特許ウォッチ

公開番号2025084185
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023197869
出願日2023-11-22
発明の名称検出装置
出願人株式会社ジャパンディスプレイ
代理人ポレール弁理士法人
主分類G01B 7/16 20060101AFI20250527BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定対象が曲率半径変化の激しい形状の表面を有する場合であっても、1つの検出装置によって、測定対象の表面の湾曲形状を精度よく検知することが可能とする技術を提供する。
【解決手段】検出装置において、第2ひずみゲージCDBの第2ひずみゲージ素子GBと第3ひずみゲージCDCの第3ひずみゲージ素子GCとは、基板の厚さ方向Zにおける中心の位置から対称に配置され、かつ、平面視において、重畳している。第1ひずみゲージCDAの第1ひずみゲージ素子GAと第4ひずみゲージCDDの第4ひずみゲージ素子GDとは、基板の厚さ方向Zにおける中心の位置から対称に配置され、かつ、平面視において、重畳している。平面視において、第1ひずみゲージ素子GAと第2ひずみゲージ素子GBとは、基板の長さ方向Xにずれている。また、平面視において、第3ひずみゲージ素子GCと第4ひずみゲージ素子GDとは、基板の長さ方向Xにずれている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
帯状のフレキシブルな基板と、
前記基板に設けられ、前記基板の長さ方向に所定の間隔を置いて一列状に設けられた複数の第１ひずみゲージ素子を含む第１ひずみゲージと、
前記基板に設けられ、前記基板の長さ方向に所定の間隔を置いて一列状に設けられた複数の第２ひずみゲージ素子を含む第２ひずみゲージと、
前記基板に設けられ、前記基板の長さ方向に所定の間隔を置いて一列状に設けられた複数の第３ひずみゲージ素子を含む第３ひずみゲージと、
前記基板に設けられ、前記基板の長さ方向に所定の間隔を置いて一列状に設けられた複数の第４ひずみゲージ素子を含む第４ひずみゲージと、
前記第１～４ひずみゲージ素子のおのおのに接続される検出回路と、を含み、
前記第１～４ひずみゲージのおのおのは、前記基板において、前記第１～４ひずみゲージの延在方向が前記基板の長さ方向に沿うように、絶縁層を介して配置され、
前記第１～４ひずみゲージは、この順に、前記第１～４ひずみゲージの延在方向が同一方向となるように、前記基板の厚さ方向に積層され、
前記第２ひずみゲージ素子と前記第３ひずみゲージ素子とは、前記基板の厚さ方向における中心の位置から対称に配置され、かつ、平面視において、重畳し、
前記第１ひずみゲージ素子と前記第４ひずみゲージ素子とは、前記基板の厚さ方向における中心の位置から対称に配置され、かつ、平面視において、重畳し、
平面視において、前記第１ひずみゲージ素子と前記第２ひずみゲージ素子とは、前記基板の長さ方向にずれており、
平面視において、前記第３ひずみゲージ素子と前記第４ひずみゲージ素子とは、前記基板の長さ方向にずれている、
検出装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の検出装置において、
前記第１～４ひずみゲージ素子のおのおのは、対応する複数のひずみゲージ素子が等間隔で前記基板の長さ方向に配置され、
平面視における前記第１ひずみゲージ素子と前記第２ひずみゲージ素子とのずれ量は、隣接するひずみゲージ素子の配置間隔の１／２とされ、
平面視における前記第３ひずみゲージ素子と第４ひずみゲージ素子のずれ量は、隣接するひずみゲージ素子の配置間隔の１／２とされる、検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の検出装置において、
前記第１ひずみゲージは第１センサ基板に配置され、
前記第２ひずみゲージは第２センサ基板に配置され、
前記第３ひずみゲージは第３センサ基板に配置され、
前記第４ひずみゲージは第４センサ基板に配置され、
前記第２センサ基板と前記第３センサ基板とは、前記第１センサ基板と前記第４センサ基板に対して、前記基板の長さ方向にずれて配置されている、検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の検出装置において、
前記第２ひずみゲージと前記第３ひずみゲージとにおいて、対応する１つの第２ひずみゲージ素子と対応する１つの第３ひずみゲージ素子とが直列に接続される様に、直列接続され、その一端は第１の基準電位に接続され、その他端は第１の基準電位よりも高い第２の基準電位に接続され、
前記第１ひずみゲージと前記第４ひずみゲージとにおいて、対応する１つの第１ひずみゲージ素子と対応する１つの第４ひずみゲージ素子とが直列に接続される様に、直列接続され、その一端は前記第１の基準電位に接続され、その他端は前記第２の基準電位に接続されている、検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の検出装置において、
ひずみがない状態において、前記第２ひずみゲージ素子の抵抗値と前記第３ひずみゲージ素子の抵抗値は同じであり、前記第１ひずみゲージ素子の抵抗値と前記第４ひずみゲージ素子の抵抗値とは同じである、検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の検出装置において、
ひずみがある状態において、前記第２ひずみゲージ素子の抵抗値と前記第３ひずみゲージ素子の抵抗値は異なり、前記第１ひずみゲージ素子の抵抗値と前記第４ひずみゲージ素子の抵抗値とは異なる、検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の検出装置において、
前記検出回路は、
前記第２ひずみゲージ素子の抵抗値と前記第３ひずみゲージ素子の抵抗値とに基づいて前記基板の第１曲率半径を求め、
前記第１ひずみゲージ素子の抵抗値と前記第４ひずみゲージ素子の抵抗値に基づいて前記基板の第２曲率半径を求め、
前記第１曲率半径と前記第２曲率半径とに基づいて物体の形状を特定する、検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、検出装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
検出装置として、歪検出装置がある。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歪ゲージ(ひずみゲージ素子)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。また、シートの表裏に複数の歪ゲージが設けられている。表面側の歪ゲージは、裏面側の歪ゲージとそれぞれ対向して配置されている。歪ゲージセンサを表面の湾曲した被検体（測定対象）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、被検体の表面の湾曲形状を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－１８５９６６号公報
特開２０１３－９６８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この開示の課題は、測定対象が曲率半径の変化が激しい形状の表面を有する場合であっても、１つの検出装置によって、測定対象の表面の湾曲形状を精度よく検知することが可能とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示に係る検出装置は、
帯状のフレキシブルな基板と、
前記基板に設けられ、前記基板の長さ方向に所定の間隔を置いて一列状に設けられた複数の第１ひずみゲージ素子を含む第１ひずみゲージと、
前記基板に設けられ、前記基板の長さ方向に所定の間隔を置いて一列状に設けられた複数の第２ひずみゲージ素子を含む第２ひずみゲージと、
前記基板に設けられ、前記基板の長さ方向に所定の間隔を置いて一列状に設けられた複数の第３ひずみゲージ素子を含む第３ひずみゲージと、
前記基板に設けられ、前記基板の長さ方向に所定の間隔を置いて一列状に設けられた複数の第４ひずみゲージ素子を含む第４ひずみゲージと、
前記第１～４ひずみゲージ素子のそれぞれに接続される検出回路と、を含み、
前記第１～４ひずみゲージのおのおのは、前記基板において、前記第１～４ひずみゲージの延在方向が前記基板の長さ方向に沿うように、絶縁層を介して配置され、
前記第１～４ひずみゲージは、この順に、前記第１～４ひずみゲージの延在方向が同一方向となるように前記基板の厚さ方向に積層され、
前記第２ひずみゲージ素子と前記第３ひずみゲージ素子とは、前記基板の厚さ方向における中心の位置から対称に配置され、かつ、平面視において、重畳し、
前記第１ひずみゲージ素子と前記第４ひずみゲージ素子とは、前記基板の厚さ方向における中心の位置から対称に配置され、かつ、平面視において、重畳し、
平面視において、前記第１ひずみゲージ素子と前記第２ひずみゲージ素子とは、前記基板の長さ方向にずれており、
平面視において、前記第３ひずみゲージ素子と前記第４ひずみゲージ素子とは、前記基板の長さ方向にずれている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、実施形態に係る歪ゲージセンサ装置の斜視図。
図２は、実施形態に係る歪ゲージセンサ装置の縦断面図。
図３は、図２の線Ａ－Ａおよび線Ｂ－Ｂに沿った歪ゲージセンサ装置の断面図。
図４は、変形例に係る歪ゲージセンサ装置の縦断面図。
図５は、実施形態に係る歪ゲージセンサ装置の第２センサパターンおよび第３センサパターンの歪ゲージおよび配線を模式的に示す展開図。
図６は、第１センサシート２０Ａの第１センサパターンＣＤＡおよび第２センサパターンＣＤＢの積層構造を模式的に示す斜視図。
図７は、変形例に係る歪ゲージセンサ装置を説明する図。
図８は、実施形態に係る歪ゲージセンサ装置のコントローラのブロック図。
図９は、検出時のスキャン動作を示す歪ゲージセンサ装置の第１ないし第４センサパターンおよびコントローラのアナログフロントエンドを展開して示す平面図。
図１０は、被検体の表面に設置した状態の実施形態に係る歪ゲージセンサ装置の一部を模式的に示す図。
図１１は、検出時のスキャン動作を示す実施形態に係る歪ゲージセンサ装置の第１ないし第４センサパターンおよびコントローラのアナログフロントエンドを展開して示す平面図。
図１２は、実施形態に係る歪ゲージセンサ装置の複数の歪ゲージの位置で歪ゲージＧＡ、ＧＤの検出値および歪ゲージＧＢ、ＧＣの検出値に基づいて算出した曲率半径および曲面座標をプロットした曲面形態を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、この開示の実施形態について詳細に説明する。
なお、本開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、本開示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、当然に本開示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、本開示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】
（実施形態）
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１０について詳細に説明する。図１は、実施形態に係る歪ゲージセンサ装置の斜視図である。
【０００９】
図１に示すように、検出装置としての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）に貼付された第１センサシート２０Ａと、ベース基板４４の第２主面（背面）に貼付された第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、絶縁層であり、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。
【００１０】
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、後述する図２に示す様に、絶縁層からなる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に設けられた２層の導体パターン（センサパターン）ＣＤＡ、ＣＤＢ（ＣＤＣ、ＣＤＤ）とを有している。各層のセンサパターンは、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に一列状に並んで配置されている。長手方向Ｘは長さ方向Ｘと言う場合がある。また、ベース基板４４とシート基材２２とをまとめて、基板（４４，２２）と言ことがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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