(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波偏光・検光用のワイヤーグリッドであって、
経糸と緯糸とが交差して織物をなし、経糸または緯糸の一方を導電性の細線、他方を絶縁性の糸で構成し、
前記導電性の細線のピッチをｄ、直径をａとしたとき、ｄを３０μｍ〜３ｍｍの範囲、ｄ／ａの値を２〜４の範囲としたことを特徴とするワイヤーグリッド。
【請求項２】
前記導電性の細線は金属ワイヤーであり、前記絶縁性の糸は絶縁性繊維の撚糸である請求項１に記載のワイヤーグリッド。
【請求項３】
電磁波偏光・検光用のワイヤーグリッドの製造方法であって、
導電性の細線を準備する工程と、
絶縁性の糸を準備する工程と、
前記導電性の細線と前記絶縁性の糸とを織機で織物にする工程と、
を備え、
前記導電性の細線のピッチをｄ、直径をａとしたとき、ｄを３０μｍ〜３ｍｍの範囲、ｄ／ａの値を２〜４の範囲で織物にすることを特徴とするワイヤーグリッドの製造方法。
【請求項４】
前記織物の状態にした後、前記絶縁性の糸を取り除く工程を更に備えた請求項３に記載のワイヤーグリッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばテラヘルツ帯やミリ波帯の偏光部品であるワイヤーグリッド、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤーグリッドは光学や電磁波の分野では一般的に用いられている偏光部品であり、例えば非特許文献１に開示されている。また、特許文献１には、テラヘルツ帯の偏光解析装置にワイヤーグリッドを用いることが開示されている。
【０００３】
図１はそのワイヤーグリッドの構成を示す図である。テラヘルツ帯のワイヤーグリッドは、図１に示すように、細く長い一本の金属線１を枠体２に対して等間隔に配置されたものである。金属線１は例えば５μｍ〜５０μｍ径のタングステンワイヤーであり、これを金属製の枠体に１０〜１００μｍ程度のピッチで１本ずつ接着剤により貼り付けられている。
【０００４】
上記金属線の直径および金属線のピッチは利用する波長により決定される。テラヘルツ帯では金属線の直径は１０〜３００μｍ程度、ピッチは３０μｍ〜１ｍｍ程度である。
【特許文献１】特開２００３−１４６２０号公報
【非特許文献１】吉原邦夫著「物理光学」（共立出版、昭和４１年初版）Ｐ．２１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなワイヤーグリッドをテラヘルツ帯の偏光子として用いる場合、そのワイヤーグリッドの大きさは直径２０ｍｍから１００ｍｍ程度まであり、直径１００ｍｍのワイヤーグリッドでは、金属線の長さが約１００ｍｍと長くなるため、この細い金属線を長く平行に張ることは難しい。すなわち、張力によって金属線が切れたり、金属線の間隔が不揃いになったりし易く、製造が非常に困難である。そのため、部品として非常に高価なものとなってしまう。
【０００６】
一方、電磁波が透過する基板上に薄膜を形成し、それをエッチング等で細線パターンとすることによって構成したワイヤーグリッドが販売されている。また、樹脂やガラス等の母材中に金属粒子を分散させておき、その母材を延伸等の処理により母材内で細線化することによって構成したワイヤーグリッドも販売されている。これらの基板や母材を用いる構造では、基板や母材の屈折率、反射率、吸収率などの物性値により多重反射や干渉などの現象が生じるため、それらを回避するために特別な処置が必要となる。
【０００７】
また、前記金属線を用いるワイヤーグリッドおよび前記基板や母材を用いるワイヤーグリッドのいずれも大きさは直径１００〜１５０ｍｍ程度が限界であり、それ以上の大きなワイヤーグリッドは作成困難である。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、上記ワイヤーを用いた問題および基板や母材を用いた問題を解消して、製造が容易で低コストでありながら高精度な電磁波偏光・検光用のワイヤーグリッドおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）この発明のワイヤーグリッドは、電磁波偏光・検光用のワイヤーグリッドであって、
経糸（タテイト）と緯糸（ヨコイト）とが交差して織物をなし、経糸または緯糸の一方を導電性の細線、他方を絶縁性の糸で構成し、
前記導電性の細線のピッチをｄ、直径をａとしたとき、ｄを３０μｍ〜３ｍｍの範囲、ｄ／ａの値を２〜４の範囲としたことを特徴とする。
これにより、従来のワイヤーグリッドのように、細い金属線に張力を与えて配置するための枠体を用いることなく、導電性の細線を等間隔に長く平行に配置することができ、周波数が１００ＧＨｚ〜１０ＴＨｚ帯の電磁波の偏光・検光が可能になる。また、全体が織物をなすため、それを裁断することによって所定寸法のワイヤーグリッドを容易に製造することができる。さらに立体的な形状にすることもできる。すなわち、大きさ・形状の自由度が大きく向上する。また、製造が容易であるので低コストなワイヤーグリッドが得られる。
【００１０】
（２）前記導電性の細線を金属ワイヤーで構成し、前記絶縁性の糸を絶縁性繊維の撚糸で構成する。
これにより、高導電率の細線を構成でき、良好な偏光・検光特性が得られる。また、絶縁性の糸を絶縁性繊維の撚糸で構成することにより、織機に対する適合性を高めることができ、従来の織機をそのまま用いて製造できる。また、そのためより大きなワイヤーグリッドが構成できる。
【００１４】
（３）また、この発明の電磁波偏光・検光用のワイヤーグリッドの製造方法は、
導電性の細線を準備する工程と、
絶縁性の糸を準備する工程と、
前記導電性の細線と前記絶縁性の糸とを織機で織物にする工程と、
を備え、
前記導電性の細線のピッチをｄ、直径をａとしたとき、ｄを３０μｍ〜３ｍｍの範囲、ｄ／ａの値を２〜４の範囲で織物にすることを特徴とする。
これにより、通常の繊維による撚糸を織る織機を用いて電磁波偏光・検光用のワイヤーグリッドが製造できる。
【００１５】
（４）前記織物の状態にした後、前記絶縁性の糸を取り除いてもよい。
織物の状態で枠体に保持すれば、絶縁性の糸を取り除いても導電性の細線を保持できるので、その絶縁性の糸を取り除くことによって、絶縁性の糸による電磁気的特性に何ら影響されない電磁波偏光・検光用のワイヤーグリッドが得られる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、細い金属線を枠体に長く平行に張ることによる金属線の切断や間隔の不揃いの問題、および基板や母材を用いてエッチング等で細線パターンにすることによる基板や母材の多重反射や干渉などの問題がなく、製造が容易で低コストで高精度な電磁波偏光・検光用のワイヤーグリッドが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
《第１の実施形態》
第１の実施形態に係るワイヤーグリッド用金属板およびワイヤーグリッドの製造方法を図２〜図４を参照して説明する。
【００１８】
図２は第１の実施形態に係るワイヤーグリッド１００の平面図である。このワイヤーグリッド１００は、縦方向に延びる複数のステンレス・スチールワイヤー（以下、単にステンレスワイヤーという。）１１と、このステンレスワイヤー１１に対して１本ずつ交互に交差して横方向に延びる絹糸１２とで構成される織物をリング状の枠体２０に取り付けたものである。
【００１９】
図２に示したワイヤーグリッド１００を偏光子・検光子として用いる場合、ワイヤーグリッド１００の面に対して電磁波を垂直方向に入射させる。偏波面がワイヤーグリッド１００のステンレスワイヤー１１に対して平行な電磁波が入射すると、その電磁波の電場成分によってステンレスワイヤー１１に電流が発生し、そのため、その電場成分は反射または吸収されて、電磁波は透過しない。一方、ステンレスワイヤー１１の幅（径）は波長より充分短いので（約１／１０以下であるので）偏波面がステンレスワイヤー１１に対して垂直な電磁波が入射した場合には、ステンレスワイヤー１１に電流が流れることによる損失は殆ど無視できる。そのため、その電磁波はそのまま透過する。このようにしてワイヤーグリッド１００が偏光子・検光子として作用する。
【００２０】
図３（Ａ）は、図２に示したワイヤーグリッド１００に用いるワイヤーグリッド布の平面図（写真）、図３（Ｂ）はその拡大図（写真）である。
図３（Ａ）に示すワイヤーグリッド布１０は、ステンレスワイヤーを経糸、絹糸を緯糸として織機で織物にしたものである。
【００２１】
このワイヤーグリッド布１０は次のようにして製造する。
まず、ボビン等の給糸体に巻回されたステンレスワイヤー（経糸）を所定の張力を保ちながら織機に供給されるように経糸送出機構をセットし、綜絖（そうこう）の引き上げ・引き下げと絹糸（緯糸）の杼（ひ）の通しとを交互に行うことによって平織りする。
この織機としてはジャガード織機を用いることができる。
【００２２】
前記ステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂのピッチは、１０ＧＨｚ〜１０ＴＨｚの電磁波を偏光・検光できるように、３０μｍ〜３ｍｍの範囲内で選定する。３０μｍピッチであれば、１／４波長を３０μｍとしたときの波長が１２０μｍであり周波数２．５ＴＨｚ帯の偏波・検光が可能となる。また、３ｍｍピッチであれば、１／４波長を３ｍｍとしたときの波長が１２ｍｍであり周波数２５ＧＨｚ帯の偏波が可能となる。
【００２３】
この織物は、図３（Ｂ）に示すように、ステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂを所定ピッチで配列し、このステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂと、絹糸（絹繊維の撚糸）１２ａ，１２ｂと、を１本ずつ交差させて平織したものである。この例では、経糸であるステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂのピッチと緯糸である絹糸１２ａ，１２ｂのピッチは、約１：５の関係としている。このピッチは次に述べる事項を考慮して決定する。
【００２４】
ステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂのピッチに対する絹糸１２ａ，１２ｂのピッチの比が小さくなる程、ステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂの屈曲が相対的に大きくなる。その程度はステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂと絹糸１２ａ，１２ｂの太さおよび硬さによって影響を受けるが、例えば西陣織りの織機で織ることのできるステンレスワイヤーおよび絹糸であれば、上記ピッチの比は１：１以上であることが好ましい。
【００２５】
また、ステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂのピッチに対する絹糸１２ａ，１２ｂのピッチの比が大きくなる程、絹糸１２ａ，１２ｂによるステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂの支持位置の間隔が長くなってステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂに撓みが生じやすくなる。その程度はステンレスワイヤー１１ａ，１１ｂと絹糸１２ａ，１２ｂの太さおよび硬さによって影響を受けるが、例えば西陣織りの織機で織ることのできるステンレスワイヤーおよび絹糸であれば、上記ピッチの比は１：１０以下であることが好ましい。
【００２６】
また、ステンレスワイヤーの直径については、そのピッチ寸法をｄ、直径をａとしたとき、ｄ／ａの値が２〜４程度の値をとるように調整することが好ましい。この値が２より小さいと、透過させたい偏波方向の電磁波の透過率が、１０ＧＨｚ〜１０ＴＨｚの電磁波の偏光子・検光子として一般に要求される透過率より小さくなり、４よりも大きくなると、１０ＧＨｚ〜１０ＴＨｚの電磁波の偏光子・検光子として一般に要求される透過率に比べて、遮断したい偏波方向の電磁波の透過率が大きくなってしまうからである。
【００２７】
図２に示したワイヤーグリッド１００は、図３（Ａ）に示した状態のワイヤーグリッド布１０を枠体２０に嵌め込んだものである。ワイヤーグリッド布１０のサイズは枠体２０の開口より大きければよく、裁断することも可能であるので、枠体２０のサイズによって任意の大きさのワイヤーグリッド１００を容易に構成できる。
【００２８】
この実施形態によれば、経糸は緯糸に比べてその配列ピッチを高精度に一定に保つことができるので、経糸をステンレスワイヤー（導電性の糸）、緯糸を絹糸（絶縁性の糸）とすることによって、グリッドのピッチが高精度なワイヤーグリッドが得られる。
【００２９】
この発明によれば、例えば１ｍ以上の幅で１ｍ以上の長さの織物（反物）を一度に作成できるので、製造効率は極めて高く、低コスト化できる。また、従来のワイヤーグリッドのように、細い金属線に張力を与えて配置するための枠体が不要となる。また、全体が織物をなすため、それを裁断することによって所定寸法のワイヤーグリッドを容易に製造することができる。さらに例えばパラボラ形状等の３次元構造にすることもできる。
【００３０】
図４はこの第１の実施形態に係るワイヤーグリッドの偏光・検光特性の例を示す図である。図４において横軸は入射電磁波の周波数、縦軸は透過率である。図中Ａは入射光の電場方向がステンレスワイヤーに対して垂直である電磁波（光）の透過率、Ｂは入射光の電場方向がステンレスワイヤーに対して平行である電磁波（光）の透過率である。
【００３１】
この例では、ステンレスワイヤーの直径を３０μｍ、ピッチを１０本／ｍｍとした。
このように、透過すべき偏光波を１００ＧＨｚ〜１０００ＧＨｚに亘って８０％以上の透過率で透過でき、また遮断すべき偏光波を１００ＧＨｚ〜６５０ＧＨｚに亘って５％未満の透過率で遮断できた。
【００３２】
なお、以上に示した例では、導電性の細線として単線のステンレスワイヤーを用いたが、タングステン線などの他の金属ワイヤー、炭素繊維からなる炭素撚糸、さらには導電性有機繊維などでも同様に適用できる。
【００３３】
また、絶縁性の糸として絹糸を用いたが、その他に綿糸や羊毛などの天然繊維、ポリエチレンやポリエステルなどの合成繊維でも同様に適用できる。一般に合成繊維を用いれば耐久性が高まり、吸湿性が少ない分、環境変化に対する特性変化が抑えられる。
【００３４】
また、経糸を導電性の糸、緯糸を絶縁性の糸としたが、逆に経糸を絶縁性の糸、緯糸を導電性の糸としてもよい。すなわち、絹糸などの絶縁性の糸を経糸とし、ステンレスワイヤーなどの導電性の糸を緯糸として織機で織り上げてもよい。
【００３５】
《第２の実施形態》
第２の実施形態に係るワイヤーグリッド用金属板およびワイヤーグリッドの製造方法を、図５を参照して説明する。
【００３６】
第１の実施形態では絶縁性の糸をそのまま残した状態のワイヤーグリッド布を用いたが、この第２の実施形態は、ワイヤーグリッド布を枠体に固定した状態で絶縁性の糸を除去したものである。
【００３７】
図５は第２の実施形態に係るワイヤーグリッド１０１の平面図である。このワイヤーグリッド１０１は、縦方向に延びる複数のステンレスワイヤー１１と、このステンレスワイヤー１１に対して１本ずつ交互に交差して横方向に延びる絹糸とで構成される織物をリング状の枠体２０に取り付けた後、絹糸を除去したものである。
【００３８】
具体的には、絶縁性の糸を燃焼させるなどして実質的に消失させる。または、絶縁性の糸として化学的に易溶解性の糸を用い、ワイヤーグリッド布を枠体に固定した状態で絶縁性の糸を液中で溶解する。
【００３９】
このようにして、導電性の糸のみを所定ピッチで配列したワイヤーグリッド１０１を構成することによって、絶縁性の糸による電磁気的な影響を受けることがない。そのため、電磁気的に影響のある絶縁性の糸を用いて織物を織ることもできるので、絶縁性の糸の材料、太さおよび配列ピッチなどについて自由度が高まる。
【００４０】
《第３の実施形態》
第１・第２の実施形態では導電性の糸と絶縁性の糸とによる織物を用いたが、第３の実施形態は、経糸も緯糸も導電性の糸を用いる。
【００４１】
図６は第３の実施形態に係るワイヤーグリッド１０２の平面図である。このワイヤーグリッド１０２は、縦方向に延びる複数のステンレスワイヤー１１と、このステンレスワイヤー１１に対して１本ずつ交互に交差して横方向に延びるステンレスワイヤー１３とで構成される織物をリング状の枠体２０に取り付けたものである。
【００４２】
経糸であるステンレスワイヤー１１のピッチは偏光・検光すべき波長の１／４波長とし、緯糸であるステンレスワイヤー１３のピッチは偏光すべき波長の１０倍としている。この緯糸であるステンレスワイヤー１３のピッチが５倍以上であれば、ステンレスワイヤー１３の存在による損失の増加は数％程度に抑えることができ、これをさらに１０倍以上とすることによって、損失はさらに低減される。
【００４３】
この構成により、緯糸であるステンレスワイヤー１３が、ターゲットの波長に対する偏光・検光特性には悪影響を与えることなく、ステンレスワイヤー１３の存在による損失増加は殆ど無視でき、そのまま電磁波偏光・検光用のワイヤーグリッドとして用いることができる。
【００４４】
図６に示した例では緯糸のピッチを経糸のピッチより大きくしたが、これを逆の関係としてもよい。
【００４５】
なお、以上に示した各実施形態では経糸と緯糸によって平織りの織物を構成したが、導電性の糸を経糸にする場合には平織り以外に、綾織り（斜文織り）、朱子織りにしてもよい。また、導電性の糸を緯糸とする場合であっても、導電性の糸が所定ピッチで配列されるようにして綾織りまたは朱子織りしてもよい。
【００４６】
また、導電性の糸に対しては織物にした後に金メッキ等のメッキ処理を施してもよい。そのことによって導電率を高めることができ、また経年変化や環境による特性劣化も抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来のワイヤーグリッドの平面図である。
【図２】第１の実施形態に係るワイヤーグリッドの平面図である。
【図３】同ワイヤーグリッドに用いるワイヤーグリッド布の平面図（写真）およびその拡大図（写真）である。
【図４】同ワイヤーグリッドの特性を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係るワイヤーグリッドの平面図である。
【図６】第３の実施形態に係るワイヤーグリッドの平面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１−金属線
２，２０−枠体
１０−ワイヤーグリッド布
１１−ステンレスワイヤー（経糸）
１２−絹糸（緯糸）
１３−ステンレスワイヤー（緯糸）
２０−枠体
１００，１０１，１０２−ワイヤーグリッド
【要約】
【課題】細い金属線を枠体に長く平行に張ることによる金属線の切断や間隔の不揃いの問題、および基板や母材を用いてエッチング等で細線パターンにすることによる、基板や母材の多重反射や干渉などの問題がなく、製造が容易で低コストで高精度な電磁波偏光・検光用のワイヤーグリッドを得る。
【解決手段】ステンレスワイヤー１１を経糸、絹糸１２を緯糸とし、１本ずつ交互に交差させて織ることにより織物をなし、この織物を枠体２０に取り付けることによってワイヤーグリッド１００を構成する。ステンレスワイヤー１１のピッチは偏光・検光する波長に応じて定める。また、必要に応じて絹糸１２を除去する。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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