WO2024095488A1 - バンドルファイバ、偏光センサ、光学式エンコーダ、光散乱検出センサおよびバンドルファイバの製造方法 - Google Patents

バンドルファイバ、偏光センサ、光学式エンコーダ、光散乱検出センサおよびバンドルファイバの製造方法 Download PDF

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WO2024095488A1
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light
bundle
fibers
wire grid
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義明 金森
泰佑 岡谷
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国立大学法人東北大学
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/27—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means

Definitions

  • the present invention relates to a fiber bundle, a polarization sensor, an optical encoder, a light scattering detection sensor, and a method for manufacturing a fiber bundle.
  • Encoders are sensors that convert the amount of mechanical displacement caused by rotation, etc. into an electrical signal, and process this electrical signal to detect the position, speed, etc. of the moving part.
  • optical encoders which use light to detect the amount of displacement, can greatly improve detection resolution.
  • Patent Document 1 discloses a detector for an encoder that includes a memory plate with multiple slits formed along the circumferential direction, a fiber that irradiates light toward one open end of the slits, and a light receiving unit that receives the light that has passed through the slits.
  • Non-Patent Document 1 discloses a polarization type encoder consisting of a light source, a rotating polarizing plate, four polarizing plates with different polarization axis directions, and four light receiving elements corresponding to each polarizing plate.
  • This polarization type encoder transmits light from the light source through the rotating polarizing plate and changes it into four different linearly polarized light directions. These four linearly polarized light are then detected by the respective light receiving elements and output as four types of electrical signals to obtain a Lissajous waveform. Then, based on this Lissajous waveform, the displacement angle of the rotating polarizing plate connected to the displacing member is detected.
  • the encoder detection unit disclosed in Patent Document 1 uses a memory plate with slits formed therein to detect the displacement angle, making it difficult to increase the density of the slits formed, and therefore difficult to significantly improve the detection resolution.
  • Non-Patent Document 1 has problems such as low noise resistance and limited locations where it can be used due to external electromagnetic waves, because the polarized light that passes through the rotating polarizing plate is received by a light receiving element and the intensity of each polarized light is transmitted as an electrical signal.
  • This invention has been proposed in consideration of the above problems, and aims to provide a bundle fiber that has high noise resistance against electromagnetic waves and can improve detection resolution when applied to an encoder, a polarization sensor that uses the same, an optical encoder, a light scattering detection sensor, and a method for manufacturing the bundle fiber.
  • a bundle fiber according to a first aspect of the present invention is a bundle fiber having a fiber bundling section bundling a plurality of fibers each having a core and a cladding surrounding the outer periphery of the core, and is characterized in that, on one end side of the fiber bundling section, polarizers having polarization axes oriented differently from each other are formed on the ends of the cores of the individual fibers.
  • Aspect 2 of the present invention is characterized in that in the bundle fiber of aspect 1, the polarizer is a wire grid polarizer in which multiple light-shielding wires are arranged at equal intervals in a striped pattern along one direction.
  • Aspect 3 of the present invention is characterized in that in the bundle fiber of aspect 1 or 2, a fiber separation section is formed on the other end side of the fiber bundling section, in which the fibers are separated one by one.
  • Aspect 4 of the present invention is characterized in that in the bundle fiber of any one of aspects 1 to 3, each of the polarizers is bonded to an end face of each of the cores.
  • Aspect 5 of the present invention is characterized in that in the bundle fiber of any one of aspects 1 to 3, each of the polarizers is integrally formed at the end of each of the cores.
  • Aspect 6 of the present invention is characterized in that, in the bundle fiber of any one of aspects 1 to 5, the number of fibers in the fiber bundling section is N (0 ⁇ N ⁇ 180, N is an integer and a divisor of 180), and the orientation of each polarization axis of the polarizer formed at the end of each of the cores is rotationally symmetrical at (180/N)°.
  • Aspect 7 of the present invention is characterized in that, in the bundle fiber of any one of aspects 1 to 6, at least one of the multiple fibers in the fiber bundling section emits light to the outside from one end side of the fiber bundling section, and at least one of the multiple fibers receives light from one end side of the fiber bundling section.
  • the polarization sensor of aspect 8 of the present invention is characterized in that it includes a bundle fiber of any one of aspects 1 to 7.
  • the optical encoder of aspect 9 of the present invention is characterized in that it has a bundle fiber of any one of aspects 1 to 7, a rotating polarizing plate formed adjacent to one end side of the fiber bundling portion, and a light source that irradiates light toward the rotating polarizing plate.
  • the light scattering detection sensor of aspect 10 of the present invention is characterized by having a bundle fiber of any one of aspects 1 to 7, a detector connected to the bundle fiber, and a light source that irradiates light toward a measurement object.
  • the method for manufacturing a bundle fiber of aspect 11 of the present invention is the method for manufacturing a bundle fiber of aspect 2, characterized in that it includes a resist film forming step of forming a resist film on the surface of a light-transmitting substrate, a lithography step of forming the resist film into a striped resist pattern, and a metal film forming step of forming a metal film on the surface of the light-transmitting substrate using the resist pattern as a mask to obtain a wire grid polarizer having a striped wire grid.
  • Aspect 12 of the present invention is characterized in that in the method for manufacturing a bundle fiber of aspect 11, the light-transmitting substrate is made of the same material as the core that constitutes the fiber.
  • the present invention makes it possible to provide a bundle fiber that has high noise resistance against electromagnetic waves and can improve detection resolution when applied to an encoder, as well as a polarization sensor, optical encoder, light scattering detection sensor, and method for manufacturing the bundle fiber that use the same.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a bundle fiber according to a first embodiment of the present invention
  • 2 is an enlarged plan view of a main portion showing one end side of a fiber bundling portion in a first embodiment which is an example of the present invention
  • FIG. 10 is an enlarged plan view of a main portion showing one end side of a fiber bundling portion in a fiber bundle according to a second embodiment which is an example of the present invention.
  • FIG. 13A is an enlarged cross-sectional view of a main portion showing one end side of a fiber bundling portion of a fiber bundle according to a third embodiment which is an example of the present invention
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical encoder according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an optical encoder according to another embodiment of the present invention.
  • 1A to 1C are schematic diagrams showing, in a step-by-step manner, an example of a process for forming a wire grid polarizer at an end of a core in a method for manufacturing a fiber bundle.
  • FIG. 1A is a design drawing of a chip equipped with a wire grid polarizer
  • FIG. 1B is an enlarged plan view of the fine wires that constitute the wire grid polarizer.
  • 1A is a SEM photograph of an actually manufactured wire grid polarizer
  • FIG. 1B is a magnified photograph of an end face of a bundle fiber to which the actually manufactured wire grid polarizer was bonded. This is a photograph of the appearance of the optical encoder that was actually manufactured.
  • 13 is a graph showing the measurement results for light with a wavelength of 850 nm.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a bundle fiber according to a first embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is an enlarged plan view of a main part showing one end side of a fiber bundling part in the first embodiment of the present invention.
  • the fiber bundle 10 of this embodiment has a fiber bundling portion 11 and a fiber separating portion 12 connected to the other end 11 b of the fiber bundling portion 11 .
  • the fiber bundling portion 11 is configured by bundling a plurality of fibers, four fibers 21A, 21B, 21C, and 21D in this embodiment, with a covering portion 23.
  • the fibers 21A, 21B, 21C, and 21D each have a core 21a, 21b, 21c, and 21d, and a cladding 22a, 22b, 22c, and 22d surrounding the cores 21a, 21b, 21c, and 21d, respectively.
  • Each of the fibers 21A, 21B, 21C, and 21D may be covered with a light-shielding coating 29.
  • the cores 21a, 21b, 21c, and 21d are each molded from a light-transmitting material such as quartz (SiO 2 ), optical glass, or polymer.
  • the cores 21a, 21b, 21c, and 21d are made of quartz.
  • the cores 21a, 21b, 21c, and 21d can be single-mode cores with a diameter of 9 to 10 ⁇ m or multi-mode cores with a diameter of about 50 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
  • the claddings 22a, 22b, 22c, and 22d are made of a light-transmitting material such as quartz (SiO 2 ) or a polymer, which has a lower refractive index than the cores 21a, 21b, 21c, and 21d.
  • the claddings 22a, 22b, 22c, and 22d are made of quartz.
  • the covering portion 23 is a bundling member that bundles the four fibers 21A, 21B, 21C, and 21D, and may be made of, for example, a resin that does not transmit light or a thin metal film. In this embodiment, a heat-shrinkable resin is used as the covering portion 23.
  • wire grid polarizers (polarizers) 24a, 24b, 24c, and 24d are provided corresponding to the end faces of the cores 21a, 21b, 21c, and 21d, respectively.
  • a wire grid type polarizer is used as the polarizer, but the polarizer is not limited to a wire grid polarizer.
  • various types of polarizers can be used, such as a crystal type polarizer that controls the polarization components by the birefringence of a crystalline material, a PBS (Polarizing Beam Splitter) type polarizer using an optical multilayer film, a resin polarizer formed by stretching a resin sheet impregnated with a dichroic dye in a certain direction, a Glan-Thompson prism type polarizer that combines calcite prisms to remove linearly polarized components in one direction by total reflection, a photonic crystal type polarizer, a metamaterial/metasurface type polarizer, and a structural birefringence type polarizer.
  • the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d of this embodiment are made of a light-transmitting base material made of a light-transmitting material containing SiO2 or a light-transmitting material containing a polymer, or a quartz substrate (light-transmitting base material) 26 in this embodiment, on one surface of which a light-shielding material, for example a metal film 27, is formed in a striped pattern.
  • the formation pitch of the individual thin wires 27a of the striped metal film 27 may be, for example, about 140 nm to 250 nm. Furthermore, the width of each thin wire 27a may be about 30 nm to 140 nm, and the thickness (height) may be about 10 nm to 150 nm.
  • wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d are bonded to one end surface of the cores 21a, 21b, 21c, and 21d of the fiber bundling unit 11, respectively.
  • the wire grid polarizer 24a is bonded to the core 21a of the fiber bundling unit 11 so that their centers are aligned.
  • the wire grid polarizer 24a and the core 21a can be bonded by facing the striped metal film 27 that constitutes the wire grid polarizer 24a toward the end face of the core 21a and bonding them with a bonding layer 28 that uses a light-transmitting resin as a bonding material.
  • a light-transmitting ultraviolet-curing resin is used as the bonding material.
  • wire grid polarizers 24b, 24c, and 24d are bonded to one end face of cores 21b, 21c, and 21d of fiber bundling section 11 via bonding layer 28.
  • the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d are bonded to one end face of the cores 21a, 21b, 21c, and 21d of the fiber bundling section 11, respectively, so that the angles of the extension direction of the striped thin wires 27a are different from each other.
  • the wire grid polarizer 24b is attached at 45°
  • the wire grid polarizer 24c is attached at 90°
  • the wire grid polarizer 24d is attached at 135°.
  • the fiber separation section 12 is connected to the other end 11b of the fiber bundling section 11, and is composed of four single fibers 31A, 31B, 31C, 31D, each of which is made up of a single core 31a, 31b, 31c, 31d, a clad 32a, 32b, 32c, 32d surrounding the outer circumference of each of the four cores, and a coating 29 surrounding the outer circumference of each of the four clads 22.
  • Fiber 31A may be a series of cores in which core 31a is integrally formed with core 21a of fiber bundling section 11.
  • core 31b may be a series of cores integrally formed with core 21b
  • core 31c may be a series of cores integrally formed with core 21c
  • core 31d may be a series of cores integrally formed with core 21d.
  • the light that enters the cores 21a, 21b, 21c, and 21d from one end 11a of the fiber bundling section 11 is branched in the fiber separation section 12 and propagates to the separated fibers 31A, 31B, 31C, and 31D.
  • the one end side 11a of the fiber bundling section 11 may be fixed with a fixing member such as a connector. That is, the bundle fiber 10 may have a fixing member provided on the one end side 11a of the fiber bundling section 11 to fix the multiple fibers.
  • the fiber bundling section 11 is connected to a fiber holder, for example, via the above-mentioned connector.
  • the bundle fiber 10 does not need to have a connector, but in that case, a fixing member may be provided on the outermost periphery near the one end side 11a of the bundle fiber 10, for example, on the outer periphery of the coating section 23, or an optical fiber probe made of a tubular body and housing the bundle fiber 10 inside may be provided. This allows the multiple fibers and the multiple polarizers to be firmly fixed to each other, making it possible to increase the accuracy of setting the angle of each polarizer.
  • the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d maximize the transmittance of polarized light at an angle perpendicular to the extension direction of each striped thin wire (wire) 27a, and minimize the transmittance of polarized light at an angle along the extension direction of the thin wire (wire) 27a.
  • Four polarized lights with different angular components of the strongest light intensity are then emitted from the end faces of the cores 31a, 31b, 31c, and 31d of the fibers 31A, 31B, 31C, and 31D, respectively, separated by the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d.
  • the light incident on one end side 11a of the fiber bundling section 11 is split into polarized light beams with different angles by the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d, making it easy to obtain multiple polarized lights with different angle components.
  • the polarized light separated into its respective angular components by the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d is propagated as polarized light through the fibers 31A, 31B, 31C, and 31D without being converted into an electrical signal by a light receiving element as in the conventional case and then transmitted, so that the signal is not affected by external electromagnetic waves, etc., which would cause noise in an electrical signal.
  • This makes it highly resistant to noise, and makes it possible to detect the polarization of each angular component separated by the wire grid polarizer with high accuracy, even in places with strong external electromagnetic waves.
  • four cores are formed in the fiber bundling section, and four wire grid polarizers are provided with thin wires whose angles are offset by 45° from each other; however, the number of wire grid polarizers and the number of cores in the fiber bundling section are not limited.
  • three cores may be formed in the fiber bundle section, and three wire grid polarizers may be provided, with the wires offset by 60 degrees from each other. In this case, the cost of the bundle fiber can be reduced.
  • six cores may be formed in the fiber bundling section, and six wire grid polarizers may be provided, with the wires offset from each other by 30°. In this case, the accuracy of detecting the polarization of each angle component can be further improved.
  • the number of fibers in the fiber bundling section may be N (0 ⁇ N ⁇ 180, N is an integer and a divisor of 180).
  • the orientation of the polarization axis of each of the polarizers formed at the end of the cores of the N fibers is rotationally symmetrical with respect to (180°/N).
  • each polarizer is arranged in an orientation that divides 180° into N, and the number N of the fibers may be an even number or an odd number. In this way, by increasing the number N of fibers in the fiber bundling section, the detection accuracy can be further improved.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view of a main portion showing one end side of a fiber bundling portion in a fiber bundle according to a second embodiment of the present invention.
  • the fiber bundling portion 41 of the fiber bundle 40 of this embodiment is configured by bundling a plurality of fibers, four fibers 51A, 51B, 51C, and 51D in this embodiment, with a coating portion 23 (see FIG. 1).
  • the fibers 51A, 51B, 51C, and 51D each have a core 51a, 51b, 51c, and 51d, and a cladding 52a, 52b, 52c, and 52d surrounding the core 51a, 51b, 51c, and 51d, respectively.
  • the configurations of the cores 51a, 51b, 51c, and 51d and the clads 52a, 52b, 52c, and 52d are the same as in the first embodiment.
  • Wire grid polarizers 54a, 54b, 54c, and 54d are integrally formed at the ends of the cores 51a, 51b, 51c, and 51d, which are the end side 11a of the fiber bundling section 11.
  • the wire grid polarizers 54a, 54b, 54c, and 54d of this embodiment are formed by depositing a metal film 57 in a striped pattern directly on the ends of the cores 51a, 51b, 51c, and 51d.
  • the configuration of the metal film 57 of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • a light-transmitting protective film 58 that protects the fine wires 57a is formed on each of the wire grid polarizers 54a, 54b, 54c, and 54d so as to cover the striped metal film 57.
  • the protective film 58 may be made of any light-transmitting material, and in this embodiment, a light-transmitting ultraviolet-curing resin is used.
  • the thin wires (wires) 57a of the metal film 57 constituting the wire grid polarizers 54a, 54b, 54c, and 54d are directly deposited on one end of the cores 51a, 51b, 51c, and 51d, respectively. This eliminates concerns about angle misalignment during bonding, compared to a configuration in which wire grid polarizers are formed separately from the cores and then bonded, and makes it possible to obtain a highly accurate bundle fiber 40 with fewer manufacturing steps.
  • FIG. 4(a) is an enlarged cross-sectional view of a main part showing one end side of a fiber bundling part in a fiber bundle according to a third embodiment of the present invention
  • Fig. 4(b) is an enlarged plan view of a main part showing the end side of Fig. 4(a).
  • the fiber bundling portion 61 of the fiber bundle 60 of this embodiment is configured by bundling a plurality of fibers 71A and 71B (two fibers in this embodiment) with a coating portion 23.
  • the fibers 71A and 71B each have a core 71a and 71b, and a cladding 72a and 72b surrounding the core 71a and 71b, respectively.
  • the fiber bundling portion 61 constitutes a multi-core fiber in which the two fibers 71A, 71B are arranged at equal intervals inside the coating portion 23.
  • One end 61a of the fiber bundling portion 61 is provided with wire grid polarizers 74a and 74b that correspond to the end faces of the cores 71a and 71b, respectively.
  • the wire grid polarizers 74a and 74b of this embodiment are formed by forming metal films 77 in a striped pattern on the ends of the cores 71a and 71b, respectively.
  • the wire grid polarizers 74a and 74b each have a protective film 78 that covers the fine wires 77a that make up the metal film 77.
  • the wire grid polarizers 74a and 74b may be formed by forming a metal film in stripes on one surface of a quartz substrate, as in the first embodiment, and bonding the stripes to the ends of the cores 71a and 71b, respectively.
  • the wire grid polarizers 74a and 74b are arranged so that the angles of the extension direction of the striped thin wires (wires) 77a are different from each other. In other words, when the angle perpendicular to the extension direction of the striped thin wires 77a of the wire grid polarizer 74a is set to 0°, the wire grid polarizer 74b is attached so that it is at 90°.
  • the fiber bundle 60 of this embodiment as described above can be used, for example, as a detector for a sensor that detects the surface condition of a material. As shown in FIG. 4(a), when visible light is emitted from the core 71a at one end 61a of the fiber bundling section 61, only the polarized light with the strongest component at an angle of 0° is emitted as inspection light toward the material M to be inspected by the wire grid polarizer 74a.
  • this inspection light When this inspection light is reflected from the surface of material M, it produces specularly reflected light and diffusely reflected light depending on the surface condition (reflectance, surface roughness) of material M.
  • wire grid polarizer 74b selectively transmits only the diffusely reflected light, and propagates the incident diffusely reflected light through core 71b. Therefore, the surface condition of material M can be detected by measuring the diffusely reflected light propagating through core 71b.
  • the bundle fiber 60 of this embodiment can be used as a detection sensor to detect the surface condition of a material, for example, by measuring the ratio of near-infrared light to visible light based on the difference in reflectance between visible light and near-infrared light, which differs depending on the material.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an optical encoder according to an embodiment of the present invention.
  • the optical encoder 80 of this embodiment includes the bundle fiber 10 of the first embodiment, a rotating polarizing plate 81 formed adjacent to one end side 11a of the fiber bundling portion 11 of this bundle fiber 10, a light source 82 that irradiates light toward this rotating polarizing plate 81, and a control unit 83 that receives polarized light respectively emitted from the four fibers 31A, 31B, 31C, and 31D that constitute the fiber separation portion 12 of the bundle fiber 10 and calculates the rotation angle of the rotating polarizing plate 81 according to changes in the amount of light.
  • the light source 82 may be, for example, a non-polarized light source device such as an LED or a tungsten halogen light source. Such a light source 82 may further include an optical lens such as a focusing lens.
  • the rotating polarizer 81 only needs to have its rotation axis 81m connected to a detection target that detects the rotation of a mechanically movable part.
  • a rotating polarizer 81 may be, for example, a circular transparent substrate on which material molecules are oriented, a wire grid polarizer, a photonic crystal type polarizer, a metamaterial metasurface type polarizer, or a structural birefringence type polarizer.
  • a resin rotating polarizer is used, in which iodine compound molecules are adsorbed and oriented on a light-transmitting resin disk.
  • the control unit 83 is composed of light receiving elements that detect the amount of polarized light emitted from each of the four fibers 31A, 31B, 31C, and 31D, and a computer (PC) that calculates the rotation angle of the rotating polarizing plate 81 based on the amount of four polarized light beams detected by these light receiving elements at different angles.
  • PC computer
  • the optical encoder 80 configured as described above, when the rotating polarizer 81 is stopped and a constant amount of light is irradiated from the light source 82, the output polarized light (detection light) that passes through the rotating polarizer 81 is polarized by the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d in an amount according to its angular component, and is propagated through the end faces of the cores 21a, 21b, 21c, and 21d.
  • Fiber 31A of fiber separation section 12 emits polarized light with the strongest component at an angle of 0°.
  • fiber 31B emits only polarized light with the strongest component at an angle of 45°
  • fiber 31C emits only polarized light with the strongest component at an angle of 90°
  • fiber 31D emits only polarized light with the strongest component at an angle of 135°.
  • the rotating polarizer 81 rotates via the rotation axis 81m.
  • the angular component of the output polarized light (detection light) that passes through the rotating polarizer 81 changes.
  • the amount of polarized light that passes through each of the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d changes in accordance with the change in the angular component of the output polarized light (detection light).
  • the control unit 83 detects the degree to which the detection object has rotated by calculating the rotation angle of the rotating polarizing plate 81 according to the change in the amount of polarized light emitted from each of the four fibers 31A, 31B, 31C, and 31D.
  • the optical encoder 80 of this embodiment is not affected by external electromagnetic noise by transmitting light through the fibers 31A, 31B, 31C, and 31D to the control unit 83 that calculates the rotation angle. Therefore, it can be suitably used, for example, as an encoder for detecting the motion of robots for medical, industrial, and aerospace use, or as an encoder for detecting the mechanical motion of equipment placed in an environment with strong electromagnetic waves.
  • the light source 82 is arranged so that light passes through the rotating polarizer 81, but the light source is not limited to this.
  • a fiber bundle 90 having a fiber bundling section 92 housing five fibers 91A, 91B, 91C, 91D, and 91E can be used, with four of the fibers 91A, 91B, 91C, and 91D used to propagate the output polarized light (detection light) as described above, and one fiber 91E used to emit light incident from a light source connected to the other end.
  • a reflective rotating polarizer 93 with a light-reflecting film formed on the back side can be used. This configuration can further reduce the size and weight of the optical encoder.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the steps of the manufacturing method of a fiber bundle up to the formation of a wire grid polarizer at the end of the core.
  • a substrate made of a glass material containing SiO2 for example a quartz substrate 26, is prepared, and an electron beam (EB) resist film 102 is formed on one surface of the quartz substrate 26 by a film forming method such as spin coating (resist film forming process: see FIG. 7(a)).
  • EB electron beam
  • the EB resist film 102 is subjected to EB lithography to obtain a resist pattern 103 in the form of solidified stripes on one surface of the quartz substrate 26 (lithography step: see FIG. 7B).
  • EB lithography is used as the lithography process, but other methods such as nanoimprint lithography or lithography using a stepper may also be used, and the lithography method is not limited to this.
  • a metal film for example an aluminum film, is formed on the surface of the quartz substrate 26 by, for example, electron beam deposition.
  • a metal film for example, gold, silver, copper, platinum, etc. can also be used as the metal film.
  • the metal film 27 is deposited in a striped pattern on the portion of the surface of the quartz substrate 26 that is exposed from the striped resist pattern 103, and numerous fine lines (wires) 27a are formed on the surface of the quartz substrate 26 (see FIG. 7(c)). Thereafter, the striped resist pattern 103 is removed to obtain a wire grid polarizer (assembly) 24 having the striped metal film 27 (metal deposition process: see FIG. 7(d)).
  • the wire grid polarizer (aggregate) 24 can be formed by a procedure other than that described above.
  • a metal film can be formed on the surface of a quartz substrate, a striped resist pattern can be formed on this metal film by lithography, the metal film is etched using this resist pattern as an etching mask, and then the resist pattern can be removed to form a wire grid polarizer (aggregate) having a striped metal film.
  • this wire grid polarizer (aggregate) 24 is diced to a size that allows it to be attached to the core (see FIG. 7(e)). Then, a bonding material, for example a transparent UV-curable resin R, is applied to the small pieces 24S on which the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d are formed (see FIG. 7(f)).
  • a bonding material for example a transparent UV-curable resin R
  • the pieces are then positioned on the end faces of the cores 21a, 21b, 21c, and 21d of the fiber bundling section 11, and then irradiated with UV light, thereby manufacturing a bundle fiber 10 in which the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d are bonded to the end faces of the cores 21a, 21b, 21c, and 21d via the bonding layer 28 (see FIG. 7(g)).
  • the small piece 24S on which the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d are formed may be further formed into chips for each of the wire grid polarizers 24a, 24b, 24c, and 24d, and each chip may be individually bonded to the end face of the cores 21a, 21b, 21c, and 21d.
  • the bundle fiber of this embodiment can be used in a light scattering detection sensor.
  • the light scattering detection sensor has a bundle fiber, a detector connected to the bundle fiber, and a light source that irradiates light toward the measurement target.
  • the light scattering detection sensor detects information on the direction and intensity of the polarization.
  • the configuration of the bundle fiber can be the same as the configuration of the bundle fiber provided in the encoder.
  • the number of fibers in the fiber bundling section of the bundle fiber may be N (0 ⁇ N ⁇ 180, N is an integer and a divisor of 180), and the detection accuracy can be further improved by increasing the number N of fibers in the fiber bundling section.
  • the object to be measured is a non-scattering object such as a mirror
  • the incident light (linearly polarized) is reflected while maintaining its linear polarization state, and therefore cannot pass through a polarizer oriented 90 degrees from the polarization direction.
  • a linearly polarized light source is irradiated onto a scattering object, the light is diffusely reflected, and the reflection direction is also reflected at an angle other than regular reflection, and at the same time, the direction of polarization changes and the light is reflected with various components with different polarization directions.
  • the bundle fiber of this embodiment can be used as a polarization sensor such as an encoder or a light scattering detection sensor.
  • the polarization sensor is equipped with a bundle fiber, it can also be used as a sensor other than an encoder and a light scattering detection sensor.
  • the intensity of the light (non-polarized light) emitted from the light source 82 when it passes through the rotating polarizing plate 81 is set as I0 , and the intensities of the polarized light after passing through the four-directional wire grid polarizers (WGPs) 24a, 24b, 24c, and 24d are set as I1 , I2 , I3 , and I4 .
  • WGPs wire grid polarizers
  • I1 I0 (1+cos2( ⁇ + ⁇ ))/2 (1)
  • I2 I0 (1+sin2( ⁇ + ⁇ ))/2 (2)
  • I 3 I 0 (1-cos2( ⁇ + ⁇ ))/2 (3)
  • I4 I0 (1 - sin2 ( ⁇ + ⁇ )) / 2 ... (4)
  • ⁇ is determined by equation (5).
  • ⁇ Arctan 2(I 1 ⁇ I 3 , I 2 ⁇ I 4 ) ⁇ (5)
  • Fig. 8(a) is a design drawing of the chip
  • Fig. 8(b) is an enlarged plan view of the thin wires that make up the WGP.
  • the bundle fiber used was a bundle fiber (BF74LS01: manufactured by Thorlabs Japan Co., Ltd.) consisting of seven fibers bundled together.
  • the ferrule diameter was 3.2 mm, and the tip was 2 mm square.
  • the WGP was a circle with a diameter of 0.43 mm so that the end face of the core with a diameter of 0.4 mm was covered.
  • the width of each wire was 80 nm, the height was 30 nm, and the formation pitch between the wires was set to 180 nm.
  • Fig. 9(a) shows an SEM photograph of the WGP that was actually fabricated.
  • the white thin lines are Al wires, and the grey area between them is the glass substrate (SiO 2 ) that serves as the base. From the SEM photograph of FIG. 9(a), it was confirmed that the width of one wire was 74 nm.
  • the glass substrate on which the obtained WGP was formed was diced into small pieces of 2 mm square. Then, the small pieces were aligned so that the WGP overlapped each core of one end face of the bundle fiber.
  • FIG. 9(b) shows an enlarged photograph of the end face of the bundle fiber to which the WGP was actually bonded.
  • Light (unpolarized light) was irradiated from the light source onto a rotating polarizer and incident on one end of a fiber bundle equipped with wire grid polarizers in four directions. The intensity of the light transmitted through each of the wire grid polarizers in the four directions was then measured while changing the angle of the rotating polarizer.
  • Measurements were performed by irradiating the end face of the bundle fiber with parallel light from the light source via an optical fiber and a collimating lens, and rotating the rotating polarizer by 10° at a time.
  • a spectrometer HR4000CG-UV-NIR: manufactured by Ocean Photonics, Inc. was connected to the other end of the bundle fiber, i.e., to each of the four fibers separated for each core, to measure the intensity of the polarized light.
  • FIG. 11 A graph of the measurement results for light with a wavelength of 850 nm, for which a commercially available LED light source can be used, is shown in Figure 11.
  • the measurement results for the wire grid polarizer in four directions were normalized so that the maximum intensity was 1 and the minimum intensity was 0.
  • the measurement results were almost consistent with the theoretical values (calculated values) when the intensity I0 was set to 1 and the initial tilt angle ⁇ was set to 31.2° in the above-mentioned formulas (1) to (4).
  • the fiber bundle of the present invention and the optical encoder using the same can be used as a motion detection sensor for devices installed in locations with strong external electromagnetic waves, for medical, industrial, and aerospace robots, and as a detection sensor for the rotation angle of devices that are easily affected by electromagnetic waves. Therefore, it has industrial applicability.
  • REFERENCE SIGNS LIST 10 ... fiber bundle 11... fiber bundling section 12... fiber separation section 21A, 21B, 21C, 21D... fibers 21a, 21b, 21c, 21d... cores 22a, 22b, 22c, 22d... cladding 23... coating section 24a, 24b, 24c, 24d... wire grid polarizer

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Abstract

コアと、前記コアの外周を囲むクラッドとからなるファイバを複数束ねたファイバ結束部を備えたバンドルファイバであって、前記ファイバ結束部の一端側において、個々の前記ファイバの前記コアの端部には、互いに偏光軸の向きが異なる偏光子がそれぞれ形成されてなることを特徴とする。

Description

バンドルファイバ、偏光センサ、光学式エンコーダ、光散乱検出センサおよびバンドルファイバの製造方法
　本発明は、バンドルファイバ、偏光センサ、光学式エンコーダ、光散乱検出センサおよびバンドルファイバの製造方法に関するものである。
　近年、精密計測装置、産業用ロボット、搬送機の分野では、動作部分の変位量をより精密に検出するために、高精度なエンコーダが求められている。エンコーダは、回転等による機械的変位量を電気信号に変換し、この電気信号を処理して、動作部分の位置や速度などを検出するセンサである。このうち、光を用いて変位量を検出する光学式エンコーダは、検出分解能を大きく向上させることができる。
　例えば、特許文献１には、円周方向に沿って複数のスリットが形成されたメモリ板と、このスリットの一方の開口端に向けて光を照射するファイバと、スリットを通過した光を受光する受光部と、を備えたエンコーダ用検出部が開示されている。
　また、例えば、非特許文献１には、光源、回転偏光板、互いに偏光軸の向きの異なる４つの偏光板、およびそれぞれの偏光板に対応する４つの受光素子から構成される偏光式エンコーダが開示されている。この偏光式エンコーダは、光源からの光を回転偏光板に透過させ、４種類の方向の異なる直線偏光に変化させる。そして、これら４つの直線偏光をそれぞれの受光素子で検出し、４種類の電気信号として出力してリサージュ波形を得る。そして、このリサージュ波形に基づいて、変位する部材に接続された回転偏光板の変位角度を検出する。
特開２０１０－１８１２７９号公報
古川秀樹 et al, 2017年度精密工学会春季大会,2017,p507-508
　しかしながら、特許文献１に開示されたエンコーダ用検出部は、変位角度の検出にスリットを形成したメモリ板を用いているため、スリットの形成密度を高めることが難しく、検出分解能を大きく向上させることは困難であった。
　また、非特許文献１の偏光式エンコーダは、回転偏光板を透過した偏光を受光素子で受光してそれぞれの偏光の強度を電気信号として伝送しているため、ノイズ耐性が低く、外部の電磁波によって使用できる場所が限定されるといった課題があった。
　この発明は上記課題に鑑みて提案されたものであり、電磁波に対するノイズ耐性が高く、エンコーダに適用した際に検出分解能を高めることが可能なバンドルファイバ、これを用いた偏光センサ、光学式エンコーダ、光散乱検出センサ、およびバンドルファイバの製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の一実施形態のバンドルファイバは、以下の手段を提案している。
（１）本発明の態様１のバンドルファイバは、コアと、前記コアの外周を囲むクラッドとからなるファイバを複数束ねたファイバ結束部を備えたバンドルファイバであって、前記ファイバ結束部の一端側において、個々の前記ファイバの前記コアの端部には、互いに偏光軸の向きが異なる偏光子がそれぞれ形成されてなることを特徴とする。
（２）本発明の態様２は、態様１のバンドルファイバにおいて、前記偏光子は、複数の遮光性のワイヤを一方向に沿って縞状に等間隔で配列したワイヤグリッド偏光子であることを特徴とする。
（３）本発明の態様３は、態様１または２のバンドルファイバにおいて、前記ファイバ結束部の他端側には、前記ファイバが１本ずつ分離されたファイバ分離部が形成されてなることを特徴とする。
（４）本発明の態様４は、態様１から３のいずれか１つのバンドルファイバにおいて、それぞれの前記偏光子は、個々の前記コアの端面に接合されてなることを特徴とする。
（５）本発明の態様５は、態様１から３のいずれか１つのバンドルファイバにおいて、それぞれの前記偏光子は、個々の前記コアの端部に一体に形成されてなることを特徴とする。
（６）本発明の態様６は、態様１から５のいずれか１つのバンドルファイバにおいて、前記ファイバ結束部における前記ファイバはＮ本（０＜Ｎ＜１８０、Ｎは整数であり且つ１８０の約数）であり、それぞれの前記コアの端部に形成される前記偏光子のそれぞれの偏光軸の向きは、（１８０／Ｎ）°の回転対称である、であることを特徴とする。
（７）本発明の態様７は、態様１から６のいずれか１つのバンドルファイバにおいて、前記ファイバ結束部における複数の前記ファイバのうち、少なくとも１つは前記ファイバ結束部の一端側から外部に向けて光を出射させ、また、複数の前記ファイバのうち、少なくとも１つは前記ファイバ結束部の一端側から光を入射させることを特徴とする。
（８）本発明の態様８の偏光センサは、態様１から７のいずれか１つのバンドルファイバを備えることを特徴とする。
（９）本発明の態様９の光学式エンコーダは、態様１から７のいずれか１つのバンドルファイバと、前記ファイバ結束部の一端側に隣接して形成される回転偏光板と、前記回転偏光板に向けて光を照射する光源と、を有することを特徴とする。
（１０）本発明の態様１０の光散乱検出センサは、態様１から７のいずれか１つのバンドルファイバと、前記バンドルファイバに接続された検出器と、測定対象に向けて光を照射する光源と、を有することを特徴とする。
（１１）本発明の態様１１のバンドルファイバの製造方法は、態様２のバンドルファイバの製造方法であって、光透過性基材の表面にレジスト膜を形成するレジスト成膜工程と、前記レジスト膜を縞状のレジストパターンになるように形成するリソグラフィ工程と、前記レジストパターンをマスクにして、光透過性基材の表面に金属膜を成膜して、縞状のワイヤグリッドを備えたワイヤグリッド偏光子を得る金属成膜工程と、を有することを特徴とする。
（１２）本発明の態様１２は、態様１１のバンドルファイバの製造方法において、前記光透過性基材は、前記ファイバを構成する前記コアと同一の材料からなることを特徴とする。
　本発明によれば、電磁波に対するノイズ耐性が高く、エンコーダに適用した際に検出分解能を高めることが可能なバンドルファイバ、これを用いた偏光センサ、光学式エンコーダ、光散乱検出センサ、およびバンドルファイバの製造方法を提供することが可能になる。
本発明の一例である第１実施形態のバンドルファイバを示す模式図である。 本発明の一例である第１実施形態におけるファイバ結束部の一端側を示す要部拡大平面図である。 本発明の一例である第２実施形態のバンドルファイバにおけるファイバ結束部の一端側を示す要部拡大平面図である。 本発明の一例である第３実施形態のバンドルファイバにおけるファイバ結束部の一端側を示す要部拡大断面図（ａ）、要部拡大平面図（ｂ）である。 本発明の一実施形態の光学式エンコーダを示す模式図である。 本発明の他の実施形態の光学式エンコーダを示す模式図である。 バンドルファイバの製造方法のうち、ワイヤグリッド偏光子をコアの端部に形成するまでの工程の一例を段階的に示した模式図である。 （ａ）はワイヤグリッド偏光子を備えたチップの設計図、（ｂ）は、ワイヤグリッド偏光子を構成する細線（ワイヤ）を拡大した平面図である。 （ａ）は実際に製作したワイヤグリッド偏光子のＳＥＭ写真である。（ｂ）は、実際に製作したワイヤグリッド偏光子が接合されたバンドルファイバの端面の拡大写真である。 実際に製作した光学式エンコーダの外観写真である。 波長８５０ｎｍの光における計測結果のグラフである。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態のバンドルファイバ、これを用いた光学式エンコーダ、およびバンドルファイバの製造方法について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
（バンドルファイバ：第１実施形態）
　本発明の一例である第１実施形態のバンドルファイバの構成例を説明する。
　図１は、本発明の一例である第１実施形態のバンドルファイバを示す模式図である。また、図２は、本発明の一例である第１実施形態におけるファイバ結束部の一端側を示す要部拡大平面図である。
　本実施形態のバンドルファイバ１０は、ファイバ結束部１１と、このファイバ結束部１１の他端側１１ｂに接続されたファイバ分離部１２とを有している。
　ファイバ結束部１１は、複数、本実施形態では４本のファイバ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを被覆部２３によって結束したものから構成されている。
　それぞれのファイバ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは、コア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、これらコア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄをそれぞれ取り囲むクラッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとを有している。なお、それぞれのファイバ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは、遮光性の被膜２９で覆われていればよい。
　コア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、それぞれ石英（ＳｉＯ２）または光学ガラスやポリマー等の光透過性材料から成形されている。本実施形態では、コア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、石英から構成した。コア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、直径が９～１０μｍのシングルモード用のコアや、直径が５０μｍ～３０００μｍ程度のマルチモード用のコアなどを用いることができる。
　クラッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄはコア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄよりも屈折率の低い石英（ＳｉＯ２）やポリマー等の光透過性材料から成形されている。本実施形態では、クラッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、石英から構成した。こうした構成により、ファイバ結束部１１は、４本のファイバ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが被覆部２３の内部に等間隔で配置されているマルチコアファイバを構成している。
　被覆部２３は、４本のファイバ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを束ねる結束部材であり、例えば、光を透過させない樹脂や、金属薄膜など構成されていればよい。本実施形態では、被覆部２３として、熱収縮性の樹脂を用いている。
　ファイバ結束部１１の一端側１１ａには、コア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのそれぞれの端面に対応して設けられるワイヤグリッド偏光子（偏光子）２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが設けられている。
　なお、本実施形態では、偏光子としてワイヤグリッドタイプの偏光子を用いているが、こうした偏光子はワイヤグリッド偏光子に限定されるものではない。例えば、偏光子として、結晶性材料の複屈折によって偏光成分を制御する結晶タイプの偏光子、光学多層膜を用いたＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）タイプの偏光子、２色性色素を含浸させた樹脂シートを一定方向に引き伸ばして形成した樹脂偏光子、方解石プリズムを組み合わせて一方向の直線偏光成分を全反射によって除去するグラントムソンプリズムタイプの偏光子、フォトニック結晶タイプの偏光子、メタマテリアル・メタサーフェスタイプの偏光子、構造性複屈折タイプの偏光子など、各種の偏光子を用いることもできる。
　本実施形態のワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、ＳｉＯ２を含む光透過性材料やポリマーを含む光透過性材料などからなる光透過性基材、本実施形態では石英基板（光透過性基材）２６の一面上に光遮蔽性材料、例えば金属膜２７を縞状に形成したものからなる。
　本実施形態では金属膜２７としてアルミニウムを用いている。縞状の金属膜２７の個々の細線（ワイヤ）２７ａの形成ピッチは、例えば１４０ｎｍ～２５０ｎｍ程度であればよい。また、個々の細線２７ａの幅は３０ｎｍ～１４０ｎｍ程度、厚み（高さ）は１０ｎｍ～１５０ｎｍ程度に形成されていればよい。
　こうしたワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、ファイバ結束部１１のコア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの一方の端面にそれぞれ接合される。例えば、ワイヤグリッド偏光子２４ａは、ファイバ結束部１１のコア２１ａに互いの中心が合致するように接合される。
　ワイヤグリッド偏光子２４ａとコア２１ａとの接合は、ワイヤグリッド偏光子２４ａを構成する縞状の金属膜２７をコア２１ａの端面側に向けて、光透過性の樹脂を接合材として用いた接合層２８によって接合させればよい。本実施形態では、接合材として、光透過性の紫外線硬化樹脂を用いている。
　ワイヤグリッド偏光子２４ｂ，２４ｃ，２４ｄについても、ワイヤグリッド偏光子２４ａと同様に、接合層２８を介してファイバ結束部１１のコア２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの一方の端面にそれぞれ接合される。
　ワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、ファイバ結束部１１のコア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの一方の端面にそれぞれ接合された状態において、互いに縞状の細線２７ａの延長方向の角度が異なるようにされている。
　即ち、ワイヤグリッド偏光子２４ａの縞状の細線２７ａの延長方向に対して垂直な角度を０°とした時に、ワイヤグリッド偏光子２４ｂは４５°、ワイヤグリッド偏光子２４ｃは９０°、ワイヤグリッド偏光子２４ｄは１３５°となるように取り付けられる。
　ファイバ分離部１２は、ファイバ結束部１１の他端側１１ｂに接続され、単一のコア３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、この４つのコアの外周をそれぞれ囲むクラッド３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと、この４つのクラッド２２の外周をそれぞれ囲む被膜２９からなる４本の単一のファイバ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄから構成されている。
　ファイバ３１Ａは、コア３１ａがファイバ結束部１１のコア２１ａと一体に形成された一連のコアであればよい。同様に、コア３１ｂはコア２１ｂと、コア３１ｃはコア２１ｃと、コア３１ｄはコア２１ｄと、それぞれ一体に形成された一連のコアであればよい。
　こうした構成により、ファイバ結束部１１の一端側１１ａからコア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄにそれぞれ入射した光は、ファイバ分離部１２において、それぞれ分離したファイバ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄに分岐して伝搬される。
　ファイバ結束部１１の一端側１１ａは、コネクタなどの固定部材で固定されてもよい。すなわちバンドルファイバ１０は、ファイバ結束部１１の一端側１１ａに設けられ、複数のファイバを固定する固定部材を有していてもよい。この場合、ファイバ結束部１１は、例えば上記コネクタを介してファイバーホルダに接続される。バンドルファイバ１０はコネクタを有していなくてもよいが、その場合、バンドルファイバ１０の一端側１１ａ付近の最外周部、例えば被覆部２３の外周部に固定部材が設けられるか、或いは、管状体で構成され、バンドルファイバ１０を内部に収容する光ファイバプローブが設けられてもよい。これにより、複数のファイバ及び複数の偏光子を互いに強固に固定することができ、各偏光子の角度の設定精度を高めることが可能となる。
　以上のような構成の本実施形態のバンドルファイバ１０の作用を説明する。
　バンドルファイバ１０のファイバ結束部１１の一端側１１ａから、例えば自然光（非偏光）が入射すると、ワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄによって、それぞれの縞状の細線（ワイヤ）２７ａの延長方向に対して垂直な角度の偏光の透過率が最も高くなり、細線（ワイヤ）２７ａの延長方向に沿った角度の偏光の透過率が最も低くなる。
　これにより、コア２１ａには、入射した自然光（非偏光）のうち、角度が０°の成分が最も強い偏光だけが伝搬される。同様に、コア２１ｂには角度が４５°の成分が最も強い偏光だけが、コア２１ｃには角度が９０°の成分が最も強い偏光だけが、コア２１ｄには角度が１３５°の成分が最も強い偏光だけが、それぞれ伝搬される。
　そして、それぞれのコア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを伝搬する互いに角度の異なる偏光は、ファイバ分離部１２において、それぞれ独立したファイバ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄに分岐して伝搬する。そして、それぞれのファイバ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄのコア３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの端面からは、ワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄによって分離された、互いに最も強い光量の角度成分が異なる４つの偏光がそれぞれ出射される。
　このように、本実施形態のバンドルファイバ１０では、ファイバ結束部１１の一端側１１ａから入射した光を、ワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄによって、互いに異なる角度の偏光に分けることで、互いに角度成分が異なる複数の偏光を容易に得ることができる。
　そして、本実施形態のバンドルファイバ１０によれば、ワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄでそれぞれの角度成分に分けた偏光を、従来のように受光素子で電気信号に変換して伝送することなく、ファイバ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄによって偏光のまま伝搬させるので、電気信号ではノイズとなる外部の電磁波などによる影響を受けることがない。
　このため、ノイズ耐性が高く、外部の電磁波が強い場所などであっても、ワイヤグリッド偏光子によって分離したそれぞれの角度成分の偏光を高精度に検出することが可能になる。
　なお、本実施形態では、ファイバ結束部に４本のコアを形成して、細線（ワイヤ）の角度が互いに４５°ずつずれた４つのワイヤグリッド偏光子を備える構成にしているが、ワイヤグリッド偏光子の数や、ファイバ結束部のコアの数を限定するものではない。
　例えば、ファイバ結束部に３本のコアを形成して、細線（ワイヤ）の角度が互いに６０°ずつずれた３つのワイヤグリッド偏光子を備える構成にしてもよい。この場合、バンドルファイバをより低コストにすることができる。
　また、例えば、ファイバ結束部に６本のコアを形成して、細線（ワイヤ）の角度が互いに３０°ずつずれた６つのワイヤグリッド偏光子を備える構成にしてもよい。この場合、それぞれの角度成分の偏光の検出精度をより高めることができる。
　また、ファイバ結束部における上記ファイバはＮ本（０＜Ｎ＜１８０、Ｎは整数であり且つ１８０の約数）であってもよい。この場合、Ｎ本のファイバのコアの端部に形成される上記偏光子のそれぞれの偏光軸の向きは、（１８０°／Ｎ）の回転対称である。この場合、各偏光子は１８０°をＮ分割できる向きで配置できればよく、上記ファイバの本数Ｎは、偶数であってもよいし、奇数であってもよい。このようにファイバ結束部におけるファイバの本数Ｎを増大させることで、検出精度を更に高めることができる。
（バンドルファイバ：第２実施形態）
　本発明の第２実施形態のバンドルファイバの構成例を説明する。
　なお、第１実施形態のバンドルファイバと同様の構成には同一の番号を付し、重複する説明を省略する。
　図３は、本発明の第２実施形態のバンドルファイバにおけるファイバ結束部の一端側を示す要部拡大平面図である。
　本実施形態のバンドルファイバ４０のファイバ結束部４１は、複数、本実施形態では４本のファイバ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄを被覆部２３（図１を参照）によって結束したものから構成されている。
　それぞれのファイバ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄは、コア５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと、これら５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄをそれぞれ取り囲むクラッド５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄとを有している。
　コア５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ、およびクラッド５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄの構成は、第１実施形態と同様である。
　ファイバ結束部１１の一端側１１ａであるコア５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄのそれぞれの端部には、ワイヤグリッド偏光子５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄがそれぞれ一体に形成されている。
　本実施形態のワイヤグリッド偏光子５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄは、コア５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄのそれぞれの端部に、金属膜５７を縞状に直接成膜したものからなる。本実施形態の金属膜５７の構成は、第１実施形態と同様である。
　また、ワイヤグリッド偏光子５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄには、それぞれ、細線５７ａを保護する光透過性の保護膜５８が、縞状の金属膜５７を覆うように形成されている。なお、保護膜５８は、光透過性材料であればよく、本実施形態では、光透過性の紫外線硬化樹脂を用いている。
　本実施形態のバンドルファイバ４０によれば、ワイヤグリッド偏光子５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄを構成する金属膜５７の細線（ワイヤ）５７ａを、それぞれコア５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄの一端側に直接成膜することによって、コアとは別にワイヤグリッド偏光子を形成して接合する構成と比較して、貼り合わせの際の角度ズレなどの懸念が無く、より少ない製造工程で高精度なバンドルファイバ４０を得ることができる。
（バンドルファイバ：第３実施形態）
　本発明の第３実施形態のバンドルファイバの構成例を説明する。
　なお、第１実施形態のバンドルファイバと同様の構成には同一の番号を付し、重複する説明を省略する。
　図４（ａ）は、本発明の第３実施形態のバンドルファイバにおけるファイバ結束部の一端側を示す要部拡大断面図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の端部側を示す要部拡大平面図である。
　本実施形態のバンドルファイバ６０のファイバ結束部６１は、複数、本実施形態では２本のファイバ７１Ａ，７１Ｂを被覆部２３によって結束したものから構成されている。
　それぞれのファイバ７１Ａ，７１Ｂは、コア７１ａ，７１ｂと、これらコア７１ａ，７１ｂをそれぞれ取り囲むクラッド７２ａ，７２ｂとを有している。
　コア７１ａ，７１ｂやクラッド７２ａ，７２ｂの構成は、第１実施形態と同様である。
　こうした構成により、ファイバ結束部６１は、２本のファイバ７１Ａ，７１Ｂが被覆部２３の内部に等間隔で配置されているマルチコアファイバを構成している。
　ファイバ結束部６１の一端側６１ａには、コア７１ａ，７１ｂのそれぞれの端面に対応して設けられるワイヤグリッド偏光子７４ａ，７４ｂが設けられている。
　本実施形態のワイヤグリッド偏光子７４ａ，７４ｂは、コア７１ａ，７１ｂのそれぞれの端部に、金属膜７７を縞状に形成したものからなる。
　また、ワイヤグリッド偏光子７４ａ，７４ｂには、それぞれ、金属膜７７を構成する細線７７ａを覆う保護膜７８が形成されている。なお、ワイヤグリッド偏光子７４ａ，７４ｂは、第１実施形態のように、石英基板の一面上に金属膜を縞状に形成したものを、コア７１ａ，７１ｂのそれぞれの端部に接合したものであってもよい。
　ワイヤグリッド偏光子７４ａ，７４ｂは、互いに縞状の細線（ワイヤ）７７ａの延長方向の角度が異なるようにされている。即ち、ワイヤグリッド偏光子７４ａの縞状の細線７７ａの延長方向に対して垂直な角度を０°とした時に、ワイヤグリッド偏光子７４ｂは９０°となるように取り付けられている。
　以上のような本実施形態のバンドルファイバ６０は、例えば、物質の表面状態を検出するセンサの検出子として用いることができる。図４（ａ）に示すように、ファイバ結束部６１の一端側６１ａにおけるコア７１ａから可視光を出射させると、ワイヤグリッド偏光子７４ａによって角度が０°の成分が最も強い偏光だけが、検査対象の材料Ｍに向けて検査光として出射される。
　そして、この検査光が材料Ｍの表面で反射すると、材料Ｍの表面状態（反射率、表面粗さ）に応じて、正反射光、および拡散反射光を生じる。ワイヤグリッド偏光子７４ｂは、こうした正反射光および拡散反射光のうち、拡散反射光だけを選択的に透過させ、入射した拡散反射光をコア７１ｂで伝搬させる。よって、こうしたコア７１ｂを伝搬する拡散反射光を測定することにより、材料Ｍの表面状態を検出することができる。
　また、こうした本実施形態のバンドルファイバ６０を用いて、例えば、物質によって異なる可視光と近赤外光との反射率の違いから、可視光に対する近赤外光の割合を測定することで、物質の表面状態を検出する検出センサとして用いることもできる。
（光学式エンコーダ）
　本発明の一実施形態の光学式エンコーダの構成例を図１、図２、図５を用いて説明する。
　図５は、本発明の一実施形態の光学式エンコーダを示す模式図である。
　本実施形態の光学式エンコーダ８０は、第１実施形態のバンドルファイバ１０と、このバンドルファイバ１０のファイバ結束部１１の一端側１１ａに隣接して形成される回転偏光板８１と、この回転偏光板８１に向けて光を照射する光源８２と、バンドルファイバ１０のファイバ分離部１２を構成する４本のファイバ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄからそれぞれ出射される偏光を受光して、その光量の変化に応じて回転偏光板８１の回転角度を算出する制御部８３と、を有している。
　光源８２は、例えば、ＬＥＤやタングステンハロゲン光源等の非偏光光源装置であればよい。こうした光源８２は、更に集光レンズなどの光学レンズを備えていてもよい。
　回転偏光板８１は、回転軸８１ｍが、機械的可動部の回転を検出する検出対象に接続されていればよい。こうした回転偏光板８１は、例えば、円板状の透明基板上に材料分子を配向形成したものやワイヤグリッド偏光子やフォトニック結晶タイプの偏光子やメタマテリアル・メタサーフェスタイプの偏光子や構造性複屈折タイプの偏光子などであればよい。本実施形態では、光透過性の樹脂円板にヨウ素化合物分子を吸着配向させた樹脂製の回転偏光板を用いた。
　制御部８３は、４本のファイバ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄからそれぞれ出射される偏光の光量を検出する受光素子や、こうした受光素子で検出された互いに角度が異なる４つの偏光の光量に基づいて、回転偏光板８１の回転角度を算出するコンピュータ（ＰＣ）などから構成されている。
　以上の様な構成の光学式エンコーダ８０によれば、回転偏光板８１が停止している状態で、光源８２から一定の光量の光が照射されると、回転偏光板８１を通った出力偏光（検出光）は、ワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄによって、その角度成分に応じた光量の偏光が、コア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの端面から入射して伝搬される。
　そして、ファイバ分離部１２のファイバ３１Ａからは、角度が０°の成分が最も強い偏光が出射される。同様に、ファイバ３１Ｂからは角度が４５°の成分が最も強い偏光だけが、ファイバ３１Ｃからは角度が９０°の成分が最も強い偏光だけが、ファイバ３１Ｄからは角度が１３５°の成分が最も強い偏光だけが、それぞれ出射される。
　回転偏光板８１が回転せずに停止している状態においては、それぞれのファイバ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄから出射される偏光の光量比は変わらない。
　一方、この状態から回転量の検出対象が回転すると、回転軸８１ｍを介して回転偏光板８１が回転する。そして、回転偏光板８１が回転すると、回転偏光板８１を透過する出力偏光（検出光）の角度成分が変化する。すると、この出力偏光（検出光）の角度成分が変化に応じて、ワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄをそれぞれ透過する偏光の光量が変わる。
　制御部８３は、４本のファイバ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄからそれぞれ出射される偏光の光量の変化に応じて、回転偏光板８１の回転角度を算出することにより、検出対象がどの程度回転動作を行ったかを検出する。
　このように、本実施形態の光学式エンコーダ８０によれば、回転角度を算出する制御部８３まで、ファイバ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄによって光を伝搬させることにより、外部の電磁波ノイズの影響を受けることが無い。よって、例えば、医療用、産業用、航空宇宙用のロボットの動作検出用エンコーダや、電磁波が強い環境に配置された機器の機械的動作の検出用エンコーダとして好適に用いることができる。
　なお、上述した実施形態では、回転偏光板８１を透過させるように光源８２を配置しているが、光源はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、５本のファイバ９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅが収容されたファイバ結束部９２を有するバンドルファイバ９０を用いて、このうちの４本のファイバ９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ，９１Ｄを上述したような出力偏光（検出光）の伝搬に用い、１本のファイバ９１Ｅを他端側に接続された光源から入射された光の出射用として用いる構成にすることもできる。この場合、裏面側に光反射膜を形成した反射式の回転偏光板９３を用いればよい。こうした構成にすることで、光学式エンコーダを、より一層小型化、軽量化することができる。
（バンドルファイバの製造方法）
　本発明の一実施形態のバンドルファイバの製造方法を説明する。
　図７は、バンドルファイバの製造方法のうち、ワイヤグリッド偏光子をコアの端部に形成するまでの工程を段階的に示した模式図である。
　まず、ＳｉＯ２を含むガラス材からなる基板、例えば石英基板２６を用意して、この石英基板２６の一面側に、例えばスピンコートなどの成膜方法によって、電子線（ＥＢ）レジスト膜１０２を形成する（レジスト成膜工程：図７（ａ）を参照）。
　次にこのＥＢレジスト膜１０２に、ＥＢリソグラフィにより、石英基板２６の一面側にレジストが縞状に固化したレジストパターン１０３を得る（リソグラフィ工程：図７（ｂ）を参照）。
　なお、本実施形態では、リソグラフィ工程としてＥＢリソグラフィを用いているが、これ以外にも、例えば、ナノインプリントによるリソグラフィや、ステッパを用いたリソグラフィであっても良く、リソグラフィの方法が限定されるものではない。
　次に縞状のレジストパターン１０３をマスクとして、石英基板２６の表面に、例えば電子線蒸着法によって金属膜、例えばアルミニウム膜を成膜する。なお、金属膜としては、例えば、金、銀、銅、白金などを用いることもできる。
　これにより、縞状のレジストパターン１０３から石英基板２６の表面が露出している部分に、縞状に金属膜２７が堆積され、石英基板２６の表面に多数の細線（ワイヤ）２７ａが形成される（図７（ｃ）を参照）。この後、縞状のレジストパターン１０３を除去することによって、縞状の金属膜２７を有するワイヤグリッド偏光子（集積体）２４が得られる（金属成膜工程：図７（ｄ）を参照）。
　なお、ワイヤグリッド偏光子（集積体）２４の形成は、上述した手順以外にも、例えば、石英基板の表面に金属膜を形成し、この金属膜の上にリソグラフィによって縞状のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをエッチングマスクとして金属膜をエッチングしてからレジストパターンを除去する工程であっても、縞状の金属膜を有するワイヤグリッド偏光子（集積体）を形成することができる。
　更に、このワイヤグリッド偏光子（集積体）２４をコアに貼着させるサイズにダイシングする（図７（ｅ）を参照）。そして、ワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが形成された小片２４Ｓに、接合材、例えば透明な紫外線硬化樹脂Ｒを塗布し（図７（ｆ）を参照）、ファイバ結束部１１のコア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの端面にそれぞれ位置決めしてから紫外線を照射することにより、コア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの端面に接合層２８を介してワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが接合されてなるバンドルファイバ１０を製造することができる（図７（ｇ）を参照）。
　なお、ワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが形成された小片２４Ｓを、更にワイヤグリッド偏光子２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄごとにチップ化して、それぞれ個別にコア２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの端面に接合する構成であってもよい。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、こうした各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。こうした各実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
　例えば、本実施形態のバンドルファイバを光散乱検出センサに用いることもできる。光散乱検出センサは、バンドルファイバと、該バンドルファイバに接続された検出器と、測定対象に向けて光を照射する光源とを有する。この場合も、上記のエンコーダと同様、光散乱検出センサによって当該偏光の向きと強度の情報が検出される。バンドルファイバのの構成は、エンコーダに設けられるバンドルファイバの構成と同じとすることができる。バンドルファイバのファイバ結束部におけるファイバはＮ本（０＜Ｎ＜１８０、Ｎは整数であり且つ１８０の約数）であってもよく、ファイバ結束部におけるファイバの本数Ｎを増大させることで、検出精度を更に高めることができる。
　被測定物が鏡面のような非散乱体の場合、入射光（直線偏光）は直線偏光の状態を保ったまま反射するため、その偏光方向と９０度向きの異なる偏光子を通過できない。しかし、直線偏光の光源を散乱体に照射させると、乱反射するので反射方向も正反射以外の角度に反射すると同時に、偏光の向きも変わり偏光方向の異なる様々な成分で反射する。よって９０度向きの異なる偏光子を通過する光が発生し、その結果被対象物が散乱物質か非散乱物質かを見分けることができ、散乱体の場合はその散乱度も検出することが可能となる。このように、本実施形態のバンドルファイバを、エンコーダ或いは光散乱検出センサなどの偏光センサとして用いることができる。また、偏光センサは、バンドルファイバを備えていればよく、エンコーダ及び光散乱検出センサ以外のセンサとして用いることもできる。
　以下、図１に示すバンドルファイバを用いて、図５に示す構成の光学式エンコーダを実際に設計、製造した実施例を説明する。
［角度検出原理］
　光源８２から出射した光（非偏光光）が回転偏光板８１を透過した時点での強度をＩ０、４方向のワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを透過した後のそれぞれの偏光の強度をＩ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４と設定する。なお、ＷＧＰ２４ａの透過軸を０°とした時に、ＷＧＰ２４ｂは４５°、ＷＧＰ２４ｃは９０°、ＷＧＰ２４ｄは１３５°である。また、回転偏光板８１を透過した光は完全偏光になるものとする。それぞれのＷＧＰの透過軸の角度、即ち直線偏光角をθとすると、Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４は、それぞれ以下の式（１）～式（４）で表される。なお、式中のαはＷＧＰ２４ａの透過軸に対するθの初期傾き角度（°）である。
　Ｉ１＝Ｉ０（１＋cos２（θ＋α））／２・・・（１）
　Ｉ２＝Ｉ０（１＋sin２（θ＋α））／２・・・（２）
　Ｉ３＝Ｉ０（１－cos２（θ＋α））／２・・・（３）
　Ｉ４＝Ｉ０（１－sin２（θ＋α））／２・・・（４）
　上述した式（１）～式（４）に基づいて、θは式（５）によって求められる。
　θ＝Arctan２（Ｉ１－Ｉ３，Ｉ２－Ｉ４）－α・・・（５）
　ここで、Arctan２（ｘ，ｙ）は、引数ｘおよび引数ｙに対して、以下の式（６）、式（７）を満たすθを返す関数である。
　cosθ＝ｘ／√（ｘ２＋ｙ２）・・・（６）
　sinθ＝ｙ／√（ｘ２＋ｙ２）・・・（７）
［ワイヤグリッド偏光子の設計］
　ＷＧＰをバンドルファイバのコアの端面に配置されるように、ＷＧＰを備えたチップの設計を行った。チップの設計例を図８に示す。なお、図８（ａ）はチップの設計図、図８（ｂ）は、ＷＧＰを構成する細線（ワイヤ）を拡大した平面図である。
　バンドルファイバは、７本のファイバを束ねたバンドルファイバ（ＢＦ７４ＬＳ０１：ソーラボジャパン株式会社製）を用いた。フェルール径３．２ｍｍに対して、チップは２ｍｍ角とした。直径０．４ｍｍのコアの端面が覆われるように、ＷＧＰは直径０．４３ｍｍの円形とした。１本のワイヤの幅は８０ｎｍ、高さは３０ｎｍ、ワイヤ同士の形成ピッチは１８０ｎｍに設定した。
［ワイヤグリッド偏光子の製作］
　まず、洗浄したガラス基板上にＥＢレジストを塗布してＥＢレジスト膜を形成し、このＥＢレジスト膜に対して、ＥＢリソグラフィによって、レジストパターンを作製した。次に、このレジストパターンをマスクとしてＥＢ蒸着によってＡｌ膜を３０ｎｍの厚みまで成膜した。その後、リフトオフプロセスによって、複数のＡｌワイヤを縞状に配列したワイヤグリッド偏光子を形成した。
　図９（ａ）に、実際に製作したＷＧＰのＳＥＭ写真を示す。図９（ａ）において、白い細線がＡｌからなるワイヤであり、その間の灰色の部分がベースとなるガラス基板（ＳｉＯ２）である。
　図９（ａ）のＳＥＭ写真から、ワイヤ一本の幅は７４ｎｍで作製されていることが確認できた。次に、得られたＷＧＰが形成されたガラス基板を２ｍｍ角の小片になるようにダイシングした。そして、この小片を、バンドルファイバの一方の端面のそれぞれのコアにＷＧＰが重なるように位置合わせした。位置合わせは、バンドルファイバの他方の端面から、それぞれのファイバに光を入射させて、拡大カメラでの観察下でＷＧＰの中心がコア端面の中心に合致するように行った。また、接合には紫外線硬化性樹脂を用いた。図９（ｂ）に、実際に製作した、ＷＧＰが接合されたバンドルファイバの端面の拡大写真を示す。
［ワイヤグリッド偏光子を用いた光学式エンコーダの動作確認］
　上述したように製作したワイヤグリッド偏光子を備えたバンドルファイバを適用した光学式エンコーダの動作を確認した。光学式エンコーダの構成は図５に示すとおりである。また、図１０に、実際に製作した光学式エンコーダの外観写真を示す。
　光源から回転偏光板に光（非偏光光）を照射し、４方向のワイヤグリッド偏光子を備えたファイババンドルの一方の端面に入射させた。そして、回転偏光板の角度を変化させながら、４方向のそれぞれのワイヤグリッド偏光子の透過光の強度測定を行った。
　測定は、光源から光ファイバ及びコリメートレンズを介して回転偏光板に平行光を入射させ、回転偏光板を１０°ずつ回転させながらバンドルファイバの端面に照射した。バンドルファイバの他端側、即ちそれぞれのコアごとに分離した４本のファイバのそれぞれに分光器（HR4000CG-UV-NIR：オーシャンフォトニクス株式会社製.）を接続して偏光の強度を測定した。
　市販のＬＥＤ光源を利用可能な、波長８５０ｎｍの光における計測結果のグラフを図１１に示す。４方向のワイヤグリッド偏光子について、測定結果の最大強度が１、最小強度が０となるように規格化した。計測結果は、上述した式（１）～式（４）において、強度Ｉ０を１、初期傾き角αを３１．２°に設定した場合の理論値（計算値）とほぼ一致した。
　以上の結果から、測定結果を予め規格化して、式（５）を適用することによって、回転偏光板の回転角度θを算出可能であり、回転偏光板を回転子とした光学式エンコーダ（ロータリエンコーダ）を実現可能であることが確認できた。
　本発明のバンドルファイバ、これを用いた光学式エンコーダは、外部の電磁波が強い場所に設置された機器や、医療用、産業用、航空宇宙用のロボットの動作検出センサや、電磁波の影響を受けやすい機器の回転角度の検出センサとして用いることができる。従って、産業上の利用可能性を有する。
　１０…バンドルファイバ
　１１…ファイバ結束部
　１２…ファイバ分離部
　２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ…ファイバ
　２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…コア
　２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…クラッド
　２３…被覆部
　２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ…ワイヤグリッド偏光子

Claims (12)

  1. 　コアと、前記コアの外周を囲むクラッドとからなるファイバを複数束ねたファイバ結束部を備えたバンドルファイバであって、
    　前記ファイバ結束部の一端側において、個々の前記ファイバの前記コアの端部には、互いに偏光軸の向きが異なる偏光子がそれぞれ形成されてなることを特徴とするバンドルファイバ。
  2. 　前記偏光子は、複数の遮光性のワイヤを一方向に沿って縞状に等間隔で配列したワイヤグリッド偏光子であることを特徴とする請求項１に記載のバンドルファイバ。
  3. 　前記ファイバ結束部の他端側には、前記ファイバが１本ずつ分離されたファイバ分離部が形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載のバンドルファイバ。
  4. 　それぞれの前記偏光子は、個々の前記コアの端面に接合されてなることを特徴とする請求項１または２に記載のバンドルファイバ。
  5. 　それぞれの前記偏光子は、個々の前記コアの端部に一体に形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載のバンドルファイバ。
  6. 　前記ファイバ結束部における前記ファイバはＮ本（０＜Ｎ＜１８０、Ｎは整数であり且つ１８０の約数）であり、それぞれの前記コアの端部に形成される前記偏光子のそれぞれの偏光軸の向きは、（１８０／Ｎ）°の回転対称である、ことを特徴とする請求項１または２に記載のバンドルファイバ。
  7. 　前記ファイバ結束部における複数の前記ファイバのうち、少なくとも１つは前記ファイバ結束部の一端側から外部に向けて光を出射させ、また、複数の前記ファイバのうち、少なくとも１つは前記ファイバ結束部の一端側から光を入射させることを特徴とする請求項１または２に記載のバンドルファイバ。
  8. 　請求項１または２に記載のバンドルファイバを備えることを特徴とする偏光センサ。
  9. 　請求項１または２に記載のバンドルファイバと、前記ファイバ結束部の一端側に隣接して形成される回転偏光板と、前記回転偏光板に向けて光を照射する光源と、を有することを特徴とする光学式エンコーダ。
  10. 　請求項１または２に記載のバンドルファイバと、前記バンドルファイバに接続された検出器と、測定対象に向けて光を照射する光源と、を有することを特徴とする光散乱検出センサ。
  11. 　請求項２に記載のバンドルファイバの製造方法であって、
    　光透過性基材の表面にレジスト膜を形成するレジスト成膜工程と、
    　レジスト膜を縞状のレジストパターンになるように形成するリソグラフィ工程と、
    　前記レジストパターンをマスクにして、光透過性基材の表面に金属膜を成膜して、縞状のワイヤグリッドを備えたワイヤグリッド偏光子を得る金属成膜工程と、を有することを特徴とするバンドルファイバの製造方法。
  12. 　前記光透過性基材は、前記ファイバを構成する前記コアと同一の材料からなることを特徴とする請求項１１に記載のバンドルファイバの製造方法。
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