[发明专利]液晶元件及光头装置及可变光调制元件

说明书

技术领域

本发明涉及利用液晶并具有衍射光栅结构的液晶元件、对使用了该液晶元件的光盘等光记录媒体进行信息的记录重放的光头装置、以及使用了该液晶元件的针对入射的光使透射的光的光量可变的可变光调制元件。

背景技术

使用了液晶的衍射元件通过利用液晶所具有的折射率各向异性即寻常光折射率(n_o)与非常光折射率(n_e)之间的差Δn，能够被用作具有入射的光因偏光状态而光学特性不同地被出射的偏光依存性的光学元件。例如，如图1所示的液晶元件10，2张平行的透明基板11a、11b中的一张透明基板11a的一个面的剖面具有成为周期性凹凸状的衍射光栅14，并与另一张透明基板11b相对地配置。此外，互相在透明基板11a的面上形成配向膜12a，在透明基板12a的面上形成配向膜12b，具有与各自的配向膜相对地配置，并且在2张透明基板的空隙中填充有液晶材料的液晶层13。配向膜如果使用有机材料优选聚酰亚胺，特别公知有对形成了聚酰亚胺的表面进行摩擦而成为配向膜，调整与配向膜表面接触的液晶分子的配向方向的方法。另外，还公知有，对与SiO₂等无机材料的配向膜相对的基板的表面进行从基板面的法线偏离一定倾斜方向的蒸镀的斜方蒸镀方法。

此时，液晶层13中使用例如具有正的介电常数各向异性的液晶材料，该液晶材料的液晶分子的长轴方向设为相对于透明基板面大致水平并且与衍射光栅14的凹凸的长边方向(Y轴方向)平行的方向，使作为各向同性光学材料的透明基板11a的折射率(n_s)与液晶的寻常光折射率(n_o)大致一致。在对该液晶元件10入射与Z轴方向平行地前行的光的情况下，在X轴方向上偏振的光由于感觉不到n_o和n_s之间的折射率差因此几乎不发生衍射地直接前进透过，在Y轴方向上偏振的光能感觉到n_e和n_s之间的折射率差而发生衍射现象。具有这样的偏光依存性的液晶元件还能够在液晶之间配置ITO等透明导电膜来施加交流电压，从而改变液晶的配向状态。另外，液晶既可以是介电常数各向异性为正的特性的材料，也可以是介电常数各向异性为负的特性的材料，能够根据光学用途来组合液晶材料、配向方法等。另外，关于衍射光栅(凹凸部)14，凹部15、凸部16表示分别针对液晶层13的凹部、凸部，接下来在本发明所涉及的液晶元件中没有特别说明的情况下，凹部及凸部均作为液晶层的凹部及凸部的意思进行表达。

衍射光栅结构如将凹凸部的1周期的长度(以下称作“光栅间距”)设置得较窄(较短)，则在图1的Z轴方向前进而入射的与Y轴方向平行地偏振的光的衍射角(Z轴方向与衍射方向所成的角度)较大。在该情况下，例如与不发生衍射的X轴方向平行地偏振的光以高透过率入射到在其前进透过方向上配置的其他光学元件。另一方面，能够使与Y轴方向平行地偏振的光以较大的衍射角进行衍射而不入射到其他的光学元件，能够提高在直进方向上透过的光的消光比。另外，通过增大衍射角，例如被衍射后的光成为杂散光而很难入射到在其直进方向上配置的其他光学元件，因此能够提高光学系统的品质。

接着，以图2所示的在光头装置20中配置液晶元件10的情况为例子进行说明。从光源21以X方向的直线偏光朝向光盘25方向出射的光，在液晶元件10中不衍射地透过。通过准直透镜22成为平行光的光，透过1/4波长板23而成为例如右旋的圆偏光，通过物镜24被聚光而到达光盘25的信息记录面25a。在信息记录面25a被反射的光成为左旋的圆偏光而透过物镜24，通过1/4波长板23成为Y方向的直线偏光，通过液晶元件10被衍射后到达受光元件26。此时，液晶元件10的光栅间距越窄则衍射角越大，因此，衍射光能够偏光成形成较大的衍射角，能够使被反射的光相对于例如作为光源21的半导体激光器不成为杂散光。