JP2015200523A - 磁界検出装置および磁気識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気媒体からの磁界変化を最大限に引き出し、Ｓ／Ｎの優れた磁気センサを提供する。
【解決手段】複数の磁石（５ａ、５ｂ、５ｃ）と複数の磁気検出素子（６ａ、６ｂ）とが略直線上に交互に配置されて構成された磁界検出装置であって、複数の磁石はそのＮＳ方向が磁気媒体（１）の搬送面に対して概ね垂直となるように、かつ磁気媒体の搬送方向と垂直の方向へ略等間隔に、磁気媒体に接する側の磁極が交互に入れ替わるように配列され、複数の磁気検出素子は略直線方向に磁界検知方向を有するように配置され、磁石のＮＳ方向を法線とし磁石のＮ極とＳ極の概ね中点を含む平面内に磁気検出素子の磁界検知部が位置し、各磁気検出素子は、磁性体が自素子に隣接する２つの磁石の磁極上に近接することで発生する磁場変化と、両磁石の磁極間に磁性体が近接することで発生する磁場変化とを同時に検出する磁界検出装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、紙幣等のような磁性体を含んだ磁気インクの印刷物もしくは磁性の箔帯を組み込んだ紙状の媒体に対して磁気の検知を行い、例えば、種類判別や真贋判定を行う磁気識別技術に関する。

従来、紙幣に印刷された磁気インクを磁気センサ内の磁石等の磁界印加手段により磁化して、周囲への磁場の変化を磁気検出素子により検知し、磁気パターンを認識することで、紙幣の種類判別や真贋判定を行っている。このような従来の紙幣の識別方法においては、光学ラインセンサから読み取った光学のパターンと、磁気センサから読み取った磁気パターンとを照合する上で、磁気センサの出力がベースラインから一方向に振れる量的な波形となることが望ましい。

例えば、特許文献１では、磁石の一方の極を検出対象である媒体に当てて、Ｎ極とＳ極の中点を通りＮＳ方向を法線とする平面に磁気検出素子を配置する磁気センサが提案されている。特許文献１に係る磁性体検出方法の原理は、以下の通りである。

すなわち、磁石の片方の磁極に磁性体が近接もしくは当接すると磁石からの磁場が変化するが、磁性体検出センサは、Ｎ極とＳ極の中点を通りＮＳ方向に対して垂直な方向で磁界検知を行う。Ｎ極とＳ極の中点を通る平面に磁気検出素子の検知面を置くのは、希土類磁石等の磁力の大きな磁石に対して、磁気飽和しやすい高感度の磁気検出素子を利用したいからである。

また、高感度の磁気検出素子としては、例えば、特許文献２に開示の磁性薄膜とコイルを積層した磁気検出素子とを、特許文献３に開示の回路で駆動する方法がある。この磁気検出素子は、磁性薄膜の長手方向に感度を持ち、磁気センサへの利用に適している。

磁性体が磁石の磁極に近接すると磁石の磁束の流れが変化し、磁気検出素子を置くゼロ磁界の近傍の環境においても磁界変化として現れ、高感度の磁気検出素子によってこの磁界変化が電気信号に変換される。

特許第４５４１１３６号公報 特許第４６９５３２５号公報 特許第４１６０３３０号公報

しかしながら、近年においては、紙幣の識別精度のさらなる向上が要求されている。磁気インクの濃度が低い部分において磁界の変化が小さくなるため識別が困難となる場合がある。

また、マルチチャンネルセンサにおいて検知チャンネル数を増やして解像度を上げるという要求に対しては、各チャンネルが細分化されて磁石を大きくできずに発生磁界を稼げないという問題がある。

これらの問題を解決するためには、磁気媒体により発生する磁界の効率を上げる工夫が必要となっている。

また、センサの検知幅内で感度のばらつきがあると、不感帯を形成してしまい、例えば細い線状の磁性体の識別をする際に、磁性体が通過する位置によって感度差が生じ、検知エラーを生じてしまうというリスクがあった。

なお、上述した各種問題は、例示に過ぎず、何れにしても、高感度な磁界検出装置が要望されている。

本発明の一態様は、複数の磁石を磁極逆転して交互に並べて配置し、隣り合う磁石の間には、隣り合う各磁石でそれぞれ形成される磁場変化と、隣り合う磁石間で形成される磁場変化とをそれぞれ受ける感磁素子が配置されたことを特徴とする磁界検出装置である。

ここで、このような本発明の一態様においては、前記感磁素子は、前記磁石のＮＳ方向を法線とし前記磁石のＮ極とＳ極の中点を含む平面上に配置されたことを特徴とする磁界検出装置とするのがよい。

また、本発明の他の態様は、磁性体を含んだ磁気媒体を相対的に移動させ、前記磁気媒体による磁石の磁場の変化を検知する磁界検出装置であって、前記磁界検出装置は、複数の磁石と複数の感磁素子とが略直線上に交互に配置されて構成され、前記複数の磁石は、そのＮＳ方向が前記磁気媒体の搬送する面に対して概ね垂直となるように、かつ前記磁気媒体の搬送方向と垂直の方向へ略等間隔に配置されるとともに、前記複数の磁石は、前記磁気媒体に接する側の磁極が交互に入れ替わるように配列され、前記複数の感磁素子は、前記略直線方向に磁界検知方向を有するように配置され、前記複数の磁石のＮＳ方向を法線とし前記複数の磁石のＮ極とＳ極の概ね中点を含む平面内に前記複数の感磁素子の磁界検知部が位置するように配置され、前記複数の感磁素子のそれぞれは、前記磁性体が自素子に隣接する２つの磁石のそれぞれの磁極上に近接することで発生する前記２つの磁石の磁場変化と、前記２つの磁石の磁極間に前記磁性体が近接することで発生する前記磁性体の磁化による前記２つの磁石の磁場変化と、を同時に検出することを特徴とする磁界検出装置である。

また、本発明の他の態様は、上記の磁界検出装置により構成された複数のチャンネルを有する磁気識別装置であって、高周波電流を前記感磁素子の前記磁界検知部である磁性薄膜に印加する電流印加部と、前記感磁素子の前記磁性薄膜に積層されたコイルから検波回路により前記感磁素子のセンサ電圧を取り出すセンサ電圧取得部と、前記センサ電圧を増幅する増幅回路と、前記複数のチャンネルを切り替えるマルチプレクサと、前記マルチプレクサからの出力を数値化して演算処理を行う演算部と、を有する磁気識別装置である。

本発明によれば、高感度な磁界の検出を実現することができる。そして、一例を挙げれば、複数の磁石と、各磁石間に配置される感磁素子とが、ほぼ直線状に並ぶように構成されていると、各磁石の磁極上と、互いに隣接した磁石の磁極間とにおける磁界変化を各感磁素子で検知することが可能となり、従来のものと比べて、大きな磁界変化を検知することが可能である。また、本発明によれば、不感帯がほぼ存在しない構成を実現可能であるため、検知エラーが大幅に軽減される。

本発明の第１の実施形態に係る磁界センサの斜視外観図の一例である。 本発明の第１の実施形態に係る磁界センサにおける感磁素子（磁気検出素子）の検知面の拡大図の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る磁界センサにおける感磁素子（磁気検出素子）の磁界検知特性の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る磁界センサにおける感磁素子（磁気検出素子）と磁石との位置関係を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る磁界センサの構成による効果を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る磁界センサの構成による効果を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る磁界センサの構成による効果を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る磁界センサによって紙幣について磁気測定を行った際の出力波形の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る磁気センサの磁石と感磁素子（磁気検出素子）の配列について説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る磁気センサの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るマルチチャンネルセンサの回路構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る磁気センサを自動預け払い機へ搭載して紙幣識別装置を実現した場合の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る磁気センサの他の利用例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、原則として、他の図と同等部分は同一符号によって示される。

（実施形態１）
（磁気センサの構成）
図１は、本実施形態に係る磁界検出装置の一例である磁気センサの一例を示す斜視外観図である。図１は、本実施形態の磁気センサ１０が、磁気媒体１を識別する際の様子を示している。

磁気媒体１は、一例として、磁性体を含む紙状の媒体である。より具体的には、例えば、磁気媒体１は、紙幣のように紙に磁性体を含んだインクを印刷したものである。また、磁気媒体１は、磁性体の箔帯を織り込んだものであってもよい。また、磁性体は、保磁力が大きい硬磁性のものであって、ほとんど保磁力を持たない軟磁性のものであってもよい。

ここで、図１に示される例では、磁気媒体１は磁気インクが印刷された磁気印刷部２を有し、磁気印刷部２は矢印で示す媒体搬送方向（Ｙ方向とする）に幅ｗが狭く、搬送方向とは直角の方向（Ｘ方向とする）に伸びた直線状である。

例えば、本実施形態では、磁界検出装置となる磁気センサ１０は、複数の磁石３ａ，３ｂ，３ｃと、複数の感磁素子の一例である磁気検出素子５ａ，５ｂとが、交互に並んで構成されている。詳細には、磁石３ａ，３ｂの間に磁気検出素子５ａが配置され、磁石３ｂ，３ｃの間に磁気検出素子５ｂが配置され、各々が略一直線上に配置されている。また、各磁石３ａ，３ｂ，３ｃは、Ｎ極とＳ極とが磁極逆転して交互に並んで配置されている。すなわち、隣り合う一組の磁石３ａ，３ｂとその間に配置される磁気検出素子５ａとで１つの磁界検出モジュール（磁界検出装置）が実質的に構成され、この磁界検出モジュールを直線的に配置することで、帯状の磁界検出領域が形成される。

なお、これら各磁石３ａ，３ｂ，３ｃは、Ne-Fe-B系やSm-Co系の希土類の磁石や酸化鉄系のフェライト磁石等であり、直方体状に成形されたものである。

また、磁石３ａ等のＮＳ方向は、媒体搬送面（ＸＹ面）に垂直であり、自身と隣接する磁石とは逆の極性を取るように並べられる。図１では、一例として、媒体搬送面から見て、Ｓ，Ｎ，Ｓの順で並べられている。また、磁石３ａ，３ｂ，３ｃは、媒体搬送方向（Ｙ方向）とは直角のＸ軸方向にピッチｐで配置されている。

さらに、本実施形態における磁気検出素子５ａ，５ｂは、それぞれの検知面６ａ，６ｂが、磁石３ａ，３ｂ，３ｃのＮＳ極の概ね中点を通り、磁石３ａ等のＮＳ方向を法線とする平面４と略同一となるように配置されている（この点については後に詳述する）。なお、３つの磁石３ａ，３ｂ，３ｃで平面４を共有するためには、磁石のサイズや材質を同じにしておくのが好ましい。必要により、個別に磁石位置のＮＳ方向（Ｚ方向とする）への微調整を行ってもよい。

図２は、磁気検出素子５ａ、５ｂの検知面６の拡大図の一例を示す図である。なお、磁気検出素子５の検知面６は、パーマロイ、アモルファス、微結晶構造等の高透磁率の細長い磁性薄膜７と、銅やアルミ等の導電性金属薄膜による平面コイル８とが不図示の絶縁膜を介して積層され、それぞれ電極９に引き出されている。

本実施形態の磁気検出素子５ａ、５ｂは、直交フラックスゲートである。また、磁気検出素子５は、磁性薄膜７に高周波電流を印加し、磁性薄膜７内の磁束変化を、平面コイル８から電圧に変換したセンサ信号として取り出す。磁界検知方向は磁性薄膜７の長手方向であり、図１に示されるセンサ構成ではこれがＸ軸方向となるように磁気検出素子５ａ，５ｂが配置される。なお、この磁気検出素子５ａ，５ｂはバイアス磁界が不要であり、磁界ゼロで感度を有しており、本実施形態の磁気センサ１０に好適である。

図３は、磁気検出素子５ａ、５ｂの磁界検知特性の一例を示す図である。図３の例によれば、本例の磁気検出素子５ａ等は１０ガウスを超えたところで飽和する。よって、本例では、ゼロ磁界に近いところでセンサを動作させることが好ましく、そのためには先に述べたように、図１の平面４に磁気検出素子５ａ、５ｂの検知面を置くことが好ましい。

より具体的には、図４に示されるように、磁石３ａ，３ｂ，３ｃのＮＳ極の概ね中点を通り、ＮＳ方向を法線とする平面４が、磁気検出素子５ａ，５ｂの磁性薄膜７を通る面となるように、磁気検出素子５ａ，５ｂを配置すると、より好適である。ここで、平面４は、高感度の磁気飽和しやすい磁気センサの設置に適した、その面内で理想的には磁界ゼロとなる平面である。ただし、平面４が磁石のＮＳの中点を含むことは厳密に必須なのではなく、実質的に磁界ゼロに近いところでセンサを動作させることがより好ましいということである。

また、平面４の面内の磁界のばらつき範囲は、本例の磁気検出素子を利用する場合においては、±１０ガウス内にあるのが好適である。よって、磁気検出素子の感度を落として磁界検知レンジを広げて使うことを想定しても、平面４の面内の磁界のばらつき範囲は、±３０ガウス内の領域に留めておくのが良いと想定される。

（磁気センサの動作原理）
本実施形態に係る磁気センサは、上述したように、複数の磁石３ａ、３ｂ、３ｃと、各磁石の間にそれぞれ磁気センサ５ａ、５ｂが配置されている。本実施形態に係る磁気センサは、このような構成によって、磁性体が磁石の磁極に掛かる（接近する）際の磁石の磁場変化と、磁石間に磁性体が掛かる（接近する）際の磁化発生という、二つの物理現象が重ね合わさる点（ハイブリッド現象）が特徴である。

以下、この本実施形態の磁気センサの動作原理について説明するが、その事前説明として、まず、２つの磁石３ｐ，３ｑに磁性体が接近した場合に磁場がどのように変化するかについて、図５および図６を用いて説明する。

図５および図６は、図１の本実施形態に係る磁気センサ１０と同様に配置された２つの磁石３ｐ、３ｑとその間に配置された磁気センサ５ｐをＹ軸方向から見た図である。

図５に示されるように、磁気検出素子５ｐの検知位置（本説明では、この位置を原点Ｏとする）は磁石３ｐのＳ，Ｎ極のほぼ中点の高さに位置する。

よって、磁性体２’が磁石３ｐの磁極の上に無い時には、破線矢印５０で示されるように、原点ＯではＸ軸方向へは磁界成分が発生していない。しかし、磁性体２’が磁石３ａの磁極の上に掛かると、磁性体２’側に磁束が引っ張られ（実線矢印５１）、ベクトル成分としてＸ軸方向の磁界が発生する。同様に、磁石３ｑ上に磁性体２’が掛かっても、同様な原理でＸ軸方向に磁界が発生する。

ここで、図５の右方向の磁界をプラスの極性であるとすると、磁石３ｐの磁界と磁石３ｑの磁界ともに右方向を向いている。すなわち、磁性体２’が磁石３ｐおよび３ｑの上に掛かる時には、磁界のＸ軸方向のベクトル成分は加算関係となる。

これは、本実施形態の磁気センサ１０において隣接する磁石３ａと磁石３ｂ、磁石３ｂと磁石３ｃが、それぞれ互いに逆の極性となるように配置されていることによる効果であり、もし隣接の磁石が同極性となるように配置されていると、この効果は得られない。

つまり、複数の磁石３ａ，３ｂ，３ｃを磁極逆転して交互に並べて近接配置することで、各磁石におけるＮ極とＳ極との間の磁場が複数のベクトル成分（磁石の併設方向成分、各磁石のＮＳ方向成分）で形成される。ここで、「複数の磁石を磁極逆転して交互に並べて配置する」とは、隣り合う磁石においてＮ極とＳ極とが交互に入れ替わって配置されることを示す。

そして本実施形態では、隣り合う各磁石３ａ，３ｂ，３ｃでそれぞれ形成される磁場変化と、隣り合う磁石３ａ，３ｂ間、又は磁石３ｂ，３ｃ間で形成される磁場変化とをそれぞれ受けられる磁石間の隙間に対して、磁界検出素子５ａ，５ｂをそれぞれ配置する。このような構成により、各磁界検出素子５ａ，５ｂは、複数の磁場変化を受けることが可能となる。これにより、高感度な磁界検出装置をコンパクトに実現することができる。

また、図６に示されるように、磁石３ｐと磁石３ｑとの間に磁性体が存在しない場合は、搬送面側の磁場Ｈｍｆと搬送面とは反対側の磁場Ｈｍｒは対称であり、原点Ｏでは磁界が丁度ゼロとなっている。そこへ、磁石３ｐのＳ極と磁石３ｑのＮ極との間に磁性体２’が掛かると、磁性体２’が磁場Ｈｍｆで磁化し、その磁化による磁界が原点Ｏで発生する。この場合も、発生した磁界の極性は右方向（Ｘ軸方向）のプラスとなり、図５で説明した磁石３ｐおよび磁石３ｑの上に磁性体２’が掛かる場合の発生する磁界のＸ軸方向のベクトル成分と同じ方向である。よって、磁性体２’が磁石３ｐ、３ｑの磁極上および両磁石間に同時に掛かる場合には、発生する磁界のＸ軸方向のベクトル成分は実質的に加算関係となる。

つまり、図１に示される構成により、本実施形態の磁気センサは、磁性体が磁石の磁極に掛かることによる磁場変化と、磁石間に磁性体が掛かることで発生する磁場変化との二つの物理現象を重ね合わせたハイブリッドの構成となる。

そして、図１のように磁気印刷部２が複数の磁石に同時に掛かる場合では、以下に説明するように、最大限の効果が得られる。以下、図７を用いて説明する。

図７は、本実施形態に係る磁気センサの構成と同様に磁石が３つであり磁気検出素子が２つである差動構成の場合の検証例を示す図である。

本検証例では、磁石の磁極は３×１ｍｍで高さ１．４５ｍｍの希土類（Ne-Fe-B系）磁石、および磁気検出素子として２×１ｍｍで厚さ０．７２５ｍｍの磁性薄膜を搭載したフラックスゲートセンサを用意した。そして、これらを図１と同様のレイアウトでセンサを構成した（図７（ａ））。磁石間のピッチｐは３ｍｍとした。また、２つの磁気検出素子の感度は、１Ｖ/ガウスになるようそれぞれ調整を行い、最終の出力は差動増幅を行い、２Ｖ/ガウスとした。

媒体搬送面については、不図示ではあるが銅合金の薄板（ｔ＝０．２ｍｍ）を磁石の上に載せて、媒体との間隔を規制した。また、磁性体には紙媒体に磁性トナーで幅１ｍｍの線２’を印刷し、この線２’の伸びる方向をＹ軸に合わせつつ、Ｘ軸方向へ線２’をずらして（図７（ｂ））、磁気センサの感度分布を調べた。

図７（ａ）に示される測定データによれば、磁石３ｐ、３ｑ、３ｒの磁極上と磁気検出素子５ｐ、５ｑの中央真上の５点（Ａ１、Ｃ、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２）で感度のピークが表れ、さらに全体に渡って感度が落ち込む不感度帯が表れていないことが判る。位置Ｃでのピークが位置Ａ１，Ａ２のピークの約２倍になっているのは、位置Ｃにおける磁界変化が磁気検出素子５ｐ，５ｑの両方に掛かっていて、差動動作により約２倍となっているためである。また、磁石間の位置Ｂ１，Ｂ２の感度も適度にあり、本例の構成は、良好に補間関係を構築していると言える。

次に、本実施形態に係る磁気センサによって、ある紙幣について磁気測定を行った際の出力波形を図８に示す。磁気検出素子５ａ，５ｂを差動動作した出力結果を２Ｖ／ガウスで磁界換算し、両素子間の扱う磁界の差分を縦軸とした。その結果、地磁気の大きさに迫る最大０．２５ガウスの磁界を確保し、従来の磁気センサより一桁高い磁界の感度を実現することが出来た。また、出力波形のギザツキもほとんどなく、良好なＳ／Ｎであることも理解できる。

（磁石と磁気検出素子の配列について）
図９は、本実施形態に係る磁気センサの磁石と磁気検出素子の配列について説明する図である。磁石３ａ，３ｂ，３ｃと磁気検出素子５ａ，５ｂは、Ｘ軸方向に略直線上に並んでいるのが好ましい。「略直線上（に並ぶ）」とは、図９（ａ）に示されるように、媒体搬送方向（Ｙ軸方向）に幅ｍを有するライン内に、磁性薄膜７ａ、７ｂが含まれつつ媒体搬送方向に略垂直な直線（直線ｌ）上に並ぶように全ての磁気検出素子５ａ，５ｂが配置されるとともに、このラインが全ての磁石の磁極３ａ，３ｂ，３ｃに掛かるように磁気検出素子５ａ，５ｂと磁石の磁極３ａ，３ｂ，３ｃが並ぶことを意味する。具体例として、図９（ｂ）〜図９（ｄ）が挙げられる。

詳細には、図９（ｂ）〜図９（ｄ）に示すように、各磁石３ａ，３ｂ，３ｃの少なくとも一部が実質的に直線的な領域において存在するように各磁石３ａ，３ｂ，３ｃが配置され、各磁石３ａ，３ｂ，３ｃの間には磁気検出素子５ａ，５ｂが配置される。

すなわち、各磁石３ａ，３ｂ，３ｃは、少なくとも一部が隣り合う関係において帯状の磁場領域（幅ｍで図示した領域）を形成するように整列され、磁気検出素子５ａ，５ｂは、各磁石３ａ，３ｂ，３ｃで形成される磁場領域において、各磁石の間に配置される。

このように、本実施形態の磁界検出装置は、各磁石３ａ，３ｂ，３ｃと磁気検出素子（感磁素子）５ａ，５ｂとの配置レイアウトは、磁気検出素子の少なくとも一部が、各磁石の各隙間であって且つ帯状の磁場領域において重なる配置（インライン配置）である。これにより、高感度な磁界検出が非常にコンパクトなレイアウトで実現可能となる。

（実施形態２）
図１０（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る磁気センサの一例を示す図である。本実施形態に係る磁気センサは、マルチチャンネルのセンサとして機能する。図１０（ａ）においては、磁気センサが９個の磁石３ａ〜３ｉと８個の磁気検出素子５ａ〜５ｈとを備えることによって、４ｃｈのセンサとして機能する場合の構成例が示されている。

本実施形態に係るマルチチャンネルセンサの基本的な構成は、上述した第１の実施形態に係る磁気センサの構成と同様である。すなわち、図１の構成例における磁石３ａ等と磁気検出素子５ａ等の配列をさらにＸ方向へ連続的に配列を伸ばしたような構成となっている。媒体搬送面側から見て、Ｓ、Ｎ極を交互に入れ替えて必要なチャンネル数と同数の磁石が並べられている。また、互いに隣接する磁気検出素子は相対的に媒体からの磁界が逆相となるため、差動検知を行う。なお、例えばメカ駆動のモーター磁界や、ベアリングやシャフト等からの磁気等の影響が問題ないものであれば、差動検知をせずに、極性が交互に逆となる点について補正をして、さらにチャンネル数を２倍に増やす使い方も可能である。

図１０（ｂ）は、本実施形態の磁気センサを破線Ｄで切断した場合の断面図の一例である。本体１５は剛性のあるアルミダイキャストやプラスチック材料で成形され、磁気検出素子５ｈの電極９は端子ピン１１にワイヤボンディング１２で結ばれ、媒体搬送面とは逆に引き出しておく。なお、ワイヤボンディング以外では、半田付けでも構わない。媒体搬送面と磁石の磁極間の規制する摺動板１３は、リン青銅や洋白等の非磁性の銅合金の薄板を用いることができる。必要により耐摩耗のめっきを施しても良い。

図１１は、本実施形態に係るマルチチャンネルセンサの回路構成の一例を示す図である。本実施形態のマルチチャンネルセンサでは、図１０（ａ）に示される構成を有するセンサ部２０が、フラックスゲートの動作のために磁性薄膜７に高周波電流を印加する発振回路２１と接続される。またセンサ部２０は、センサ部２０を構成する各磁気検出素子のコイル８（図２参照）から出力を取り出すための検波回路２２と接続されている。その後、検波回路２２で取り出された出力信号は、差動の増幅回路２３を経て、チャンネルを切り替えるマルチプレクサ２４を介して、マイコン（ＣＰＵ）２５に伝送され、ＡＤ変換後数値化されて、所定の補正処理を行われる。

ここで、所定の補正処理とは、コイル等で一定の磁界を掛けた環境において、各磁気検出素子５ａ〜５ｈの感度を認識し、その感度差を吸収して、一定の感度に合わせることである。この処理により、外部磁界の影響を極力抑えることが可能となる。

従来の磁気センサでは、センサの感度が低い場合に、回路ゲインで出力を大きく持ち上げる処理をしていたが、回路内のクロックノイズや振動によるインピーダンス変動を増幅させてしまい、その影響が問題となるケースがあった。これに対し、本実施形態に係る磁気センサでは、回路ゲインが従来のものより小さくでき、外乱磁界の影響を相対的に小さくできるだけでなく、回路内のノイズ要因も抑え込むことができる。

図１２は、本実施形態に係る磁気センサを自動預け払い機（ＡＴＭ機）へ搭載して紙幣識別装置を実現した場合の構成例を示す図である。図１２の紙幣識別装置６０は、紙幣３０の搬送メカ２６が組み込まれており、ローラー２９等で規制される搬送面に図１０に示される本実施形態の磁気センサ２７と、光学ラインセンサ２８ａ，２８ｂとが配置されている。紙幣識別装置６０は、そのセンサ出力を照合して、紙幣３０の真贋判定や金種判別を行う。

さらに、図１３は、本実施形態に係る磁気センサの他の利用例を示す図である。図１３に示されるように、本実施形態の磁気センサ２７の検知面６側にパーマロイや磁性トナー等の磁性体３２を取り付けたアーム３１を用意し、Ｘ軸方向に移動させることで、エンコーダー的に位置の判別をすることも可能である。磁気センサ２７の磁石と磁性体３２は十分離して利用することが可能であり、非接触式の位置検知装置としても、利用価値が大きい。

（まとめ）
上述した本発明の実施形態によれば、磁石上に磁性体が掛かることによる磁場変化の検知と、磁石間に磁性体が掛かることによる磁場変化の検知とを行うハイブリッドな構成となる。これにより、磁性体の磁場変化を最大限に引き出すことが可能となり、従来に比べ大幅なＳ／Ｎの改善が可能となる。また、これらの二つの磁気検知が補間関係にあることで、全体として不感帯を実質的に無くすことができ、磁性体が微小なものであっても取りこぼしがない検知、すなわち、高精度な検知が可能となる。

また、上記実施形態に係る磁気センサは、磁石のＮＳの中点を含みＮＳ方向を法線とする平面内に磁気検出素子の検知面が位置するように構成されることで、磁気飽和しやすい高感度の磁気センサが利用可能となった。また、互いに隣接する磁気検出素子は、相対的に磁石の磁界変化が逆相となるため、差動動作にも適している。

なお、上記実施形態では、磁気検出素子の配置を磁石のＮＳ方向を法線とし磁石のＮＳの中点を含む平面上に配置したが、本発明はこれに限定されない。例えば、磁気検出素子（感磁素子）として、磁界検知レンジがゼロ磁界近傍だけでなく、広いレンジを持つ素子を用意する場合である。この場合、磁石のＮＳ方向を法線とした場合、磁石のＮＳの中点を含む平面上を除いて、隣り合う各磁石のそれぞれの磁場変化と、隣り合う磁石間の磁場変化とを受けることが可能な任意の位置に適宜配置することで、高感度な磁界検出が可能となる。

さらに、上記実施形態に係る磁気センサは、磁石の配列が媒体搬送面から見て、交互にＳ極、Ｎ極となるように配列されているため、マルチチャンネルのセンサへの適用が容易であり、磁気検知のラインセンサとして用いることができる。

ここまで、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１ 磁気媒体
２ 磁気印刷部
４ 磁石３ａ等のＮＳ極の概ね中点を通り、ＮＳ方向を法線とする平面
３ａ、３ｂ、３ｃ 磁石
５ａ、５ｂ 磁気検出素子
６ａ、６ｂ 検知面
７ 磁性薄膜
８ 平面コイル
９ 電極
１０ 磁気センサ
２０ 磁気センサ
２１ 発振回路
２２ 検波回路
２３ 増幅回路
２４ マルチプレクサ
２５ マイコン（ＣＰＵ）
５０、５１ 磁界

Claims (6)

1. 複数の磁石を磁極逆転して交互に並べて配置し、隣り合う磁石の間には、隣り合う各磁石でそれぞれ形成される磁場変化と、隣り合う磁石間で形成される磁場変化とをそれぞれ受ける感磁素子が配置されたことを特徴とする磁界検出装置。
2. 前記感磁素子は、前記磁石のＮＳ方向を法線とし前記磁石のＮ極とＳ極の中点を含む平面上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の磁界検出装置。
3. 磁性体を含んだ磁気媒体を相対的に移動させ、前記磁気媒体による磁石の磁場の変化を検知する磁界検出装置であって、
   複数の磁石と複数の感磁素子とが略直線上に交互に配置されて構成され、
   前記複数の磁石は、そのＮＳ方向が前記磁気媒体の搬送する面に対して概ね垂直となるように、かつ前記磁気媒体の搬送方向と垂直の方向へ略等間隔に配置されるとともに、前記複数の磁石は、前記磁気媒体に接する側の磁極が交互に入れ替わるように配列され、
   前記複数の感磁素子は、前記略直線方向に磁界検知方向を有するように配置され、前記複数の磁石のＮＳ方向を法線とし前記複数の磁石のＮ極とＳ極の概ね中点を含む平面内に前記複数の感磁素子の磁界検知部が位置するように配置され、
   前記複数の感磁素子のそれぞれは、前記磁性体が自素子に隣接する２つの磁石のそれぞれの磁極上に近接することで発生する前記２つの磁石の磁場変化と、前記２つの磁石の磁極間に前記磁性体が近接することで発生する前記磁性体の磁化による前記２つの磁石の磁場変化と、を同時に検出することを特徴とする磁界検出装置。
4. 前記感磁素子は互いに隣接する素子間で差動の磁界検出を行うことを特徴とする請求項３に記載の磁界検出装置。
5. 前記感磁素子には、バイアス磁界を必要としないフラックスゲートセンサを用いたことを特徴とする請求項３または４に記載の磁界検出装置
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の磁界検出装置により構成された複数のチャンネルを有する磁気識別装置であって、
   高周波電流を前記感磁素子の前記磁界検知部である磁性薄膜に印加する電流印加部と、
   前記感磁素子の前記磁性薄膜に積層されたコイルから検波回路により前記感磁素子のセンサ電圧を取り出すセンサ電圧取得部と、
   前記センサ電圧を増幅する増幅回路と、
   前記複数のチャンネルを切り替えるマルチプレクサと、
   前記マルチプレクサからの出力を数値化して演算処理を行う演算部と、
   を有する磁気識別装置。

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