玻璃应力检测专利技术分析

摘 要：本文研究了玻璃应力领域的全球专利申请概况，从全球申请趋势、国家分布以及重点技术对该领域的专利申请进行了数理统计以及技术分析。

关键词：玻璃 应力 检测方法 专利分析

1.引言

光学元件内部应力产生的双折射效应会影响到光的偏振状态，且光学玻璃内存在应力时，加工好的光学零件表面会随时间而慢慢变形，严重影响成像质量。为了提高玻璃产品的质量和生产效率，降低生产成本，玻璃应力的测定就显得尤为重要。

2玻璃应力检测专利技术统计分析

2.1 专利申请年度趋势分析

对玻璃应力检测专利从1988年开始年度申请量做出了统计，上世纪80年代到90年代该技术初发展缓慢，在1999专利申请出现一个小小的高峰期之后的申请量持续稳定的增长，在2011年起始出现迅猛的增长，到2015年达到顶峰。

2.2 专利申请国别分析

图1（a）为按专利权人所属国统计的专利数量分布情况。玻璃应力检测技术专利申请主要集中在中国、日本、美国、欧洲、德国等国家和地区，其中中国拥有专利申请数量最多，达到全球总量的31%，紧随其后的是日本，其专利申请为总量的21%，位居第三位的是美国，申请量占总申请量的16%。

图1（b）所示为专利权人所属国主要国家的年度变化趋势。国外在这方面起步比较早，技术已经比较成熟。早在1988年之前国外其他国家已经陆续有玻璃应力检测专利的申请，并在1999年出现一个小小的高峰，且以日本专利申请较多，之后可能由于技术没有突破，出现一段的空白期，之后的申请量一直保持平稳阶段。

3 玻璃应力典型检测技术的专利分析

根据对相关专利统计分析，对检测技术的专利分布分析如下所述。

3.1 波导法[1-2]专利分析

波导法主要包括简式偏光仪法[1-2]、全波片法、1/4 波片法和Tardy 以及补偿器法。

偏光干涉法为最基本的检测方法。偏光干涉法由于其应用的局限性，故申请量较少，且出现时间较早，如JPH02134613 A，后期的申请主要针对提高精度作了改进，如DE19942245，其通过将起偏器设置为相互垂直的两个偏振片拼接从而提高检测精度；CN205209671U，通过设置检偏器驱动电机带动检偏器旋转。

全波片法也称灵敏色片法，其仅仅提高了分辨率，对实际测试精度等并无效果，故申请量较少，主要针对提高精度方向作了改进，如CN203551461U、CN104330359 A主要针对光线的聚集以及视场观测的准确度进行改进。

定量测量双折射光程差，可以采用 1/4 波片法以及Tardy 定量应力测试方法。Tardy测量精度要优于 1/4 波片法。且由于这两种方法实现定量测量，故在专利申请中占有一席之地，如JP2003262553 A、US2006066853 A1、CN201429483Y、JP2016038224 A。

Babinet 补偿器是一种光程差可调的双折射元件，申请量较少。

3.2其它主要检测技术专利分析

除波导法外典型的玻璃应力检测方法主要包括DSR以及GASP法。这两种方法的专利申请先后在1999年左右出现，且由于其实现无损检测，实际应用广泛，因而在玻璃应力检测技术的专利申请中也占到了很大的比例。

3.2.1DSR法专利分析

DE19720330 C1提出了根据DSR法原理的模型，之后出现了大量的专利申请，针对提高精度作了很多改进，如US2014118740 A1采用双偏振光、孔径光阑，实现了具有低热学敏感性及时间敏感性；CN205066980U采用曲面三角棱镜放置曲面玻璃实现曲面玻璃的应力检测，CN105333980 A第一折射棱镜与第二折射棱镜相接设置提高测量灵敏度。

3.2.2 GASP法专利分析

表面掠角偏关法（GASP）自1999年的日本申请JPH11281501 A提出后，之后由于其实现无损检测，出现了大量的专利申请，如JP2014028730 A、CN105424241 A、CN203490010U。

3.2.3其它

另外还有其他一些测量玻璃应力的方法，如JP2007212141 A、CN101592537 A、CN102829903 A中的光外差法；JP5087753B2、US2003076487 A中的移相法；CN1828282 A中采用中子衍射测量方法；CN102914396 A采用折射液浸泡法；CN105547543 A采用拉曼光谱仪法等。

4 总结

本文探究了玻璃应力检测原理以及技术发展路线。我国对该领域的研究晚于其它国家，在2009年以后以苏州精创光学仪器有限公司和中国建材检验认证集团股份有限公司为主的中国企业，积极开展这方面的研究和开发工作，专利申请量增长迅速。在检测技术方面，依旧以波导法、DSR以及GSAP为主，但其主要原理技术已经成熟，对其改进主要集中在完善和发展以提高检测精度并且实用化，而对其它相关技术则研究较少。

参考文献：

[1] 李春艳.玻璃内应力高精度检测技术的研究[J]. 工程科技Ⅰ辑，2015，（4）

[2] 中国南玻集团工程玻璃事业部.建筑玻璃加工技术[M].广东：华南理工大学出版社， 2010.

作者简介：

崔丽娟，1988年-、女、漢、山西、审协江苏中心审查员、硕士