JP4226462B2

JP4226462B2 - 角度検出装置および傾斜角度測定装置

Info

Publication number: JP4226462B2
Application number: JP2003430698A
Authority: JP
Inventors: 孝大沢
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP2005189101A

Description

この発明は、角度検出装置および傾斜角度測定装置に関し、特に、車両用ヘッドライトの光軸制御を行う場合等に用いて好適な角度検出装置および傾斜角度測定装置に関するものである。

従来、離れた位置にあるアンテナから送信された電波を２本のアンテナで受信し、送信アンテナの方位を検出する装置がある。この装置は、変調波によって変調された搬送波を電波として送信アンテナから発射し、受信側の２本のアンテナで受信した電波に局部発信器からの信号を加算し、送信側で変調した信号を復調して、周波数の低い変調波の位相を、クロック信号とカウンタによって時間計測して、２本のアンテナが受信する電波の時間差から、送信アンテナの方位を検出するものである（例えば、特許文献１参照）。
また、複数の送信アンテナから同時に発射される電波を、複数のアンテナで受信し、同位相で受信することを検出して、複数の送信アンテナの中央に向かっているか、ずれているかを検出し、複数の受信アンテナがずれた位相で受信されていることを検出して、中央からの誤差が分かるようにようにした装置がある（例えば、特許文献２参照）。

特開平４−２１２０８１号公報（段落［００１５］〜［００２１］および図１）特開平１０−２８８６５５号公報（段落［００３６］〜［００３９］、図１および図３）

特許文献１記載の従来装置の場合は、クロック信号とカウンタを用いているため、極短時間の時間差を測定できず、そこで、わざわざ変調波によって低周波の信号を送り、電波の到達時間差が大きくなるように、距離をあけて設置した２本の受信アンテナを用いる必要があった。

また、特許文献２記載の従来装置の場合は、中央か否か、ずれは大きいかとアナログ的な指針を示すことができるが、送信アンテナの方向がどちらの方向に何度かという、精度の高い方向を示すことができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、送信される電波の位相を直接計測でき、また、極短い間隔のアンテナを使用でき、しかも高精度の検出が可能で、方位（方向）センサとしても使用できる角度検出装置およびこの角度検出装置を用いた傾斜角度測定装置を得ることを目的とする。
さらに、道路に対する車両の傾斜角度を測定し、車両用ヘッドライトの光軸制御を行なう傾斜角度測定装置を得ることを目的とする。

この発明に係る角度検出装置は、送信アンテナからの電波を受信する第１及び第２の受信アンテナと、第１の受信アンテナで受信された電波を複数に分配する第１の分配器と、第２の受信アンテナで受信された電波を複数に分配する第２の分配器と、第１の分配器で複数に分配された各電波の位相をそれぞれ異なる位相量で移相する第１の移相器と、第２の分配器で複数に分配された各電波の位相をそれぞれ異なる位相量で移相する第２の移相器と、第１の移相器で移相された各出力と第２の移相器で移相された各出力とをそれぞれ合成する合成器と、該合成器で合成された各出力を検波する検波器と、該検波器の検波出力値から特定される第１及び第２の受信アンテナで受信した電波の位相差に基づいて電波の到来する角度を演算する角度演算手段とを備えたものである。

この発明は、送信アンテナからの電波を受信する第１及び第２の受信アンテナと、第１の受信アンテナで受信された電波を複数に分配する第１の分配器と、第２の受信アンテナで受信された電波を複数に分配する第２の分配器と、第１の分配器で複数に分配された各電波の位相をそれぞれ異なる位相量で移相する第１の移相器と、第２の分配器で複数に分配された各電波の位相をそれぞれ異なる位相量で移相する第２の移相器と、第１の移相器で移相された各出力と第２の移相器で移相された各出力とをそれぞれ合成する合成器と、該合成器で合成された各出力を検波する検波器と、該検波器の検波出力値から特定される第１及び第２の受信アンテナで受信した電波の位相差に基づいて電波の到来する角度を演算する角度演算手段とを備えたので、変調波を用いることなく送信される電波の位相を直接計測でき、また、長い間隔を空けたアンテナを用いることなく極短い間隔のアンテナを使用でき、しかも高精度の検出ができる効果がある。
さらに、小形の傾斜角度測定装置を車両用に応用すれば、道路に対する車両の傾斜角度が測定でき、ヘッドライトの光軸制御システムが容易に構成できる効果がある。

以下、この発明の一実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による角度検出装置を示す構成図である。
図１において、発信器１と、この発信器１に接続された送信アンテナ２と、この送信アンテナ２から送信された電波を受信する受信アンテナ３および４が設けられ、受信アンテナ３からの電波は分配器５に供給されて２つの電波に分配される。分配器５の出力側にはさらに２つの分配器６および７が設けられる。同様に、受信アンテナ４からの電波は分配器８に供給されて２つの電波に分配される。分配器８の出力側にはさらに２つの分配器９および１０が設けられる。
分配器６の出力側には−６０度の移相器１１と＋６０度の移相器１２が設けられ、分配器７の出力側には０度の移相器１３と＋９０度の移相器１４が設けられる。同様に、分配器９の出力側には＋６０度の移相器１５と−６０度の移相器１６が設けられ、分配器１０の出力側には０度の移相器１７と−９０度の移相器１８が設けられる。
移相器１１と移相器１５の間、移相器１２と移相器１６の間、移相器１３と移相器１７の間、および移相器１４と移相器１８の間の各回路系には、それぞれ各移相器の出力を合成するための合成器１９，２０，２１および２２が設けられ、その各合成器の出力側にその出力を検波する検波器２３，２４，２５および２６が設けられる。
検波器２３，２４，２５および２６の出力側は角度演算手段としての演算制御回路２７に接続され、検波器２３，２４，２５および２６で検波されたアナログ値に基づいて、その出力端子２８に電波の到来する角度が出力される。

次に動作について、図２〜図５を参照して説明する。
いま、発信器１側の送信アンテナ２からの電波が受信アンテナ３および４で受信されると、これらの受信アンテナ３および４からはそれぞれ図２（ａ）および（ｂ）に実線で示すような受信電波Ｗ１，Ｗ２が出力され、それぞれ分配器５，８に供給される。そして、分配器５の出力は分配器６で更に２つに分配されて移相器１１，１２に供給される。従って、移相器１１からは受信電波Ｗ１に対して６０度遅相された、図２（ａ）に破線で示すような出力Ｗ３が得られ、移相器１２からは受信電波Ｗ１に対して６０度進相された、図２（ａ）に破線で示すような出力Ｗ４が得られる。
同様に、分配器８の出力は分配器９で更に２つに分配されて移相器１５，１６に供給される。従って、移相器１５からは受信電波Ｗ２に対して６０度進相された、図２（ｂ）に破線で示すような出力Ｗ５が得られ、移相器１６からは受信電波Ｗ２に対して６０度遅相された、図２（ｂ）に破線で示すような出力Ｗ６が得られる。
また、分配器５の出力は分配器７で更に２つに分配されて移相器１３，１４にも供給される。従って、移相器１３からは受信電波Ｗ１と同相の出力Ｗ７が得られ、移相器１４からは受信電波Ｗ１に対して９０度進相された出力Ｗ８が得られる。
同様に、分配器８の出力は分配器１０で更に２つに分配されて移相器１７，１８にも供給される。従って、移相器１７からは受信電波Ｗ２と同相の出力Ｗ９が得られ、移相器１８からは受信電波Ｗ２に対して９０度遅相された出力Ｗ１０が得られる。

移相器１３の出力Ｗ７と移相器１７の出力Ｗ９は合成器２１に供給されて合成され、さらに検波器２５で検波されてその出力側には、図２（ｃ）に示すような、実質的に受信電波Ｗ１とＷ２の半波を平滑した値（アナログ値）Ａを有する出力が得られる。
また、移相器１２の出力Ｗ４と移相器１６の出力Ｗ６は合成器２０に供給されて合成され、さらに検波器２４で検波されてその出力側には、図２（ｄ）に示すような、実質的に受信電波Ｗ１に対して６０度進相された出力Ｗ４と受信電波Ｗ２に対して６０度遅相された出力Ｗ６の半波を平滑した値（アナログ値）Ｂを有する出力が得られる。
同様に、移相器１１の出力Ｗ３と移相器１５の出力Ｗ５は合成器１９に供給されて合成され、さらに検波器２３で検波されて、その出力側には、図２（ｅ）に示すような、実質的に受信電波Ｗ１に対して６０度遅相された出力Ｗ３と受信電波Ｗ２に対して６０度進相された出力Ｗ５の半波を平滑した値（アナログ値）Ｃを有する出力が得られる。
また、図２には特にその波形を示していないが、移相器１４の出力Ｗ８と移相器１８の出力Ｗ１０は合成器２２に供給されて合成され、さらに検波器２６で検波されて、その出力側には、実質的に受信電波Ｗ１に対して９０度進相された出力Ｗ８と、受信電波Ｗ２に対して−９０度遅相された出力Ｗ１０の半波を平滑した値（アナログ値）を有する出力が得られる。
このようにして、＋６０度と−６０度の移相器を組み合わせれば、２個のアンテナで受信した電波を＋１２０度、あるいは−１２０度の位相差による合成器が得られ、位相差のない合成器に加え、理想的には少なくともＡ，Ｂ，Ｃの３種類のアナログ値を有する信号が取り出せる。また、各々１２０度ずれた位置で取り出された３種類のアナログ値を有する信号からは、その比率により入力される２つの電波の位相差を特定することが可能である。
また、同じ３種類の信号は三相交流の如く、例えばＡ＝Ｂ＋Ｃとなるように２者を加算すれば残りの１者と同値となる性質を持っている。

図３は、上述のＡ，Ｂ，Ｃの３種類のアナログ値をそれぞれ有する検波出力を示しており、受信電波の位相差角度をｄとすれば、各検波出力のアナログ値Ａ，Ｂ，Ｃは次式で表される。
Ａ＝１／２・ｃｏｓ（ｄ／２）
Ｂ＝１／２・ｃｏｓ｛（ｄ＋１２０°）／２｝
Ｃ＝１／２・ｃｏｓ｛（ｄ−１２０°）／２｝

図４は、検波器２３〜２６におけるダイオード検波による波形を示したものである。
図４において、いま、受信波を図４（ａ）に示すような波形とすると、理想的な検波後の波形は、例えば検波器２５の回路系を見ると、図４（ｂ）に示すようなアナログ値Ａを有する波形であるが、検波器２５のダイオード検波による波形は、図４（ｃ）に実線で示すように、破線で示す理想的な検波後の波形のアナログ値Ａに対して低いアナログ値ａを有するものとなる。
従って、実際の検波器においては、ダイオード等によって検波するために検波損失があり、このため高周波交流を検波する時のダイオード損失をｋとした場合、合成され、例えば検波器２５，２４，２３のダイオードによって検波され取り出された３個の検波出力のアナログ値をａ，ｂ，ｃとすれば、検出したいロスの無い理想的な検波出力のアナログ値Ａ，Ｂ，Ｃは、
Ａ＝ａ＋ｋＢ＝ｂ＋ｋＣ＝ｃ＋ｋ
であり、例えば、Ａ＝Ｂ＋Ｃのとき、検波された実際のアナログ値ａ，ｂ，ｃを用いると
ａ＋ｋ＝（ｂ＋ｋ）＋（ｃ＋ｋ）
ｋ＝ａ−（ｂ＋ｃ）
であり、容易にダイオード損失ｋを計算でき、本来のロスの無い検波出力の値、例えばアナログ値Ａを容易に求めることができる。
また、上記各々１２０度ずれた検波出力のアナログ値Ａ，Ｂ，Ｃを有する信号から、元の２個の受信アンテナに入力された電波の位相差Ｄを、容易に特定することができる。

図５は、電波の到来する方向を検出する方法を説明するための図である。
図５（ａ）は、送信アンテナ２と受信アンテナ３および４の配置関係を平面的に表示したもので、図５（ａ）において、Ｐは受信アンテナ３と受信アンテナ４の距離を表し、Ｄは受信アンテナ３に到来する電波と受信アンテナ４に到来する電波の位相差時間、つまり、位相差角度ｄを実質的に表している。
図５（ｂ）は、送信アンテナ２と受信アンテナ３および４の配置関係を断面的に表示したもので、いま、送信アンテナ２の点をＥ、受信アンテナ３の点をＦ、受信アンテナ４の点をＧとすると、Ｅ点とＧ点の間が受信アンテナ３から受信アンテナ４までの距離Ｐを表しており、位相差時間ＤはＥ点とＦ点の間の距離と、Ｅ点とＧ点の間の距離の差で実質的に表すことができる。
そこで、検波器２３〜２６の検波出力が供給される演算制御回路２７では、電波の位相差時間Ｄと、電波の伝播速度と、受信アンテナ３から受信アンテナ４までの距離Ｐを用いて電波到来の方向即ち角度を算出する。
いま、電波到来の角度を、図５（ｂ）に示すように、θとすると、演算制御回路２７で行われる算出は、次式によって表される。
θ＝ｔａｎ^−１（電波の秒速×Ｄ／Ｐ）
このようにして、実質的に電波の位相差、つまり到来電波の時間差を求めることによって、電波の到来する方向（角度）を求めることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、２個の受信アンテナによって受信した電波を分配器で複数に分配し、それぞれに異なる移相器を通してから、２つの受信電波を合成し、検波して得られる複数のアナログ値によって電波の到来する角度を検出するので、変調波を用いることなく搬送波即ち電波の位相を直接計測でき、また、長い間隔を空けたアンテナを用いることなく極短い間隔のアンテナを使用でき、しかも高精度の検出が可能である。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による傾斜角度測定装置を示す構成図である。本実施の形態は、上述の実施の形態１における角度検出装置を、一例として道路に対する車両の傾斜角度を測定する傾斜角度測定装置に適用した場合を示すものである。
図６において、この傾斜角度測定装置は、特定の周波数パルスを生成する発信器３０と、この発信器３０からの周波数パルスを電波に変換して、その電波を反射する対象物例えば路面３５に向けて送信する送信アンテナとして機能するホーンアンテナ３１と、路面３５によって反射された電波を受信する受信アンテナとして機能するホーンアンテナ３２，３３と、ホーンアンテナ３２，３３からの電波を入力して電波の位相差を検出する位相差検出手段３４と、この位相差検出手段３４の出力、電波の伝播速度、およびホーンアンテナ３２からホーンアンテナ３３までの距離に基づいて、車両の路面に対する傾斜角度を算出する角度演算手段としての演算制御回路３６とを備える。なお、位相差検出手段３４は、図１で説明した分配器、移相器、合成器および検出器等を含む回路構成を有するものとする。なお、ここでは位相差検出手段３４からの検波出力は、一例として図１の検波器２５，２４，２３からの検波出力のアナログ値Ａ，Ｂ，Ｃの場合を、代表的に示している。

次に、動作に付いて説明する。
発信器３０は、特定の例えば１０ＧＨｚの周波数パルスを生成してホーンアンテナ３１に供給する。ホーンアンテナ３１は、発信器３０から得られた周波数パルスを電波に変換して、反射物がある路面３５に向けて送信する。
電波は路面３５に当たり反射し、ホーンアンテナ３２，３３は、路面３５によって反射された電波を受信し、各々それら電波に応じた周波数パルスの電気信号に変換して位相差検出手段３４に供給する。位相差検出手段３４では、図１で説明したように、分配器により入力された電波を分配して複数の移相器に供給し、各移相器では受信電波に対して所定の角度例えば６０度進相または遅相された２つの出力を得、この得られた２つの出力を合成器で合成し、検波器で検波してその位相差をアナログ値の検波出力として得る。この位相差検出手段３４からの検波出力は、演算制御回路３６に供給され、演算制御回路３６では、受信した電波の位相差と、その電波の伝播速度と、ホーンアンテナ３２からホーンアンテナ３３までの距離とに応じて道路に対する車両の傾斜角度を演算する。なお、演算された傾斜角度は、例えば、ヘッドライトの光軸調整（オートレベライザ）や、サスペンションの強度制御に用いられる。
また、電波を用いた傾斜角度測定装置は、超音波のように車両の走行による風や自然風の影響を受けることなく、アンテナの開口部を、電波を透過しやすい樹脂によって覆えば、路面に対向したアンテナの開口部が平らな面になり、雪や氷、泥等の付着が少なくなり、当該付着物による影響を少なくすることができる。また、例えば、２０ＫＨｚの超音波は波長１７ｍｍなのに対し、例えば１０ＧＨｚの電波の波長は３０ｍｍであり、より平均化された路面の検出が可能である。

以上のように、この実施の形態２によれば、送信あるいは受信アンテナにホーンアンテナを用いることで、指向性を調整することができ、必要な方向に電波を集中でき、電波の強度を高め、広い範囲の電波を受信でき、感度の向上ができる。従って、微弱な電波の発信器を送信器として使用できるため、省電力になると同時に、不要な電波を出さないようにすることができる。また、高い周波数においても受信電波の位相が検出できるため、Ｇ（ギガ）帯の電波の使用も可能で、ホーンアンテナを使用すれば、小さい装置で、方位あるいは傾斜角度を検出することができる。また、計測のネックとなるのは、電波の位相であるが、本実施の形態では、いわゆる通信機のような周波数の精度が必要でなく、送信用の発信器も簡単な構成で十分な特性が得られる。

実施の形態３．
図７および図８は、この発明の実施の形態３による傾斜角度測定装置を示す構成図である。
図７では、電波を送信する送信アンテナであるホーンアンテナ３１と、２個の受信アンテナであるホーンアンテナ３２，３３は等距離に配置し、ホーンアンテナ３１の送信アンテナを中央にして直線状に配置したものである
図８では、電波を送信する送信アンテナであるホーンアンテナ３１と、２個の受信アンテナであるホーンアンテナ３２，３３を２等辺三角形の頂点に配置したものである。

以上のように、この実施の形態３によれば、送信あるいは受信アンテナにホーンアンテナを用いることで、指向性を調整することができ、必要な方向に電波を集中でき、電波の強度を高め、広い範囲の電波を受信でき、感度の向上ができる。従って、微弱な電波の送信器を使用できるため、省電力になると同時に、不要な電波を出さないようにすることができる。

実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４による傾斜角度測定装置を示す構成図である。図９において、図６と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
本実施の形態で、送信用のホーンアンテナ３１の開口部を受信用のホーンアンテナ３２，３３の開口部より突出し、送信用ホーンアンテナ３１の指向性の影に受信用のホーンアンテナ３２，３３が実質的に隠れるように配置する。
このようにホーンアンテナを配置することで、送信用のホーンアンテナ３１から回り込む送信電波が、受信用のホーンアンテナ３２，３３に直接入り難くなり、受信回路のＳ／Ｎ比が向上し、感度が向上する。

以上のように、この実施の形態４によれば、電波を送信するホーンアンテナの開口部を、電波の受信用ホーンアンテナの開口部より対象物側へ突き出すことで、受信回路のＳ／Ｎ、感度向上することができる。

実施の形態５．
図１０は、この発明の実施の形態５による傾斜角度測定装置における分配器を示す構成図である。
本実施の形態では、分配器として、図１０に示すように、入力を２つの出力ＯＵＴ１とＯＵＴ２に分岐する例えばウィルキンソン分配器のような、基板の回路パターン４１を用いる。また、２分岐をしてから、さらに２分岐してもよく、１回路余計になるが、それぞれ均等な配分ができる。なお、多少の誤差を許容すれば、無駄な回路を作らずに３岐に分岐できる。この分配器は、勿論図１の角度検出装置にも適用可能である。

以上のように、この実施の形態５によれば、分配器として、ウィルキンソン分配器のような、基板の回路パターンを用いることで、回路構成が単純化され、低廉化が可能になる。

実施の形態６．
図１１は、この発明の実施の形態６による傾斜角度測定装置における分配器とλ／６移相器を示す構成図である。
本実施の形態では、分配器として、図１１に示すように、入力を２つの出力に分岐し、分岐した一方の基板の回路パターンを必要な移相量に応じて例えばλ／６だけ他方の基板の回路パターンより短くした基板の回路パターン４２を用いる。この基板の回路パターン４２は実質的に分配器と移相器の両方の機能を有するものである。勿論、移相器を兼ねる基板の回路パターンの長さは、必要な移相量に応じて長くあるいは短く設定できるものである。

以上のように、この実施の形態６によれば、回路基板において、電波の伝播する速度が空気中の速度と同じであり、基板の回路パターンを必要な移相量に応じて長くあるいは短くできるので、任意に電波を移相することができ、回路の汎用性に寄与できる。なお、この分配器および移相器も、図１の角度検出装置に適用可能である。

実施の形態７．
図１２は、この発明の実施の形態７による傾斜角度測定装置において、誘電体共振器を使用する発信器とその周辺回路を示す構成図である。
図１２において、誘電体共振器５０を設け、その両側にそれぞれ回路パターン５１，５２を配置し、回路パターン５１の一端をＭＯＳ型トランジスタ５３のゲート端子に接続し、回路パターン５２の一端をトランジスタ５３のドレイン端子に接続する。また、トランジスタ５３のドレイン端子はコイル５４、抵抗５５を介して電源５６の＋側に接続し、コイル５４、抵抗５５の接続点をコンデンサ５７を介して接地する。抵抗５５およびコンデンサ５７は実質的にフィルタを構成する。
また、トランジスタ５３のソース端子は回路パターン５８を介して回路パターン５９および６０の一端に接続し、その共通接続点をコイル６１および抵抗６２を介して接地する。そして、回路パターン６０の他端をコンデンサ６３、抵抗６４および６５を介して出力端子６６に接続し、抵抗６４および６５の接続点を、抵抗６７を介して接地する。
ここで、回路要素５０〜５７は発信器を構成し、回路要素５８〜抵抗６２は安定化回路を構成し、回路要素６３〜６５，６７はフィルタを構成している。
ところで、当該傾斜角度測定装置において、計測のネックとなるのは、電波の位相であり、周波数の誤差をいわゆる通信機程厳しくしなくても角度の誤差は許容できる値となる。従って、周波数の精度がそこそこ確保できれば十分であり、上述の如く、簡単な構成の誘電体共振器を使用した発信器でも十分な特性が得られる。この発信器は、勿論図１の角度検出装置にも適用可能である。

以上のように、この実施の形態７によれば、発信器に誘電体共振器を使用することで、回路構成の簡略化、コストの低廉化が図れる。

実施の形態８．
図１３は、この発明の実施の形態８による傾斜角度測定装置において、位相差検出手段内の検波器にＰＩＮダイオードを用いた場合を概略的に示す構成図である。
図１３において、受信アンテナ７０，７１を設け、受信アンテナ７０からの受信電波を分配器７２で分配し、その１つの電波を移相器７３で所定量移相する。同様に、受信アンテナ７１からの受信電波を分配器７４で分配し、その１つの電波を移相器７５で所定量移相する。そして、合成器７６において移相器７３および７５からの出力を合成し、ＰＩＮダイオードを用いた検波器７７で検波して出力端子７８に検波出力としてアナログ値を出力する。なお、この検波器は、図１の角度検出装置にも適用可能である。

以上のように、この実施の形態８によれば、短距離の対象物に対する傾斜角度測定装置や、強力な電波が得られる環境において、特にＧＨｚ帯の高周波においては、接合容量の少ないＰＩＮダイオードを検波器に用いる、つまり、高周波の検波にダイオードを使用することで、簡単な回路構成で十分な検波出力を得ることができ、回路構成の簡略化、コストの低廉化に寄与できる。

実施の形態９．
図１４は、この発明の実施の形態９による傾斜角度測定装置を示す構成図である。図１４において、図６と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
通常、対象物で反射し、返ってくる電波が弱ければ、検波した後のアナログ値が小さくなるため、検出精度が悪化することがある。常に同レベルの受信電波が得られれば、安定した精度の傾斜角度が検出でき、対象物までの距離が離れ、あるいは、電波が反射し難い物質によって構成されているような受信電波が弱くなるところでは、送信電波を強くして、受信電波の強度が同じになるように送信器即ち発信器の制御を行う必要がある。
そこで、本実施の形態では、上述のように傾斜角度を演算すると共に、位相差検出手段３４への入力を一定にするように発信器３０の出力レベルを制御する機能を有する角度演算手段としての演算制御回路３７を位相差検出手段３４と発信器３０の間に設け、ホーンアンテナ３２および３３からの受信電波の強度が常に同じになるように、つまり、位相差検出手段３４への入力が常に一定になるように、演算制御回路３７により発信器３０の出力レベルを制御する。
なお、位相差検出手段３４への入力を一定にするように発信器３０の出力レベルを制御する演算制御回路３７の機能は、図１の角度検出装置にも適用可能であり、その場合、演算制御回路２７で分配器５，８への入力を一定にするように発信器１の出力レベルを制御するようにすればよい。

以上のように、この実施の形態９によれば、位相差検出手段への入力を一定にするように発信器の出力レベルを制御する、つまり、送信器のレベルを可変にして、受信電波を同じレベルに制御することで、常に同レベルの受信電波が得られ、安定した精度の傾斜角度の測定が可能になる。

実施の形態１０．
図１５は、この発明の実施の形態１０による傾斜角度測定装置を示す構成図である。図１５において、図６と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
上記実施の形態９で説明したように、対象物から反射して返ってくる電波が弱ければ、検出精度が悪化し、電波が弱いところでは、検波するダイオードの影響が大きいため、検波する前に、十分な入力を得て且つ検波出力が一定な値になるように制御する必要がある。
そこで、本実施の形態では、受信アンテナであるホーンアンテナ３２，３３と位相差検出手段３４の入力側の間に、それぞれ位相差検出手段３４への入力を一定にする増幅率の可変な増幅器３８，３９を設けると共に、上述のように傾斜角度を演算し、且つ増幅器３８，３９の増幅率を制御する機能を有する演算制御回路４０を位相差検出手段３４の出力側に設け、位相差検出手段３４からの検波出力のレベルに応じて演算制御回路３８により増幅器３８，３９の増幅率を制御して位相差検出手段３４への入力を一定にするいわゆるＡＧＣ回路を構成し、結果として位相差検出手段３４からの検波出力の値が常に一定な値になるように制御する。
また、この場合も、位相差検出手段３４への入力を一定にする演算制御回路４０の機能は、図１の角度検出装置にも適用可能であり、その場合、受信アンテナ３，４と分配器５，８の間に、それぞれ分配器５，８への入力を一定にする増幅率の可変な増幅器を設け、各増幅器の増幅率を演算制御回路２７で分配器５，８への入力を一定にするように制御するようにすればよい。

以上のように、この実施の形態１０によれば、検波する前に、位相差検出手段に対して十分な入力を得て且つ検波出力が一定な値になるように制御することで、精度の高い傾斜角度の測定が可能になる。
また、上記の各実施例における傾斜角度検出装置を車両に応用すれば、道路に対する車両の傾斜角度を測定でき、ヘッドライトの光軸システムが容易に構成できる。

この発明の実施の形態１による角度検出装置を示す構成図である。この発明の実施の形態１による角度検出装置における受信波形と検波値を示す波形図である。この発明の実施の形態１による角度検出装置における受信電波の位相差と検波出力を示す図である。この発明の実施の形態１による角度検出装置におけるダイオード検波による波形を示す図である。この発明の実施の形態１による角度検出装置における電波の方向検出方法を説明するための図である。この発明の実施の形態２による傾斜角度測定装置を示す構成図である。この発明の実施の形態３による傾斜角度測定装置を示す構成図である。この発明の実施の形態３による傾斜角度測定装置を示す構成図である。この発明の実施の形態４による傾斜角度測定装置を示す構成図である。この発明の実施の形態５による傾斜角度測定装置における分配器を示す構成図である。この発明の実施の形態６による傾斜角度測定装置における分配器とλ／６移相器を示す構成図である。この発明の実施の形態７による傾斜角度測定装置において、誘電体共振器を使用する発信器とその周辺回路を示す構成図である。この発明の実施の形態８による傾斜角度測定装置において、位相差検出手段内の検波器にＰＩＮダイオードを用いた場合を概略的に示す構成図である。この発明の実施の形態９による傾斜角度測定装置を示す構成図である。この発明の実施の形態１０による傾斜角度測定装置を示す構成図である。

符号の説明

１発信器、２送信アンテナ、３，４受信アンテナ、５，６，７，８，９，１０分配器、１１，１２，１３，１４移相器、１９，２０，２１，２２合成器、２３，２４，２５，２６検波器、２７演算制御回路、３０発信器、３１ホーンアンテナ（送信アンテナ）、３２，３３ホーンアンテナ（受信アンテナ）、３４位相差検出手段、３５路面、３６，３７，４０演算制御回路（角度演算手段）、３８，３９増幅器。

Claims

送信アンテナからの電波を受信する第１及び第２の受信アンテナと、
上記第１の受信アンテナで受信された電波を複数に分配する第１の分配器と、
上記第２の受信アンテナで受信された電波を複数に分配する第２の分配器と、
上記第１の分配器で複数に分配された各電波の位相をそれぞれ異なる位相量で移相する第１の移相器と、
上記第２の分配器で複数に分配された各電波の位相をそれぞれ異なる位相量で移相する第２の移相器と、
上記第１の移相器で移相された各出力と上記第２の移相器で移相された各出力とをそれぞれ合成する合成器と、
該合成器で合成された各出力を検波する検波器と、
該検波器の検波出力値から特定される上記第１及び上記第２の受信アンテナで受信した電波の位相差に基づいて電波の到来する角度を演算する角度演算手段とを備えた角度検出装置。
第１及び第２の分配器は、第１及び第２の受信アンテナで受信された電波を少なくとも３つにそれぞれ分配し、
第１及び第２の移相器、合成器及び検波器は、上記分配器で少なくとも３つに分配された電波を入力し、上記第１及び上記第２の受信アンテナで受信された電波に対して、同位相の位置での合成検波、位相差が１２０度の位置での合成検波及び位相差が−１２０度の位置での合成検波をそれぞれ行うことを特徴とする請求項１記載の角度検出装置。
少なくとも移相器および分配器は、基板の回路パターンによって構成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の角度検出装置。
移相器は、基板の回路パターンを、移相量相当する長さに調整したものを使用し、同位相で導く回路には等長の回路パターンを用いることを特徴とする請求項３記載の角度検出装置。
検波器は、高周波の検波にダイオードを使用することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の角度検出装置。
送信アンテナに接続された発信器に、誘電体共振器を用いることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の角度検出装置。
角度演算手段の出力に基づいて発信器の出力レベルを可変し、２つの受信アンテナが受信した受信電波を同じレベルに制御することを特徴とする請求項６項記載の角度検出装置。
２つの受信アンテナと分配器の間にそれぞれ増幅率を可変できる増幅器を設け、受信電波を一定なレベルに増幅することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の角度検出装置。
請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の角度検出装置を備え、送信アンテナからの電波の送信方向と２つの受信アンテナによる電波の受信方向を、ほぼ同方向の電波を反射する対象物に向けて該対象物に対する傾斜角度を測定することを特徴とする傾斜角度測定装置。
送信アンテナと２つの受信アンテナは、等距離に配置され、上記送信アンテナを中央にした直線状に、または、上記送信アンテナと上記２つの受信アンテナを２等辺三角形の頂点に配置したことを特徴とする請求項９記載の傾斜角度測定装置。
送信アンテナと、２つの受信アンテナの少なくとも一方にホーンアンテナを用いたことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の傾斜角度測定装置。
送信用のホーンアンテナの開口部を、受信用のホーンアンテナの開口部より対象物側へ突き出したことを特徴とする請求項１１記載の傾斜角度測定装置。
道路に対する車両の傾斜角度を測定することを特徴とする請求項９から請求項１２のうちのいずれか１項記載の傾斜角度測定装置。