JP5612782B1 - 磁気検出デバイス、磁気センサ及び紙幣鑑別装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[磁気センサ1の構造]
図1は、第1の実施形態に係る磁気センサ1の概略構造図である。
磁気センサ1は、磁気検出デバイス10と、ケース20と、端子30とを備える。磁気検出デバイス10は、ケース20の上面に設けられている。ケース20は、例えば合成樹脂製の板状部材である。端子30−1は、磁気検出デバイス10に信号を入力するための端子である。端子30−2は、磁気検出デバイス10から信号を出力するための端子である。なお、端子30−1の一部を信号の出力に用いてもよく、端子30−2の一部を信号の入力に用いてもよい。
図2は、磁気検出デバイス10の構成を示す図である。磁気検出デバイス10は、複数の電荷蓄積回路11(11−1〜11−n)と、制御回路12と、出力増幅器13とを有する半導体デバイスである。電荷蓄積回路11は、検出した磁気の強さに応じた電荷を蓄積する回路である。複数の電荷蓄積回路11には、共通の電源、電荷蓄積信号及び電荷放電信号が入力されており、電荷蓄積信号に応じて電荷蓄積回路11に電荷が蓄積され、電荷放電信号に応じて、電荷蓄積回路11に蓄積された電荷が放電される。
図4Aは、電荷蓄積回路11の構成を示す図である。電荷蓄積回路11は、磁気抵抗素子100と、抵抗101と、電荷蓄積スイッチ102と、電荷蓄積キャパシタ103と、電荷放電スイッチ104と、電荷出力スイッチ105とを有する。
電荷蓄積信号がハイレベルの期間中、電荷蓄積スイッチ102が閉状態になり、磁気抵抗素子100及び抵抗101を流れる電流に基づく電荷が電荷蓄積キャパシタ103に蓄積される。そして、上記の数1で示される電圧Voutが出力される。
図6は、磁気センサ1を用いて紙幣を鑑別する紙幣鑑別装置500の概略構成を示す図である。紙幣鑑別装置500は、磁気センサ1と、磁束発生部2と、判定部3と、紙幣搬送部4とを備える。
以上のとおり、第1の実施形態に係る電荷蓄積回路11によれば、外部から入力される電荷蓄積信号に基づいて、磁気抵抗素子100において検出された磁気の強さに応じた電荷を蓄積し、素子選択信号に同期して、電荷出力スイッチ105を介して電荷を出力できる。複数の電荷蓄積回路11を縦続接続して構成される磁気検出デバイス10においては、共通の電荷蓄積信号及び電荷放電信号を用いて複数の電荷蓄積回路11を制御し、複数の電荷蓄積回路11から出力される信号を、共通の素子出力信号として出力することができる。したがって、電荷蓄積回路11ごとに入力端子及び出力端子を設ける必要がないので、複数の電荷蓄積回路11を、半導体プロセスを用いて高密度に配置することができる。その結果、高い分解能で磁気を検出することが可能になるという効果を奏する。さらに、複数の電荷蓄積回路11の配置密度が高いので、1つの磁気検出デバイス10内の場所による出力値のばらつきを小さくすることができるという効果も奏する。
[蓄積された電荷を順次転送する]
図7は、第2の実施形態に係る磁気検出デバイス10の構成を示す図である。本実施形態に係る磁気検出デバイス10は、複数の電荷転送キャパシタ106(106−1〜106−n)、及び複数の電荷転送スイッチ107(107−1〜107−(n−1))を有する点で、図2に示した、それぞれの電荷蓄積回路11からの素子出力信号が互いに接続された磁気検出デバイス10と異なる。
以上のとおり、第2の実施形態に係る磁気検出デバイス10によれば、複数の電荷転送スイッチ107が、複数の電荷転送キャパシタ106のそれぞれの間に設けられており、駆動クロックに同期して順次開閉されることで複数の電荷転送キャパシタ106のそれぞれに蓄積された電荷を隣接する電荷転送キャパシタ106に転送する。磁気検出デバイス10がこのような構成を有することにより、複数の電荷蓄積回路11が有する電荷蓄積キャパシタ103に蓄積された電荷を一斉に電荷転送キャパシタ106に転送することができるので、複数の磁気検出デバイス10が同一のタイミングで磁気を検出することができる。また、電荷蓄積キャパシタ103に蓄積された電荷を電荷転送キャパシタ106に転送する期間以外の時間を磁気検出期間とすることができるので、磁気抵抗素子100の感度性能を最大限に引き出すことができる。
図8は、第3の実施形態に係る磁気センサ1の構成を示す図である。図8に示した磁気センサ1は、第1の実施形態に係る磁気検出デバイス10を複数備える点で図1に示した磁気センサ1と異なり、他の点で同じである。
以上のとおり、第3の実施形態に係る磁気センサ1によれば、複数の磁気検出デバイス10により磁気センサ1を構成することができるので、任意の幅で高密度に磁気を検出できる磁気センサを容易に構成できる。
図10は、第4の実施形態に係る磁気センサ1における複数の磁気検出デバイス10の接続構成を示す図である。図10に示す磁気検出デバイス10は、第2の実施形態に係る磁気検出デバイス10であり、電荷転送キャパシタ106に蓄積された電荷をバケツリレーのようにして転送できる。
[第4の実施形態における効果]
以上のとおり、第4の実施形態に係る磁気センサ1によれば、複数の磁気検出デバイス10により磁気センサ1を構成することができるので、任意の幅で高密度に磁気を検出できる磁気センサを容易に構成できる。
Claims (9)
- 共通の電源に接続された複数の電荷蓄積回路と、複数の電荷転送キャパシタと、複数の転送スイッチと、前記複数の電荷蓄積回路を制御する制御回路とを備える磁気検出デバイスであって、
前記電荷蓄積回路は、
前記電源に接続された磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子を流れる電流に基づいて電荷を蓄積する電荷蓄積キャパシタと、
前記電荷蓄積キャパシタと前記磁気抵抗素子とを電気的に接続するか否かを切り替える電荷蓄積スイッチと、
前記電荷蓄積キャパシタに蓄積された電荷を放電するか否かを切り替える電荷放電スイッチと、
駆動クロックに同期して、前記電荷蓄積キャパシタに蓄積された電荷を出力するか否かを切り替える電荷出力スイッチと、
を有し、
前記電荷蓄積スイッチは、共通の電荷蓄積信号に応じて、それぞれの前記電荷蓄積回路が有する前記電荷蓄積キャパシタと前記磁気抵抗素子とを接続するか否かを切り替え、
前記電荷放電スイッチは、共通の電荷放電信号に応じて、それぞれの前記電荷蓄積回路が有する前記電荷蓄積キャパシタに蓄積された電荷を放電するか否かを切り替え、
前記複数の電荷転送キャパシタは、前記複数の電荷出力スイッチを介して前記電荷蓄積キャパシタのそれぞれから出力される電荷を蓄積し、
前記複数の転送スイッチは、前記複数の電荷転送キャパシタのそれぞれの間に設けられており、前記駆動クロックに同期して順次開閉されることで前記複数の電荷転送キャパシタのそれぞれに蓄積された電荷を隣接する前記電荷転送キャパシタに転送する、
磁気検出デバイス。 - 前記電荷蓄積回路が、前記磁気抵抗素子と前記電荷蓄積スイッチとの間に、前記磁気抵抗素子の特性と前記電荷蓄積キャパシタの容量とに基づいて定められる抵抗値の抵抗を有する、
請求項1に記載の磁気検出デバイス。 - 前記抵抗は、前記電荷蓄積キャパシタに電荷を蓄積する時間の長さに対応する抵抗値を有する、
請求項2に記載の磁気検出デバイス。 - 前記複数の電荷蓄積回路から、前記電荷蓄積キャパシタに蓄積された電荷を出力させる一の前記電荷蓄積回路を選択するための複数の素子選択信号を前記駆動クロックに基づいて生成する制御回路をさらに備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の磁気検出デバイス。 - 前記複数の電荷蓄積回路が有する前記電荷出力スイッチは、前記複数の素子選択信号のうち、それぞれの前記電荷蓄積回路を選択するための素子選択信号に基づいて、前記電荷蓄積キャパシタに蓄積された電荷を出力するか否かを切り替える、
請求項1から4のいずれか1項に記載の磁気検出デバイス。 - 前記複数の転送スイッチのうちの最終段の転送スイッチから出力される電荷に基づいて生成される出力信号を増幅する出力増幅器をさらに備える、
請求項1から5のいずれか1項に記載の磁気検出デバイス。 - 前記出力増幅器は、前記複数の電荷出力スイッチから前記出力信号を受ける入力端子をグランドに接続するか否かを切り替えるリセットスイッチを有する、
請求項6に記載の磁気検出デバイス。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の磁気検出デバイスを複数備え、ぞれぞれの前記磁気検出デバイスにより磁気を検出する磁気センサ。
- 磁束を発生する磁束発生部と、
前記磁束発生部が発生する前記磁束を受ける位置に設けられた、請求項1から7のいずれか1項に記載の磁気検出デバイスを有する磁気センサと、
前記磁束発生部により発生される前記磁束が届く範囲内の位置で紙幣を搬送する紙幣搬送部と、
前記磁気検出デバイスが検出した磁気に基づいて、前記紙幣の種別を判定する判定部と、
を備える紙幣鑑別装置。
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