JP2011087288A - 棚用アンテナユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ＵＨＦ帯の電波を利用して、陳列棚の物品が配置される空間に概ね一致する検出対象範囲にＲＦタグの読み取が可能な強度分布の電波を放射可能な技術を提供する。
【解決手段】複数のアンテナ素子を一体的に配列して構成される少なくとも１つのアレイアンテナからなる棚用アンテナユニットであって、前記アレイアンテナが対応する位置に配置された場合に、該アンテナユニット全体として、前記物品配置空間と概ね一致する所定の検知範囲内のいずれかの位置に配置されているＲＦタグとの無線通信を可能とする強度分布の電波を放射可能な棚用アンテナユニット。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦ（Radio Frequency）タグの読み取り技術に関するものであり、特に、所定の領域に対する物品の出し入れを検出する技術に関する。

従来、商品陳列棚に置かれた商品が客の手に取られたという情報を収集・分析して、店舗運営や商品企画に活かし、売上につなげようという取り組みがなされている。そのために、例えば、商品にＲＦタグを取り付けて商品陳列棚に陳列し、タグの読み取りを行うリーダ（リーダライタ）のアンテナによって商品が商品陳列棚から取り出されたことを検知することが行われている。これにより、棚から取り出されたことが検知された場合には、客が商品を商品陳列棚から取り出して手に取ったという情報を収集することができる。

商品陳列棚に置かれた商品が、商品棚から取り出されたことを検知する方法としては、例えば特許文献1〜３に示すような方法が知られている。

特許文献１には、商品陳列棚の各棚の前端部に矩形形状のアンテナを埋め込み、棚に商品が収納されている状態では商品に取り付けられたＲＦタグは読み取らず、棚から商品を取り出したときに商品に取り付けられたＲＦタグを読み取ることで、顧客が商品を手に取ったことを検知する方法が記載されている。

また、特許文献２には、商品陳列棚の各棚板にリーダアンテナを配置し、棚に置かれた商品に取り付けられたＲＦタグを読み取り、商品が手に取られたときに通信可能範囲から外れることによりＲＦタグの読み取りが行われなくなることを利用して、商品が手に取られたことを検知する方法が記載されている。

また、衣料品や装飾品などを陳列する商品陳列棚には、商品を明るく、綺麗に見せることを目的として、透明なガラス製の棚が使われることがしばしばある。特許文献３には、このような透明なガラス製の陳列棚の外観を損なうことがないように、商品に取り付けられたＲＦタグを読み取るリーダアンテナとして、ほぼ透明に近いアンテナを用いて商品を管理する方法が記載されている。

以上のような、ＲＦタグとリーダ（又はリーダライタ）アンテナとの通信は、通信距離が比較的長く、かつ、価格を抑えることができるという理由から、ＵＨＦ帯の電波を用いたＲＦタグの普及が進んでいる。ＵＨＦ帯ではない１３．５６ＭＨｚの電波を使用したＲＦタグの場合、電磁誘導によって通信を行うため、リーダアンテナをＲＦタグに近接させなければならないが、ＵＨＦ帯の電波を利用したＲＦタグの場合、空間に放射された電波により通信を行うため、２〜３ｍの距離でも読み取りが可能であるというメリットが得られる。

しかし、ＲＦタグとアンテナとの通信にＵＨＦ帯の電波を用いる場合、上述の特許文献１〜３に記載の方法では、以下のような課題がある。

まず、特許文献１に示す方法においては、電波の到達範囲を２０ｃｍ〜４０ｃｍとしているが、ＵＨＦ帯の電波を用いた場合、電波の到達範囲を上記範囲に制限することは困難であり、この方法をＵＨＦ帯の電波を用いて実現することは難しい。

特許文献２に示す方法においては、通信に用いる電波の周波数に１３．５６ＭＨｚ帯を使用しているものと想定され、代わりにＵＨＦ帯の電波を利用した場合、ＲＦタグがリーダアンテナに近接した状態でのみ読み取りを可能とすることは困難である。また、電波の放射範囲を制限することも難しい。従って、この方法では、ＵＨＦ帯の電波を利用することは困難である。

また、特許文献１及び２に示す方法では、設置されたアンテナによって、棚の美観を損なうという問題もある。

特許文献3に示す方法においては、透明なアンテナであるため、棚の美観をある程度保つことができる。しかし、ＵＨＦ帯の電波を利用可能なアンテナの構成は示されておらず、仮に利用できたとしても、その放射範囲を制限することが難しいため、同様にこの方法でもＵＨＦ帯の電波を利用することは困難である。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、ＵＨＦ帯の電波を利用して、陳列棚の物品が配置される空間に概ね一致する検出対象範囲にＲＦタグの読み取が可能な強度分布の電波を放射可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、複数のアンテナ素子を一体的に配列して構成される少なくとも１つのアレイアンテナからなる棚用アンテナユニットであって、前記アレイアンテナが対応する位置に配置された場合に、該アンテナユニット全体として、前記物品配置空間と概ね一致する所定の検知範囲内のいずれかの位置に配置されているＲＦタグとの無線通信を可能とする強度分布の電波を放射可能な棚用アンテナユニットに関する。

本発明によれば、ＵＨＦ帯の電波を利用して、陳列棚の物品が配置される空間に概ね一致する検出対象範囲にＲＦタグの読み取が可能な強度分布の電波を放射可能な技術を提供することができる。

第１の実施形態によるアンテナユニットの構成について説明するための概略図である。 第１の実施形態によるアンテナユニットが所定の位置に配置された陳列棚を上方から見た模式図である。 第１の実施形態によるアンテナユニットを構成するアレイアンテナに対する電力の供給方法を説明するためのブロック図である。 第１の実施形態によるアンテナユニットを構成するアンテナ素子の構成を説明する斜視図である。 アンテナ素を４行１列で配列したアレイアンテナを示す図である。 図５に示すアレイアンテナのアンテナ素子に同時に電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。 図６に示した放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示す図である。 図６に示した放射パターンのｘｚ平面における放射パターンを示す図である。 アンテナ素子を４行２列で配列したアレイアンテナを示す図である。 図９に示すアレイアンテナのアンテナ素子に同時に電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。 図１０に示した放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示す図である。 図１０に示した放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示す図である。 第２の実施形態によるアンテナユニットのアレイアンテナが所定の配列で所定の位置に配置された陳列棚を上方から見た模式図である。 アンテナ素子を４行４列で配列したアレイアンテナを示す図である。 図１４に示すアレイアンテナのアンテナ素子に同時に電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。 図１５に示した放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示す図である。 図１５に示した放射パターンのｘｚ平面における放射パターンを示す図である。 第３の実施形態によるアレイアンテナが所定の配列で所定の位置に配置された陳列棚を上方から見た模式図である。 アンテナ素子を２行２列で配列したアレイアンテナを示す図である。 図１９に示すアレイアンテナのアンテナ素子に同時に電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。 図２０に示した放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示す図である。 図２０に示した放射パターンのｘｚ平面における放射パターンを示す図である。 アレイアンテナの各アンテナ素子に均等に電力を供給した場合の放射パターンを示す図である。 図２３に示す放射パターンを陳列棚に重ねて示した模式図である。 アレイアンテナが所定の位置に配置された陳列棚を上方から見た模式図である。 アレイアンテナを構成するアンテナ素子に対する電力の供給方法を説明するためのブロック図である。 アレイアンテナの配列を示す模式図である。 図２６に示すアレイアンテナのアンテナ素子に所定の電力費で電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。 図２８に示した放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示す図である。 図２８に示した放射パターンのｘｚ平面における放射パターンを示す図である。 陳列棚と、電波の放射パターンと、商品の取り出し位置との関係を示す陳列棚を短手方向から見た図である。 図２６に示すアレイアンテナのアンテナ素子に別の所定の電力比で電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。 図２６に示すアレイアンテナのアンテナ素子に別の所定の電力比で電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。 図２６に示すアレイアンテナのアンテナ素子に別の所定の電力比で電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。 アレイアンテナが所定の位置に配置された陳列棚を上方から見た模式図である。 アレイアンテナを構成するアンテナ素子に対する電力の供給方法を説明するためのブロック図である。 図３６に示すアレイアンテナのアンテナ素子に所定の電力費で電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。 図３７に示した放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示す図である。 アレイアンテナの配列を示す模式図である。 図３９に示すアレイアンテナのアンテナ素子に所定の電力費で電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。 図４０に示した放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示す図である。 図４０に示した放射パターンのｘｚ平面における放射パターンを示す図である。 アレイアンテナが所定の位置に配置された陳列棚を上方から見た模式図である。 アレイアンテナの配列を示す模式図である。 アレイアンテナが所定の位置に配置された陳列棚を上方から見た模式図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態によるアンテナユニット１の構成について説明するための概略図である。

本実施形態のアンテナユニット１は、商品１４に付されたＲＦ（Radio Frequency）タグ１０の陳列棚１２からの出し入れを検出するために、所定の空間に電波を放射可能なアンテナ装置である。このアンテナユニット１を、たとえば、図１に示すようにＲＦタグ１０の読み取り処理を行う通信装置６などから構成される物品管理システムのアンテナとして用いることで、商品１４が陳列棚１２から取り出されたことを検出可能な物品管理システム１００を構築することができる。このような本実施形態のアンテナユニット１を利用した物品管理システム１００は、例えば、服飾品の販売店舗などで利用可能であり、物品管理システム１００によって、商品が顧客の手に取られた、あるいは、手に取られなかったという情報を収集し、その情報を基にした商品開発や店舗運営を行うことができる。

なお、本実施形態のアンテナユニット１を利用した物品管理システム１００によって、商品の出し入れを検出する対象となる陳列棚１２は、大抵は商品が置かれる載置面の一方の対辺が他方の対辺よりも長い矩形の載置面を有する棚を複数段備えるものである。従って、陳列棚１２の商品が配置される空間は、大抵は立方体を除いた直方体状の形状である。

以下、図１〜図４に基づいて、本実施形態のアンテナユニット１の構成について説明する。図２は、本実施形態のアンテナユニット１が配置された陳列棚１２を上方から見た図である。図３は、本実施形態のアレイアンテナに電力を供給する方法を説明するためのブロック図である。図４は、本実施形態のアレイアンテナを構成するアンテナ素子２０の構成を示す図である。

本実施形態のアンテナユニット１は、図１、図２などに示すように、複数のアンテナ素子２０が複数一体的に配列されたアレイアンテナ２ａ〜２ｃで構成される。そして、本実施形態のアンテナユニット１は、たとえば、図１に示すように、ＲＦタグの検出を行う陳列棚１２の下方の床面上に、陳列棚１２と所定の位置関係で配置される。

まず、図４に基づいて、このアレイアンテナを構成するアンテナ素子２０について説明する。各アレイアンテナ２ａ〜２ｃを構成するアンテナ素子２０は、例えば、図４に示すように、基板２０ｂの上面に放射素子２０ａが配置され、基板２０ｂの裏側にグランド板２０ｃが配置されて構成されたアンテナ素子を用いることができる。放射素子２０ａは、アンテナのインピーダンス整合のため、放射素子２０ａの中央位置からずれた位置に給電点２０ｄが形成される。本実施形態のアンテナ素子２０は、この給電点２０ｄに電力が供給され、ＵＨＦ帯の電波（例えば、９５３ＭＨｚ）の周波数の電波を出力する。基板２０ｂは、例えば、ガラスエポキシ基板であるＦＲ−４基板を用いることができる。グランド板２０は、導電体から形成することができるが、基板２０ｂの裏面側を全面導体としても同様の機能を実現できる。また、アンテナ素子２０は基板２０ｂを用いずに、板金で構成することもできる。

このアンテナ素子２０を、４個１列で直線的に配列したものがアレイアンテナ２ａであり、アンテナ素子２０を４行２列で一体的に配列したものがアレイアンテナ２ｂおよび２ｃである。

そして、アレイアンテナ２ａは、図１及び図２に示すように、陳列棚１２の下方の床面上であって、陳列棚１２の載置面の長手方向における中央位置において、長手方向に直交する短手方向に、アンテナ素子２０が４個一列に並ぶように配置される。そのようにアレイアンテナ２ａを配置した状態において、アンテナ素子２０それぞれに対して、図３に示すように、電力供給装置４から電力を同時に供給すると、各放射素子２０ａから出力される電波の合成作用により、アレイアンテナ２ａから陳列棚１２に向けて、陳列棚１２の載置面の長手方向に広がった合成電波が放射される。そして、その合成電波が放射される空間の内、ＲＦタグ１０に記憶された情報の読み取りや情報の書き込みが可能な空間を、図２において、アレイアンテナ２ａの読取可能エリア３０ａとして示している。

ここで、図６〜図８に基づいて、図５に示す、４個のアンテナ素子２０が直線的に一列に一体的に配列されたアレイアンテナから電波を放射した場合の放射パターンについて説明する。図５に示すように、このアレイアンテナは、アンテナ素子２０をその中心間の距離が１５０ｍｍとなるように直線的に配列したものである。図６は、図５に示すアレイアンテナから電波を放射した場合の放射パターンであり、図７は、図６に示す放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示し、図８は、図６に示す放射パターンのｘｚ平面における放射パターンを示す図である。図６〜図８に示すように、このアレイアンテナから電波を放射すると、ｚ軸方向に強い指向性を示す、ｘ軸方向に広がった楕円体状の放射パターンが形成される。本実施形態においては、この楕円体状の範囲が読取可能エリア３０に相当する。なお、上述の図２に示す読取可能エリア３０においては、図６及び図７においてｚ軸方向に伸びた大きい放射パターンの両側に形成される、小さい放射パターンは省略している。

次に、アレイアンテナ２ｂおよび２ｃは、図１、図２に示すように、陳列棚１２の下方の床面上であって、陳列棚１２の載置面の長手方向における、アレイアンテナ２ａの両側に配置される。そして、アレイアンテナ２ｂおよび２ｃは、アレイアンテナ２ａと同じく陳列棚１２の載置面の短手方向に、アレイアンテナ２ｂ、２ｃの長手方向が一致するように配置される。このようにアレイアンテナ２ｂ、２ｃを配置した状態において、アレイアンテナ２ａと同様に、アンテナ素子２０それぞれに対して、電力供給装置４から電力を同時に供給すると、アレイアンテナ２ｂおよび２ｃから陳列棚１２に向けて、陳列棚１２の載置面の長手方向に広がった合成電波が放射される。ただし、４行２列で配列したアレイアンテナ２ｂ、２ｃから放射される電波は、４行１列で配列したアレイアンテナ２ａの放射電波に比べて、長手方向の広がり（つまり、アレイアンテナの短手方向における電波の広がり）が小さい。一方、短手方向の広がり（つまり、アレイアンテナの長手方向における電波の広がり）は同等である。このアレイアンテナ２ｂ、２ｃによる合成電波が放射される空間のうち、ＲＦタグ１０に記憶された情報の読み取りや情報の書き込みが可能な空間を、図２において、アレイアンテナ２ａの読取可能エリア３０ｂおよび３０ｃとして示している。

ここで、図１０〜図１２に基づいて、図９に示す、８個のアンテナ素子２０を、４行２列で一体的に配列したアレイアンテナから電波を放射した場合の放射パターンについて説明する。図９に示すように、このアレイアンテナは、隣接するアンテナ素子２０の中心間の距離が１５０ｍｍとなるように４行２列で配列したものである。図１０は、図９に示すアレイアンテナから電波を放射した場合の放射パターンであり、図１１は、図１０に示す放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示し、図１２は、図１０に示す放射パターンのｘｚ平面における放射パターンを示す図である。図１０〜図１２に示すように、このアレイアンテナから電波を放射すると、図５に示した４行１列のアレイアンテナと同様に、ｚ軸方向に強い指向性を示すとともに、ｘ軸方向に放射範囲が広がった楕円体状の放射パターンが形成される。ただし、図５に示した４行１列のアレイアンテナに比べて、ｘ軸方向の電波の広がりは小さく、ｙ軸方向の広がりは同等となっている。本実施形態においては、この楕円体状の範囲が読取可能エリア３０ｂ、３０ｃに相当する。なお、上述の図２に示す読取可能エリア３０ｂ、３０ｃにおいては、図１０及び図１１においてｚ軸方向に伸びた大きい放射パターンの両側に形成される、小さい放射パターンは省略している。

このようにアレイアンテナ２ａ〜２ｃそれぞれから放射される電波によって、ＲＦタグの読み取りを行うことが可能な読取可能エリア３０ａ〜３０ｃが形成され、アンテナユニット１全体として、陳列棚１２の載置面の長手方向に広がった読取可能エリア３０が形成される。そして、この読取可能エリア３０は、陳列棚１２の商品が配置される空間に概ね一致する形状で形成される。したがって、本実施形態のアンテナユニット１によれば、陳列棚１２に配置された商品に付されたいずれのＲＦタグ１０に対しても、アレイアンテナ２ａ〜２ｃのいずれかと無線通信が成立し、ＲＦタグ１０を確実に検出することができる。なお、各アレイアンテナ２ａ〜２ｃは、後述する電力供給装置４および通信装置６によって、交互に電力が供給され、交互に電波を放射する。アレイアンテナ２ａ〜２ｃから同時に電波を放射すると、電波が合成されて、電波の放射パターンが変形してしまい、読取可能エリア３０ａ〜３０ｃを形成することができないためである。

なお、アレイアンテナ２ａ〜２ｃは、それぞれの電波によって形成される読取可能エリア３０ａ〜３０ｃが、隣接する読取可能エリアと一部が重複し、読取可能エリアが途切れた空間が存在しないように配置されることが好ましい。隣接する読取エリアと間が開いていたり、読取エリアがほとんど重複していないような場合、商品の配置空間にＲＦタグを検出できない場所が存在してしまい、検出精度が低下してしまうためである。

次に、本実施形態のアンテナユニット１が接続される物品管理システム１００を構成する各機器について説明する。

本実施形態の物品管理システム１００は、アレイアンテナ２ａ〜２ｃを構成する複数のアンテナ素子２０に同時に電力供給する電力供給装置４と、商品に付されたＲＦタグ１０の読み取り処理を制御する通信装置６と、を備える。そして、通信装置６は、通信装置６が取得した情報の管理などを行うコンピュータ８と接続されている。

まず、電力供給装置４は、上述したように、アレイアンテナ２ａ〜２ｃそれぞれに対して設置され、各アレイアンテナ単位で、アレイアンテナを構成するアンテナ素子２０に対して、同時に電力を分配する装置である。具体的には、電力供給装置４は、アンテナ２を構成する同じ向きで配置されたアンテナ素子それぞれに対して、通信装置６から供給された電力をほぼ同じ位相、かつ、ほぼ同じ振幅の電力に分配して供給する。（ただし、例えば、逆向きに配置されたアンテナ素子があった場合、その素子に対しては逆位相の電力を供給する。）各アンテナ素子２０に対して、位相がずれたり、振幅が異なる電力が供給されると、各アンテナ素子２０から放射される電波の合成作用に変化が生じ、アレイアンテナ２ａおよびアレイアンテナ２ｂ、２ｃについて、図６および図１０に示したような楕円体の放射パターンが形成されないためである。電力供給装置４としては、例えば、電力分配器を用いることができる。なお、本実施形態においては、電力分配器としての電力供給装置４をアンテナ２と別体としたが、これに限られるものではなく、アレイアンテナ側に一体で設けてもよい。

次に、物品管理システム１００の通信装置６は、いわゆるＲＦＩＤ技術におけるリーダライタと呼ばれる装置であり、本実施形態においては、アンテナ機能を除いた機能を備える装置である。具体的には、通信装置６は、ＲＦタグ１０に記憶された情報の読み取りや、ＲＦタグ１０への情報の書き込みなどの処理を制御する。

この通信装置６は、送信する情報の電気信号への変換処理や受信した信号をコンピュータ８で処理可能な情報に変換する処理などを行う変換部と、情報の送受信を制御するＣＰＵと、ＣＰＵで実行される様々なプログラムなどを記憶するメモリなどの不図示の部材を備える。なお、メモリに記憶された様々なプログラムがＣＰＵにより実行されることにより、ＲＦタグ１０の読み取りなどの様々な処理を制御する制御部としての機能が実現される。

通信装置６が実行する具体的な処理は、まずアンテナユニット１を介して、後述するＲＦタグ１０を識別するＲＦタグ固有のＩＤ情報を求める信号を送信する。そして、通信装置６は、読取可能エリア３０に存在するＲＦタグ１０からその反射電波としてＩＤ情報を含む信号を取得すると、コンピュータ８にＲＦタグ１０が読取可能エリア３０において検出されたことを示す信号（以下、検出信号とも呼ぶ）を送信する。一方、商品が陳列棚１２から取り出されることで、ＲＦタグ１０が読取可能エリア３０の外に移動すると、このＲＦタグ１０と通信装置６との間で無線通信が成立しなくなる。そうすると、通信装置６はコンピュータ８に対して、そのＲＦタグ１０の検出信号の送信を停止する。そして、コンピュータ８において、検出信号の取得が停止したことが記録されることで、ＲＦタグ１０がいつ読取可能エリア３０から取り出されたかを知ることができる。

なお、通信装置６は、ＩＤ情報を取得した通信装置６を特定する情報を、取得したＲＦタグのＩＤ情報と対応付けてコンピュータ８に送信することもできる。これは、コンピュータ８において、ＩＤ情報と、この通信装置６を特定する情報と、を対応付けて記憶することで、複数組の物品管理システム１００を利用している場合にも、検出されたＩＤ情報が、どの通信装置６によって検出されたかを特定することができるためである。また、通信装置６は、ＲＦタグ１０が検出された時刻などの情報も、ＩＤ情報と対応付けてコンピュータ８に送信することができる。

なお、この通信装置６と上述した電力供給装置４は、アンテナユニット１を構成するアレイアンテナ２ａ〜２ｃから交互に電波が放射されるように、アレイアンテナ２ａ〜２ｃに対して交互に電力を供給する。すべてのアレイアンテナ２ａ〜２ｃから同時に電波を放射すると、電波の放射範囲が重複している場合、放射された電波が互いに干渉して合成されてしまうためである。アレイアンテナ２ａ〜２ｃから放射される電波が合成されてしまうと、図２に示したような読取可能エリア３０ａ〜３０ｃが維持されず、陳列棚１２の商品配置空間に概ね一致した読取可能エリアを形成することができない。

なお、電力供給装置４については、アレイアンテナのアンテナ素子に電力を分配する機能をアレイアンテナ側に分配器として設け、各アレイアンテナに対する電力供給の切り替えを行う機能は通信装置６が有するように、別々の装置構成としてもよい。

次に、通信装置６に接続されるコンピュータ８は、通信装置６が取得した情報を収集し管理する端末である。具体的には、コンピュータ８には、ＲＦタグ１０を識別するＩＤ情報と、商品管理番号などの商品１４を特定する情報（以下、「商品管理番号」とも呼ぶ）とが対応付けられた不図示のデータベースが格納されている。データベースにおけるＲＦタグのＩＤ情報と商品管理番号との対応付けは、例えば、商品１４にＲＦタグ１０を付す際に、商品管理番号に対してＩＤ情報を対応付けてデータベースに記憶することにより行われる。

このコンピュータ８は、通信装置６から、上述した検出信号を取得すると、データベースを参照して、検出信号に含まれるＲＦタグのＩＤ情報から対応する商品管理番号を特定する。そして、そのＲＦタグが、読取可能エリア３０に存在していることを示す情報を、商品管理番号と対応付けて登録することができる。

一方、通信装置６からの検出信号が停止すると、コンピュータ８は、読取可能エリア３０においてそのＲＦタグ１０が検出されなくなったことを示す情報を、商品管理番号と対応付けて登録することができる。

なお、データベースに情報を登録する場合には、ＲＦタグの存在が検出された時刻（又は検出されていた時間）やＲＦタグの検出がされなくなった時刻（つまりＲＦタグ１０が陳列棚１２から取り出された時刻）、そして取り出しを検出した通信装置６の情報などを、その商品管理番号と対応付けて記憶する。これにより、物品管理システム１００の管理者は、コンピュータ８のデータベースを参照することで、どの陳列棚に置かれた商品が、いつ顧客に手に取られたか（あるいは、手に取られなかったか）を知ることができる。

次に、本実施形態のアンテナユニット１の検出の対象となるＲＦタグ１０について説明する。ＲＦタグ１０は、上述したように、アンテナユニット１のアレイアンテナ２ａ〜２ｃから送信された電波を受信して、その受信電波に応答する信号を返信していずれかのアレイアンテナ２ａ〜２ｃとの無線通信を行うもので、いわゆるパッシブタグとよばれる種類のタグである。また、通信の方式は、アレイアンテナ２ａ〜２ｃとＲＦタグ１０との間で、電波を送受信する電波方式である。本実施形態のＲＦタグ１０は、ＵＨＦ帯の電波を送受信可能なタグであり、アンテナユニット１から３ｍ〜５ｍ程度の距離において通信が可能である。アンテナユニット１を陳列棚１２の下方の床面上に配置した場合、アンテナユニット１と陳列棚１２のＲＦタグ１０（商品１４）との距離は通常は３ｍ以内であると考えられるため、本実施形態のアンテナユニット１のアレイアンテナ２ａ〜２ｃとＲＦタグ１０とは、十分に通信が可能である。そして、ＲＦタグ１０は、各ＲＦタグ１０固有のＩＤ情報が記憶されたＩＣチップを備えており、アンテナからＩＤ情報の返信を求める電波を受信した場合には、ＩＤ情報を含む電波を送信する処理を行うことができる。

以上の構成の物品管理システム１００によれば、所定の配列のアレイアンテナ２ａ〜２ｃを、陳列棚１２に対して上述した所定の位置関係で配置することで、陳列棚１２の商品の配置空間に概ね一致する楕円体状の形状を有する空間にＲＦタグ１０の読み取りが可能な読取可能エリア３０を形成することができる。したがって、陳列棚１２から商品を取り出されると、ＲＦタグが読取可能エリア３０から読取可能エリア外に移動して、アンテナ２及び通信装置６によってＲＦタグ１０が検出されなくなることで、ＲＦタグ１０が陳列棚の外に出たこと、つまり商品が顧客によって陳列棚１２から取り出されたことを検出することができる。

次に、本実施形態のアンテナユニット１を利用した物品管理システム１００によって、商品が陳列棚１２から取り出されたことを検出する処理の流れを説明する。

まず、通信装置６が、ＲＦタグ１０に対してＩＤ情報を送信するように求める信号を、アンテナユニット１を介して出力する。アンテナユニット１のアレイアンテナ２ａ〜２ｃは、この信号に基づくＵＨＦ帯の所定の周波数の電波を送信し、上述した陳列棚１２の商品が配置される空間に概ね一致する空間に、読取エリア３０（３０ａ〜３０ｃ）を形成する。

読取エリア３０が形成された状態において、ＲＦタグ１０が付された商品１４が陳列棚１２の内部に置かれている場合には、アンテナユニット１と通信装置６によって、商品に付された全てのＲＦタグが検出される。具体的には、ＲＦタグ１０は、アレイアンテナ２ａ〜２ｃから放射された電波を受信して、その電波を利用してＲＦタグ１０のＩＣチップが所定の処理を行い、少なくともＲＦタグ１０それぞれに割り当てられたＩＤ情報を含む電波を反射する。そして、アレイアンテナ２ａ〜２ｃのいずれかは各ＲＦタグ１０からの反射電波を受信し、通信装置６はその電波による電気信号からＲＦタグ１０の応答信号を取得する。

そして、通信装置６は、ＲＦタグからの応答信号を取得すると、上述したＲＦタグ１０の検出信号をコンピュータ８に送信する。コンピュータ８は、取得した検出信号に含まれるＲＦタグ１０のＩＤ情報に基づいてデータベースを検索し、そのＩＤ情報に対応する商品管理番号を特定する。そして、コンピュータ８は、ＲＦタグ１０が陳列棚１２に存在していることを示す情報を対応する商品管理番号と対応付けて登録する。

この状態から、いずれかの商品１４が陳列棚１２から取り出されると、その商品に付されたＲＦタグ１０が読取可能エリア３０内からその外側に移動する。これによりアンテナユニット１及び通信装置６とＲＦタグ１０との間で成立した無線通信が行われなくなり、そのＲＦタグ１０の存在が検出されなくなる。

そうすると、通信装置６からコンピュータ８に対して、その取り出されたＲＦタグ１０の検出信号の送信がストップする。コンピュータ８は、検出信号が取得されなくなった場合には、そのＲＦタグ１０が読取可能エリア３０において検出されなくなったことを示す情報を対応する商品管理番号と対応付けてデータベースに登録する。

以上で、本実施形態のアンテナユニット１を用いた物品管理システム１００によって、ＲＦタグ１０が読取可能エリア３０からエリア外に移動することを検出する処理が終了する。

以上の本実施形態のアンテナユニット１によれば、陳列棚１２の商品が配置される空間に概ね一致する空間に、ＲＦタグの検出が可能な読取可能エリア３０を形成することができる。したがって、アンテナユニット１を利用した物品管理システム１００によって、ＲＦタグ１０が付された商品が陳列棚１２から取り出しされたことを確実に検出することができる。

また、アンテナユニット１は、陳列棚１２の商品が配置される空間に概ね一致する読取エリア３０を形成することができるため、陳列棚１２の商品が配置される空間に存在するＲＦタグのみについて、その出入りを検出することができ、陳列棚１２以外の場所に置かれた商品に付されたＲＦタグを誤って検出することが防止されるという効果も得られる。

なお、本実施形態においては、読取可能エリア３０は、陳列棚１２の商品が載置される空間全体に形成されるとして説明したが、これに限られるものではない。陳列棚１２のうち、例えば、一番下の棚に対応する商品配置空間のみに読取可能エリア３０を形成するなど、一部の商品配置空間にのみ読取可能エリア３０を形成するようにしてもよい。この場合は、例えば、アレイアンテナ２ａ〜２ｃから放射される電波の出力を変更することで、読取エリア３０の形状を変えればよい。

また、本実施形態においては、アンテナユニット１を陳列棚１２の下方の床面上に配置するとして説明したがこれに限られるものではない。例えば、陳列棚１２の最下段の商品の載置面より下方に陳列棚１２に対して備え付けたり、陳列棚１２の最上段の棚の上や、陳列棚１２の上方に配置したり、天井に配置することもできる。

また、本実施形態においては、ＲＦタグ１０が、アンテナユニット１によって形成される読取可能エリア３０内から外に移動することを検出すると説明したが、これに限られるものではない。この読取可能エリア３０によって、陳列棚１２の外、つまり読取可能エリア３０の外から読取可能エリア３０の中に入ったことを検出することができることは言うまでもない。読取可能エリア３０に入ったことを検出することで、いったん陳列棚１２から取り出された商品１４が、陳列棚１２に戻されたことなどについても検出が可能となる。

この場合には、通信装置６は、読取可能エリア３０に入ったＲＦタグ１０からの応答の信号をアンテナユニット１を介して受信し、その信号に含まれるＩＤ情報をコンピュータ８に送信する。これにより、コンピュータ８は、ＩＤ情報に基づいてデータベースを検索して、対応する商品管理番号のデータに、ＲＦタグ１０が読取可能エリア３０に入ったことを示す情報を登録することができる。物品管理システム１００の利用者は、このデータベースに登録された情報から、商品が陳列棚１２に戻されたことなどを知ることができる。

従って、本実施形態のアンテナユニット１を利用した物品管理システム１００によれば、陳列棚１２から商品が取り出されたこと及び陳列棚１２に商品が置かれたことの両方の情報をＲＦタグ１０の検出により取得することができる。そのため、このような商品の出し入れの情報に基づいて、例えば、ある商品について棚から取り出されて購入された割合が高かったことや、棚から取り出される頻度は高いが購入にはいたらなかったことなど、商品についての様々な情報を得ることができる。

また、本実施形態においては、通信装置６は、ＲＦタグ１０が検出されている間、コンピュータ８に検出信号を送信し、ＲＦタグが検出されなくなった場合に、その検出信号の出力を停止するとして説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ＲＦタグ１０が読取可能エリア３０において初めて検出されたタイミングでコンピュータ８に検出信号を１回送信し、その後ＲＦタグ１０が移動して検出されなくなった場合に、そのＲＦタグ１０が検出されなくなったことを示す信号をそのＲＦタグのＩＤ情報と共にコンピュータ８に送信することもできる。この場合も、コンピュータ８のデータベースにおいて、ＲＦタグがいつ陳列棚１２から取り出されたかを知ることができる。

また、本実施形態においては、アンテナユニット１は、アレイアンテナ２ａが４行１列で配列され、その両側のアレイアンテナ２ｂおよび２ｃが４行２列で配列されるものとして説明したが、これに限られるものではなく、陳列棚１２の載置面の短手方向の幅に応じて、配列数を増減することができる。具体的には、アンテナユニット１は、アレイアンテナ２ａをｎ行１列（ｎは２以上の整数）で配列し、アレイアンテナ２ｂおよび２ｃをｎ行２列で配列されるものとすることができる。この場合も、アレイアンテナ２ａおよびアレイアンテナ２ｂ、２ｃから放射される電波によって、楕円体状の読取可能エリアが形成され、読取可能エリア全体として、陳列棚１２の商品が配置される空間に概ね一致したＲＦタグの読取可能エリアを形成することができる。なお、本明細書では、「自然数」は、「１，２，３，・・・」といった正の整数を意味し、「０」は含まないものとする。

また、本実施形態においては、アレイアンテナを３つ組み合わせたものを説明したが、これに限られるものではなく、商品配置空間の形状に合わせて、配置するアレイアンテナを増減することができることは言うまでもない。例えば、陳列棚１２の載置面の長手方向の長さがより長い場合には、アレイアンテナ２ｂと２ｃの間に、複数のアレイアンテナ２ａを配置して、商品配置空間に概ね一致した読取可能エリアを形成することができる。

また、本実施形態においては、各アレイアンテナを同じ大きさのアンテナ素子２０を配列して構成するとして説明したが、これに限られるものではなく、一体的に配列されたアンテナ素子２０から放射される電波が合成されて所定の方向に広がった読取可能エリアが形成されるという効果が得られる範囲で、アンテナ素子の大きさを変えることもできる。

（第２の実施形態）
次に、図１３に基づいて、第２の実施形態を説明する。図１３は、本実施形態のアンテナユニット１Ａのアレイアンテナ２ａおよび２ｄ、２ｅが所定の配列で所定の位置に配置された陳列棚１２を上方から見た模式図である。本実施形態のアンテナユニット１Ａは、図１３に示すように、第１の実施形態と同じ４行１列のアレイユニット２ａの両側に、４行４列の正方形型の二つのアレイアンテナ２ｄ、２ｅが配置されている点が第１の実施の形態と相違する。以下、本実施形態について説明するが、第１の実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施形態のアンテナユニット１Ａは、上述したように、３つのアレイアンテナ２ａ、２ｄ、２ｅで構成される。

まず、アレイアンテナ２ａは、第１の実施形態と同じであり、アレイアンテナ２ａの長手方向に直交する方向に広がった読取エリア３０ａが形成される。

次に、アレイアンテナ２ｄおよび２ｅは、アンテナ素子２０を４行４列で一体的に配列したアレイアンテナである。この正方形型のアレイアンテナ２ｄおよび２ｅのアンテナ素子２０それぞれに対して同時に電力を供給すると、図１３に示すように、平面視でほぼ円形の読取可能エリア３０ｄ、３０ｅが形成される。

ここで、図１５〜図１７に基づいて、図１４に示すように４行４列でアンテナ素子２０を配列したアレイアンテナの電波の放射パターンについて説明する。このアレイアンテナは、隣接するアンテナ素子２０の中心間の距離が１５０ｍｍとなるように４行４列で配列したものである。図１５は、図１４に示すアレイアンテナから電波を放射した場合の放射パターンであり、図１６は、図１５に示す放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示し、図１７は、図１５に示す放射パターンのｘｚ平面における放射パターンを示す図である。図１５〜図１７に示すように、このアレイアンテナから電波を放射すると、アンテナ面から前方（ｚ軸方向）に、ｘｙ平面の断面が円形となるような放射パターンで電波が放射される。本実施形態では、この部分の放射パターンが読取可能エリア３０ｄ、３０ｅに相当する。

本実施形態のアンテナユニット１Ａは、これらのアレイアンテナ２ａ、２ｄ及び２ｅを、アレイアンテナ２ａの読取可能エリア３０ａの長手方向における両側にアレイアンテナ２ｄ、２ｅの読取可能エリア３０ｄ、３０ｅが形成されるような位置関係で、アレイアンテナ２ｃ〜２ｅを配置する。つまり、アレイアンテナ２ａの短手方向における両側に正方形型のアレイアンテナ２ｄ、２ｅを配置する。

これにより、アンテナユニット１Ａ全体から放射される電波によって形成される読取可能エリア３０（３０ａ、３０ｄおよび３０ｅ）は、全体として、各アレイアンテナが並べられる方向に広がった楕円体状の形状に形成される。そのため、その読取エリア３０の長手方向と陳列棚１２の長手方向とを合わせて両者を配置することで、陳列棚１２の商品の配置空間に概ね一致する空間に読取可能エリアを形成することができる。従って、本実施形態のアンテナユニット１Ａによっても、ＲＦタグ１０が陳列棚１２の商品配置空間から取り出されたことを確実に検出することができる。

さらに、本実施形態のアンテナユニット１Ａによって形成される全体の読取可能エリア３０は、上述したように、その長手方向における両端部に平面視で円形の読取可能エリア３０ｄ、３０ｅが形成される。従って、この読取可能エリア３０ｄ、３０ｅは、読取可能エリア３０ａのように、水平面においていずれかの方向に広がった空間ではないため、陳列棚１２の両端側において対応する位置に配置しても、その読取可能エリア３０ｄ、３０ｅは陳列棚１２の商品配置空間から外側にはみ出ることがない。

なお、このような３つの読取可能エリアがそれぞれ独立して形成されるように、第１の実施形態の場合と同様に、本実施形態の物品管理システム１００の電力供給装置４と、通信装置６は、アレイアンテナ２ａ、２ｄおよび２ｅに対して、それぞれのアンテナから交互に電波が放射されるように、交互に電力を供給する。これにより、第１の実施形態において説明したように、各アレイアンテナから出力される電波が合成されること無く出力される。なお、各アレイアンテナ２ａ及び２ｄ、２ｅを構成するアンテナ素子２０それぞれに対しては、ほぼ同じ位相で、ほぼ同じ振幅の電力が供給されることは第１の実施形態と同様である。

本実施形態のアンテナユニット１Ａが接続される物品管理システム１００の構成については、第１の実施形態の場合と同様であるため、説明を省略する。

以上のように、本実施形態のアンテナユニット１Ａによれば、アンテナユニット１Ａ全体で形成される読取可能エリア３０を、より陳列棚１２の商品配置空間に近い形状とすることができる。そのため、陳列棚１２に置かれた商品についてのみ確実にＲＦタグ１０の検出を行うことができる。例えば、陳列棚１２の長手方向において隣接するエリアに配置された別の棚やハンガーラックなどに、ＲＦタグ１０が付された商品が配置されていても、そのエリアには、陳列棚１２に対して設置されたアンテナユニット１Ａによって形成される読み取り可能エリア３０がはみ出すことは無いため、隣接するエリアのＲＦタグ１０が誤って検出されることはない。

なお、本実施形態においては、楕円体状の読取可能エリアを形成するアレイアンテナ２ａの両側に、４行４列の配列のアレイアンテナを配置するとして説明したが、これに限られるものではなく、正方形型にアンテナ素子が配列されたアレイアンテナであれば、同様に利用することができる。つまり、アンテナ素子２０がｎ行ｎ列（ｎは２以上の整数）で配列されたものであれば、アレイアンテナのアンテナ面の正面から見て円形の読取可能エリアを形成することができ、同様に、商品の配置空間の両側からはみ出さないという効果を得ることができる。

また、ｎ行ｎ列の正方形型のアレイアンテナの間に配置されるアレイアンテナについても、４行１列の配列のアレイアンテナである必要は無く、長手方向を有する楕円体状の読取可能エリアを形成するような配列のアレイアンテナであればよい。たとえば、正方形型のアレイアンテナが４行４列であれば、その間に、４行２列や４行３列で配列されたアレイアンテナを配置することができる。つまり、ｎ行ｍ列（ｍ≦ｎかつｍは自然数）の配列のアレイアンテナであれば、そのアレイアンテナの長手方向に直交する方向に長手方向を有する楕円体状の読取可能エリアが形成される。そのため、ｎ行ｎ列の正方形型のアレイアンテナと組み合わせて用いることで、少ないアンテナ素子数で、効率よく矩形形状の商品配置空間に沿った形状の読取可能エリアを形成することができる。

なお、ｎ行ｎ列の正方形型のアレイアンテナを複数並べることでも、商品配置空間に概ね一致した読取可能エリアを形成可能であるが、正方形型のアレイアンテナの場合、一つのアレイアンテナによって形成される読取可能エリアが小さい。そのため、正方形型のアレイアンテナのみを用いて商品配置空間に一致した読取可能エリアを形成する場合、正方形型のアレイアンテナを楕円体の読取可能エリアを形成可能なアレイアンテナと組み合わせる場合に比べて、アレイアンテナの数を多くしなければならなくなってしまう。また、一つのアレイアンテナを構成するアンテナ素子２０の数も多数必要となってしまう。そのため、正方形型のアレイアンテナは商品配置空間の水平面における長手方向における両端部側に配置し、その間の位置に、楕円体の読取可能エリアを形成可能なアレイアンテナを配置することが好ましい。

なお、この場合においても、必ずしも上述の載置面の長手方向の両側に対応する位置に正方形型のアレイアンテナを配置する必要は無く、一方の端部側にのみ配置してもよい。その場合でも、商品配置空間からはみ出さないような読取可能エリアを形成することができる。

（第３の実施形態）
次に、図１８に基づいて、第３の実施形態について説明する。図１８は、本実施形態のアンテナユニット１Ｂを構成する、アレイアンテナ２ｆ、２ｇ及び２ｈが所定の配列で所定の位置関係で配置された陳列棚１２を上方から見た模式図である。本実施形態のアンテナユニット１Ｂは、図１８に示すように、３つのアレイアンテナ２ｆ、２ｇ及び２ｈで構成され、アレイアンテナのアンテナ素子の配列方法が異なる点が第１の実施形態及び第２の実施形態と相違する。以下、本実施形態について説明するが、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施形態のアンテナユニット１Ｂは、３つのアレイアンテナ２ｆ〜２ｈで構成され、いずれのアレイアンテナも、アンテナ素子２０が２行２列で配列されている。そして、図１８に示すように、陳列棚１２の下方の床面上に対応する位置に配置した状態において、陳列棚１２の長手方向におけるアンテナ素子２０間の距離よりも、長手方向に直交する方向（陳列棚１２の短手方向）におけるアンテナ素子２０間の距離が長くなるように配列されている。

このように、２行２列で配列されるアンテナ素子間の間隔を変えて配置すると、アンテナ素子間の距離が大きい方向に直交する方向に長手方向を有する読取可能エリア（３０ｆ〜３０ｈ）が形成される。従って、図１８に示すように、このアレイアンテナ２ｆ〜２ｈを、その読取可能エリア３０ｆ〜３０ｈの長手方向を一致させて並べて配置することにより、アンテナユニット１Ｂ全体でその長手方向広がった楕円体の読取可能エリア３０を形成することができる。

ここで、図２０〜図２２に基づいて、図１９に示すように２行２列でアンテナ素子２０を配列したアレイアンテナの電波の放射パターンについて説明する。図２０は、図１９に示すアレイアンテナから電波を放射した場合の放射パターンであり、図２１は、図２０に示す放射パターンのｙｚ平面における放射パターンを示し、図２２は、図２０に示す放射パターンのｘｚ平面における放射パターンを示す図である。放射パターンを測定したアレイアンテナは、図１９に示すｙ軸方向においてアンテナ素子２０の中心間の距離が２５０ｍｍとなるように配列し、ｘ軸方向においてアンテナ素子２０の中心間の距離が１５０ｍｍとなるように配列したものである。このアレイアンテナから放射される電波の放射パターンは、図２０〜図２２に示すように、ｘｙ平面における断面が楕円形状となる放射パターンが得られる。本実施形態においては、この部分が各アレイアンテナによって形成される読取可能エリア３０ｆ〜３０ｈに相当する。

本実施形態のアンテナユニット１Ｂが接続される物品管理システム１００の構成については、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様であるため説明を省略する。

以上の本実施形態のアンテナユニット１Ｂによれば、他の実施形態の場合と同様に、商品載置面において長手方向を有する商品配置空間に概ね一致する読取可能エリアを形成することができ、本実施形態のアンテナユニット１Ｂを利用した物品管理システム１００によって、陳列棚１２から移動するＲＦタグ１０を確実に検出することができる。

なお、本実施形態においては、２行２列の配列のアレイアンテナについて説明したが、これに限られるものではなく、その他のｎ行ｎ列（ｎは２以上の整数）のアレイアンテナについて適用することができる。つまり、行数と列数が同じ配列のアレイアンテナであれば、一方の方向のアンテナ素子間の間隔を、その方向に直交する他方の方向における間隔より大きく取ることで、上述した楕円体の読取可能エリアを形成することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。各アンテナ素子に電力を均等に供給すると、アレイアンテナから出力される電波の大きい放射パターン（メインローブ）の他に、電波のより小さい放射パターン（サイドローブ）が出現する。例えばアンテナ素子を4個1列に並べて、同じ大きさの電力を供給すると、図２３に示すように、メインローブの両側にサイドローブが現れ、水平面から約30度上の方向（図２３では60度の位置）に、一定の強度の電波が放射される。図２３の例では、メインローブの利得は11.5dBi、サイドローブの利得はメインローブよりも12.9dB低い-1.4dBiとなっているが、アプリケーションによっては無視できない大きさとなる場合がある。なお、ｄＢｉで示される利得とは、アイソトロピックアンテナ（全ての方向に均等に電波を放射する仮想的なアンテナ）を基準としたアンテナ利得を表す。

本発明では、RFタグの読取りによって、物品配置空間に配置された物品が物品配置空間から取り出されたことを確実に検出する技術を提供することを目的としているが、上記サイドローブにより、物品を物品配置空間から取り出したことを検知する際に誤動作が発生する可能性がある。

図２４は陳列棚を短手方向から見た断面図であり、棚下に置かれたアンテナから放射される電波の様子と、棚に置かれた商品1及び2とを示している。商品1を棚から取り出し、（ア）の位置まで移動させた場合には、アンテナから放射される電波から外れるため、商品に付けられたRFタグを検出しなくなり、陳列棚から商品が取り出されたことを検知することが可能である。一方、商品2を取り出した場合には、アンテナから放射される電波のサイドローブの影響から、陳列棚から商品が出た時点ではサイドローブ内に商品があるため、そのサイドローブによってＲＦタグが検出され続けるため、陳列棚から商品が取り出されたことを検知することができない。その後、サイドローブの影響がなくなる（イ）の位置まで商品２を引き出して初めて検出しなくなるため、（イ）の位置まで商品２が移動して、初めて商品が陳列棚から取り出されたことを検知することが可能となる。したがって、商品2においては、陳列棚から取り出してすぐには検出できないため、商品を取り出したことを正確に検知することが難しい。そこで、本実施形態では、サイドローブのほとんど発生しないアンテナユニットを提供し、図２４の例において、商品2が棚から取り出されたことを確実に検出する方法を提供する。以下、本実施形態の棚用アンテナユニットを、実施例によって詳細に説明する。

（第1の実施例）
以下、図２５〜図３４に基づいて、アンテナユニットを含む商品管理装置を構成する各機器について説明する。図２５は、アンテナユニット２が所定の位置に配置された陳列棚を上方から見た模式図である。図２６は、アンテナユニットを構成するアンテナ素子に対する電力の供給方法を説明するためのブロック図である。

商品管理装置のアンテナユニット２は、例えば、図４に示すアンテナ素子２０が、１列に3個一体的に配列されたアレイアンテナである。アレイアンテナを構成する各アンテナ素子には、通信装置と接続された電力供給装置を介して電力が供給される。ここで、電力供給装置は、中央のアンテナ素子Bには端部のアンテナ素子A及びCよりも大きな電力を供給する。例えば、アンテナ素子A、B、Cの各素子に供給する電力比を、１：２：１になるように調整する。

図２８〜図３０は、図２６、２７に示す1列に3個一体的に配列されたアレイアンテナのアンテナ素子Ａ，Ｂ，Ｃの各アンテナ素子に、１：２：１の割合で電力を供給して、電波を放射した場合の放射パターンを示す図である。このアレイアンテナは、アンテナ素子をその中心間の距離が175ｍｍとなるように直線的に配列したものである。このアレイアンテナから上述した電力比で電力を供給して電波を放射すると、図２８〜図３０に示すように、ｚ軸方向に強い指向性を示し、かつ、ｘ軸方向にも強い放射特性を持つ放射パターンが形成される。

ここで、本実施例のアンテナユニットの放射パターンと図２３に示したアレイアンテナの各アンテナ素子に電力を均等に供給した場合の放射パターンとを比較すると、図２９に示すyz平面上の放射パターンに示されるように、図２３に示されていたサイドローブが無視できるようなレベルとなり、ほぼメインローブのみとなることが確認できる。このように、サイドローブが低減されるのは、アレイアンテナを構成するアンテナ素子A,B,Cの各素子に供給する電力比を、等分ではなく、１：２：１になるようにした効果である。

図３１は陳列棚を短手方向から見た断面図であるが、棚下に置かれたアンテナから放射される電波の様子と、棚に置かれた商品1及び2とを示している。アレイアンテナの各アンテナ素子は、陳列棚の短手方向に１列に３個並んだ状態で配列されている。従って、図３１には、図２９に示したアレイアンテナのｙｚ平面における放射パターンと同じ放射パターンが示されている。ここで、図２４との相違は、棚下に置かれたアンテナは、1列に3個一体的に配列されたアレイアンテナで、各アンテナ素子Ａ，Ｂ，Ｃには１：２：１の割合で電力を供給している点である。アンテナから放射される電波は、サイドローブがなくメインローブのみであるため、サイドローブが陳列棚に置かれた商品の取り出し検知に上述のような悪影響を及ぼすことがない。すなわち、陳列棚に置かれた商品1は、（ア）の位置まで、商品2は（イ）の位置まで取り出されると、商品に付けられたRFタグを検出しなくなり、陳列棚から商品が取り出されたことを検知することが可能である。このように、アンテナから放射されるサイドローブの影響がなくなるので、陳列棚の下段に置かれた商品の取り出し検知に対しても、商品が棚から取り出されて、棚から出た時点で検出が可能となる効果がある。

なお、上記実施例では、アンテナ素子A,B,Cの各素子に供給する電力比を、１：２：１としたが、これに限定するものではなく、中央の素子B に供給する電力が、両端の素子A,Cに供給する電力よりもある程度大きければ、若干のサイドローブが発生するものの、同様の効果が得られる。具体的には、１：１．５：１乃至１：２．５：１の場合に良好な特性が得られる。図３２及び３３に、電力比が１：１．５：１の場合、１：２．５：１の場合のｙｚ平面における放射特性をそれぞれ示す。参考に、図３４に電力比が1：３：１の場合のｙｚ平面における放射特性を示すが、この場合には、特に水平面方向（図中の90度の方向）への放射が大きく、同時に水平面（９０度の位置）から30度上の方向（図中の60度の方向）までの範囲の電波の利得が全体的に大きくなり（図３４の例では-6dBi程度）無視できなくなってくるため、電力比は１：２．５：１程度までに抑えておくのが良い。

また、各アンテナ素子の中心間の距離が175ｍｍとなるように直線的に配列した場合について記載したが、特に175mmに限定するものではなく、他の値においても同様の効果が得られる。

（第2の実施例）
図３５〜図３８に基づいて、第2の実施例について説明する。第２の実施例に係る商品管理装置を構成するアンテナユニットは、図４に示すアンテナ素子２０が、１列に4個一体的に配列されたアレイアンテナである。図３５は、アンテナが所定の位置に配置された陳列棚を上方から見た模式図である。図３６は、アンテナを構成するアンテナ素子に対する電力の供給方法を説明するためのブロック図であり、アレイアンテナを構成する各アンテナ素子には、通信装置と接続された電力供給装置を介して電力が供給される。ここで、電力供給装置は、アレイアンテナの中央側の2つのアンテナ素子B及びCには端部側のアンテナ素子A及びDよりも大きな電力を供給する。例えば、アンテナ素子A、B、C、Dの各素子に供給する電力比を、１：２：２：１になるように調整する。アンテナ素子をその中心間の距離が150mmとなるように直線的に配列し、上述の電力比でアレイアンテナに電力を供給した場合のアレイアンテナの電波の放射特性を、図３７〜３８に示す。

このアレイアンテナから電波を放射すると、図３７に示すように、ｚ軸方向に強い指向性を示し、かつ、ｘ軸方向にも強い放射特性を持つ放射パターンが形成される。図３８にはｙｚ平面における放射特性を示しているが、図２３に示した、各素子に均等に電力を供給した場合の放射パターンと比較すると、サイドローブが大きく減少していることが確認できる。

このように、4素子からなるアレイアンテナにおいては、中央側の2つの素子に、両端の素子よりも大きい電力を供給することにより、サイドローブの少ない放射特性を得ることができ、商品が棚から取り出されたことを確実に検出することができるようになる。

なお、各アンテナ素子に供給する電力比は１：２：２：１に限らず、例えば１：１．５：１．５：１や１：２．５：２．５：１でも同様の効果が得られる。また、素子間隔は150mmとして説明したが、この値に限定するものではない。

（第3の実施例）
図３９〜図４３に基づいて、第3の実施例について説明する。第３の実施例の商品管理装置を構成するアンテナユニットは、図３９に示すように、直線的に並べた3個のアンテナ素子２０を、２列一体的に配列した３行２列のアレイアンテナである。アンテナ素子の間隔は特に指定はないが、例えばx方向、y方向の間隔ともに１７５mmとする。ここで、中央の素子B及びEに対して、他の素子に供給される電力よりも大きな電力を供給する。例えば、アンテナ素子A,B,C,D,E,Fの各素子に供給する電力比を、1：２：１：１：２：１になるように電力供給装置（図示せず）を介して電力を供給する（すなわち、アンテナ素子Ｂ及びＥに、残りのアンテナ素子Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆに供給する電力の２倍の電力を供給する）。このときの放射特性を図４０〜４２に示す。

このアレイアンテナから電波を放射すると、図４０に示すように、ｚ軸方向に強い指向性を示す放射パターンが形成される。図４１にはｙｚ平面における放射特性、図４２にはｘｚ平面における放射特性を示しているが、yz平面における放射特性は、図２９に示した１列に3個一体的に配列されたアレイアンテナの場合とほぼ同じ、ほとんどサイドローブのない特性が得られる。図４２に示すｘｚ平面における特性は、図３０に示した１列に3個一体的に配列されたアレイアンテナのｘｚ平面における放射パターンと比較すると、水平（９０°）方向への放射が弱くなり、真上方向への放射が強くなる。また同時にサイドローブが少ない放射特性が得られている。

図４３は、２列に３個、計６個のアンテナ素子を一体的に配列したアレイアンテナ３組を、陳列棚の下方に並べて配置した例を示している。各アレイアンテナから放射される電波による読取可能領域は、隣り合うアレイアンテナの読取可能領域とオーバーラップさせ、陳列棚上においてRFタグの読取りができないような不感領域をできるだけ少なくするよう、適当な間隔で配置される。各アレイアンテナから放射される電波には、サイドローブはほとんどないので、陳列棚に置かれた商品を取り出されたことを検知する際、誤動作することはほとんどない。また、アレイアンテナの真上方向への放射が強いため、陳列棚の側面方向への放射も少なく、例えば、陳列棚の側面側にハンガーにかけられた商品が置かれるような場合を想定しても、その商品に付けられたRFタグを誤って検出する率を低く抑えることができる。

本実施例では、直線的に並べた3個のアンテナ素子２０を、２列一体的に配列した６素子からなるアレイアンテナについて説明したが、６素子に限らず、例えば８素子のアレイアンテナにも適用することができる。８素子の場合には、図４４に示すように、直線的に並べた４個のアンテナ素子２０を、２列一体的に配列することになるが、中央の４個の素子（B,C,F,G）には他の４個の素子よりも大きな電力を供給することで、不要なサイドローブを低減することができ、陳列棚における商品の取り出し検知で誤動作をなくすことができる。例えば、８個のアンテナ素子A〜Fには、それぞれ１：２：２：１：１：２：２：１の比率で電力を供給する。

なお、各アンテナ素子に供給する電力比は上記に限るものではなく、電力比で”２”に相当する部分が、例えば１．５〜２．５程度でも同様の効果が得られる。

また、図４３に示す例では、６素子のアレイアンテナを３組、陳列棚の下方に配置した例を示したが、同じ種類のアレイアンテナのみで構成する必要はなく、例えば、３組並べたアレイアンテナのうち、中央のアレイアンテナのみ、アンテナ素子を１列に３個一体的に配列した３素子のアレイアンテナとしてもよい。あるいは、中央のアレイアンテナのみアンテナ素子を１列に４個一体的に配列した４素子のアレイアンテナとし、その両側に並べるアレイアンテナをアンテナ素子を２列に４個一体的に配列した８素子のアレイアンテナとしても良い。また、陳列棚のサイズによっては、３組より多くのアレイアンテナを並べるようにしてもよいし、並べるアンテナの種類（アンテナ素子の並べ方、アレイアンテナの数等）については特に限定するものではない。

さらに単純な構成として、図４５に示すように、アレイアンテナ１組を陳列棚の下方に配置することもできる。なお、アレイアンテナは６素子に限らず、他の素子数のアレイアンテナでも構わない。図４５に示す例では、棚の長手方向と、アレイアンテナの長手方向とが一致する方向となる。

なお、上述した本実施形態の実施例においては、アレイアンテナの長手方向における配列数が、３個又は４個であるアレイアンテナについて示したが、これに限られるものではない。例えば、長手方向の配列数が５個以上であるアレイアンテナであっても、その長手方向における中央のアンテナ素子に対して、その他の外側のアンテナ素子に対して供給する電力よりも大きい電力を供給することで、同様にサイドローブの出現を抑制することができる。具体的には、アレイアンテナがｎ行（ｎは自然数）ｍ列（ｍはｍ＜ｎを満たす自然数）で配列されたアンテナ素子であり、ｎ行のうち、中央側の行のアンテナ素子に、その外側の行のアンテナ素子よりも大きい電力を供給することで、サイドローブの出現を抑制できる。ここで、電力の供給を大きくする中央側の行とは、アレイアンテナの配列によって異なるが、少なくとも、ｎが奇数の場合には、中央の行（ｎ＝５であれば３行目、ｎ＝７であれば４行目。すなわち、｛（ｎ＋１）÷２｝行目）であり、ｎが偶数であれば、中央の２行（ｎ＝６であれば３行目と４行目。すなわち、（ｎ÷２）行目と（ｎ÷２＋１）行目）、あるいは、その中央の２行のうちのいずれか一方の行であればよい。換言すれば、アンテナ素子の配列に応じて、サイドローブが出現しないように、中央側のアンテナ素子に外側のアンテナ素子に供給する電力よりも大きい電力が供給されるように、アレイアンテナに対して電力供給を行えばよい。

なお、上述した各実施形態においては、ＲＦタグの検出を行う対象の陳列棚は、商品が置かれる面の一方の対辺が他方の対辺よりも長い矩形の載置面を有する棚であるとしたが、これに限られるものではなく、載置面がほぼ正方形状である商品の配置空間に対しても同様にＲＦタグの検出を行うことができることは言うまでもない。この場合は、アンテナとしては、例えば、第２の実施の形態で説明した４行４列の配列のアレイアンテナのように、ｎ行ｎ列の正方形型の配列のアレイアンテナが適当である。ｎ行ｎ列のアレイアンテナにより、正方形の載置面によって形成される商品の配置空間に概ね一致する読取可能エリアを形成することができ、商品の配置空間に配置されたＲＦタグのみを確実に検出することができる。また、読取可能エリアの長手方向の広がりが小さい２行４列のアレイアンテナも同様に用いることができる。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。

１，１Ａ，１Ｂ アンテナユニット、２ａ〜２ｈ アレイアンテナ、４ 電力供給装置、６ 通信装置、８ コンピュータ、１０ ＲＦタグ、１２ 陳列棚、１４ 商品、２０ アンテナ素子、３０（３０ａ〜３０ｈ） 読取可能エリア

特開平９−３２５９９３号公報

特開２００７−１１５１５２号公報

特開２００７−３７８９９号公報

Claims (24)

1. 複数のアンテナ素子を一体的に配列して構成される少なくとも１つのアレイアンテナからなる棚用アンテナユニットであって、
   前記アレイアンテナが対応する位置に配置された場合に、該アンテナユニット全体として、物品が配置される物品配置空間と概ね一致する所定の検知範囲内のいずれかの位置に配置されているＲＦタグとの無線通信を可能とする強度分布の電波を放射可能な棚用アンテナユニット。
2. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
   前記物品配置空間は、水平面におけるいずれかの方向に長手方向を有する空間であり、
   前記少なくとも一つのアレイアンテナは、複数のアンテナ素子を所定の間隔で配列した単一のアレイアンテナであって、該アレイアンテナ全体の長手方向のサイズが、前記物品配置空間の水平面における短手方向のサイズよりも小さい棚用アンテナユニット。
3. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
   少なくともｎ行（ｎは２以上の整数）１列で配列したアンテナ素子を含むアレイアンテナを備える棚用アンテナユニット。
4. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
   少なくともｎ行（ｎは２以上の整数）２列で配列したアンテナ素子を含むアレイアンテナを備える棚用アンテナユニット。
5. 請求項４に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
   前記ｎ行２列で配列したアンテナ素子を含むアレイアンテナは、ｎ行１列で配列したアンテナ素子を含むアレイアンテナから出力されるＲＦタグとの無線通信を可能とする強度分布の電波と重複する範囲に前記電波を放射する位置に配置される棚用アンテナユニット。
6. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
   少なくともｎ行１列（ｎは２以上の整数）で配列したアンテナ素子を含むアレイアンテナから出力されるＲＦタグとの無線通信を可能とする強度分布の電波と重複する範囲に前記電波を放射する位置に配置される、少なくともｍ行ｍ列（ｍは２以上の整数）で配列されるアンテナ素子を含むアレイアンテナを備える棚用アンテナユニット。
7. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
   少なくともｎ行（ｎは２以上の整数）ｍ１列（ｍ１は自然数）で配列したアンテナ素子を含むアレイアンテナから出力されるＲＦタグとの無線通信を可能とする強度分布の電波と重複する範囲に前記電波を放射する位置に配置される、少なくともｎ行ｍ２列（ｍ２は自然数、かつ、ｍ１≦ｍ２）で配列したアンテナ素子を含むアレイアンテナを備える棚用アンテナユニット。
8. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
   前記物品配置空間は、水平面におけるいずれかの方向に長手方向を有する空間であり、
   前記アレイアンテナは、列間隔よりも行間隔が大きい２行２列で配列された４個のアンテナ素子を含む棚用アンテナユニット。
9. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
   前記物品配置空間は、水平面における断面が正方形状である空間であり、
   前記アンテナは、ｎ行ｎ列（ｎは２以上の整数）で配列されたアンテナ素子を含む棚用アンテナユニット。
10. 請求項１から９に記載の棚用アンテナユニットにおいて、前記アレイアンテナは、ＵＨＦ帯の周波数の電波を放射する棚用アンテナユニット。
11. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記物品配置空間は、水平面におけるいずれかの方向に長手方向を有する空間であり、
    前記アレイアンテナは、前記長手方向における中央位置において、前記長手方向に直交する方向に一列に配列された３個のアンテナ素子を含む棚用アンテナユニット。
12. 請求項１１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記アレイアンテナを構成する中央部のアンテナ素子に、端部のアンテナ素子に供給される電力よりも大きい電力が供給される棚用アンテナユニット。
13. 請求項１１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記一列に配列された３個のアンテナ素子のうち、中央のアンテナ素子に供給される電力が、両端のアンテナ素子にそれぞれ供給される電力の１．５乃至２．５倍である棚用アンテナユニット。
14. 請求項１１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記一列に配列された３個のアンテナ素子のうち、中央のアンテナ素子に供給される電力が、両端のアンテナ素子にそれぞれ供給される電力の２倍である棚用アンテナユニット。
15. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記アレイアンテナは、３行２列で配列された６個のアンテナ素子を含む棚用アンテナユニット。
16. 請求項１５に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記３行２列で配列された６個のアンテナ素子のうち、中央の２つのアンテナ素子にそれぞれ供給される電力が、他の４つのアンテナ素子にそれぞれ供給される電力の１．５乃至２．５倍である棚用アンテナユニット。
17. 請求項１５に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記３行２列で配列された６個のアンテナ素子のうち、中央の２つのアンテナ素子にそれぞれ供給される電力が、他の４つのアンテナ素子にそれぞれ供給される電力の２倍である棚用アンテナユニット。
18. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記物品配置空間は水平面におけるいずれかの方向に長手方向を有する空間であり、
    前記アレイアンテナは、前記長手方向における中央位置において、前記長手方向に直交する方向に一列に配列された４個のアンテナ素子を含む棚用アンテナユニット。
19. 請求項１８に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記一列に配列された４個のアンテナ素子のうち、中央の２つのアンテナ素子にそれぞれ供給される電力が、両端のアンテナ素子にそれぞれ供給される電力の１．５乃至２．５倍である棚用アンテナユニット。
20. 請求項１８に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記一列に配列された４個のアンテナ素子のうち、中央の２つのアンテナ素子にそれぞれ供給される電力が、両端のアンテナ素子にそれぞれ供給される電力の２倍である棚用アンテナユニット。
21. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記アレイアンテナは、４行２列で配列された８個のアンテナ素子を含む棚用アンテナユニット。
22. 請求項２１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記４行２列で配列された８個のアンテナ素子のうち、中央の４つのアンテナ素子にそれぞれ供給される電力が、他の４つのアンテナ素子にそれぞれ供給される電力の１．５乃至２．５倍である棚用アンテナユニット。
23. 請求項２１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記４行２列で配列された８個のアンテナ素子のうち、中央の４つのアンテナ素子にそれぞれ供給される電力が、他の４つのアンテナ素子にそれぞれ供給される電力の２倍である棚用アンテナユニット。
24. 請求項１に記載の棚用アンテナユニットにおいて、
    前記アレイアンテナは、ｎ行（ｎは自然数）ｍ列（ｍはｍ＜ｎを満たす自然数）で配列されたアンテナ素子を含み、
    ｎ行のうち中央側の行のアンテナ素子に供給される電力が、その外側の行のアンテナ素子に供給される電力よりも大きい棚用アンテナユニット。