JPS628741B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は木材、特に鋸で挽き出された木材の節
部およびこれに相当する部分を観測して木材の品
質決定、区別けを行なうマイクロ波による木材観
測装置に関する。特に、木材の節により生じるマ
イクロ波エネルギの急激な変化を観測するのに適
した大きさを有する簡単な、木材観測装置に関す
るものである。

（従来の技術） 木材を区別けするに際し、木材中の節を見分け
ることが重要である。従来の装置においては種々
の方法でこれがなされていた。従来技術の一例と
しては、鋸で挽き出された木材の表面を各種の装
置で光学的に走査し、光量を検出する光度計を用
いて、節による色の違いに基づいて必要とする検
出を行なつていた。また、他の方法では、木材の
節とその他の部分との間の機械的な相異を利用し
て節の検出を行なつていた。

節はその各部分においてマイクロ波エネルギの
透過に対して変化を生じることがわかつた。木材
を透過したりまた木材から反射されたりするマイ
クロ波エネルギは、節の近傍で振幅および位相が
変化する。これらの変化を木材の節なし部を透過
しあるいは節なし部から反射されるマイクロ波エ
ネルギと比較しながら観測し急激な変化が生じた
ときそれは節によるものであるといえる。

木材を透過するマイクロ波エネルギを用いると
節の平均的寸法がわかり、反射マイクロ波エネル
ギを用いると木材の所定表面にある目に見える節
の位置や大きさを測定できる。したがつて、木材
の全面について同様な測定を行えば、木材の外観
や木材が含む節の平均的な数による区別けを行な
うことができる。しかしながら、マイクロ波エネ
ルギを利用したこの種の従来技術は、大型で構造
が複雑であるばかりでなく、測定精度も充分とは
言えなかつた。

（発明が解決しようとする問題点） 従つて本発明が解決しようとする問題点は、従
来技術の上記欠点、すなわち、マイクロ波エネル
ギを利用して木材の節の有無、節の状態を検知す
る木材観測装置をどのように小型化し、簡単化
し、しかもどのようにして測定精度を高めるかと
いう点である。

（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、マイクロ波エネルギを利用し
て木材の測定を行なうに適した小型かつ簡単な構
造を有するとともに、木材の節部近辺における測
定値の急激な変化の観測を充分な測定精度をもつ
て行なうことができる、産業上極めて有利な観測
装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明によれば、マ
イクロ波送信用の１個の送信アンテナおよび近接
して配置された受信用の２個のアンテナからなる
受信アンテナ対あるいは近接して配置されたマイ
クロ波送信用の２個のアンテナからなる送信アン
テナ対および受信用の１個のアンテナを有する送
受信アンテナ装置、あるいは該送受信アンテナ装
置を複数個組み合わせた送受信アンテナ装置群を
備え、前記１個の送信アンテナあるいは２つのア
ンテナからなるアンテナ対より発射され被観測木
材を透過しあるいは該木材から反射され、前記送
受信アンテナ装置または送受信アンテナ装置群の
１個の受信アンテナまたは受信アンテナ対の２つ
のアンテナによつて受信されたマイクロ波の振
幅、強度、および位相のうちの少なくとも１つに
おいて所定の大きさの急激な変化が生じたときに
前記木材の節の存在を感知して木材の区分けを行
なう木材観測装置であつて、前記１個の送信アン
テナまたは前記送信アンテナ対から送信され前記
受信アンテナ対または前記１個の受信アンテナに
よつて受信されたマイクロ波を180度の位相差を
もつて重ね合せ、その重ね合されたマイクロ波を
検出器で検出し、前記受信アンテナ対または送信
アンテナ対の何れもが被観測木材の節のない部分
に対向しているときには前記検出器からの出力が
実質的に零である平衡状態を示し、前記受信アン
テナ対または送信アンテナ対の何れか一方が被観
測木材の節に対向しているときには前記検出器か
らの出力が零とは異なる値を示すことによつて節
の存在を検出するようにしたことを特徴とする、
マイクロ波による木材観測装置が提供される。

例えばマイクロ波エネルギが媒体を介して伝播
すると、先ず媒体物質の誘電率および比抵抗の大
きさによつてエネルギの変化が決まる。木材とく
に鋸で挽かれた木材では、節とその他の部分とで
は上記性質がはつきりと相異するので、マイクロ
波エネルギの集中部分を木材の節の部分から木材
の他の部分へまたはその逆の方向へ動かすと、透
過マイクロ波エネルギおよび反射マイクロ波エネ
ルギの性質に明瞭な変化が生じる。そして、この
変化は透過もしくは反射マイクロ波エネルギの強
さあるいは位相またはその両方を測定する適当な
アンテナ構造体を用いることによつて観測でき
る。節を囲む領域の樹質は木材の他の部分の通常
の特性と相違し、その程度は節の近くで木材を透
過しもしくは反射したマイクロ波エネルギの強さ
あるいは位相またはその両方の変化が同じ木材の
節なし部で測定した値と比較して観測できるほど
である。

本発明では、このような測定がたとえば板であ
る木材の互に隣接した領域におけるマイクロ波エ
ネルギの強さあるいは位相またはその両方を比較
することによつて行なわれ、装置の出力はこれら
の領域間の相違からなり、特に、節のない平衡状
態では出力がないか出力は最小となる。したがつ
て、零出力は問題の領域において板が一様である
ことを示す。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の実施例につ
き詳細な説明をする。どの実施例の装置も適当な
コンベヤと共に使用され、その場合、木材を静止
測定点に対して搬送してもよく逆に被測定木材に
対して可動測定装置を動かしてもよい。どちらに
しても本発明の効果は変らない。木材を動かす場
合は装置に対する木材の相対運動がなされるので
あり、このような相対運動は木材および装置のい
ずれを動かしても可能である。

第１図および第２図の受信装置は受信用アンテ
ナとして導波管１１を備え、この導波管１１はそ
の前端部分、すなわち単一の送信機から送信され
るマイクロ波が、鋸で挽き出された木材を透過
し、もしくはそこから反射されて到達する導波管
１１の入口部分で、Ｈ面（電磁波の磁界面）にお
かれた隔離材１３によつて２分割され２個の別個
の導波管部分として１対の受信アンテナ対を形成
している。導波管１１の後端部分には検出器とし
て作用するダイオード１２が配置され、２個の導
波管部分は検波器１２の前方で連通するように構
成されている。２分割しても導波管１１を通過す
るマイクロ波エネルギに直接影響を与えるもので
はないが、前記２個の導波管部分の一方には適当
な材料からなる遅延部材１４を配置する。この部
材１４は上記一方の導波管部分中の伝播波が他方
の導波管中の伝播波に対して180度もしくは180度
の奇数倍だけ遅延するような相互関係を持つよう
に選択された電気的性質および長さを有する材料
で作られる。上記別個の２個の導波管部分を通過
した波が重ね合されると、２個の導波管部分の各
入口部分でのマイクロ波が互いに同じ位相、振幅
を有していれば２個の導波管部分をそれぞれ通過
した波は互いに打ち消し合う。したがつて、この
測定装置にあつては、平衡状態すなわち鋸で挽き
出された木材が一様であるとき検出器１２の出力
は零となる。

節部あるいは節領域のために２個の導波管部分
にそれぞれ入射するマイクロ波の大きさが異なつ
たり位相差があると検出器１２から出力にそれに
対応する変化が生じて零でない出力が得られるこ
とは容易に理解されよう。鋸で挽き出された木材
の反対側に位置されたアンテナからマイクロエネ
ルギを放射する場合、前記２個の導波管部分に不
平衡が生ずると鋸で挽き出された木材の平均マイ
クロ波エネルギ透過率に急激な変化が現われる。
これは節として認識される。同様に、鋸で挽き出
された木材の同じ側に送信アンテナと本実施例と
同様な一対の受信アンテナとを設けると、木材か
ら反射されたマイクロ波エネルギをモニタするこ
とができ、この一対の受信アンテナの受信エネル
ギに不平衡があると木材の反射的性質が急激に変
つたことを示す。この反射的性質は木材の表面に
関係するものであり、この場合の不平衡状態は木
材の各側に鋸で挽き出された木材の外観に大きな
影響を与える節領域があることを示す。

前記遅延部材１４の寸法は、当然、測定に用い
られる周波数に関係する。この部材１４の導波管
方向の長さは、部材１４が置かれた方の導波管部
分を伝播するマイクロ波が測定用周波数において
できるだけ正確に180度もしくは180度の奇数倍の
移相を受けるように選ばれねばならない。この移
相は、周波数に依存して定められるのではある
が、受信器が所定の周波数に同調されているから
測定の障害にはならない。さらに、平衡状態にお
いて種々の周波数に対して得られる応答特性曲線
は装置の応用目的および必要な精度に対して充分
に平担である。

第３図および第４図は本発明の第２実施例を示
し、一対の受信アンテナが導波管の２つの導波管
部分１５，１６として構成され、これらのアーム
部分は適当に接近させて配置されている。図面を
簡単明瞭にするために余分な折り曲げ部を設けて
いないが、互に所定距離離間した導波管のアーム
部分１５，１６あるいはこれらに接続したホーン
アンテナで受信される。アーム部分１５，１６は
図示するように互いに近づく方向に曲がり馬蹄形
をなして結合されている。そこで、アーム部分１
５から入力されて伝播するマイクロ波エネルギは
馬蹄形の中心点に達し、反対方向に曲げられた第
２のアーム部分１６に対向する。すなわち、アー
ム部分１５および１６にそれぞれ入射するマイク
ロ波エネルギが相互に等しいならば馬蹄形ウエー
ブガイドの中央に置かれた検出器１２のところで
打ち消し合う。検出器１２から導波管の一端まで
の距離が検出器１２から導波管の他端までの距離
よりも波長の整数倍だけ長いときにも同じ結果が
得られる。

この過程を説明するために第３図に電界ベクト
ルを矢印で描き導波管の折曲部におけるベクトル
の回転状態を示す。この図示から、平衡状態にお
いては馬蹄形導波管の中央部において電界が相互
に反対向となること理解されよう。導波管のアー
ム部分１５，１６は必要に応じ更に接近して配置
することができるから本実施例の装置も第１図、
第２図の装置と全く同様に動作する。

第５図の実施例では、導波管の両端部もしくは
これらに接続したホーンアンテナで受信されたエ
ネルギが180度の位相差で重ね合される。導波管
は広い側の面（Ｈ面）で折り曲げられ、検出器１
２は導波管の一端までの距離が半波長のａ倍であ
り他端までの距離が半波長のｂ倍であるような位
置で導波管中に配置される。ｂおよびａは奇数で
ある。マイクロ波技術から知られるように、被測
定木材が一様な板の場合、検出器１２からの出力
は零である。第６図においては、導波管が同軸ケ
ーブルあるいは他の相当伝送ラインで置き換えら
れ適当なアンテナ１７，１８を各端部に接続され
る。この場合も、係数ｂおよびａが奇数であれば
被測定木材が一様な板である場合検出器１２から
の出力は零となる。

第７図においても導波管は広い側の面（Ｈ面）
で折り曲げられて一対の受信アンテナを形成して
いるが、導波管の各端部から入力されたマイクロ
波エネルギはＥ面（電磁波の電界面）内でＴ接合
されたＥ面Ｔ接合器を通して検出器１２により検
出される。検出器１２から導波管の各端部までの
長さは波長のｍ倍およびｎ倍であり、マイクロ波
技術から知れるように、ｍおよびｎが整数であれ
ば被測定木材が一様な板である場合検出器１２の
出力は零となる。

第８図の実施例は反射マイクロ波エネルギの測
定原理に従つて測定するためのものである。この
実施例における装置では、送信および受信アンテ
ナ構造体が例えばプリント配線技術のような方法
で単一の装置として組み立てられている。したが
つて、簡単な構造で製造コストも安く、かつ小形
な装置が得られる。

送信アンテナ２１は装置の中央に置かれる。受
信アンテナ対２２，２３は、図示のプリント回路
では、送信アンテナのリード線に対して対称的に
配設される。したがつて、送信アンテナの両側の
近傍で被測定木材の反射的特性が一様であれば両
受信アンテナ対には通常等しい強さのエネルギが
簡単に得られる。受信アンテナ対２２と２３との
相互接続は、双方のアンテナリード線からのマイ
クロ波エネルギが検出器１２のところで180度の
位相差を有し、したがつて一様な反射波が互いに
打ち消し合うような関係になされる。送信アンテ
ナ２１と受信アンテナ対２２，２３とは接地部材
２５で囲みそれらの間の干渉を少なくしている。
検出器１２から受信アンテナリード２２，２３ま
での距離をそれぞれ半波長のａ倍およびｂ倍と
し、ａ，ｂをそれぞれ奇数としたときにこの関係
が得られる。送信アンテナは適当な発振器２４に
接続される。

送信アンテナ２１と各受信アンテナ２２，２３
との間の距離が比較的小さく検出器２１への入力
が各受信アンテナに入射するマイクロ波エネルギ
の強さの差に等しいとき、急激に特性が変化する
ような反射体が送信アンテナと受信アンテナの導
体の近くに存在するならば検出器１２からは零以
外の出力が得られることが容易に理解されよう。
被測定木材中に充分な湿気がある場合節領域にお
ける反射的性質にこのような差が生じることが知
られている。したがつて、木材が送受信アンテナ
を通過するよう搬送され、発振器２４が送信アン
テナにマイクロ波エネルギを供給しているとき、
木材がアンテナ対を通過するときに検出器１２が
不平衡を示せばそのとき節の縁部がアンテナを通
過したこととなる。

図には送信アンテナと受信アンテナ対とが被測
定木材の同一側に設けられている場合すなわち木
材からの反射波を測定する装置が示されている
が、送信アンテナ側の接続をはずしこれを測定木
材の反対側へ移せば、木材を透過するマイクロ波
エネルギを測定するような変更を本実施例に加え
得ることは明らかであろう。

第９図は第８図と同様な装置を示すが、本実施
例では２個の送信アンテナと１個の受信アンテナ
が使用される。すなわち、第８図の実施例と比較
するとき波は反対方向に進む。この構成は発振器
２４からの供給を外側に設けた送信アンテナ導体
２６，２７に接続するよう変更し、検出器１２を
中央の受信アンテナ２８に接続するようにするだ
けで得られる。発振器２４からの給電の仕方は先
の実施例の検出器配置と同様であつて、送信アン
テナ対から放射したマイクロ波エネルギは両側の
アンテナ部で180度の位相差を有する。

第１０図の装置は上述の装置と動作原理は同様
であるが本実施例では試料すなわち木材の木目の
方向のずれを示すことができる。アンテナ対２９
および３０は接近して設けられ、後述する原理に
従つて決まる大きさの角度を相互の間に形成する
ように方向が定められる。アンテナ対２９，３０
は送信アンテナ、受信アンテナのいずれかとして
動作するが、アンテナ３１はアンテナ２９，３０
の動作に応じて受信アンテナあるいは送信アンテ
ナとして動作する。アンテナ２９および３０はア
ンテナ３１に関して対称的に該アンテナ３１の両
側に設けられる。そして、反射波測定においては
これらのアンテナは木材３２の同一片側に取り付
けられるが透過波測定においては受信アンテナと
送信アンテナとはそれぞれ被測定木材の反対側に
配置される。アンテナ２９および３０の角度はア
ンテナ３１の長手面に関して対称であつてアンテ
ナ２９，３０の電界（いわゆるＥ面）に平行な面
がＥ面に対してα_１＝−α_２となるようにそれぞ
れ角α_１，α_２をなす。鋸で挽き出された木材を
測定する場合は角α_１，α_２をそれぞれ＋45度、
−45度とするのが好適である。

このように45度に選ぶことによつて木目の最大
斜度を測定できる。なぜならば木目が傾斜してい
る場合は異なる信号の位相および振幅が信号間で
変化するので得られる差信号は木目の傾斜が増加
するにつれて漸次増加し最終的に木目が２個のア
ンテナのうちの一方の電界と平行になるときすな
わち同時に木目が他方のアンテナの電界に対して
垂直であるときに傾斜がほぼ最大になるからであ
る。

上記に加えて、アンテナ対２９と３０の測定信
号は互に180度位相差がある。つまり、アンテナ
対２９と３０はＥ面におけるＴ型接続を介して方
形導波管により整合装置３３に接続されるか、あ
るいはまた、整合装置３３とアンテナ対２９およ
び３０との間のそれぞれの伝送路の電気的長さに
半波長又は半波長の奇数倍だけの差が与えられ
る。この場合、平衡状態で、すなわち被測定木材
の木目が、等しい角度で対称的に配置されたアン
テナの作用領域を通過するとき受信器から零出力
が（ノイズは無視する）得られる。その理由はこ
のとき被測定木材からのそれぞれの信号の強度が
前述の位相差のために互に打ち消し合うからであ
る。

なお、第３図から第７図に示す実施例におい
て、導波管の端部を第１０図に示すように傾斜さ
せて設けても、ひねり導波管を用いれば所期の目
的を達成する構成をうることができる。

送信装置とこれに対応する受信用検出器は２個
の「箱」３３および３４として図示されている
が、実施態様によつては３３，３４のいずれか一
方が送信器となり他方が検出器となる。

木材３２が検出器に対して長手方向に動くと
き、アンテナ対２９，３０で発射されたかもしく
は受信された信号間のずれは木材の品質の変化を
示す。何を指示させたいと望むかということに応
じて、不平衡な各点は木材の欠点として示された
り、他の信号から分離した節信号を示したり、残
余の信号は鋸で挽き出された木目方向がひずんで
いることを示す。

本発明の装置で用いられるべきマイクロ波エネ
ルギ送信器や検出器１２は無線技術の当業者には
なじみ深い装置であるのでこれらについて特別な
説明は不要である。したがつて、前記した実施例
に基づいて、本願特許請求の範囲を要旨とする本
発明を実現し得るものである。

アンテナ対におけるアンテナの若干な距離差あ
るいは例えば温度変化に起因するリード線の電気
的長さの変化により一様な板の場合ですら平衡が
破られることがある。アンテナ対を検出器に接続
するリードが電気的に不等な長さであるときは、
送信周波数を少しだけ変化させて新たな平衡位置
を見つけ出す。このためには例えば電子装置によ
り正常な平衡状態が得られるように例えば送信周
波数を連続的に制御すればよい。制御回路の時定
数を適当に選べば、節は制御電圧の急激な増加と
して示され、また時定数が小さい場合は周波数の
急激な変化として示される。

前述の実施例では１個の受信アンテナもしくは
２個のアンテナからなる受信アンテナ対が用いら
れたが、数個の受信アンテナを順次設けて試料す
なわち木材の幅全体をカバーし、接近した特定の
指示毎に節もしくは木目方向のずれ部を示すこと
ができるのはもちろんである。

（発明の効果） 本発明によれば、近接して配置された２個のア
ンテナからなる受信アンテナ対によつて受波され
たマイクロ波を互いに180度の位相差をもつて重
ね合せ、この重ね合されたマイクロ波を検出器で
検出し、あるいは２個のアンテナからなる送信ア
ンテナ対から180度の位相差をもつて発射された
マイクロ波を受信アンテナで受信し検出器で検出
し、受信器に到達した２つのマイクロ波エネルギ
が等しいときは検出器から平衡を示す零出力が得
られ、アンテナ対の一方のアンテナに対向して節
があるときは零とは異なる出力が得られる。

したがつて、木材をアンテナの作用域で通過さ
せた直後にその区別けができ、また木材の価値の
高い節なし部を分離したり探し出したりする自動
切断が可能である。

本発明の好適な実施例は、180度位相差が、前
端部分が隔離材により２分割されて２個の別個の
導波管部分をなすが検出器の前方で連通するよう
に形成された導波管によつて得られるよう、前記
別個の導波管部分の一方には遅延部材が設けてあ
つて該部材の電気的性質および長さにより一方の
導波管部分中を伝わるマイクロ波を他の導波管部
分中を伝わるマイクロ波に対して180度もしくは
180度の奇数倍だけ遅延させることを特徴とす
る。その結果、受信装置に入射する信号が簡単で
好適な構造によつて検出器に伝送される。

本発明の他の実施例は、180度位相差が、２つ
のアンテナからなる受信アンテナ対を、異なる長
さの導波管、同軸ケーブルその他の伝送経路を用
いて経路の電気的長さの差が測定周波数において
半波長の奇数倍であるように共通な検出器へ接続
することによつて得られることを特徴とする。こ
のため、アンテナの相互間隔を変えることが可能
である。また、180度位相差が、１対の受信アン
テナを、方形導波管を用いて該アンテナからＥ面
のＴ型接続点に到る導波管長さが電気的に等しい
か電気的長さが波長の整数倍だけ異なるように前
記Ｔ型接続点の直列分路中の共通検出器へ接続す
ることによつて得られることを特徴とする。この
実施例によつてもアンテナの相互間隔を変え得
る。

本発明の他の実施例は、送信アンテナと受信ア
ンテナ対とが木材の同一側に設けられ、該受信ア
ンテナは送信アンテナに関して対称的にその両側
に配置されていることを特徴とする。これによ
り、送信アンテナのみならず受信アンテナも一つ
の装置として組み合せることができる。この構成
は簡単でかつ製造コストの安い装置を与える。こ
の実施例の装置は木材からの反射にもとづく測定
をなすためのものである。

本発明のさらに他の実施例は、受信アンテナ対
から検出器に到る経路（すなわち導波管等）の電
気的長さが異なるとき、一様な木材片に対向する
装置で180度位相差が得られるように送信周波数
を電子的に制御することによつて平衡状態が保た
れることを特徴とする。アンテナの間隔が若干異
なつたり、例えば温度変化に起因して経路の電気
的長さが変化するために一様な板が不平衡になつ
た場合でも、送信周波数が例えば電子的に連続的
に少しだけ変化されて平衡を保つことができる。

本発明の他の実施例は、送信アンテナが２個設
けられてこれらの送信アンテナ対からのマイクロ
波は互いに180度の位相差を有し、該２個の送信
アンテナの発信エネルギによつて受信アンテナ中
に生じる検出量は平衡状態で零出力として得ら
れ、いずれかの送信アンテナに対向して節が在る
と零とは異なる出力が得られることを特徴とす
る。したがつて、装置は前述と同様に動作しマイ
クロ波は反対方向に伝播する。この実施例は、マ
イクロ波エネルギが１対のアンテナから送信さ
れ、この対に関し対称的に配置されたアンテナで
受信される場合に好適である。鋸で挽き出された
木材を透過するマイクロ波エネルギを用いて測定
するモードでは、この理由により、送信アンテナ
を木材の片側に所望なだけ接近して配置し受信ア
ンテナを他の側で該送信アンテナ対の中間点に配
置する。木材からの反射マイクロ波エネルギを用
いる測定方法では、受信アンテナを２つの送信ア
ンテナの間に適当な仕方で配置する。送信アンテ
ナ対が放射するマイクロ波エネルギは180度位相
差を有するから、一様な木材に対し受信アンテナ
には零出力が得られる。

発振器もしくは相当部材から供給されるマイク
ロ波エネルギは異なつた送信アンテナに分配され
180度もしくは180度の奇数倍の位相差を生じる伝
送路は異なるアンテナに対し異なる長さを有す
る。あるいは、他のモードでは前記位相差をアン
テナ対が放射するマイクロ波エネルギに持たせ
る。このような位相差を持たせるための別の実施
例は、上述の種々の実施例を参照して可能な態様
を考えてみるとき、受信器側で位相差を生じさせ
たのと同様にして実現できる。前記上述の種々の
実施例で位相差を送信アンテナ側で生じさせるよ
うに変形することは当業者には容易なことであ
る。

本発明のさらに他の実施例は、アンテナ対を構
成する第１、第２のアンテナが相互に対称でかつ
装置の第３アンテナおよび試料の主寸法に対して
傾斜して設けられ、これにより偏波方向の相異に
起因して生じる試料からのマイクロ波範囲信号の
位相差あるいは振幅差またはその両方によつて木
目方向の主寸法方向からのずれ量を示すようにし
たことを特徴とする。したがつて、この実施例に
よれば、木目の方向を明らかにして木材の区別け
をなし得る。例えば板のような木材片をアンテナ
の作用域で通過させた直後に区別けしたり、木材
の価値の高い節なし部を分離したり探し出したり
する自動切断が可能となる。零出力は、板が一様
でかつ各領域で木目が真直であることを示す。

アンテナ対を板および第３アンテナの方向に対
して対称かつ傾斜させて取り付ける角度は45度と
すると好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の装置の受信アンテナ
の一実施例を示す図、第３図、第４図は本発明の
装置の受信アンテナの他の実施例を示す図、第５
図から第７図は受信アンテナの各種実施例を示す
図、第８図、第９図は送信アンテナと受信アンテ
ナを単一の装置とした構成した本発明の別の実施
例を示す図、第１０図は木目方向の測定に適用し
た本発明装置の実施例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波送信用の１個の送信アンテナおよ
   び近接して配置された受信用の２個のアンテナか
   らなる受信アンテナ対を有する送受信アンテナ装
   置、あるいは該送受信アンテナ装置を複数個組み
   合わせた送受信アンテナ装置群を備え、前記送信
   アンテナより発射され被観測木材を透過しあるい
   は該木材から反射され、前記送受信アンテナ装置
   または送受信アンテナ装置群の受信アンテナ対に
   よつて受信されたマイクロ波の振幅、強度、およ
   び位相のうちの少なくとも１つにおいて所定の大
   きさの急激な変化が生じたときに前記木材の節の
   存在を感知して木材の区分けを行なう木材観測装
   置であつて、前記受信アンテナ対の２つのアンテ
   ナによつて受信された各マイクロ波を180度の位
   相差をもつて重ね合せ、その重ね合されたマイク
   ロ波を検出器で検出し、前記受信アンテナ対の２
   つのアンテナの何れもが被観測木材の節のない部
   分に対向しているときには前記検出器からの出力
   が実質的に零である平衡状態を示し、前記受信ア
   ンテナ対の何れか一方のアンテナが被観測木材の
   節に対向しているときには前記検出器からの出力
   が零とは異なる値を示すことによつて節の存在を
   検出するようにしたことを特徴とする、マイクロ
   波による木材観測装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記受信アンテナ対は、導波管１１によつて
   構成され、該導波管１１はその前端部分が隔離材
   １３によりＨ面で２分割され２個の別個の導波管
   部分として前記受信アンテナ対をなすとともに前
   記検出器１２の前方で互いに連通するように形成
   されていて、前記２個の導波管部分のうちの一方
   には遅延部材１４が設けてあつて該遅延部材１４
   の電気的性質および長さにより該一方の導波管部
   分中を伝わるマイクロ波を他方の導波管部分中を
   伝わるマイクロ波に対して180度もしくは、180度
   の奇数倍だけ遅延させることにより前記180度の
   位相差を得るよう構成したことを特徴とするマイ
   クロ波による木材観測装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記受信アンテナ対は、異なる長さの導波
   管、同軸ケーブル、あるいはその他の伝送経路を
   用いて前記検出器１２へ接続し、各受信アンテナ
   から該検出器へ至る電気的長さの差が測定マイク
   ロ波の半波長の奇数倍であるように設定すること
   によつて前記180度の位相差を得るよう構成した
   ことを特徴とするマイクロ波による木材観測装
   置。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記180度の位相差は、前記受信アンテナ対
   を、導波管を用いてＥ面内におけるＴ型接続点の
   直列分岐における前記検出器に接続し、各アンテ
   ナから該接続点に至る導波管の電気的長さが等し
   いか波長の整数倍だけ異なるようにすることによ
   つて前記180度の位相差を得るよう構成したこと
   を特徴とするマイクロ波による木材観測装置。 ５ 特許請求の範囲第１項、第３項または第４項
   に記載の装置において、前記送信アンテナ２１と
   前記受信アンテナ対２２，２３とは被観測木材の
   同一側に設けられ、該受信アンテナ対の２つのア
   ンテナは前記送信アンテナに関して対称に該送信
   アンテナの両側に設けられていることを特徴とす
   るマイクロ波による木材観測装置。 ６ 特許請求の範囲第１項、第３項または第５項
   に記載の装置において、前記受信アンテナ対から
   前記検出器１２に至る導波管あるいは伝送経過が
   電気的に異なる長さを有するとき、一様な木材に
   対して前記180度位相差が得られるようにマイク
   ロ波周波数を電子的に制御することによつて平衡
   位置が保たれるよう構成したことを特徴とするマ
   イクロ波による木材観測装置。 ７ 特許請求の範囲第１項および第３項から第６
   項の内いずれか１項に記載の装置において、前記
   受信アンテナ対を構成する第１と第２のアンテナ
   ２９，３０が相互に対称でかつ前記送信用の第３
   アンテナ３１および被観測木材の主面に対して傾
   斜して設けられ、これにより前記第１と第２のア
   ンテナの偏波方向の相違に起因して生じる被観測
   木材からのマイクロ波の位相差あるいは振幅差ま
   たはその両方によつて木目方向の主面方向からの
   ずれ量を示すよう構成したことを特徴とするマイ
   クロ波による木材観測装置。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の装置におい
   て、前記受信アンテナ対２９，３０を被観測木材
   ３２および第３アンテナ３１の方向に対して対称
   かつ傾斜させて取り付ける角度は45度であること
   を特徴とするマイクロ波による木材観測装置。 ９ 特許請求の範囲第７項または第８項に記載の
   装置において、前記第１、第２、および第３のア
   ンテナ２９，３０，３１はホーンアンテナである
   ことを特徴とするマイクロ波による木材観測装
   置。 １０ 近接して配置されたマイクロ波送信用の２
   個のアンテナからなる送信アンテナ対および受信
   用の１個のアンテナを有する送受信アンテナ装
   置、あるいは該送受信アンテナ装置を複数個組み
   合わせた送受信アンテナ装置群を備え、前記送信
   アンテナ対の２つのアンテナより発射され被観測
   木材を透過しあるいは該木材から反射され、前記
   受信アンテナによつて受信されたマイクロ波の振
   幅、強度、および位相のうちの少なくとも１つに
   おいて所定の大きさの急激な変化が生じたときに
   前記木材の節の存在を感知して木材の区分けを行
   なう木材観測装置であつて、前記送信アンテナ対
   のそれぞれのアンテナから180゜の位相差をもつ
   て発射されたマイクロ波を前記受信アンテナによ
   つて同時に受波したものを検出器で検出し、前記
   送信アンテナ対の２つのアンテナの何れもが被観
   測木材の節のない部分に対向しているときには前
   記検出器からの出力が実質的に零である平衡状態
   を示し、前記送信アンテナ対の何れか一方のアン
   テナが被観測木材の節に対向しているときには前
   記検出器からの出力が零とは異なる値を示すこと
   によつて節の存在を検出するようにしたことを特
   徴とする、マイクロ波による木材観測装置。 １１ 特許請求の範囲第１０項に記載の装置にお
   いて、前記送信アンテナ対は、導波管によつて構
   成され、該導波管はその前端部分が隔離材によつ
   てＨ面で２分割され２個の別個の導波管部分とし
   て前記送信アンテナ対をなすとともに該送信アン
   テナ対へのマイクロ波の送信部の前方で互いに連
   通するように形成されていて、前記２個の導波管
   部分のうちの一方には遅延部材が設けられ、該部
   材の電気的性質および長さにより該一方の導波管
   部分中を伝わるマイクロ波を他方の導波管部分を
   伝わるマイクロ波に対して180度もしくは180度の
   奇数倍だけ遅延させることにより前記180度の位
   相差を得るよう構成したことを特徴とするマイク
   ロ波による木材観測装置。 １２ 特許請求の範囲第１０項に記載の装置にお
   いて、前記送信アンテナ対は、異なる長さの導波
   管、同軸ケーブル、あるいはその他の伝送経路を
   用いて共通の発振器に接続し、各送信アンテナか
   ら該発振器に至る電気的長さの差が測定マイクロ
   波における半波長の奇数倍であるように設定する
   ことによつて前記180度の位相差を得るよう構成
   したことを特徴とするマイクロ波による木材観測
   装置。 １３ 特許請求の範囲第１０項に記載の装置にお
   いて、前記180度の位相差は、前記送信アンテナ
   対を、導波管を用いてＥ面内におけるＴ型接続を
   介して前記発振器に接続し、各送信アンテナから
   前記Ｔ型接続までの電気的長さを互いに等しくす
   るか波長の整数倍だけ異なるようにすることによ
   つて前記180度の位相差を得るよう構成したこと
   を特徴とするマイクロ波による木材観測装置。 １４ 特許請求の範囲第１０項、第１２項または
   第１３項に記載の装置において、前記送信アンテ
   ナ対と前記受信アンテナとは被観測木材の同一側
   に設けられ、該送信アンテナ対の２つのアンテナ
   は該受信アンテナに関して対称に該受信アンテナ
   の両側に配設されていることを特徴とするマイク
   ロ波による木材観測装置。 １５ 特許請求の範囲第１０項、第１２項または
   第１４項に記載の装置において、前記発振器から
   前記送信アンテナ対の２つのアンテナに至る各経
   路の電気的長さが異なるとき、一様な木材で前記
   180度の位相差が得られるように送信マイクロ波
   周波数を電子的に制御することによつて平衡状態
   が保たれるよう構成したことを特徴とするマイク
   ロ波による木材観測装置。 １６ 特許請求の範囲第１０項および第１２項か
   ら第１５項の内いずれか１項に記載の装置におい
   て、前記送信アンテナ対を構成する第１と第２の
   アンテナ２９，３０が相互に対称でかつ前記受信
   用の第３アンテナ３１および被観測木材の主面に
   対して傾斜して設けられ、これにより前記第１と
   第２のアンテナの偏波方向の相違に起因して生じ
   る被観測木材からのマイクロ波の位相差あるいは
   振幅差またはその両方によつて木目方向の主面方
   向からのずれ量を示すよう構成したことを特徴と
   するマイクロ波による木材観測装置。 １７ 特許請求の範囲第１６項に記載の装置にお
   いて、前記送信アンテナ対２９，３０を被観測木
   材３２および第３アンテナ３１の方向に対して対
   称かつ傾斜させて取り付ける角度は45度であるこ
   とを特徴とするマイクロ波による木材観測装置。 １８ 特許請求の範囲第１６項または第１７項に
   記載の装置において、前記第１、第２、および第
   ３のアンテナ２９，３０，３１はホーンアンテナ
   であることを特徴とするマイクロ波による木材観
   測装置。