(57)【要約】【課題】簡易な構成で、物体の変位を検知すること。【解決手段】検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の該検知の対象となる物体による反射波に基づいて、該検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置は、送信波と反射波とに基づいて、互いに位相が異なる複数の信号を生成する送受信回路と、該送受信回路により生成された複数の信号の直交座標上における軌跡の歪みの度合いを演算し、該歪みの度合いに基づいて、複数の信号の位相差が９０度の位相角に対する軌跡の所定の位相角の補正値を求め、補正値に基づいて、軌跡の所定の位相角を補正し、該補正した軌跡の所定の位相角に基づいて、検知の対象となる物体の変位を演算する変位距離演算装置とを有する。【選択図】図５
2014228359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の該検知の対象となる物体による反射波に基づいて、該検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置であって、
前記送信波と前記反射波とに基づいて、互いに位相が異なる複数の信号を生成する送受信回路と、
該送受信回路により生成された複数の信号の直交座標上における軌跡の歪みの度合いを演算し、該歪みの度合いに基づいて、前記複数の信号の位相差が９０度の位相角に対する前記軌跡の所定の位相角の補正値を求め、前記補正値に基づいて、前記軌跡の所定の位相角を補正し、該補正した前記軌跡の所定の位相角に基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を演算する変位距離演算装置と
を有する、物体変位検知装置。
【請求項２】
前記変位距離演算装置は、前記送受信回路により生成された複数の信号の振幅値の直交座標上における軌跡の歪みの度合いを演算する、請求項１に記載の物体変位検知装置。
【請求項３】
前記変位距離演算装置は、前記軌跡の歪みの度合いを演算する際に、
Xn=√(sin(θn+φ1)2+sin(θn)2)×cos(arctan(sin(θn+φ1),sin(θn))+φ2)  (1)
Yn=√(sin(θn+φ1)2+sin(θn)2)×sin(arctan(sin(θn+φ1),sin(θn))+φ2)  (2)
に基づいて、φ１、φ２を演算する、
式(1)、式(2)において、nは(Xn,Yn)により表される軌跡上の点を表す添え字を示し、θは位相角を示し、arctan(X,Y)は前記軌跡上の点(X,Y)と原点を結んだ直線と横軸とがなす角を示し、φ１は(Xn,Yn)により表される軌跡の歪みの度合いを表し、φ２は(Xn,Yn)により表される軌跡の位相角を制御する変数を表す、請求項1または２に記載の物体変位検知装置。
【請求項４】
複数の受信アンテナ
を有し、
前記送受信回路は、前記送信波を分配し、該分配した前記送信波の各々と、前記複数の受信アンテナにより受信された反射波の各々とを合成することにより前記複数の信号を生成する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物体変位検知装置。
【請求項５】
前記送受信回路は、前記送信波を分配し、該分配した前記送信波の各々と、前記複数の受信アンテナにより受信された反射波の各々とを加算することにより前記複数の信号を生成する、請求項４に記載の物体変位検知装置。
【請求項６】
前記送信波を分配するとともに、アンテナからの反射波を出力する方向性結合器
を有し、
前記送受信回路は、前記方向性結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを合成し、前記方向性結合器からの送信波を分配した他方の送信波の位相を遅延させ、該位相を遅延させた送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを合成することにより前記複数の信号を生成する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物体変位検知装置。
【請求項７】
前記送受信回路は、前記方向性結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを加算し、前記方向性結合器からの送信波を分配した他方の送信波の位相を遅延させ、該位相を遅延させた送信波と前記方向性結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを加算することにより前記複数の信号を生成する、請求項６に記載の物体変位検知装置。
【請求項８】
前記送信波を分配するとともに、アンテナからの反射波を出力するハイブリッド結合器
を有し、
前記送受信回路は、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを合成し、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した他方の送信波の線路長を遅延線路により遅延させ、該遅延線路により線路長を遅延させた送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを合成することにより前記複数の信号を生成する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の物体変位検知装置。
【請求項９】
前記送受信回路は、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した一方の送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した一方の反射波とを加算し、前記ハイブリッド結合器からの送信波を分配した他方の送信波の線路長を遅延線路により遅延させ、該遅延線路により線路長を遅延させた送信波と前記ハイブリッド結合器からの反射波を分配した他方の反射波とを加算することにより前記複数の信号を生成する、請求項８に記載の物体変位検知装置。
【請求項１０】
検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の該検知の対象となる物体による反射波に基づいて、該検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置における物体変位検知方法であって、
前記送信波と前記反射波とに基づいて、互いに位相が異なる複数の信号を生成し、
該複数の信号の直交座標上における軌跡の歪みの度合いを演算し、
該歪みの度合いに基づいて、前記複数の信号の位相差が９０度の位相角に対する前記軌跡の所定の位相角の補正値を求め、
前記補正値に基づいて、前記軌跡の所定の位相角を補正し、
該補正した前記軌跡の所定の位相角に基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を演算する、物体変位検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触式に物体の変位を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波を送信し、該マイクロ波の物体による反射波を受信することにより非接触で物体の変位を検知する技術が存在する。この技術では、検知の対象となる物体の変位に伴って生じる反射波の位相角の変化を直交検波方式で検知する。そして、マイクロ波の波長を用いて、反射波の位相角の変化を距離の変化に換算して物体の変位量の検知を行う。
【０００３】
電波式の無変調ドップラーセンサにより乗員の動きを検知するセンサ部と、センサ部の出力の位相変化に基づいて、乗員の生体信号を抽出する生体信号抽出部と、センサ部の出力の位相変化量の積分値に基づいて、センサ部と乗員との推定距離を算出する距離算出部と、推定距離に基づいて、生体信号の信頼度を判定し、信頼度が低い場合には生体信号の出力を中止する生体信号出力判定部とを備える生体信号検知装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２０４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直交検波方式で物体の変位量を検知する際には、物体からの反射波を２つに分配する。一方の反射波に送信波と同位相の信号を乗算し、他方の反射波に送信波との間の位相差が９０度となる信号を乗算する。送信波と同位相の信号を乗算した反射波と送信波と位相差が９０度となる信号を乗算した反射波との間の逆正接（アークタンジェント）を求めることにより位相角を検知する。
【０００６】
送信波と同位相の信号を乗算した反射波と送信波との間の位相差が９０度となる信号を乗算した反射波との間の位相差が９０度であるため、逆正接を求めることにより位相角を容易に求めることができる。
【０００７】
直交検波方式では、２信号を出力する回路が必要であるため、構成部品が増加するとともに装置の規模が大きくなったり、コストが増加したりするおそれがある。具体的には、２信号を出力する回路として、Ｉ／Ｑミキサーを使用することが一般的である。
【０００８】
また、送信波と同位相の信号と送信波との間の位相差が９０度となる信号との間の位相差が、Ｉ／Ｑミキサーの製造バラツキなどのため９０度とならないことも想定される。この場合、直線性を保持した上で、正確に位相角を検知するのは難しい。正確に位相角を検知できない場合には、位相角の変化から、正確に変位距離を求めることも困難となる。
【０００９】
本発明は、簡易な構成で、物体の変位を検知することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
開示の一実施例の物体変位検知装置は、
検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の該検知の対象となる物体による反射波に基づいて、該検知の対象となる物体の変位を検知する物体変位検知装置であって、
前記送信波と前記反射波とに基づいて、互いに位相が異なる複数の信号を生成する送受信回路と、
該送受信回路により生成された複数の信号の直交座標上における軌跡の歪みの度合いを演算し、該歪みの度合いに基づいて、前記複数の信号の位相差が９０度の位相角に対する前記軌跡の所定の位相角の補正値を求め、前記補正値に基づいて、前記軌跡の所定の位相角を補正し、該補正した前記軌跡の所定の位相角に基づいて、前記検知の対象となる物体の変位を演算する変位距離演算装置と
を有する。
【発明の効果】
【００１１】
開示の実施例によれば、簡易な構成で、物体の変位を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】物体変位検知装置の一実施例を示す図である。
【図２】検知対象物体の位置と検波電圧との間の関係を示す図である。
【図３】変位距離演算装置の一実施例を示す図である。
【図４】反射波により得られる軌跡の一実施例を示す図である。
【図５】変位距離演算装置の一実施例を示す機能ブロック図である。
【図６】変位距離演算装置の処理（その１）の一実施例を示す図である。
【図７】変位距離演算装置の処理（その２）の一実施例を示す図である。
【図８】変位距離演算装置の処理（その３）の一実施例を示す図である。
【図９】変位距離演算装置の処理（その４）の一実施例を示す図である。
【図１０】変位距離演算装置の処理（その５）の一実施例を示す図である。
【図１１】変位距離演算装置の処理（その６）の一実施例を示す図である。
【図１２】補正値テーブルの一実施例を示す図である。
【図１３】変位距離演算装置の処理（その７）の一実施例を示す図である。
【図１４】物体変位検知装置の動作の一実施例を示すフローチャートである。
【図１５】物体変位検知装置の一実施例を示す図である。
【図１６】物体変位検知装置の一実施例を示す図である。
【図１７】物体変位検知装置の一実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施例は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施例に限られない。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００１４】
＜第１の実施例＞
＜物体変位検知装置１００＞
図１は、物体変位検知装置１００の一実施例を示す。
【００１５】
物体変位検知装置１００は、検知の対象となる物体に送信した送信波と該送信波の該検知の対象となる物体による反射波に基づいて、該検知の対象となる物体の変位を検知する。また、物体変位検知装置１００は、所定の時間における物体の変位を検知することにより物体の変位量を検知する。
【００１６】
物体変位検知装置１００は、車両などの移動体に搭載されるのが好ましい。物体変位検知装置１００の一実施例は、車両に搭載される。
【００１７】
車両に搭載される物体変位検知装置１００は、車両の周辺を監視する。この場合、物体変位検知装置１００により、該物体変位検知装置１００の搭載された車両の周辺の車が監視されるのが好ましい。物体変位検知装置１００により、該物体変位検知装置１００の搭載された車両の周辺の人、ものが監視されてもよい。つまり、該物体変位検知装置１００の搭載された車両の周辺の車、人、ものが、検知の対象となる物体（以下、「検知対象物体」という）とされる。
【００１８】
また、車両に搭載される物体変位検知装置１００は、車両内の状態を監視する。この場合、物体変位検知装置１００により、該物体変位検知装置１００の搭載された車両の乗員の状態、例えば乗員の動きが監視される。つまり、該物体変位検知装置１００の搭載された車両の乗員が、検知対象物体とされる。
【００１９】
物体変位検知装置１００は、送受信アンテナ１０２と、送受信回路１０４と、変位距離演算装置１０６とを備える。
【００２０】
送受信アンテナ１０２は、送受信回路１０４からの送信波Ｔｘを空間に放射する。また、送受信アンテナ１０２は、送信波Ｔｘの検知対象物体による反射波（以下、「受信波Ｒｘ」という場合もある）を受信する。受信波Ｒｘは、送受信回路１０４に入力される。図１には、１本の送受信アンテナが示されているが複数の送受信アンテナを有するようにしてもよい。また、送信アンテナと受信アンテナとを別々に設けるようにしてもよい。
【００２１】
送受信回路１０４は、送受信アンテナ１０２と接続される。送受信回路１０４は、変位距離演算装置１０６に受信波Ｒｘの位相に応じて位相が変化する第１の信号Ｓ１、第２の信号Ｓ２を入力する。第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の位相差φｄは、１８０度×Ｎ（Ｎは、０≦Ｎの自然数）以外であるのが好ましい。また、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の位相差は、固定値であるのが好ましい。
【００２２】
図２は、検知対象物体の位置と検波電圧との間の関係を示す。検知対象物体の位置は、受信波Ｒｘの位相に対応させることができる。図２には、第１の信号Ｓ１と、第２の信号Ｓ２が示される。第１の信号Ｓ１の位相と第２の信号Ｓ２の位相との間の差は、位相差φｄである。
【００２３】
変位距離演算装置１０６は、送受信回路１０４と接続される。変位距離演算装置１０６は、送受信回路１０４からの第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２により、検知対象物体の変位距離を演算する。
【００２４】
＜変位距離演算装置１０６＞
図３は、変位距離演算装置１０６の一実施例を示す。図３には、主に変位距離演算装置１０６のハードウェア構成が示される。
【００２５】
変位距離演算装置１０６は、CPU３０２と、RAM３０４と、ROM３０６とを有する。CPU３０２は、送受信回路１０４からの第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２により、検知対象物体の変位距離を演算する。RAM３０４は、データを一時的に記憶する。ROM３０６は、検知対象物体の変位距離を算出する処理を実行するためのプログラム、及び各種処理を実行するための各プログラムを記憶する。
【００２６】
変位距離演算装置１０６が複数のCPUを有していてもよい。また、変位距離演算装置１０６が１又は複数のマイコンを有していてもよい。変位距離演算装置１０６に、マイコンとCPUとが混在していてもよい。
【００２７】
検知対象物体の位置の変化に応じて、第１の信号Ｓ１、第２の信号Ｓ２は、変動する。第１の信号Ｓ１の変動と第２の信号Ｓ２の変動はそれぞれ、図２に示すように、コサイン波により表される場合がある。変位距離演算装置１０６の一実施例では、第１の信号Ｓ１の変動と第２の信号Ｓ２の変動がそれぞれ、コサイン波により表されると仮定する。このように仮定した場合、第１の信号Ｓ１の取り得る値と第２の信号Ｓ２の取り得る値の組み合わせは、検知対象物体の位置に対して、一周期の間で同じ値を取ることがなくユニークとなる。
【００２８】
図４は、反射波により得られる軌跡の一実施例を示す。つまり、図４は、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の関係を示す。図４において、横軸は第１の信号Ｓ１の検波電圧であり、縦軸は第２の信号Ｓ２の検波電圧である。図４によれば、位相差φｄが１８０度×Ｎ以外の場合、プロット点は、実線で示されるように重複の無い歪んだ円、つまり閉曲線となる。位相差φｄが１８０度×Ｎの場合、破線で示されるようにプロット点は直線となる。プロット点が直線で示される場合には、第１の信号Ｓ１の取り得る値と第２の信号Ｓ２の取り得る値の組み合わせが重複する。このため、上述したように、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の位相差φｄは、１８０度×Ｎ以外であるのが好ましい。
【００２９】
＜変位距離演算装置１０６の機能＞
図５は、変位距離演算装置１０６の機能の一実施例を示す。
【００３０】
図５の機能ブロック図により表される機能は、主に、CPU３０２により実行される。つまり、CPU３０２は、受信波プロット処理部３０２２と、調整パラメータ演算部３０２４と、補正値演算部３０２６と、位相角補正部３０２８と、変位距離演算部３０３０して機能する。
【００３１】
CPU３０２の内部に記憶されたアプリケーション（ファームウェア）に従ってCPU３０２により、受信波プロット処理部３０２２と、調整パラメータ演算部３０２４と、補正値演算部３０２６と、位相角補正部３０２８と、変位距離演算部３０３０としての機能が実行されるのが好ましい。また、記憶部（図示無し）に記憶されたアプリケーションに従ってCPU３０２により、受信波プロット処理部３０２２と、調整パラメータ演算部３０２４と、補正値演算部３０２６と、位相角補正部３０２８と、変位距離演算部３０３０としての機能が実行されてもよい。
【００３２】
CPU３０２は、受信波プロット処理部３０２２として機能する。受信波プロット処理部３０２２は、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２に基づいて、直交座標上に、横軸に第１の信号Ｓ１の検波電圧、縦軸に第２の信号Ｓ２の検波電圧をプロットする。
【００３３】
図６は、変位距離演算装置１０６の処理（その１）の一実施例を示す。図６は、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２のプロット例を示す。図６には、２点のプロット例が示される。具体的には、（第１の信号Ｓ１，第２の信号Ｓ２）＝（Ｓ１１，Ｓ２１）、（Ｓ１２，Ｓ２２）の２点が示される。
【００３４】
受信波プロット処理部３０２２は、検知対象物体の変位に応じて、プロット点の軌跡を取得する。
【００３５】
図７は、変位距離演算装置１０６の処理（その２）の一実施例を示す。図７は、プロット点の軌跡の一実施例を示す。図７に示されるように、プロット点の軌跡は、歪みのある円（以下、「歪み円」という）である場合が多い。つまり、プロット点の軌跡は、楕円形である場合が多い。変位距離演算装置１０６は、歪み円の一部をプロットし、他の部分は、プロットした部分に基づいて補間するようにしてもよい。
【００３６】
受信波プロット処理部３０２２は、歪み円の中心を原点に移動する。
【００３７】
図８は、変位距離演算装置１０６の処理（その３）の一実施例を示す。図８は、プロット点の軌跡の中心を原点近傍に移動する処理の一実施例を示す。プロット点の軌跡の中心が原点に移動するのが好ましい。
【００３８】
例えば、受信波プロット処理部３０２２は、歪み円上の所定の複数の点に基づいて、第１の信号Ｓ１の平均値バーＳ１と第２の信号Ｓ２の平均値バーＳ２を求める。受信波プロット処理部３０２２は、歪み円の各点について、第１の信号Ｓ１ｍから第１の信号Ｓ１の平均値バーＳ１を減算し、歪み円の第２の信号Ｓ２ｍから第２の信号Ｓ２の平均値バーＳ２を減算する。ここで、「ｍ」は歪み円の各点を表すための添え字である。受信波プロット処理部３０２２は、歪み円の第１の信号Ｓ１から第１の信号Ｓ１の平均値バーＳ１を減算した値を横軸に、歪み円の第２の信号Ｓ２から第２の信号Ｓ２の平均値バーＳ２を減算した値を縦軸にプロットすることにより、歪み円の中心を直交座標の原点に移動する。
【００３９】
また、受信波プロット処理部３０２２は、歪み円上の所定の複数の点に基づいて、第１の信号Ｓ１の中央値と第２の信号Ｓ２の中央値を求めるようにしてもよい。受信波プロット処理部３０２２は、歪み円の各点について、第１の信号Ｓ１ｍから第１の信号Ｓ１の中央値を減算し、歪み円の第２の信号Ｓ２ｍから第１の信号Ｓ１の中央値を減算する。
【００４０】
上記以外の方法により、プロット点の軌跡の中心を原点近傍に移動するようにしてもよい。
【００４１】
CPU３０２は、調整パラメータ演算部３０２４として機能する。調整パラメータ演算部３０２４は、受信波プロット処理部３０２２により中心が原点近傍に移動された歪み円（以下、「移動済み歪み円」という）に基づいて、式（１）、式（２）の調整パラメータφ１、φ２を演算する。
【００４２】
Xn=√(sin(θn+φ1)2+sin(θn)2)×cos(arctan(sin(θn+φ1),sin(θn))+φ2)  (1)
Yn=√(sin(θn+φ1)2+sin(θn)2)×sin(arctan(sin(θn+φ1),sin(θn))+φ2)  (2)
式(1)、式(2)において、ｎは(Xn,Yn)により表される軌跡上の点を表す添え字を示し、θは位相角を示す。arctan(X,Y)は、直交座標形でプロットされたプロット点(X,Y)と原点とを結んだ直線と、横軸とがなす角を表す。φ１は(Xn,Yn)により表される軌跡の歪みの度合いを表し、φ２は(Xn,Yn)により表される軌跡の位相角を制御する変数を表す。
【００４３】
調整パラメータ演算部３０２４は、受信波プロット処理部３０２２により移動済み歪み円と相似形であり、かつ直交座標上での配置角度が同一となるように、式(1)、式(2)の調整パラメータφ１、φ２を求める。
【００４４】
調整パラメータφ1は、(Xn, Yn)をプロットすることにより描かれるプロット点の軌跡の歪みの度合いを示す。(Xn, Yn)をプロットすることにより描かれるプロット点の軌跡は、調整パラメータφ１、φ２を調整することにより、円と楕円との間で調整できる。以下、(Xn, Yn)をプロットすることにより描かれるプロット点の軌跡を「補正用円」という。調整パラメータφ2は、補正用円の原点を中心とした回転角を調整する変数である。
【００４５】
調整パラメータ演算部３０２４は、受信波プロット処理部３０２２からの移動済み歪み円と相似形となるように、補正用円の調整パラメータφ１、φ２を演算する。ここで、相似形には、移動済み歪み円に、補正用円を一致させるように調整パラメータφ１、φ２を演算することを含む。
【００４６】
移動済み歪み円の相似形となるように補正用円の調整パラメータφ1、φ２を調整する演算について説明する。
【００４７】
調整パラメータ演算部３０２４は、補正用円の円周上の１点（点Ａ）から、該補正用円の中心を通り点Ａに対向する該補正用円の１点（点Ｂ）を結んだ直線のうち最長となる第１の線と最短となる第２の線を求める。調整パラメータ演算部３０２４は、第１の線と第２の線との比（以下、「第１の比」という）を求める。
【００４８】
調整パラメータ演算部３０２４は、移動済み歪み円の円周上の１点（点Ｃ）から、該移動済み歪み円の中心を通り点Ｃに対向する該移動済み歪み円の１点（点Ｄ）を結んだ直線のうち最長となる第３の線と最短となる第４の線を求める。調整パラメータ演算部３０２４は、第３の線と第４の線との比を（以下、「第２の比」という）求める。
【００４９】
調整パラメータ演算部３０２４は、第１の比と第２の比が等しくなるように調整パラメータφ１を演算する。
【００５０】
調整パラメータ演算部３０２４は、補正用円の第１の線の第１の傾きが、移動済み歪み円の第３の線の第３の傾きと等しくなるように、調整パラメータφ２を演算する。補正用円の第１の線の代わりに補正用円の第２の線を使用するとともに、移動済み歪み円の第３の線の代わりに補正用円の第４の線を使用するようにしてもよい。補正用円の第１の線と補正用円の第２の線は直交し、移動済み歪み円の第３の線と補正用円の第４の線は直交する。このため、補正用円の第２の線と、補正用円の第４の線を使用しても調整パラメータφ２を求めることができる。
【００５１】
図９は、変位距離演算装置１０６の処理（その４）の一実施例を示す。図９は、調整パラメータφ１、φ２を変更することにより得られる補正用円を示す。
【００５２】
（１）形状１は、調整パラメータφ１を９０度とし、調整パラメータφ２を０度とした場合である。調整パラメータφ１を９０度とし、調整パラメータφ２を０度とした場合、式（１）は、以下に示すようにcos(θn)となる。
【００５３】
Xn=√(sin(θn+90°)2+sin(θn)2)×cos(arctan(sin(θn+90°),sin(θn))+0°)
=√(cos(θn) 2+sin(θn)2)×cos(arctan(cos(θn),sin(θn)))
=1×cos(θn)
=cos(θn)
調整パラメータφ１を９０度とし、調整パラメータφ２を０度とした場合、式（２）は、以下に示すようにsin(θn)となる。
【００５４】
Yn=√(sin(θn+90°)2+sin(θn)2)×sin(arctan(sin(θn+90°),sin(θn))+0°)
=√(cos(θn)2+sin(θn)2)×sin(arctan(cos(θn),sin(θn)))
=1×sin(θn)
=sin(θn)
従って、補正用円は、円形となる。
【００５５】
（２）形状２は、調整パラメータφ１を２５度とし、調整パラメータφ２を３０度とした場合である。調整パラメータφ１を９０度とし、調整パラメータφ２を０度とした場合と同様に演算することにより、補正用円は、歪み円となる。
【００５６】
（３）形状３は、調整パラメータφ１を４５度とし、調整パラメータφ２を１０度とした場合である。調整パラメータφ１を９０度とし、調整パラメータφ２を０度とした場合と同様に演算することにより、補正用円は、歪み円となる。
【００５７】
図１０は、変位距離演算装置１０６の処理（その５）の一実施例を示す。図１０は、調整パラメータφ１、φ２を演算する処理を示す。
【００５８】
図１０において、（１）は補正用円を示し、（２）は移動済み歪み円を示す。
【００５９】
（１）には、補正用円について、第１の線、第２の線、第１の傾きが示される。
【００６０】
（２）には、移動済み歪み円について、第３の線、第４の線、第３の傾きが示される。
【００６１】
調整パラメータ演算部３０２４は、第１の線の長さと第２の線の長さの比が、第３の線の長さと第４の線の長さの比と等しくなるように、調整パラメータφ１を演算する。つまり、第１の線の長さ：第２の線の長さ＝第３の線の長さ：第４の線の長さとなるように、調整パラメータφ１を演算する。
【００６２】
また、調整パラメータ演算部３０２４は、第１の傾きが第３の傾きと等しくなるように、調整パラメータφ２を演算する。つまり、第１の傾き＝第３の傾きとなるように、調整パラメータφ２を演算する。
【００６３】
調整パラメータ演算部３０２４は、補正値演算部３０２６へ、調整パラメータφ１、φ２を入力する。
【００６４】
CPU３０２は、補正値演算部３０２６として機能する。補正値演算部３０２６は、調整パラメータ演算部３０２４からの調整パラメータφ１、φ２に基づいて、補正値θcor・nを演算する。補正値演算部３０２６は、各θｎについて、arctan(Xn,Yn)を求める。補正値演算部３０２６は、θｎからarctan(Xn,Yn)を減算することにより補正値θcor・nを求める。θnは、第1の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の位相差が９０度のときのarctan(X,Y)である。θnのステップは、所望の精度に応じて、予め設定されるのが好ましい。補正値演算部３０２６は、arctan(Xn,Yn)と補正値θcor・nとを対応付けたテーブルを作成するのが好ましい。
【００６５】
図１１は、変位距離演算装置１０６の処理（その６）の一実施例を示す。図１１は、補正値θcor・nを求める処理を示す。図１１において、横軸はθであり、縦軸はarctan(X,Y)である。図１１には、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の位相差が９０度のときのarctan(Xn,Yn)と、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の位相差が９０度ではないときのarctan(Xn,Yn)が示される。第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の位相差が９０度のときのarctan(Xn,Yn)の値はθnと一致する。θnは、補正後の目標値である。
【００６６】
補正値θcor・nは、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の位相差が９０度のときのarctan(Xn,Yn)と第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間の位相差が９０度ではないときのarctan(Xn,Yn)との差分で表される。つまり、θｎのときの補正値θcor・nは、θn-arctan(Xn，Yn)である。
【００６７】
図１２は、補正値テーブルの一実施例を示す。
【００６８】
補正値演算部３０２６は、arctan(Xn,Yn)と補正値θcor・nとを対応付けた補正値テーブルを作成するのが好ましい。補正値演算部３０２６は、補正値テーブルを保持する。
【００６９】
CPU３０２は、位相角補正部３０２８として機能する。位相角補正部３０２８は、補正値演算部３０２６により作成された補正値テーブルを参照し、位相角を補正する。位相角補正部３０２８は、（歪み円の第１の信号Ｓ１ｍから第１の信号Ｓ１の平均値バーＳ１を減算した値、歪み円の第２の信号Ｓ２ｍから第２の信号Ｓ２の平均値バーＳ２を減算した値）について逆正接関数を求める。（歪み円の第１の信号Ｓ１ｍから第１の信号Ｓ１の中央値を減算した値、歪み円の第２の信号Ｓ２ｍから第２の信号Ｓ１の中央値を減算した値）について逆正接関数を求める場合についても同様である。
【００７０】
ここでは、平均値を減算した場合について説明する。つまり、位相角補正部３０２８は、arctan（歪み円の第１の信号Ｓ１ｍから第１の信号Ｓ１の平均値バーＳ１を減算した値、歪み円の第２の信号Ｓ２ｍから第２の信号Ｓ２の平均値バーＳ２を減算した値）を求める。位相角補正部３０２８は、補正値テーブルを参照し、arctan（歪み円の第１の信号Ｓ１ｍから第１の信号Ｓ１の平均値バーＳ１を減算した値、歪み円の第２の信号Ｓ２ｍから第２の信号Ｓ２の平均値バーＳ２を減算した値）に最も近いarctan(Xn,Yn)を特定する。
【００７１】
位相角補正部３０２８は、arctan（歪み円の第１の信号Ｓ１ｍから第１の信号Ｓ１の平均値バーＳ１を減算した値、歪み円の第２の信号Ｓ２ｍから第２の信号Ｓ２の平均値バーＳ２を減算した値）に、特定したarctan(Xn,Yn)に対応するθcor・nを加算することにより位相角を補正する。補正された位相角を補正位相角φcorという。つまり、φcor=arctan（歪み円の第１の信号Ｓ１ｍから第１の信号Ｓ１の平均値バーＳ１を減算した値、歪み円の第２の信号Ｓ２ｍから第２の信号Ｓ２の平均値バーＳ２を減算した値）+θcor・nである。
【００７２】
図１３は、変位距離演算装置１０６の処理（その７）の一実施例を示す。図１３は、位相角の補正処理の一実施例を示す。図１３には、観測された第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２のプロット軌跡（歪み円）と、調整パラメータφ１、φ２により補正された補正用円が示される。さらに、図１３には、位相角を補正した後の歪み円が示される。
【００７３】
位相角補正部３０２８は、歪み円の円周上の点（Ｓ１ｍ−バーＳ１，Ｓ２ｍ−バーＳ２）の逆正接関数arctan（Ｓ１ｍ−バーＳ１，Ｓ２ｍ−バーＳ２）を求める。位相角補正部３０２８は、補正値テーブルを参照し、arctan（Ｓ１ｍ−バーＳ１，Ｓ２ｍ−バーＳ２）と一致するarctan(Xn,Yn)を特定する。ここで、arctan（Ｓ１ｍ−バーＳ１，Ｓ２ｍ−バーＳ２）と一致するarctan(Xn,Yn)がない場合には、最も値の近いarctan(Xn,Yn)を特定する。位相角補正部３０２８は、補正値テーブルを参照し、特定したarctan(Xn,Yn)に対応する補正値θcor・nを求める。位相角補正部３０２８は、arctan（Ｓ１ｍ−バーＳ１，Ｓ２ｍ−バーＳ２）に補正値θcor・nを加算することにより補正位相角φcorを求める。位相角補正部３０２８は、変位距離演算部３０３０に補正位相角φcorを入力する。
【００７４】
CPU３０２は、変位距離演算部３０３０として機能する。変位距離演算部３０３０は、位相角補正部３０２８からの補正位相角φcorに基づいて、位相角の変化量ΔΦを演算する。変位距離演算部３０３０は、位相角の変化量ΔΦから検知対象物体の変位距離を演算する。具体的には、変位距離演算部３０３０は、位相角の変化量ΔΦと、送信波Txの波長λから、式（３）により変位距離を演算する。
【００７５】
検知対象物体の変位距離=［ΔΦ/2π/2］×λ=［ΔΦ/4π］×λ      （３）
受信波Ｒｘは、物体変位検知装置１００と検知対象物体との間を送信波Ｔｘが往復したものであるため、検知対象物体の変位距離を１とした場合、送信波Ｔｘの変位距離は２となる。つまり、検知対象物体の変位量に対して、位相変化量は２倍となる。このため、式（３）で検知対象物体の変位距離を求める際には、２で除算する。
【００７６】
＜物体変位検知装置１００の動作＞
図１４は、物体変位検知装置１００の動作の一実施例を示す。
【００７７】
ステップＳ１４０２では、物体変位検知装置１００は、検知対象物体からの反射波を受信する。
【００７８】
ステップＳ１４０４では、物体変位検知装置１００は、直交座標上の横軸に第１の信号Ｓ１、縦軸に第２の信号Ｓ２をプロットする。
【００７９】
ステップＳ１４０６では、物体変位検知装置１００は、検知対象物体の変位に応じて、プロット点の軌跡を求める。
【００８０】
ステップＳ１４０８では、物体変位検知装置１００は、プロット点の軌跡の中心を原点に移動する。
【００８１】
ステップＳ１４１０では、物体変位検知装置１００は、中心を原点に移動させたプロット点の軌跡と相似形となるように、補正用円の調整パラメータφ１、φ２を演算する。
【００８２】
ステップＳ１４１２では、物体変位検知装置１００は、調整パラメータφ１、φ２により調整された補正用円上の点(Xn，Yn)の逆正接関数arctan(Xn,Yn)を演算する。
【００８３】
ステップＳ１４１４では、物体変位検知装置１００は、補正後の目標値θnからarctan(Xn，Yn)を減算することにより補正値θcor・nを演算し、補正値テーブルを作成する。
【００８４】
ステップＳ１４１６では、物体変位検知装置１００は、中心を原点へ移動させたプロット点の軌跡上の点の逆正接関数を求め、補正値テーブルを参照し、該逆正接関数に最も近い値のarctan(Xn,Yn)に対応する補正値θcor・nを求める。
【００８５】
ステップＳ１４１８では、物体変位検知装置１００は、補正値θcor・nを該補正値θcor・nに対応するプロット点の軌跡上の点の逆正接関数に加算することにより位相角を補正する。
【００８６】
ステップＳ１４２０では、物体変位検知装置１００は、補正された位相角から位相変化量ΔΦを演算する。
【００８７】
ステップＳ１４２２では、物体変位検知装置１００は、位相変化量ΔΦと送信波の波長λから検知対象物体の変位距離を演算する。
【００８８】
物体変位検知装置１００の一実施例によれば、移動済み歪み円の相似形となるように、補正用円を調整するための調整パラメータφ１、φ２を容易に求めることができる。具体的には、検知対象物体による２つの反射波をプロットすることにより軌跡を求め、該軌跡の中心を原点に移動させた移動済み歪み円の歪みの度合いから、補正値を演算する。該補正値を用いて２つの反射波から得られる位相角を補正し、該補正した位相角を用いて、位相角変位量を演算する。位相角変位量から、検知対象物体までの距離を推定する。つまり、物体変位検知装置１００の一実施例は、反射波の位相の変動を検出する。このため、簡易な構成で、検知対象物体の変位距離を求めることができる。また、２つの位相差が９０度でない状態でも、検知対象物体までの距離を算出できる。具体的には、物体変位検知装置１００の一実施例は、数十μｍ程度の変位量を検出できる。
【００８９】
＜第２の実施例＞
＜物体変位検知装置１００＞
図１５は、物体変位検知装置１００の一実施例を示す。
【００９０】
図１５には、図１に示される物体変位検知装置１００の送受信回路１０４の詳細が示される。また、図１５に示される物体変位検知装置１００は、１本の送信アンテナ１０２１と、２本の受信アンテナ１０２２および１０２３が示される。
【００９１】
送信アンテナ１０２１は、送信波を空間に放射する。
【００９２】
受信アンテナ１０２２は、検知対象物体により反射された送信波、つまり反射波を受信する。
【００９３】
受信アンテナ１０２３は、検知対象物体により反射された送信波、つまり反射波を受信する。受信アンテナ１０２３の設置される物理的な位置または受信アンテナ１０２３と第２の合成器２０８との間を接続する信号線路の長さが調整されるのが好ましい。受信アンテナ１０２３の設置される物理的な位置または受信アンテナ１０２３と第２の合成器２０８との間を接続する信号線路の長さが調整されることにより、第２の合成器２０８に入力される受信波Ｒｘの位相と、第１の合成器に入力される受信アンテナ１０２２により受信された受信波Ｒｘの位相とを異ならせることができる。つまり、第２の合成器２０８に入力される受信波Ｒｘの位相と第１の合成器に入力される受信アンテナ１０２２により受信された受信波Ｒｘの位相との間の位相差が、１８０度×Ｎ以外となるようにできる。
【００９４】
送受信回路１０４は、発振回路２０２と、分配器２０４と、第１の合成器２０６と、第２の合成器２０８と、第１の検波器２１０と、第２の検波器２１２と、第１のLPF２１４と、第２のLPF２１６とを有する。
【００９５】
発振回路２０２は、送信アンテナ１０２１と接続される。発振回路２０２は、送信波を生成する。発振回路２０２は、マイクロ波などの電波を発生するのが好ましい。発振回路２０２は、周波数が数GHzから数十GHzのマイクロ波を発生するのが好ましい。マイクロ波に限らず、検知対象物体に応じて、発振周波数を変化させるのが好ましい。発振周波数を上げることにより、検知対象物体の細かい変位を検出することができる。
【００９６】
分配器２０４は、送信アンテナ１０２１と接続される。分配器２０４は、ウィルキンソン分配器などにより構成されるのが好ましい。分配器２０４は、送信アンテナ１０２１からの送信波を２つに等分配する。分配器２０４は、２つに等分配した送信波を第１の合成器２０６と第２の合成器２０８に入力する。
【００９７】
第１の合成器２０６は、分配器２０４と受信アンテナ１０２２と接続される。第１の合成器２０６は、ウィルキンソン合成器などにより構成されるのが好ましい。第１の合成器２０６は、分配器２０４からの送信波と受信アンテナ１０２２からの受信波とを合成する。具体的には、第１の合成器２０６は、分配器２０４からの送信波と受信アンテナ１０２２からの受信波とを加算する。第１の合成器２０６は、分配器２０４からの送信波と受信アンテナ１０２２からの受信波とを乗算するようにしてもよい。第１の合成器２０６は、第１の検波器２１０へ分配器２０４からの送信波と受信アンテナ１０２２からの受信波とを合成した第１の合成信号を入力する。
【００９８】
第１の検波器２１０は、第１の合成器２０６と接続される。第１の検波器２１０は、検波ダイオードなどにより構成されるのが好ましい。第１の検波器２１０は、第１の合成器２０６からの第１の合成信号を検波し、振幅値に応じた第１の検波電圧を出力する。第１の検波器２１０は、第１のLPF２１４へ第１の検波電圧を入力する。
【００９９】
第１のLPF２１４は、第１の検波器２１０と接続される。第１のLPF２１４は、第１の検波器２１０からの第１の検波電圧の高周波成分を除去し、低周波成分(DC値)を出力する。つまり、第１のLPF２１４は、遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させる。第１のLPF２１４は、変位距離演算装置１０６へ、第１の検波電圧の低周波成分(DC値)（第１の信号Ｓ１）を入力する。
【０１００】
第２の合成器２０８は、分配器２０４と受信アンテナ１０２３と接続される。第２の合成器２０８は、ウィルキンソン合成器などにより構成されるのが好ましい。第２の合成器２０８は、分配器２０４からの送信波と受信アンテナ１０２３からの受信波とを合成する。具体的には、第２の合成器２０８は、分配器２０４からの送信波と受信アンテナ１０２３からの受信波とを加算する。第２の合成器２０８は、分配器２０４からの送信波と受信アンテナ１０２３からの受信波とを乗算するようにしてもよい。第２の合成器２０８は、第２の検波器２１２へ分配器２０４からの送信波と受信アンテナ１０２３からの受信波とを合成した第２の合成信号を入力する。
【０１０１】
第２の検波器２１２は、第２の合成器２０８と接続される。第２の検波器２１２は、検波ダイオードなどにより構成されるのが好ましい。第２の検波器２１２は、第２の合成器２０８からの第２の合成信号を検波し、振幅値に応じた第２の検波電圧を出力する。第２の検波器２１２は、第２のLPF２１６へ第２の検波電圧を入力する。
【０１０２】
第２のLPF２１６は、第２の検波器２１２と接続される。第２のLPF２１６は、第２の検波器２１２からの第２の検波電圧の高周波成分を除去し、低周波成分(DC値)を出力する。つまり、第２のLPF２１６は、遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させる。第２のLPF２１６は、変位距離演算装置１０６へ、第２の検波電圧の低周波成分(DC値)（第２の信号Ｓ２）を入力する。
【０１０３】
物体変位検知装置１００の一実施例によれば、送信波と受信波を合成する際に、加算処理を用いることができる。つまり、第１の合成器２０６、第２の合成器２０８は、送信波と受信波とを加算する。加算処理を用いることができるため、乗算処理を行う場合と比較して、装置の規模を小型化できるとともにコストを低減できる。乗算処理の場合にはミキサーが必要であるが、加算処理の場合には信号線路を結合することにより実現できるためである。
【０１０４】
＜第３の実施例＞
＜物体変位検知装置１００＞
図１６は、物体変位検知装置１００の一実施例を示す。
【０１０５】
図１６には、図１に示される物体変位検知装置１００の送受信回路１０４の詳細が示される。また、図１６に示される物体変位検知装置１００は、１本の送受信アンテナ１０２を有する。
【０１０６】
送受信回路１０４は、方向性結合器２１８と、発振回路２２０と、第１の分配器２２２と、第２の分配器２２４と、位相遅延回路２２６と、第１の合成器２０６と、第２の合成器２０８と、第１の検波器２１０と、第２の検波器２１２と、第１のLPF２１４と、第２のLPF２１６とを有する。
【０１０７】
発振回路２２０は、送信波Ｔｘ０を発生し、方向性結合器２１８に入力する。
【０１０８】
方向性結合器２１８は、発振回路２２０と接続される。方向性結合器２１８は、発振回路２２０からの送信波Ｔｘ０を２つの信号、つまり送信波Ｔｘ１、Ｔｘ２に分配する。方向性結合器２１８により分配された一方の送信波Ｔｘ１は送受信アンテナ１０２に入力され、他方の送信波Ｔｘ２は第２の分配器２２４へ入力される。
【０１０９】
また、方向性結合器２１８は、送受信アンテナ１０２からの受信波Ｒｘ０を第１の分配器２２２へ入力する。
【０１１０】
第１の分配器２２２は、方向性結合器２１８と接続される。第１の分配器２２２は、方向性結合器２１８からの受信波Ｒｘ０を分配する。第１の分配器２２２により分配された一方の受信波Ｒｘ２は第１の合成器２０６に入力され、他方の受信波Ｒｘ３は第２の合成器２０８に入力される。
【０１１１】
第２の分配器２２４は、方向性結合器２１８と接続される。第２の分配器２２４は、方向性結合器２１８からの送信波Ｔｘ２を分配する。第２の分配器２２４により分配された一方の送信波Ｔｘ３は第１の合成器２０６に入力され、他方の送信波Ｔｘ４は位相遅延回路２２６に入力される。
【０１１２】
位相遅延回路２２６は、第２の分配器２２４と接続される。位相遅延回路２２６は、第２の分配器２２４からの送信波Ｔｘ４の位相を遅延させる。位相遅延回路２２６は、１８０度×Ｎ以外の位相遅延を発生させる。位相遅延回路２２６により位相を遅延させた送信波Ｔｘ４は、第２の合成器２０８に入力される。
【０１１３】
第１の合成器２０６は、第１の分配器２２２と第２の分配器２２４と接続される。第１の合成器２０６は、ウィルキンソン合成器などにより構成されるのが好ましい。第１の合成器２０６は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ２と第２の分配器２２４からの送信波Ｔｘ３とを合成する。具体的には、第１の合成器２０６は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ２と第２の分配器２２４からの送信波Ｔｘ３とを加算する。第１の合成器２０６は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ２と第２の分配器２２４からの送信波Ｔｘ３とを乗算するようにしてもよい。第１の合成器２０６は、第１の検波器２１０へ第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ２と第２の分配器２２４からの送信波Ｔｘ３とを合成した第１の合成信号Ｇ１を入力する。
【０１１４】
第１の検波器２１０は、第１の合成器２０６と接続される。第１の検波器２１０は、検波ダイオードなどにより構成されるのが好ましい。第１の検波器２１０は、第１の合成器２０６からの第１の合成信号Ｇ１を検波し、振幅値に応じた第１の検波電圧を出力する。第１の検波器２１０は、第１のLPF２１４へ第１の検波電圧を入力する。
【０１１５】
第１のLPF２１４は、第１の検波器２１０と接続される。第１のLPF２１４は、第１の検波器２１０からの第１の検波電圧の高周波成分を除去し、低周波成分(DC値)を出力する。つまり、第１のLPF２１４は、遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させる。第１のLPF２１４は、変位距離演算装置１０６へ、第１の検波電圧の低周波成分(DC値)（第１の信号Ｓ１）を入力する。
【０１１６】
第２の合成器２０８は、第１の分配器２２２と位相遅延回路２２６と接続される。第２の合成器２０８は、ウィルキンソン合成器などにより構成されるのが好ましい。第２の合成器２０８は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ３と位相遅延回路２２６からの位相を遅延した送信波Ｔｘ４とを合成する。具体的には、第２の合成器２０８は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ３と位相遅延回路２２６からの位相を遅延した送信波Ｔｘ４とを加算する。第２の合成器２０８は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ３と位相遅延回路２２６からの位相を遅延した送信波Ｔｘ４とを乗算するようにしてもよい。第２の合成器２０８は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ３と位相遅延回路２２６からの位相を遅延した送信波Ｔｘ４とを合成した第２の合成信号Ｇ２を入力する。
【０１１７】
第２の検波器２１２は、第２の合成器２０８と接続される。第２の検波器２１２は、検波ダイオードなどにより構成されるのが好ましい。第２の検波器２１２は、第２の合成器２０８からの第２の合成信号Ｇ２を検波し、振幅値に応じた第２の検波電圧を出力する。第２の検波器２１２は、第２のLPF２１６へ第２の検波電圧を入力する。
【０１１８】
第２のLPF２１６は、第２の検波器２１２と接続される。第２のLPF２１６は、第２の検波器２１２からの第２の検波電圧の高周波成分を除去し、低周波成分(DC値)を出力する。つまり、第２のLPF２１６は、遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させる。第２のLPF２１６は、変位距離演算装置１０６へ、第２の検波電圧の低周波成分(DC値)（第２の信号Ｓ２）を入力する。
【０１１９】
送信波Ｔｘ３、送信波Ｔｘ４、受信波Ｒｘ２、及び受信波Ｒｘ３は、それぞれ式（３）−式（６）により表される。
【０１２０】
Ｔｘ３＝sin(2πft)              （３）
Ｔｘ４＝sin(2πft+φｄ)          （４）
Ｒｘ２＝sin(2πft+φ(2L))        （５）
Ｒｘ３＝sin(2πft+φ(2L))        （６）
「ｆ」は送信波の周波数であり「ｆ＝ｃ/λ」、「λ」は送信波の波長であり、「ｃ」は光速であり、「ｔ」は時間であり、「L」はアンテナと検知対象物体との間の距離である。また、「φ(2L)」はLに応じた受信波の位相であり、「φd」は位相遅延回路２２６による位相遅延量である。
【０１２１】
この場合、第１の合成信号Ｇ１、第２の合成信号Ｇ２は、以下に示される。
【０１２２】
Ｇ１＝sin(2πft)+sin(2πft+φ(2L))
＝2sin(2πft+φ(2L)/2)×cos(φ(2L)/2)        （７）
φ(2L)=2π((2L)/λ)
Ｇ２＝sin(2πft+φｄ)+sin(2πft+φ(2L))
＝2sin(2πft+(φ(2L)+φd)/2)×cos((φ(2L)-φd)/2)        （８）
式（７）より、検知対象物体がある位置Lで静止していた場合、第１の合成信号Ｇ１は時間の経過とともに変動するサイン波sin(2πft+φ(2L)/2)の振幅が2cos(φ(2L)/2)倍された信号となる。
【０１２３】
式（８）より、検知対象物体がある位置Lで静止していた場合、第２の合成信号Ｇ２は時間の経過とともに変動するサイン波sin(2πft+(φ(2L)+φd)/2)の振幅が2cos((φ(2L)-φd)/2)倍された信号となる。
【０１２４】
第１の検波器２１０では、サイン波sin(2πft+φ(2L)/2)に乗算される振幅係数2cos(φ(2L)/2)に応じた検波電圧が第１の信号Ｓ１として検出される。第２の検波器２１２では、サイン波sin(2πft+(φ(2L)+φd)/2)に乗算される振幅係数2cos((φ(2L)-φd)/2)に応じた検波電圧が第２の信号Ｓ２として検出される。従って、第１の信号Ｓ１と第２の信号Ｓ２との間には、φｄに起因する挙動差が生じる。挙動差は、位相差として現れる場合もある。
【０１２５】
物体変位検知装置１００の一実施例によれば、第２の実施例と同様に、送信波と受信波を合成する際に、加算処理を用いることができる。つまり、第１の合成器２０６、第２の合成器２０８は、送信波と受信波とを加算する。加算処理を用いることができるため、乗算処理を行う場合と比較して、装置の規模を小型化できるとともにコストを低減できる。乗算処理の場合にはミキサーが必要であるが、加算処理の場合には信号線路を結合することにより実現できるためである。
【０１２６】
＜第４の実施例＞
＜物体変位検知装置１００＞
図１７は、物体変位検知装置１００の一実施例を示す。
【０１２７】
図１７には、図１に示される物体変位検知装置１００の送受信回路１０４の詳細が示される。また、図１７に示される物体変位検知装置１００は、１本の送受信アンテナ１０２を有する。
【０１２８】
送受信回路１０４は、ハイブリッド結合器２２８と、発振回路２２０と、第１の分配器２２２と、第２の分配器２２４と、遅延線路２３０と、第１の合成器２０６と、第２の合成器２０８と、第１の検波器２１０と、第２の検波器２１２と、第１のLPF２１４と、第２のLPF２１６とを有する。
【０１２９】
発振回路２２０は、送信波Ｔｘ０を発生し、ハイブリッド結合器２２８に入力する。
【０１３０】
ハイブリッド結合器２２８は、発振回路２２０と接続される。ハイブリッド結合器２２８は、発振回路２２０からの送信波Ｔｘ０を２つの信号送信波Ｔｘ１、Ｔｘ２に分配する。ハイブリッド結合器２２８として、３ｄＢハイブリッド結合器を使用するのが好ましい。３ｄＢハイブリッド結合器は、マイクロストリップ線路で形成された４個のポートを有するのが好ましい。３ｄＢハイブリッド結合器は、各ポートに入力された信号を対向する２個のポートへ等分配する。ハイブリッド結合器２２８により分配された一方の送信波Ｔｘ１は送受信アンテナ１０２に入力され、他方の送信波Ｔｘ２は第２の分配器２２４へ入力される。
【０１３１】
また、ハイブリッド結合器２２８は、送受信アンテナ１０２からの受信波Ｒｘ０を第１の分配器２２２へ入力する。
【０１３２】
第１の分配器２２２は、ハイブリッド結合器２２８と接続される。第１の分配器２２２は、ハイブリッド結合器２２８からの受信波Ｒｘ０を分配する。第１の分配器２２２により分配された一方の受信波Ｒｘ２は第１の合成器２０６に入力され、他方の受信波Ｒｘ３は第２の合成器２０８に入力される。
【０１３３】
第２の分配器２２４は、ハイブリッド結合器２２８と接続される。第２の分配器２２４は、ハイブリッド結合器２２８からの送信波Ｔｘ２を分配する。第２の分配器２２４により分配された一方の送信波Ｔｘ３は第１の合成器２０６に入力され、他方の送信波Ｔｘ４は遅延線路２３０に入力される。
【０１３４】
遅延線路２３０は、第２の分配器２２４と接続される。遅延線路２３０は、マイクロストリップ線路で形成されるのが好ましい。遅延線路２３０は、第２の分配器２２４と第１の合成器２０６との間の線路長に対して、第２の分配器２２４と第２の合成器２０８との間の線路長を異なる値にするために挿入される。信号の波長に対する線路長の差に位相遅延量は依存する。遅延線路２３０以外の部分では分配された各信号間の位相は変化しないように、設計されるのが好ましい。遅延線路２３０は、第２の分配器２２４からの送信波Ｔｘ４の位相を遅延させる。遅延線路２３０は、１８０度×Ｎ以外の位相遅延を発生させる。遅延線路２３０により位相を遅延させた送信波Ｔｘ４は、第２の合成器２０８に入力される。
【０１３５】
第１の合成器２０６は、第１の分配器２２２と第２の分配器２２４と接続される。第１の合成器２０６は、ウィルキンソン合成器などにより構成されるのが好ましい。第１の合成器２０６は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ２と第２の分配器２２４からの送信波Ｔｘ３とを合成する。具体的には、第１の合成器２０６は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ２と第２の分配器２２４からの送信波Ｔｘ３とを加算する。第１の合成器２０６は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ２と第２の分配器２２４からの送信波Ｔｘ３とを乗算するようにしてもよい。第１の合成器２０６は、第１の検波器２１０へ第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ２と第２の分配器２２４からの送信波Ｔｘ３とを合成した第１の合成信号Ｇ１を入力する。
【０１３６】
第１の検波器２１０は、第１の合成器２０６と接続される。第１の検波器２１０は、検波ダイオードなどにより構成されるのが好ましい。第１の検波器２１０は、第１の合成器２０６からの第１の加算信号Ｇ１を検波し、振幅値に応じた第１の検波電圧を出力する。第１の検波器２１０は、第１のLPF２１４へ第１の検波電圧を入力する。
【０１３７】
第１のLPF２１４は、第１の検波器２１０と接続される。第１のLPF２１４は、第１の検波器２１０からの第１の検波電圧の高周波成分を除去し、低周波成分(DC値)を出力する。つまり、第１のLPF２１４は、遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させる。第１のLPF２１４は、変位距離演算装置１０６へ、第１の検波電圧の低周波成分(DC値)（第１の信号Ｓ１）を入力する。
【０１３８】
第２の合成器２０８は、第１の分配器２２２と遅延線路２３０と接続される。第２の合成器２０８は、ウィルキンソン合成器などにより構成されるのが好ましい。第２の合成器２０８は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ３と遅延線路２３０からの位相を遅延した送信波Ｔｘ４とを合成する。具体的には、第２の合成器２０８は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ３と遅延線路２３０からの位相を遅延した送信波Ｔｘ４とを加算する。第２の合成器２０８は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ３と遅延線路２３０からの位相を遅延した送信波Ｔｘ４とを乗算するようにしてもよい。第２の合成器２０８は、第１の分配器２２２からの受信波Ｒｘ３と遅延線路２３０からの位相を遅延した送信波Ｔｘ４とを合成した第２の合成信号Ｇ２を入力する。
【０１３９】
第２の検波器２１２は、第２の合成器２０８と接続される。第２の検波器２１２は、検波ダイオードなどにより構成されるのが好ましい。第２の検波器２１２は、第２の合成器２０８からの第２の加算信号Ｇ２を検波し、振幅値に応じた第２の検波電圧を出力する。第２の検波器２１２は、第２のLPF２１６へ第２の検波電圧を入力する。
【０１４０】
第２のLPF２１６は、第２の検波器２１２と接続される。第２のLPF２１６は、第２の検波器２１２からの第２の検波電圧の高周波成分を除去し、低周波成分(DC値)を出力する。つまり、第２のLPF２１６は、遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させる。第２のLPF２１６は、変位距離演算装置１０６へ、第２の検波電圧の低周波成分(DC値)（第２の信号Ｓ２）を入力する。
【０１４１】
物体変位検知装置１００の一実施例によれば、第２の実施例と同様に、送信波と受信波を合成する際に、加算処理を用いることができる。つまり、第１の合成器２０６、第２の合成器２０８は、送信波と受信波とを加算する。加算処理を用いることができるため、乗算処理を行う場合と比較して、装置の規模を小型化できるとともにコストを低減できる。乗算処理の場合にはミキサーが必要であるが、加算処理の場合には信号線路を結合することにより実現できるためである。
【０１４２】
以上、本発明は特定の実施例及び変形例を参照しながら説明されてきたが、各実施例及び変形例は単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。説明の便宜上、本発明の実施例に従った装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウェアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が包含される。
【符号の説明】
【０１４３】
１００  物体変位検知装置
１０２  送受信アンテナ
１０２１  送信アンテナ
１０２２  受信アンテナ
１０２３  受信アンテナ
１０４  送受信回路
１０６  変位距離演算装置
３０２  ＣＰＵ
３０４  ＲＡＭ
３０６  ＲＯＭ
３０２２  受信波プロット処理部
３０２４  調整パラメータ演算部
３０２６  補正値演算部
３０２８  位相角補正部
３０３０  変位距離演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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