KR102659463B1 - Evaluation device for tempered glass, evaluation method for tempered glass, manufacturing method for tempered glass, tempered glass - Google Patents
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Abstract
본 강화 유리의 평가 장치는, 레이저광의 편광 위상차를, 상기 레이저광의 파장에 대하여 1파장 이상 가변하는 편광 위상차 가변 부재와, 상기 편광 위상차가 가변된 레이저광이 강화 유리에 입사됨으로써 발하는 산란광을, 소정의 시간 간격으로 복수회 촬상하여, 복수의 화상을 취득하는 촬상 소자와, 상기 복수의 화상을 사용하여 상기 산란광의 주기적인 휘도 변화를 측정하고, 상기 휘도 변화의 위상 변화를 산출하고, 상기 위상 변화에 기초하여 상기 강화 유리의 표면으로부터의 깊이 방향의 응력 분포를 산출함과 함께, 상기 복수의 화상을 사용하여 상기 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정하는 연산부를 갖는다.The present tempered glass evaluation device includes a polarization phase difference variable member that varies the polarization phase difference of the laser light by more than one wavelength with respect to the wavelength of the laser light, and scattered light emitted when the laser light with the changed polarization phase difference is incident on the tempered glass. An imaging device that acquires a plurality of images by capturing images multiple times at time intervals, measures a periodic luminance change of the scattered light using the plurality of images, calculates a phase change of the luminance change, and calculates a phase change of the luminance change. It has a calculation unit that calculates a stress distribution in the depth direction from the surface of the tempered glass based on and measures a physical quantity related to the strength of the tempered glass using the plurality of images.
Description
본 발명은, 강화 유리의 평가 장치, 강화 유리의 평가 방법, 강화 유리의 제조 방법, 및 강화 유리에 관한 것이다.The present invention relates to an evaluation device for tempered glass, an evaluation method for tempered glass, a method for manufacturing tempered glass, and tempered glass.
휴대 전화나 스마트폰 등의 전자 기기에 있어서, 표시부나, 하우징 본체에 유리가 사용되는 경우가 많다. 근년의 전자 기기의 박형화·경량화에 수반하여, 전자 기기에 사용하는 유리에도 박판화가 요구되고 있다. 유리는 판 두께가 얇아지면 강도가 낮아진다. 그래서, 유리의 강도를 높이기 위해, 유리 표면에 이온 교환에 의한 표면층(이온 교환층)을 형성함으로써 강도를 높인, 소위 화학 강화 유리를 사용하고, 광학적 방법으로, 표면의 응력값을 측정하여, 올바르게 강화되었는지를 확인하고, 시장에 출하하는 것이 일반적이었다.In electronic devices such as mobile phones and smartphones, glass is often used in display portions and housing main bodies. In recent years, as electronic devices have become thinner and lighter, there has been a demand for glass used in electronic devices to be thinner. The strength of glass decreases as the plate thickness becomes thinner. Therefore, in order to increase the strength of the glass, so-called chemically strengthened glass, which increases the strength by forming a surface layer (ion exchange layer) by ion exchange on the glass surface, is used, and the stress value of the surface is measured using an optical method, and correctly. It was common to check whether it had been strengthened and then ship it to the market.
강화 유리의 표면층의 응력을 측정하는 기술로서는, 예를 들어 강화 유리의 표면층의 굴절률이 내부의 굴절률보다 높은 경우에, 광 도파 효과와 광 탄성 효과를 이용하여, 표면층의 압축 응력을 비파괴로 측정하는 기술(이하, 비파괴 측정 기술이라 함)을 들 수 있다. 이 비파괴 측정 기술에서는, 단색광을 강화 유리의 표면층에 입사시켜 광 도파 효과에 의해 복수의 모드를 발생시키고, 각 모드에서 광선 궤적이 정해진 광을 취출하고, 볼록 렌즈로 각 모드에 대응하는 휘선으로 결상시킨다. 또한, 결상시킨 휘선은, 모드의 수만큼 존재한다.As a technique for measuring the stress of the surface layer of tempered glass, for example, when the refractive index of the surface layer of tempered glass is higher than the internal refractive index, the compressive stress of the surface layer is measured non-destructively using the optical waveguide effect and the photoelastic effect. technology (hereinafter referred to as non-destructive measurement technology). In this non-destructive measurement technology, monochromatic light is incident on the surface layer of tempered glass, multiple modes are generated by the optical waveguide effect, light with a defined ray trajectory is extracted from each mode, and an image is formed into a bright line corresponding to each mode using a convex lens. Let's do it. Additionally, the number of bright lines formed into an image exists as many as the number of modes.
또한, 이 비파괴 측정 기술에서는, 표면층으로부터 취출한 광은, 출사면에 대하여, 광의 진동 방향이 수평과, 수직의 2종의 광 성분에 대한 휘선을 관찰할 수 있다. 그리고, 차수가 가장 낮은 모드1의 광은 표면층의 가장 표면에 가까운 측을 통과하는 성질을 이용하여, 2종의 광 성분의 모드1에 대응하는 휘선의 위치로부터, 각각의 광 성분에 대한 굴절률을 산출하고, 그 2종의 굴절률의 차와 유리의 광 탄성 상수로부터 강화 유리의 표면 부근의 응력을 구하고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).In addition, in this non-destructive measurement technology, the bright lines of the light extracted from the surface layer can be observed for two types of light components, the vibration direction of which is horizontal and perpendicular to the emission surface. And, using the property that light of
한편, 상기 비파괴 측정 기술의 원리를 기초로, 모드1과 모드2에 대응하는 휘선의 위치로부터, 외삽으로 유리의 최표면에서의 응력(이하, 표면 응력값이라 함)을 구하고, 또한, 표면층의 굴절률 분포는 직선적으로 변화된다고 가정하고, 휘선의 총 개수로부터, 압축 응력층의 깊이를 구하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 3 및 비특허문헌 1 참조).Meanwhile, based on the principles of the above-mentioned non-destructive measurement technology, the stress at the outermost surface of the glass (hereinafter referred to as surface stress value) is obtained by extrapolation from the positions of the bright lines corresponding to
또한, 상기 표면 도파광을 이용한 측정 기술에 의해 측정한 표면 응력값과 압축 응력층의 깊이를 기초로, 유리 내부의 인장 응력 CT를 정의하고, CT값으로 강화 유리의 강도를 관리하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이 방법에서는, 인장 응력 CT를 『CT=(CS×DOL)/(t×1000-2×DOL)』(식 0)로 계산하고 있다. 여기서, CS는 표면 응력값(㎫), DOL은 압축 응력층의 깊이(단위: ㎛), t는 판 두께(단위: ㎜)이다.In addition, a method of defining the tensile stress CT inside the glass based on the surface stress value measured by the measurement technology using surface guided light and the depth of the compressive stress layer, and managing the strength of tempered glass using the CT value is proposed. (For example, see Patent Document 2). In this method, the tensile stress CT is calculated as “CT=(CS×DOL)/(t×1000-2×DOL)” (Equation 0). Here, CS is the surface stress value (MPa), DOL is the depth of the compressive stress layer (unit: ㎛), and t is the plate thickness (unit: mm).
일반적으로 외력이 가해지지 않으면, 응력의 총합은 0이다. 따라서, 화학 강화에 의해 형성된 응력을 깊이 방향으로 적분한 값이, 화학 강화되어 있지 않은 중심 부분에서 균형을 맞추도록 대략 균등하게 인장 응력이 발생한다.In general, if no external force is applied, the total stress is 0. Therefore, tensile stress is generated approximately evenly so that the value obtained by integrating the stress formed by chemical strengthening in the depth direction is balanced in the central portion that has not been chemically strengthened.
또한, 응력 분포가 굴곡되는 위치의 유리 깊이(DOL_TP)보다도 유리 표층측의 응력 분포를 측정하고, 유리 표층측의 응력 분포의 측정 결과(측정 화상)에 기초하여, DOL_TP보다도 유리 심층측의 응력 분포를 예측하는 방법도 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 4 참조). 그러나, 이 방법에서는, DOL_TP보다도 유리 심층측의 응력 분포의 실측을 행하지 않기 때문에, 측정 재현성이 나쁘다는 문제가 있다.In addition, the stress distribution on the surface layer of the glass is measured rather than the depth of the glass at the position where the stress distribution is bent (DOL_TP), and based on the measurement result (measurement image) of the stress distribution on the surface layer of the glass, the stress distribution is on the deeper side of the glass than DOL_TP. A method for predicting has also been proposed (for example, see Patent Document 4). However, in this method, since the actual measurement of the stress distribution on the deep side of the glass is not performed compared to DOL_TP, there is a problem that measurement reproducibility is poor.
그러나, 화학 강화 유리도 강도 향상과 성능 향상을 위해, 다양해지고 있어, 종래의 응력 측정 방법으로는 충분한 평가를 할 수 없게 되고 있다.However, chemically strengthened glass is also becoming more diverse to improve strength and performance, making it impossible to sufficiently evaluate it using conventional stress measurement methods.
예를 들어, 리튬 함유 유리를 칼륨, 나트륨의 2종의 이온과 교환하여, 응력 분포를 제어한 강화 유리나, 투명한 결정화 유리를 이온 교환한 화학 강화 유리 등이 있다.For example, there is tempered glass in which stress distribution is controlled by exchanging lithium-containing glass with two types of ions, potassium and sodium, and chemically strengthened glass in which transparent crystallized glass is ion-exchanged.
리튬 함유 유리의 화학 강화 유리에서는, 종래의 광학적인 표면 응력 측정 장치에서는, 리튬이 칼륨으로 교환된 표면 부근의 응력층은 평가할 수 있지만, 리튬이 나트륨으로 교환된 내부의 응력층은 평가할 수 없기 때문에, 응력 깊이는 측정할 수 없다.In chemically strengthened glass containing lithium, a conventional optical surface stress measuring device can evaluate the stress layer near the surface where lithium is exchanged for potassium, but the internal stress layer where lithium is exchanged for sodium cannot be evaluated. , stress depth cannot be measured.
결정화 유리에 있어서는, 특히 표시부에 사용하는 데는 투명해야만 하기 때문에, 여기에서 사용하는 결정화 유리는, 결정립이 가시광의 파장보다 충분히 작은 결정화 유리이며, 가시 영역에 있어서는, 투명하다. 그 때문에, 종래의 광학적인 표면 응력 측정 장치로, 화학 강화 공정에서 형성되는 표면의 응력을 측정할 수 있다.Since crystallized glass must be transparent, especially for use in display units, the crystallized glass used here is crystallized glass whose crystal grains are sufficiently smaller than the wavelength of visible light, and is transparent in the visible region. Therefore, the surface stress formed in the chemical strengthening process can be measured using a conventional optical surface stress measuring device.
그러나, 결정화 유리의 강도는, 화학 강화된 표면 부근의 응력뿐만 아니라, 재결정으로 생성된, 결정 입경, 결정립 밀도, 결정립종 등에도 크게 의존하고, 또한, 재결정 후의 화학 강화 공정에 대한 영향도 크다. 또한, 이 재결정 공정에서 생성된 결정도, 화학 강화 공정에서 변화될 가능성도 있다.However, the strength of crystallized glass largely depends not only on the stress near the chemically strengthened surface, but also on the crystal grain size, crystal grain density, grain size, etc. produced by recrystallization, and also has a large influence on the chemical strengthening process after recrystallization. Additionally, there is a possibility that the crystals produced in this recrystallization process may also change in the chemical strengthening process.
그 때문에, 다양화된 화학 강화 유리의 품질을 유지하기 위해서는, 심부까지의 응력의 분포나, 결정화 유리에 있어서의 결정 상태 등을 측정 관리할 필요가 있다.Therefore, in order to maintain the quality of diversified chemically strengthened glass, it is necessary to measure and manage the distribution of stress to the core and the crystal state in crystallized glass.
근년, 이온 교환이 쉽고, 화학 강화 공정에서, 단시간에, 표면 응력값이 높고, 응력층의 깊이를 깊게 할 수 있는 유리로서, 리튬·알루미노실리케이트계의 유리가 주목받고 있다.In recent years, lithium-aluminosilicate-based glass has been attracting attention as a glass that is easy to ion exchange, has a high surface stress value in a short time in a chemical strengthening process, and can deepen the depth of the stress layer.
이 유리를 고온의 질산나트륨과 질산칼륨의 혼합 용융염에 침지하여, 화학 강화 처리를 실시한다. 나트륨 이온, 칼륨 이온 모두, 용융염 중의 농도가 높기 때문에, 유리 중의 리튬 이온과 이온 교환하지만, 나트륨 이온쪽이 유리 중으로 확산되기 쉽기 때문에, 먼저, 유리 중의 리튬 이온과 용융염 중의 나트륨 이온이 교환된다.This glass is immersed in a high-temperature mixed molten salt of sodium nitrate and potassium nitrate to undergo chemical strengthening treatment. Since the concentration of both sodium ions and potassium ions in the molten salt is high, they ion exchange with the lithium ions in the glass. However, since sodium ions are easier to diffuse into the glass, the lithium ions in the glass and the sodium ions in the molten salt are exchanged first. .
여기서, 유리의 굴절률은, 나트륨 이온이 리튬 이온과 이온 교환되면 보다 낮고, 칼륨 이온이, 리튬 이온, 혹은 나트륨 이온과 이온 교환되면 보다 높아진다. 즉, 유리 중의 이온 교환되지 않은 부분에 비해, 유리 표면 부근의 이온 교환된 영역은 칼륨 이온 농도가 높고, 더 깊은 이온 교환된 영역으로 되면 나트륨 이온 농도가 높아진다. 그 때문에, 이온 교환된 유리의 최표면 부근은, 굴절률이 깊이와 함께 낮아지지만, 어떤 깊이부터 이온 교환되지 않은 영역까지, 깊이와 함께 굴절률이 높아지는 특징을 갖고 있다.Here, the refractive index of glass becomes lower when sodium ions are ion-exchanged with lithium ions, and becomes higher when potassium ions are ion-exchanged with lithium ions or sodium ions. That is, compared to the non-ion-exchanged portion of the glass, the ion-exchanged region near the glass surface has a high potassium ion concentration, and the deeper ion-exchanged region has a higher sodium ion concentration. Therefore, the refractive index near the outermost surface of ion-exchanged glass decreases with depth, but has the characteristic that the refractive index increases with depth from a certain depth to the non-ion-exchanged region.
그 때문에, 배경기술에서 설명한 표면의 도파광을 이용한 응력 측정 장치에서는, 최표면의 응력값, 혹은, 응력 분포만으로, 깊은 부분의 응력 분포를 측정할 수 없어, 응력층의 깊이, CT값, 전체의 응력 분포를 알 수 없었다. 그 결과, 적정한 화학 강화 조건을 찾아내기 위한 개발을 할 수 없고, 또한, 제조의 품질 관리를 할 수 없었다.Therefore, in the stress measurement device using surface guided light described in the background technology, the stress distribution in the deep part cannot be measured using only the stress value or stress distribution at the outermost surface, and the depth of the stress layer, CT value, and overall stress distribution cannot be measured. The stress distribution was unknown. As a result, development to find appropriate chemical strengthening conditions could not be carried out, and quality control of manufacturing could not be carried out.
또한, 알루미노실리케이트 유리나 소다유리를 풍냉 강화한 후에 화학 강화 한 경우, 화학 강화된 부분은 배경기술에서 설명한 표면의 도파광을 이용한 응력 측정 장치로 응력 분포 혹은 응력값을 측정할 수 있다. 그러나, 화학 강화가 되어 있지 않고 풍냉 강화만이 된 부분은 굴절률 변화가 작아 배경기술에서 설명한 표면의 도파광을 이용한 응력 측정 장치로는 측정할 수 없다. 그 결과, 응력층의 깊이, CT값, 전체의 응력 분포를 알 수 없었다. 그 결과, 적정한 화학 강화 조건을 찾아내기 위한 개발을 할 수 없고, 또한, 제조의 품질 관리를 할 수 없었다.In addition, when aluminosilicate glass or soda glass is chemically strengthened after wind cooling, the stress distribution or stress value of the chemically strengthened part can be measured using a stress measuring device using surface guided light as described in the background technology. However, the portion that has not been chemically strengthened but has only been strengthened by wind cooling has a small change in refractive index and cannot be measured using a stress measuring device using guided light on the surface described in the background technology. As a result, the depth of the stress layer, CT value, and overall stress distribution were unknown. As a result, development to find appropriate chemical strengthening conditions could not be carried out, and quality control of manufacturing could not be carried out.
한편, 결정화 유리는, 일반적인 유리보다 강도가 높다. 그 때문에, 화학 강화한 결정화 유리는 통상의 강화 유리보다 높은 강도를 얻을 수 있다. 그러나, 그 결정화 유리에서는, 강도 등의 물리적인 성능이, 결정 상태(입경, 결정립 밀도, 결정종) 등에 크게 영향을 받는다. 그 때문에, 결정화 유리에서는, 화학 강화에 의한 응력 분포와 함께, 결정화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정할 필요가 있다.On the other hand, crystallized glass has higher strength than general glass. Therefore, chemically strengthened crystallized glass can achieve higher strength than ordinary tempered glass. However, in the crystallized glass, physical performance such as strength is greatly influenced by the crystal state (grain size, grain density, crystal species), etc. Therefore, in crystallized glass, it is necessary to measure physical quantities related to the strength of the crystallized glass along with the stress distribution due to chemical strengthening.
본 발명은, 상기의 점을 감안하여 이루어진 것이며, 강화 유리의 응력 분포를 측정 가능하고, 또한 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정 가능한, 강화 유리의 평가 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in consideration of the above points, and its purpose is to provide an evaluation device for tempered glass that can measure the stress distribution of tempered glass and the physical quantity related to the strength of tempered glass.
본 강화 유리의 평가 장치는, 레이저광의 편광 위상차를, 상기 레이저광의 파장에 대하여 1파장 이상 가변하는 편광 위상차 가변 부재와, 상기 편광 위상차가 가변된 레이저광이 강화 유리에 입사됨으로써 발하는 산란광을, 소정의 시간 간격으로 복수회 촬상하여, 복수의 화상을 취득하는 촬상 소자와, 상기 복수의 화상을 사용하여 상기 산란광의 주기적인 휘도 변화를 측정하고, 상기 휘도 변화의 위상 변화를 산출하고, 상기 위상 변화에 기초하여 상기 강화 유리의 표면으로부터의 깊이 방향의 응력 분포를 산출함과 함께, 상기 복수의 화상을 사용하여 상기 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정하는 연산부를 갖는 것을 요건으로 한다.The present tempered glass evaluation device includes a polarization phase difference variable member that varies the polarization phase difference of the laser light by more than one wavelength with respect to the wavelength of the laser light, and scattered light emitted when the laser light with the changed polarization phase difference is incident on the tempered glass. An imaging device that acquires a plurality of images by capturing images multiple times at time intervals, measures a periodic luminance change of the scattered light using the plurality of images, calculates a phase change of the luminance change, and calculates a phase change of the luminance change. It is a requirement to have a calculation unit that calculates the stress distribution in the depth direction from the surface of the tempered glass based on and measures a physical quantity related to the strength of the tempered glass using the plurality of images.
개시의 기술에 의하면, 강화 유리의 응력 분포를 측정 가능하며, 또한 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정 가능한, 강화 유리의 평가 장치를 제공할 수 있다.According to the disclosed technology, it is possible to provide an evaluation device for tempered glass that can measure the stress distribution of tempered glass and can also measure a physical quantity related to the strength of tempered glass.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 평가 장치를 도 1의 H 방향으로부터 본 도면이다.
도 3은 액정 소자의 인가 전압과 편광 위상차의 관계를 예시하는 도면이다.
도 4는 액정 소자에 편광 위상차가 시간적으로 직선적으로 변화되는 구동 전압을 발생시키는 회로를 예시하는 도면이다.
도 5는 촬상 소자에 결상된 레이저광 L의 어떤 순간의 산란광상을 예시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 점 B와 점 C에서의 산란광 휘도의 시간적인 변화를 예시하는 도면이다.
도 7은 유리 깊이에 따른 산란광 변화의 위상을 예시하는 도면이다.
도 8은 도 7의 산란광 변화의 위상 데이터를 기초로, 식 1로부터 구한 응력 분포를 예시하는 도면이다.
도 9는 다른 시각 t1, t2의 실제의 산란광상을 예시하는 도면이다.
도 10은 강화 유리 중의 레이저광 L의 입사면의 바람직하지 않은 설계예를 도시하는 도면이다.
도 11은 강화 유리 중의 레이저광 L의 입사면의 바람직한 설계예를 도시하는 도면이다.
도 12는 평가 장치(1)의 연산부(70)의 기능 블록을 예시하는 도면이다.
도 13은 평가 장치(1)를 사용한 평가 방법을 예시하는 흐름도(그 1)이다.
도 14는 평가 장치(1)를 사용한 평가 방법을 예시하는 흐름도(그 2)이다.
도 15는 촬상 소자(60)에서 얻어진, 어떤 시각의 산란광의 화상이다.
도 16은 도 15의 (a)의 영역 E에 있어서의 평균 산란광 휘도의 시간적 변화의 그래프이다.
도 17은 산란광 휘도 진폭값 As와 유리의 깊이의 관계를 예시하는 도면이다.
도 18은 제1 실시 형태의 변형예 1에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다.
도 19는 제1 실시 형태의 변형예 2에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다.
도 20은 제1 실시 형태의 변형예 3에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다.
도 21은 제1 실시 형태의 변형예 4에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다.
도 22는 광 탄성 효과를 이용한 편광 위상차 가변 부재의 설명도이다.
도 23은 제2 실시 형태에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다.
도 24는 평가 장치(1 및 2)에서 측정한 응력 분포를 동일한 그래프에 나타낸 도면이다.
도 25는 평가 장치(2)를 사용한 평가 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 26은 평가 장치(2)의 연산부(75)의 기능 블록을 예시하는 도면이다.
도 27은 강화 유리의 깊이 방향의 응력 분포를 예시하는 도면이다.
도 28은 응력 분포에 기초하여 특성값을 도출하는 흐름도(그 1)이다.
도 29는 측정된 응력 분포로부터 각 특성값을 도출한 예를 도시하는 도면이다.
도 30은 응력 분포에 기초하여 특성값을 도출하는 흐름도(그 2)이다.
도 31은 측정된 응력 분포로부터 각 특성값을 도출한 다른 예를 도시하는 도면(그 1)이다.
도 32는 응력 분포에 기초하여 특성값을 도출하는 흐름도(그 3)이다.
도 33은 측정된 응력 분포로부터 각 특성값을 도출한 다른 예를 도시하는 도면(그 2)이다.
도 34는 응력 분포의 측정에서 얻어진 각 특성값을 사용한 품질 판단의 흐름도의 일례를 도시하는 도면이다.
도 35는 응력 분포의 측정에서 얻어진 각 특성값을 사용한 품질 판단의 흐름도의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 36은 리튬 함유 유리에 대하여 2회 이상의 강화를 하는 경우의 품질 판단의 흐름도의 일례(그 1)이다.
도 37은 리튬 함유 유리에 대하여 2회 이상의 강화를 하는 경우의 품질 판단의 흐름도의 일례(그 2)이다.
도 38은 유리 표층측의 응력 분포와 유리 심층측의 응력 분포의 합성 결과의 일례이다.
도 39는 비교예 1 및 실시예 1 내지 3에서 구한 응력 분포이다.
도 40은 제3 실시 형태에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다.
도 41은 광 공급 부재와 강화 유리의 계면에서 진행하는 레이저광 L의 산란광 화상을 예시하는 도면이다.
도 42는 광 공급 부재와 강화 유리 사이에 액체를 두기 위한 구조부를 예시한 도면이다.
도 43은 광 공급 부재와 강화 유리 사이에 액체를 두기 위한 구조부의 제2 예를 도시한 도면이다.
도 44는 광 공급 부재와 강화 유리 사이에 액체를 두기 위한 구조부의 제3 예를 도시한 도면이다.
도 45는 광 공급 부재와 강화 유리 사이에 액체를 두기 위한 구조부의 제4 예를 도시한 도면이다.
도 46은 광 공급 부재와 강화 유리 사이에 액체를 두기 위한 구조부의 제5 예를 도시한 도면이다.
도 47은 광 공급 부재와 강화 유리 사이에 액체를 두기 위한 구조부의 제6 예를 도시한 도면이다.
도 48은 광 공급 부재와 강화 유리 사이에 액체를 두기 위한 구조부의 제7 예를 도시한 도면이다.
도 49는 레이저광 L이 강화 유리 내에 입사되어 있는 것을 설명하는 도면이다.
도 50은 도 49의 촬상 소자 위치로부터 촬영한 레이저 궤적의 화상을 설명하는 도면이다.
도 51은 도 49의 광 공급 부재 혹은 강화 유리 내의 레이저광의 각도, 길이의 정의를 설명하는 도면이다.
도 52는 도 51의 상면도, 정면도, 측면도이다.
도 53은 광 공급 부재 및 강화 유리 중에서 진행하는 레이저광의 개념도이다.
도 54는 강화 유리 중에서 진행하는 레이저광의 개념도이다.
도 55는 입사 여각 Ψ를 구하는 흐름도의 일례이다.
도 56은 강화 유리의 굴절률 ng를 구하는 흐름도의 일례이다.
도 57은 입사 여각 Ψ를 구하는 흐름도의 다른 예이다.
도 58은 레이저광이 통과하는 면과 관측면이 변하지 않는 θL을 구하는 흐름도의 일례이다.
도 59는 강화 유리의 깊이 방향의 응력 분포를 예시하는 도면이다.
도 60은 유리 두께 측정 장치를 설치한 평가 장치를 예시하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an evaluation device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a view of the evaluation device according to the first embodiment as seen from the H direction in FIG. 1.
Figure 3 is a diagram illustrating the relationship between the applied voltage and polarization phase difference of the liquid crystal device.
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit that generates a driving voltage in a liquid crystal device whose polarization phase difference changes linearly over time.
FIG. 5 is a diagram illustrating a scattered light image of laser light L formed on an imaging device at a certain moment.
FIG. 6 is a diagram illustrating temporal changes in the luminance of scattered light at points B and C in FIG. 5.
Figure 7 is a diagram illustrating the phase of scattering light change according to glass depth.
FIG. 8 is a diagram illustrating the stress distribution obtained from
Figure 9 is a diagram illustrating actual scattered light images at different times t1 and t2.
Fig. 10 is a diagram showing an example of an undesirable design of the incident surface of the laser light L in tempered glass.
Fig. 11 is a diagram showing a preferred design example of the incident surface of the laser light L in tempered glass.
FIG. 12 is a diagram illustrating functional blocks of the
Fig. 13 is a flowchart (Part 1) illustrating an evaluation method using the
Fig. 14 is a flowchart (Part 2) illustrating the evaluation method using the
FIG. 15 is an image of scattered light at a certain time obtained by the
FIG. 16 is a graph of temporal changes in the average scattered light luminance in area E in FIG. 15(a).
Fig. 17 is a diagram illustrating the relationship between the scattered light luminance amplitude value As and the depth of the glass.
Fig. 18 is a diagram illustrating an evaluation device according to
Fig. 19 is a diagram illustrating an evaluation device according to
Fig. 20 is a diagram illustrating an evaluation device according to
Fig. 21 is a diagram illustrating an evaluation device according to modification example 4 of the first embodiment.
Figure 22 is an explanatory diagram of a polarization phase difference variable member using the photoelastic effect.
Fig. 23 is a diagram illustrating an evaluation device according to the second embodiment.
Figure 24 is a diagram showing the stress distribution measured by the
25 is a flowchart illustrating an evaluation method using the
FIG. 26 is a diagram illustrating functional blocks of the
Figure 27 is a diagram illustrating the stress distribution in the depth direction of tempered glass.
Figure 28 is a flowchart (part 1) for deriving characteristic values based on stress distribution.
Figure 29 is a diagram showing an example of deriving each characteristic value from the measured stress distribution.
Figure 30 is a flowchart (part 2) for deriving characteristic values based on stress distribution.
Figure 31 is a diagram (part 1) showing another example of deriving each characteristic value from the measured stress distribution.
Figure 32 is a flowchart (part 3) for deriving characteristic values based on stress distribution.
Figure 33 is a diagram (Part 2) showing another example of deriving each characteristic value from the measured stress distribution.
Figure 34 is a diagram showing an example of a flowchart of quality judgment using each characteristic value obtained from measurement of stress distribution.
Figure 35 is a diagram showing another example of a flowchart of quality judgment using each characteristic value obtained from measurement of stress distribution.
Figure 36 is an example (Part 1) of a flowchart of quality judgment when strengthening lithium-containing glass twice or more.
Figure 37 is an example (Part 2) of a flowchart of quality judgment when strengthening lithium-containing glass twice or more.
Figure 38 is an example of a composite result of the stress distribution on the surface layer side of the glass and the stress distribution on the deep layer side of the glass.
Figure 39 shows the stress distribution obtained in Comparative Example 1 and Examples 1 to 3.
Fig. 40 is a diagram illustrating an evaluation device according to the third embodiment.
FIG. 41 is a diagram illustrating a scattered light image of laser light L traveling at the interface of a light supply member and tempered glass.
Figure 42 is a diagram illustrating a structural portion for placing liquid between a light supply member and tempered glass.
FIG. 43 is a diagram showing a second example of a structural portion for placing a liquid between a light supply member and tempered glass.
FIG. 44 is a diagram showing a third example of a structural portion for placing a liquid between a light supply member and tempered glass.
FIG. 45 is a diagram showing a fourth example of a structural portion for placing a liquid between a light supply member and tempered glass.
FIG. 46 is a diagram showing a fifth example of a structural portion for placing a liquid between a light supply member and tempered glass.
FIG. 47 is a diagram showing a sixth example of a structural portion for placing a liquid between a light supply member and tempered glass.
Figure 48 is a diagram showing a seventh example of a structural portion for placing a liquid between a light supply member and tempered glass.
Figure 49 is a diagram explaining that laser light L is incident on tempered glass.
FIG. 50 is a diagram explaining an image of a laser trace taken from the imaging element position in FIG. 49.
FIG. 51 is a diagram explaining definitions of the angle and length of the laser light in the light supply member or tempered glass of FIG. 49.
Figure 52 is a top view, front view, and side view of Figure 51.
Figure 53 is a conceptual diagram of laser light traveling through a light supply member and tempered glass.
Figure 54 is a conceptual diagram of laser light traveling through tempered glass.
Figure 55 is an example of a flowchart for calculating the incident complement angle Ψ.
Figure 56 is an example of a flowchart for determining the refractive index ng of tempered glass.
Figure 57 is another example of a flowchart for calculating the incident complement angle Ψ.
Figure 58 is an example of a flowchart for calculating θL where the surface through which the laser light passes and the observation surface do not change.
Figure 59 is a diagram illustrating the stress distribution in the depth direction of tempered glass.
Figure 60 is a diagram illustrating an evaluation device equipped with a glass thickness measuring device.
이하, 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals are assigned to the same components, and redundant descriptions may be omitted.
<제1 실시 형태><First embodiment>
도 1은 제1 실시 형태에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 평가 장치(1)는, 레이저 광원(10)과, 편광 부재(20)와, 편광 위상차 가변 부재(30)와, 광 공급 부재(40)와, 광 변환 부재(50)와, 촬상 소자(60)와, 연산부(70)와, 광 파장 선택 부재(80)를 갖는다.1 is a diagram illustrating an evaluation device according to a first embodiment. As shown in FIG. 1, the
참조 부호 200은, 피측정체가 되는 강화 유리이다. 강화 유리(200)는, 예를 들어 화학 강화법이나 풍냉 강화법 등에 의해 강화 처리가 실시된 유리이다. 본원에서 말하는 강화 유리에는, 강화 처리가 실시된 결정화 유리도 포함된다. 여기서, 결정화 유리란, 결정화 공정을 거쳐 제작된 유리이며, 바꿔 말하면, 의도적으로 석출시킨 결정을 갖는 유리이다. 본원에서는, 강화 처리가 실시된 결정화 유리를, 필요에 따라, 강화 결정화 유리라 칭하는 경우가 있다.
레이저 광원(10)은, 광 공급 부재(40)로부터 강화 유리(200)의 표면층에 레이저광 L을 입사시키도록 배치되어 있고, 레이저 광원(10)과 광 공급 부재(40) 사이에, 편광 위상차 가변 부재(30)가 삽입되어 있다.The
레이저 광원(10)으로서는, 예를 들어 반도체 레이저, 헬륨 네온 레이저, 아르곤 레이저를 사용할 수 있다. 반도체 레이저는 통상 편광이 있고, 405㎚, 520㎚, 630㎚, 850㎚ 등의 파장의 반도체 레이저가 실용화되어 있다. 레이저광의 파장이 짧을수록 빔 직경이 좁혀져, 공간 분해능을 높게 할 수 있다. 또한, 레이저광의 파장이 짧을수록 노이즈가 작아지는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 또한, 레이저광은 측정 대상을 투과할 필요가 있다.As the
강화 유리(200)의 깊이 방향의 분해능을 올리기 위해서는, 레이저광의 최소 빔 직경의 위치가 강화 유리(200)의 이온 교환층 내에 있고, 최소 빔 직경이 20㎛ 이하인 것이 바람직하다. 레이저광의 최소 빔 직경의 위치를, 강화 유리(200)의 표면(210)으로 하면, 더욱 바람직하다. 또한, 레이저광의 빔 직경이 깊이 방향의 분해능이 되기 때문에, 필요한 깊이 방향의 분해능 이하의 빔 직경으로 할 필요가 있다. 여기서, 빔 직경이란 빔 중앙의 휘도가 최대로 될 때, 1/e2(약 13.5%)의 폭을 의미하고, 빔 형상이 타원 형상이나 시트상인 경우, 빔 직경은 최소폭을 의미한다. 단, 이 경우에는, 빔 직경의 최소폭이 유리 깊이 방향을 향하고 있을 필요가 있다.In order to increase the resolution in the depth direction of the tempered
반도체 레이저로부터 출사되는 빔의 단면 형상은 통상 타원형이기 때문에, 빔 정형 부재에 의해, 원형으로 정형함으로써, 공간 분해능을 높여, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 반도체 레이저로부터 출사되는 빔의 빔 형상 내 출력 분포는 가우스 분포이지만, 출력 분포 정형 부재에 의해, 톱 해트 분포와 같은 빔 형상 내 일정한 분포로 정형함으로써도, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.Since the cross-sectional shape of the beam emitted from the semiconductor laser is usually oval, spatial resolution can be increased and measurement accuracy can be improved by shaping the beam into a circle using a beam shaping member. In addition, the power distribution within the beam shape of the beam emitted from the semiconductor laser is a Gaussian distribution, but measurement accuracy can be improved by shaping the power distribution into a constant distribution within the beam shape, such as a top hat distribution, using an output distribution shaping member.
빔 정형 부재, 출력 분포 정형 부재는, 예를 들어 레이저 광원(10)과 편광 위상차 가변 부재(30) 사이에 삽입된다. 빔 정형 부재로서는, 예를 들어 실린드리컬 렌즈, 아나모픽 프리즘, 조리개 등을 들 수 있다. 또한, 출력 분포 정형 부재로서는, 예를 들어 비구면 렌즈, DOE(Diffractive Optical Element: 회절 광학 소자) 등을 들 수 있다.The beam shaping member and the power distribution shaping member are inserted between the
편광 부재(20)는, 필요에 따라, 레이저 광원(10)과 편광 위상차 가변 부재(30) 사이에 삽입된다. 구체적으로는, 레이저 광원(10)이 출사하는 레이저광 L이 편광이 아닌 경우, 레이저 광원(10)과 편광 위상차 가변 부재(30) 사이에 편광 부재(20)가 삽입된다. 레이저 광원(10)이 출사하는 레이저광 L이 편광인 경우, 편광 부재(20)는 삽입되어도, 삽입되지 않아도 된다. 또한, 레이저광 L의 편광면이 강화 유리(200)의 표면(210)에 대하여 45°로 되도록, 레이저 광원(10) 및 편광 부재(20)가 설치된다. 편광 부재(20)로서는, 예를 들어 회전 가능한 상태로 배치된 편광판 등을 사용할 수 있지만, 마찬가지의 기능을 구비한 다른 부재를 사용해도 된다.The polarizing
광 공급 부재(40)는, 피측정체인 강화 유리(200)의 표면(210)에 광학적으로 접촉한 상태에서 적재되어 있다. 광 공급 부재(40)는, 레이저 광원(10)으로부터의 광을 강화 유리(200)에 입사시키는 기능을 구비하고 있다. 광 공급 부재(40)로서는, 예를 들어 광학 유리제의 프리즘을 사용할 수 있다. 이 경우, 강화 유리(200)의 표면(210)에 있어서, 광선이 프리즘을 통해 광학적으로 입사하기 때문에, 프리즘의 굴절률은 강화 유리(200)의 굴절률과 거의 동일하게(±0.2 이내) 할 필요가 있다.The
광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 사이에, 강화 유리(200)의 굴절률과 거의 동일한 굴절률을 갖는 액체를 두어도 된다. 이에 의해, 강화 유리(200) 내에, 효율적으로 레이저광 L을 입사시킬 수 있다. 이것에 대해서는, 제3 실시 형태에서 상세하게 설명한다.A liquid having a refractive index substantially equal to that of the tempered
강화 유리(200)를 통과하는 레이저광 L은, 미량의 산란광 LS를 발생시킨다. 산란광 LS의 휘도는, 레이저광 L의 산란되는 부분의 편광 위상차로 변화된다. 또한, 레이저광 L의 편광 방향이, 강화 유리(200)의 표면(210)에 대하여 도 2의 θs2가 45°(±5° 이내)로 되도록, 레이저 광원(10)이 설치되어 있다. 그 때문에, 강화 유리(200)의 면 내 방향에 가해지는 응력의 광 탄성 효과에 의해 복굴절을 일으켜, 레이저광 L이 강화 유리 중에서 진행함에 따라, 편광 위상차도 변화되고, 그 변화에 수반하여 산란광 LS의 휘도도 변화된다. 또한, 편광 위상차란, 복굴절에 의해 발생하는 위상차(retardation)이다.The laser light L passing through the tempered
또한, 레이저광 L은, 강화 유리의 표면(210)에 대하여, θs1은 10° 이상 30° 이하로 설정된다. 이것은 10°를 하회하면, 광 도파 효과에 의해 레이저광이 유리 표면에서 전파되어, 유리 내부의 정보를 취할 수 없게 되기 때문이다. 반대로 30°를 초과하면, 레이저 광로 길이에 대한 유리 내부의 깊이 분해능이 낮아져, 측정 방법으로서 바람직하지 않다. 따라서, 바람직하게는 θs1=15°±5°로 설정한다.In addition, θ s1 of the laser light L is set to 10° or more and 30° or less with respect to the
다음에, 촬상 소자(60)에 대하여, 도 2를 사용하여 설명한다. 도 2는 제1 실시 형태에 관한 평가 장치를 도 1의 H 방향으로부터 본 도면이며, 촬상 소자(60)의 위치 관계를 도시하는 도면이다. 레이저광 L의 편광이 강화 유리(200)의 표면(210)에 대하여 45°의 각도로 입사하기 때문에, 산란광 LS도 강화 유리(200)의 표면(210)에 대하여 45° 각도로 방사된다. 그 때문에, 이 강화 유리의 면에 대하여 45°로 방사되는 산란광 LS를 포착하기 위해, 촬상 소자(60)가, 도 2에 있어서, 강화 유리(200)의 표면(210)에 대하여 45°의 방향으로 설치되어 있다. 즉, 도 2에 있어서, θs2=45°이다.Next, the
또한, 촬상 소자(60)와, 레이저광 L 사이에, 레이저광 L에 의한 산란광 LS의 화상을 촬상 소자(60)에 결상하도록 광 변환 부재(50)가 삽입되어 있다. 광 변환 부재(50)로서는, 예를 들어 유리제의 볼록 렌즈나, 복수의 볼록 렌즈나 오목 렌즈를 조합한 렌즈를 사용할 수 있다. 이때, 렌즈의 개구수(N.A.)가 크면, 노이즈가 작아져 바람직하다.Additionally, a
또한, 복수의 렌즈를 조합한 렌즈에 대하여, 주광선이 광축에 평행인 텔레센트릭 렌즈로 함으로써, 레이저광 L로부터 사방으로 산란되는 산란광 중, 주로 강화 유리(200)의 유리 표면에 대하여 45° 방향(촬상 소자 방향)으로 산란되는 광만으로 결상할 수 있다. 그 결과, 유리 표면의 난반사 등의 불필요한 광을 저감할 수 있다.In addition, with respect to a lens combining a plurality of lenses, by using a telecentric lens whose main ray is parallel to the optical axis, among the scattered light scattered in all directions from the laser light L, mainly in the
또한, 레이저광 L과 촬상 소자(60) 사이에, 응력 측정에 불필요한 광을 제거하기 위한 광 파장 선택 부재(80)가 삽입되어 있다. 광 파장 선택 부재(80)는, 레이저광 L의 파장 이외의 파장을 갖는 광을 50% 이상 투과시키지 않고, 바람직하게는 90% 이상 투과시키지 않는다. 또한, 광 파장 선택 부재(80)를 투과하는 파장의 폭은, 10㎚ 정도 또는 그 이하로 하는 것이 바람직하다. 광 파장 선택 부재(80)를 삽입함으로써, 레이저광 L로부터 발생한 응력 측정에 불필요한 라만 산란광, 형광광이나 외래광을 제거하고, 응력 측정에 필요한 산란광 LS만을 촬상 소자(60)에 집광할 수 있다. 광 파장 선택 부재(80)로서는, 예를 들어 유전체막을 다층으로 한 대역 통과 필터나, 숏패스 필터를 사용할 수 있다.Additionally, a light
촬상 소자(60)로서는, 예를 들어 CCD(Charge Coupled Device) 소자나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서 소자를 사용할 수 있다. 도 1 및 도 2에는 도시하지 않지만, CCD 소자나 CMOS 센서 소자는, 그 소자를 제어하고, 소자로부터 화상의 전기 신호를 취출하는 제어 회로, 전기 신호를 디지털 화상 데이터로 하는 디지털 화상 데이터 생성 회로, 디지털 화상 데이터를 복수매 기록하는 디지털 기록 장치에 접속되어 있다. 또한, 디지털 화상 데이터 생성 회로, 디지털 기록 장치는, 연산부(70)에 접속되어 있다.As the
연산부(70)는, 촬상 소자(60), 혹은, 상기 촬상 소자(60)에 접속된, 디지털 화상 데이터 생성 회로, 디지털 기록 장치로부터 화상 데이터를 도입하여, 화상 처리나 수치 계산을 하는 기능을 구비하고 있다. 연산부(70)는, 이것 이외의 기능(예를 들어, 레이저 광원(10)의 광량이나 노광 시간을 제어하는 기능 등)을 갖는 구성으로 해도 된다. 연산부(70)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 메인 메모리 등을 포함한다.The
이 경우, 연산부(70)의 각종 기능은, ROM 등에 기록된 프로그램이 메인 메모리에 판독되어 CPU에 의해 실행됨으로써 실현할 수 있다. 연산부(70)의 CPU는, 필요에 따라 RAM으로부터 데이터를 판독하거나, 저장하거나 할 수 있다. 단, 연산부(70)의 일부 또는 전부는, 하드웨어에 의해서만 실현되어도 된다. 또한, 연산부(70)는, 물리적으로 복수의 장치 등을 가져도 된다. 연산부(70)로서는, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터를 사용할 수 있다. 또한, 연산부(70)에 디지털 화상 데이터 생성 회로, 디지털 기록 장치의 기능을 갖게 해도 된다.In this case, various functions of the
편광 위상차 가변 부재(30)는, 강화 유리(200)로 입사할 때의 편광 위상차를 시간적으로 변화시킨다. 변화시키는 편광 위상차는, 레이저광의 파장 λ의 1배 이상이다. 편광 위상차는, 레이저광 L의 파면에 대하여 균일해야만 한다. 예를 들어, 수정 쐐기는, 쐐기의 경사면이 있는 방향으로는 편광 위상차가 균일하지 않기 때문에 레이저광의 파면은 균일하지 않다. 그 때문에, 편광 위상차 가변 부재(30)로서 수정 쐐기를 사용하는 것은 바람직하지 않다.The polarization phase
레이저광의 파면에 균일하며 편광 위상차를 전기적으로 1λ 이상 가변할 수 있는 편광 위상차 가변 부재(30)로서는, 예를 들어 액정 소자를 들 수 있다. 액정 소자는, 소자에 인가하는 전압에 의해 편광 위상차를 가변할 수 있고, 예를 들어 레이저광의 파장이 630㎚인 경우, 3 내지 6파장의 가변이 가능하다. 액정 소자에 있어서, 인가하는 전압으로 가변할 수 있는 편광 위상차의 최댓값은, 셀 갭의 치수로 정해진다.Examples of the polarization phase
통상의 액정 소자는, 셀 갭이 수㎛이기 때문에, 최대의 편광 위상차는 1/2λ(수100㎚) 정도이다. 또한, 액정을 사용한 디스플레이 등에서는, 그 이상의 변화는 요구되지 않는다. 이에 반해, 본 실시 형태에서 사용하는 액정 소자는, 레이저광의 파장이 예를 들어 630㎚인 경우, 630㎚의 약 3배인 약 2000㎚의 편광 위상차를 가변할 필요가 있어, 20 내지 50㎛의 셀 갭이 필요해진다.Since a typical liquid crystal device has a cell gap of several μm, the maximum polarization phase difference is about 1/2λ (several 100 nm). Additionally, in displays using liquid crystal, etc., no further changes are required. On the other hand, the liquid crystal element used in this embodiment needs to vary the polarization phase difference to about 2000 nm, which is about 3 times that of 630 nm, when the wavelength of the laser light is, for example, 630 nm, and a cell of 20 to 50 μm A gap is needed.
액정 소자에 인가하는 전압과 편광 위상차는 비례하지 않는다. 일례로서, 셀 갭이 30㎛인 액정 소자의 인가 전압과 편광 위상차의 관계를 도 3에 도시한다. 도 3에 있어서, 종축은 편광 위상차(파장 630㎚에 대한 파장수), 횡축은 액정 소자에 인가하는 전압(대수로 나타내어져 있음)이다.The voltage applied to the liquid crystal device and the polarization phase difference are not proportional. As an example, the relationship between the applied voltage and the polarization phase difference of a liquid crystal element with a cell gap of 30 μm is shown in Figure 3. In Figure 3, the vertical axis represents the polarization phase difference (number of wavelengths for a wavelength of 630 nm), and the horizontal axis represents the voltage applied to the liquid crystal element (expressed in logarithms).
액정 소자에 인가하는 전압이 0V 내지 10V이고, 약 8λ(5000㎚)의 편광 위상차를 가변할 수 있다. 그러나, 액정 소자는, 일반적으로 0V부터 1V까지의 저전압에서는 액정의 배향이 안정되지 않아, 온도 변화 등으로 편광 위상차가 변동된다. 또한, 액정 소자에 인가하는 전압이 5V 이상이면, 전압의 변화에 대하여 편광 위상차의 변화가 적다. 이 액정 소자의 경우, 1.5V 내지 5V의 인가 전압에서 사용함으로써, 4λ 내지 1λ, 즉 약 3λ의 편광 위상차를 안정적으로 가변할 수 있다.The voltage applied to the liquid crystal device is 0V to 10V, and the polarization phase difference of about 8λ (5000nm) can be varied. However, in liquid crystal devices, the orientation of the liquid crystal is generally not stable at low voltages from 0 V to 1 V, and the polarization phase difference changes due to temperature changes, etc. Additionally, when the voltage applied to the liquid crystal element is 5V or more, there is little change in polarization phase difference with respect to the change in voltage. In the case of this liquid crystal device, by using it at an applied voltage of 1.5V to 5V, the polarization phase difference can be stably varied from 4λ to 1λ, that is, about 3λ.
편광 위상차 가변 부재(30)로서 액정 소자를 사용하는 경우, 편광 위상차 가변 부재(30)는 액정을 제어하는 액정 제어 회로에 접속되어, 촬상 소자(60)와 동기하여 제어된다. 이때, 편광 위상차를 시간적으로 직선적으로 가변시켜, 촬상 소자(60)의 촬상의 타이밍에 동기시킬 필요가 있다.When a liquid crystal element is used as the polarization phase
도 3은 액정 소자의 인가 전압과 편광 위상차의 관계를 예시하는 도면이다. 도 3에서 도시한 바와 같이, 액정 소자의 인가 전압과 편광 위상차는 직선적인 변화를 하지 않는다. 그 때문에, 편광 위상차가 어떤 시간 내에서 직선적으로 변화되는 신호를 발생시켜, 액정 소자에 대한 구동 전압으로서 인가할 필요가 있다.Figure 3 is a diagram illustrating the relationship between the applied voltage of the liquid crystal device and the polarization phase difference. As shown in FIG. 3, the applied voltage and polarization phase difference of the liquid crystal device do not change linearly. Therefore, it is necessary to generate a signal whose polarization phase difference changes linearly within a certain period of time and apply it as a driving voltage to the liquid crystal element.
도 4는 액정 소자에 편광 위상차가 시간적으로 직선적으로 변화되는 구동 전압을 발생시키는 회로를 예시하는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit that generates a driving voltage in a liquid crystal device whose polarization phase difference changes linearly over time.
도 4에 있어서, 디지털 데이터 기억 회로(301)에는, 사용하는 액정 소자의 인가 전압과 편광 위상차를 미리 측정한 데이터에 기초하여, 편광 위상차를 일정 간격으로 변화시키기 위한, 편광 위상차에 대응하는 전압값이, 필요한 편광 위상차 변화의 범위에서 디지털 데이터로서 어드레스순으로 기록되어 있다. 표 1에, 디지털 데이터 기억 회로(301)에 기록되는 디지털 데이터의 일부를 예시한다. 표 1의 전압의 열이, 기록되는 디지털 데이터이며, 편광 위상차 10㎚의 변화마다의 전압값이다.In FIG. 4, the digital
클럭 신호 발생 회로(302)는, 수정 진동자 등을 사용하여, 주파수가 일정한 클럭 신호를 발생시킨다. 클럭 신호 발생 회로(302)가 발생한 클럭 신호는, 디지털 데이터 기억 회로(301)와 DA 컨버터(303)에 입력된다.The clock
DA 컨버터(303)는, 디지털 데이터 기억 회로(301)로부터의 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 회로이다. 클럭 신호 발생 회로(302)가 발생한 클럭 신호에 따라, 디지털 데이터 기억 회로(301)로부터 순차적으로 기억된 전압값의 디지털 데이터가 판독되어, DA 컨버터(303)로 보내진다.The
DA 컨버터(303)에서는, 일정 시간 간격으로 판독된 전압값의 디지털 데이터를 아날로그 전압으로 변환한다. DA 컨버터(303)로부터 출력되는 아날로그 전압은, 전압 증폭 회로(304)를 통해, 편광 위상차 가변 부재(30)로서 사용하는 액정 소자로 인가된다.The
또한, 도 4에서는 도시하지 않지만, 이 액정 소자의 구동 회로는, 도 2의 촬상 소자(60)를 제어하는 회로와 동기가 취해져, 액정 소자에 대한 구동 전압의 인가의 개시와 함께, 촬상 소자(60)에서 시간적으로 연속한 촬상을 개시한다.In addition, although not shown in FIG. 4, the driving circuit of this liquid crystal element is synchronized with the circuit that controls the
도 5는 촬상 소자에 결상된 레이저광 L의 어떤 순간의 산란광상을 예시하는 도면이다. 도 5에서는, 위로 갈수록 강화 유리(200)의 표면(210)으로부터의 깊이가 깊어진다. 도 5에 있어서, 점 A는 강화 유리(200)의 표면(210)이며, 강화 유리(200)의 표면(210)의 산란광이 강하기 때문에, 산란광상은 타원상으로 퍼져 있다.FIG. 5 is a diagram illustrating a scattered light image of laser light L formed on an imaging device at a certain moment. In FIG. 5 , the depth from the
강화 유리(200)의 표면부에는 강한 압축 응력이 가해지고 있기 때문에, 광 탄성 효과에 의한 복굴절에 의해, 레이저광 L의 편광 위상차가 깊이와 함께 변화된다. 그 때문에, 레이저광 L의 산란광 휘도도 깊이와 함께 변화된다. 또한, 레이저광의 산란광 휘도가, 강화 유리의 내부 응력에 의해 변화되는 원리에 대해서는, 예를 들어 Yogyo-Kyokai-Shi(요업협회지) 80 {4} 1972 등에 설명되어 있다.Since strong compressive stress is applied to the surface of the tempered
편광 위상차 가변 부재(30)에 의해, 강화 유리(200)에 입사하기 전의 레이저광 L의 편광 위상차를 시간적으로 연속하여 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 도 5의 산란광상의 각 점에 있어서, 편광 위상차 가변 부재(30)에서 변화시킨 편광 위상차에 따라서 산란광 휘도가 변화된다.By using the polarization phase
도 6은 도 5의 점 B와 점 C에서의 산란광의 휘도(산란광 휘도)의 시간적인 변화를 예시하는 도면이다. 산란광 휘도의 시간적인 변화는, 편광 위상차 가변 부재(30)가 변화시킨 편광 위상차에 따라, 레이저광의 파장 λ의 주기로, 주기적으로 변화된다. 예를 들어, 도 6에 있어서, 점 B와 점 C에서는, 산란광 휘도의 변화의 주기는 동일하지만, 위상이 다르다. 이것은, 레이저광 L이 점 B로부터 점 C로 진행할 때, 강화 유리(200) 중의 응력에 의한 복굴절로 편광 위상차가 더 변화되었기 때문이다. 점 B와 점 C의 위상차 δ는, 점 B로부터 점 C로 레이저광 L이 진행하였을 때 변화된 편광 위상차를 행로차로 표현한 것을 q, 레이저광의 파장을 λ로 하면, δ=q/λ가 된다.FIG. 6 is a diagram illustrating temporal changes in the luminance of scattered light (scattered light luminance) at points B and C in FIG. 5. The temporal change in the brightness of the scattered light changes periodically at a period of the wavelength λ of the laser light in accordance with the polarization phase difference changed by the polarization phase
국소적으로 생각하면, 레이저광 L 상의 임의의 점 S에서의, 편광 위상차 가변 부재(30)의 시간적인 편광 위상차의 변화에 수반되는, 주기적인 산란광 휘도의 변화의 위상 F를, 레이저광 L을 따른 위치 s로 나타낸 함수 F(s)에 대하여, s에 대한 미분값 dF/ds가 강화 유리(200)의 면내 응력에 의해 발생한 복굴절량이다. 강화 유리(200)의 광 탄성 상수 C와, dF/ds로부터, 하기의 식 1(수학식 1)에 의해, 점 S에서의 강화 유리(200)의 면 내 방향의 응력 σ를 계산할 수 있다.Considering locally, the phase F of the periodic change in scattered light luminance accompanying the change in the temporal polarization phase difference of the polarization phase
본 명세서에서는, 레이저광 L이 유리에 대하여 비스듬히 입사하고 있기 때문에, 유리 표면으로부터 수직 방향의 깊이에 대한 응력 분포를 구하는 경우에는, 점 s로부터 깊이 방향으로의 변환이 필요하며, 후술하는 식 8(수학식 8)로 나타낸다.In this specification, since the laser light L is incident on the glass at an angle, when calculating the stress distribution with respect to the depth in the vertical direction from the glass surface, conversion from point s to the depth direction is required, and Equation 8 (described later) It is expressed as Equation 8).
한편, 편광 위상차 가변 부재(30)는, 어떤 시간 내에 시간적으로 연속으로 편광 위상차를 1파장 이상 변화시킨다. 그 시간 내에, 촬상 소자(60)에 의해, 복수매의 시간적으로 연속한 레이저광 L에 의한 산란광상을 기록한다. 그리고, 이 연속 촬영을 한 산란광상의 각 점에 있어서의 시간적인 휘도의 변화를 측정한다.Meanwhile, the polarization phase
이 산란광상의 각 점의 산란광의 변화는 주기적이며, 그 주기는 장소에 상관없이 일정하다. 그래서, 그 주기 T를 어떤 점의 산란광 휘도의 변화로부터 측정한다. 혹은, 복수의 점에서의 주기의 평균을 주기 T로 해도 된다.The change in scattered light at each point of this scattered light is periodic, and the period is constant regardless of location. So, the period T is measured from the change in the brightness of scattered light at a certain point. Alternatively, the average of the periods at a plurality of points may be defined as the period T.
편광 위상차 가변 부재(30)에서는 편광 위상차를 1파장 이상(1주기 이상) 변화시키기 때문에, 산란광 휘도도 1주기 이상 변화된다. 그 때문에, 복수의 피크나 밸리의 차, 혹은, 진폭의 중점을 통과하는 시각의 차 등으로부터 주기 T의 측정이 가능하다. 또한, 1주기 이하에서의 데이터에서는, 1주기를 아는 것은 원리적으로 불가능하다. In the polarization phase
어떤 점에서의 산란광의 주기적인 변화의 데이터에 있어서, 상기에서 정한 주기 T를 기초로, 삼각 함수의 최소 제곱법이나 푸리에 적분에 의해, 그 점에서의 위상 F를 정확하게 구할 수 있다.For data on periodic changes in scattered light at a certain point, the phase F at that point can be accurately obtained using the trigonometric least squares method or Fourier integration based on the period T determined above.
미리 기지인 주기 T에서의 삼각 함수의 최소 제곱법이나 푸리에 적분에서는, 기지인 주기 T에서의 위상 성분만이 추출되고, 다른 주기의 노이즈를 제거 가능하다. 또한, 그 제거 능력은, 데이터의 시간적 변화가 길면 길수록 높아진다. 통상, 산란광 휘도는 약하고, 또한, 실제로 변화되는 위상량도 작기 때문에, 수λ의 편광 위상차의 가변에 의한 데이터로의 측정이 필요해진다.In the least squares method or Fourier integration of trigonometric functions in a previously known period T, only the phase component in the known period T is extracted, and noise in other periods can be removed. Additionally, the removal ability increases the longer the temporal change in data is. Usually, the luminance of scattered light is weak and the amount of phase that actually changes is small, so it is necessary to measure data by varying the polarization phase difference by several λ.
촬상 소자(60)에 의해 촬영한 화상 상의 레이저광 L을 따른 산란광상의 각 점에서의 산란광의 시간적 변화의 데이터를 측정하고, 각각에 대하여, 상기와 마찬가지의 방법으로 위상 F를 구하면, 레이저광 L을 따른, 산란광 휘도의 위상 F를 구할 수 있다. 도 7은 유리 깊이에 따른 산란광 변화의 위상의 예이다.If data on the temporal change of the scattered light at each point of the scattered light along the laser light L on the image captured by the
이 레이저광 L을 따른 산란광 휘도의 위상 F에 있어서, 레이저광 L 상의 좌표에서의 미분값을 계산하고, 식 1에 의해, 레이저광 L 상의 좌표 s에서의 응력값을 구할 수 있다. 또한, 좌표 s를 유리 표면으로부터의 거리로 환산하면, 강화 유리의 표면으로부터의 깊이에 대한 응력값을 산출할 수 있다. 도 8은 도 7의 산란광 변화의 위상 데이터를 기초로, 식 1로부터 응력 분포를 구한 예이다.In the phase F of the scattered light luminance along the laser light L, the differential value at the coordinate on the laser light L can be calculated, and the stress value at the coordinate s on the laser light L can be obtained using
도 9는 다른 시각 t1, t2의 실제의 산란광상의 예이며, 도 9의 점 A는 강화 유리의 표면이며, 강화 유리의 표면의 거칠함에 의해, 표면 산란광이 찍혀 있다. 이 표면 산란광상의 중심이 강화 유리의 표면에 상당한다.Figure 9 is an example of actual scattered light images at different times t1 and t2. Point A in Figure 9 is the surface of tempered glass, and surface scattered light is reflected due to the roughness of the surface of tempered glass. The center of this surface scattered light image corresponds to the surface of the tempered glass.
도 9에 있어서, 레이저광의 산란광상이 각 점에서 휘도가 다른 것을 알 수 있고, 또한, 동일한 점이라도, 시각 t2에서의 휘도 분포는, 시각 t1에서의 휘도 분포와 동일하지 않음을 알 수 있다. 이것은, 주기적인 산란광 휘도 변화의 위상이 어긋나 있기 때문이다.In Figure 9, it can be seen that the luminance of the scattered light image of the laser light is different at each point, and also that the luminance distribution at time t2 is not the same as the luminance distribution at time t1 even at the same point. This is because the phase of the periodic scattering light luminance change is shifted.
평가 장치(1)에 있어서, 레이저광 L의 입사면은, 강화 유리(200)의 표면(210)에 대하여 45° 기운 상태로 하는 것이 바람직하다. 이것에 대하여, 도 10 및 도 11을 참조하면서 설명한다.In the
도 10은 강화 유리 중의 레이저광 L의 입사면의 바람직하지 않은 설계예를 도시하는 도면이다. 도 10에서는, 강화 유리(200) 중의 레이저광 L의 입사면(250)이 강화 유리의 표면(210)에 대하여 수직이다.Fig. 10 is a diagram showing an example of an undesirable design of the incident surface of the laser light L in tempered glass. In Figure 10, the
도 10의 (b)는 도 10의 (a)의 방향 H로부터 본 도면이다. 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 촬상 소자(60)는, 강화 유리(200)의 표면(210)에 대하여 45° 기울어지게 하여 설치되어 있고, 레이저광 L을 경사 45°로부터 관찰한다. 도 10의 경우, 레이저광 L 상의 다른 2점, 점 A, 점 B로부터 촬상 소자(60)까지의 거리를 거리 A, 거리 B라 하면, 그 거리가 다르다. 즉, 점 A와 점 B에서 동시에 핀트를 맞출 수 없어, 필요한 영역의 레이저광 L의 산란광상을 양호한 화상으로서 취득할 수 없다.FIG. 10(b) is a view seen from direction H of FIG. 10(a). As shown in FIG. 10(b), the
도 11은 강화 유리 중의 레이저광 L의 입사면의 바람직한 설계예를 도시하는 도면이다. 도 11에서는, 강화 유리(200) 중의 레이저광 L의 입사면(250)이 강화 유리(200)의 표면(210)에 대하여 45° 기울어져 있다.Fig. 11 is a diagram showing a preferred design example of the incident surface of the laser light L in tempered glass. In FIG. 11 , the
도 11의 (b)는 도 11의 (a)의 방향 H로부터 본 도면이다. 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 촬상 소자(60)는, 강화 유리(200)의 표면(210)에 대하여 45° 기울어지게 하여 설치되어 있지만, 레이저광 L이 통과하는 면인 입사면(250)도 마찬가지로 45° 기울어져 있다. 그 때문에, 레이저광 L 상의 어느 점에 있어서도 촬상 소자(60)까지의 거리(거리 A와 거리 B)가 동일하게 되어, 필요한 영역의 레이저광 L의 산란광상을, 양호한 화상으로서 취득할 수 있다.FIG. 11(b) is a view seen from direction H of FIG. 11(a). As shown in FIG. 11 (b), the
특히, 최소 빔 직경이 20㎛ 이하인 레이저광을 사용하는 경우, 초점 심도가 얕아, 기껏해야 수10㎛ 정도이다. 그 때문에, 강화 유리(200) 중의 레이저광 L의 입사면(250)을 강화 유리(200)의 표면(210)에 대하여 45° 기울어지게 하여, 레이저광 L 상의 어느 점에 있어서도 촬상 소자(60)까지의 거리를 동일하게 하는 것은, 양호한 화상을 취득함에 있어서 매우 중요하다.In particular, when using laser light with a minimum beam diameter of 20 ㎛ or less, the depth of focus is shallow, at most about 10 ㎛. Therefore, the
도 12는 평가 장치(1)의 연산부(70)의 기능 블록을 예시하는 도면이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 연산부(70)는, 휘도 변화 측정 수단(701)과, 위상 변화 산출 수단(702)과, 응력 분포 산출 수단(703)과, 물리량 측정 수단(704)을 갖고 있다.FIG. 12 is a diagram illustrating functional blocks of the
평가 장치(1)는, 연산부(70)의 휘도 변화 측정 수단(701), 위상 변화 산출 수단(702), 및 응력 분포 산출 수단(703)에 의해 강화 유리의 응력 분포를 측정할 수 있다. 또한, 물리량 측정 수단(704)은, 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정하는 기능을 갖는 부분이며, 강화 유리의 응력 분포의 측정만을 행하는 경우에는 물리량 측정 수단(704)은 사용하지 않아도 된다.The
(측정의 플로 1: 강화 유리의 응력 분포의 측정)(Measurement flow 1: Measurement of stress distribution in tempered glass)
도 13은 평가 장치(1)를 사용한 평가 방법을 예시하는 흐름도(그 1)이며, 평가 장치(1)에 있어서의 강화 유리의 응력 분포의 측정 방법을 예시하는 흐름도이다. 도 12 및 도 13을 참조하면서, 평가 장치(1)에 있어서의 강화 유리의 응력 분포의 측정의 플로에 대하여 설명한다.FIG. 13 is a flowchart (part 1) illustrating an evaluation method using the
또한, 도 13에 도시한 측정은, 예를 들어 소판에 강화 처리를 실시하여 강화 유리를 제작하는 공정 후에 행할 수 있다. 또한, 도 13에 도시한 측정은, 소판에 결정화 처리를 실시하여 결정화 유리를 제작하고, 또한 제작한 결정화 유리에 강화 처리를 실시하여 강화 결정화 유리를 제작하는 공정 후에 행해도 된다.In addition, the measurement shown in FIG. 13 can be performed, for example, after the process of producing tempered glass by subjecting a plate to strengthening treatment. In addition, the measurement shown in FIG. 13 may be performed after the process of subjecting a plate to a crystallization treatment to produce crystallized glass and further subjecting the produced crystallized glass to a strengthening treatment to produce strengthened crystallized glass.
먼저, 스텝 S401에서는, 편광이 있는 레이저 광원(10), 혹은 편광을 가한 레이저 광원(10)으로부터의 레이저광의 편광 위상차를, 편광 위상차 가변 부재(30)에 의해, 시간적으로 연속하여 레이저광의 파장에 대하여 1파장 이상 가변한다(편광 위상차 가변 공정).First, in step S401, the polarization phase difference of the laser light from the polarized laser
다음에, 스텝 S402에서는, 편광 위상차가 가변된 레이저광을, 광 공급 부재(40)를 통해, 피측정체인 강화 유리(200) 내에 표면(210)에 대하여 비스듬히 입사시킨다(광 공급 공정).Next, in step S402, the laser light with the variable polarization phase difference is incident diagonally on the
다음에, 스텝 S403에서는, 촬상 소자(60)는, 강화 유리(200) 중에서 진행하는 편광 위상차가 가변된 레이저광에 의한 산란광을, 소정의 시간 간격으로 복수회 촬상하여, 복수의 화상을 취득한다(촬상 공정).Next, in step S403, the
다음에, 스텝 S404에서는, 연산부(70)의 휘도 변화 측정 수단(701)은, 촬상 공정에서 얻어진 산란광의 시간적으로 간격을 둔 복수의 화상을 사용하여, 편광 위상차 가변 공정에 의해 가변된 편광 위상차의 시간적 변화에 수반되는 산란광의 주기적인 휘도 변화를 측정한다(휘도 변화 측정 공정).Next, in step S404, the luminance change measurement means 701 of the
다음에, 스텝 S405에서는, 연산부(70)의 위상 변화 산출 수단(702)은, 강화 유리(200) 중에 입사된 레이저광을 따른, 산란광의 주기적인 휘도 변화의 위상 변화를 산출한다(위상 변화 산출 공정).Next, in step S405, the phase change calculation means 702 of the
다음에, 스텝 S406에서는, 연산부(70)의 응력 분포 산출 수단(703)은, 강화 유리(200) 중에 입사된 레이저광을 따른, 산란광의 주기적인 휘도 변화의 위상 변화에 기초하여, 강화 유리(200)의 표면(210)으로부터의 깊이 방향의 응력 분포를 산출한다(응력 분포 산출 공정). 또한, 산출한 응력 분포를, 표시 장치(액정 디스플레이 등)에 표시시켜도 된다.Next, in step S406, the stress distribution calculation means 703 of the
(측정의 플로 2: 강화 유리의 응력 분포의 측정, 및 강도에 관계되는 물리량의 측정)(Measurement flow 2: Measurement of stress distribution in tempered glass and measurement of physical quantities related to strength)
평가 장치(1)는, 연산부(70)의 휘도 변화 측정 수단(701), 위상 변화 산출 수단(702), 응력 분포 산출 수단(703), 및 물리량 측정 수단(704)에 의해 강화 유리의 응력 분포를 측정함과 함께, 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정할 수 있다.The
도 14는 평가 장치(1)를 사용한 평가 방법을 예시하는 흐름도(그 2)이며, 평가 장치(1)에 있어서의 강화 유리의 응력 분포의 측정 방법, 및 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량의 측정 방법을 예시하는 흐름도이다. 도 12 및 도 14를 참조하면서, 평가 장치(1)에 있어서의 강화 유리의 응력 분포의 측정, 및 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정하는 플로에 대하여 설명한다.FIG. 14 is a flowchart (part 2) illustrating an evaluation method using the
또한, 도 14에 도시한 측정은, 예를 들어 소판에 결정화 처리를 실시하여 결정화 유리를 제작하고, 또한 제작한 결정화 유리에 강화 처리를 실시하여 강화 결정화 유리를 제작하는 공정 후에 행할 수 있다.In addition, the measurement shown in FIG. 14 can be performed, for example, after the process of producing crystallized glass by subjecting a plate to a crystallization treatment and then performing a strengthening treatment on the produced crystallized glass to produce strengthened crystallized glass.
먼저, 도 13의 경우와 마찬가지로 스텝 S401 내지 S403을 실행한다. 그리고, 스텝 S404 내지 S406과 병행하여 스텝 S414를 실행한다. 스텝 S414에서는, 연산부(70)의 물리량 측정 수단(704)은, 스텝 S403의 촬상 공정에서 얻어진 산란광의 시간적으로 간격을 둔 복수의 화상을 사용하여, 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정한다(물리량 측정 공정). 스텝 S414는, 스텝 S404 내지 S406과 대략 동시에 실행할 수 있다. 또한, 측정한 물리량을, 표시 장치(액정 디스플레이 등)에 표시시켜도 된다.First, steps S401 to S403 are executed as in the case of FIG. 13. Then, step S414 is executed in parallel with steps S404 to S406. In step S414, the physical quantity measurement means 704 of the
여기서, 『강화 유리의 강도에 관계되는 물리량』이란, 예를 들어 굴절률, 결정화율, 결정 입경, 결정립 밀도, 헤이즈, 유리 중의 결함이나 불순물의 양 등의 물리량, 및 이들 물리량을 구하기 위해 필요한 파라미터(산란광 휘도 진폭값, 평균 산란광 휘도, 산란광 휘도 분산값 등)를 포함하는 것으로 한다. 즉, 물리량 측정 수단(704)은, 결정화율 등의 물리량을 직접 측정하지 않고, 산란광 휘도 진폭값이나 평균 산란광 휘도만을 측정해도 된다. 이 경우에도, 물리량 측정 수단(704)의 측정 결과로부터, 강화 유리의 강도를 추정할 수 있다.Here, “physical quantities related to the strength of tempered glass” refers to, for example, physical quantities such as refractive index, crystallization rate, crystal grain size, crystal grain density, haze, and the amount of defects and impurities in the glass, and the parameters necessary to determine these physical quantities ( (scattered light luminance amplitude value, average scattered light luminance, scattered light luminance dispersion value, etc.). That is, the physical quantity measuring means 704 may measure only the scattered light luminance amplitude value or the average scattered light luminance without directly measuring physical quantities such as the crystallization rate. Even in this case, the strength of the tempered glass can be estimated from the measurement results of the physical quantity measuring means 704.
이하에, 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량의 측정에 대하여, 더욱 상세하게 설명한다.Below, the measurement of physical quantities related to the strength of tempered glass will be explained in more detail.
(강화 유리의 강도에 관계되는 물리량의 측정예 1)(Example 1 of measurement of physical quantity related to the strength of tempered glass)
도 15의 (a)는 촬상 소자(60)에서 얻어진, 어떤 시각의 산란광의 화상이며, 도 15의 (b)는 도 15의 (a)의 영역 E의 확대도이다. 또한, 도 16은 도 15의 (a)의 영역 E에 있어서의 평균 산란광 휘도의 시간적 변화의 그래프이다. 편광 위상차 가변 부재(30)에 의해 입사되는 레이저광 L의 위상차가 변화되면, 그것에 수반하여, 산란광 휘도도 변화된다. 그 때문에, 도 16에 도시한 산란광 휘도의 시간적 변화의 그래프에서는, 산란광 휘도가 레이저광의 위상차 변화에 수반되는 주기적인 변화를 한다. 그 산란광 휘도의 변화분의 진폭값을 산란광 휘도 진폭값 As, 산란광 휘도의 변화분의 평균값을 평균 산란광 휘도 Is라 한다.FIG. 15(a) is an image of scattered light at a certain time obtained by the
통상, 산란광에는, 몇 가지의 산란 기구에 의한 산란광이 포함되어 있다. 파장이 입사광의 파장과 동일한 산란광은, 산란하는 입자의 크기와 파장의 관계에 의해, 산란의 성질이 다르다. 산란 입자의 직경을 D, 입사광의 파장을 λ라 하고, 입사광의 파장 λ를 일정하게 하면, 산란 입자가 충분히 작은 경우에는 레일리 산란으로의 산란 기구에 의해 산란되고, D=λ×1/10 위치로부터, 미 산란으로의 산란 기구로 변하기 시작하여, D≥λ에서는, 완전히 미 산란이 된다.Usually, scattered light includes light scattered by several scattering mechanisms. Scattered light whose wavelength is the same as that of the incident light has different scattering properties depending on the relationship between the size of the scattering particle and the wavelength. Let the diameter of the scattering particles be D, the wavelength of the incident light be λ, and if the wavelength λ of the incident light is kept constant, if the scattering particles are sufficiently small, they are scattered by the scattering mechanism of Rayleigh scattering, and the position D = λ × 1/10. From , the scattering mechanism begins to change to micro-scattering, and at D ≥ λ, it completely becomes non-scattering.
결정화 유리의 헤이즈의 크기는, 결정 입경, 결정립 밀도, 결정과 유리상의 굴절률차에 의해 정해진다. 결정과 유리상의 굴절률차가 작을수록 헤이즈는 작아지지만, 결정과 유리상의 굴절률을 완전히 일치시키는 것은 어렵고, 0.05 내지 0.50 정도의 굴절률차가 존재하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 결정과 유리상 사이의 굴절률차가 0.1 정도인 경우, 강화 결정화 유리의 결정 입경(결정립의 직경)이 가시광에서 투명하기 위해서는, 강화 결정화 유리의 결정 입경은 가시광의 파장 약 600㎚보다 충분히 작고, 10㎚ 내지 100㎚로 제어되어 있다. 그 때문에, 대부분의 경우, 레일리 산란 기구가 지배적이지만, 결정 입경이 최대인 100㎚에서는, 미 산란 기구의 영향도 발생한다. 또한, 산란광 휘도는, 레일리 산란, 미 산란 모두, 산란 입자의 직경에 고차로 비례하고, 산란 입자 밀도에 비례하고 있다. 레일리 산란에서는, 산란 입자경의 6승, 미 산란에서는 2승에 비례하고, 레일리 산란으로부터 미 산란 기구로 변화되어 가는 영역에서는 그 사이로 생각된다. 즉, 파장이 입사광과 변함이 없는 레일리 산란, 미 산란에서는, 산란 입자경이 클수록, 밀도가 높을수록, 산란광 휘도는 높아진다.The size of the haze of crystallized glass is determined by the crystal grain size, crystal grain density, and the difference in refractive index between the crystals and the glass phase. The smaller the difference in refractive index between the crystal and the glass phase, the smaller the haze. However, it is difficult to completely match the refractive index of the crystal and the glass phase, and it is common for a refractive index difference of about 0.05 to 0.50 to exist. For example, when the difference in refractive index between the crystal and the glass phase is about 0.1, in order for the crystal grain size (diameter of the crystal grain) of the strengthened crystallized glass to be transparent to visible light, the crystal grain size of the strengthened crystallized glass must be sufficiently smaller than the wavelength of visible light of about 600 nm. , is controlled from 10 nm to 100 nm. Therefore, in most cases, the Rayleigh scattering mechanism is dominant, but at 100 nm, which is the maximum crystal grain size, the influence of the non-scattering mechanism also occurs. In addition, the luminance of scattered light is highly proportional to the diameter of the scattering particles for both Rayleigh scattering and non-scattering, and is proportional to the density of the scattering particles. In Rayleigh scattering, it is proportional to the 6th power of the scattering particle diameter, in Mi scattering it is proportional to the 2nd power, and in the area where the Rayleigh scattering is changed to the Mi scattering mechanism, it is thought to be somewhere in between. That is, in Rayleigh scattering and Mie scattering, where the wavelength does not change with the incident light, the larger the scattering particle diameter and the higher the density, the higher the scattered light luminance.
또한, 산란광의 파장이, 입사광의 파장과 다른 산란으로서, 형광 산란, 라만 산란이 있다. 통상, 형광 산란은 유리 중의 불순물이나 결함 등에 의해 발생하고, 라만 산란은 조성이나 결합 상태에 의해 발생한다.Additionally, scattering in which the wavelength of scattered light is different from the wavelength of incident light includes fluorescence scattering and Raman scattering. Normally, fluorescence scattering occurs due to impurities or defects in the glass, and Raman scattering occurs due to composition or bonding state.
이들 몇 가지의 산란 기구 중에서, 레일리 산란에서는, 입사광의 편광 상태에 따라 산란광 휘도가 다르다. 응력의 측정에서는, 내부 응력의 광 탄성 효과에 의해 복굴절을 일으켜 레이저광 L이 유리 중에서 진행함과 함께, 편광 상태는 변화되어 가고, 그것에 수반하여 산란광 휘도가 변화된다. 이것은, 평가 장치(1)의 원리에 사용되고 있다. 한편, 다른 산란 기구인 미 산란, 형광 산란, 라만 산란에서는, 일반적으로 산란광 휘도가 입사광의 편광 상태에 의존하지 않는다. 그 때문에, 미 산란, 형광 산란, 라만 산란은, 평가 장치(1)의 원리에는 사용되고 있지 않다.Among these several scattering mechanisms, in Rayleigh scattering, the brightness of the scattered light varies depending on the polarization state of the incident light. In the measurement of stress, as the laser light L travels through the glass due to birefringence due to the photoelastic effect of the internal stress, the polarization state changes, and the scattered light luminance changes accordingly. This is used in the principle of the
평가 장치(1)에서는, 광 공급 부재(40)와 촬상 소자(60) 사이에, 레이저광의 파장 근방만을 투과하는 광 파장 선택 부재(80)를 마련하고 있다. 광 파장 선택 부재(80)를 투과하는 파장의 폭은 10㎚ 정도 또는 그 이하로 매우 좁기 때문에, 촬상 소자(60)에는, 레이저광의 파장과 대략 동일한 파장의 산란광만이 촬상된다. 예를 들어, 산란광 중, 파장이 다른, 형광 산란, 라만 산란 성분은 포함되어 있지 않다. 그 때문에, 산란광 휘도 진폭값 As는, 레일리 산란에 의한 것이며, 평균 산란광 휘도 Is는 미 산란에 의한 것이다.In the
산란광 휘도 진폭값 As는, 산란 입자 즉 강화 결정화 유리의 결정립의 크기, 결정립 밀도에 의해 정해지고, 평균 산란광 휘도 Is와 산란광 휘도 진폭값 As의 비는, 레일리 산란 성분과 미 산란 성분의 비율로 정해지므로, 산란 입자 즉 결정립의 크기에 의해 정해진다.The scattered light luminance amplitude value As is determined by the size and crystal grain density of the scattered particles, that is, the crystal grains of the strengthened crystallized glass, and the ratio between the average scattered light luminance Is and the scattered light luminance amplitude value As is determined by the ratio of the Rayleigh scattering component and the unscattered component. Therefore, it is determined by the size of the scattering particles, that is, the crystal grains.
산란광 휘도 진폭값 As와 평균 산란광 휘도 Is의 2개의 측정값으로부터, 직접 산란 입자경이나 산란 입자 밀도의 절댓값을 산출할 수는 없다. 그러나, 산란 입자경, 산란 입자 밀도 즉, 결정 입경, 결정립 밀도가 다른 강화 결정화 유리에서는, 산란광 휘도 진폭값 As 및 평균 산란광 휘도 Is의 값은 다르고, 또한, 각각, 독립적으로 차를 파악하는 것이 가능하다. 즉, 직접 산란 입자경이나 산란 입자 밀도의 절댓값을 산출하지 않아도, 산란광 휘도 진폭값 As나 평균 산란광 휘도 Is를 측정함으로써, 산란 입자경이나 산란 입자 밀도의 변동 등을 알 수 있다.From the two measured values of the scattered light luminance amplitude value As and the average scattered light luminance Is, the absolute value of the scattering particle diameter or scattering particle density cannot be calculated directly. However, in strengthened crystallized glass with different scattering particle diameters and scattering particle densities, that is, the scattered light luminance amplitude value As and the average scattered light luminance Is are different, and it is possible to determine the differences independently. . That is, even without directly calculating the absolute value of the scattering particle diameter or scattering particle density, changes in the scattering particle diameter or scattering particle density can be known by measuring the scattered light luminance amplitude value As or the average scattered light luminance Is.
또한, 다른 방법으로, 산란 입자경, 산란 입자 밀도를 측정하고, 산란광 휘도 진폭값 As 및 평균 산란광 휘도 Is와 결정 입경이나 결정립 밀도의 관계를 실험적으로 구함으로써, 결정 입경이나 결정립 밀도를 추측할 수 있다.Alternatively, the crystal grain size or grain density can be estimated by measuring the scattering particle size and scattering particle density and experimentally determining the relationship between the scattered light luminance amplitude value As and the average scattered light luminance Is and the crystal grain size or crystal grain density. .
예를 들어, 산란광 휘도 진폭값 As 및 평균 산란광 휘도 Is와 결정 입경이나 결정립 밀도의 관계를 실험적으로 구하여 테이블이나 함수로서 연산부(70) 내의 메모리에 기억해 둔다. 그리고, 연산부(70)의 물리량 측정 수단(704)이 스텝 S403의 촬상 공정에서 얻어진 화상을 사용하여 산란광 휘도 진폭값 As 및 평균 산란광 휘도 Is를 측정하고, 테이블이나 함수를 사용하여 산란광 휘도 진폭값 As 및 평균 산란광 휘도 Is의 측정값으로부터 결정 입경이나 결정립 밀도를 추측할 수 있다.For example, the relationship between the scattered light luminance amplitude value As and the average scattered light luminance Is and the crystal grain size or crystal grain density is experimentally determined and stored in the memory in the
상기 산란 입자경, 산란 입자 밀도가 반영된 산란광 휘도 진폭값 As 및 평균 산란광 휘도 Is의 측정값은, 도 15의 (a)의 영역 E에서의 값이다. 그러나, 측정하는 영역을 레이저 화상의 유리 표면으로부터 깊이 방향의 각 깊이로 이동시켜 측정하면, 강화 결정화 유리의 깊이 방향의 산란 입자경, 산란 입자 밀도를 알 수 있다. 이에 의해, 결정화 상태가 표면으로부터 깊이 방향으로 균일한 것을 확인할 수 있다.The measured values of the scattered light luminance amplitude value As and the average scattered light luminance Is reflecting the scattering particle diameter and scattering particle density are the values in area E in Fig. 15(a). However, if the area to be measured is moved from the glass surface of the laser image to each depth in the depth direction and measured, the scattering particle size and scattering particle density in the depth direction of the strengthened crystallized glass can be known. As a result, it can be confirmed that the crystallization state is uniform from the surface to the depth direction.
(강화 유리의 강도에 관계되는 물리량의 측정예 2)(Example 2 of measurement of physical quantity related to the strength of tempered glass)
도 15의 (b)에 도시한 바와 같이, 산란광 화상은, 균일하지 않고, 입자상으로 되어 있다. 이것은, 입사광이 레이저광이기 때문에, 스페클에 의해 발생한 불균일이며, 스페클 패턴이라 불리고 있다. 이 스페클 패턴은, 산란하는 입자의 사이즈나 밀도, 광학계로 정해진다.As shown in FIG. 15(b), the scattered light image is not uniform and is in the form of particles. This is an unevenness caused by speckle because the incident light is laser light, and is called a speckle pattern. This speckle pattern is determined by the size and density of the scattering particles and the optical system.
스페클 패턴의 휘도의 불균일의 정도, 예를 들어 영역 E의 휘도의 분산값을 계산하여 Ss라 한다. 분산값 Ss는, 산란 입자 밀도를 반영한다. 결정립의 크기가 작고, 미 산란의 성분이 작아, 미 산란 성분의 강도의 측정을 할 수 없는 경우, 이 스페클 패턴의 휘도의 분산값 Ss와 산란광 휘도 진폭값 As에 의해, 결정 입경, 결정립 밀도를 추측할 수 있다.The degree of luminance non-uniformity of the speckle pattern, for example, the luminance dispersion value of area E, is calculated and referred to as Ss. The dispersion value Ss reflects the scattering particle density. When the size of the crystal grain is small and the unscattered component is small and the intensity of the unscattered component cannot be measured, the crystal grain size and crystal grain density can be determined by the luminance dispersion value Ss of this speckle pattern and the scattered light luminance amplitude value As. can be guessed.
즉, 직접 산란 입자경이나 산란 입자 밀도의 절댓값을 산출하지 않아도, 분산값 Ss나 산란광 휘도 진폭값 As를 측정함으로써, 산란 입자경이나 산란 입자 밀도의 변동 등을 알 수 있다. 또한, 산란광 휘도 진폭값 As 및 평균 산란광 휘도 Is의 경우와 마찬가지로, 산란 입자경, 산란 입자 밀도를 측정하고, 분산값 Ss 및 산란광 휘도 진폭값 As와 결정 입경이나 결정립 밀도의 관계를 실험적으로 구하여 테이블이나 함수로서 연산부(70) 내의 메모리에 기억해 둠으로써, 결정 입경이나 결정립 밀도를 추측할 수 있다.That is, even without directly calculating the absolute value of the scattering particle diameter or scattering particle density, changes in the scattering particle diameter or scattering particle density can be known by measuring the dispersion value Ss or the scattered light luminance amplitude value As. In addition, as in the case of the scattered light luminance amplitude value As and the average scattered light luminance Is, the scattering particle diameter and scattering particle density are measured, and the relationship between the scattering value Ss and the scattered light luminance amplitude value As and the crystal grain size or crystal grain density is experimentally obtained and presented in a table. By storing the function as a function in the memory in the
(강화 유리의 강도에 관계되는 물리량의 측정예 3)(Measurement example 3 of physical quantity related to the strength of tempered glass)
도 15의 (a)에 있어서, θ는 산란광 화상의 레이저광의 빔을 따른 각도이다. 후술도 하지만, 이 각도 θ는, 측정되는 유리의 굴절률로 정해진다.In Figure 15(a), θ is the angle along the beam of the laser light of the scattered light image. As will be described later, this angle θ is determined by the refractive index of the glass being measured.
광 공급 부재(40)의 굴절률은, 이상적으로는 강화 유리(200)의 굴절률과 완전히 동일한 것이 바람직하다. 그러나, 강화 유리의 종류마다, 광 공급 부재(40)를 교환하는 것이 현실적이지 않은 것 등으로부터, 일반적으로는 강화 유리(200)의 굴절률에 가까운 굴절률을 갖는 재료가 광 공급 부재(40)로서 사용된다. 즉, 강화 유리(200)의 굴절률과 광 공급 부재(40)의 굴절률은 약간의 어긋남이 있다. 또한, 강화 유리의 굴절률에도 변동이 있다. 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200)의 굴절률이 다르면, 레이저광 L의 강화 유리(200) 내로의 입사 각도 θs1은, 강화 유리 내에 입사한 굴절각 θs1'와 다르다. 그 각도는, 레이저 광원(10)의 위치, 각도, 광 공급 부재(40)의 각 면의 각도, 굴절률, 촬상 소자의 위치, 각도, 및, 강화 유리의 굴절률로 정해지기 때문에, 강화 유리의 굴절률 이외가 기지이면, 산란광 화상의 레이저광 L의 빔을 따른 각도 θ를 측정하여, 강화 유리의 굴절률을 산출할 수 있다.It is desirable that the refractive index of the
한편, 강화 결정화 유리에서는, 대부분의 경우, 원래의 유리 굴절률과 석출시키는 결정의 굴절률이 다르다. 예를 들어, 리튬알루미노실리케이트계를 모재로 하는 강화 결정화 유리에서는, 모재의 유리 굴절률은 1.52이고, 석출시키는, 베타 스포듀민은 굴절률이 1.66이다. 또한, 석출되는 결정의 모재에 대한 체적 비율은, 10 내지 50% 정도이고, 결정화의 체적 비율에 의해, 전체의 굴절률이 변한다. 즉, 강화 결정화 유리의 굴절률을 측정함으로써, 결정화의 체적 비율을 산출할 수 있다.On the other hand, in strengthened crystallized glass, in most cases, the refractive index of the original glass and the refractive index of the crystals to be precipitated are different. For example, in strengthened crystallized glass using lithium aluminosilicate as a base material, the glass refractive index of the base material is 1.52, and the precipitated beta spodumene has a refractive index of 1.66. Additionally, the volume ratio of the precipitated crystals to the base material is about 10 to 50%, and the overall refractive index changes depending on the volume ratio of crystallization. In other words, the volume ratio of crystallization can be calculated by measuring the refractive index of the strengthened crystallized glass.
(강화 유리의 강도에 관계되는 물리량의 측정예 4)(Measurement example 4 of physical quantity related to the strength of tempered glass)
도 17에, 산란광 휘도 진폭값 As와 유리의 깊이의 관계를 예시한다. 이 유리 표면의 진폭값으로부터 유리 표층의 외부 헤이즈값을 추측할 수 있다. 또한, 유리 내부의 진폭값의 감쇠 커브로부터 내부 헤이즈값을 추측할 수 있다. 또한, 이 외부 헤이즈값과 내부 헤이즈값을 이용하여 투과율을 추측할 수 있다. 또한, 한쪽의 헤이즈값이 작은 경우에는, 다른 한쪽의 헤이즈값만을 사용하여 추정해도 된다. 또한, 레이저광을 복수 사용함으로써 파장별의 투과율을 추정하여 강화 유리의 색감을 추정해도 된다. 또한 유리 양면을 측정함으로써, 그 산란광 휘도 진폭값차나 투과율차로부터 유리 표층의 차를 조사하여, 유리의 면 판정을 해도 된다. 구체적으로는, 안티글레어면, 안티핑거프린트면, AR 코팅면, 안티박테리아면, ITO면, 플로트 반송면(주석면) 등을 생각할 수 있다.Figure 17 illustrates the relationship between the scattered light luminance amplitude value As and the depth of the glass. The external haze value of the glass surface layer can be estimated from the amplitude value of this glass surface. Additionally, the internal haze value can be estimated from the attenuation curve of the amplitude value inside the glass. Additionally, the transmittance can be estimated using this external haze value and internal haze value. Additionally, when one haze value is small, it may be estimated using only the other haze value. Additionally, by using a plurality of laser lights, the color of the tempered glass may be estimated by estimating the transmittance for each wavelength. Additionally, by measuring both sides of the glass, the difference in the surface layer of the glass can be determined from the difference in the amplitude value of the scattered light luminance or the difference in transmittance, thereby determining the surface of the glass. Specifically, anti-glare surface, anti-finger print surface, AR coating surface, anti-bacterial surface, ITO surface, float transfer surface (tin surface), etc. can be considered.
또한, 상기 측정예 1 내지 4에 나타낸 산란광 휘도 진폭값 As, 평균 산란광 휘도 Is, 분산값 Ss 및 유리의 굴절률의 측정값은 강화 결정화 유리에 한하지 않고, 결정화되어 있지 않은 강화 유리에 있어서도, 불순물이나 이상 결정 등의 유리 결점이나, 조성이나, 불균일성이나 투명도 등의 품질을 나타내는 수치로서 유용하다. 즉, 도 14에 도시한 측정은, 소판에 강화 처리를 실시하여 강화 유리(강화 결정화 유리가 아님)를 제작하는 공정 후에 행해도 된다. 또한, 상기 측정예 1 내지 4에 나타낸 물리량 이외의 물리량을 측정해도 된다.In addition, the measured values of the scattered light luminance amplitude value As, the average scattered light luminance Is, the dispersion value Ss, and the refractive index of the glass shown in the measurement examples 1 to 4 are not limited to tempered crystallized glass, and even in non-crystallized tempered glass, impurities It is useful as a numerical value representing glass defects such as abnormal crystals, composition, unevenness, transparency, etc. That is, the measurement shown in FIG. 14 may be performed after the process of producing tempered glass (not strengthened crystallized glass) by subjecting a plate to strengthening treatment. Additionally, physical quantities other than those shown in Measurement Examples 1 to 4 may be measured.
이와 같이, 평가 장치(1)에서는, 표면의 도파광을 이용한 응력 측정 장치와는 달리, 강화 유리의 굴절률 분포에 의존한 응력 측정을 행하지 않고, 산란광에 기초한 측정을 행한다. 그 때문에, 강화 유리의 굴절률 분포에 관계없이(강화 유리의 굴절률 분포와는 무관계하게), 강화 유리의 응력 분포를, 강화 유리의 최표면으로부터 종래보다도 깊은 부분까지 측정 가능해진다. 예를 들어, 어떤 깊이부터, 깊이와 함께 굴절률이 높아지는 특징을 갖는 리튬·알루미노실리케이트계의 강화 유리 등에 대해서도, 응력 측정이 가능하다.In this way, in the
또한, 레이저광의 편광 위상차를, 편광 위상차 가변 부재(30)에 의해, 시간적으로 연속하여 레이저광의 파장에 대하여 1파장 이상 가변한다. 그 때문에, 산란광의 주기적인 휘도 변화의 위상을, 삼각함수의 최소 제곱법이나, 푸리에 적분에 의해 구하는 것이 가능해진다. 삼각함수의 최소 제곱법이나 푸리에 적분에서는, 종래와 같이 파의 피크나 밸리의 위치의 변화에 의해 위상을 검지하는 방법과는 달리, 파의 전체 데이터가 취급되고, 또한, 미리 알고 있는 주기에 기초하기 때문에, 다른 주기의 노이즈를 제거 가능하다. 그 결과, 산란광의 주기적인 휘도 변화의 위상을 용이하게 또한 정확하게 구하는 것이 가능해진다.Additionally, the polarization phase difference of the laser light is temporally continuously varied by one wavelength or more with respect to the wavelength of the laser light by the polarization phase
또한, 평가 장치(1)에서는, 응력 분포의 측정용으로서 촬상된 화상과 동일한 화상을 사용하여 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정할 수 있다. 이에 의해, 강도에 관계되는 물리량을 효율적으로 측정 가능하게 되고, 또한, 강화 유리에 대한 폭넓은 평가가 가능해진다.Additionally, in the
<제1 실시 형태의 변형예 1><
제1 실시 형태의 변형예 1에서는, 제1 실시 형태와는 구성이 다른 평가 장치의 예를 나타낸다. 또한, 제1 실시 형태의 변형예 1에 있어서, 이미 설명한 실시 형태와 동일 구성부에 대한 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 18은 제1 실시 형태의 변형예 1에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다. 도 18에 도시한 바와 같이, 평가 장치(1A)는, 광 파장 선택 부재(80)가 광 파장 선택 부재(81 및 82)로 치환된 점이, 평가 장치(1)(도 1 참조)와 상이하다. 또한, 도 18에 있어서, 연산부의 도시는 생략하였다.Fig. 18 is a diagram illustrating an evaluation device according to
광 파장 선택 부재(81 및 82)는, 예를 들어 투과하는 파장 대역이 다른 2종의 대역 통과 필터이며, 수동 혹은 자동으로 전환 가능하다.The optical
광 파장 선택 부재(81)는, 제1 실시 형태의 광 파장 선택 부재(80)와 마찬가지로, 레이저광 L의 파장 이외의 파장을 갖는 광을 50% 이상 투과시키지 않고, 바람직하게는 90% 이상 투과시키지 않는다. 또한, 광 파장 선택 부재(81)를 투과하는 파장의 폭은, 10㎚ 정도 또는 그 이하로 하는 것이 바람직하다.The light
광 파장 선택 부재(82)는, 레이저광 L의 파장과 다른 파장의 광을 투과시키는 대역 통과 필터이며, 중심 파장은, 예를 들어 측정하는 강화 유리 특유의 라만 산란의 파장, 혹은 형광 산란의 파장과 일치시킬 수 있다. 광 파장 선택 부재(82)를 투과하는 광의 파장의 폭은, 반드시, 광 파장 선택 부재(81)만큼 좁지는 않아도 된다.The light
평가 장치(1A)에서는, 먼저, 광 파장 선택 부재(81)를 사용하여, 응력 측정과 함께, 산란광 휘도를 측정한다. 다음에, 광 파장 선택 부재(81)를 광 파장 선택 부재(82)로 전환하여, 산란광 휘도를 측정한다. 그리고, 광 파장 선택 부재(81)를 사용한 경우의 산란광 휘도와, 광 파장 선택 부재(82)를 사용한 경우의 산란광 휘도의 비율을 계산한다. 이에 의해, 강화 유리 중에 석출된 결정이나 특정한 불순물량 등에 관한 정보를 알 수 있다.In the
또한, 광 파장 선택 부재는 2종에 한정되지는 않고, 3종 이상을 전환 가능하게 배치해도 된다.Additionally, the light wavelength selection member is not limited to two types, and three or more types may be switchably disposed.
<제1 실시 형태의 변형예 2><
제1 실시 형태의 변형예 2에서는, 제1 실시 형태와는 구성이 다른 평가 장치의 다른 예를 나타낸다. 또한, 제1 실시 형태의 변형예 2에 있어서, 이미 설명한 실시 형태와 동일 구성부에 대한 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 19는 제1 실시 형태의 변형예 2에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다. 도 19에 도시한 바와 같이, 평가 장치(1B)는, 레이저 광원(10)이 레이저 광원(11 및 12)으로 치환되고, 광 파장 선택 부재(80)가 광 파장 선택 부재(81 및 82)로 치환된 점이, 평가 장치(1)(도 1 참조)와 상이하다. 또한, 도 19에 있어서, 연산부의 도시는 생략하였다.Fig. 19 is a diagram illustrating an evaluation device according to
레이저 광원(11 및 12)은, 발진하는 파장이 다른 2종의 레이저이다. 광 파장 선택 부재(81 및 82)는, 예를 들어 투과하는 파장 대역이 다른 2종의 대역 통과 필터이다. 레이저 광원(11)의 경우에는 광 파장 선택 부재(81)가 선택되고, 레이저 광원(12)의 경우에는 광 파장 선택 부재(82)가 선택되도록, 수동 혹은 자동으로 전환 가능하다.The
레이저 광원(11 및 12)의 파장은, 예를 들어 405㎚, 520㎚, 640㎚, 850㎚ 등 중에서 적절히 선택할 수 있다. 광 파장 선택 부재(81 및 82)는, 선택한 레이저 광원(11 및 12)의 파장 근방만을 투과시키는 대역 통과 필터를 적절히 선택할 수 있다.The wavelength of the
평가 장치(1B)에서는, 파장이 다른 레이저 광원(11 및 12) 그리고 광 파장 선택 부재(81 및 82)를 사용하여, 산란광 휘도 진폭값 As, 평균 산란광 휘도 Is, 분산값 Ss 등을 측정할 수 있다. 산란광 휘도나 거동은, 파장과 산란 입자경의 관계에 민감하게 영향을 미치기 때문에, 복수의 파장에 있어서 산란광으로부터의 정보를 얻음으로써, 보다 신뢰성이 높은, 결정화 상태를 알 수 있다.In the
또한, 레이저 광원 및 광 파장 선택 부재는 2종에 한정되지는 않고, 3종 이상을 전환 가능하게 배치해도 된다.In addition, the laser light source and the light wavelength selection member are not limited to two types, and three or more types may be switchably disposed.
또한, 평가 장치(1B) 대신에, 파장이 다른 레이저 및 광 파장 선택 부재를 구비한 평가 장치(1)를 복수대 사용해도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.In addition, the same effect can be obtained even if a plurality of
<제1 실시 형태의 변형예 3><
제1 실시 형태의 변형예 3에서는, 제1 실시 형태와는 구성이 다른 평가 장치의 또 다른 예를 나타낸다. 또한, 제1 실시 형태의 변형예 3에 있어서, 이미 설명한 실시 형태와 동일 구성부에 대한 설명은 생략하는 경우가 있다.
도 20은 제1 실시 형태의 변형예 3에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다. 도 20의 (a)에 도시한 바와 같이, 평가 장치(1C)는, 광 파장 선택 부재(80), 광 변환 부재(50), 및 촬상 소자(60)가, 강화 유리(200)에 대하여, 광 공급 부재(41)와는 반대측에 배치되고, 또한, 강화 유리(200)의 이면(220)과 접하도록 광 취출 부재(42)가 배치된 점이, 평가 장치(1)(도 1 참조)와 상이하다. 또한, 도 20에 있어서, 연산부의 도시는 생략하였다.Fig. 20 is a diagram illustrating an evaluation device according to
평가 장치(1C)에서는, 강화 유리(200)의 이면(220)측에서 발생한 산란광 LS2를, 프리즘 등인 광 취출 부재(42), 광 파장 선택 부재(80), 및 광 변환 부재(50)를 통해, 촬상 소자(60)에 입사시키고, 촬상 소자(60)로 일정 시간 내, 시간적으로 간격을 두고 복수 촬상한다. 이 이외의 구성 및 동작은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.In the
또한, 광 공급 부재(41)를 마련함으로써, 레이저광 L의 강화 유리(200)의 표면(210)에서의 반사를 저감할 수 있지만, 레이저광 L의 강화 유리(200)의 표면(210)에서의 반사가 문제없는 정도이면, 광 공급 부재(41)를 마련하지 않고, 레이저광 L을 직접 강화 유리(200)에 입사시켜도 된다.In addition, by providing the
강화 유리(200)는, 일반적으로, 표리면측이 동일한 응력 분포이기 때문에, 제1 실시 형태와 같이, 강화 유리(200)의 표면(210)측(레이저광 L의 입사측)의 산란광 Ls를 검출해도 되고, 제1 실시 형태의 변형예 1과 같이, 강화 유리(200)의 이면(220)측(레이저광 L의 출사측)의 산란광 LS2를 검출해도 된다.Since the tempered
또한, 강화 유리(200)의 이면(220)측의 산란광 LS2를 검출하는 경우에 있어서, 강화 유리(200) 중의 레이저광이 전반사의 조건을 만족시키고 있는 것이 바람직하다. 강화 유리(200)의 이면(220)에 있어서 레이저광을 전반사시키면, 강화 유리(200)의 이면(220)에서의 난반사를 저감할 수 있어, 촬상 소자(60)에 불요광이 입사하는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 강화 유리(200)에 대한 레이저광의 입사 각도를 조정함으로써, 강화 유리(200)의 이면(220)에서, 레이저광이 전반사의 조건을 만족시킬 수 있다.In addition, when detecting the scattered light L S2 on the
혹은, 도 20의 (b)에 도시한 평가 장치(1D)와 같이, 강화 유리(200)의 표면(210)측에서 발생하여 이면(220)측으로 출사된 산란광 LS3을, 프리즘 등인 광 취출 부재(42), 광 파장 선택 부재(80), 및 광 변환 부재(50)를 통해, 촬상 소자(60)에 입사시키고, 촬상 소자(60)로 일정 시간 내, 시간적으로 간격을 두고 복수 촬상해도 된다. 이 이외의 구성 및 동작은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.Alternatively, as in the
또한, 평가 장치(1C)와 마찬가지로, 광 공급 부재(41)를 마련함으로써, 레이저광 L의 강화 유리(200)의 표면(210)에서의 반사를 저감할 수 있지만, 레이저광 L의 강화 유리(200)의 표면(210)에서의 반사가 문제없는 정도이면, 광 공급 부재(41)를 마련하지 않고, 레이저광 L을 직접 강화 유리(200)에 입사시켜도 된다.In addition, similarly to the
평가 장치(1C 및 1D) 중 어느 경우에도, 평가 장치(1)와 마찬가지로, 강화 유리(200) 중에 입사된 레이저광 L을 따른, 산란광의 주기적인 휘도 변화의 위상 변화로부터, 강화 유리(200)의 이면(220)으로부터의 깊이 방향의 응력 분포를 산출할 수 있다.In either case of the
특히, 평가 장치(1D)에 의하면, 유리판 두께에 의존하지 않고 레이저의 초점이 유리 표층으로부터 동일한 위치에 설정된다. 그 때문에, 동일한 응력 분포를 갖는 강화 유리를 측정할 때라도, 레이저의 초점 위치를 조정할 필요가 없어지거나, 미세 조정으로 완료되거나 하기 때문에, 측정 시간이 짧거나 반복 정밀도가 보다 향상되거나 한다는 효과를 발휘한다.In particular, according to the
<제1 실시 형태의 변형예 4><Modification 4 of the first embodiment>
제1 실시 형태의 변형예 4에서는, 제1 실시 형태와는 구성이 다른 평가 장치의 또 다른 예를 나타낸다. 또한, 제1 실시 형태의 변형예 4에 있어서, 이미 설명한 실시 형태와 동일 구성부에 관한 설명은 생략하는 경우가 있다.Modification 4 of the first embodiment shows another example of an evaluation device with a different configuration from that of the first embodiment. In addition, in Modification Example 4 of the first embodiment, description of the same components as the already described embodiment may be omitted.
도 21은 제1 실시 형태의 변형예 4에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다. 도 21에 도시한 바와 같이, 평가 장치(1E)는, 광 파장 선택 부재(80A), 광 변환 부재(50A), 및 촬상 소자(60A)가, 강화 유리(200)에 대하여, 광 공급 부재(40)와는 반대측에 배치되고, 또한, 강화 유리(200)의 이면(220)과 접하도록 광 취출 부재(42)가 배치된 점이, 평가 장치(1)(도 1 참조)와 상이하다. 또한, 도 21에 있어서, 연산부의 도시는 생략하였다.Fig. 21 is a diagram illustrating an evaluation device according to modification example 4 of the first embodiment. As shown in FIG. 21, the
평가 장치(1E)에서는, 평가 장치(1)와 마찬가지로, 강화 유리(200)의 표면(210)측으로부터 출사된 산란광 LS를 검출할 수 있다. 또한, 평가 장치(1E)에서는, 강화 유리(200)의 이면(220)측으로부터 출사된 산란광 LS2를, 프리즘 등인 광 취출 부재(42), 광 파장 선택 부재(80A), 및 광 변환 부재(50A)를 통해, 촬상 소자(60A)에 입사시키고, 촬상 소자(60A)로 일정 시간 내, 시간적으로 간격을 두고 복수 촬상한다. 이 이외의 동작은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.In the
평가 장치(1E)에서는, 도 21의 구성에 의해, 강화 유리(200)의 표면(210)으로부터의 깊이 방향의 응력 분포, 및 강화 유리(200)의 이면(220)으로부터의 깊이 방향의 응력 분포를 동시에 산출할 수 있다. 표리면측이 동일한 응력 분포가 아닌 강화 유리를 측정하는 경우나, 임의의 강화 유리에 있어서 표리면측이 동일한 응력 분포인지 여부를 확인하고 싶은 경우 등에 유효하다.In the
<제1 실시 형태의 변형예 5><Modification 5 of the first embodiment>
제1 실시 형태의 변형예 5에서는, 제1 실시 형태와는 구성이 다른 편광 위상차 가변 부재의 예를 나타낸다. 또한, 제1 실시 형태의 변형예 5에 있어서, 이미 설명한 실시 형태와 동일 구성부에 대한 설명은 생략하는 경우가 있다.Modification 5 of the first embodiment shows an example of a polarization phase difference variable member with a different configuration from that of the first embodiment. Additionally, in Modification 5 of the first embodiment, description of the same components as those of the already described embodiment may be omitted.
편광 위상차 가변 부재로서, 투명 재료의 광 탄성 효과를 이용하여, 가압에 의해 편광 위상차를 가변할 수도 있다. 도 22는 광 탄성 효과를 이용한 편광 위상차 가변 부재의 설명도이다.As a polarization phase difference variable member, the polarization phase difference can also be varied by applying pressure, utilizing the photoelastic effect of the transparent material. Figure 22 is an explanatory diagram of a polarization phase difference variable member using the photoelastic effect.
도 22에 도시한 편광 위상차 가변 부재(30A)에 있어서, 대략 직육면체의 편광 위상차 발생 재료(310)의 일면이 고정 지그(311)로 고정되고, 편광 위상차 발생 재료(310)의 반대면이 피에조 소자(312)의 일면에 접하고, 피에조 소자(312)의 반대면이 고정 지그(313)로 고정되어 있다.In the polarization phase difference
편광 위상차 발생 재료(310)의 피에조 소자(312)에 접하고 있는 면과 직각 방향의 대향하는 2개의 면(310a 및 310b)은 경면으로 가공되어 있어, 편광이 있는 광선 Q가 통과할 수 있도록 되어 있다. 편광 위상차 발생 재료(310)로서는, 투명하며 광 탄성 효과가 큰 재료, 예를 들어 유리로는 석영 유리, 수지로는 폴리카르보네이트를 사용할 수 있다.The surface of the polarization phase
피에조 소자(312)는, 전압이 인가되면 전압 인가 방향으로 신축한다. 신장할지 수축할지는 전압의 정부로 정해진다. 도 22에는 도시하지 않지만, 피에조 소자(312)에 인가하는 전압을 제어하는 피에조 소자 구동 전압 발생 회로가 피에조 소자(312)에 접속되어 있다.When a voltage is applied, the
피에조 소자(312)는, 피에조 소자 구동 전압 발생 회로에 의해 피에조 소자(312)가 신장되는 전압이 인가되면, 전압이 인가되는 방향으로 길이가 신장되려고 하지만, 그 신장되는 방향으로 편광 위상차 발생 재료(310)가 위치되도록 피에조 소자(312)가 배치되어 있다.When a voltage that causes the
피에조 소자 구동 전압 발생 회로에 의해 피에조 소자(312)가 신장되는 방향의 전압이 인가되면, 피에조 소자(312)는 편광 위상차 발생 재료(310)의 방향으로 신장된다. 고정 지그(311 및 313)로 고정되어 있으므로, 편광 위상차 발생 재료(310)가 수축되어 압축 응력이 가해진다. 편광 위상차 발생 재료(310)의 압축 응력에 의해, 광선 Q가 통과하는 방향으로 복굴절이 발생하여, 광선 Q에는 편광 위상차가 발생한다. 그 편광 위상차의 양은 피에조 소자(312)에 인가하는 전압에 비례하여, 피에조 소자(312)에 구동 전압을 인가하는 피에조 소자 구동 전압 발생 회로로 편광 위상차를 제어 가능하다.When a voltage in the direction in which the
예를 들어, 편광 위상차 발생 재료(310)로서, 10㎜의 입방체의 폴리카르보네이트를 사용한다. 폴리카르보네이트의 광 탄성 상수는 약 700㎚/㎝/㎫, 영률은 약 2.5GPa이다.For example, as the polarization phase
피에조 소자(312)로서는, 예를 들어 피에조 효과가 큰 티타늄산지르콘산납 등의 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 고유전체 세라믹을 전극과 교대로 적층한 적층 피에조 소자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 적층 피에조 소자에 있어서, 1층의 두께가 200㎛이며 100층, 길이 20㎜ 정도로 함으로써, 인가 전압 100V로 10㎛ 이상의 신장을 얻을 수 있다.As the
피에조 소자(312)의 재료인 티타늄산지르콘산납의 영률은 폴리카르보네이트에 비해 10배 이상이므로, 피에조 소자(312)의 신장은, 거의 모두 폴리카르보네이트의 압축으로 되어, 피에조 소자(312)가 10㎛ 신장되면, 10㎜의 입방체의 폴리카르보네이트는 0.1% 압축되고, 그때의 압축 응력은 2.5㎫가 된다. 10㎜의 편광 위상차 발생 재료(310)를 광선 Q가 통과하면, 1750㎚의 편광 위상차가 발생하고, 파장 630㎚이면, 2.8λ의 편광 위상차를 가변할 수 있다.Since the Young's modulus of lead zirconate titanate, which is the material of the
예를 들어, 편광 위상차 발생 재료(310)로서, 10㎜의 입방체의 석영 유리를 사용한다. 석영 유리의 광 탄성 상수는 약 35㎚/㎝/㎫, 영률은 약 70GPa이다. 피에조 소자(312)의 재료인 티타늄산지르콘산납의 영률은 석영과 거의 동일한 레벨이므로, 피에조 소자(312)의 신장은, 거의 절반이 석영 유리의 압축으로 되어, 피에조 소자(312)가 10㎛ 신장되면, 10㎜의 입방체의 폴리카르보네이트는 약 0.05% 압축되고, 그때의 압축 응력은 약 35㎫가 된다. 10㎜의 편광 위상차 발생 재료(310)를 광선 Q가 통과하면, 1225㎚의 편광 위상차가 발생하고, 파장 630㎚이면, 1.9λ의 편광 위상차를 가변할 수 있다.For example, as the polarization phase
이와 같이 재료를 변형시켜 편광 위상차를 만드는 경우에는, 광 탄성 상수와 영률을 곱한 값이 중요하고, 폴리카르보네이트의 경우 0.18(단위 없음), 석영의 경우 0.26(단위 없음)이 된다. 즉, 이 값을 0.1 이상의 투명 부재를 편광 위상차 발생 재료(310)로서 사용하는 것이 중요해진다.When creating a polarization retardation by modifying the material in this way, the product of the photoelastic constant and Young's modulus is important, and is 0.18 (unitless) for polycarbonate and 0.26 (unitless) for quartz. In other words, it becomes important to use a transparent member with this value of 0.1 or more as the polarization phase
이와 같이, 편광 위상차 가변 부재는 액정 소자에 한정되는 것은 아니고, 강화 유리(200)에 입사할 때의 편광 위상차를 시간적으로 변화시킬 수 있고, 또한, 변화시키는 편광 위상차가 레이저광의 파장 λ의 1배 이상인 것을 실현할 수 있으면, 피에조 소자를 응용한 형태여도 되고, 그 이외의 임의의 형태여도 된다.In this way, the polarization phase difference variable member is not limited to the liquid crystal element, and can temporally change the polarization phase difference when incident on the tempered
<제2 실시 형태><Second Embodiment>
제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 관한 평가 장치와 조합하여 사용하는 평가 장치의 예를 나타낸다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서, 이미 설명한 실시 형태와 동일 구성부에 대한 설명은 생략하는 경우가 있다.In the second embodiment, an example of an evaluation device used in combination with the evaluation device according to the first embodiment is shown. Additionally, in the second embodiment, descriptions of the same components as those in the already described embodiment may be omitted.
도 23은 제2 실시 형태에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이다. 예를 들어, Yogyo-Kyokai-Shi(요업협회지) 87 {3} 1979 등에서 설명되고 있다. 도 23에 도시한 바와 같이, 평가 장치(2)는, 광원(15)과, 광 공급 부재(25)와, 광 취출 부재(35)와, 광 변환 부재(45)와, 편광 부재(55)와, 촬상 소자(65)와, 연산부(75)를 갖는다. 평가 장치(2)는, 도 1에 도시한 평가 장치(1)와 조합하여 사용할 수 있다. 평가 장치(2)는, 도 18에 도시한 평가 장치(1A), 도 19에 도시한 평가 장치(1B), 도 20에 도시한 평가 장치(1C 및 1D), 도 21에 도시한 평가 장치(1E)와 조합하여 사용해도 된다.Fig. 23 is a diagram illustrating an evaluation device according to the second embodiment. For example, it is explained in Yogyo-Kyokai-Shi (Journal of the Ceramics Association) 87 {3} 1979. As shown in FIG. 23, the
평가 장치(2)에 있어서, 광원(15)은, 광 공급 부재(25)로부터 강화 유리(200)의 표면층에 광선 La를 입사시키도록 배치되어 있다. 간섭을 이용하기 위해, 광원(15)의 파장은, 단순한 명암 표시로 되는 단파장인 것이 바람직하다.In the
광원(15)으로서는, 예를 들어 용이하게 단파장의 광이 얻어지는 Na 램프를 사용할 수 있고, 이 경우의 파장은 589.3㎚이다. 또한, 광원(15)으로서, Na 램프보다 단파장인 수은 램프를 사용해도 되고, 이 경우의 파장은, 예를 들어 수은 I선인 365㎚이다. 단, 수은 램프는 많은 휘선이 있으므로, 365㎚ 라인만을 투과시키는 대역 통과 필터를 통해 사용하는 것이 바람직하다.As the
또한, 광원(15)으로서 LED(Light Emitting Diode)를 사용해도 된다. 근년, 많은 파장의 LED가 개발되어 있지만, LED의 스펙트럼폭은 반값폭으로 10㎚ 이상이며, 단파장성이 나쁘고, 온도에 따라 파장이 변화된다. 그 때문에, 대역 통과 필터를 통해 사용하는 것이 바람직하다.Additionally, an LED (Light Emitting Diode) may be used as the
광원(15)을 LED에 대역 통과 필터를 통과시킨 구성으로 한 경우, Na 램프나 수은 램프일수록 단파장성은 없지만, 자외 영역부터 적외 영역까지 임의의 파장을 사용할 수 있는 점에서 적합하다. 또한, 광원(15)의 파장은, 평가 장치(2)의 측정의 기본 원리에는 영향을 미치지 않기 때문에, 위에 예시한 파장 이외의 광원을 사용해도 상관없다.When the
단, 광원(15)으로서 자외선을 조사하는 광원을 사용함으로써, 측정의 분해능을 향상시킬 수 있다. 즉, 평가 장치(2)로 측정하는 강화 유리(200)의 표면층은 수㎛ 정도의 두께이기 때문에, 광원(15)으로서 자외선을 조사하는 광원을 사용함으로써 적당한 개수의 간섭 줄무늬가 얻어져, 분해능이 향상된다. 한편, 광원(15)으로서 자외선보다도 장파장의 광을 조사하는 광원을 사용하면, 간섭 줄무늬의 개수가 줄어들기 때문에 분해능이 저하된다.However, by using a light source that irradiates ultraviolet rays as the
광 공급 부재(25) 및 광 취출 부재(35)는, 피측정체인 강화 유리(200)의 표면(210)에 광학적으로 접촉한 상태에서 적재되어 있다. 광 공급 부재(25)는, 광원(15)으로부터의 광을 강화 유리(200)에 입사시키는 기능을 구비하고 있다. 광 취출 부재(35)는, 강화 유리(200)의 표면층에서 전파된 광을 강화 유리(200)의 외부로 출사시키는 기능을 구비하고 있다.The
광 공급 부재(25) 및 광 취출 부재(35)로서는, 예를 들어 광학 유리제의 프리즘을 사용할 수 있다. 이 경우, 강화 유리(200)의 표면(210)에 있어서, 광선이 이들 프리즘을 통해 광학적으로 입사 및 출사하기 때문에, 이들 프리즘의 굴절률은 강화 유리(200)의 굴절률보다도 크게 할 필요가 있다. 또한, 각 프리즘의 경사면에 있어서, 입사광 및 출사광이 대략 수직으로 통과하는 굴절률을 선택할 필요가 있다.As the
예를 들어, 프리즘의 경사각이 60°이고, 강화 유리(200)의 굴절률이 1.52인 경우에는, 프리즘의 굴절률은 예를 들어 1.72이다. 또한, 광 공급 부재(25) 및 광 취출 부재(35)로서, 프리즘 대신에, 마찬가지의 기능을 구비한 다른 부재를 사용해도 된다. 또한, 광 공급 부재(25) 및 광 취출 부재(35)를 일체 구조로 해도 된다. 또한, 안정적으로 광학적인 접촉을 하게 하기 위해, 광 공급 부재(25) 및 광 취출 부재(35)와 강화 유리(200) 사이에, 광 공급 부재(25) 및 광 취출 부재(35)의 굴절률과 강화 유리(200)의 굴절률 사이의 값이 되는 굴절률의 액체(겔상이어도 됨)를 충전하는 경우도 있다.For example, when the inclination angle of the prism is 60° and the refractive index of the tempered
광 취출 부재(35)로부터 출사된 광의 방향으로는 촬상 소자(65)가 배치되어 있고, 광 취출 부재(35)와 촬상 소자(65) 사이에, 광 변환 부재(45)와 편광 부재(55)가 삽입되어 있다.An
광 변환 부재(45)는, 광 취출 부재(35)로부터 출사된 광선을 휘선열으로 변환하여 촬상 소자(65) 상에 집광하는 기능을 구비하고 있다. 광 변환 부재(45)로서는, 예를 들어 볼록 렌즈를 사용할 수 있지만, 마찬가지의 기능을 구비한 다른 부재를 사용해도 된다.The
편광 부재(55)는, 강화 유리(200)와 광 취출 부재(35)의 경계면에 대하여 평행 및 수직으로 진동하는 2종의 광 성분 중 한쪽을 선택적으로 투과하는 기능을 구비하고 있는 광 분리 수단이다. 편광 부재(55)로서는, 예를 들어 회전 가능한 상태로 배치된 편광판 등을 사용할 수 있지만, 마찬가지의 기능을 구비한 다른 부재를 사용해도 된다. 여기서, 강화 유리(200)와 광 취출 부재(35)의 경계면에 대하여 평행으로 진동하는 광 성분은 S 편광이며, 수직으로 진동하는 광 성분은 P 편광이다.The polarizing
또한, 강화 유리(200)와 광 취출 부재(35)의 경계면은, 광 취출 부재(35)를 통해 강화 유리(200)의 외부로 출사한 광의 출사면과 수직이다. 그래서, 광 취출 부재(35)를 통해 강화 유리(200)의 외부로 출사한 광의 출사면에 대하여 수직으로 진동하는 광 성분은 S 편광이며, 평행으로 진동하는 광 성분은 P 편광이라고 바꿔 말해도 된다.Additionally, the boundary surface between the
촬상 소자(65)는, 광 취출 부재(35)로부터 출사되어, 광 변환 부재(45) 및 편광 부재(55)를 경유하여 수광한 광을 전기 신호로 변환하는 기능을 구비하고 있다. 촬상 소자(65)로서는, 예를 들어 촬상 소자(60)와 마찬가지의 소자를 사용할 수 있다.The
연산부(75)는, 촬상 소자(65)로부터 화상 데이터를 도입하여, 화상 처리나 수치 계산을 하는 기능을 구비하고 있다. 연산부(75)는, 이것 이외의 기능(예를 들어, 광원(15)의 광량이나 노광 시간을 제어하는 기능 등)을 갖는 구성으로 해도 된다. 연산부(75)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 메인 메모리 등을 포함한다.The
이 경우, 연산부(75)의 각종 기능은, ROM 등에 기록된 프로그램이 메인 메모리에 판독되어 CPU에 의해 실행됨으로써 실현할 수 있다. 연산부(75)의 CPU는, 필요에 따라서 RAM으로부터 데이터를 판독하거나, 저장하거나 할 수 있다. 단, 연산부(75)의 일부 또는 전부는, 하드웨어에 의해서만 실현되어도 된다. 또한, 연산부(75)는, 물리적으로 복수의 장치 등을 가져도 된다. 연산부(75)로서는, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터를 사용할 수 있다.In this case, various functions of the
평가 장치(2)에서는, 광원(15)으로부터 광 공급 부재(25)를 통해 강화 유리(200)의 표면층에 입사한 광선 La는 표면층 내에서 전파된다. 그리고, 광선 La가 표면층 내에서 전파되면, 광 도파 효과에 의해 모드가 발생하고, 몇 가지의 정해진 경로로 진행하여 광 취출 부재(35)에 의해, 강화 유리(200)의 외부로 취출된다.In the
그리고, 광 변환 부재(45) 및 편광 부재(55)에 의해, 촬상 소자(65) 상에, 모드마다 P 편광 및 S 편광의 휘선이 되어 결상된다. 촬상 소자(65) 상에 발생한 모드의 수의 P 편광 및 S 편광의 휘선의 화상 데이터는, 연산부(75)로 보내진다. 연산부(75)에서는, 촬상 소자(65)로부터 보내진 화상 데이터로부터, 촬상 소자(65) 상의 P 편광 및 S 편광의 휘선의 위치를 산출한다.Then, by the
이와 같은 구성에 의해, 평가 장치(2)에서는, P 편광 및 S 편광의 휘선의 위치에 기초하여, 강화 유리(200)의 표면층에 있어서의 표면으로부터 깊이 방향의, P 편광 및 S 편광의 각각의 굴절률 분포를 산출할 수 있다. 또한, 산출한 P 편광 및 S 편광의 각각의 굴절률 분포의 차와, 강화 유리(200)의 광 탄성 상수에 기초하여, 강화 유리(200)의 표면층에 있어서의 표면으로부터 깊이 방향의 응력 분포를 산출할 수 있다.With this configuration, the
이와 같이, 평가 장치(2)는, 강화 유리의 표면층의 도파광을 이용하여 응력 분포를 측정 가능한 평가 장치이다. 여기서, 유리 표면의 도파광은, 강화 유리(200)의 굴절률이 표면으로부터 깊어질수록 낮아지는 층에서 발생한다. 깊어짐에 따라, 굴절률이 높아지는 층에서는 도파광은 발생하지 않는다. 예를 들어, 리튬·알루미노실리케이트계 유리에 있어서, 유리의 최표면 부근만, 굴절률이 깊어짐에 따라 낮아지지만, 어떤 깊이부터, 깊이와 함께 굴절률이 높아진다. 이와 같은 강화 유리의 경우, 굴절률이 깊어짐에 따라 낮아지는 최표면층에만 도파광이 발생하고, 그 부분 즉, 굴절률 분포가 반전되는 깊이까지는 응력 분포를 측정할 수 있다.In this way, the
한편, 제1 실시 형태 1의 도 9에 도시한 산란광의 화상에서, 도 9 중의 점 A는 유리 표면이며, 표면 산란광이 강하게 주위로 퍼져 있다. 이 퍼진 표면 산란광은, 표면점의 정보를 반영하고 있다. 표면점 A에서는, 올바른 정보이지만, 예를 들어 표면점 A로부터 약간 유리의 깊은 부분에서의 레이저광 L의 산란광은, 본래의 그 점에서의 유리의 응력을 반영한 산란광에 표면점 A에서의 응력을 반영한 산란광이 섞여 있는 상태이며, 표면 산란광이 겹쳐 있는 부분에 대해서는, 정확하게 응력을 측정하는 것이 곤란하다.On the other hand, in the image of scattered light shown in FIG. 9 of the first embodiment, point A in FIG. 9 is the glass surface, and the surface scattered light is strongly spread around. This spread surface scattered light reflects information of surface points. At surface point A, the information is correct, but for example, the scattered light of the laser light L in a slightly deeper part of the glass from surface point A is the scattered light that reflects the original stress of the glass at that point, and the stress at surface point A is The reflected scattered light is mixed, and it is difficult to accurately measure stress in areas where surface scattered light overlaps.
이 표면 산란광이 겹치는 부분의 깊이는 유리의 질이나, 유리의 표면 상태에 의해 다르지만, 통상 10㎛ 정도이다. 강화 유리의 강화층 깊이가 깊고, 최표면 부근, 예를 들어 깊이 수10㎛ 정도의 표면 영역에 있어서, 응력의 깊이 방향의 변화가 완만한, 표면 응력값이 낮거나, 혹은, 강화층이 깊은 강화 유리에서는, 정확하게 측정되지 않는 깊이 10㎛ 이내에서도, 그것보다 깊은 부분의 응력의 분포를 유리 표면으로 외삽해도 정확한 응력을 추정할 수 있다.The depth of the part where this surface scattered light overlaps varies depending on the quality of the glass and the surface condition of the glass, but is usually about 10 μm. The depth of the reinforcing layer of tempered glass is deep, and in the surface area near the outermost surface, for example, about 10㎛ in depth, the change in the depth direction of stress is gradual, the surface stress value is low, or the reinforcing layer is deep. In tempered glass, even within a depth of 10 μm that cannot be accurately measured, accurate stress can be estimated by extrapolating the distribution of stress in deeper areas to the glass surface.
그러나, 강화 유리(200)의 응력 분포가, 최표면 근방, 예를 들어 강화 유리(200)의 표면과 깊이 10㎛ 사이에 갑자기 응력이 높아지는 강화 유리에 있어서는, 외삽에 의한 최표면 부근의 응력값의 추정값에 큰 오차가 발생한다. 특히, 최표면의 응력값은 오차가 크다. 그러나, 이 표면 산란광이 방해를 하는 영역 이외에서는, 절댓값으로서, 정확하게 응력 분포를 측정 가능하다.However, the stress distribution of the tempered
최표면의 응력값, 혹은 최표면 부근의 응력 분포를 평가 장치(2)로 측정한 응력값, 혹은 응력 분포와, 평가 장치(1)로 측정한 응력 분포 중, 표면 산란광에 의해 방해를 받지 않는 최표면으로부터 충분히 깊은 부분의 응력 분포를 합침으로써, 전체의 응력 분포를 고정밀도로 측정할 수 있다.Among the stress values at the outermost surface or the stress distribution near the outermost surface measured with the evaluation device (2), and the stress distribution measured with the evaluation device (1), those that are not disturbed by surface scattered light By combining the stress distribution of sufficiently deep portions from the outermost surface, the overall stress distribution can be measured with high precision.
평가 장치(1)의 충분히 신뢰할 수 있는 깊이 영역과 평가 장치(2)의 측정이 가능한 깊이 영역이 불연속인 경우에는, 강화 유리에 있어서, 이론적으로 예상되는 응력 분포 함수를 사용하여, 최소 제곱법으로, 근사 계산을 함으로써, 불연속한 영역의 응력도 정확하게 추정 가능하다.In the case where the sufficiently reliable depth region of the
도 24는 평가 장치(1 및 2)에서 측정한 응력 분포를 동일한 그래프에 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로는, 표면으로부터 깊이 10㎛ 부근에 응력의 기울기가 갑자기 변화되는 영역을 갖는, 2단계로 화학 강화된 응력 분포를 갖는 강화 유리를, 평가 장치(2)로 측정한 최표면 부근의 응력 분포(영역 A)와, 평가 장치(1)로 측정한 충분히 신뢰할 수 있는 영역에서의 응력 분포(영역 C)를 동일한 그래프에 나타내고 있다.Figure 24 is a diagram showing the stress distribution measured by the
도 24의 예에서는, 중간에, 평가 장치(1)에서도 평가 장치(2)에서도 측정되지 않는 영역 B가 존재한다. 영역 A 및 C의 응력 분포에 기초하여, 영역 B에 있어서 예상되는 응력 분포의 함수로 최소 제곱법으로 구한 곡선을 점선으로 나타낸다. 이 경우, 굴곡점이 포함되는 영역의 실제 데이터가 없더라도, 최소 제곱법으로 구해진 곡선으로부터, 굴곡점 위치도 추정 가능하다.In the example of FIG. 24, there is a region B in the middle that is not measured by either the
(측정의 플로)(Measurement flow)
다음에, 도 25 및 도 26을 참조하면서 측정의 플로에 대하여 설명한다. 도 25는 평가 장치(2)를 사용한 평가 방법을 예시하는 흐름도이다. 도 26은 평가 장치(2)의 연산부(75)의 기능 블록을 예시하는 도면이다.Next, the measurement flow will be explained with reference to FIGS. 25 and 26. 25 is a flowchart illustrating an evaluation method using the
먼저, 스텝 S407에서는, 강화 유리(200)의 표면층 내에 광원(15)으로부터의 광을 입사시킨다(광 공급 공정). 다음에, 스텝 S408에서는, 강화 유리(200)의 표면층 내에서 전파된 광을 강화 유리(200)의 외부로 출사시킨다(광 취출 공정).First, in step S407, light from the
다음에, 스텝 S409에서는, 광 변환 부재(45) 및 편광 부재(55)는, 출사된 광의, 출사면에 대하여 평행 및 수직으로 진동하는 2종의 광 성분(P 편광과 S 편광)에 대하여, 각각 적어도 2개 이상의 휘선을 갖는 2종의 휘선열로서 변환한다(광 변환 공정).Next, in step S409, the
다음에, 스텝 S410에서는, 촬상 소자(65)는, 광 변환 공정에 의해 변환된 2종의 휘선열을 촬상한다(촬상 공정). 다음에, 스텝 S411에서는, 연산부(75)의 위치 측정 수단(751)은, 촬상 공정에서 얻어진 화상으로부터 2종의 휘선열의 각 휘선의 위치를 측정한다(위치 측정 공정).Next, in step S410, the
다음에, 스텝 S412에서는, 연산부(75)의 응력 분포 산출 수단(752)은, 2종의 휘선열의 각각 적어도 2개 이상의 휘선의 위치로부터, 2종의 광 성분에 대응한 강화 유리(200)의 표면으로부터 깊이 방향에 걸치는 굴절률 분포를 산출한다. 그리고, 2종의 광 성분의 굴절률 분포의 차와 유리의 광 탄성 상수에 기초하여, 강화 유리(200)의 표면으로부터 깊이 방향에 걸치는 응력 분포를 산출한다(응력 분포 산출 공정).Next, in step S412, the stress distribution calculation means 752 of the
다음에, 스텝 S413에서는, 연산부(75)의 합성 수단(753)은, 스텝 S412에서 산출한 응력 분포와, 평가 장치(1)의 연산부(70)의 응력 분포 산출 수단(703)이 산출한 응력 분포를 합성한다.Next, in step S413, the synthesis means 753 of the
평가 장치(1)의 충분히 신뢰할 수 있는 깊이 영역과 평가 장치(2)의 측정이 가능한 깊이 영역이 불연속인 경우에는, 연산부(75)의 합성 수단(753)은, 예를 들어 도 24에 도시한 바와 같이, 평가 장치(2)의 연산부(75)의 응력 분포 산출 수단(752)이 산출한 영역 A의 응력 분포와, 평가 장치(1)의 연산부(70)의 응력 분포 산출 수단(703)이 산출한 영역 C의 응력 분포에 기초하여, 최소 제곱법 등으로 영역 B의 응력 분포를 산출한다.In the case where the sufficiently reliable depth region of the
또한, 연산부(75)는, 도 26의 구성에다가, CT값을 산출하는 CT값 산출 수단이나, DOL_Zero값을 산출하는 DOL_Zero값 산출 수단 등을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 합성 수단(753)이 산출한 응력 분포에 기초하여, CT값이나 DOL_Zero값을 산출할 수 있다.Additionally, the
다음에, 응력 분포의 각 특성값의 도출예에 대하여 설명한다. 도 27은 강화 유리의 깊이 방향의 응력 분포를 예시하는 도면이다. 도 27에 있어서, CS2는 최표면의 응력값, CS_TP는 응력 분포가 굴곡하는 위치의 응력값, CT는 유리 최심부에 있어서의 응력값, DOL_TP는 응력 분포가 굴곡하는 위치의 유리 깊이, DOL_zero는 응력값이 제로로 되는 유리 깊이, DOL_tail은 응력값이 CT와 동일한 값으로 되는 유리 깊이이다.Next, an example of deriving each characteristic value of the stress distribution will be described. Figure 27 is a diagram illustrating the stress distribution in the depth direction of tempered glass. In Figure 27, CS2 is the stress value at the outermost surface, CS_TP is the stress value at the position where the stress distribution bends, CT is the stress value at the deepest part of the glass, DOL_TP is the glass depth at the position where the stress distribution bends, and DOL_zero is The glass depth at which the stress value becomes zero, DOL_tail, is the glass depth at which the stress value becomes the same as CT.
도 28에 도시한 바와 같이, 스텝 S501에 있어서 응력 분포를 측정하고, 스텝 S502에 있어서 스텝 S501에서 측정한 응력 분포에 기초하여 특성값을 도출할 수 있다. 이하에 보다 상세하게 설명한다.As shown in FIG. 28, the stress distribution can be measured in step S501, and the characteristic value can be derived in step S502 based on the stress distribution measured in step S501. This is explained in more detail below.
도 29는 측정된 응력 분포로부터 각 특성값을 도출한 예를 도시하고 있다. 예를 들어, 도 30의 스텝 S601에 있어서, 응력 분포의 전체 분포(도 29에 도시한 실선 전체)를 평가 장치(1)로 측정한다. 그리고, 스텝 S604에서 각 특성값을 도출한다.Figure 29 shows an example of deriving each characteristic value from the measured stress distribution. For example, in step S601 of FIG. 30, the entire stress distribution (the entire solid line shown in FIG. 29) is measured by the
스텝 S604에서는, 예를 들어 이하와 같이 하여, 각 특성값을 도출한다. 즉, 도 29에 도시한 바와 같이, CS2를 통과하는 선분, 및 DOL_zero를 통과하는 선분의 2개의 선분을 생각한다. 그리고, 2개의 선분과 측정한 응력 분포의 차가 최소로 되도록 하였을 때, 2개의 선분의 교점을 CS_TP 및 DOL_TP라 한다. 또한, DOL_zero를 통과하는 선분과 CT의 교점을 DOL_tail이라 한다.In step S604, each characteristic value is derived, for example, as follows. That is, as shown in Fig. 29, consider two line segments: a line segment passing through CS2 and a line segment passing through DOL_zero. And, when the difference between the two line segments and the measured stress distribution is minimized, the intersection points of the two line segments are called CS_TP and DOL_TP. Additionally, the intersection of the line segment passing through DOL_zero and CT is called DOL_tail.
이 방법은, 예를 들어 리튬·알루미노실리케이트계 강화 유리, 질산나트륨과 질산칼륨의 혼합염을 사용하여 1회의 화학 강화를 행한 강화 유리, 질산나트륨이 들어간 용융염과 질산칼륨이 들어간 용융염을 각각 1회 이상 사용하여 화학 강화를 행한 강화 유리, 풍냉 강화와 화학 강화의 양쪽을 행한 강화 유리 등에 적용 가능하다.This method includes, for example, lithium-aluminosilicate-based tempered glass, tempered glass that has been chemically strengthened once using a mixed salt of sodium nitrate and potassium nitrate, and molten salt containing sodium nitrate and molten salt containing potassium nitrate. It can be applied to tempered glass that has been chemically strengthened by each use more than once, and tempered glass that has undergone both wind and chemical strengthening, etc.
도 31은 측정된 응력 분포로부터 각 특성값을 도출한 다른 예를 도시하고 있다. 예를 들어, 도 32의 스텝 S601에서는, 응력 분포의 전체 분포를 평가 장치(1)로 측정한다. 다음에, 스텝 S602에서는, DOL_TP보다도 유리 표층측을 평가 장치(2)로 측정한다. 또한, 평가 장치(2)로 DOL_TP보다도 심층측을 측정하는 것은 곤란하다. 스텝 S601과 스텝 S602는 순부동이다.Figure 31 shows another example of deriving each characteristic value from the measured stress distribution. For example, in step S601 of FIG. 32, the overall stress distribution is measured by the
다음에, 스텝 S603에서는, 스텝 S602에서 측정한 부분과, 그것보다 심층측의 스텝 S601에서 측정한 부분을 합성한다. 이에 의해, 도 31의 응력 분포가 얻어진다. 그 후, 예를 들어 도 30의 스텝 S604와 마찬가지로 하여, 각 특성값을 도출할 수 있다.Next, in step S603, the portion measured in step S602 and the portion measured in step S601 on the deeper side are combined. As a result, the stress distribution in Figure 31 is obtained. After that, for example, each characteristic value can be derived in the same manner as step S604 in FIG. 30 .
혹은, 스텝 S602는 상기와 마찬가지로 하여, 스텝 S601에서는 DOL_zero와 CT를 측정한다. 그리고, 스텝 S603에서는, 도 33에 도시한 바와 같이, 스텝 S602에서 얻어진 CS_TP와 DOL_TP의 교점으로부터 스텝 S601에서 얻어진 DOL_zero를 통과하는 직선을 그어, CT로 될 때까지를 응력 분포로 해도 된다.Alternatively, step S602 is similar to the above, and DOL_zero and CT are measured in step S601. Then, in step S603, as shown in FIG. 33, a straight line passing through DOL_zero obtained in step S601 is drawn from the intersection of CS_TP and DOL_TP obtained in step S602, and the stress distribution may be used up to CT.
응력 분포의 측정에서 얻어진 각 특성값을 사용하여 품질 판단을 행할 수 있다. 도 34는 응력 분포의 측정에서 얻어진 각 특성값을 사용한 품질 판단의 흐름도의 일례이다. 도 34에서는, 먼저, 도 32와 마찬가지로 스텝 S601 내지 S603을 실행한다. 다음에, 스텝 S604에서는, 스텝 S601 및 S602에서 얻어진 데이터에 기초하여, CS2, CS_TP, CT, DOL_TP, DOL_zero, DOL_tail의 6개의 특성값(이하, 간단히 6개의 측정값이라 칭하는 경우가 있음)을 도출한다. 다음에, 스텝 S605에서는, 스텝 S604에서 도출한 6개의 특성값이, 사전의 요구 사양에 정해진 허용 범위에 들어 있는지 여부를 판단한다. 이 방법에서는, 1회의 품질 판단에, 스텝 S601 및 S602의 2회의 측정이 필요해진다.Quality judgment can be made using each characteristic value obtained from measurement of stress distribution. Figure 34 is an example of a flowchart of quality judgment using each characteristic value obtained from measurement of stress distribution. In FIG. 34, steps S601 to S603 are first executed as in FIG. 32. Next, in step S604, six characteristic values (hereinafter sometimes simply referred to as six measurement values) of CS2, CS_TP, CT, DOL_TP, DOL_zero, and DOL_tail are derived based on the data obtained in steps S601 and S602. do. Next, in step S605, it is determined whether the six characteristic values derived in step S604 are within the allowable range determined in the prior requirement specifications. In this method, two measurements of steps S601 and S602 are required for one quality judgment.
도 35는 응력 분포의 측정에서 얻어진 각 특성값을 사용한 품질 판단의 흐름도의 다른 예이다. 도 35의 (a)에서는, 먼저, 스텝 S600에서 예비 데이터를 취득한다. 구체적으로는, 예를 들어 1로트에 대해, 소정의 수량에 대하여, 평가 장치(1 및 2)를 사용하여, 6개의 특성값을 도출한다. 그리고, 제품의 요구 사양과 도출한 특성값에 기초하여, 특성값의 허용 범위를 정한다.Figure 35 is another example of a flowchart of quality judgment using each characteristic value obtained from measurement of stress distribution. In Figure 35(a), preliminary data is first acquired in step S600. Specifically, for example, for one lot, for a predetermined quantity, six characteristic values are derived using the
다음에, 스텝 S601에서는, DOL_TP보다도 유리 심층측을 평가 장치(1)로 측정한다. 그리고, 스텝 S604에서는, 스텝 S600의 평가 장치(2)의 데이터와 스텝 S601의 평가 장치(1)의 데이터에 기초하여, 6개의 특성값을 다시 도출한다.Next, in step S601, the deeper side of the glass than DOL_TP is measured using the
다음에, 스텝 S605에서는, 스텝 S604에서 측정한 6개의 특성값이, 스텝 S600에서 정한 허용 범위에 들어가는지 여부를 판단한다. 이 방법에서는, 예비 공정에서 측정한 수량 이외에 대해서는, 1회의 품질 판단에, 스텝 S601의 1회의 측정만이 필요해진다. 따라서, 도 34의 경우보다도 품질 관리 플로를 간소화할 수 있다.Next, in step S605, it is determined whether the six characteristic values measured in step S604 fall within the allowable range determined in step S600. In this method, for quantities other than those measured in the preliminary process, only one measurement in step S601 is required for one quality judgment. Therefore, the quality control flow can be simplified compared to the case of FIG. 34.
또한, 도 35의 (a)의 예비 데이터에서는 판 두께도 함께 측정하고, 스텝 S601에 있어서 판 두께도 측정함으로써, 스텝 S604에 있어서 판 두께가 다른 효과도 포함시켜 특성값을 도출해도 된다.In addition, in the preliminary data shown in Figure 35 (a), the sheet thickness is also measured, and by measuring the sheet thickness in step S601, the characteristic value may be derived by including the effect of different sheet thicknesses in step S604.
또한, 도 35의 (b)와 같이 해도 된다. 도 35의 (b)에서는, 도 35의 (a)와 마찬가지로, 먼저, 스텝 S600에서 예비 데이터를 취득하고, 특성값의 허용 범위를 정한다.Additionally, it may be done as shown in Figure 35(b). In Figure 35(b), as in Figure 35(a), preliminary data is first acquired in step S600, and the allowable range of characteristic values is determined.
다음에, 스텝 S602에서는, DOL_TP보다도 유리 표층측을 평가 장치(2)로 측정한다. 그리고, 스텝 S604에서는, 스텝 S600의 평가 장치(1)의 데이터와 스텝 S602의 평가 장치(2)의 데이터에 기초하여, 6개의 특성값을 다시 도출한다.Next, in step S602, the glass surface layer side rather than DOL_TP is measured using the
다음에, 스텝 S605에서는, 스텝 S604에서 측정한 6개의 특성값이, 스텝 S600에서 정한 허용 범위에 들어가는지 여부를 판단한다. 이 방법에서는, 예비 공정에서 측정한 수량 이외에 대해서는, 1회의 품질 판단에, 스텝 S602의 1회의 측정만이 필요해진다. 따라서, 이 경우도, 도 35의 (a)와 마찬가지로, 도 34의 경우보다도 품질 관리 플로를 간소화할 수 있다.Next, in step S605, it is determined whether the six characteristic values measured in step S604 fall within the allowable range determined in step S600. In this method, for quantities other than those measured in the preliminary process, only one measurement in step S602 is required for one quality judgment. Therefore, in this case as well, like (a) in Figure 35, the quality control flow can be simplified compared to the case in Figure 34.
또한, 도 35의 (b)의 예비 데이터에서는 판 두께도 함께 측정하고, 스텝 S602에 있어서 판 두께도 측정함으로써, 스텝 S604에 있어서 판 두께가 다른 효과도 포함시켜 특성값을 도출해도 된다.In addition, in the preliminary data in Figure 35 (b), the sheet thickness is also measured, and by measuring the sheet thickness in step S602, the characteristic value may be derived by including the effect of different sheet thicknesses in step S604.
도 36은 리튬·알루미노실리케이트계 강화 유리와 같은 리튬 함유 유리(리튬이 2wt% 이상 포함되는 유리)에 대하여 2회 이상의 강화를 하는 경우의 품질 판단의 흐름도의 일례이다. 도 36에서는, 최종회 이외의 강화에 관한 강화 유리를 평가 장치(1)의 측정 결과에 기초하여 합격 여부를 판정하고, 최종회의 강화에 관한 강화 유리를 평가 장치(2)의 측정 결과에 기초하여 합격 여부를 판정한다.Figure 36 is an example of a flowchart of quality judgment when strengthening twice or more for lithium-containing glass (glass containing 2 wt% or more of lithium) such as lithium-aluminosilicate-based tempered glass. In Figure 36, the tempered glass for tempering other than the final time is judged to pass or not based on the measurement result of the
구체적으로는, 먼저, 스텝 S650에서 1회째의 화학 강화를 행한다. 그리고, 스텝 S651에서, DOL_TP보다도 유리 심층측의 응력 분포(이후, 제1 응력 분포라 칭하는 경우가 있음)를 평가 장치(1)로 측정한다. 스텝 S651에서의 측정 결과에 문제가 있으면(NG의 경우), 그 강화 유리는 출하 대상 외가 된다. 한편, 스텝 S651에서의 측정 결과에 문제가 없으면(OK의 경우), 스텝 S652로 이행하여 2회째의 화학 강화를 행한다. 스텝 S651에 있어서의 합격 여부 판정(OK/NG의 판정)은, 평가 장치(1)의 측정 결과로부터 도출한 6개의 특성값의 전부 또는 일부(예를 들어, CT와 DOL_zero)에 기초하여 행할 수 있다.Specifically, first, the first chemical strengthening is performed in step S650. Then, in step S651, the stress distribution (hereinafter sometimes referred to as the first stress distribution) on the deeper side of the glass than DOL_TP is measured by the
다음에, 스텝 S653에서, DOL_TP보다도 유리 표층측의 응력 분포(이후, 제2 응력 분포라 칭하는 경우가 있음)를 평가 장치(2)로 측정한다. 스텝 S653에서의 측정 결과에 문제가 있으면(NG의 경우), 그 강화 유리는 출하 대상 외가 된다. 한편, 스텝 S653에서의 측정 결과에 문제가 없으면(OK의 경우), 스텝 S654의 다음 공정으로 진행한다. 스텝 S653에 있어서의 합격 여부 판정(OK/NG의 판정)의 구체적인 방법에 대해서는, 후술한다.Next, in step S653, the stress distribution (hereinafter sometimes referred to as the second stress distribution) on the glass surface layer side rather than DOL_TP is measured by the
다음 공정으로서는, 예를 들어 터치 폴리쉬 공정을 들 수 있다. 터치 폴리쉬 공정은, 예를 들어 강화 유리(200)의 표면을 비교적 낮은 면압으로 연마하는 마무리 연마의 공정이다. 단, 터치 폴리쉬 공정을 마련하는 것은 필수는 아니고, 스텝 S653이 최종 공정이어도 된다.The next process includes, for example, a touch polish process. The touch polish process is, for example, a final polishing process in which the surface of the tempered
또한, 스텝 S653 후에, 3회째의 화학 강화 및 합격 여부 판정을 행해도 된다. 이 경우에는, 스텝 S653에 있어서 2회째의 강화에 관한 강화 유리를 스텝 S651과 마찬가지로 평가 장치(1)의 측정 결과에 기초하여 합격 여부를 판정하고, 3회째의 강화(최종회의 강화)에 관한 강화 유리를 평가 장치(2)의 측정 결과에 기초하여 합격 여부를 판정한다.Additionally, after step S653, a third chemical strengthening and pass judgment may be performed. In this case, in step S653, the tempered glass for the second tempering is judged to pass or fail based on the measurement results of the
강화의 횟수가 더 증가한 경우도 마찬가지이며, 최종회 이외의 강화에 관한 강화 유리를 평가 장치(1)의 측정 결과에 기초하여 합격 여부를 판정하고, 최종회의 강화에 관한 강화 유리를 평가 장치(2)의 측정 결과에 기초하여 합격 여부를 판정한다. 이에 의해, 측정 재현성을 유지하면서, 평가 시간을 단축 가능해진다.The same applies when the number of temperings increases further, and the tempered glass for tempering other than the final time is judged to pass or fail based on the measurement results of the evaluation device (1), and the tempered glass for the final tempering is judged to be pass or not using the evaluation device (2). Pass or fail is judged based on the measurement results. This makes it possible to shorten the evaluation time while maintaining measurement reproducibility.
여기서, 스텝 S653에 있어서의 합격 여부 판정(OK/NG의 판정)의 구체적인 방법에 대하여 설명한다.Here, a specific method of pass/failure judgment (OK/NG judgment) in step S653 will be described.
(평가용 데이터 도출)(Deriving data for evaluation)
먼저, 사전에 평가용 데이터 도출을 행한다. 구체적으로는, 도 37에 도시한 바와 같이, 스텝 S660에서 1회째의 화학 강화를 행한다. 그리고, 스텝 S661에서, DOL_TP보다도 유리 심층측을 평가 장치(1)에 의해 측정한다(1회째의 측정). 계속해서, 스텝 S662에서 2회째의 화학 강화를 행한다. 그리고, 스텝 S663에서, DOL_TP보다도 유리 심층측을 평가 장치(1)에 의해 측정한다(2회째의 측정). 그리고, 스텝 S664에서, 스텝 S661에서 얻어진 1회째의 측정 결과, 스텝 S663에서 얻어진 2회째의 측정 결과 중 한쪽 또는 양쪽에 기초하여 평가용 데이터(제1 응력 분포)를 도출한다.First, data for evaluation is derived in advance. Specifically, as shown in FIG. 37, the first chemical strengthening is performed in step S660. Then, in step S661, the deeper side of the glass than DOL_TP is measured by the evaluation device 1 (first measurement). Subsequently, a second chemical strengthening is performed in step S662. Then, in step S663, the deeper side of the glass than DOL_TP is measured by the evaluation device 1 (second measurement). Then, in step S664, evaluation data (first stress distribution) is derived based on one or both of the first measurement result obtained in step S661 and the second measurement result obtained in step S663.
또한, 평가용 데이터 도출은, 1로트에 대해 소정의 수량만을 사용하여 행한다. 또한, 평가용 데이터 도출에 있어서의 1회째의 화학 강화 및 2회째의 화학 강화는, 양산 시의 1회째의 화학 강화 및 2회째의 화학 강화와 동일 조건에서 행한다.In addition, derivation of data for evaluation is performed using only a predetermined quantity per lot. In addition, the first chemical strengthening and the second chemical strengthening in deriving evaluation data are performed under the same conditions as the first chemical strengthening and the second chemical strengthening during mass production.
(스텝 S653에 있어서의 합격 여부 판정의 방법)(Method for judging pass/failure in step S653)
먼저, 스텝 S653에서 얻어진 측정 결과와, 화학 강화하는 유리의 판 두께 t와, 도 37과 같이 구한 평가용 데이터에 기초하여, DOL_TP보다도 유리 표층측의 응력 분포(제2 응력 분포)와, DOL_TP보다도 유리 심층측의 응력 분포(제1 응력 분포)를 합성한다. 예를 들어, 도 38과 같은 결과가 얻어진다.First, based on the measurement results obtained in step S653, the plate thickness t of the glass to be chemically strengthened, and the evaluation data obtained as shown in Figure 37, the stress distribution (second stress distribution) on the surface layer of the glass is higher than that of DOL_TP. The stress distribution (first stress distribution) on the deep side of the glass is synthesized. For example, the result shown in Figure 38 is obtained.
도 38에 있어서, 실선으로 나타낸 FSM은 DOL_TP보다도 유리 표층측의 응력 분포(제2 응력 분포)를 나타내고, 파선으로 나타낸 SLP는 DOL_TP보다도 유리 심층측의 응력 분포(제1 응력 분포)를 나타내고 있다. 또한, t/2는 유리의 판 두께 중심을 나타내고 있다. 또한, CS0은 제1 응력 분포(SLP)를 강화 유리의 표면측으로 연장하였을 때의 표면의 응력값을 나타내고 있다.In Figure 38, the FSM shown with a solid line represents the stress distribution (second stress distribution) on the surface layer side of the glass compared to DOL_TP, and the SLP shown with a broken line represents the stress distribution (first stress distribution) on the deeper side of the glass than DOL_TP. Additionally, t/2 represents the center of the glass plate thickness. Additionally, CS 0 represents the surface stress value when the first stress distribution (SLP) is extended to the surface side of the tempered glass.
다음에, 합성 후의 응력 분포로부터 CT를 찾아내어 각 특성값을 도출하고, 각 특성값이 허용 범위에 들어 있는지 여부에 의해 합격 여부 판정(출하 판단)을 행한다.Next, CT is found from the stress distribution after synthesis, each characteristic value is derived, and a pass/fail judgment (shipment judgment) is made based on whether each characteristic value is within the allowable range.
이때, 제2 응력 분포(도 38의 FSM)는 함수 근사해도 된다. 함수 근사의 일례로서는, 하기의 식 2(수학식 2)로 직선 근사하는 것을 들 수 있다.At this time, the second stress distribution (FSM in Figure 38) may be approximated by a function. An example of function approximation is linear
식 2에 있어서, σf(x)는 제2 응력 분포, a는 기울기, CS2는 최표면의 응력값이다.In
함수 근사의 다른 예로서는, 하기의 식 3(수학식 3)으로 곡선 근사하는 것을 들 수 있다.Another example of function approximation is curve
식 3에 있어서, σf(x)는 제2 응력 분포, a는 기울기, CS2는 최표면의 응력값, erfc는 식 4(수학식 4)에 나타내는 오차 함수이다.In
함수 근사의 또 다른 예로서는, 다항식 근사하는 것을 들 수 있다.Another example of function approximation is polynomial approximation.
또한, 제1 응력 분포(도 38의 SLP)를 도 38의 상하 방향(응력값 축방향)으로 이동시켜도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 도 38에 도시한 합성 후의 응력 분포에 있어서, 제1 응력 분포(SLP)를 응력값 축방향으로 이동시켜, 합성 후의 응력 분포의 적분값이 제로로 되는 CT를 찾아내어 각 특성값을 도출한다. 그리고, 각 특성값이 허용 범위에 들어 있는지 여부에 의해 합격 여부 판정(출하 판단)을 행할 수 있다. 이때, 제1 응력 분포의 상하 방향의 이동량은, 유리의 판 두께와 제2 응력 분포를 기초로, 이론적인 식으로부터 산출해도, 이동량을 가정하고, 합성 후의 응력 분포의 적분값을 산출하고, 적분값이 제로로 되는 이동량을 찾아내도 된다.Additionally, the first stress distribution (SLP in FIG. 38) may be moved in the vertical direction (stress value axial direction) in FIG. 38. Specifically, for example, in the stress distribution after synthesis shown in Figure 38, the first stress distribution (SLP) is moved in the stress value axis direction, and the CT at which the integral value of the stress distribution after synthesis is zero is found. Derive each characteristic value. Then, a pass/fail judgment (shipment judgment) can be made based on whether each characteristic value is within the allowable range. At this time, even if the vertical movement amount of the first stress distribution is calculated from a theoretical equation based on the glass plate thickness and the second stress distribution, the movement amount is assumed, the integral value of the stress distribution after synthesis is calculated, and the integral value is calculated. You can also find the movement amount whose value is zero.
또한, 합성 후의 응력 분포 σ(x)를 하기의 식 5(수학식 5)로 근사하고, σ(x)의 적분값(x=0 내지 t/2: t는 유리의 판 두께)이 제로로 되는 CT를 찾아내어 각 특성값을 도출한다. 그리고, 각 특성값이 허용 범위에 들어 있는지 여부에 의해 합격 여부 판정(출하 판단)을 행해도 된다.In addition, the stress distribution σ(x) after synthesis is approximated by Equation 5 below, and the integral value of σ(x) (x=0 to t/2: t is the glass plate thickness) is set to zero. Find the corresponding CT and derive each characteristic value. Additionally, a pass/fail judgment (shipment judgment) may be made based on whether each characteristic value is within the allowable range.
식 5에 있어서, σ(x)는 합성 후의 응력 분포, σf(x)는 제2 응력 분포, t는 강화 유리의 판 두께, CS0 및 c는 제1 응력 분포에 기초하여 도출되는 파라미터이다.In Equation 5, σ(x) is the stress distribution after synthesis, σf(x) is the second stress distribution, t is the plate thickness of the tempered glass, and CS 0 and c are parameters derived based on the first stress distribution.
식 5에 있어서, t는 기지이다. 또한, CS0 및 c는, 평가용 데이터 도출에 있어서의 평가 장치(1)의 측정 결과로부터 얻을 수 있다.In equation 5, t is known. Additionally, CS 0 and c can be obtained from the measurement results of the
CS0 및 c는, 강화 조건에 기초한 시뮬레이션으로부터 얻어도 된다.CS 0 and c may be obtained from simulations based on reinforcement conditions.
혹은, CS0 및 c는, 양산에 있어서의 최종회의 1회 전의 강화에 관한 강화 유리의 평가 장치(1)의 측정 결과로부터 도출한 CS0' 및 c' 그리고 하기의 식 6(수학식 6) 및 식 7(수학식 7)에 의해 얻어도 된다.Alternatively, CS 0 and c are CS 0 'and c' derived from the measurement results of the tempered
식 6에 있어서, A1은 비례 상수이다.In equation 6, A1 is the proportionality constant.
식 7에 있어서, A2는 비례 상수이다.In equation 7, A2 is the proportionality constant.
여기서, A1 및 A2는, 평가용 데이터 도출에 있어서의 평가 장치(1)의 측정 결과로부터 얻어도 되고, 시뮬레이션에 의해 얻어도 된다.Here, A1 and A2 may be obtained from the measurement results of the
또한, σ(x)의 근사는 식 5에는 한정되지 않고, 예를 들어 다항식 근사로 해도 된다.Additionally, the approximation of σ(x) is not limited to Equation 5, and may be, for example, a polynomial approximation.
[실시예][Example]
실시예 1에서는, 2회의 화학 강화를 행한 강화 유리의 응력 분포의 특성값인 CS_TP(㎫)를, 도 34에서 설명한 방법에 의해 동일 샘플에 대하여 3회 도출하고, 평가 시간과 측정 재현성을 조사하였다.In Example 1, CS_TP (MPa), which is a characteristic value of the stress distribution of tempered glass subjected to chemical strengthening twice, was derived three times for the same sample by the method described in Figure 34, and the evaluation time and measurement reproducibility were investigated. .
실시예 2에서는, 2회의 화학 강화를 행한 강화 유리의 응력 분포의 특성값인 CS_TP(㎫)를, 도 36 내지 도 38에서 설명한 방법에 의해 동일 샘플에 대하여 3회 도출하고, 평가 시간과 측정 재현성을 조사하였다. 구체적으로는, 도 36의 스텝 S653에서 얻어진 측정 결과와, 화학 강화하는 유리의 판 두께 t와, 도 37과 같이 구한 평가용 데이터에 기초하여, 제2 응력 분포(FSM)와 제1 응력 분포(SLP)를 합성할 때, 제1 응력 분포(SLP)를 응력값 축방향으로 이동시켜, 합성 후의 응력 분포의 적분값이 제로로 되는 CT를 찾아내어 CS_TP를 도출하였다.In Example 2, CS_TP (MPa), which is a characteristic value of the stress distribution of tempered glass subjected to chemical strengthening twice, was derived three times for the same sample by the method described in Figures 36 to 38, and the evaluation time and measurement reproducibility were determined. was investigated. Specifically, based on the measurement results obtained in step S653 in FIG. 36, the sheet thickness t of the chemically strengthened glass, and the evaluation data obtained as shown in FIG. 37, the second stress distribution (FSM) and the first stress distribution ( When synthesizing the SLP, the first stress distribution (SLP) was moved in the stress value axis direction, the CT at which the integral value of the stress distribution after synthesis was zero was found, and CS_TP was derived.
실시예 3에서는, 2회의 화학 강화를 행한 강화 유리의 응력 분포의 특성값인 CS_TP(㎫)를, 도 36 내지 도 38에서 설명한 방법에 의해 동일 샘플에 대하여 3회 도출하고, 평가 시간과 측정 재현성을 조사하였다. 구체적으로는, 도 36의 스텝 S653에서 얻어진 측정 결과와, 화학 강화하는 유리의 판 두께 t와, 도 37과 같이 구한 평가용 데이터에 기초하여, 제2 응력 분포(FSM)와 제1 응력 분포(SLP)를 합성할 때, 합성 후의 응력 분포 σ(x)를 식 5로 근사하고, σ(x)의 적분값(x=0 내지 t/2: t는 유리의 판 두께)이 제로로 되는 CT를 찾아내어 CS_TP를 도출하였다.In Example 3, CS_TP (MPa), which is a characteristic value of the stress distribution of tempered glass subjected to chemical strengthening twice, was derived three times for the same sample by the method described in Figures 36 to 38, and the evaluation time and measurement reproducibility were determined. was investigated. Specifically, based on the measurement results obtained in step S653 in FIG. 36, the sheet thickness t of the chemically strengthened glass, and the evaluation data obtained as shown in FIG. 37, the second stress distribution (FSM) and the first stress distribution ( When synthesizing SLP), the stress distribution σ(x) after synthesis is approximated by Equation 5, and the integral value of σ(x) (x=0 to t/2: t is the glass plate thickness) is zero. was found and CS_TP was derived.
비교예 1로서, 2회의 화학 강화를 행한 강화 유리의 응력 분포의 특성값인 CS_TP(㎫)를, 특허문헌 4에 기재된 방법에 의해 동일 샘플에 대하여 3회 도출하고, 평가 시간(분)과 측정 재현성(최댓값과 최솟값의 차)을 조사하였다.As Comparative Example 1, CS_TP (MPa), which is a characteristic value of the stress distribution of tempered glass subjected to chemical strengthening twice, was derived three times for the same sample by the method described in Patent Document 4, and the evaluation time (minutes) and measurement Reproducibility (difference between maximum and minimum values) was investigated.
비교예 1 및 실시예 1 내지 3에서 구한 응력 분포를 도 39에, 결과의 정리를 표 2에 나타낸다. 또한, 도 39에 있어서, 응력 분포가 굴곡하는 위치의 응력값이 CS_TP이다.The stress distribution obtained in Comparative Example 1 and Examples 1 to 3 is shown in Figure 39, and a summary of the results is shown in Table 2. Additionally, in Figure 39, the stress value at the position where the stress distribution bends is CS_TP.
표 2로부터, 비교예 1에서는, 동일 샘플에 대하여 3회 도출한 CS_TP의 값이 매회 변동되고 있어, 측정 재현성이 좋지 않다. 이에 반해, 실시예 1 내지 3에서는, 동일 샘플에 대하여 3회 도출한 CS_TP의 값의 변동이 적어, 비교예 1에 비해 측정 재현성이 대폭 향상되어 있다. 특히, 실시예 2 및 3에서는, 측정 재현성이 우수하다. 또한, 실시예 1은 평가 시간이 길지만, 실시예 2 및 3에서는 평가 장치(1)에 의한 측정 횟수가 줄어들었기 때문에, 평가 시간이 짧고, 또한 측정 재현성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.From Table 2, in Comparative Example 1, the value of CS_TP derived three times for the same sample varied each time, and measurement reproducibility was poor. On the other hand, in Examples 1 to 3, there was little variation in the value of CS_TP derived three times for the same sample, and measurement reproducibility was significantly improved compared to Comparative Example 1. In particular, in Examples 2 and 3, measurement reproducibility is excellent. Additionally, in Example 1, the evaluation time was long, but in Examples 2 and 3, the number of measurements by the
<제3 실시 형태><Third embodiment>
제3 실시 형태에서는, 광 공급 부재와 강화 유리 사이에 액체를 두는 예를 나타낸다. 또한, 제3 실시 형태에 있어서, 이미 설명한 실시 형태와 동일 구성부에 관한 설명은 생략하는 경우가 있다.The third embodiment shows an example in which liquid is placed between the light supply member and the tempered glass. In addition, in the third embodiment, description of the same components as the already described embodiment may be omitted.
도 40은 제3 실시 형태에 관한 평가 장치를 예시하는 도면이며, 광 공급 부재와 강화 유리의 계면 근방의 단면을 도시하고 있다.Fig. 40 is a diagram illustrating an evaluation device according to the third embodiment, and shows a cross section near the interface between the light supply member and the tempered glass.
도 40에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 사이에, 강화 유리(200)의 굴절률과 거의 동일한 굴절률을 갖는 액체(90)를 두고 있다. 이것은 강화 유리(200)의 굴절률은 강화 유리의 종류에 따라 약간 다르기 때문에, 광 공급 부재(40)의 굴절률과 완전히 일치시키기 위해서는, 강화 유리의 종류마다 광 공급 부재(40)를 교환할 필요가 있다. 그러나 이 교환 작업은 비효율적이므로, 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 사이에 강화 유리(200)의 굴절률과 거의 동일한 굴절률을 갖는 액체(90)를 둠으로써, 강화 유리(200) 내에, 효율적으로 레이저광 L을 입사시킬 수 있다.As shown in FIG. 40 , in this embodiment, a liquid 90 having a refractive index substantially the same as that of the tempered
액체(90)로서는, 예를 들어 1-브로모나프탈렌(n=1.64)과 크실렌(n=1.50)의 혼합액을 사용할 수 있다. 액체(90)로서, 서로 구조가 다른 복수의 실리콘 오일의 혼합액을 사용해도 된다. 예를 들어, 디메틸실리콘오일(n=1.38 내지 1.41)이나 메틸페닐실리콘오일(n=1.43 내지 1.57)은, 각각의 메틸기나 페닐기의 쇄상 길이를 변화시킴으로써 굴절률을 조정할 수 있다. 이와 같이 굴절률을 조정한 복수의 실리콘 오일의 혼합액을 액체(90)로서 사용해도 된다. 액체(90)의 굴절률은, 각각의 혼합비로 정해지기 때문에, 용이하게 강화 유리(200)의 굴절률과 동일한 굴절률로 할 수 있다.As the liquid 90, for example, a mixed solution of 1-bromonaphthalene (n=1.64) and xylene (n=1.50) can be used. As the liquid 90, a mixed liquid of a plurality of silicone oils with different structures may be used. For example, the refractive index of dimethyl silicone oil (n = 1.38 to 1.41) and methylphenyl silicone oil (n = 1.43 to 1.57) can be adjusted by changing the chain length of each methyl group or phenyl group. A mixed solution of a plurality of silicone oils whose refractive indexes have been adjusted in this way may be used as the liquid 90. Since the refractive index of the liquid 90 is determined by each mixing ratio, the refractive index can be easily set to be the same as that of the tempered
이때, 강화 유리(200)와 액체(90)의 굴절률차는 ±0.03 이하로 하는 것이 바람직하고, ±0.02 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, ±0.01 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 액체(90)가 없는 경우, 강화 유리(200)와 광 공급 부재 사이에는 산란광이 발생하여, 약 20㎛ 정도의 범위에서 데이터를 취할 수 없다.At this time, the refractive index difference between the
액체(90)의 두께는, 10㎛ 이상으로 하면, 산란광이 10㎛ 정도 또는 그 이하로 억제되기 때문에, 10㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 원리상, 액체(90)의 두께는 얼마여도 되지만 액체의 취급을 생각하면 500㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.The thickness of the liquid 90 is preferably 10 μm or more because scattered light is suppressed to about 10 μm or less. In principle, the thickness of the liquid 90 may be any amount, but considering handling of the liquid, it is preferably 500 μm or less.
도 41은 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200)의 계면에서 진행하는 레이저광 L의 산란광 화상을 예시하는 도면이다. 도 41에 있어서, 점 A는 강화 유리의 표면 산란광이며, 점 D는 광 공급 부재(40)의 표면의 표면 산란광이다. 점 A와 점 D 사이는 액체(90)로부터의 산란광이다.FIG. 41 is a diagram illustrating a scattered light image of the laser light L traveling at the interface between the
액체(90)의 두께가 얇으면 점 A와 점 D는 거의 동일한 점이 되어, 강화 유리(200)의 표면 산란과 광 공급 부재(40)의 표면 산란이 더해진 표면 산란광이 된다. 광 공급 부재(40)는, 많은 강화 유리(200)를 측정해 가면, 표면의 손상이 많이 발생해 버린다. 그렇게 되면, 매우 큰 표면 산란광이 발생한다.If the thickness of the liquid 90 is thin, point A and point D become almost the same point, resulting in surface scattered light obtained by adding the surface scattering of the tempered
그러나, 도 41과 같이, 액체(90)를 사이에 둠으로써, 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200)의 간격을 유지함으로써, 광 공급 부재(40)의 표면 산란광이 강화 유리(200)의 최표면층 부근의 표면 산란광에 겹치는 것을 방지할 수 있다.However, as shown in FIG. 41, by maintaining the gap between the
도 42는 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 사이에 액체(90)를 두기 위한 구조부를 예시한 도면이다. 도 42의 (a)와 같이, 광 공급 부재(40)의 표면에 연마나 에칭에 의해 10㎛ 이상의 오목부(40x)를 형성하고, 오목부(40x) 내에 액체(90)를 충전함으로써, 액체(90)의 두께를 안정적으로 10㎛ 이상으로 할 수 있다. 오목부(40x)의 깊이는, 원리상 얼마여도 되지만, 가공의 용이함을 생각하면 500㎛ 이하가 바람직하다.FIG. 42 is a diagram illustrating a structure for placing the liquid 90 between the
또한, 광 공급 부재(40)의 표면에 오목부(40x)를 형성하는 대신에, 도 42의 (b)와 같이 진공 증착이나 스퍼터 등의 박막 형성 기술 등으로, 광 공급 부재(40)의 표면에, 금속, 산화물, 수지 등에 의해 두께 10㎛ 이상의 랜드 부재(100)를 형성하고, 랜드 부재(100)에 보유 지지된 액체(90)의 랜드를 형성해도 된다. 랜드 부재(100)로 액체(90)를 보유 지지함으로써, 액체(90)의 두께를 안정적으로 10㎛ 이상으로 할 수 있다. 랜드 부재(100)의 두께는, 원리상 얼마여도 되지만, 가공의 용이함을 생각하면 500㎛ 이하가 바람직하다.In addition, instead of forming the
<제3 실시 형태의 변형예><Modification of the third embodiment>
제3 실시 형태의 변형예에서는, 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 사이에 액체(90)를 두기 위한 구조부의 도 42와는 다른 예를 나타낸다. 또한, 제3 실시 형태의 변형예에 있어서, 이미 설명한 실시 형태와 동일 구성부에 관한 설명은 생략하는 경우가 있다.In a modification of the third embodiment, an example different from FIG. 42 of the structural portion for placing the liquid 90 between the
도 43은 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 사이에 액체(90)를 두기 위한 구조부의 제2 예를 도시한 도면이다. 도 43에 도시한 바와 같이, 광 공급 부재(40)의 표면에 형성하는 오목부(40x)의 바닥은 평탄하지 않아도 된다. 오목부(40x)는, 예를 들어 오목 렌즈와 마찬가지의 구면상의 오목부이다.FIG. 43 is a diagram showing a second example of a structural portion for placing the liquid 90 between the
오목부(40x)의 깊이는, 예를 들어 10㎛ 이상 500㎛ 이하이다. 일례로서, 오목부의 깊이를 50㎛, 오목부의 주위 직경을 10㎜로 한 경우에는, 곡률 반경 R은 200㎜이다.The depth of the
오목부(40x)는, 오목 렌즈와 동일한 제법에 의해, 용이하게 구면상의 오목부로 형성할 수 있다. 오목부(40x)에 충전되는 액체(90)는 광 공급 부재(40)의 굴절률과 동일하기 때문에, 구면상의 오목부 중의 액체(90)에 의한 렌즈의 효과는 없어, 레이저광의 궤적이나, 산란광을 촬상하는 카메라의 상에 영향은 없다.The
도 44는 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 사이에 액체(90)를 두기 위한 구조부의 제3 예를 도시한 도면이다. 도 44에 도시한 바와 같이, 광 공급 부재(40)의 강화 유리(200)측의 표면에, 돌기부인 평면 오목 렌즈(43)가 설치되어 있다. 평면 오목 렌즈(43)는 강화 유리(200)와 접한다.FIG. 44 is a diagram showing a third example of a structural portion for placing the liquid 90 between the
평면 오목 렌즈(43)는, 광 공급 부재(40)를 통해 강화 유리(200) 내에 입사하는 레이저광의 광로의 일부가 된다. 평면 오목 렌즈(43)에는, 예를 들어 구면상의 오목부(43x)가 형성되어 있다. 오목부(43x)의 깊이는, 예를 들어 10㎛ 이상 500㎛ 이하이다.The planar
광 공급 부재(40)와 평면 오목 렌즈(43)는, 각각 별체로서 형성되고, 광 공급 부재(40) 및 평면 오목 렌즈(43)와 굴절률이 거의 동일한 광학 접착재에 의해 접착되어 있다.The
광 공급 부재(40)와 평면 오목 렌즈(43)를 접착하는 광학 접착재는, 장시간 레이저광에 노출되므로, 내구성이 높은 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.The optical adhesive that bonds the
특히, 광원의 파장이 짧고, 자외선이나 자외선에 가까운 경우, 예를 들어 500㎚ 이하의 파장에서는, 광학 접착재의 열화가 현저하기 때문에, 광 공급 부재(40)와 평면 오목 렌즈(43)를 접착하는 광학 접착재로서, 무기의 접착제나 저융점의 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 혹은, 광 공급 부재(40)와 평면 오목 렌즈(43)를, 접착제를 사용하지 않는 옵티컬 콘택트 등에 의해 접착하는 것이 바람직하다.In particular, when the wavelength of the light source is short and close to ultraviolet rays or ultraviolet rays, for example, at a wavelength of 500 nm or less, the optical adhesive deteriorates significantly, so it is necessary to bond the
일반적인 광학 소자의 가공에 있어서, 평면만으로 형성되는 프리즘 형성 공정과, 구면을 형성하는 렌즈 형성 공정은, 기술이 다르고, 구면 형상의 오목부를 가진 프리즘을 형성하는 것은 어렵고, 많은 공정이 필요하여, 생산성이 나쁘고, 제조 비용이 매우 고가로 된다. 즉, 프리즘인 광 공급 부재(40)와 평면 오목 렌즈(43)를 일체 구조로 하는 것은 곤란하다.In the processing of general optical elements, the process of forming a prism formed only by a flat surface and the process of forming a lens forming a spherical surface require different technologies, and forming a prism with a spherical concave portion is difficult and requires many processes, resulting in increased productivity. This is bad, and the manufacturing cost becomes very expensive. That is, it is difficult to make the
그러나, 프리즘인 광 공급 부재(40), 평면 오목 렌즈(43) 단독으로는, 각각의 가공 기술로 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 광 공급 부재(40)와 평면 오목 렌즈(43) 사이에, 광 공급 부재(40) 및 평면 오목 렌즈(43)와 굴절률이 거의 동일한 유리판이 삽입되어도 된다. 이 유리판은, 광 공급 부재(40)를 평가 장치 본체에 설치하기 위해 사용할 수 있다.However, the
이 경우, 광 공급 부재(40)와 유리판을 접착하는 광학 접착재, 및 유리판과 평면 오목 렌즈(43)를 접착하는 광학 접착재로서는, 광원의 파장이 짧고, 자외선이나 자외선에 가까운 경우, 무기의 접착제나 저융점의 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 혹은, 광 공급 부재(40)와 유리판, 및 유리판과 평면 오목 렌즈(43)를, 접착제를 사용하지 않는 옵티컬 콘택트 등에 의해 접착하는 것이 바람직하다.In this case, as the optical adhesive for bonding the
도 45는 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 사이에 액체(90)를 두기 위한 구조부의 제4 예를 도시한 도면이다. 도 45에 도시한 바와 같이, 평면 오목 렌즈(43)의 주위에 평탄한 외연부(43e)를 형성해도 된다. 도 45에 도시한 구조에서는, 평탄한 외연부(43e)가 강화 유리(200)와 접하는 면이 되기 때문에, 강화 유리(200)를 광 공급 부재(40)에 접촉시킬 때, 고정밀도로 평행하게 할 수 있고, 또한, 강화 유리(200)에 대한 흠집 등의 대미지를 없앨 수 있다.FIG. 45 is a diagram showing a fourth example of a structural portion for placing the liquid 90 between the
도 46은 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 사이에 액체(90)를 두기 위한 구조부의 제5 예를 도시한 도면이다. 도 46에 도시한 바와 같이, 광 공급 부재(40)와 평면 오목 렌즈(43)를 광학적인 접착재로 고정하지 않고, 액체(90)와 같은 굴절률이 동일한 액체를 사이에 두고, 떼어 내기가 가능한 지지체(44)를 사용하여 움직이지 않도록 외주 측면으로부터 고정해도 된다.FIG. 46 is a diagram showing a fifth example of a structural portion for placing the liquid 90 between the
지지체(44)를 스프링 등을 사용하여 개폐 가능하게 구성함으로써, 평면 오목 렌즈(43)만을 용이하게 교환 가능해진다. 예를 들어, 강화 유리(200)와의 접촉 등에 의해 평면 오목 렌즈(43)에 파손이나 흠집이 발생한 경우, 혹은, 다른 형상의 오목부를 구비한 평면 오목 렌즈(43)로 변경하는 경우 등, 평면 오목 렌즈(43)를 복수 제작하여, 교환하는 것만이어도 된다.By configuring the
또한, 평면 오목 렌즈(43)를 교환 가능하게 보유 지지할 수 있으면, 지지체(44)의 형상이나 구조는 어떤 것이어도 상관없다.Additionally, the shape and structure of the
도 47은 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 사이에 액체(90)를 두기 위한 구조부의 제6 예를 도시한 도면이다. 도 47에 도시한 바와 같이, 평면 오목 렌즈(43)의 주위에 형성한 평탄한 외연부(43e)에, 액체(90)를 배출하는 홈(43y)을 형성해도 된다. 홈(43y)은, 오목부(43x)와 연통되어 있다.FIG. 47 is a diagram showing a sixth example of a structural portion for placing the liquid 90 between the
액체(90)를 오목부(43x)에 적하하고, 강화 유리(200)를 올려놓으면, 오목부(43x) 내에 기포가 남는 경우가 있다. 오목부(43x)의 주위에 액체(90)를 배출하는 홈(43y)을 마련함으로써, 액체(90)를 오목부(43x)에 적하하고, 강화 유리(200)를 올려놓을 때, 홈(43y)으로부터 액체(90)와 함께 기포도 배출되기 때문에, 오목부(43x) 내에 기포를 남기기 어렵게 할 수 있다.When the liquid 90 is dropped into the
도 48에 도시한 바와 같이, 광 공급 부재(40)의 강화 유리(200)와 접하는 측의 면에, 오목부(43x)와 연통하는 홈(40y)을 형성해도 된다. 도 47의 경우와 마찬가지로, 오목부(40x)의 주위에 액체(90)를 배출하는 홈(40y)을 마련함으로써, 액체(90)를 오목부(40x)에 적하하고, 강화 유리(200)를 올려놓을 때, 홈(40y)으로부터 액체(90)와 함께 기포도 배출되기 때문에, 오목부(40x) 내에 기포를 남기기 어렵게 할 수 있다.As shown in FIG. 48, a
또한, 도 43 내지 도 48에 있어서, 오목부(40x나 43x) 내에 도시된 교차하는 곡선이나, 평면 오목 렌즈(43)의 측면에 그려진 세로선은, 도면을 보기 쉽게 하기 위해 편의상 도시한 것이며, 실재하는 선(가는 홈이나 돌기 등)을 나타내는 것은 아니다.43 to 48, the intersecting curves shown in the
또한, 이상에서는, 오목부(40x나 43x)를 구면상의 오목부로서 설명하였지만, 오목부(40x나 43x)는 구면상에 한정되지는 않고, 만곡되어 있는 부분을 구비한 면이면 된다. 오목부(40x나 43x)는, 예를 들어 비구면상 등의 오목부여도 상관없다. 또한, 홈(40y나 43y)의 홈 형상이나 개수는, 임의로 설정해도 상관없다.In addition, in the above, the concave portion (40x or 43x) is explained as a concave portion on a spherical surface, but the concave portion (40x or 43x) is not limited to a spherical shape and may be any surface provided with a curved portion. The concave portion (40x or 43x) may be, for example, an aspherical concave shape. Additionally, the groove shape and number of
<제4 실시 형태><Fourth Embodiment>
제4 실시 형태에서는, 강화 유리의 굴절률을 고려한 평가 방법의 예를 나타낸다. 또한, 제4 실시 형태에 있어서, 이미 설명한 실시 형태와 동일 구성부에 관한 설명은 생략하는 경우가 있다.In the fourth embodiment, an example of an evaluation method considering the refractive index of tempered glass is shown. Additionally, in the fourth embodiment, descriptions of the same components as those in the already described embodiment may be omitted.
레이저광의 깊이 D에 있어서의 편광 위상차 Rt로부터 응력 St를 구하는 식은, 강화 유리의 광 탄성 상수를 C, 레이저광의 강화 유리(200)의 표면(210)과의 이루는 각, 즉 입사 여각(굴절각)을 Ψ로 하면, 하기의 식 8(수학식 8)과 같이 된다.The equation for calculating the stress St from the polarization phase difference Rt at the depth D of the laser beam is C, the photoelastic constant of the tempered glass, and the angle formed by the laser beam with the
식 8에 있어서, 최후의 Ψ의 항은, 응력에 의한 복굴절의 레이저광에 대한 기여분의 보정이다. 즉, 강화 유리(200)의 강화에 의한 내부 응력은 표면(210)과 평행이며, 한편 레이저광은 표면(210)에 대해 비스듬히 입사한다. 그 때문에, 응력에 의한 복굴절의 레이저광에 대한 기여분의 보정이 필요하며, 식 8의 최후의 Ψ의 항이 보정분이 된다. 또한, 이 식에서 St를 사용하고 있지만, 식 1과는 응력 분포의 좌표계가 다르기 때문에, 편의상 별도의 기호를 사용하고 있다.In Equation 8, the last term of Ψ is a correction of the contribution to the laser light of birefringence due to stress. That is, the internal stress due to strengthening of the tempered
도 49는 레이저광 L이 강화 유리(200) 내에 입사되어 있는 것을 설명하는 도면이다. 도 49에서는, 광 공급 부재(40)의 상면에 강화 유리(200)의 표면이 접하고 있고, 광 공급 부재(40)의 상면 및 광 공급 부재(40)의 상면과 접하는 강화 유리(200)의 표면을 XZ 평면으로 하는 xyz 좌표에 위치하고 있다. 그리고, 레이저광 L이 광 공급 부재(40)의 입사 단부면에 입사하고, 광 공급 부재(40)의 상면과 강화 유리(200)의 표면 경계를 통과하여, 강화 유리(200) 내에 입사되어 있다. 촬상 소자(60)는 경사 45° 아래로부터 레이저 궤적(레이저광 L의 궤적)을 촬영하고 있다.FIG. 49 is a diagram explaining that laser light L is incident on the tempered
도 50은 도 49의 촬상 소자(60)의 위치로부터 촬영한 레이저 궤적의 화상을 설명하는 도면이다. 촬상 소자(60)가 촬영한 화상 상의 레이저 궤적을 Cpass, 길이를 Pc, 레이저 궤적의 화상 상의 각도를 χ, 화상 상의 가로 방향의 거리를 Lx, 화상 상의 세로 방향의 거리를 V라 한다. 평가 장치(1)에서는, 레이저광 L(정확하게는 레이저광 L로부터의 산란광)의 촬상 소자(60)로부터의 화상으로부터 화상 해석을 하여 최종적으로 강화 유리(200) 중의 응력을 측정한다.FIG. 50 is a diagram explaining an image of a laser trace taken from the position of the
그러나, 촬상 소자(60)가 취득하는 화상은 경사 45° 아래로부터의 화상이기 때문에, 화상 상의 레이저 궤적 Cpass의 길이 Pc와, 레이저광 L의 실제의 길이는 동일하다고는 할 수 없고, 또한 화상 상의 각 χ도, 실제의 입사 여각 Ψ는 아니다. 그 때문에, 레이저광 L의 화상으로부터, 식 8을 사용하여 응력을 구하기 위해서는, 실제의 레이저광 L의 거리 P나, 입사 여각 Ψ를 구하는 환산식이 필요하다.However, since the image acquired by the
도 51은 도 49의 광 공급 부재(40) 혹은 강화 유리(200) 내의 레이저광의 각도, 길이의 정의를 설명하는 도면이다. 여기에서는, 정점이 abcdefgh인 직육면체를 생각한다. 변 bf의 길이를 Lx, 변 ab의 길이를 H, 변 fg의 길이를 D라 한다. D는, 광 공급 부재(40) 혹은 강화 유리(200)의 깊이와 동일하다. 도 51에서는, 레이저광 L은 정점 c로부터 정점 e로 진행하고 있고, Pass는 레이저광 L의 궤적을 나타내고 있다.FIG. 51 is a diagram explaining definitions of the angle and length of the laser light in the
상면 abfe는, 도 49의 광 공급 부재(40)의 상면, 및 강화 유리(200)의 표면과 평행한 것으로 한다. 레이저광의 궤적 Pass의 길이 ce를 P라 하고, Ψ는 강화 유리(200)의 표면에 대한 입사 여각으로 한다. 또한, 면 acge는 레이저광 L의 입사면과 동등하다.The upper surface abfe is assumed to be parallel to the upper surface of the
도 52는 도 51의 상면도, 정면도, 측면도이다. 레이저광 L의 상면으로부터 본 궤적을 Upass, 길이를 Pu, 정면으로부터 본 궤적을 Fpass, 길이를 Pf, 측면으로부터 본 궤적을 Lpass, 길이를 Pl이라 한다. 측면으로부터 본 레이저광 L의 궤적 Lpass의 각도 ω는 레이저광 L의 입사면각이 된다. φ는 레이저광 L의 Z축 회전각, θ는 Y축 회전각이다.Figure 52 is a top view, front view, and side view of Figure 51. The trajectory seen from the upper surface of the laser light L is called Upass, the length is Pu, the trace seen from the front is called Fpass, the length is called Pf, the trace seen from the side is called Lpass, and the length is called Pl. The angle ω of the trajectory Lpass of the laser light L seen from the side becomes the angle of incidence of the laser light L. ϕ is the Z-axis rotation angle of the laser beam L, and θ is the Y-axis rotation angle.
도 51에서, H=D의 경우, ω는 45°가 되고, 레이저광 L의 입사면은 45°가 된다. H=D의 경우, 도 52에서 레이저광 L의 Z축 회전각 φ와 Y축 회전각 θ는 동등하므로, 강화 유리(200) 중에서의 레이저광 L의 입사면을 45°로 하기 위해서는, 레이저광 L의 Z축 및 Y축의 회전각을 동등하게 하면 된다는 것을 알 수 있다.In Figure 51, in the case of H=D, ω is 45°, and the incident surface of the laser light L is 45°. In the case of H=D, in Figure 52, the Z-axis rotation angle ϕ and the Y-axis rotation angle θ of the laser light L are equal, so in order to set the incident surface of the laser light L in the tempered
또한, 레이저광의 궤적 Pass의 길이 P는, 하기의 식 9(수학식 9)가 된다.In addition, the length P of the laser light trajectory Pass is expressed in the following equation 9 (Equation 9).
또한, Lx를 단위 길이, 예를 들어 1로 하면, φ, θ로부터, D, H, Pu는 구해지고, 레이저광의 강화 유리 표면에 대한 입사 여각 Ψ는 Pass와 Upass의 각이므로, 이들로부터, 레이저광 L의 길이 P, 강화 유리(200)의 표면에 대한 입사 여각 Ψ는 용이하게 구해진다.In addition, if Lx is a unit length, for example, 1, D, H, and Pu are obtained from ϕ and θ, and the incident complement angle Ψ of the laser light on the tempered glass surface is the angle of Pass and Upass, so from these, the laser The length P of the light L and the incident complement angle Ψ with respect to the surface of the tempered
(광 공급 부재의 굴절률 np=강화 유리의 굴절률 ng의 경우)(If the refractive index of the light supply member np = the refractive index ng of the tempered glass)
광 공급 부재(40)의 굴절률 np와 강화 유리(200)의 굴절률 ng가 동일하면, 광 공급 부재(40) 중, 강화 유리(200) 중도, 이들 레이저의 각도나, 그 관계는 동일하다. 예를 들어, 광 공급 부재(40) 중, 혹은 강화 유리(200) 중의 레이저의 Y축 회전각 θ=15°, Z축 회전각 φ=15°, 강화 유리(200)의 굴절률 ng=1.516이며, 광 공급 부재(40)의 굴절률도 강화 유리와 동일한 np=1.516이면, 강화 유리(200) 중의 입사면각 ω=45°가 되고, 입사 여각 Ψ=14.5°이다.If the refractive index np of the
도 50으로부터, 입사면이 45°이면, 화상은 입사면에 수직으로 본 화상이 되고, 도 50에 도시한 레이저의 궤적 Cpass의 거리 Pc는 실제의 레이저의 궤적 Pass의 거리 P와 동일하게 되고, 화상 상의 깊이 V로부터 실제의 깊이 D는, 하기의 식 10(수학식 10)에 의해 구할 수 있다.From Figure 50, if the incident plane is 45°, the image is viewed perpendicular to the incident plane, and the distance Pc of the laser trajectory Cpass shown in Figure 50 becomes the same as the distance P of the actual laser trajectory Pass, The actual depth D can be obtained from the depth V on the image using Equation 10 (Equation 10) below.
이들로부터, 레이저광의 촬상 소자(60)의 화상으로부터, 강화 유리의 응력을 산출 가능하다.From these, it is possible to calculate the stress of the tempered glass from the image of the
(광 공급 부재(40)의 굴절률 np≠강화 유리(200)의 굴절률 ng의 경우)(If the refractive index np of the
이상의 설명은, 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200)가 동일한 굴절률인 경우이며, 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200)의 경계면에서 굴절하지 않고 레이저광이 진행하여, 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200) 중의 레이저광은 평행이다. 그러나, 실제로는 반드시 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200)의 굴절률은 동일하지는 않다.The above explanation is a case where the
광 공급 부재(40)와 강화 유리(200)의 굴절률이 다르면, 레이저광의 Z축 회전각은 변하지 않고, Y축 회전각만이 변한다. 그 때문에, 광 공급 부재(40)와 강화 유리(200)의 굴절률이 동일 조건일 때 강화 유리(200) 중의 레이저광의 입사면이 45°여도, 강화 유리(200)의 굴절률이 광 공급 부재(40)의 굴절률과 다르면, 강화 유리(200)의 레이저광의 입사면은 45°로부터 어긋난다. 그렇게 되면, 도 50에 도시한 레이저의 궤적 Cpass의 거리 Pc는 실제의 레이저 궤적 Pass의 거리 P와 다르고(Pc≠P), 또한, 식 10도 성립되지 않는다.If the refractive index of the
강화 유리 중의 레이저광의 입사 여각 Ψ, 입사면각 ω를 직접 측정하는 것은 곤란하다. 그래서, 광 공급 부재(40)의 굴절률 np, 강화 유리(200)의 굴절률 ng가 다른 경우의, 레이저광의 궤적을 생각해 본다.It is difficult to directly measure the incident angle Ψ and the incident angle ω of the laser light in tempered glass. So, consider the trajectory of the laser light when the refractive index np of the
또한, 레이저광은 공기 중으로부터 광 공급 부재(40)에 입사하기 때문에, 레이저광의 광 공급 부재(40)에 입사하기 전의 각도와 광 공급 부재(40)의 레이저광이 입사하는 입사 단부면의 레이저광과 이루는 각에 의해, 레이저광은 굴절되어, 광 공급 부재(40)에 입사한다. 그 때문에, 레이저광의 광 공급 부재(40)에 입사하기 전의 입사 여각, 광 공급 부재(40)의 입사 단부면의 각도 고려하여, 필요한 강화 유리(200) 중의 레이저광의 입사 여각, 입사면각을 생각한다.In addition, since the laser light enters the
도 52의 φ, θ를, 강화 유리(200) 중과 구분하기 위해, 강화 유리(200) 중을 φg, θg, 광 공급 부재(40) 중을 φp, θp, 광 공급 부재(40)에 입사하기 전을 φL, θL이라 한다. 또한, 광 공급 부재(40)의 레이저가 입사하는 입사 단부면의 Z축 회전각 β, Y축 회전각 α라 한다. 또한, 광 공급 부재(40)의 굴절률을 np, 강화 유리(200)의 굴절률을 ng라 한다.In order to distinguish ϕ and θ in FIG. 52 from those in the tempered
np와 ng가 다르거나, 혹은, β, α가 φL, θL과 다른 경우에는, Z축 회전각, φL, φp, β, 및 φp, φg, Y축 회전각, θL, θp, α, 및 θp, θg는, 각각, 스넬의 법칙이 성립되고, 레이저광의 광 공급 부재(40)에 입사하기 전의 각도, φL, θL, 광 공급 부재(40)의 입사 단부면의 각도, α, β, 굴절률 ng, np가, 미리 기지이면, 측정에 필요한 파라미터인, 강화 유리(200) 중의 레이저광의 회전각, φg, θg 및, 입사 여각 Ψ, 입사면각 ω를 용이하게 계산할 수 있다.If np and ng are different, or β and α are different from ϕL and θL, then the Z-axis rotation angles, ϕL, ϕp, β, and ϕp, ϕg, and the Y-axis rotation angles, θL, θp, α, and θp. , θg are, respectively, Snell's law is established, the angle before incident of the laser light on the
여기서, 레이저광의 광 공급 부재(40)의 입사하기 전의 회전각 φL, θL, 광 공급 부재(40)의 레이저광이 입사하는 입사 단부면의 회전각 β, α, 광 공급 부재(40)의 굴절률 np는, 장치 설계에서 정해지며, 기지이다. 강화 유리(200)의 굴절률은, 일반적인 굴절률 측정 장치에 의해 아는 것이 가능하다.Here, the rotation angles ϕL and θL before the laser light enters the
그래서, 다른 수단에 의해 측정한, 강화 유리(200)의 굴절률과, 장치 설계에서 정해지는, φL, θL, α, β, np와, 강화 유리(200)의 굴절률로부터 강화 유리(200) 중의 레이저광의 φg, θg 및, 입사 여각 Ψ, 입사면각 ω를 구하고, 레이저광의 촬상 소자(60)의 화상 Pc, χ로부터, 강화 유리(200) 중의 레이저광의 입사 여각 Ψ, 입사면각 ω로의 환산식을 얻어, 식 8로부터 강화 유리 내의 응력 분포를 측정 가능하다. 이하에 구체예를 나타낸다.Therefore, from the refractive index of the tempered
도 53은 광 공급 부재 및 강화 유리 중에서 진행하는 레이저광의 개념도이다. 또한, 실제로는 3차원적인 각도로 되어 있지만, 도 53에서는 편의상 2차원적으로 도시되어 있다. 도 54는 강화 유리 중에서 진행하는 레이저광의 개념도이며, 참조 부호 215는 촬상 소자(60)로부터 관측되는 관측면을 크레이프 모양으로 모식적으로 도시하고 있다.Figure 53 is a conceptual diagram of laser light traveling through a light supply member and tempered glass. In addition, although it is actually a three-dimensional angle, it is shown two-dimensionally in FIG. 53 for convenience. Figure 54 is a conceptual diagram of a laser beam traveling through tempered glass, and
도 53 및 도 54에 있어서, θL은 레이저 광원(10)으로부터 광 공급 부재(40)에 입사하는 레이저광과 광 공급 부재(40)의 입사면(40a)의 법선과 이루는 각(레이저측)이다. 또한, θP1은 레이저 광원(10)으로부터 광 공급 부재(40)에 입사하는 레이저광과 광 공급 부재(40)의 입사면(40a)의 법선과 이루는 각(광 공급 부재(40)측), θP2는 광 공급 부재(40)로부터 강화 유리(200)에 입사하는 레이저광과 광 공급 부재(40)의 출사면(40b)의 법선과 이루는 각(광 공급 부재(40)측)이다. 또한, 광 공급 부재(40)의 입사면(40a)와 광 공급 부재(40)의 출사면(40b)은 실제로는 직각이 아니기 때문에, θP1+θP2=90°라고는 할 수 없다.53 and 54, θL is the angle formed between the laser light incident on the
또한, θg는 광 공급 부재(40)로부터 강화 유리(200)에 입사하는 레이저광과 광 공급 부재(40)의 출사면(40b)의 법선과 이루는 각(강화 유리(200)측), Ψ는 강화 유리(200)의 표면(210)(평가면)과 강화 유리(200) 중의 레이저광이 이루는 입사 여각(90-θg)이다. 또한, χ는 촬상 소자(60)로부터 관측되는 레이저광의 기울기이다. 또한, θ나 Ψ 등을 3차원으로 생각할 때는, 도 52에 도시한 바와 같이 나누어 생각해도 된다.In addition, θg is the angle formed between the laser light incident on the tempered
입사 여각 Ψ는, 예를 들어 도 55에 도시한 흐름도에 따라서 구할 수 있다. 즉, 먼저, 스텝 S701에 있어서, θL과 np로부터 θP1을 도출한다. θP1은, θL과 np로부터 스넬의 식에 의해 구할 수 있다.The incident complement angle Ψ can be obtained, for example, according to the flowchart shown in FIG. 55. That is, first, in step S701, θ P1 is derived from θL and np. θ P1 can be obtained from θL and np using Snell's equation.
다음에, 스텝 S702에 있어서, θP1로부터 θP2를 도출한다. θP2는, 광 공급 부재(40)의 형상에 기초하여 θP1로부터 구할 수 있다. 다음에, 스텝 S703에 있어서, θP2, np, ng로부터 θg를 도출한다. θg는, θP2, np, ng로부터 스넬의 식에 의해 구할 수 있다.Next, in step S702, θ P2 is derived from θ P1 . θ P2 can be obtained from θ P1 based on the shape of the
다음에, 스텝 S704에 있어서, θg로부터 Ψ를 도출한다. Ψ는, 기하학적인 계산에 의해 θg로부터 구할 수 있다. 즉, Ψ=90-θg이다.Next, in step S704, Ψ is derived from θg. Ψ can be obtained from θg by geometric calculation. That is, Ψ=90-θg.
광 공급 부재(40)의 굴절률 np와 강화 유리(200)의 굴절률 ng는 동일하게 하는 것이 이상이지만, 강화 유리는 다종 있고, 굴절률이 다르다. 그러나, 광 공급 부재(40)를 형성하는 광학 유리는, 반드시 강화 유리와 완전히 동일한 굴절률의 유리는 아니다.Ideally, the refractive index np of the
예를 들어, 가장 많이 사용되는 광학 유리 S-BSL7(오하라사제)은 np=1.516이고, 아래는 S-FSL5(오하라사제)의 np=1.487, 위는 S-TIL6(오하라사제)의 np=1.5317 등을 입수할 수 있다.For example, the most commonly used optical glass S-BSL7 (manufactured by Ohara) has np=1.516, below is np=1.487 for S-FSL5 (manufactured by Ohara), and above is np=1.5317 for S-TIL6 (manufactured by Ohara). etc. are available.
그 때문에, 어떤 범위의 굴절률의 강화 유리를 측정하는 경우, 그 범위에 가까운 굴절률의 광학 유리로 형성된 광 공급 부재(40)를 사용하여 측정할 필요가 있다. 예를 들어, 강화 유리의 굴절률 ng=1.51인 경우, 강화 유리 중의 입사 여각 Ψ는 13.7°, 입사면각 ω는 43°가 된다. 이것으로부터, 환산식을 얻어, 식 8에 의해, 정확한 응력을 구할 수 있다.Therefore, when measuring tempered glass with a refractive index in a certain range, it is necessary to measure using the
또한, 촬상 소자(60)의 레이저 화상의 각도 χ로부터, 반대로 강화 유리(200)의 굴절률 ng를 산출하는 것도 가능하다. 즉, 강화 유리(200)의 굴절률 ng는, 촬상 소자(60)에서 취득한 레이저광의 화상에 기초하여 도출해도 된다.In addition, it is also possible to calculate the refractive index ng of the tempered
구체적으로는, 먼저, 도 56에 도시한 흐름도의 스텝 S711에 있어서, 도 54에 도시한 입사 여각 Ψ와 각도 χ의 관계를 도출한다. 입사 여각 Ψ와 각도 χ의 관계는, 기하학적인 계산에 의해 구할 수 있다. 다음에, 스텝 S712에 있어서, 촬상 소자(60)(카메라)로 각도 χ를 측정한다.Specifically, first, in step S711 of the flowchart shown in FIG. 56, the relationship between the incident complement angle Ψ and the angle xi shown in FIG. 54 is derived. The relationship between the incident complement angle Ψ and the angle χ can be obtained by geometric calculation. Next, in step S712, the angle χ is measured with the imaging device 60 (camera).
다음에, 스텝 S713에 있어서, 스텝 S712에서 측정한 각도 χ를 사용하여 스텝 S711에서 도출한 관계로부터 입사 여각 Ψ를 구한다. 또한, θg=90-Ψ를 구하고, 기지의 θP2, np, θg로부터 스넬의 식에 의해 ng를 도출할 수 있다.Next, in step S713, the incident complement angle Ψ is obtained from the relationship derived in step S711 using the angle xi measured in step S712. Additionally, θg=90-Ψ can be obtained and ng can be derived from the known θ P2 , np, and θg using Snell's equation.
이와 같이, 촬상 소자(60)의 레이저 화상의 각도 χ로부터, 강화 유리(200)의 굴절률 ng를 구하고, 그 강화 유리(200)의 굴절률 ng를 기초로, 환산식을 얻어, 강화 유리(200)의 응력 분포를 측정하는 것도 가능하다.In this way, the refractive index ng of the tempered
단, 광 공급 부재(40)에 강화 유리(200)를 탑재할 때의 기울기 등에 의해, 도 56의 방법으로 도출한 강화 유리(200)의 굴절률 ng의 값에는 오차가 발생한다. 그 때문에, 강화 유리 내의 응력 분포를 높은 정밀도로 안정적으로 측정하고 싶은 경우에는, 강화 유리(200)의 굴절률 ng를 다른 방법(굴절률 측정 장치로의 측정 등)으로 미리 측정해 두는 것이 바람직하다.However, an error occurs in the value of the refractive index ng of the tempered
또한, 촬상 소자(60)의 레이저 화상의 각도 χ로부터, 입사 여각 Ψ를 교정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 57에 도시한 흐름도의 스텝 S711에 있어서 도 56의 경우와 마찬가지로 하여 입사 여각 Ψ와 각도 χ의 관계를 도출하고, 스텝 S712에 있어서 도 56의 경우와 마찬가지로 하여 촬상 소자(60)로 각도 χ를 측정한다. 그리고, 스텝 S714에 있어서, 스텝 S712에서 측정한 각도 χ를 사용하여 스텝 S711에서 도출한 관계로부터 입사 여각 Ψ를 도출한다. 스텝 S714에서 도출한 입사 여각 Ψ를 식 8에 적용함으로써, 정확한 응력을 구할 수 있다.Additionally, it is also possible to correct the incident complement angle Ψ from the angle χ of the laser image of the
또한, 미리 강화 유리(200)의 굴절률 ng의 값이 기지인 경우, 강화 유리(200)의 굴절률 ng의 값을 고려하여, 최적의 광 공급 부재(40)를 설계하는 것도 유효하다.Additionally, when the value of the refractive index ng of the tempered
강화 유리(200) 중의 입사 여각 Ψ나 입사면각 ω는 계산에 의해 알 수 있지만, 강화 유리(200)의 굴절률 ng와 광 공급 부재(40)의 굴절률 np의 차가 커지면, 입사면각 Ψ의 45°로부터의 어긋남이 많아진다. 이에 의해, 촬상 소자(60)의 렌즈의 초점 심도를 초과하면, 핀트가 어긋나고, 공간 분해가 저하되어, 올바른 응력 분포를 측정할 수 없게 된다.The incident angle Ψ and the incident angle ω in the tempered
예를 들어, 강화 유리(200)의 굴절률 ng=1.49의 경우, 강화 유리(200) 중의 레이저광의 입사 여각 Ψ는 10.3°, 입사면각 ω는 35°가 된다. 이 경우, 입사 여각 Ψ에 대해서는 계산으로 보정할 수 있지만, 입사면각 ω는 45°로부터 10°나 어긋나 있어, 계산으로의 보정만으로는, 측정 정밀도 유지가 불가능하다.For example, in the case of the refractive index ng = 1.49 of the tempered
그래서, 강화 유리(200)에 입사하는 레이저광의 입사면이 강화 유리(200)의 표면에 대하여 45±5°로 되도록, 광 공급 부재(40)의 레이저광이 입사하는 면의 각도를 설정하는 것이 바람직하다.Therefore, the angle of the surface of the
예를 들어, 레이저 궤적의 거리가 300㎛인 경우, 입사면각 ω가 10° 어긋나면, 촬상 소자(60)로부터 강화 유리(200) 중의 레이저광에 대한 거리의 차는 52㎛나 되어, 촬상 소자(60)에 상을 연결하는 렌즈의 초점 심도를 초과하여, 촬상 소자(60)에 촬상되는 레이저 궤적의 전체 거리에서 핀트가 균일로 맞지 않게 되어, 측정 정밀도를 열화시킨다.For example, when the distance of the laser trace is 300 μm and the angle of incidence ω is shifted by 10°, the difference in distance from the
그래서, 예를 들어 도 58에 도시한 흐름도의 스텝 S721에 있어서, 대상의 강화 유리(200)의 굴절률 ng의 값을 얻는다. 다음에, 스텝 S722에 있어서, 강화 유리(200)의 굴절률 ng와 광 공급 부재(40)의 굴절률 np를 고정하고, 레이저광이 통과하는 면과 관측면이 변하지 않는 θL을 구한다.So, for example, in step S721 of the flowchart shown in FIG. 58, the value of the refractive index ng of the target tempered
예를 들어, 강화 유리(200)의 굴절률 ng=1.49의 경우, 레이저광의 Y 회전각 θL=15°, Z 회전각 φL=15°는 동일하고, 광 공급 부재(40)의 입사 단부면의 회전각 β=15°, Z 회전각 α=24.5°로 형성하면, 강화 유리(200) 중에서는, 레이저광은 입사 여각 14.4°, 입사면각 44.8°로, 거의 설계대로의 각도로 할 수 있다. 그 때문에, 측정 정밀도를 열화시키는 일이 없다.For example, in the case of the refractive index ng = 1.49 of the tempered
이 사양의 광 공급 부재(40)를 제작하고, 레이저 광원(10)의 설치는 그대로이며, 광 공급 부재(40)만을 교환하는 것만으로, 광 공급 부재(40)의 굴절률 np와 크게 다른 굴절률 ng의 강화 유리(200)의 응력 분포를 정확하게 측정 가능해진다. 또한, 레이저 광원(10)으로의 복귀광을 없애기 위해, 강화 유리(200)와, 레이저광이 광 공급 부재(40)에 입사하는 면을 약간(0.5 내지 1° 정도) 어긋나게 하는 경우, 식 8로 보정 가능하다.By manufacturing the
<제5 실시 형태><Fifth Embodiment>
제5 실시 형태에서는, 유리 두께를 측정하는 기능을 구비한 평가 장치의 예를 나타낸다. 또한, 제5 실시 형태에 있어서, 이미 설명한 실시 형태와 동일 구성부에 대한 설명은 생략하는 경우가 있다.In the fifth embodiment, an example of an evaluation device provided with a function of measuring glass thickness is shown. Additionally, in the fifth embodiment, descriptions of the same components as those in the already described embodiment may be omitted.
얇은 판상의 강화 유리에서는, 강화를 위해 표면에 압축 응력을 형성한다. 그렇게 하면, 전체로서, 응력 균형을 맞추기 위해, 내부에서는 인장 응력이 발생한다.In thin plate-shaped tempered glass, compressive stress is formed on the surface for strengthening. In doing so, tensile stresses are generated internally to balance the stresses as a whole.
도 59는 강화 유리의 깊이 방향의 응력 분포를 예시하는 도면이다. 표면에 형성된 압축 응력에 대하여, 중심 부분에서는 인장 응력이 발생하고, 원리적으로, 전체로서, 응력은 0이 된다. 즉, 깊이 방향으로 표면으로부터 이면까지, 응력 분포의 적분값(응력 에너지)은 0이 된다.Figure 59 is a diagram illustrating the stress distribution in the depth direction of tempered glass. In response to the compressive stress formed on the surface, a tensile stress occurs in the central part, and in principle, the stress as a whole becomes zero. That is, the integral value (stress energy) of the stress distribution from the surface to the back surface in the depth direction is 0.
다른 표현을 사용하면, 표면의 압축 응력의 적분값(압축 에너지)과, 중심부의 인장 응력의 적분값(인장 에너지)은 동등해진다. 또한, 통상 화학 강화 공정에서는, 유리의 양면의 화학 강화가 동일 조건에서 행해지기 때문에, 응력 분포는 유리의 중심에 대하여, 대칭으로 되어 있다. 그 때문에, 깊이 방향으로 표면으로부터 유리 중점까지의 적분도 0이 된다.To use another expression, the integral value of the compressive stress at the surface (compressive energy) and the integral value of the tensile stress at the center (tensile energy) become equal. Additionally, in a normal chemical strengthening process, since chemical strengthening of both sides of the glass is performed under the same conditions, the stress distribution is symmetrical with respect to the center of the glass. Therefore, the integral from the surface to the midpoint of the glass in the depth direction also becomes 0.
평가 장치(1)에서는, 유리 깊이와 산란광 휘도의 변화의 위상값(예를 들어, 도 7)의 미분값과 광 탄성 상수에 의해 응력값을 구한다(제1 실시 형태 참조). 그 때문에, 도 7의 유리 깊이와 산란광 휘도의 변화의 위상은, 응력값의 적분값과 동일하다. 즉, 도 7에 있어서, 강화 유리의 중심점과, 강화 유리의 최표면의 위상값은 동일하다.In the
평가 장치(1)에서는, 레이저광이 강화 유리의 최표면에서 난반사되어, 난반사광이 발생하면, 강화 유리의 최표면의 산란광 휘도 변화의 위상값을 정확하게 측정할 수 없는 결점이 있다.In the
그래서, 강화 유리의 중심점의 위상값을 사용하여, 최표면의 산란광 휘도 변화의 위상값, 혹은 그 보정에 사용한다. 이에 의해, 예를 들어 강화 유리 최표면 및 최표면 부근의 응력값, 그리고 응력 분포를 정확하게 측정 가능하다. 또한, 측정된 위상값이 강화 유리의 중심까지 도달하지 않은 경우, 측정된 위상값을 강화 유리의 중심까지 외삽하여, 강화 유리의 중심의 위상값으로 해도 된다.Therefore, the phase value of the center point of the tempered glass is used to determine the phase value of the change in the brightness of scattered light on the outermost surface, or to correct it. As a result, for example, it is possible to accurately measure the stress value and stress distribution at the outermost surface of the tempered glass and near the outermost surface. Additionally, if the measured phase value does not reach the center of the tempered glass, the measured phase value may be extrapolated to the center of the tempered glass to be the phase value of the center of the tempered glass.
이와 같이, 강화 유리의 두께가 기지인 경우, 산출된 응력 분포 및 강화 유리의 두께에 기초하여, 응력 균형이 맞춰지는 강화 유리의 최표면의 위상 변화량을 추정하고, 표면 응력값을 보정할 수 있다.In this way, when the thickness of the tempered glass is known, based on the calculated stress distribution and the thickness of the tempered glass, the phase change amount of the outermost surface of the tempered glass where the stress is balanced can be estimated, and the surface stress value can be corrected. .
도 60은 유리 두께 측정 장치를 설치한 평가 장치를 예시하는 도면이다. 도 60에 도시한 평가 장치(3)는, 평가 장치(1)에 유리 두께 측정 장치(120)를 설치한 구성이다.Figure 60 is a diagram illustrating an evaluation device equipped with a glass thickness measuring device. The
유리 두께 측정 장치(120)는, 도시하지 않은 레이저 광원과 수광부와 연산부를 갖고 있다. 유리 두께 측정 장치(120)의 레이저 광원으로부터 출사된 레이저광 Lg는, 강화 유리(200)의 표면(210) 및 이면(220)에서 반사되어, 유리 두께 측정 장치(120)의 수광부에 의해 수광된다. 유리 두께 측정 장치(120)의 연산부는, 수광부에서 수광한 광에 기초하여, 강화 유리(200)의 두께를 측정한다. 유리 두께 측정 장치(120)로서는, 예를 들어 시판되는 유리 두께계를 사용할 수 있다.The glass
평가 장치(3)에서는, 레이저 광원(10)으로부터의 레이저광에 의한 강화 유리(200) 중의 산란광 휘도 변화로부터, 강화 유리(200) 중의 표면으로부터 깊이 방향으로 위상값을 평가 장치(1)에 의해 측정할 수 있다. 그것과 동시에, 평가 장치(3)에서는, 강화 유리(200)의 두께를 유리 두께 측정 장치(120)에 의해 측정할 수 있다.In the
유리 두께 측정 장치(120)에 의해 측정된 강화 유리(200)의 두께와 깊이 방향의 위상값으로부터, 강화 유리(200)의 중심의 위상값을 측정, 혹은 외삽에 의해 얻을 수 있다. 그리고, 그 위상값에 기초하여, 강화 유리(200)의 최표면의 위상값으로 하거나, 혹은 보정을 하여, 최표면이 보정된 깊이 방향의 위상값으로부터, 응력 분포를 구할 수 있다.From the thickness of the tempered
이와 같이, 강화 유리의 두께를 측정하는 수단을 구비한 평가 장치(3)에서는, 응력 분포 및 강화 유리의 두께를 측정하고, 측정한 강화 유리의 두께에 기초하여, 강화 유리의 최표면의 위상 변화량을 추정할 수 있다.In this way, in the
<위상값의 결정에 대한 변형예><Modified example of determination of phase value>
최표면의 산란광 휘도 변화의 위상값의 결정에 대하여, 하기와 같은 변형이 가능하다.Regarding the determination of the phase value of the change in the scattered light luminance of the outermost surface, the following modifications are possible.
상기한 바와 같이, 평가 장치(1)에서는, 레이저광이 강화 유리(200)의 최표면에서 난반사되어, 난반사광이 발생하면, 강화 유리(200)의 최표면의 산란광 휘도 변화의 위상값을 정확하게 측정할 수 없는 결점이 있다. 그 결점을 보완하기 위해, 이하와 같은 방법을 더 사용해도 된다.As described above, in the
첫번째로, 레이저 광원(10)과, 편광 부재(20)와, 편광 위상차 가변 부재(30)를 2조 준비하고, 레이저광 L과 L'를, 다른 2개의 각도 θs1 및 각도 θ's1로부터 입사시켜도 된다. 그때, 레이저광 L로부터의 산란광과, 레이저광 L'로부터의 산란광은 따로따로 측정하도록 한다. 2조의 레이저광 중, 보다 작은 각도로부터 입사한 레이저광을 사용한 쪽은, 강화 유리(200)의 표면의 난반사의 영향에 의한 강화 유리(200)의 최표면의 위상값의 오차는, 보다 적어지는 한편, 강화 유리(200)의 심부까지의 측정을 할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 보다 작은 각도로부터 입사한 레이저광을 사용한 측정으로 강화 유리(200)의 최표면의 위상값을 결정하고, 그 결과를, 보다 큰 각도로부터 입사한 레이저광을 사용한 측정의 최표면의 위상값으로 함으로써, 측정 정밀도가 향상되고, 또한 강화 유리(200)의 심부까지 측정할 수 있는 경우가 있다.First, two sets of the
두번째로, 레이저광이 강화 유리(200)의 최표면에서 난반사되는 것을 억제하기 위해, 스텝 S601 전에, 강화 유리(200)의 표면을 청정 시스템으로 청정화하는 스텝을 가져도 된다. 청정 시스템은, 습식 또는 건식의 세정기에 의한 세정이나, 불식 등의 작업이어도 된다.Second, in order to suppress diffuse reflection of the laser light on the outermost surface of the tempered
세번째로, DOL_zero의 값을 산출하는 수단을 구비하고 있는 경우에는, 강화 유리(200)의 표면(210)측의 DOL_zero(표면)와, 이면(220)측의 DOL_zero(이면)를 사용하여, 이하와 같이 하여 강화 유리(200)의 표면(210)측의 최표면의 위상을 추정해도 된다.Third, when a means for calculating the value of DOL_zero is provided, DOL_zero (front) on the front 210 side of the tempered
즉, DOL_zero(표면)와 DOL_zero(이면)의 합은 강화 유리(200)의 두께가 되므로, 그 중점은 유리 중점이 된다. 강화 유리의 최표면으로부터 이 중점까지의 응력의 적분값은 제로가 되므로, 강화 유리의 중심점과, 강화 유리의 최표면의 위상값은 동일하다. 이와 같이 하여, 유리 최표면의 위상값은, 유리판 두께를 별도로 측정하지 않고 구해도 된다. 또한, 위상의 원점의 위치는, 강화 유리의 최표면이 유리 중점의 위상이 되도록 외삽하여 산출해도 된다.That is, the sum of DOL_zero (surface) and DOL_zero (back surface) becomes the thickness of the tempered
또한, DOL_zero(이면)는, 이면(220)측의 응력값이 제로로 되는 점을, 강화 유리(200)의 표면(210)측으로부터 측정한 길이이다. 또한, DOL_zero(이면)를 고정밀도로 측정하기 위해, 이면(220)측에 액체(90)를 설치해도 된다. 이와 같이 함으로써, 이면(220)측의 표면에서의 난반사가 억제된다. 또한, 이면측으로부터의 광이 들어가지 않도록, 차광판 등에 의한 차광 기능을 유리와 카메라 사이에 갖게 해도 된다.Additionally, DOL_zero (back surface) is the length measured from the
네번째로, 제5 실시 형태에 있어서, DOL_zero의 값을 산출하는 수단을 더 구비하고 있는 경우에는, 유리 표면(210)측의 DOL_zero(표면)와, 이면(220)측의 DOL_zero(이면)를 사용하여, 이하와 같이 하여 유리 표면(210)측의 최표면의 위상을 추정해도 된다. 즉, DOL_zero(표면)와 DOL_zero(이면)의 합은 유리 두께가 되므로, 이 합이 유리 두께 측정 장치에서 측정한 값과 일치하도록 최표면의 위치를 결정함으로써, 전체의 응력 분포가 고정밀도로 구해진다. 최표면의 위상은, 이 최표면의 위치까지 위상을 외삽하여 추정한다.Fourth, in the fifth embodiment, when a means for calculating the value of DOL_zero is further provided, DOL_zero (front) on the
다섯번째로, 위상 변화 산출 공정(S405) 후에, 산출된 위상 변화의 원점 위치가 타당한지 여부를 평가하는 공정을 가져도 된다. 그때, 디스플레이를 사용하여, S405에서 산출된 위상 변화의 원점 위치를, 촬상 공정(S403)에서 얻어진 화상의 대응하는 위치에 표시하고, 측정자가 목시 평가하는 방법으로 해도 된다. 이와 같이 함으로써, 측정 시의 노이즈나, 티끌, 기포, 외란광 등에 의한 광 산란에 의해, 위상 변화의 원점 위치가 크게 어긋난 경우, 간편하게 재측정의 판단이 가능해진다. 또한, 외란광이 원인인 경우, 레이저 광원의 위치를 이동시켜도 된다.Fifth, after the phase change calculation process (S405), a process may be performed to evaluate whether the origin position of the calculated phase change is reasonable. At that time, a display may be used to display the origin position of the phase change calculated in S405 at the corresponding position of the image obtained in the imaging step (S403), and the measurer may visually evaluate it. By doing this, if the origin position of the phase change is greatly shifted due to noise during measurement or light scattering due to dust, air bubbles, or extraneous light, it becomes possible to easily determine re-measurement. Additionally, if disturbance light is the cause, the position of the laser light source may be moved.
이상, 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 상술한 실시 형태에 제한되는 것은 아니고, 특허 청구 범위에 기재된 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.Although the preferred embodiment has been described in detail above, it is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiment without departing from the scope described in the patent claims.
예를 들어, 상기 각 실시 형태에서는, 평가 장치(1 및 2)에 있어서, 광원을 구성 요소로서 설명하였지만, 평가 장치(1 및 2)는 광원을 갖고 있지 않는 구성으로 해도 된다. 광원은, 평가 장치(1 및 2)의 사용자가 적당한 것을 준비하여 사용할 수 있다.For example, in each of the above embodiments, the light source is described as a component in the
본 국제 출원은 2018년 2월 26일에 출원한 일본 특허 출원 제2018-031579호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 제2018-031579호의 전체 내용을 본 국제 출원에 원용한다.This international application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-031579 filed on February 26, 2018, and the entire contents of Japanese Patent Application No. 2018-031579 are incorporated into this international application.
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 2, 3 : 평가 장치
10, 11, 12 : 레이저 광원
15 : 광원
20, 55 : 편광 부재
25, 40, 41 : 광 공급 부재
30, 30A : 편광 위상차 가변 부재
35, 42 : 광 취출 부재
40a : 광 공급 부재의 입사면
40b : 광 공급 부재의 출사면
40x, 43x : 오목부
40y, 43y : 홈
43 : 평면 오목 렌즈
43e : 외연부
44 : 지지체
45, 50, 50A : 광 변환 부재
60, 60A, 65 : 촬상 소자
70, 75 : 연산부
80, 80A 81, 82 : 광 파장 선택 부재
90 : 액체
100 : 랜드 부재
120 : 유리 두께 측정 장치
200 : 강화 유리
210 : 강화 유리의 표면
215 : 관측면
220 : 강화 유리의 이면
250 : 레이저광의 입사면
301 : 디지털 데이터 기억 회로
302 : 클럭 신호 발생 회로
303 : DA 컨버터
304 : 전압 증폭 회로
310 : 편광 위상차 발생 재료
311, 313 : 고정 지그
312 : 피에조 소자
701 : 휘도 변화 측정 수단
702 : 위상 변화 산출 수단
703 : 응력 분포 산출 수단
704 : 물리량 측정 수단
751 : 위치 측정 수단
752 : 응력 분포 산출 수단
753 : 합성 수단1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 2, 3: Evaluation device
10, 11, 12: Laser light source
15: light source
20, 55: Polarization member
25, 40, 41: Absence of light supply
30, 30A: Polarization phase difference variable member
35, 42: Light extraction member
40a: Incident surface of light supply member
40b: exit surface of the light supply member
40x, 43x: concave part
40y, 43y: Home
43: Plane concave lens
43e: outer edge
44: support
45, 50, 50A: Light conversion member
60, 60A, 65: imaging device
70, 75: Calculation unit
80,
90: liquid
100: Land absence
120: Glass thickness measuring device
200: Tempered glass
210: Surface of tempered glass
215: observation surface
220: The back side of tempered glass
250: Incident surface of laser light
301: digital data memory circuit
302: clock signal generation circuit
303: DA converter
304: Voltage amplification circuit
310: Polarization phase difference generating material
311, 313: Fixed jig
312: Piezo element
701: means for measuring luminance change
702: Phase change calculation means
703: Stress distribution calculation means
704: Means of measuring physical quantities
751: Position measurement means
752: Stress distribution calculation means
753: synthetic means
Claims (55)
상기 편광 위상차가 가변된 레이저광이 강화 유리에 입사됨으로써 발하는 산란광을, 소정의 시간 간격으로 복수회 촬상하여, 복수의 화상을 취득하는 촬상 소자와,
상기 복수의 화상을 사용하여 상기 산란광의 주기적인 휘도 변화를 측정하고, 상기 휘도 변화의 위상 변화를 산출하고, 상기 위상 변화에 기초하여 상기 강화 유리의 표면으로부터의 깊이 방향의 응력 분포를 산출함과 함께, 상기 복수의 화상을 사용하여 상기 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정하는 연산부를 갖는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.a polarization phase difference variable member that changes the polarization phase difference of the laser light by more than one wavelength with respect to the wavelength of the laser light;
an imaging element that captures scattered light emitted when the laser light with the variable polarization phase difference is incident on the tempered glass multiple times at predetermined time intervals to acquire multiple images;
Measuring a periodic luminance change of the scattered light using the plurality of images, calculating a phase change of the luminance change, and calculating a stress distribution in the depth direction from the surface of the tempered glass based on the phase change; An evaluation device for tempered glass, characterized by having a calculation unit that measures a physical quantity related to the strength of the tempered glass using the plurality of images.
상기 연산부는, 상기 물리량으로서, 상기 산란광의 휘도를 측정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to paragraph 1,
An evaluation device for tempered glass, wherein the calculation unit measures luminance of the scattered light as the physical quantity.
상기 복수의 화상은, 스페클 패턴을 구비하고,
상기 연산부는, 상기 물리량으로서, 상기 스페클 패턴의 휘도의 분산값을 측정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to paragraph 1,
The plurality of images have a speckle pattern,
The evaluation device for tempered glass, wherein the calculation unit measures a dispersion value of luminance of the speckle pattern as the physical quantity.
상기 연산부는, 상기 물리량으로서, 상기 강화 유리의 굴절률을 측정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to paragraph 1,
An evaluation device for tempered glass, wherein the calculation unit measures a refractive index of the tempered glass as the physical quantity.
상기 레이저광의 파장의 투과율이 상대적으로 높은 제1 광 파장 선택 부재와, 상기 레이저광의 파장의 투과율이 상대적으로 낮은 제2 광 파장 선택 부재가, 상기 레이저광이 상기 촬상 소자에 입사하는 광로 상에 전환 가능하게 삽입되고,
상기 연산부는, 상기 물리량으로서, 상기 제1 광 파장 선택 부재가 상기 광로 상에 삽입된 경우의 상기 산란광의 제1 휘도와, 상기 제2 광 파장 선택 부재가 상기 광로 상에 삽입된 경우의 상기 산란광의 제2 휘도를 측정하고, 상기 제1 휘도와 상기 제2 휘도의 비율을 계산하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
A first optical wavelength selecting member having a relatively high transmittance of the wavelength of the laser light and a second optical wavelength selecting member having a relatively low transmittance of the wavelength of the laser light are switched on an optical path through which the laser light enters the imaging device. Possibly inserted,
The calculation unit may include, as the physical quantities, a first luminance of the scattered light when the first light wavelength selecting member is inserted on the optical path, and the scattered light when the second light wavelength selecting member is inserted on the optical path. An evaluation device for tempered glass, characterized in that the second luminance is measured and the ratio of the first luminance and the second luminance is calculated.
제1 파장 대역의 레이저광을 투과하는 제1 광 파장 선택 부재와, 제2 파장 대역의 광을 투과하는 제2 광 파장 선택 부재가, 상기 제1 파장 대역의 레이저광이 입사되는 경우에는 상기 제1 광 파장 선택 부재가 선택되고, 상기 제2 파장 대역의 레이저광이 입사되는 경우에는 상기 제2 광 파장 선택 부재가 선택되도록, 상기 레이저광이 상기 촬상 소자에 입사하는 광로 상에 전환 가능하게 삽입되고,
상기 연산부는, 상기 물리량으로서, 상기 제1 파장 대역의 레이저광이 입사되어 상기 제1 광 파장 선택 부재가 상기 광로 상에 삽입된 경우의 상기 산란광의 제1 휘도와, 상기 제2 파장 대역의 레이저광이 입사되어 상기 제2 광 파장 선택 부재가 상기 광로 상에 삽입된 경우의 상기 산란광의 제2 휘도를 측정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
When the laser light in the first wavelength band is incident, the first optical wavelength selecting member that transmits the laser light in the first wavelength band and the second optical wavelength selecting member that transmits the light in the second wavelength band are A first optical wavelength selection member is selected, and when laser light in the second wavelength band is incident, the second optical wavelength selection member is switchably inserted onto the optical path through which the laser light is incident on the imaging device. become,
The calculation unit may include, as the physical quantities, the first luminance of the scattered light when the laser light in the first wavelength band is incident and the first optical wavelength selection member is inserted into the optical path, and the laser light in the second wavelength band. An evaluation device for tempered glass, characterized in that the second luminance of the scattered light is measured when light is incident and the second light wavelength selection member is inserted into the optical path.
상기 연산부는, 상기 강화 유리의 표면으로부터 깊이 방향의 복수의 영역에 있어서, 상기 물리량을 측정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
An evaluation device for tempered glass, wherein the calculation unit measures the physical quantity in a plurality of regions in the depth direction from the surface of the tempered glass.
상기 편광 위상차 가변 부재가 액정 소자인 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
An evaluation device for tempered glass, wherein the polarization phase difference variable member is a liquid crystal element.
상기 편광 위상차 가변 부재는, 광 탄성 상수와 영률을 곱한 값이 0.1 이상이며, 가압에 의해 상기 편광 위상차를 발생시키는 투명 부재인 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
An evaluation device for tempered glass, wherein the polarization phase difference variable member has a photoelastic constant multiplied by Young's modulus of 0.1 or more and is a transparent member that generates the polarization phase difference by applying pressure.
상기 투명 부재는, 석영 유리 또는 폴리카르보네이트인 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to clause 9,
An evaluation device for tempered glass, wherein the transparent member is quartz glass or polycarbonate.
상기 레이저광의 최소 빔 직경의 위치는, 상기 강화 유리의 이온 교환층 내에 있고,
상기 최소 빔 직경은, 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
The position of the minimum beam diameter of the laser light is within the ion exchange layer of the tempered glass,
An evaluation device for tempered glass, wherein the minimum beam diameter is 20 μm or less.
상기 강화 유리에 입사하는 상기 레이저광의 입사면이 상기 강화 유리의 표면에 대하여 45±5°인 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
An evaluation device for tempered glass, wherein the incident surface of the laser light incident on the tempered glass is 45 ± 5° with respect to the surface of the tempered glass.
상기 편광 위상차가 가변된 상기 레이저광을, 피측정체인 강화 유리 내에 유리 표면에 대하여 비스듬히 입사시키는 광 공급 부재를 갖고,
상기 강화 유리에 입사하는 상기 레이저광의 입사면이 상기 강화 유리의 표면에 대하여 45±5°로 되도록, 상기 광 공급 부재의 상기 레이저광이 입사하는 면의 각도를 설정한 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to clause 12,
It has a light supply member that causes the laser light with the variable polarization phase difference to enter the tempered glass, which is the object to be measured, at an angle with respect to the glass surface,
The angle of the surface of the light supply member on which the laser light is incident is set so that the surface of the laser light incident on the tempered glass is 45 ± 5° with respect to the surface of the tempered glass. Evaluation device.
상기 편광 위상차가 가변된 상기 레이저광을, 피측정체인 강화 유리 내에 유리 표면에 대하여 비스듬히 입사시키는 광 공급 부재를 갖고,
상기 광 공급 부재와 상기 강화 유리 사이에, 상기 강화 유리의 굴절률과의 굴절률차가 0.03 이하인 액체를 구비하고,
상기 액체의 두께는, 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
It has a light supply member that causes the laser light with the variable polarization phase difference to enter the tempered glass, which is the object to be measured, at an angle with respect to the glass surface,
A liquid having a refractive index difference from that of the tempered glass of 0.03 or less is provided between the light supply member and the tempered glass,
An evaluation device for tempered glass, characterized in that the thickness of the liquid is 10 μm or more and 500 μm or less.
상기 광 공급 부재의 상기 강화 유리에 접하는 면에는, 깊이가 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 오목부가 형성되고,
상기 오목부 내에 상기 액체가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to clause 14,
A concave portion having a depth of 10 μm or more and 500 μm or less is formed on the surface of the light supply member in contact with the tempered glass,
An evaluation device for tempered glass, wherein the liquid is filled in the concave portion.
상기 광 공급 부재의 표면에, 상기 강화 유리와 접하는 돌기부가 마련되고,
상기 돌기부는, 상기 광 공급 부재를 통해 상기 강화 유리 내로 입사하는 상기 레이저광의 광로의 일부가 되고,
상기 돌기부의 상기 강화 유리에 접하는 측에는, 깊이가 10㎛ 이상 500㎛ 이하인 오목부가 형성되고,
상기 오목부 내에 상기 액체가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to clause 14,
A protrusion in contact with the tempered glass is provided on the surface of the light supply member,
The protrusion becomes a part of the optical path of the laser light incident on the tempered glass through the light supply member,
A concave portion having a depth of 10 μm or more and 500 μm or less is formed on the side of the protrusion that is in contact with the tempered glass,
An evaluation device for tempered glass, wherein the liquid is filled in the concave portion.
상기 돌기부는, 상기 광 공급 부재의 표면에 교환 가능하게 보유 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to clause 16,
An evaluation device for tempered glass, wherein the protrusion is exchangeably held on a surface of the light supply member.
상기 오목부의 주위에 평탄한 외연부가 형성되고, 상기 평탄한 외연부가 상기 강화 유리와 접하는 면이 되는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to clause 16,
An evaluation device for tempered glass, wherein a flat outer edge is formed around the concave portion, and the flat outer edge becomes a surface in contact with the tempered glass.
상기 오목부는, 만곡되어 있는 부분을 구비한 면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to clause 15,
An evaluation device for tempered glass, wherein the concave portion is made of a surface having a curved portion.
상기 오목부의 주위에 상기 액체를 배출하는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to clause 15,
An evaluation device for tempered glass, wherein a groove for discharging the liquid is formed around the concave portion.
상기 광 공급 부재의 굴절률과 상기 강화 유리의 굴절률이 다른 경우,
상기 강화 유리의 굴절률을 취득하고,
상기 강화 유리의 굴절률에 기초하여 구한 상기 강화 유리 중의 상기 레이저광의 궤적과, 상기 촬상 소자에서 취득한 상기 레이저광의 화상의 관계로부터, 상기 레이저광이 상기 강화 유리에 입사할 때의 입사 여각을 도출하고,
상기 입사 여각의 값에 기초하여, 상기 강화 유리의 표면으로부터의 깊이 방향의 응력 분포를 보정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to clause 15,
When the refractive index of the light supply member and the refractive index of the tempered glass are different,
Obtaining the refractive index of the tempered glass,
From the relationship between the trajectory of the laser light in the tempered glass obtained based on the refractive index of the tempered glass and the image of the laser light acquired by the imaging device, the incident complement angle when the laser light is incident on the tempered glass is derived,
An evaluation device for tempered glass, characterized in that the stress distribution in the depth direction from the surface of the tempered glass is corrected based on the value of the incident complement angle.
상기 강화 유리의 굴절률은, 상기 촬상 소자에서 취득한 상기 레이저광의 화상에 기초하여 도출하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to clause 21,
An evaluation device for tempered glass, wherein the refractive index of the tempered glass is derived based on an image of the laser light acquired by the imaging device.
상기 강화 유리의 두께가 기지인 경우, 산출된 상기 응력 분포 및 상기 강화 유리의 두께에 기초하여, 응력 균형이 맞춰지는 상기 강화 유리의 최표면의 위상 변화량을 추정하고, 표면 응력값을 보정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
When the thickness of the tempered glass is known, based on the calculated stress distribution and the thickness of the tempered glass, estimate the phase change amount of the outermost surface of the tempered glass where the stress is balanced, and correct the surface stress value. Characterized by an evaluation device for tempered glass.
상기 강화 유리의 두께를 측정하는 수단을 구비하고,
상기 응력 분포 및 상기 강화 유리의 두께를 측정하고, 측정한 상기 강화 유리의 두께에 기초하여, 상기 강화 유리의 최표면의 위상 변화량을 추정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
Provided with means for measuring the thickness of the tempered glass,
An evaluation device for tempered glass, characterized in that it measures the stress distribution and the thickness of the tempered glass, and estimates the amount of phase change of the outermost surface of the tempered glass based on the measured thickness of the tempered glass.
상기 강화 유리의 상기 레이저광의 출사측에 있어서, 상기 강화 유리 중의 상기 레이저광이 전반사의 조건을 만족시키고 있는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
An evaluation device for tempered glass, wherein the laser light in the tempered glass satisfies the conditions of total reflection on the emission side of the tempered glass.
상기 강화 유리의 압축 응력층을 갖는 표면층 내에, 제2 광원으로부터의 광을 입사시키는 제2 광 공급 부재와,
상기 표면층 내에서 전파된 광을, 상기 강화 유리의 외부로 출사시키는 광 취출 부재와,
상기 광 취출 부재를 통해 출사한 광에 포함되는, 상기 강화 유리와 상기 광 취출 부재의 경계면에 대하여 평행 및 수직으로 진동하는 2종의 광 성분을, 각각이 2개 이상의 휘선을 갖는 2종의 휘선열로 변환하는 광 변환 부재와,
상기 2종의 휘선열을 촬상하는 제2 촬상 소자와,
상기 제2 촬상 소자에서 얻어진 화상으로부터 상기 2종의 휘선열의 각각의 2개 이상의 휘선의 위치를 측정하는 위치 측정 수단을 갖고,
상기 연산부는, 상기 위치 측정 수단의 측정 결과에 기초하여 산출한 상기 2종의 광 성분에 대응한 상기 강화 유리의 표면으로부터 깊이 방향에 걸치는 제1 영역의 응력 분포와, 상기 위상 변화에 기초하여 산출한 상기 제1 영역 이외의 응력 분포를 합성하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 장치.According to any one of claims 1 to 4,
a second light supply member for incident light from a second light source into a surface layer having a compressive stress layer of the tempered glass;
a light extraction member that emits light propagated within the surface layer to the outside of the tempered glass;
Two types of light components included in the light emitted through the light extraction member and vibrating parallel and perpendicular to the interface between the tempered glass and the light extraction member are two types of light, each having two or more bright lines. A light conversion member that converts into linear heat,
a second imaging element for imaging the two types of bright line rows;
It has position measuring means for measuring the positions of two or more bright lines of each of the two types of bright line rows from the image obtained by the second imaging device,
The calculation unit calculates the stress distribution in the first region in the depth direction from the surface of the tempered glass corresponding to the two types of light components calculated based on the measurement results of the position measuring means, and the phase change. An evaluation device for tempered glass, characterized in that it synthesizes stress distributions other than the first region.
상기 편광 위상차가 가변된 레이저광이 강화 유리에 입사됨으로써 발하는 산란광을, 소정의 시간 간격으로 복수회 촬상하여, 복수의 화상을 취득하는 촬상 공정과,
상기 복수의 화상을 사용하여 상기 산란광의 주기적인 휘도 변화를 측정하고, 상기 휘도 변화의 위상 변화를 산출하고, 상기 위상 변화에 기초하여 상기 강화 유리의 표면으로부터의 깊이 방향의 제1 응력 분포를 산출함과 함께, 상기 복수의 화상을 사용하여 상기 강화 유리의 강도에 관계되는 물리량을 측정하는 연산 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 방법.A polarization phase difference variable process for varying the polarization phase difference of the laser light by more than one wavelength with respect to the wavelength of the laser light,
An imaging process of capturing scattered light emitted when the laser light with the variable polarization phase difference is incident on tempered glass a plurality of times at predetermined time intervals to acquire a plurality of images;
Using the plurality of images, the periodic luminance change of the scattered light is measured, a phase change of the luminance change is calculated, and a first stress distribution in the depth direction from the surface of the tempered glass is calculated based on the phase change. In addition, a method for evaluating tempered glass, comprising a calculation step of measuring a physical quantity related to the strength of the tempered glass using the plurality of images.
상기 연산 공정에서는, 상기 물리량으로서, 상기 산란광의 휘도를 측정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 방법.According to clause 27,
A method for evaluating tempered glass, wherein in the calculation step, the luminance of the scattered light is measured as the physical quantity.
상기 복수의 화상은, 스페클 패턴을 구비하고,
상기 연산 공정에서는, 상기 물리량으로서, 상기 스페클 패턴의 휘도의 분산값을 측정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 방법.According to clause 27,
The plurality of images have a speckle pattern,
A method for evaluating tempered glass, wherein in the calculation step, the dispersion value of the luminance of the speckle pattern is measured as the physical quantity.
상기 연산 공정에서는, 상기 물리량으로서, 상기 강화 유리의 굴절률을 측정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 방법.According to clause 27,
A method for evaluating tempered glass, characterized in that, in the calculation step, the refractive index of the tempered glass is measured as the physical quantity.
상기 레이저광의 파장의 투과율이 상대적으로 높은 제1 광 파장 선택 부재와, 상기 레이저광의 파장의 투과율이 상대적으로 낮은 제2 광 파장 선택 부재가, 상기 레이저광이 상기 촬상 공정에서 사용하는 촬상 소자에 입사하는 광로 상에 전환 가능하게 삽입되고,
상기 연산 공정에서는, 상기 물리량으로서, 상기 제1 광 파장 선택 부재가 상기 광로 상에 삽입된 경우의 상기 산란광의 제1 휘도와, 상기 제2 광 파장 선택 부재가 상기 광로 상에 삽입된 경우의 상기 산란광의 제2 휘도를 측정하고, 상기 제1 휘도와 상기 제2 휘도의 비율을 계산하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 방법.According to any one of claims 27 to 30,
A first optical wavelength selecting member having a relatively high transmittance of the wavelength of the laser light and a second optical wavelength selecting member having a relatively low transmittance of the wavelength of the laser light are incident on the imaging element used in the imaging process. is switchably inserted into the optical path,
In the calculation process, the physical quantities include the first luminance of the scattered light when the first light wavelength selecting member is inserted on the optical path, and the above when the second light wavelength selecting member is inserted on the optical path. A method for evaluating tempered glass, comprising measuring a second luminance of scattered light and calculating a ratio of the first luminance and the second luminance.
제1 파장 대역의 레이저광을 투과하는 제1 광 파장 선택 부재와, 제2 파장 대역의 광을 투과하는 제2 광 파장 선택 부재가, 상기 제1 파장 대역의 레이저광이 입사되는 경우에는 상기 제1 광 파장 선택 부재가 선택되고, 상기 제2 파장 대역의 레이저광이 입사되는 경우에는 상기 제2 광 파장 선택 부재가 선택되도록, 상기 레이저광이 상기 촬상 공정에서 사용하는 촬상 소자에 입사하는 광로 상에 전환 가능하게 삽입되고,
상기 연산 공정에서는, 상기 물리량으로서, 상기 제1 파장 대역의 레이저광이 입사되어 상기 제1 광 파장 선택 부재가 상기 광로 상에 삽입된 경우의 상기 산란광의 제1 휘도와, 상기 제2 파장 대역의 레이저광이 입사되어 상기 제2 광 파장 선택 부재가 상기 광로 상에 삽입된 경우의 상기 산란광의 제2 휘도를 측정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 방법.According to any one of claims 27 to 30,
When the laser light in the first wavelength band is incident, the first optical wavelength selecting member that transmits the laser light in the first wavelength band and the second optical wavelength selecting member that transmits the light in the second wavelength band are 1. On the optical path through which the laser light is incident on the imaging device used in the imaging process, such that when the optical wavelength selection member is selected and the laser light in the second wavelength band is incident, the second optical wavelength selection member is selected. is convertibly inserted into,
In the calculation process, the physical quantities include the first luminance of the scattered light when the laser light in the first wavelength band is incident and the first optical wavelength selection member is inserted into the optical path, and the second wavelength band. An evaluation method of tempered glass, characterized by measuring the second luminance of the scattered light when laser light is incident and the second light wavelength selection member is inserted into the optical path.
상기 연산 공정에서는, 상기 강화 유리의 표면으로부터 깊이 방향의 복수의 영역에 있어서, 상기 물리량을 측정하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 방법.According to any one of claims 27 to 30,
An evaluation method for tempered glass, wherein, in the calculation step, the physical quantity is measured in a plurality of regions in the depth direction from the surface of the tempered glass.
편광 위상차 가변 공정에서는, 액정 소자에 의해 상기 편광 위상차를 가변하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 방법.According to any one of claims 27 to 30,
In the polarization retardation variable process, a method for evaluating tempered glass, characterized in that the polarization retardation is varied using a liquid crystal element.
P 편광 및 S 편광의 휘선의 위치에 기초하여 각각의 굴절률 분포를 산출하고, 상기 P 편광과 상기 S 편광의 굴절률 분포차와 강화 유리의 광 탄성 상수에 기초하여 제2 응력 분포를 구하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 강화 유리의 평가 방법.According to any one of claims 27 to 30,
A process of calculating each refractive index distribution based on the positions of the bright lines of P-polarized light and S-polarized light, and calculating a second stress distribution based on the difference in refractive index distribution of the P-polarized light and the S-polarized light and the photoelastic constant of the tempered glass. A method for evaluating tempered glass, characterized in that:
상기 편광 위상차 가변 공정에서는, 액정 소자에 의해 상기 편광 위상차를 가변하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 37,
In the polarization phase difference variable process, a method of manufacturing tempered glass, characterized in that the polarization phase difference is varied by a liquid crystal element.
P 편광 및 S 편광의 휘선의 위치에 기초하여 각각의 굴절률 분포를 산출하고, 상기 P 편광과 상기 S 편광의 굴절률 분포차와 강화 유리의 광 탄성 상수에 기초하여 제2 응력 분포를 구하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 37 or 38,
A process of calculating each refractive index distribution based on the positions of the bright lines of P-polarized light and S-polarized light, and calculating a second stress distribution based on the difference in refractive index distribution of the P-polarized light and the S-polarized light and the photoelastic constant of the tempered glass. A method of manufacturing tempered glass, characterized in that:
동일한 제조 공정에서 만들어진 복수의 강화 유리 중, 적어도 1매 이상의 강화 유리에 대하여, 상기 평가 방법으로 구한 상기 제1 응력 분포와 상기 제2 응력 분포를 합성하여 응력 분포를 얻고, 나머지 강화 유리에 대하여, 상기 제1 응력 분포 및 상기 제2 응력 분포 중 어느 한쪽만을 측정하여 응력 분포를 얻는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 39,
Among the plurality of tempered glasses made in the same manufacturing process, for at least one sheet of tempered glass, a stress distribution is obtained by combining the first stress distribution and the second stress distribution obtained by the evaluation method, and for the remaining tempered glass, A method of manufacturing tempered glass, characterized in that the stress distribution is obtained by measuring only one of the first stress distribution and the second stress distribution.
리튬 함유 유리를 강화한 강화 유리를 제작하여 해당 강화 유리의 출하 판단을 행하는 강화 공정을 2회 이상 포함하고,
상기 각 강화 공정은, 상기 평가 방법으로 얻어진 상기 제1 응력 분포에 기초하여 상기 출하 판단을 행하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 37 or 38,
A strengthening process of manufacturing tempered glass strengthened with lithium-containing glass and determining the shipment of the tempered glass is included at least twice,
A method for manufacturing tempered glass, wherein each of the strengthening steps makes the shipment judgment based on the first stress distribution obtained by the evaluation method.
최종회의 상기 강화 공정에서는, 상기 평가 방법이 P 편광 및 S 편광의 휘선의 위치에 기초하여 각각의 굴절률 분포를 산출하고, 상기 P 편광과 상기 S 편광의 굴절률 분포차와 강화 유리의 광 탄성 상수에 기초하여 제2 응력 분포를 구하는 공정을 구비하고, 상기 평가 방법으로 얻어진 제2 응력 분포에 기초하여 출하 판단을 행하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 41,
In the final strengthening process, the evaluation method calculates each refractive index distribution based on the positions of the bright lines of P-polarized light and S-polarized light, and calculates the refractive index distribution difference between the P-polarized light and the S-polarized light and the photoelastic constant of the tempered glass. A method for manufacturing tempered glass, comprising a step of calculating a second stress distribution based on the second stress distribution, and making a shipment judgment based on the second stress distribution obtained by the evaluation method.
최종회를 제외한 상기 강화 공정에서는, 상기 제1 응력 분포로부터 도출한 유리 최심부에 있어서의 응력값(CT), 및 응력값이 제로로 되는 유리 깊이(DOL_zero)에 기초하여, 상기 출하 판단을 행하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 42,
In the strengthening process excluding the final step, the shipping judgment is made based on the stress value (CT) at the deepest part of the glass derived from the first stress distribution and the glass depth (DOL_zero) at which the stress value becomes zero. A manufacturing method of tempered glass characterized by:
최종회의 상기 강화 공정에서는, 상기 제2 응력 분포를 함수 근사하여, 상기 출하 판단을 행하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 42,
A method of manufacturing tempered glass, characterized in that, in the final strengthening process, the second stress distribution is approximated to a function and the shipment judgment is made.
상기 함수 근사를 하기의 식 (2)로 행하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.
단, σf(x)는 제2 응력 분포, a는 기울기, CS2는 최표면의 응력값이다.According to clause 44,
A method for producing tempered glass, characterized in that the function approximation is performed using the following equation (2).
However, σf(x) is the second stress distribution, a is the slope, and CS2 is the stress value of the outermost surface.
상기 함수 근사를 하기의 식 (3)으로 행하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.
단, σf(x)는 제2 응력 분포, a는 기울기, CS2는 최표면의 응력값, erfc는 오차 함수이다.According to clause 44,
A method for producing tempered glass, characterized in that the function approximation is performed using the following equation (3).
However, σf(x) is the second stress distribution, a is the slope, CS2 is the stress value of the outermost surface, and erfc is the error function.
최종회를 제외한 상기 강화 공정에서는, 해당 강화 공정에서 얻어진 제2 응력 분포와, 강화 유리의 판 두께 t와, 사전에 측정한 동일 조건의 강화 유리의 제1 응력 분포를 사용하여, 상기 제1 응력 분포와 상기 제2 응력 분포를 합성하고, 합성 후의 응력 분포로부터 유리 최심부에 있어서의 응력값(CT)을 찾아내어 특성값을 도출하고, 특성값이 허용 범위에 들어 있는지 여부에 의해 상기 출하 판단을 행하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 42,
In the strengthening process excluding the final, the first stress distribution is performed using the second stress distribution obtained in the strengthening process, the plate thickness t of the tempered glass, and the first stress distribution of the tempered glass under the same conditions measured in advance. and the second stress distribution are synthesized, the stress value (CT) at the deepest part of the glass is found from the synthesized stress distribution, a characteristic value is derived, and the shipment judgment is made based on whether the characteristic value is within the allowable range. A method of manufacturing tempered glass, characterized in that:
최종회를 제외한 상기 강화 공정에서는, 해당 강화 공정에서 얻어진 제2 응력 분포와, 강화 유리의 판 두께 t와, 사전에 측정한 동일 조건의 강화 유리의 제1 응력 분포를 사용하여, 상기 제1 응력 분포와 상기 제2 응력 분포를 합성하고, 합성 후의 응력 분포의 적분값이 제로로 되는 유리 최심부에 있어서의 응력값(CT)을 찾아내어 특성값을 도출하고, 특성값이 허용 범위에 들어 있는지 여부에 의해 상기 출하 판단을 행하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 42,
In the strengthening process excluding the final, the first stress distribution is performed using the second stress distribution obtained in the strengthening process, the plate thickness t of the tempered glass, and the first stress distribution of the tempered glass under the same conditions measured in advance. and the second stress distribution are synthesized, the stress value (CT) at the deepest part of the glass where the integral value of the stress distribution after synthesis is zero is found, a characteristic value is derived, and whether the characteristic value is within the allowable range. A method for producing tempered glass, characterized in that the shipment judgment is performed by.
최종회를 제외한 상기 강화 공정에서는, 해당 강화 공정에서 얻어진 제2 응력 분포와, 강화 유리의 판 두께 t와, 사전에 측정한 동일 조건의 강화 유리의 제1 응력 분포를 사용하여, 상기 제1 응력 분포와 상기 제2 응력 분포를 합성하고, 합성 후의 응력 분포를 하기의 식 (5)로 근사하고, σ(x)의 적분값(x=0 내지 t/2)이 제로로 되는 유리 최심부에 있어서의 응력값(CT)을 찾아내어 특성값을 도출하고, 특성값이 허용 범위에 들어 있는지 여부에 의해 상기 출하 판단을 행하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.
단, σ(x)는 합성 후의 응력 분포, σf(x)는 제2 응력 분포, t는 강화 유리의 판 두께, CS0 및 c는 제1 응력 분포에 기초하여 도출되는 파라미터이다.According to clause 42,
In the strengthening process excluding the final, the first stress distribution is performed using the second stress distribution obtained in the strengthening process, the plate thickness t of the tempered glass, and the first stress distribution of the tempered glass under the same conditions measured in advance. and the second stress distribution are synthesized, the stress distribution after synthesis is approximated by the equation (5) below, and the integral value of σ(x) (x = 0 to t/2) is zero in the deepest part of the glass. A method of manufacturing tempered glass, characterized in that the stress value (CT) of is found, the characteristic value is derived, and the shipment judgment is made based on whether the characteristic value is within an allowable range.
However, σ(x) is the stress distribution after synthesis, σf(x) is the second stress distribution, t is the tempered glass plate thickness, and CS 0 and c are parameters derived based on the first stress distribution.
상기 CS0 및 c를, 사전에 측정한 동일 조건의 강화 유리의 제1 응력 분포에 기초하여 도출하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 49,
A method of manufacturing tempered glass, characterized in that the CS 0 and c are derived based on a first stress distribution of tempered glass under the same conditions measured in advance.
상기 CS0 및 c를, 최종회의 1회 전의 강화 공정에서 얻어진 상기 제1 응력 분포로부터 도출한 CS0' 및 c’ 그리고 하기의 식 (6) 및 식 (7)에 기초하여 도출하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.
단, A1 및 A2는 비례 상수이다.According to clause 49,
The CS 0 and c are derived based on CS0' and c' derived from the first stress distribution obtained in the strengthening process before the final round and the following equations (6) and (7). Method of manufacturing tempered glass.
However, A1 and A2 are proportionality constants.
A1 및 A2는, 사전에 측정한 동일 조건의 강화 유리의 제1 응력 분포에 기초하여 도출하는 것을 특징으로 하는 강화 유리의 제조 방법.According to clause 51,
A1 and A2 are a method of manufacturing tempered glass, characterized in that they are derived based on the first stress distribution of tempered glass under the same conditions measured in advance.
리튬이 2wt% 이상 포함되는 유리가 화학 강화된 것을 특징으로 하는 강화 유리.According to clause 53,
Tempered glass, characterized in that glass containing 2 wt% or more of lithium has been chemically strengthened.
풍냉 강화된 후에 화학 강화되어 제조된 것을 특징으로 하는 강화 유리.According to clause 53,
Tempered glass manufactured by being wind-cooled and then chemically strengthened.
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