CN100360965C - 相位板以及光信息记录重放装置 - Google Patents

Abstract

提供一种小型轻量且区域分割精度高的具有与二分割旋光板相同作用的相位板和能稳定记录或重放的光信息记录重放装置。是包括夹在透光性基板1、4之间的高分子液晶膜2的相位板P1，得到高分子液晶膜2进行区域性的空间分割的相位板，使得在入射光的照射区域内，根据高分子液晶层2的取向方向的不同，透射相位板的光的偏振光状态也相应地不同。而且，将该相位板P1安装在光信息记录重放装置中，作为二分割旋光板使用。

Description

相位板以及光信息记录重放装置

技术领域

本发明涉及在光照射区域内能够在空间控制入射光的偏振光状态的相位板和安装该相位板的光信息记录重放装置。

本发明还涉及使用将入射光分离成与该入射光的光轴不同、两个正交的偏振光方向的直线偏振光的光路的平板型偏振分束器并利用全息术对光记录介质记录或重放信息的光信息记录重放装置。

背景技术

在对目前普及的CD或DVD等光盘和光磁盘等的光记录介质进行信息的记录或重放的光学头装置中，对光记录介质的单层记录面记录或重放一维的信息字符串即凹凸或反射率不同的凹坑信息。另外，通过将记录及重放面层叠能力图增加信息，但由于每一单一盘片的最大层叠数为4层左右，因此记录信息量的提高相当有限。

另一方面，关于利用全息术对光记录介质记录信息的全息记录，通常是这样进行的，它通过在记录介质的内部重叠具有图像信息的物光和参照光，将这时产生的干涉图形作为体积全息图写入光记录介质。在重放记录的信息时，通过对该光记录介质照射重放用的重放光，利用记录的干涉图形产生的衍射，能将图像信息作为信息光重放(参照例如特开2002-123949号。以下称其为专利文献1)。

这时，由于通过在光记录介质的厚度方向将三维的干涉图形作为体积全息图写入，能力图记录容量有飞跃性的增加，因此最近很引人注目。特别是，在上述的专利文献1揭示的光信息记录重放装置中提出的光信息记录重放方式，由于作为光记录介质使用具有光记录层和光反射层的光盘，使用二分割旋光板和单一的物镜对光记录介质照射物光和参照光，因此能具有与CD或DVD等一样的光学头装置的结构，对光信息记录重放装置的小型化是有效的方式。

参照图17来说明该光信息记录重放装置和该装置中使用的二分割旋光板的功能。

在该光信息记录重放装置中，二分割旋光板100由在光轴的右半部分(+X)配置的二分割旋光板100R和在光轴的左半部分(-X)配置的二分割旋光板100L组成，对于物光和参照光，二分割旋光板100R使偏振光方向旋转-45°，二分割旋光板100L使偏振光方向旋转+45°。旋转角度的正负标号在图19所示的坐标系中是以顺时针为正。

在该光信息记录重放装置中，与二分割旋光板100相邻设置物镜118，该物镜118与光记录介质10的光记录层10A一侧相对配置。在该光信息记录重放装置中，还包括使物镜118能在光记录介质10的厚度方向和轨道方向移动的未图示的驱动机构(actuator)。

这里，将偏振光方向的名称按照图19来定义。即，若顺时针的角度标号为正，则A偏振光作为使Y轴方向的S偏振光旋转-45°或使X轴方向的P偏振光旋转+45°的直线偏振光，B偏振光作为使S偏振光旋转+45°或使P偏振光旋转-45°的直线偏振光。A偏振光和B偏振光的偏振光方向互相正交。

(I)接着，说明使用二分割旋光板的信息记录原理。

物光的通过合波单元即偏振分束器(PBS)116反射的S偏振光射入二分割旋光板100。参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。这里，通过二分割旋光板100R射入光记录介质10的物光20R成为A偏振光。另一方面，通过二分割旋光板100L之后，射入光记录介质10的参照光30L也成为A偏振光。

A偏振光的参照光30L在光记录介质10的光反射层10C的反射面10D产生反射，在光记录层10A内，通过与上述A偏振光的物光20R相同的区域。由于这些物光20R和参照光30L的偏振光方向一致，因此互相干涉并形成干涉图形。另外，A偏振光的物光20R在光记录介质10的反射面10D产生反射，在光记录层10A内，通过与上述A偏振光的参照光30L相同的区域。由于这些物光20R和参照光30L的偏振光方向也一致，因此互相干涉并形成干涉图形。

因而，在光记录层10A内在空间(三维)记录因射入反射面10D反射前的A偏振光的物光20R和在反射面10D反射后的A偏振光的参照光30L的干涉而产生的干涉图形和因射入反射面10D前的A偏振光的参照光30L和在反射面10D反射后的A偏振光的物光20R的干涉而产生的干涉图形。还有，在反射面10D和信息记录介质层10A之间形成透明基板10B。

同样，在通过二分割旋光板100L之后，射入光记录介质10的物光20L成为B偏振光。另外，在通过二分割旋光板100R之后，射入光记录介质10的参照光30R也成为B偏振光。B偏振光的参照光30R在光记录介质10的反射面10D产生反射，在光记录层10A内，通过与上述B偏振光的物光20L相同的区域。

由于这些物光20L和参照光30R的偏振光方向一致，因此互相干涉并形成干涉图形。另外，B偏振光的物光20L在光记录介质10的反射面10D产生反射，在光记录层10A内，通过与上述B偏振光的参照光30R相同的区域。由于这些物光20L和参照光30R的偏振光方向也一致，因此互相干涉并形成干涉图形。

因而，在光记录层10A内在空间(三维)记录因射入反射面10D前的B偏振光的物光20L和在反射面10D反射后的B偏振光的参照光30R的干涉而产生的干涉图形和因射入反射面10D前的B偏振光的参照光30R和在反射面10D反射后的B偏振光的物光20L的干涉而产生的干涉图形。

(II)接着，参照图18来说明使用二分割旋光板100的信息重放原理。

在通过二分割旋光板100R之后，射入光记录介质10的重放光40R成为B偏振光。另外，在通过二分割旋光板100L之后，射入光记录介质10的重放光40L成为A偏振光。

在光记录层10A中，利用在反射面10D反射前的重放光产生向与反射面10D相反一侧前进的信息光，同时利用在反射面10D反射后的重放光产生向反射面10D一侧前进的信息光。

向与反射面10D相反一侧前进的信息光直接从光记录介质10射出，向反射面10D一侧前进的信息光在反射面10D反射，从光记录介质10射出。

信息光通过物镜118变成平行光束之后，射入二分割旋光板100。这里，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，通过二分割旋光板100R之后成为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，通过二分割旋光板100L之后成为P偏振光。这样，通过二分割旋光板100之后的信息光对于光束的整个截面来说成为P偏振光。

通过二分割旋光板100的信息光射入偏振分束器116，透射偏振分束器面116A，然后在通过未图示的分束器(BS)、成像透镜等之后，射入CCD等摄像元件，变换成电图像信号。

使用图20的剖面图来说明作为使物光和参照光的光轴一致的合波单元使用的偏振分束器(PBS)的结构例。

在将透明玻璃加工成直角等腰三角柱状形成的棱镜101、102中，在棱镜101的斜面形成以波长数量级的膜厚将相对折射率大的介质薄膜和相对折射率小的介质薄膜交替地层叠而成的多层膜103作为偏振分束器面。然后，使用透明均质粘结剂104将棱镜101、102的斜面相互之间粘结，形成正方体形状的偏振分束器PB5。

然后，通过调整该多层膜103的膜厚，形成对波长λ的射入光、在多层膜103的面内反射具有偏振光方向的S偏振光分量，且能透射具有与其正交的偏振光方向的P偏振光分量的偏振分束器。另外，通过调整多层膜103的膜厚，还能够调整S偏振光分量的反射率和P偏振光分量的透射率。

另外，参照图9来说明将多个这样的偏振分束器PB5组合在一起使用的光信息记录重放装置D4。

使用准直透镜112使从射出相干的激光(可干涉光)的光源111射出的直线偏振光(S偏振光)的光为平行光，使用例如作为旋光用光学元件的1/2波片113，变换为含有S偏振光分量和P偏振光分量的光，调整射入第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，透射该第1偏振分束器114的P偏振光分量射入第1分束器(BS)115。

该第1分束器(BS)115使例如P偏振光分量20％直线前进透射、80％反射(90度方向)，沿来自光源111的光在第1分束器115反射并前进的方向，从该第1分束器115一侧开始依次配置第2偏振分束器116、二分割旋光板100和物镜118。

另外，在该光信息记录重放装置中，在透射1/2波片113之后沿第1偏振分束器114反射的S偏振光分量前进的方向，从第1偏振分束器114一侧开始依次配置空间光调制元件119、第2分束器(BS)120。

空间光调制元件119具有排列成光栅状的多个像素，通过对各个像素选择光的透射状态还是遮断状态，利用光强度对光进行空间调制，能够生成载有信息的物光。

作为该空间光调制元件119，在使用根据对各个像素形成的透明电极施加的电压改变液晶分子的取向而使透射光的偏振光状态改变的液晶元件的情况下，作为第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，这是因为通过这样液晶元件的透射光的偏振光状态的变化通过偏振分束器变换为光强度变化。

即，与射入液晶元件的像素的入射光的偏振光相同的S偏振光照原样透射的光在第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为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。

作为合波单元的第2偏振分束器116将入射光中的来自第2分束器120的物光即S偏振光分量的入射光进行反射，将其前进方向改变90度，同时使入射光中的来自第1分束器115的参照光即P偏振光分量投射，进行合波，使得物光的光轴与参照光的光轴一致，射入二分割旋光板100和物镜118。

就这样，通过第1偏振分束器114将光源111射出的光分成P偏振光分量和S偏振光分量，分别作为参照光和物光，通过第2偏振分束器116(PBS)将P偏振光分量和S偏振光分量合成，透射二分割旋光板100和物镜118，聚焦在光记录介质10上。

另外，为了重放记录在光记录介质10的干涉图形的信息，对第1分束器115在与第2偏振分束器116的相反的一侧，从第1分束器115一侧开始依次配置成像透镜121、CCD等摄像元件122。由此，对光记录介质10只照射重放光，在这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，由成像透镜121射入摄像元件122。由此，在空间光调制元件119生成的光记录在记录介质10中的干涉图形的信息在摄像元件122重放。

接着，使用图21来说明与粘结两个棱镜的正方体形状的偏振分束器PB5相比、能使元件小型化的即平板型偏振分束器PB6的具体例子。

在透明基板105的一面形成取向膜、进行取向处理之后，通过涂布液晶单体并聚合，来形成寻常光折射率n_o和非常光折射率n_e的高分子液晶层106。

然后，通过光刻法和反应离子刻蚀，将该高分子液晶层106加工成剖面呈锯齿状的光栅常数(间距)L的闪耀光栅，将具有与寻常光折射率n_o相等的折射率的均匀折射率透明材料充填到高分子液晶层106的凹部，形成均匀折射率材料107，同时将透明基板105与透明基板108粘结。

在对高分子液晶层106射入寻常光偏振光即P偏振光的情况下，由于高分子液晶层106与均匀折射率透明材料107的折射率一致，因此无衍射地直线前进透射。另一方面，在对高分子液晶层106射入非常光偏振光即S偏振光的情况下，高分子液晶层106与均匀折射率透明材料106的折射率不同，产生衍射光。

例如，对波长λ的入射光，当锯齿状的高分子液晶层106的高度d满足式(n_e-n_o)×d＝λ时，在满足sinθ＝λ/L的角度θ的方向上产生最大衍射光。这里，L为光栅常数(间距)。

这样，能得到平板型偏振光分束器PB6。

在上述专利文献1中揭示的光信息记录重放装置中，虽有关于二分割旋光板100的作用的说明，但没有给出具体的元件结构。另外，在图17和图18中举例说明原理的二分割旋光板100是将二分割旋光板100R与二分割旋光板100L相邻配置，对于本领域的人员来说即使能推测配置使用水晶等双折射材料的波片，但也没有揭示实用的元件。由此，很希望开发小型轻量的具有与区域分割精度高的二分割旋光板相同作用的光学元件(相位板)。

另外，有效的方法是在光信息记录重放装置中使用对CD或DVD等光盘进行记录或重放的光学头装置中使用的聚焦伺服法和跟踪伺服法，并在光记录介质10的指定区域形成干涉图形。

例如，在图17的偏振分束器116与二分割旋光板100之间的光路中，配置透射上述的物光和参照光即波长λ的光、并将光记录介质10不感光的与波长λ不同的波长λs(λs≠λ)的光反射的具有波长选择性的分束器(未图示)作为色合波单元，使波长λs的入射光的光轴与波长λ的入射光的光轴一致，利用物镜118使其聚焦于上述光记录介质中的光反射层。在光反射层反射的波长λs的光用上述的波长选择性的分束器分离，使用光检测器进行检测。

但问题是，波长λs的光透射二分割旋光板100时，由于偏振光在空间是不均匀的，因此聚焦点扩大，不能适用于现有的聚焦伺服法和跟踪伺服法。

另外，在上述图20所示的正方体形状的偏振分束器PB5中，为了能重复性好且精度高地控制透射光和反射光的光路，因此必须将玻璃块准确地加工成直角等腰三角柱形状，同时高精度地粘结固定两个棱镜。其结果，成为高价的光学部件，在图9所示的光信息记录重放装置D4中的问题是，在使用多个偏振分束器和分束器时，导致成本上升且很难调整光轴。

另外，在上述图21所示的平板型偏振分束器PB6的情况下，由于由P偏振光和S偏振光的衍射而产生的分离角度θ取决于可加工的光栅常数(间距)L，为4μm左右，因此对于可见光的分离角度θ以10°左右为界限。其结果，在将平板型偏振分束器PB6用于光信息记录重放装置的情况下的问题是，为了确保物光和参照光的照射面，整个光学系统很大。

发明内容

本发明的目的是鉴于相关的问题而提出来的，其目的在于提供一种小型轻量且具有与区域分割精度高的二分割旋光板相同作用的相位板和安装该相位板的光信息记录重放装置。

还提供一种由于在光记录介质的指定区域形成干涉图形而能适用现有的聚焦伺服法和跟踪伺服法的光信息记录重放装置。

本发明还提供一种装有与正方体形状的偏振分束器相比能实现小型且在成本上有利的结构、而且能取得大的S偏振光和P偏振光的分离角度的平板型偏振分束器的光信息记录重放装置。

本发明还通过将多个平板型偏振分束器一体化，而且使用多个平板型偏振分束器安装在光信息记录重放装置中，来提供一种小型且调整简便的光信息记录重放装置。

本发明提供一种一种相位板，包括夹在透明基板之间的高分子液晶膜，所述高分子液晶膜是对于波长λ的入射光的延迟值为(m+1/2)×λ、对于与所述入射光的波长λ不同的波长λs的入射光的延迟值为k×λs、在所述透明基板面上分子的取向方向一致的高分子液晶膜，其中，m是零或正的整数，k为正的整数；所述相位板在波长λ的入射光照射区域内，把所述高分子液晶膜空间分割成其取向方向相对形成指定角度的两个高分子液晶膜，使得根据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状态各不相同。

提供的相位板还具有以下特点，上述高分子液晶膜是对于波长λ的入射光的延迟值为(m+1/2)×λ(式中，m是零或正的整数)、在上述透明基板面分子的取向方向一致的高分子液晶膜，即空间分割成两个其取向方向相对形成指定角度的高分子液晶膜。

提供的相位板还具有以下特点，上述指定角度为45°。

提供的相位板还具有以下特点，上述相位板将只在一个透明基板的一面中的经过上述空间分割的一个区域中形成在面内对于指定方向分子的取向方向一致的一个高分子液晶膜的透明基板、和只在另一个透明基板的一面中的经过上述空间分割的另一个区域中形成对于与上述一个高分子液晶膜的分子取向方向不同的指定方向在面内分子的取向方向一致的另一个高分子液晶膜的透明基板层叠，使得在平面上来看上述一个高分子液晶膜的区域和上述另一个高分子液晶膜的区域互相不重叠。

提供的包括夹在透明基板之间的、层叠的高分子液晶膜和有机双折射膜的相位板还具有以下特点，上述高分子液晶膜至少形成在一个透明基板的一面的指定区域，对于波长λ的入射光的延迟值为(m₁+1/2)×λ(式中，m₁是零或正的整数)，分子的取向方向一致，上述有机双折射膜的对于波长λ的入射光的延迟值为(m₂+1/2)×λ(式中，m₂是零或正的整数)，分子的取向方向在与上述高分子液晶膜的取向方向不同的方向一致。

还提供一种光信息记录重放装置，其系对具有光记录层和光反射层的盘片状的光记录介质照射物光和参照光、并将因上述物光与上述参照光的干涉而产生的干涉图形作为信息记录在光记录介质中的光记录层、再通过对记录的干涉图形照射重放光来重放信息的光信息记录重放装置，包括使入射上述光记录介质的上述物光的光轴和上述参照光的光轴一致形成同一光轴的合波单元、和使上述物光和上述参照光透射上述光记录介质中的光记录层并在光反射层聚焦的物镜，具有以下特点，在上述合波单元与光记录介质之间的光路中配置上述相位板。

提供的相位板还具有以下特点，上述相位板的组成部分的高分子液晶膜对于与上述入射光的波长λ不同的波长λs的入射光的延迟值为k×λs(式中，k为正的整数)。

还提供一种光信息记录重放装置，其系对具有光记录层和光反射层的盘片状的光记录介质照射波长λ的物光和参照光、并将因上述物光与上述参照光的干涉而产生的干涉图形作为信息记录在光记录介质中的光记录层、再通过对记录的干涉图形照射波长λ的重放光来重放信息的光信息记录重放装置，包括使入射上述光记录介质的上述物光的光轴和上述参照光的光轴一致形成同一光轴的合波单元、使上述物光和上述参照光的光轴和与上述波长λ不同的波长λs的入射光的光轴一致形成同一光轴的色合波单元、以及使上述物光和上述参照光和上述波长λs的入射光透射上述光记录介质中的光记录层并在光反射层聚焦的物镜，具有以下特点，在上述合波单元和上述色合波单元与光记录介质之间的光路中配置上述相位板。

还提供这样一种光信息记录重放装置，通过第1偏振分束器将光源射出的波长λ的光分离成第1直线偏振光和第2直线偏振光，将第1直线偏振光照射到空间光调制元件，并生成载有信息的物光，同时将第2直线偏振光作为参照光，通过上述合波单元即第2偏振分束器将上述物光和参照光合成形成同一光轴，作为信息记录在光记录介质中，并且，将通过第1偏振分束器分离的直线偏振光作为重放光，照射在光记录介质中的光记录层，由此来重放记录在光记录层中的信息作为信息光，具有以下特点，上述第1偏振分束器和第2偏振分束器是包括通过将偏振光方向互相正交的第1直线偏振光的入射光和第2直线偏振光的入射光衍射而使透射光根据偏振光方向分离的偏振光性衍射光栅的偏振分束器，是上述衍射光栅具有使得上述第1直线偏振光的衍射光与上述第2直线偏振光的衍射光而成的角度即偏振光分离角度大于对于上述各条直线偏振光的入射光的衍射角度那样的衍射特性的偏振分束器。

还提供一种光信息记录重放装置，上述第1和第2偏振分束器包括至少在剖面形状加工成锯齿状的寻常光折射率n_o和非常光折射率n_e的高分子液晶层的凹部充填具有寻常光折射率n_o和非常光折射率n_e的平均折射率的均匀折射率透明材料的结构。

还提供一种光信息记录重放装置，上述第1和第2偏振分束器包括层叠只衍射上述第1直线偏振光的入射光的第1偏振光性衍射光栅和只衍射所述第2直线偏振光的入射光的第2偏振光性衍射光栅的结构。

还提供一种光信息记录重放装置，上述第1偏振光性衍射光栅和第2偏振光性衍射光栅包括具有寻常光折射率n_o和非常光折射率n_e、剖面形状为锯齿状的高分子液晶层，且包括至少在上述高分子液晶层的凹部充填寻常光折射率n_o或非常光折射率n_e的均匀折射率透明材料的结构，上述高分子液晶层由分子的取向方向为互相正交的两个高分子液晶层组成。

附图说明

图1是表示本发明的相位板的第1实施方式的结构例子的剖面图。

图2是表示本发明的相位板的第1实施方式的结构例子的平面图。

图3是表示本发明的相位板对S偏振光的入射光的作用的示意图。

图4是表示本发明的相位板对P偏振光的入射光的作用的示意图。

图5是表示本发明的相位板对A偏振光和B偏振光的入射光的作用的示意图。

图6是表示本发明的相位板的第2实施方式的结构例子的剖面图。

图7是表示本发明的相位板的第3实施方式的结构例子的平面图。

图8是表示本发明的相位板的第4实施方式的结构例子的剖面图。

图9是表示本发明的光信息记录重放装置的第1实施方式的结构说明图，另外，也是安装二分割旋光板100的现有的光信息记录重放装置D4的结构说明图。

图10是表示本发明的光信息记录重放装置的第2实施方式的结构说明图。

图11是表示本发明的偏振分束器的第1实施方式的结构例子的剖面图。

图12是表示本发明的偏振分束器的第2实施方式的结构例子的剖面图。

图13是表示本发明的偏振分束器的第3实施方式的结构例子的剖面图。

图14是表示本发明的偏振分束器的第4实施方式的结构例子的剖面图。

图15是用于说明在本发明中安装偏振分束器的光信息记录重放装置的第3实施方式在记录时的原理的说明图。

图16是用于说明在本发明中安装偏振分束器的光信息记录重放装置的第3实施方式在重放时的原理的说明图。

图17是为了说明使用现有的光信息记录重放装置在记录时的原理的说明图。

图18是为了说明使用现有的光信息记录重放装置在重放时的原理的说明图。

图19是为了说明偏振光的说明图。

图20是表示现有的棱镜粘结型偏振分束器的结构例子的剖面图。

图21是表示现有的平板型偏振分束器的结构例子的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

[相位板的第1实施方式]

图1和图2表示本发明的相位板的第1实施方式的相位板P1的剖面图和平面图。

该相位板P1在左右区域的构成顺序虽有一部分不同，但都是包括透明基板1、高分子液晶膜2(2L、2R)、均匀折射率透明材料3、透明基板4的四层构成。

在最上层的透明基板1的一面，对波长λ的延迟值为λ/2的高分子液晶膜2L只形成在二分割旋光板的左侧，同时在透明基板4的一面，对波长λ的延迟为λ/2的高分子液晶膜2R只形成在二分割区域的右侧。另外，将透明基板1与透明基板4粘结，使得在没有高分子液晶膜的区域充填均匀折射率透明材料3，由此来构成二分割的相位板P1。

这里，高分子液晶膜2如下那样形成。

在透明基板1、4上涂布液晶取向用的取向膜(未图示)，在进行了各自所希望的取向处理之后，均匀地涂布具有各向异性的折射率的液晶单体和聚合引发材料的混合溶液，进而，通过照射光聚合用的紫外光使其聚合固化，在透明基板1、4的面内形成平行取向的高分子液晶膜2L、2R。这里，高分子液晶膜2L、2R的各透明基板1、4上的取向膜沿图2所示的斜线方向预先进行取向处理，使得液晶分子取向方向互相形成规定的角度。这里，所谓规定的角度是指40～50°之间的角度。只要是这样的角度，就能得到所希望的效果，但在45°时，为最佳角度，以下说明角度为45°时的情形。

接着，使用光刻法和反应离子刻蚀法去除透明基板1、4上的指定区域的高分子液晶膜。即，加工成高分子液晶膜2L只形成在二分割区域的左侧，高分子液晶膜2R只形成在二分割区域的右侧。

由此，若设高分子液晶的寻常光折射率为n_o，非常光折射率为n_e(n_e＞n_o)，则能得到用图2的斜线所示的顺时针和逆时针的φ角度方向为非常光折射率的方向、即延迟轴的平面内二分割的1/2波长相位板P1。还有，为了使高分子液晶膜2L、2R的液晶分子取向方向互相成45°的角度，则角度φ为22.5°。

接着，使用图3和图4来说明当对相位板P1射入波长λ的偏振光方向正交的直线偏振光即S偏振光和P偏振光时的射出偏振光的状态。

S偏振光若沿+Z方向透射高分子液晶膜2L的区域，则如图3所示，成为偏振光方向旋转+45°的B偏振光(参照该图(A))，若透射高分子液晶膜2R的区域，则成为偏振光方向旋转-45°的A偏振光(参照该图(B))。

另一方面，P偏振光若沿+Z方向透射高分子液晶膜2L的区域，则如图4所示，成为偏振光方向旋转+45°的A偏振光(参照该图(A))，若透射高分子液晶膜2R的区域，则成为偏振光方向旋转-45°的B偏振光(参照该图(B))。因而，该相位板P1在使用后述的光信息记录重放装置的信息记录中，能得到与图17所示的二分割旋光板100相同的功能。

另外，使用图5来说明对相位板P1的高分子液晶膜2L的区域和高分子液晶膜2R的区域分别射入波长λ的正交的偏振光方向的直线偏振光即A偏振光和B偏振光时的射出偏振光的状态。

A偏振光若沿-Z方向透射高分子液晶膜2L的区域，则成为偏振光方向旋转-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的区域，则成为偏振光方向旋转+45°的P偏振光。

由此，该相位板P1在使用后述的光信息记录重放装置的信息重放中，能得到与图18所示的二分割旋光板100相同的功能。

因而，通过将本发明的相位板P1代替图17和图18所示的二分割旋光板100使用，能以单一的部件来实现相同的功能。另外，由于能够进行微米等级且精度高的高分子液晶膜的刻蚀加工和位置对准，因此对于高分子液晶膜2L和高分子液晶膜2R的二分割区域，能够抑制因边界线位置偏移而产生的特性恶化。

[相位板的第2实施方式]

接着，参照附图来说明本发明的相位板的第2实施方式即相位板P2。

图6表示本发明的第2实施方式的相位板P2的剖面图，该相位板P2的不同点在于，不是通过刻蚀将与第1实施方式的高分子液晶膜2L和高分子液晶膜2R相当的取向方向不同的高分子液晶膜制作图形而形成，而是使用光取向法使得液晶单体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。

具体就是，在透明基板1、4之间均匀地注入具有各向异性的折射率的液晶单体与聚合引发材料的混合溶液之后，将光聚合用的紫外光作为直线偏振光，通过对高分子液晶膜2L的区域以偏振光方向为+22.5°照射，对高分子液晶膜2R的区域以偏振光方向为-22.5°照射，能与第1实施方式相同在分割取向层形成高分子液晶膜2L、2R。

作为利用其它的光取向法，可以对各个透明基板1、4上的取向膜进行制作图形取向处理，使得在透明基板1、4上的高分子液晶膜2L、2R的区域各个高分子液晶膜2L、2R的液晶分子取向方向互相成45°的角度，然后，均匀地涂布具有各向异性的折射率的液晶单体与聚合引发材料的混合溶液，进而，通过照射光聚合用的紫外光使其聚合固化，在透明基板1、4面内形成与各个区域的取向方向相对应的平行取向的高分子液晶膜2L、2R。

因而，在第2实施方式的相位板P2中，由于没有在第1实施方式的相位板P1中在刻蚀加工均匀取向的高分子液晶膜之后、再充填均匀折射率透明材料6的这样的工序，因此能简化制作工序。

[相位板的第3实施方式]

接着，参照附图来说明本发明的相位板的第3实施方式即相位板P3。

图7表示本发明的第3实施方式的相位板P3的剖面图，在该相位板P3中，在光射入一侧即透明基板1的一面，均匀形成延迟轴与图2的高分子液晶膜2R相同是以逆时针旋转角度φ＝22.5°的方向、对波长λ的延迟值为λ/2的1/2波片5。

另外，在光射出一侧即透明基板4的一面只在元件的二分割区域的左侧形成使得延迟轴是图2的X轴方向(φ＝0°)、对波长λ的延迟值为λ/2的高分子液晶膜6L，将透明基板1与透明基板4粘结，利用均匀折射率透明材料3来充填没有高分子液晶膜的区域。

1/2波片5能使用在指定方向将上述的高分子液晶、聚碳酸酯拉伸并发现双折射性的膜。透射该1/2波片5的S偏振光和P偏振光，其偏振光方向都旋转-45°。进而，由于透射相位板6L的区域的光其偏振光方向再旋转±90°，因此相位板P3的光学功能与第1和第2实施方式的相同。而且，与第1实施方式相比，由于只有高分子液晶膜6L，因此不必考虑其位置对准，具有能得到稳定的二分割相位板的特征。

[相位板的第4实施方式]

接着，参照附图来说明本发明的相位板的第4实施方式即相位板P4。

图8表示本发明的第4实施方式的相位板P4的剖面图，该相位板P4，在透明基板1的一面只在二分割区域的左侧形成对波长λ的延迟值为λ/2的高分子液晶膜8L，同时在透明基板4的一面只在二分割区域的右侧形成对波长λ的延迟值为λ/2的高分子液晶膜8R，利用均匀折射率透明材料3来充填没有高分子液晶膜的区域，这点上与第1实施方式相同。

另外，该相位板P4，不同点在于，高分子液晶膜8L和8R的分子取向方向、即延迟轴方向相同，其间夹有对波长λ的延迟值为λ/2的1/2波片7，对高分子液晶膜8L和8R和1/2波片7的X轴的延迟轴的角度φ分别为α+22.5°、α-22.5°、α。这里，α为任意角度即可。

根据这样的构成，具有以下特点，不管入射光的直线偏振光的偏振光方向怎样，都能得到射出光的偏振光状态在高分子液晶膜8L、8R的二分割区域对入射光偏振光方向为±45°的直线偏振光、即正交的直线偏振光的射出光。其结果具有以下特点，在入射光的偏振光方向对于1/2波片7的规定的延迟轴方向变动的情况下，在第1到第3的实施方式所示的相位板中射出光的偏振光方向不正交，但在本实施方式的相位板P4中能射出一直正交的直线偏振光。

[光信息记录重放装置的第1实施方式]

接着，作为本发明的光信息记录重放装置的第1实施方式，是将相位板的第1实施方式的相位板P1作为图9所示的光信息记录重放装置的二分割旋光板100使用。

图9所示的光信息记录重放装置D1作为大致结构，包括光源111、准直透镜112、作为旋光性光学元件的1/2波片113、对光源111的射出光进行分波用的第1偏振分束器114(PBS)、生成物光用的空间光调制元件119、反射物光的S偏振光分量的分束器(BS)120、将物光与参照光合成用的第2偏振分束器116(PBS)、将参照光和信息光进行分波的第1分束器(BS)115、监视参照光的光强度的光检测器117、将信息光成像在摄像元件122的透镜121、第1实施方式的相位板P1、以及将参照光和物光以及重放光聚焦到光记录介质10的物镜118。特别是，该相位板P1具有作为图17和图18所示的二分割旋光板100的功能。

还有，作为本发明的光信息记录重放装置使用的二分割旋光板，除第1实施方式的相位板P1以外，也可以是第2到第4实施方式所示的相位板P2到P4中的任何一个。

因而，如图9所示，通过将第1实施方式所示的相位板(除此之外，也可以是相位板P2～P4中的任何一个)代替图17和图18所示的现有的光信息记录重放装置中的二分割旋光板100使用，能够实现小型轻量且透射光偏振光分量的区域分割精度高的记录和重放光学系统。

还有，在上述实施方式中作为相位板，也可以是透射光的偏振光状态不同的高分子液晶膜2L、2R和8L、8R的分割数更多的相位板。另外，说明了使相位板的各个分割区域的高分子液晶膜的分子取向方向与透明基板面平行取向并在厚度方向一致的情况，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、在厚度方向对透明基板具有倾斜度的弯曲取向，只要具有将透射光的偏振光状态变换为所希望的空间分割偏振光的功能即可。

[相位板的第5实施方式]

接着，说明本发明的相位板的第5实施方式即相位板P5。

与在第1到第4的实施方式的二分割旋光板即相位板P1到P4中的不同点在于，相位板的构成单元即高分子液晶膜2L、2R、6L、7、8L、8R和1/2波片5、7的对于波长λs(λs≠λ)的入射光的延迟值为k×λs(式中，k为正的整数)。

例如，在Nd:YAG激光的第2高次谐波的波长即λ＝532nm和DVD用的半导体激光的振荡波长即λs＝660nm的情况下，若设延迟值Rd＝2.5×λ(即m＝2)，则Rd＝2×λs(即k＝2)。

另外，在振荡波长860nm的半导体激光的高次谐波即波长λ＝430nm和DVD用的半导体激光的振荡波长即λs＝650nm的情况下，若设延迟值Rd＝1.5×λ(即m＝1)，则Rd＝λs(即k＝1)。

通过使用这样的高分子液晶膜和对波长λ的1/2波片，则波长λ的相位板透射光的偏振光状态如上所述二分割成A偏振光和B偏振光，但因波长λs的相位板透射光的偏振光状态不变，故不进行二分割。其结果，波长λs的相位板透射光使用物镜，能得到与其数值孔径相对应的聚焦点。

[光信息记录重放装置的第2实施方式]

接着，参照图10，作为本发明的光信息记录重放装置的第2实施方式，说明使用相位板的第5实施方式即相位板P5的光信息记录重放装置。与图9所示的光信息记录重放装置D1有以下的不同点。

在合波单元即偏振分束器116和相位板P5之间的光路中配置透射物光和参照光即波长λ的光、而反射光记录介质10不感光的波长λs(λs≠λ)的光的合波单元即波长选择性的分束器123(DMP)，使得波长λs的入射光的光轴与波长λ的入射光的光轴一致，通过物镜118使光记录介质10中的光聚焦到反射层。

这里，波长λs的光作为来自光源124的P偏振光射出，透射偏振分束器125和1/4波片126，成为圆偏振光，通过准直透镜127成为平行光，射入波长选择性的分束器123。

另一方面，在光记录介质10中的光反射层反射的光经过原来的光路透射1/4波片126，成为S偏振光，在偏振分束器125反射的光聚焦在检测器128的受光面。

这里，由于相位板P5不改变波长λs的透射光的偏振光状态，因此能够适用于现有的光学头装置中使用的各种各样的公知的聚焦伺服法和跟踪伺服法。

其结果，在光记录介质10的指定区域能稳定形成干涉图形。

[偏振分束器的第1实施方式]

图11表示本发明的光信息记录重放装置使用的偏振分束器的第1实施方式即偏振分束器PB1的剖面图，该偏振分束器PB1是包括透明基板11、12、在这些透明基板11、12之间设置的高分子液晶层11A、12A、以及均匀折射率透明材料而构成的。

该偏振分束器PB1是在透明基板11、12的一面形成取向膜并进行取向处理之后，涂布液晶单体并聚合，通过这样来形成寻常光折射率n_o和非常光折射率n_e(n_e＞n_o)的高分子液晶层11A。这时，透明基板11的取向膜进行取向处理，使得高分子液晶11A、12A的取向方向与X轴方向一致，即非常光折射率的方向为X轴方向，另外透明基板12的取向膜进行取向处理，使得高分子液晶12A的取向方向与在Y轴方向一致，即非常光折射率的方向为Y轴方向。

接着，通过光刻法和反应离子刻蚀法，将该高分子液晶层11A、12A加工作为剖面为锯齿光栅形状的光栅常数(间距)为L的闪耀衍射光栅，将具有折射率n_s等于寻常光折射率n_o的均匀折射率透明材料充填到高分子液晶层的凹部，以形成均匀折射率透明材料13，同时将透明基板1与透明基板2粘结。

这时，高分子液晶层11A和12A的锯齿光栅形状如图11所示，成互相对X轴旋转180度的形状。另外，对波长λ的入射光，锯齿状的高分子液晶层11A和12A的高度d最好为d＝λ/(n_e-n_s)，使得+1级衍射光为最大。

还有，在锯齿光栅形状的闪耀衍射光栅近似于N段(N为大于等于3的整数)的阶梯形状的情况下，+1级衍射光为最大时的高分子液晶层的高度d与d＝〔(N-1)/N〕×λ/(n_e-n_s)相当。

根据这样的结构，寻常光偏振光即P偏振光射入高分子液晶层11A时，由于高分子液晶层11A与均匀折射率透明材料13的折射率一致，因此用高分子液晶层11A的闪耀衍射光栅不进行衍射，而是直线前进透射。

另一方面，对高分子液晶层12A来说，由于P偏振光为非常光偏振光，因此利用因高分子液晶层12A与均匀折射率透明材料13的折射率的差异而产生的闪耀衍射光栅，使得在满足sinθ＝λ/L时的角度θ的方向(对于Z轴的+Y方向)产生最大衍射光。这里，λ为入射光的波长，L为光栅常数(间距)。

另外，在非常光偏振光即S偏振光射入高分子液晶层11A的情况下，利用因高分子液晶层11A与均匀折射率透明材料13的折射率的差异而产生的闪耀衍射光栅，使得在满足sinθ＝λ/L时的角度θ的方向(对于Z轴的-Y方向)产生最大衍射光。

另一方面，对高分子液晶层12A来说S偏振光为寻常光偏振光，由于高分子液晶层12A与均匀折射率透明材料13的折射率一致，因此用高分子液晶层12A的闪耀衍射光栅不进行衍射，而是直线前进透射。

因而，偏振分束器PB1构成射入该偏振分束器PB1的P偏振光分量在+Y轴方向的角度θ衍射、另外S偏振光分量在-Y轴方向的角度θ衍射并以分离角度2θ的偏振光方向分离P偏振光和S偏振光的平板型偏振分束器。

由此，根据本实施方式的偏振分束器PB1，与粘合棱镜的偏振分束器相比，能明显减薄作为元件的厚度，同时与现有的平板型偏振分束器相比，能得到很大的偏振光分离角度。

在上述说明中，说明了以同一光栅常数(间距)加工高分子液晶层11A、12A的情况，但也可以改变光栅常数(间距)，使得对入射光的P偏振光和S偏振光的衍射角度不同。另外，也可以将高分子液晶层11A和12A的锯齿光栅形状近似为阶梯光栅形状，但这样降低了衍射效率。

[偏振分束器的第2实施方式]

接着，来说明本发明的光信息记录重放装置使用的偏振分束器的第2实施方式。

图12表示本发明第2实施方式即偏振分束器PB2的剖面图，在该偏振分束器PB2中，在透明基板11的一面形成寻常光折射率为n_o、非常光折射率为n_e(n_e＞n_o)的高分子液晶层11A，加工成剖面为锯齿光栅形状、光栅常数(间距)为L的闪耀衍射光栅，这一点虽然与偏振分束器PB1相同，但为了形成均匀折射率透明材料14，在高分子液晶层11A的凹部充填的均匀折射率透明材料的折射率n_s为寻常光折射率n_o和非常光折射率n_e的平均折射率(n_e+n_o)/2，这一点是不同的。另外，在透明基板12上不形成高分子液晶层这一点也是不同的。

根据这样的结构，在寻常光偏振光即P偏振光射入高分子液晶层11A的情况下，利用因高分子液晶层11A与均匀折射率透明材料14的折射率的差异而产生的闪耀衍射光栅，使得在满足sinθ＝λ/L时的角度θ的方向(对于Z轴的+Y方向)产生最大衍射光。

另一方面，在非常光偏振光即S偏振光射入高分子液晶层11A的情况下，利用因高分子液晶层11A与均匀折射率透明材料14的折射率的差异而产生的闪耀衍射光栅，使得在满足sinθ＝λ/L时的角度θ的方向(对于Z轴的-Y方向)产生最大衍射光。

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、同时S偏振光分量在-Y轴方向的角度θ衍射的偏振光分离角度2θ的平板型偏振分束器。

因而，与偏振分束器PB1相比，虽然由于均匀折射率透明材料14的折射率ns较大，而锯齿光栅形状的高分子液晶层11A的高度d必须取较大的值，但因闪耀衍射光栅的加工一次就能完成，因此能使制作工序简单。

[偏振分束器的第3实施方式]

接着，来说明本发明的光信息记录重放装置使用的偏振分束器的第3实施方式。

图13表示本发明的第3实施方式即偏振分束器PB3的剖面图，该偏振分束器PB3在以下一点与偏振分束器PB1不同，是形成将图11所示的偏振分束器PB1中，加工成锯齿光栅形状的闪耀衍射光栅的高分子液晶层11A和12A的光栅斜面的倾斜方向相对于Y轴反向的高分子液晶层11B和12B。

根据这样形成的结构，如图13所示，P偏振光和S偏振光的衍射方向与图11所示的方向互相交换。通过对透明基板11的取向膜进行取向处理，使得在Y轴方向上高分子液晶的取向方向一致，即使得非常光折射率n_e的方向为Y轴，同时对透明基板12的取向膜进行取向处理，使得在X轴方向上高分子液晶的取向方向一致，即使得非常光折射率n_e的方向为X轴，也发现了相同的作用。这里，标号13为均匀折射率透明材料。

[偏振分束器的第4实施方式]

接着，来说明本发明的光信息记录重放装置使用的偏振分束器的第4实施方式。

图14表示本发明第4实施方式即偏振分束器PB4的剖面图，该偏振分束器PB4形成高分子液晶层11B，使得在图12所示的偏振分束器PB2中加工成锯齿光栅形状的闪耀衍射光栅的高分子液晶层11A的光栅斜面的倾斜方向相对于Y轴反向。由此，如图14所示，P偏振光和S偏振光的衍射方向与图12所示的方向互相交换。通过对透明基板11的取向膜进行取向处理，使得在Y轴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为Y轴，也发现了相同的作用。还有，标号12、14表示与图12相同的光学单元。

[光信息记录重放装置的第3实施方式]

接着，来说明本发明的光信息记录重放装置的第3实施方式。

以下使用图15和图16所示的结构，来说明本发明的光信息记录重放装置D3的实施方式，该实施方式是对具有光记录层和光反射层的盘片状的光记录介质照射参照光，将因物光和参照光的干涉而生成的干涉图形作为信息记录在上述光记录介质中的光记录层中，通过对在记录的干涉图形照射重放光来重放信息，在这样的光信息记录重放装置中，使用上述的本发明的平板型偏振分束器PB1～PB4。

图15表示本发明的第3实施方式的光信息记录重放装置D3，该光信息记录重放装置D3包括光源111、准直透镜112、作为旋光用光学元件的1/2波片113、空间光调制元件119、液晶元件129、相位板P1、物镜118、成像透镜121、以及摄像元件122。

还包括偏振分束器(PBS)PB11、PB12、PB13、PB14，它们与图11所示的本发明的偏振分束器的第1实施方式的偏振分束器(PBS)PB1具有相同结构，是将+Z方向的入射光内的P偏振光在逆时针的角度衍射将S偏振光在顺时针的角度衍射的平板型偏振分束器。

还包括偏振分束器(PBS)PB31、PB32、PB33，它们与图13所示的本发明的偏振分束器的第3实施方式的偏振分束器PB3具有相同结构，是将+Z方向的入射光内的P偏振光在顺时针的角度衍射将S偏振光在逆时针的角度衍射的平板型偏振分束器。

还有，这里设构成各个平板型偏振分束器的偏振光性衍射光栅的光栅常数(间距)完全相同。

(I)接着，使用图15来说明使用光信息记录重放装置D3对在光记录介质10照射物光和参照光、并将利用该干涉而生成的干涉图形作为信息记录在光记录介质中的光记录层中的功能。

使用准直透镜112使光源111射出的直线偏振光(S偏振光)成为平行光，例如使用作为旋光用光学元件的1/2波片113变换为含有S偏振光分量和P偏振光分量的光，调整射入偏振分束器PB11的S偏振光分量和P偏振光分量的比率。

其中，利用该偏振分束器PB11进行衍射的P偏振光分量射入偏振分束器PB31由该偏振分束器PB31衍射，射入空间光调制元件119。

这里，作为空间光调制元件119，例如采用根据对每个像素向液晶层施加的电压来改变液晶层的延迟值而能改变透射光的偏振光状态的液晶显示元件，入射光即P偏振光在不施加电压时，起到1/2波片的作用，使透射光为S偏振光。另一方面，在施加电压时，起到延迟值为零的透明板的作用，透射光维持在P偏振光，它是这样构成的该空间光调制元件119具有电压可变波片的功能。

这样，对每个像素施加电压成为S偏振光和P偏振光的空间图形的投射空间光调制元件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。

其结果，变换为空间光调制元件119的与每个像素的S偏振光量的量相对应的衍射光强度，成为包含具有两维明暗图形的信息。该物光即S偏振光分量利用偏振分束器PB33进行衍射，经相位板P1由物镜118在光记录介质10上聚焦。

另一方面，利用偏振分束器PB11进行衍射的S偏振光分量利用偏振分束器PB32进行衍射，射入起到电压可变波片作用的液晶元件129。这里，该液晶元件129对入射光的S偏振光在向液晶层不施加电压时起到1/2波片的作用，使透射光为P偏振光。另一方面，在施加一定以上的电压时，起到延迟值为零的透明板的作用，透射光维持S偏振光。另外，若是在其中间的施加电压，则成为将P偏振光与S偏振光混合的椭圆偏振光射出光。

因而，在光记录介质10中将物光与参照光的干涉图形作为信息来记录的情况下，通过对液晶元件129不施加电压而使其起到1/2波片的作用，使透射光变换为P偏振光。而且，该P偏振光分量利用偏振分束器PB13在射入偏振分束器PB33的方向进行衍射。射入该偏振分束器PB33的P偏振光分量在这里衍射，作为参照光经相位板P1由物镜118在光记录介质10上聚焦。

因而，能使S偏振光分量的物光与P偏振光分量的参照光的光轴一致，在同一轴上，经相位板P1由物镜118在光记录介质上聚焦。其结果，通过光信息记录重放装置的相位板P1的作用，由物光和参照光产生的干涉图形记录在光记录介质10内。

(II)接着，使用图16来说明利用本发明的光信息记录重放装置D3重放在光记录介质10上作为干涉图形记录的信息的功能。

与信息记录时不同，重放时对空间光调制元件119即液晶显示元件的所有像素施加电压，使液晶层的延迟值为零。其结果，空间光调制元件119的透射光维持P偏振光不变，射入偏振分束器PB12，利用该偏振分束器PB12在不射入偏振分束器PB33的方向进行衍射。其结果，就对光记录介质10不射入包含信息的物光。

另外，重放时通过调整起到电压可变波片作用的液晶元件129的施加电压，使射入该液晶元件129的S偏振光分量变换成具有S偏振光分量和P偏振光分量的射出光。其结果，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的方向进行衍射，同时还利用偏振光分束器PB33进行衍射，作为重放用的重放光经相位板P1由物镜118在光记录介质10上聚焦。

而且，若该重放光射入光记录介质10，则利用记录在光记录介质10中的反射图形进行，衍射生成信息光。然后，该生成的信息光以与重放光反方向前进，经物镜118和相位板P1的光路，作为P偏振光射入偏振分束器PB33。

然后，该P偏振光的入射光利用偏振分束器PB33进行衍射，射入偏振分束器PB13，进而利用该偏振分束器PB13进行衍射，射入液晶元件129。

射入该液晶元件129的P偏振光变换为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进行衍射，射入偏振分束器PB14，进而利用该偏振分束器PB14进行衍射，通过成像透镜121射入CCD阵列等的摄像元件122。由此，重放用空间光调制元件119生成的图像。

在图15和图16中，示出了分离配置各个平板型偏振分束器的结构的情况，例如，也可以将偏振分束器PB11和PB14、偏振分束器PB31和PB32、偏振分束器PB12和PB13的各个组形成一体来减少零部件数量。其结果，光信息记录重放装置成为只用4个偏振分束器的简化的结构。

另外，在本发明的平板型偏振分束器中，由于通过光刻法和反应离子刻蚀法，能够以高精度来加工由高分子液晶层组成的闪耀衍射光栅，因此能得到稳定的分束角度。其结果，与图20所示的现有的粘合棱镜的偏振分束器PB5相比，能够实现特性稳定的光信息记录重放装置。

另外，在本发明的平板型偏振分束器中，与图21的现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图15所示的空间光调制元件119的显示区域，能够缩短偏振分束器之间的距离。其结果，能实现光信息记录重放装置的小型化。

还有，在光信息记录重放装置D3中，与图10所示的光信息记录重放装置D2相同，通过在偏振分束器PB33与相位板P1之间的光路中配置色合波单元(DMP)，能够将与记录重放干涉图形的波长λ不同的波长λs的光合成，能适用公知的聚焦伺服法和跟踪伺服法。

以下，来叙述实施例。

[实施例1]

参照图1(剖面图)和图2(平面图)来具体说明相位板的第1实施方式所示的相位板P1。

(1)在玻璃基板(相当于透明基板1)的一面形成取向膜用的聚酰亚胺膜，进行取向处理，使得具有各向异性的折射率的液晶单体在对图2的X轴的+22.5°的方向取向，然后通过照射紫外光使其聚合固化，来形成各高分子液晶膜2。这里，在图2中从+X轴到+Y轴方向的顺时针的旋转角度为正。这时，高分子液晶膜2形成膜厚为2.22μm、具有寻常光折射率n_o＝1.55、非常光折射率n_e＝1.67、与玻璃基板(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)同样，在玻璃基板(相当于透明基板4)的一面形成在对图2的X轴的-22.5°的方向取向、膜厚d＝2.22μm、具有寻常光折射率n_o＝1.55、非常光折射率n_e＝1.67的高分子液晶膜2。这时，形成在各个玻璃基板上的高分子液晶膜成为延迟值为(n_e-n_o)×d＝0.266μm、对波长λ＝532nm(0.532μm)的光的1/2波片。

(3)接着，通过光刻法和反应离子刻蚀法，进行制作图形加工，使得能够去除玻璃基板(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)进而，使用折射率n_s＝1.55的粘结材料(均匀折射率透明材料3)，如图1所示，进行位置对准，使得高分子液晶膜2L和2R的加工部的边界线在X方向上一致，同时将玻璃基板之间(透明基板1、4)粘结，使得用粘结材料(均匀折射率透明材料3)充填，来制作二分割相位板P1。

在对这样得到的相位板P1垂直地、换句话说就是以波长λ＝532nm在Y轴方向偏振光的直线偏振光(S偏振光)在+Z轴方向射入时，如图3所示，透射高分子液晶膜2L部分的射出光成为偏振光方向为+45°的B偏振光。另一方面，如该图(B)所示，透射高分子液晶膜2R部分的射出光成为偏振光方向为-45°的A偏振光，变换成互相正交的直线偏振光。

另外，在以波长λ＝532nm在X轴方向偏振光的直线偏振光(P偏振光)在+Z轴方向射入时，如图4(A)所示，透射高分子液晶膜2L部分的射出光成为偏振光方向为+45°的A偏振光。另一方面，如该图(B)所示，透射高分子液晶膜2R部分的射出光成为偏振光方向为-45°的B偏振光，变换成互相正交的直线偏振光。

因而，由于在二分割区域的边界线上没有位置偏移，因此能够抑制二分割边界区域的特性恶化区，以实现单独且小型轻量的相位板P1。另外，即使在入射光偏离了对相位板P1的垂直射入的条件下射入时，透射光的偏振光状态也基本上不变，能维持稳定的直线偏振光。

接着，设安装相位板P1的图9所示的光信息记录重放装置为D1。其结构和动作与光信息记录重放装置的第1实施方式相同，通过光信息记录重放装置向光记录介质10进行信息的记录或重放的基本作用与使用图17和图18说明的内容相同。还有，作为光源111使用波长λ＝532nm的Nd:YAG激光的第2高次谐波。

通过使用安装相位板P1的本实施例的光信息记录重放装置D1，由于提高了相位板P1的透射光偏振光分量的区域分割精度，因此可实现小型轻量且稳定的记录容量大的信息记录和重放装置。

[实施例2]

接着，使用图7(剖面图)来具体说明相位板的第5实施方式所示的相位板P5。

与实施例1相同，在玻璃基板(相当于透明基板1)的一面形成膜厚6.65μm、具有寻常光折射率n_o＝1.55、非常光折射率n_e＝1.75、在对X轴的+22.5°的方向取向的高分子液晶膜5。

同样，在玻璃基板(相当于透明基板4)的一面形成膜厚d＝6.65μm、具有寻常光折射率n_o＝1.55、非常光折射率n_e＝1.75、在X轴(φ＝0°)的方向取向的高分子液晶膜。进而，通过制作图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。

进而，使用与高分子液晶膜6L的寻常光折射率n_o和非常光折射率n_e的平均折射率相当的折射率n_s＝1.65的粘结材料(均匀折射率透明材料3)，如图7所示，充填没有高分子液晶膜6L的区域，同时粘结玻璃基板之间(透明基板1、4)，来制作图10的光信息记录重放装置中安装用的相位板P5。

这时，形成在各个玻璃基板的高分子液晶膜5和6L的延迟值都为Rd＝1330nm，对波长λ＝532nm相当于2.5λ，对波长λs＝660nm相当于2.0λ。

因而，高分子液晶膜5和高分子液晶膜6L起到对波长λ＝532nm作为1/2波片的作用，对波长λs＝660nm，透射光的偏振光状态不变，不起到作为相位板的作用。

接着，设安装相位板P5的图10所示的光信息记录重放装置为D2。其结构和动作与光信息记录重放装置的第2实施方式相同，使用射出Nd:YAG激光的第2高次谐波的波长λ＝532nm的光源111，使用射出光记录介质10不感光的DVD用的半导体激光器的波长λs＝660nm的光源124。

通过使用这样的相位板P5，对波长λ与光信息记录重放装置一样，相位板P1的透射光的偏振光状态二分割成A偏振光和B偏振光，用于向光记录介质10的信息的记录或重放。

另一方面，对波长λs，相位板P1的透射光的偏振光状态不变，通过物镜118能得到与其数值孔径相对应的聚焦点。这里，通过将聚焦点配置在光记录介质10中的光反射层，由于来自光反射层的反射光在光检测器128的受光面聚焦，因此，通过例如在光检测器128的光射入侧配置柱面透镜(未图示)，使用对受光面进行4分割的光检测器128，能适用象散聚焦伺服法。

另外，例如在光记录介质10中的光反射层预先形成跟踪用的沟槽，在光源124的光射出侧配置产生三光束用的衍射光栅(未图示)，通过使用具有三光束检测用受光面的光检测器128，能适用三光束跟踪伺服法。

因而，通过使用由驱动机构(未图示)移动物镜118的聚焦伺服法和跟踪伺服法，使得波长λs的光在光记录介质10中的指定的光反射层位置聚焦，则在光记录介质10的指定区域能将由波长λ的光产生的信息作为干涉图形稳定记录，或能稳定记录重放的信息即干涉图形。

[实施例3]

接着，使用图11所示的剖面图来具体说明本发明的光信息记录重放装置使用的偏振分束器的第1实施方式即偏振分束器PB1。

通过在玻璃基板(透明基板1)的一面形成取向膜，在X轴方向进行取向处理之后，涂布液晶单体并聚合，来形成在玻璃基板面内的X轴方向上高分子液晶的取向方向一致的寻常光折射率n_o＝1.55、非常光折射率n_e＝1.75的膜厚为2.33μm的高分子液晶层11A。

同样，通过在玻璃基板(透明基板12)的一面形成取向膜，在Y轴方向进行取向处理之后，涂布液晶单体并聚合，来形成在玻璃基板面内的Y轴方向上高分子液晶的取向方向一致的寻常光折射率n_o＝1.55、非常光折射率n_e＝1.75的膜厚为2.33μm的高分子液晶层12A。

接着，通过光刻法和反应离子刻蚀法，将该高分子液晶层11A和12A加工成剖面为锯齿光栅形状、光栅常数(间距)L(＝5μm)的闪耀衍射光栅，使用折射率n_s＝1.55的均匀折射率粘结材料，通过在高分子液晶层的凹部充填来形成均匀折射率透明材料13，同时将玻璃基板(透明基板11)与玻璃基板(透明基板12)粘结，来形成图11所示的平板型偏振分束器PB1。这时，高分子液晶层11A和12A的锯齿光栅形状加工成与8级的阶梯光栅近似的形状，成互相对X轴旋转180度的形状。

在P偏振光射入偏振分束器PB1的情况下，由于高分子液晶层11A与均匀折射率透明材料13的折射率之差(n_o-n_s)为零，因此利用闪耀衍射光栅(11A)不进行衍射而是透射。另一方面，高分子液晶层12A与均匀折射率粘结材料13的折射率之差(n_e-n_s)为0.20，最大光程长(n_e-n_s)×d为0.466μm，对于波长532nm(0.532μm)的入射光闪耀衍射光栅(12A)的+1级衍射效率约为80％。如图11所示，衍射角度θ为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的情况下，高分子液晶层11A与均匀折射率粘结材料13的折射率之差(n_e-n_s)为0.20，最大光程长(n_e-n_s)×d为0.466μm，对于波长532nm(0.532μm)的入射光，闪耀衍射光栅(11A)的+1级衍射效率约为80％。如图11所示，衍射角度θ为θ＝sin^-1(λ/L)＝6.1°向下衍射。还有，由于高分子液晶层12A与均匀折射率粘结材料13的折射率之差(n_o-n_s)为零，因此利用闪耀衍射光栅(12A)不进行衍射而是透射。

因而，偏振分束器PB1的入射光根据偏振光方向以分离角度12.2°分离为P偏振光和S偏振光。

如上所述，在图20所示的现有的粘合棱镜的偏振分束器PB5中，随着入射光的有效面积的增加，元件的厚度就增加，使得容积和重量加大，但如上所述，在本发明的平板型偏振分束器中，由于是与入射光的有效面积无关的薄型元件，因此能够实现小型轻量的偏振分束器。另外，在本发明的平板型偏振分束器中，与图21所示现有的平板型偏振分束器PB6相比，能够将P偏振光与S偏振光的分束角度扩大为2倍。

进而，由于在光记录介质10中将干涉图形作为信息来记录，同时重放在光记录介质10中作为干涉图形记录的信息，因此通过将由如上所述制作的偏振分束器PB1组成的PB11、PB12、PB13、PB14、以及由高分子液晶层的锯齿光栅形状对于XZ面反转而形成的图13所示的偏振分束器PB3组成的PB31、PB32、PB33如图15和图16所示用于光信息记录重放装置D3中，能够实现光信息记录重放装置的小型轻量化，并且能得到稳定的记录重放动作。

还有，关于光记录介质中的信息的记录和重放的作用与在光信息记录重放装置的第3实施方式中说明的一样。

工业上的实用性。

如上所述的本发明的相位板具有与光信息记录重放装置中必需的二分割旋光板的作用相等的功能，由于二分割区域的边界线没有位置偏移，因此能够抑制二分割边界区域的特性恶化区，能够实现单独且小型轻量的相位板。另外，由于与由晶体等的单晶组成的波片相比，延迟值与角度的关系很小，因此即使在入射光在偏离垂直射入的条件下射入时，透射光的偏振光状态也基本上不变，能维持稳定的直线偏振光。

另外，通过将本发明的相位板安装在光信息记录重放装置中，能够实现小型轻量且稳定的、记录容量大的记录和重放干涉图形信息的装置。

另外，通过将本发明的相位板安装在光信息记录重放装置中，由于使用与干涉图形信息的记录和重放时使用的波长不同的波长，能够使用公知的聚焦伺服法和跟踪伺服法，因此能够在光记录介质的指定区域稳定形成干涉图形。

另外，利用本发明的偏振分束器，由于是与入射光的有效面积无关的薄型元件，因此能得到大的P偏振光和S偏振光的分束角度，并且能实现稳定的分束角度。

另外，通过将本发明的偏振分束器作为在光记录介质内记录干涉图形、同时重放在光记录介质中作为干涉图形记录的信息的光信息记录重放装置的偏振分束器使用，能够实现该光信息记录重放装置的小型轻量化，并且能得到稳定的记录重放动作。

Claims (3)

1.一种相位板，包括夹在透明基板之间的高分子液晶膜，其特征在于，

所述高分子液晶膜是对于波长λ的入射光的延迟值为(m+1/2)×λ、对于与所述入射光的波长λ不同的波长λs的入射光的延迟值为k×λs、在所述透明基板面上分子的取向方向一致的高分子液晶膜，其中，m是零或正的整数，k为正的整数；

所述相位板在波长λ的入射光照射区域内，把所述高分子液晶膜空间分割成其取向方向相对形成指定角度的两个高分子液晶膜，使得根据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状态各不相同。

2.如权利要求1所述的相位板，其特征在于，

所述指定角度为45°。

3.如权利要求1所述的相位板，其特征在于，

所述相位板将只在一个透明基板的一面中的经过所述空间分割的一个区域中形成在面内对于指定方向分子的取向方向一致的一个高分子液晶膜的透明基板、和只在另一个透明基板的一面中的经过所述空间分割的另一个区域中形成对于与所述一个高分子液晶膜的分子取向方向不同的指定方向在面内分子的取向方向一致的另一个高分子液晶膜的透明基板层叠，使得在平面上来看所述一个高分子液晶膜的区域和所述另一个高分子液晶膜的区域互相不重叠。

Images