(57)【要約】【課題】近距離の物体でも、マイクロ波を用いて、正確にその距離を測定することができるマイクロ波測距方式およびその装置を提供する。【解決手段】マイクロ波を送信し、対象物１５により反射した反射波を検出することにより、対象物の位置を特定する場合に、少なくとも２つの周波数の送信信号を送信アンテナ３から送信し、それぞれの反射波の位相を検出することにより、送受信アンテナ３、４から対象物までの距離を測定する。この場合、その２つの周波数は、対象物１５までの距離Ｌをｎ・λ／２＋ΔＬ（０≦ΔＬ＜λ／２＞としたとき、それぞれの周波数におけるｎが等しいか１異なる関係になるように設定される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を送信し、対象物により反射した反射波を検出することにより、該対象物の位置を特定する測距方式であって、少なくとも２つの周波数の送信信号を用い、該少なくとも２つの周波数は、前記対象物までの距離をＬ＝ｎ・λ／２＋ΔＬ（ただし、λは送信波の波長、ｎは０または正の整数、０≦ΔＬ＜λ／２）として、ｎが等しいか１異なるように設定され、該少なくとも２つの周波数におけるそれぞれの反射波の位相を検出することにより、該対象物までの距離を測定することを特徴とするマイクロ波を用いた測距方式。
【請求項２】
前記少なくとも２つの周波数の送信信号を電子同調可能な発振器を用いることにより、１個の発振器により順次発振周波数を切り替えて送信する請求項１記載の測距方式。
【請求項３】
前記少なくとも２つの周波数の反射波をそれぞれ局部発振器の信号と混合することによりそれぞれの中間周波信号を生成し、該それぞれの中間周波信号の周波数を基準発振器の発振周波数に合せて前記それぞれの反射波の位相の検出を行う請求項１または２記載の測距方式。
【請求項４】
前記少なくとも２つの周波数の反射波をそれぞれ局部発振器の信号と混合することによりそれぞれの第１の中間周波信号を生成し、前記少なくとも２つの周波数の送信するマイクロ波の一部と前記局部発振器の信号と混合することによりそれぞれの第２の中間周波信号を生成し、前記第１の中間周波信号と第２の中間周波信号とを比較することにより、それぞれの反射波の位相の検出を行う請求項１または２記載の測距方式。
【請求項５】
電子同調が可能で少なくとも２つの周波数で発振するマイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器の出力を送信する送信アンテナと、該送信アンテナにより送信された送信信号が対象物により反射したマイクロ波を受信する受信アンテナと、中間周波信号を生成するための電子同調が可能な局部発振器と、該局部発振器の信号と前記受信アンテナにより受信した受信信号とを混合する混合器と、該混合器より出力される中間周波信号の位相を検出する位相検出器とからなるマイクロ波測距装置。
【請求項６】
基準発振器と、該基準発振器の信号と前記混合器の出力との位相を比較する位相比較器とが設けられ、前記混合器の出力の中間周波信号の周波数が前記基準発振器の周波数と同じになるように前記位相比較器の出力を前記局部発振器にフィードバックするＰＬＬ回路が形成され、前記中間周波信号の位相を、前記基準発振器の位相を基準として前記位相検出器により検出する構成に形成されてなる請求項５記載のマイクロ波測距装置。
【請求項７】
前記混合器および中間周波信号をそれぞれ第１の混合器、第１の中間周波信号とし、前記マイクロ波発振器の出力の一部を分配する第１のパワーデバイダと、前記局部発振器の出力の一部を分配する第２のパワーデバイダと、前記マイクロ波発振器の出力の一部と前記局部発振器の出力の一部とを混合する第２の混合器とがさらに設けられ、前記第１の中間周波信号の位相を、前記第２の混合器の出力である第２の中間周波信号の位相を基準として前記位相検出器により検出する構成に形成されてなる請求項５記載のマイクロ波測距装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近距離の物体でもマイクロ波によりその物体までの距離を測定し、物体の位置を特定することができるマイクロ波を用いた測距方式およびその装置に関する。さらに詳しくは、マイクロ波を用いながら、近距離の対象物により反射して戻る電波を少なくとも２つの周波数で位相の変化を検出することにより、その対象物の位置を特定するマイクロ波測距方式およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に測距を行う方法としては、超音波方式またはマイクロ波方式が実用化されており、超音波方式は比較的近距離の測距に、マイクロ波は遠距離の測距を行う場合に利用されている。また、近年では、上記方式の他に光学的な方法も実用化されている。
【０００３】
これらの方式において、超音波方式で測距を行わんとすると、音波の伝搬媒体は空気であるため、風などにより超音波の伝搬スピードに変化が生じ、周囲の環境が誤差要因となり、高精度の測距には不向きであるという問題がある。
【０００４】
また、マイクロ波方式では、電波の伝搬速度が早いため、対象物によりマイクロ波が反射して戻る時間を測定して距離を求める従来のパルスレーダ方式では、近距離を測定するには高速パルスと微小時間の測定を必要とし、また、ＦＭ−ＣＷ方式でも、さらに変調帯域幅（ＦＭ帯域幅）を極めて大きくとる必要があり、従来のマイクロ波方式では、近距離の測距を高精度に行うことはできない。光方式の場合も、その伝搬速度が早く、電波（マイクロ波）と同じ技術的問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、対象物の位置を正確に把握するために、マイクロ波を用いたレーダ方式（ｒａｄｉｏ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒａｎｇｉｎｇ）は、近距離の対象物の位置測定には不向きであり、他の超音波方式などでも、周囲環境により変化を受けやすく、正確には測定できないという問題がある。
【０００６】
一方、近年では、ロボットの発達などに伴い、ロボット前方の障害物の検出など、０．３〜１０ｍという近距離を、数ｃｍ程度の精度で正確に測定することが要求されてきている。さらに、たとえば風呂場などで老人などに事故が起きていないかを監視したり、トイレの自動水洗などで、人間の使用の有無をチェックするのにマイクロ波により監視することができれば非常に都合がよい。すなわち、これらのセンサとしては、赤外線を利用したセンサ（光検出器）が用いられているが、風呂場などでは、赤外線などの光では、蒸気などにより誤認しやすいし、トイレの人間検知では、センサが目の前にあるためセンサ部分にいたずらをされたり、人によっては隠しカメラで撮影されるというような不愉快な感覚をもつ人もあり、人間からは見えないように壁の背面に取り付けることが好ましいからである。この場合、マイクロ波ドップラセンサを利用することも考えられるが、マイクロ波ドップラセンサでは、検知範囲が広く遠くでも検知するし、人が静止した場合にはドップラセンサは機能しないため、トイレの自動洗浄のセンサには使用できない。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、近距離の物体でも、マイクロ波を用いて、正確にその距離を測定することができるマイクロ波測距方式およびその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるマイクロ波を用いた測距方式は、マイクロ波を送信し、対象物により反射した反射波を検出することにより、該対象物の位置を特定する測距方式であって、少なくとも２つの周波数の送信信号を用い、該少なくとも２つの周波数は、前記対象物までの距離をＬ＝ｎ・λ／２＋ΔＬ（ただし、λは送信波の波長、ｎは０または正の整数、０≦ΔＬ＜λ／２）として、ｎが等しいか１異なるように設定され、該少なくとも２つの周波数におけるそれぞれの反射波の位相を検出することにより、該対象物までの距離を測定することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、従来のマイクロ波を用いて、対象物により反射して戻ってくる反射波によりその時間を検出して距離を計算するレーダ方式と異なり、反射波の位相を検出することにより、その距離を計算しているため、０．３〜１０ｍというような非常に近距離を測定する場合でも、高速のパルスを形成したり、微小時間（非常に短い時間）を測定する必要がないため、信号処理が簡単であると共に、正確に測定することができる。この場合、１つの反射波だけでは、その位相は１／２波長の距離でリセットされるため測定することができないが、測定距離までの１／２波長の整数倍の数が同じか１異なるような関係の少なくとも２つの周波数の信号によりそれぞれの位相を検出することにより、両者の位相とマイクロ波の波長からその距離を計算することができる。
【００１０】
前記少なくとも２つの周波数の送信信号を電子同調可能な発振器を用いることにより、１個の発振器により交互に切り替えて送信すれば、２以上の周波数で対象物までの位相を検出することができ、従来と同様の簡単な回路構成で近距離の正確な位置を測定することができる。
【００１１】
前記少なくとも２つの周波数の反射波をそれぞれ局部発振器の信号と混合することにより中間周波信号を生成し、該中間周波信号の周波数を共に基準発振器の発振周波数に合せて前記反射波の位相の検出を行えば、１つの基準発振器を用いながら、２以上の周波数の位相を正確に測定することができる。
【００１２】
前記少なくとも２つの周波数の反射波をそれぞれ局部発振器の信号と混合することによりそれぞれの第１の中間周波信号を生成し、前記少なくとも２つの周波数の送信するマイクロ波の一部と前記局部発振器の信号と混合することによりそれぞれの第２の中間周波信号を生成し、前記第１の中間周波信号と第２の中間周波信号とを比較することにより、それぞれの反射波の位相の検出を行うこともできる。この場合、同じ周波数で、位相情報を有する信号と有しない信号とを比較することができるため、基準発振器を用いてＰＬＬ回路を形成しなくても、正確に受信信号の位相を検出することができる。
【００１３】
本発明によるマイクロ波測距装置は、電子同調が可能で少なくとも２つの周波数で発振するマイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器の出力を送信する送信アンテナと、該送信アンテナにより送信された送信信号が対象物により反射した電波を受信する受信アンテナと、中間周波信号を生成するための電子同調が可能な局部発振器と、該局部発振器の信号と前記受信アンテナにより受信した受信信号とを混合する混合器と、該混合器より出力される中間周波信号の位相を検出する位相検出器とからなっている。
【００１４】
基準発振器と、該基準発振器の信号と前記混合器の出力との位相を比較する位相比較器とが設けられ、前記混合器の出力の中間周波信号の周波数が前記基準発振器の周波数と同じになるように前記位相比較器の出力を前記局部発振器にフィードバックするＰＬＬ回路が形成され、前記中間周波信号の位相を、前記基準発振器の位相を基準として前記位相検出器により検出する構成にすれば、少なくとも２つの受信信号の位相を正確に測定することができる。
【００１５】
ここに基準発振器とは、たとえば水晶発振器のように、経時変化を殆ど生じないで常に一定の周波数で発振し続ける発振器を意味する。
【００１６】
前記混合器および中間周波信号をそれぞれ第１の混合器、第１の中間周波信号とし、前記マイクロ波発振器の出力の一部を分配する第１のパワーデバイダと、前記局部発振器の出力の一部を分配する第２のパワーデバイダと、前記マイクロ波発振器の出力の一部と前記局部発振器の出力の一部とを混合する第２の混合器とがさらに設けられ、前記中間周波信号の位相を、前記第２の混合器の出力である第２の中間周波信号の位相を基準として前記位相検出器により検出する構成にすれば、基準発振器を設けてＰＬＬ回路を構成することなく、受信信号の位相を正確に検出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明のマイクロ波を用いた測距方式およびその装置について説明をする。本発明によるマイクロ波測距装置は、図１にその一実施形態の構成例がブロック図で示されるように、電子同調が可能で少なくとも２つの周波数で発振するマイクロ波発振器１（ＶＣＯ１）の出力を送信アンテナ３により送信し、送信アンテナ３により送信された送信信号が対象物１５により反射した電波を受信アンテナ４により受信し、電子同調が可能な局部発振器５（ＶＣＯ２）からの信号と第１の混合器７（ＭＩＸ１）で混合して第１の中間周波信号ＩＦ１を生成し、その第１の中間周波信号ＩＦ１の位相を位相検出器８（ＰＣ１）により検出する構成になっている。
【００１８】
図１に示される例では、マイクロ波発振器１の出力の一部と局部発振器５の出力の一部とを混合して第２の中間周波信号ＩＦ２を生成する第２の混合器９（ＭＩＸ２）が設けられ、水晶発振器のような基準発振器１０の信号と第２の混合器９の出力である第２の中間周波信号ＩＦ２とを、位相比較器１２（ＰＣ２）により比較して同じ周波数になるように局部発振器５の発振周波数を制御するＰＬＬ回路が形成されている。その結果、マイクロ波発振器１の送信信号（すなわち受信信号）と局部発振器５の信号との第１および第２の中間周波信号ＩＦ１およびＩＦ２の周波数が基準発振器１０の発振周波数と同じになり、基準発振器１０の位相を基準にして第１の中間周波信号ＩＦ１の位相を検出し得る構成になっている。
【００１９】
マイクロ波発振器１は、ＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）などの電子的にチューニングすることができる発振器が用いられ、１個の発振器により２以上の周波数で発振し、それぞれの周波数の信号が送信アンテナ３より送信されるようになっている。しかし、固定周波数で発振する発振器を２以上設けて、それぞれからの信号を送信アンテナ３より送信させることもできる。局部発振器５も、マイクロ波発振器１と同様のＶＣＯなどの電子的にチューニングすることができる発振器が用いられる。
【００２０】
受信アンテナ４により受信した信号を局部発振器５の信号と第１の混合器７により混合して第１の中間周波信号ＩＦ１を生成し、その中間周波信号を基準発振器１０の位相を基準にして中間周波信号ＩＦ１の位相を検出する信号処理は従来の位相検出処理と同じであるが、図１に示される例では、２以上の周波数で発振するマイクロ波発振器１の発振周波数と局部発振器５の発振周波数とをそれぞれ同期させるため、マイクロ波発振器１の発振出力が第１のパワーデバイダ２（Ｐ／Ｄ）により分岐して、送信アンテナ３と第２の混合器９に送られるように構成され、局部発振器５の出力も第２のパワーデバイダ６により分岐して、第１の混合器７（ＭＩＸ１）と第２の混合器９（ＭＩＸ２）にそれぞれ入力されるように構成されている。
【００２１】
第２の混合器９の出力である第２の中間周波信号ＩＦ２は、基準発振器とする水晶発振器１０の信号と位相比較器１２（ＰＣ２）により比較し、両者の周波数、すなわち第２中間周波信号ＩＦ２の周波数と水晶発振器１０の発振周波数とが一致するように局部発振器５の発振周波数を制御するＰＬＬ回路が形成されている。その結果、マイクロ波発振器１の発振周波数と局部発振器５の発振周波数との差が水晶発振器１０の発振周波数と一致するように、マイクロ波発振器１の発振周波数が変っても、その都度局部発振器５の発振周波数が調整される。対象物により反射して戻ってくる受信信号も同じ周波数であるため、第１の混合器７で生成される第１の中間周波数も基準発振器１０の発振周波数と同じになる。しかし、第２の混合器９の出力である第２の中間周波信号ＩＦ２は、送信前の信号であるため、対象物までの距離の情報は入っていないが、第１の中間周波信号ＩＦ１は、反射波であるため、対象物までの距離に関係する位相情報を含んでおり、両者の位相は異なる。
【００２２】
たとえばマイクロ波発振器１の発振周波数を１０．５２５ＧＨｚとし、局部発振器５の発振周波数を１０．５１５ＧＨｚと設定しておき、基準発振器である水晶発振器１０の発振周波数として１０ＭＨｚのものを使用している場合、それぞれがそのままの周波数を維持すれば中間周波信号の周波数は１０ＭＨｚで、水晶発振器１０の発振周波数と同じになる。しかし、水晶発振器１０の発振周波数は温度などの周囲環境が変ってもその発振周波数は殆ど変化しないが、マイクロ波発振器１や局部発振器５は、周囲温度や動作時間によりその周波数が変動する。そこで、たとえば、両者の差である中間周波信号の周波数が、９ＭＨｚになった場合、水晶発振器１０の発振周波数に対して１ＭＨｚ低いため、位相比較器１２は局部発振器５の発振周波数を下げるように制御する。その結果、中間周波信号の周波数は高くなり、この関係が逆転すれば局部発振器５の発振周波数を高くするように制御し、ＰＬＬは、この動作を繰り返すことにより中間周波信号の周波数を水晶発振器１０の周波数と一致させる。
【００２３】
この関係は、マイクロ波発振器１の発振周波数を、異なる周波数である、たとえば１０．５１５ＧＨｚで発振させる場合には、局部発振器５の発振周波数を１０．５０５ＧＨｚになるように調整し、いずれの周波数で発振させる場合にも、中間周波信号は、常に水晶発振器１０の発振周波数と同じ周波数になるように調整される。その結果、受信アンテナ４により受信した受信信号と局部発振器５の信号とを第１の混合器７で混合して生成される第１中間周波信号ＩＦ１も、常に水晶発振器１０の発振周波数と同じ周波数で得られる。しかし、マイクロ波発振器１の発振周波数を変えた場合に、必ずしも中間周波信号の周波数を１０ＭＨｚに合せる必要はなく、別々の基準発振器の発振周波数に合せて中間周波信号の周波数が異なっても構わない。また、後述するように、それぞれの中間周波信号の周波数を、基準発振器の一定周波数に合せなくても、位相を検出することができる。
【００２４】
この第１の混合器７の出力である第１中間周波信号ＩＦ１は、中間周波増幅器１３を経て、位相検出器８（ＰＣ１）に水晶発振器１０の信号と共に入力され、水晶発振器１０の信号の位相を基準として検出する構成になっている。この位相検出器８は、一般的な位相検出用ＩＣを使用することができる。その結果、中間周波信号の位相変化、すなわち対象物により反射した反射波の位相を検出することができる。そして、マイクロ波発振器１の発振周波数を変化させると、その発振周波数における受信信号の位相を検出することができる。この２以上の周波数における位相を検出し、その出力を信号処理回路に送り、信号処理することにより、後述するように、送受信アンテナ３、４と対象物１５との距離Ｌを求めることができる。なお、水晶発振器１０の信号は、前述のＰＬＬ回路を構成するための信号とこの位相検出のための基準信号として使用するため、第３のパワーデバイダ１１により分岐されている。
【００２５】
つぎに、２以上の周波数でマイクロ波発振器１を発振させて、それぞれの周波数における対象物１５により反射する受信信号の位相を検出することにより、対象物１５までの距離Ｌを検出することができる理由について説明をする。
【００２６】
送受信アンテナ３、４により送受信される送信電力をＰｔ、受信電力をＰｒとすると、それぞれつぎにように表される。
Ｐｔ＝Ａｔｓｉｎωｔ　　　　　　　　　（１）
Ｐｒ＝Ａｒｓｉｎ（ωｔ＋２βＬ）　　　（２）
ここで、Ａｔは送信電圧振幅、Ａｒは受信電圧振幅、β＝２π／λ、λはマイクロ波信号の波長、Ｌは送受信アンテナ３、４と対象物１５との距離をそれぞれ示す。このＬは、マイクロ波の波長を用いてあらわすと、（３）式のようになる。
Ｌ＝ｎ・λ／２＋ΔＬ　（３）　但し、０≦ΔＬ＜λ／２、ｎは０または整数。
【００２７】
（２）式と（３）式とを整理すると（４）式となる。
Ｐｒ＝Ａｒｓｉｎ｛ωｔ＋２πｎ＋（４π／λ）・ΔＬ｝
＝Ａｒｓｉｎ｛ωｔ＋（４π／λ）・ΔＬ｝
＝Ａｒｓｉｎ｛ωｔ＋２π（２Ｌ／λ−ｎ）｝　　　（４）
（４）式におけるωを２つの周波数、すなわちω１、ω２に対応する波長をλ１、λ２とし、（４）式における位相量のみをθ１、θ２とすると、
θ１＝２π（２Ｌ／λ１−ｎ１）　　　（５）
θ２＝２π（２Ｌ／λ２−ｎ２）　　　（６）
この（５）、（６）式において、θ１およびθ２は測定可能量、λ１およびλ２は既知量であるが、ｎ１およびｎ２は不確定量で、Ｌが測定対象量であるため、２つの方程式で、未知数が３となり、Ｌが求まらない。
【００２８】
しかしながら、現在目的としているのは、近距離のレーダであるため、ｎ１とｎ２とに制約を加えることができ、ｎ１＝ｎ２またはｎ１＝ｎ２＋１となるように２つの信号の発振周波数を設定することができる。そうすることにより、式（５）および（６）から、Ｌを求めることができる。なお、ｎ１＝ｎ２またはｎ１＝ｎ２＋１となるように２つの信号の発振周波数を設定するには、２つの発振周波数を近くすることにより得られる。たとえば２つの発振周波数を１０．５２５ＧＨｚ（λ１＝２．８５ｃｍ）と１０．５１５ＧＨｚ（λ２＝２．８５３ｃｍ）とした場合に、対象物までの距離Ｌ１＝０．３ｍ、Ｌ２＝３ｍ、Ｌ３＝１０ｍのときのｎ１、ｎ２およびΔＬを計算すると、表１のようになり、どの距離においても、前述のｎ１とｎ２との関係を満たすことができる。なお、短い距離を専用に測定する場合には、さらに周波数差を大きくすることができることは言うまでもない。なお、表１で、添字とは、λ、ｎ、ΔＬなどの添字（たとえばλ１の１）を意味する。
【００２９】
【表１】
2004012367.tif 000003
【００３０】
この場合、θ１＞θ２、すなわちΔＬ１＞ΔＬ２であれば、ｎ１＝ｎ２であり、θ１＜θ２、すなわちΔＬ１＜ΔＬ２であれば、ｎ１＝ｎ２＋１となる。したがって、このような２つの発振周波数で、それぞれの反射波の位相θ１およびθ２を検出することにより、式（５）および（６）から、Ｌおよびｎ１（ｎ２）を求めることができる。すなわち、図１に示される構成で、λ１とλ２の２つの周波数を用いて、θ１とθ２とを測定することにより、後は信号処理回路で演算処理をすることにより、送受信アンテナ３、４と対象物との近い距離Ｌを検出することができる。
【００３１】
以上の説明から明らかなように、本発明によるマイクロ波を用いた測距方式は、マイクロ波を送信し、対象物１５により反射した反射波を検出することにより、対象物の位置を特定する場合に、少なくとも２つの周波数の送信信号を用い、その２つの周波数は、対象物１５までの距離が１／２波長の整数倍の数が等しいか１異なるように設定され、その少なくとも２つの周波数におけるそれぞれの反射波の位相を検出することにより、対象物までの距離を測定するものである。
【００３２】
上記例では、周波数が２つの場合について説明をしたが、３以上の周波数で行うことにより、２以上の検出した位相の平均化を測ることができ、より位相を正確に検出することができるため、信頼性を向上させることができる。
【００３３】
前述の図１に示される例では、マイクロ波発振器１により発振する信号と、局部発振器５により発振する信号とを第２混合器９で混合して、その中間周波信号の周波数が水晶発振器１０の発振周波数と同じになるようにＰＬＬ回路を形成したが、図２にブロック図が示されるように、混合器７により生成した中間周波信号ＩＦを直接位相比較器１２により水晶発振器１０の発振周波数と比較して、両者の周波数が等しくなるように局部発振器５の発振周波数を調整するＰＬＬ回路を形成しても、マイクロ波発振器１の発振周波数を変えれば、その変えた周波数に対して受信信号から得られる中間周波信号も、その都度水晶発振器１０の発振周波数と等しくなるように局部発振器５の発振周波数が調整される。なおこの場合、第２の混合器および各パワーデバイダは不要となる。
【００３４】
さらに、このような水晶発振器（基準発振器）１０と位相比較器１２からなるＰＬＬ回路を形成しないで、同じ周波数で、位相情報を含む信号と位相情報を含まない信号とを比較することによっても、対象物の位置による位相の変化を位相検出器８により直接検出することもできる。この構成例が図３に示されている。すなわち、図３に示される回路は、図１の水晶発振器１０とＰＬＬ回路を構成する位相比較器１２とが削除されたもので、後は図１に示される構成と同じであり、その説明を省略する。
【００３５】
この構成にしても、第２の混合器９の出力である第２の中間周波信号ＩＦ２は、送信前のマイクロ波信号に基づくもので、対象物の位置とは関係ない信号の中間周波信号であり、第１の混合器７の出力である第１の中間周波信号ＩＦ１は、対象物により反射した受信信号の中間周波信号であるため、対象物までの距離に依存する位相情報を含んでいる。一方、送信前の信号も対象物により反射して受信される信号も同じ発振器を使用してしているため、同じ周波数であり、局部発振器５も同じ発振器であるため、第１および第２の中間周波信号は同じ周波数になる。すなわち温度による周波数ドリフトなどがあっても、そのドリフトは第１および第２の中間周波信号に同じように変化するため、第１および第２の中間周波信号ＩＦ１、ＩＦ２の周波数は同じになる。その結果、同じ周波数の中間周波信号で、一方のみ位相が変化するため、第２の中間周波信号ＩＦ２を基準として、第１の中間周波信号ＩＦ１の位相変化を位相検出器８により検出することができる。
【００３６】
前述の各例では、マイクロ波発振器１を電子同調可能な発振器を用いて、発振周波数を変化させる例であったが、固定発振器で別々の発振器として用いることもできる。
【００３７】
以上のように、本発明によれば、近距離の位置を測定するのに、送受信アンテナから対象物までの距離に対して、λ（波長）／２の整数倍が等しいか１だけ異なるような２以上の周波数で発振させて、それぞれの反射波の位相を検出しているため、その発振波長（λ）と検出した位相とから、対象物までの距離Ｌを測定することができる。その結果、近距離のための非常に小さい反射時間を検出する必要がなく、近距離でもマイクロ波により非常に正確に測定することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、３０ｃｍ〜１０ｍ程度の非常に近距離でもマイクロ波を用いながら、正確にその対象物までの距離を測定することができる。その結果、ロボットのセンサとして非常に有効であり、風呂場などの湯気の影響を受けやすい場所や、風などで超音波測定に影響を受けやすい場所などでも正確にその距離を測定することができると共に、トイレの自動洗浄のセンサなどにも壁の裏に設置して、人間の目に触れない状態で人の使用の有無などを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマイクロ波を用いた測距装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１の簡略化した構成例を示すブロック図である。
【図３】図１の簡略化した構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　　マイクロ波発振器
３　　送信アンテナ
４　　受信アンテナ
５　　局部発振器
７　　第１の混合器
８　　位相検出器
９　　第２の混合器
１０　　水晶発振器
１２　　位相比較器
１５　　対象物
【図１】
2004012367.tif 000004
【図２】
2004012367.tif 000005
【図３】
2004012367.tif 000006