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公開番号2024147410
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-16
出願番号2023060401
出願日2023-04-03
発明の名称歪検出装置
出願人株式会社ジャパンディスプレイ
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類G01B 7/16 20060101AFI20241008BHJP(測定;試験)
要約【課題】実施形態の課題は、検出時間の短縮を図ることが可能な歪検出装置を提供することにある。
【解決手段】実施形態に係る歪検出装置は、間隔を空けて一列に並んで設けられた複数の歪ゲージと、それぞれ複数の歪ゲージの一端に接続された複数の電源線および複数の第1信号線と、それぞれ複数の歪ゲージの他端に接続された複数のグランド線および複数の第2信号線と、を具備するセンサシートと、センサシートを駆動するコントローラと、を備えている。コントローラは、電源線を介して複数の歪ゲージを順次スキャン駆動し、第1信号線および第2信号線を介して歪ゲージの一端の検出信号および他端の検出信号を順次読取るセレクタと、検出信号に基づいて曲率半径を算出する演算処理部と、曲率半径に基づいてスキャン駆動を停止するか継続するかを判定する判定部と、を具備している。
【選択図】図23
特許請求の範囲【請求項１】
間隔を空けて一列に並んで設けられた複数の歪ゲージと、それぞれ前記複数の歪ゲージの一端に接続された複数の電源線および複数の第１信号線と、それぞれ前記複数の歪ゲージの他端に接続された複数のグランド線および複数の第２信号線と、を具備するセンサシートと、
前記複数の電源線を介して前記複数の歪ゲージを順次スキャン駆動し、前記第１信号線および第２信号線を介して前記歪ゲージの一端の検出信号および他端の検出信号を順次読取るセレクタと、前記検出信号に基づいて曲率半径を算出する演算処理部と、前記曲率半径に基づいて前記歪ゲージのスキャン駆動を停止するか継続するかを判定する判定部と、を具備するコントローラと、
を備える歪検出装置。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記コントローラは、前記歪ゲージの内の複数の歪ゲージを順次スキャン駆動し、各歪ゲージの検出値が所定の閾値よりも大きいか否かを判定し、前記閾値よりも小さい場合は他の複数の歪ゲージを順次スキャン駆動して検出値を取得し、前記閾値よりも大きい場合は歪ゲージのスキャン駆動を停止し、前記停止するまでに取得した検出値に基づいて曲面形態を算出する、請求項１に記載の歪検出装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記複数の歪ゲージを少なくとも２つのグループに分けてグループ毎に複数の前記歪ゲージを順次スキャン駆動し、各歪ゲージの検出値に基づいて曲率半径を算出し、算出された複数の曲率半径の全てが所定の閾値よりも大きい場合は、スキャン駆動を停止し、前記算出された複数の曲率半径に基づいて曲面形態を算出し、前記算出された複数の曲率半径の少なく１つが前記閾値よりも小さい場合は、他のグループの複数の前記歪ゲージを順次スキャン駆動し、各歪ゲージの検出値に基づいて曲率半径を算出する、請求項１に記載の歪検出装置。
【請求項４】
前記各グループの複数の歪ゲージは、歪ゲージ２つ分以上、互いに離間して位置している、請求項３に記載の歪検出装置。
【請求項５】
前記各グループの複数の歪ゲージは、互いに等間隔離間して位置している、請求項４に記載の歪検出装置。
【請求項６】
前記コントローラは、それぞれ連続する複数の歪ゲージを含む複数のブロックを設定し、各ブロックの歪ゲージをそれぞれ互いに離間した複数の歪ゲージを含む複数のグループに分け、前記ブロックの各々において、グループ毎に複数の前記歪ゲージを順次スキャン駆動し、各歪ゲージの検出値に基づいて曲率半径を算出し、算出された複数の曲率半径の全てが所定の閾値よりも大きい場合は、スキャン駆動を停止し、前記算出された複数の曲率半径に基づいて曲面形態を算出し、前記算出された複数の曲率半径の少なく１つが前記閾値よりも小さい場合は、他のグループの複数の前記歪ゲージを順次スキャン駆動し、各歪ゲージの検出値に基づいて曲率半径を算出する、請求項１に記載の歪検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、歪検出装置に関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
歪検出装置の一例として、フレキシブルなフィルム状あるいはシート状の歪ゲージセンサが知られている。歪ゲージセンサは、帯状のフレキシブルなシート基材の表面に並んで設けられた複数の歪ゲージと、これらの歪ゲージに通電するための複数本の信号線と、を有している。歪ゲージセンサを湾曲した被検体に巻き付け、各歪ゲージの抵抗変化を検出することにより、被検体の湾曲形状を検知することができる。
当該歪ゲージセンサでは、消費電力の低減や配線数を削減するため、複数の歪ゲージを時分割駆動する手法が提案されている。しかしながら、当該歪ゲージセンサでは、消費電力削減や配線数削減を図ることができる反面、一つの曲面情報を得るまでの検出時間が長くなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－３４０６９５号公報
特開２０１３－１７４５１４号公報
特開昭６０－６７８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の実施形態の課題は、検出時間の短縮を図ることが可能な歪検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る歪検出装置は、間隔を空けて一列に並んで設けられた複数の歪ゲージと、それぞれ前記複数の歪ゲージの一端に接続された複数の電源線および複数の第１信号線と、それぞれ前記複数の歪ゲージの他端に接続された複数のグランド線および複数の第２信号線と、を具備するセンサシートと、
前記複数の電源線を介して前記複数の歪ゲージを順次スキャン駆動し、前記第１信号線および第２信号線を介して前記歪ゲージの一端の検出信号および他端の検出信号を順次読取るセレクタと、前記検出信号に基づいて曲率半径を算出する演算処理部と、前記曲率半径に基づいて前記歪ゲージのスキャン駆動を停止するか継続するかを判定する判定部と、を具備するコントローラと、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、第１実施形態に係る歪ゲージセンサ装置の斜視図。
図２は、前記歪ゲージセンサ装置の縦断面図。
図３は、前記歪ゲージセンサ装置の第１センサシートおよび第２センサシートのゲージパターンおよび配線パターンを模式的に示す展開図。
図４は、前記歪ゲージセンサ装置のコントローラのブロック図。
図５は、前記第１センサシートおよび第２センサシート、前記コントローラのセレクタおよびアナログフロントエンドを示すブロック図。
図６は、前記アナログフロントエンドにおける差分検出回路の回路図。
図７は、前記歪ゲージセンサ装置を被検体の表面に設置した状態を模式的に示す側面図。
図８は、歪ゲージをスキャン駆動する際のグループ分け、駆動順を示す図。
図９Ａは、前記歪ゲージセンサ装置の検出動作を示すフローチャート。
図９Ｂは、前記歪ゲージセンサ装置の検出動作を示すフローチャート。
図１０は、曲率半径が小さい場合の前記歪ゲージセンサ装置の検出動作時のタイミングチャート。
図１１は、曲率半径が大きい場合の前記歪ゲージセンサ装置の検出動作時のタイミングチャート。
図１２は、グループ１の歪ゲージをスキャン駆動した状態の前記歪ゲージセンサ装置を模式的に示す側面図。
図１３は、被検体の表面に設置した状態の前記歪ゲージセンサ装置の一部を模式的に示す図。
図１４は、前記第１センサシートおよび第２センサシートの等価回路図。
図１５は、検出時のスキャン動作を示す前記歪ゲージセンサ装置の展開図。
図１６は、グループ１、２の歪ゲージをスキャン駆動した状態の前記歪ゲージセンサ装置を模式的に示す側面図。
図１７は、グループ１、２、３の歪ゲージをスキャン駆動した状態の前記歪ゲージセンサ装置を模式的に示す側面図。
図１８は、グループ１―４の歪ゲージをスキャン駆動した状態の前記歪ゲージセンサ装置を模式的に示す側面図。
図１９は、第１変形例に係る、歪ゲージをスキャン駆動する際のグループ分け、駆動順を示す図。
図２０は、第２変形例に係る歪ゲージセンサ装置を模式的に示す側面図。
図２１は、被検体の一例を示す側面図。
図２２は、第２実施形態に係る歪ゲージセンサ装置を示す斜視図。
図２３は、第２実施形態に係る歪ゲージセンサ装置のセンサシートおよびコントローラを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００８】
（第１実施形態）
歪検出装置の一例として、実施形態に係る歪ゲージセンサ装置について詳細に説明する。図１は、第１実施形態に係る歪ゲージセンサ装置の斜視図である。
図示のように、歪ゲージセンサ装置１０は、両面型の歪ゲージセンサを構成している。歪ゲージセンサ装置１０は、基材として機能する細長い帯状のフレキシブルなベース基板４４と、ベース基板４４の第１主面（前面）に設けられた第１センサシート２０Ａと、ベース基板４４の第２主面（背面）に設けられた第２センサシート２０Ｂと、一対のフレキシブル配線板（ＦＰＣ）１４と、当該一対のフレキシブル配線板１４を介して第１センサシート２０Ａおよび第２センサシート２０Ｂに接続された中継基板（駆動回路基板）１２と、を備えている。一例では、ベース基板４４は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド等の樹脂で厚さ０．３～０．５ｍｍ程度に形成されている。
【０００９】
第１センサシート２０Ａおよび第２センサシート２０Ｂの各々は、細長い帯状のフレキシブルなシート基材２２とシート基材２２の片面の側に設けられた導体パターンとを有している。導体パターンは、複数の歪ゲージＧ０～Ｇｎを含んでいる。複数の歪ゲージＧ０～Ｇｎは、シート基材２２の長手方向Ｘの一端から他端に亘り所定の間隔を空けて長手方向Ｘに並んで設けられている。
なお、図において、センサシートの長手方向Ｘ、幅方向Ｙは、互いに直交する２方向を示している。これらの方向は、９０度以外の角度で交差していてもよい。
【００１０】
図２は、歪ゲージセンサ装置１０の縦断面図である。
図２に示すように、ベース基板４４は前面と背面とを有している。一例では、第１センサシート２０Ａは、導体パターン（Ｇ０～Ｇｎ）を備える面が透明粘着シート（ＯＣＡ）などの接着層Ａｄによりベース基板４４の前面に貼付されている。第２センサシート２０Ｂは、導体パターン（Ｇ０～Ｇｎ）を備える面が接着層Ａｄによりベース基板４４の背面に貼付されている。
中継基板１２は、一方の面側に設けられた駆動回路４０および複数の配線と、他方の面側に設けられた図示しない複数の配線と、を含んでいる。第１センサシート２０Ａの導体パターンは、ＦＰＣ１４を介して、中継基板１２の上面側に設けられる配線に接続されている。同様に、第２センサシート２０Ｂの導体パターンは、ＦＰＣ１４を介して、中継基板１２の下面側に設けられる配線に接続されている。
なお、第１センサシート２０Ａおよび第２センサシート２０Ｂは、シート基材２２の側を接着層Ａｄによりベース基板４４の前面および背面に貼付する構成としても良い。
（【００１１】以降は省略されています）

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