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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-27
(45)【発行日】2022-02-04
(54)【発明の名称】アンテナ装置及び通行ゲート
(51)【国際特許分類】
H01Q 1/52 20060101AFI20220128BHJP
H01Q 21/06 20060101ALI20220128BHJP
H01Q 21/24 20060101ALI20220128BHJP
H01Q 17/00 20060101ALI20220128BHJP
【ＦＩ】
H01Q1/52
H01Q21/06
H01Q21/24
H01Q17/00
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021084078
(22)【出願日】2021-05-18
【審査請求日】2021-05-18
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】515305441
【氏名又は名称】ＲＦルーカス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100139686
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 史朗
(74)【代理人】
【識別番号】100190355
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 紀央
(72)【発明者】
【氏名】上谷 一
【審査官】鈴木 肇
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－０８３７３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２１６５２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０６６４９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０９９２６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－００５８１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－１９９５０３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｑ １／００－２５／０４
Ｇ０６Ｋ ７／００－ ７／１４
Ｇ０６Ｋ １７／００－１９／１８
Ｇ０６Ｑ ５０／００
Ｇ０７Ｂ １１／００－１７／０４
Ｇ０７Ｇ １／００－５／００
Ｈ０４Ｂ ５／００－５／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子のそれぞれに所定の特性に応じた電力と位相とが設定された単位アンテナアレイと、前記単位アンテナアレイにおける複数のアンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子を、所定部分を除いて電磁波を隠蔽するように設けられる導体による遮蔽物とを備えるアンテナ装置における１以上の前記単位アンテナアレイが配置されるアンテナ装置部を、通行者が通過する通路に対応する位置に設けるようにされ、
前記アンテナ装置部の単位アンテナアレイにおける複数のアンテナ素子は、通行者の通過方向に沿うように配置され、
前記遮蔽物は、前記アンテナ装置部におけるアンテナ素子のうち、前記通過方向において最端に配置されたアンテナ素子に対して設けられる
通行ゲート。
【請求項2】
前記一部のアンテナ素子に対応する所定の位置に対して設けられる導体片を備える請求項１に記載の通行ゲート。
【請求項3】
前記導体片は、単位アンテナアレイにより放射される電波の波長に基づく所定長の辺を有する方形である請求項２に記載の通行ゲート。
【請求項4】
前記単位アンテナアレイにおける前記複数のアンテナ素子はそれぞれ円偏波により電波を放射するパッチアンテナである請求項１から３のいずれか一項に記載の通行ゲート。
【請求項5】
前記アンテナ装置部を通行ゲートの通路に対応して設けられる床または天井に配置し、前記通路に沿った側面に電波吸収材が設けられる
請求項１から４のいずれか一項に記載の通行ゲート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンテナ装置及び通行ゲートに関する。
【背景技術】
【0002】
アンテナの周囲に、アンテナ近傍で電波を吸収または反射することでアンテナの指向特性を変更する指向特性変更部材を設け、指向特性変更部材の、アンテナに対する位置関係を調整することで指向特性を変更可能な技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－１６５７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の構成では、アンテナに対して指向特性変更部材を設ける必要があり、例えば構造も複雑であり、汎用性も低くなる。このため、簡易な構成によりアンテナの特性の変更が実現できるようにすることが好ましいという側面がある。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成によりアンテナの特性の変更が実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決するための本発明の一態様は、複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子のそれぞれに所定の特性に応じた電力と位相とが設定された単位アンテナアレイと、前記単位アンテナアレイにおける複数のアンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子を、所定部分を除いて電磁波を隠蔽するように設けられる導体による遮蔽物とを備えるアンテナ装置である。
【0007】
また、本発明の一態様は、上記のアンテナ装置における１以上の前記単位アンテナアレイが配置されるアンテナ装置部を、通行者が通過する通路に対応する位置に設けるようにされた通行ゲートである。
【発明の効果】
【0008】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成によりアンテナの特性の変更が実現できるようになるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態における通行ゲートの外観例を示す斜視図である。
【図2】本実施形態における通行ゲートを平面方向からみた図である。
【図3】本実施形態におけるアンテナ装置部を平面方向からみた図である。
【図4】本実施形態におけるアンテナユニットのアンテナ形成パターンの一例を示す図である。
【図5】本実施形態における遮蔽物を設けたアンテナユニットの態様例を示す図である。
【図6】本実施形態における遮蔽物を設けたアンテナユニットによるアンテナ装置部の態様例を示す図である。
【図7】本実施形態における試験板の態様例を示す図である。
【図8】本実施形態におけるアンテナユニットについての試験結果を示す図である。
【図9】本実施形態における遮蔽物と導体片を設けたアンテナユニットの態様例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図１は、本実施形態のアンテナ装置を備える通行ゲート１の外観例を示す斜視図である。図２は、通行ゲート１を平面方向からみた図である。
通行ゲート１は、いわゆるウォークスルー決済に対応するもので、店舗において客が購入する商品についての精算（決済）を行うために用いられる。店舗にて、客は、自分が購入しようとする商品を商品棚等から取り出し、買い物袋に入れるようにする。商品にはＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentifier）タグが付されている。客は、自分が購入しようとする商品を買い物袋に入れ終えると、会計のために商品の入った買い物袋を持ちながら通行ゲート１を通過する。
通行ゲート１は、いわゆるウォークスルー決済に対応するもので、店舗において客が購入する商品についての精算（決済）を行うために用いられる。店舗にて、客は、自分が購入しようとする商品を商品棚等から取り出し、買い物袋に入れるようにする。商品にはＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentifier）タグが付されている。客は、自分が購入しようとする商品を買い物袋に入れ終えると、会計のために商品の入った買い物袋を持ちながら通行ゲート１を通過する。
【0011】
客が通行ゲート１を通過する際、通行ゲート１に設けられたアンテナと買い物袋に入れられている商品に付されたＲＦＩＤタグとが電波の送受信を行う。これにより、通行ゲート１が備えるＲＦＩＤタグリーダによって、商品に付されたＲＦＩＤタグに記憶されている商品の情報が読み取られる。読み取られた商品の情報は、通行ゲート１からサーバに送信される。サーバは受信された商品の情報を利用して精算を行う。
【0012】
精算対象の商品と客との対応付けは、例えば客が、自分の所持するスマートフォンなどの携帯端末に表示させた客識別コード（例えば、２次元コード）を通行ゲート１に対応するコードリーダに読み取らせるようにされる。サーバは、コードリーダにより読み取られた客識別コードと、通行ゲート１から送信された商品の情報とを対応付けることにより、精算対象の商品と客との対応付けが行われる。
【0013】
なお、以降の説明にあたり、通行ゲート１を通過方向ＤＲに沿って通過している客の前後左右の方向を、通行ゲート１の前後左右として扱う。
【0014】
なお、以降の説明にあたり、アンテナとＲＦＩＤタグとの間での電波の伝搬に応じた通信と、ＲＦＩＤタグの読み取りとについては、同義であるとして説明する場合がある。
【0015】
図１、図２に示されるように、通行ゲート１は、基本的構成として床部１１と側壁１３を備える。
床部１１は、通行ゲート１において客が通過する通路の床面となる部位である。床部１１は、平面方向からみて長方形とされており、客が通過する際の通過方向ＤＲに長方形の長手方向の辺が沿うようにされた向きで配置されている。
床部１１は、上側の上面部１１ａと、当該上面部１１ａの下側のアンテナ装置部１１ｂとを有する。上面部１１ａは、例えば樹脂などにより形成される。アンテナ装置部１１ｂは、ＲＦＩＤタグとの通信のために電波を放射するアンテナ装置が備えられる部位である。
床部１１は、通行ゲート１において客が通過する通路の床面となる部位である。床部１１は、平面方向からみて長方形とされており、客が通過する際の通過方向ＤＲに長方形の長手方向の辺が沿うようにされた向きで配置されている。
床部１１は、上側の上面部１１ａと、当該上面部１１ａの下側のアンテナ装置部１１ｂとを有する。上面部１１ａは、例えば樹脂などにより形成される。アンテナ装置部１１ｂは、ＲＦＩＤタグとの通信のために電波を放射するアンテナ装置が備えられる部位である。
【0016】
側壁１３は、床部１１の長手方向の各辺に沿って設けられる。つまり、側壁１３は、床部１１の左右両側に在るようにして設けられる。なお、床部１１の左右いずれか一方の側が店舗の壁面であるような場合には、床部１１の他方の側のみに側壁１３が設けられてもよい。側壁１３は、客が確実にアンテナ装置部１１ｂを有する床部１１の上を歩いた状態で通行ゲート１を通過できるようにするための案内として機能する。
【0017】
ここで、床部１１のアンテナ装置部１１ｂにおいて備えられるアンテナは、床部１１の上を客とともに通過する商品に付されたＲＦＩＤタグを確実に読み取ることができるようにすることが求められる。つまり、アンテナ装置部１１ｂのアンテナは、床部１１を底面とする或る高さまでの空間（読取対象空間）において存在するＲＦＩＤタグを確実に読み取ることが求められる。
その一方で、アンテナ装置部１１ｂのアンテナは、読取空間よりも外側の空間（非読取対象空間）に存在するＲＦＩＤタグについては読み取らないようにすることが求められる。床部１１の平面外側の空間に存在するＲＦＩＤタグも読み取り可能な状態であると、客が通行ゲート１を通過する際に、客が購入対象とする商品だけではなく、周囲の他の客が所持している商品や通行ゲート１の近傍にて陳列されている商品のＲＦＩＤタグまで読み取ってしまい、正常な精算が行えないことになる。
その一方で、アンテナ装置部１１ｂのアンテナは、読取空間よりも外側の空間（非読取対象空間）に存在するＲＦＩＤタグについては読み取らないようにすることが求められる。床部１１の平面外側の空間に存在するＲＦＩＤタグも読み取り可能な状態であると、客が通行ゲート１を通過する際に、客が購入対象とする商品だけではなく、周囲の他の客が所持している商品や通行ゲート１の近傍にて陳列されている商品のＲＦＩＤタグまで読み取ってしまい、正常な精算が行えないことになる。
【0018】
しかしながら、単にアンテナ装置部１１ｂにてアンテナを配置した場合には、電波が非読取対象空間にまで及ぶことから、非読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグまでも読み取ることができてしまう。
【0019】
そこで、本実施形態の通行ゲート１は、以下に説明するようにして、読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグについては読み取るようにしたうえで、非読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグについては読み取らないようにされる。
【0020】
このために、アンテナ装置部１１ｂのアンテナとしては、電波放射の弱い方向を通過方向ＤＲに沿うようにさせ、電波放射の強い方向が通過方向ＤＲと直行するようにして配置されるようにしてよい。本実施形態では、平面形状のアンテナ（アンテナ素子１１０）が法線方向に電波放射の指向性を持っている。そのような平面形状のアンテナを床面に配置することによって、電波放射方向は床から天井に向かう上下方向となる。側板に平面形状のアンテナを配置した場合には、店舗における通行ゲート１の配置の向きによっては、電波の指向性が店内に向く場合が想定される。そこで、本実施形態のように床面にアンテナを配置することによって、店舗における通行ゲート１の配置に依存することなく、通行ゲート１を通過しているものではない読み取り不要のＲＦＩＤタグを誤って読み取ってしまうといった誤検出を防止できる。
そのうえで、通行ゲート１の左右の側壁１３の床部１１側の面には、それぞれ、電波吸収板１４を設けるようにされる。電波吸収板１４は、電波吸収材により形成される板である。
電波吸収板１４を設けることにより、アンテナ装置部１１ｂのアンテナが、左右の非読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグを読み取らないようにすることが可能となった。
本実施形態では、床面に配置した平面形状のアンテナ（アンテナ素子１１０）に対し、側壁１３に電波吸収板１４を設置した。上記もしたようにアンテナは床から天井に向かう法線方向に指向性を有するが、左右方向にも電波が幾分放射される。そこで、床面に接する側壁に電波吸収板１４を設置することにより、左右方向における余分な電波放射を効率的に吸収し、通行ゲート１を通過しているものではない読み取り不要のＲＦＩＤタグの誤検出を防止できる。
そのうえで、通行ゲート１の左右の側壁１３の床部１１側の面には、それぞれ、電波吸収板１４を設けるようにされる。電波吸収板１４は、電波吸収材により形成される板である。
電波吸収板１４を設けることにより、アンテナ装置部１１ｂのアンテナが、左右の非読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグを読み取らないようにすることが可能となった。
本実施形態では、床面に配置した平面形状のアンテナ（アンテナ素子１１０）に対し、側壁１３に電波吸収板１４を設置した。上記もしたようにアンテナは床から天井に向かう法線方向に指向性を有するが、左右方向にも電波が幾分放射される。そこで、床面に接する側壁に電波吸収板１４を設置することにより、左右方向における余分な電波放射を効率的に吸収し、通行ゲート１を通過しているものではない読み取り不要のＲＦＩＤタグの誤検出を防止できる。
【0021】
また、本実施形態では、アンテナ装置部１１ｂのアンテナが前後における非読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグを読み取らないようにするため、以下の構成が採られる。
図３は、アンテナ装置部１１ｂを抜き出して平面方向からみた図である。アンテナ装置部１１ｂは、３つのアンテナユニット１００が左右方向に並ぶようにして配置されている。
なお、アンテナ装置部１１ｂにおいて配置されるアンテナユニット１００の数については特に限定されない。
図３は、アンテナ装置部１１ｂを抜き出して平面方向からみた図である。アンテナ装置部１１ｂは、３つのアンテナユニット１００が左右方向に並ぶようにして配置されている。
なお、アンテナ装置部１１ｂにおいて配置されるアンテナユニット１００の数については特に限定されない。
【0022】
図４は、１つのアンテナユニット１００のアンテナ形成パターンの一例を示している。同図のアンテナユニット１００は、２つの単位アンテナアレイ１０１が前後方向に沿って配置される。１つの単位アンテナアレイ１０１においては、前後方向に沿って２つのアンテナ素子１１０が配置される。アンテナ素子１１０は、電波を放射する放射面を有する。このようなアンテナ素子１１０は、パッチアンテナとして機能する。
【0023】
１の単位アンテナアレイ１０１における２つのアンテナ素子１１０には、それぞれ単位アンテナアレイ１０１として所望の特性が与えられるように設定された電力と位相による信号が供給される。アンテナ素子１１０のそれぞれは、供給された入力信号に応じて円偏波による電波を放射する。放射されたアンテナ素子１１０のそれぞれの電波が空間にて合成される結果、単位アンテナアレイ１０１として或る特定の特性が得られる。
具体的に、１の単位アンテナアレイ１０１における２つのアンテナ素子１１０は、一方が主アンテナとして機能し、他方が波形制御アンテナとして機能する。主アンテナとしてのアンテナ素子１１０には、所定周波数、所定出力（振幅）による波形の入力信号を与えて電波を放射させ、波形制御アンテナとしてのアンテナ素子１１０には、主アンテナに与えられる信号と同じ周波数と出力であって、かつ、主アンテナに与えられる信号に対して所定の位相差を有する波形の入力信号を与えるようにされる。これにより、主アンテナと波形制御アンテナとのそれぞれから放射される電波の合成波が所定の偏向を有するようにされる。アンテナユニット１００においては、このように構成された主アンテナと波形制御アンテナとがおおむね線対称に配置されている。
本実施形態においては、単位アンテナアレイ１０１の特性として、前述のように、前後方向における電波放射に対して左右方向における電波放射のほうが強くなるように、２つのアンテナ素子１１０に供給する信号の電力と位相を設定してよい。本実施形態においては、１のアンテナユニット１００において配置されるアンテナ素子１１０のうち、中央よりの２つのアンテナ素子１１０が主アンテナとして機能し、最も前と最も後ろに配置される２つのアンテナ素子１１０が波形制御アンテナとして機能する。
具体的に、１の単位アンテナアレイ１０１における２つのアンテナ素子１１０は、一方が主アンテナとして機能し、他方が波形制御アンテナとして機能する。主アンテナとしてのアンテナ素子１１０には、所定周波数、所定出力（振幅）による波形の入力信号を与えて電波を放射させ、波形制御アンテナとしてのアンテナ素子１１０には、主アンテナに与えられる信号と同じ周波数と出力であって、かつ、主アンテナに与えられる信号に対して所定の位相差を有する波形の入力信号を与えるようにされる。これにより、主アンテナと波形制御アンテナとのそれぞれから放射される電波の合成波が所定の偏向を有するようにされる。アンテナユニット１００においては、このように構成された主アンテナと波形制御アンテナとがおおむね線対称に配置されている。
本実施形態においては、単位アンテナアレイ１０１の特性として、前述のように、前後方向における電波放射に対して左右方向における電波放射のほうが強くなるように、２つのアンテナ素子１１０に供給する信号の電力と位相を設定してよい。本実施形態においては、１のアンテナユニット１００において配置されるアンテナ素子１１０のうち、中央よりの２つのアンテナ素子１１０が主アンテナとして機能し、最も前と最も後ろに配置される２つのアンテナ素子１１０が波形制御アンテナとして機能する。
【0024】
上記のように、本実施形態の単位アンテナアレイ１０１は、２つのアンテナ素子１１０に供給される信号の電力と位相によって特性が決定されるようになっている。そして、アンテナユニット１００は、このような単位アンテナアレイ１０１が前後方向に２つ備えられたアンテナアレイとして構成される。
なお、１つのアンテナユニット１００に備えられる単位アンテナアレイ１０１の数については特に限定されない。
なお、１つのアンテナユニット１００に備えられる単位アンテナアレイ１０１の数については特に限定されない。
【0025】
上記構成のアンテナユニット１００によるアンテナ装置部１１ｂは、そのままでは通行ゲート１の前後の非読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグを読み取り可能な状態にある。
そこで、本願の発明者等は、アンテナユニット１００において前後方向に沿って配置される４つのアンテナ素子１１０のうち、最も前に位置するアンテナ素子１１０と最も後ろに位置するアンテナ素子１１０との一部を、遮蔽物で覆うことで、これらのアンテナ素子１１０から前方または後方に放射される電波の抑制を試みることとした。遮蔽物は、例えば遮蔽された部分からの電波の放射を抑制することが可能なように、アルミニウムや銅等の導体が用いられる。
そこで、本願の発明者等は、アンテナユニット１００において前後方向に沿って配置される４つのアンテナ素子１１０のうち、最も前に位置するアンテナ素子１１０と最も後ろに位置するアンテナ素子１１０との一部を、遮蔽物で覆うことで、これらのアンテナ素子１１０から前方または後方に放射される電波の抑制を試みることとした。遮蔽物は、例えば遮蔽された部分からの電波の放射を抑制することが可能なように、アルミニウムや銅等の導体が用いられる。
【0026】
図５は、１のアンテナユニット１００に対して２つの遮蔽物２００を設けた態様例を示している。同図では、一方の遮蔽物２００は、アンテナユニット１００において最も前に位置するアンテナ素子１１０を遮蔽対象として前側から覆い、当該アンテナ素子１１０の後ろ側を一部露出させるようにして設けられている。
もう一方の遮蔽物２００は、アンテナユニット１００において最も後ろに位置するアンテナ素子１１０を遮蔽対象として後ろ側から覆い、当該アンテナ素子１１０の前側を一部露出させるようにして設けられている。
つまり、アンテナユニット１００における前方の単位アンテナアレイ１０１については、２つのアンテナ素子１１０のうちの前方のアンテナ素子１１０を遮蔽物２００により遮蔽している。また、アンテナユニット１００における後方の単位アンテナアレイ１０１については、２つのアンテナ素子１１０のうちの後方のアンテナ素子１１０を遮蔽物２００により遮蔽している。
もう一方の遮蔽物２００は、アンテナユニット１００において最も後ろに位置するアンテナ素子１１０を遮蔽対象として後ろ側から覆い、当該アンテナ素子１１０の前側を一部露出させるようにして設けられている。
つまり、アンテナユニット１００における前方の単位アンテナアレイ１０１については、２つのアンテナ素子１１０のうちの前方のアンテナ素子１１０を遮蔽物２００により遮蔽している。また、アンテナユニット１００における後方の単位アンテナアレイ１０１については、２つのアンテナ素子１１０のうちの後方のアンテナ素子１１０を遮蔽物２００により遮蔽している。
【0027】
また、アンテナ装置部１１ｂにおいては、図５のように遮蔽物２００が設けられたアンテナユニット１００が左右方向において３つ並ぶように配置される。そこで、図６に示すように、アンテナ装置部１１ｂに対しては、３つのアンテナユニット１００にわたるようにして共通の遮蔽物２００が設けられてよい。
【0028】
本願の発明者は、遮蔽物２００を設けるにあたり、遮蔽対象のアンテナ素子１１０について遮蔽物２００により遮蔽されない部分をどの程度とすればＲＦＩＤタグの読み取り状況が最良となるのかを、以下のように試験した。
試験にあたり、試験者である本願の発明者は、図７に示す試験板３００－１、３００－２を用いた。試験板３００－１は、ダイポールアンテナの方向を水平とした横向きのＲＦＩＤタグ３０１を１８行×４列に配列させて設けた板である。各行は、１０ｃｍ～１８０ｃｍの範囲で１０ｃｍごとの高さとなるようにされている。
また、試験板３００－２は、ダイポールアンテナの方向を垂直とした縦向きのＲＦＩＤタグ３０１を１８行×５列に配列させて設けた板である。試験板３００－２についても、各行は、１０ｃｍ～１８０ｃｍの範囲で１０ｃｍごとの高さとなるようにされている。
また、試験板３００－１、３００－２に設けられたＲＦＩＤタグ３０１ごとに付されている数は、ＲＦＩＤタグ３０１に付された番号である。
試験にあたり、試験者である本願の発明者は、図７に示す試験板３００－１、３００－２を用いた。試験板３００－１は、ダイポールアンテナの方向を水平とした横向きのＲＦＩＤタグ３０１を１８行×４列に配列させて設けた板である。各行は、１０ｃｍ～１８０ｃｍの範囲で１０ｃｍごとの高さとなるようにされている。
また、試験板３００－２は、ダイポールアンテナの方向を垂直とした縦向きのＲＦＩＤタグ３０１を１８行×５列に配列させて設けた板である。試験板３００－２についても、各行は、１０ｃｍ～１８０ｃｍの範囲で１０ｃｍごとの高さとなるようにされている。
また、試験板３００－１、３００－２に設けられたＲＦＩＤタグ３０１ごとに付されている数は、ＲＦＩＤタグ３０１に付された番号である。
【0029】
試験にあたり、本願の発明者は、例えば図６のように３つのアンテナユニット１００が配置されたアンテナ装置部１１ｂの前端から所定の距離を隔てた位置にて試験板３００－１、３００－２をともに立てるようにして設けた。この場合、試験板３００－１、３００－２に配置されたＲＦＩＤタグ３０１は、非読取対象空間に存在するため読み取ることが避けられるべきものである。また、本願の発明者は、アンテナ装置部１１ｂの平面から所定の高さとなる位置にＭ枚のＲＦＩＤタグを置くようにした。このように置かれたＭ枚のＲＦＩＤタグは、読取対象空間に存在することから、読み取られるべきものである。
そのうえで、本願の発明者は、アンテナ装置部１１ｂにて配置されたアンテナユニット１００における最も前のアンテナ素子１１０を遮蔽対象として、例えば前側から後ろにかけて所定長（例えば０．５ｃｍ）ごとに遮蔽幅を大きくしていくように変更しながら、遮蔽幅ごとにＲＦＩＤタグ３０１の読み取り状況を試験した。
そのうえで、本願の発明者は、アンテナ装置部１１ｂにて配置されたアンテナユニット１００における最も前のアンテナ素子１１０を遮蔽対象として、例えば前側から後ろにかけて所定長（例えば０．５ｃｍ）ごとに遮蔽幅を大きくしていくように変更しながら、遮蔽幅ごとにＲＦＩＤタグ３０１の読み取り状況を試験した。
【0030】
図８は、上記の試験結果を示している。試験結果Ｒｓ１は、試験板３００－１、３００－２に配置されたＲＦＩＤタグ３０１についての読み取り状況を示す。つまり、試験結果Ｒｓ１は、非読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグ３０１についての読み取り状況を示す。試験結果Ｒｓ２は、読取対象空間に置かれたＭ枚のＲＦＩＤタグ３０１についての読み取り状況を示す。
同図によれば、読取対象空間に存在するＭ枚のＲＦＩＤタグ３０１の全てを正常に読み取り可能とされたうえで、非読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグを読み取った数が最小となるのは、例えば遮蔽幅Ｗ１のときとなる。
また、アンテナ装置部１１ｂの後端から所定の距離を隔てた位置にて試験板３００－１、３００－２を立て、アンテナ装置部１１ｂにおける最も後ろのアンテナ素子１１０を遮蔽対象として試験を行った場合にも、同様の試験結果が得られた。
同図によれば、読取対象空間に存在するＭ枚のＲＦＩＤタグ３０１の全てを正常に読み取り可能とされたうえで、非読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグを読み取った数が最小となるのは、例えば遮蔽幅Ｗ１のときとなる。
また、アンテナ装置部１１ｂの後端から所定の距離を隔てた位置にて試験板３００－１、３００－２を立て、アンテナ装置部１１ｂにおける最も後ろのアンテナ素子１１０を遮蔽対象として試験を行った場合にも、同様の試験結果が得られた。
【0031】
図５においては、遮蔽幅Ｗ１によりアンテナユニット１００における前端と後端のアンテナ素子１１０を、遮蔽物２００により遮蔽幅Ｗ１で遮蔽させた状態を示している。このように遮蔽物２００が遮蔽幅Ｗ１でアンテナ素子１１０を遮蔽している状態では、アンテナ素子１１０における放射面１１１が完全に遮蔽されることなく一定面積が露出している状態にある。
このような状態では、放射面１１１の露出している部分から放射される電波と、遮蔽された放射面１１１の部分から漏れ出した電波とが合成されるようになる。このような状態に応じて変化した単位アンテナアレイ１０１の特性が、図８の遮蔽幅Ｗ１に対応する試験結果を生じさせたことになる。
本実施形態の場合、アンテナユニット１００において、中央寄りに配置された二つの主アンテナとしてのアンテナ素子１１０は完全に露出している。一方、主アンテナの入力信号に対して所定の位相差を有する入力信号が供給される２以上の波形制御アンテナとしてのアンテナ素子１１０は、それぞれ１／２以上の面積が遮蔽されている。２つの主アンテナとしてのアンテナ素子１１０のそれぞれには同位相の入力信号が供給され、２つの波形制御アンテナとしてのアンテナ素子１１０のそれぞれには同位相であって、主アンテナの入力信号に対しては所定の位相差を有する入力信号が供給される。
波形制御アンテナの遮蔽面積が小さすぎると効果が薄く、遮蔽面積が大きすぎると波形制御アンテナとしての機能が失われる。波形制御アンテナとしてのアンテナ素子１１０の面積全体の２／３～３／４程度を遮蔽することが好ましい。例えば、アンテナ素子１１０の面積全体の７０％程度を遮蔽するのが最適であるとの結果が得られた。
本実施形態においては、アンテナユニット１００が通過方向ＤＲに沿って平行に３つ配置されているので、本実施形態の通行ゲート１には中央に６つの遮蔽されていない主アンテナが配置され、最も後ろ（通過者から見て入り口）と最も前（通過者から見て出口）に、一部が遮蔽された波形制御アンテナが３つずつ配置されることになる。
また、波形制御アンテナの遮蔽部分は、通行ゲート１の出入り口側である。すなわち、波形制御アンテナにおいて主アンテナに対して遠い側の部分が遮蔽されている。これによって、主アンテナと波形制御アンテナとが放射する電波の合成波の通行ゲート１の出入り口から通行ゲート１の外側への漏洩が減少し、通行ゲート１を通過しているものではない読み取り不要のＲＦＩＤタグの誤検出を防止できる。
また、本実施形態は遮蔽物２００の配置によって合成波の状態を変更可能であり、アンテナユニット１００自体については変更なく使用できるので、製造コストを抑えることができる。例えば、波形制御アンテナとしてのアンテナ素子１１０自体の面積や形状を変更すると、周波数や電力が主アンテナ側と整合しなくなり、合成波自体が変化してしまう可能性がある。本実施形態のように、波形制御アンテナを配置しつつ遮蔽物２００により遮蔽することで、主アンテナと波形制御アンテナの形状や面積については実質的に同じとしたまま、すなわち、供給する入力信号の周波数と電力は同じとしたままで、最適な合成波を容易に得ることができる。
このような状態では、放射面１１１の露出している部分から放射される電波と、遮蔽された放射面１１１の部分から漏れ出した電波とが合成されるようになる。このような状態に応じて変化した単位アンテナアレイ１０１の特性が、図８の遮蔽幅Ｗ１に対応する試験結果を生じさせたことになる。
本実施形態の場合、アンテナユニット１００において、中央寄りに配置された二つの主アンテナとしてのアンテナ素子１１０は完全に露出している。一方、主アンテナの入力信号に対して所定の位相差を有する入力信号が供給される２以上の波形制御アンテナとしてのアンテナ素子１１０は、それぞれ１／２以上の面積が遮蔽されている。２つの主アンテナとしてのアンテナ素子１１０のそれぞれには同位相の入力信号が供給され、２つの波形制御アンテナとしてのアンテナ素子１１０のそれぞれには同位相であって、主アンテナの入力信号に対しては所定の位相差を有する入力信号が供給される。
波形制御アンテナの遮蔽面積が小さすぎると効果が薄く、遮蔽面積が大きすぎると波形制御アンテナとしての機能が失われる。波形制御アンテナとしてのアンテナ素子１１０の面積全体の２／３～３／４程度を遮蔽することが好ましい。例えば、アンテナ素子１１０の面積全体の７０％程度を遮蔽するのが最適であるとの結果が得られた。
本実施形態においては、アンテナユニット１００が通過方向ＤＲに沿って平行に３つ配置されているので、本実施形態の通行ゲート１には中央に６つの遮蔽されていない主アンテナが配置され、最も後ろ（通過者から見て入り口）と最も前（通過者から見て出口）に、一部が遮蔽された波形制御アンテナが３つずつ配置されることになる。
また、波形制御アンテナの遮蔽部分は、通行ゲート１の出入り口側である。すなわち、波形制御アンテナにおいて主アンテナに対して遠い側の部分が遮蔽されている。これによって、主アンテナと波形制御アンテナとが放射する電波の合成波の通行ゲート１の出入り口から通行ゲート１の外側への漏洩が減少し、通行ゲート１を通過しているものではない読み取り不要のＲＦＩＤタグの誤検出を防止できる。
また、本実施形態は遮蔽物２００の配置によって合成波の状態を変更可能であり、アンテナユニット１００自体については変更なく使用できるので、製造コストを抑えることができる。例えば、波形制御アンテナとしてのアンテナ素子１１０自体の面積や形状を変更すると、周波数や電力が主アンテナ側と整合しなくなり、合成波自体が変化してしまう可能性がある。本実施形態のように、波形制御アンテナを配置しつつ遮蔽物２００により遮蔽することで、主アンテナと波形制御アンテナの形状や面積については実質的に同じとしたまま、すなわち、供給する入力信号の周波数と電力は同じとしたままで、最適な合成波を容易に得ることができる。
【0032】
ただし、図８に示されるように、遮蔽幅Ｗ１のときには、未だ、或る程度の数の非読取対象空間におけるＲＦＩＤタグが読み取られている。このため、遮蔽幅Ｗ１によりアンテナ素子１１０を遮蔽した状態としたうえで、さらに非読取対象空間におけるＲＦＩＤタグの読み取りの数が削減されることが好ましい。
【0033】
そこで、本願の発明者は、遮蔽幅Ｗ１のときに読み取られた非読取対象空間のＲＦＩＤタグについての内訳を検証した。検証の結果、試験板３００－１に配置されたＲＦＩＤタグ３０１のうちから読み取られたものはゼロであり、読み取られたＲＦＩＤタグは、試験板３００－１に配置されたものが全てであった。このことは、遮蔽幅Ｗ１によりアンテナ素子１１０を遮蔽したことにより、遮蔽されたアンテナ素子１１０を含む単位アンテナアレイ１０１の特性として、偏波が円偏波から垂直偏波に近い状態となったことを意味する。なお、条件によっては、逆に水平偏波に近い状態となる場合もある。
また、非読取対象空間にて生じたこのような現象は、読取対象空間においても同様に生じている。このため、読取対象空間においても、水平に近い姿勢状態にあるＲＦＩＤタグが読み取られにくい状況となる。
つまり、遮蔽幅Ｗ１によりアンテナ素子１１０を遮蔽した段階では、ＲＦＩＤタグについて読み取りやすい向きと読み取りにくい向きとで偏りが生じる。このため、非読取対象空間においては、読み取りやすい向きのＲＦＩＤタグを誤って読み取りやすくなる一方で、読取対象空間においては、読み取りにくい向きのＲＦＩＤタグが読み取り不可となりやすい状況が生じる。
また、非読取対象空間にて生じたこのような現象は、読取対象空間においても同様に生じている。このため、読取対象空間においても、水平に近い姿勢状態にあるＲＦＩＤタグが読み取られにくい状況となる。
つまり、遮蔽幅Ｗ１によりアンテナ素子１１０を遮蔽した段階では、ＲＦＩＤタグについて読み取りやすい向きと読み取りにくい向きとで偏りが生じる。このため、非読取対象空間においては、読み取りやすい向きのＲＦＩＤタグを誤って読み取りやすくなる一方で、読取対象空間においては、読み取りにくい向きのＲＦＩＤタグが読み取り不可となりやすい状況が生じる。
【0034】
このような状況に対して、本願の発明者は、直線偏波に近くなった状態を円偏波に近い状態に戻すようにすることを検討した。その結果、本願の発明者は、図９のアンテナ装置部１１ｂとして示すように、アンテナユニット１００ごとにおいて、遮蔽対象としたアンテナ素子１１０が遮蔽されずに露出している部分の所定箇所に、導体片１０３を設けることとした。導体片１０３は、例えばアルミニウム、銅等による導体が用いられてよい。
なお、同図においては、アンテナ装置部１１ｂにおける各アンテナユニット１００において導体片１０３を設けた例が示されているが、例えば、アンテナ装置部１１ｂにおける一部のアンテナユニット１００において導体片１０３を設ける場合があってよい。
なお、同図においては、アンテナ装置部１１ｂにおける各アンテナユニット１００において導体片１０３を設けた例が示されているが、例えば、アンテナ装置部１１ｂにおける一部のアンテナユニット１００において導体片１０３を設ける場合があってよい。
【0035】
このような導体片１０３を設けた状態では、試験結果として、前後の非読取対象空間に配置した試験板３００－１、３００－２から読み取ることのできたＲＦＩＤタグ３０１がゼロであった。これに対して、読取対象空間に試験板３００－１、３００－２を配置した状態では、試験板３００－１、３００－２のいずれからもＲＦＩＤタグ３０１を、導体片１０３が設けられない場合と比較してより多く読み取ることができた。つまり、導体片１０３が設けられたことにより、アンテナユニット１００から放射される電波の偏向方向が円偏波に近い状態に戻った。これにより、読取対象空間においては、ＲＦＩＤタグの姿勢にかかわらず読み取りがしやすくなり、非読取対象空間におけるＲＦＩＤタグは読み取りにくくなるように変化した。
【0036】
そのうえで、本願の発明者は、試験の結果、導体片１０３の位置としては、アンテナユニット１００の幅Ｗ２の中間に対応する位置が好ましいことを発見した。また、導体片１０３のサイズとしては、１辺が１／８λによる長さの正方形が好ましいことを発見した。
【0037】
このように、本実施形態においては、遮蔽物２００と導体片１０３を設けるという簡易な構成によって、読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグは読み取り、非読取対象空間に存在するＲＦＩＤタグは読み取らないよう、単位アンテナアレイ１０１の特性を変更できる。また、このような簡易な構成でよいことで、例えば単位アンテナアレイ１０１を備えるアンテナユニット１００が汎用的なものであるような場合にも対応して、容易に特性を変更することも可能となる。
【0038】
なお、本実施形態において、遮蔽物２００の遮蔽幅の調整のみによって非読取対象空間のＲＦＩＤタグを読み取ることなく、読取対象空間のＲＦＩＤタグを良好に読み取ることができた場合には、導体片１０３は設けられなくともよい。
なお、例えば通行ゲート１に天井部分を設けたうえで、アンテナユニット１００を備えるアンテナ装置部１１ｂは天井部分に設けられてもよい。この場合、アンテナ装置部１１ｂは天井部分のみに設けられてもよいし、床部１１と天井部分との両方に設けられてもよい。
なお、本実施形態のように遮蔽物２００や導体片１０３が設けられるアンテナユニット１００は、ウォークスルー決済に対応する通行ゲート１以外にも適用されてよい。例えば、本実施形態のアンテナユニット１００は、例えば商品倉庫などにおいてピップアップされた商品を運搬するのに用いられる商品収容コンテナなどに適用することができる。また、本実施形態のアンテナユニット１００の構成は、例えば客などが店舗外に商品を持ち出すこと検知するシステム、入出荷される物品を検品するシステム、書籍の自動貸し出しに対応するシステム等にも適用が可能である。また、本実施形態のアンテナユニット１００の構成は、例えば店舗、倉庫、物流の貨物船・列車・トラックなどにて多数存在する物品のうちから取り出された物品をベルトコンベアなどにより搬送する際に、ベルトコンベアにより搬送される物品に付されたＲＦＩＤを読み取るようにされたシステムに適用可能である。
上記のようにウォークスルー決済以外の用途に対応するシステムにアンテナユニット１００を適用する場合には、アンテナユニット１００における単位アンテナアレイ１０１の数や１の単位アンテナアレイ１０１におけるアンテナ素子１１０の数は、適用されるシステムに応じて適宜変更されてよい。また、単位アンテナアレイ１０１間の配列位置関係や、単位アンテナアレイ１０１におけるアンテナ素子１１０の配列方向等も、適用されるシステムに応じて適宜変更されてよい。
なお、本実施形態において遮蔽対象となるアンテナ素子は、パッチアンテナ以外の形式のアンテナであってもよい。
なお、例えば通行ゲート１に天井部分を設けたうえで、アンテナユニット１００を備えるアンテナ装置部１１ｂは天井部分に設けられてもよい。この場合、アンテナ装置部１１ｂは天井部分のみに設けられてもよいし、床部１１と天井部分との両方に設けられてもよい。
なお、本実施形態のように遮蔽物２００や導体片１０３が設けられるアンテナユニット１００は、ウォークスルー決済に対応する通行ゲート１以外にも適用されてよい。例えば、本実施形態のアンテナユニット１００は、例えば商品倉庫などにおいてピップアップされた商品を運搬するのに用いられる商品収容コンテナなどに適用することができる。また、本実施形態のアンテナユニット１００の構成は、例えば客などが店舗外に商品を持ち出すこと検知するシステム、入出荷される物品を検品するシステム、書籍の自動貸し出しに対応するシステム等にも適用が可能である。また、本実施形態のアンテナユニット１００の構成は、例えば店舗、倉庫、物流の貨物船・列車・トラックなどにて多数存在する物品のうちから取り出された物品をベルトコンベアなどにより搬送する際に、ベルトコンベアにより搬送される物品に付されたＲＦＩＤを読み取るようにされたシステムに適用可能である。
上記のようにウォークスルー決済以外の用途に対応するシステムにアンテナユニット１００を適用する場合には、アンテナユニット１００における単位アンテナアレイ１０１の数や１の単位アンテナアレイ１０１におけるアンテナ素子１１０の数は、適用されるシステムに応じて適宜変更されてよい。また、単位アンテナアレイ１０１間の配列位置関係や、単位アンテナアレイ１０１におけるアンテナ素子１１０の配列方向等も、適用されるシステムに応じて適宜変更されてよい。
なお、本実施形態において遮蔽対象となるアンテナ素子は、パッチアンテナ以外の形式のアンテナであってもよい。
【符号の説明】
【0039】
１ 通行ゲート、１１ 床部、１１ａ 上面部、１１ｂ アンテナ装置部、１３ 側壁、１４ 電波吸収板、１００ アンテナユニット、１０１ 単位アンテナアレイ、１０３ 導体片、１１０ アンテナ素子、２００ 遮蔽物
【要約】
【課題】簡易な構成によりアンテナの特性の変更が実現できるようにする。
【解決手段】複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子のそれぞれに所定の特性に応じた電力と位相とが設定された単位アンテナアレイと、前記単位アンテナアレイにおける複数のアンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子を、所定部分を除いて電磁波を隠蔽するように設けられる導体による遮蔽物とを備えるアンテナ装置を構成する。
【選択図】図５
【解決手段】複数のアンテナ素子を有し、前記アンテナ素子のそれぞれに所定の特性に応じた電力と位相とが設定された単位アンテナアレイと、前記単位アンテナアレイにおける複数のアンテナ素子のうちの一部のアンテナ素子を、所定部分を除いて電磁波を隠蔽するように設けられる導体による遮蔽物とを備えるアンテナ装置を構成する。
【選択図】図５
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】