CN102763026A - 偏振变换元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够将具有规定的波长域中包含的波长的直线偏振光变换为径向偏振光的偏振变换元件。偏振变换元件（1）具有相位反转元件（2）和偏振面旋转元件（3）。偏振面旋转元件（3）具有液晶层（30）和二个透明电极（33）（34）。液晶层（30）具有沿着以偏振面旋转元件（3）与光轴（OA）的交点为中心的圆周方向配置的、取向方向相互不同的多个区域（30a）~（30h）。如果对二个透明电极（33）（34）之间施加了与入射到偏振变换元件（1）的直线偏振光的波长对应的电压，则各区域以使透射了各区域的偏振分量的偏振面与以与光轴的交点为中心的放射方向平行的方式旋转，将直线偏振光变换为径向偏振光。相位反转元件（2）使入射到在沿着以光轴（OA）为中心的放射方向交替配置的第1以及第2环形部分中的第1环形部分的光的相位相对入射到第2环形部分的光的相位反转。本发明能够利用于例如光拾取装置、激光加工机、激光显微镜。

Description

偏振变换元件
技术领域
本发明涉及将直线偏振光变换为径向偏振光的偏振变换元件。
背景技术
以往以来，利用了激光显微镜、光拾取装置、激光加工机等通过向对象物照射光来检测该对象物的形状等信息或者使该对象物产生某种变化的装置。在这样的装置中，为了进一步提高分辨率，从光源照射并聚光到对象物的射束点的直径越小越好。一般，射束点的最小直径由衍射界限规定，其最小直径与波长成比例。因此，从光源照射的光的波长越短，射束点的直径越小。
但是，发出波长短的光的光源例如发出紫色或者紫外光的激光一般比发出比其更长的波长例如发出绿色或者红色光的光源更昂贵。另外，一般，在紫色至紫外的波长范围内，随着波长变短，光学材料的透射率也降低。因此，针对紫色或者紫外光具有高的透射率的光学材料的种类受到限制。
因此，径向偏振光受到关注。径向偏振光是以光轴为中心且直线偏振光的偏振面放射状地分布的偏振光。有如下报告：通过聚光透镜使径向偏振光对焦，从而聚光到焦点面的光成为z偏振光（即，光的传播方向和电场方向相同的偏振光），而能够使光聚光到比由X或者Y偏振光的衍射界限形成的射束点直径小的光点直径。另外，也有如下报告：通过使用径向偏振光，沿着光轴，波束直径窄的范围变长，由此焦深也变深（例如，参照Chin－Cherng Sun、Chin－Ku Liu、“Ultrasmall focusing spot with a long depth of focus based onpolarization and phase modulation”、OPTICS LETTERS、OpticalSociety of America、2003年、第28卷、第2号、p.99－101以及HAIFENG WANG等、“Creation of a needle of longitudinallypolarized light in vacuum using binary optics”、Nature photonics、2008年、第2卷、p.501－505）。
发明内容
为了生成这样的径向偏振光，例如使用在相对光轴方向正交的面中排列多个半波长板、并且以使各半波长板的光学轴的方向不同的方式粘贴的偏振变换元件。另外，还提出了使用光子晶体将直线偏振光变换为径向偏振光的偏振变换元件。
但是，在半波长板以及光子晶体中，如果所入射的光的波长变化，则在正常光线与异常光线之间产生的相位差也变化。因此，对于使用了半波长板或者光子晶体的偏振变换元件，如果入射到该偏振变换元件的光线的波长与设计波长不同，则无法将入射光线变换为径向偏振光。
因此，本发明的目的在于提供一种偏振变换元件，能够将具有规定的波长域中包含的波长的直线偏振光变换为径向偏振光。
根据本发明的一个侧面，提供一种偏振变换元件，具有：相位反转元件，沿着光轴配置，使具有规定的波长的入射光的一部分的相位反转；以及偏振面旋转元件，将具有所述规定的波长的直线偏振光变换为径向偏振光。在该偏振变换元件中，偏振面旋转元件具有：液晶层，包含液晶分子；以及二个第1透明电极，以夹着该液晶层而相对的方式配置。液晶层具有沿着以偏振面旋转元件与光轴的第1交点为中心的圆周方向配置的多个区域，多个区域的每一个中包含的所述液晶分子的取向方向相互不同。液晶层的多个区域的每一个通过对二个第1透明电极之间施加与规定的波长对应的电压，根据该区域中包含的液晶分子的取向方向，旋转直线偏振光中的透射了该区域的分量的偏振面，以使其与以第1交点为中心的放射方向平行。由此，偏振面旋转元件将直线偏振光变换为径向偏振光。
另外，相位反转元件具有沿着以相位反转元件与光轴的第2交点为中心的放射方向交替配置的第1环形部分以及第2环形部分，使入射到第1环形部分的直线偏振光或者径向偏振光的相位相对入射到第2环形部分的直线偏振光或者径向偏振光的相位反转。
优选地，多个区域的每一个中包含的液晶分子的取向方向是与入射到偏振面旋转元件的直线偏振光的偏振面所成的角度成为通过第1交点以及该区域的规定的直线与偏振面之间的角度的1/2的方向，通过对二个第1透明电极之间施加规定的电压，偏振面旋转元件使直线偏振光中的透射了多个区域的每一个的分量的偏振面旋转直线偏振光的偏振面与取向方向所成的角的2倍的角度而与所述规定的线平行。
另外，优选多个区域的每一个中的规定的线是通过第1交点，并且对该区域进行2等分的线。
进而，将多个区域中的与入射到偏振旋转元件的直线偏振光的偏振面平行并且与通过光轴的面交叉的二个区域的某一方设为第1区域，以使多个区域的总数成为N时，使相对该第1区域按照顺时针或者逆时针的顺序第n个区域中的取向方向、和入射到第1区域的直线偏振光的偏振面所成的角度θ成为θ=360°×（n－1）/（2N）的方式，设定多个区域中的取向方向。其中n是1至N中的某一个整数。
另外，相位反转元件具有：第2液晶层，包含第2液晶分子；以及二个第2透明电极，以夹着该第2液晶层而相对的方式配置，二个第2透明电极中的一方是与第1环形部分对应的多个环形电极，通过对该环形电极与二个第2透明电极的另一方之间施加与规定的波长对应的电压，使入射到第1环形部分的直线偏振光或者径向偏振光的相位反转。
在该情况下，优选相位反转元件配置于偏振面旋转元件的入射侧，第2液晶层中包含的第2液晶分子沿着与入射到相位反转元件的直线偏振光的偏振面平行的方向取向。
或者，优选相位反转元件配置于偏振面旋转元件的出射侧，第2液晶层中包含的第2液晶分子被取向为以第2交点为中心的放射状。
另外，优选偏振变换元件还具有根据规定的波长变更电压，并且将该电压施加到二个第1透明电极之间以及二个第2透明电极之间的驱动电路。
另外，优选偏振变换元件还具有配置于偏振面旋转元件的入射侧或者出射侧的残留双折射补偿元件。
在该情况下，优选残留双折射补偿元件具有与偏振面旋转元件具有的液晶层的多个区域的每一个向光轴方向投影的位置一致的多个第2区域，多个第2区域的每一个具有消除在对液晶层施加了第2电压时液晶层的多个区域中的光轴方向的投影位置一致的区域所产生的双折射的双折射。
另外，优选残留双折射补偿元件具备具有多个第2区域的第3液晶层，并且该第3液晶层中的多个第2区域的每一个具有以与偏振面旋转元件具有的液晶层中的多个区域中的光轴方向的投影位置一致的区域中的液晶分子的取向方向正交的方式取向的第3液晶分子。
本发明的偏振变换元件起到通过调整对液晶层施加的电压，能够将规定的波长域内的任意的波长的直线偏振光变换为径向偏振光这样的效果。另外，该偏振变换元件能够仅通过将对液晶层施加的电压切换为ON或者OFF，将入射光容易地切换为直线偏振光和径向偏振光中的某一个。因此，该偏振变换元件能够针对被照射物的相同的部位照射直线偏振光、或者照射径向偏振光，能够容易地得到照射了两方的偏振光的入射光时的信息。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的偏振变换元件的概略结构图。
图2是偏振变换元件具有的液晶元件的概略正面图。
图3（A）是图2的XX′的箭头表示的线的未施加电压时的液晶元件的概略侧面剖面图，图3（B）是图2的XX′的箭头表示的线的施加了电压时的液晶元件的概略侧面剖面图。
图4是相位反转元件的透明电极的概略正面图。
图5是示出偏振面旋转元件的液晶层的各区域中的液晶的取向方向、和透射了各区域的直线偏振分量的偏振光方向的图。
图6是示出从偏振变换元件出射的径向偏振光的概略的图。
图7是示出偏振面旋转元件的液晶层具有取向方向相互不同的6个区域的情况下的、各区域中的液晶的取向方向、和透射了各区域的直线偏振分量的偏振光方向的图。
图8是示出通过对偏振面旋转元件具有的透明电极之间的液晶层施加的电压和该液晶层产生的正常光线和异常光线的光程差的一个例子的图。
图9（A）以及图9（B）分别是变形例的相位反转元件中设置的入射侧的透明电极的概略正面图。
图10（A）是第2实施方式的偏振变换元件的概略背面图，图10（B）是图10（A）的YY′的箭头表示的线的第2实施方式的偏振变换元件的概略侧面剖面图。
图11是利用了各实施方式的偏振变换元件的某一个的作为光照射装置的一个例子的光拾取装置的概略结构图。
图12（A）是从入射侧观察了变形例的偏振变换元件具有的残留双折射补偿元件的概略正面图，图12（B）是图12（A）的箭头yy′表示的线的偏振变换元件的概略侧面剖面图。
图13（A）是示出变形例的相位反转元件的一侧的透明电极的构造的概略正面图，图13（B）是示出变形例的相位反转元件的另一侧的透明电极的构造的概略背面图。
（符号说明）
1：偏振变换元件；2、2’：相位反转元件；3：偏振面旋转元件；4、4’：液晶元件；20、30：液晶层；20a~20h、30a~30n：扇形区域；21、22、31、32：透明基板；23、24、33、34：透明电极；25、26、35、36：取向膜；27、37：液晶分子；28、38：密封材料；29、39：框架；10：光拾取装置；11：光源；12：准直透镜；13：分束器；14：物镜；15：成像透镜；16：受光元件；17：偏振变换元件；18：控制器；19：致动器；300：残留双折射补偿元件；310：液晶层；310a~310h：扇形区域。
具体实施方式
以下，参照图，说明一个实施方式的偏振变换元件。该偏振变换元件具有：相位反转元件，具有使入射的直线偏振光的环形形状的一部分的相位反转的液晶层；以及偏振面旋转元件，配置于相位反转元件的出射侧，具有将直线偏振光变换为以光轴为中心的径向偏振光的液晶层。由此，该偏振变换元件将直线偏振光变换为径向偏振光，并且使径向偏振光中包含的放射状地分布的各直线偏振分量的一部分的相位反转。另外，该偏振变换元件通过调节对各液晶层施加的电压，将具有规定的波长域内的任意的波长的直线偏振光变换为径向偏振光。
图1是本发明的一个实施方式的偏振变换元件的概略结构图。偏振变换元件1具有：液晶元件4，将所入射的直线偏振光变换为径向偏振光；驱动电路5，驱动液晶元件4；电压调节器6，调节从驱动电路5对液晶元件4施加的电压；以及电源7，对偏振变换元件1供给电力。
另外，液晶元件4和驱动电路5以及电压调节器6经由例如柔性印刷基板（以下，称为FPC）那样的具有导电线的基板而连接。另外，驱动电路5以及电压调节器6也可以配置于FPC上。
图2是偏振变换元件1具有的液晶元件4的概略正面图。另外，图3（A）以及图3（B）分别是图2所示的箭头X、X′所示的线的液晶元件4的概略侧面剖面图。其中，图3（A）示出未对液晶元件4施加电压时的液晶元件4中包含的液晶分子的状态，图3（B）示出对液晶元件4施加了电压时的液晶元件4中包含的液晶分子的状态。
如图2以及图3（A）所示，该液晶元件4具有相位反转元件2、和沿着光轴OA而与相位反转元件2邻接地配置的偏振面旋转元件3。
另外，入射到偏振变换元件1的液晶元件4的光是直线偏振光，其入射到相位反转元件2侧。然后，该直线偏振光通过透射相位反转元件2以及偏振面旋转元件3被变换为径向偏振光，并从偏振面旋转元件3出射。
另外，为了便于说明，设为入射到偏振变换元件1的液晶元件4的光的偏振面如图2的箭头A所示，与图2示出的面正交、并且处于纵方向的面。
相位反转元件2使所入射的直线偏振光中的图2所示的区域2a内包含的以光轴OA为中心的至少一个环形形状的部分的相位相对其他部分的相位反转。为此，相位反转元件2具有液晶层20、和沿着光轴OA在液晶层20的两侧大致平行地配置的透明基板21、22。另外，液晶层20中包含的液晶分子27被封入透明基板21以及22与密封部材28之间。另外，相位反转元件2具有配置于透明基板21与液晶层20之间的透明电极23、和配置于液晶层20与透明基板22之间的透明电极24。另外，透明基板21、22由例如玻璃或者树脂等针对具有规定的波长域中包含的波长的光透明的材料形成。另外，透明电极23、24由例如被称为ITO的对氧化铟添加氧化锡而得到的材料形成。在透明电极23与液晶层20之间配置取向膜25。另外，在透明电极24与液晶层20之间配置取向膜26。这些取向膜25、26使液晶分子27向规定的方向取向。另外，在液晶分子27通过光取向等未使用取向膜的方法而取向的情况下，取向膜25、26也可以省略。
进而，在各基板、各透明电极以及各取向膜的外周，配置框架29，该框架29保持各基板。
如图3（A）所示，封入液晶层20的液晶分子27成为例如均质取向、并且向与所入射的直线偏振光的偏振面大致平行的方向取向。即，以使液晶分子27的长轴方向与图2所示的箭头A大致平行的方式，使液晶分子取向。
图4是设置于入射侧的相位反转元件2中设置的透明电极23的概略正面图。另一方面，透明电极24形成为覆盖液晶层20整体。另外，透明电极24既可以具有与图4所示的透明电极23的形状同样的形状，或者，也可以形成为透明电极24具有图4所示的电极形状，透明电极23覆盖液晶层20整体。
透明电极23具有以光轴OA与相位反转元件2的交点c0为中心的、同心圆状的至少一个环形形状的电极。在本实施方式中，透明电极23具有4个环形形状电极23a~23d。由此，在液晶层20中，同心圆状地交替形成被夹持在环形形状电极23a~23d的某一个和透明电极24中的第1环形形状部分、和仅在一侧存在透明电极24的第2环形形状部分。另外，环形形状电极23d的外周对应于图2所示的区域2a的外周。另外，在此，在环形形状电极23a~23d之间未设置电极，但也可以在环形形状电极23a~23d之间独立设置用于施加基准电位的环形形状电极。
如果如图3（B）所示，对这些环形形状电极23a~23d、与夹持液晶层20相对地配置的透明电极24之间，通过驱动电路5施加电压，则以使这些第1环形形状部分20a中包含的液晶分子的长轴方向从与光轴OA正交的方向接近与光轴OA平行的方向的方式使液晶分子倾斜。另一方面，未夹在透明电极之间的第2环形形状部分20b中包含的液晶分子的长轴仍朝向与光轴OA正交的方向。
一般，针对与液晶分子的长轴方向平行的偏振分量（即，异常光线）的折射率ne高于针对与液晶分子的短轴方向平行的偏振分量（即，正常光线）的折射率no。此处，如果将对透明电极23与24之间施加了电压时的、第1环形形状部分20a中包含的液晶分子的长轴方向、和施加了电压的方向即光轴OA的方向所成的角设为ψ，则透射液晶层20的光相对液晶分子27的长轴方向形成角ψ。此时，如果将针对与液晶分子27被取向的方向平行的偏振分量的液晶分子的折射率设为nψ，则成为no≦nψ≦ne。因此，液晶层20中包含的液晶分子27被均质取向，如果液晶层20的厚度是d，则在液晶层20中的夹在环形形状电极23a~23d与透明电极24之间的第1环形部分20a中通过的偏振分量、与第2环形部分20b中通过的偏振分量之间，产生光程差Δnd（=nψd－nod）。另外，在这些二个偏振分量之间产生的相位差Δ成为2πΔnd/λ。另外，λ是入射到液晶层20的光线的波长。
这样，通过调节对透明电极23与透明电极24之间施加的电压，相位反转元件2能够对透射液晶层20的光的相位进行调制。因此，如果对透明电极23与透明电极24之间施加了与入射光的波长对应的规定的电压，则相位反转元件2能够使通过第1环形部分20a的光的相位相对通过第2环形部分20b的光的相位偏移π。
偏振面旋转元件3将在透射了相位反转元件2之后入射的直线偏振光变换为以光轴OA与偏振面旋转元件3的交点c1为中心的具有放射状的直线偏振光分布的径向偏振光。为此，偏振面旋转元件3具有液晶层30、和沿着光轴OA在液晶层30的两侧大致平行地配置的透明基板31、32。另外，也可以省略透明基板31和相位反转元件2的透明基板22中的某一方。在该情况下，例如在透明基板22的一方的面中形成液晶层20，在透明基板22的另一方的面中形成液晶层30。
另外，偏振面旋转元件3具有配置于透明基板31与液晶层30之间的透明电极33、和配置于液晶层30与透明基板32之间的透明电极34。另外，液晶层30中包含的液晶分子37被封入到透明基板31以及32、与密封部材38之间。另外，透明基板31、32由例如玻璃或者树脂等针对具有规定的波长域中包含的波长的光透明的材料形成。另外，透明电极33、34由例如ITO形成。进而，在透明电极33与液晶层30之间配置取向膜35。另外，在透明电极34与液晶层30之间配置取向膜36。这些取向膜35、36使液晶分子37向规定的方向取向。另外，在液晶分子37通过光取向等未使用取向膜的方法而取向的情况下，取向膜35、36也可以省略。
进而，在各基板、各透明电极以及各取向膜的外周，配置了框架39，该框架39保持各基板。另外，框架29和框架39也可以一体地形成。
封入到液晶层30的液晶分子例如被均质取向。另外，液晶层30包括以交点c1为中心而在与光轴OA正交的面内沿着圆周方向配置的多个扇形区域。另外，各扇形区域中包含的液晶分子37被取向为以使所入射的直线偏振光的偏振面成为与以光轴OA为中心的放射方向大致平行的方式，使其偏振面旋转。
图5是示出液晶层30的各扇形区域中的液晶的取向方向、和透射了各扇形区域的直线偏振光的偏振光方向的液晶层30的概略正面图。
在本实施方式中，液晶层30具有顺时针配置且取向方向相互不同的8个扇形区域30a~30h，各扇形区域30a~30h的中心角被设定为相等。另外，在图5中，箭头40a~40h分别表示各扇形区域30a~30h中包含的液晶分子的取向方向。另外，箭头50a~50h分别表示从各扇形区域30a~30h出射的直线偏振光的偏振面。另外，箭头50a~50h中的箭头的前端朝向相反方向的二个箭头表示这些箭头所示的直线偏振光的相位相互偏移π。
另外，将通过交点c1而对扇形区域进行2等分的直线称为该扇形区域的中心线。
以使例如透射了各扇形区域之后的直线偏振分量的偏振面与其透射的扇形区域的中心线平行的方式，决定各扇形区域30a~30h的取向方向。因此，将通过光轴OA与液晶层30的交点c1且和与所入射的直线偏振光的偏振面A平行的面交叉的扇形区域30a设为第1个区域，针对从扇形区域30a起顺时针或者逆时针第n个扇形区域，依照下式设定该扇形区域的取向方向、和通过扇形区域30a的偏振分量的偏振面A所成的角θ。
θ=360°×（n－1）/（2N）（n=1，2，...，N）（1）
其中，N是扇形区域的总数，在本实施方式中N=8。
例如，在n=1的扇形区域30a中，成为θ=0。即，在扇形区域30a中，以使所入射的直线偏振光的偏振面不旋转而使直线偏振光透射的方式，与所入射的直线偏振光的偏振面A大致平行地设定液晶分子的取向方向。
另外，在将第n个扇形区域以扇形区域30a为第1个区域而按照顺时针的顺序设为第n个区域时，以使各扇形区域30b~30h的取向方向和通过扇形区域30a的偏振分量的偏振面A所成的角以顺时针为正分别为22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°的方式，设定各扇形区域30b~30h的取向方向。
或者，在将第n个扇形区域从扇形区域30a起按照逆时针的顺序设为第n个区域时，以使各扇形区域30b~30h的取向方向和通过扇形区域30a的偏振分量的偏振面A所成的角以顺时针为正分别为－157.5°、－135°、－112.5°、－90°、－67.5°、－45°、－22.5°的方式，设定各扇形区域30b~30h的取向方向。
透明电极33、34被配置成夹着液晶层30整体而相对。另外，对透明电极33与34之间，以使液晶层30的扇形区域30a~30h针对规定的波长域中包含的波长作为半波长板而发挥功能的方式，通过驱动电路5施加规定的电压。
此处，如果对透明电极33与34之间施加了电压，则液晶分子根据该电压向相对施加了电压的方向成为平行的方向倾斜。如果将液晶分子的长轴方向、和施加了电压的方向所成的角设为ψ，则透射液晶层30的光相对长轴方向形成角ψ。此时，如上所述，如果将液晶分子针对与液晶分子被取向的方向平行的偏振分量的折射率设为nψ，则成为no≦nψ≦ne。其中，no是针对与液晶分子的长轴方向正交的偏振分量的折射率，ne是针对与液晶分子的长轴方向平行的偏振分量的折射率。
因此，液晶层30中所包含的液晶分子被均质取向，如果液晶层30的厚度是d，则在与液晶分子的取向方向平行的偏振分量和与液晶分子的取向方向正交的偏振分量之间，产生光程差Δnd（=nψd－nod）。因此，通过调节对透明电极33与34之间施加的电压，能够调节与液晶分子的取向方向平行的偏振分量、和与液晶分子的取向方向正交的偏振分量的光程差。因此，通过调节偏振变换元件1对透明电极33与34之间施加的电压，扇形区域30a~30h针对期望的波长分别作为半波长板而发挥功能。
在各扇形区域30a~30h作为半波长板而发挥功能的情况下，如果具有相对液晶分子37的取向方向形成角度θ的偏振面的直线偏振光透射这些扇形区域，则其偏振面以相对所透射的扇形区域的取向方向形成角度－θ的方式旋转。即，偏振面以取向方向为中心而旋转角度2θ。
在图5所示的例子中，各扇形区域30a~30h中的液晶分子的取向方向被设定为相对入射到扇形区域30a的直线偏振光的偏振面A的角度成为各扇形区域的中心线与入射到液晶层30的扇形区域30a的直线偏振光的偏振面A的角度的1/2。因此，如果以从交点c1沿着入射直线偏振光的偏振面A朝向上方的方向为基准，将顺时针方向设为正，则透射了各扇形区域30a~30h的直线偏振分量的偏振面的角度分别成为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°。这样，从偏振面旋转元件3出射的光线以光轴OA为中心而具有放射状的直线偏振分量。
图6是示出从偏振变换元件1出射的径向偏振光61的概略的图。在图6中，各箭头61a~61h分别表示直线偏振分量。另外，各箭头中的箭头的前端朝向相反方向的二个箭头表示这些箭头所示的直线偏振光的相位相互偏移了π。进而，环形形状的区域62a~62d分别表示透射了相位反转元件2的第1环形部分的偏振分量。另外，环形形状的区域62e~62g分别表示透射了相位反转元件2的第2环形部分的偏振分量。
如图6所示，该径向偏振光61具有针对光轴OA放射状地具有偏振面的8种直线偏振分量61a~61h。另外，各直线偏振分量61a~61h沿着放射方向与透射了夹在相位反转元件2的透明电极23、24之间的第1环形部分的分量62a~62d、和透射了未夹在透明电极的第2环形部分的分量62e~62g对应地被分区为7个，在邻接的分区之间相位偏移π。
另外，透射了各扇形区域30a~30h的偏振分量的偏振面以交点c1为中心的放射状地分布即可，其偏振面也可以不与透射的扇形区域的中心线平行。以使透射了各扇形区域30a~30h的偏振光的偏振面成为与通过该扇形区域以及交点c1的规定的直线成为平行的方式，设定各扇形区域30a~30h的取向方向即可。例如，也可以以使各扇形区域30a~30h的取向方向、和入射到扇形区域30a的直线偏振光的偏振面A所成的角成为对通过上述式（1）求出的值加上规定的偏置值而得到的值的方式，设定各扇形区域30a~30h的取向方向。在该情况下，将规定的偏置值例如设定为±5°，以使对各扇形区域30a~30h的中心线和偏振面A所成的角加上该偏置值的2倍而得到的角度（即，透射了扇形区域的偏振分量的偏振面和入射到扇形区域30a的直线偏振光的偏振面所成的角）不超过与邻接的扇形区域的边界和偏振面A所成的角度。
另外，偏振面旋转元件3的液晶层30具有的、取向方向不同的区域的数量不限于8个。液晶层30具有的取向方向不同的区域的数量只要是为了得到通过径向偏振光实现的效果而所需的数量即可。例如，液晶层30也可以具有4、5、6或者16个取向方向相互不同的区域。
图7是示出液晶层30包括6个扇形区域30i~30n时的各扇型区域中的液晶的取向方向、和透射了各区域的直线偏振光的偏振光方向的概略正面图。另外，即使在该变形例中，透明电极33、34也配置成夹着液晶层30整体而相对。
在该变形例中，箭头40i~40n分别表示各扇形区域30i~30n中包含的液晶分子的取向方向。另外，箭头50i~50n分别表示从各扇形区域30i~30n出射的直线偏振光的偏振面。另外，箭头50i~50n中的箭头的前端朝向相反方向的二个箭头表示这些箭头所示的直线偏振光的相位相互偏移了π。
在各扇形区域30i~30n中的、位于光轴OA与液晶层30的交点c1的上方的扇形区域30i中，所入射的直线偏振光的偏振面A、和扇形区域30i的中心线一致。因此，将扇形区域30i设为第1个区域。此时，在顺时针方向上第n个扇形区域的取向方向被设定为例如其取向方向和偏振面A所成的角成为依照上述式（1）计算的角度。
在该情况下，各扇形区域30i~30n的取向方向和通过扇形区域30a的偏振分量的偏振面A所成的角以顺时针为正分别成为0°、30°、60°、90°、120°、150°。
即使在该情况下，也以使液晶层30针对透射了各扇形区域30i~30n的直线偏振光作为半波长板而发挥功能的方式，对夹住扇形区域30i~30n的透明电极33、34之间施加与入射光的波长对应的电压。
由此，如果以从交点c1沿着入射直线偏振光的偏振面朝向上方的方向为基准，并将顺时针方向设为正，则透射了各扇形区域30i~30n的直线偏振分量的偏振面的角度分别成为0°、60°、120°、180°、240°、300°。这样，从偏振面旋转元件3出射的光线以光轴OA为中心而具有放射状的直线偏振分量。
驱动电路5对相位反转元件2的透明电极23与24之间、以及偏振面旋转元件3的透明电极33与34之间施加驱动电压。如上所述，设定为为了相位反转元件2使入射光的一部分的相位反转而使一部分的液晶分子27的长轴方向向光轴OA方向倾斜的角度、和为了偏振面旋转元件3将直线偏振光变换为径向偏振光而通过对透明电极33与34之间施加的电压使液晶分子37的长轴方向向光轴OA方向倾斜的角度相等。因此，驱动电路5能够分别使用适合的驱动电压对液晶层20以及液晶层30进行驱动。
另外，驱动电压也可以是例如脉冲高度调制（PHM）或者脉冲宽度调制（PWM）后的交流电压。如后所述，在电压调整器6连接于驱动电路5与液晶元件4的各透明电极之间的情况下，驱动电路5分别输出具有适合的脉冲高度以及脉冲宽度的驱动电压。另一方面，驱动电路5在从电压调整器6接收电压调整信号的情况下，也可以根据该电压调整信号，调节驱动电压的脉冲高度或者脉冲宽度。
进而，驱动电路5也可以具有用于与其他机器（未图示）连接的接口电路。在该情况下，驱动电路5也可以根据从其他机器经由接口电路接收到的电压调整信号，调节驱动电压的脉冲高度或者脉冲宽度。
电压调整器6根据入射到偏振变换元件1的直线偏振光的波长，调节对相位反转元件2的透明电极23与24之间、以及偏振面旋转元件3的透明电极33与34之间施加的驱动电压。为此，例如，电压调整器6具有连接于驱动电路5与透明电极23以及透明电极33之间的可变电阻器、和用于调节该可变电阻器的电阻值的操作部。操作部例如是带有刻度的操作盘。在该情况下，在带有刻度的操作盘中，安装与入射到偏振变换元件1的直线偏振光的波长对应的刻度。另外，在使与特定的波长对应的刻度对准到规定的基准位置时，可变电阻器的电阻值被调节为成为用于偏振变换元件1将具有该特定的波长的直线偏振光变换为径向偏振光的驱动电压。
或者，电压调整器6具有操作部和生成电压调整信号的电路，该电路和驱动电路5也可以连接。在该情况下，通过操作操作部，电压调整器6将与规定的波长对应的电压调整信号输出到驱动电路5。
图8是示出通过对透明电极33、34之间的液晶层30施加的电压和液晶层30产生的正常光线和异常光线的光程差的一个例子的图。
在图8中，横轴表示对液晶层30施加的电压，纵轴表示光程差。在曲线801中，针对具有波长405nm的光，示出施加电压与光程差的关系。在曲线802中，针对具有波长650nm的光，示出施加电压与光程差的关系。在曲线803中，针对具有波长780nm的光，示出施加电压与光程差的关系。
例如，为了使液晶层30针对具有波长405nm的光作为半波长板而发挥功能，对透明电极33、34之间，施加产生对405nm的整数倍加上202.5nm而得到的光程差的电压即可。因此，如果参照曲线801，则对透明电极33、34之间，施加与光程差1012.5nm相当的约1.4Vrms的电压即可。
另外，为了使液晶层30针对具有例如波长650nm的光作为半波长板而发挥功能，对透明电极33、34之间，施加产生对650nm的整数倍加上325nm而得到的光程差的电压即可。因此，如果参照曲线802，则对透明电极33、34之间，施加与光程差975nm相当的约1.5Vrms的电压即可。
进而，为了使液晶层30针对具有例如波长780nm的光作为半波长板而发挥功能，对透明电极33、34之间，施加产生对780nm的整数倍加上390nm而得到的光程差的电压即可。因此，如果参照曲线803，则对透明电极33、34之间，施加与光程差1170nm相当的约1.1Vrms的电压即可。
电源7与驱动电路5连接，对驱动电路5供给具有规定的电压的直流电力。为此，电源7例如是锂离子电池、碱锰电池等蓄电池。
或者，电源7也可以具有将从商用电源等外部电源供给的电力变换为具有规定的电压的直流电力的转换器电路，并将该直流电力供给到驱动电路5。
如以上说明，本发明的一个实施方式的偏振变换元件能够将直线偏振光变换为径向偏振光。另外，在该偏振变换元件中，为了使所入射的光线的偏振面旋转而利用了液晶，所以能够通过根据所入射的光线的波长调节对液晶层施加的电压，在规定的波长域内生成径向偏振光。
进而，该偏振变换元件能够使形成径向偏振光的各直线偏振光的一部分的相位环形形状地相对其他部分的相位反转，所以能够通过使该径向偏振光聚光，而高效地产生z偏振效果。
另外，对于相位反转元件2的液晶层20，也可以使第2环形部分中包含的液晶分子27向与光轴OA平行的方向取向。在该情况下，液晶层20和液晶层30的厚度相同，液晶层20中包含的液晶分子的光学特性以及电气特性、和液晶层30中包含的液晶分子的光学特性以及电气特性相同。因此，即使在这样使液晶分子27取向了的情况下，液晶变换元件1也能够使用从一个驱动电路5输出的、具有同一波形以及振幅的驱动电压，对液晶层20以及液晶层30进行驱动。
另外，在使对液晶层20施加的电压与对液晶层30施加的电压相同的情况下，也可以以在第1环形部分中，使液晶分子27的长轴方向成为与入射到相位反转元件2的直线偏振光的偏振面平行，在第2环形形状部分中，使液晶分子27的短轴方向成为与入射到相位反转元件2的直线偏振光的偏振面平行的方式，使液晶分子27取向。
另外，根据其他变形例，也可以以在透射相位反转元件2的第1环形形状部分的光与透射第2环形形状部分的光之间，不会由于透明电极而产生光程差的方式，针对第2环形形状部分，也在液晶层20的两侧形成透明电极。
图9（A）以及图9（B）分别是该变形例的在相位反转元件2的入射侧设置的透明电极23的概略正面图。另外，透明电极24与上述实施方式同样地，以覆盖液晶层20整体的方式在基板整个面中形成。另外，透明电极24也既可以具有与图9（A）或者图9（B）所示的透明电极23的形状同样的形状，或者，也可以形成为透明电极24具有图9（A）或者图9（B）所示的电极形状，透明电极23覆盖液晶层20整体。
透明电极23具有以光轴OA与相位反转元件2的交点c0为中心的、圆状的电极23a、和同心圆状的至少一个环形形状的电极。在该变形例中，透明电极23在圆状的电极23a的周围，具有5个环形形状电极23b~23f。另外，各电极之间的隙间越小越好。另外，环形形状电极23f的外周对应于图2所示的区域2a的外周。
在图9（A）所示的例子中，各环形电极以能够独立地控制的方式，从各环形电极分别引出布线，且该布线与驱动电路5连接。另外，在图9（B）所示的例子中，从圆状的电极23a起偶数顺序的环形形状电极彼此、以及奇数顺序的环形形状电极彼此分别通过同一布线电连接，与偶数顺序的环形形状电极连接的布线以及与奇数顺序的环形形状电极连接的布线分别与驱动电路5连接。由此，偶数顺序的各环形形状电极能够通过同一电位来驱动。同样地，奇数顺序的各环形形状电极也能够通过同一电位来驱动。另外，在图9（B）中，奇数顺序的环形形状电极群和偶数顺序的环形形状电极群中的、一方的电极群也可以不被电气地控制。在该情况下，通过对另一方的电极群与透明电极24之间施加电压，能够利用夹在该另一方的电极群与透明电极24之间的液晶层，使光的相位反转。另外，环形形状电极也具有厚度，所以通过了环形形状电极的光的相位相对未透射环形形状电极的光的相位偏移。因此，通过如图9（A）以及图9（B）所示，不仅配置用于电压控制的环形形状电极，而且还配置不需要电压控制的环形形状电极，相位反转元件2能够使在对液晶层20未施加电压的情况下透射相位反转元件2的光束的大致整体成为相同相位。
进而，优选将无需电气地控制的偶数顺序、或者奇数顺序的环形形状电极群的电位设定为和与该环形形状电极群相对的一侧的透明基板中设置的透明电极24相同的基准电位、或者液晶层20内的液晶分子不动作的电位的最大值即阈值电位。阈值电位一般是约1V~2V的有效电压。通过这样设定无需电气地控制的环形形状电极群的电位，相位反转元件2能够将液晶层20的电位控制为一定，所以能够防止由于静电等噪声而使液晶层20的液晶误动作。另外，通过使无需电气地控制的环形形状电极群的电位成为阈值电位，还能够抑制液晶层20的热波动。
进而，也可以切换相位反转元件的位置、和偏振面旋转元件的位置。
图10（A）是切换了相位反转元件的位置和偏振面旋转元件的位置的、第2实施方式的偏振变换元件具有的液晶元件4’的概略背面图。图10（B）是图10（A）所示的箭头Y、Y′所示的线的液晶元件4’的概略侧面剖面图。在图10（A）以及图10（B）中，对第2实施方式的偏振变换元件的各构成要素，附加了与图2以及图3所示的第1实施方式的偏振变换元件1的对应的构成要素同样的参照编号。
该偏振变换元件具有：偏振面旋转元件3；以及相位反转元件2’，沿着光轴OA而与偏振面旋转元件3邻接地配置，使径向偏振光中包含的、以光轴OA为中心而放射状地分布的各直线偏振分量的一部分的相位反转。
其中，偏振面旋转元件3的结构与上述实施方式的偏振面旋转元件3的结构相同。入射到液晶元件4’的光是直线偏振光，并从偏振面旋转元件3侧入射。然后，该直线偏振光通过偏振面旋转元件3变换为径向偏振光之后，入射到相位反转元件2’。相位反转元件2’使所入射的径向偏振光中包含的各直线偏振分量的一部分的相位反转。
此处，如图10（A）以及图10（B）所示，相位反转元件2’具有液晶层20、和沿着光轴OA在液晶层20的两侧配置的透明基板21、22。另外，液晶层20中包含的液晶分子27被封入到透明基板21以及22与密封部材28之间。另外，相位反转元件2’具有配置于透明基板21与液晶层20之间的透明电极23、和配置于液晶层20与透明基板22之间的透明电极24。进而，在透明电极23与液晶层20之间配置取向膜25。另外，在透明电极24与液晶层20之间配置取向膜26。这些取向膜25、26使液晶分子27向规定的方向取向。
进而，在各基板、各透明电极以及各取向膜的外周，配置框架29，该框架29保持各基板。
图10（A）示出被封入到液晶层20的液晶分子的取向方向。封入液晶层20的液晶分子例如被均质取向。另外，液晶层20具有以光轴OA与液晶层20的交点c0为中心而在圆周方向上配置的多个扇形区域20a~20h。
箭头21a~21h表示各扇形区域中包含的液晶分子的取向方向。如箭头21a~21h所示，封入到各扇形区域20a~20h的液晶分子以使其长轴方向朝向以交点c0为中心的放射方向的方式取向。因此，从偏振面旋转元件3出射的光的偏振面即使透射各扇形区域20a~20h也不旋转。
优选设定各扇形区域20a~20h使其与图5所示的偏振面旋转元件3的液晶层30的各扇形区域30a~30h向光轴OA方向投影的位置相等。在该情况下，透射扇形区域30a且针对交点c1具有放射状的偏振分量的直线偏振光透射扇形区域20a。同样地，透射了扇形区域30b~30h的直线偏振光分别透射扇形区域20b~20h。
另外，透明电极23具有以交点c0为中心的同心圆状地配置的至少1个环形形状的电极。例如，透明电极23具有与图4、图9（A）或者图9（B）所示的透明电极同样的构造。另一方面，透明电极24配置成覆盖液晶层20整体。另外，以使透射被透明电极夹住的第1环形部分20a的光的相位与透射未被透明电极夹住的第2环形部分20b的光的相位偏移π的方式，对透明电极23、24之间施加规定的电压。
由此，在透射了相位反转元件2’的径向偏振光中，该径向偏振光中包含的各直线偏振分量中的、透射了第1环形部分的分量的相位相对透射了第2环形部分的分量的相位反转。因此，该偏振变换元件也能够将所入射的直线偏振光变换为具有图6所示那样的偏振面的分布和相位分布的径向偏振光。
另外，在该第2实施方式的偏振变换元件中，相位反转元件2’的液晶分子被取向为以光轴与相位反转元件2’的交点为中心的放射状，所以无法使入射到偏振变换元件的直线偏振光的偏振面和相位反转元件2’的液晶分子的取向方向对齐。另外，即使所入射的直线偏振光的偏振面、和成为偏振面旋转元件3的基准的扇形区域（例如，图5中的区域30a）的中心线偏移，偏振面旋转元件3也能够将所入射的直线偏振光变换为径向偏振光。因此，该偏振变换元件能够简化向光学系嵌入时的对准调节。
另外，在使对液晶层20施加的电压与对液晶层30施加的电压相同的情况下，也可以以在第1环形部分中，使液晶分子27的长轴方向朝向以交点c0为中心的放射方向，并且，在第2环形形状部分中，使液晶分子27的长轴方向朝向以交点c0为中心的圆周方向的方式，使液晶分子27取向。
本发明的偏振变换元件能够嵌入到各种光照射装置来利用。例如，上述各实施方式的任意一个的偏振变换元件能够嵌入到作为光照射装置的一个例子的光拾取装置。
图11是具有偏振变换元件的光拾取装置的概略结构图。如图11所示，光拾取装置10具有光源11、准直透镜12、分束器13、物镜14、成像透镜15、受光元件16、偏振变换元件17、控制器18、以及致动器19。
光源11、准直透镜12、偏振变换元件17、分束器13以及物镜14沿着光轴OA配置成一列。另外，准直透镜12、偏振变换元件17、分束器13以及物镜14使从光源11放射的光在记录介质100上对焦。另一方面，在分束器13的侧面在与光轴OA正交的方向上配置成像透镜15以及受光元件16。另外，由记录介质100反射或者散射的光在通过物镜14之后，被分束器13反射，通过成像透镜15在受光元件16上成像。另外，虽然为了易于理解而未图示，但光拾取装置1也可以在光路上具有球面像差用补偿光学系等各种补偿光学系。
光源11具有例如半导体激光器，输出直线偏振光。
准直透镜12被配置成光源11位于其前侧焦点，使从光源11输出的直线偏振光成为平行光。
偏振变换元件17是上述各实施方式的任意一个的偏振变换元件，优选配置于物镜14的前侧光瞳面。在本实施方式中，偏振变换元件17配置于准直透镜12与分束器13之间。另外，偏振变换元件17将在透射了准直透镜12之后入射到偏振变换元件17的直线偏振光变换为径向偏振光。偏振变换元件17优选配置成例如将直线偏振光变换为径向偏振光的偏振面旋转元件具有的液晶层的各区域中的、不使直线偏振光的偏振面旋转的区域（例如，图5所示的扇形区域30a）中包含的液晶分子的取向方向与入射到偏振变换元件17的直线偏振光的偏振面大致一致，其他区域的液晶分子的取向方向与所入射的直线偏振光的偏振面之间的角成为使偏振面旋转的角度的1/2。
物镜14使从偏振变换元件17出射的径向偏振光在记录介质100上对焦。在该情况下，在焦点附近，由物镜14聚光的光成为z偏振光。因此，能够使焦点附近处的光的光点径小于由衍射界限规定的光点径。例如，本实施方式的光点径成为由衍射界限规定的光点径的约1.5~约1.7分之1。另外，该光拾取装置10还能够增大所聚光的光的焦深。
进而，在物镜14中，安装了循迹用的致动器19。通过致动器19使物镜14在图中的箭头Z的方向上移动，由物镜14聚光的光波束正确地追踪记录介质100的轨道。另外，致动器19与控制器18连接，根据来自控制器18的控制信号使物镜14移动。
通过在记录介质100的轨道面上记录的信息（凹坑），对由记录介质100反射或者散射了的光进行振幅调制。该光再次透射物镜14而成为平行光。然后，该光被分束器13反射，入射到成像透镜15。然后，成像透镜15使所入射的光在受光元件16上成像。
受光元件16具有例如阵列状地排列的多个CCD或者C－MOS等半导体受光元件。另外，各半导体受光元件输出与所受光的光的强度对应的电信号。然后，受光元件16对各半导体受光元件输出的电信号进行平均，将与其平均值相当的电信号作为表示受光的光的强度的光强度信号而传达到控制器18。
控制器18从由受光元件16接收到的光强度信号读出记录信息。另外，控制器18控制偏振变换元件17以及致动器19。为此，控制器18与偏振变换元件17具有的驱动电路连接。另外，控制器18与受光元件16连接，从受光元件16接收光强度信号。然后，控制器18以使偏振变换元件17能够将从光源11输出的直线偏振光变换为径向偏振光的方式，调节对偏振变换元件17的各液晶层施加的电压。具体而言，控制器18通过变更向偏振变换元件17具有的驱动电路输出的电压调整信号，调节对偏振变换元件17的各液晶层施加的电压，同时取得光强度信号，将电压值和光强度信号值对应起来存储到内置的存储器。然后，控制器18根据存储器中存储的光强度信号以及电压值，决定光强度信号成为最大值的电压值，将与该电压对应的电压调整信号发送到偏振变换元件17的驱动电路。然后，偏振变换元件17的驱动电路将与从控制器18接收到的电压调整信号对应的驱动电压施加到各液晶层。
如以上说明，使用了偏振变换元件的光拾取装置使径向偏振光在记录介质上对焦，所以能够通过z偏振效果使该焦点附近处的光点径小于由衍射界限规定的光点径。因此，该光拾取装置能够具有比由衍射界限规定的分辨率高的分辨率。因此，该光拾取装置能够读取具有比由衍射界限规定的分辨率所决定的记录密度高的记录密度的记录介质中记录的信息。另外，该光拾取装置能够增大记录介质附近处的焦深，所以能够抑制由于记录介质与光拾取装置之间的距离变动而发生读取差错。
拾取装置也可以具有输出波长相互不同的光的多个光源。例如，光拾取装置10还可以具有与光源11独立的第2光源（未图示）、和使从各光源输出的光朝向偏振变换元件17的第2分束器（未图示）。在该情况下，以不仅使从光源11输出的光聚光到记录介质100，而且使从第2光源输出的光也在被第2分束器反射之后，经由分束器13、偏振变换元件17以及物镜14聚光到记录介质100的方式，例如在准直透镜12与分束器13之间配置第2分束器，并在该第2分束器的侧方，配置第2光源。
控制器18通过使光源或者第2光源的某一方输出，并且如图8说明的那样，将与正在输出光的光源对应的电压调整信号发送到偏振变换元件17的驱动电路，能够使偏振变换元件17将来自该光源的光变换为径向偏振光。由此，光拾取装置能够使从多个光源中的任意一个输出的光都以具有比由衍射界限规定的光点径小的光点径的方式在记录介质100上聚光。
另外，偏振变换元件17也可以以使由记录介质100反射或者散射了的光也透射的方式，配置于分束器13与物镜14之间。
另外，本发明不限于上述实施方式。例如，上述实施方式的偏振变换元件还适用于作为光照射装置的其他一个例子的、激光手术刀、激光加工机这样的使用光来加工对象物的光加工装置。在该情况下，偏振变换元件与上述光拾取装置同样地，优选配置于输出直线偏振光的光源、与使光聚光的物镜之间、特别是物镜的光源侧的光瞳面。由此，在物镜的焦点附近，所聚光的光成为z偏振光。因此，使用了偏振变换元件的光加工装置能够使可加工的最小尺寸小于衍射界限。
同样地，上述实施方式的偏振变换元件还适用于各种光照射装置、例如激光显微镜、或者干涉计这样的使用光来观察对象物或者测定对象物的形状的装置。即使在该情况下，偏振变换元件也优选配置于输出直线偏振光的光源、与使光聚光的物镜之间、特别是物镜的光源侧的光瞳面。另外，在共焦点型激光显微镜中使用偏振变换元件的情况下，作为照射径向偏振光的被照射物的样品例如载置于XY载置台，通过该XY载置台移动，径向偏振光在样品上不同的点上聚光。或者，共焦点型激光显微镜也可以通过使用恒流镜等来变更从光源发出的激光波束的朝向，利用由于透射偏振变换元件而被径向偏振化的该波束对样品进行扫描。
另外，在激光显微镜中使用偏振变换元件的情况下，通过调节对偏振变换元件的各液晶层施加的驱动电压，能够切换提高样品的深度方向即沿着光轴OA的方向的分辨率、或者使与样品的表面平行的方向即与光轴OA正交的方向的分辨率高于由衍射界限规定的分辨率。
在提高样品的深度方向的分辨率的情况下，对偏振变换元件的各液晶层施加的驱动电压被设定为不将偏振变换元件入射的直线偏振光变换为径向偏振光的电压。例如，以在偏振面旋转元件的液晶层的各区域中，使针对正常光线的光路长与针对异常光线的光路长之差成为从激光显微镜的光源输出的光的波长的整数倍的方式，调节对液晶层施加的驱动电压。另外，以使透射相位反转元件的液晶层的第1环形部分的光的光路长与透射第2环形部分的光的光路长之差成为从光源输出的光的波长的整数倍的方式，调节对该液晶层施加的驱动电压。在该情况下，与样品的表面平行的方向、即与光轴OA正交的方向的分辨率成为由衍射界限规定的分辨率。
另一方面，在使与样品的表面平行的方向的分辨率高于由衍射界限规定的分辨率的情况下，如上所述，以能够将偏振变换元件入射的直线偏振光变换为径向偏振光的方式，调整对偏振变换元件的各液晶层施加的驱动电压。但是，在该情况下，相比于直线偏振光聚光到样品的物体面时，聚光到样品的物体面的光的光点径更小的范围在深度方向上变长。因此，径向偏振光聚光到样品的物体面时的深度方向的分辨率比直线偏振光聚光到样品的物体面时的深度方向的分辨率降低。
这样，使用了上述实施方式的偏振变换元件的激光显微镜通过调节对偏振变换元件的各液晶层施加的驱动电压，能够使径向偏振光向样品聚光而提高与样品的表面平行的方向的分辨率、或者使非径向偏振光向样品聚光而提高深度方向的分辨率。
进而，该激光显微镜为了切换向样品聚光的光，仅变更针对各液晶层的驱动电压即可。因此，例如，与利用了使用光子晶体那样的无法调节偏振面的旋转量的元件来制作的偏振变换元件的情况不同，无需为了切换是否使对样品照射的光成为径向偏振光而使激光显微镜的一部分或者全部机械地移动。因此，该激光显微镜能够防止在该光的切换时焦点位置偏移。
如上所述，有时切换而使用将偏振变换元件入射的直线偏振光变换为径向偏振光的情况、和原样地输出直线偏振光的情况中的某一个。在这样的情况下，即使在能够实质上利用的电压的范围内调整对偏振变换元件的偏振面旋转元件具有的液晶层施加的电压，所有液晶分子未必朝向一定的方向、例如与光轴平行的方向，所以有时偏振面旋转元件的液晶层的双折射不完全消失。如果双折射具有的、即针对正常光线的折射率与针对异常光线的折射率之差并非零，则在圆周方向上分割偏振面旋转元件的液晶层而得到的多个区域中的、液晶的取向方向与入射的直线偏振光的偏振面不平行的区域中透射的直线偏振光的偏振光方向旋转。作为其结果，从偏振面旋转元件出射的光并非直线偏振光。
因此，在一个变形例中，在对偏振面旋转元件的液晶层施加了可调整的电压的范围内的规定的电压的情况下，具有消除透射该液晶层的正常光线与异常光线的光程差（以下，为便于说明称为残留双折射）的双折射的残留双折射补偿元件配置于偏振面旋转元件的入射侧或者出射侧。另外，在规定的电压中，还包括电压值0、即对偏振面旋转元件的液晶层不施加电压的情况。另外，该规定的电压是与在将偏振面旋转元件入射的直线偏振光变换为径向偏振光时对偏振面旋转元件的液晶层施加的电压不同的电压，能够设为在例如可调整的电压的范围内残留双折射成为最小的电压。
图12（A）是从入射侧观察了该变形例的偏振变换元件具有的残留双折射补偿元件的概略正面图，图12（B）是图12（A）的箭头yy′所示的线的偏振变换元件的概略侧面剖面图。在图12（A）以及图12（B）中，对偏振面旋转元件的各构成要素，附加了与图2以及图3（A）所示的偏振面旋转元件3的对应的构成要素同样的参照编号。另外，在图12（B）中，为简化说明，省略了相位反转元件的图示。
在该变形例中，在图3（A）所示的偏振面旋转元件3的出射侧，配置有具有与偏振面旋转元件3同样的结构的残留双折射补偿元件300。另外，残留双折射补偿元件300具有的液晶层310的光轴方向的厚度、以及液晶层310中包含的液晶分子的物理特性与偏振面旋转元件3的液晶层30的厚度、以及液晶层30中包含的液晶分子的物理特性分别相同。另外，残留双折射补偿元件310具有的液晶层310具有以与光轴OA的交点c2为中心而在圆周方向上配置的8个扇形区域310a~310h。各扇形区域310a~310h分别配置成在与光轴OA平行的方向上投影的位置以及形状与图5所示的液晶层30具有的各扇形区域30a~30h的位置以及形状大致一致。因此，例如与透射了扇形区域30a的光轴OA平行的光束透射扇形区域310a。
图12（A）所示的虚线的箭头311a~311h分别表示扇形区域310a~310h内的液晶分子的取向方向。另外，实线的箭头40a~40h表示液晶层30的扇形区域30a~30h内的液晶分子的取向方向。如从图12（A）可知，对于残留双折射补偿元件300的各扇形区域310a~310h，被配置成该扇形区域内的液晶分子与偏振面旋转元件30的对应的扇形区域、即沿着光轴OA方向的位置一致的扇形区域内的液晶分子的取向方向正交。因此，液晶层30的各扇形区域中的进相轴和液晶层310的对应的各扇形区域中的进相轴在与光轴OA正交的面内正交。因此，如果对液晶层30以及液晶层310中的任意一个都未施加电压、或者施加相同的电压，则液晶层30的双折射和液晶层310的双折射相等而相互消除，所以透射偏振变换元件的直线偏振光的偏振面不旋转。
另一方面，通过以相比于未对液晶层30施加电压的情况，在液晶层30的各扇形区域中，使针对正常光线的光路长与针对异常光线的光路长之差增加与所入射的直线偏振光的波长的1/2相当的量的方式，调节对偏振面旋转元件3的液晶层30施加的电压，偏振变换元件能够将所入射的直线偏振光变换为径向偏振光。
另外，残留双折射补偿元件310也可以代替液晶层，而具备具有双折射性的其他双折射元件、例如水晶那样的双折射晶体、光子晶体、或者对高分子膜进行延伸加工而得到的相位差膜。即使在该情况下，对于残留双折射补偿元件310的各扇形区域，也以使双折射元件的进相轴与偏振面旋转元件3的液晶层30的对应的扇形区域中的进相轴正交的方式，配置双折射元件。另外，以使透射残留双折射补偿元件310的双折射元件的正常光线与异常光线的光路长之差等于施加了规定的电压的情况的液晶层30的残留双折射的方式，设定各双折射元件的光轴方向的厚度。
另外，偏振面旋转元件3的液晶层30中包含的液晶分子也可以垂直取向。由此，对残留双折射成为最小的情况的液晶层30施加的电压变小，所以能够抑制偏振变换元件使直线偏振光原样地透射的情况下的偏振变换元件的功耗。
进而，嵌入显微镜装置的物镜等与偏振变换元件组合来使用的物镜也可以更换。在该情况下，根据物镜，光瞳径有时不同。因此，优选以即使使用不同的光瞳径的物镜也得到同样的超清晰效果的方式，偏振变换元件的相位反转元件不依赖于物镜的光瞳径，而使透射了相位反转元件的光束形成以光轴为中心的同心圆状的规定数的环形形状部分，在邻接的环形形状部分彼此中使相位反转。另外，规定数是2以上的整数，例如是3以上且8以下的整数。
另外，上述实施方式的偏振面旋转元件还能够原样地应用于在构造上光瞳径不同的各种物镜。
图13（A）是示出解决这样的课题的变形例的相位反转元件的光的入射侧的透明电极23’的构造的概略正面图，图13（B）是示出变形例的相位反转元件的光的出射侧的透明电极24’的构造的概略背面图。另外，在图13（A）以及图13（B）中，为了易于理解透明电极23’的尺寸和透明电极24’的尺寸不同，示出相位反转元件的液晶层内的密封部材的内侧边界281。透明电极以外的相位反转元件的构造与上述实施方式的任意一个的相位反转元件的构造相同。因此，此处，仅说明透明电极。
在该变形例中，透明电极23’具有以光轴OA与相位反转元件的交点c0为中心的、同心圆状的7个环形形状的电极231a~231g。另外，通过各环形电极，覆盖以交点c0为中心的半径r1（即，交点c0至透明电极23’的最外周的环形电极231g的外缘的距离）的圆形区域的大致整体。该半径r1被设定为在例如使用了具有相对大的光瞳径的物镜的情况下与透射相位反转元件的光束的半径大致相等。
同样地，透明电极24’也具有以交点c0为中心的同心圆状的7个环形形状的电极241a~241g。另外，通过各环形电极，覆盖以交点c0为中心的半径r2（即，交点c0至透明电极24’的最外周的环形电极241g的外缘的距离）的圆形区域的大致整体。该半径r2被设定为在例如使用了具有相对小的光瞳径的物镜的情况下与透射相位反转元件的光束的半径大致相等。即，半径r2被设定为比半径r1小的值。
另外，对于透明电极23’、24’中的哪一个，邻接的二个环形电极彼此都隔开比这些环形电极的宽度窄的间隔而配置且相互绝缘。
在使用光瞳径相对大的物镜的情况下，对透明电极24’具有的所有环形电极以成为等电位的方式进行通电，另一方面，对于透明电极23’，每隔1个环形电极进行通电。例如，对环形电极231a、231c、231e以及231g进行通电，对环形电极231b、231d以及231f不进行通电。通过适合地调节透明电极23’中的通电的环形电极与透明电极24’之间的电压，在该电极之间夹住的液晶层中透射的光线的相位相对透明电极23’中的未通电的环形电极与透明电极24’之间夹住的液晶层中透射的光线的相位偏移π。
另外，在使用光瞳径相对小的物镜的情况下，对透明电极23’具有的所有环形电极以成为等电位的方式进行通电，另一方面，对于透明电极24’，每隔1个环形电极进行通电。例如，对环形电极241a、241c、241e以及241g进行通电，对环形电极241b、241d以及241f不进行通电。通过适合地调节透明电极24’中的通电的环形电极与透明电极23’之间的电压，在该电极之间夹住的液晶层中透射的光线的相位相对透明电极24’中的未通电的环形电极与透明电极23’之间夹住的液晶层中透射的光线的相位偏移π。
此处，透明电极23’具有的环形电极的数量和透明电极24’具有的环形电极的数量相等，两个透明电极的半径不同。因此，该变形例的相位反转元件即使在使用光瞳径不同的二个物镜中的任意一个的情况下，都能够光束中形成相同数量的在邻接的部分彼此中相位反转了的以光轴为中心的同心圆状的环形形状部分。
另外，各透明电极具有的环形电极的数量也可以相互不同。例如，透明电极24’也可以以使透明电极23’的半径和透明电极24’的半径相等的方式，在环形电极241g的外侧还具有1个以上的环形电极。
根据相位反转元件的另一变形例，也可以具有相位反转元件的液晶层的一方中设置的透明电极如图3（A）所示的透明电极24那样配置成覆盖液晶层整体，液晶层的另一方中设置的透明电极如图13（A）所示的透明电极23’那样具有设置成覆盖液晶层的大致整体的同心圆状的多个环形电极。但是，在该变形例中，各环形电极的宽度优选比透明电极23’的环形电极的宽度窄、例如设定为透明电极23’的环形电极的宽度的大致1/10~大致1/2。在该情况下，将邻接的多个环形电极作为一个组，沿着以与光轴的交点为中心的放射方向，交替配置通电的环形电极的组和不通电的环形电极的组。由此，在光束中，形成在邻接的部分彼此中相位反转的环形形状部分。然后，通过根据物镜的光瞳径适合地选择通电的环形电极的组，不依赖于该光瞳径，形成规定数的环形形状部分。
如以上那样，本领域技术人员能够在本发明的范围内，与实施方式对应地进行各种变更。

Claims (10)

1.一种偏振变换元件，具有：
相位反转元件，沿着光轴配置，使具有规定的波长的入射光的一部分的相位反转；以及
偏振面旋转元件，将具有所述规定的波长的直线偏振光变换为径向偏振光，
所述偏振变换元件的特征在于：
所述偏振面旋转元件具有：
液晶层，包含液晶分子；以及
二个第1透明电极，以夹着该液晶层而相对的方式配置，
所述液晶层具有沿着以所述偏振面旋转元件与所述光轴的第1交点为中心的圆周方向而配置的多个区域，所述多个区域的每一个中包含的所述液晶分子的取向方向相互不同，
所述液晶层的所述多个区域的每一个通过对所述二个第1透明电极之间施加与所述规定的波长对应的电压，根据该区域中包含的所述液晶分子的取向方向，旋转所述直线偏振光中的透射了该区域的分量的偏振面，以使其与以所述第1交点为中心的放射方向平行，
所述相位反转元件具有沿着以该相位反转元件与所述光轴的第2交点为中心的放射方向交替配置的第1环形部分以及第2环形部分，使入射到所述第1环形部分的所述直线偏振光或者所述径向偏振光的相位相对入射到所述第2环形部分的所述直线偏振光或者所述径向偏振光的相位反转。
2.根据权利要求1所述的偏振变换元件，其特征在于：
所述多个区域的每一个中包含的所述液晶分子的取向方向是与入射到所述偏振面旋转元件的直线偏振光的偏振面所成的角度成为通过所述第1交点以及该区域的规定的直线与所述偏振面之间的角度的1/2的方向，
通过对所述二个第1透明电极之间施加与所述规定的波长对应的电压，所述偏振面旋转元件使所述直线偏振光中的透射了所述多个区域的每一个的分量的偏振面旋转所述直线偏振光的偏振面与所述取向方向所成的角的2倍的角度而与规定的线平行。
3.根据权利要求2所述的偏振变换元件，其特征在于：所述多个区域的每一个中的所述规定的线是通过所述第1交点并且对该区域进行2等分的线。
4.根据权利要求1所述的偏振变换元件，其特征在于：将所述多个区域中的与所述直线偏振光的偏振面平行并且与通过所述光轴的面交叉的二个区域的某一方设为第1区域，以使所述多个区域的总数成为N时，使相对该第1区域按照顺时针或者逆时针的顺序第n个区域中的所述取向方向、和入射到所述第1区域的所述直线偏振光的偏振面所成的角度θ成为θ=360°×（n－1）/（2N）的方式，设定所述多个区域的每一个中的所述取向方向，此处n是1至N中的某一个整数。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的偏振变换元件，其特征在于：
所述相位反转元件具有：
第2液晶层，包含第2液晶分子；以及
二个第2透明电极，以夹着该第2液晶层而相对的方式配置，
所述二个第2透明电极中的一方是与所述第1环形部分对应的多个环形电极，通过对该环形电极与所述二个第2透明电极的另一方之间施加与所述规定的波长对应的电压，使入射到所述第1环形部分的所述直线偏振光或者所述径向偏振光的相位反转。
6.根据权利要求5述的偏振变换元件，其特征在于：
所述相位反转元件配置于所述偏振面旋转元件的入射侧，
所述第2液晶层中包含的所述第2液晶分子沿着与入射到所述相位反转元件的直线偏振光的偏振面平行的方向取向。
7.根据权利要求5述的偏振变换元件，其特征在于：
所述相位反转元件配置于所述偏振面旋转元件的出射侧，
所述第2液晶层中包含的所述第2液晶分子被取向为以所述第2交点为中心的放射状。
8.根据权利要求5~7中的任意一项所述的偏振变换元件，其特征在于还具有：
驱动电路，根据所述规定的波长变更所述电压，并且将该电压施加到所述二个第1透明电极之间以及所述二个第2透明电极之间。
9.根据权利要求1~8中的任意一项所述的偏振变换元件，其特征在于还具有：
残留双折射补偿元件，配置于所述偏振面旋转元件的入射侧或者出射侧，
该残留双折射补偿元件具有与所述偏振面旋转元件具有的所述液晶层的所述多个区域的每一个向光轴方向投影的位置一致的多个第2区域，该多个第2区域的每一个具有消除在对所述液晶层施加了第2电压时所述液晶层的所述多个区域中的光轴方向的投影位置一致的区域所产生的双折射的双折射。
10.根据权利要求9述的偏振变换元件，其特征在于：所述残留双折射补偿元件具备具有所述多个第2区域的第3液晶层，并且该第3液晶层中的所述多个第2区域的每一个具有以与所述偏振面旋转元件具有的所述液晶层中的所述多个区域中的光轴方向的投影位置一致的区域中的所述液晶分子的取向方向正交的方式取向的第3液晶分子。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104102015A (zh) * 2013-04-09 2014-10-15 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种径向偏振光产生装置及激光加工系统
CN109983378A (zh) * 2016-11-24 2019-07-05 国立大学法人大阪大学 光学元件和光学元件制造方法
CN110908227A (zh) * 2018-09-17 2020-03-24 中强光电股份有限公司 偏光旋转装置及投影装置
CN111247481A (zh) * 2017-12-27 2020-06-05 松下知识产权经营株式会社 光学装置
CN114077102A (zh) * 2020-08-14 2022-02-22 华为技术有限公司 偏振器及阵列、偏振可控方法及装置、电子设备
CN114450628A (zh) * 2019-09-25 2022-05-06 株式会社日本显示器 光控制装置
CN115066650A (zh) * 2020-02-07 2022-09-16 株式会社日本显示器 光控制装置以及照明装置
US11467479B2 (en) 2018-09-17 2022-10-11 Coretronic Corporation Polarizing rotation device and projection device
CN117539083A (zh) * 2024-01-08 2024-02-09 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 一种可变焦液晶透镜

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5885546B2 (ja) * 2011-03-11 2016-03-15 シチズンホールディングス株式会社 光学素子、光学素子を備えた顕微鏡装置ならびに光学素子の組み立て方法
JP5769590B2 (ja) * 2011-11-11 2015-08-26 シチズンホールディングス株式会社 位相及び偏光変調デバイス、また、それを用いたレーザー顕微鏡
CN108828842B (zh) * 2013-02-27 2021-07-27 视瑞尔技术公司 相位调制器
KR102271203B1 (ko) * 2013-12-23 2021-06-30 삼성디스플레이 주식회사 거울 겸용 표시 장치
JP6817623B2 (ja) * 2016-11-28 2021-01-20 公立大学法人兵庫県立大学 偏光制御装置および偏光制御方法
JP7028456B2 (ja) * 2016-12-13 2022-03-02 国立研究開発法人産業技術総合研究所 光偏向素子、光偏向素子の駆動方法および光偏向素子モジュール
WO2019241575A1 (en) 2018-06-15 2019-12-19 Magic Leap, Inc. Wide field-of-view polarization switches with liquid crystal optical elements with pretilt
EP3807711A4 (en) * 2018-06-15 2022-02-23 Magic Leap, Inc. WIDE FIELD OF VIEW POLARIZATION SWITCHES AND METHOD OF MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL OPTICAL ELEMENTS WITH FORWARD TILT
JP7294970B2 (ja) * 2019-09-20 2023-06-20 スタンレー電気株式会社 車両用灯具システム
JP7408422B2 (ja) * 2020-01-30 2024-01-05 株式会社ジャパンディスプレイ 光制御装置及び照明装置
CN111897164B (zh) * 2020-09-07 2022-06-24 合肥工业大学 液晶型径向偏振光转换器及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040169924A1 (en) * 2003-02-27 2004-09-02 Asml Netherlands, B.V. Stationary and dynamic radial transverse electric polarizer for high numerical aperture systems
WO2005071718A1 (ja) * 2004-01-27 2005-08-04 Nikon Corporation 光学系、露光装置、および露光方法
JP2007115299A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Konica Minolta Holdings Inc 光ピックアップ用液晶デバイスおよび光ピックアップ
JP4056314B2 (ja) * 2002-02-19 2008-03-05 シャープ株式会社 液晶表示装置
US20090244444A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 Seiko Epson Corporation Liquid crystal display device and electronic apparatus

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3813800B2 (ja) * 1999-09-24 2006-08-23 佐藤 進 液晶セルパラメータ検出装置
JP4668549B2 (ja) * 2004-04-21 2011-04-13 大日本印刷株式会社 位相差量可変な光学補償素子およびそれを用いた液晶ディスプレイ
JP2006313273A (ja) 2005-05-09 2006-11-16 Osaka Univ 顕微鏡
JP4512693B2 (ja) * 2006-01-18 2010-07-28 ナノフォトン株式会社 偏光制御素子とその製造方法、並びに、顕微鏡
KR20090051031A (ko) 2006-06-21 2009-05-20 유니버시티 오브 데이턴 편광 제어 방법 및 그의 응용
JP4669995B2 (ja) 2006-08-02 2011-04-13 ナノフォトン株式会社 光学顕微鏡及び観察方法
ES2302460B1 (es) * 2006-12-15 2009-05-21 Universidad De Zaragoza Conversor de polarizacion acromatico y dispositivo de focalizacion basado en dicho conversor.
JP5355961B2 (ja) * 2007-10-16 2013-11-27 三洋電機株式会社 投写型映像表示装置
US8891034B2 (en) * 2008-03-28 2014-11-18 Citizen Holdings Co., Ltd. Liquid crystal optical element and optical pickup apparatus
JP2010019630A (ja) 2008-07-09 2010-01-28 Tokyo Institute Of Technology 顕微分光装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4056314B2 (ja) * 2002-02-19 2008-03-05 シャープ株式会社 液晶表示装置
US20040169924A1 (en) * 2003-02-27 2004-09-02 Asml Netherlands, B.V. Stationary and dynamic radial transverse electric polarizer for high numerical aperture systems
WO2005071718A1 (ja) * 2004-01-27 2005-08-04 Nikon Corporation 光学系、露光装置、および露光方法
JP2007115299A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Konica Minolta Holdings Inc 光ピックアップ用液晶デバイスおよび光ピックアップ
US20090244444A1 (en) * 2008-03-26 2009-10-01 Seiko Epson Corporation Liquid crystal display device and electronic apparatus

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104102015A (zh) * 2013-04-09 2014-10-15 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种径向偏振光产生装置及激光加工系统
CN109983378A (zh) * 2016-11-24 2019-07-05 国立大学法人大阪大学 光学元件和光学元件制造方法
CN111247481A (zh) * 2017-12-27 2020-06-05 松下知识产权经营株式会社 光学装置
CN111247481B (zh) * 2017-12-27 2024-03-08 松下知识产权经营株式会社 光学装置
US11467479B2 (en) 2018-09-17 2022-10-11 Coretronic Corporation Polarizing rotation device and projection device
CN110908227A (zh) * 2018-09-17 2020-03-24 中强光电股份有限公司 偏光旋转装置及投影装置
CN114450628A (zh) * 2019-09-25 2022-05-06 株式会社日本显示器 光控制装置
CN115066650A (zh) * 2020-02-07 2022-09-16 株式会社日本显示器 光控制装置以及照明装置
CN115066650B (zh) * 2020-02-07 2023-09-15 株式会社日本显示器 光控制装置以及照明装置
CN114077102B (zh) * 2020-08-14 2023-03-17 华为技术有限公司 偏振器及阵列、偏振可控方法及装置、电子设备
CN114077102A (zh) * 2020-08-14 2022-02-22 华为技术有限公司 偏振器及阵列、偏振可控方法及装置、电子设备
CN117539083A (zh) * 2024-01-08 2024-02-09 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 一种可变焦液晶透镜
CN117539083B (zh) * 2024-01-08 2024-04-09 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 一种可变焦液晶透镜

Also Published As

Publication number Publication date
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