束を波長選択性偏光変換素子５の近傍に集光する機能とを有する。一方、コンデンサレンズ６は、第２のレンズアレイ４から射出した複数の分割光束が液晶パネル上にて重り合うように集光する機能を有する。この場合、第２のレンズアレイ４による分割光束の波長選択性偏光変換素子５に向けた集光度合いと、コンデンサレンズ６による集光度合いとを比べると、前者の集光度合いの方が小さい。

ところで、一般に、ダイクロイック膜や偏光分離膜といった多層膜の分光特性は入射角度依存性が強く、４５度の入射角度に対しては設計上の特性に近い良好な分光特性が得られるが、入射角度が４５度から離れるにつれて分光特性がシフトする傾向がある。すなわち、分離する波長帯にずれが生じる。

前述したようにコンデンサレンズ６による光束の集光度合いは大きい。このため、仮に波長選択性偏光変換素子５をコンデンサレンズ６よりも液晶パネル側に配置すると、該波長選択性偏光変換素子５を構成する第１および第２の波長選択性偏光分離膜３３，３４での分光特性がシフトする。これにより、各液晶パネルに入射する各帯域光に予定外の偏光方向の光が多く混ざり、その結果、投射画像のコントラストが低下する。

このため、本実施例では、第２のレンズアレイ４とコンデンサレンズ６の間に波長選択性偏光変換素子５を配置して、該偏光変換素子５への入射光束の集光度合いを小さく（つまりは平行光束に近い状態と）している。これにより、波長選択性偏光変換素子５を構成する第１および第２の波長選択性偏光分離膜３３，３４において良好な分光特性が得られるようにしている。したがって、本実施例によれば、波長選択性偏光変換素子５による適正な分光特性を利用して、コントラストの高い投射画像を得ることができる。

以上説明した波長選択性偏光変換素子を第２のレンズアレイとコンデンサレンズとの間に配置することについては、以下に説明する他の実施例でも同じである。

図５には、本発明の実施例２である波長選択性偏光変換素子を用いた投射表示光学系を示す。

白色光源３０１から射出した光束は、放物面リフレクタ３０２によって平行光束に変換されて射出される。この平行光束は、第１のフライアイレンズ３０３によって複数の光束に分割され、各分割光束は集光される。各分割光束は、第２のフライアイレンズ３０４、波長選択性偏光変換素子３０５の近傍に集光され、光源の像（２次光源像）を作る。

フライアイレンズ３０３，３０４は複数のレンズセルが２次元方向に配置されて構成されている。各レンズセルは、被照明面である後述する液晶パネルと相似形状である矩形のレンズ形状を有する。

波長選択性偏光変換素子３０５は、第２のフライアイレンズ３０４を射出した各分割光束のうち第１および第２の波長域であるＢ帯域とＧ帯域の光を、第２の偏光方向を有する直線偏光であるＰ偏光に変換する。また、第３の波長域であるＲ帯域の光を、第１の偏光方向を有する直線偏光であるＳ偏光に変換する。

波長選択性偏光変換素子３０５から射出したＢ帯域およびＧ帯域のＰ偏光とＲ帯域のＳ偏光は、ミラー３２０で反射される。その後、コンデンサレンズ３０６によって集光され、色分解合成光学系３０７を経てＢ帯域、Ｇ帯域およびＲ帯域用の反射型液晶パネル（Ｂ，Ｇ，Ｒ液晶パネル）３１５，３１０，３１４を重畳的に照明する。

色分解合成光学系３０７は、コンデンサレンズ３０６を透過した偏光光のうちＢ帯域とＲ帯域の光を反射し、Ｇ帯域光を透過するダイクロイックミラー３０８を有する。ダイクロイックミラー３０８を透過したＧ帯域偏光光は、第１の偏光ビームスプリッタ３０９を透過し、反射型のＧ液晶パネル３１０に入射する。

Ｇ液晶パネル３１０からの画像光（偏光光）は、第１の偏光ビームスプリッタ３０９で反射され、さらに波長選択性偏光ビームスプリッタ３１１で反射されて投射レンズ３１２によって不図示のスクリーン上に投影される。ここで、波長選択性偏光ビームスプリッタ３１１は、Ｂ帯域のＳ偏光を透過し、Ｇ帯域のＳ偏光を反射し、Ｒ帯域のＳ偏光を反射し、Ｒ帯域のＰ偏光を透過する特性を有する。

一方、ダイクロイックミラー３０８で反射したＢ帯域およびＲ帯域の偏光光のうちＢ帯域偏光光は第２の偏光ビームスプリッタ３１３を透過し、Ｒ帯域偏光光は該第２の偏光ビームスプリッタ３１３で反射される。そして、第２の偏光ビームスプリッタ３１３から射出したＢ帯域偏光光およびＲ帯域偏光光はそれぞれ、反射型のＢ液晶パネル３１５およびＲ液晶パネル３１４上に集光する。

Ｂ液晶パネル３１５で反射され、かつ変調されたＢ帯域偏光光は、第２の偏光ビームスプリッタ３１３で反射される。また、Ｒ液晶パネル３１４で反射され、かつ変調されたＲ帯域偏光光は、第２の偏光ビームスプリッタ３１３を透過する。

その後、両波長帯の光は、波長選択性ビームスプリッタ３１１を透過して、投射レンズ３１２によってスクリーン上に投影される。

次に、前述した波長選択性偏光変換素子３０５の構成および光学作用について図６を用いて詳しく説明する。波長選択性偏光変換素子３０５の全体的な構成は、実施例１にて図２の右側の図を用いて説明したものと同様であり、図６には１つの偏光変換セルを拡大して模式的に示している。

４１は反射膜である。また、光入射側から順に、４２は第１の波長選択性偏光分離膜、４３は位相差板、４４は第２の波長選択性偏光分離膜を示す。以下、波長選択性偏光分離膜は、単に光分離膜と略記する。

第１の光分離膜４２、位相差板４３および第２の光分離膜４４は、光の入射光軸方向（図の左側から右側に向かう方向）に対して４５度の傾きを有する。また、反射膜４１は、第１の光分離膜４２に対して平行に配置されている。また、各光分離膜は、実際には平行平板であるガラスやアクリル製の基板の表面に多層膜として形成されている。また、位相差板４３はフィルム状に形成され、同様の基板上に貼り付けられている。

第１の光分離膜４２および第２の光分離膜４３の特性をそれぞれ、図７および図８に示す。第１の光分離膜４２は、Ｂ帯域光とＧ帯域光のＳ偏光に対する透過率が１００％又はそれに近く（５０％より高く）、Ｒ帯域光のＳ偏光に対する透過率が０％又はそれに近い（５０％より低い）特性を有する。一方、第２の光分離膜４４は、Ｂ帯域光とＧ帯域光のＳ偏光に対する透過率が０％又はそれに近く（５０％より低く）、Ｒ帯域光のＳ偏光に対する透過率が１００％又はそれに近い（５０％より高い）特性を有する。すなわち、第１および第２の光分離膜４２，４４は、互いにＳ偏光に対する透過率が、波長帯によって逆となる特性を有する。

また、これら第１および第２の光分離膜４２，４４は、Ｐ偏光に対する透過率が波長帯にかかわらず１００％又はそれに近い（５０％より高い）特性を有する。

さらに、位相差板４３は、１／２波長板であり、入射した直線偏光の偏光方向を９０度回転させる機能を有する。

このように構成された波長選択性偏光変換素子３０５には、白色の無偏光光が図の左側から入射する。

無偏光光のうちＲ帯域のＰ偏光は第１の光分離膜４２を透過した後、位相差板４３を透過してＳ偏光に変換され、第２の光分離膜４３を透過して、Ｓ偏光として波長選択性偏光変換素子３０５から射出する。

Ｒ帯域のＳ偏光は、第１の光分離膜４２で反射し、さらに反射膜４１で反射して、Ｓ偏光として波長選択性偏光変換素子３０５から射出する。

Ｂ帯域およびＧ帯域のＰ偏光は、第１の光分離膜４２を透過した後、位相差板４３を透過してＳ偏光に変換され、さらに第２の光分離膜４４で反射する。そして、該反射光は、再び位相差板４３を透過してＰ偏光に変換され、第１の光分離膜４２を透過し、反射膜４１で反射して、Ｐ偏光として波長選択性偏光変換素子３０５から射出する。

Ｂ帯域およびＧ帯域のＳ偏光は、第１の光分離膜４２を透過した後、位相差板４３を透過してＰ偏光に変換され、第２の光分離膜４４を透過して、Ｐ偏光として波長選択性偏光変換素子３０５から射出する。

このように、単一の素子として構成された波長選択性偏光変換素子３０５に入射した白色無偏光光は、Ｂ帯域およびＧ帯域のＰ偏光とＲ帯域のＳ偏光に変換されて該素子３０５から射出する。これにより、実施例１にて説明したのと同様の効果が得られる。

図９には、本発明の実施例３である波長選択性偏光変換素子を用いた投射表示光学系を示す。

白色光源４０１から射出した光束は、放物面リフレクタ４０２によって平行光束に変換されて射出される。この平行光束は、第１のフライアイレンズ４０３によって複数の光束に分割され、各分割光束は集光される。各分割光束は、第２のフライアイレンズ４０４、波長選択性偏光変換素子４０５の近傍に集光され、光源の像（２次光源像）を作る。

フライアイレンズ４０３，４０４は複数のレンズセルが２次元方向に配置されて構成されている。各レンズセルは、被照明面である後述する液晶パネルと相似形状である矩形のレンズ形状を有する。

波長選択性偏光変換素子４０５は、第２のフライアイレンズ４０４を射出した各分割光束のうち第１および第３の波長域であるＢ帯域とＲ帯域の光を、第２の偏光方向を有する直線偏光であるＰ偏光に変換する。また、第２の波長域であるＧ帯域の光を、第１の偏光方向を有する直線偏光であるＳ偏光に変換する。

波長選択性偏光変換素子４０５から射出したＢ帯域およびＲ帯域のＰ偏光とＧ帯域のＳ偏光は、コンデンサレンズ４０６によって集光される。さらに、ミラー４０７で反射され、色分解合成光学系４０８を経てＢ帯域、Ｇ帯域およびＲ帯域用の反射型液晶パネル（Ｂ，Ｇ，Ｒ液晶パネル）４１４，４１３，４１１を重畳的に照明する。

色分解合成光学系４０８は、偏光光のうちＢ帯域とＲ帯域の光を透過し、Ｇ帯域光を反射する偏光ビームスプリッタ４０９を有する。偏光ビームスプリッタ４０９で反射したＧ帯域偏光光は、ガラスブロック４１０を透過して反射型のＧ液晶パネル４１１に入射する。

Ｇ液晶パネル４１１からの画像光（偏光光）は、ガラスブロック４１０を透過し、偏光ビームスプリッタ４０９を透過して投射レンズ４１５によって不図示のスクリーン上に投影される。

一方、偏光ビームスプリッタ４０９を透過したＢ帯域およびＲ帯域の偏光光のうちＢ帯域偏光光はダイクロイックプリズム４１２で反射し、Ｒ帯域偏光光は該ダイクロイックプリズム４１２を透過する。そして、ダイクロイックプリズム４１２から射出したＢ帯域偏光光およびＲ帯域偏光光はそれぞれ、反射型のＢ液晶パネル４１４およびＲ液晶パネル４１３上に集光する。

Ｂ液晶パネル４１４で反射され、かつ変調されたＢ帯域偏光光は、ダイクロイックプリズム４１２で反射される。また、Ｒ液晶パネル４１３で反射され、かつ変調されたＲ帯域偏光光は、ダイクロイックプリズム４１２を透過する。その後、両波長帯の光は、偏光ビームスプリッタ４０９で反射して、投射レンズ３１２によってスクリーン上に投影される。

次に、前述した波長選択性偏光変換素子４０５の構成および光学作用について図１０を用いて詳しく説明する。波長選択性偏光変換素子４０５の全体的な構成は、実施例１にて図２の右側の図を用いて説明したものと同様であり、図１０には１つの偏光変換セルを拡大して模式的に示している。

５１は反射膜である。また、光入射側から順に、５２は第１の波長選択性偏光分離膜、５３は位相差板、５４は第２の波長選択性偏光分離膜を示す。以下、波長選択性偏光分離膜は、単に光分離膜と略記する。

第１の光分離膜５２、位相差板５３および第２の光分離膜５４は、光の入射光軸方向（図の左側から右側に向かう方向）に対して４５度の傾きを有する。また、反射膜５１は、第１の光分離膜５２に対して平行に配置されている。また、各光分離膜は、実際には平行平板であるガラスやアクリル製の基板の表面に多層膜として形成されている。また、位相差板５３はフィルム状に形成され、同様の基板上に貼り付けられている。

第１の光分離膜５２および第２の光分離膜５３の特性をそれぞれ、図１１および図１２に示す。第１の光分離膜５２は、Ｂ帯域光とＲ帯域光のＳ偏光に対する透過率が１００％又はそれに近く（５０％より高く）、Ｇ帯域光のＳ偏光に対する透過率が０％又はそれに近い（５０％より低い）特性を有する。一方、第２の光分離膜５４は、Ｂ帯域光とＲ帯域光のＳ偏光に対する透過率が０％又はそれに近く（５０％より低く）、Ｇ帯域光のＳ偏光に対する透過率が１００％又はそれに近い（５０％より高い）特性を有する。すなわち、第１および第２の光分離膜５２，５４は、互いにＳ偏光に対する透過率が、波長帯によって逆となる特性を有する。

また、これら第１および第２の光分離膜５２，５４は、Ｐ偏光に対する透過率が波長帯にかかわらず１００％又はそれに近い（５０％より高い）特性を有する。

さらに、位相差板５３は、１／２波長板であり、入射した直線偏光の偏光方向を９０度回転させる機能を有する。

このように構成された波長選択性偏光変換素子４０５には、白色の無偏光光が図の左側から入射する。

無偏光光のうちＧ帯域のＰ偏光は第１の光分離膜５２を透過した後、位相差板５３を透過してＳ偏光に変換され、第２の光分離膜５３を透過して、Ｓ偏光として波長選択性偏光変換素子４０５から射出する。

Ｇ帯域のＳ偏光は、第１の光分離膜５２で反射し、さらに反射膜５１で反射して、Ｓ偏光として波長選択性偏光変換素子４０５から射出する。

Ｂ帯域およびＲ帯域のＰ偏光は、第１の光分離膜５２を透過した後、位相差板５３を透過してＳ偏光に変換され、さらに第２の光分離膜５４で反射する。そして、該反射光は、再び位相差板５３を透過してＰ偏光に変換され、第１の光分離膜５２を透過し、反射膜５１で反射して、Ｐ偏光として波長選択性偏光変換素子４０５から射出する。

Ｂ帯域およびＲ帯域のＳ偏光は、第１の光分離膜５２を透過した後、位相差板５３を透過してＰ偏光に変換され、第２の光分離膜５４を透過して、Ｐ偏光として波長選択性偏光変換素子４０５から射出する。

このように、単一の素子として構成された波長選択性偏光変換素子４０５に入射した白色無偏光光は、Ｂ帯域およびＲ帯域のＰ偏光とＧ帯域のＳ偏光に変換されて該素子４０５から射出する。これにより、実施例１にて説明したのと同様の効果が得られる。

図１３には、本発明の実施例４である波長選択性偏光変換素子を用いた投射表示光学系を示す。

白色光源５０１から射出した光束は、放物面リフレクタ５０２によって平行光束に変換されて射出される。この平行光束は、第１のフライアイレンズ５０３によって複数の光束に分割され、各分割光束は集光される。各分割光束は、第２のフライアイレンズ５０４、波長選択性偏光変換素子５０５の近傍に集光され、光源の像（２次光源像）を作る。

フライアイレンズ５０３，５０４は複数のレンズセルが２次元方向に配置されて構成されている。各レンズセルは、被照明面である後述する液晶パネルと相似形状である矩形のレンズ形状を有する。

波長選択性偏光変換素子５０５は、第２のフライアイレンズ５０４を射出した各分割光束のうち第１および第３の波長域であるＢ帯域とＲ帯域の光を、第１の偏光方向を有する直線偏光であるＳ偏光に変換する。また、第２の波長域であるＧ帯域の光を、第２の偏光方向を有する直線偏光であるＰ偏光に変換する。

波長選択性偏光変換素子５０５から射出したＢ帯域およびＲ帯域のＳ偏光とＧ帯域のＰ偏光は、コンデンサレンズ５０６によって集光される。さらに、色分解合成光学系５２２を経てＢ帯域、Ｇ帯域およびＲ帯域用の透過型液晶パネル（以下、Ｂ，Ｇ，Ｒ液晶パネルという）４１４，４１３，５１０を重畳的に照明する。

色分解合成光学系５２２は、Ｒ帯域光を透過し、Ｂ帯域光およびＧ帯域光を反射する第１のダイクロイックミラー５０７を有する。該第１のダイクロイックミラー５０７を透過したＲ帯域偏光光は、反射ミラー５０８で反射し、フィールドレンズ５０９を介して、Ｒ液晶パネル５１０に入射する。Ｒ液晶パネル５１０で変調された光（画像光）は、ダイクロイックプリズム５１１で進行方向を９０度変えられ、投射レンズ５１２によって不図示のスクリーンに投影される。

一方、第１のダイクロイックミラー５０７で反射したＢ帯域偏光光およびＧ帯域偏光光のうちＧ帯域偏光光は、第２のダイクロイックミラー５１３で反射し、Ｂ帯域偏光光は透過する。第２のダイクロイックミラー５１３で反射したＧ帯域偏光光は、フィールドレンズ５２０を透過して、Ｇ液晶パネル５２１に入射する。Ｇ液晶パネル５２１で変調された光は、ダイクロイックプリズム５１１を透過し、投射レンズ５１２によってスクリーンに投影される。

また、第２のダイクロイックミラー５１３を透過したＢ帯域偏光光は、リレーレンズ５１４，５１７、反射ミラー５１５およびフィールドレンズ５１８を介してＢ液晶パネル５１９に入射する。Ｂ液晶パネル５１９で変調された光（画像光）は、ダイクロイックプリズム５１１で進行方向を９０度変えられ、投射レンズ５１２によってスクリーンに投影される。

次に、前述した波長選択性偏光変換素子５０５の構成および光学作用について図１４を用いて詳しく説明する。波長選択性偏光変換素子５０５の全体的な構成は、実施例１にて図２の右側の図を用いて説明したものと同様であり、図１４には１つの偏光変換セルを拡大して模式的に示している。

６１は反射膜である。また、光入射側から順に、６２は第１の波長選択性偏光分離膜、６３は位相差板、６４は第２の波長選択性偏光分離膜を示す。以下、波長選択性偏光分離膜は、単に光分離膜と略記する。

第１の光分離膜６２、位相差板６３および第２の光分離膜６４は、光の入射光軸方向（図の左側から右側に向かう方向）に対して４５度の傾きを有する。また、反射膜６１は、第１の光分離膜６２に対して平行に配置されている。また、各光分離膜は、実際には平行平板であるガラスやアクリル製の基板の表面に多層膜として形成されている。また、位相差板６３はフィルム状に形成され、同様の基板上に貼り付けられている。

第１の光分離膜６２および第２の光分離膜６３の特性をそれぞれ、図１５および図１６に示す。第１の光分離膜６２は、Ｂ帯域光とＲ帯域光のＳ偏光に対する透過率が０％又はそれに近く（５０％より低く）、Ｇ帯域光のＳ偏光に対する透過率が１００％又はそれに近い（５０％より高い）特性を有する。一方、第２の光分離膜６４は、Ｂ帯域光とＲ帯域光のＳ偏光に対する透過率が１００％又はそれに近く（５０％より高く）、Ｇ帯域光のＳ偏光に対する透過率が０％又はそれに近い（５０％より低い）特性を有する。すなわち、第１および第２の光分離膜６２，６４は、互いにＳ偏光に対する透過率が、波長帯によって逆となる特性を有する。

また、これら第１および第２の光分離膜６２，６４は、Ｐ偏光に対する透過率が波長帯にかかわらず１００％又はそれに近い（５０％より高い）特性を有する。

さらに、位相差板６３は、１／２波長板であり、入射した直線偏光の偏光方向を９０度回転させる機能を有する。

このように構成された波長選択性偏光変換素子５０５には、白色の無偏光光が図の左側から入射する。該無偏光光のうちＢ帯域およびＲ帯域のＰ偏光は、第１の光分離膜６２を透過した後、位相差板６３を透過してＳ偏光に変換され、第２の光分離膜６４を透過し、Ｓ偏光として波長選択性偏光変換素子５０５から射出する。

また、Ｂ帯域およびＲ帯域のＳ偏光は、第１の光分離膜６２で反射し、さらに反射膜６１で反射してＳ偏光として波長選択性偏光変換素子５０５から射出する。

また、Ｇ帯域のＰ偏光は、第１の光分離膜６２を透過した後、位相差板６３を透過してＳ偏光に変換され、第２の光分離膜６４で反射する。そして、この反射光は、再度位相差板６３を透過してＰ偏光に変換され、第１の光分離膜６２を透過して反射膜６１で反射され、Ｐ偏光として波長選択性偏光変換素子５０５から射出する。

さらに、Ｇ帯域のＳ偏光は、第１の光分離膜６２を透過した後、位相差板６３を透過してＰ偏光に変換され、第２の光分離膜６４を透過して、Ｐ偏光として波長選択性偏光変換素子５０５から出射する。

このように、単一の素子として構成された波長選択性偏光変換素子５０５に入射した白色無偏光光は、Ｂ帯域およびＲ帯域のＳ偏光とＧ帯域のＰ偏光に変換されて該素子５０５から射出する。

ここで、従来の偏光変換素子と透過型液晶パネルを用いた構成では、図１３に示したフィールドレンズ５２０とＧ液晶パネル５２１との間に、入射した直線偏光の偏光方向を９０°回転させる位相板を配置していた。これは、Ｇ帯域をＰ偏光、Ｒ，Ｂ帯域をＳ偏光とすることで、図１７に示すように、ダイクロイックプリズムの分光特性の立ち上がり（図中のＡ部）と立ち下り部（図中のＢ部）での損失を抑えるためである。

これに対し、本実施例の波長選択性偏光変換素子５０５を用いることで、これと同様の効果を、フィールドレンズ５２０とＧ液晶パネル５２１との間に位相板を配置しなくても実現することができる。なお、本実施例では、液晶パネル５１０，５１９，５２１をそれぞれＲ帯域用、Ｂ帯域用およびＧ帯域用とした場合について説明したが、液晶パネルの配置と帯域との組み合わせはどのようなものであってもよい。

以上説明したように、上記各実施例によれば、特定の偏光方向の光に対する透過率が波長域に応じて変化する特性を有する偏光分離膜と位相差板の作用により、第１から第３の波長域のうち２つの波長域の光と他の波長域の光とを互いに異なる偏光方向を有する偏光光として射出する。これにより、波長選択性偏光変換機能を有する単一の素子としての偏光変換素子を実現することができる。

したがって、該偏光変換素子からの上記２つの波長域の光のうち一方の光と上記他の波長域の光とを従来の波長選択性位相差板を介さずに同一光路から偏光ビームスプリッタに導くことができる。すなわち、この場合でも、偏光ビームスプリッタによってこれらの波長域光を偏光方向に応じて分離することができる。このため、偏光ビームスプリッタを用いて色分離を行い、第１から第３の波長光をそれぞれ対応する画像形成素子に導く投射表示光学系や画像投射装置の光学部品点数を、従来に比べて少なくすることができる。また、波長選択性位相差板が不要となることにより、これを支持したり冷却したりする構造も不要になり、画像投射装置の構造を簡略化することができる。
なお、波長選択性偏光変換素子としては、上記各実施例にて説明したもの以外の構成を採ることもできる。例えば、無偏光光をＰ偏光に変換する波長帯域では、第１の光分離膜をＰ偏光およびＳ偏光を透過する特性とし、第２の光分離膜をＰ偏光を透過してＳ偏光を反射する特性にする。一方、無偏光光をＳ偏光に変換する波長帯域では、第１の光分離膜をＰ偏光を透過してＳ偏光を反射する特性とし、第２の光分離膜をＰ偏光およびＳ偏光を透過する特性にする。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂのうちいずれか１つの波長帯域光をＰ偏光に、他の２つの波長帯域光をＳ偏光に変換したり、いずれか１つの波長帯域光をＳ偏光に、他の２つの波長帯域光をＰ偏光に変換したりすることができる。

また、上記各実施例では、波長選択性偏光変換素子が２つの波長選択性偏光分離膜を有し、各波長選択性偏光分離膜がＳ偏光に対する透過率のみが波長帯域に応じて大きく変化する場合について説明した。しかし、波長選択性偏光分離膜として、Ｓ偏光とＰ偏光に対する透過率がそれぞれ波長帯域に応じて大きく変化する（例えば、Ｓ偏光とＰ偏光に対する透過率の高低が波長帯によって逆となるもの）を用いてもよい。このような波長選択性偏光分離膜を用いれば、１つの波長選択性偏光分離膜と位相差板との組み合わせによって、上記各実施例で説明した波長選択性偏光変換素子と同等の機能を実現することも可能である。

なお、本実施例では、画像形成素子として反射型液晶パネルや透過型液晶パネルを用いる場合について説明したが、本発明では、他の画像形成素子、例えばＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いてもよい。

本発明の実施例１である投射表示光学系の構成を示す図。 実施例１で使用される波長選択性偏光変換素子の概略構成図。 実施例１の波長選択性偏光変換素子を構成する第１の光分離膜の特性図。 実施例１の波長選択性偏光変換素子を構成する第２の光分離膜の特性図。 本発明の実施例２である投射表示光学系の構成を示す図。 実施例２で使用される波長選択性偏光変換素子の概略構成図。 実施例２の波長選択性偏光変換素子を構成する第１の光分離膜の特性図。 実施例２の波長選択性偏光変換素子を構成する第２の光分離膜の特性図。 本発明の実施例３である投射表示光学系の構成を示す図。 実施例３で使用される波長選択性偏光変換素子の概略構成図。 実施例３の波長選択性偏光変換素子を構成する第１の光分離膜の特性図。 実施例３の波長選択性偏光変換素子を構成する第２の光分離膜の特性図。 本発明の実施例４である投射表示光学系の構成を示す図。 実施例４で使用される波長選択性偏光変換素子の概略構成図。 実施例４の波長選択性偏光変換素子を構成する第１の光分離膜の特性図。 実施例４の波長選択性偏光変換素子を構成する第２の光分離膜の特性図。 ダイクロイックプリズムの分光特性を示す図。 実施例１の波長選択性偏光変換素子を構成する第１および第２の光分離膜の膜構成例を示す表図。 図１８に示した第１の光分離膜の特性図。 図１８に示した第２の光分離膜の特性図。

符号の説明

１，３０１，４０１，５０１ 光源
２，３０２，４０２，５０２ リフレクタ
３，３０３，４０３，５０３ 第１のフライアイレンズ
４，３０４，４０４，５０４ 第２のフライアイレンズ
５，３０５，４０５，５０５ 波長選択性偏光変換素子
６，３０６，４０６，５０６ コンデンサレンズ
７，３０７，４０８，５２２ 色分解合成光学系
８：ダイクロイックミラー
９：第１の偏光分離プリズム
１０：反射型液晶パネル
１１：第２の偏光分離プリズム
１２：投射レンズ
１３：第３の偏光分離プリズム
１４：反射型液晶パネル
１５：反射型液晶パネル
１６：波長選択波長板

Claims (12)

1. 第１の波長域の光、第２の波長域の光および第３の波長域の光を含む無偏光光を偏光光に変換する偏光変換素子であって、
   透過および反射作用により光を分離する機能を有し、少なくとも第１の偏光方向の光に対する透過率が、波長域に応じて、５０％より高い透過率と５０％より低い透過率との間で変化する特性を有する光分離膜と、
   該光分離膜からの光の偏光方向を前記第１の偏光方向と該第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向との間で変換する位相差板とを有し、
   該偏光変換素子は、前記第１、第２および第３の波長域のうち２つの波長域の光を前記第１および第２の偏光方向のうち一方の偏光方向を有する偏光光として射出し、前記第１、第２および第３の波長域のうち他の波長域の光を前記第１および第２の偏光方向のうち他方の偏光方向を有する偏光光として射出することを特徴とする波長選択性偏光変換素子。
2. 前記光分離膜として、前記第１の偏光方向の光に対して５０％より高い透過率を示す波長域および５０％より低い透過率を示す波長域が互いに異なる第１の光分離膜および第２の光分離膜を有し、
   該偏光変換素子への光の入射側から順に、前記第１の光分離膜、前記位相差板および前記第２の光分離膜が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の波長選択性偏光変換素子。
3. 前記第１および第２の光分離膜は、前記第１、第２および第３の波長域における前記第２の偏光方向の光に対する透過率が５０％よりも高い特性を有することを特徴とする請求項２に記載の波長選択性偏光変換素子。
4. 前記第１の光分離膜は、前記２つの波長域における前記第１の偏光方向の光に対する透過率が５０％より低く、前記他の波長域における前記第１の偏光方向の光に対する透過率が５０％より高い特性を有し、
   前記第２の光分離膜は、前記２つの波長域における前記第１の偏光方向の光に対する透過率が５０％より高く、前記他の波長域における前記第１の偏光方向の光に対する透過率が５０％より低い特性を有し、
   前記２つの波長域における前記第１の偏光方向の光が、前記第１の光分離膜で反射して射出し、
   前記２つの波長域における前記第２の偏光方向の光が、記第１の光分離膜を透過して、前記位相差板で前記第１の偏光方向の光に変換された後、前記第２の光分離膜を透過して射出し、
   前記他の波長域における前記第１の偏光方向の光が、前記第１の光分離膜を透過して、前記位相差板で前記第２の偏光方向の光に変換された後、前記第２の光分離膜を透過して射出し、
   前記他の波長域における前記第２の偏光方向の光が、前記第１の光分離膜を透過して、前記位相差板で前記第１の偏光方向の光に変換された後、前記第２の光分離膜で反射して前記位相差板で再度前記第２の偏光方向の光に変換された後、前記第１の光分離膜を透過して射出することを特徴とする請求項３に記載の波長選択性偏光変換素子。
5. 前記第１の光分離膜は、前記２つの波長域における前記第１の偏光方向の光に対する透過率が５０％より高く、前記第他の波長域における前記第１の偏光方向の光に対する透過率が５０％より低い特性を有し、
   前記第２の光分離膜は、前記２つの波長域における前記第１の偏光方向の光に対する透過率が５０％より低く、前記他の波長域における前記第１の偏光方向の光に対する透過率が５０％より高い特性を有し、
   前記２つの波長域における前記第１の偏光方向の光が、前記第１の光分離膜を透過して前記位相差板で前記第２の偏光方向の光に変換された後、前記第２の光分離膜を透過して射出し、
   前記２つの波長域における前記第２の偏光方向の光が、前記第１の光分離膜を透過して、前記位相差板で前記第１の偏光方向の光とされた後、前記第２の光分離膜で反射して前記位相差板で再度前記第２の偏光方向の光とされた後、前記第１の光分離膜を透過して射出し、
   前記他の波長域における前記第１の偏光方向の光が、前記第１の光分離膜で反射して射出し、
   前記他の波長域における前記第２の偏光方向の光が、前記第１の光分離膜を透過して、前記位相差板で前記第１の偏光方向の光とされた後、前記第２の光分離膜を透過して射出することを特徴とする請求項３に記載の波長選択性偏光変換素子。
6. 少なくとも前記光分離膜で反射した光を反射して、該偏光変換素子からの射出方向に向かわせる反射面を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の波長選択性偏光変換素子。
7. それぞれ前記光分離膜と前記位相差板とを含む偏光変換セルを複数有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の波長選択性偏光変換素子。
8. 光源から射出された第１、第２および第３の波長域の光を含む無偏光光を偏光光に変換する請求項１から７のいずれか１つに記載の波長選択性偏光変換素子を含む照明光学系と、
   偏光分離機能を用いて、前記照明光学系からの前記第１、第２および第３の波長域の光をそれぞれ第１、第２および第３の画像形成素子に導き、該第１、第２および第３の画像形成素子からの光を合成する色分解合成光学系と、
   該合成された光を投射する投射レンズとを有することを特徴とする投射表示光学系。
9. 前記照明光学系は、前記無偏光光である略平行光束を複数の光束に分割するレンズアレイと、前記波長選択性偏光変換素子と、該波長選択性偏光変換素子からの光束を集光するコンデンサレンズとを有することを特徴とする請求項８に記載の投射表示光学系。
10. 請求項８又は９に記載の投射表示光学系と、
    入力された画像信号に基づいて前記第１、第２および第３の画像形成素子を駆動する駆動回路とを有することを特徴とする画像投射装置。
11. 請求項１０に記載の画像投射装置と、
    該画像投射装置に画像信号を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
12. 光源から射出された第１、第２および第３の波長域の光を含む無偏光照明光を偏光光に変換する請求項１から７のいずれか１つに記載の波長選択性偏光変換素子を含むことを特徴とする照明光学系。