JPWO2012128184A1 - ガラスの表面応力測定装置およびガラスの表面応力測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に、本発明の第1の実施形態のガラスの表面応力測定装置10の概略図を示す。
次に、本発明の第2の実施形態のガラスの表面応力測定装置20およびガラスの表面応力測定方法について説明する。図2に、本発明の第2の実施形態のガラスの表面応力測定装置20の概略図を示す。
図3は、本発明の第3の実施形態のガラスの表面応力測定装置30の概略図である。ここでは、本発明の第3の実施形態のガラスの表面応力測定装置30およびガラスの表面応力測定方法について説明する。着色ガラスでは、従来の透明なガラスに比べて、光の透過率が低くなるため、光変換部材で得られる輝線列もしくは暗線列の境界がぼけてしまい、正確な表面応力量(CS、DOL)を算出できない虞がある。例えば、表面圧縮応力深さ(DOL)は、深さ方向の最深部から反射した光にて形成された干渉縞にて特定する。しかしながら、最深部から反射した光はガラス中を伝播する光路長が長いため、光(輝度)の減衰が大きくなり干渉縞として明確に認識し難い。そこで、この第3の実施形態では、得られた輝線列もしくは暗線列の画像を画像処理し、輝線列もしくは暗線列を強調することにより、より正確な表面応力量(CS、DOL)を算出するようにしている。以下、図3を参照して、第3の実施形態のガラスの表面応力測定装置30の構成について説明するが、図1,図2を参照して説明した第1,2の実施形態のガラスの表面応力測定装置10と同じ構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
第3の実施形態のガラスの表面応力測定装置30は、光源2と、バンドパスフィルタ3と、光供給部材4と、光取出し部材5と、光変換部材6Aと、画像処理装置11とを備える。
第1の方法では、画像を構成する各画素の輝度値を、予め記憶されている閾値と比較して二値化することにより、輝線列もしくは暗線列を強調する。例えば、輝度値が0(最小輝度:黒)〜255(最大輝度:白)に設定されている場合、閾値(例えば、127)を超える輝度値を持つ画素の輝度値を255とし、閾値(例えば、127)以下の輝度値を持つ画素の輝度値を0とすることで二値化することができる。
第2の方法では、輪郭(エッジ)を強調することにより輝線列もしくは暗線列を強調する。この輪郭強調では、既存のエッジ強調フィルタ(例えば、シャープネスフィルタ)を用いればよい。
図6は、ディスプレイ11dに表示される輝線列もしくは暗線列の模式図である。なお、図6の左側の輝線列もしくは暗線列が、強化ガラス1と光取出し部材5との境界面に対して垂直に振動する光成分の輝線列もしくは暗線列である。また、図6の右側の輝線列もしくは暗線列が、強化ガラス1と光取出し部材5との境界面に対して平行に振動する光成分の輝線列もしくは暗線列である。
ここで、光弾性定数Kcとは、応力Fと複屈折による光路差δとの関係を表す定数であり、ガラスの厚さをdとすると、以下の(1)式の関係を満たす。
δ=Kc・d・F・・・(1)
上述の本発明の形態は単なる例示であり、本発明はこれらに限定されない。光源や光変換部材等の各光学系を形成する構成要素およびこれら要素の組み合わせは、例示のものに特定されることなく、測定原理の範囲内で変更できる。例えば、可視域の透過率の低い着色された強化ガラスと可視域の透過率の高い透明な強化ガラスの両方の表面応力量(CS、DOL)を測定する装置として用いてもよい。これにより、透明ガラスと着色ガラスとを同一の表面応力計で測定することができる。
Claims (29)
- 光源と、
強化ガラスの表面層内に前記光源からの光を入射させる光供給部材と、
前記強化ガラスの表面層内を伝播した光を前記強化ガラスの外へ射出させる光取出し部材と、
前記射出された光を前記強化ガラスと前記光取出し部材との境界面に対して平行および垂直に振動する二種の光成分に分離し輝線列もしくは暗線列として変換する光変換部材と、
を備え、
前記光変換部材へ入射される光は、前記強化ガラスの吸光係数が4.5mm−1以下の波長域に中心波長を有する単色光であることを特徴とするガラスの表面応力測定装置。 - 前記強化ガラスは、着色ガラスであることを特徴とする請求項1に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記光源からの光は、前記強化ガラスの吸光係数が4.5mm−1以下の波長域に中心波長を有する単色光であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記射出された光から前記強化ガラスの吸光係数が4.5mm−1以下の波長域の単色光を取り出すバンドパスフィルタもしくはモノクロメータを、前記光源と前記強化ガラスとの間、又は前記光取出し部材と前記光変換部材との間に備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記光源からの光は、700nm以上の波長域の単色光であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記光源からの光は、2000nm以下の波長域の単色光であることを特徴とする請求項5に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記光源は、レーザーであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記強化ガラスは、波長550nm〜650nmにおける吸光係数の最小値が1.7mm−1を超えることを特徴とする請求項1乃請求項8のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記強化ガラスは、金属イオンを含有することにより着色されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記強化ガラスは、金属コロイドを析出することにより着色されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記強化ガラスは、結晶を析出することにより着色されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記強化ガラスは、化学強化されていることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。
- 前記光変換部材により変換された輝線列もしくは暗線列を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子で得られる画像から、前記輝線列もしくは暗線列を強調する画像処理装置をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。 - 前記光変換部材で変換された前記輝線列もしくは暗線列に基づいて前記強化ガラスの表面応力を測定する測定手段を備え、
前記測定手段は、前記強化ガラスの吸光係数が4.5mm−1以下の波長域に中心波長を有する単色光と略同一の波長における前記強化ガラスの光弾性定数を用いることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定装置。 - 強化ガラスの表面応力を測定する方法であって、
光源からの光を前記強化ガラスの表面層内に入射する工程と、
前記光を前記強化ガラスの表面層内を伝播させる工程と、
伝播後の光を外部に射出させる工程と、
前記射出した光をガラス面に対して平行および垂直に振動する二種の光成分に分離する工程と、
前記分離した二種の光成分をそれぞれ暗線列または輝線列に変換する工程と、
前記暗線列または輝線列に基づいて前記強化ガラスの表面応力を測定する工程と、
を有し、
前記分離する工程で分離される光は、前記強化ガラスの吸光係数が4.5mm−1以下の波長域に中心波長を有する単色光であることを特徴とするガラスの表面応力測定方法。 - 前記強化ガラスは、着色されていることを特徴とする請求項16に記載のガラスの表面応力測定方法。
- 前記光源からの光は、前記強化ガラスの吸光係数が4.5mm−1以下の波長域に中心波長を有する単色光であることを特徴とする請求項16又は請求項17に記載のガラスの表面応力測定方法。
- バンドパスフィルタもしくはモノクロメータを用いて取り出した前記強化ガラスの吸光係数が4.5mm−1以下の波長域の単色光を、前記強化ガラスの表面層内に入射することを特徴とする請求項16乃至請求項18のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定方法。
- バンドパスフィルタもしくはモノクロメータを用いて取り出した前記強化ガラスの吸光係数が4.5mm−1以下の波長域の単色光を、ガラス面に対して平行および垂直に振動する二種の光成分に分離することを特徴とする請求項16乃至請求項18のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定方法。
- 前記単色光は、700nm以上の波長域の単色光を用いることを特徴とする請求項16乃至請求項20のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定方法。
- 前記光源からの光は、2000nm以下の波長域の単色光であることを特徴とする請求項21に記載のガラスの表面応力測定方法。
- 前記強化ガラスは、波長550nm〜650nmにおける吸光係数の最小値が1.7mm−1を超えることを特徴とする請求項16乃至請求項22のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定方法。
- 前記強化ガラスは、金属イオンを含有することにより着色されることを特徴とする請求項16乃至請求項23のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定方法。
- 前記強化ガラスは、金属コロイドを析出することにより着色されることを特徴とする請求項16乃至請求項23のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定方法。
- 前記強化ガラスは、結晶を析出することにより着色されることを特徴とする請求項16乃至請求項23のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定方法。
- 前記強化ガラスは、化学強化されていることを特徴とする請求項16乃至請求項26のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定方法。
- 前記変換された輝線列もしくは暗線列を撮像する工程と、
前記撮像により得られる画像から、前記輝線列もしくは前記暗線列を強調する画像処理を行う工程と、を有し、
前記強調された前記輝線列もしくは前記暗線列にもとづいて強化ガラスの表面応力を測定することを特徴とする請求項16乃至請求項27のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定方法。 - 前記強化ガラスの表面応力を測定する工程は、
前記強化ガラスの吸光係数が4.5mm−1以下の波長域に中心波長を有する単色光と略同一の波長における前記強化ガラスの光弾性定数を用いることを特徴とする請求項16乃至請求項28のいずれか1項に記載のガラスの表面応力測定方法。
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