CN104797952B - 磁性传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明力图简化多个磁性检测元件的输出信号的读取电路，提高磁性图案的读取分辨率。磁性传感器装置由磁性检测元件(11)、以及用于对磁性检测元件(11)以一定方向的磁力线来施加偏置磁场的磁体(13)构成。磁性传感器装置用磁性检测元件对具有磁性图案的介质通过偏置磁场时的磁场变动进行检测以作为电信号，并读取介质的磁性图案。多个磁性检测元件(11)沿与介质的相对移动方向交叉的读取线进行排列。多个读取开关(22)与各磁性检测元件(11)和多个磁性检测元件(11)的共通的输出线(28)相连接。磁性传感器装置包括移位寄存器(23)，该移位寄存器(23)逐一地依次闭合读取开关(22)，将磁性检测元件(11)的输出逐一地依次取出至共通的输出线(28)。

Description

磁性传感器装置

技术领域

本发明涉及检测磁性墨水印刷物、磁性存储介质、磁性狭缝刻度尺(slit scale)等介质的磁性图案的磁性传感器装置。

背景技术

例如，为了将用于纸币、支票等需要高安全机能的介质的、以磁性墨水来进行印刷的图案转换成电信息，并利用该信息来判定介质的真伪，而使用磁性传感器装置。在自动售货机、售票机等支付金额较少且要求降低装置成本的设备中，使用2～5个霍尔元件等磁性检测元件来作为磁性图案读取单元，在介质(纸币)的传送方向上呈带状地对多条线的磁信息进行检测，以进行介质的检测、种类的判别、真伪的鉴别。在这样的磁性传感器装置中，由于只对磁性图案信息的特定部位进行读取，当作为对象的介质(要判定的磁性图案)的种类发生变化时，需要变更读取单元。

另一方面，在要求高度的纸币鉴别的纸币回流型ATM(自动取款机)、商用点钞机或纸币分类机所使用的磁性传感器装置中，在纸币处理单元内配置横跨纸币或支票的整个宽度的多个磁性检测元件，使得能用于判别或鉴别更多的磁信息。

在专利文献1中，记载有一种磁性体检测装置，该磁性体检测装置包括：配置于磁性体的移动路径的中途的磁阻传感器；沿磁性体的移动方向排列有S极和N极的下侧磁体；以及沿磁性体的移动方向排列有N极和S极的上侧磁体等。对下侧磁体和上侧磁体进行配置，使得下侧磁体的S极与上侧磁体的N极隔着磁性体的移动路径而相对，并使得下侧磁体的N极与上侧磁体的S极隔着磁性体的移动路径而相对。

在专利文献1的磁性图像传感器中，呈直线状地排列有多个磁阻传感器。将来自各磁阻传感器的输出信号同时或按照时间序列提供给处理电路，并作为一维的图像信号来保存于处理电路。每次磁性体以规定间距进行移动时都进行这样的读取动作，从而能获得二维的磁性图案图像。

在专利文献1中，记载有用A-D转换器将多个磁阻传感器的输出信号转换成数字值来执行信号处理的情况。在这种情况下，为了对输出信号进行采样，使得信息关于时间离散。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/014546号

发明内容

发明所要解决的问题

磁性传感器装置对每个磁性检测元件用由模拟电路所构成的读取电路来单独进行读取。因此，能沿传送方向获得连续的磁信号输出。然而，虽然能沿传送方向以高分辨率进行读取，但在读取宽度方向上磁性检测元件的间隔为10mm左右，与印刷于介质的磁性图案相比，宽度方向的分辨率不高。

另外，虽然也提出有读取宽度方向的分辨率更高的磁性传感器装置，但读取速度较慢，无法满足实际设备所需要的纸币等的介质传送速度。此外，即使对于这些磁性传感器，各磁性检测元件的输出也作为模拟信息来进行输出，因此，需要设计和使用对来自磁性检测元件的输出进行处理的模拟电路。为了提高磁性传感器装置的分辨率，需要准备数量与磁性检测元件相同的模拟电路，从而会阻碍磁性图案检测的分辨率的提高。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，力图简化多个磁性检测元件的输出信号的读取电路，提高磁性图案的读取分辨率。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的磁性传感器装置由磁性检测元件、以及用于对磁性检测元件以一定方向的磁力线来施加偏置磁场的偏置磁体构成。磁性传感器装置用磁性检测元件对具有磁性图案的介质通过偏置磁场时的磁场变动进行检测以作为电信号，并读取介质的磁性图案。在磁性传感器装置中，沿与介质的相对移动方向交叉的读取线，排列多个磁性检测元件。多个开关与各磁性检测元件及多个磁性检测元件的共通的输出线相连接。而且，开关控制部逐一地依次闭合开关，逐一地依次将磁性检测元件的输出取出至共通的输出线。

发明效果

根据本发明的磁性传感器装置，将沿读取线排列的多个磁性检测元件的输出依次取出至共通的输出线，因此，能力图简化多个磁性检测元件的输出信号的读取电路，提高磁性图案的读取分辨率。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的磁性传感器装置的概念图。

图2是磁性传感器装置中的介质传送的概念图。

图3是表示实施方式1所涉及的磁性传感器装置的结构例的框图。

图4是表示实施方式1所涉及的校正电路的结构例的框图。

图5是表示磁性检测元件的输出的示意图。

图6是表示偏移调整后的磁性检测元件的输出的示意图。

图7A是表示磁性检测元件的输出的示例的图。

图7B是图7A的被虚线椭圆所包围的部分的放大图。

图8A是表示磁性检测元件的输出的采样的示例的图。

图8B是图8A的被虚线椭圆所包围的部分的放大图。

图9是表示实施方式1所涉及的磁性图案读取序列的图。

图10是表示本发明的实施方式2所涉及的校正电路的结构例的框图。

图11是表示实施方式2所涉及的死区范围的示例的图。

图12是表示实施方式2所涉及的磁性检测元件的输出选择的示例的图。

图13是表示磁性检测元件的绝对值输出的示意图。

图14是对每个磁性检测元件的输出定时之差进行说明的图。

图15A是表示线起始元件及线最终元件的输出位置的图。

图15B是表示输出定时的不同所引起的误差的图。

图16是表示磁性检测元件的输出采样的误差的图。

图17是表示本发明的实施方式3所涉及的磁性图案读取序列的图。

图18是表示移动平均化处理的结构例的框图。

图19A是表示磁性检测元件的输出的噪音及移动平均的概念图。

图19B是图19A的被虚线椭圆所包围的部分的放大图。

图20是表示信号校正处理部所具备的输出运算部的示例的框图。

图21是表示输出每个单位传送时间的平均值的情况下的输出运算的图。

图22是表示不同输出运算的示例的图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对图中相同或相当的部分标注相同的标号。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式所涉及的磁性传感器装置的概念图。实施方式所涉及的磁性传感器装置包括磁性检测模块1和信号读取电路2。磁性检测模块1由安装有多个磁性检测元件11的基板12、以及磁体13构成。

多个磁性检测元件11沿与具有磁性图案的介质的传送方向(相对移动方向)交叉的读取线进行排列。磁性检测元件11例如是半导体磁阻(SMR)元件。磁性检测元件11例如以0.5mm的固定间隔横跨200mm宽度呈直线状地配置于基板12上。在这种情况下，磁性检测元件11的数量为400个。

基板12配置于两个磁体13之间。将磁体13配置成沿一定方向对磁性检测元件11施加磁力线，一定强度的磁场恒定地施加于磁性检测元件11。半导体磁阻元件感测磁场的方向为与元件的检测面垂直的方向，因此，在这种情况下，沿相对于元件的检测面垂直的方向施加偏置磁场。在图1中，利用两个磁体13沿多个磁性检测元件11的排列方向形成基本一样的磁场。

基板12上形成有用于对各磁性检测元件11施加偏置电压的布线和电极、以及用于连接磁性检测元件11与输出电路的布线和电极。包括用于读取基板12的磁性检测元件11的输出的半导体电路的信号读取电路2与基板12相连接。基板12和信号读取电路2通过例如Au线、Al线与基板12的电极相连接。另外，成为基准的偏置电压的电源线与基板12的偏置电极相连接。

在信号读取电路2中，磁性检测元件11的输出分别经由门电路和放大器等单独读取电路21，与读取开关22相连接。从各磁性检测元件11输出分别以规定的偏移电压为基准而正负振荡的信号。在读取线的位置上不存在磁性图案的空白期间、例如磁性检测模块1内不存在纸币等介质的期间内，对各个磁性检测元件11所具有的偏移电压的偏差、温度变动进行检测，对该偏差、温度变动量预先进行存储。在读取位置上存在磁性图案而读取信号时，在单独读取电路21中对各个偏移电压的偏差和温度变动进行校正，并进行规定的放大。

对每个磁性检测元件11设置读取开关22，所述读取开关22经由单独读取电路21与磁性检测元件11相连接。读取开关22的另一端经由多个磁性检测元件11共通的共通放大电路26与输出线28相连接。

根据移位寄存器23中与各读取开关22相对应的比特位的状态，分别对读取开关22的通/断进行控制。由数据线24，仅对与一端的读取开关22相对应的移位寄存器23的比特位进行数据设置使得读取开关22成为导通，对其它比特位进行数据设置使得开关成为断开。若通过时钟线25对移位寄存器23施加时钟，则数据沿一个方向移位至相邻的比特位。利用比特位移位、例如以从最终端的比特位溢出的数据输入到起始的比特位(即，数据在移位寄存器23中巡回)的方式构成电路。每次施加时钟时，数据都移位至相邻的比特位，因此，能从一端开始逐一地依次接通读取开关22。其结果是，只将所对应的读取开关22导通的一个磁性检测元件11的输出输入到共通放大电路26。

将以下动作定义为读取循环：即，将多个磁性检测元件11的所有磁性检测元件11的输出每个一次地取出至共通的输出线28。在进行读取循环的期间，将控制信号27导通，将磁性检测元件11的输出与单独读取电路21相连接。然后，在移位寄存器23中使读取开关22成为导通的数据进行一次循环，从而能执行读取循环。移位寄存器23是开关控制部的一个示例。读取循环的执行并不局限于上述利用移位寄存器23的方法。

图2是磁性传感器装置中的介质传送的概念图。在图2中，对基板12和下侧的磁体13进行汇总，用磁性传感器单元14来表示。用传送辊R来传送成为读取磁信息的对象的介质S，介质S以传送速度V(mm/sec)通过磁性检测元件11的读取线D。成为用磁性传感器装置10来读取磁信息的对象的介质S例如是具有用磁性墨水印刷有规定图样的磁性图案P的纸币、支票、其它有价证券等。介质S沿与磁性检测元件11的排列方向相交的方向、例如与排列方向正交的方向，在图1上的磁体13与基板12之间进行传送。与介质S的传送同时反复执行读取循环，从而在每个读取循环中横跨多个磁性检测元件11地逐一地依次将到达读取线D的磁性图案P所对应的磁性检测元件11的输出取出至输出线28。

将沿读取线D取出多个磁性检测元件11的输出的动作称为主扫描。另外，将传送介质S(使其相对移动)而反复进行读取循环的动作称为副扫描。在磁性传感器装置10中，主扫描的磁性检测元件11的输出按照时间序列出现在一个输出线28上，主扫描的输出在每个读取循环中重复并且按照时间序列出现在一个输出线28上。由此，能作为时间序列的信号而在一个输出线28上获得介质S的磁性图案P的二维信息。

图3是表示实施方式1所涉及的磁性传感器装置的结构例的框图。输出至对于磁性检测元件11共通的信号线的磁信息的信号从信号读取电路2向共通的信号处理部3转移。在信号处理部3中，用偏移放大电路4再次对信号进行放大并附加偏移电压，使得成为适合于后级处理的信号的动态范围。

此外，将实施共通模拟处理后的信号传送至将模拟信号数字化的模数转换器(以下称为ADC)5，以将其转换成数字信号。对于转换成数字信号的磁性检测元件11的输出，用校正电路6对偏移等进行校正，并将其作为输出信号而输出至输出线28。

图4是表示实施方式1所涉及的校正电路的结构例的框图。校正电路6包含偏移调整部7、信号校正处理部8及输出形式转换部9。

通过ADC5进行数字化后的磁信息信号在该时刻成为具有用前级的模拟电路组所附加的偏移电压的信号，但如图5所示，并未明确不具有磁信息的部分中的输出值取哪个值。因此，将不具有磁性图案的空白期间的信号校正为基准。

通过参照表示读取介质的空白期间的信号(表示介质间的间断的信号或介质的读取区域信号)，来决定不存在磁信号的期间的输出值。进行以下处理：即，将与该空白期间的输出值相比的变动视为磁信息信号来进行偏移调整，使得磁信息信号的数字信号的动态范围的中点在所有的磁性检测元件11都均等。例如，如图6所示，若数字输出的动态范围为255级，则磁信息信号通常将数字输出值的中点(128)设为基准。由于多个磁性检测元件11的信号的基准相同，因此，之后的信号的加工、判别变得容易。

将这样加工而成的磁信息信号进一步转移至后级的信号处理部3。在信号校正处理部8中，预先以成为基准的磁性介质来进行读取，利用对各磁性检测元件11的输出进行存储的校正电路6，来逐一地地对具有偏差的磁性检测灵敏度进行校正，使得在读取到该基准磁性介质的情况下、各磁性检测元件11的输出成为一定。该校正处理能根据需要进行通/断。

在输出形式转换部9中，对从信号校正处理部8输出的磁信息信号附加表示磁信息的数据输出期间、同步时钟、检测线划分的信号，以作为磁性传感器的输出。

图7A是表示磁性检测元件的输出的示例的图。图7A表示包含不存在磁信息的部分的磁性检测元件11输出。图7B是图7A的被虚线椭圆所包围的部分的放大图。如图7A所示，一个磁性检测元件11的输出随着如图3所示的介质的传送而呈时间性地发生变化。若与介质的传送(相对移动距离)同步地读取磁性检测元件11的输出，则能读取沿介质的副扫描方向的某根线上的磁性图案。若介质的传送为固定速度，则通过以固定周期来进行读取，能等间隔地读取副扫描线上的磁性图案。

利用信号读取电路2的开关使多个磁性检测元件11的输出串行地出现在共通的输出线28上，但若与添加于移位寄存器23的时钟同步地对共通的输出线28的数据进行采样，则能作为时间序列的串行数据读取多个磁性检测元件11的输出。若与移位寄存器23的数据进行一个循环的周期(读取循环)相对应来获取采样数据，则能获得一个磁性检测元件11的输出。

例如，若将介质的传送速度设为2m/sec，将副扫描的间距与磁性检测元件11的间隔0.5mm相同设为2线/mm，则每1线(1个读取循环)的读取时间为0.25msec。

图8A是表示磁性检测元件的输出的采样的示例的图。图8A表示图7B的范围。图8B是图8A的被虚线椭圆所包围的部分的放大图。图8A示出了一个磁性检测元件11的输出。一个磁性检测元件11的输出只在读取循环期间的开关导通时间出现在共通的输出线28上。在剩余的时间，其它磁性检测元件11的输出依次出现在共通的输出线28上。在读取循环的区间的磁性检测元件11的位置(开关导通的时间)上，对该磁性检测元件11的输出进行采样。将该采样定时的值设为该磁性检测元件11的该读取循环的输出值(磁性传感器输出)。

图9是表示实施方式1所涉及的磁性图案读取序列的图。如图9所示，对于读取对象的介质整体的磁性图案信息，通过反复进行读取动作，来获得来自多个磁性检测元件11的信息以作为二维的图像信息。

实施方式1的磁性传感器装置10采用与介质传送同步地进行磁性检测元件11的主扫描方向的采样(读取循环)和主扫描(读取循环)的副扫描方向的重复的结构，因此，能容易地获取读取光学信息的线图像传感器与数据格式化的互换性。其结果是，能对磁信息和光学信息进行同样的处理。

(实施方式2)

在实施方式2中，在实施方式1的基础上，还降低磁性检测元件11的输出的噪音分量。图10是表示本发明的实施方式2所涉及的校正电路的结构例的框图。实施方式2的校正电路6除了实施方式1的结构以外，还包括输出选择部61。

输出选择部61对每个磁性检测元件11存储前一个读取循环的输出值。而且，在输出与前一个读取循环的输出值的差异在阈值范围内的情况下，将与前一个读取循环的输出值相同的值设为该读取循环的输出值。在这种情况下，不对所存储的前一个读取循环的输出进行更新。在输出与前一个读取循环的输出值的差异超过阈值范围的情况下，将该读取循环的输出设为其输出值，将所存储的前一个读取循环的输出值替换为该读取循环的输出值。

图11是表示实施方式2所涉及的死区范围的示例的图。如图11的磁性检测元件输出所示，在来自实际的各磁性检测元件11的输出中含有噪音分量。为了降低噪音分量，在实施方式2中，从前一个读取循环的输出起设定规定的死区范围。在图11中，以前一个读取循环的输出为中心，将该中心上下的规定值的范围设为死区范围。

图12是表示实施方式2所涉及的磁性检测元件的输出选择的示例的图。图12是对被图11的虚线所包围的范围进行放大后的图。用水平的虚线来示出死区范围。在读取循环的输出与前一个读取循环的输出的差异超过死区范围的情况下，用黑色圆点来表示采样定时的值。在读取循环的输出在前一个读取循环的输出的死区范围内的情况下，用星号来表示采样定时的值。磁性传感器的输出成为通过黑色圆点的实线的高度。

由此，能获得抑制了噪音分量的磁性图像信息，能进行更准确的磁信息判别。此外，输出选择部61并不局限于偏移调整部7之前，也可以在信号校正处理部8之前，或者在输出形式转换部9之前。

实施方式的磁性传感器装置10例如在200mm检测宽度中以0.5mm间距配置磁性检测元件11，从而具有400个磁性检测元件11。若设磁性检测元件11的间距与介质传送的传送方向的检测间距相同，将每个读取循环的检测期间设为0.25msec，则介质传送速度为2m/sec，能以非常高的速度进行磁信息的检测。另外，此时的数据输出时钟为2MHz左右，能容易地与纸币鉴别系统相连接。

在实施方式中，将介质的读取有效宽度设为200mm，但读取有效宽度也能变更为任意的大小。例如，能将纸币的短边设为磁性检测元件11的排列方向(主扫描方向)，将读取有效宽度设为100mm左右或更小。

另外，在图6中，作为磁信息输出，提出有以数字输出值的中点为偏移基准而输出从该基准点起的正负的信号来作为磁信息的方式，但磁性传感器的输出并不局限于以动态范围的中心为基准而正负变动的信号。例如，如图13所示，也可以采用以下方式：即，以数字输出值的“0”点为基准，将输出的变动量(输出值与所述基准之差的绝对值＝|输出－偏移基准值|)从该基准点输出。通过进行这样的处理，能只利用磁信息的大小来进行图像处理而不考虑磁信号的方向性。

(实施方式3)

在实施方式3中，在对长度与沿读取线相邻的磁性检测元件11的间隔相同的介质进行传送的期间，进行多次读取循环。将介质的相对移动距离与沿读取线相邻的磁性检测元件11的间隔相同的时间称为单位传送时间。实施方式1和2是在单位传送时间内进行1次读取循环的情况。

在实施方式1或2的磁性传感器装置10中，在磁性检测元件11的排列方向上能获得依赖于磁性检测元件11的密度的分辨率，但介质的传送方向的分辨率依赖于读取循环的密度。另外，1次读取循环的各磁性检测元件11的输出受图1的读取开关22闭合的时间的限制。例如，在施加于移位寄存器23的时钟的频率为2MHz的情况下，1次读取循环中1个磁性检测元件11的输出时间为0.5μsec。若设传送速度为2m/sec，设磁性检测元件11的间隔为0.5mm，则单位传送时间如上述那样为0.25msec。在时钟频率为2MHz的情况下，与单位传送时间0.25msec相比，磁性检测元件11的输出时间0.5μsec极短。

即，传送方向的分辨率相对于4kHz的读取循环频率(1秒中的读取循环的次数)，只能分解2kHz左右(1mm左右的分辨率)的重复图案，在具有比读取循环频率要大的空间频率的磁性图案中，传送方向的大部分期间的变动都无法被获取。另外，由于从起始元件到最终元件的输出在移位寄存器23的选择时间上存在差异，因此，1读取循环的读取位置会发生介质的移动量程度的偏差。

例如，如图14所示，在与磁性检测元件11的排列相平行的磁性图案的介质进入检测区域的情况下，若各磁性检测元件11的响应相同，则各个磁性检测元件11的输出波形相同。然而，在对磁性检测元件11的输出进行并联-串联转换的情况下，若单位传送时间为0.25msec，则在读取起始的磁性检测元件11的采样值和最终磁性检测元件11的采样值中，作为波形变化会产生最大250μsec的偏差。图15A是表示线起始元件及线最终元件的输出位置的图。图15B是表示输出定时的不同所引起的误差的图。图15B用黑色圆点来表示在读取循环的起始进行输出的情况，用星号来表示在读取循环的最终进行输出的情况。在介质的磁性图案沿传送方向发生变化的情况下，在起始位置的输出和最终位置的输出中，示出了与读取循环时间所传送的距离相应的差异(图15B)。

主扫描的每个磁性检测元件11的读取位置根据读取线上的位置沿介质的传送方向发生偏离，关于这一点，能通过使磁性检测元件11的排列从与介质的传送方向正交的方向倾斜来进行消除。在磁性检测元件11的排列的两端，使磁性检测元件11的排列倾斜介质在读取循环时间被传送的距离，由此来消除读取位置的偏离。即，能使主扫描的方向与介质的传送方向正交。然而，在无法检测出读取循环间的磁性图案的变动这点上没有改变。即，对于1单位传送时间中所发生的输出的变化，对该一部分的值进行采样，如图16所示，对于各磁性检测元件11的输出，无法对采样定时以外的变动进行检测，磁信息无法被获取。

因此，在实施方式3中，在单位传送时间内进行多次读取循环。实施方式3所涉及的磁性传感器装置10的结构与实施方式1相同。但是，对施加于移位寄存器23的时钟的频率进行调整，使得在单位传送时间内进行多次的读取循环。其结果是，对每个磁性检测元件11，在单位传送时间内能获得多个采样数据。

图17是表示本发明的实施方式3所涉及的磁性图案读取序列的图。在实施方式3中，基本动作与实施方式1相同，在1单位传送时间(例如0.25msec)内，进行多次读取循环。在图17中，用“线”来表示1单位传送时间的读取、即与磁性检测元件11的间隔相同的距离的单位的副扫描。在图17中，在1线(1单位传送时间)内包含M次读取循环。例如，利用在单位传送时间内进行1次读取循环的频率的8倍的频率的时钟，在单位传送时间内进行8次读取循环。

在图3的ADC5中，与读取循环的施加于移位寄存器23的时钟同步地进行采样，因此，对每个磁性检测元件11，在1单位传送时间内获得M个数据。例如，在单位传送时间内进行8次读取循环的情况下，获得8个采样数据。

在实施方式3中，信号校正处理部8基于单位传送时间的多次读取循环的输出，来决定该单位传送时间的输出值。例如，可以考虑单位传送时间的多个数据的平均值、最大值或最小值等。

在决定单位传送时间的输出值之前，为了去除频率比读取循环的频率要高的噪音分量，也可以进行移动平均化处理。例如，利用图4的校正电路6的偏移调整部7来进行移动平均化处理。

图18是表示移动平均化处理部的结构例的框图。移动平均化处理部81包括取移动平均的个数-1个线存储器41、42、43、……4N、以及平均处理部82。一个线存储器41～4N分别存储1次读取循环的数据，而非1单位传送时间的“线”的数据。对每个读取循环将由ADC5所采样出的数据存储于线存储器41。对每个读取循环将存储于线存储器41的数据传输至之后的线存储器42～4N。平均处理部82对每个磁性检测元件11将多个线存储器41～4N的数据以及最新的读取循环的数据进行平均，从而获得移动平均后的数据。

图19A是表示磁性检测元件的输出的噪音及移动平均的概念图。图19A示出磁性检测元件11的输出与移动平均输出的关系。图19B是图19A的被虚线椭圆所包围的部分的放大图。磁性检测元件11的输出以比单位传送时间的频率要高的频率进行变动，与之相对，移动平均输出对高频的分量进行平均化以使其变得平滑。

去除磁性检测元件11的输出的噪音分量并不局限于单纯移动平均。例如，能利用由以下公式所表示的值。在1线(1单位传送时间)上进行M次读取循环的情况下，对每个磁性检测元件11，设

Dnm：第n线的第m次采样数据(m＝1～M)

D’nm：第n线的第m次输出数据

N：1以上的常数

m＝1的情况下D’nm＝(Dnm+D’(n－1)M*N)/(N+1)

m≥2的情况下D’nm＝(Dnm+D’n(m－1)*N)/(N+1)。

即，将最新的读取循环的数据与前一个读取循环的输出数据的N倍之和除以(N+1)而得的值设为最新的输出数据。将最新的读取循环的数据的贡献率变为1/(N+1)倍，依次将该贡献率减为N/(N+1)，以成为修正移动平均。常数N根据磁性图案的空间频率特性来进行设定。例如，设定为磁性图案的(副扫描方向的)基本空间频率分量不发生衰减的程度。在该修正移动平均中，由于只存储前一个的输出数据，因此，只需一个读取存储器即可。除此以外，能将加权移动平均、指数移动平均(一般化的修正移动平均)等用于移动平均化处理部81。

信号校正处理部8根据单位传送时间的M个输出或M个移动平均输出，来计算该单位传送时间的输出数据。图20是表示信号校正处理部8所具备的输出运算部的示例的框图。在图20中，示出了包括平均处理部82的情况。另外，用线存储器40来表示线存储器41～4N。输出运算部83包括M个线存储器51、52、53、……5M和输出值判定电路84。线存储器51～5M分别对1次读取循环的输出或移动平均后的1次读取循环的输出进行存储。输出运算部83的线存储器51的数据与移动平均处理的线存储器41相同，在每个读取循环中被传送至之后的线存储器52～5M。

图21是表示输出每个单位传送时间的平均值的情况下的输出运算的图。输出运算部83的输出值判定电路84例如计算一个单位传送时间所包含的M个(图21中为8个)输出的平均作为该单位传送时间的输出数据。

图22是表示不同输出运算的示例的图。在图22中，用圆圈来表示采样定时的值，黑色圆形表示其中的输出数据。输出值判定电路84例如如下所述那样计算输出数据，以代替每单位传送时间的平均值。对在1单位传送时间内进行M次读取循环的情况进行说明。

1)若1单位传送时间的M个移动平均输出仅示出增加的倾向(单调增加)，则将M个移动平均输出的最终值(最大值)设为该单位传送时间的输出数据，

2)若1单位传送时间的M个移动平均输出仅示出减少的倾向(单调减少)，则将M个移动平均输出的最终值(最小值)设为该单位传送时间的输出数据，

3)若1单位传送时间的M个移动平均输出呈现出具有极大值、极小值的倾向，则将该极值(极大值或极小值)设为该单位传送时间的输出数据。

图22表示M＝8的情况。在图22的左端的单位传送时间内，输出单调减少，因此，计算最终值(最小值)作为输出数据。在左起第2单位传送时间内，输出具有极小值，因此，计算极小值作为输出。在剩余的3个单位传送时间内，输出单调增加，因此，计算最终值(最大值)作为输出。

信号校正处理部8将输出运算部83计算出的输出数据转换成单位传送时间内进行1次读取循环时的、读取时钟2MHz的输出数据，并将其输出至后级的处理电路。

设置根据多个读取循环的输出来计算输出值的、上述任意的单元，从而能在降低噪音水平的基础上根据磁性传感器装置10的噪音水平来适当且高精度地检测出磁性图案。

本实施方式3的磁性传感器装置10的输出基本上以如上所述的方式来进行，但也可以不进行输出运算处理，而以单位传送时间内进行多个读取循环的时钟来向后级处理进行输出。在这种情况下，也可以用判别磁性图案的装置、例如纸币鉴别/判别机来进行相当于输出运算的处理。

在实施方式3中，与实施方式1或实施方式2相同，信号校正处理部8也能以不存在磁性图案的空白期间的信号为基准来对输出数据进行校正。信号校正处理部8如实施方式1那样，进行偏移调整使得数字信号的动态范围的中点在所有磁性检测元件11中都相等。或者，如实施方式2的变形例(图13)那样，也可以采用以下方式：即，以数字输出值的“0”点为基准，将输出的变动量(输出值与所述基准之差的绝对值＝|输出－偏移基准值|)从该基准点输出。

另外，在实施方式3中，与实施方式2相同，也可以进行输出选择。在实施方式3中，在每个单位传送时间内进行输出选择。在这种情况下，将输出选择部61设于校正处理部8与输出形式转换部9之间。在输出值与前一个单位传送时间的输出值的差异在阈值范围内的情况下，将与前一个单位传送时间的输出值相同的值作为该单位传送时间的输出值。在这种情况下，不对所存储的前一个单位传送时间的输出进行更新。在输出与前一个单位传送时间的输出值的差异超过阈值范围的情况下，将该单位传送时间的输出作为其输出值，将所存储的前一个单位传送时间的输出值替换为该单位传送时间的输出值。

在输出形式转换部9中，对从信号校正处理部8输出的磁信息信号附加表示磁信息的数据输出期间、同步时钟、检测线的划分的信号，将其作为磁性传感器的输出。

根据实施方式3的磁性传感器装置10，通过进行过采样和分析处理，能减少伴随信号读取的并-串转换处理的磁信息的获取失败、及磁信息的特征位置的偏差，获得高质量的磁性图像。

此外，在实施方式3中，读取有效宽度并不局限于200mm，而是能变更成任意的大小。例如，能将纸币的短边设为磁性检测元件11的排列方向(主扫描方向)，将读取有效宽度设为100mm左右或更小。

在不脱离本发明的广义精神和范围的情况下，可对本发明提出各种实施方式以及变形。另外，上述实施方式仅用来对本发明进行说明，而不对本发明的范围进行限定。本发明的范围由专利权利要求的范围来表示，而不是由实施方式来表示。并且，在专利权利要求的范围内及与其同等发明意义的范围内实施的各种变形也视为在本发明的范围内。

本申请以2012年11月15日提出申请的、包含有说明书、专利权利要求、附图、以及摘要的日本专利申请2012－250933号为基础主张优先权。日本专利申请2012－250933号的公开内容通过参照作为整体而包含于本申请。

标号说明

1 磁性检测模块

2 信号读取电路

3 信号处理部

4 偏移放大电路

5 模数转换器(ADC)

6 校正电路

7 偏移调整部

8 信号校正处理部

9 输出形式转换部

10 磁性传感器装置

11 磁性检测元件

12 基板

13 磁体

14 磁性传感器单元

21 单独读取电路

22 读取开关

23 移位寄存器

24 数据线

25 时钟线

26 共通放大电路

27 控制信号

28 输出线

40、41、42、43、4N 线存储器

51、52、53、5M 线存储器

61 输出选择部

81 移动平均化处理部

82 平均处理部

83 输出运算部

84 输出值判定电路

Claims (11)

1.一种磁性传感器装置，其特征在于，包括：

偏置磁体，该偏置磁体用于对磁性检测元件以一定方向的磁力线来施加偏置磁场；

多个所述磁性检测元件，该多个所述磁性检测元件对具有磁性图案的介质通过所述偏置磁场时的磁场变动进行检测以作为电信号，并读取所述介质的磁性图案，该多个所述磁性检测元件沿与介质的相对移动方向交叉的读取线进行排列；

多个开关，该多个开关与各所述磁性检测元件、及多个所述磁性检测元件的共通的输出线进行连接；以及

开关控制部，该开关控制部逐一地依次闭合所述开关，逐一地依次将所述磁性检测元件的输出取出至所述共通的输出线，

将多个所述磁性检测元件的所有磁性检测元件的输出每个一次地取出至所述共通的输出线，所述开关控制部将以上动作作为读取循环，并以所述介质的相对移动距离与沿所述读取线相邻的所述磁性检测元件的间隔相同的单位传送时间的周期，与所述介质的相对移动同步地呈周期性地进行所述读取循环。

2.一种磁性传感器装置，其特征在于，包括：

偏置磁体，该偏置磁体用于对磁性检测元件以一定方向的磁力线来施加偏置磁场；

多个磁性检测元件，该多个磁性检测元件对具有磁性图案的介质通过所述偏置磁场时的磁场变动进行检测以作为电信号，并读取所述介质的磁性图案，该多个磁性检测元件沿与介质的相对移动方向交叉的读取线进行排列；

多个开关，该多个开关与各所述磁性检测元件、及多个所述磁性检测元件的共通的输出线进行连接；以及

开关控制部，该开关控制部逐一地依次闭合所述开关，逐一地依次将所述磁性检测元件的输出取出至所述共通的输出线，

将多个所述磁性检测元件的所有磁性检测元件的输出每个一次地取出至所述共通的输出线，所述开关控制部将以上动作作为读取循环，并与所述介质的相对移动同步地呈周期性地进行所述读取循环，

所述磁性传感器装置还包括输出选择部，该输出选择部对于每个所述磁性检测元件，在该磁性检测元件的输出与前一个所述读取循环的输出值的差异在阈值范围内的情况下，将与所述前一个读取循环的输出值相同的值作为该读取循环的输出值，在所述输出与前一个所述读取循环的输出值的差异超过所述阈值范围的情况下，将该读取循环的输出作为其输出值。

3.如权利要求1所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述磁性传感器装置包括输出选择部，该输出选择部对于每个所述磁性检测元件，在该磁性检测元件的输出与前一个所述读取循环的输出值的差异在阈值范围内的情况下，将与所述前一个读取循环的输出值相同的值作为该读取循环的输出值，在所述输出与前一个所述读取循环的输出值的差异超过所述阈值范围的情况下，将该读取循环的输出作为其输出值。

4.如权利要求1所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述开关控制部在所述单位传送时间内进行多次所述读取循环，

所述磁性传感器装置包括输出运算部，该输出运算部对于每个所述磁性检测元件，基于所述单位传送时间的多次的读取循环的输出，来决定该单位传送时间的输出值。

5.如权利要求4所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述输出运算部将所述单位传送时间的多次的读取循环的输出的平均值作为该单位传送时间的输出值。

6.如权利要求4所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述输出运算部

在所述单位传送时间的多次的读取循环的输出单调增加的情况下，将所述单位传送时间的输出的最大值作为该单位传送时间的输出值，

在所述单位传送时间的多次的读取循环的输出单调减少的情况下，将所述单位传送时间的输出的最小值作为该单位传送时间的输出值，

在所述单位传送时间的多次的读取循环的输出具有极大值或极小值的 情况下，将所述单位传送时间的输出的极大值或极小值作为该单位传送时间的输出值。

7.如权利要求6所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述输出运算部对每个所述磁性检测元件将所述读取循环的最近的移动平均替换为所述读取循环的输出，来计算所述输出值。

8.如权利要求4所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述输出运算部对所述单位传送时间的多次的读取循环的输出的平均值进行计算，

在所述单位传送时间的多次的读取循环的输出与所述平均值的差异都在规定范围内的情况下，将所述平均值作为该单位传送时间的输出值，

在所述单位传送时间的多次的读取循环的输出中存在与所述平均值的差异超过所述规定范围的数据的情况下，将具有离所述平均值最远的值的输出作为该单位传送时间的输出值。

9.如权利要求4所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述输出运算部

在所述单位传送时间的多次的读取循环的输出与前一个所述单位传送时间的输出值的差异都在规定范围内的情况下，将所述前一个单位传送时间的输出值作为该单位传送时间的输出值，

在所述单位传送时间的多次的读取循环的输出中存在与前一个所述单位传送时间的输出值的差异超过所述规定范围的输出的情况下，将具有离所述前一个单位传送时间的输出值最远的值的输出作为该单位传送时间的输出值。

10.如权利要求1至9的任一项所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述磁性传感器装置包括输出调整部，该输出调整部将所述磁性检测元件的读取位置上不存在磁性图案的情况下的所述磁性检测元件的输出值作为输出值的范围的中央值，将所述磁性检测元件的输出值调整为以所述中央值为中心的正负值。

11.如权利要求1至9的任一项所述的磁性传感器装置，其特征在于，

所述磁性传感器装置包括输出调整部，该输出调整部以所述磁性检测 元件的输出的偏移电压为基准，将所述磁性检测元件的输出值与所述基准之差的绝对值作为所述磁性检测元件的输出值。