JP2016024002A - Stress measurement method of transparent article - Google Patents

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睦 深田
茂嘉 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of measuring stress of a glass article with high accuracy even in a case of a thin glass article.SOLUTION: A stress measurement method of a transparent article, after making measurement light incident and propagate to a portion to be measured of a tabular transparent article from a first main surface side of the transparent article that has the first main surface and a second main surface formed into a front-to-rear relation, measures stress of the transparent article on the basis of measurement light emitted to the outside of the transparent article. In a state of contacting a solid or liquid medium having a light permeability to the second surface in advance, the stress measurement method makes measurement light incident or propagate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、透明物品の応力測定方法に関する。   The present invention relates to a stress measurement method for transparent articles.

例えば、スマートフォンなどのディスプレイの表面が傷つくことを抑制するために、カバーガラスとして強化ガラス板が使用されている。強化ガラス板の衝撃や引掻き等に対する強度は、該強化ガラス板の強化特性によって左右される強化特性としては、例えば、圧縮応力(CS)や、圧縮応力深さ(DOL)等が挙げられる。   For example, in order to suppress damage to the surface of a display such as a smartphone, a tempered glass plate is used as a cover glass. The strength of the tempered glass sheet against impact, scratching, and the like includes, for example, compressive stress (CS) and compressive stress depth (DOL) as tempering characteristics that depend on the tempering characteristics of the tempered glass plate.

従来、上記のような強化ガラス板の圧縮応力や圧縮応力深さを測定する方法として、強化ガラス板を切断し、その断面を偏光顕微鏡などで観察することにより圧縮応力や圧縮応力深さを測定する方法が知られている。しかしながら、この方法では、ガラス板を破壊しなければ圧縮応力や圧縮応力深さを測定することができない。   Conventionally, as a method of measuring the compressive stress and compressive stress depth of the tempered glass plate as described above, the compressive stress and the compressive stress depth are measured by cutting the tempered glass plate and observing the cross section with a polarizing microscope or the like. How to do is known. However, in this method, the compressive stress and the compressive stress depth cannot be measured unless the glass plate is broken.

このような問題を解決すべく、強化ガラス板の圧縮応力量を非破壊的に測定する方法が開発されている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載の方法では、強化ガラス板の表層に光を入射させ、表層内を伝播した光を強化ガラス板の外へ出射させる。表層内を伝播した光には、当該層の圧縮応力に応じた光弾性効果が作用する。そのため、強化ガラス板の表面に対して平行及び垂直な方向に沿って振動する2種の光成分の各々で速度や位相が圧縮応力に応じて変化する。したがって、出射した光の2種の光成分を分離し、輝線列若しくは暗線列に変換および比較することによって、強化ガラス板の圧縮応力量を求めることができる。   In order to solve such a problem, a method for measuring the amount of compressive stress of a tempered glass sheet in a nondestructive manner has been developed (for example, Patent Document 1). In the method described in Patent Document 1, light is incident on the surface layer of the tempered glass plate, and light propagated in the surface layer is emitted out of the tempered glass plate. The light propagating in the surface layer has a photoelastic effect corresponding to the compressive stress of the layer. Therefore, the speed and phase of each of the two types of light components that vibrate along directions parallel and perpendicular to the surface of the tempered glass plate change according to the compressive stress. Therefore, the amount of compressive stress of the tempered glass sheet can be obtained by separating the two light components of the emitted light, converting them into bright line arrays or dark line arrays, and comparing them.

国際公開第2012/128184号公報International Publication No. 2012/128184

ところで、近年、ディスプレイを軽量化あるいは薄型化する観点から、カバーガラスとしての強化ガラス板の薄型化が進められている。しかしながら、強化ガラス板が薄い場合は、特許文献1に記載の方法では、強化ガラス板の圧縮応力を正確に測定できない場合がある。   By the way, in recent years, a tempered glass plate as a cover glass has been made thinner from the viewpoint of reducing the weight or thickness of the display. However, when the tempered glass plate is thin, the method described in Patent Document 1 may not be able to accurately measure the compressive stress of the tempered glass plate.

詳細に説明すると、強化ガラス板の厚みが薄い場合、図4に示すように、測定しようとする第1の表層S1とは反対側の第2の主面S2において生じる反射光L3が第1の表層を伝搬する測定光L4に干渉しやすくなる。そして、測定光L4に反射光L3が干渉すると、図5に示すように輝線列や黒線列を鮮明に観測し難くなる。輝線列や黒線列を鮮明に観測できない場合、当該線列に基づく応力の測定精度が大きく低下したり、或いは測定不可能になる。   More specifically, when the tempered glass plate is thin, as shown in FIG. 4, the reflected light L3 generated on the second main surface S2 opposite to the first surface layer S1 to be measured is the first reflected light L3. It becomes easy to interfere with the measurement light L4 propagating through the surface layer. When the reflected light L3 interferes with the measurement light L4, it becomes difficult to clearly observe the bright line array and the black line array as shown in FIG. When the bright line array and the black line array cannot be clearly observed, the measurement accuracy of the stress based on the line array is greatly reduced or cannot be measured.

本発明の主な目的は、ガラス等の透明物品の応力を高精度に測定し得る方法を提供することにある。   A main object of the present invention is to provide a method capable of measuring the stress of a transparent article such as glass with high accuracy.

本発明に係る透明物品の応力測定方法は、表裏関係にある第1の主面と第2の主面とを有する板状の透明物品の第1の主面側から透明物品の測定対象部位に測定光を入射および伝播させた後、透明物品の外部に射出された測定光に基づいて透明物品の応力を測定する、透明物品の応力測定方法であって、第2の主面に光透過性を有する固体状または液体状の媒質を予め接触させた状態で、測定光を入射および伝播させることを特徴とする。   In the stress measurement method for a transparent article according to the present invention, the plate-shaped transparent article having a first principal surface and a second principal surface that are in a front-back relation is measured from the first principal surface side to the measurement target portion of the transparent article. A method for measuring a stress of a transparent article, wherein the stress of the transparent article is measured based on the measurement light emitted to the outside of the transparent article after the measurement light is incident and propagated. The measurement light is incident and propagated in a state in which a solid or liquid medium having a contact is previously brought into contact.

本発明の透明物品の応力測定方法によれば、第2の主面からの反射を抑制することにより該反射光と測定光との干渉を抑制し、応力の測定精度を向上できる。なお、本発明において屈折率とは、真空を1とした場合の各物質固有の絶対屈折率を指す。また、固体状または液体状の媒質には、ゾル状や、ゲル状の媒質も含まれる。   According to the stress measurement method for a transparent article of the present invention, by suppressing reflection from the second main surface, interference between the reflected light and the measurement light can be suppressed, and stress measurement accuracy can be improved. In addition, in this invention, a refractive index refers to the absolute refractive index peculiar to each substance when a vacuum is set to 1. Further, the solid or liquid medium includes a sol or gel medium.

本発明に係る透明物品の応力測定方法では、空気の屈折率をn、透明物品の屈折率をn、媒質の屈折率をnとした場合、式(A)を満たすことが好ましい。
|n−n|> |n−n| …(A)
In the method for measuring stress of a transparent article according to the present invention, it is preferable to satisfy the formula (A) when the refractive index of air is n 0 , the refractive index of the transparent article is n 1 , and the refractive index of the medium is n 2 .
| N 1 -n 0 |> | n 2 -n 1 | (A)

このような構成によれば、透明物品内を伝播する測定光が透明物品の第2の主面において反射することを抑制できる。したがって、透明物品を伝播した測定光と上述の反射光との不要な干渉を抑制できる。その結果、測定光を良好に観測でき、透明物品の応力を、精度良く測定できる。   According to such a structure, it can suppress that the measurement light which propagates the inside of a transparent article reflects in the 2nd main surface of a transparent article. Therefore, unnecessary interference between the measurement light propagated through the transparent article and the above-described reflected light can be suppressed. As a result, the measurement light can be observed well, and the stress of the transparent article can be measured with high accuracy.

本発明に係る透明物品の応力測定方法では、透明物品の屈折率をn、媒質の屈折率をnとした場合、式(B)を満たすことが好ましい。
>n …(B)
In the method for measuring stress of a transparent article according to the present invention, when the refractive index of the transparent article is n 1 and the refractive index of the medium is n 2 , it is preferable that the formula (B) is satisfied.
n 2 > n 1 (B)

このような構成によれば、一旦媒質内に進入した光がガラス物品内へ入ることを抑制できる。したがって、測定光と媒質からの光との不要な干渉を抑制できる。   According to such a configuration, it is possible to suppress light once entering the medium from entering the glass article. Therefore, unnecessary interference between the measurement light and the light from the medium can be suppressed.

本発明に係る透明物品の応力測定方法では、媒質が、第2の主面と接触している液状の第1の媒質と、第1の媒質を介して透明物品の第2の主面に接する固体状の第2の媒質と、を含むことが好ましい。   In the method for measuring stress of a transparent article according to the present invention, the medium is in contact with the second main surface of the transparent article via the first medium and the liquid first medium that is in contact with the second main surface. And a solid second medium.

このような構成によれば、透明物品と媒質とを密着させ易くなるため、透明物品と媒質との境界における測定光の反射を、より確実に抑制できる。   According to such a configuration, the transparent article and the medium are easily brought into close contact with each other, so that the reflection of the measurement light at the boundary between the transparent article and the medium can be more reliably suppressed.

本発明に係る透明物品の応力測定方法では、媒質が、透明物品と実質的に同一の材質により構成されていることが好ましい。   In the stress measurement method for a transparent article according to the present invention, it is preferable that the medium is made of substantially the same material as the transparent article.

このような構成によれば、透明物品が複数ある場合に、媒質を別途用意することなく容易に精度良く透明物品の応力を測定できる。   According to such a configuration, when there are a plurality of transparent articles, the stress of the transparent article can be easily and accurately measured without separately preparing a medium.

本発明に係る透明物品の応力測定方法では、媒質の厚みが0.1mm以上であることが好ましい。   In the stress measurement method for a transparent article according to the present invention, the thickness of the medium is preferably 0.1 mm or more.

上記媒質の厚みの範囲であれば、特に測定精度向上の効果を得やすい。なお、媒質の厚みとは、透明物品の第1の主面に対して垂直な方向における厚みのことをいう。   In the range of the thickness of the medium, it is particularly easy to obtain an effect of improving measurement accuracy. In addition, the thickness of a medium means the thickness in the direction perpendicular | vertical with respect to the 1st main surface of a transparent article.

本発明に係る透明物品の応力測定方法では、透明物品の厚みが1mm以下であることが好ましい。   In the stress measurement method for a transparent article according to the present invention, the thickness of the transparent article is preferably 1 mm or less.

上記透明物品の厚みの範囲であれば、特に測定精度向上の効果を得やすい。   If it is the range of the thickness of the said transparent article, it will be easy to acquire the effect of a measurement precision improvement especially.

本発明に係る透明物品の応力測定方法では、透明物品が、化学強化された強化ガラスであり、第1の主面の表層が圧縮応力層により構成されていることが好ましい。   In the stress measurement method for a transparent article according to the present invention, it is preferable that the transparent article is a tempered glass that has been chemically strengthened, and the surface layer of the first main surface is composed of a compressive stress layer.

このような構成によれば、化学強化ガラスの圧縮応力層の圧縮応力を精度良く測定できる。   According to such a structure, the compressive stress of the compressive stress layer of chemically strengthened glass can be accurately measured.

本発明に係るガラス物品の応力測定装置は、表裏関係にある第1の主面と第2の主面とを有する板状の透明物品の応力を測定する透明物品の応力測定装置であって、透明物品を、第2の主面に光透過性を有する固体状または液体状の媒質を接触させた状態で支持可能とする支持部と、第1の主面側から透明物品の測定対象部位に測定光を入射させる光源部と、透明物品内を伝播した後に射出された測定光を受光する受光部と、受光部において受光した測定光に基づいて透明物品の応力を算出する演算部とを備える。   A stress measurement apparatus for a glass article according to the present invention is a stress measurement apparatus for a transparent article that measures the stress of a plate-shaped transparent article having a first main surface and a second main surface that are in a front-back relationship, A support unit that can support the transparent article in a state in which a solid or liquid medium having optical transparency is in contact with the second main surface; and a measurement target portion of the transparent article from the first main surface side. A light source unit that makes measurement light incident thereon, a light receiving unit that receives measurement light emitted after propagating through the transparent article, and a calculation unit that calculates stress of the transparent article based on the measurement light received by the light receiving unit .

本発明によれば、ガラス物品が薄い場合であってもガラス物品の表面応力等を高精度に測定し得る方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if a glass article is thin, the method which can measure the surface stress etc. of a glass article with high precision can be provided.

第1の実施形態に係るガラス物品の応力測定装置の模式的断面図である。It is a typical sectional view of the stress measuring device of the glass article concerning a 1st embodiment. 第2の実施形態に係るガラス物品の応力測定装置の模式的断面図である。It is a typical sectional view of the stress measuring device of the glass article concerning a 2nd embodiment. 本発明の実施例において撮像された輝線列の画像である。It is the image of the bright line row imaged in the Example of this invention. 従来技術に係る透明物品の応力測定方法を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the stress measuring method of the transparent article which concerns on a prior art. 従来技術に係る透明物品の応力測定方法において撮像された輝線列の画像である。It is the image of the bright line row imaged in the stress measuring method of the transparent article which concerns on a prior art.

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。   Hereinafter, an example of the preferable form which implemented this invention is demonstrated. However, the following embodiment is merely an example. The present invention is not limited to the following embodiments.

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。   Moreover, in each drawing referred in embodiment etc., the member which has a substantially the same function shall be referred with the same code | symbol. The drawings referred to in the embodiments and the like are schematically described. A ratio of dimensions of an object drawn in a drawing may be different from a ratio of dimensions of an actual object. The dimensional ratio of the object may be different between the drawings. The specific dimensional ratio of the object should be determined in consideration of the following description.

(第1の実施形態)
以下の実施形態では、透明物品としてガラス物品10の表面応力を測定する場合を一例として説明する。図1は、第1の実施形態に係る透明物品の応力測定装置1の模式的断面図である。応力測定装置1は、ガラス物品10を媒質12に接触させた状態でガラス物品10の応力を測定する装置である。以下、ガラス物品10、媒質12、応力測定装置1の構成について説明する。
(First embodiment)
In the following embodiments, a case where the surface stress of the glass article 10 is measured as a transparent article will be described as an example. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a stress measuring apparatus 1 for a transparent article according to the first embodiment. The stress measuring device 1 is a device that measures the stress of the glass article 10 with the glass article 10 in contact with the medium 12. Hereinafter, the structure of the glass article 10, the medium 12, and the stress measuring device 1 will be described.

ガラス物品10は、例えば、矩形平板状の強化ガラス板である。ガラス物品10は、第1の主面10aと、第2の主面10bとを有する。第1の主面10aと第2の主面10bとは互いに表裏関係にある。ガラス物品10は、第1の主面10a側の第1の表層10Aと、第2の主面10b側の第2の表層10Bとを有する。第1の表層10Aと第2の表層10Bとは、それぞれ、圧縮応力を有する圧縮応力層により構成されている。   The glass article 10 is, for example, a rectangular flat plate tempered glass plate. The glass article 10 has a first main surface 10a and a second main surface 10b. The first main surface 10a and the second main surface 10b are in a front-back relationship. The glass article 10 has a first surface layer 10A on the first main surface 10a side and a second surface layer 10B on the second main surface 10b side. Each of the first surface layer 10A and the second surface layer 10B is composed of a compressive stress layer having a compressive stress.

強化ガラス物品からなるガラス物品10は、例えば、以下のようにして得られる。まず、質量%で、SiOを50%〜80%、Alを5%〜35%、Bを0〜15%、NaOを1%〜20%、KOを0%〜10%及びMgOを0%〜10%を含有するガラス組成となるようにガラス原料を計量及び調合し、溶融窯で溶融して溶融ガラスを得る。次いで、溶融ガラスをオーバーフローダウンドロー法やフロート法などの成形方法を用いてガラス物品に成形する。次いで、得られたガラス物品の表面に強化液を接触させてイオン交換を行うことにより化学強化処理して強化ガラス物品を得る。具体的には、330℃〜480℃の硝酸カリウム溶液などの強化液に満たされた強化槽にガラス板を0.5時間〜8時間浸漬させることにより化学強化処理を行う。これにより化学強化ガラス板からなるガラス物品10を製造できる。 The glass article 10 made of a tempered glass article is obtained as follows, for example. First, in mass%, SiO 2 is 50% to 80%, Al 2 O 3 is 5% to 35%, B 2 O 3 is 0 to 15%, Na 2 O is 1% to 20%, and K 2 O is A glass raw material is measured and prepared so as to have a glass composition containing 0% to 10% and MgO from 0% to 10%, and melted in a melting furnace to obtain a molten glass. Next, the molten glass is formed into a glass article using a forming method such as an overflow down draw method or a float method. Next, a tempered glass article is obtained by performing chemical strengthening treatment by bringing the reinforcing liquid into contact with the surface of the obtained glass article and performing ion exchange. Specifically, the chemical strengthening treatment is performed by immersing the glass plate in a strengthening tank filled with a strengthening solution such as a potassium nitrate solution at 330 ° C. to 480 ° C. for 0.5 to 8 hours. Thereby, the glass article 10 which consists of a chemically strengthened glass plate can be manufactured.

媒質12は、光透過性を有する固体状または液体状の媒質であり、例えば、ガラス板、透明樹脂板や、水等である。媒質12は、空気より高い屈折率を有する。媒質12が固体であれば、測定後にガラス物品10から媒質12を容易に分離除去できる。本実施形態では、媒質12がガラス板である場合を一例として説明する。なお、ガラス物品10および媒質12がいずれも板状である場合、媒質12の形状はガラス物品10の形状と同様であることが好ましい。また、媒質12の主面の面積は、ガラス物品10の主面の面積以上であることが好ましい。このような構成によれば、ガラス物品10を媒質12に重ね合わせやすく、また、ガラス物品10の主面全体を容易に媒質12で覆うことができる。   The medium 12 is a light-transmitting solid or liquid medium, such as a glass plate, a transparent resin plate, or water. The medium 12 has a higher refractive index than air. If the medium 12 is solid, the medium 12 can be easily separated and removed from the glass article 10 after measurement. In the present embodiment, a case where the medium 12 is a glass plate will be described as an example. When the glass article 10 and the medium 12 are both plate-shaped, the shape of the medium 12 is preferably the same as the shape of the glass article 10. The area of the main surface of the medium 12 is preferably equal to or larger than the area of the main surface of the glass article 10. According to such a configuration, the glass article 10 can be easily overlaid on the medium 12, and the entire main surface of the glass article 10 can be easily covered with the medium 12.

応力測定装置1は、支持部11、光源部14、入射部15、出射部16、受光部17、演算部18を備える。   The stress measuring device 1 includes a support unit 11, a light source unit 14, an incident unit 15, an emitting unit 16, a light receiving unit 17, and a calculation unit 18.

支持部11は、ガラス物品10を媒質12に接触させた状態で支持可能な部材であり、例えば、金属製または樹脂製のステージである。ガラス物品10の応力を測定する際には、例えば、ガラス物品10および媒質12を積層して積層体13とした状態で支持部11上に載置する。   The support part 11 is a member that can be supported in a state where the glass article 10 is in contact with the medium 12, and is a metal or resin stage, for example. When measuring the stress of the glass article 10, for example, the glass article 10 and the medium 12 are stacked on the support portion 11 in a state where the laminated body 13 is formed.

光源14は、ガラス物品10の応力を測定するための測定光を出射する装置であり、例えばレーザー光源等である。光源14が出射する光の波長は、測定しようとするガラス物品10の種類等に応じて適宜決定することができる。なお、光源14は、単一波長の光を出射するものが好ましいが、複数波長帯の光を出射するものであっても良い。また、光源14は、可視波長域の光を出射させるものであってもよく、例えば、LEDや、メタルハライドランプ等でも良い。   The light source 14 is a device that emits measurement light for measuring the stress of the glass article 10, and is, for example, a laser light source. The wavelength of the light emitted from the light source 14 can be appropriately determined according to the type of the glass article 10 to be measured. The light source 14 preferably emits light of a single wavelength, but may emit light of a plurality of wavelength bands. The light source 14 may emit light in the visible wavelength range, and may be, for example, an LED or a metal halide lamp.

入射部15は、光源14からの測定光をガラス物品10に導入するための部材であり、例えば、ガラスプリズムである。出射部16は、ガラス物品10に導入された測定光を受光部17へ導出するための部材であり、例えば、ガラスプリズムである。入射部15および出射部16は、各々ガラス物品10の第1の主面10a上に配置される。   The incident part 15 is a member for introducing the measurement light from the light source 14 into the glass article 10 and is, for example, a glass prism. The emission unit 16 is a member for leading the measurement light introduced into the glass article 10 to the light receiving unit 17, and is, for example, a glass prism. The incident part 15 and the emission part 16 are each disposed on the first main surface 10 a of the glass article 10.

受光部17は、出射部16を介してガラス物品10から出射した測定光を受光する装置である。より詳細には、受光部17は、測定光の各成分について輝線列もしくは暗線列に変換し、撮像する装置である。受光部17は、レンズ17a、偏光子17b、受光素子17dを備える。レンズ17a、偏光子17bは、測定光をガラス物品10の第1の表層10Aに対して平行及び垂直な方向に沿って振動する2種の成分に分離するための光学系装置群である。レンズ17aは、測定光を集光する部材であり、例えば正の光学的パワーを有するレンズである。偏光子17bは、レンズ17aにより集光された測定光を偏光する部材である。受光素子17dは、レンズ17aと偏光子17bとを通過して得られた測定光の輝線列もしくは暗線列を撮像する素子であり、例えば、CCDセンサーや、CMOSセンサーである。受光素子17dは、撮像した画像を演算部18へ出力する。なお、受光部17は、結像させる測定光の成分ごとにレンズ17a、偏光子17b、受光素子17dを複数組備えても良いし、偏光子17bを回転させることによって撮像する成分を切替え可能に構成されても良い。   The light receiving unit 17 is a device that receives measurement light emitted from the glass article 10 via the emitting unit 16. More specifically, the light receiving unit 17 is an apparatus that converts each component of the measurement light into a bright line array or a dark line array and captures an image. The light receiving unit 17 includes a lens 17a, a polarizer 17b, and a light receiving element 17d. The lens 17a and the polarizer 17b are an optical system device group for separating the measurement light into two types of components that vibrate along directions parallel and perpendicular to the first surface layer 10A of the glass article 10. The lens 17a is a member that condenses measurement light, and is a lens having positive optical power, for example. The polarizer 17b is a member that polarizes the measurement light collected by the lens 17a. The light receiving element 17d is an element that images a bright line or a dark line of measurement light obtained by passing through the lens 17a and the polarizer 17b, and is, for example, a CCD sensor or a CMOS sensor. The light receiving element 17d outputs the captured image to the calculation unit 18. The light receiving unit 17 may include a plurality of sets of lenses 17a, polarizers 17b, and light receiving elements 17d for each component of the measurement light to be imaged, and the components to be imaged can be switched by rotating the polarizer 17b. It may be configured.

演算部18は、受光部17において受光した測定光に基づいてガラス物品10の応力を演算する装置である。演算部18は、例えば、CPU等の処理装置やメモリ等の記憶装置を備えたコンピュータである。演算部18は、ディスプレイ等の表示装置(図示せず)と接続され測定結果を出力可能に構成されることが好ましい。また、演算部18は、測定結果のデータを記憶装置に保存可能に構成されることが好ましい。   The calculation unit 18 is a device that calculates the stress of the glass article 10 based on the measurement light received by the light receiving unit 17. The computing unit 18 is, for example, a computer including a processing device such as a CPU and a storage device such as a memory. The calculation unit 18 is preferably configured to be connected to a display device (not shown) such as a display so that the measurement result can be output. Moreover, it is preferable that the calculating part 18 is comprised so that the data of a measurement result can be preserve | saved at a storage device.

以下、応力測定装置1を用いてガラス物品10の応力を測定する方法について説明する。具体的には、ガラス物品10の第1の主面10a側の第1の表層10Aの圧縮応力を測定する方法を一例として説明する。   Hereinafter, a method for measuring the stress of the glass article 10 using the stress measuring apparatus 1 will be described. Specifically, a method for measuring the compressive stress of the first surface layer 10A on the first main surface 10a side of the glass article 10 will be described as an example.

先ず、ガラス物品10の第2の主面10bに媒質12を接触させる。この際、第2の主面10bのうち、第1の表層10Aの応力を測定する測定対象部位R(すなわち測定光を伝播させる部位)に対応する領域の少なくとも一部に媒質12を接触させることが好ましい。本実施形態では、第2の主面10bの実質的に全体に媒質12が接触するよう、ガラス物品10および媒質12を積層する。より好ましくは、ガラス物品10および媒質12をオプティカルコンタクトによって接合する。このような構成によれば、ガラス物品10と媒質12との間に空気の隙間が生じ難いため、ガラス物品10内部において第2の主面10bに到達した光を当該主面で反射させることなく媒質12内へ導入できる。   First, the medium 12 is brought into contact with the second main surface 10 b of the glass article 10. At this time, the medium 12 is brought into contact with at least a part of the region corresponding to the measurement target region R (that is, the region through which the measurement light is propagated) for measuring the stress of the first surface layer 10A in the second main surface 10b. Is preferred. In the present embodiment, the glass article 10 and the medium 12 are laminated so that the medium 12 contacts substantially the entire second main surface 10b. More preferably, the glass article 10 and the medium 12 are joined by optical contact. According to such a configuration, an air gap is not easily generated between the glass article 10 and the medium 12, so that the light that has reached the second main surface 10 b inside the glass article 10 is not reflected by the main surface. It can be introduced into the medium 12.

次いで、上記のようにして互いに接触させたガラス物品10および媒質12を支持部11で支持する。具体的には、ガラス物品10側が光源部14と対向し、媒質12側が支持部11と対向するよう支持部11上に媒質12、ガラス物品10の順となるよう積層載置する。次いで、入射部15および出射部16をガラス物品10上(第1の主面10aの上)に載置する。   Next, the glass article 10 and the medium 12 brought into contact with each other as described above are supported by the support portion 11. Specifically, the medium 12 and the glass article 10 are stacked and placed on the support unit 11 so that the glass article 10 side faces the light source unit 14 and the medium 12 side faces the support unit 11. Next, the incident part 15 and the emission part 16 are placed on the glass article 10 (on the first main surface 10a).

次いで、上記のように配置したガラス物品10内に測定光を伝播させる。具体的には、光源14から入射部15へ測定光を照射する。入射部15に入射した測定光は、入射部15で屈折等してガラス物品10内へ導入される。   Next, the measurement light is propagated in the glass article 10 arranged as described above. Specifically, the measurement light is irradiated from the light source 14 to the incident portion 15. The measurement light incident on the incident portion 15 is refracted by the incident portion 15 and introduced into the glass article 10.

ガラス物品10に入射した測定光の少なくとも一部は、第1の表層10A内を伝搬していく(図1のL1)。一方、ガラス物品10に入射した測定光の一部はガラス物品10の第2の主面10bへ到達する(図1のL2)。ここで、ガラス物品10は第2の主面10bにおいて媒質12と接触しているため、第2の主面10bに到達した測定光L2の少なくとも一部は第2の主面10bにおいて反射することなく媒質12内部へ進入する。   At least a part of the measurement light incident on the glass article 10 propagates in the first surface layer 10A (L1 in FIG. 1). On the other hand, part of the measurement light incident on the glass article 10 reaches the second main surface 10b of the glass article 10 (L2 in FIG. 1). Here, since the glass article 10 is in contact with the medium 12 on the second main surface 10b, at least a part of the measurement light L2 reaching the second main surface 10b is reflected on the second main surface 10b. Without entering the inside of the medium 12.

なお、空気の屈折率をn、ガラス物品10の屈折率をn、媒質12の屈折率をnとした場合、式(A)を満たすことが好ましい。
|n−n|> |n−n| …(A)
このような構成によれば、より確実に第2の主面10bにおいて測定光が反射されることを抑制できる。
In addition, when the refractive index of air is n 0 , the refractive index of the glass article 10 is n 1 , and the refractive index of the medium 12 is n 2 , the formula (A) is preferably satisfied.
| N 1 -n 0 |> | n 2 -n 1 | (A)
According to such a configuration, it is possible to more reliably suppress the measurement light from being reflected at the second main surface 10b.

また、ガラス物品10の屈折率をn、媒質12の屈折率をnはさらに式(B)を満たすことが好ましい。
>n …(B)
このような構成によれば、媒質12内部へ進入した測定光L2が媒質12とガラス物品10との界面において反射し易くなるため、測定光L2が再びガラス物品内10へ戻ることを抑制できる。すなわち、第1の表層10A内を伝播していない測定光を媒質12内部に閉じ込め、減衰させることができる。したがって、第1の表層10A内を伝搬する測定光L1に不要な光が干渉することを抑制できる。
Further, the refractive index of the glass article 10 n 1, the refractive index of the medium 12 n 2 is preferably further satisfies the formula (B).
n 2 > n 1 (B)
According to such a configuration, the measurement light L2 that has entered the inside of the medium 12 is easily reflected at the interface between the medium 12 and the glass article 10, so that the measurement light L2 can be prevented from returning to the glass article 10 again. That is, measurement light that has not propagated in the first surface layer 10A can be confined in the medium 12 and attenuated. Therefore, it is possible to suppress unnecessary light from interfering with the measurement light L1 propagating in the first surface layer 10A.

媒質12の反射光がガラス物品10へ戻ることを抑制するためには、媒質12の厚みを一定以上にしておくことが好ましい。具体的には、媒質12の厚みは、0.1mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましく、0.7mm以上であることがさらに好ましい。なお、取り回しの観点から、媒質12の厚みは5mm以下であることが好ましい。また、媒質12のガラス物品10とは反対側の表面に、反射防止膜や、反射を防止するための凹凸構造を設けて、当該面における反射を抑制してもよい。   In order to prevent the reflected light of the medium 12 from returning to the glass article 10, it is preferable that the thickness of the medium 12 is set to a certain level or more. Specifically, the thickness of the medium 12 is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, and further preferably 0.7 mm or more. From the viewpoint of handling, the thickness of the medium 12 is preferably 5 mm or less. Further, an antireflection film or an uneven structure for preventing reflection may be provided on the surface of the medium 12 opposite to the glass article 10 to suppress reflection on the surface.

第1の表層10A内を伝搬した測定光L1は、出射部16によってガラス物品10の外部へ導出される。   The measurement light L1 that has propagated through the first surface layer 10A is led out of the glass article 10 by the emitting portion 16.

出射部16によりガラス物品10から出射した光は、受光部17に導かれる。受光部17に導入された測定光は、レンズ17aおよび偏光子17bを通過した後、受光素子17dの受光面17cに集光する。受光素子17dは、受光面17cに結像した輝線列や黒線列を含む画像を撮像し、該画像を演算部18へ出力する。演算部18は、得られた画像に基づいて、ガラス物品10の応力を測定する。具体的には、演算部18は、輝線や黒線の間隔に基づいて応力を算出する。 The light emitted from the glass article 10 by the emitting unit 16 is guided to the light receiving unit 17. The measurement light introduced into the light receiving unit 17 passes through the lens 17a and the polarizer 17b, and then converges on the light receiving surface 17c of the light receiving element 17d. The light receiving element 17d captures an image including the bright line array and the black line array formed on the light receiving surface 17c, and outputs the image to the calculation unit 18. The computing unit 18 measures the stress of the glass article 10 based on the obtained image. Specifically, the calculation unit 18 calculates stress based on the interval between bright lines and black lines.

なお、ガラス物品10の厚みが薄いほど、第2の主面10bからの反射光が第1の表層10Aへ到達し易くなり、当該反射光と測定光との干渉に起因して応力の測定精度が低下し易くなる。したがって、本発明の方法を用いて応力を測定する場合には、ガラス物品10の厚みが、1mm以下であるときにより有効であり、0.5mm以下であるときにさらに有効であり、0.2mm以下であるときに特に有効である。なお、作業性の観点等からガラス物品10の厚みは0.01mm以上が好ましい。   The thinner the glass article 10 is, the easier it is for the reflected light from the second main surface 10b to reach the first surface layer 10A, and the measurement accuracy of stress due to the interference between the reflected light and the measuring light. Tends to decrease. Therefore, when the stress is measured using the method of the present invention, it is more effective when the thickness of the glass article 10 is 1 mm or less, more effective when it is 0.5 mm or less, and 0.2 mm. It is particularly effective when In addition, from the viewpoint of workability, the thickness of the glass article 10 is preferably 0.01 mm or more.

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。   Hereinafter, other examples of preferred embodiments of the present invention will be described. In the following description, members having substantially the same functions as those of the first embodiment are referred to by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

(第2の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係るガラス物品の応力測定装置の模式的断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a stress measuring apparatus for a glass article according to the second embodiment.

第1の実施形態では、媒質12がひとつの媒質により構成されている例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。媒質12は、複数の媒質の積層体により構成されていてもよい。   In the first embodiment, the example in which the medium 12 is configured by one medium has been described. However, the present invention is not limited to this configuration. The medium 12 may be configured by a stacked body of a plurality of media.

例えば、図2に示されるように、ガラス物品10には、第1の媒質12aと、第2の媒質12bとからなる媒質12が接触するよう構成されても良い。第1の媒質12aは、ガラス物品10の第2の主面10bと接触している。第1の媒質12aのガラス物品10とは反対側の面には、第2の媒質12bが接触している。第1の媒質12aは、例えば水、アルコール、有機溶媒等の液体である。第2の媒質12bは、例えば、ガラス板等の固体部材である。このような構成によれば、例えば、第2の媒質12bのガラス物品10との接触面に微小凹凸等が存在する場合であっても、液状の第1の媒質12aが凹凸に入り込むことによって、第2の媒質12bとガラス物品10との間に空隙ができることを抑制し、固体状の第2の媒質12bとガラス物品10とを容易且つ確実に密着させることができる。   For example, as illustrated in FIG. 2, the glass article 10 may be configured so that the medium 12 including the first medium 12 a and the second medium 12 b is in contact with the glass article 10. The first medium 12 a is in contact with the second main surface 10 b of the glass article 10. The second medium 12b is in contact with the surface of the first medium 12a opposite to the glass article 10. The first medium 12a is a liquid such as water, alcohol, or an organic solvent. The second medium 12b is a solid member such as a glass plate, for example. According to such a configuration, for example, even when there are minute irregularities or the like on the contact surface of the second medium 12b with the glass article 10, the liquid first medium 12a enters the irregularities, The formation of a gap between the second medium 12b and the glass article 10 can be suppressed, and the solid second medium 12b and the glass article 10 can be easily and reliably adhered to each other.

空気の屈折率をn、ガラス物品10の屈折率をn、第1の媒質12aの屈折率をnとした場合、式(C)を満たすことが好ましい。 When the refractive index of air is n 0 , the refractive index of the glass article 10 is n 1 , and the refractive index of the first medium 12 a is n 3 , it is preferable to satisfy the formula (C).

|n−n|> |n−n| …(C)
このような構成によれば、より確実に第2の主面10bにおいて測定光が反射されることを抑制できる。また、第1の媒質12aの屈折率をn、第2の媒質12bの屈折率をnとした場合、式(D)を満たすことが好ましい。
| N 1 −n 0 |> | n 3 −n 1 | (C)
According to such a configuration, it is possible to more reliably suppress the measurement light from being reflected at the second main surface 10b. Further, when the refractive index of the first medium 12a is n 3 and the refractive index of the second medium 12b is n 4 , it is preferable to satisfy the formula (D).

>n …(B)
このような構成によれば、第2の媒質12b内部へ進入した測定光が再び第1の媒質12aおよびガラス物品内10へ戻ることを抑制できる。
n 4 > n 3 (B)
According to such a configuration, it is possible to suppress the measurement light that has entered the second medium 12b from returning to the first medium 12a and the glass article 10 again.

もっとも、第1の媒質12aと、第2の媒質12bとの両方が固体であってもよいし、両方が液体であってもよい。   However, both the first medium 12a and the second medium 12b may be solid or both may be liquid.

なお、上記実施形態に示したガラス物品10の構成は一例であり、適宜変形可能である。例えば、ガラス物品10において、第1及び第2の表層10A,10Bのうちの少なくとも一方は、圧縮応力層により構成されていなくてもよい。また、ガラス物品10の端面に、圧縮応力層が形成されていてもよい。また、上記ガラス物品10の組成は一例であり、任意の組成のガラス物品を用いて本発明のガラス物品を構成してよい。また、ガラス物品10は、表裏主面を有していれば任意の形状であって良く、例えば、曲板状等であってもよい。   In addition, the structure of the glass article 10 shown to the said embodiment is an example, and can deform | transform suitably. For example, in the glass article 10, at least one of the first and second surface layers 10 </ b> A and 10 </ b> B may not be configured by a compressive stress layer. Further, a compressive stress layer may be formed on the end face of the glass article 10. Moreover, the composition of the glass article 10 is an example, and the glass article of the present invention may be configured using a glass article having an arbitrary composition. Further, the glass article 10 may have any shape as long as it has front and back main surfaces, and may be, for example, a curved plate shape.

また、上記各実施形態では、ガラス物品10が強化ガラスである場合を例として説明したが、ガラス物品10は、強化されていないガラス物品であってもよいし、強化されたガラス物品であってもよい。また、ガラス物品10は、風冷強化又はイオン交換法等により化学強化されたガラス物品であってもよい。また、ガラス物品10は、例えば、スマートフォンやタブレットパーソナルコンピューター(タブレットPC)、ノート型パソコン等のディスプレイの前面板として好適に用いられる。また、本発明は、ガラス物品10に限らず、透明な物品であれば任意の物品に適用可能である。例えば、透明物品として透明樹脂板の応力を測定しても良い。   Moreover, in each said embodiment, although the case where the glass article 10 was tempered glass was demonstrated as an example, the glass article 10 may be a glass article which is not strengthened, and is a strengthened glass article, Also good. Further, the glass article 10 may be a glass article that has been chemically strengthened by air cooling strengthening or an ion exchange method. Moreover, the glass article 10 is suitably used as a front plate of a display such as a smartphone, a tablet personal computer (tablet PC), or a notebook computer. The present invention is not limited to the glass article 10 and can be applied to any article as long as it is a transparent article. For example, you may measure the stress of a transparent resin board as a transparent article.

また、上記実施形態において媒質12は、ガラス物品10と実質的に同一の組成を有するガラスにより構成しても良い。「実質的に同一の組成を有する」とは、不可避不純物を除く主たる組成が等しいことを意味する。このような構成によれば、例えば、媒質12としてガラス物品10のスペアサンプル等を利用でき、媒質12として別途に物品を用意しなくて済む。   In the above embodiment, the medium 12 may be made of glass having substantially the same composition as the glass article 10. “Having substantially the same composition” means that the main compositions excluding inevitable impurities are equal. According to such a configuration, for example, a spare sample of the glass article 10 can be used as the medium 12, and it is not necessary to prepare a separate article as the medium 12.

また、上記受光部17および演算部18の構成は一例であり、ガラス物品10の応力に応じて測定光が変化する態様を測定可能であれば、周知の任意の構成を採用して良い。   Moreover, the structure of the said light-receiving part 17 and the calculating part 18 is an example, and as long as it can measure the aspect from which measurement light changes according to the stress of the glass article 10, you may employ | adopt well-known arbitrary structures.

また、上記実施形態に示した応力測定装置1の各構成は天地を逆転して配置しても良い。すなわち、入射部15および出射部16を台座としてその上にガラス物品10を載置し、さらにガラス物品の上に媒質12を載置した状態で、下方から測定光を照射する構成としても良い。この場合、入射部15および出射部16が支持部11の機能の機能を担う構成部材となる。   Moreover, you may arrange | position each structure of the stress measuring device 1 shown in the said embodiment in reverse. That is, it is good also as a structure which irradiates measurement light from the downward direction in the state which mounted the glass article 10 on it, and also mounted the medium 12 on the glass article on the entrance part 15 and the output part 16 as a base. In this case, the incident part 15 and the emission part 16 are constituent members that bear the function of the support part 11.

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail on the basis of specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the present invention. Is possible.

(実施例)
ガラス組成として、質量%で、SiOを66%、Alを14.2%、NaOを13.4%、KOを0.6%、LiOを0.1%、Bを2.3%、MgOを3.0%及びSnOを0.4%含有する組成のガラス板を厚みが0.4mmとなるように研磨した。その後、得られたガラス板を、硝酸カリウム溶液に浸漬することにより強化ガラス試料を複数作製した。得られた複数の強化ガラス試料を各々ガラス物品10および媒質12として積層し、上記第1の実施形態に記載の方法と実質的に同様の方法で輝線列を撮像した画像を図3に示す。図3に示す画像から分かるように、本発明の応力測定方法によれば輝線列が明確に観察された。
(Example)
As a glass composition, SiO 2 is 66%, Al 2 O 3 is 14.2%, Na 2 O is 13.4%, K 2 O is 0.6%, Li 2 O is 0.1% by mass%. A glass plate having a composition containing 2.3% B 2 O 3 , 3.0% MgO and 0.4% SnO 2 was polished to a thickness of 0.4 mm. Thereafter, a plurality of tempered glass samples were produced by immersing the obtained glass plate in a potassium nitrate solution. FIG. 3 shows an image obtained by laminating the obtained tempered glass samples as the glass article 10 and the medium 12, respectively, and picking up the bright line array by a method substantially similar to the method described in the first embodiment. As can be seen from the image shown in FIG. 3, according to the stress measurement method of the present invention, bright line arrays were clearly observed.

(比較例)
媒質12を取り除いた以外、上記実施例と同様の条件で輝線列を撮像した結果を図5に示す。図5に示す画像から分かるように、輝線列を明確に観察できなかった。
(Comparative example)
FIG. 5 shows the result of imaging the bright line array under the same conditions as in the above example except that the medium 12 was removed. As can be seen from the image shown in FIG. 5, the bright line array could not be clearly observed.

1 応力測定装置
10 ガラス物品
10A 第1の表層
10B 第2の表層
10a 第1の主面
10b 第2の主面
11 支持部
12 媒質
12a 第1の媒質
12b 第2の媒質
13 積層体
14 光源
15 入射部
16 出射部
17 受光部
17a レンズ
17b 偏光子
17c 受光面
17d 受光素子
18 演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stress measuring apparatus 10 Glass article 10A 1st surface layer 10B 2nd surface layer 10a 1st main surface 10b 2nd main surface 11 Support part 12 Medium 12a 1st medium 12b 2nd medium 13 Laminated body 14 Light source 15 Incident unit 16 Outgoing unit 17 Light receiving unit 17a Lens 17b Polarizer 17c Light receiving surface 17d Light receiving element 18 Calculation unit

Claims (9)

表裏関係にある第1の主面と第2の主面とを有する板状の透明物品の前記第1の主面側から前記透明物品の測定対象部位に測定光を入射および伝播させた後、前記透明物品の外部に射出された前記測定光に基づいて前記透明物品の応力を測定する、透明物品の応力測定方法であって、
前記第2の主面に光透過性を有する固体状または液体状の媒質を予め接触させた状態で、前記測定光を入射および伝播させることを特徴とする、透明物品の応力測定方法。
After allowing the measurement light to enter and propagate from the first main surface side of the plate-shaped transparent article having the first main surface and the second main surface in a front-back relationship to the measurement target portion of the transparent article, A stress measurement method for a transparent article, which measures the stress of the transparent article based on the measurement light emitted to the outside of the transparent article,
A stress measurement method for a transparent article, wherein the measurement light is incident and propagated in a state in which a solid or liquid medium having optical transparency is in contact with the second main surface in advance.
空気の屈折率をn、前記透明物品の屈折率をn、前記媒質の屈折率をnとした場合、式(A)を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の透明物品の応力測定方法。
|n−n|> |n−n| …(A)
2. The transparent article according to claim 1 , wherein when the refractive index of air is n 0 , the refractive index of the transparent article is n 1 , and the refractive index of the medium is n 2 , the formula (A) is satisfied. Stress measurement method.
| N 1 -n 0 |> | n 2 -n 1 | (A)
前記透明物品の屈折率をn、前記媒質の屈折率をnとした場合、式(B)を満たすことを特徴とする、請求項1または2に記載の透明物品の応力測定方法。
>n …(B)
3. The method for measuring stress of a transparent article according to claim 1 , wherein when the refractive index of the transparent article is n 1 and the refractive index of the medium is n 2 , the formula (B) is satisfied.
n 2 > n 1 (B)
前記媒質が、
前記第2の主面と接触している液状の第1の媒質と、
前記第1の媒質を介して前記透明物品の第2の主面に接する固体状の第2の媒質と、
を含むことを特徴とする、請求項1から3の何れかに記載の透明物品の応力測定方法。
The medium is
A liquid first medium in contact with the second main surface;
A solid second medium in contact with the second main surface of the transparent article via the first medium;
The method for measuring a stress of a transparent article according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記媒質が、前記透明物品と実質的に同一の材質により構成されていることを特徴とする、請求項1から3の何れかに記載の透明物品の応力測定方法。   The method for measuring a stress in a transparent article according to any one of claims 1 to 3, wherein the medium is made of substantially the same material as the transparent article. 前記媒質の厚みが0.1mm以上であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の透明物品の応力測定方法。   The method for measuring a stress of a transparent article according to any one of claims 1 to 5, wherein the thickness of the medium is 0.1 mm or more. 前記透明物品の厚みが1mm以下であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の透明物品の応力測定方法。   The thickness of the said transparent article is 1 mm or less, The stress measuring method of the transparent article as described in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 前記透明物品が、化学強化された強化ガラスであり、
前記第1の主面の表層が圧縮応力層により構成されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の透明物品の応力測定方法。
The transparent article is a chemically strengthened tempered glass;
The method for measuring stress of a transparent article according to any one of claims 1 to 7, wherein the surface layer of the first main surface is constituted by a compressive stress layer.
表裏関係にある第1の主面と第2の主面とを有する板状の透明物品の応力を測定する透明物品の応力測定装置であって、
前記透明物品を、前記第2の主面の少なくとも一部に光透過性を有する固体状または液体状の媒質を接触させた状態で支持可能とする支持部と、
前記第1の主面側から前記透明物品の測定対象部位に測定光を入射させる光源部と、
前記透明物品内を伝播した後に射出された前記測定光を受光する受光部と、
前記受光部において受光した前記測定光に基づいて前記透明物品の応力を測定する演算部とを備える、透明物品の応力測定装置。
A stress measuring device for a transparent article for measuring a stress of a plate-like transparent article having a first main surface and a second main surface in a front-back relationship,
A support part capable of supporting the transparent article in a state where at least a part of the second main surface is in contact with a light-transmitting solid or liquid medium;
A light source unit that causes measurement light to enter the measurement target portion of the transparent article from the first main surface side;
A light receiving unit that receives the measurement light emitted after propagating through the transparent article;
A stress measuring apparatus for a transparent article, comprising: an arithmetic unit that measures the stress of the transparent article based on the measurement light received by the light receiving section.
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