玻璃應力檢測專利技術分析

摘 要：本文研究了玻璃應力領域的全球專利申請概況，從全球申請趨勢、國家分布以及重點技術對該領域的專利申請進行了數理統計以及技術分析。

關鍵詞：玻璃 應力 檢測方法 專利分析

1.引言

光學元件內部應力產生的雙折射效應會影響到光的偏振狀態，且光學玻璃內存在應力時，加工好的光學零件表面會隨時間而慢慢變形，嚴重影響成像質量。為了提高玻璃產品的質量和生產效率，降低生產成本，玻璃應力的測定就顯得尤為重要。

2玻璃應力檢測專利技術統計分析

2.1 專利申請年度趨勢分析

對玻璃應力檢測專利從1988年開始年度申請量做出了統計，上世紀80年代到90年代該技術初發展緩慢，在1999專利申請出現一個小小的高峰期之后的申請量持續穩定的增長，在2011年起始出現迅猛的增長，到2015年達到頂峰。

2.2 專利申請國別分析

圖1（a）為按專利權人所屬國統計的專利數量分布情況。玻璃應力檢測技術專利申請主要集中在中國、日本、美國、歐洲、德國等國家和地區，其中中國擁有專利申請數量最多，達到全球總量的31%，緊隨其后的是日本，其專利申請為總量的21%，位居第三位的是美國，申請量占總申請量的16%。

圖1（b）所示為專利權人所屬國主要國家的年度變化趨勢。國外在這方面起步比較早，技術已經比較成熟。早在1988年之前國外其他國家已經陸續有玻璃應力檢測專利的申請，并在1999年出現一個小小的高峰，且以日本專利申請較多，之后可能由于技術沒有突破，出現一段的空白期，之后的申請量一直保持平穩階段。

3 玻璃應力典型檢測技術的專利分析

根據對相關專利統計分析，對檢測技術的專利分布分析如下所述。

3.1 波導法[1-2]專利分析

波導法主要包括簡式偏光儀法[1-2]、全波片法、1/4 波片法和Tardy 以及補償器法。

偏光干涉法為最基本的檢測方法。偏光干涉法由于其應用的局限性，故申請量較少，且出現時間較早，如JPH02134613 A，后期的申請主要針對提高精度作了改進，如DE19942245，其通過將起偏器設置為相互垂直的兩個偏振片拼接從而提高檢測精度；CN205209671U，通過設置檢偏器驅動電機帶動檢偏器旋轉。

全波片法也稱靈敏色片法，其僅僅提高了分辨率，對實際測試精度等并無效果，故申請量較少，主要針對提高精度方向作了改進，如CN203551461U、CN104330359 A主要針對光線的聚集以及視場觀測的準確度進行改進。

定量測量雙折射光程差，可以采用 1/4 波片法以及Tardy 定量應力測試方法。Tardy測量精度要優于 1/4 波片法。且由于這兩種方法實現定量測量，故在專利申請中占有一席之地，如JP2003262553 A、US2006066853 A1、CN201429483Y、JP2016038224 A。

Babinet 補償器是一種光程差可調的雙折射元件，申請量較少。

3.2其它主要檢測技術專利分析

除波導法外典型的玻璃應力檢測方法主要包括DSR以及GASP法。這兩種方法的專利申請先后在1999年左右出現，且由于其實現無損檢測，實際應用廣泛，因而在玻璃應力檢測技術的專利申請中也占到了很大的比例。

3.2.1DSR法專利分析

DE19720330 C1提出了根據DSR法原理的模型，之后出現了大量的專利申請，針對提高精度作了很多改進，如US2014118740 A1采用雙偏振光、孔徑光闌，實現了具有低熱學敏感性及時間敏感性；CN205066980U采用曲面三角棱鏡放置曲面玻璃實現曲面玻璃的應力檢測，CN105333980 A第一折射棱鏡與第二折射棱鏡相接設置提高測量靈敏度。

3.2.2 GASP法專利分析

表面掠角偏關法（GASP）自1999年的日本申請JPH11281501 A提出后，之后由于其實現無損檢測，出現了大量的專利申請，如JP2014028730 A、CN105424241 A、CN203490010U。

3.2.3其它

另外還有其他一些測量玻璃應力的方法，如JP2007212141 A、CN101592537 A、CN102829903 A中的光外差法；JP5087753B2、US2003076487 A中的移相法；CN1828282 A中采用中子衍射測量方法；CN102914396 A采用折射液浸泡法；CN105547543 A采用拉曼光譜儀法等。

4 總結

本文探究了玻璃應力檢測原理以及技術發展路線。我國對該領域的研究晚于其它國家，在2009年以后以蘇州精創光學儀器有限公司和中國建材檢驗認證集團股份有限公司為主的中國企業，積極開展這方面的研究和開發工作，專利申請量增長迅速。在檢測技術方面，依舊以波導法、DSR以及GSAP為主，但其主要原理技術已經成熟，對其改進主要集中在完善和發展以提高檢測精度并且實用化，而對其它相關技術則研究較少。

參考文獻：

[1] 李春艷.玻璃內應力高精度檢測技術的研究[J]. 工程科技Ⅰ輯，2015，（4）

[2] 中國南玻集團工程玻璃事業部.建筑玻璃加工技術[M].廣東：華南理工大學出版社， 2010.

作者簡介：

崔麗娟，1988年-、女、漢、山西、審協江蘇中心審查員、碩士