(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＡＳ装置に用いられるアンテナであって、
第１および第２の同一面のループと、
該第１および第２のループの各々に交番電流を発生させ、前記第２のループの交番電流の位相が前記第１のループの交番電流の位相から約９０度ずれるようにする励起手段と、
少なくとも、前記第１および第２のループと同一面にある第３および第４のループとを備え、
少なくとも４つのループの内の２つが並んで配置されており、
前記第３のループの交番電流の位相が前記第１のループの交番電流の位相から約180度ずれ、前記第４のループの交番電流の位相が前記第２のループの交番電流の位相から約180度ずれ、
前記４つのループは互いに垂直方向に整列された少なくとも一組の垂直部分を集合的に含み、
前記一組の垂直部分の各々において、当該一組の垂直部分を構成する２つの垂直部分に流れる各交番電流が約180度の位相ずれを有している
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナであって、
前記第１、第２、第３、および第４のループが全て三角形であることを特徴とするアンテナ。
【請求項３】
請求項１に記載のアンテナであって、
少なくとも前記ループの２つが四角形であり、前記ループの２つが三角形でありことを特徴とするアンテナ。
【請求項４】
請求項１に記載のアンテナであって、
前記第１のループは第１の水平部分と、該第１の部分の右端部から垂直下方に伸びる第２の部分と、該第２の部分の下端と該第１の部分の左端部を斜めに連結するように伸びる第３の部分を含み、
前記第２のループは前記第３の部分に近接しかつ平行に斜めに伸びる第４の部分と、該第４の上端から垂直に下方へ伸びる第５の部分と、該第４の部分と該第５の部分の下端部の各々を水平に連結するように伸びる第６の部分を含み、
前記第３のループは前記第６の部分に近接しかつ平行に水平に伸びる第７の部分と、該第７の部分の左端から垂直に下方へ伸び、前記第５の部分と垂直方向に整列して配置された第８の部分と、該第７の部分の右端と該第８の部分の下端部を斜めに連結するように伸びる第９の部分を含み、
前記第４のループは前記第９の部分に近接しかつ平行に斜めに伸びる第10の部分と、該第10の部分の下端から水平に右方へ伸びる第11の部分と、前記第２の部分と垂直方向に整列すると共に該第９の部分の右端部と前記第12の部分をそれぞれ連結するように垂直に伸びる第12の部分を含み、
前記第１，第６，第７，第11の部分は実質的に同じ長さを有し、
前記第２，第５，第８，第12の部分は実質的に同じ長さを有し、
前記第３，第４，第９，第10の部分は実質的に同じ長さを有する
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナであって、前記第１、第２、第３、および第４のループが全て四角形であることを特徴とするアンテナ。
【請求項６】
請求項４に記載のアンテナであって、
前記第１のループは第１の水平部分と、該第１の部分の右端部から垂直下方に伸びる第２の部分と、該第２の部分の下端から水平に左方向に伸びる第３の部分と、該第１の部分の左端部と該第３の部分をそれぞれ連結するように垂直に伸びる第４の部分を含み、
前記第２のループは前記第１のループの前記第３の部分に平行であって近接しかつ水平に伸びる第５の部分と、該第５の部分の右端から垂直下方に伸び、前記第２の部分と垂直方向に整列して配置された第６の部分と、該第６の部分の下端から水平に左方向に伸びる第７の部分と、前記第４の部分と垂直方向に整列すると共に該第５の部分の左端と該第７の部分をそれぞれ連結するように垂直に伸びる第８の部分を含み、
前記第３のループは前記第６の部分に平行であって近接しかつ垂直に伸びる第９の部分と、該第９の部分の下端から水平右方向に伸びる第10の部分と、該第10の部分の右端から垂直上方向に伸びる第11の部分と、該第９の部分の上端と該第11の部分の上端を連結するように水平に伸びる第12の部分を含み、
前記第４のループは前記第12の部分に平行であって近接しかつ水平に伸びる第13の部分と、該第13の部分の右端から垂直上方に伸び、前記第11の部分と垂直方向に整列して配置された第14の部分と、該第14の部分の上端から水平に左方向に伸びる第15の部分と、前記第９の部分と垂直方向に整列すると共に該第13の部分の左端と該第15の部分の左端をそれぞれ連結するように垂直に伸びる第16の部分を含み、
前記第１、第３、第５、第７、第10、第12、第13、第15の部分は全て実質的に等しい長さを有し、
前記第２、第４、第６、第８、第９、第11、第14、第16の部分は全て実質的に等しい長さを有する
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項７】
請求項１に記載のアンテナであって、
前記第１のループと前記第２のループは互いに実質的に等しい面積を有し、
前記第３のループと前記第４のループは互いに実質的に等しい面積を有すると共に、前記第１のループと前記第２のループの合計面積に実質的に等しい合計面積を有する
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項８】
請求項２に記載のアンテナであって、
前記第１のループと前記第２のループは互いに実質的に等しい面積を有し、
前記第３のループと前記第４のループは互いに実質的に等しい面積を有すると共に、前記第１のループと前記第２のループの合計面積に実質的に等しい合計面積を有する
ことを特徴とするアンテナ。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明はアンテナ構造に関し、特に電子物品監視（EAS）装置用のアンテナに関する。
発明の背景
電子物品監視装置２０の概略を図１に示す。その装置２０は一般には小売店の出口に設けられていて、アンテナ架台２６と２８との間に形成された呼びかけゾーン２４にマーカ２２が存在することを検出する。装置２０がマーカ２２を検出すると、ある種の警報を作動させて、マーカ２２が取り付けられた物品（図示せず）が、許可なくその店から持ち出されようとしていることを指摘する。
慣例的に、各アンテナ架台２６および２８は概略平坦で、１または２以上のループアンテナを備える。信号発生回路３０が架台２６の１つのアンテナまたは複数のアンテナに接続されていて架台２６のそれらのアンテナを作動して呼びかけ領域内に呼びかけ信号を発生するようにする。また、受信回路３２が架台２８の１つのアンテナまたは複数のアンテナに接続されていて、架台２８のそれらのアンテナによって呼びかけゾーンから拾われた信号を受信しかつ分析する。
さらに説明するために、Ｘ、Ｙ及びＺ軸からなっていて相互に直交する座標系３４を図１に示す。アンテナ架台２６および２８は通常互いに平行に配置されており、ここでの説明および後述する説明において、それらの架台２６および２８のそれぞれの面はＺ軸およびＸ軸によって画定される平面と平行であることを理解すべきである。Ｚ軸は垂直軸となるように表されており、Ｘ軸は呼びかけ領域２４を通過する経路の方向に、つまり、架台２６および２８の面に対し平行な面と平行に延びる水平軸として表されている。Ｙ軸も水平であるが、Ｘ軸と垂直方向にある。ある目的のために、Ｘ軸方向は「水平方向」というように呼び、Ｚ軸方向は「垂直方向」と呼び、Ｙ軸方向は「横方向」と呼ぶ。
マーカ２２はアンテナ架台２６から発生された呼びかけ信号を受け取るためにコイルまたは他の平面の素子を備えており、さらに、その信号をある方法で再送信してマーカ信号としてアンテナ架台２８で検出できるようにする。マーカ信号の振幅は一般にマーカ２２内の受信素子の面の向きに依存する。実際の問題としては、受信素子の平面の方向には３度の自由度があるが、マーカの応答は３つの直交平面の向きに対応する要素によって分析することができる。それらは、ＸおよびＹ軸によって画定される平面と一致する「水平方向」、ＺおよびＸ軸によって画定される平面と一致する「垂直方向」並びにＺおよびＹ軸によって画定される平面と一致する「横方向」というように呼ぶ。
磁気角運動量（magnetomechanical）EAS装置に用いられるようなマーカのためには、そのマーカはそのマーカと同一平面内の磁束に応答するが、コイルを備えるマーカのためには、そのマーカはコイルの平面と直交する磁束に応答する。これからの説明は磁気角運動量マーカを用いているとの仮定のもとに行う。
EAS装置が、呼びかけ領域内の位置またはマーカの向きを問わずに、呼びかけ領域内のどのマーカも確実に検出することができることが、EAS装置における一般的な目的である。同時に、呼びかけ領域内またはその外にある非マーカ物品から発生した信号をマーカから発生したように判断することによって、さらに、呼びかけ領域内にないマーカを刺激して受信装置が検出できる程度の大きさの信号を発生させることによっては、EAS装置が誤警報を発生しないことが強く望まれている。
これらの目的の達成をする際の１つの重大な障害として、呼びかけ信号を発生するために用いられるアンテナによって一般的に不均一な呼びかけフィールド（磁界）分布を生じさせる点がある。その不均一なフィールド分布の結果、呼びかけフィールドは、呼びかけ領域内のある位置またはほとんどの位置ではマーカを検出できる程度の強さとなるが、他の部分では検出できるほどの強さとはならない。フィールドが非常に弱くて検出を行えない位置はときには「ヌル（null）領域」または「ホール」と呼ばれる。
この問題は、マーカによって発生される信号の強度がマーカの向きに依存する場合にはよりいっそう悪化する。つまり、領域内の所定の位置に置かれていて最も良い方方向に向けられたマーカは容易に検出できるが、マーカが同一の位置に置かれたが別の方向に向けられたときには、そのマーカは検出することができないであろう。
その問題を解決するように計画された１つ方法として、単に呼びかけフィールドの全体の強度を高めること、具体的には、それは呼びかけアンテナを生じさせるために用いる信号のレベルを高めることによって行う方法があった。
その方法から生じる増加された消費出力の要求に加えて、多くの場合に、発生することのできるピーク信号レベルに関して調整が必要であったりまたは他の実際的な制約が存在する。例えば、ピークフィールド強度を高めると、呼びかけ領域内の非マーカ物品および呼びかけ領域外に置かれたマーカの一方または両方からの誤警報が増加することが起こり得る。
さらに、呼びかけフィールドを予定の領域に制限するという基本的な要求とは別に、呼びかけ信号の遠距離フィールド（far-field）キャンセルを行わせることは調整上必要であり、また、他の理由により望ましい。この必要性によって、呼びかけ信号の発生のために用いられるアンテナの設計に別の制約が加えられる。
本発明の目的および概要
従って、本発明の目的は、電子物品監視装置に用いられるアンテナ構造を提供して、呼びかけ領域内に比較的に均一な有効フィールド（電磁界）分布を生じさせる点にある。
また、本発明の目的は、呼びかけ信号の遠距離フィールドキャンセル（far-field cancellation）を生じさせるアンテナ構造を提供する点にある。
本発明のある観点によると、EAS装置に用いるアンテナを提供することができ、そのアンテナは、第１および第２の隣接する同一面ループと、その第１および第２ループ内に個別に交番電流（交流）を発生させ、第１および第２ループ内の個々に交番電流が９０度位相が異なるようにする励起手段とを備える。本発明のある望ましい実施例は、上記の第１および第２のループ以外のどのようなループも備えていない。または、少なくともその第１および第２ループの同一面内には他のループは配置されていない。
さらに、本発明のこの観点によると、励起手段は、望ましくは、第１ループ内に個別の交番電流を直接に発生させるためにその第１ループに接続された信号源を備えており、また、第１および第２ループは誘導結合されていて、その第１ループ内の個々の交番電流は、第２ループに、第１ループの個々の交番電流から９０度位相がずれた個別の交番電流を誘導的に発生させる。
本発明の他の観点によると、EAS装置において交番信号を受信するアンテナを提供することができ、そのアンテナは、第１および第２の隣接するループを備えており、それらのループは誘導的に結合されていて、その交番信号がそれらのループに９０度の位相のずれのある別々の交番電流を誘導する。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造を提供することができ、そのアンテナは、第１の面に配置された第１の平面アンテナと、その第１の面と実質的に平行な第２の面に配置された少なくとも２つのループを含む第２の平面アンテナとを備え、ここで、第１および第２のアンテナはそれらの面と直交する方向に重複しており、さらに、そのアンテナは、第１のアンテナに交番電流を発生させる第１の励起手段と、第２のアンテナのループ内に別々の交番電流を発生させる第２の励起手段とを備えており、それらのループ内の別々の交番電流は、互いに１８０度位相がずれ、さらに、第１のアンテナの交番電流と９０度位相がずれている。
さらに、本発明のこの観点によると、第１のアンテナは望ましくは第１の面に配置された少なくとも２つのループを備えており、第１の励起手段は、第１のアンテナのループ内の個々の交番電流に互いに１８０度の位相のずれがあるように、それらの個々の交番電流を第１アンテナのループ内に発生させる手段を備える。
さらに別の本発明の観点によると、EAS装置に用いられるアンテナを提供することができ、そのアンテナは、第１、第２、第３および第４の同一面ループと、それらの第１、第２、第３および第４の同一面ループに個別に交番電流を発生させる励起手段を備え、第２のループ内の交番電流が第１のループの交番電流と９０度位相がずれており、第３のループの交番電流が第１のループの交番電流と１８０度位相がずれており、第４ループの交番電流が第２の交番電流と１８０度位相がずれており、さらに、第４のループが集合的に複数の垂直区分を持つが、そのアンテナの２つの垂直区分は互いに垂直方向に整列していない。
別の例としては、本発明のこの観点によると、４つのループは、少なくとも１対の垂直方向部分を集合的に含み、それらの部分は互いに１８０度位相がずれた交番電流をそれぞれ持つが、その垂直部分の各対においては、その対の垂直部分を構成する２つの垂直部分は、互いに水平方向にずらされている。本発明の別の例のように、４つのループは、少なくとも１対の垂直方向部分を集合的に含み、それらの部分は垂直方向に整列しており、また、垂直部分の各対においては、その対の部分を構成する２つの垂直部分のそれぞれの交番電流は、互いにほぼ１８０度位相がずれている。例えば、垂直方向に整列した各対においては、それらの電流は同相かまたは９０度位相がずれている。
本発明によるアンテナ構造には、「バッキング（bucking）」電流を持つ垂直方向に整列した部分はなく、その構造は、従来の遠距離フィールドキャンセルのアンテナ構造から一般的に生じたような近接フィールドキャンセルによるホールの形成を妨げる傾向を持つ。
さらに、本発明の後者の観点によると、４つのループはすべて矩形かまたは三角形にすることができる。
本発明の他の観点によると、信号が既定の周波数で交番する場合に、電子物品監視装置の呼びかけ領域に存在するその信号を検出する装置を提供することができる。その装置は、その信号を受信する第１の受信コイルであって、既定の周波数で交番する第１の受信信号を提供する第１の受信コイルと、該第１の受信コイルに隣接していて呼びかけ領域に存在する信号を受信するとともに、既定の周波数で交番する第２の受信信号を提供する第２の受信コイルと、受信回路と、第１および第２の受信信号を受信回路に供給し、第１および第２の受信信号の間に９０度の位相差を持たせる直角位相手段とを備える。望ましくは、その直角位相手段が、第１の受信信号を＋４５度位相シフトさせる第１のシフト手段と、第２の受信信号を−４５度位相シフトさせる第２のシフト手段と備えており、また、その直角位相手段は、さらに、第１および第２の位相差を持つ信号を合わせて加算信号を生成し、その加算信号を受信回路に向けて出力する加算回路を備える。第１のシフト回路はローパスフィルタを用いることができ、第２のシフト回路はハイパスフィルタを用いることができる。
本発明の別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造を提供することができる。それは、第１の面内に配置された第１の平面ループと、０度＜θ＜１８０度の角度θで第１の平面と交差する第２の面内に配置された第２の平面ループと、第１および第２のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第１および第２のループのそれぞれの交番電流が約９０度の位相差を持つようにする励起回路とを備える。
本発明のさらに別の例によると、EASに用いるアンテナ構造を提供することができる。それは、第１および第２の同一面のループと、第１および第２のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第１および第２のループ内のそれぞれの交番電流が約９０度位相がずれるようにする励起回路とを備えており、第１および第２のループは互いに水平方向にずれている。
本発明のさらに別の例によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第１および第２の同一面のループと、第１および第２のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第１および第２のループ内のそれぞれの交番電流に９０度の位相のずれがあるようにする励起回路とを備えており、第１のループは第２のループの輪郭と異なる輪郭を持つ。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いられるアンテナ構造を提供することができる。それは、第１および第２のループを備える複数の同一面のループと、第１および第２のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第１および第２のループ内のそれぞれの交番電流に約９０度の位相のずれがあるようにする励起回路とを備えており、同一面内のループの少なくとも２つのループはほぼ三角形である。
本発明のされに別の観点によると、EAS装置に用いられるアンテナ構造を提供することができる。それは、第１、第２および第３の同一面のループと、第１、第２および第３のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第１および第２のループ内のそれぞれの交番電流に約９０度の位相のずれがあり、さらに、第１および第３のループ内のそれぞれの交番電流に互いに約１８０度の位相のずれがあるようにする励起回路とを備えており、このアンテナ構造は、第１、第２および第３のループの他には同一面のアンテナループを持たない。
本発明の他の例によると、EAS装置に用いられるアンテナ構造が提供される。それは、第１および第２の隣接する同一面のループと、第１および第２のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、それぞれの交番電流は、第１の連続する時間間隔の間ほぼ同相で、さらに、第１の連続する時間間隔の間に挿入される第２の連続する時間間隔の間には互いにほぼ１８０度位相がずれている励起回路とを備えており、このアンテナ構造は、第１および第２のループの他には同一面のアンテナループを持たない。
本発明のさらに別な観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第１の面内に配置された第１の平面アンテナと、第１の面とほぼ平行な第２の面内に配置される少なくとも２つのループを含む第２の平面アンテナであって、第１および第２のアンテナが第１および第２の面と直交する方向において一致している第２の平面アンテナと、第１の連続する時間間隔の間だけ第１のアンテナに交番電流を発生させる第１の励起回路と、第１の時間間隔の間に挿入された第２の連続する時間間隔の間だけ第２のアンテナのループにそれぞれ交番電流を発生させる第２の励起回路であって、第２のアンテナのループ内のそれぞれの交番電流が互いに約１８０度位相がずれている第２の励起回路とを備える。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第１、第２および第３の同一面のループであって、第１のループが第２および第３のループに外接する第１、第２および第３の同一面のループと、第１、第２および第３の同一面のループにそれぞれ交番電流を発生させる励起回路であって、第１および第２のループ内のそれぞれの交番電流に約９０度の位相のずれがあり、さらに、第２および第３のループ内のそれぞれの交番電流に互いに約１８０度の位相のずれがある励起回路とを備える。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第１、第２および第３の同一面のループであって、第１のループが第２および第３のループに外接する第１、第２および第３の同一面のループと、第１の連続する時間間隔の間だけ第１のループに交番電流を発生させる第１の励起回路と、第１の時間間隔の間に挿入された第２の連続する時間間隔の間だけ第２および第３のループにそれぞれ交番電流を発生させる第２の励起回路であって、第２および第３のループ内のそれぞれの交番電流が互いに約１８０度位相がずれている第２の励起回路とを備える。
さらに、本発明の別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第１、第２および第３の同一面のループと、第１の連続する時間間隔の間だけ前記第１のループに交番電流を発生させる第１の励起回路と、第１の時間間隔の間に挿入された第２の連続する時間間隔の間だけ第２および第３のループにそれぞれ交番電流を発生させる第２の励起回路であって、第２および第３のループ内のそれぞれの交番電流が互いに約１８０度位相がずれている第２の励起回路とを備えており、このアンテナ構造は第１、第２および第３のループの他には同一面のアンテナループを持たない。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造が提供される。それは、第１および第２の同一面のループと、第１の連続する時間間隔の間だけ第１のループに交番電流を発生させる第１の励起回路と、第１の時間間隔の間に挿入された第２の連続する時間間隔の間だけ第２のループに交番電流を発生させる第２の励起回路とを備えており、第１のループはほぼ三角形である。本発明のこの例の代わりとして、第１のループのは第２のループの面積よりも広い面積を持つことができ、さらに、第１および第２のループは垂直方向に向けられた面内に配置することができる。
本発明のさらに別の観点によると、EAS装置に用いるアンテナ構造を提供することができる。それは、第１の面内に配置された第１の平面ループと、０度＜θ＜１８０度の角度θで第１の面と交差する第２の面に配置された第２の平面ループと、第１の連続する時間間隔の間だけ第１のループに交番電流を発生させる第１の励起回路と、第１の連続する時間間隔の間に挿入された第２の連続する時間間隔の間だけ第２のループに交番電流を発生させる第２の励起回路とを備える。
さらに本発明の別の観点によると、電子物品監視装置の呼びかけ領域内に存在する信号を受信する装置であって、その信号は既定の周波数で交番している装置を提供することができる。その装置は、信号を受信するとともに既定の周波数で交番する第１の受信信号を提供する第１の受信コイルと、第１の受信コイルに隣接していて、呼びかけ領域に存在する信号を受信するとともに、既定の周波数で交番する第２の受信信号を提供する第２の受信コイルと、受信回路と、第１および第２受信コイルと受信回路とを相互に接続する切換え可能な接続回路であって、スイッチ手段を備えており、そのスイッチ手段はこの接続回路を、第１の状況であって、接続回路が第１および第２の受信信号を受信回路に供給し、この場合には第１および第２の受信信号が互いに同相である第１の状況と、第２の状況であって、この接続回路が第１および第２の受信信号を受信回路に供給し、この場合には第１受信信号と前記第２の受信信号との間に約１８０度の位相差がある第２の状況との間で切換えを行う接続回路とを備える。
さらに、本発明の後者の観点によると、その接続回路は、第１および第２の受信信号を受信かつ加算して加算信号を生成し、さらに、加算信号を受信回路に出力する加算回路と、第２の受信コイルと加算回路との間に接続されていて、第２の受信信号を約１８０度まで選択的に位相シフトする切換え可能なシフト回路とを備える。さらに、接続回路は第１の連続する時間間隔の間は第１の状況に保持され、第１の連続する時間間隔の間に挿入される第２の連続する時間間隔の間は第２の状況に保持される。その上、第１の受信コイルは第１の部分を含み、第２の受信コイルは第１の部分とほぼ平行でそれに近接して配置された第２の部分を含むことができ、さらに、第１および第２の受信コイルは他には互いに平行で近接して配置される対の部分を持たない。さらに、その装置は第１および第２の受信コイルの他に別の受信コイルを持たない。
本発明の上記の目的、別の目的、特徴および利点は、後述する望ましい実施例および図面の詳細な説明によってより理解できるであろう。そこでは、同様な符号は同様な構成要素および部品を示す。
【図面の簡単な説明】
図１は電子物品監視装置の概略図である。
図２は本発明の第１の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造の概略を示す。
図３は図２のアンテナ構造を表す等価回路の回路図である。
図４は本発明の第２の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造の概略を示す。
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは図４のアンテナ構造によって提供されたフィールド分布を説明するために用いられており、図５Ｃは、さらに、図２のアンテナ構造によって提供されるフィールド分布を説明するためにも用いられる。
図６は本発明の第３の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図７は本発明の第４の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図８は従来のアンテナ構造を示す。
図９は本発明の第５の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図１０は本発明の第６の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図１１は本発明の第７の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図１２は本発明の第８の実施例に係る呼びかけ領域を生じさせるように設けられたアンテナ構造を示す。
図１３Ａ−１３Ｃは図９のアンテナ構造によって提供されるフィールド分布を説明するために用いられる。
図１４Ａ−１４Ｃは図８の従来のアンテナ構造によって提供されるフィールド分布を説明するために用いられる。
図１５は本発明の第９の実施例に係るマーカ信号を受信するために用いられるアンテナ構造の概略を示す。
図１６は図１５の受信アンテナ構造の確実な特徴を示す。
図１７−２１は図４の実施例に適用することができるさまざまな変形例の概略を示す。
図２２Ａおよび図２２Ｂはそれぞれ本発明の他の実施例に係る呼びかけ領域を発生するために提供されるアンテナ構造の交互の状態を示し、図２２Ｃは図２２Ａおよび図２２Ｂの実施例の作動状態を示すタイミング図である。
図２３は本発明のさらに別な実施例の作動状態を示すタイミング図である。
図２４は図２３のタイミング図に従って呼びかけフィールドを発生するために提供されたアンテナ構造を示す。
図２５−２７は個々の実施例に従って呼びかけフィールドを発生するためのさらに別のアンテナ構造の図である。
図２８は本発明の別の実施例に従いマーカ信号を受信するために用いられるアンテナ構造の概略を示す。
図２９は図２８の受信アンテナ構造の一部を構成するスイッチインタフェース回路を示す。
望ましい実施例の詳細な説明
図２を参照しながら、本発明の第１の実施例に係る呼びかけフィールドを発生するためのアンテナ構造を説明する。図２において、参照符号４０は概略アンテナ構造を示しており、それは２つの同一面アンテナループ４２，４４を備える。それらのループは、例えば、両方とも矩形で、同じような形状および寸法とし、図２に示すように、一方のループを他方の垂直方向上方に載せるように配置することができる。信号発生回路（SIG．GEN）４６がアンテナループ４４に接続されていてそのループ４４に直接に交番電流を発生させる。
キャパシタンス４８および抵抗５０がアンテナループ４４に直列に設けられており、また、キャパシタンス５２および抵抗５４がアンテナループ４２に直列に設けられている。
図３は図２の構成を表す等価回路である。図２に関連して説明した素子に加えて、図３はループ４４のループ抵抗５６およびループ４２のループ抵抗５８も示す。図２および図３に示すように、アンテナループ４２および４４は、２つのループの間に実質的な誘導結合が存在するように配置されており、それにより、信号発生回路４６によってループ４４に直接に発生される交番電流が、ループ４４内の電流の位相とは９０度位相がずれた交番電流をループ４２に誘導的に発生させる。例えば、図２に示すように、ループ４４の水平方向の上方部分６０はループ４２の下方の水平方向部分６２と平行で隣り合っている。
図５Ｃは図２のアンテナ構造によって提供された呼びかけ信号フィールド分布を示す。図５Ｃに示された金網状のグラフの表面は、上述の垂直向きに配置されたマーカ受信素子によって呼びかけ信号サイクルの間に受信された最大有効信号振幅を表す。グラフの表面は、ＹおよびＺ方向（図１参照）の両方の位置の関数として表されていることに気がつくであろう。それらの値は、呼びかけ領域の中央部分にあるＸ軸の位置に現れた振幅の標本である。
ループ４２および４４を介してそれぞれ発生した信号間の直角位相関係（quadrature relationship）のため、フィールド分布には実質的にヌル（null）またはホール状態が存在しないことに気がつくであろう。
そのような望ましいフィールド分布は、１つのループを駆動するとともに第２のループを誘導結合して、それぞれのループ信号に直角位相関係を生じさせることによって、都合よく形成することができるが、各ループごとに別々の信号発生装置を設けてそれらのループを直接に直角位相関係になるように駆動することも可能である。
二重面の直角位相アンテナ
本発明の第２の実施例に係るアンテナ構造６３を図４に示す。そのアンテナ構造６３は仮想線で示すアンテナハウジング６４を備えており、それはアンテナループ６６、６８および７０を囲んでいる。信号発生回路７２がアンテナループ６６に接続されていてループ６６に交番電流を発生させる。信号発生回路７４がループ６８に接続されていて、そのループ６８に、ループ６６の電流と同じ周波数ではあるがループ６６の電流とは９０度位相がずれている交番電流を発生させる。また、信号発生回路７６がループ７０に接続されていて、そのループ７０に、ループ６８の交番電流と同じ周波数ではあるがループ６８の交番電流とは１８０度位相がずれている交番電流を発生させる。
アンテナループ６６はほぼ矩形でかつ平坦である。ループ６８および７０はほぼ互いに同一面に位置している。アンテナループ６６の面は、ループ６８および７０の共有面とほぼ平行である。（表示の便宜上、アンテナ構造６３は、アンテナループの面と直交する方向に大きくずらしてあることに気がつくであろう。）一方にあるループの面６６と他方にあるループ６８および７０とは望ましくは互いにかなり接近するように配置されている。ループ６８および７０の各々は、ほぼループ６６と同じ幅であるが、ループ６６の半分の高さである。ループ６８および７０の組み合わせ面積は、望ましくはループ６６の面積とほぼ同じである。ループ６８および７０は望ましくはそれぞれの面内において一方を他方の頂部に積み重ねてある。ループ６６とループ６８および７０の組み合わせとはそれらの面と直交する方向である水平方向に整列されていて、ループ６６がアンテナループの面と直交する方向にループ６８および７０の組み合わせとほぼ重なるようになっている。その方向に重なることによって、アンテナループの面と直交する方向に延びるラインが、それらのアンテナループによって構成される個々の面の区域と交差することになる。ループ６６がその面と直交する方向にループ６８および７０の組み合わせとほぼ全体的に重なるということは、ループのほぼ全部の面積が、その方向において、ループ６８および７０の組み合わせと重なるということである。
図５Ａおよび図５Ｂは、上述の図５Ｃと同様な図であるが、それぞれ、アンテナループ６６（図５Ａ）とループ６８および７０の組み合わせ（図５Ｂ）とによって形成されるフィールド成分を表す。図５Ｃに示されているグラフはすべての３つのループによって形成されるフィールドの組み合わせを表しており、上述したように、それは重大なヌル（null）またはホールを持たない。
本発明の第３の実施例に係るアンテナ構造６３’を図６に示す。
そのアンテナ構造６３’は図４の構造６３とほぼ同一であるが、図４の単一のループ６６を、並列に置いた矩形の同一面のループ６６’および７８によって置き換えた点は異なる。ループ６６’は上述した信号発生回路７２によって駆動され、また、別の信号発生回路８０がループ７８に接続されていて、そのループ７８にループ６６’の電流と同一周波数であるが位相が１８０度ずれている交番電流を発生させる。図６のアンテナ構造６３’は、図４のアンテナ構造によって形成されるフィールド分布と同様に、呼びかけ領域に比較的均一なフィールド分布を提供する一方、２対の「バッキング（bucking）」ループ６３’および７８と６８および７０とによって別の遠距離フィールドキャンセルの特徴を提供する。
図６に示すように、ループ６８は、水平部分８２と、その水平部分８２の右端部から垂直方向に下方に延びる垂直部分８４と、その垂直部分８４の下端部から水平方向の左方向に延びる水平部分８６と、部分８２および８６のそれぞれの左端部と交わるように垂直方向に延びる垂直部分８８とを備える。
ループ７０は、ループ６８の部分８６と平行かつそれに近接して水平方向に延びる水平部分９０を備える。ループ７０は、さらに、その水平部分９０の右端部から垂直方向に下方に延びる垂直部分９２と、その垂直部分９２の下端部から水平方向の左方向に延びる部分９４と、部分９０および９４のそれぞれの左端部と交わるように垂直方向に延びる部分９６とを備える。
ループ７８は、頂部の水平部分９８と、その水平部分９８の右端部から垂直方向に下方に延びる部分１００と、その垂直部分１００の下端部から水平方向の左方向に延びる水平部分１０２と、部分９８および１０２のそれぞれの左端部を結ぶように垂直方向に延びる部分１０４とを備える。
ループ６６’は、ループ７８の部分１０４と平行かつそれに近接して垂直方向に延びる部分１０６を備える。ループ６６’は、さらに、その部分１０６の下方端部から水平方向の左方向に延びる部分１０８と、その部分１０８の左端部から垂直方向上方に延びる部分１１０と、部分１０６および１１０のそれぞれの上端部と交わるように水平方向に延びる部分１１２とを備える。
さらに、各部分８２，８６，９０および９４はほぼ同じ長さであり（ループ６８および７０の幅は等しい）、各水平部分９８，１０２，１０８および１１２は互いに同じ長さで、部分８２，８６，９０および９４の長さのほぼ半分の長さを持つ（ループ６６’および７８の幅は互いに同じで、ループ６８および７０の半分の幅である）。
垂直部分１００，１０４，１０６および１１０は互いに同じ長さであり（ループ６６’および７８の高さは等しい）、また、垂直部分８４，８８，９２および９６のすべての長さは互いに等しく、部分１００，１０４，１０６および１１０の長さのほぼ半分の長さである（ループ６８および７０は互いに高さが等しく、ループ６６’および７８の高さの半分の高さを持つ）。
さらに、ループの部分９２はループの部分８４と垂直方向にほぼ整列し、ループの部分９６はループの部分８８と垂直方向にほぼ整列し、ループの部分１１２はループの部分９８と水平方向にほぼ整列し、さらに、ループの部分１０８はループの部分１０２と水平方向にほぼ整列している。
二重面の遠距離フィールドキャンセルアンテナ
本発明の第４の実施例に係るアンテナ構造６３”を図７に示す。アンテナ構造６３”は、図４の構造６３とは、図４のループ６６が図７の構造においては２つの同一面内の三角形のアンテナループ１１４および１１６に置き換えられている点が異なる。さらに、図４のループ６８および７０が、図７の構造においては３つの積み重ねられた同一面の矩形ループ１１８，１２０および１２２に置き換えられた点も異なる。
信号発生回路１２４がループ１１４に接続されていてループ１１４に交番電流を発生させる。信号発生回路１２６がループ１１６に接続されていて、そのループ１１６に、ループ１１４の電流と同一周波数であるが位相が１８０度ずれている交番電流を発生させる。信号発生回路１２８がループ１２０に接続されていて、そのループ１２０に、ループ１１４の電流と同一周波数であるが位相が９０度ずれている交番電流を発生させる。信号発生回路１３０がループ１１８に接続されていて、そのループ１１８に、ループ１２０の電流と同一周波数であるが位相が１８０度ずれている交番電流を発生させる。信号発生回路１３２（これは信号発生回路１３０と組み合わせてもよい）がループ１２２に接続されていて、そのループ１２２に、ループ１１８の電流と同一周波数で同一位相の交番電流を発生させる。
ループ１１４とループ１１６とを合わせた面積は、ループ１１８，１２０および１２２を合わせた面積とほぼ等しい点も認識すべきである。
三角形の同一面内のループ１１４および１１６の「バッキング（bucking）」対のそれぞれの面積はほぼ等しい。また、ループ１２０はループ１１８および１２２を合わせた面積とほぼ等しい面積を持っており、ループ１１８および１２２はループ１２０の信号と１８０度位相がずれた信号を発生させる。その結果、図７のアンテナ構造６３”は、図６の構造のように、遠距離フィールドキャンセルおよび比較的均一なフィールド分布を呼びかけ領域に提供する。
図７に示すように、ループ１１８は、頂部の水平方向部分１３４と、その部分１３４の右端部から垂直方向下方に延びる部分１３６と、その水平方向部分１３６の下方端部から水平方向の左側に延びる部分１３８と、部分１３４および１３８のそれぞれの左端部と交わるように垂直方向に延びる部分１４０とを備える。
ループ１２０は、ループ１１８の部分１３８と平行でかつそれに近接して延びる頂上部分１４２を備える。さらに、ループ１２０は、その部分１４２の右端部から垂直方向下方に延びる部分１４４と、その部分１４４の下方端部から水平方向の左方向に延びる部分１４６と、部分１４２および１４６のそれぞれの左端部と交わるように垂直方向に延びる部分１４８とを備える。
ループ１２２は、ループ１２０の部分１４６と平行でかつそれに近接して水平方向に延びる頂上部分１５０を備える。さらに、ループ１２２は、その部分１５０の右端部から垂直方向下方に延びる部分１５２と、その部分１５２の下方端部から水平方向の左方向に延びる部分１５４と、部分１５０および１５４のそれぞれの左端部と交わるように垂直方向に延びる部分１５６とを備える。アンテナループ１１６は、垂直方向に延びる部分１５８と、その部分１５８の下方端部から水平方向の左方向に延びる部分１６０と、部分１６０の左端部および部分１５８の上方端部と交わるように斜めに延びる部分１６２とを備える。
ループ１１４は、ループ１１６の部分１６２と平行でかつそれに近接して斜め方向に延びる部分１６４を備える。そのループ１１４は、さらに、部分１６４の下方端部から垂直方向上方に延びる部分１６６と、部分１６４および１６８のそれぞれの上方端部を結ぶように水平方向に延びる部分１６８とを備える。
さらに、水平方向部分１３４，１３８，１４２，１４６，１５０および１５４のすべての長さはほぼ等しく、垂直方向部分１３６，１４０，１５２および１５６のすべての長さは互いにほぼ等しく、また、垂直方向部分１４４および１４８の長さはほぼ等しくかつ部分１３６，１４０，１５２および１５６の長さの２倍であり、さらに、垂直方向部分１５８および１６６の長さは互いに等しくかつ部分１４４および１４８の長さの２倍である。
また、部分１３６，１４４および１５２は互いにほぼ垂直方向に整列しており、部分１４０，１４８および１５６は互いにほぼ垂直方向に整列している。
遠距離フィールドキャンセルを提供しない図７の実施例の変形例も注目すべきである。特に、同一面内の三角形のループ１１４および１１６のみを備えるアンテナ構造を提供することができ、それは、ここに信号発生回路を備えるか、または、図２の実施例と同様に誘導結合して、ループ１１４および１１６のそれぞれの電流の位相が９０度ずれるようにする。
同一面の遠距離フィールドキャンセルアンテナ
図８は４つの積み重ねられた矩形の同一面ループ１７０，１７２，１７４および１７６から構成された既知のアンテナ構造を示す。図８に示されているように、ループ１７２はループ１７０によって提供される信号と９０度位相がずれた信号を送信し、ループ１７４はループ１７０の信号と１８０度位相がずれた信号を提供し、さらに、ループ１７６はループ１７２の信号と１８０度位相がずれた信号を提供する。
垂直方向の面内（つまり、面の向きに関する以前の説明において「横方向」と呼ぶ方向）に配置された矩形ループアンテナを用いるのが一般的なのは、矩形ループの垂直部分が水平方向および横方向フィールド（つまり、水平方向および横方向にマーカを刺激するためのフィールド）を提供する一方、それらのループの水平方向部分が水平方向および垂直方向フィールド（つまり、水平方向および垂直方向においてマーカに呼びかけるためのフィールド）を提供するからである。
図８の構造は遠距離フィールドキャンセルを起こしやすいことにも気がつくであろう。しかし、ループ１７０および１７４の対応する垂直部分の間と、ループ１７２および１７６の対応する垂直部の間との「バッキング」関係も、近接フィールドキャンセルを生じさせて、所望の呼びかけ領域内の呼びかけフィールドにホールを生じさせる傾向を持つ。図８のアンテナ構造によって提供される水平方向、垂直方向および横方向フィールドをそれぞれ図１４Ａ，１４Ｂおよび１４Ｃに示す。水平方向フィールド（図１４Ａ）は特にＺ＝０およびＹ＝±２０においては振幅が小さいが、横方向フィールド（図１４Ｃ）では振幅はＹ＝０において小さく、Ｚ＝０においてもやや小さい。
図９は本発明の第５の実施例に係るアンテナ構造を示す。明らかに、図９に示す構造は全体が同一面内のループで形成されていて、図８よりもより均一なフィールド分布を提供する。
そのアンテナ構造１７８は同一面内の三角形ループ１８０，１８２，１８４および１８６と、それらのループ１８０，１８２，１８４および１８６にそれぞれ接続された信号発生回路（S.G）１８８，１９０，１９２および１９４とを備える。図９に示すように、ループ１８２に発生する交番電流の位相はループ１８０内に発生する交番電流の位相と９０度ずれている。また、ループ１８４内に発生する交番電流の位相はループ１８０の電流の位相と１８０度ずれており、さらに、ループ１８６に発生する電流の位相はループ１８２に発生する電流の位相と１８０度ずれている。
図９の構造においては、垂直方向に整列された対のバッキング垂直方向の部分は存在しないという点に注目すべきである。それより、垂直方向に整列された垂直部分の各対においては、その各対の２つの部分によって提供されたそれぞれの信号は位相が９０度ずれている。その結果、図９に示す構造は遠距離フィールドキャンセルを提供する一方、図８の構造と比べて、呼びかけ領域内のフィールド分布の均一さも実質的に改善している。
図９の構造によって提供される水平方向、垂直方向および横方向フィールドはそれぞれ図１３Ａ，１３Ｂ及び１３Ｃのグループに図示されている。例えば、図１３Ａと図１４Ａとを比べると、Ｚ＝０においてピーク振幅がかなり改善されたことが図１３Ａに示されたフィールドに現れている。
図１３Ｃと図１４Ｃとを比較することによって、横方向フィールドに関してホールのより顕著な埋め込みがわかる。特に、図１３Ｃに示すフィールドは、図１４Ｃに示すフィールドと比べると、Ｙ＝０において非常に確実な改善を示す。
図９に示すように、ループ１８０は頂上の水平方向部分１９６と、その部分１９６の右端部から垂直方向下方に延びる部分１９８と、部分１９８の下方端部および部分１９６の左端部を結ぶように斜めに延びる部分２００とを備える。
ループ１８２はループ１８０の部分２００と平行でかつそれに近接して斜めに延びる部分２０２を含む。さらに、ループ１８２は部分２０２の上方端部から垂直方向下方に延びる部分２０４と、部分２０４および２０２のそれぞれの下方端部を結ぶように水平方向に延びる部分２０６とを備える。
ループ１８４はループ１８２の部分２０６と平行でかつそれに近接して水平方向に延びる部分２０８を含む。さらに、ループ１８４はループ１８２の部分２０４と垂直方向に整列して部分２０８の左端部から垂直方向下方に延びる部分２１０を備える。最後に、ループ１８４は部分２１０の下方端部と部分２０８の右端部を結ぶように斜めに延びる部分２１２を備える。
ループ１８６はループ１８４の部分２１２と平行でかつそれに近接して斜めに延びる部分２１４を含む。さらに、ループ１８６は部分２１４の下方端部から水平方向の右方向に延びる部分２１６と、ループ１８０の部分１９８と垂直方向に整列して部分２１４および２１６のそれぞれの右端部を結ぶように垂直方向に延びる部分２１８とを備える。
さらに、各部分１９６，２０６，２０８および２１６はほぼ長さが等しく、部分１９８，２０４，２１０および２１８のすべての長さは互いにほぼ等しい。加えて、斜線部分２００，２０２，２１２および２１４のすべての長さも互いにほぼ等しい。
本発明の第６の実施例に係るアンテナ構造２２０を図１０に示す。そのアンテナ構造２２０は４つの矩形の同一面内のループ２２２，２２４，２２６および２２８を用いる。図９に示すように、信号発生回路（S.G.）１８８，１９０，１９２および１９４はそれぞれループ２２２，２２４，２２６および２２８に接続されていて、図９に関して説明したのと同一の位相関係を持つように、それらのループを駆動する。図９の構造の場合のように、図１０の構造は、どの２つの垂直に整列された垂直方向の部分も９０度の位相関係を持つように駆動され、その結果、互いに垂直方向に整列するバッキング垂直部分はない。図１０の構造は遠距離フィールドキャンセルを提供するとともに、呼びかけ領域に形成された呼びかけフィールドのかなりのホールを無効にする。
図１０に示すように、ループ２２２は、頂部の水平部分２３０と、その部分２３０の右側端部から垂直方向下方に延びる部分２３２と、その部分２３２に下方端部から水平方向の左方向に延びる部分２３４と、部分２３０および２３４のそれぞれの左端部を結ぶように垂直方向に延びる部分２３８とを備える。
ループ２２４はループ２２２の部分２３４と平行でかつ近接して水平方向に延びる部分２４０を含む。また、ループ２２４は、ループ２２２の部分２３２と垂直方向に整列し、部分２４０の右端部から垂直方向下方に延びる部分２４２を含む。さらに、ループ２２４は部分２４２の下方端部から水平方向左方向に延びる部分２４４と、ループ２２２の部分２３８と垂直方向に整列し、部分２４０および２４４のそれぞれの左端部を結ぶように垂直方向に延びる部分２４６とを備える。
ループ２２６はループ２２４の部分２４２と平行でかつ近接して垂直方向に延びる部分２４８を含む。また、ループ２２６は、部分２４８の下方端部から水平方向の右方向に延びる部分２５０と、その部分２５０の右端部から垂直方向の上方に延びる部分２５２と、部分２４８および２５２のそれぞれの上方端部を結ぶように水平方向に延びる部分２５４とを備える。部分２５０および２５４は、それぞれ、ループ２２４の部分２４４および２４０と水平方向に整列している。
ループ２２８はループ２２６の部分２５４と平行でかつ近接して水平方向に延びる部分２５６を含む。また、ループ２２８は、ループ２２６の部分２５２と垂直方向に整列し、部分２５６の右端部から垂直方向上方に延びる部分２５８を備える。さらに、ループ２２８は、部分２５８の上方端部から水平方向の左方向に延びる部分２６０と、ループ２２６の部分２４８と垂直方向に整列し、部分２５６および２６０のそれぞれの左端部を結ぶように垂直方向に延びる部分２６２を備える。部分２５６および２６０は、それぞれ、ループ２２２の部分２３４および２３０と水平方向に整列している。
さらに、部分２３０，２３４，２４０，２４４，２５０，２５４，２５６および２６０のすべての長さはほぼ等しく、部分２３２，２３８，２４２，２４６，２４８，２５２，２５８および２６２のすべての長さは互いにほぼ等しい。
互いにバッキング関係にある電流を持つように垂直方向の対となった部分は多数あるが、それぞれの場合において、一対の部分を作り上げる２つの部分は、互いに水平方向にずらされていることに気がつくであろう。例えば、部分２２２および２４８のそれぞれはバッキング関係にある電流を持つが、それらの部分２２２および２４８は水平方向および垂直方向の両方に互いにずらされている。一対の部分２５８および２４２の場合も同様である。
本発明の第７の実施例にしたがい、図１１に示すような、２つだけの垂直部分が互いに水平方向にずらされたアンテナ構造２６４を提供する。そのアンテナ構造２６４はアンテナループ２６６，２６８，２７０および２７２を備える。それらのループ２６６−２７２はすべて三角形で同一面内にある。信号発生回路１８８，１９０，１９２および１９４（S.G.）がそれぞれループ２６６，２６８，２７２および２７０に接続されている。ループ２６６，２６８，２７２および２７０は、図９に関連して説明したような、ループ１８０，１８２，１８４および１８６の間での位相関係にしたがって、それぞれの発生回路によって駆動される。
図９および図１０の実施例のように、図１１のアンテナ構造２６４は、遠距離フィールドキャンセルを提供する一方、呼びかけ領域に重大なホールを持たない呼びかけフィールドを発生する。また、互いにバッキング関係にある垂直に整列する垂直部分を持たない点は重要である。実際、上述のとおり、２つだけの垂直部分は互いに垂直方向には整列していない。
図１１に示すように、ループ２６６は、水平部分２７４と、その部分２７４の右端部から左斜め下の方向に延び、かつ部分２７４の中央の垂直下方の位置に下方端部を持つ部分２７６とを備える。そのループ２６６は、部分２７６の下方端部と部分２７４の左端部とを結ぶ斜め方向に延びる部分２７８も備える。
ループ２６８は部分２７６と平行でかつそれに近接して斜め方向に延びる部分２８０と、部分２８０の上方端部から垂直方向下方に延びる部分２８２と、ループ２６６の部分２７８とほぼ整列し、かつ部分２８０および２８２のそれぞれの下方端部を結ぶように斜めに延びる部分２８４とを備える。
ループ２７０は部分２８４と平行でかつそれに近接して斜め方向に延びる部分２８６と、部分２８６の下方端部から水平方向左に延びる部分２８８と、ループ２６８の部分２８０とほぼ整列し、かつ部分２８６および２８８のそれぞれの左端部を結ぶように斜めに延びる部分２９０とを備える。
ループ２７２は、ループ２６６の部分２７６とほぼ整列し、かつループ２７０の部分２９０と平行でかつそれに近接して斜めに延びる部分２９２を備える。また、ループ２７２は、部分２９２の下方端部から垂直上方に延びる部分２９４と、ループ２７０の部分２８６とほぼ整列し、部分２９４および２９２のそれぞれの上方端部を結ぶようにループ２６６の部分２７８と平行でかつそれに近接して斜め方向に延びる部分２９６とを備える。
部分２７４および２８８の長さはほぼ等しく、部分２８２および２９４の長さは互いにほぼ等しく、さらに、部分２７６，２７８，２８０，２８４，２８６，２９０，２９２および２９６のすべての長さは互いにほぼ等しい。
本発明の第９の実施例に係るアンテナ構造２６４’を図１２に示す。アンテナ構造２６４’は、図１１の構造２７４とほぼ同一であるが、アンテナループ２６６，２６８，２７０および２７２のそれぞれの交番電流の間の位相関係は異なる。
特に、図１２の構造２６４’においては、ループ２７０の電流はループ２６６の電流と１８０度位相がずれており、また、ループ２７２の電流はループ２６８の電流と１８０度位相がずれている。対照してみると、図１１のアンテナ構造２６４においては、ループ２７０の電流は、ループ２６８の電流と１８０度位相がずれており、また、ループ２７２の電流はループ２６６の電流と１８０度位相がずれている。両方の実施例において、ループ２６８の電流はループ２６６の電流と９０度位相がずれている点に注意すべきである。
図１１の実施例のように、図１２の実施例は呼びかけ領域に比較的均一なフィールド分布を提供し、さらに、遠距離フィールドキャンセルも提供する。
直角位相受信機構造
本発明に第９の実施例に係る電子物品監視装置の受信機部分を図１５および図１６を参照しながら説明する。参照番号３００で概略を示す受信機部分は、２つのアンテナループ３０２、３０４を備えており、それらは望ましくは矩形の積み重ねられた同一面内のアンテナループである。アンテナループ３０２および３０４を通じて受信されたそれぞれの信号は受信回路３０６に結合される。
呼びかけ領域にヌル（null）が生じるのを防ぐために、それらのアンテナループ３０２および３０４を通じて受信されたそれぞれの信号は、直角位相関係で受信回路３０６に供給されることが望ましい。図１６はそのような関係を提供するための望ましい回路構成を示す。
図１６に示すように、アンテナループ３０２を介して受信された信号は位相シフト回路３０８において４５度位相がシフトされ、それにより位相シフトされた信号は、加算回路３１０の入力に供給される。また、アンテナループ３０４を経由して受信された信号は、位相シフト回路３１２において−４５度位相がシフトされ、それにより位相シフトされた信号は、加算回路３１０の他方の入力に供給される。それらの２つの位相シフトされた信号は加算回路３１０で加算され、それにより加算された信号は別の処理のための受信回路（図示せず）に供給される。
本発明の望ましい実施例によると、位相シフト回路３０８は５８ｋHzでその３−ｄＢポイントを持つローパスフィルタでよく、また、位相シフト回路３１２は５８ｋHzでその３−ｄＢポイントを持つハイパスフィルタでよい。その位相分割は適当なLC回路またはアクティブフィルタを用いても実行することができる。
その位相シフト回路の１つは、９０度位相シフトを提供するように構成することもでき、その場合には、他方の位相シフト回路は省略することができる点にも注目すべきである。
その合成された９０度オフセット信号は、２つのアンテナループによって受信された信号間に、マーカ信号を検出する際に有用な相互作用を与える。これにより、それぞれのアンテナ信号を別々の時間に分析していたような以前から知られていた技術と比べていくつかの利点が与えられるが、それは、その公知の技術によると呼びかけ領域にヌルが生じていたからである。
図２の実施例に示すのと同様な方法により、２つのアンテナループの間に誘導結合を提供することによって、所望の直角位相関係を達成することも予定している。しかし、これは望ましくない。というのは、それらのアンテナループの間の十分な誘導結合により、それらのループが高いＱを持つように構成されることになり、その結果、パルスを用いる磁気角運動量EAS装置において過剰な共鳴音が生じることになるからである。一方、図１６に示す構成の場合には、それらのアンテナループのＱは鳴り響きを防ぐように調整することができる。
図１５および図１６に示していないが、図１６の直角位相受信機構造は遠距離フィールドキャンセルアンテナ構造に適用することができることは理解すべきである。
本願に開示したような、それぞれの信号発生装置が各アンテナループに設けられているアンテナ構造（例えば、図９および図１０を参照のこと）は、図２および図３に関連して説明したように、２つの隣接するループが９０度の位相オフセットを持つ誘導結合をするようにそれらを配置して変形することができることも理解すべきである。さらに、２つの同一面内のループに１８０度の位相オフセットを持たせた場合（例えば、図４、６、９および１０に示すように）には、それらの２つのループは、米国特許第４，２４５，９８０号の図３または米国特許第４，８７２，０１８号に示すように、単一のツイストループを用いることができる。
２以上の信号発生回路を示す（例えば、図４および図６のような）図に、信号発生回路間の接続は図示していないが、当業者には、制御信号または共通する基準信号が、所望の位相関係に必要な同期を得るためにすべての信号発生回路に供給されることは理解できるであろう。
既に説明した望ましい実施例のさらに別の変更例を予定しており、それは図１７−２１に関連して説明するような実施例を含む。
例えば、図４に示す実施例を変形して、３つのループ６６，６８および７０のすべてが同一面となるように、一対の積み重ねたバッキングループ６８および７０をループ６６の横並びに配置することができる。この構造の概略を図１７および図１８に示す。それらはそれぞれその構造の斜視図および平面図である。すべてのループ６６，６８および７０が垂直方向に配置、つまり、水平面と直交する面内に配置されている点に気がつくであろう。さらに、ループ６８および７０（図１８にはループ６８が示されている）はループ６６に対し水平方向にずらされている。
図１７および図１８に示す構造は、本質的に図４の実施例と同様な結果を提供するものであるが、図４の実施例と比べて実質的に幅が広い（Ｘ軸方向に長い（図１参照））アンテナ構造を持つという欠点を有する。ループ６６とループ６８および７０の組み合わせとによって提供されるそれぞれのフィールド（図５Ａ及び図５Ｂに示す）は、図４の実施例によって提供されるようなフィールド（図５Ｃに示す）を生成するように空間的に重複していないことを理解するであろう。しかし、垂直方向に置かれていて、呼びかけ領域内をＸ軸方向に運ばれるが、Ｙ及びＺ軸方向にはほとんど移動しないマーカーは、わずかな時間内に図５Ａ及び図５Ｂに示すフィールドプロフィールを連続的にあびることになり、その結果、図５Ｃに示すフィールドと同等な有効呼びかけフィールドをあびることになる。
図４に示す二重面の実施例に行われた変形の結果は、図１７および１８の構造であり、その変形は、図６および図７に示す二重面の実施例にも行うことができる点に気がつくべきである。
図１９は、図１７および図１８の構造に対して行うことのできる別の変形の概略を示すが、それは実質的に同一の結果を提供する。図１９（図１８と同様な平面図である）からわかるように、一対の同一面内のバッキングループ６８および７０（またその図ではループ６８で表している）は、ループ６６と同一面にならないようにわずかな量だけシフトしてある。というより、ループ６６とループ６８および７０の組み合わせとは、図１９に示すように、角度θで交わるような別々の面内に配置されている。θが１８０度から約２０度より大きく変化しない限り、図１９の構造は図１７および図１８の構造とほぼ同様な結果を生じさせることは確かである。当然であるが、θが１８０度から９０度に向かって減少するに従って、そのアンテナ構造の厚さ（つまり、Ｙ軸方向への長さ）は増加する。
角度θがかなりの小さな鋭角になることができる場合には、図２０に概略を示すように、その構造は図４の二重面の実施例に近づく。約１５度またはそれより小さな範囲におけるθの値に対し、図５Ｃに示すフィールドと本質的に同一の合成フィールドが生成される。
別の交差する面を持つアンテナ構造の概略を図２１に示す。その図はその構造の側面図である。そのループ６８および７０の同一面の組み合わせは、ループ６６の面に対し傾いている面内に配置されていて、２つの面は角度θで交差していることに気がつくであろう。この場合には、ループ６６は垂直方向に保持されているが、ループ６８および７０は垂直方向からそれている。９０度までの値に対しては満足できる結果を得ることができることは確かであるが、０度＜θ＜１８０度の範囲内のどのようなθの値を持つ構造をも提供することを予定している。また、その交差面の構造によると、図４に示すような二重面の実施例よりも幾分かコンパクトなアンテナ構造を提供することができる。
図１９−２１に図示した変形例は、図６および図７の二重面の実施例にも適用することができることは理解すべきである。
送信されかつ受信された信号の両方に関し、ここで説明した実施例は直角位相関係にある信号、つまり、９０度の位相オフセットを持つ信号に関連している。しかし、９０度オフセットからわずかな量だけずれる位相関係でも十分な結果を得ることができる点に気がつくべきである。
ここで、図５Ｃに示す分布と実質的に等価なピークフィールド値を達成する他の技術を、図２２Ａ−２２Ｃを参照しながら最初に説明する。
図２２Ａ及び２２Ｂに示す実施例には、一対の矩形の積み重ねられた同一面内のアンテナループ３１４および３１６が配置されている。ループ３１４の水平方向部分３１８はループ３１６の水平方向部分３２０と平行でかつ近接して配置されている。図２２Ａ及び図２２Ｂに示すアンテナ構造は２つだけの同一面ループを備えており、また、部分３１８および３２０のみが互いに平行に近接して配置された部分であることに気がつくであろう。
図２２Ａおよび図２２Ｂに示す同一面のアンテナループは矩形であるが、他の形状のループも用いることができることに注意すべきである。例えば、図２２Ａおよび図２２Ｂに示す実施例はループ３１４および３１６を図７に示すような一対の三角形状のループ１１４および１１６に置き換えて変形することができる。
信号発生回路（S.G.1）３２２はループ３１４に取り付けられていてそのループ３１４内に交番電流を発生させ、また、信号発生回路（S.G.2）３２４はループ３１６に接続されていてそのループ３１６に交番電流を発生させる。制御回路３２６は信号発生回路３２２および３２４に接続されていてそれらの信号発生回路によって発生されるそれぞれの信号間に所望のタイミング関係を確立する。
特に、これから説明する別の実施例は、図２２Ａ及び図２２Ｂに示された２つの状況のいずれかの状況で作動する。図２２Ａに示すように、最初の状況では、この実施例に係るアンテナはループ３１４および３１６内の交番電流が実質的に同位相で駆動されるが、図２２Ｂに示すように、別の状況では、それらのループはほぼ１８０度位相がずれて駆動される。その結果、図２２Ａの状況においては、部分３１８および３２０の電流は反対方向に発生して、それらの部分３１８および３２０で発生するフィールド成分は実質的にキャンセルされることになるので、ループ３１４および３１６はほぼ単一のループ送信機と同じになる。一方、図２２Ｂに示す状況では、ループ３１４および３１６からなるアンテナ構造は従来の数字８に似た形状のアンテナと同じになり、部分３１８および３２０に発生したフィールド成分は互いに強化されることになる。
図２２Ａおよび図２２Ｂに示すそれぞれの状況におけるタイミングは図２２Ｃのタイミングチャートに示されている。図２２Ａに示す状況は一連の部分的時間Ａの間に発生し、また、図２２Ｂに示す状況は一連の部分的時間Ｂの間に発生しており、一連の部分的時間Ｂは一連の部分的時間Ａの間に交互に挿入されている。
時間間隔ＡおよびＢの各々の持続時間は例えば呼びかけ信号の数サイクルの持続時間に等しい。単一のループの構造と数字の８の字状の構造との間でアンテナ構造を交互に切り換えることによって、図５Ｃに示すフィールドプロフィールと同じフィールドプロフィールを得ることができるが、そこに示されているフィールド振幅が、Ａの区間とＢの区間との両方を囲む時間間隔における最大値となることが条件となる。従って、図２２Ａ−２２Ｃに関連して説明した実施例によると、単一のループまたは数字の８の字状のアンテナを単独で用いることによって形成される実施例よりも、より均一なフィールド分布を得ることができる。
単一のループおよび数字の８の字状のアンテナの間を行ったり来たりする切り換えは、ここでの説明に加えて他の技術によっても実行することができる。例えば、図２３に示すように、図４に示すような二重面アンテナを、単一のループ６６が一連の時間間隔Ａの間だけ作動し、ループ６８および７０からなる数字の８の字状の構造が一連の時間間隔Ｂの間だけ作動するように、作動させることができる。図２３に示す「時間分割（time-slices）」にしたがって作動するように適切に変更された図４の実施例の変形例を図２４に示す。その変形例は、制御回路３２６’を備えていて信号発生回路（SIG.GEN）７２，７４および７６に所望のオンおよびオフタイミングを提供する。さらに、ループ６６’、６８’および７０’のそれぞれにはスイッチ（SW）３２８，２３０および３３２を設けており、それらはループが作動しない時間間隔の間にそれぞれのアンテナループの回路を開く。非作動のループの回路を開くことにより、閉じていると現れるような誘導の影響を阻止することができる。
図４に示すアンテナの他の変形例を図２５および図２６に示す。図２５および図２６の各々においては、図４の構造において、ループ６６の幅および高さをわずかに増加し、さらに、ループ６６（図２５および図２６における６６”または６６”’として示す）をループ６８および７０（図２６の６８’および７０’）と同一面内に配置してループ６６”または６６”’が他の２つのループに外接するようにすることによって、図４の構造を同一面構造にしたことがわかるであろう。図２５に示す例においては、ループ６８および７０はループ６６”と直角位相関係でかつ互いに位相がずれる関係で駆動されている。つまり、図４と同様なループの電流の間の位相関係が図２５においても得られる。一方、図２６においては、単一のループ６６”’とループ６８’および７０’によって作られる数字の８の字状の構成とが、それぞれ、図２３および図２４において図示した構造の場合と同様に、交互の時間間隔のシーケンスで作動する。
図６および図７に示す各直角位相の二重面のアンテナを変更して、図４の構造を変えて図２４の構造を作り出したのと同様の方法で、時間間隔作動を交互に行うことができることは理解すべきである。さらに、交互の時間間隔で作動する二重面のアンテナは、図１７および図１８に示した図４の変形例と似た同一面の構造に変形することができる。交差面の時間間隔の交互作動のアンテナを形成するように二重面の時間間隔の交互作動のアンテナを変形することは、図１９−２１に関連して上述した図４の変形に似た方法で実行することができる。
図２６の同一面のアンテナ構造には３つのループのみが設けられているが、それに加えて、４つのループを含む遠距離フィールドキャンセルの同一面の構造を提供することも予定されている。つまり、その４つのループは、２対のループからなり、各対は交互に実行される一連の時間間隔で駆動されている。例えば、図９に示す構造を変形して図２７に示す構造を作ることができる。図２７においては、三角形状のループ１８０’、１８２’、１８４’および１８６’のそれぞれには、スイッチ（SW）３３４、３３６、３３８および３４０が設けられており、また、制御回路３２６”が設けられていて、信号発生装置（S.G.）１８８、１９０、１９２および１９４ならびにスイッチ３３４、３３６、３３８および３４０を制御して、一対のループ１８０’および１８４’を一連の時間間隔Ａ（図２３）の間に駆動し、また、その時間間隔の間ループ１８２’および１８６’の回路を開く。さらに、時間間隔Ａと交互に実行される一連の時間間隔Ｂの間に（図２３）、一対のループ１８２’および１８６’を作動し、ループ１８０’および１８４’の回路を開く。同様な変形を図１０−１２に示すアンテナ構造に行うことができることに気がつくべきである。
図２２Ａ−２２Ｃに関連して上述したように、単一のループと数字の８の字状のループ構造との間での切り換えの概念は、図１５と同様な受信アンテナ構造にも応用することができる。ここで、そのような切り換え受信アンテナを図２８および図２９を参照しながら説明する。
図２８に示す構造は図１５の構造と同様な受信アンテナループを備える。ループ３０２は水平部分３３４を備えており、それはループ３０４の水平部分３３６と平行で近接して配置されている。図２８の受信アンテナ構造はループ３０２および３０４以外のループを含んでおらず、また、ループ３３４および３３６を除いて互いに平行でかつ近接して配置されている他の対のループ部分も含んでいないことに気がつくであろう。
図２８の構造は、切り換え可能なインタフェース回路３４０によってアンテナループ３０２および３０４に接続される受信回路３３８も備える。
インタフェース回路３４０の詳細を図２９に示す。そのインタフェース回路３４０は加算回路３１０を備えており、それは入力３４２および３４４と受信回路３３８に接続されている出力とを備えていて、入力に供給された信号から加算回路３１０によって形成された加算信号を受信回路３３８に供給する。インタフェース回路３４０は位相シフト回路３４８も備えており、それは１８０度の位相シフトをそれに入力された信号に供給し、その結果位相シフトされた信号を出力する。インタフェース回路３４０はスイッチ回路３５０も備える。
加算回路３１０の入力３４２はアンテナループ３０２から提供される受信信号を受信するように接続されている。位相シフト回路３４８は他方のアンテナループ３０４から提供される受信信号を受信するように接続されており、また、位相シフト回路３４８から出力された位相シフトされた信号はスイッチ回路３５０の入力３５２に供給される。スイッチ回路３５０は別の入力３５４を備えており、それは、ループ３０４からの信号を位相シフトすることなく直接受信するように接続されている。スイッチ回路３５０の出力３５６は加算回路３１０の入力３４４に接続されている。
スイッチ回路３５０は、位相シフト回路３４８から出力された位相シフトされた信号が加算回路３１０の入力３４４に供給される位置（図２９に示す位置）と、ループ３０４からの受信信号が位相シフトされることなく加算回路３１０の入力３４４に供給される他方の位置との間で、切り換えを行うことができる。
スイッチ回路３５０の後者の状態は時間間隔Ａの間（図２２Ｃ）保持され、それにより、図２８のアンテナ構造が、時間間隔Ａの間、実質的に単一のループアンテナとして作動する。一方、交互に実行される一連の時間間隔Ｂの間は、スイッチ３５０は図２９の状態に保持され、それにより、１８０度位相シフトされたループ３０４からの信号が加算回路３１０に供給される。その結果、時間間隔Ｂの間、図２８のアンテナ構造はほぼ数字の８の字状の構造と等価になる。このようにして、呼びかけ領域に存在する信号への比較的均一な感度を達成することができる。
時間間隔Ｂの間、加算回路３１０への入力の１つに１８０度位相シフトを与える代わりに、時間間隔Ｂの間、位相シフトを加算回路３１０への入力の両方に与えて、互いに１８０度位相がずれた入力を持つようにすることができる。例えば、＋９０度位相シフトを一方の入力に供給し、他方の入力に−９０度の位相シフトを供給する。
ここで説明した実施例は受信または送信のいずれかを単独で表したが、送信および受信の両方にさまざまな実施例のアンテナ構造を用いることも予定されている。
上述のアンテナ構造のさまざまな変更は本発明を逸脱することなく導入することができる。特定の望ましい実施例を図示したがそれはそれに限定する意味ではない。本発明の真の意図および範囲は特許請求の範囲のとおりである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２４】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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