专利名称：偏振性衍射光栅及其制造方法以及使用其的光拾取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为对光信息记录介质进行信息记录/再生的光拾取装置的衍射光栅、偏振过滤器等而使用的偏振性衍射光栅及其制造方法。另外，本发明涉及使用了该偏振性衍射光栅的光拾取装置。
背景技术：
对于使用了高分子液晶的偏振性衍射光栅而言，例如在光盘(光fM 7々)装置的光拾取装置中，作为形成示踪用的副光束(subbeam)的衍射光栅、防止源自光盘的反射光返回到激光器发光层的偏振过滤器来使用。而且，对于该偏振性衍射光栅而言，为了提高组装到光拾取装置时的设计的自由度，要求可自由地选择入射光的偏振方向和衍射光的产生方向。以往，作为满足这样要求的偏振性衍射光栅，已知有例如专利文献1中公开的偏振性衍射光栅。在专利文献1中公开有如下方法在玻璃基板上设置实施了摩擦处理的取向膜， 在其上涂布了高分子液晶膜之后，使用光刻法和干法蚀刻法在此高分子液晶膜上形成凹凸状的衍射光栅图案，通过向该凹凸状的衍射光栅图案填充光学各向同性材料而与其它的基板贴合，从而制造包含高分子液晶和光学各向同性材料的偏振性衍射光栅。而且，根据此方法，在使高分子液晶取向之后，便形成凹凸状的衍射光栅图案，因此可与液晶的取向方向无关系地、任意选择光栅槽的长度方向。因此，根据专利文献1中公开的方法，可提供可自由选择入射光的偏振方向和衍射光的产生方向的偏振性衍射光栅。专利文献1 日本特开平11-125710号公报
发明内容
但是，在专利文献1等中可用作取向膜的聚酰亚胺膜等有机膜的退火烧成温度， 相比于其它的有机材料的耐热温度而言极其高，因此需要使用玻璃等耐热性良好的材质的物质来作为基板，这便妨碍了轻型化以及低成本化。本发明是为了解决现有技术中的前述课题而开发，其目的在于提供不受基板的材质的制约，可自由选择入射光的偏振方向和衍射光的产生方向的偏振性衍射光栅及其制造方法、以及使用了该偏振性衍射光栅的光拾取装置。为了实现前述目的，本发明的偏振性衍射光栅具备有在一侧的面上形成的具有使入射光衍射的功能的第1凹凸结构的高分子液晶层、和以填充于前述第1凹凸结构的状态而设置的光学各向同性材料层，其特征在于，在前述高分子液晶层的前述一侧的面进一步形成第2凹凸结构，前述高分子液晶层的液晶分子沿着前述第2凹凸结构的槽长度方向而取向。根据前述本发明的偏振性衍射光栅的结构，可以不设置取向膜，实现与第1凹凸结构(其具有使入射光衍射的功能)的槽长度方向无关系地、使高分子液晶层的液晶分子进行取向的状态。其结果，可独立地设定液晶的光学各向异性的方向和第1凹凸结构处的衍射光的产生方向，因而可提供可自由选择入射光的偏振方向和衍射光的产生方向的偏振性衍射光栅。而且，根据前述本发明的偏振性衍射光栅的结构，由于不需要设置取向膜，在制造时不需要退火烧成等高温工序，因而可提供使用塑料基板的轻量且低成本的偏振性衍射光栅。另外，本发明的偏振性衍射光栅的制造方法的特征在于，所述偏振性衍射光栅的制造方法包含如下工序向形成有凹凸结构的模具填充聚合性液晶、使前述聚合性液晶聚合固化、从而获得形成有凹凸状的衍射结构的高分子液晶层的工序，将前述高分子液晶层从前述模具剥离的工序，向前述凹凸状的衍射结构填充光学各向同性材料、使前述光学各向同性材料反应固化而获得光学各向同性材料层的工序；作为前述模具，使用在前述凹凸结构的表面形成有引发液晶分子取向的取向引发结构的模具。根据前述本发明的偏振性衍射光栅的制造方法，可与凹凸状的衍射结构的光栅槽的长度方向无关系地使液晶分子取向，其结果，由于可独立地设定液晶的光学各向异性的方向和凹凸状的衍射结构处的衍射光的产生方向，因而可制造可自由选择入射光的偏振方向和衍射光的产生方向的偏振性衍射光栅。而且，根据前述本发明的偏振性衍射光栅的制造方法，由于在使液晶分子取向时无需设置取向膜，不需要退火烧成等高温工序，因而可通过使用塑料基板从而制造轻量且低成本的偏振性衍射光栅。另外，就本发明的光拾取装置的结构而言，其特征在于，其为通过物镜将源自光源的光聚光于光信息记录介质的信息记录面而进行信息的记录/再生的光拾取装置，具备有配置于前述光源与前述物镜之间的光路中的前述本发明的偏振性衍射光栅。根据前述本发明的光拾取装置的结构，可通过使用采用塑料基板的轻量且低成本的偏振性衍射光栅，从而谋求光拾取装置本身的轻型化、低成本化。根据本发明，不受基板的材质的制约，可提供可自由选择入射光的偏振方向和衍射光的产生方向的偏振性衍射光栅。
图1表示本发明的一个实施方式中的偏振性衍射光栅的概略剖视图。图2表示本发明的一个实施方式的偏振性衍射光栅中的液晶分子的取向状态的概略平面图。图3表示本发明的一个实施方式中的偏振性衍射光栅的制造方法中使用的模具的结构的概略立体图。图4表示本发明的一个实施方式中的偏振性衍射光栅的制造方法的工序剖视图。图5表示本发明的一个实施方式中的光拾取装置的概略结构图。附图标记说明UlO偏振性衍射光栅，2、8透明基板，3粘接层，4高分子液晶层, 凹凸状的衍射结构，4b液晶分子，5光学各向同性材料层，6模具，6a凹凸结构，6b取向引发结构，7聚合性液晶，11光拾取装置，12半导体激光器，13光盘，14复合衍射元件，15偏振分束器，16准直透镜，17向上反射镜，181/4波长板，19物镜，20检测透镜，21光检测器，22,23条纹槽
具体实施例方式另外，对于前述本发明的偏振性衍射光栅的结构而言，优选使针对前述高分子液晶层的、前述取向引发结构的转印痕迹，成为在所使用的光的波长处抑制衍射光产生的形状。根据此优选实例，可抑制不需要的衍射光的产生。另外，在前述本发明的偏振性衍射光栅的制造方法中，优选前述取向引发结构由相互平行地配置的多个条纹状的槽构成，前述取向引发结构的间距设定得比前述凹凸结构的间距细。根据此优选实例，可提高基于取向引发结构的液晶分子的取向度。另外，对于前述本发明的光拾取装置的结构而言，优选前述光源为半导体激光器， 前述偏振性衍射光栅在光轴上与前述半导体激光器相邻而配置。此处，“在光轴上相邻”是包含如下情况的概念偏振性衍射光栅相接于半导体激光器而配置的情况、偏振性衍射光栅不隔着其它的部件而与半导体激光器分开而配置的情况。根据此优选实例，通过将由光信息记录介质的信息记录面反射并向半导体激光器返回的激光切断，从而可抑制光拾取装置中的激光器噪音。以下，通过使用实施方式来进一步具体说明本发明。偏振性衍射光栅的结构首先，关于本实施方式中的偏振性衍射光栅的结构，一边参照图1 图3 —边说明。图1为表示本发明的一个实施方式中的偏振性衍射光栅的概略剖视图，图2为表示该偏振性衍射光栅中的液晶分子的取向状态的概略平面图，图3为表示该偏振性衍射光栅的制造方法中使用的模具的结构的概略立体图。如图1、图2所示，本实施方式的偏振性衍射光栅1具备有透明基板2，在透明基板2的一侧的表面上通过粘接层3而粘接、在粘接层3侧的相反侧的面上形成有具有使入射光衍射的功能的第1凹凸结构(凹凸状的衍射结构)4a的高分子液晶层4，以填充于高分子液晶层4的凹凸状的衍射结构如的状态而设置的光学各向同性材料层5。另外，在高分子液晶层4的形成有凹凸状的衍射结构如的面，进一步形成有包含相互平行地配置的多个条纹状的槽(条纹槽)22的第2凹凸结构；高分子液晶层4的液晶分子4b沿着该第2凹凸结构的槽长度方向(条纹槽22的长度方向)而取向。此处，对于高分子液晶层4中形成的凹凸状的衍射结构如而言，可通过例如如下来获得向图3所示那样的预先形成有凹凸结构6a的模具6填充聚合性液晶，使该聚合性液晶聚合固化。即，在此情况下的高分子液晶层4中形成的凹凸状的衍射结构如为模具6 的凹凸结构6a被转印的结构(参照后述的“偏振性衍射光栅的制造方法”)。高分子液晶层4中形成的凹凸状的衍射结构如只要根据目标的衍射特性而决定的形状即可。例如，可通过按照所使用的光的波长来改变间距，从而来调整衍射角；可通过按照所使用的光的波长而改变槽深度，来调整衍射效率。另外，凹凸状的衍射结构如的凸部的形状，不受限于图1所示那样的略矩形状，也可制成台阶状、锯齿状。需要说明的是，在本实施方式中，为了方便，将未聚合的状态的液晶称为“聚合性液晶”，将聚合而高分子化状态的液晶称为“高分子液晶”而区别。本实施方式中使用的聚合性液晶是显示液晶性的单体、低聚物以及其它的反应性化合物等的组合物，优选在显现液晶态的液晶(mesogenic)基团的末端带有丙烯酸基、环氧基等具有聚合性的官能团的液晶。在这些聚合性液晶中，存在有显示出均勻取向、垂直取向、螺旋性(cholestric)取向等各种各样的取向状态的液晶。对于偏振性衍射光栅1而言，由于需要在面内方向显现光学各向异性，因此作为聚合性液晶最好是显示均勻取向的液晶。作为聚合性液晶的固化手段，虽然存在有通过照射可见光、UV(紫外)光等的光固化、通过加热的热固化等，但是优选难以受到聚合性液晶的相转移温度制约的光固化。另外，如图3所示，在模具6的凹凸结构6a的表面，形成有相对于该凹凸结构6a 的槽长度方向成45度的角度的多个条纹槽23，通过这些多个条纹槽23，从而形成用于使聚合性液晶的液晶分子在该条纹槽23的长度方向上取向(引发液晶分子的取向)的取向引发结构6b。而且，例如，如上述那样，通过使用模具6而使聚合性液晶聚合固化，从而如图2 所示，就高分子液晶层4的液晶分子4b成为如下取向状态取向于相对于凹凸状的衍射结构如的槽长度方向成45度的角度的方向(模具6的条纹槽23被转印而形成的转印痕迹， 即条纹槽22的长度方向)的状态(参照后述的“偏振性衍射光栅的制造方法”)。因此，在使高分子液晶层4的液晶分子4b取向时，不需要设置聚酰亚胺膜等取向膜。作为透明基板2的材料，可使用玻璃、塑料中的任一种。如上述，在获得本实施方式的偏振性衍射光栅1时，由于无需设置聚酰亚胺膜等取向膜，不需要退火烧成等高温工序，因而作为透明基板2的材料可使用耐热温度低的材料。即，作为透明基板2的材料，可使用轻量性和成本方面优异的塑料，例如，聚碳酸酯树脂、聚烯烃树脂所代表的热塑性塑料、环氧系热固性材料的固化物、丙烯酸系光聚合性材料的固化物所代表的热固性塑料等。其结果，可提供轻量且低成本的偏振性衍射光栅1。在使用玻璃作为透明基板2的材料的情况下，需要考虑折射率。一般的玻璃的折射率范围为1. 4 2. 1左右之宽广。另一方面，由于粘接层3为树脂，因此其折射率为1. 4
1.6左右。因此，在玻璃基板与粘接层3的折射率的差较大的情况下，在玻璃基板与粘接层 3的界面引起反射，便招致透过率的降低。因此，在使用玻璃作为透明基板2的材料的情况下，优选使用具有接近粘接层3的折射率的折射率的玻璃。另外，也可用其它的光学元件来代替使用透明基板2。例如，在光拾取装置中，使用将直线偏振转换为圆偏振的1/4波长板、使直线偏振的方向旋转90度的1/2波长板等相位差板、相位差膜。这些可以由水晶、聚碳酸酯树脂、聚乙烯醇树脂等材料形成，用作透明基板
2。而且，如此地，通过用其它的光学元件来代替使用透明基板2，从而可将多个光学元件复合化，因而可实现光拾取装置的小型化。作为光学各向同性材料层5的材料，可使用例如光聚合型的丙烯酸系树脂、环氧系树脂等。特别是，在使用丙烯酸改性型的聚合性液晶作为形成高分子液晶层4的聚合性液晶的情况下，可通过使用丙烯酸系紫外线固化性树脂作为光学各向同性材料层5的材料，从而在高分子液晶层4与光学各向同性材料层5之间获得强的粘接。另外，可通过使光学各向同性材料层5的折射率接近于高分子液晶层4的寻常光折射率(η。)或非寻常光折射率OO，从而提高基于入射光的直线偏振方位的偏振分离性能。作为粘接层3中使用的粘接剂，光固化性树脂是最优选的。特别是，在使用丙烯酸改性型的聚合性液晶作为形成高分子液晶层4的聚合性液晶的情况下，可通过使用丙烯酸系紫外线固化性树脂作为粘接层3中使用的粘接剂，从而在高分子液晶层4与粘接层3之间获得强的粘接。
以上，参照图1 图3对本实施方式的偏振性衍射光栅1的结构进行了说明，但是本发明的偏振性衍射光栅不受限于此结构。例如，也可构成为在透明基板2的与粘接层3 侧为相反侧的面、光学各向同性材料层5的与高分子液晶层4侧为相反侧的面形成了别的衍射光栅的复合衍射元件。另外，为了提高刚性、波面收差性能，也可通过使用其它的透明基板，从而制成夹持了粘接层3、高分子液晶层4、光学各向同性材料层5的结构。另外，也可通过在与空气接触的表面设置电介质膜、细微结构，从而制成实施了抗反射处理的结构。 另外，透明基板2并非必需。偏振性衍射光栅的制造方法接着，参照图4说明本实施方式中的偏振性衍射光栅的制造方法。图4为表示本发明的一个实施方式中的偏振性衍射光栅的制造方法的工序剖视图。在本制造方法中，可使用上述那样的、用于将高分子液晶层4成型的模具6(参照图3)。如图3所示，在模具6中形成有用于在高分子液晶层4转印出凹凸状衍射结构如的凹凸结构6a、由用于使聚合性液晶的液晶分子取向的(引发液晶分子的取向)的多个条纹槽23构成的取向引发结构6b。对于此取向引发结构6b而言，可与凹凸结构6a的槽的朝向无关、自由地形成；就聚合性液晶的液晶分子而言，沿着取向引发结构6b的条纹槽23的长度方向而取向。如此地，如果使用上述结构的模具6，那么可与凹凸状的衍射结构如的光栅槽的长度方向无关系地使液晶分子取向，其结果，由于可独立地设定液晶的光学各向异性的方向和凹凸状的衍射结构如处的衍射光的产生方向，因而可提供可自由选择入射光的偏振方向和衍射光的产生方向的偏振性衍射光栅。特别是，就基于槽的取向而言，由于间距小的槽的液晶分子的取向度变高，因而可设定为使取向引发结构6b的间距比凹凸结构6a的间距细。需要说明的是，在通过使用这样的模具6使高分子液晶层4成型的情况下，如图1所示，在高分子液晶层4的凹凸状的衍射结构如的表面上，取向引发结构6b作为多个条纹槽22被转印，因而存在有起因于此转印痕迹而产生不需要的衍射光的可能性。 因此，对于此转印痕迹即取向引发结构6b而言，需要事先制成为尽可能抑制不需要的衍射光的产生的形状。例如，如本实施方式那样，在取向引发结构6b由多个条纹槽23构成的情况下，实施使该间距小于所使用的光的波长、消除周期性、制成在透过光中不产生相位差的槽深度等处理即可。实施例以下，列举具体的实施例，对本实施方式中的偏振性衍射光栅的制造方法进行详细说明。首先，通过使用光刻法和干法蚀刻法，在硅(Si)基板上的IOmmX IOmm的区域，形成了间距100 μ m、槽宽度50 μ m的凹凸结构6a。接着，通过使用电子射线刻线法和干法蚀刻法，从而在凹凸结构6a的表面，以间距0. 32 μ m、槽宽度0. 16 μ m形成由相对于该凹凸结构6a的槽长度方向而成45度的角度的多个条纹槽23构成的取向引发结构6b，将其作为模具6(参照图3)。接着，如图4(a)所示，使用旋涂法，在模具6的形成有凹凸结构6a的面上，涂布由溶剂稀释的聚合性液晶7(RMS03-001C (默克公司(Merck Ltd.)制))，其后，使溶剂加热干
接着，如图4(b)所示，使聚合性液晶7降到室温之后，在氮气气氛中照射以波长 365nm为主的紫外线，使聚合性液晶7聚合固化，从而使高分子液晶层4成型。由此，模具6 的凹凸结构6a被转印，从而在高分子液晶层4形成凹凸状的衍射结构4a，另外，高分子液晶层4的液晶分子4b取向于相对于凹凸状的衍射结构如的槽长度方向而成为45度的角度的方向(参照图2)。需要说明的是，在高分子液晶层4的形成有凹凸状的衍射结构如的表面，模具6的条纹槽23被转印从而形成有作为转印痕迹的条纹槽22。接着，如图4(c)所示，在固化的高分子液晶层4上涂布液状紫外线固化性树脂， 在其上贴合、押压成为透明基板2的聚碳酸酯基板之后，照射以波长365nm为主的紫外线， 使液状紫外线固化性树脂反应固化，从而形成了粘接层3。需要说明的是，作为形成粘接层 3的液状紫外线固化性树脂，使用混合了双环戊二烯六丙烯酸酯(共荣社化学制)20重量份、合并了丙烯酸异冰片酯(共荣社化学制)和作为折射率调整剂的苯氧基丙烯酸酯(共荣社化学制)的80重量份、作为聚合引发剂的IRGA⑶RE 184(汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)制)3重量份的混合物，使作为其固化物的粘接层3的折射率成为高分子液晶层 4的寻常光折射率1.53。接着，如图4(d)所示，将通过粘接层3而与透明基板2 —体化了的高分子液晶层 4，从模具6剥离(脱模)。接着，如图4(e)所示，在高分子液晶层4的形成有凹凸状的衍射结构如的面上， 涂布与粘接层3的材料相同的液状紫外线固化性树脂，在其上贴合、押压成为别的透明基板8的聚碳酸酯基板之后，照射以波长365nm为主的紫外线，使液状紫外线固化性树脂反应固化，从而形成了光学各向同性材料层5。通过以上的工序，获得了偏振性衍射光栅10。需要说明的是，在本制造方法中，虽然例举使用2张透明基板的情况而说明，但是即使是在图1所示那样的使用1张的透明基板的情况下也可经过大致同样的工序而制造。 在此情况下，可采用如下工序来替代图4(e)的工序在分子液晶层4的形成有凹凸状的衍射结构如的面上，使用旋涂法等而涂布光学各向同性材料，或者涂布了光学各向同性材料之后，用模具押压而脱模。另外，在使用2张透明基板的情况下，可通过对一方的透明基板实施取向处理，从而进一步提高液晶分子的取向度。另外，也可通过错开模具6的取向引发结构6b的条纹槽 23的长度方向与透明基板的取向处理的方向，从而引发扭曲(Λ I； Λ )取向。另外，在固化的高分子液晶层4上贴合、押压透明基板2等的图4(c)的工序并非必需。在省略此图4(c)的工序的情况下，直接将固化的高分子液晶层4从模具6剥离即可。通过将如上述那样操作而获得的偏振性衍射光栅10插入于2张正交的偏振器间， 从而进行了正交尼科耳观察。而且，以光轴作为中心使偏振性衍射光栅10旋转，结果观察到透过光量变化的情况。另外，使波长660nm的激光通过1/2波长板而照射于如上述那样操作而获得的偏振性衍射光栅10。而且，使入射的激光的偏振方向(入射偏振方向)旋转，结果，0次光强度(0次光強度)发生变化，观察到在与凹凸状的衍射结构如的槽长度方向正交的方向产生的衍射光。另一方面，没有看到在与通过模具6的取向引发结构6b的条纹槽23被转印而形成的转印痕迹、即条纹槽22的长度方向正交的方向上的衍射光的产生。接着，调查了0次光强度成为最大的入射偏振方向，结果为与条纹槽22的长度方向正交的方向(相对于凹凸状的衍射结构如的槽长度方向而成为45度的角度的方向)。另外，0次光强度成为最小的入射偏振方向为条纹槽22的长度方向。由此，对于由本实施例获得的偏振性衍射光栅 10而言，确定了条纹槽22的长度方向成为非寻常光成分(慢轴(slow axis)方向)，与条纹槽22的长度方向正交的方向成为寻常光成分(快轴(fast axis)方向)，液晶分子沿着模具6的取向引发结构6b的条纹槽23的转印痕迹、即条纹槽22的长度方向而取向。比较例1使用仅形成间距100 μ m、槽宽度50 μ m的凹凸结构并且未形成液晶取向用的取向引发结构的模具，通过与上述实施例同样的工序而制造了偏振性衍射光栅。通过将由本比较例获得的偏振性衍射光栅插入于2张正交了的偏振器间，从而进行了正交尼科耳观察。但是，即使以光轴作为中心使此偏振性衍射光栅旋转，也未发现光的透过，已经消光。比较例2使用仅形成间距3 μ m、槽宽度1.5μπι的凹凸结构并且未形成液晶取向用的取向引发结构的模具，通过与上述实施例同样的工序而制造了偏振性衍射光栅。通过将由本比较例获得的偏振性衍射光栅插入于2张正交了的偏振器间，从而进行了正交尼科耳观察。而且，使此偏振性衍射光栅以光轴作为中心而旋转，结果观察到透过光量变化的情况。另外，使波长660nm的激光通过1/2波长板而照射于由本比较例获得的偏振性衍射光栅。而且，使入射偏振方向旋转，结果，0次光强度发生变化，观察到在与凹凸状的衍射结构的槽长度方向正交的方向产生的衍射光。接着，调查了 0次光强度成为最大的入射偏振方向，结果为与凹凸状的衍射结构的槽长度方向正交的方向。另外，0次光强度成为最小的入射偏振方向为凹凸状的衍射结构的槽长度方向。由此，对于由本比较例获得的偏振性衍射光栅而言，确定了凹凸状的衍射结构的槽长度方向成为非寻常光成分(慢轴方向)，与凹凸状的衍射结构的槽长度方向正交的方向成为寻常光成分(快轴方向)，液晶分子沿着凹凸状的衍射结构的槽长度方向而取向。光拾取装置的结构接着，关于本实施方式中的光拾取装置的结构，参照图5进行说明。图5为表示本发明的一个实施方式中的光拾取装置的概略结构图。需要说明的是，按照图5的方式设定XH三维正交坐标系。如图5所示，本实施方式的光拾取装置11的光学系具备有顺次配置于从作为光源的半导体激光器12到作为光信息记录介质的光盘13为止的光路中的如下部件包含上述的本实施方式的偏振性衍射光栅(例如，偏振性衍射光栅1或10)的偏振过滤器、即偏振性衍射光栅部(未图示)与不具有入射偏振方向依存性的各向同性衍射光栅部(未图示)的复合衍射元件14，偏振分束器15，使源自半导体激光器12的激光准直的准直透镜16，使从准直透镜16在Y轴方向上出射的激光的光路向Z轴方向折弯的向上反射镜17，将源自半导体激光器12的激光由直线偏振转换为圆偏振的1/4波长板18，将转换为圆偏振的激光聚光于光盘13的信息记录面上的物镜19。另外，在偏振分束器15的侧方(X轴方向)，配置有检测透镜20和光检测器21。需要说明的是，在图5中，为了明确地表示偏振分束器15与检测透镜20、光检测器21的位置关系，而方便地，按照在偏振分束器15的垂直下方(-Z轴方向)配置有检测透镜20和光检测器21的方式而描绘。接着，对本实施方式中的光盘13的再生动作进行说明。在Y轴方向从半导体激光器12出射的激光(实线)为直线偏振光，入射于复合衍射元件14。对于入射于复合衍射元件14的激光而言，通过透过该复合衍射元件14的各向同性衍射光栅部，而衍射为示踪控制用的3束。此处，对于复合衍射元件14的偏振性衍射光栅部而言，如上述，0次光强度成为最大的入射偏振方向为与转印痕迹、即条纹槽22的长度方向正交的方向，因此如果按照条纹槽22的长度方向与源自半导体激光器12的激光的偏振方向为正交的方式而配置复合衍射元件14，那么源自半导体激光器12的激光在偏振性衍射光栅部几乎完全不衍射而透过。此处，例如，如果也在复合衍射元件14的基础上复合1/2波长板，那么可使源自半导体激光器12的激光的偏振方向旋转90度。源自复合衍射元件14的激光原样地透过偏振分束器15之后，由准直透镜16进行准直而成为平行光。 被准直的激光，在向上反射镜17的作用下光路折弯向Z轴方向。而且，折弯向Z轴方向的激光，在1/4波长板18的作用下由直线偏振转换为圆偏振之后，在物镜19的作用下聚光于光盘13的信息记录面上。对于由光盘13的信息记录面反射的激光(点划线)而言，再次透过物镜19，在1/4 波长板18的作用下，成为与来路的偏振方向旋转了 90度的直线偏振。透过了 1/4波长板 18的激光，在向上反射镜17的作用下使光路折弯向-Y轴方向之后，透过准直透镜16，而入射于偏振分束器15。而且，对于入射于偏振分束器15的激光而言，由该偏振分束器15反射而使光路折弯向X轴方向。折弯向X轴方向的激光，经过检测透镜20而入射于光检测器 21。通过以上的动作，进行源自光盘13的信息的再生。此处，没有被偏振分束器15反射的激光(虚线)返回到半导体激光器12 (以下， 返回半导体激光器12的激光称为“返回激光”)，存在有引起激光器噪音的可能性。但是， 对于此返回激光而言，由于其偏振方向为相对于来路的激光旋转了 90度的方向，因此被复合衍射元件14的偏振性衍射光栅部所衍射。即，向半导体激光器12的返回激光，被复合衍射元件14的偏振性衍射光栅部切断。如上所述，由于可通过将本实施方式的偏振性衍射光栅用作光拾取装置11的偏振过滤器，从而切断由光盘13的信息记录面反射并返回作为光源的半导体激光器12的激光，因而可抑制光拾取装置11中的激光器噪音。需要说明的是，对于本实施方式的光拾取装置11而言，虽然例举使用了包含本实施方式的偏振性衍射光栅的偏振性衍射光栅部与不具有入射偏振方向依存性的各向同性衍射光栅部复合了的复合衍射元件14的情况而说明，但是也可使偏振性衍射光栅部与各向同性衍射光栅部分别独立地构成。例如，也可在半导体激光器12与偏振分束器15之间， 配置本实施方式的偏振性衍射光栅(例如，偏振性衍射光栅1或10)，并与其分别地配置各向同性衍射光栅。产业上的利用可能性就本发明的偏振性衍射光栅而言，由于可不受基板的材质的制约而制造，可自由选择入射光的偏振方向和衍射光的产生方向，因而可用作期望着轻型化、低成本化的光拾取装置的偏振过滤器等。
权利要求
1.一种偏振性衍射光栅，其特征在于，具备在一侧的面上形成为具有使入射光衍射的功能的第1凹凸结构的高分子液晶层和以填充于所述第1凹凸结构的状态而设置的光学各向同性材料层，在所述高分子液晶层的所述一侧的面上进一步形成第2凹凸结构，所述高分子液晶层的液晶分子沿着所述第2凹凸结构的槽长度方向取向。
2.根据权利要求1所述的偏振性衍射光栅，所述第2凹凸结构成为对所使用的光的波长抑制衍射光产生的形状。
3.一种偏振性衍射光栅的制造方法，其特征在于，包含如下工序向形成有凹凸结构的模具填充聚合性液晶，使所述聚合性液晶聚合固化，从而获得形成有凹凸状的衍射结构的高分子液晶层的工序， 将所述高分子液晶层从所述模具剥离的工序，向所述凹凸状的衍射结构填充光学各向同性材料，使所述光学各向同性材料反应固化，从而获得光学各向同性材料层的工序；作为所述模具，使用在所述凹凸结构的表面形成有引发液晶分子的取向的取向引发结构的模具。
4.根据权利要求3所述的偏振性衍射光栅的制造方法，所述取向引发结构由相互平行地配置的多个条纹状的槽构成，所述取向引发结构的间距设定为比所述凹凸结构的间距细。
5.一种光拾取装置，其特征在于，其为通过物镜将源自光源的光聚光于光信息记录介质的信息记录面而进行信息的记录/再生的光拾取装置，具备有配置于所述光源与所述物镜之间的光路中的权利要求1或2所述的偏振性衍射光栅。
6.根据权利要求5所述的光拾取装置，所述光源为半导体激光器，所述偏振性衍射光栅在光轴上与所述半导体激光器相邻而配置。
全文摘要
本发明提供偏振性衍射光栅及其制造方法以及使用其的光拾取装置，所述偏振性衍射光栅不受基板的材质的制约，可自由选择入射光的偏振方向和衍射光的产生方向。所述偏振性衍射光栅(1)具备有透明基板(2)，在透明基板(2)上通过粘接层(3)而粘接、在粘接层(3)侧的相反侧的面上形成具有使入射光衍射的功能的第(1)凹凸结构(4a)的高分子液晶层(4)，以填充于第(1)凹凸结构(4a)的状态而设置的光学各向同性材料层(5)。在高分子液晶层(4)的形成有第(1)凹凸结构(4a)的面，进一步形成有包含相互平行地配置的多个条纹槽(22)的第(2)凹凸结构，高分子液晶层(4)的液晶分子沿着该第(2)凹凸结构的槽长度方向(条纹槽(22)的长度方向)而取向。
文档编号G02B5/30GK102193125SQ201110054158
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月4日 优先权日2010年3月5日
发明者宫内充佑, 小山荣二, 岸上胜博 申请人:日立麦克赛尔株式会社