JP2003177182A - 物体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロ波送・受信器とアンテナとを湾曲部
が存在する導波管で接続して構成される物体検出装置に
おいて、簡素な構造により、湾曲部を伝搬する際にマイ
クロ波の電界が変化することに起因して起こる検出誤作
動を防止する。 【解決手段】 マイクロ波送・受信器１０とアンテナ３
０とを湾曲部Ａを有する円形導波管２０で接続してなる
マイクロ波による物体検出装置において、マイクロ波送
・受信器１０と円形導波管２０との間に偏波補正器１０
０を挿入し、偏波補正器１００とマイクロ波発振器１１
が励振するときの直線偏波の方向とのなす角度を調整し
て、円形導波管２０は楕円波としてマイクロ波を伝播さ
せ、かつアンテナ３０からは円偏波としてマイクロ波を
発射させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を検出
媒体として物体の位置や有無、物体までの距離を検出す
るための物体検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工場生産現場や作業現場にお
いて、加工品等の物体の存在やその位置を検出するため
に、レーザ光や赤外線等を用いた物体検出装置が使用さ
れている。また、容器内の貯蔵物体の所蔵量を検出す
る、所謂「レベル計」等にもレーザ光や赤外線等を用い
た物体検出装置が使用されている。

【０００３】しかし、このような光を検出媒体に用いた
物体検出装置では、例えば高温多湿で、水蒸気やオイル
ミスト等が存在したり、低温で結露や氷結が起こる使用
環境では検出が困難になるという欠点があった。

【０００４】そこで、このような悪環境下での物体検出
には、検出媒体としてマイクロ波を使用した物体検出装
置が使用されることが多い。このマイクロ波による物体
検出置は、種々の検出原理のものが知られているが、例
えば図９に示されるような構成のものがある。即ち、マ
イクロ波送・受信器１０のマイクロ波発振器１１から発
振されたマイクロ波Ｍｏを、円形導波管２０の内部を伝
搬させてアンテナ３０から被検出物体４０に向けて発射
し、この被検出物体４０よる反射波Ｍｒをアンテナ３０
で受信し、円形導波管２０の内部を伝搬させてマイクロ
波送・受信器１０に入射させ、マイクロ波検波器１２で
この入射波を検波することにより、被検出物体４０の有
無やアンテナ３０からの距離を検出している。マイクロ
波は水蒸気やオイルミスト等を透過するため、アンテナ
３０と被検出物体４０との間にそれらが存在していても
被検出物体４０からの反射波Ｍｒのみを検出する。ま
た、マイクロ波は赤外線等と異なり熱による影響も受け
ないため、被検出物体４０がスラブ等の高温物体であっ
ても精度良く検出することができる。

【０００５】しかし、工場内の作業現場では、空間的な
事情から、もしくはスラブ等の高温物体を検出する場合
には、アンテナ３０のみを被検出物体４０の近傍に配置
し、マイクロ波送・受信器１０をアンテナ３０から離し
て配置することが一般的である。また、それに伴って、
図９に示されるように、円形導波管２０にも通常、数多
くの湾曲部Ａが形成される。

【０００６】一方において、マイクロ波送・受信器１０
のマイクロ波発振器１１はガンダイオード等のマイクロ
波発信ダイオードと空洞共振器とで構成されており、発
振されるマイクロ波Ｍｏは、符号Ｅｏで示されるように
マイクロ波発信ダイオードの電流印加方向と平行な電界
を有する直線偏波となる。そして、この発振マイクロ波
Ｍｏは、この電界を維持して円形導波管２０の内部を伝
搬し、アンテナ３０から発射される。

【０００７】そして、この反射波Ｍｒは、その電界を維
持してアンテナ３０で受信され、更に円形導波管２０の
内部を伝搬してマイクロ波送・受信器１０のマイクロ波
検波器１２に入射される。マイクロ波検波器１２は、ミ
キサダイオード等のマイクロ波検波ダイオードと、その
ダイオードが励振され、円形導波管２０と接続されるキ
ャビティーとで構成されており、そのダイオードの電流
印加方向（以下、「検波方向」と呼ぶ）は反射波Ｍｒの
電界の向きと一致するように設定されている。

【０００８】ところが、円形導波管２０に湾曲部Ａが存
在すると、湾曲部Ａを通過する毎に電界が一方向に回転
する成分を持ったマイクロ波（以下、「楕円偏波」と呼
ぶ）となってアンテナ３０から発射されたり、マイクロ
波検波器１２に入射する。しかし、マイクロ波検波器１
２の検波方向は、上記したように規定されており、この
検波方向と一致しない電界を有するマイクロ波は検波し
にくくなることから、正常な物体検出動作が行われなく
なる。そこで、従来では、物体検出装置の設置に際し
て、マイクロ波送信器１１及びマイクロ波検波器１２の
円形導波管２０への取付角度の調整を慎重に行い、より
感度の高い位置を求めている。

【０００９】また、上記の物体検出装置において、マイ
クロ波として円偏波を用いたものも知られている。図１
０にこの円偏波を用いた物体検出装置の構成を示すが、
マイクロ波送信器１１からは上記と同様に電流印加方向
に一致する電界Ｅｏを有するマイクロ波（以下、「直線
偏波」と呼ぶ）Ｍｏが発振されるが、この直線偏波Ｍｏ
は円形導波管２０の内部に設けられた円偏波器５０を通
過する際に、例えば符号Ｒｏで示されるように電界が右
旋性円偏波となるマイクロ波（以下、「発振円偏波」と
呼ぶ）Ｍｏ'に偏波される。この円偏波器５０は円形導
波管２０の内径を全幅とする樹脂製の平板であり、直線
偏波Ｍｏの電界の向きに対して４５°の角度で交差する
ように規制されて円形導波管２０の内部に挿入される。
そして、発振円偏波Ｍｏ'は、円形導波管２０の内部を
その回転方向を維持したまま伝搬し、アンテナ３０から
発射される。また、この発振円偏波Ｍｏ'は、被検出物
体４０による反射を受けると電界の回転方向が反転する
性質があり、その反射波Ｍｒ'は符号Ｒｒで示される左
旋性円偏波（以下、反射円偏波と呼ぶ）としてアンテナ
３０に受信される。受信された反射円偏波Ｍｒ'は、そ
の回転方向を維持したまま円形導波管２０の内部を伝搬
し、円偏波器５０を通過する際に電界が一方向に振動す
る直線偏波となる。但し、反射円偏波Ｍｒ'は、発振円
偏波Ｍｏ'とは電界の回転方向が異なるため、偏波後は
符号Ｅｒで示されるようにマイクロ波発振器１１から発
振される直線偏波Ｍｏの電界分布Ｅｏと直交する電界を
有する。

【００１０】従って、この円偏波を用いた物体検出装置
においても、マイクロ波送・受信器１０において、マイ
クロ波発振器１１とマイクロ波検波器１２とを、両者の
ダイオードの電流印加方向が直交するように構成してお
けば、理論上は良好な物体検出を実現できる。しかし、
円形導波管２０に湾曲部Ａが存在すると、発振円偏波Ｍ
ｏ'及び反射円偏波Ｍｒ'がこの湾曲部Ａを通過する際
に、電界の回転方向はそのままでも電界の偏波状態は当
初の円状（円偏波）から楕円状（楕円偏波）、更には長
楕円状にまで歪んでしまう。反射円偏波Ｍｒ'は円偏波
器５０により直線偏波としてマイクロ波検波器１２に入
射されなければならないが、反射円偏波Ｍｒ'の電界が
歪んでいると、この円偏波器５０による直線偏波への偏
波に際してマイクロ波検波器１２の検波方向と一致しな
い楕円偏波となり、結果としてマイクロ波検波器１２に
よる検出ができなくなる。

【００１１】このような不具合を解決するために、本出
願人は先に特願２０００−１２５９９５において、図１
１及び図１２（図１１のＢＢ断面図）に示すように、円
形導波管２０の湾曲部Ａ、もしくはこの湾曲部Ａのマイ
クロ波送・受信器側またはアンテナ側の少なくとも一カ
所において、円形導波管２０の内壁に、これら各部の投
影面の中心線Ｃに沿って、円形導波管２０の軸線Ｃ'に
向かって延びる金属製平板からなるフィン１（または１
ａ，１ｂ）を備える物体検出装置を提案している。

【００１２】この物体検出装置では、マイクロ波がフィ
ン１を通過する都度、その電界が修正され、常に一定の
電界を有するマイクロ波による送受信を実現できるよう
になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本出願
人による上記物体検出装置では、パイプを曲げ加工する
ことにより湾曲部Ａを作製する場合、湾曲部Ａの断面を
正確に円形のまま、かつ曲げ角度、曲げ半径を精度良く
加工することが要求されるが、それを実現するのは困難
であった。また、フィン１を形成するための加工が必要
であり、しかも湾曲部Ａ毎に設けなければならず、湾曲
部Ａの数に比例してコストが上昇するという問題があ
る。更に、湾曲部Ａの曲がりの大きさ（角度）により、
最適なフィン１、凹部２または楕円部３の寸法があるた
め、個別の設計や加工も必要となる。また、アンテナ３
０と被検出物体４０との間に存在する構造物によりマイ
クロ波の偏波の状態に影響を与え、マイクロ波検波器１
２で検出し難くなることもある。

【００１４】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、マイクロ波送・受信器とアンテナとを湾曲
部が存在する導波管で接続して構成される物体検出装置
において、湾曲部を伝搬する際やアンテナと被検出物体
との間にある構造物等によりマイクロ波の電界が変化す
ることに起因して起こる検出誤作動を防止することを目
的とするものであり、特に確実な検出を実現する方法の
容易化とその装置構成の簡素化とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の各物体検出装置を提供する。 （１）マイクロ波送・受信器とアンテナとを湾曲部を有
する導波管で接続してなるマイクロ波による物体検出装
置であって、マイクロ波送・受信器のマイクロ波発振器
から発振されたマイクロ波を導波管内を伝搬させてアン
テナから被検出物体に向けて発射し、被検出物体により
反射された反射波をアンテナで受信し、再び前記導波管
内を伝搬させてマイクロ波送・受信器のマイクロ波検波
器で検波することにより被検出物体の有無又は被検出物
体までの距離を検出する検出装置において、マイクロ波
送・受信器は、マイクロ波発振器が励振するときの直線
偏波の方向と、マイクロ波検波器が受波する直線偏波の
方向とが直交するように構成されており、かつ、筒状物
の内部に、金属または誘電体からなり、軸線に向かって
突出する突出片または直径に沿って設けられる平板部材
を備える偏波補正器を、マイクロ波送・受信器と導波管
との間に挿入して備えるとともに、偏波補正器の突出片
または平板とマイクロ波発振器が励振するときの直線偏
波の方向とがなす角度を調整して、導波管内は電界が楕
円状に偏波された楕円偏波としてマイクロ波を伝播さ
せ、かつアンテナからは電界がある方向に円状に回転す
る円偏波としてマイクロ波を発射させることを特徴とす
る物体検出装置（以下、「第１の物体検出装置」とい
う） （２）マイクロ波送・受信器とアンテナとを湾曲部を有
する導波管で接続してなるマイクロ波による物体検出装
置であって、マイクロ波送・受信器のマイクロ波発振器
から発振されたマイクロ波を導波管内を伝搬させてアン
テナから被検出物体に向けて発射し、被検出物体により
反射された反射波をアンテナで受信し、再び前記導波管
内を伝搬させてマイクロ波送・受信器のマイクロ波検波
器で検波することにより被検出物体の有無又は被検出物
体までの距離を検出する検出装置において、マイクロ波
送・受信器は、マイクロ波発振器が励振するときの直線
偏波の方向と、マイクロ波検波器が受波する直線偏波の
方向とが同一となるように構成されており、かつ、筒状
物の内部に、金属または誘電体からなり、軸線に向かっ
て突出する突出片または直径に沿って設けられる平板部
材を備える偏波補正器を、マイクロ波送・受信器と導波
管との間に挿入して備えるとともに、偏波補正器の突出
片または平板とマイクロ波発振器が励振するときの直線
偏波の方向とがなす角度を調整して、導波管内は電界が
楕円状に偏波された楕円偏波としてマイクロ波を伝播さ
せ、かつアンテナからは電界が一方向を向いた直線偏波
としてマイクロ波を発射させることを特徴とする物体検
出装置（以下、「第２の物体検出装置」） （３）マイクロ波送信器のマイクロ波発振器から発振さ
れたマイクロ波を送信側導波管内を伝搬させて送信側ア
ンテナから被検出物体に向けて発射し、被検出物体によ
り反射された反射波あるいは透過波を受信側アンテナで
受信し、受信側導波管内を伝搬させてマイクロ波受信器
のマイクロ波検波器で検波することにより被検出物体の
有無又は被検出物体までの距離を検出する検出装置にお
いて、少なくとも送信側導波管が湾曲部を有し、筒状物
の内部に、金属または誘電体からなり、軸線に向かって
突出する突出片または直径に沿って設けられる平板部材
を備える偏波補正器を、少なくともマイクロ波送信器と
送信側導波管との間に挿入して備えるとともに、偏波補
正器の突出片または平板とマイクロ波発振器が励振する
ときの直線偏波の方向とがなす角度を調整して、導波管
内は電界が楕円状に偏波された楕円偏波としてマイクロ
波を伝播させ、かつ送信側アンテナからは電界がある方
向に円状に回転する円偏波としてマイクロ波を発射させ
ることを特徴とする物体検出装置（以下、「第３の物体
検出装置」という） （４）マイクロ波送信器のマイクロ波発振器から発振さ
れたマイクロ波を送信側導波管内を伝搬させて送信側ア
ンテナから被検出物体に向けて発射し、被検出物体によ
り反射された反射波あるいは透過波を受信側アンテナで
受信し、受信側導波管内を伝搬させてマイクロ波受信器
のマイクロ波検波器で検波することにより被検出物体の
有無又は被検出物体までの距離を検出する検出装置にお
いて、少なくとも送信側導波管が湾曲部を有し、筒状物
の内部に、金属または誘電体からなり、軸線に向かって
突出する突出片または直径に沿って設けられる平板部材
を備える偏波補正器を、少なくともマイクロ波送信器と
送信側導波管との間に挿入して備えるとともに、偏波補
正器の突出片または平板とマイクロ波発振器が励振する
ときの直線偏波の方向とがなす角度を調整して、導波管
内は電界が楕円状に偏波された楕円偏波としてマイクロ
波を伝播させ、かつ送信側アンテナからは電界がある方
向を向いた直線偏波としてマイクロ波を発射させること
を特徴とする物体検出装置（以下、「第４の物体検出装
置」という）

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に関して図面を参照
して詳細に説明する。

【００１７】（第１の物体検出装置）図１は、本発明の
第１の物体検出装置を示す概略構成図であり、円偏波を
用いて検出を行う場合を示すものである。物体検出装置
としての構成は、マイクロ波送・受信器１０、偏波補正
器１００、円形導波管２０、マイクロ波送・受信器１０
と偏波補正器１００及び偏波補正器１００と円形導波管
２０を接続するためのユニオン１０５ａ，１０５ｂ、及
びアンテナ３０を備えている。

【００１８】円形導波管２０はその複数箇所に湾曲部Ａ
が形成されている。マイクロ波送・受信器１０は、円形
導波管２０へ励振するための励振導体を含むマイクロ波
発振器１１と。円形導波管２０からのマイクロ波を受波
するための受波導体を含むマイクロ波検波器１２とを備
える。このマイクロ波発振器１１は、励振導体方向と平
行な電界Ｅ₀を有する直線偏波Ｍ₀となるマイクロ波を出
力する。また、マイクロ波検波器１２は、受波導体方向
と平行な電界Ｅｒを有するマイクロ波を検波することが
できる。

【００１９】このマイクロ波送・受信器１０は、マイク
ロ波発振器１１の励振導体方向とマイクロ波検波器１２
の受波導体方向とが直交するように配置されている。即
ち、マイクロ波発振器１１から送信するマイクロ波の偏
波面と、マイクロ波検波器１２が受信するマイクロ波の
偏波面が直交するように構成されている。

【００２０】偏波補正器１００の一例を図２に図１のＣ
Ｃ断面図として示すが、この偏波補正器１００は、円形
導波管２０と同一内径の金属筒状のハウジング１０２
と、ハウジング１０２の内壁から軸線に向かって突出す
る突出片１０１を設けて構成される。突出片１０１は、
ハウジング１０２と同様に金属製であり、例えば幅Ｗ、
厚さＴ、長さＬの金属板をその長さ方向がハウジング１
０２の軸線方向となるよに取り付けたものである。尚、
突出片１０１からの不要反射を防ぐため、通常突出片１
０１の長さ方向の角は斜めにカットされる。この突出片
１０１としての金属板のサイズは、一般的に直線偏波を
円偏波に変換するための円偏波発生器で用いられるもの
とほぼ同サイズのものが適当である。また、この偏波補
正器１００は、ユニオン１０５ａ，１０５ｂを緩めるこ
とにより、円形導波管２０の軸線を中心に自在に回転で
きる構成となっている。

【００２１】本発明の第１の物体検出装置においては、
全ての機器を設置した後、設置箇所にてユニオン１０５
ａ，１０５ｂを緩めて偏波補正器１００を回転させ、ア
ンテナ３０から真円状に回転する電界Ｒｏを有する発振
円偏波Ｍｏ'が発射されるように調整する。このとき、
図示されるように、マイクロ波発振器１１から発振され
た直線偏波Ｍｏは、偏波補正器１００を通過することに
より、突出片１０１とマイクロ波発振器１１の励振導体
方向とのなす角度に従って楕円状もしくは長楕円状の電
界Ｒｏ'を有する楕円偏波となって円形導波管２０を伝
搬する。偏波補正器１００からアンテナ３０までの間の
マイクロ波は、円形導波管２０に存在する湾曲部Ａに応
じて電界の形状が変化し、円形導波管２０のアンテナ３
０と接続される部分では電界が真円状になって伝播す
る。よって、機能的には偏波補正器１００及び円形導波
管２０により円偏波発生器を構成しているともいえる。
従って、偏波補正器１００は、円形導波管２０を伝搬す
るときのマイクロ波の電界モードを不問とし、アンテナ
３０から発射されるマイクロ波の電界モードを検出に最
適なものに調整する部材である。

【００２２】上記したように、アンテナ３０からは真円
状に回転する電界Ｒｏを有する発振器円偏波Ｍｏ'が発
射されるため、被検出物体４０で反射された反射波Ｍ
ｒ'は、真円状で、回転方向が反転した電界Ｒｒを有す
るものとなり、従来のように反射波Ｍｒ'の電界が楕円
状に歪むことに起因する不具合が起こることはない。

【００２３】そして、アンテナ３０で受信された反射波
Ｍｒ'は、円形導波管２０を伝搬し、偏波補正器１００
を通過した後、マイクロ波検波器１２へと入射するが、
アンテナ３０から偏波補正器１００までの間は、電界が
楕円状や長楕円状に逐次変化しながら円形導波管２０を
伝搬する。更に、偏波補正器１００を通過することによ
り偏波の状態が変化する。ここで、この反射波Ｍｒ'は
円偏波であったが、発振円偏波Ｍｏ'とは逆の順序にて
同一の経路を伝搬するため、偏波補正器１００を通過し
た場所での反射波Ｍｒは直線偏波になっている。また、
発振円偏波Ｍｏ´と反射波Ｍｒ´は回転方向が反対であ
るため、マイクロ波発振器１１から発振されるマイクロ
波Ｍｏと電界の向きが直交する電界Ｅｒを有する直線偏
波Ｍｒとなってマイクロ波検波器１２に入射する。

【００２４】マイクロ波検波器１２とマイクロ波発振器
１１とは、励振導体方向と受波導体方向とが直交するよ
うに構成されているため、偏波補正器１００を通過した
後の反射波Ｍｒの電界の向きとマイクロ波検波器１２の
検波方向とが一致し、高い感度で受信される。

【００２５】第１の物体検出装置は種々の変更が可能で
あり、例えば偏波補正器１００を図３及び図４（Ａ：軸
線Ｃに沿った側断面図、Ｂ：軸線Ｃと直交する断面図）
に示すような構成とすることができる。ここでは、偏波
補正器１００は、円形導波管２０と同一径の外筒となる
ハウジング１０２の肉厚部分に所定の深さで円筒状に凹
部が形成され、この凹部に金属製の内筒１０３が回転可
能に内嵌させた二重筒状構造となっており、更に内筒１
０３に、その内部を直径に沿って２分する平板部材１１
０を固定して構成となっている。内筒１０３は、同図
（Ｂ）に示すように、軸線Ｃと直交する方向にハウジン
グ１０２に設けられた貫通スリットを通じてナット１０
４により固定される。平板部材１１０は突出片１０１に
相当する部材であり、フッ素樹脂やセラミックス等の誘
電材料からなり、誘電体材料からの反射を極力抑えるた
めに、同図（Ａ）に示すように、両端部から軸線Ｃに向
かって略Ｖ字状に欠切している。また、この偏波補正器
１００は、一方がマイクロ波送・受信器１０に固定さ
れ、他方がユニオン１０５ｂを介して円形導波管２０に
接続されている。そして、平板部材１１０の角度調整
は、ナット１０４を緩め、内筒１０３を回転させて行
う。

【００２６】また、上記した偏波補正器１００の突出片
１０１あるいは平板部材１１０の角度調整をより容易
に、かつ正確に行うために、図５にブロック図で示すよ
うな補助手段を付設することが好ましい。

【００２７】この補助手段は、三角波形発生回路６０、
増幅回路６１、Ａ／Ｄ変換器６２、ＣＰＵ６３及び表示
部６４を付加した構成となっている。マイクロ波送・受
信器１０のマイクロ波発信器１１は電圧制御型で構成さ
れており、この電圧制御型マイクロ波発振器１１に三角
波形発生回路６０からの三角波形出力が入力される。マ
イクロ波送・受信器１０では、マイクロ波発振器１１か
らの出力の一部と、アンテナ３０から発射され、被検出
物体４０で反射されてアンテナ３０で受信されたマイク
ロ波とがマイクロ波検波器１２により混合され、マイク
ロ波発振器１１の発振周波数と受波される受波周波数と
の差であるビート信号が出力される。このビート信号は
増幅回路６１で増幅され、その増幅された信号がＡ／Ｄ
変換器６２によりデジタル信号に変換されてＣＰＵ６３
に取り込まれる。ＣＰＵ６３は、取り込んだデータを用
いてＦＦＴ処理を行い、ビート信号を構成している周波
数成分を分析し、その周波数成分から被検出物体４０ま
での距離を算出する。表示部６４では、算出された距離
と、ビート信号レベルである受信信号レベルとを表示す
る。

【００２８】上記において、受信信号レベルは、アンテ
ナ３０から発射される発振円偏波Ｍｏ´がより真円に近
いほど強くなる。従って、表示部６４の受信信号レベル
が最大になるように、偏波補正器１００の突出片１０１
または平板部材１１０の回転角度を調整するだけで、直
線偏波用のアンテナとマイクロ波パワーメーター等の測
定機器を用いることなく、確実にアンテナ３０から真円
状の発振円偏波Ｍｏ´を発射できるようになる。

【００２９】また、アンテナ３０と被検出物体４０との
間に構造物がある場合、この構造物による影響で円偏波
の状態が変化すると、アンテナ３０で受信された被検出
物体４０からの反射波Ｍｒ´が楕円偏波となり、受信し
難くなる。この問題も、表示部６４の受信信号レベルが
最大になるように偏波補正器１００を調整すれば、構造
物の影響を加味した偏波状態でアンテナ３０から送受信
できるようになる。

【００３０】（第２の物体検出装置）本発明の第２の物
体検出装置は、図６に示されるように、上記した第１の
物体検出装置において、アンテナ３０から直線偏波Ｍｏ
´を発射させる構成にしたものである。この第２の物体
検出装置は、偏波補正器１００を含めて装置全体の構成
は第１の物体検出装置と同様であるが、マイクロ波送・
受信器１０において、マイクロ波発振器１１の励振導体
方向でもある受波導体方向とマイクロ波検波器１２の検
波方向とを同一方向に一致させている。

【００３１】この第２の物体検出装置でも同様に、偏波
補正器１００を回転させてマイクロ波発振器１１から発
振されたマイクロ波Ｍｏを楕円状もしくは長楕円状の電
界Ｒｏ'を有する楕円偏波とするとともに、アンテナ３
０からはマイクロ波発振器１１の励振導体方向に一致す
る電界Ｒｏを有する直線偏波Ｍｏ´が発射されるように
調整する。被検出物体４０からの反射波Ｍｒ´は、発振
された直線偏波Ｍｏ´とは逆の経路を辿って偏波補正器
１００に到達するが、このとき突出片１０１に対して、
マイクロ波発振器１１から発振され偏波補正器１００を
通過した直後のマイクロ波の電界Ｒｏ'と同一の電界を
有するマイクロ波となって入射する。そして、偏波補正
器１００を通過することにより、マイクロ波検波器１２
の検波方向に一致した電界を有するマイクロ波となって
マイクロ波検波器１２に入射し、高い感度で受信され
る。

【００３２】尚、第２の物体検出装置においても、図７
に示すように、第１の物体検出装置と同様に、図３及び
図４に示した偏波補正器１００を使用することも可能で
ある。その場合、偏波補正器１００と接続するためのユ
ニオンを円形導波管側の一方（１０５ｂ）のみとするこ
とが可能である。また、第１の物体検出装置と同様に、
図５に示した補助手段を付設することもできる。

【００３３】（第３の物体検出装置）本発明の第３の物
体検出装置は、上記した第１の物体検出装置において、
マイクロ波送・受信器１０をマイクロ波送信器とマイク
ロ波受信器とに分け、それぞれに円形導波管２０及びア
ンテナ３０を接続した構成である。即ち、図８に示すよ
うに、マイクロ波送信器１０ａに送信側円形導波管２０
ａを介してアンテナ３０ａを接続し、マイクロ波受信器
１０ｂに受信側円形導波管２０ｂを介してアンテナ３０
ｂを接続し、両アンテナ３０ａ，３０ｂを被検出物体４
０に向けて配置されている。また、マイクロ波発振器１
１の励振導体方向と、マイクロ波検波器１２の受波導体
方向とは直交するように構成されている。

【００３４】送信側円形導波管２０ａには湾曲部Ａが形
成されており、この湾曲部Ａでの伝搬状態を補正するた
めに、偏波補正器１００がマイクロ波送信器１０ａと送
信側円形導波管２０ａとの間に挿入されている。偏波補
正器１００は、変更例を含めて第１の物体検出装置と同
様で構わず、更に補助手段が付設されていてもよい。そ
して、偏波補正器１００の突出片１０１（または平板部
材１１０）の角度を調整して、マイクロ波送信器１０ａ
のマイクロ波発振器１１から発振された直線偏波Ｍｏ
を、送信側円形導波管２０ａは楕円偏波として伝搬させ
るとともに、アンテナ３０ａからは真円状の発振円偏波
Ｍｏ´を発射させる。

【００３５】被検出物体４０で反射された反射波Ｍｒ´
は、アンテナ３０ｂで受信された後、受信側円形導波管
２０ｂを伝搬してマイクロ波検波器１２で検波される。
マイクロ波受信器１０ｂと送信側導波管２０ｂとの間に
も同様の偏波補正器１００が挿入されており、突出片１
０１（または平板部材１１０）の角度を調整して、偏波
後の反射波Ｍｒ´の電界をマイクロ波検波器１２の検波
方向に一致させることにより、正確な物体検出を行うこ
とができる。

【００３６】図８では送信側円形導波管２０ａと受信側
円形導波管２０ｂは同一個数の湾曲部Ａを持ったものと
して示されているが、同じでなくともよい。この場合、
送信側の偏波補正器と受信側の偏波補正器の突出片１０
１（または平板部材１１０）の角度は一致しなくなるだ
けである。この場合、受信側の偏波補正器の突出片１０
１（または平板部材１１０）の角度は、受信信号レベル
が最大になるように調整すればよい。

【００３７】また、図８では被検出物体４０からの反射
波を捕らえるような構成であるが、送信側のアンテナ３
０ａと受信側のアンテナ３０ｂを対向して配置し、その
間の被検出物体４０を検出できるようにするため、送信
側のアンテナ３０ａからの透過波を受信側のアンテナ３
０ｂにより検知するようにしてもよい。

【００３８】（第４の物体検出装置）本発明の第４の物
体検出装置は、図示は省略するが、上記した第３の物体
検出装置において、アンテナ３０ａから直線偏波を発射
する構成としている。ここで、マイクロ波送信器１０ａ
のマイクロ波発振器１１の励振導体方向と、マイクロ波
受信器１０ｂのマイクロ波検波器１２の検波方向とが同
一方向になるように設定されている以外は、第３の物体
検出装置と同様に構成することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の物体検出
装置は、導波管の軸線を中心に回転可能な偏波補正器を
備え、その回転角度を調整するだけで、極めて正確かつ
安定に物体の検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の物体検出装置を示す概略構成図
である。

【図２】図１のＣＣ断面図である。

【図３】第１の物体検出装置の変更例を示す概略構成図
である。

【図４】図３に示した第１の物体検出装置の変更例に使
用される偏波補正器を示す側面図（Ａ）及び断面図
（Ｂ）である。

【図５】補助手段の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第２の物体検出装置を示す概略構成図
である。

【図７】第２の物体検出装置の変更例を示す概略構成図
である。

【図８】本発明の第３の物体検出装置を示す概略構成図
である。

【図９】従来の物体検出装置を示す概略構成図である。

【図１０】従来の物体検出装置の他の例を示す概略構成
図である。

【図１１】本出願人が先に提案した物体検出装置を示す
概略構成図である。

【図１２】図１１のＢＢ断面図である。

【符号の説明】

１ フィン ２ 凹部 ３ 楕円部 １０ マイクロ波送・受信器 １１ マイクロ波発振器 １２ マイクロ波検波器 ２０ 円形導波管 ３０ アンテナ ４０ 被検出物体 ５０ 円偏波器 １００ 偏波補正器 １０１ 突出片 １０２ 外筒 １０３ 内筒 １０４ ナット １０５ａ，１０５ｂ ユニオン １１０ 平板部材 Ａ 湾曲部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G005 DA04 5J070 AB19 AC02 AD01 AD15 AD16 AD17 AE20 AH33 AK14 AK22 AK26

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波送・受信器とアンテナとを湾
   曲部を有する導波管で接続してなるマイクロ波による物
   体検出装置であって、マイクロ波送・受信器のマイクロ
   波発振器から発振されたマイクロ波を導波管内を伝搬さ
   せてアンテナから被検出物体に向けて発射し、被検出物
   体により反射された反射波をアンテナで受信し、再び前
   記導波管内を伝搬させてマイクロ波送・受信器のマイク
   ロ波検波器で検波することにより被検出物体の有無又は
   被検出物体までの距離を検出する検出装置において、 マイクロ波送・受信器は、マイクロ波発振器が励振する
   ときの直線偏波の方向と、マイクロ波検波器が受波する
   直線偏波の方向とが直交するように構成されており、か
   つ、 筒状物の内部に、金属または誘電体からなり、軸線に向
   かって突出する突出片または直径に沿って設けられる平
   板部材を備える偏波補正器を、マイクロ波送・受信器と
   導波管との間に挿入して備えるとともに、偏波補正器の
   突出片または平板とマイクロ波発振器が励振するときの
   直線偏波の方向とがなす角度を調整して、導波管内は電
   界が楕円状に偏波された楕円偏波としてマイクロ波を伝
   播させ、かつアンテナからは電界がある方向に円状に回
   転する円偏波としてマイクロ波を発射させることを特徴
   とする物体検出装置。
2. 【請求項２】 マイクロ波送・受信器とアンテナとを湾
   曲部を有する導波管で接続してなるマイクロ波による物
   体検出装置であって、マイクロ波送・受信器のマイクロ
   波発振器から発振されたマイクロ波を導波管内を伝搬さ
   せてアンテナから被検出物体に向けて発射し、被検出物
   体により反射された反射波をアンテナで受信し、再び前
   記導波管内を伝搬させてマイクロ波送・受信器のマイク
   ロ波検波器で検波することにより被検出物体の有無又は
   被検出物体までの距離を検出する検出装置において、 マイクロ波送・受信器は、マイクロ波発振器が励振する
   ときの直線偏波の方向と、マイクロ波検波器が受波する
   直線偏波の方向とが同一となるように構成されており、
   かつ、 筒状物の内部に、金属または誘電体からなり、軸線に向
   かって突出する突出片または直径に沿って設けられる平
   板部材を備える偏波補正器を、マイクロ波送・受信器と
   導波管との間に挿入して備えるとともに、偏波補正器の
   突出片または平板とマイクロ波発振器が励振するときの
   直線偏波の方向とがなす角度を調整して、導波管内は電
   界が楕円状に偏波された楕円偏波としてマイクロ波を伝
   播させ、かつアンテナからは電界が一方向を向いた直線
   偏波としてマイクロ波を発射させることを特徴とする物
   体検出装置。
3. 【請求項３】 マイクロ波送信器のマイクロ波発振器か
   ら発振されたマイクロ波を送信側導波管内を伝搬させて
   送信側アンテナから被検出物体に向けて発射し、被検出
   物体により反射された反射波あるいは透過波を受信側ア
   ンテナで受信し、受信側導波管内を伝搬させてマイクロ
   波受信器のマイクロ波検波器で検波することにより被検
   出物体の有無又は被検出物体までの距離を検出する検出
   装置において、 少なくとも送信側導波管が湾曲部を有し、 筒状物の内部に、金属または誘電体からなり、軸線に向
   かって突出する突出片または直径に沿って設けられる平
   板部材を備える偏波補正器を、少なくともマイクロ波送
   信器と送信側導波管との間に挿入して備えるとともに、
   偏波補正器の突出片または平板とマイクロ波発振器が励
   振するときの直線偏波の方向とがなす角度を調整して、
   導波管内は電界が楕円状に偏波された楕円偏波としてマ
   イクロ波を伝播させ、かつ送信側アンテナからは電界が
   ある方向に円状に回転する円偏波としてマイクロ波を発
   射させることを特徴とする物体検出装置。
4. 【請求項４】 マイクロ波送信器のマイクロ波発振器か
   ら発振されたマイクロ波を送信側導波管内を伝搬させて
   送信側アンテナから被検出物体に向けて発射し、被検出
   物体により反射された反射波あるいは透過波を受信側ア
   ンテナで受信し、受信側導波管内を伝搬させてマイクロ
   波受信器のマイクロ波検波器で検波することにより被検
   出物体の有無又は被検出物体までの距離を検出する検出
   装置において、 少なくとも送信側導波管が湾曲部を有し、 筒状物の内部に、金属または誘電体からなり、軸線に向
   かって突出する突出片または直径に沿って設けられる平
   板部材を備える偏波補正器を、少なくともマイクロ波送
   信器と送信側導波管との間に挿入して備えるとともに、
   偏波補正器の突出片または平板とマイクロ波発振器が励
   振するときの直線偏波の方向とがなす角度を調整して、
   導波管内は電界が楕円状に偏波された楕円偏波としてマ
   イクロ波を伝播させ、かつ送信側アンテナからは電界が
   ある方向を向いた直線偏波としてマイクロ波を発射させ
   ることを特徴とする物体検出装置。
5. 【請求項５】 偏波補正器が、突出片または平板部材が
   導波管の軸線を中心として回転自在に設けられているこ
   とを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の物体
   検出装置。
6. 【請求項６】 偏波補正器が、外筒と内筒との二重筒構
   造からなり、かつ内筒がその周方向に回転自在に設けら
   れた本体と、本体の外筒を導波管と、マイクロ波送・受
   信器またはマイクロ波送信器またはマイクロ波受信器と
   に接続するための接続部と、内筒の内壁から軸線に向か
   って突出する突出片または内筒の内部を直径に沿って設
   けられる平板部材とを備えることを特徴とする請求項５
   記載の物体検出装置。
7. 【請求項７】 偏波補正器が、円筒状の本体と、本体の
   内壁から軸線に向かって突出する突出片または本体の内
   部を直径に沿って設けられる平板部材と、本体を周方向
   に回転自在に導波管と、マイクロ波送・受信器またはマ
   イクロ波送信器またはマイクロ波受信器とに接続するた
   めの接続部とを備えることを特徴とする請求項５記載の
   物体検出装置。
8. 【請求項８】 マイクロ波の受信信号レベルを表示する
   手段を備え、受信信号レベルを基に偏波補正器の突出片
   または平板部材の回転角度を調整することを特徴とする
   請求項１〜７の何れか１項に記載の物体検出装置。