磁気パターン検出装置
【課題】コストを大幅に増大させることなく、ゲインを向上することのできる磁気パターン検出装置を提供すること。
【解決手段】磁気パターン検出装置１００では、信号処理部６０の増幅部７０において、励磁信号により励磁された磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号と、基準電圧とをアンプ７１に入力するにあたって、基準電圧生成部７２において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力する。基準電圧生成部７２は、励磁信号を微分して基準電圧を生成するＣＲ微分回路７３を備えており、かかる基準電圧であれば、磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号との差が小さいので、アンプゲインを大きくすることができる。
【解決手段】磁気パターン検出装置１００では、信号処理部６０の増幅部７０において、励磁信号により励磁された磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号と、基準電圧とをアンプ７１に入力するにあたって、基準電圧生成部７２において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力する。基準電圧生成部７２は、励磁信号を微分して基準電圧を生成するＣＲ微分回路７３を備えており、かかる基準電圧であれば、磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号との差が小さいので、アンプゲインを大きくすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体が取り付けられた物体や磁気インクで印刷が施された紙幣等といった媒体の磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁性体が取り付けられたカード等の物体や、磁気インクで印刷が施された紙幣等の媒体から磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置では、媒体が通過した際の磁束変化を磁気センサ素子で検出し、磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号に対して信号処理部での信号処理を行なっている。ここで、信号処理部には、センサ出力信号と、定電圧からなる基準電圧とが入力されるアンプによって増幅部が構成されており、センサ出力信号を増幅部で増幅した後、各種信号処理を行なっている(特許文献１〜３参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４１６５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２４１６５４号公報
【特許文献３】特開２００９−１６３３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の構成では、センサ出力信号を増幅させる際にアンプの基準電圧として定電圧を用いているため、センサ出力信号と基準電圧との差が大きい。このため、アンプから出力される信号が飽和しないようにアンプゲインを低く抑える必要があるため、検出ゲインを高めることができないという問題点がある。一方、ブリッジ回路を用いて磁気センサ素子からの出力信号を差動増幅すると、大幅なコストの増大を招くという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、コストを大幅に増大させることなく、ゲインを向上することのできる磁気パターン検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、前記信号処理部は、励磁信号により励磁された前記磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号を増幅する増幅部を備え、当該増幅部は、前記センサ出力信号および基準電圧が入力されるアンプと、前記励磁信号に連動して変化する信号を前記基準電圧として生成する基準電圧生成部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、センサ出力信号をアンプで増幅する際、励磁信号に連動して変化する基準電圧を用いているため、磁気センサ素子から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さい。従って、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプゲインを高めることができ、Ｓ／Ｎ比を高めることができる。また、基準電圧は、励磁信号に連動して変化し、センサ出力信号と同期しているので、センサ出力信号を適正に増幅することができる。
【０００８】
本発明において、前記基準電圧は、前記励磁信号を微分した波形を備えた信号であることが好ましい。センサ出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当するため、励磁信号を微分した波形の信号をアンプの基準電圧として用いれば、センサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ゲインを高めることができる。
【０００９】
本発明において、前記基準電圧生成部は、前記励磁信号を微分して前記基準電圧を生成するＣＲ微分回路を備えていることが好ましい。このように構成すれば、キャパシタや抵抗といった安価な電気素子を用いて、励磁信号を微分して基準電圧を生成する微分回路を構成することができる。
【００１０】
本発明において、前記基準電圧生成部は、前記励磁信号により励磁されて当該励磁信号を微分してなる信号を前記基準電圧として出力するダミー用磁気センサ素子を備えている構成を採用してもよい。ダミー用磁気センサ素子からの出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当し、励磁信号を微分した波形の信号を基準電圧として生成することができる。また、かかる基準電圧であれば、センサ出力信号との差が極めて小さいので、ゲインを高めることができる。
【００１１】
本発明において、前記信号処理部は、前記アンプから出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分する第１積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第２積分回路とを備えていることが好ましい。このように構成すると、アンプから出力された信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。
【００１２】
本発明の別の形態は、媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、前記信号処理部は、前記センサ出力のうち、極性が正の信号成分を積分する第１積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第２積分回路とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、センサ出力信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。
【００１４】
本発明において、前記磁気センサ素子は、前記センサ出力信号を差動出力として出力するための複数のコイルを備えていることが好ましい。このように構成すると、外乱の影響を受けにくいという利点がある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る磁気パターン検出装置においては、センサ出力信号をアンプで増幅する際、励磁信号に連動して変化する基準電圧を用いているため、磁気センサから出力される信号と基準電圧との差が小さい。従って、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプゲインを高めることができ、Ｓ／Ｎ比を高めることができる。また、基準電圧は、励磁信号に連動して変化するため、センサ出力信号と基準電圧とは同期しているので、センサ出力信号を適正に増幅することができる。
【００１６】
また、本発明の別の形態に係る磁気パターン検出装置において、信号処理部は、センサ出力のうち、極性が正の信号成分を積分する第１積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第２積分回路とを備えているため、センサ出力信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができる。それ故、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置の増幅部においてアンプに入力される信号等の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置において媒体に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る磁気パターン検出装置の回路部のうち、増幅部周辺の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る磁気パターン検出装置の増幅部の構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る磁気パターン検出装置の増幅部周辺の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る磁気パターン検出装置のオフセット調整部周辺の構成を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る磁気パターン検出装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、磁気パターン検出装置の要部構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。
【００２０】
図１に示す磁気パターン検出装置１００は、銀行券、有価証券等の媒体１から磁気を検知して真偽判別や種類の判別を行なう装置であり、ローラやガイド（図示せず）等によってシート状の媒体１を媒体移動路１１に沿って移動させる搬送装置１０と、この搬送装置１０による媒体移動路１１の途中位置で媒体１から磁気を検出する磁気センサ装置２０とを有している。本形態において、ローラやガイドは、アルミニウム等といった非磁性材料から構成されている。本形態において、磁気センサ装置２０は、媒体移動路１１の下方に配置されているが、媒体移動路１１の上方に配置されることもある。いずれの場合も、磁気センサ装置２０は、センサ面２１を媒体移動路１１に向けるように配置される。
【００２１】
本形態において、媒体１には、媒体１の移動方向Ｘに延在する細幅の磁性領域１ａに磁気インクによって磁気パターンが付されており、かかる磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気インクによる形成されている。例えば、媒体１には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。そこで、本形態の磁気パターン検出装置１００は、媒体１における磁気パターン毎の有無を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出する。また、本形態において、かかる２種類の磁気パターンの検出を行なうための磁気センサ装置２０は共通である。従って、本形態の磁気パターン検出装置１００は、以下の構成を有している。
【００２２】
（磁気センサ装置２０の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置２０の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、磁気センサ装置２０における磁気センサ素子の等のレイアウトを示す説明図、および磁気センサ素子の向きを示す説明図である。
【００２３】
図１および図２（ａ）に示すように、本形態の磁気パターン検出装置１００において、磁気センサ装置２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加用磁石３０と、磁界を印加した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する磁気センサ素子４０と、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０を覆う非磁性のケース２５とを備えている。磁気センサ装置２０は、媒体移動路１１と略同一平面を構成するセンサ面２１と、センサ面２１に対して媒体１の移動方向の両側に連接する斜面部２２、２３とを備えており、かかる形状は、ケース２５の形状によって規定されている。
【００２４】
磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向に延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向に複数、配列されている。本形態において、磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向のうち、移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０は、移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに複数、配列されている。
【００２５】
本形態において、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４０に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されており、矢印Ｘ１で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４０および磁界印加用第２磁石３２がこの順に配置されている。また、矢印Ｘ２で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第２磁石３２、磁気センサ素子４０および磁界印加用第１磁石３１がこの順に配置されており、媒体１が矢印Ｘ１で示す方向および矢印Ｘ２で示す方向のいずれの方向に移動した場合でも、媒体１の磁気特性を検出することができる。ここで、磁気センサ素子４０は、磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２との中間位置に配置されており、磁界印加用第１磁石３１との磁気センサ素子４０との離間距離と、磁界印加用第２磁石３２と磁気センサ素子４０との離間距離が等しい。なお、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４０および磁界印加用第２磁石３２はいずれも、磁気センサ装置２０のセンサ面２１に対向するように配置されている。
【００２６】
本形態において、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２）は、フェライトやネオジウム磁石等の永久磁石３５を備えている。磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、永久磁石３５は、センサ面２１に位置する側と、センサ面２１が位置する側とは反対側とが異なる極に着磁されている。このため、永久磁石３５において、センサ面２１の側に位置する面が媒体１に対する着磁面３５０として機能する。すなわち、本形態の磁気パターン検出装置１００においては、後述するように、矢印Ｘ１で示すように移動する媒体１が磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体１に磁界が印加され、かかる磁界によって着磁された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過する。また、矢印Ｘ２で示すように移動する媒体１が磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第２磁石３２から媒体１に磁界が印加され、かかる磁界によって着磁された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過することになる。
【００２７】
磁界印加用磁石３０に用いた複数の永久磁石３５はいずれも、サイズや形状は同一であるが、各々は、以下の向きに配置されている。まず、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙで隣り合う永久磁石３５同士は、互いに反対の向きに着磁されている。すなわち、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに配列された複数の永久磁石３５のうち、１つの永久磁石３５は、媒体移動路１１側に位置する端部がＮ極に着磁され、媒体移動路１１側とは反対側に位置する端部はＳ極に着磁されているが、この永久磁石３５に対して媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙで隣り合う永久磁石３５は、媒体移動路１１側に位置する端部がＳ極に着磁され、媒体移動路１１側とは反対側に位置する端部はＮ極に着磁されている。なお、本形態では、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４０を挟んで異なる極が対向している。但し、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４０を挟んで同じ極が対向するように配置されることもある。
【００２８】
（磁気センサ素子４０の構成）
図３は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気センサ素子４０の正面図、この磁気センサ素子４０に対する励磁波形の説明図、および磁気センサ素子４０からの出力信号の説明図である。なお、図３（ａ）では、図面に対して垂直な方向で媒体１が移動する状態を示してある。
【００２９】
図１（ｂ）に示すように、磁気センサ素子４０はいずれも、薄板状であり、幅方向Ｗ４０のサイズは厚さ方向Ｔ４０の寸法に比して大である。かかる磁気センサ素子４０は、媒体１の移動方向Ｘに厚さ方向Ｔ４０を向けて配置されており、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙには幅方向Ｗ４０が向いている。
【００３０】
磁気センサ素子４０は、両面がセラミック等からなる厚さ０．３mm〜１mm程度の薄板状の非磁性部材４７により覆われている。かかる磁気センサ素子４０は、磁気シールドケース（図示せず）に収納されていることもある。この場合、磁気シールドケースは、媒体移動路が位置する上方が開口しており、磁気センサ素子４０は、媒体移動路１１に向けて磁気シールドケースから露出した状態にある。
【００３１】
図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、および図３（ａ）に示すように、磁気センサ素子４０は、センサコア４１と、センサコア４１に巻回された励磁コイル４８と、センサコア４１に巻回された検出コイル４９とを備えている。本形態において、センサコア４１は、磁気センサ素子４０の幅方向Ｗ４０に延在する胴部４２と、胴部４２から媒体１の媒体移動路１１の側に向けて突出する集磁用突部４３とを備えている。ここで、集磁用突部４３は、胴部４２の幅方向Ｗ４０の両端部から媒体１の媒体移動路１１の側に向けて突出した２つの集磁用突部４３１、４３２として構成されており、２つの集磁用突部４３１、４３２は、幅方向Ｗ４０で離間している。また、センサコア４１は、胴部４２から集磁用突部４３とは反対側に突出した突部４４を備えており、本形態において、突部４４は、胴部４２の幅方向Ｗ４０の両端部から媒体１の媒体移動路１１の側とは反対側に向けて突出した２つの突部４４１、４４２として構成されている。
【００３２】
このように構成したセンサコア４１に対して、励磁コイル４８は、胴部４２において集磁用突部４３１、４３２で挟まれた部分に巻回されている。また、検出コイル４９は、集磁用突部４３に巻回されており、本形態において、検出コイル４９は、センサコア４１の２つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）のうち、集磁用突部４３１に巻回された検出コイル４９１と、集磁用突部４３２に巻回された検出コイル４９２とからなる。ここで、２つの検出コイル４９１、４９２は、集磁用突部４３１、４３２に対して互いに逆方向に巻回されている。また、２つの検出コイル４９１、４９２は、１本のコイル線を集磁用突部４３１、４３２に対して連続して巻回してなるため、２つの検出コイル４９１、４９２は、直列に電気的に接続されている。なお、２つの検出コイル４９１、４９２を各々集磁用突部４３１、４３２に巻回した後、直列に電気的に接続してもよい。
【００３３】
このように構成した磁気センサ素子４０は、幅方向Ｗ４０および集磁用突部４３の突出方向(高さ方向Ｖ４０)の双方に対して直交する厚さ方向Ｔ４０が媒体１の移動方向Ｘに向くように配置されており、磁気センサ素子４０において集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）および検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）が離間する幅方向Ｗ４０は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙに向いている。
【００３４】
磁気センサ素子４０において、励磁コイル４８には、図４を参照して後述する励磁回路５０から交番電流（図３（ｂ）参照）からなる励磁信号が印加される。このため、図３（ａ）に示すように、センサコア４１の周りには、バイアス磁界が形成されるとともに、検出コイル４９からは、図３（ｃ）に示す検出波形の信号が出力されることになる。ここで、図３（ｃ）に示す検出波形は、励磁信号により発生する磁束の時間的な微分信号であり、励磁信号の時間的な微分信号に近いものとなる。
【００３５】
本形態において、磁気センサ素子４０のセンサコア４１は、図１（ｂ）に示すように、非磁性の第１基板４１ａと非磁性の第２基板４１ｂとの間に磁性材料層４１ｃが挟まれた構造になっている。本形態において、磁性材料層４１ｃは、第１基板４１ａの一方面に接着層（図示せず）によって接着されたアモルファス（非晶質）金属の磁性材料からなる薄板状のアモルファス金属箔からなり、かかる第１基板４１ａの一方面には、磁性材料層４１ｃを間に挟むように第２基板４１ｂが接着層によって接合されている。かかる接着層はいずれも、ガラスクロス、炭素繊維、アラミド繊維等の繊維補強材に樹脂材料を含浸してなるプリプレグを固化させてなる層であり、樹脂材料としては、エポキシ樹脂系やフェノール樹脂系、ポリエステル樹脂系等の熱硬化性樹脂が用いられる。磁性材料層４１ｃとして用いたアモルファス金属箔は、ロールによる圧延によって形成されたものであり、コバルト系としては、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ等のアモルファス合金、鉄系としては、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ等のアモルファス合金を例示することができる。第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂとしては、アルミナ基板等のセラミック基板や、ガラス基板等を例示でき、十分な剛性を得られるのであれば、プラスチック基板を用いてもよい。
【００３６】
（信号処理部６０の構成）
図４は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００の電気的構成を示すブロック図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、回路部の要部全体の構成を示す説明図、および回路部のうち、増幅部周辺の構成を示す説明図である。
【００３７】
本形態において、図４（ａ）、（ｂ）に示す回路部５は、概ね、図３（ｂ）に示す交番電流を励磁コイル４８に励磁信号として印加する励磁回路５０と、検出コイル４９に電気的に接続された信号処理部６０とを備えている。励磁回路５０は、図２に示す複数の磁気センサ素子４０の各々に対応する複数の励磁用ドライバアンプ５１と、複数の励磁用ドライバアンプ５１に対して励磁信号を順次供給するためのマルチプレクサ５２と、励磁指令信号から励磁信号を生成するアンプ５３とを備えており、複数の磁気センサ素子４０の励磁コイル４８に対して、励磁用ドライバアンプ５１で増幅された後の励磁信号を順次供給する。
【００３８】
信号処理部６０は、磁気センサ装置２０の検出コイル４９から出力されるセンサ出力信号から、残留磁束密度レベルに対応する第１信号Ｓ１、および透磁率レベルに対応する第２信号Ｓ２を生成し、上記の制御部（図示せず）は、かかる第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２と、媒体１と磁気センサ素子４０との相対位置情報に基づいて、媒体１における複数種類の磁気パターンの有無および形成位置を検出する。
【００３９】
より具体的には、信号処理部６０は、磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号を増幅する増幅部７０と、増幅部７０から出力された信号からピーク値およびボトム値を抽出する抽出部８０と、Ａ／Ｄコンバータ９１を備えたデジタル信号処理部９０とを有している。抽出部８０は、増幅部７０から出力された増幅信号を順次、後段に出力するマルチプレクサ８１と、クランプ回路８２と、クランプ回路８２から出力された信号のオフセット調整を行なうオフセット調整部８３とを備えている。クランプ回路８２は、増幅部７０から出力された増幅後のセンサ出力信号を整流する第１ダイオード８２１と、増幅部７０から出力された増幅後のセンサ出力信号の極性反転を行なう極性反転回路８２２と、極性反転回路８２２において極性反転された信号を整流する第２ダイオード８２３とを備えている。従って、オフセット調整部８３は、第１ダイオード８２１からの出力に対する第１オフセット調整回路８３１と、第２ダイオード８２３からの出力に対する第２オフセット調整回路８３２とを備えており、第１オフセット調整回路８３１および第２オフセット調整回路８３２は、オフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａ、８３２ａと、オペアンプ８３１ｂ、８３２ｂとを備えている。
【００４０】
また、抽出部８０は、オフセット調整部８３の後段にホールド回路８４を備えており、ホールド回路８４の後段にゲイン設定部８５を備えている。ホールド回路８４は、第１オフセット調整回路８３１からの出力信号のピーク値をホードする第１ピークホールド回路８４１と、第２オフセット調整回路８３２からの出力信号のピーク値をホールドする第２ピークホールド回路８４２とを備えている。ここで、第２オフセット調整回路８３２には、増幅部７０から出力された信号を極性反転回路８２２で極性反転した後、第２ダイオード８２３で整流した後の信号が入力されている。このため、第２ピークホールド回路８４２は、増幅部７０から出力された増幅信号のボトム値をホールドするボトムホールド回路に相当する。
【００４１】
ゲイン設定部８５は、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値のゲインを設定するゲイン設定用第１アンプ８５１（メインアンプ）と、第２ピークホールド回路８４２（ボトムホールド回路）でホールドされた値のゲインを設定するゲイン設定用第２アンプ８５２（メインアンプ）とを備えており、第１ピークホールド回路８４１および第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値を所定のゲインに設定してデジタル信号処理部９０のＡ／Ｄコンバータ９１に出力する。
【００４２】
デジタル信号処理部９０は、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値と、第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値とを加算して第１信号Ｓ１を生成する加算回路９２と、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値と、第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値とを減算して第２信号Ｓ２を生成する減算回路９３とを備えている。また、デジタル信号処理部９０は、切替制御信号、励磁指令信号、オフセット制御信号等を出力する制御信号出力部９４を備えている。このように構成したデジタル信号処理部９０からは、上位の制御部(図示せず)に対して第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２が出力され、上記の制御部では、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２に基づいて媒体１の真偽を判定する。より具体的には、上位の制御部には、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２を磁気センサ素子４０と媒体１との相対位置情報に関係づけて、記録部に予め記録されている比較パターンとの照合を行って媒体１の真偽を判定する判定部を備えており、かかる判定部は、ＲＯＭあるいはＲＡＭ等といった記録部（図示せず）に予め記録されているプログラムに基づいて所定の処理を行い、媒体１の真偽を判定する。
【００４３】
（増幅部７０の詳細構成）
図５は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００の増幅部７０においてアンプに入力される信号等の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、励磁信号、センサ出力信号および基準電圧の波形を示す説明図、およびセンサ出力信号と基準電圧の差をアンプで増幅した後の波形を示す説明図である。なお、図５（ａ）、（ｂ）には、励磁信号を実線Ｌ１で示し、センサ出力信号を実線Ｌ２で示し、基準電圧を実線Ｌ３で示し、センサ出力信号と基準電圧との差をアンプで増幅した後の信号を実線Ｌ４で示してある。
【００４４】
本形態の磁気パターン検出装置１００において、増幅部７０は、図４（ｂ）に示すように、複数の磁気センサ素子４０の各々に対応する複数のアンプ７１（プリアンプ）を備えており、かかるアンプ７１には、磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号と、基準電圧とが入力されている。ここで、増幅部７０は、励磁信号に連動して変化する信号を基準電圧として生成する基準電圧生成部７２を備えており、本形態において、アンプ７１には、基準電圧生成部７２によって生成された信号が基準電圧として入力されている。
【００４５】
本形態においては、基準電圧は、図５（ａ）、（ｂ）に実線Ｌ３で示す波形を備えており、かかる波形は、図５（ａ）に実線Ｌ１で示す励磁信号を微分した波形に相当する。従って、基準電圧は、励磁信号に連動して変化している。より具体的には、本形態において、基準電圧生成部７２は、キャパシタＣと抵抗ＲとからなるＣＲ微分回路７３であり、かかるＣＲ微分回路７３は、励磁信号を微分した信号を基準電圧として生成する。ここで、図５（ａ）、（ｂ）に実線Ｌ２で示すセンサ出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当するため、励磁信号を微分してなる基準電圧は、センサ出力信号に同期している。かかる基準電圧であれば、図５（ｂ）に示すように、センサ出力信号との差が小さいので、アンプ７１のゲインを高めても、図５（ｂ）に実線Ｌ４で示すように、アンプ７１からの出力信号は飽和することがない。
【００４６】
（検出原理）
図６は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００において媒体１に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体１から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。
【００４７】
まず、図１および図２に示す矢印Ｘ１の方向に媒体１が移動する際に媒体１の真偽を判定する原理を説明する。本形態において、媒体１の磁性領域１ａには、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンが形成されている。より具体的には、媒体１には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。ここで、ハード材を含む磁気インキは、図６（ｂ１）にヒステリシスループによって、残留磁束密度Ｂｒや透磁率μ等を示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは高いが、透磁率μは低い。これに対して、ソフト材を含む磁気インキは、図６（ｃ１）にそのヒステリシスループを示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは低いが、透磁率μは高い。
【００４８】
従って、以下に説明するように、残留磁束密度Ｂｒと透磁率μとを測定すれば、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。より具体的には、透磁率μは保持力Ｈｃと相関性を有しているので、本形態では、残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとを測定していることになり、かかる残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとの比は、磁気インキ（磁性材料）によって相違する。それ故、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。また、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保持力Ｈｃ）の測定値は、インキの濃淡や、媒体１と磁気センサ装置２０との距離により変動するが、本形態では、磁気センサ装置２０が同一位置で残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保持力Ｈｃ）を測定するため、残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとの比によれば、磁気インキの材質を確実に判別することができる。
【００４９】
本形態の磁気パターン検出装置１００において、媒体１が矢印Ｘ１で示す方向に移動して磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体１に磁界が印加され、磁界が印加された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過する。それまでの間、磁気センサ素子４０の検出コイル４９からは、図６（ａ３）に示すように、図６（ａ２）に示すセンサコア４１のＢ−Ｈカーブに対応する信号が出力される。従って、図４に示す加算回路９２から出力される第１信号Ｓ１、および減算回路９３から出力される第２信号Ｓ２は各々、図６（ａ４）に示す通りである。
【００５０】
ここで、フェライト粉等のハード材を含む磁気インキにより第１の磁気パターンが媒体１に形成されていると、かかる第１の磁気パターンは、図６（ｂ１）に示すように、高レベルの残留磁束密度Ｂｒを有する。このため、図７（ａ１）に示すように、磁界印加用磁石３０を媒体１が通過した際、第１の磁気パターンは、磁界印加用磁石３０からの磁界により、磁石となる。このため、磁気センサ素子４０の検出コイル４９から出力される信号は、図６（ｂ２）に示すように、第１の磁気パターンから直流的なバイアスを受けて、図６（ｂ３）および図７（ａ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧が矢印Ａ１、Ａ２で示すように、同一の方向にシフトするとともに、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量が相違する。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体１の移動に伴って変化する。従って、図４に示す加算回路９２から出力される第１信号Ｓ１は、図６（ｂ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４０を媒体１の第１の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ハード材を含む磁気インクにより形成された第１の磁気パターンは、透磁率μが低いため、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第１の磁気パターンの残留磁束密度Ｂｒだけと見做すことができる。それ故、図４に示す減算回路９３から出力される第２信号Ｓ２は、磁気センサ素子４０を媒体１の第１の磁気パターンが通過しても変動せず、図６（ｂ４）に示す信号と同様である。
【００５１】
これに対して、軟磁性ステンレス紛等のソフト材を含む磁気インキにより第２の磁気パターンが媒体１に形成されていると、かかる第２の磁気パターンのヒステリシスループは、図６（ｃ１）に示すように、図６（ｂ１）に示すハード材を含む磁気インクによる第１の磁気パターンのヒステリシスカーブの内側を通り、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。このため、磁界印加用磁石３０を媒体１が通過した後も、第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。但し、第２の磁気パターンは透磁率μが高いため、図７（ｂ１）に示すように、磁性体として機能する。このため、磁気センサ素子４０の検出コイル４９から出力される信号は、図６（ｃ２）に示すように、第２の磁気パターンの存在によって透磁率μが高くなっている分、図６（ｃ３）および図７（ｂ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧は矢印Ａ３で示すように高い方にシフトする一方、ボトム電圧は、矢印Ａ４で示すように低い方にシフトする。その際、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量は絶対値が略等しい。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体１の移動に伴って変化する。従って、図４に示す減算回路９３から出力される第２信号Ｓ２は、図６（ｃ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４０を媒体１の第２の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ソフト材を含む磁気インクにより形成された第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒが低いため、信号のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第２の磁気パターンの透磁率μだけと見做すことができる。それ故、図４に示す加算回路９２から出力される第１信号Ｓ１は、磁気センサ素子４０を媒体１の第２の磁気パターンが通過しても変動せず、図６（ｃ４）に示す信号と同様である。
【００５２】
このように、本形態の磁気パターン検出装置１００では、加算回路９２において磁気センサ素子４０から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算した第１信号Ｓ１は、磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する信号であり、かかる第１信号Ｓ１を監視すれば、ハード材を含む磁気インキにより形成された第１の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。また、減算回路９３において磁気センサ素子４０から出力される信号のピーク値とボトム値とを減算した第２信号Ｓ２は、磁気パターンの透磁率μに対応する信号であり、かかる第２信号Ｓ２を監視すれば、ソフト材を含む磁気インキにより形成された第２の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。それ故、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンの媒体１における磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて識別することができる。
【００５３】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の磁気パターン検出装置１００では、信号処理部６０の増幅部７０において、励磁信号により励磁された磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号と、基準電圧とをアンプ７１に入力するにあたって、基準電圧生成部７２において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力する。このため、磁気センサ素子４０から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さい。従って、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ７１のゲインを高めることができ、Ｓ／Ｎ比を高めることができる。また、基準電圧は、励磁信号に連動して変化するため、センサ出力信号と基準電圧とは同期しており、センサ出力信号を適正に増幅することができる。
【００５４】
また、基準電圧生成部７２は、基準電圧として、励磁信号を微分した波形を備えた信号を生成するため、センサ出力信号と基準電圧との差を小さくすることができる。すなわち、センサ出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当するため、励磁信号を微分した波形の信号をアンプ７１の基準電圧として用いれば、センサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ゲインを高めることができる。
【００５５】
また、基準電圧生成部７２は、励磁信号を微分して基準電圧を生成するＣＲ微分回路７３を備えているため、キャパシタＣや抵抗Ｒといった安価な電気素子を用いて、励磁信号を微分して基準電圧を生成することができる。
【００５６】
また、本形態の磁気パターン検出装置１００では、共通の磁気センサ装置２０によって、磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出するため、残留磁束密度レベルの測定と、透磁率レベルの測定との間に時間差が発生しない。それ故、磁気センサ装置２０と媒体１とを移動させながら計測する場合でも、信号処理部６０は、簡素な構成で高い精度の検出を行なうができる。また、搬送装置１０についても、磁気センサ装置２０を通過する箇所のみに走行安定性が求められるだけなので、構成の簡素化を図ることができる。
【００５７】
さらに、本形態の磁気パターン検出装置１００によれば、ハード材およびソフト材の双方を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体１や、ハード材とソフト材の中間に位置する材料を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体１についても、磁気パターンの検出を行なうことができる。すなわち、磁気特性が第１の磁気パターンと第２の磁気パターンの中間に位置するような磁気パターンについては、図６（ｄ１）に示すように、ヒステリシスループが、図６（ｂ１）に示すハード材の磁気パターンのヒステリシスループと図６（ｃ１）に示すソフト材の磁気パターンのヒステリシスループとの中間に位置するので、図６（ｄ４）に示す信号パターンを得ることができ、かかる磁気パターンについても、有無や形成位置を検出することができる。
【００５８】
しかも、本形態の磁気センサ装置２０において、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４０に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されている。このため、図１に示すように、矢印Ｘ１で示す方向に移動する媒体１を磁界印加用第１磁石３１によって着磁し、その後、磁気センサ素子４０によって、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができるとともに、矢印Ｘ２で示す方向に移動する媒体１を磁界印加用第２磁石３２によって着磁し、その後、磁気センサ素子４０によって、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができる。それ故、本形態の磁気パターン検出装置１００を入出金機に用いれば、入金された媒体１の真偽を判定することができるとともに、出金される媒体１の真偽を判定することもできる。
【００５９】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２に係る磁気パターン検出装置１００の回路部のうち、増幅部７０周辺の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００６０】
実施の形態１では、増幅部７０は、複数の磁気センサ素子４０の各々に対応する複数のアンプ７１が設けられていたが、本形態では、図８に示すように、複数の磁気センサ素子４０の後段にマルチプレクサ７７が設けられ、マルチプレクサ７７の後段にアンプ７１が設けられている。このため、複数の磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号は、マルチプレクサ７７によってアンプ７１に順次出力される。このため、複数の磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号を１つのアンプ７１で増幅することができるという利点がある。
【００６１】
また、本形態でも、実施の形態１と同様、増幅部７０では、ＣＲ微分回路７３を備えた基準電圧生成部７２において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力する。このため、磁気センサ素子４０から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ７１のゲインを高めることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００６２】
また、実施の形態１では、複数の磁気センサ素子４０の各々に対応する複数の励磁用ドライバアンプ５１が設けられていたが、本形態では、励磁用ドライバアンプ５１の後段にマルチプレクサ５４が設けられ、マルチプレクサ５４の後段に複数の磁気センサ素子４０が設けられている。このため、励磁用ドライバアンプ５１から出力された励磁信号は、マルチプレクサ５４によっての複数の磁気センサ素子４０に順次出力される。このため、１つの励磁用ドライバアンプ５１で複数の磁気センサ素子４０に励磁信号を供給することができるという利点がある。
【００６３】
なお、マルチプレクサ７７の切替え時に本来必要ではない信号、例えば、検出信号をマルチプレクサ７７で切替え時に生じるノイズ等を後段に通さないことを目的に、マルチプレクサ７７の切替えタイミングを微調整してもよいが、図８に示すように、アンプ７１の出力段にアナログスイッチ７９を追加して、ノイズ等を後段に通さないようにしてもよい。
【００６４】
［実施の形態３］
図９は、本発明の実施の形態３に係る磁気パターン検出装置１００の増幅部７０の構成を示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、増幅部７０周辺の構成を示す説明図、およびダミー用磁気センサ素子の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００６５】
実施の形態１、２では、ＣＲ微分回路７３を備えた基準電圧生成部７２を用いたが、本形態では、図９（ａ）に示すように、ダミー用磁気センサ素子７４を備えた基準電圧生成部７２を設けてある。従って、ダミー用磁気センサ素子７４によって、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力することができる。ここで、ダミー用磁気センサ素子７４は、図１に示す媒体移動路１１から離間した位置に設けられており、媒体１や磁気センサ素子４０から磁気的な影響を受けることがない。
【００６６】
かかるダミー用磁気センサ素子７４は、図９（ｂ）に示すように、図２（ｂ）および図３（ｂ）を参照して説明した磁気センサ素子４０と同一の構成を有しており、センサコア４１に励磁コイル４８および検出コイル４９が巻回された構造を有している。また、ダミー用磁気センサ素子７４の励磁コイル４８には、ダミーの励磁用ドライバアンプ５１０を介して励磁信号が供給され、ダミー用磁気センサ素子７４の検出コイル４９からの出力が基準電圧としてアンプ７１に供給されている。
【００６７】
このように構成した増幅部７０では、ダミー用磁気センサ素子７４は、励磁信号により励磁されて励磁信号を微分してなる信号を検出コイル４９から出力する。ここで、ダミー用磁気センサ素子７４からの出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当し、励磁信号を微分した波形の信号である。このため、基準電圧とセンサ出力信号との差を極めて小さくすることができるので、ゲインを高めることができる。
【００６８】
なお、本形態では、実施の形態２をベースにして、ダミー用磁気センサ素子７４を備えた基準電圧生成部７２を設けたが、実施の形態１に対して、ダミー用磁気センサ素子７４を備えた基準電圧生成部７２を設けてもよい。
【００６９】
［実施の形態４］
図１０は、本発明の実施の形態４に係る磁気パターン検出装置１００の増幅部７０周辺の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１〜３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７０】
実施の形態１〜３では、クランプ回路８２の後段にオフセット調整部８３を設けたが、本形態では、図１０に示すように、オフセット調整部８３において、第１オフセット調整回路８３１のオペアンプ８３１ｂ、および第２オフセット調整回路８３２のオペアンプ８３２ｂにキャパシタが設けられており、第１オフセット調整回路８３１および第２オフセット調整回路８３２は、第１積分回路８３５および第２積分回路８３６として構成されている。
【００７１】
このため、第１積分回路８３５は、アンプ７１から出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分し、第２積分回路８３６は、極性が負の信号成分を積分する。従って、アンプ７１から出力された信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。
【００７２】
また、本形態でも、実施の形態１と同様、増幅部７０では、ＣＲ微分回路７３を備えた基準電圧生成部７２において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力する。このため、磁気センサ素子４０から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ７１のゲインを高めることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００７３】
なお、本形態は、実施の形態１をベースに積分回路を設けた構成を適用したが、実施の形態２、３に積分回路を設けた構成を適用してもよい。
【００７４】
［実施の形態５］
図１１は、本発明の実施の形態５に係る磁気パターン検出装置１００のオフセット調整部８３周辺の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１〜４と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７５】
実施の形態１〜４では、増幅部７０に基準電圧生成部７２を設けたが、本形態では、図１１に示すように、増幅部７０に基準電圧生成部７２が設けられておらず、アンプ７１の基準電圧はグランド電位等の定電位である。
【００７６】
但し、本形態では、実施の形態４と同様、オフセット調整部８３において、第１オフセット調整回路８３１のオペアンプ８３１ｂ、および第２オフセット調整回路８３２のオペアンプ８３２ｂにキャパシタが設けられており、第１オフセット調整回路８３１および第２オフセット調整回路８３２は、第１積分回路８３５および第２積分回路８３６として構成されている。このため、第１積分回路８３５は、磁気センサ素子４０から出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分し、第２積分回路８３６は、極性が負の信号成分を積分する。従って、アンプ７１から出力された信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。
【００７７】
［実施の形態６］
図１２は、本発明の実施の形態６に係る磁気パターン検出装置１００に用いた磁気センサ素子４０の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１〜５と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７８】
実施の形態１〜５では、磁気センサ素子４０および検出コイル４９のうち、励磁コイル４８のみに励磁信号が印加される構成であったが、本形態では、図１２に示すように、励磁コイル４８と検出コイル４９とが直列に接続されており、励磁コイル４８および検出コイル４９に励磁信号が印加される。また、励磁コイル４８と検出コイル４９との接続部分にアンプ７１が接続されており、励磁コイル４８と検出コイル４９との接続部分からアンプ７１に信号が差動出力される。
【００７９】
このように本形態では、センサ出力信号を差動出力として出力するための２つのコイル（励磁コイル４８および検出コイル４９）を備えており、差動出力がアンプ７１に出力される。このため、温度変化等の外乱れを吸収することができる等の利点がある。
【００８０】
また、本形態でも、実施の形態１と同様、増幅部７０では、ＣＲ微分回路７３を備えた基準電圧生成部７２において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力する。このため、磁気センサ素子４０から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ７１のゲインを高めることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００８１】
なお、本形態は、実施の形態１をベースに積分回路を設けた構成を適用したが、実施の形態２〜５に磁気センサ素子４０の差動出力を利用した構成を適用してもよい。
【００８２】
（その他の実施の形態）
上記形態では、媒体１と磁気センサ装置２０とを相対移動させるにあたって、媒体１の方を移動させたが、媒体１が固定で磁気センサ装置２０が移動する構成を採用してもよい。また、上記形態では、磁界印加用磁石３０に永久磁石を用いたが、電磁石を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ 媒体
１１ 媒体移動路
２０ 磁気センサ装置
４０ 磁気センサ素子
４８ 励磁コイル
４９ 検出コイル
６０ 信号処理部
７０ 増幅部
７１ アンプ
７２ 基準電圧生成部
７３ ＣＲ微分回路
７４ ダミー用磁気センサ素子
８３ オフセット調整部
１００ 磁気パターン検出装置
８３５ 第１積分回路
８３６ 第２積分回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体が取り付けられた物体や磁気インクで印刷が施された紙幣等といった媒体の磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁性体が取り付けられたカード等の物体や、磁気インクで印刷が施された紙幣等の媒体から磁気パターンを検出する磁気パターン検出装置では、媒体が通過した際の磁束変化を磁気センサ素子で検出し、磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号に対して信号処理部での信号処理を行なっている。ここで、信号処理部には、センサ出力信号と、定電圧からなる基準電圧とが入力されるアンプによって増幅部が構成されており、センサ出力信号を増幅部で増幅した後、各種信号処理を行なっている(特許文献１〜３参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４１６５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２４１６５４号公報
【特許文献３】特開２００９−１６３３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の構成では、センサ出力信号を増幅させる際にアンプの基準電圧として定電圧を用いているため、センサ出力信号と基準電圧との差が大きい。このため、アンプから出力される信号が飽和しないようにアンプゲインを低く抑える必要があるため、検出ゲインを高めることができないという問題点がある。一方、ブリッジ回路を用いて磁気センサ素子からの出力信号を差動増幅すると、大幅なコストの増大を招くという問題点がある。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、コストを大幅に増大させることなく、ゲインを向上することのできる磁気パターン検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、前記信号処理部は、励磁信号により励磁された前記磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号を増幅する増幅部を備え、当該増幅部は、前記センサ出力信号および基準電圧が入力されるアンプと、前記励磁信号に連動して変化する信号を前記基準電圧として生成する基準電圧生成部と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、センサ出力信号をアンプで増幅する際、励磁信号に連動して変化する基準電圧を用いているため、磁気センサ素子から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さい。従って、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプゲインを高めることができ、Ｓ／Ｎ比を高めることができる。また、基準電圧は、励磁信号に連動して変化し、センサ出力信号と同期しているので、センサ出力信号を適正に増幅することができる。
【０００８】
本発明において、前記基準電圧は、前記励磁信号を微分した波形を備えた信号であることが好ましい。センサ出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当するため、励磁信号を微分した波形の信号をアンプの基準電圧として用いれば、センサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ゲインを高めることができる。
【０００９】
本発明において、前記基準電圧生成部は、前記励磁信号を微分して前記基準電圧を生成するＣＲ微分回路を備えていることが好ましい。このように構成すれば、キャパシタや抵抗といった安価な電気素子を用いて、励磁信号を微分して基準電圧を生成する微分回路を構成することができる。
【００１０】
本発明において、前記基準電圧生成部は、前記励磁信号により励磁されて当該励磁信号を微分してなる信号を前記基準電圧として出力するダミー用磁気センサ素子を備えている構成を採用してもよい。ダミー用磁気センサ素子からの出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当し、励磁信号を微分した波形の信号を基準電圧として生成することができる。また、かかる基準電圧であれば、センサ出力信号との差が極めて小さいので、ゲインを高めることができる。
【００１１】
本発明において、前記信号処理部は、前記アンプから出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分する第１積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第２積分回路とを備えていることが好ましい。このように構成すると、アンプから出力された信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。
【００１２】
本発明の別の形態は、媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、前記信号処理部は、前記センサ出力のうち、極性が正の信号成分を積分する第１積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第２積分回路とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、センサ出力信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。
【００１４】
本発明において、前記磁気センサ素子は、前記センサ出力信号を差動出力として出力するための複数のコイルを備えていることが好ましい。このように構成すると、外乱の影響を受けにくいという利点がある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る磁気パターン検出装置においては、センサ出力信号をアンプで増幅する際、励磁信号に連動して変化する基準電圧を用いているため、磁気センサから出力される信号と基準電圧との差が小さい。従って、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプゲインを高めることができ、Ｓ／Ｎ比を高めることができる。また、基準電圧は、励磁信号に連動して変化するため、センサ出力信号と基準電圧とは同期しているので、センサ出力信号を適正に増幅することができる。
【００１６】
また、本発明の別の形態に係る磁気パターン検出装置において、信号処理部は、センサ出力のうち、極性が正の信号成分を積分する第１積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第２積分回路とを備えているため、センサ出力信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができる。それ故、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置の増幅部においてアンプに入力される信号等の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置において媒体に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る磁気パターン検出装置の回路部のうち、増幅部周辺の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る磁気パターン検出装置の増幅部の構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る磁気パターン検出装置の増幅部周辺の構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る磁気パターン検出装置のオフセット調整部周辺の構成を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係る磁気パターン検出装置に用いた磁気センサ素子の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置を備えた磁気パターン検出装置の構成を示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、磁気パターン検出装置の要部構成を模式的に示す説明図、および断面構成を模式的に示す説明図である。
【００２０】
図１に示す磁気パターン検出装置１００は、銀行券、有価証券等の媒体１から磁気を検知して真偽判別や種類の判別を行なう装置であり、ローラやガイド（図示せず）等によってシート状の媒体１を媒体移動路１１に沿って移動させる搬送装置１０と、この搬送装置１０による媒体移動路１１の途中位置で媒体１から磁気を検出する磁気センサ装置２０とを有している。本形態において、ローラやガイドは、アルミニウム等といった非磁性材料から構成されている。本形態において、磁気センサ装置２０は、媒体移動路１１の下方に配置されているが、媒体移動路１１の上方に配置されることもある。いずれの場合も、磁気センサ装置２０は、センサ面２１を媒体移動路１１に向けるように配置される。
【００２１】
本形態において、媒体１には、媒体１の移動方向Ｘに延在する細幅の磁性領域１ａに磁気インクによって磁気パターンが付されており、かかる磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気インクによる形成されている。例えば、媒体１には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。そこで、本形態の磁気パターン検出装置１００は、媒体１における磁気パターン毎の有無を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出する。また、本形態において、かかる２種類の磁気パターンの検出を行なうための磁気センサ装置２０は共通である。従って、本形態の磁気パターン検出装置１００は、以下の構成を有している。
【００２２】
（磁気センサ装置２０の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置２０の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、磁気センサ装置２０における磁気センサ素子の等のレイアウトを示す説明図、および磁気センサ素子の向きを示す説明図である。
【００２３】
図１および図２（ａ）に示すように、本形態の磁気パターン検出装置１００において、磁気センサ装置２０は、媒体１に磁界を印加する磁界印加用磁石３０と、磁界を印加した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出する磁気センサ素子４０と、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０を覆う非磁性のケース２５とを備えている。磁気センサ装置２０は、媒体移動路１１と略同一平面を構成するセンサ面２１と、センサ面２１に対して媒体１の移動方向の両側に連接する斜面部２２、２３とを備えており、かかる形状は、ケース２５の形状によって規定されている。
【００２４】
磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向に延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向に複数、配列されている。本形態において、磁気センサ装置２０は、媒体１の移動方向Ｘと交差する方向のうち、移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに延在しており、磁界印加用磁石３０および磁気センサ素子４０は、移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに複数、配列されている。
【００２５】
本形態において、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４０に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されており、矢印Ｘ１で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４０および磁界印加用第２磁石３２がこの順に配置されている。また、矢印Ｘ２で示す媒体１の移動方向に沿って、磁界印加用第２磁石３２、磁気センサ素子４０および磁界印加用第１磁石３１がこの順に配置されており、媒体１が矢印Ｘ１で示す方向および矢印Ｘ２で示す方向のいずれの方向に移動した場合でも、媒体１の磁気特性を検出することができる。ここで、磁気センサ素子４０は、磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２との中間位置に配置されており、磁界印加用第１磁石３１との磁気センサ素子４０との離間距離と、磁界印加用第２磁石３２と磁気センサ素子４０との離間距離が等しい。なお、磁界印加用第１磁石３１、磁気センサ素子４０および磁界印加用第２磁石３２はいずれも、磁気センサ装置２０のセンサ面２１に対向するように配置されている。
【００２６】
本形態において、磁界印加用磁石３０（磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２）は、フェライトやネオジウム磁石等の永久磁石３５を備えている。磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、永久磁石３５は、センサ面２１に位置する側と、センサ面２１が位置する側とは反対側とが異なる極に着磁されている。このため、永久磁石３５において、センサ面２１の側に位置する面が媒体１に対する着磁面３５０として機能する。すなわち、本形態の磁気パターン検出装置１００においては、後述するように、矢印Ｘ１で示すように移動する媒体１が磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体１に磁界が印加され、かかる磁界によって着磁された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過する。また、矢印Ｘ２で示すように移動する媒体１が磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第２磁石３２から媒体１に磁界が印加され、かかる磁界によって着磁された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過することになる。
【００２７】
磁界印加用磁石３０に用いた複数の永久磁石３５はいずれも、サイズや形状は同一であるが、各々は、以下の向きに配置されている。まず、磁界印加用第１磁石３１および磁界印加用第２磁石３２のいずれにおいても、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙで隣り合う永久磁石３５同士は、互いに反対の向きに着磁されている。すなわち、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙに配列された複数の永久磁石３５のうち、１つの永久磁石３５は、媒体移動路１１側に位置する端部がＮ極に着磁され、媒体移動路１１側とは反対側に位置する端部はＳ極に着磁されているが、この永久磁石３５に対して媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙで隣り合う永久磁石３５は、媒体移動路１１側に位置する端部がＳ極に着磁され、媒体移動路１１側とは反対側に位置する端部はＮ極に着磁されている。なお、本形態では、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４０を挟んで異なる極が対向している。但し、媒体１の移動方向で対向する磁界印加用第１磁石３１の永久磁石３５と磁界印加用第２磁石３２の永久磁石３５とは、磁気センサ素子４０を挟んで同じ極が対向するように配置されることもある。
【００２８】
（磁気センサ素子４０の構成）
図３は、本発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置２０に用いた磁気センサ素子４０の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、磁気センサ素子４０の正面図、この磁気センサ素子４０に対する励磁波形の説明図、および磁気センサ素子４０からの出力信号の説明図である。なお、図３（ａ）では、図面に対して垂直な方向で媒体１が移動する状態を示してある。
【００２９】
図１（ｂ）に示すように、磁気センサ素子４０はいずれも、薄板状であり、幅方向Ｗ４０のサイズは厚さ方向Ｔ４０の寸法に比して大である。かかる磁気センサ素子４０は、媒体１の移動方向Ｘに厚さ方向Ｔ４０を向けて配置されており、媒体１の移動方向Ｘと直交する媒体幅方向Ｙには幅方向Ｗ４０が向いている。
【００３０】
磁気センサ素子４０は、両面がセラミック等からなる厚さ０．３mm〜１mm程度の薄板状の非磁性部材４７により覆われている。かかる磁気センサ素子４０は、磁気シールドケース（図示せず）に収納されていることもある。この場合、磁気シールドケースは、媒体移動路が位置する上方が開口しており、磁気センサ素子４０は、媒体移動路１１に向けて磁気シールドケースから露出した状態にある。
【００３１】
図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）、および図３（ａ）に示すように、磁気センサ素子４０は、センサコア４１と、センサコア４１に巻回された励磁コイル４８と、センサコア４１に巻回された検出コイル４９とを備えている。本形態において、センサコア４１は、磁気センサ素子４０の幅方向Ｗ４０に延在する胴部４２と、胴部４２から媒体１の媒体移動路１１の側に向けて突出する集磁用突部４３とを備えている。ここで、集磁用突部４３は、胴部４２の幅方向Ｗ４０の両端部から媒体１の媒体移動路１１の側に向けて突出した２つの集磁用突部４３１、４３２として構成されており、２つの集磁用突部４３１、４３２は、幅方向Ｗ４０で離間している。また、センサコア４１は、胴部４２から集磁用突部４３とは反対側に突出した突部４４を備えており、本形態において、突部４４は、胴部４２の幅方向Ｗ４０の両端部から媒体１の媒体移動路１１の側とは反対側に向けて突出した２つの突部４４１、４４２として構成されている。
【００３２】
このように構成したセンサコア４１に対して、励磁コイル４８は、胴部４２において集磁用突部４３１、４３２で挟まれた部分に巻回されている。また、検出コイル４９は、集磁用突部４３に巻回されており、本形態において、検出コイル４９は、センサコア４１の２つの集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）のうち、集磁用突部４３１に巻回された検出コイル４９１と、集磁用突部４３２に巻回された検出コイル４９２とからなる。ここで、２つの検出コイル４９１、４９２は、集磁用突部４３１、４３２に対して互いに逆方向に巻回されている。また、２つの検出コイル４９１、４９２は、１本のコイル線を集磁用突部４３１、４３２に対して連続して巻回してなるため、２つの検出コイル４９１、４９２は、直列に電気的に接続されている。なお、２つの検出コイル４９１、４９２を各々集磁用突部４３１、４３２に巻回した後、直列に電気的に接続してもよい。
【００３３】
このように構成した磁気センサ素子４０は、幅方向Ｗ４０および集磁用突部４３の突出方向(高さ方向Ｖ４０)の双方に対して直交する厚さ方向Ｔ４０が媒体１の移動方向Ｘに向くように配置されており、磁気センサ素子４０において集磁用突部４３（集磁用突部４３１、４３２）および検出コイル４９（検出コイル４９１、４９２）が離間する幅方向Ｗ４０は、媒体１の移動方向Ｘに対して直交する媒体幅方向Ｙに向いている。
【００３４】
磁気センサ素子４０において、励磁コイル４８には、図４を参照して後述する励磁回路５０から交番電流（図３（ｂ）参照）からなる励磁信号が印加される。このため、図３（ａ）に示すように、センサコア４１の周りには、バイアス磁界が形成されるとともに、検出コイル４９からは、図３（ｃ）に示す検出波形の信号が出力されることになる。ここで、図３（ｃ）に示す検出波形は、励磁信号により発生する磁束の時間的な微分信号であり、励磁信号の時間的な微分信号に近いものとなる。
【００３５】
本形態において、磁気センサ素子４０のセンサコア４１は、図１（ｂ）に示すように、非磁性の第１基板４１ａと非磁性の第２基板４１ｂとの間に磁性材料層４１ｃが挟まれた構造になっている。本形態において、磁性材料層４１ｃは、第１基板４１ａの一方面に接着層（図示せず）によって接着されたアモルファス（非晶質）金属の磁性材料からなる薄板状のアモルファス金属箔からなり、かかる第１基板４１ａの一方面には、磁性材料層４１ｃを間に挟むように第２基板４１ｂが接着層によって接合されている。かかる接着層はいずれも、ガラスクロス、炭素繊維、アラミド繊維等の繊維補強材に樹脂材料を含浸してなるプリプレグを固化させてなる層であり、樹脂材料としては、エポキシ樹脂系やフェノール樹脂系、ポリエステル樹脂系等の熱硬化性樹脂が用いられる。磁性材料層４１ｃとして用いたアモルファス金属箔は、ロールによる圧延によって形成されたものであり、コバルト系としては、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ−Ｓｉ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ等のアモルファス合金、鉄系としては、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃ、Ｆｅ−Ｂ−Ｓｉ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ−Ｂ等のアモルファス合金を例示することができる。第１基板４１ａおよび第２基板４１ｂとしては、アルミナ基板等のセラミック基板や、ガラス基板等を例示でき、十分な剛性を得られるのであれば、プラスチック基板を用いてもよい。
【００３６】
（信号処理部６０の構成）
図４は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００の電気的構成を示すブロック図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、回路部の要部全体の構成を示す説明図、および回路部のうち、増幅部周辺の構成を示す説明図である。
【００３７】
本形態において、図４（ａ）、（ｂ）に示す回路部５は、概ね、図３（ｂ）に示す交番電流を励磁コイル４８に励磁信号として印加する励磁回路５０と、検出コイル４９に電気的に接続された信号処理部６０とを備えている。励磁回路５０は、図２に示す複数の磁気センサ素子４０の各々に対応する複数の励磁用ドライバアンプ５１と、複数の励磁用ドライバアンプ５１に対して励磁信号を順次供給するためのマルチプレクサ５２と、励磁指令信号から励磁信号を生成するアンプ５３とを備えており、複数の磁気センサ素子４０の励磁コイル４８に対して、励磁用ドライバアンプ５１で増幅された後の励磁信号を順次供給する。
【００３８】
信号処理部６０は、磁気センサ装置２０の検出コイル４９から出力されるセンサ出力信号から、残留磁束密度レベルに対応する第１信号Ｓ１、および透磁率レベルに対応する第２信号Ｓ２を生成し、上記の制御部（図示せず）は、かかる第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２と、媒体１と磁気センサ素子４０との相対位置情報に基づいて、媒体１における複数種類の磁気パターンの有無および形成位置を検出する。
【００３９】
より具体的には、信号処理部６０は、磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号を増幅する増幅部７０と、増幅部７０から出力された信号からピーク値およびボトム値を抽出する抽出部８０と、Ａ／Ｄコンバータ９１を備えたデジタル信号処理部９０とを有している。抽出部８０は、増幅部７０から出力された増幅信号を順次、後段に出力するマルチプレクサ８１と、クランプ回路８２と、クランプ回路８２から出力された信号のオフセット調整を行なうオフセット調整部８３とを備えている。クランプ回路８２は、増幅部７０から出力された増幅後のセンサ出力信号を整流する第１ダイオード８２１と、増幅部７０から出力された増幅後のセンサ出力信号の極性反転を行なう極性反転回路８２２と、極性反転回路８２２において極性反転された信号を整流する第２ダイオード８２３とを備えている。従って、オフセット調整部８３は、第１ダイオード８２１からの出力に対する第１オフセット調整回路８３１と、第２ダイオード８２３からの出力に対する第２オフセット調整回路８３２とを備えており、第１オフセット調整回路８３１および第２オフセット調整回路８３２は、オフセット調整用基準電圧生成回路８３１ａ、８３２ａと、オペアンプ８３１ｂ、８３２ｂとを備えている。
【００４０】
また、抽出部８０は、オフセット調整部８３の後段にホールド回路８４を備えており、ホールド回路８４の後段にゲイン設定部８５を備えている。ホールド回路８４は、第１オフセット調整回路８３１からの出力信号のピーク値をホードする第１ピークホールド回路８４１と、第２オフセット調整回路８３２からの出力信号のピーク値をホールドする第２ピークホールド回路８４２とを備えている。ここで、第２オフセット調整回路８３２には、増幅部７０から出力された信号を極性反転回路８２２で極性反転した後、第２ダイオード８２３で整流した後の信号が入力されている。このため、第２ピークホールド回路８４２は、増幅部７０から出力された増幅信号のボトム値をホールドするボトムホールド回路に相当する。
【００４１】
ゲイン設定部８５は、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値のゲインを設定するゲイン設定用第１アンプ８５１（メインアンプ）と、第２ピークホールド回路８４２（ボトムホールド回路）でホールドされた値のゲインを設定するゲイン設定用第２アンプ８５２（メインアンプ）とを備えており、第１ピークホールド回路８４１および第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値を所定のゲインに設定してデジタル信号処理部９０のＡ／Ｄコンバータ９１に出力する。
【００４２】
デジタル信号処理部９０は、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値と、第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値とを加算して第１信号Ｓ１を生成する加算回路９２と、第１ピークホールド回路８４１でホールドされた値と、第２ピークホールド回路８４２でホールドされた値とを減算して第２信号Ｓ２を生成する減算回路９３とを備えている。また、デジタル信号処理部９０は、切替制御信号、励磁指令信号、オフセット制御信号等を出力する制御信号出力部９４を備えている。このように構成したデジタル信号処理部９０からは、上位の制御部(図示せず)に対して第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２が出力され、上記の制御部では、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２に基づいて媒体１の真偽を判定する。より具体的には、上位の制御部には、第１信号Ｓ１および第２信号Ｓ２を磁気センサ素子４０と媒体１との相対位置情報に関係づけて、記録部に予め記録されている比較パターンとの照合を行って媒体１の真偽を判定する判定部を備えており、かかる判定部は、ＲＯＭあるいはＲＡＭ等といった記録部（図示せず）に予め記録されているプログラムに基づいて所定の処理を行い、媒体１の真偽を判定する。
【００４３】
（増幅部７０の詳細構成）
図５は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００の増幅部７０においてアンプに入力される信号等の説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、励磁信号、センサ出力信号および基準電圧の波形を示す説明図、およびセンサ出力信号と基準電圧の差をアンプで増幅した後の波形を示す説明図である。なお、図５（ａ）、（ｂ）には、励磁信号を実線Ｌ１で示し、センサ出力信号を実線Ｌ２で示し、基準電圧を実線Ｌ３で示し、センサ出力信号と基準電圧との差をアンプで増幅した後の信号を実線Ｌ４で示してある。
【００４４】
本形態の磁気パターン検出装置１００において、増幅部７０は、図４（ｂ）に示すように、複数の磁気センサ素子４０の各々に対応する複数のアンプ７１（プリアンプ）を備えており、かかるアンプ７１には、磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号と、基準電圧とが入力されている。ここで、増幅部７０は、励磁信号に連動して変化する信号を基準電圧として生成する基準電圧生成部７２を備えており、本形態において、アンプ７１には、基準電圧生成部７２によって生成された信号が基準電圧として入力されている。
【００４５】
本形態においては、基準電圧は、図５（ａ）、（ｂ）に実線Ｌ３で示す波形を備えており、かかる波形は、図５（ａ）に実線Ｌ１で示す励磁信号を微分した波形に相当する。従って、基準電圧は、励磁信号に連動して変化している。より具体的には、本形態において、基準電圧生成部７２は、キャパシタＣと抵抗ＲとからなるＣＲ微分回路７３であり、かかるＣＲ微分回路７３は、励磁信号を微分した信号を基準電圧として生成する。ここで、図５（ａ）、（ｂ）に実線Ｌ２で示すセンサ出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当するため、励磁信号を微分してなる基準電圧は、センサ出力信号に同期している。かかる基準電圧であれば、図５（ｂ）に示すように、センサ出力信号との差が小さいので、アンプ７１のゲインを高めても、図５（ｂ）に実線Ｌ４で示すように、アンプ７１からの出力信号は飽和することがない。
【００４６】
（検出原理）
図６は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００において媒体１に形成される各種磁気インクの特性等を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る磁気パターン検出装置１００において種類の異なる磁気パターンが形成された媒体１から磁気パターンの有無を検出する原理を示す説明図である。
【００４７】
まず、図１および図２に示す矢印Ｘ１の方向に媒体１が移動する際に媒体１の真偽を判定する原理を説明する。本形態において、媒体１の磁性領域１ａには、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンが形成されている。より具体的には、媒体１には、ハード材を含む磁気インキにより印刷された第１の磁気パターンと、ソフト材を含む磁気インキにより印刷された第２の磁気パターンとが形成されている。ここで、ハード材を含む磁気インキは、図６（ｂ１）にヒステリシスループによって、残留磁束密度Ｂｒや透磁率μ等を示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは高いが、透磁率μは低い。これに対して、ソフト材を含む磁気インキは、図６（ｃ１）にそのヒステリシスループを示すように、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒのレベルは低いが、透磁率μは高い。
【００４８】
従って、以下に説明するように、残留磁束密度Ｂｒと透磁率μとを測定すれば、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。より具体的には、透磁率μは保持力Ｈｃと相関性を有しているので、本形態では、残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとを測定していることになり、かかる残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとの比は、磁気インキ（磁性材料）によって相違する。それ故、磁気インキの材質の判別を行なうことができる。また、残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保持力Ｈｃ）の測定値は、インキの濃淡や、媒体１と磁気センサ装置２０との距離により変動するが、本形態では、磁気センサ装置２０が同一位置で残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μ（保持力Ｈｃ）を測定するため、残留磁束密度Ｂｒと保持力Ｈｃとの比によれば、磁気インキの材質を確実に判別することができる。
【００４９】
本形態の磁気パターン検出装置１００において、媒体１が矢印Ｘ１で示す方向に移動して磁気センサ装置２０を通過する際、まず、磁界印加用第１磁石３１から媒体１に磁界が印加され、磁界が印加された後の媒体１が磁気センサ素子４０を通過する。それまでの間、磁気センサ素子４０の検出コイル４９からは、図６（ａ３）に示すように、図６（ａ２）に示すセンサコア４１のＢ−Ｈカーブに対応する信号が出力される。従って、図４に示す加算回路９２から出力される第１信号Ｓ１、および減算回路９３から出力される第２信号Ｓ２は各々、図６（ａ４）に示す通りである。
【００５０】
ここで、フェライト粉等のハード材を含む磁気インキにより第１の磁気パターンが媒体１に形成されていると、かかる第１の磁気パターンは、図６（ｂ１）に示すように、高レベルの残留磁束密度Ｂｒを有する。このため、図７（ａ１）に示すように、磁界印加用磁石３０を媒体１が通過した際、第１の磁気パターンは、磁界印加用磁石３０からの磁界により、磁石となる。このため、磁気センサ素子４０の検出コイル４９から出力される信号は、図６（ｂ２）に示すように、第１の磁気パターンから直流的なバイアスを受けて、図６（ｂ３）および図７（ａ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧が矢印Ａ１、Ａ２で示すように、同一の方向にシフトするとともに、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量が相違する。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体１の移動に伴って変化する。従って、図４に示す加算回路９２から出力される第１信号Ｓ１は、図６（ｂ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４０を媒体１の第１の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ハード材を含む磁気インクにより形成された第１の磁気パターンは、透磁率μが低いため、信号Ｓ０のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第１の磁気パターンの残留磁束密度Ｂｒだけと見做すことができる。それ故、図４に示す減算回路９３から出力される第２信号Ｓ２は、磁気センサ素子４０を媒体１の第１の磁気パターンが通過しても変動せず、図６（ｂ４）に示す信号と同様である。
【００５１】
これに対して、軟磁性ステンレス紛等のソフト材を含む磁気インキにより第２の磁気パターンが媒体１に形成されていると、かかる第２の磁気パターンのヒステリシスループは、図６（ｃ１）に示すように、図６（ｂ１）に示すハード材を含む磁気インクによる第１の磁気パターンのヒステリシスカーブの内側を通り、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。このため、磁界印加用磁石３０を媒体１が通過した後も、第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒのレベルが低い。但し、第２の磁気パターンは透磁率μが高いため、図７（ｂ１）に示すように、磁性体として機能する。このため、磁気センサ素子４０の検出コイル４９から出力される信号は、図６（ｃ２）に示すように、第２の磁気パターンの存在によって透磁率μが高くなっている分、図６（ｃ３）および図７（ｂ２）に示す波形に変化する。すなわち、信号Ｓ０のピーク電圧は矢印Ａ３で示すように高い方にシフトする一方、ボトム電圧は、矢印Ａ４で示すように低い方にシフトする。その際、ピーク電圧のシフト量とボトム電圧のシフト量は絶対値が略等しい。しかも、かかる信号Ｓ０は、媒体１の移動に伴って変化する。従って、図４に示す減算回路９３から出力される第２信号Ｓ２は、図６（ｃ４）に示す通りであり、磁気センサ素子４０を媒体１の第２の磁気パターンが通過するたびに変動する。ここで、ソフト材を含む磁気インクにより形成された第２の磁気パターンは、残留磁束密度Ｂｒが低いため、信号のピーク電圧およびボトム電圧のシフトに影響しているのは、第２の磁気パターンの透磁率μだけと見做すことができる。それ故、図４に示す加算回路９２から出力される第１信号Ｓ１は、磁気センサ素子４０を媒体１の第２の磁気パターンが通過しても変動せず、図６（ｃ４）に示す信号と同様である。
【００５２】
このように、本形態の磁気パターン検出装置１００では、加算回路９２において磁気センサ素子４０から出力される信号のピーク値とボトム値とを加算した第１信号Ｓ１は、磁気パターンの残留磁束密度レベルに対応する信号であり、かかる第１信号Ｓ１を監視すれば、ハード材を含む磁気インキにより形成された第１の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。また、減算回路９３において磁気センサ素子４０から出力される信号のピーク値とボトム値とを減算した第２信号Ｓ２は、磁気パターンの透磁率μに対応する信号であり、かかる第２信号Ｓ２を監視すれば、ソフト材を含む磁気インキにより形成された第２の磁気パターンの有無および形成位置を検出することができる。それ故、磁界を印加したときの残留磁束密度Ｂｒおよび透磁率μが異なる複数種類の磁気パターンの媒体１における磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて識別することができる。
【００５３】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の磁気パターン検出装置１００では、信号処理部６０の増幅部７０において、励磁信号により励磁された磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号と、基準電圧とをアンプ７１に入力するにあたって、基準電圧生成部７２において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力する。このため、磁気センサ素子４０から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さい。従って、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ７１のゲインを高めることができ、Ｓ／Ｎ比を高めることができる。また、基準電圧は、励磁信号に連動して変化するため、センサ出力信号と基準電圧とは同期しており、センサ出力信号を適正に増幅することができる。
【００５４】
また、基準電圧生成部７２は、基準電圧として、励磁信号を微分した波形を備えた信号を生成するため、センサ出力信号と基準電圧との差を小さくすることができる。すなわち、センサ出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当するため、励磁信号を微分した波形の信号をアンプ７１の基準電圧として用いれば、センサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ゲインを高めることができる。
【００５５】
また、基準電圧生成部７２は、励磁信号を微分して基準電圧を生成するＣＲ微分回路７３を備えているため、キャパシタＣや抵抗Ｒといった安価な電気素子を用いて、励磁信号を微分して基準電圧を生成することができる。
【００５６】
また、本形態の磁気パターン検出装置１００では、共通の磁気センサ装置２０によって、磁気パターン毎の有無および形成位置を残留磁束密度レベルおよび透磁率レベルの双方に基づいて検出するため、残留磁束密度レベルの測定と、透磁率レベルの測定との間に時間差が発生しない。それ故、磁気センサ装置２０と媒体１とを移動させながら計測する場合でも、信号処理部６０は、簡素な構成で高い精度の検出を行なうができる。また、搬送装置１０についても、磁気センサ装置２０を通過する箇所のみに走行安定性が求められるだけなので、構成の簡素化を図ることができる。
【００５７】
さらに、本形態の磁気パターン検出装置１００によれば、ハード材およびソフト材の双方を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体１や、ハード材とソフト材の中間に位置する材料を含む磁気インキにより磁気パターンが形成されている媒体１についても、磁気パターンの検出を行なうことができる。すなわち、磁気特性が第１の磁気パターンと第２の磁気パターンの中間に位置するような磁気パターンについては、図６（ｄ１）に示すように、ヒステリシスループが、図６（ｂ１）に示すハード材の磁気パターンのヒステリシスループと図６（ｃ１）に示すソフト材の磁気パターンのヒステリシスループとの中間に位置するので、図６（ｄ４）に示す信号パターンを得ることができ、かかる磁気パターンについても、有無や形成位置を検出することができる。
【００５８】
しかも、本形態の磁気センサ装置２０において、磁界印加用磁石３０は、磁気センサ素子４０に対して媒体１の移動方向の両側に磁界印加用第１磁石３１と磁界印加用第２磁石３２として配置されている。このため、図１に示すように、矢印Ｘ１で示す方向に移動する媒体１を磁界印加用第１磁石３１によって着磁し、その後、磁気センサ素子４０によって、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができるとともに、矢印Ｘ２で示す方向に移動する媒体１を磁界印加用第２磁石３２によって着磁し、その後、磁気センサ素子４０によって、着磁した後の媒体１にバイアス磁界を印加した状態における磁束を検出することができる。それ故、本形態の磁気パターン検出装置１００を入出金機に用いれば、入金された媒体１の真偽を判定することができるとともに、出金される媒体１の真偽を判定することもできる。
【００５９】
［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の形態２に係る磁気パターン検出装置１００の回路部のうち、増幅部７０周辺の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００６０】
実施の形態１では、増幅部７０は、複数の磁気センサ素子４０の各々に対応する複数のアンプ７１が設けられていたが、本形態では、図８に示すように、複数の磁気センサ素子４０の後段にマルチプレクサ７７が設けられ、マルチプレクサ７７の後段にアンプ７１が設けられている。このため、複数の磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号は、マルチプレクサ７７によってアンプ７１に順次出力される。このため、複数の磁気センサ素子４０から出力されたセンサ出力信号を１つのアンプ７１で増幅することができるという利点がある。
【００６１】
また、本形態でも、実施の形態１と同様、増幅部７０では、ＣＲ微分回路７３を備えた基準電圧生成部７２において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力する。このため、磁気センサ素子４０から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ７１のゲインを高めることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００６２】
また、実施の形態１では、複数の磁気センサ素子４０の各々に対応する複数の励磁用ドライバアンプ５１が設けられていたが、本形態では、励磁用ドライバアンプ５１の後段にマルチプレクサ５４が設けられ、マルチプレクサ５４の後段に複数の磁気センサ素子４０が設けられている。このため、励磁用ドライバアンプ５１から出力された励磁信号は、マルチプレクサ５４によっての複数の磁気センサ素子４０に順次出力される。このため、１つの励磁用ドライバアンプ５１で複数の磁気センサ素子４０に励磁信号を供給することができるという利点がある。
【００６３】
なお、マルチプレクサ７７の切替え時に本来必要ではない信号、例えば、検出信号をマルチプレクサ７７で切替え時に生じるノイズ等を後段に通さないことを目的に、マルチプレクサ７７の切替えタイミングを微調整してもよいが、図８に示すように、アンプ７１の出力段にアナログスイッチ７９を追加して、ノイズ等を後段に通さないようにしてもよい。
【００６４】
［実施の形態３］
図９は、本発明の実施の形態３に係る磁気パターン検出装置１００の増幅部７０の構成を示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）は、増幅部７０周辺の構成を示す説明図、およびダミー用磁気センサ素子の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００６５】
実施の形態１、２では、ＣＲ微分回路７３を備えた基準電圧生成部７２を用いたが、本形態では、図９（ａ）に示すように、ダミー用磁気センサ素子７４を備えた基準電圧生成部７２を設けてある。従って、ダミー用磁気センサ素子７４によって、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力することができる。ここで、ダミー用磁気センサ素子７４は、図１に示す媒体移動路１１から離間した位置に設けられており、媒体１や磁気センサ素子４０から磁気的な影響を受けることがない。
【００６６】
かかるダミー用磁気センサ素子７４は、図９（ｂ）に示すように、図２（ｂ）および図３（ｂ）を参照して説明した磁気センサ素子４０と同一の構成を有しており、センサコア４１に励磁コイル４８および検出コイル４９が巻回された構造を有している。また、ダミー用磁気センサ素子７４の励磁コイル４８には、ダミーの励磁用ドライバアンプ５１０を介して励磁信号が供給され、ダミー用磁気センサ素子７４の検出コイル４９からの出力が基準電圧としてアンプ７１に供給されている。
【００６７】
このように構成した増幅部７０では、ダミー用磁気センサ素子７４は、励磁信号により励磁されて励磁信号を微分してなる信号を検出コイル４９から出力する。ここで、ダミー用磁気センサ素子７４からの出力信号は、励磁信号により発生する磁束の時間微分に相当し、励磁信号を微分した波形の信号である。このため、基準電圧とセンサ出力信号との差を極めて小さくすることができるので、ゲインを高めることができる。
【００６８】
なお、本形態では、実施の形態２をベースにして、ダミー用磁気センサ素子７４を備えた基準電圧生成部７２を設けたが、実施の形態１に対して、ダミー用磁気センサ素子７４を備えた基準電圧生成部７２を設けてもよい。
【００６９】
［実施の形態４］
図１０は、本発明の実施の形態４に係る磁気パターン検出装置１００の増幅部７０周辺の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１〜３と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７０】
実施の形態１〜３では、クランプ回路８２の後段にオフセット調整部８３を設けたが、本形態では、図１０に示すように、オフセット調整部８３において、第１オフセット調整回路８３１のオペアンプ８３１ｂ、および第２オフセット調整回路８３２のオペアンプ８３２ｂにキャパシタが設けられており、第１オフセット調整回路８３１および第２オフセット調整回路８３２は、第１積分回路８３５および第２積分回路８３６として構成されている。
【００７１】
このため、第１積分回路８３５は、アンプ７１から出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分し、第２積分回路８３６は、極性が負の信号成分を積分する。従って、アンプ７１から出力された信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。
【００７２】
また、本形態でも、実施の形態１と同様、増幅部７０では、ＣＲ微分回路７３を備えた基準電圧生成部７２において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力する。このため、磁気センサ素子４０から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ７１のゲインを高めることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００７３】
なお、本形態は、実施の形態１をベースに積分回路を設けた構成を適用したが、実施の形態２、３に積分回路を設けた構成を適用してもよい。
【００７４】
［実施の形態５］
図１１は、本発明の実施の形態５に係る磁気パターン検出装置１００のオフセット調整部８３周辺の構成を示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１〜４と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７５】
実施の形態１〜４では、増幅部７０に基準電圧生成部７２を設けたが、本形態では、図１１に示すように、増幅部７０に基準電圧生成部７２が設けられておらず、アンプ７１の基準電圧はグランド電位等の定電位である。
【００７６】
但し、本形態では、実施の形態４と同様、オフセット調整部８３において、第１オフセット調整回路８３１のオペアンプ８３１ｂ、および第２オフセット調整回路８３２のオペアンプ８３２ｂにキャパシタが設けられており、第１オフセット調整回路８３１および第２オフセット調整回路８３２は、第１積分回路８３５および第２積分回路８３６として構成されている。このため、第１積分回路８３５は、磁気センサ素子４０から出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分し、第２積分回路８３６は、極性が負の信号成分を積分する。従って、アンプ７１から出力された信号のパルス幅が狭い場合でも、極性が正の信号成分および極性が負の信号成分を各々、積分して振幅変化を面積変化に変換することができるので、簡素な構成で見かけのゲインを高めることができる。
【００７７】
［実施の形態６］
図１２は、本発明の実施の形態６に係る磁気パターン検出装置１００に用いた磁気センサ素子４０の説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１〜５と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００７８】
実施の形態１〜５では、磁気センサ素子４０および検出コイル４９のうち、励磁コイル４８のみに励磁信号が印加される構成であったが、本形態では、図１２に示すように、励磁コイル４８と検出コイル４９とが直列に接続されており、励磁コイル４８および検出コイル４９に励磁信号が印加される。また、励磁コイル４８と検出コイル４９との接続部分にアンプ７１が接続されており、励磁コイル４８と検出コイル４９との接続部分からアンプ７１に信号が差動出力される。
【００７９】
このように本形態では、センサ出力信号を差動出力として出力するための２つのコイル（励磁コイル４８および検出コイル４９）を備えており、差動出力がアンプ７１に出力される。このため、温度変化等の外乱れを吸収することができる等の利点がある。
【００８０】
また、本形態でも、実施の形態１と同様、増幅部７０では、ＣＲ微分回路７３を備えた基準電圧生成部７２において、励磁信号に連動して変化する信号を生成し、かかる信号を基準電圧としてアンプ７１に入力する。このため、磁気センサ素子４０から出力されるセンサ出力信号と基準電圧との差が小さいので、ブリッジ回路等といったコストが増大する回路を追加しなくても、アンプ７１のゲインを高めることができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００８１】
なお、本形態は、実施の形態１をベースに積分回路を設けた構成を適用したが、実施の形態２〜５に磁気センサ素子４０の差動出力を利用した構成を適用してもよい。
【００８２】
（その他の実施の形態）
上記形態では、媒体１と磁気センサ装置２０とを相対移動させるにあたって、媒体１の方を移動させたが、媒体１が固定で磁気センサ装置２０が移動する構成を採用してもよい。また、上記形態では、磁界印加用磁石３０に永久磁石を用いたが、電磁石を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ 媒体
１１ 媒体移動路
２０ 磁気センサ装置
４０ 磁気センサ素子
４８ 励磁コイル
４９ 検出コイル
６０ 信号処理部
７０ 増幅部
７１ アンプ
７２ 基準電圧生成部
７３ ＣＲ微分回路
７４ ダミー用磁気センサ素子
８３ オフセット調整部
１００ 磁気パターン検出装置
８３５ 第１積分回路
８３６ 第２積分回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、
前記信号処理部は、励磁信号により励磁された前記磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号を増幅する増幅部を備え、
当該増幅部は、前記センサ出力信号および基準電圧が入力されるアンプと、前記励磁信号に連動して変化する信号を前記基準電圧として生成する基準電圧生成部と、を備えていることを特徴とする磁気パターン検出装置。
【請求項２】
前記基準電圧は、前記励磁信号を微分した波形を備えた信号であることを特徴とする請求項１に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項３】
前記基準電圧生成部は、前記励磁信号を微分して前記基準電圧を生成するＣＲ微分回路を備えていることを特徴とする請求項２に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項４】
前記基準電圧生成部は、前記励磁信号により励磁されて当該励磁信号を微分してなる信号を前記基準電圧として出力するダミー用磁気センサ素子を備えていることを特徴とする請求項２に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記アンプから出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分する第１積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第２積分回路とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項６】
媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、
前記信号処理部は、前記センサ出力のうち、極性が正の信号成分を積分する第１積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第２積分回路とを備えていることを特徴とする磁気パターン検出装置。
【請求項７】
前記磁気センサ素子は、前記センサ出力信号を差動出力として出力するための複数のコイルを備えていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項１】
媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、
前記信号処理部は、励磁信号により励磁された前記磁気センサ素子から出力されたセンサ出力信号を増幅する増幅部を備え、
当該増幅部は、前記センサ出力信号および基準電圧が入力されるアンプと、前記励磁信号に連動して変化する信号を前記基準電圧として生成する基準電圧生成部と、を備えていることを特徴とする磁気パターン検出装置。
【請求項２】
前記基準電圧は、前記励磁信号を微分した波形を備えた信号であることを特徴とする請求項１に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項３】
前記基準電圧生成部は、前記励磁信号を微分して前記基準電圧を生成するＣＲ微分回路を備えていることを特徴とする請求項２に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項４】
前記基準電圧生成部は、前記励磁信号により励磁されて当該励磁信号を微分してなる信号を前記基準電圧として出力するダミー用磁気センサ素子を備えていることを特徴とする請求項２に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記アンプから出力された信号のうち、極性が正の信号成分を積分する第１積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第２積分回路とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【請求項６】
媒体の磁気特性を検出する磁気センサ素子と、該磁気センサ素子での検出結果に基づいて前記媒体の磁気パターンを検出する信号処理部と、を有する磁気パターン検出装置であって、
前記信号処理部は、前記センサ出力のうち、極性が正の信号成分を積分する第１積分回路と、極性が負の信号成分を積分する第２積分回路とを備えていることを特徴とする磁気パターン検出装置。
【請求項７】
前記磁気センサ素子は、前記センサ出力信号を差動出力として出力するための複数のコイルを備えていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の磁気パターン検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１６４７９４（Ｐ２０１１−１６４７９４Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４７８７（Ｐ２０１０−２４７８７）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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