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用于改进的光散射偏振测量的光源强度控制系统和方法技术方案

技术编号:39944079 阅读:25 留言:0更新日期:2024-01-08 22:47
本发明专利技术公开使用光散射偏振测量系统[200]对化学强化玻璃[10]执行应力测量的系统及方法,所述方法包括:使用可旋转半波片[500]及第一偏振器[600]调整来自照明系统[210]中的光源[212]中的光束[216]的强度,所述可旋转半波片[500]及所述第一偏振器[600]可操作方地放置于所述光源与具有旋转时间t<subgt;R</subgt;的旋转光漫射器[222]之间。所述第一偏振器通过将所述可旋转半波片旋转至与下游光学补偿器[230]中的第二偏振器[232]对准的位置[P]以具有匹配的偏振方向,在所述位置[P]处,所述曝光时间t E落入曝光范围t<subgt;R</subgt;≤t<subgt;E</subgt;内。所述方法还包括使用所述曝光时间t<subgt;E</subgt;执行曝光以获得所述应力测量。所述半波片及所述第一偏振器中的一者或两者可被倾斜以避免有害的背向反射的光[R1,R2,R3,R4]进入所述光源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】


技术介绍

1、化学强化(chemically strengthened,cs)玻璃通过使玻璃经受化学改性以改进至少一个强度相关特性(诸如硬度、抗碎裂性等)来形成。cs玻璃具有已发现的作为用于显示器类电子装置(特别是诸如智能电话及平板计算机的手持型装置的覆盖玻璃)的特定用途。一种形式的化学强化涉及使玻璃中的离子与外部离子交换,且此工艺在此项技术中被称作离子交换或简称为iox。

2、化学强化工艺将应力引入至cs玻璃中。应力致使cs玻璃具有增强的强度相关性质,诸如增大的硬度及更大的抗碎裂性。因此,制造cs玻璃的重要方面为将cs玻璃中的应力表征为确保最佳量或选择量的应力被引入至cs玻璃中,使得cs玻璃具有最佳或选择的强度相关性质。

3、一种类型的玻璃应力测量方法被称作光散射偏振测量或简称为lsp。在lsp系统中,cs玻璃通过耦合棱镜以相对浅的角度由输入激光辐照。激光偏振使用光学补偿器在不同偏振状态之间连续地发生变化。散射光由图像传感器来检测。cs玻璃中的应力引起沿着光学路径的光延迟(optical retardation),其中应力量与光延迟的导数成比例。光延迟的量可自沿着射束路径的每一深度处所检测散射光强度散布的应力诱发相移来确定。lsp方法可用于测量某些应力相关性质,诸如中心张力(central tension,ct)及压缩深度(depthof compression,doc)。lsp系统的示例与倏逝棱镜耦合光谱学(evanescent prismcoupling spectroscopy,epcs)系统以形成如美国专利申请第63/152,021号中公开的混合式玻璃应力测量系统,所述申请在2021年2月22日提交且以引用方式并入本文。混合式系统具有如下优势:使得互补的两种不同类型的应力测量成为可能,从而导致cs玻璃的应力性质(例如,表面应力、近表面压缩应力分布、膝部应力、层深度、中心张力、压缩深度等)更完整且准确的表征。

4、lsp系统用以测量具有不同量的光散射的不同cs玻璃类型。当存在具有固定积分时间的单个光传感器且当光源强度不可被控制以提供用于测量给定cs玻璃类型的应力的最佳量的光时,就会出现问题。此情形导致不同类型的cs玻璃类型的不一致的应力测量及应力表征准确度。


技术实现思路

1、本公开的实施例涉及一种使用lsp系统对化学强化玻璃执行应力测量的方法,所述lsp系统具有发射光束的光源系统、光学补偿器及具有积分时间ti的数字检测器,所述方法包含以下步骤:a)通过将第一偏振器与所述光学补偿器中的第二偏振器对准以具有匹配偏振方向来使用可操作地设置在所述光源与旋转光漫射器之间的可旋转半波片及所述第一偏振器来调整光束的强度,所述旋转光漫射器具有旋转时间tr,通过旋转所述可旋转半波片至曝光时间te落入曝光范围tr≤te内的位置来实现所述对准;b)使用所述曝光时间te执行曝光以获得所述应力测量。

2、本公开的另一实施例包含上述方法,其中所述化学强化玻璃包含具有第一量的光散射的第一化学强化基板,且进一步包含以下步骤:用具有第二量的光散射的第二化学强化基板替换所述lsp系统中的所述第一化学强化基板,所述第二量的光散射不同于所述第一量的光散射相差至少2倍;以及对所述第二化学强化基板重复操作a)及b)。

3、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中所述调整包含测量由所述数字检测器捕获的lsp图像的强度分布的对比度。

4、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中所述曝光时间te在5ms与10ms之间。

5、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中所述光源系统包含所述光束沿其行进的轴线,其中所述可旋转半波片及所述偏振器形成来自所述光束的背向反射的光,且进一步包含以下步骤:可操作地将所述可旋转半波片及第一偏振器中的至少一者相对于所述轴线倾斜以避免将所述背向反射的光引导至所述光源。

6、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中背向反射的光被引导至一个或多个光吸收器。

7、本专利技术的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中所述可旋转半波片具有相对于轴线的倾斜角度θwp,所述倾斜角度θwp在10°≤θwp≤20°的范围内。

8、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中所述偏振器具有相对于轴线的倾斜角度θp,所述倾斜角度θp在5°≤θp≤10°的范围内。

9、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中所述光源包含激光二极管,所述激光二极管具有在20与300毫瓦的范围内的光学功率。

10、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中旋转光漫射器包含全息光漫射器。

11、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中第二偏振器包含偏振分束器。

12、本专利技术的另一实施例包含以上方法中的任一者,进一步包含通过可操作地支撑所述可旋转半波片的电动安装架旋转所述可旋转半波片。

13、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中所述旋转所述可旋转半波片是利用控制器进行的,所述控制被配置为自动操作所述电动安装架

14、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,其中半波片包含聚合物材料。

15、本公开的另一实施例包含以上方法中的任一者,且进一步包含以下步骤:在数字检测器上形成所述化学强化玻璃的数字lsp图像,所述数字检测器具有饱和度限值且包含具有如由所述数字lsp图像限定的对应像素强度的像素;并且其中所述调整所述光束的所述强度包含将所述像素强度限于所述饱和限值的25%与75%之间。

16、本公开的另一实施例涉及一种在用于测量化学强化玻璃中的应力的lsp系统中提供光强度控制的照明系统,所述照明系统与补偿器及具有积分时间ti的数字检测器光学通信。所述照明系统包括沿着轴线依次排列的如下部件:光源,以第一强度沿着所述轴线发射光束;可旋转半波片;具有第一偏振方向的第一偏振器,所述第一偏振方向与所述光学补偿器中第二偏振器的第二偏振方向对准;可旋转光漫射器,具有旋转时间tr;且其中所述可旋转半波片被设定为处于旋转角度,使得离开所述第一偏振器且入射到所述可旋转光漫射器上的所述光束具有低于所述第一强度的第二强度,使得所述lsp系统对于所述cs玻璃具有曝光时间te以测量所述cs玻璃中的所述应力,所述曝光时间落入曝光范围内,tr≤te内。

17、如上文描述的照明系统的照明系统,其中所述可旋转半波片及所述偏振器形成背向反射的光,且其中所述可旋转半波片及所述偏振器中的至少一者相对于所述轴线可操作地倾斜以将所述背向反射的光引导至所述光源。

18、如上述照明系统中任一项的照明系统,其中所述可旋转半波片具有相对于所述轴线的倾斜角度θwp,所述倾斜角度θwp在10°≤θwp≤20°的范围内。

19、如上述照明系统中任一项的照明系统,其中所述偏振器具有相对于所述轴线的倾斜角度θp,所述倾斜角度θp在5°≤θp≤10本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种使用光散射偏振(LSP)系统对化学强化玻璃执行应力测量的方法,所述光散射偏振(LSP)系统具有发射光束的光源系统、光学补偿器和具有积分时间tI的数字检测器,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述化学强化玻璃包括具有第一量的光散射的第一化学强化基板,并且所述方法进一步包括:

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其特征在于,所述调整包括测量由所述数字检测器捕获的LSP图像的强度分布的对比度。

4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的方法,其特征在于,所述曝光时间tE在5ms和10ms之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述光源系统包括光束沿其行进轴线,其中所述可旋转半波板和所述偏振器形成来自所述光束的背向反射的光,并且所述方法进一步包括能操作地将所述可旋转半波板和所述第一偏振器中的至少一者相对于所述轴线倾斜,以避免将所述背向反射的光被引导至所述光源。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述背向反射的光被引导至一个或多个光吸收器。

7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的方法,其特征在于,所述可旋转半波片具有相对于所述轴线的倾斜角度θWP,所述倾斜角度θWP在10°≤θWP≤20°的范围内。

8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的方法,其特征在于,所述偏振器具有相对于所述轴线的倾斜角度θP,所述倾斜角度θP在5°≤θP≤10°的范围内。

9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的方法,其特征在于,所述光源包括具有在20到300毫瓦之间的范围内的光学功率的激光二极管。

10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的方法,其特征在于,所述旋转光漫射器包括全息光漫射器。

11.根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的方法,其特征在于,所述第二偏振器包括偏振分束器。

12.根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的方法,进一步包括利用能操作地支撑所述可旋转半波片的电动安装架来旋转所述可旋转半波片。

13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述旋转所述可旋转半波片是利用控制器来进行的,所述控制器被配置为自动操作所述电动安装架。

14.根据权利要求1至权利要求13中任一项所述的方法,其特征在于,所述半波片包括聚合物材料。

15.根据权利要求1至权利要求14中任一项所述的方法,进一步包括:

16.一种照明系统,在用于测量化学强化玻璃中的应力的光散射偏振(LSP)系统中提供光强度控制,所述照明系统与光学补偿器和具有积分时间tI的数字检测器光通信,并且包括沿着轴线依次排列的如下部件:

17.根据权利要求16所述的照明系统,其特征在于,所述可旋转半波片和所述偏振器形成背向散射的光,并且其中所述可旋转半波片和所述偏振器中的至少一者相对于所述轴线能操作地倾斜以将所述背向散射的光引导至所述光源。

18.根据权利要求16或权利要求17中所述的照明系统,其特征在于,所述可旋转半波片具有相对于所述轴线的倾斜角度θWP,所述倾斜角度θWP在10°≤θWP≤20°的范围内。

19.根据权利要求16至权利要求18中任一项所述的照明系统,其特征在于,所述偏振器具有相对于所述轴线的倾斜角度θP,所述倾斜角度θP在5°≤θP≤10°的范围内。

20.根据权利要求16至权利要求19中任一项所述的照明系统,其特征在于,所述背向反射的光被引导至一个或多个光吸收器。

21.根据权利要求16至权利要求20中任一项所述的照明系统,其特征在于,所述曝光时间tE在5ms和10ms之间。

22.根据权利要求16至权利要求21中任一项所述的照明系统,其特征在于,所述光源包括具有在20到300毫瓦之间的范围内的光学功率的激光二极管。

23.根据权利要求16至权利要求22中任一项所述的照明系统,其特征在于,所述光漫射器包括全息光漫射器。

24.根据权利要求16至权利要求23中任一项所述的照明系统,其特征在于,所述第二偏振器包括偏振分束器。

25.根据权利要求16至权利要求24中任一项所述的照明系统,进一步包括可旋转电动安装架,所述旋转电动安装架能旋转地支撑所述可旋转半波片。

26.根据权利要求25所述的照明系统,进一步包括控制器,所述控制器被配置为自动操作所述可旋转电动安装架。

27.根据权利要求16至权利要求26中任一项所述的照明系统,其特征在于,所述半波片包括聚合物材料。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种使用光散射偏振(lsp)系统对化学强化玻璃执行应力测量的方法,所述光散射偏振(lsp)系统具有发射光束的光源系统、光学补偿器和具有积分时间ti的数字检测器,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述化学强化玻璃包括具有第一量的光散射的第一化学强化基板,并且所述方法进一步包括:

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法,其特征在于,所述调整包括测量由所述数字检测器捕获的lsp图像的强度分布的对比度。

4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的方法,其特征在于,所述曝光时间te在5ms和10ms之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,所述光源系统包括光束沿其行进轴线,其中所述可旋转半波板和所述偏振器形成来自所述光束的背向反射的光,并且所述方法进一步包括能操作地将所述可旋转半波板和所述第一偏振器中的至少一者相对于所述轴线倾斜,以避免将所述背向反射的光被引导至所述光源。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述背向反射的光被引导至一个或多个光吸收器。

7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的方法,其特征在于,所述可旋转半波片具有相对于所述轴线的倾斜角度θwp,所述倾斜角度θwp在10°≤θwp≤20°的范围内。

8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的方法,其特征在于,所述偏振器具有相对于所述轴线的倾斜角度θp,所述倾斜角度θp在5°≤θp≤10°的范围内。

9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的方法,其特征在于,所述光源包括具有在20到300毫瓦之间的范围内的光学功率的激光二极管。

10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的方法,其特征在于,所述旋转光漫射器包括全息光漫射器。

11.根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的方法,其特征在于,所述第二偏振器包括偏振分束器。

12.根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的方法,进一步包括利用能操作地支撑所述可旋转半波片的电动安装架来旋转所述可旋转半波片。

13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述旋转所述可旋转半波片是利用控制器来进行的,所述控制器被配置为自动操作所述电动安装架。

14.根据权利要求1至权利要求13中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:R·C·安德鲁斯P·M·布孜W·J·弗纳斯J·艾默曼J·R·雅格布森K·A·林德伯格E·L·奥尔森N·D·韦特莫尔
申请(专利权)人:康宁股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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