專利名稱：相位板以及光信息記錄重放裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在光照射區(qū)域內能夠在空間控制入射光的偏振光狀態(tài)的相位板和安裝該相位板的光信息記錄重放裝置。
本發(fā)明還涉及使用將入射光分離成與該入射光的光軸不同、兩個正交的偏振光方向的直線偏振光的光路的平板型偏振分束器并利用全息術對光記錄介質記錄或重放信息的光信息記錄重放裝置。
背景技術：
在對目前普及的CD或DVD等光盤和光磁盤等的光記錄介質進行信息的記錄或重放的光學頭裝置中，對光記錄介質的單層記錄面記錄或重放一維的信息字符串即凹凸或反射率不同的凹坑信息。另外，通過將記錄及重放面層疊能力圖增加信息，但由于每一單一盤片的最大層疊數為4層左右，因此記錄信息量的提高相當有限。
另一方面，關于利用全息術對光記錄介質記錄信息的全息記錄，通常是這樣進行的，它通過在記錄介質的內部重疊具有圖像信息的物光和參照光，將這時產生的干涉圖形作為體積全息圖寫入光記錄介質。在重放記錄的信息時，通過對該光記錄介質照射重放用的重放光，利用記錄的干涉圖形產生的衍射，能將圖像信息作為信息光重放(參照例如特開2002-123949號。以下稱其為專利文獻1)。
這時，由于通過在光記錄介質的厚度方向將三維的干涉圖形作為體積全息圖寫入，能力圖記錄容量有飛躍性的增加，因此最近很引人注目。特別是，在上述的專利文獻1揭示的光信息記錄重放裝置中提出的光信息記錄重放方式，由于作為光記錄介質使用具有光記錄層和光反射層的光盤，使用二分割旋光板和單一的物鏡對光記錄介質照射物光和參照光，因此能具有與CD或DVD等一樣的光學頭裝置的結構，對光信息記錄重放裝置的小型化是有效的方式。
參照圖17來說明該光信息記錄重放裝置和該裝置中使用的二分割旋光板的功能。
在該光信息記錄重放裝置中，二分割旋光板100由在光軸的右半部分(+X)配置的二分割旋光板100R和在光軸的左半部分(-X)配置的二分割旋光板100L組成，對于物光和參照光，二分割旋光板100R使偏振光方向旋轉-45°，二分割旋光板100L使偏振光方向旋轉+45°。旋轉角度的正負標號在圖19所示的坐標系中是以順時針為正。
在該光信息記錄重放裝置中，與二分割旋光板100相鄰設置物鏡118，該物鏡118與光記錄介質10的光記錄層10A一側相對配置。在該光信息記錄重放裝置中，還包括使物鏡118能在光記錄介質10的厚度方向和軌道方向移動的未圖示的驅動機構(actuator)。
這里，將偏振光方向的名稱按照圖19來定義。即，若順時針的角度標號為正，則A偏振光作為使Y軸方向的S偏振光旋轉-45°或使X軸方向的P偏振光旋轉+45°的直線偏振光，B偏振光作為使S偏振光旋轉+45°或使P偏振光旋轉-45°的直線偏振光。A偏振光和B偏振光的偏振光方向互相正交。
(I)接著，說明使用二分割旋光板的信息記錄原理。
物光的通過合波單元即偏振分束器(PBS)116反射的S偏振光射入二分割旋光板100。參照光的透射偏振分束器116的P偏振光射入二分割旋光板100。這里，通過二分割旋光板100R射入光記錄介質10的物光20R成為A偏振光。另一方面，通過二分割旋光板100L之后，射入光記錄介質10的參照光30L也成為A偏振光。
A偏振光的參照光30L在光記錄介質10的光反射層10C的反射面10D產生反射，在光記錄層10A內，通過與上述A偏振光的物光20R相同的區(qū)域。由于這些物光20R和參照光30L的偏振光方向一致，因此互相干涉并形成干涉圖形。另外，A偏振光的物光20R在光記錄介質10的反射面10D產生反射，在光記錄層10A內，通過與上述A偏振光的參照光30L相同的區(qū)域。由于這些物光20R和參照光30L的偏振光方向也一致，因此互相干涉并形成干涉圖形。
因而，在光記錄層10A內在空間(三維)記錄因射入反射面10D反射前的A偏振光的物光20R和在反射面10D反射后的A偏振光的參照光30L的干涉而產生的干涉圖形和因射入反射面10D前的A偏振光的參照光30L和在反射面10D反射后的A偏振光的物光20R的干涉而產生的干涉圖形。還有，在反射面10D和信息記錄介質層10A之間形成透明基板10B。
同樣，在通過二分割旋光板100L之后，射入光記錄介質10的物光20L成為B偏振光。另外，在通過二分割旋光板100R之后，射入光記錄介質10的參照光30R也成為B偏振光。B偏振光的參照光30R在光記錄介質10的反射面10D產生反射，在光記錄層10A內，通過與上述B偏振光的物光20L相同的區(qū)域。
由于這些物光20L和參照光30R的偏振光方向一致，因此互相干涉并形成干涉圖形。另外，B偏振光的物光20L在光記錄介質10的反射面10D產生反射，在光記錄層10A內，通過與上述B偏振光的參照光30R相同的區(qū)域。由于這些物光20L和參照光30R的偏振光方向也一致，因此互相干涉并形成干涉圖形。
因而，在光記錄層10A內在空間(三維)記錄因射入反射面10D前的B偏振光的物光20L和在反射面10D反射后的B偏振光的參照光30R的干涉而產生的干涉圖形和因射入反射面10D前的B偏振光的參照光30R和在反射面10D反射后的B偏振光的物光20L的干涉而產生的干涉圖形。
(II)接著，參照圖18來說明使用二分割旋光板100的信息重放原理。
在通過二分割旋光板100R之后，射入光記錄介質10的重放光40R成為B偏振光。另外，在通過二分割旋光板100L之后，射入光記錄介質10的重放光40L成為A偏振光。
在光記錄層10A中，利用在反射面10D反射前的重放光產生向與反射面10D相反一側前進的信息光，同時利用在反射面10D反射后的重放光產生向反射面10D一側前進的信息光。
向與反射面10D相反一側前進的信息光直接從光記錄介質10射出，向反射面10D一側前進的信息光在反射面10D反射，從光記錄介質10射出。
信息光通過物鏡118變成平行光束之后，射入二分割旋光板100。這里，射入二分割旋光板100中的二分割旋光板100R的信息光50R在射入二分割旋光板100R前是B偏振光，通過二分割旋光板100R之后成為P偏振光。另一方面，射入二分割旋光板100L中的二分割旋光板100L的信息光50L在射入二分割旋光板100L前是A偏振光，通過二分割旋光板100L之后成為P偏振光。這樣，通過二分割旋光板100之后的信息光對于光束的整個截面來說成為P偏振光。
通過二分割旋光板100的信息光射入偏振分束器116，透射偏振分束器面116A，然后在通過未圖示的分束器(BS)、成像透鏡等之后，射入CCD等攝像元件，變換成電圖像信號。
使用圖20的剖面圖來說明作為使物光和參照光的光軸一致的合波單元使用的偏振分束器(PBS)的結構例。
在將透明玻璃加工成直角等腰三角柱狀形成的棱鏡101、102中，在棱鏡101的斜面形成以波長數量級的膜厚將相對折射率大的介質薄膜和相對折射率小的介質薄膜交替地層疊而成的多層膜103作為偏振分束器面。然后，使用透明均質粘結劑104將棱鏡101、102的斜面相互之間粘結，形成正方體形狀的偏振分束器PB5。
然后，通過調整該多層膜103的膜厚，形成對波長λ的射入光、在多層膜103的面內反射具有偏振光方向的S偏振光分量，且能透射具有與其正交的偏振光方向的P偏振光分量的偏振分束器。另外，通過調整多層膜103的膜厚，還能夠調整S偏振光分量的反射率和P偏振光分量的透射率。
另外，參照圖9來說明將多個這樣的偏振分束器PB5組合在一起使用的光信息記錄重放裝置D4。
使用準直透鏡112使從射出相干的激光(可干涉光)的光源111射出的直線偏振光(S偏振光)的光為平行光，使用例如作為旋光用光學元件的1/2波片113，變換為含有S偏振光分量和P偏振光分量的光，調整射入第1偏振分束器(PBS)114的S偏振光分量和P偏振光分量的比率。
另外，透射該第1偏振分束器114的P偏振光分量射入第1分束器(BS)115。
該第1分束器(BS)115使例如P偏振光分量20％直線前進透射、80％反射(90度方向)，沿來自光源111的光在第1分束器115反射并前進的方向，從該第1分束器115一側開始依次配置第2偏振分束器116、二分割旋光板100和物鏡118。
另外，在該光信息記錄重放裝置中，在透射1/2波片113之后沿第1偏振分束器114反射的S偏振光分量前進的方向，從第1偏振分束器114一側開始依次配置空間光調制元件119、第2分束器(BS)120。
空間光調制元件119具有排列成光柵狀的多個像素，通過對各個像素選擇光的透射狀態(tài)還是遮斷狀態(tài)，利用光強度對光進行空間調制，能夠生成載有信息的物光。
作為該空間光調制元件119，在使用根據對各個像素形成的透明電極施加的電壓改變液晶分子的取向而使透射光的偏振光狀態(tài)改變的液晶元件的情況下，作為第2分束器120最好使用100％反射S偏振光分量、100％透射P偏振光分量的偏振分束器，這是因為通過這樣液晶元件的透射光的偏振光狀態(tài)的變化通過偏振分束器變換為光強度變化。
即，與射入液晶元件的像素的入射光的偏振光相同的S偏振光照原樣透射的光在第2分束器120反射，射入第2偏振分束器116，但由于透射液晶元件的像素成為P偏振光的光透射第2分束器120，因此不射入第2偏振分束器116。
作為合波單元的第2偏振分束器116將入射光中的來自第2分束器120的物光即S偏振光分量的入射光進行反射，將其前進方向改變90度，同時使入射光中的來自第1分束器115的參照光即P偏振光分量投射，進行合波，使得物光的光軸與參照光的光軸一致，射入二分割旋光板100和物鏡118。
就這樣，通過第1偏振分束器114將光源111射出的光分成P偏振光分量和S偏振光分量，分別作為參照光和物光，通過第2偏振分束器116(PBS)將P偏振光分量和S偏振光分量合成，透射二分割旋光板100和物鏡118，聚焦在光記錄介質10上。
另外，為了重放記錄在光記錄介質10的干涉圖形的信息，對第1分束器115在與第2偏振分束器116的相反的一側，從第1分束器115一側開始依次配置成像透鏡121、CCD等攝像元件122。由此，對光記錄介質10只照射重放光，在這里重放的信息光透射第2偏振分束器116，一部分的光透射第1分束器115，由成像透鏡121射入攝像元件122。由此，在空間光調制元件119生成的光記錄在記錄介質10中的干涉圖形的信息在攝像元件122重放。
接著，使用圖21來說明與粘結兩個棱鏡的正方體形狀的偏振分束器PB5相比、能使元件小型化的即平板型偏振分束器PB6的具體例子。
在透明基板105的一面形成取向膜、進行取向處理之后，通過涂布液晶單體并聚合，來形成尋常光折射率no和非常光折射率ne的高分子液晶層106。
然后，通過光刻法和反應離子刻蝕，將該高分子液晶層106加工成剖面呈鋸齒狀的光柵常數(間距)L的閃耀光柵，將具有與尋常光折射率no相等的折射率的均勻折射率透明材料充填到高分子液晶層106的凹部，形成均勻折射率材料107，同時將透明基板105與透明基板108粘結。
在對高分子液晶層106射入尋常光偏振光即P偏振光的情況下，由于高分子液晶層106與均勻折射率透明材料107的折射率一致，因此無衍射地直線前進透射。另一方面，在對高分子液晶層106射入非常光偏振光即S偏振光的情況下，高分子液晶層106與均勻折射率透明材料106的折射率不同，產生衍射光。
例如，對波長λ的入射光，當鋸齒狀的高分子液晶層106的高度d滿足式(ne-no)×d＝λ時，在滿足sinθ＝λ/L的角度θ的方向上產生最大衍射光。這里，L為光柵常數(間距)。
這樣，能得到平板型偏振光分束器PB6。
在上述專利文獻1中揭示的光信息記錄重放裝置中，雖有關于二分割旋光板100的作用的說明，但沒有給出具體的元件結構。另外，在圖17和圖18中舉例說明原理的二分割旋光板100是將二分割旋光板100R與二分割旋光板100L相鄰配置，對于本領域的人員來說即使能推測配置使用水晶等雙折射材料的波片，但也沒有揭示實用的元件。由此，很希望開發(fā)小型輕量的具有與區(qū)域分割精度高的二分割旋光板相同作用的光學元件(相位板)。
另外，有效的方法是在光信息記錄重放裝置中使用對CD或DVD等光盤進行記錄或重放的光學頭裝置中使用的聚焦伺服法和跟蹤伺服法，并在光記錄介質10的指定區(qū)域形成干涉圖形。
例如，在圖17的偏振分束器116與二分割旋光板100之間的光路中，配置透射上述的物光和參照光即波長λ的光、并將光記錄介質10不感光的與波長λ不同的波長λs(λs≠λ)的光反射的具有波長選擇性的分束器(未圖示)作為色合波單元，使波長λs的入射光的光軸與波長λ的入射光的光軸一致，利用物鏡118使其聚焦于上述光記錄介質中的光反射層。在光反射層反射的波長λs的光用上述的波長選擇性的分束器分離，使用光檢測器進行檢測。
但問題是，波長λs的光透射二分割旋光板100時，由于偏振光在空間是不均勻的，因此聚焦點擴大，不能適用于現有的聚焦伺服法和跟蹤伺服法。
另外，在上述圖20所示的正方體形狀的偏振分束器PB5中，為了能重復性好且精度高地控制透射光和反射光的光路，因此必須將玻璃塊準確地加工成直角等腰三角柱形狀，同時高精度地粘結固定兩個棱鏡。其結果，成為高價的光學部件，在圖9所示的光信息記錄重放裝置D4中的問題是，在使用多個偏振分束器和分束器時，導致成本上升且很難調整光軸。
另外，在上述圖21所示的平板型偏振分束器PB6的情況下，由于由P偏振光和S偏振光的衍射而產生的分離角度θ取決于可加工的光柵常數(間距)L，為4μm左右，因此對于可見光的分離角度θ以10°左右為界限。其結果，在將平板型偏振分束器PB6用于光信息記錄重放裝置的情況下的問題是，為了確保物光和參照光的照射面，整個光學系統(tǒng)很大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是鑒于相關的問題而提出來的，其目的在于提供一種小型輕量且具有與區(qū)域分割精度高的二分割旋光板相同作用的相位板和安裝該相位板的光信息記錄重放裝置。
還提供一種由于在光記錄介質的指定區(qū)域形成干涉圖形而能適用現有的聚焦伺服法和跟蹤伺服法的光信息記錄重放裝置。
本發(fā)明還提供一種裝有與正方體形狀的偏振分束器相比能實現小型且在成本上有利的結構、而且能取得大的S偏振光和P偏振光的分離角度的平板型偏振分束器的光信息記錄重放裝置。
本發(fā)明還通過將多個平板型偏振分束器一體化，而且使用多個平板型偏振分束器安裝在光信息記錄重放裝置中，來提供一種小型且調整簡便的光信息記錄重放裝置。
本發(fā)明提供一種包括夾在透明基板之間的高分子液晶膜的相位板，具有以下特點，上述相位板在波長λ的入射光照射區(qū)域內，對上述高分子液晶膜進行空間分割，使得根據上述高分子液晶膜分子的取向方向的不同，而透射上述相位板的光的偏振光狀態(tài)各不相同。
提供的相位板還具有以下特點，上述高分子液晶膜是對于波長λ的入射光的延遲值為(m+1/2)×λ(式中，m是零或正的整數)、在上述透明基板面分子的取向方向一致的高分子液晶膜，即空間分割成兩個其取向方向相對形成指定角度的高分子液晶膜。
提供的相位板還具有以下特點，上述指定角度為45°。
提供的相位板還具有以下特點，上述相位板將只在一個透明基板的一面中的經過上述空間分割的一個區(qū)域中形成在面內對于指定方向分子的取向方向一致的一個高分子液晶膜的透明基板、和只在另一個透明基板的一面中的經過上述空間分割的另一個區(qū)域中形成對于與上述一個高分子液晶膜的分子取向方向不同的指定方向在面內分子的取向方向一致的另一個高分子液晶膜的透明基板層疊，使得在平面上來看上述一個高分子液晶膜的區(qū)域和上述另一個高分子液晶膜的區(qū)域互相不重疊。
提供的包括夾在透明基板之間的、層疊的高分子液晶膜和有機雙折射膜的相位板還具有以下特點，上述高分子液晶膜至少形成在一個透明基板的一面的指定區(qū)域，對于波長λ的入射光的延遲值為(m1+1/2)×λ(式中，m1是零或正的整數)，分子的取向方向一致，上述有機雙折射膜的對于波長λ的入射光的延遲值為(m2+1/2)×λ(式中，m2是零或正的整數)，分子的取向方向在與上述高分子液晶膜的取向方向不同的方向一致。
還提供一種光信息記錄重放裝置，其系對具有光記錄層和光反射層的盤片狀的光記錄介質照射物光和參照光、并將因上述物光與上述參照光的干涉而產生的干涉圖形作為信息記錄在光記錄介質中的光記錄層、再通過對記錄的干涉圖形照射重放光來重放信息的光信息記錄重放裝置，包括使入射上述光記錄介質的上述物光的光軸和上述參照光的光軸一致形成同一光軸的合波單元、和使上述物光和上述參照光透射上述光記錄介質中的光記錄層并在光反射層聚焦的物鏡，具有以下特點，在上述合波單元與光記錄介質之間的光路中配置上述相位板。
提供的相位板還具有以下特點，上述相位板的組成部分的高分子液晶膜對于與上述入射光的波長λ不同的波長λs的入射光的延遲值為k×λs(式中，k為正的整數)。
還提供一種光信息記錄重放裝置，其系對具有光記錄層和光反射層的盤片狀的光記錄介質照射波長λ的物光和參照光、并將因上述物光與上述參照光的干涉而產生的干涉圖形作為信息記錄在光記錄介質中的光記錄層、再通過對記錄的干涉圖形照射波長λ的重放光來重放信息的光信息記錄重放裝置，包括使入射上述光記錄介質的上述物光的光軸和上述參照光的光軸一致形成同一光軸的合波單元、使上述物光和上述參照光的光軸和與上述波長λ不同的波長λs的入射光的光軸一致形成同一光軸的色合波單元、以及使上述物光和上述參照光和上述波長λs的入射光透射上述光記錄介質中的光記錄層并在光反射層聚焦的物鏡，具有以下特點，在上述合波單元和上述色合波單元與光記錄介質之間的光路中配置上述相位板。
還提供這樣一種光信息記錄重放裝置，通過第1偏振分束器將光源射出的波長λ的光分離成第1直線偏振光和第2直線偏振光，將第1直線偏振光照射到空間光調制元件，并生成載有信息的物光，同時將第2直線偏振光作為參照光，通過上述合波單元即第2偏振分束器將上述物光和參照光合成形成同一光軸，作為信息記錄在光記錄介質中，并且，將通過第1偏振分束器分離的直線偏振光作為重放光，照射在光記錄介質中的光記錄層，由此來重放記錄在光記錄層中的信息作為信息光，具有以下特點，上述第1偏振分束器和第2偏振分束器是包括通過將偏振光方向互相正交的第1直線偏振光的入射光和第2直線偏振光的入射光衍射而使透射光根據偏振光方向分離的偏振光性衍射光柵的偏振分束器，是上述衍射光柵具有使得上述第1直線偏振光的衍射光與上述第2直線偏振光的衍射光而成的角度即偏振光分離角度大于對于上述各條直線偏振光的入射光的衍射角度那樣的衍射特性的偏振分束器。
還提供一種光信息記錄重放裝置，上述第1和第2偏振分束器包括至少在剖面形狀加工成鋸齒狀的尋常光折射率no和非常光折射率ne的高分子液晶層的凹部充填具有尋常光折射率no和非常光折射率ne的平均折射率的均勻折射率透明材料的結構。
還提供一種光信息記錄重放裝置，上述第1和第2偏振分束器包括層疊只衍射上述第1直線偏振光的入射光的第1偏振光性衍射光柵和只衍射所述第2直線偏振光的入射光的第2偏振光性衍射光柵的結構。
還提供一種光信息記錄重放裝置，上述第1偏振光性衍射光柵和第2偏振光性衍射光柵包括具有尋常光折射率no和非常光折射率ne、剖面形狀為鋸齒狀的高分子液晶層，且包括至少在上述高分子液晶層的凹部充填尋常光折射率no或非常光折射率ne的均勻折射率透明材料的結構，上述高分子液晶層由分子的取向方向為互相正交的兩個高分子液晶層組成。


圖1是表示本發(fā)明的相位板的第1實施方式的結構例子的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的相位板的第1實施方式的結構例子的平面圖。
圖3是表示本發(fā)明的相位板對S偏振光的入射光的作用的示意圖。
圖4是表示本發(fā)明的相位板對P偏振光的入射光的作用的示意圖。
圖5是表示本發(fā)明的相位板對A偏振光和B偏振光的入射光的作用的示意圖。
圖6是表示本發(fā)明的相位板的第2實施方式的結構例子的剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明的相位板的第3實施方式的結構例子的平面圖。
圖8是表示本發(fā)明的相位板的第4實施方式的結構例子的剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明的光信息記錄重放裝置的第1實施方式的結構說明圖，另外，也是安裝二分割旋光板100的現有的光信息記錄重放裝置D4的結構說明圖。
圖10是表示本發(fā)明的光信息記錄重放裝置的第2實施方式的結構說明圖。
圖11是表示本發(fā)明的偏振分束器的第1實施方式的結構例子的剖面圖。
圖12是表示本發(fā)明的偏振分束器的第2實施方式的結構例子的剖面圖。
圖13是表示本發(fā)明的偏振分束器的第3實施方式的結構例子的剖面圖。
圖14是表示本發(fā)明的偏振分束器的第4實施方式的結構例子的剖面圖。
圖15是用于說明在本發(fā)明中安裝偏振分束器的光信息記錄重放裝置的第3實施方式在記錄時的原理的說明圖。
圖16是用于說明在本發(fā)明中安裝偏振分束器的光信息記錄重放裝置的第3實施方式在重放時的原理的說明圖。
圖17是為了說明使用現有的光信息記錄重放裝置在記錄時的原理的說明圖。
圖18是為了說明使用現有的光信息記錄重放裝置在重放時的原理的說明圖。
圖19是為了說明偏振光的說明圖。
圖20是表示現有的棱鏡粘結型偏振分束器的結構例子的剖面圖。
圖21是表示現有的平板型偏振分束器的結構例子的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
圖1和圖2表示本發(fā)明的相位板的第1實施方式的相位板P1的剖面圖和平面圖。
該相位板P1在左右區(qū)域的構成順序雖有一部分不同，但都是包括透明基板1、高分子液晶膜2(2L、2R)、均勻折射率透明材料3、透明基板4的四層構成。
在最上層的透明基板1的一面，對波長λ的延遲值為λ/2的高分子液晶膜2L只形成在二分割旋光板的左側，同時在透明基板4的一面，對波長λ的延遲值為λ/2的高分子液晶膜2R只形成在二分割旋光板的右側。另外，將透明基板1與透明基板4粘結，使得在沒有高分子液晶膜的區(qū)域充填均勻折射率透明材料3，由此來構成二分割的相位板P1。
這里，高分子液晶膜2如下那樣形成。
在透明基板1、4上涂布液晶取向用的取向膜(未圖示)，在進行了各自所希望的取向處理之后，均勻地涂布具有各向異性的折射率的液晶單體和聚合引發(fā)材料的混合溶液，進而，通過照射光聚合用的紫外光使其聚合固化，在透明基板1、4的面內形成平行取向的高分子液晶膜2L、2R。這里，高分子液晶膜2L、2R的各透明基板1、4上的取向膜沿圖2所示的斜線方向預先進行取向處理，使得液晶分子取向方向互相形成規(guī)定的角度。這里，所謂規(guī)定的角度是指40～50°之間的角度。只要是這樣的角度，就能得到所希望的效果，但在45°時，為最佳角度，以下說明角度為45°時的情形。
接著，使用光刻法和反應離子刻蝕法去除透明基板1、4上的指定區(qū)域的高分子液晶膜。即，加工成高分子液晶膜2L只形成在二分割區(qū)域的左側，高分子液晶膜2R只形成在二分割區(qū)域的右側。
由此，若設高分子液晶的尋常光折射率為no，非常光折射率為ne(ne＞no)，則能得到用圖2的斜線所示的順時針和逆時針的φ角度方向為非常光折射率的方向、即延遲軸的平面內二分割的1/2波長相位板P1。還有，為了使高分子液晶膜2L、2R的液晶分子取向方向互相成45°的角度，則角度φ為22.5°。
接著，使用圖3和圖4來說明當對相位板P1射入波長λ的偏振光方向正交的直線偏振光即S偏振光和P偏振光時的射出偏振光的狀態(tài)。
S偏振光若沿+Z方向透射高分子液晶膜2L的區(qū)域，則如圖3所示，成為偏振光方向旋轉+45°的B偏振光(參照該圖(A))，若透射高分子液晶膜2R的區(qū)域，則成為偏振光方向旋轉-45°的A偏振光(參照該圖(B))。
另一方面，P偏振光若沿+Z方向透射高分子液晶膜2L的區(qū)域，則如圖4所示，成為偏振光方向旋轉+45°的A偏振光(參照該圖(A))，若透射高分子液晶膜2R的區(qū)域，則成為偏振光方向旋轉-45°的B偏振光(參照該圖(B))。因而，該相位板P1在使用后述的光信息記錄重放裝置的信息記錄中，能得到與圖17所示的二分割旋光板100相同的功能。
另外，使用圖5來說明對相位板P1的高分子液晶膜2L的區(qū)域和高分子液晶膜2R的區(qū)域分別射入波長λ的正交的偏振光方向的直線偏振光即A偏振光和B偏振光時的射出偏振光的狀態(tài)。
A偏振光若沿-Z方向透射高分子液晶膜2L的區(qū)域，則成為偏振光方向旋轉-45°的P偏振光。另一方面，B偏振光若沿-Z方向透射高分子液晶膜2R的區(qū)域，則成為偏振光方向旋轉+45°的P偏振光。
由此，該相位板P1在使用后述的光信息記錄重放裝置的信息重放中，能得到與圖18所示的二分割旋光板100相同的功能。
因而，通過將本發(fā)明的相位板P1代替圖17和圖18所示的二分割旋光板100使用，能以單一的部件來實現相同的功能。另外，由于能夠進行微米等級且精度高的高分子液晶膜的刻蝕加工和位置對準，因此對于高分子液晶膜2L和高分子液晶膜2R的二分割區(qū)域，能夠抑制因邊界線位置偏移而產生的特性惡化。

接著，參照附圖來說明本發(fā)明的相位板的第2實施方式即相位板P2。
圖6表示本發(fā)明的第2實施方式的相位板P2的剖面圖，該相位板P2的不同點在于，不是通過刻蝕將與第1實施方式的高分子液晶膜2L和高分子液晶膜2R相當的取向方向不同的高分子液晶膜制作圖形而形成，而是使用光取向法使得液晶單體利用光聚合使高分子液晶膜2L和2R的液晶分子取向方向成45°的角度而形成的。
具體就是，在透明基板1、4之間均勻地注入具有各向異性的折射率的液晶單體與聚合引發(fā)材料的混合溶液之后，將光聚合用的紫外光作為直線偏振光，通過對高分子液晶膜2L的區(qū)域以偏振光方向為+22.5°照射，對高分子液晶膜2R的區(qū)域以偏振光方向為-22.5°照射，能與第1實施方式相同在分割取向層形成高分子液晶膜2L、2R。
作為利用其它的光取向法，可以對各個透明基板1、4上的取向膜進行制作圖形取向處理，使得在透明基板1、4上的高分子液晶膜2L、2R的區(qū)域各個高分子液晶膜2L、2R的液晶分子取向方向互相成45°的角度，然后，均勻地涂布具有各向異性的折射率的液晶單體與聚合引發(fā)材料的混合溶液，進而，通過照射光聚合用的紫外光使其聚合固化，在透明基板1、4面內形成與各個區(qū)域的取向方向相對應的平行取向的高分子液晶膜2L、2R。
因而，在第2實施方式的相位板P2中，由于沒有在第1實施方式的相位板P1中在刻蝕加工均勻取向的高分子液晶膜之后、再充填均勻折射率透明材料6的這樣的工序，因此能簡化制作工序。
接著，參照附圖來說明本發(fā)明的相位板的第3實施方式即相位板P3。
圖7表示本發(fā)明的第3實施方式的相位板P3的剖面圖，在該相位板P3中，在光射入一側即透明基板1的一面，均勻形成延遲軸與圖2的高分子液晶膜2R相同是以逆時針旋轉角度φ＝22.5°的方向、對波長λ的延遲值為λ/2的1/2波片5。
另外，在光射出一側即透明基板4的一面只在元件的二分割區(qū)域的左側形成使得延遲軸是圖2的X軸方向(φ＝0°)、對波長λ的延遲值為λ/2的高分子液晶膜6L，將透明基板1與透明基板4粘結，利用均勻折射率透明材料3來充填沒有高分子液晶膜的區(qū)域。
1/2波片5能使用在指定方向將上述的高分子液晶、聚碳酸酯拉伸并發(fā)現雙折射性的膜。透射該1/2波片5的S偏振光和P偏振光，其偏振光方向都旋轉-45°。進而，由于透射相位板6L的區(qū)域的光其偏振光方向再旋轉±90°，因此相位板P3的光學功能與第1和第2實施方式的相同。而且，與第1實施方式相比，由于只有高分子液晶膜6L，因此不必考慮其位置對準，具有能得到穩(wěn)定的二分割相位板的特征。
接著，參照附圖來說明本發(fā)明的相位板的第4實施方式即相位板P4。
圖8表示本發(fā)明的第4實施方式的相位板P4的剖面圖，該相位板P4，在透明基板1的一面只在二分割區(qū)域的左側形成對波長λ的延遲值為λ/2的高分子液晶膜8L，同時在透明基板4的一面只在二分割區(qū)域的右側形成對波長λ的延遲值為λ/2的高分子液晶膜8R，利用均勻折射率透明材料3來充填沒有高分子液晶膜的區(qū)域，這點上與第1實施方式相同。
另外，該相位板P4，不同點在于，高分子液晶膜8L和8R的分子取向方向、即延遲軸方向相同，其間夾有對波長λ的延遲值為λ/2的1/2波片7，對高分子液晶膜8L和8R和1/2波片7的X軸的延遲軸的角度φ分別為α+22.5°、α-22.5°、α。這里，α為任意角度即可。
根據這樣的構成，具有以下特點，不管入射光的直線偏振光的偏振光方向怎樣，都能得到射出光的偏振光狀態(tài)在高分子液晶膜8L、8R的二分割區(qū)域對入射光偏振光方向為±45°的直線偏振光、即正交的直線偏振光的射出光。其結果具有以下特點，在入射光的偏振光方向對于1/2波片7的規(guī)定的延遲軸方向變動的情況下，在第1到第3的實施方式所示的相位板中射出光的偏振光方向不正交，但在本實施方式的相位板P4中能射出一直正交的直線偏振光。
接著，作為本發(fā)明的光信息記錄重放裝置的第1實施方式，是將相位板的第1實施方式的相位板P1作為圖9所示的光信息記錄重放裝置的二分割旋光板100使用。
圖9所示的光信息記錄重放裝置D1作為大致結構，包括光源111、準直透鏡112、作為旋光性光學元件的1/2波片113、對光源111的射出光進行分波用的第1偏振分束器114(PBS)、生成物光用的空間光調制元件119、反射物光的S偏振光分量的分束器(BS)120、將物光與參照光合成用的第2偏振分束器116(PBS)、將參照光和信息光進行分波的第1分束器(BS)115、監(jiān)視參照光的光強度的光檢測器117、將信息光成像在攝像元件122的透鏡121、第1實施方式的相位板P1、以及將參照光和物光以及重放光聚焦到光記錄介質10的物鏡118。特別是，該相位板P1具有作為圖17和圖18所示的二分割旋光板100的功能。
還有，作為本發(fā)明的光信息記錄重放裝置使用的二分割旋光板，除第1實施方式的相位板P1以外，也可以是第2到第4實施方式所示的相位板P2到P4中的任何一個。
因而，如圖9所示，通過將第1實施方式所示的相位板(除此之外，也可以是相位板P2～P4中的任何一個)代替圖17和圖18所示的現有的光信息記錄重放裝置中的二分割旋光板100使用，能夠實現小型輕量且透射光偏振光分量的區(qū)域分割精度高的記錄和重放光學系統(tǒng)。
還有，在上述實施方式中作為相位板，也可以是透射光的偏振光狀態(tài)不同的高分子液晶膜2L、2R和8L、8R的分割數更多的相位板。另外，說明了使相位板的各個分割區(qū)域的高分子液晶膜的分子取向方向與透明基板面平行取向并在厚度方向一致的情況，但也可以是在厚度方向扭曲高分子液晶的分子的扭曲取向、在厚度方向對透明基板具有傾斜度的彎曲取向，只要具有將透射光的偏振光狀態(tài)變換為所希望的空間分割偏振光的功能即可。
接著，說明本發(fā)明的相位板的第5實施方式即相位板P5。
與在第1到第4的實施方式的二分割旋光板即相位板P1到P4中的不同點在于，相位板的構成單元即高分子液晶膜2L、2R、6L、7、8L、8R和1/2波片5、7的對于波長λs(λs≠λ)的入射光的延遲值為k×λs(式中，k為正的整數)。
例如，在Nd:YAG激光的第2高次諧波的波長即λ＝532nm和DVD用的半導體激光的振蕩波長即λs＝660nm的情況下，若設延遲值Rd＝2.5×λ(即m＝2)，則Rd＝2×λs(即k＝2)。
另外，在振蕩波長860nm的半導體激光的高次諧波即波長λ＝430nm和DVD用的半導體激光的振蕩波長即λs＝650nm的情況下，若設延遲值Rd＝1.5×λ(即m＝1)，則Rd＝λs(即k＝1)。
通過使用這樣的高分子液晶膜和對波長λ的1/2波片，則波長λ的相位板透射光的偏振光狀態(tài)如上所述二分割成A偏振光和B偏振光，但因波長λs的相位板透射光的偏振光狀態(tài)不變，故不進行二分割。其結果，波長λs的相位板透射光使用物鏡，能得到與其數值孔徑相對應的聚焦點。
接著，參照圖10，作為本發(fā)明的光信息記錄重放裝置的第2實施方式，說明使用相位板的第5實施方式即相位板P5的光信息記錄重放裝置。與圖9所示的光信息記錄重放裝置D1有以下的不同點。
在合波單元即偏振分束器116和相位板P5之間的光路中配置透射物光和參照光即波長λ的光、而反射光記錄介質10不感光的波長λs(λs≠λ)的光的合波單元即波長選擇性的分束器123(DMP)，使得波長λs的入射光的光軸與波長λ的入射光的光軸一致，通過物鏡118使光記錄介質10中的光聚焦到反射層。
這里，波長λs的光作為來自光源124的P偏振光射出，透射偏振分束器125和1/4波片126，成為圓偏振光，通過準直透鏡127成為平行光，射入波長選擇性的分束器123。
另一方面，在光記錄介質10中的光反射層反射的光經過原來的光路透射1/4波片126，成為S偏振光，在偏振分束器125反射的光聚焦在檢測器128的受光面。
這里，由于相位板P5不改變波長λs的透射光的偏振光狀態(tài)，因此能夠適用于現有的光學頭裝置中使用的各種各樣的公知的聚焦伺服法和跟蹤伺服法。
其結果，在光記錄介質10的指定區(qū)域能穩(wěn)定形成干涉圖形。
圖11表示本發(fā)明的光信息記錄重放裝置使用的偏振分束器的第1實施方式即偏振分束器PB1的剖面圖，該偏振分束器PB1是包括透明基板11、12、在這些透明基板11、12之間設置的高分子液晶層11A、12A、以及均勻折射率透明材料而構成的。
該偏振分束器PB1是在透明基板11、12的一面形成取向膜并進行取向處理之后，涂布液晶單體并聚合，通過這樣來形成尋常光折射率no和非常光折射率ne(ne＞no)的高分子液晶層11A。這時，透明基板11的取向膜進行取向處理，使得高分子液晶11A、12A的取向方向與X軸方向一致，即非常光折射率的方向為X軸方向，另外透明基板12的取向膜進行取向處理，使得高分子液晶12A的取向方向與在Y軸方向一致，即非常光折射率的方向為Y軸方向。
接著，通過光刻法和反應離子刻蝕法，將該高分子液晶層11A、12A加工作為剖面為鋸齒光柵形狀的光柵常數(間距)為L的閃耀衍射光柵，將具有折射率ns等于尋常光折射率no的均勻折射率透明材料充填到高分子液晶層的凹部，以形成均勻折射率透明材料13，同時將透明基板1與透明基板2粘結。
這時，高分子液晶層11A和12A的鋸齒光柵形狀如圖11所示，成互相對X軸旋轉180度的形狀。另外，對波長λ的入射光，鋸齒狀的高分子液晶層11A和12A的高度d最好為d＝λ/(ne-ns)，使得+1級衍射光為最大。
還有，在鋸齒光柵形狀的閃耀衍射光柵近似于N段(N為大于等于3的整數)的階梯形狀的情況下，+1級衍射光為最大時的高分子液晶層的高度d與d＝〔(N-1)/N〕×λ/(ne-ns)相當。
根據這樣的結構，尋常光偏振光即P偏振光射入高分子液晶層11A時，由于高分子液晶層11A與均勻折射率透明材料13的折射率一致，因此用高分子液晶層11A的閃耀衍射光柵不進行衍射，而是直線前進透射。
另一方面，對高分子液晶層12A來說，由于P偏振光為非常光偏振光，因此利用因高分子液晶層12A與均勻折射率透明材料13的折射率的差異而產生的閃耀衍射光柵，使得在滿足sinθ＝λ/L時的角度θ的方向(對于Z軸的+Y方向)產生最大衍射光。這里，λ為入射光的波長，L為光柵常數(間距)。
另外，在非常光偏振光即S偏振光射入高分子液晶層11A的情況下，利用因高分子液晶層11A與均勻折射率透明材料13的折射率的差異而產生的閃耀衍射光柵，使得在滿足sinθ＝λ/L時的角度θ的方向(對于Z軸的-Y方向)產生最大衍射光。
另一方面，對高分子液晶層12A來說S偏振光為尋常光偏振光，由于高分子液晶層12A與均勻折射率透明材料13的折射率一致，因此用高分子液晶層12A的閃耀衍射光柵不進行衍射，而是直線前進透射。
因而，偏振分束器PB1構成射入該偏振分束器PB1的P偏振光分量在+Y軸方向的角度θ衍射、另外S偏振光分量在-Y軸方向的角度θ衍射并以分離角度2θ的偏振光方向分離P偏振光和S偏振光的平板型偏振分束器。
由此，根據本實施方式的偏振分束器PB1，與粘合棱鏡的偏振分束器相比，能明顯減薄作為元件的厚度，同時與現有的平板型偏振分束器相比，能得到很大的偏振光分離角度。
在上述說明中，說明了以同一光柵常數(間距)加工高分子液晶層11A、12A的情況，但也可以改變光柵常數(間距)，使得對入射光的P偏振光和S偏振光的衍射角度不同。另外，也可以將高分子液晶層11A和12A的鋸齒光柵形狀近似為階梯光柵形狀，但這樣降低了衍射效率。
接著，來說明本發(fā)明的光信息記錄重放裝置使用的偏振分束器的第2實施方式。
圖12表示本發(fā)明第2實施方式即偏振分束器PB2的剖面圖，在該偏振分束器PB2中，在透明基板11的一面形成尋常光折射率為no、非常光折射率為ne(ne＞no)的高分子液晶層11A，加工成剖面為鋸齒光柵形狀、光柵常數(間距)為L的閃耀衍射光柵，這一點雖然與偏振分束器PB1相同，但為了形成均勻折射率透明材料14，在高分子液晶層11A的凹部充填的均勻折射率透明材料的折射率ns為尋常光折射率no和非常光折射率ne的平均折射率(ne+no)/2，這一點是不同的。另外，在透明基板12上不形成高分子液晶層這一點也是不同的。
根據這樣的結構，在尋常光偏振光即P偏振光射入高分子液晶層11A的情況下，利用因高分子液晶層11A與均勻折射率透明材料14的折射率的差異而產生的閃耀衍射光柵，使得在滿足sinθ＝λ/L時的角度θ的方向(對于Z軸的+Y方向)產生最大衍射光。
另一方面，在非常光偏振光即S偏振光射入高分子液晶層11A的情況下，利用因高分子液晶層11A與均勻折射率透明材料14的折射率的差異而產生的閃耀衍射光柵，使得在滿足sinθ＝λ/L時的角度θ的方向(對于Z軸的-Y方向)產生最大衍射光。
由此，形成射入偏振分束器PB2的P偏振光分量在+Y方向的角度θ衍射、同時S偏振光分量在-Y軸方向的角度θ衍射的偏振光分離角度2θ的平板型偏振分束器。
因而，與偏振分束器PB1相比，雖然由于均勻折射率透明材料14的折射率ns較大，而鋸齒光柵形狀的高分子液晶層11A的高度d必須取較大的值，但因閃耀衍射光柵的加工一次就能完成，因此能使制作工序簡單。
接著，來說明本發(fā)明的光信息記錄重放裝置使用的偏振分束器的第3實施方式。
圖13表示本發(fā)明的第3實施方式即偏振分束器PB3的剖面圖，該偏振分束器PB3在以下一點與偏振分束器PB1不同，是形成將圖11所示的偏振分束器PB1中，加工成鋸齒光柵形狀的閃耀衍射光柵的高分子液晶層11A和12A的光柵斜面的傾斜方向相對于Y軸反向的高分子液晶層11B和12B。
根據這樣形成的結構，如圖13所示，P偏振光和S偏振光的衍射方向與圖11所示的方向互相交換。通過對透明基板11的取向膜進行取向處理，使得在Y軸方向上高分子液晶的取向方向一致，即使得非常光折射率ne的方向為Y軸，同時對透明基板12的取向膜進行取向處理，使得在X軸方向上高分子液晶的取向方向一致，即使得非常光折射率ne的方向為X軸，也發(fā)現了相同的作用。這里，標號13為均勻折射率透明材料。

接著，來說明本發(fā)明的光信息記錄重放裝置使用的偏振分束器的第4實施方式。
圖14表示本發(fā)明第4實施方式即偏振分束器PB4的剖面圖，該偏振分束器PB4形成高分子液晶層11B，使得在圖12所示的偏振分束器PB2中加工成鋸齒光柵形狀的閃耀衍射光柵的高分子液晶層11A的光柵斜面的傾斜方向相對于Y軸反向。由此，如圖14所示，P偏振光和S偏振光的衍射方向與圖12所示的方向互相交換。通過對透明基板11的取向膜進行取向處理，使得在Y軸方向上高分子液晶的取向方向一致，即非常光折射率的方向為Y軸，也發(fā)現了相同的作用。還有，標號12、14表示與圖12相同的光學單元。
接著，來說明本發(fā)明的光信息記錄重放裝置的第3實施方式。
以下使用圖15和圖16所示的結構，來說明本發(fā)明的光信息記錄重放裝置D3的實施方式，該實施方式是對具有光記錄層和光反射層的盤片狀的光記錄介質照射參照光，將因物光和參照光的干涉而生成的干涉圖形作為信息記錄在上述光記錄介質中的光記錄層中，通過對在記錄的干涉圖形照射重放光來重放信息，在這樣的光信息記錄重放裝置中，使用上述的本發(fā)明的平板型偏振分束器PB1～PB4。
圖15表示本發(fā)明的第3實施方式的光信息記錄重放裝置D3，該光信息記錄重放裝置D3包括光源111、準直透鏡112、作為旋光用光學元件的1/2波片113、空間光調制元件119、液晶元件129、相位板P1、物鏡118、成像透鏡121、以及攝像元件122。
還包括偏振分束器(PBS)PB11、PB12、PB13、PB14，它們與圖11所示的本發(fā)明的偏振分束器的第1實施方式的偏振分束器(PBS)PB1具有相同結構，是將+Z方向的入射光內的P偏振光在逆時針的角度衍射將S偏振光在順時針的角度衍射的平板型偏振分束器。
還包括偏振分束器(PBS)PB31、PB32、PB33，它們與圖13所示的本發(fā)明的偏振分束器的第3實施方式的偏振分束器PB3具有相同結構，是將+Z方向的入射光內的P偏振光在順時針的角度衍射將S偏振光在逆時針的角度衍射的平板型偏振分束器。
還有，這里設構成各個平板型偏振分束器的偏振光性衍射光柵的光柵常數(間距)完全相同。
(I)接著，使用圖15來說明使用光信息記錄重放裝置D3對在光記錄介質10照射物光和參照光、并將利用該干涉而生成的干涉圖形作為信息記錄在光記錄介質中的光記錄層中的功能。
使用準直透鏡112使光源111射出的直線偏振光(S偏振光)成為平行光，例如使用作為旋光用光學元件的1/2波片113變換為含有S偏振光分量和P偏振光分量的光，調整射入偏振分束器PB11的S偏振光分量和P偏振光分量的比率。
其中，利用該偏振分束器PB11進行衍射的P偏振光分量射入偏振分束器PB31由該偏振分束器PB31衍射，射入空間光調制元件119。
這里，作為空間光調制元件119，例如采用根據對每個像素向液晶層施加的電壓來改變液晶層的延遲值而能改變透射光的偏振光狀態(tài)的液晶顯示元件，入射光即P偏振光在不施加電壓時，起到1/2波片的作用，使透射光為S偏振光。另一方面，在施加電壓時，起到延遲值為零的透明板的作用，透射光維持在P偏振光，它是這樣構成的該空間光調制元件119具有電壓可變波片的功能。
這樣，對每個像素施加電壓成為S偏振光和P偏振光的空間圖形的投射空間光調制元件119的透射光，在射入偏振分束器PB12的偏振光分量中，P偏振光分量在不射入偏振分束器PB33的方向衍射，另外S偏振光分量在射入偏振分束器PB33的方向衍射。
其結果，變換為空間光調制元件119的與每個像素的S偏振光量的量相對應的衍射光強度，成為包含具有兩維明暗圖形的信息。該物光即S偏振光分量利用偏振分束器PB33進行衍射，經相位板P1由物鏡118在光記錄介質10上聚焦。
另一方面，利用偏振分束器PB11進行衍射的S偏振光分量利用偏振分束器PB32進行衍射，射入起到電壓可變波片作用的液晶元件129。這里，該液晶元件129對入射光的S偏振光在向液晶層不施加電壓時起到1/2波片的作用，使透射光為P偏振光。另一方面，在施加一定以上的電壓時，起到延遲值為零的透明板的作用，透射光維持S偏振光。另外，若是在其中間的施加電壓，則成為將P偏振光與S偏振光混合的橢圓偏振光射出光。
因而，在光記錄介質10中將物光與參照光的干涉圖形作為信息來記錄的情況下，通過對液晶元件129不施加電壓而使其起到1/2波片的作用，使透射光變換為P偏振光。而且，該P偏振光分量利用偏振分束器PB13在射入偏振分束器PB33的方向進行衍射。射入該偏振分束器PB33的P偏振光分量在這里衍射，作為參照光經相位板P1由物鏡118在光記錄介質10上聚焦。
因而，能使S偏振光分量的物光與P偏振光分量的參照光的光軸一致，在同一軸上，經相位板P1由物鏡118在光記錄介質上聚焦。其結果，通過光信息記錄重放裝置的相位板P1的作用，由物光和參照光產生的干涉圖形記錄在光記錄介質10內。
(II)接著，使用圖16來說明利用本發(fā)明的光信息記錄重放裝置D3重放在光記錄介質10上作為干涉圖形記錄的信息的功能。
與信息記錄時不同，重放時對空間光調制元件119即液晶顯示元件的所有像素施加電壓，使液晶層的延遲值為零。其結果，空間光調制元件119的透射光維持P偏振光不變，射入偏振分束器PB12，利用該偏振分束器PB12在不射入偏振分束器PB33的方向進行衍射。其結果，就對光記錄介質10不射入包含信息的物光。
另外，重放時通過調整起到電壓可變波片作用的液晶元件129的施加電壓，使射入該液晶元件129的S偏振光分量變換成具有S偏振光分量和P偏振光分量的射出光。其結果，液晶元件129的透射光中的P偏振光分量利用偏振分束器PB13在射入偏振分束器PB33的方向進行衍射，同時還利用偏振光分束器PB33進行衍射，作為重放用的重放光經相位板P1由物鏡118在光記錄介質10上聚焦。
而且，若該重放光射入光記錄介質10，則利用記錄在光記錄介質10中的反射圖形進行，衍射生成信息光。然后，該生成的信息光以與重放光反方向前進，經物鏡118和相位板P1的光路，作為P偏振光射入偏振分束器PB33。
然后，該P偏振光的入射光利用偏振分束器PB33進行衍射，射入偏振分束器PB13，進而利用該偏振分束器PB13進行衍射，射入液晶元件129。
射入該液晶元件129的P偏振光變換為P偏振光分量和S偏振光分量，并射入偏振分束器PB32。其中的P偏振光分量利用偏振分束器PB32進行衍射，射入偏振分束器PB14，進而利用該偏振分束器PB14進行衍射，通過成像透鏡121射入CCD陣列等的攝像元件122。由此，重放用空間光調制元件119生成的圖像。
在圖15和圖16中，示出了分離配置各個平板型偏振分束器的結構的情況，例如，也可以將偏振分束器PB11和PB14、偏振分束器PB31和PB32、偏振分束器PB12和PB13的各個組形成一體來減少零部件數量。其結果，光信息記錄重放裝置成為只用4個偏振分束器的簡化的結構。
另外，在本發(fā)明的平板型偏振分束器中，由于通過光刻法和反應離子刻蝕法，能夠以高精度來加工由高分子液晶層組成的閃耀衍射光柵，因此能得到穩(wěn)定的分束角度。其結果，與圖20所示的現有的粘合棱鏡的偏振分束器PB5相比，能夠實現特性穩(wěn)定的光信息記錄重放裝置。
另外，在本發(fā)明的平板型偏振分束器中，與圖21的現有的平板型偏振分束器PB6相比，由于能得到非常大的P偏振光和S偏振光的分束角度，因此能使光有效地照射在圖15所示的空間光調制元件119的顯示區(qū)域，能夠縮短偏振分束器之間的距離。其結果，能實現光信息記錄重放裝置的小型化。
還有，在光信息記錄重放裝置D3中，與圖10所示的光信息記錄重放裝置D2相同，通過在偏振分束器PB33與相位板P1之間的光路中配置色合波單元(DMP)，能夠將與記錄重放干涉圖形的波長λ不同的波長λs的光合成，能適用公知的聚焦伺服法和跟蹤伺服法。
以下，來敘述實施例。
參照圖1(剖面圖)和圖2(平面圖)來具體說明相位板的第1實施方式所示的相位板P1。
(1)在玻璃基板(相當于透明基板1)的一面形成取向膜用的聚酰亞胺膜，進行取向處理，使得具有各向異性的折射率的液晶單體在對圖2的X軸的+22.5°的方向取向，然后通過照射紫外光使其聚合固化，來形成各高分子液晶膜2。這里，在圖2中從+X軸到+Y軸方向的順時針的旋轉角度為正。這時，高分子液晶膜2形成膜厚為2.22μm、具有尋常光折射率no＝1.55、非常光折射率ne＝1.67、與玻璃基板(透明基板1)的面平行在膜厚方向分子取向一致的高分子液晶膜。
(2)同樣，在玻璃基板(相當于透明基板4)的一面形成在對圖2的X軸的-22.5°的方向取向、膜厚d＝2.22μm、具有尋常光折射率no＝1.55、非常光折射率ne＝1.67的高分子液晶膜2。這時，形成在各個玻璃基板上的高分子液晶膜成為延遲值為(ne-no)×d＝0.266μm、對波長λ＝532nm(0.532μm)的光的1/2波片。
(3)接著，通過光刻法和反應離子刻蝕法，進行制作圖形加工，使得能夠去除玻璃基板(透明基板1)的高分子液晶膜2的右半部分和玻璃基板(透明基板4)的高分子液晶膜2的左半部分(4)進而，使用折射率ns＝1.55的粘結材料(均勻折射率透明材料3)，如圖1所示，進行位置對準，使得高分子液晶膜2L和2R的加工部的邊界線在X方向上一致，同時將玻璃基板之間(透明基板1、4)粘結，使得用粘結材料(均勻折射率透明材料3)充填，來制作二分割相位板P1。
在對這樣得到的相位板P1垂直地、換句話說就是以波長λ＝532nm在Y軸方向偏振光的直線偏振光(S偏振光)在+Z軸方向射入時，如圖3所示，透射高分子液晶膜2L部分的射出光成為偏振光方向為+45°的B偏振光。另一方面，如該圖(B)所示，透射高分子液晶膜2R部分的射出光成為偏振光方向為-45°的A偏振光，變換成互相正交的直線偏振光。
另外，在以波長λ＝532nm在X軸方向偏振光的直線偏振光(P偏振光)在+Z軸方向射入時，如圖4(A)所示，透射高分子液晶膜2L部分的射出光成為偏振光方向為+45°的A偏振光。另一方面，如該圖(B)所示，透射高分子液晶膜2R部分的射出光成為偏振光方向為-45°的B偏振光，變換成互相正交的直線偏振光。
因而，由于在二分割區(qū)域的邊界線上沒有位置偏移，因此能夠抑制二分割邊界區(qū)域的特性惡化區(qū)，以實現單獨且小型輕量的相位板P1。另外，即使在入射光偏離了對相位板P1的垂直射入的條件下射入時，透射光的偏振光狀態(tài)也基本上不變，能維持穩(wěn)定的直線偏振光。
接著，設安裝相位板P1的圖9所示的光信息記錄重放裝置為D1。其結構和動作與光信息記錄重放裝置的第1實施方式相同，通過光信息記錄重放裝置向光記錄介質10進行信息的記錄或重放的基本作用與使用圖17和圖18說明的內容相同。還有，作為光源111使用波長λ＝532nm的Nd:YAG激光的第2高次諧波。
通過使用安裝相位板P1的本實施例的光信息記錄重放裝置D1，由于提高了相位板P1的透射光偏振光分量的區(qū)域分割精度，因此可實現小型輕量且穩(wěn)定的記錄容量大的信息記錄和重放裝置。
接著，使用圖7(剖面圖)來具體說明相位板的第5實施方式所示的相位板P5。
與實施例1相同，在玻璃基板(相當于透明基板1)的一面形成膜厚6.65μm、具有尋常光折射率no＝1.55、非常光折射率ne＝1.75、在對X軸的+22.5°的方向取向的高分子液晶膜5。
同樣，在玻璃基板(相當于透明基板4)的一面形成膜厚d＝6.65μm、具有尋常光折射率no＝1.55、非常光折射率ne＝1.75、在X軸(φ＝0°)的方向取向的高分子液晶膜。進而，通過制作圖形加工以去除高分子液晶膜的右半部分，形成高分子液晶膜6L。
進而，使用與高分子液晶膜6L的尋常光折射率no和非常光折射率ne的平均折射率相當的折射率ns＝1.65的粘結材料(均勻折射率透明材料3)，如圖7所示，充填沒有高分子液晶膜6L的區(qū)域，同時粘結玻璃基板之間(透明基板1、4)，來制作圖10的光信息記錄重放裝置中安裝用的相位板P5。
這時，形成在各個玻璃基板的高分子液晶膜5和6L的延遲值都為Rd＝1330nm，對波長λ＝532nm相當于2.5λ，對波長λs＝660nm相當于2.0λ。
因而，高分子液晶膜5和高分子液晶膜6L起到對波長λ＝532nm作為1/2波片的作用，對波長λs＝660nm，透射光的偏振光狀態(tài)不變，不起到作為相位板的作用。
接著，設安裝相位板P5的圖10所示的光信息記錄重放裝置為D2。其結構和動作與光信息記錄重放裝置的第2實施方式相同，使用射出Nd:YAG激光的第2高次諧波的波長λ＝532nm的光源111，使用射出光記錄介質10不感光的DVD用的半導體激光器的波長λs＝660nm的光源124。
通過使用這樣的相位板P5，對波長λ與光信息記錄重放裝置一樣，相位板P1的透射光的偏振光狀態(tài)二分割成A偏振光和B偏振光，用于向光記錄介質10的信息的記錄或重放。
另一方面，對波長λs，相位板P1的透射光的偏振光狀態(tài)不變，通過物鏡118能得到與其數值孔徑相對應的聚焦點。這里，通過將聚焦點配置在光記錄介質10中的光反射層，由于來自光反射層的反射光在光檢測器128的受光面聚焦，因此，通過例如在光檢測器128的光射入側配置柱面透鏡(未圖示)，使用對受光面進行4分割的光檢測器128，能適用象散聚焦伺服法。
另外，例如在光記錄介質10中的光反射層預先形成跟蹤用的溝槽，在光源124的光射出側配置產生三光束用的衍射光柵(未圖示)，通過使用具有三光束檢測用受光面的光檢測器128，能適用三光束跟蹤伺服法。
因而，通過使用由驅動機構(未圖示)移動物鏡118的聚焦伺服法和跟蹤伺服法，使得波長λs的光在光記錄介質10中的指定的光反射層位置聚焦，則在光記錄介質10的指定區(qū)域能將由波長λ的光產生的信息作為干涉圖形穩(wěn)定記錄，或能穩(wěn)定記錄重放的信息即干涉圖形。
接著，使用圖11所示的剖面圖來具體說明本發(fā)明的光信息記錄重放裝置使用的偏振分束器的第1實施方式即偏振分束器PB1。
通過在玻璃基板(透明基板1)的一面形成取向膜，在X軸方向進行取向處理之后，涂布液晶單體并聚合，來形成在玻璃基板面內的X軸方向上高分子液晶的取向方向一致的尋常光折射率no＝1.55、非常光折射率ne＝1.75的膜厚為2.33μm的高分子液晶層11A。
同樣，通過在玻璃基板(透明基板12)的一面形成取向膜，在Y軸方向進行取向處理之后，涂布液晶單體并聚合，來形成在玻璃基板面內的Y軸方向上高分子液晶的取向方向一致的尋常光折射率no＝1.55、非常光折射率ne＝1.75的膜厚為2.33μm的高分子液晶層12A。
接著，通過光刻法和反應離子刻蝕法，將該高分子液晶層11A和12A加工成剖面為鋸齒光柵形狀、光柵常數(間距)L(＝5μm)的閃耀衍射光柵，使用折射率ns＝1.55的均勻折射率粘結材料，通過在高分子液晶層的凹部充填來形成均勻折射率透明材料13，同時將玻璃基板(透明基板11)與玻璃基板(透明基板12)粘結，來形成圖11所示的平板型偏振分束器PB1。這時，高分子液晶層11A和12A的鋸齒光柵形狀加工成與8級的階梯光柵近似的形狀，成互相對X軸旋轉180度的形狀。
在P偏振光射入偏振分束器PB1的情況下，由于高分子液晶層11A與均勻折射率透明材料13的折射率之差(no-ns)為零，因此利用閃耀衍射光柵(11A)不進行衍射而是透射。另一方面，高分子液晶層12A與均勻折射率粘結材料13的折射率之差(ne-ns)為0.20，最大光程長(ne-ns)×d為0.466μm，對于波長532nm(0.532μm)的入射光閃耀衍射光柵(12A)的+1級衍射效率約為80％。如圖11所示，衍射角度θ為θ＝sin-1(λ/L)＝6.1°向上衍射。
另一方面，在S偏振光射入偏振分束器PB1的情況下，高分子液晶層11A與均勻折射率粘結材料13的折射率之差(ne-ns)為0.20，最大光程長(ne-ns)×d為0.466μm，對于波長532nm(0.532μm)的入射光，閃耀衍射光柵(11A)的+1級衍射效率約為80％。如圖11所示，衍射角度θ為θ＝sin-1(λ/L)＝6.1°向下衍射。還有，由于高分子液晶層12A與均勻折射率粘結材料13的折射率之差(no-ns)為零，因此利用閃耀衍射光柵(12A)不進行衍射而是透射。
因而，偏振分束器PB1的入射光根據偏振光方向以分離角度12.2°分離為P偏振光和S偏振光。
如上所述，在圖20所示的現有的粘合棱鏡的偏振分束器PB5中，隨著入射光的有效面積的增加，元件的厚度就增加，使得容積和重量加大，但如上所述，在本發(fā)明的平板型偏振分束器中，由于是與入射光的有效面積無關的薄型元件，因此能夠實現小型輕量的偏振分束器。另外，在本發(fā)明的平板型偏振分束器中，與圖21所示現有的平板型偏振分束器PB6相比，能夠將P偏振光與S偏振光的分束角度擴大為2倍。
進而，由于在光記錄介質10中將干涉圖形作為信息來記錄，同時重放在光記錄介質10中作為干涉圖形記錄的信息，因此通過將由如上所述制作的偏振分束器PB1組成的PB11、PB12、PB13、PB14、以及由高分子液晶層的鋸齒光柵形狀對于XZ面反轉而形成的圖13所示的偏振分束器PB3組成的PB31、PB32、PB33如圖15和圖16所示用于光信息記錄重放裝置D3中，能夠實現光信息記錄重放裝置的小型輕量化，并且能得到穩(wěn)定的記錄重放動作。
還有，關于光記錄介質中的信息的記錄和重放的作用與在光信息記錄重放裝置的第3實施方式中說明的一樣。
工業(yè)上的實用性。
如上所述的本發(fā)明的相位板具有與光信息記錄重放裝置中必需的二分割旋光板的作用相等的功能，由于二分割區(qū)域的邊界線沒有位置偏移，因此能夠抑制二分割邊界區(qū)域的特性惡化區(qū)，能夠實現單獨且小型輕量的相位板。另外，由于與由晶體等的單晶組成的波片相比，延遲值與角度的關系很小，因此即使在入射光在偏離垂直射入的條件下射入時，透射光的偏振光狀態(tài)也基本上不變，能維持穩(wěn)定的直線偏振光。
另外，通過將本發(fā)明的相位板安裝在光信息記錄重放裝置中，能夠實現小型輕量且穩(wěn)定的、記錄容量大的記錄和重放干涉圖形信息的裝置。
另外，通過將本發(fā)明的相位板安裝在光信息記錄重放裝置中，由于使用與干涉圖形信息的記錄和重放時使用的波長不同的波長，能夠使用公知的聚焦伺服法和跟蹤伺服法，因此能夠在光記錄介質的指定區(qū)域穩(wěn)定形成干涉圖形。
另外，利用本發(fā)明的偏振分束器，由于是與入射光的有效面積無關的薄型元件，因此能得到大的P偏振光和S偏振光的分束角度，并且能實現穩(wěn)定的分束角度。
另外，通過將本發(fā)明的偏振分束器作為在光記錄介質內記錄干涉圖形、同時重放在光記錄介質中作為干涉圖形記錄的信息的光信息記錄重放裝置的偏振分束器使用，能夠實現該光信息記錄重放裝置的小型輕量化，并且能得到穩(wěn)定的記錄重放動作。
權利要求
1.一種相位板，包括夾在透明基板之間的高分子液晶膜，其特征在于，所述相位板在波長λ的入射光照射區(qū)域內，對所述高分子液晶膜進行空間分割，使得根據所述高分子液晶膜分子的取向方向的不同，而透射所述相位板的光的偏振光狀態(tài)各不相同。
2.如權利要求1所述的相位板，其特征在于，所述高分子液晶膜是對于波長λ的入射光的延遲值為(m+1/2)×λ(式中，m是零或正的整數)、在所述透明基板面分子的取向方向一致的高分子液晶膜，即空間分割成兩個其取向方向相對形成指定角度的高分子液晶膜。
3.如權利要求2所述的相位板，其特征在于，所述指定角度為45°。
4.如權利要求1、2或3所述的相位板，其特征在于，所述相位板將只在一個透明基板的一面中的經過所述空間分割的一個區(qū)域中形成在面內對于指定方向分子的取向方向一致的一個高分子液晶膜的透明基板、和只在另一個透明基板的一面中的經過所述空間分割的另一個區(qū)域中形成對于與所述一個高分子液晶膜的分子取向方向不同的指定方向在面內分子的取向方向一致的另一個高分子液晶膜的透明基板層疊，使得在平面上來看所述一個高分子液晶膜的區(qū)域和所述另一個高分子液晶膜的區(qū)域互相不重疊。
5.一種相位板，包括夾在透明基板之間的、層疊的高分子液晶膜和有機雙折射膜，其特征在于，所述高分子液晶膜至少形成在一個透明基板的一面的指定區(qū)域，對于波長λ的入射光的延遲值為(m1+1/2)×λ(式中，m1是零或正的整數)，分子的取向方向一致，所述有機雙折射膜的對于波長λ的入射光的延遲值為(m2+1/2)×λ(式中，m2是零或正的整數)，分子的取向方向在與所述高分子液晶膜的取向方向不同的方向一致。
6.一種光信息記錄重放裝置，是對具有光記錄層和光反射層的盤片狀的光記錄介質照射物光和參照光、并將因所述物光與所述參照光的干涉而產生的干涉圖形作為信息記錄在光記錄介質中的光記錄層、再通過對記錄的干涉圖形照射重放光來重放信息的光信息記錄重放裝置，所述光信息記錄重放裝置包括使入射至所述光記錄介質的所述物光的光軸和所述參照光的光軸一致形成同一光軸的合波單元、和使所述物光和所述參照光透射所述光記錄介質中的光記錄層并在光反射層聚焦的物鏡；其特征在于，在所述合波單元與光記錄介質之間的光路中配置權利要求1至5的任何一項所述的相位板。
7.如權利要求1～5中的任何一項所述的相位板，其特征在于，所述相位板的組成部分的高分子液晶膜對于與所述入射光的波長λ不同的波長λs的入射光的延遲值為k×λs(式中，k為正的整數)。
8.一種光信息記錄重放裝置，是對具有光記錄層和光反射層的盤片狀的光記錄介質照射波長λ的物光和參照光、并將因所述物光與所述參照光的干涉而產生的干涉圖形作為信息記錄在光記錄介質中的光記錄層、再通過對記錄的干涉圖形照射波長λ的重放光來重放信息的光信息記錄重放裝置，所述光信息記錄重放裝置包括使入射至所述光記錄介質的所述物光的光軸和所述參照光的光軸一致形成同一光軸的合波單元、使所述物光和所述參照光的光軸和與所述波長λ不同的波長λs的入射光的光軸一致形成同一光軸的色合波單元、以及使所述物光和所述參照光和所述波長λs的入射光透射所述光記錄介質中的光記錄層并在光反射層聚焦的物鏡；其特征在于，在所述合波單元和所述色合波單元與光記錄介質之間的光路中配置權利要求7所述的相位板。
9.如權利要求6或8所述的光信息記錄重放裝置，是這樣一種光信息記錄重放裝置通過第1偏振分束器將光源射出的波長λ的光分離成第1直線偏振光和第2直線偏振光，將第1直線偏振光照射到空間光調制元件并生成載有信息的物光，同時將第2直線偏振光作為參照光，通過所述合波單元即第2偏振分束器將所述物光和參照光合成，形成同一光軸，作為信息記錄在光記錄介質中，并且，將通過第1偏振分束器分離的直線偏振光作為重放光，照射在光記錄介質中的光記錄層，由此來重放記錄在光記錄層中的信息作為信息光，其特征在于，所述第1偏振分束器和第2偏振分束器是包括通過將偏振光方向互相正交的第1直線偏振光的入射光和第2直線偏振光的入射光衍射而使透射光根據偏振光方向分離的偏振光性衍射光柵的偏振分束器，是所述衍射光柵具有使得所述第1直線偏振光的衍射光與所述第2直線偏振光的衍射光而成的角度即偏振光分離角度大于對于所述各條直線偏振光的入射光的衍射角度那樣的衍射。
10.如權利要求9所述的光信息記錄重放裝置，其特征在于，所述第1和第2偏振分束器包括，至少在剖面形狀加工成鋸齒狀的尋常光折射率no和非常光折射率ne的高分子液晶層的凹部充填具有尋常光折射率no和非常光折射率ne的平均折射率的均勻折射率透明材料的結構。
11.如權利要求9所述的光信息記錄重放裝置，其特征在于，所述第1和第2偏振分束器包括層疊只衍射所述第1直線偏振光的入射光的第1偏振光性衍射光柵和只衍射所述第2直線偏振光的入射光的第2偏振光性衍射光柵的結構。
12.如權利要求11所述的光信息記錄重放裝置，其特征在于，所述第1偏振光性衍射光柵和第2偏振光性衍射光柵包括具有尋常光折射率no和非常光折射率ne、剖面形狀為鋸齒狀的高分子液晶層，且包括至少在所述高分子液晶層的凹部充填尋常光折射率no或非常光折射率ne的均勻折射率透明材料的結構，所述高分子液晶層由分子的取向方向為互相正交的兩個高分子液晶層組成。
全文摘要
提供一種小型輕量且區(qū)域分割精度高的具有與二分割旋光板相同作用的相位板和能穩(wěn)定記錄或重放的光信息記錄重放裝置。是包括夾在透光性基板1、4之間的高分子液晶膜2的相位板P1，得到高分子液晶膜2進行區(qū)域性的空間分割的相位板，使得在入射光的照射區(qū)域內，根據高分子液晶層2的取向方向的不同，透射相位板的光的偏振光狀態(tài)也相應地不同。而且，將該相位板P1安裝在光信息記錄重放裝置中，作為二分割旋光板使用。
文檔編號G11B7/135GK1717599SQ20038010431
公開日2006年1月4日 申請日期2003年11月28日 優(yōu)先權日2002年11月29日
發(fā)明者大井好晴, 村上亮太, 佐藤弘昌, 野村琢治, 村川真弘, 三宅羲之 申請人:旭硝子株式會社