JP2001092915A

JP2001092915A - 磁気検出装置

Info

Publication number: JP2001092915A
Application number: JP27040199A
Authority: JP
Inventors: 伸治 ▲吉▼行; Shinji Yoshiyuki; Kazuo Fukunaga; 和男福永
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、磁気カード等の磁気記録媒体や磁気
インクで印刷された紙幣等の被検知物体の磁気変化を検
出する磁気検出装置に関し、外乱ノイズの影響を除去し
て正確に磁気変化を検出することができる磁気検出装置
を提供することを目的とする。【解決手段】磁気センサ２、４を被検知物体６の移動方
向に所定距離だけ位置をずらして配置することにより、
被検知物体６上の磁気変化を所定の時間差を持って検出
することができる。一方、外乱ノイズは磁気センサ２、
４にほぼ同時に伝達されるため、磁気センサ２、４から
の出力信号を差動増幅することにより、外乱ノイズをキ
ャンセルして、被検知物体６の磁気変化に基づく信号だ
けを取り出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気カード等の磁
気記録媒体や磁気インクで印刷された紙幣等の被検知物
体上に記録された情報を読み出す情報読み取り装置に搭
載されて、被検知物体の磁気変化を検出する磁気検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、使用目的や用途に応じて各種情報
を磁気記録した磁気カードが利用されている。また、真
贋を判別できるように磁気インクで印刷された紙幣等が
用いられている。これら磁気カードや紙幣等に磁気記録
された情報を読み出すために、特開平１０−３４０４０
５号公報や特開平１０−３３４３００号公報等に記載さ
れた情報読み取り装置が用いられる。例えば特開平１０
−３４０４０５号公報に開示された情報読み取り装置
は、情報読み取り時に磁気検出装置のセンサ部と磁気カ
ードとが接触して双方の接触面が損耗してしまうのを防
止することを目的としている。そのため、微弱な磁界の
測定が可能で高感度な磁気インダクタンス型磁気センサ
を磁気カードの磁気ストライプ部に対して非接触で配置
するようにしている。磁気インダクタンス型磁気センサ
は、外部磁界によるインダクタンスの変化を利用して外
部磁界の強さに比例した信号を出力するようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】磁気カードや紙幣は、
情報読み取り装置の挿入口から挿入されて内部の搬送系
によって搬送され、磁気センサを通過して情報が検出さ
れる。このため、磁気センサでは、搬送モータや搬送路
から生じる機械振動ノイズあるいは電磁ノイズ等の外乱
ノイズが重畳された信号が検出されることになる。

【０００４】ところで、磁気カードの磁気ストライプ部
や紙幣の磁性インク等における磁気変化は極めて微弱で
あり、これを非接触で検出して判定可能なレベルの出力
を得るには、増幅回路を設けて検出信号を増幅する必要
が生じる。これは、磁気インダクタンス型磁気センサに
限らずＭＲ（磁気抵抗素子）センサや差動トランスセン
サ等を用いた場合においても同様である。

【０００５】ところが、検出信号を増幅すると上記の外
乱ノイズ成分も増幅されてしまうため、磁気変化に基づ
く信号だけを取り出すことが困難で正確に磁気変化を検
出することができなくなるという問題が生じる。

【０００６】本発明の目的は、外乱ノイズの影響を除去
して正確に磁気変化を検出することができる磁気検出装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、移動する被
検知物体上の磁気変化を検出する磁気センサを備えた磁
気検出装置であって、少なくとも２個の前記磁気センサ
を前記被検知物体の移動方向に所定距離だけずらして配
置したことを特徴とする磁気検出装置によって達成され
る。

【０００８】２個の前記磁気センサを前記被検知物体の
移動方向に所定距離だけずらして配置することにより、
２個の前記磁気センサは所定の時間差で前記被検知物体
上の磁気変化を検出する。一方、外乱ノイズは２個の前
記磁気センサにほぼ同時に伝達される。従って、２個の
前記磁気センサからの出力信号を差動増幅することによ
り、外乱ノイズをキャンセルして、前記被検知物体の磁
気変化に基づく信号だけを取り出すことができるように
なる。

【０００９】上記本発明の磁気検出装置であって、前記
所定距離は、前記被検知物体の移動方向における前記磁
気センサの磁気検出面の幅より短いことを特徴とする。
好ましくは、前記所定距離は、前記被検知物体の移動方
向における前記磁気検出面の幅のほぼ１／４〜３／４で
あることを特徴とする。前記所定距離が０以外で本発明
の作用効果は生じるが、前記所定距離が前記被検知物体
の移動方向における前記磁気センサの幅のほぼ１／２で
２個の前記磁気センサからの出力信号の差動増幅出力は
最大になり、ＳＮ比を向上させることができる。このた
め、実用上１／２とその両側を含む１／４〜３／４を用
いることが好ましい。

【００１０】また、上記本発明の磁気検出装置であっ
て、前記２個の磁気センサは、移動する前記被検知物体
の移動路を挟んで磁気検出面を対向させて配置されてい
ることを特徴とする。移動する前記被検知物体を挟み込
むように前記２個の磁気センサの磁気検出面を対向させ
て配置することにより、前記被検知物体の移動方向に対
する２個の前記磁気センサの配置位置を変更できる自由
度を高くすることができる。さらに、前記２個の磁気セ
ンサの前記磁気検出面を前記被検知物体に対向させるこ
とにより、前記被検知物体が移動中に磁気記録面の法線
方向にずれてしまっても、前記被検知物体の磁気記録面
の両側に２個の前記磁気センサが配置されているため、
少なくともいずれか一方の前記磁気センサで確実に前記
被検知物体の磁気変化を捕捉することが可能になる。

【００１１】上記本発明に記載の磁気検出装置であっ
て、前記磁気センサは、非接触で前記被検知物体上の磁
気変化を検出することを特徴とする。非接触で磁気変化
の検出ができることにより、前記磁気センサ及び前記被
検知物体表面の損耗を防止することができる。

【００１２】上記本発明の磁気検出装置であって、少な
くとも２個の前記磁気センサの各出力信号は、差動増幅
されて磁気変化に基づく信号として出力されることを特
徴とする。このように本発明によれば、極めて小さい磁
気変化を非接触で検出することができるようになる。ま
た、外乱ノイズに強い非接触式磁気検出装置を実現でき
るようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による磁気
検出装置を図１乃至図４を用いて説明する。まず、本実
施の形態による磁気検出装置の概略の構成を図１を用い
て説明する。図１（ａ）は、本磁気検出装置の磁気セン
サ配置領域近傍の側面を示し、図１（ｂ）は、同平面を
示している。図１において、移動する被検知物体（例え
ば、磁性インクで印刷された紙幣）６上の磁気変化を検
出する２個の磁気センサ２、４が被検知物体６の移動方
向に所定距離だけずらされて配置されている。本例で
は、磁気センサ２の方が磁気センサ４より先に被検知物
体６の磁気変化を検出するように配置されている。ま
た、２個の磁気センサ２、４は、移動する被検知物体６
を挟み込むようにして磁気検出面を対向させて配置され
ている。図１（ｂ）から明らかなように、２個の磁気セ
ンサ２、４は直径（幅）ｄの同一円形状の磁気検出面を
有しており、本例では、２個の磁気センサ２、４は被検
知物体６の移動方向にｄ／２だけずれて配置されてい
る。また、図１（ａ）に示すように、磁気センサ２、４
は、被検知物体６表面に凹凸があっても、あるいは被検
知物体６が多少撓んでいても、被検知物体６上の磁気変
化を非接触で検出するように所定の空隙を持って配置さ
れている。

【００１４】磁気センサ２、４の磁気検出面が被検知物
体６の移動路を挟んで対向配置されているため、被検知
物体６の移動方向に磁気センサ２、４を移動させても磁
気センサ２、４が干渉し合うことはない。従って、被検
知物体６の移動方向の磁気センサ２、４間距離をｄ／２
より短くしたり長くしたりする調整は容易に行えるよう
になっている。また、被検知物体６が移動中に撓んで磁
気記録面がその法線方向にずれてしまっても、磁気セン
サ２、４の磁気検出面がそれぞれ被検知物体６の表面及
び裏面に対向配置されるため、少なくともいずれか一方
の磁気センサ２、４で確実に被検知物体６の磁気変化を
捉えることが可能になる。

【００１５】被検知物体６は、使用目的や用途に応じて
各種情報を磁気記録した磁気カードや、真贋を判別でき
るように磁気インクで印刷された紙幣等である。磁気カ
ードは、基材に磁性体を塗布し、所定の密度で磁化方向
を変えて磁気記録したものである。磁気カードや磁気を
帯びた紙幣の磁化方向は、カードや紙幣の移動方向に対
し平行であっても直交していてもよく、またカードや紙
幣の表面において水平磁化されていても垂直磁化されて
いてもよい。さらに、磁性体の膜厚を移動方向に対して
変化させて情報が記録されているものでもよい。被検知
物体６は、図示を省略した挿入口から挿入されて搬送系
（図示せず）によって搬送されて、磁気センサ２、４間
の空隙を通過するようになっている。

【００１６】次に、磁気センサ２、４の概略の構成を図
２を用いて説明する。図２は差動トランスを使用した磁
気センサを示している。駆動コイルＬ１、基準コイルＬ
２、及び検出コイルＬ３がコアに巻回されている。駆動
コイルＬ１を高周波で駆動すると、出力Ｖ０は、Ｖ０＝
（Ｖ２−Ｖ３）となる。磁気変化を検出する基準レベル
における基準コイルＬ２、検出コイルＬ３の出力電圧を
それぞれＶ２０、Ｖ３０とし、Ｖ３０＝Ｖ２０となるよ
うに調整しておく。こうすると、磁気変化による検出コ
イルＬ３の出力変化ΔＶ３に対し、出力Ｖ０＝Ｖ２０−
（Ｖ３０＋ΔＶ３）＝―ΔＶ３となって、磁気変化ΔＶ
３がそのまま出力Ｖ０として得られる。

【００１７】次に、磁気センサ２、４からの出力信号の
処理について図３を用いて説明する。図３は磁気センサ
２、４からの出力信号Ｖ０１、Ｖ０２の処理回路をブロ
ック図で示している。図３に示すように、磁気センサ
２、４からの出力信号Ｖ０１、Ｖ０２は差動増幅器８に
入力する。差動増幅器８からは２つの信号の差分Ｖ０１
−Ｖ０２を増幅した信号ＶＳが出力される。差動増幅器
８からの出力信号ＶＳは比較回路１０に入力し、基準信
号発生回路１２で発生させた基準信号ＶＲと比較され
る。比較された結果は所定の出力装置（図示せず）から
表示されたり、印字されて出力されるようになってい
る。

【００１８】次に、本実施の形態による磁気検出装置の
動作を図１乃至図３に加えて図４及び図５を用いて説明
する。まず、被検知物体６の進行方向に距離ｄ／２だけ
ずれて、且つ所定間隙で対向する２個の磁気センサ２、
４の間に、図示を省略した挿入口から挿入されて搬送系
（図示せず）によって搬送された被検知物体６が移動し
てくると、磁気センサ２、４により被検知物体６表面の
磁気変化が検出される。磁気センサ２は、被検知物体６
の表面側から磁気変化の検出を行い出力信号Ｖ０１を差
動増幅器８に出力する。また、磁気センサ４は、被検知
物体６の裏面側から磁気変化の検出を行って出力信号Ｖ
０２を差動増幅器８に出力する。

【００１９】図４（ａ）は差動増幅器８に入力される磁
気センサ２の出力信号Ｖ０１を示している。また図４
（ｂ）は差動増幅器８に入力される磁気センサ４の出力
信号Ｖ０２を示している。さらに図４（ｃ）は、差動増
幅器８からの出力信号ＶＳを示している。各図とも横軸
は時間を表し、縦軸は信号レベルを表している。

【００２０】時刻ｔ１において、例えば搬送系から発生
した機械振動等による外乱ノイズｎが磁気センサ２、４
に伝達されると、磁気センサ２の出力信号Ｖ０１にはノ
イズ成分ｎ１が重畳し、一方、磁気センサ４の出力信号
Ｖ０２にはノイズ成分ｎ２が重畳する。磁気センサ２、
４は被検知物体６の移動方向に所定距離（本実施形態で
はｄ／２）だけ離れているが、ノイズ源からのノイズの
伝達経路がほぼ同一であるとみなせる限り、これらのノ
イズ成分ｎ１、ｎ２は同時刻でほぼ同一の信号レベルと
なる。従って、図４（ｃ）に示すように差動増幅器８で
これらは相殺され、ノイズ成分が除去された出力信号Ｖ
Ｓを得ることができる。

【００２１】時刻ｔ２やｔ３において、被検知物体６上
の磁気変化に基づく信号成分Ｓ１、Ｓ３が磁気センサ２
で検出されたとすると、磁気センサ４では時間ｔｏだけ
遅れて信号成分Ｓ２、Ｓ４として検出される。この時間
遅れｔｏは、被検知物体６の移動速度及び、被検知物体
６の移動方向における磁気センサ２、４の距離により決
まる。

【００２２】これらの信号は差動増幅器８に入力され
て、出力信号ＶＳ＝Ｓ１−Ｓ２（あるいはＶＳ＝Ｓ３−
Ｓ４）が得られる。時刻ｔ２やｔ３において、時刻ｔ１
の場合と同様の外乱ノイズｎが磁気センサ２、４に伝達
したとしても、上述と同様にして差動増幅器８でこれら
は相殺され、ノイズ成分が除去された出力信号ＶＳを得
ることができる。

【００２３】なお、磁気センサ２の信号成分Ｓ１（又は
Ｓ３）と、磁気センサ４の信号成分Ｓ２（又はＳ４）
は、例えば、被検知物体６上の磁気変化がその表面及び
裏面でほぼ同一レベルであり、被検知物体６が磁気セン
サ２、４の空隙のほぼ中心を通過するような場合等にほ
ぼ同一レベルの信号強度として得られる。しかしなが
ら、被検知物体６が磁気カードあるいは磁気インクで印
刷された紙幣であるか否かを判別すればよい場合には、
外乱ノイズ成分が除去された高いＳＮ比の出力信号ＶＳ
が得られればよいので、信号成分Ｓ１とＳ２（又はＳ３
とＳ４）が同一の信号レベルで検出される必要はない。

【００２４】差動増幅器８から出力された信号ＶＳは比
較回路１０に入力され、基準信号発生回路１２で発生さ
せた基準信号ＶＲと比較される。被検知物体６が磁性体
を塗布されたカードや紙であるか否かを判別するだけの
場合には、閾値として所定の一定電圧レベルを基準信号
ＶＲとして比較回路１０に出力させればよく、磁気カー
ドや紙幣に記録された特別な磁気パターンが出力信号Ｖ
Ｓから得られる場合には、比較回路１０に当該磁気パタ
ーンに対応した信号を基準信号ＶＲとして出力させれば
よい。比較回路１０での比較結果に基づき、例えば、被
検知物体６が磁気カードあるいは紙幣であると判断され
たら、被検知物体６をさらに搬送して磁気記録情報を読
み出す行程に移行し、被検知物体６が磁気カードあるい
は紙幣でないと判断したら、その旨を表示装置に表示す
ると共に、被検知物体６を排出する動作に移行して磁気
検出の一連の処理を終了する。

【００２５】次に、被検知物体６の移動方向に並ぶ磁気
センサ２、４間の距離の調整について図５を用いて説明
する。図５に示すグラフは、差動増幅器８からの出力信
号ＶＳの最大出力レベルを示しており、被検知物体６の
移動方向における２つの磁気センサ２、４の中心間の距
離ｌを横軸にとり、縦軸に信号レベル（電圧：Ｖ）をと
っている。また、グラフ左下には、磁気センサ２、４の
位置関係を示す模式図を示している。模式図において実
線で示したように磁気センサ２、４の中心間の距離ｌが
ゼロで両者のずれがない状態では、差動増幅器８からの
出力信号ＶＳは、外乱ノイズと共に磁気変化に基づく検
出信号も相殺してしまうのでゼロになる。また、図中波
線２’で示すように磁気センサ２が相対的に移動して磁
気センサ４との中心間距離ｌがｄ以上、つまり、両者の
磁気検出面がオーバーラップしない状態では、各磁気セ
ンサ２、４の磁気変化に基づく検出信号は相互に独立し
て差動増幅器８から出力されるので、信号ＶＳは、磁気
センサ１個分の最大信号レベルとなる。そして、距離ｌ
が０＜ｌ＜ｄ／２の範囲で最大電圧レベルはほぼ単調に
増加し、ｄ／２＜ｌ＜ｄの範囲でほぼ単調に減少する。
従ってｌ＝ｄ／２及びそれに近い値に磁気センサ２、４
の中心間の距離を設定すると、さらにＳＮ比を改善する
ことが可能になる。

【００２６】但し、距離ｌが大きくなるに従って、磁気
センサ２、４にそれぞれ伝達する外乱ノイズの相関が低
くなるので、外乱ノイズの低減を第１目的とするなら、
ｌ＝０に近づける必要がある。しかし信号レベルは近づ
けすぎると小さくなってしまうので、実用上は、被検知
物体６の移動方向における２つの磁気センサ２、４の中
心間の距離ｌはｄ／４＜ｌ＜３ｄ／４の範囲にあること
が望ましく、さらに、磁気センサ２、４の位置における
外乱ノイズの伝達関数や、被検知物体６から磁気センサ
２、４までの距離、被検知物体６の記録密度、センサ感
度等を考慮して最適位置を決定することができる。

【００２７】ここで、本実施の形態による磁気センサ
２、４の磁気検出面の直径ｄについて図６を用いて説明
する。図６は磁気検出面の中心部を検出面に直交する方
向に切断した部分断面を示している。図６に示すように
筐体２０内部にはコイルボビン２２が収納されている。
コイルボビン２２は円筒形状の筒周囲に形成した３カ所
の凹部を有しており、円筒中心軸が図中上下に向くよう
に配置されている。コイルボビン２２には、図中下段の
凹部にコイルＬ３が巻回され、次段にコイルＬ１、上段
にコイルＬ２がそれぞれ巻回されている。このコイルボ
ビン２２の底面２４が磁気検出面となっている。従っ
て、本実施の形態では、磁気センサ２、４の磁気検出面
の直径ｄは、すなわちコイルボビン２の底面２４の直径
と同じになる。なお、本実施の形態では、センサの磁気
検出面が円形であるために、２つの磁気センサ２、４の
磁気検出面の幅を直径ｄを用いて規定しているが、例え
ば、センサの磁気検出面が角型形状等の場合には、磁気
検出面の被検知物体６の移動方向の最大長さが磁気検出
面の幅ｄに相当する。

【００２８】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、磁気センサ２、４を被検知物体６の移動方向に所定
距離だけ位置をずらして配置することにより、被検知物
体６上の磁気変化を所定の時間差を持って検出すること
ができる。一方、外乱ノイズは磁気センサ２、４にほぼ
同時に伝達されるため、磁気センサ２、４からの出力信
号を差動増幅することにより、外乱ノイズをキャンセル
して、被検知物体６の磁気変化に基づく信号だけを取り
出すことができるようになる。

【００２９】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態では磁気セ
ンサ２、４として、差動トランスを用いた磁気センサを
用いたが、本発明はこれに限られず、他の磁気センサ、
例えば、ＭＲセンサ、磁気インダクタンス型磁気センサ
等を用いることができる。ここで、例えばＭＲセンサの
場合における磁気検出面の幅ｄは以下のように規定され
る。図７はＭＲセンサを磁気検出面に直交し且つ移動方
向に平行な方向に切断した部分断面を示している。図７
に示すように、筐体３０内の支持部３２上にはＭＲ素子
部３４が取り付けられている。支持部３２に対してＭＲ
素子部３４の反対側には永久磁石３６が固定されてい
る。ＭＲ素子部３４には、被検知物体６の移動方向に沿
ってＭＲ素子３８とＭＲ素子４０が所定の間隔で並んで
配置されている。これらＭＲ素子３８とＭＲ素子４０が
露出した露出面４２が磁気検出面となる。従って、ＭＲ
センサにおける磁気検出面の幅は、ＭＲ素子部３４の露
出面４２の移動方向の幅ｄとなる。

【００３０】また、上記実施の形態では、移動する被検
知物体６を挟み込むようにして２個の磁気センサ２、４
の磁気検出面を対向させて配置したが、本発明はこれに
限られず、磁気センサ２、４を並列させて２つの磁気検
出面が被検知物体６の表面又は裏面の一方に向くように
配置してもよい。但し、この場合には磁気センサ２、４
の大きさに依存して配置距離を短くする自由度が低下す
る。

【００３１】また、上記実施の形態では２個の磁気セン
サ２、４を被検知物体６の移動方向に平行に配置した
が、本発明はこれに限られず、被検知物体６の移動方向
にずらすと共に、移動方向と直交する方向にもずらすこ
とができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、極めて小
さい磁気変化を非接触で検出することができるようにな
る。また、外乱ノイズに強い非接触式磁気検出装置を実
現できる。従って、磁気カード読み取り機、紙幣判別装
置など磁気記録媒体を取り扱う情報読み取り装置に好適
に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による磁気検出装置の磁
気センサ配置領域近傍の概略の構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態による磁気検出装置の磁
気センサの概略の構成を示す図である。

【図３】本発明の一実施の形態による磁気検出装置の磁
気センサからの出力信号の処理回路を示すブロック図で
ある。

【図４】本発明の一実施の形態による磁気検出装置の差
動増幅器８の動作を示す図である。

【図５】本発明の一実施の形態による磁気検出装置の２
個の磁気センサの配置関係を示す図である。

【図６】本発明の一実施の形態による磁気検出装置の磁
気検出面の幅ｄについて説明する図である。

【図７】ＭＲセンサの磁気検出面の幅ｄについて説明す
る図である。

【符号の説明】

２、４磁気センサ６被検知物体８差動増幅器１０比較回路１２基準信号発生回路２０、３０筐体２２コイルボビン２４、４２磁気検出面３６永久磁石３８、４０ＭＲ素子４２ＭＲ素子部

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動する被検知物体上の磁気変化を検出す
る磁気センサを備えた磁気検出装置であって、少なくとも２個の前記磁気センサを前記被検知物体の移
動方向に所定距離だけずらして配置したことを特徴とす
る磁気検出装置。
【請求項２】請求項１記載の磁気検出装置であって、前記所定距離は、前記被検知物体の移動方向における前
記磁気センサの磁気検出面の幅より短いことを特徴とす
る磁気検出装置。
【請求項３】請求項２記載の磁気検出装置であって、前記所定距離は、前記磁気検出面の幅のほぼ１／４〜３
／４であることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁
気検出装置であって、前記２個の磁気センサは、移動する前記被検知物体の移
動路を挟んで前記磁気検出面を対向させて配置されてい
ることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁
気検出装置であって、前記磁気センサは、非接触で前記被検知物体上の磁気変
化を検出することを特徴とする磁気検出装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁
気検出装置であって、前記磁気センサの各出力信号は、差動増幅されて磁気変
化に基づく信号として出力されることを特徴とする磁気
検出装置。