JP2004184505A

JP2004184505A - Polarization beam splitter, optical information recording device and optical information recording/reproducing device using the polarization beam splitter

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Publication number: JP2004184505A
Application number: JP2002348251A
Authority: JP
Inventors: Ryota Murakami; 亮太村上; Yoshiharu Oi; 好晴大井; Hiromasa Sato; 弘昌佐藤; Takuji Nomura; 琢治野村; Shinko Murakawa; 真弘村川; Yoshiyuki Miyake; 義之三宅
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a polarization beam splitter which is thin and light weighted and has a large polarization separation angle, and to provide a compact and easily adjustable device with respect to an optical information recording device and an optical information recording/reproducing device in which a volume hologram is recorded on an optical information recording medium or a recorded volume hologram is reproduced. <P>SOLUTION: The polarization beam splitter P1 is provided with diffraction gratings which separate transmission light by diffracting incident light having first and second linear polarized light in which the polarization directions are orthogonal to each other, and the diffraction gratings 1A and 1b have a diffraction characteristic in which the separation angle due to the polarization of the diffracted light of the first and the second linear polarization light is larger than the diffraction angle of respective linear polarization light. Further, the polarization beam splitter P1 is mounted on the optical information recording/reproducing device. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光をこの入射光の光軸と異なる２つの直交する直線偏光の光に光路を分離する偏光ビームスプリッタに係り、特に、ホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置、およびホログラフィを利用して光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置において用いられる平板型の偏光ビームスプリッタ及びこれを用いた光情報記録装置ならびに光情報記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入射光を２つの直交する直線偏光の光として、光路を分離することができる偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）が各種の分野で用いられている。この従来の偏光ビームスプリッタについて、その一例を図７の断面図を用いて説明する。
【０００３】
透明ガラスを直角２等辺三角柱形状に加工して形成したプリズム１０１、１０２のうち、プリズム１０１の斜面に相対的に屈折率の大きな誘電体薄膜と相対的に屈折率の小さな誘電体薄膜とを交互に波長オーダの膜厚で積層した多層膜１０３を形成し、その後、透明均質接着剤１０４を用いてプリズム１０１、１０２の斜面同士を接着し、直方体形状の偏光ビームスプリッタＰ５を形成する。
【０００４】
そして、この多層膜１０３の膜厚を調整することにより、波長λの入射光に対して、多層膜１０３の面内に偏光方向を有するＳ偏光成分を反射し、かつ、それと直交する偏光方向を有するＰ偏光成分を透過する偏光ビームスプリッタを形成できる。また、多層膜１０３の膜厚を調整することにより、Ｓ偏光成分の反射率およびＰ偏光成分の透過率を調整することもできる。
【０００５】
また、このような偏光ビームスプリッタＰ５を複数組合わせて用いた光情報記録再生装置についても各種知られている。
以下に、特許文献１に開示された光情報記録再生装置について、図８を参照しながら説明する。但し、ここで、光情報記録再生装置の構成および方法に関する詳細な説明は省略し、この光情報記録再生装置における偏光ビームスプリッタの作用について説明する。
【０００６】
図８は、この光情報記録再生装置を示す構成図であり、この光情報記録再生装置では、コヒーレントなレーザ光（可干渉光）を出射する光源装置１１１から出射した直線偏光（Ｓ偏光）の光を、コリメータレンズ１１２を用いて平行光とし、例えば１／２波長板などの旋光用光学素子１１３を用いてＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含む光に変換し、第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１４に入射するＳ偏光成分とＰ偏光成分の比率を調整する。
【０００７】
また、この第１の偏光ビームスプリッタ１１４を透過したＰ偏光成分は、液晶素子などからなる位相空間変調器１１５により透過光の位相が空間的に変調される。この位相空間変調器１１５を透過した透過光は、第１のビームスプリッタ（ＢＳ）１１６に入射する。
【０００８】
この第１のビームスプリッタ（ＢＳ）１１６は、例えばＰ偏光成分を２０％直進透過させ８０％反射（９０度方向）するようになっており、光源装置１１１からの光が第１のビームスプリッタ１１６で反射されて進行する方向に、この第１のビームスプリッタ１１６側より順に、第２の偏光ビームスプリッタ１１７と、２分割旋光板１１８および対物レンズ１１９とを配置している。
【０００９】
また、この光情報記録再生装置には、旋光用光学素子１１３を透過後に第１の偏光ビームスプリッタ１１４で反射されたＳ偏光成分が進行する方向に、第１の偏光ビームスプリッタ１１４側より順に、空間光変調器１２１と、第２のビームスプリッタ（ＢＳ）１２２とを配置している。
【００１０】
空間光変調器１２１は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素に光の透過状態と遮断状態とを選択させることによって、光強度によって光を空間的に変調して、情報を担持した物体光を生成することができるようになっている。この空間光変調器１２１としては、液晶素子を用いることができる。
【００１１】
一方、第２のビームスプリッタ１２２は、例えばＳ偏光成分を２０％透過させ８０％反射するようになっている。空間光変調器１２１側から第２のビームスプリッタ１２２に入射し、反射されたＳ偏光成分の光は、第２の偏光ビームスプリッタ１１７に入射するようになっている。
【００１２】
第２の偏光ビームスプリッタ１１７は、入射光のうち第２のビームスプリッタ１２２からの物体光であるＳ偏光成分を入射光に対して９０度方向に反射させると共に、入射光のうち第１のビームスプリッタ１１６からの参照光であるＰ偏光成分を透過させ、物体光の光軸と参照光の光軸とをそろえて２分割旋光板１１８および対物レンズ１１９へ入射するように合波する。
【００１３】
このようにして、光源装置１１１から出射した光を第１の偏光ビームスプリッタ１１４によりＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離してそれぞれを参照光および物体光とし、第２の偏光ビームスプリッタ１１７（ＰＢＳ）によりＰ偏光成分とＳ偏光成分を合波し、２分割旋光板１１８および対物レンズ１１９を透過して光情報記録媒体１０に集光させる。
なお、２分割旋光板１１８を利用して光情報記録媒体１０に干渉パターンを記録する方法については特許文献１に開示されているので説明を省略する。
【００１４】
また、光情報記録媒体１０に記録された干渉パターンの情報を再生するため、第２の偏光ビームスプリッタ１１７とは反対側で、第１のビームスプリッタ１１６側より順に、結像レンズ１２３と、ＣＣＤなどの撮像素子１２４とを配置している。これにより、光情報記録媒体１０には再生光のみ照射し、ここで再生された情報光は第２の偏光ビームスプリッタ１１７を透過し、一部の光が第１のビームスプリッタ１１６を透過して、結像レンズ１２３により撮像素子１２４に入射する。これにより、空間光変調器１２１で生成されて光情報記録媒体１０に記録されていた画像が、撮像素子１２４で再生される。
【００１５】
次に、ここで説明してきた三角柱プリズムを２個接着した直方体形状の偏光ビームスプリッタＰ５とは異なる、平板型の偏光ビームスプリッタＰ６の具体例について、図９を用いて説明する。
透明基板１０５の片面に配向膜を形成し配向処理した後、液晶モノマーを塗布して重合することにより、常光屈折率ｎ_ｏ、異常光屈折率ｎ_ｅの高分子液晶層１０６を形成する。
【００１６】
そして、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングにより、この高分子液晶層１０６を断面が鋸歯状で格子定数（ピッチ）Ｌのブレーズ格子に加工し、常光屈折率ｎ_ｏに等しい屈折率を有する均質屈折率透明材料を高分子液晶層１０６の凹部に充填して均質屈折率透明層１０７を形成するとともに、透明基板１０５と透明基板１０８とを接着する。
【００１７】
高分子液晶層１０６に対して常光偏光であるＰ偏光が入射した場合、高分子液晶層１０６と均質屈折率透明層１０７との屈折率は一致するため、回折することなく直進透過する。一方、高分子液晶層１０６に対して異常光偏光であるＳ偏光が入射した場合、高分子液晶層１０６と均質屈折率透明層１０６との屈折率は異なり、回折光が発生する。
【００１８】
例えば、波長λの入射光に対して、鋸歯状の高分子液晶層１０６の高さｄが、次式、
（ｎ_ｅ−ｎ_ｏ）×ｄ＝λ
を満たすとき、
ｓｉｎθ＝λ／Ｌ
但し、Ｌ：格子定数（ピッチ）
を満たす角度θの方向に、最大回折光が発生する。このようにして、平板型の偏光ビームスプリッタＰ６が得られる。
【００１９】
【特許文献１】
特開２００２−１２３９４９号公報
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した直方体形状の偏光ビームスプリッタＰ５において、透過光および反射光の光路を再現性よく高い精度で制御するためには、正確に直角２等辺三角柱形状にガラスブロックを加工するとともに、精度よく２つのプリズムを接着固定する必要がある。その結果、高価な光学部品となり、図８に示すような光情報記録再生装置において、複数個の偏光ビームスプリッタおよびビームスプリッタを用いた場合、コストアップを招くとともに光軸調整が難しいといった問題があった。
【００２１】
また、平板型の偏光ビームスプリッタＰ６の場合、Ｐ偏光とＳ偏光の回折による分離角度θは加工可能な格子定数（ピッチ）Ｌに依存し４μｍ程度であるため、可視光に対する分離角度θは１０°程度が限界だった。その結果、平板型の偏光ビームスプリッタＰ６を図９に示すような光情報記録再生装置に用いた場合、物体光と参照光の照射面を確保するためには全体の光学系が大型化して問題であった。
【００２２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、直方体形状の偏光ビームスプリッタに比べて小型でコスト上有利な構成を実現することができ、しかもＳ偏光とＰ偏光の分離角度が大きく取れる平板型の偏光ビームスプリッタを提供することにある。
【００２３】
さらに、本発明は、平板型の偏光ビームスプリッタを複数個一体化して、または複数個の平板型偏光ビームスプリッタを用いて光情報記録再生装置に搭載することにより、小型で調整の簡便な光情報記録装置及び光情報記録再生装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、偏光方向が互いに直交する第１の直線偏光の入射光と第２の直線偏光との入射光とを回折することにより、透過光を偏光方向によって分離する偏光性の回折格子を備えた偏光ビームスプリッタであって、前記回折格子は、前記第１の直線偏光の回折光と前記第２の直線偏光の回折光とがなす角度である偏光分離角度が前記各直線偏光の入射光に対する回折角度に比べて大きくなるような回折性を有することを特徴とする偏光ビームスプリッタを提供する。
【００２５】
また、光源からの出射光を第１の偏光ビームスプリッタにより第１の直線偏光と第２の直線偏光とに分離し、前記第１の直線偏光を空間光変調器に照射して情報を担持した物体光を生成すると共に、前記第２の直線偏光を参照光とし、第２の偏光ビームスプリッタにより物体光と参照光とを同一の光軸に合波し、情報記録媒体の情報記録層にホログラフィを利用して情報を記録する光情報記録装置であって、前記第１の偏光ビームスプリッタと第２の偏光ビームスプリッタは前記本発明の偏光ビームスプリッタであることを特徴とする光情報記録装置を提供する。
【００２６】
また、光源からの出射光を入射した偏光ビームスプリッタにより分離される直線偏光を再生光として情報記録媒体の情報記録層に照射することにより、前記情報記録層にホログラフィを利用して記録した情報を情報光として再生し、前記偏光ビームスプリッタにより前記情報光を光源とは異なる位置に設置した撮像素子に入射することにより、記録した情報の再生を行う光情報記録再生装置であって、前記偏光ビームスプリッタは前記本発明の偏光ビームスプリッタであることを特徴とする光情報記録再生装置を提供する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態である偏光ビームスプリッタＰ１の断面図を示すものであり、この偏光ビームスプリッタＰ１は、透明基板１，２と、これらの透明基板１，２の間に設けた高分子液晶層１Ａ，２Ａと、均質屈折率透明層３とを備えた構成となっている。
【００２８】
この偏光ビームスプリッタＰ１は、初めに、透明基板１、２の片面に配向膜を形成して配向処理した後、液晶モノマーを塗布して重合することにより常光屈折率ｎ_ｏ、異常光屈折率ｎ_ｅ（ｎ_ｅ＞ｎ_ｏ）の高分子液晶層１Ａを形成する。このとき、透明基板１の配向膜は、Ｘ軸方向に高分子液晶１Ａ，２Ａのダイレクタがそろうように、すなわち異常光屈折率の方向がＸ軸となるように配向処理される一方、透明基板２の配向膜は、Ｙ軸方向に高分子液晶２Ａのダイレクタがそろうように、すなわち異常光屈折率の方向がＹ軸となるように配向処理される。
【００２９】
次に、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングにより、この高分子液晶層１Ａ、２Ａを、断面が鋸歯格子形状で格子定数（ピッチ）Ｌのブレーズ回折格子として加工し、常光屈折率ｎ_ｏに等しい屈折率ｎ_ｓを有する均質屈折率透明材料を高分子液晶層の凹部に充填して均質屈折率透明層３を形成するとともに、透明基板１と透明基板２とを接着する。
【００３０】
このとき、高分子液晶層１Ａおよび２Ａの鋸歯形状は、図１に示すように、互いにＸ軸に対して１８０度回転した形状としている。また、波長λの入射光に対して、鋸歯状の高分子液晶層１Ａおよび２Ａの高さｄは、＋１次回折光が最大となるように、次式
ｄ＝λ／（ｎ_ｅ−ｎ_ｓ）
とすることが好ましい。
なお、鋸歯格子形状のブレーズ回折格子をＮ段（Ｎは３以上の整数）の階段形状で近似する場合、＋１次回折光が最大となる高分子液晶層の高さｄは、次式
ｄ＝｛（Ｎ−１）／Ｎ｝×λ／（ｎ_ｅ−ｎ_ｓ）
に相当する。
【００３１】
このような構成とすることにより、高分子液晶層１Ａに対して常光偏光であるＰ偏光が入射した場合、高分子液晶層１Ａと均質屈折率透明層３との屈折率は一致するため、高分子液晶層１Ａのブレーズ回折格子では回折されることなく直進透過する。
【００３２】
一方、高分子液晶層２Ａに対してＰ偏光は異常光偏光であるため、高分子液晶層２Ａと均質屈折率透明層３との屈折率の相違に伴い生成されるブレーズ回折格子により、次式

を満たす角度θの方向（Ｚ軸に対して＋Ｙ軸方向）に最大回折光が発生する。
【００３３】
また、高分子液晶層１Ａに対して異常光偏光であるＳ偏光が入射した場合、高分子液晶層１Ａと均質屈折率透明層３との屈折率の相違に伴い生成されるブレーズ回折格子により、前式
ｓｉｎθ＝λ／Ｌ
を満たす角度θの方向（Ｚ軸に対して−Ｙ軸方向）に最大回折光が発生する。
一方、高分子液晶層２Ａに対してＳ偏光は常光偏光であり、高分子液晶層２Ａと均質屈折率透明層３との屈折率が一致するため、高分子液晶層２Ａのブレーズ回折格子では回折されることなく直進透過する。
【００３４】
したがって、偏光ビームスプリッタＰ１は、この偏光ビームスプリッタＰ１に入射したＰ偏光成分が＋Ｙ軸方向の角度θで回折される一方、Ｓ偏光成分は−Ｙ軸方向の角度θで回折され、Ｐ偏光とＳ偏光が分離角度２θで偏光方向によって分離される平板型の偏光ビームスプリッタを構成する。
【００３５】
これにより、本実施形態の偏光ビームスプリッタＰ１によれば、プリズムを貼り合わせた偏光ビームスプリッタに比べ、素子としての厚さを著しく薄くできるとともに、従来の平板型の偏光ビームスプリッタに比べ偏光分離角度を大きく取れる。
【００３６】
上記説明では、高分子液晶層１Ａ、２Ａを同一の格子定数（ピッチ）で加工した場合について説明したが、格子定数（ピッチ）を変えて入射光に対するＰ偏光とＳ偏光の回折角度が異なるようにしてもよい。また、回折効率は低下するが、高分子液晶層１Ａおよび２Ａの鋸歯格子形状を階段格子形状に近似してもよい。
【００３７】
［第２の実施形態］
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態である偏光ビームスプリッタＰ２の断面図を示すものであり、この偏光ビームスプリッタＰ２では、透明基板１の片面に常光屈折率ｎ_ｏ、異常光屈折率ｎ_ｅ（ｎ_ｅ＞ｎ_ｏ）の高分子液晶層１Ａを形成し、断面が鋸歯格子形状で格子定数（ピッチ）Ｌのブレーズ回折格子を加工する点は、第１の実施形態と同じであるが、均質屈折率透明層４を形成するために高分子液晶層１Ａの凹部に充填する均質屈折率透明材料の屈折率ｎ_ｓを常光屈折率ｎ_ｏと異常光屈折率ｎ_ｅの平均屈折率（ｎ_ｅ＋ｎ_ｏ）／２としている点が異なる。また、透明基板２には高分子液晶層を形成しない。
【００３８】
このような構成とすることにより、高分子液晶層１Ａに対して常光偏光であるＰ偏光が入射した場合、高分子液晶層１Ａと均質屈折率透明層４との屈折率の相違に伴い生成されるブレーズ回折格子により、前述したｓｉｎθ＝λ／Ｌを満たす角度θの方向（Ｚ軸に対して＋Ｙ軸方向）に最大回折光が発生する。
一方、高分子液晶層１Ａに対して異常光偏光であるＳ偏光が入射した場合も、高分子液晶層１Ａと均質屈折率透明層４との屈折率の相違に伴い生成されるブレーズ回折格子により、前述したｓｉｎθ＝λ／Ｌを満たす角度θの方向（Ｚ軸に対して−Ｙ軸方向）に最大回折光が発生する。
【００３９】
これにより、偏光ビームスプリッタＰ２に入射したＰ偏光成分は＋Ｙ軸方向の角度θで回折されると共に、Ｓ偏光成分は−Ｙ軸方向の角度θで回折され、偏光分離角度２θの平板型の偏光ビームスプリッタとなる。
したがって、第１の実施形態に比べ、均質屈折率透明材料４の屈折率ｎ_ｓが大きな分、鋸歯格子形状の高分子液晶層１Ａの高さｄを大きな値とする必要があるが、ブレーズ回折格子の加工は１回で済むため作製プロセスは簡単になる。
【００４０】
［第３の実施形態］
次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第３の実施形態である偏光ビームスプリッタＰ３の断面図を示すものであり、この偏光ビームスプリッタＰ３では、図１に示す第１の実施形態の偏光ビームスプリッタＰ１において、鋸歯格子形状のブレーズ回折格子に加工された高分子液晶層１Ａおよび２Ａの格子斜面の傾斜方向を、Ｙ軸に対して逆向きとした高分子液晶層１Ｂおよび２Ｂを形成した点が、第１の実施形態と異なる。
【００４１】
このように形成することにより、図３に示すように、Ｐ偏光とＳ偏光の回折方向が図１に示す方向と入れ替わる。同じ作用は、透明基板１の配向膜をＹ軸方向に高分子液晶のダイレクタがそろうように、すなわち異常光屈折率ｎ_ｅの方向がＹ軸となるように配向処理すると共に、透明基板２の配向膜をＸ軸方向に高分子液晶のダイレクタがそろうように、すなわち異常光屈折率ｎ_ｅの方向がＸ軸となるように配向処理することによっても発現する。ここで、符号３は、均質屈折率透明層である。
【００４２】
［第４の実施形態］
次に、本発明に係る第４の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第４の実施形態である偏光ビームスプリッタＰ４の断面図を示すものであり、この偏光ビームスプリッタＰ４では、図２に示す偏光ビームスプリッタＰ２において、鋸歯格子形状のブレーズ回折格子に加工された高分子液晶層１Ａの格子斜面の傾斜方向がＹ軸に対して逆向きとなるように、高分子液晶層１Ｂを形成する。これにより、図４に示すように、Ｐ偏光とＳ偏光の回折方向が図２に示す方向と入れ替わる。同じ作用は、透明基板１の配向膜をＹ軸方向に高分子液晶のダイレクタがそろうように、すなわち異常光屈折率の方向がＹ軸となるように配向処理することによっても発現する。なお、符号２、３は、図２のものと同じ光学要素を示す。
【００４３】
［第５の実施形態］
次に、本発明に係る第５の実施形態について説明する。
このような本発明の平板型偏光ビームスプリッタＰ１〜Ｐ４の作用を利用し、光情報記録媒体に体積ホログラムとして情報を記録する光情報記録装置、および体積ホログラムとして記録された光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置において、偏光ビームスプリッタとして用いた本発明の光情報記録再生装置の実施形態について、図５および図６に示す構成図を用いて以下に説明する。
【００４４】
図５は、本発明の第５の実施形態に係る光情報記録再生装置Ｄ１を示すものであり、この光情報記録再生装置Ｄ１には、光源装置１１と、コリメータレンズ１２と、旋光用光学素子１３と、空間光変調素子１４と、液晶素子１５と、２分割旋光子１６と、対物レンズ１７と、結像レンズ１８と、撮像素子１９などとの他に、図１に示した本発明の第１の実施形態の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）Ｐ１と同じ構成で、＋Ｚ方向の入射光の内Ｐ偏光を反時計回りの角度に、Ｓ偏光を時計回りの角度に回折する平板型偏光ビームスプリッタである第１の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）Ｐ１１〜第４の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）Ｐ１４を備えている。
【００４５】
さらに、この光情報記録再生装置Ｄ１には、図３に示した本発明の第３の実施系形態に係る偏光ビームスプリッタＰ３と同じ構成で、＋Ｚ方向の入射光の内Ｐ偏光を時計回りの角度に、Ｓ偏光を反時計回りの角度に回折する平板型偏光ビームスプリッタである第５の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）Ｐ３１〜第７の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）Ｐ３３を備えている。
なお、ここでは、各平板型偏光ビームスプリッタを構成する偏光子のブレーズ回折格子の格子定数（ピッチ）は全て同じものとする。
【００４６】
（Ｉ）次に、光情報記録再生装置Ｄ１により光情報記録媒体１０に体積ホログラムとして情報を記録する機能について、図５を用いて説明する。
レーザ光を出射する光源装置１１から出射した直線偏光（Ｓ偏光）を、コリメータレンズ１２を用いて平行光とし、例えば１／２波長板などの旋光用光学素子１３を用いてＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含む光に変換し、第１偏光ビームスプリッタＰ１１に入射するＳ偏光成分とＰ偏光成分との比率を調整する。
【００４７】
このうち、この第１偏光ビームスプリッタＰ１１により回折されたＰ偏光成分は、第５偏光ビームスプリッタＰ３１に入射してこの第５偏光ビームスプリッタＰ３１より回折され、空間光変調素子１４に入射する。
【００４８】
ここで、空間光変調素子１４には、例えば、画素ごとに液晶層へ印加する電圧に応じて液晶層のリタデーション値を変化させ、透過光の偏光状態を変えることのできる液晶表示素子を用いており、入射光であるＰ偏光が電圧非印加時には１／２波長板として作用して透過光がＳ偏光となる。一方、電圧印加時には、リタデーション値ゼロの透明板として作用し、透過光はＰ偏光を維持するように構成されており、この空間光変調素子１４が電圧可変波長板として機能する。
【００４９】
このように、画素ごとに電圧が印加されてＳ偏光とＰ偏光の空間パターンとなった空間光変調素子１４を透過する透過光は、第２の偏光ビームスプリッタＰ１２に入射した偏光成分うち、Ｐ偏光成分が第７偏光ビームスプリッタＰ３３に入射しない方向に回折される一方、Ｓ偏光成分は第７偏光ビームスプリッタＰ３３に入射する方向に回折される。
【００５０】
その結果、空間光変調素子１４の画素ごとにＳ偏光成分の量に応じた回折光強度に変換され、２次元の明暗パターンを有する情報を含む物体光となる。この物体光であるＳ偏光成分は、第７偏光ビームスプリッタＰ３３により回折されて、２分割旋光子１６を経て対物レンズ１７により光情報記録媒体１０に集光される。
【００５１】
一方、第１偏光ビームスプリッタＰ１１により回折されたＳ偏光成分は、第６偏光ビームスプリッタＰ３２により回折され、電圧可変波長板として機能する液晶素子１５に入射する。この液晶素子１５の動作は、上述の空間光変調素子１４と同様に、入射光のＳ偏光に対して液晶層への電圧非印加時には１／２波長板として作用して透過光がＰ偏光となる一方、一定以上の電圧印加時にはリタデーション値ゼロの透明板として作用して透過光はＳ偏光を維持する。また、その中間の印加電圧ではＰ偏光とＳ偏光が混在する楕円偏光出射光となる。
【００５２】
したがって、光情報記録媒体１０に体積ホログラムとして情報を記録する場合は、液晶素子１５に電圧を印加しないで１／２波長板として作用させることにより、透過光をＰ偏光に変換する。そして、このＰ偏光成分は、第３偏光ビームスプリッタＰ１３により、第７偏光ビームスプリッタＰ３３に入射する方向に回折する。この第７偏光ビームスプリッタＰ３３に入射したＰ偏光成分は、ここで回折し、参照光として２分割旋光子１６を経て対物レンズ１７により光情報記録媒体１０に集光する。
【００５３】
したがって、Ｓ偏光成分の物体光とＰ偏光成分の参照光とが同軸上に光軸がそろえられて、２分割旋光子１６を経て対物レンズ１７により光情報記録媒体に集光される。その結果、光情報記録再生装置の２分割旋光板１６の作用により、物体光と参照光とにより生成される干渉パターンが、光情報記録媒体１０内に体積ホログラムとして記録される。
【００５４】
（ＩＩ）次に、光情報記録再生装置Ｄ１により光情報記録媒体１０に体積ホログラムとして記録された情報を再生する機能について、図６を用いて説明する。
情報の記録時と異なり、再生時には空間光変調素子１４である液晶表示素子の全ての画素に電圧を印加し、液晶層のリタデーション値をゼロとする。その結果、空間光変調素子１４の透過光はＰ偏光を維持したまま、第２偏光ビームスプリッタＰ１２に入射し、この第２偏光ビームスプリッタＰ１２により第７偏光ビームスプリッタＰ３３に入射しない方向に回折される。その結果、光情報記録媒体１０に対して情報を含んだ物体光が入射することはない。
【００５５】
また、再生時には電圧可変波長板として機能する液晶素子１５の印加電圧を調整することにより、この液晶素子１５に入射するＳ偏光成分に対して、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを有する出射光に変換する。その結果、液晶素子１５の透過光のうちＰ偏光成分は、第３偏光ビームスプリッタＰ１３により第７偏光ビームスプリッタＰ３３に入射する方向に回折されると共に、さらに第７偏光ビームスプリッタＰ３３により回折されて、再生用の再生光として２分割旋光子１６を経て対物レンズ１７により光情報記録媒体１０に集光される。
【００５６】
そして、この再生光が光情報記録媒体１０に入射すると、光情報記録媒体１０内に記録された体積ホログラムにより回折され情報光が生成される。そして、この生成された情報光は、再生光とは逆向きに進行し、対物レンズ１７および２分割旋光子１６の光路を経て、Ｐ偏光として第７偏光ビームスプリッタＰ３３に入射する。
【００５７】
そして、このＰ偏光の入射光は、第７偏光ビームスプリッタＰ３３により回折されて第３偏光ビームスプリッタＰ１３に入射し、さらにこの第３偏光ビームスプリッタＰ１３に回折されて液晶素子１５に入射する。
【００５８】
この液晶素子１５に入射したＰ偏光は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分に変換されて第６偏光ビームスプリッタＰ３２に入射する。このうちＰ偏光成分は、第６偏光ビームスプリッタＰ３２により回折されて第４偏光ビームスプリッタＰ１４に入射し、さらにこの第４偏光ビームスプリッタＰ１４にて回折され、結像レンズ１８によりＣＣＤアレイ等の撮像素子１９に入射する。これにより、空間光変調素子１４で生成されていた画像が、再生される。
【００５９】
図５および図６では、本発明の第１、第３の実施形態に係る各平板型偏光ビームスプリッタＰ１、Ｐ３を分離して配置した構成の場合について示したが、例えば、第１、第４偏光ビームスプリッタＰ１１、Ｐ１４、第５、第６偏光ビームスプリッタＰ３１、Ｐ３２、第２、第３偏光ビームスプリッタＰ１２、Ｐ１３のそれぞれの組を一体化して部品点数を減らしてもよい。
【００６０】
具体的には、図５において、第１〜第４平板型偏光ビームスプリッタＰ１１〜Ｐ１４は、図１に示した本発明の第１の実施形態に係る偏光ビームスプリッタＰ１と同じ構成であるため、第１、第４偏光ビームスプリッタＰ１１、Ｐ１４、および第２、第３偏光ビームスプリッタＰ１２、Ｐ１３は、それぞれ、単一の素子として作製できる。
【００６１】
同様に、第５、第６偏光ビームスプリッタＰ３１、Ｐ３２は、図３に示した本発明の第３の実施形態に係る偏光ビームスプリッタＰ３と同じ構成であるため、第５、第６偏光ビームスプリッタＰ３１、Ｐ３２は単一の素子として作製することができる。その結果、光情報記録再生装置を４個の偏光ビームスプリッタのみを用いた簡略化された構成となる。
【００６２】
また、本発明の平板型偏光ビームスプリッタでは、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングにより、高精度で高分子液晶層からなるブレーズ回折格子を加工できるため、安定したビーム分離角度が得られる。その結果、図７に示す従来の直角プリズムを張り合わせた偏光ビームスプリッタに比べて、特性の安定した光情報記録再生装置が実現できる。
【００６３】
また、本発明の平板型偏光ビームスプリッタでは、図９に示す従来の平板型偏光ビームスプリッタに比べ、Ｐ偏光とＳ偏光のビーム分離角が大きく取れるため、図５に示す空間光変調素子１４の表示領域に有効に光を照射できるようになり、偏光ビームスプリッタ間の距離を短縮できる。その結果、光情報記録再生装置の小型化が実現する。
【００６４】
【実施例】
次に、第１の実施形態に示した偏光ビームスプリッタＰ１について、図１に示す断面図を用いて説明する。
ガラス基板（透明基板１）の片面に配向膜を形成し、Ｘ軸方向に配向処理した後、液晶モノマーを塗布して重合することにより、ガラス基板面内のＸ軸方向に高分子液晶のダイレクタがそろった常光屈折率ｎ_ｏ＝１．５５、異常光屈折率ｎ_ｅ＝１．７５で膜厚２．３３μｍの高分子液晶層１Ａを形成した。
【００６５】
同様にして、ガラス基板（透明基板２）の片面に配向膜を形成し、Ｙ軸方向配向処理した後、液晶モノマーを塗布して重合することにより、ガラス基板面内のＹ軸方向に高分子液晶のダイレクタがそろった常光屈折率ｎ_ｏ＝１．５５、異常光屈折率ｎ_ｅ＝１．７５で膜厚２．３３μｍの高分子液晶層２Ａを形成した。
【００６６】
次に、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングにより、この高分子液晶層１Ａおよび２Ａを断面が鋸歯格子形状で格子定数（ピッチ）Ｌ（＝５μｍ）のブレーズ回折格子を加工し、屈折率ｎ_ｓ＝１．５５の均質屈折率接着材を用いて高分子液晶層の凹部に充填することにより均質屈折率透明層３を形成するとともに、ガラス基板（透明基板１）とガラス基板（透明基板２）とを接着し、図１に示す平板型偏光ビームスプリッタＰ１を形成した。このとき、高分子液晶層１Ａおよび２Ａの鋸歯形状は、８段の階段格子で近似した形に加工して、互いにＸ軸に対して１８０度回転した形状としている。
【００６７】
偏光ビームスプリッタＰ１にＰ偏光が入射した場合、高分子液晶層１Ａと均質屈折率透明層３との屈折率差（ｎ_ｏ−ｎ_ｓ）はゼロのため、ブレーズ回折格子（１Ａ）により回折されることなく透過する。一方、高分子液晶層２Ａと均質屈折率接着材３との屈折率差（ｎ_ｅ−ｎ_ｓ）は０．２０で、最大光路長（ｎ_ｅ−ｎ_ｓ）×ｄが０．４６６μｍとなり、波長５３２ｎｍの入射光に対してブレーズ回折格子（２Ａ）の＋１次回折効率が約８０％で、図１に示すように、回折角度θは、

で上向きに回折された。
【００６８】
一方、偏光ビームスプリッタＰ１にＳ偏光が入射した場合、高分子液晶層１Ａと均質屈折率接着材３との屈折率差（ｎ_ｅ−ｎ_ｓ）は０．２０で、最大光路長（ｎ_ｅ−ｎ_ｓ）×ｄが０．４６６μｍとなり、波長５３２ｎｍの入射光に対してブレーズ回折格子（１Ａ）の＋１次回折効率が約８０％で、図１に示すように、回折角度θは、

で下向きに回折された。なお、高分子液晶層２Ａと均質屈折率接着材３との屈折率差（ｎ_ｏ−ｎ_ｓ）はゼロのため、ブレーズ回折格子（２Ａ）により回折されることなく透過する。
したがって、偏光ビームスプリッタＰ１の入射光は、分離角度１２．２°でＰ偏光とＳ偏光が偏光方向により分離された。
【００６９】
前述したように、図７に示す従来の直角プリズムを張り合わせた偏光ビームスプリッタＰ５では、入射光の有効面積の増加に伴い素子の厚さが増し、容積および重量の増大を招いていたが、ここで説明してきたように、本発明の平板型偏光ビームスプリッタでは、入射光の有効面積に係わらず薄型素子であるため、小型軽量の偏光ビームスプリッタが実現した。また、本発明の平板型偏光ビームスプリッタでは、図９に示す従来の平板型偏光ビームスプリッタＰ６に比べ、Ｐ偏光とＳ偏光のビーム分離角を２倍に拡大できた。
【００７０】
さらに、光情報記録媒体１０内に体積ホログラムを記録するとともに、光情報記録媒体１０に体積ホログラムとして記録された情報を再生するため、前述のようにして作製された本発明の偏光ビームスプリッタＰ１、Ｐ３（Ｐ１〜Ｐ４のいずれでもよい）を、図５および図６に示すように光情報記録再生装置Ｄ１に用いることにより、光情報記録再生装置Ｄ１の小型軽量化が実現できるとともに、安定した記録再生動作が得られる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の偏光ビームスプリッタにより、入射光の有効面積に係わらず薄型素子で、大きなＰ偏光とＳ偏光のビーム分離角度が得られるとともに、安定したビーム分離角度を実現できる。
【００７２】
また、本発明の偏光ビームスプリッタを、光情報記録媒体内に体積ホログラムを記録する光情報記録装置、および光情報記録媒体内に体積ホログラムを記録するとともに光情報記録媒体に体積ホログラムとして記録された情報を再生する光情報記録再生装置の偏光ビームスプリッタとして用いることにより、この光情報記録装置および光情報記録再生装置の小型軽量化が実現できるとともに、安定した記録再生動作が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る偏光ビームスプリッタの構成例を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る偏光ビームスプリッタの構成例を示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る偏光ビームスプリッタの構成例を示す断面図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る偏光ビームスプリッタの構成例を示す断面図。
【図５】本発明に偏光ビームスプリッタを搭載した第５の実施形態に係る光情報記録再生装置における記録時の原理を説明するための説明図。
【図６】本発明に偏光ビームスプリッタを搭載した第５の実施形態に係る光情報記録再生装置における再生時の原理を説明するための説明図。
【図７】従来の直角プリズム張り合わせ型偏光ビームスプリッタの構成例を示す断面図。
【図８】従来の光情報記録再生装置の構成を示す説明図。
【図９】従来の平板型偏光ビームスプリッタの構成例を示す断面図。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ：高分子液晶層（ブレーズ回折格子）
３、４：均質屈折率透明層
１０：光情報記録媒体
１、２：透明基板
１１：レーザ光源
１２、１７、１８：レンズ
１３：旋光用光学素子
１４：空間光変調素子
１５：液晶素子
１６：２分割旋光板
１９：撮像素子
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ３３：平板型偏光ビームスプリッタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polarization beam splitter that separates an optical path of incident light into two orthogonally polarized light beams different from the optical axis of the incident light, and particularly records information on an optical information recording medium using holography. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical information recording apparatus, and a flat plate-type polarization beam splitter used in an optical information reproducing apparatus that reproduces information from an optical information recording medium using holography, an optical information recording apparatus using the same, and an optical information recording / reproducing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a polarization beam splitter (PBS) capable of separating an optical path by using incident light as two orthogonally polarized light beams has been used in various fields. An example of this conventional polarizing beam splitter will be described with reference to the sectional view of FIG.
[0003]
Among

prisms

101 and 102 formed by processing transparent glass into a right isosceles triangular prism shape, a dielectric thin film having a relatively high refractive index and a dielectric thin film having a relatively low refractive index are alternately arranged on the slope of the prism 101. A multilayer film 103 having a thickness on the order of wavelengths is formed, and then the slopes of the

prisms

101 and 102 are bonded together using a transparent homogeneous adhesive 104 to form a rectangular parallelepiped polarization beam splitter P5.
[0004]
Then, by adjusting the film thickness of the multilayer film 103, the S-polarized component having the polarization direction in the plane of the multilayer film 103 is reflected with respect to the incident light having the wavelength λ, and the polarization direction perpendicular thereto is reflected. A polarizing beam splitter that transmits the P-polarized component can be formed. Further, the reflectance of the S-polarized component and the transmittance of the P-polarized component can be adjusted by adjusting the film thickness of the multilayer film 103.
[0005]
Various optical information recording / reproducing apparatuses using a combination of a plurality of such polarizing beam splitters P5 are also known.
The optical information recording / reproducing apparatus disclosed in Patent Document 1 will be described below with reference to FIG. However, detailed description of the configuration and method of the optical information recording / reproducing apparatus will be omitted here, and the operation of the polarization beam splitter in this optical information recording / reproducing apparatus will be described.
[0006]
FIG. 8 is a block diagram showing this optical information recording / reproducing apparatus. In this optical information recording / reproducing apparatus, linearly polarized light (S-polarized light) emitted from a light source device 111 that emits coherent laser light (coherent light). The light is converted into parallel light using a collimator lens 112, converted into light containing an S-polarized component and a P-polarized component using an optical rotatory optical element 113 such as a half-wave plate, and the first polarizing beam splitter. The ratio of the S polarization component and the P polarization component incident on (PBS) 114 is adjusted.
[0007]
Further, the phase of the transmitted light of the P-polarized component transmitted through the first polarization beam splitter 114 is spatially modulated by the phase spatial modulator 115 made of a liquid crystal element or the like. The transmitted light that has passed through the phase spatial modulator 115 enters the first beam splitter (BS) 116.
[0008]
The first beam splitter (BS) 116 is configured to transmit, for example, 20% of the P-polarized component in a straight line and reflect 80% (in the direction of 90 degrees), and the light from the light source device 111 is reflected by the first beam splitter 116. The second polarization beam splitter 117, the two-divided optical rotation plate 118, and the objective lens 119 are arranged in this order from the first beam splitter 116 side in the direction in which the light is reflected and travels.
[0009]
Further, in this optical information recording / reproducing apparatus, in order from the first polarizing beam splitter 114 side in the direction in which the S-polarized component reflected by the first polarizing beam splitter 114 after passing through the optical rotatory optical element 113 proceeds, A spatial light modulator 121 and a second beam splitter (BS) 122 are arranged.
[0010]
The spatial light modulator 121 has a large number of pixels arranged in a lattice pattern, and by allowing each pixel to select a light transmission state and a light blocking state, the light is spatially modulated by the light intensity, and information is transmitted. Can generate object light. As the spatial light modulator 121, a liquid crystal element can be used.
[0011]
On the other hand, the second beam splitter 122 transmits, for example, 20% of the S-polarized component and reflects 80% thereof. The S-polarized component light that is incident on the second beam splitter 122 from the spatial light modulator 121 side and reflected is incident on the second polarization beam splitter 117.
[0012]
The second polarization beam splitter 117 reflects the S-polarized component, which is the object light from the second beam splitter 122, of the incident light in the direction of 90 degrees with respect to the incident light, and also the first beam of the incident light. The P-polarized component, which is the reference light from the splitter 116, is transmitted and combined so that the optical axis of the object light and the optical axis of the reference light are aligned and incident on the two-split optical rotator 118 and the objective lens 119.
[0013]
In this way, the light emitted from the light source device 111 is separated into the P-polarized component and the S-polarized component by the first polarizing beam splitter 114, respectively, and used as the reference light and the object light, and the second polarizing beam splitter 117 (PBS ), The P-polarized component and the S-polarized component are combined, transmitted through the two-divided optical rotation plate 118 and the objective lens 119, and condensed on the optical information recording medium 10.
Note that a method for recording an interference pattern on the optical information recording medium 10 using the two-divided optical rotatory plate 118 is disclosed in Patent Document 1 and thus will not be described.
[0014]
Further, in order to reproduce the information of the interference pattern recorded on the optical information recording medium 10, the imaging lens 123 and the CCD are sequentially arranged from the first beam splitter 116 side on the side opposite to the second polarization beam splitter 117. An image sensor 124 such as is arranged. Thereby, only the reproduction light is irradiated onto the optical information recording medium 10, and the reproduced information light is transmitted through the second polarization beam splitter 117, and a part of the light is transmitted through the first beam splitter 116. The light is incident on the image sensor 124 by the imaging lens 123. As a result, the image generated by the spatial light modulator 121 and recorded on the optical information recording medium 10 is reproduced by the image sensor 124.
[0015]
Next, a specific example of a flat polarizing beam splitter P6 different from the rectangular parallelepiped polarizing beam splitter P5 in which two triangular prisms described above are bonded will be described with reference to FIG.
After forming an alignment film on one surface of the transparent substrate 105 and performing an alignment treatment, a liquid crystal monomer is applied and polymerized to obtain an ordinary refractive index n _o , Extraordinary light refractive index n _e The polymer liquid crystal layer 106 is formed.
[0016]
Then, the polymer liquid crystal layer 106 is processed into a blazed grating having a sawtooth cross section and a lattice constant (pitch) L by photolithography and reactive ion etching, so that the ordinary refractive index n _o A uniform refractive index transparent material having a refractive index equal to is filled in the concave portion of the polymer liquid crystal layer 106 to form the homogeneous refractive index transparent layer 107, and the transparent substrate 105 and the transparent substrate 108 are bonded.
[0017]
When P-polarized light, which is ordinary-polarized light, is incident on the polymer liquid crystal layer 106, the polymer liquid crystal layer 106 and the homogeneous refractive index transparent layer 107 have the same refractive index and therefore pass straight through without being diffracted. On the other hand, when S-polarized light, which is extraordinary light polarization, is incident on the polymer liquid crystal layer 106, the polymer liquid crystal layer 106 and the homogeneous refractive index transparent layer 106 have different refractive indexes, and diffracted light is generated.
[0018]
For example, the height d of the sawtooth polymer liquid crystal layer 106 with respect to incident light having a wavelength λ is expressed by the following equation:
(N _e -N _o ) × d = λ
When meeting
sin θ = λ / L
Where L: lattice constant (pitch)
The maximum diffracted light is generated in the direction of the angle θ that satisfies the above. In this way, a flat polarizing beam splitter P6 is obtained.
[0019]
[Patent Document 1]
JP 2002-123949 A
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned rectangular parallelepiped polarization beam splitter P5, in order to control the optical path of transmitted light and reflected light with high reproducibility and high accuracy, the glass block is processed into a right isosceles triangular prism shape with high accuracy. It is necessary to bond and fix the two prisms. As a result, it becomes an expensive optical component, and in the optical information recording / reproducing apparatus as shown in FIG. 8, when a plurality of polarization beam splitters and beam splitters are used, there is a problem that the cost increases and the optical axis adjustment is difficult. It was.
[0021]
In the case of the flat polarizing beam splitter P6, the separation angle θ due to diffraction of P-polarized light and S-polarized light is about 4 μm depending on the workable lattice constant (pitch) L, and therefore the separation angle θ with respect to visible light is 10 The degree was the limit. As a result, when the flat polarizing beam splitter P6 is used in the optical information recording / reproducing apparatus as shown in FIG. 9, the entire optical system becomes large in order to secure the irradiation surface of the object light and the reference light. Met.
[0022]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to realize a compact and cost-effective configuration as compared with a rectangular parallelepiped polarization beam splitter, and to separate S-polarized light and P-polarized light. It is an object of the present invention to provide a flat plate type polarization beam splitter which can take a large angle.
[0023]
Furthermore, the present invention provides a compact and easy-to-adjust optical information by integrating a plurality of flat polarizing beam splitters or mounting them in an optical information recording / reproducing apparatus using a plurality of flat polarizing beam splitters. It is to provide a recording apparatus and an optical information recording / reproducing apparatus.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a polarizing diffraction grating that diffracts transmitted light according to the polarization direction by diffracting the incident light of the first linearly polarized light and the incident light of the second linearly polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other. A polarization beam splitter, wherein the diffraction grating has an angle of polarization separation, which is an angle formed between the first linearly polarized diffracted light and the second linearly polarized diffracted light, with respect to the incident light of each linearly polarized light. Provided is a polarizing beam splitter characterized by having a diffractive property that is larger than a diffraction angle.
[0025]
In addition, the light emitted from the light source is separated into the first linearly polarized light and the second linearly polarized light by the first polarizing beam splitter, and the spatial light modulator is irradiated with the first linearly polarized light to carry information. In addition to generating object light, the second linearly polarized light is used as reference light, the object light and the reference light are combined on the same optical axis by a second polarization beam splitter, and the holography is formed on the information recording layer of the information recording medium. An optical information recording apparatus for recording information using the optical information recording apparatus, wherein the first polarizing beam splitter and the second polarizing beam splitter are the polarizing beam splitter of the present invention. provide.
[0026]
In addition, by irradiating the information recording layer of the information recording medium with the linearly polarized light separated by the polarization beam splitter incident on the light emitted from the light source as the reproduction light, information recorded on the information recording layer using holography is recorded. An optical information recording / reproducing apparatus for reproducing recorded information by reproducing the information light as incident on an image sensor installed at a position different from a light source by the polarization beam splitter, wherein the polarization beam splitter reproduces the recorded information. The splitter is the polarization beam splitter of the present invention, and the optical information recording / reproducing apparatus is provided.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a sectional view of a polarizing beam splitter P1 according to a first embodiment of the present invention. The polarizing beam splitter P1 is disposed between transparent substrates 1 and 2 and these transparent substrates 1 and 2. It has a configuration including the provided polymer

liquid crystal layers

1A and 2A and a homogeneous refractive index transparent layer 3.
[0028]
This polarizing beam splitter P1 is formed by first forming an alignment film on one side of the transparent substrates 1 and 2 and performing an alignment treatment, and then applying and polymerizing a liquid crystal monomer so that an ordinary refractive index n _o , Extraordinary light refractive index n _e (N _e > N _o ) Polymer liquid crystal layer 1A. At this time, the alignment film of the transparent substrate 1 is aligned so that the directors of the

polymer liquid crystals

1A and 2A are aligned in the X-axis direction, that is, the direction of the extraordinary light refractive index is the X-axis. The alignment film 2 is aligned so that the director of the polymer liquid crystal 2A is aligned in the Y-axis direction, that is, the direction of the extraordinary light refractive index is the Y-axis.
[0029]
Next, the polymer

liquid crystal layers

1A and 2A are processed as a blazed diffraction grating having a sawtooth lattice shape and a lattice constant (pitch) L by photolithography and reactive ion etching to obtain an ordinary light refractive index n. _o Refractive index n equal to _s A transparent material having a uniform refractive index is filled in the concave portion of the polymer liquid crystal layer to form the transparent layer 3 having a uniform refractive index, and the transparent substrate 1 and the transparent substrate 2 are bonded.
[0030]
At this time, the sawtooth shape of the polymer

liquid crystal layers

1A and 2A is a shape rotated 180 degrees with respect to the X axis as shown in FIG. The height d of the sawtooth polymer

liquid crystal layers

1A and 2A with respect to the incident light having the wavelength λ is expressed by the following formula so that the + 1st order diffracted light is maximized.
d = λ / (n _e -N _s )
It is preferable that
When the sawtooth grating-shaped blazed diffraction grating is approximated by a stepped shape of N steps (N is an integer of 3 or more), the height d of the polymer liquid crystal layer at which the + 1st order diffracted light becomes maximum is given by
d = {(N−1) / N} × λ / (n _e -N _s )
It corresponds to.
[0031]
By adopting such a configuration, when P-polarized light which is ordinary light polarization is incident on the polymer liquid crystal layer 1A, the refractive index of the polymer liquid crystal layer 1A and the homogeneous refractive index transparent layer 3 match, The blazed diffraction grating of the molecular liquid crystal layer 1A transmits straight without being diffracted.
[0032]
On the other hand, since the P-polarized light is extraordinary light polarization with respect to the polymer liquid crystal layer 2A, the blazed diffraction grating generated with the difference in refractive index between the polymer liquid crystal layer 2A and the homogeneous refractive index transparent layer 3 gives

The maximum diffracted light is generated in the direction of the angle θ satisfying (the + Y-axis direction with respect to the Z-axis).
[0033]
In addition, when S-polarized light, which is extraordinary light polarization, is incident on the polymer liquid crystal layer 1A, the blazed diffraction grating generated due to the difference in refractive index between the polymer liquid crystal layer 1A and the homogeneous refractive index transparent layer 3 Previous formula
sin θ = λ / L
The maximum diffracted light is generated in the direction of the angle θ that satisfies the above (the −Y axis direction with respect to the Z axis).
On the other hand, the S-polarized light is ordinary light polarization with respect to the polymer liquid crystal layer 2A, and the refractive indexes of the polymer liquid crystal layer 2A and the homogeneous refractive index transparent layer 3 are the same. It goes straight through without being done.
[0034]
Therefore, in the polarizing beam splitter P1, the P-polarized component incident on the polarizing beam splitter P1 is diffracted at an angle θ in the + Y-axis direction, while the S-polarized component is diffracted at an angle θ in the −Y-axis direction. A plate-type polarization beam splitter in which S-polarized light is separated by a polarization direction at a separation angle 2θ is configured.
[0035]
Thereby, according to the polarizing beam splitter P1 of this embodiment, the thickness as an element can be remarkably reduced as compared with the polarizing beam splitter in which the prism is bonded, and the polarization separation angle compared with the conventional flat plate type polarizing beam splitter. Can be taken greatly.
[0036]
In the above description, the case where the polymer

liquid crystal layers

1A and 2A are processed with the same lattice constant (pitch) has been described. However, the diffraction angles of P-polarized light and S-polarized light with respect to incident light are different by changing the lattice constant (pitch). It may be. Further, although the diffraction efficiency is lowered, the sawtooth lattice shape of the polymer

liquid crystal layers

1A and 2A may be approximated to a staircase lattice shape.
[0037]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a sectional view of a polarizing beam splitter P2 according to the second embodiment of the present invention. In this polarizing beam splitter P2, the ordinary refractive index n is provided on one side of the transparent substrate 1. _o , Extraordinary light refractive index n _e (N _e > N _o ) Is the same as in the first embodiment except that the cross-section is a sawtooth grating and a blazed diffraction grating having a lattice constant (pitch) L is formed. The refractive index n of the homogeneous refractive index transparent material that fills the recesses of the polymer liquid crystal layer 1A to form _s Ordinary refractive index n _o And extraordinary refractive index n _e Average refractive index (n _e + N _o ) / 2 is different. Further, no polymer liquid crystal layer is formed on the transparent substrate 2.
[0038]
By adopting such a configuration, when P-polarized light that is ordinary-light polarized light is incident on the polymer liquid crystal layer 1A, the polymer liquid crystal layer 1A and the homogeneous refractive index transparent layer 4 are generated with a difference in refractive index. The blazed diffraction grating generates maximum diffracted light in the direction of the angle θ satisfying sin θ = λ / L (the + Y axis direction with respect to the Z axis).
On the other hand, even when S-polarized light which is extraordinary light polarization is incident on the polymer liquid crystal layer 1A, the blaze diffraction grating generated due to the difference in refractive index between the polymer liquid crystal layer 1A and the homogeneous refractive index transparent layer 4 The maximum diffracted light is generated in the direction of angle θ satisfying sin θ = λ / L (−Y axis direction with respect to the Z axis).
[0039]
As a result, the P-polarized component incident on the polarization beam splitter P2 is diffracted at an angle θ in the + Y-axis direction, and the S-polarized component is diffracted at an angle θ in the −Y-axis direction. It becomes a beam splitter.
Therefore, compared with the first embodiment, the refractive index n of the homogeneous refractive index transparent material 4 _s However, since the height d of the sawtooth grating-shaped polymer liquid crystal layer 1A needs to be set to a large value, since the blazed diffraction grating is processed only once, the manufacturing process is simplified.
[0040]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described.
FIG. 3 is a sectional view of a polarizing beam splitter P3 according to the third embodiment of the present invention. In this polarizing beam splitter P3, the polarizing beam splitter P1 according to the first embodiment shown in FIG. The first point is that the polymer

liquid crystal layers

1B and 2B are formed in which the inclination directions of the grating slopes of the polymer

liquid crystal layers

1A and 2A processed into the sawtooth grating-shaped blazed diffraction grating are opposite to the Y axis. Different from the embodiment.
[0041]
By forming in this way, as shown in FIG. 3, the diffraction directions of P-polarized light and S-polarized light are switched to the directions shown in FIG. The same operation is performed so that the director of the polymer liquid crystal is aligned in the Y-axis direction in the alignment film of the transparent substrate 1, that is, the extraordinary light refractive index n. _e And the alignment film of the transparent substrate 2 are aligned with the director of the polymer liquid crystal in the X-axis direction, that is, the extraordinary light refractive index n. _e It is also manifested by an orientation treatment so that the direction of X is the X axis. Here, the code | symbol 3 is a homogeneous refractive index transparent layer.
[0042]
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described.
FIG. 4 is a sectional view of a polarizing beam splitter P4 according to a fourth embodiment of the present invention. In this polarizing beam splitter P4, a blazed diffraction having a sawtooth grating shape in the polarizing beam splitter P2 shown in FIG. The polymer liquid crystal layer 1B is formed so that the inclination direction of the lattice slope of the polymer liquid crystal layer 1A processed into a lattice is opposite to the Y axis. As a result, as shown in FIG. 4, the diffraction directions of P-polarized light and S-polarized light are interchanged with the directions shown in FIG. The same effect is also exhibited by aligning the alignment film of the transparent substrate 1 so that the director of the polymer liquid crystal is aligned in the Y-axis direction, that is, the direction of the extraordinary light refractive index is the Y-axis.

Reference numerals

2 and 3 denote the same optical elements as those in FIG.
[0043]
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described.
Utilizing the action of the flat polarizing beam splitters P1 to P4 of the present invention, an optical information recording apparatus for recording information as a volume hologram on an optical information recording medium, and information from the optical information recording medium recorded as a volume hologram An optical information recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention used as a polarization beam splitter in an optical information reproducing apparatus for reproducing information will be described below with reference to the configuration diagrams shown in FIGS.
[0044]
FIG. 5 shows an optical information recording / reproducing apparatus D1 according to the fifth embodiment of the present invention. The optical information recording / reproducing apparatus D1 includes a light source device 11, a collimator lens 12, and an optical element for optical rotation. 13, the spatial light modulation element 14, the liquid crystal element 15, the two-divided optical rotator 16, the objective lens 17, the imaging lens 18, the imaging element 19, and the like. Flat-type polarization beam splitter that has the same configuration as the polarization beam splitter (PBS) P1 of the first embodiment and diffracts P-polarized light in the + Z direction to a counterclockwise angle and S-polarized light to a clockwise angle. The first polarization beam splitter (PBS) P11 to the fourth polarization beam splitter (PBS) P14.
[0045]
Further, the optical information recording / reproducing apparatus D1 has the same configuration as that of the polarization beam splitter P3 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. A fifth polarizing beam splitter (PBS) P31 to a seventh polarizing beam splitter (PBS) P33, which are flat-type polarizing beam splitters that diffract S-polarized light to a counterclockwise angle, are provided.
Here, it is assumed that the lattice constants (pitch) of the blazed diffraction gratings of the polarizers constituting each flat plate-type polarization beam splitter are all the same.
[0046]
(I) Next, the function of recording information as a volume hologram on the optical information recording medium 10 by the optical information recording / reproducing apparatus D1 will be described with reference to FIG.
The linearly polarized light (S-polarized light) emitted from the light source device 11 that emits the laser light is converted into parallel light by using the collimator lens 12, and the S-polarized light component and P are obtained by using the optical rotatory optical element 13 such as a half-wave plate, for example. The light is converted into light including a polarization component, and the ratio of the S polarization component and the P polarization component incident on the first polarization beam splitter P11 is adjusted.
[0047]
Among these, the P-polarized component diffracted by the first polarization beam splitter P11 is incident on the fifth polarization beam splitter P31, is diffracted by the fifth polarization beam splitter P31, and is incident on the spatial light modulator 14.
[0048]
Here, as the spatial light modulator 14, for example, a liquid crystal display element that can change the polarization value of the transmitted light by changing the retardation value of the liquid crystal layer according to the voltage applied to the liquid crystal layer for each pixel is used. When the P-polarized light that is incident light is not applied with voltage, it acts as a half-wave plate, and the transmitted light becomes S-polarized light. On the other hand, when a voltage is applied, it acts as a transparent plate with a zero retardation value, and the transmitted light is configured to maintain P-polarized light. This spatial light modulator 14 functions as a voltage variable wavelength plate.
[0049]
In this way, the transmitted light that passes through the spatial light modulator 14 having a spatial pattern of S-polarized light and P-polarized light when a voltage is applied to each pixel is P of the polarized light component that has entered the second polarizing beam splitter P12. The polarization component is diffracted in the direction not incident on the seventh polarization beam splitter P33, while the S polarization component is diffracted in the direction incident on the seventh polarization beam splitter P33.
[0050]
As a result, each pixel of the spatial light modulation element 14 is converted into a diffracted light intensity corresponding to the amount of the S-polarized light component, and becomes object light including information having a two-dimensional light-dark pattern. The S-polarized light component, which is the object light, is diffracted by the seventh polarization beam splitter P33, and is condensed on the optical information recording medium 10 by the objective lens 17 through the two-divided optical rotator 16.
[0051]
On the other hand, the S-polarized component diffracted by the first polarizing beam splitter P11 is diffracted by the sixth polarizing beam splitter P32 and enters the liquid crystal element 15 functioning as a voltage variable wavelength plate. The operation of the liquid crystal element 15 is similar to that of the spatial light modulation element 14 described above, and acts as a half-wave plate when no voltage is applied to the liquid crystal layer with respect to the S-polarized light of the incident light, and the transmitted light becomes P-polarized light. On the other hand, when a voltage of a certain level or more is applied, it acts as a transparent plate having a retardation value of zero, and the transmitted light maintains S-polarized light. Further, at an intermediate applied voltage, the output light is elliptically polarized light in which P-polarized light and S-polarized light are mixed.
[0052]
Therefore, when recording information as a volume hologram on the optical information recording medium 10, the transmitted light is converted to P-polarized light by acting as a half-wave plate without applying a voltage to the liquid crystal element 15. The P-polarized component is diffracted by the third polarizing beam splitter P13 in the direction of incidence on the seventh polarizing beam splitter P33. The P-polarized component incident on the seventh polarization beam splitter P33 is diffracted here, and is condensed on the optical information recording medium 10 by the objective lens 17 through the two-part rotator 16 as reference light.
[0053]
Accordingly, the object light of the S-polarized component and the reference light of the P-polarized component are aligned on the same axis and are focused on the optical information recording medium by the objective lens 17 via the two-part rotator 16. As a result, the interference pattern generated by the object light and the reference light is recorded as a volume hologram in the optical information recording medium 10 by the action of the two-divided optical rotation plate 16 of the optical information recording / reproducing apparatus.
[0054]
(II) Next, the function of reproducing information recorded as a volume hologram on the optical information recording medium 10 by the optical information recording / reproducing apparatus D1 will be described with reference to FIG.
Unlike information recording, during reproduction, a voltage is applied to all pixels of the liquid crystal display element, which is the spatial light modulator 14, and the retardation value of the liquid crystal layer is set to zero. As a result, the transmitted light from the spatial light modulator 14 is incident on the second polarization beam splitter P12 while maintaining the P polarization, and is diffracted by the second polarization beam splitter P12 in a direction not incident on the seventh polarization beam splitter P33. The As a result, object light containing information does not enter the optical information recording medium 10.
[0055]
In addition, by adjusting the voltage applied to the liquid crystal element 15 that functions as a voltage variable wavelength plate during reproduction, the output light having the S-polarized component and the P-polarized component with respect to the S-polarized component incident on the liquid crystal element 15 can be obtained. Convert. As a result, the P-polarized component of the transmitted light of the liquid crystal element 15 is diffracted by the third polarizing beam splitter P13 in the direction of incidence on the seventh polarizing beam splitter P33 and further diffracted by the seventh polarizing beam splitter P33. Then, the light is condensed on the optical information recording medium 10 by the objective lens 17 through the two-divided optical rotator 16 as reproduction light for reproduction.
[0056]
When this reproduction light is incident on the optical information recording medium 10, it is diffracted by the volume hologram recorded in the optical information recording medium 10 to generate information light. The generated information light travels in the opposite direction to the reproduction light, and enters the seventh polarization beam splitter P33 as P-polarized light through the optical path of the objective lens 17 and the two-divided optical rotator 16.
[0057]
The P-polarized incident light is diffracted by the seventh polarizing beam splitter P33 and incident on the third polarizing beam splitter P13, and further diffracted by the third polarizing beam splitter P13 and incident on the liquid crystal element 15.
[0058]
The P-polarized light incident on the liquid crystal element 15 is converted into a P-polarized component and an S-polarized component, and is incident on the sixth polarizing beam splitter P32. Of these, the P-polarized component is diffracted by the sixth polarizing beam splitter P32 and incident on the fourth polarizing beam splitter P14, and further diffracted by the fourth polarizing beam splitter P14. Incident on the element 19. As a result, the image generated by the spatial light modulator 14 is reproduced.
[0059]
FIGS. 5 and 6 show the case where the plate-type polarization beam splitters P1 and P3 according to the first and third embodiments of the present invention are separated from each other. Each set of the polarizing beam splitters P11 and P14, the fifth and sixth polarizing beam splitters P31 and P32, and the second and third polarizing beam splitters P12 and P13 may be integrated to reduce the number of parts.
[0060]
Specifically, in FIG. 5, the first to fourth flat plate polarization beam splitters P11 to P14 have the same configuration as the polarization beam splitter P1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. Each of the first and fourth polarizing beam splitters P11 and P14 and the second and third polarizing beam splitters P12 and P13 can be manufactured as a single element.
[0061]
Similarly, the fifth and sixth polarizing beam splitters P31 and P32 have the same configuration as the polarizing beam splitter P3 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. P31 and P32 can be manufactured as a single element. As a result, the optical information recording / reproducing apparatus has a simplified configuration using only four polarization beam splitters.
[0062]
In the flat polarizing beam splitter of the present invention, a blazed diffraction grating composed of a polymer liquid crystal layer can be processed with high accuracy by photolithography and reactive ion etching, so that a stable beam separation angle can be obtained. As a result, an optical information recording / reproducing apparatus having stable characteristics can be realized as compared with the polarization beam splitter having the conventional right angle prism shown in FIG.
[0063]
Further, the flat-type polarizing beam splitter of the present invention has a larger beam separation angle between P-polarized light and S-polarized light than the conventional flat-type polarizing beam splitter shown in FIG. 9, so that the spatial light modulator 14 shown in FIG. The display area can be effectively irradiated with light, and the distance between the polarizing beam splitters can be shortened. As a result, the optical information recording / reproducing apparatus can be downsized.
[0064]
【Example】
Next, the polarizing beam splitter P1 shown in the first embodiment will be described with reference to the cross-sectional view shown in FIG.
After forming an alignment film on one side of a glass substrate (transparent substrate 1) and performing an alignment process in the X-axis direction, a liquid crystal monomer is applied and polymerized to polymerize a liquid crystal polymer director in the X-axis direction within the glass substrate surface. Ordinary light refractive index n _o = 1.55, extraordinary light refractive index n _e = 1.75 and a polymer liquid crystal layer 1A having a thickness of 2.33 μm was formed.
[0065]
Similarly, after forming an alignment film on one surface of a glass substrate (transparent substrate 2) and performing an alignment process in the Y-axis direction, a liquid crystal monomer is applied and polymerized to polymerize in the Y-axis direction within the glass substrate surface. Ordinary refractive index n with liquid crystal directors _o = 1.55, extraordinary light refractive index n _e = 1.75 and a polymer liquid crystal layer 2A having a thickness of 2.33 μm was formed.
[0066]
Next, by photolithography and reactive ion etching, the polymer

liquid crystal layers

1A and 2A are processed into a blazed diffraction grating having a sawtooth lattice section and a lattice constant (pitch) L (= 5 μm), and a refractive index n _s = 1.55 homogeneous refractive index adhesive material is used to fill the concave portion of the polymer liquid crystal layer to form the homogeneous refractive index transparent layer 3, and the glass substrate (transparent substrate 1) and glass substrate (transparent substrate 2) Were bonded to form a flat polarizing beam splitter P1 shown in FIG. At this time, the saw-tooth shape of the polymer

liquid crystal layers

1A and 2A is processed into a shape approximated by an eight-step staircase lattice and rotated 180 degrees with respect to the X axis.
[0067]
When P-polarized light is incident on the polarizing beam splitter P1, the difference in refractive index between the polymer liquid crystal layer 1A and the homogeneous refractive index transparent layer 3 (n _o -N _s ) Is zero, and is transmitted without being diffracted by the blaze diffraction grating (1A). On the other hand, the refractive index difference between the polymer liquid crystal layer 2A and the homogeneous refractive index adhesive 3 (n _e -N _s ) Is 0.20, and the maximum optical path length (n _e -N _s ) × d is 0.466 μm, and the + 1st-order diffraction efficiency of the blazed diffraction grating (2A) is about 80% with respect to incident light having a wavelength of 532 nm. As shown in FIG.

It was diffracted upward.
[0068]
On the other hand, when S-polarized light is incident on the polarization beam splitter P1, the refractive index difference (n _e -N _s ) Is 0.20, and the maximum optical path length (n _e -N _s ) × d is 0.466 μm, and the + 1st-order diffraction efficiency of the blazed diffraction grating (1A) is about 80% with respect to incident light having a wavelength of 532 nm. As shown in FIG.

Diffracted downward. In addition, the refractive index difference (n between the polymer liquid crystal layer 2A and the homogeneous refractive index adhesive 3) _o -N _s ) Is zero, and is transmitted without being diffracted by the blaze diffraction grating (2A).
Therefore, the incident light of the polarization beam splitter P1 was separated into P-polarized light and S-polarized light according to the polarization direction at a separation angle of 12.2 °.
[0069]
As described above, in the polarization beam splitter P5 in which the conventional right-angle prisms shown in FIG. As described above, since the flat polarizing beam splitter of the present invention is a thin element regardless of the effective area of incident light, a small and light polarizing beam splitter has been realized. Further, in the flat polarizing beam splitter of the present invention, the beam separation angle of P-polarized light and S-polarized light can be doubled compared to the conventional flat polarizing beam splitter P6 shown in FIG.
[0070]
Furthermore, in order to record a volume hologram in the optical information recording medium 10 and to reproduce information recorded as a volume hologram in the optical information recording medium 10, the polarizing beam splitter P1 of the present invention manufactured as described above, By using P3 (any of P1 to P4) in the optical information recording / reproducing apparatus D1 as shown in FIGS. 5 and 6, the optical information recording / reproducing apparatus D1 can be reduced in size and weight, and stable recording can be realized. Playback operation can be obtained.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, the polarizing beam splitter of the present invention can provide a large beam separation angle of P-polarized light and S-polarized light with a thin element regardless of the effective area of incident light, and can realize a stable beam separation angle.
[0072]
Further, the polarization beam splitter of the present invention was recorded as an optical information recording apparatus for recording a volume hologram in an optical information recording medium, and a volume hologram was recorded in the optical information recording medium as a volume hologram. By using it as a polarization beam splitter of an optical information recording / reproducing apparatus for reproducing information, the optical information recording apparatus and the optical information recording / reproducing apparatus can be reduced in size and weight, and a stable recording / reproducing operation can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a polarizing beam splitter according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of a polarization beam splitter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a polarization beam splitter according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of a polarization beam splitter according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the principle at the time of recording in an optical information recording / reproducing apparatus according to a fifth embodiment in which a polarizing beam splitter is mounted in the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the principle at the time of reproduction in the optical information recording / reproducing apparatus according to the fifth embodiment in which the polarization beam splitter is mounted in the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional right-angle prism-laminated polarizing beam splitter.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional optical information recording / reproducing apparatus.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional flat plate-type polarization beam splitter.
[Explanation of symbols]
1A, 1B, 2A, 2B: polymer liquid crystal layer (blazed diffraction grating)
3,4: Homogeneous refractive index transparent layer
10: Optical information recording medium
1: Transparent substrate
11: Laser light source
12, 17, 18: Lens
13: Optical element for optical rotation
14: Spatial light modulator
15: Liquid crystal element
16: Two-part optical rotation plate
19: Image sensor
P1, P2, P3, P4, P11, P12, P13, P14, P31, P32, P33: Flat plate type polarization beam splitter

Claims

A polarization beam splitter having a polarizing diffraction grating that separates transmitted light according to the polarization direction by diffracting the incident light of the first linearly polarized light and the incident light of the second linearly polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other In the diffraction grating, a polarization separation angle, which is an angle formed by the diffracted light of the first linearly polarized light and the diffracted light of the second linearly polarized light, is compared with a diffraction angle of the incident light of each linearly polarized light. A polarizing beam splitter characterized by having a diffractive property that increases in size.

The polarization beam splitter has been processed into saw-ordinary refractive index n _o, and the polymer liquid crystal layer of the extraordinary refractive index n _e, the average refractive index of the ordinary refractive index n _o and extraordinary refractive index n _e The polarizing beam splitter according to claim 1, further comprising a homogeneous refractive index transparent layer formed of a homogeneous refractive index transparent material and filled in a concave portion of the polymer liquid crystal layer.

The polarizing beam splitter includes a first polarizing diffraction grating that diffracts only incident light of the first linearly polarized light and a second polarizing diffraction grating that diffracts only incident light of the second linearly polarized light. The polarizing beam splitter according to claim 1.

Those wherein the first polarization diffraction grating and the second polarization diffraction grating is obtained by processing the ordinary refractive index n _o of the alignment direction of the molecules are perpendicular to each _other, a liquid crystal polymer layer of the extraordinary refractive index n _e serrated together constituting in, claim 3 constituting a homogeneous refractive index transparent layer by filling a homogeneous refractive index transparent material of the recess to the ordinary refractive index n _o or the extraordinary refractive index n _e of the liquid crystal polymer layer Polarization beam splitter.

The light emitted from the light source is separated into first linearly polarized light and second linearly polarized light by the first polarizing beam splitter, and the spatial light modulator is irradiated with the first linearly polarized light to carry the object light. The second linearly polarized light is used as reference light, the object light and the reference light are combined on the same optical axis by the second polarization beam splitter, and holography is used for the information recording layer of the information recording medium An optical information recording apparatus for recording information, wherein the first polarizing beam splitter and the second polarizing beam splitter are the polarizing beam splitters according to any one of claims 1 to 4.

By irradiating the information recording layer of the information recording medium with the linearly polarized light separated by the polarization beam splitter that has entered the light emitted from the light source as reproduction light, the information light recorded on the information recording layer using holography And reproducing the recorded information by making the information beam incident on an image sensor installed at a position different from the light source by the polarization beam splitter, wherein the polarization beam splitter comprises: An optical information recording / reproducing apparatus, which is the polarizing beam splitter according to claim 1.