JP2003029014A

JP2003029014A - 偏光性回折素子

Info

Publication number: JP2003029014A
Application number: JP2001212989A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hayashi; 賢一林
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】青色光線を偏光可能な位相変調を利用した偏
光性回折格子を備え、当該偏光性回折格子の膜厚制御が
容易であり、簡単な工程で製造可能な偏光性回折素子を
提案すること。【解決手段】偏光性回折素子１の透明基板２の表面に
形成した偏光性回折格子３は、光学異方性材料であるア
ントラセン、直鎖脂肪酸、チオフェンオリゴマ、ターフ
ェニル、および室温で固体の液晶性分子類のいずれかを
用いて形成された真空蒸着膜からなっており、分子が水
平配向されている第１の格子部分３１と、分子が垂直配
向されているか或いは無配向状態のままの第２の格子部
分３２とが交互に配列された構成となっている。透明基
板２の表面に形成した配向膜４の上に真空蒸着により偏
光性回折格子３を形成できるので、膜厚制御がしやくす
く、均一な厚さおよび特性の偏光性回折素子を簡単な工
程により製作できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ（コンパクト
ディスク）やＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）
などに用いられる回折素子に関するものである。さらに
詳しくは、光学異方性ポリマーの周期格子を備えた偏光
性回折素子およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤやＤＶＤなど光記録媒体の再生およ
び／または記録に用いられる光ピックアップ装置として
は、光の利用効率を高めるために偏光光学系を利用する
ものが知られている。かかる偏光光学系において使用さ
れる偏光性回折素子としては、ニオブ酸リチウムを用い
たものがあるが、この偏光性回折素子は、作製工程が複
雑であり、歩留まりが悪く、材料であるニオブ酸リチウ
ム自体も高価であることから、非常に高価である。ま
た、製作工程にプロトン交換工程を含むため、格子ピッ
チを微細化しにくいという問題点もある。

【０００３】このような問題点を解決するために、作製
工程が非常に簡単で、紫外線露光工程の精度まで格子ピ
ッチを微細化できるポリジアセチレンを材料として用い
た偏光性回折素子が用いられている。しかし、この材料
は、波長６００ｎｍ以下の可視光域を吸収する性質があ
り、赤色光および赤外光領域以外では透過率が低い。こ
のため、ポリジアセチレンを用いた偏光性回折素子は、
赤色光よりも波長が短い青色光領域のレーザ光を用いる
光ピックアップ装置、例えば、ハイデンシティＨＤ−Ｄ
ＶＤでは使えないという問題がある。

【０００４】青色光に対して偏光分離できる光学異方性
材料を用いた偏光性回折素子としては、重合性液晶モノ
マーを重合させた光学異方性ポリマーで周期格子を形成
した偏光性回折素子が特開平９−５０６４２号公報に開
示されたものがある。また、ポリジ−ｎ−ヘキシルシラ
ンを用いた偏光性回折素子が特開２０００−６６０２３
号公報に開示されている。

【０００５】このような光学異方性材料を用いた偏光性
回折素子は、可視光域のほぼ全域の光に対して透過率が
高く、赤外光領域のレーザを出射するレーザダイオード
を搭載したＣＤ用光ピックアップ装置、赤色光領域のレ
ーザを出射するレーザダイオードを搭載したＤＶＤ用光
ピックアップ装置、および、青色光領域のレーザを出射
するレーザダイオードを搭載したＨＤＴＶ−ＤＶＤ用光
ピックアップ装置に使用できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、重合性液晶モ
ノマーを硬化した光学異方性ポリマーを用いた偏光性回
折素子は、製造工程が複雑であり、その分コスト高にな
る。また、液晶の膜厚制御が困難であり、均一な膜厚を
得ることが困難である。

【０００７】ポリジ−ｎ−ヘキシルシランを用いた偏光
性回折素子は、光学異方性膜の製造を蒸着により行なう
ため、精度よく形成することが可能である。しかし、こ
の光学異方性膜による偏光分離および回折は、屈折率の
周期的変化により位相を変化させる位相変調と異なり、
吸収変調を利用している。このため、高い消光比と、高
い透過率とを両立させることができない。

【０００８】本発明の課題は、このような点に鑑みて、
青色光領域のレーザ光を偏光分離して回折可能な位相変
調による偏光性回折格子を備え、当該偏光性回折格子を
所望の膜厚となるように簡単な工程により形成可能な構
成の偏光性回折素子を提案することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、透明基板と、この透明基板の表面に形成
した光学異方性材料からなる偏光性回折格子とを有する
偏光性回折素子において、前記光学異方性材料として、
アントラセン、直鎖脂肪酸、チオフェンオリゴマ、ター
フェニル、および室温で固体の液晶性分子類のうちのい
ずれか一つを用いたことを特徴としている。

【００１０】これらの光学異方性材料は可視光領域に吸
収性を持たない複屈折材料であるので、青色レーザ光の
波長域でも透過率が高い偏光性回折素子を作製できる。
また、これらの材料は真空蒸着によって薄膜化できるの
で、膜厚制御がしやすく、膜厚などの特性を均一化でき
る。さらに、製造工程としては配向膜形成、配向処理、
およびこれらの光学異方性材料の蒸着工程だけでよいの
で、製造工程も簡単である。

【００１１】前記偏光性回折格子は、分子が水平配向さ
れている第１の格子部分と、分子が垂直配向されている
か或いは無配向状態のままの第２の格子部分とが交互に
配列された構成となっている。第１の格子部分は、分子
の長軸を水平に配列した水平配向となっているので、入
射する光の偏光成分のうち常光に対する屈折率と、常光
に垂直な偏光方向である異常光に対する屈折率が異なる
光学異方性膜となっている。これに対して、第２の格子
部分は、分子の長軸が垂直に配列した垂直配向または長
軸の配列が揃っていない無配向のままとなっているの
で、格子にほぼ垂直に入射する偏光に対して等しい屈折
率を有する等方性膜である。従って、偏光性回折素子
は、これら格子部分の屈折率および膜厚の違いによる位
相変調を利用して、一方の偏光（常光あるいは異常光）
を素通しし、他方の偏光（異常光あるいは常光）を回折
することができる。

【００１２】ここで、前記偏光性回折格子において、前
記第２の格子部分を垂直配向とした場合には、前記第１
の格子部分と、前記第２の格子部分の厚さが同一であれ
ば、常光を透過し、異常光を回折する偏光性回折素子が
得られる。これら格子部分の膜厚を異なるものとしても
よい。この場合には、異常光および常光の双方を回折す
ることができる。

【００１３】また、前記第２の格子部分を無配向とした
場合には、前記第１の格子部分を前記第２の格子部分よ
りも厚くすると、入射光のうち、常光を回折させずに透
過させ、異常光のみを回折させる偏光性回折素子を得る
ことができる。この場合には、前記第１の格子部分の膜
厚ｈ₁と前記第２の格子部分の膜厚ｈ₂は、前記偏光性回
折格子に入射する偏光のうち常光に対して、前記第１の
格子部分の屈折率をｎ ₀、前記第２の格子部分の屈折率
をｎ_tとすると、ｎ₀×ｈ₁＝ｈ₁＋（ｎ_t−１）×ｈ₂ の関係を満たすようにすればよい。

【００１４】逆に、前記第１の格子部分を前記第２の格
子部分よりも薄くすると、入射光のうち、常光のみを回
折し、異常光を透過させる偏光性回折素子を得ることが
できる。この場合には、前記第１の格子部分の膜厚ｈ₁
と前記第２の格子部分の膜厚ｈ₂は、前記偏光性回折格
子に入射する偏光のうち異常光に対して、前記第１の格
子部分の屈折率をｎ_e、前記第２の格子部分の屈折率を
ｎ_tとすると、（ｎ_e−１）×ｈ₁＋ｈ₂＝ｎ_t×ｈ₂ の関係を満たすように構成すればよい。

【００１５】一方、前記透明基板の表面に凹凸状の格子
パターンを形成し、この上に所定の膜厚の光学異方性材
料からなる偏光性回折格子を形成することもできる。こ
の場合には、前記第１の格子部分を、前記透明基板の表
面に形成されている凹凸状の格子パターンにおける凸部
分の上に形成し、前記第２の格子部分を前記格子パター
ンにおける凹部分の上に形成する。また、この場合に
は、前記第１および第２の格子部分の膜厚ｈ₃、前記凸
部分の高さｈ₄は、前記偏光性回折格子に入射する偏光
のうち常光に対して、前記第１の格子部分の屈折率をｎ
₀、前記第２の格子部分の屈折率をｎ_t、前記凸部分の屈
折率をｎ_gとすると、ｎ₀×ｈ₃＋ｎ_g×ｈ₄＝ｎ_t×ｈ₃＋ｈ₄ の関係を満たすようにすれば、常光のみをそのまま透過
し、異常光に対してのみ回折作用のある偏光性回折素子
を得ることができる。

【００１６】逆に、前記第１の格子部分を、前記透明基
板の表面に形成されている凹凸状の格子パターンにおけ
る凹部分の上に形成し、前記第２の格子部分を前記格子
パターンにおける凸部分の上に形成すると共に、前記第
１および第２の格子部分の膜厚ｈ₃、前記凸部分の高さ
ｈ₄は、前記偏光性回折格子に入射する偏光のうち異常
光に対して、前記第１の格子部分の屈折率をｎ_e、前記
第２の格子部分の屈折率をｎ_t、前記凸部分の屈折率を
ｎ_gとすると、ｎ_t×ｈ₃＋ｎ_g×ｈ₄＝ｎ_e×ｈ₃＋ｈ₄ の関係を満たすようにすれば、異常光をそのまま透過
し、常光に対してのみ回折作用のある偏光性回折素子を
得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を適用した偏光性回折素子およびその製造方法を説明す
る。

【００１８】（第１の実施例）図１は、本発明を適用し
た第１の実施例に係る偏光性回折素子を示す斜視図であ
る。本例の偏光性回折素子１は、赤色光よりも波長が短
い青色光領域のレーザ光を偏光に依存して回折あるいは
透過させるためのものであり、透明基板２と、この透明
基板２の表面に形成した偏光性回折格子３とを有してい
る。

【００１９】本例の偏光性回折格子３は光学異方性材料
であるアントラセンの真空蒸着膜から形成されている。
アントラセン以外の材料としては、光学的異方性を有
し、薄膜形成が可能で使用温度領域で固体の物質、例え
ば、ステアリン酸などの直鎖脂肪酸、チオフェンオリゴ
マー、ターフェニル、室温で固体の液晶性分子類などの
有機低分子材料あるいはこれらを高分子化させた材料を
用いることができる。これらの材料は、可視光域に吸収
性を持たない複屈折材料であるので、青色光領域でも透
過率が高い偏光性回折格子３を形成できる。

【００２０】この偏光性回折格子３は、矢印Ｚで示す方
向に延びる同一厚さで同一幅の第１の格子部分３１およ
び第２の格子部分３２が、矢印Ｚと直交するＸ方向（格
子配列方向）に交互に形成された周期構造となってい
る。

【００２１】第１の格子部分３１は、分子の長軸が膜面
（ＺＸ面）である水平方向に配向した水平配向となって
おり、偏光性回折格子３にＹ方向から垂直に入射する光
の偏光成分のうち、Ｘ方向を偏光方向とする常光と、こ
れに直交するＺ方向を偏光方向とする異常光に対して異
なる屈折率を有する光学異方性膜となっている。また、
第２の格子部分３２は、分子の長軸が膜面（ＺＸ面）に
対して垂直であるＹ方向に配列した垂直配向となってお
り、Ｙ方向から垂直に入射する偏光に対して等しい屈折
率を有する光学等方性膜となっている。

【００２２】このように構成された偏光性回折素子１
は、第１の格子部分３１が光学異方性膜であり、第２の
格子部分３２が光学等方性膜であるので、これらの膜の
屈折率差による位相変調を利用して、常光を透過し異常
光を回折することができる。

【００２３】すなわち、異常光に対する第１の格子部分
３１の屈折率をｎ_e、および常光（Ｘ方向の偏光）に対
する第１の格子部分３１の屈折率をｎ₀とし、第２の格
子部分３２の屈折率をｎ_tとすると、ｎ_e＞ｎ_t ｎ₀＝ｎ_t の関係にある。従って、偏光性回折格子３は、Ｚ方向の
偏光（異常光）に対しては、第１の格子部分３１と第２
の格子部分３２で位相差が生じ、回折格子として機能す
るが、Ｘ方向の偏光（常光）に対しては、位相差が起こ
らず、素通しの状態となる。よって、偏光性回折格子３
は、常光を透過し、異常光を回折することができる。

【００２４】なお、偏光性回折格子３は、分子の長軸が
膜面内にある水平配向部分（第１の格子部分３１）と、
分子の長軸が膜面に対して垂直の垂直配向部分（第２の
格子部分３２）とから構成されることが望ましいが、原
理的には、光学的異方性が両者で異なっていればよい。
よって、水平配向部分（第１の格子部分３１）の配向方
向は膜面内でなくても、光学異方性があればよい。ま
た、垂直の垂直配向部分（第２の格子部分３２）も、完
全な光学等方性膜でなく、光学異方性が残っていても問
題ない。

【００２５】図２（ａ）ないし（ｅ）は本例の偏光性回
折素子１の製造工程を示す説明図である。この図を参照
して、本例の偏光性回折素子１の製造方法を説明する。

【００２６】まず、工程ＳＴ１において平板状の透明基
板２を用意する。次に、工程ＳＴ２では、透明基板２の
平坦な表面に配向膜４をスピンコート、ディッピングな
どによりコーティングし、ラビングする。本例では、配
向膜４の材料としてポリイミドを用いている。コーティ
ングした配向膜４は、ラビングすることにより水平配向
となる。

【００２７】工程ＳＴ３では、格子状に形成されたフォ
トマスク５を介して配向膜４に紫外線を照射する。紫外
線が当たった部分では水平配向が無配向部分４２に変わ
る。従って、配向膜４には、フォトマスク５で覆われた
部分に水平配向部分４１が形成され、そうでない部分に
無配向部分４２が形成される。よって、配向膜４は、フ
ォトマスク越し紫外線照射によって、周期的に配向状態
が異なって形成される。

【００２８】工程ＳＴ４では、紫外線照射によって表面
状態が変化した無配向部分４２をシランカップリング剤
などの垂直配向処理剤と反応させ、垂直配向部分４３に
する。なお、垂直配向部分４３は、工程ＳＴ３におい
て、フォトマスク５を介して配向膜４に照射される紫外
線の照射部分を完全に分解、除去することによって形成
することもできる。

【００２９】最後に、工程ＳＴ５では、水平配向部分４
１および垂直配向部分４３が形成された配向膜４の表面
に、アントラセンを真空蒸着して、偏光性回折格子３を
形成する。偏光性回折格子３は、配向膜４の水平配向部
分４１および垂直配向部分４３にに対応した位置に、水
平配向の第１の格子部分３１と、垂直配向の第２の格子
部分３２が格子状に形成される。

【００３０】このように、本例の偏光性回折素子１の製
造方法においては、透明基板２の表面に、水平配向部分
４１および垂直配向部分４３が交互に配列された配向膜
４を形成し、しかる後に、アントラセンを真空蒸着して
偏光性回折格子３が形成される。真空蒸着により偏光性
回折格子３を形成しているので、その膜厚制御がしやく
すく、均一な厚さにすることができる。

【００３１】ここで、上記の偏光性回折素子１は、第１
の格子部分３１と第２の格子部分３２の膜厚が同一であ
るので、常光を透過し異常光を回折するが、これらの部
分３１、３２の膜厚を異なるものとすれば、異常光およ
び常光の双方を異なる回折効率で回折することができ
る。

【００３２】（第２の実施例）図３（ａ）および（ｂ）
は、本発明を適用した第２の実施例に係る偏光性回折素
子を示す斜視図および断面図である。これらの図に示す
偏光性回折素子１Ａは、第１の格子部分の膜厚を第２の
格子部分の膜厚よりも厚くして、常光をそのまま透過さ
せ、異常光のみを回折するように構成したものである。

【００３３】本例の偏光性回折素子１Ａも、透明基板２
Ａと、この透明基板２Ａの表面に積層した偏光性回折格
子３Ａとを有している。偏光性回折格子３Ａは、矢印Ｚ
で示す方向に格子が延びる第１の格子部分３１Ａおよび
第２の格子部分３２Ａを有し、これらの格子部分がＺ方
向に直交するＸ方向を格子配列方向として交互に形成さ
れた凸凹状の周期構造となっている。

【００３４】第１の格子部分３１Ａは、分子の長軸が膜
面（ＺＸ面）である水平方向に配向した水平配向となっ
ており、Ｙ方向から入射する入射光のＸ方向を偏光方向
とする常光と、常光に垂直なＺ方向を偏光方向とする異
常光とに対する屈折率が異なる光学異方性膜となってい
る。第２の格子部分３２Ａは、無配向状態となってお
り、Ｙ方向から入射する偏光に対して等しい屈折率を有
する光学等方膜となっている。

【００３５】また、第１の格子部分３１Ａは、第２の格
子部分３２Ａより厚く形成されている。これらの第１の
格子部分３１Ａと第２の格子部分３２Ａは、それぞれを
通過する入射光をＬＡ、ＬＢとすると、常光に対して位
相が同じになるように膜厚が設定されている。

【００３６】すなわち、第１の格子部分３１Ａの膜厚ｈ
₁と第２の格子部分３２Ａの膜厚ｈ₂は、第１の格子部分
３１Ａの常光に対する屈折率をｎ₀、第２の格子部分３
２Ａの常光に対する屈折率をｎ_tとすると、ｎ₀×ｈ₁＝ｈ₁＋（ｎｔ−１）×ｈ₂ の関係を満足すれば、入射光のうち、常光を素通しす
る。

【００３７】ここで、第２の格子部分３２Ａが光学等方
性膜であるので、第２の格子部分３２Ａの異常光の屈折
率は、常光に対する屈折率ｎ_tと同じであるが、第１の
格子部分３１Ａは、光学異方性膜で常光に対する屈折率
ｎ₀と異常光に対する屈折率ｎ_eが異なっている。従っ
て、第１の格子部分３１Ａと第２の格子部分３２Ａは、
それぞれの格子部分を通過する入射光ＬＡ、ＬＢの間で
は、異常光に対して位相差が生じ回折する。

【００３８】このように偏光性回折素子１Ａは、入射光
のうち、常光を素通しし、異常光を回折させることが可
能である。

【００３９】なお、この偏光性回折素子１Ａとは、逆
に、入射光のうち、常光を回折し、異常光を素通しさせ
るときは、第１の格子部分３１Ａを、第２の格子部分３
２Ａより薄く形成する。これら第１の格子部分３１Ａの
膜厚ｈ₁と第２の格子部分３２Ａの膜厚ｈ₂は、（ｎ_e−１）×ｈ₁＋ｈ₂＝ｎ_t×ｈ₂ の関係を満足すれば、入射光のうち、異常光を素通し、
常光を回折することができる。

【００４０】図４は、図３に示す偏光性回折素子１Ａの
製造工程を示す説明図である。この図を参照して、凸凹
状の偏光性回折格子３Ａを備えた偏光性回折素子１Ａの
製造方法を説明する。

【００４１】図４における工程ＳＴ１１、１２、１３
は、図２における工程ＳＴ１、２、３と同一である。工
程ＳＴ１４では、形成した配向膜４Ａにおける水平配向
部分４１Ａと無配向部分４２Ａとでは、異方性光学材料
の吸着率の違いを利用して、第１の格子部分３１Ａを、
第２の格子部分３２Ａより厚く形成している。

【００４２】（第３の実施例）図５（ａ）および（ｂ）
は、透明基板上に凸凹を形成した偏光性回折素子の例を
示す斜視図および断面図である。これらの図に示す偏光
性回折素子１Ｂも、青色光領域のレーザ光を偏光分離お
よび回折させるためのものであり、透明基板２Ｂと、こ
の透明基板２Ｂの表面に積層した偏光性回折格子３Ｂと
を有している。

【００４３】偏光性回折格子３Ｂは、矢印Ｚで示す方向
に格子が延びる同じ膜厚の第１の格子部分３１Ｂおよび
第２の格子部分３２Ｂを有し、これらの格子部分のう
ち、一方の第１の格子部分３１Ｂは、透明基板２Ｂの表
面に交互に形成された凸部２１上に形成され、他方の第
２の格子部分３２Ｂは凹部２２上に形成されている。従
って、偏光性回折格子３Ｂの表面から見ると、第１の格
子部分３１Ｂおよび第２の格子部分３２Ｂが凸凹状の周
期構造となっている。

【００４４】第１の格子部分３１Ｂは、分子の長軸が膜
面（ＺＸ面）である水平方向に配向した水平配向となっ
ており、Ｙ方向の入射光のＸ方向を偏光方向とする常光
と、常光に垂直なＺ方向を偏光方向とする異常光とに対
する屈折率が異なる光学異方性膜となっている。第２の
格子部分３２Ｂは、無配向となっており、Ｙ方向から入
射する偏光に対して等しい屈折率を有する光学等方性膜
となっている。

【００４５】また、第１の格子部分３１Ｂは、透明基板
２Ｂの凸部２１の厚さ分だけ、第２の格子部分３２Ｂよ
り高くなっている。これらの格子部分３１Ｂ、３２Ｂお
よび凸部２１は、それぞれを通過する入射光の偏光のう
ち、常光について位相が同じになるように厚さが設定さ
れている。

【００４６】すなわち、第１の格子部分３１Ｂおよび第
２の格子部分３２Ｂの膜厚ｈ₃と、透明基板の凸部２１
の高さｈ₄が、透明基板２Ｂの屈折率ｎ_gとしたとき、ｎ₀×ｈ₃＋ｎ_g×ｈ₄＝ｎ_t×ｈ₃＋ｈ₄ を満足すると、偏光性回折素子１Ｂは、常光を素通し
し、異常光を回折することができる。

【００４７】一方、偏光性回折素子１Ｂとは逆に、透明
基板２Ｂの凸部２１上に無配向の第２の格子部分３２Ｂ
を形成し、凹部２２上に水平配向の第１の格子部分３１
Ｂを形成した場合には、ｎ_t×ｈ₃＋ｎ_g×ｈ₄＝ｎ_e×ｈ₃＋ｈ₄ を満足すると、異常光を素通し、常光を回折することが
できる。

【００４８】図６は、図５に示す偏光性回折素子１Ｂの
製造工程を示す説明図である。この図を参照して、凸凹
状の透明基板２Ｂに偏光性回折格子３Ｂを形成した偏光
性回折素子１Ｂの製造方法を説明する。

【００４９】工程ＳＴ２１では、表面に凸部２１と凹部
２２が形成された透明基板２Ｂを用意する。透明基板２
Ｂの凹凸の形成方法は、基板自体をエッチングする方
法、または、基板上に無機あるいは有機材料の凸部を薄
膜形成しておき、フォトリソグラフィ、エッチング、リ
フトオフなどの工程により凹部を形成する方法、あるい
は、樹脂成型等の方法を用いることができる。工程ＳＴ
２２では、基板２Ｂの凸部２１と、凹部２２に配向膜４
Ｂを塗布する。工程ＳＴ２３において、基板２Ｂの表面
をラビングする。このとき、凸部２１に塗布された配向
膜４Ｂは、ラビングされて水平配向部分４１Ｂとなり、
凹部２２に塗布された配向膜４Ｂは、ラビングされない
ので無配向部分４２Ｂとなる。工程ＳＴ２４では、水平
配向部分４１Ｂおよび無配向部分４２Ｂの上に同一膜厚
の第１の格子部分３１Ａおよび第２の格子部分３２Ａを
形成することにより、凸凹状の偏光性回折格子３Ｂを備
えた偏光性回折素子１Ｂを形成することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、透明基
板と、この透明基板の表面に形成した光学異方性材料か
らなる偏光性回折格子とを有する偏光性回折素子におい
て、光学異方性材料として、アントラセン、直鎖脂肪
酸、チオフェンオリゴマ、ターフェニル、または室温で
固体の液晶性分子類を用いたことを特徴としている。

【００５１】従って、本発明による偏光性回折素子によ
れば、次のような効果が得られる。（１）可視光域に吸収性を持たない複屈折材料から偏光
性回折格子を形成しているので、青色レーザ光の波長領
域でも透過率が高い偏光性回折素子を作製できる。ま
た、真空蒸着によって当該材料を成膜して偏光性回折格
子を形成できるので、膜厚制御がしやすく、形成された
格子の面内均一性も高い。さらに、製造工程が配向膜形
成、配向処理、および有機膜蒸着だけであり、非常に簡
単である。（２）偏光性回折格子の回折効率は、その膜厚制御によ
り所望の効率に制御することが容易である。（３）異常光あるいは常光に対してほぼ素通しとなる消
光比が高い偏光性回折素子を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施例に係る偏光性回
折素子を示す斜視図である。

【図２】図１の偏光性回折素子の製造工程を示す説明図
である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明を適用した第２
の実施例に係る偏光性回折素子を示す斜視図および断面
図である。

【図４】図３に示す偏光性回折素子の製造工程を示す説
明図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明を適用した第３
の実施例に係る偏光性回折素子を示す斜視図および断面
図である。

【図６】図５に示す偏光性回折素子の製造工程を示す説
明図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ偏光性回折素子２、２Ａ、２Ｂ透明基板３、３Ａ、３Ｂ偏光性回折格子４、４Ａ、４Ｂ配向膜３１、３１Ａ、３１Ｂ第１の格子部分３２、３２Ａ、３２Ｂ第２の格子部分４１、４１Ａ、４１Ｂ水平配向部分４２、４２Ａ、４２Ｂ無配向部分４３垂直配向部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板と、この透明基板の表面に形成
した光学異方性材料からなる偏光性回折格子とを有する
偏光性回折素子において、前記光学異方性材料は、アントラセン、直鎖脂肪酸、チ
オフェンオリゴマ、ターフェニル、および室温で固体の
液晶性分子類のうちの一つであることを特徴とする偏光
性回折素子。
【請求項２】請求項１において、前記偏光性回折格子は、前記光学異方性材料を前記透明
基板の表面に真空蒸着することにより形成したものであ
ることを特徴とする偏光性回折素子。
【請求項３】請求項１または２において、前記偏光性回折格子は、分子が水平配向されている第１
の格子部分と、分子が無配向状態のままの第２の格子部
分とが交互に配列されているとともに、前記第１の格子部分の膜厚および前記第２の格子部分の
膜厚は、互いに異なっていることを特徴とする偏光性回
折素子。
【請求項４】請求項３において、前記第１の格子部分の膜厚ｈ₁は前記第２の格子部分の
膜厚ｈ₂よりも厚く、これらの膜厚ｈ₁、ｈ₂は、前記偏光性回折格子に入射す
る偏光のうち常光に対して、前記第１の格子部分の屈折
率をｎ₀、前記第２の格子部分の屈折率をｎ_tとすると、ｎ₀×ｈ₁＝ｈ₁＋（ｎ_t−１）×ｈ₂ の関係にあることを特徴とする偏光性回折素子。
【請求項５】請求項３において、前記第１の格子部分
の膜厚ｈ₁は前記第２の格子部分の膜厚ｈ₂よりも薄く、これらの膜厚ｈ₁、ｈ₂は、前記偏光性回折格子に入射す
る偏光のうち異常光に対して、前記第１の格子部分の屈
折率をｎ_e、前記第２の格子部分の屈折率をｎ_tとする
と、（ｎ_e−１）×ｈ₁＋ｈ₂＝ｎ_t×ｈ₂ の関係にあることを特徴とする偏光性回折素子。
【請求項６】請求項１または２において、前記透明基板の表面には凹凸状の格子パターンが形成さ
れていることを特徴とする偏光性回折素子。
【請求項７】請求項６において、前記偏光性回折格子は、分子が水平配向されている所定
厚さの第１の格子部分と、分子が無配向状態のままの同
一厚さの第２の格子部分とが交互に配列された構成とな
っており、前記第１の格子部分は、前記透明基板の表面に形成され
ている凹凸状の格子パターンにおける凸部分の上に形成
され、前記第２の格子部分は前記格子パターンにおける
凹部分の上に形成されており、前記第１および第２の格子部分の膜厚ｈ₃、前記凸部分
の高さｈ₄は、前記偏光性回折格子に入射する偏光のう
ち常光に対して、前記第１の格子部分の屈折率をｎ₀、
前記第２の格子部分の屈折率をｎ_t、前記凸部分の屈折
率をｎ_gとすると、ｎ₀×ｈ₃＋ｎ_g×ｈ₄＝ｎ_t×ｈ₃＋ｈ₄ の関係にあることを特徴とする偏光性回折素子。
【請求項８】請求項６において、前記偏光性回折格子は、分子が水平配向されている所定
厚さの第１の格子部分と、分子が無配向状態のままの同
一厚さの第２の格子部分とが交互に配列された構成とな
っており、前記第１の格子部分は、前記透明基板の表面に形成され
ている凹凸状の格子パターンにおける凹部分の上に形成
され、前記第２の格子部分は前記格子パターンにおける
凸部分の上に形成されており、前記第１および第２の格子部分の膜厚ｈ₃、前記凸部分
の高さｈ₄は、前記偏光性回折格子に入射する偏光のう
ち異常光に対して、前記第１の格子部分の屈折率を
ｎ_e、前記第２の格子部分の屈折率をｎ_t、前記凸部分の
屈折率をｎ_gとすると、ｎ_t×ｈ₃＋ｎ_g×ｈ₄＝ｎ_e×ｈ₃＋ｈ₄ の関係にあることを特徴とする偏光性回折素子。
【請求項９】請求項１または２において、前記偏光性回折格子は、分子が水平配向されている第１
の格子部分と、分子が垂直配向されている第２の格子部
分とが交互に配列された構成となっており、これら第１および第２の格子部分の膜厚は同一であるこ
とを特徴とする偏光性回折素子。