JP7021954B2 - 磁気検出装置、紙葉類識別装置、および磁気検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気検出装置、紙葉類識別装置、および磁気検出方法に関する。

磁気検出に関し、例えば、特開昭５９－１２０８５７号公報（特許文献１）は、二つのセンサを用いて硬磁性体と軟磁性体とを分離する技術を開示している。

また、特開２００９－１６３３３６号公報（特許文献２）は、簡素な構成で各種の検知対象から磁気パターンの有無や種別を確実に検出することのできる磁気パターン検出装置を開示している。

また、特開２０００－９９７８８号公報（特許文献３）は、装置構成を簡略化でき、装置を小型化できる磁気ヘッド装置を開示している。

特開昭５９－１２０８５７号公報 特開２００９－１６３３３６号公報 特開２０００－９９７８８号公報

既述の特許文献１に開示された技術では、二つのセンサが必要になるため、一つのセンサを用いる場合に比べてコストが増加することになる。また、差動型センサと残留磁気検出センサとを用いる場合、これらのセンサは個々に配置されるため、検出タイミング差が生じる。そのため、タイミングを合わせる処理が必要になる。また、二つのセンサを使用すると、搬送方向に対して各センサを配置するためのスペースが必要となる。

また、既述の特許文献２に開示された技術では、残留磁束密度信号は得られるが、透磁率の影響が大きい信号を得るためには励磁周波数を低くする必要があり、紙幣を大量に処理する装置等では、透磁率信号ではなく、磁気量信号となる。

また、既述の特許文献３に開示された技術では、残留磁気検出は、交流磁界がない時に行われ、残留磁束と磁気量とを同時に検知することはできない。

そこで、本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、硬磁性体と軟磁性体とを分離して適切に検出するとともに、小型化を図ることが可能な磁気検出装置、紙葉類識別装置、及び磁気検出方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る実施形態に従った磁気検出装置は、検出対象の磁性体に直流磁界を印加する直流磁界印加部と、着磁された磁性体に交流磁界を印加する交流磁界印加部と、前記交流磁界が前記磁性体に印加された際の前記磁性体の磁気特性を示す信号を検出する検出部と、前記磁気特性を示す信号から、磁気量特性を示す信号と残留磁気特性を示す信号とを分離し、前記磁気量特性を示す信号および前記残留磁気特性を示す信号に基づいて、前記磁性体が硬磁性体であるか、軟磁性体であるかを判定する判定部と、を備える。

前記磁気検出装置は、前記磁気量特性を示す信号および前記残留磁気特性を示す信号から、前記交流磁界によって発生する交流成分をキャンセルするキャンセル部、を備える。

前記磁気検出装置は、前記交流磁界印加部に供給されている交流電圧または交流電流を利用して、キャンセル交流磁界を生成する生成部と、前記キャンセル交流磁界に応じたキャンセル信号を検出するキャンセル信号検出部と、を備える。

前記磁気検出装置において、前記キャンセル部は、前記磁気量特性を示す信号に、前記磁気量特性を示す信号の周波数を有する前記キャンセル信号を合成し、前記残留磁気特性を示す信号に、前記残留磁気特性を示す信号の周波数成分を有する前記キャンセル信号を合成する。

前記磁気検出装置において、前記交流磁界印加部は、検出用コア部材のギャップに埋設され、前記交流磁界を前記検出用コア部材に生成し、前記検出部は、前記検出用コア部材に巻回され、前記検出用コア部材の前記交流磁界による電磁誘導によって、前記磁気特性を示す信号を検出する。

前記磁気検出装置において、前記生成部は、キャンセル用コア部材のギャップに埋設され、前記キャンセル交流磁界を前記キャンセル用コア部材に生成し、前記キャンセル信号検出部は、前記キャンセル用コア部材に巻回され、前記キャンセル用コア部材の前記キャンセル交流磁界による電磁誘導によって、前記キャンセル信号を検出する。

前記磁気検出装置において、前記キャンセル用コア部材は、前記磁性体に対し、前記検出用コア部材より離れて配置される。

前記磁気検出装置において、前記検出用コア部材と前記キャンセル用コア部材とは、一体に形成されている。

前記磁気検出装置において、前記検出用コア部材は、前記磁性体が搬送される搬送方向と直交する方向に複数配置される。

前記磁気検出装置において、前記キャンセル用コア部材は、前記磁性体が搬送される搬送方向と直交する方向に複数配置される。

前記磁気検出装置において、前記交流磁界印加部は、前記磁性体が搬送される搬送方向と直交する方向に延びた板状の非磁性金属体である。

前記磁気検出装置において、前記生成部は、前記磁性体が搬送される搬送方向と直交する方向に延びた板状の非磁性金属体である。

前記磁気検出装置において、前記判定部は、前記磁気量特性を示す信号の変化量が第１の閾値以上であり、かつ、前記残留磁気特性を示す信号の変化量が第２の閾値以上である場合、前記磁性体が前記硬磁性体と判定し、前記磁気量特性を示す信号の変化量が前記第１の閾値以上であり、かつ、前記残留磁気特性を示す信号の変化量が前記第２の閾値未満である場合、前記磁性体が前記軟磁性体と判定する。

本発明の一態様に係る実施形態に従った前記磁性体を有する紙葉類を識別する紙葉類識別装置は、前記磁気検出装置を備える。

本発明の一態様に係る実施形態に従った磁気検出方法は、検出対象の磁性体に直流磁界を印加するステップと、着磁された磁性体に交流磁界を印加するステップと、前記交流磁界が前記磁性体に印加された際の前記磁性体の磁気特性を示す信号を検出するステップと、前記磁気特性を示す信号から、磁気量特性を示す信号と残留磁気特性を示す信号とを分離し、前記磁気量特性を示す信号および前記残留磁気特性を示す信号に基づいて、前記磁性体が硬磁性体であるか、軟磁性体であるかを判定するステップと、を備える。

本発明に係る磁気検出装置、及び磁気検出方法によれば、硬磁性体と軟磁性体とを分離して適切に検出するとともに、小型化を図ることができることができる。

図１は、本発明の一態様である実施形態に係る紙葉類識別装置の構成の一例を示す図である。 図２は、図１に示す磁気検出装置の構成の一例を示す図である。 図３は、図２に示す磁気検出装置の複数のセンサ部の構成の一例を示す図である。 図４は、検知対象の磁性体が硬磁性体又は軟磁性体である場合における、センサ部の残留磁気出力波形と磁気量出力波形との関係を示す図である。 図５は、着磁された検知対象の磁性体が搬送路を移動している場合における、センサ部の残留磁気出力波形と磁気量の出力波形を示す図である。 図６は、検知対象の磁性体が硬磁性体である場合における、ＬＰＦ用合成回路が出力する低周波合成信号と第２の閾値電圧、及び、ＨＰＦ用合成回路が出力する高周波合成信号と第１の閾値電圧の一例を示す図である。 図７は、磁気検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

第１の実施形態

図１は、本発明の一態様である実施形態に係る紙葉類識別装置１０００の構成の一例を示す図である。また、図２は、図１に示す磁気検出装置１００の構成の一例を示す図である。また、図３は、図２に示す磁気検出装置１００の複数のセンサ部Ｙの構成の一例を示す図である。

図１に示すように、紙葉類識別装置１０００は、磁気検出装置１００と、制御部ＣＯＮと、記憶部Ｍと、通信部５０と、を備える。

磁気検出装置１００は、検知対象の磁気を検出し、この検出結果に応じて、検知対象Ｚの磁気特性を判別するようになっている。検知対象Ｚは、例えば、磁気インクを含む、紙幣、金券の紙葉類である。特に、検知対象Ｚは、軟磁性体又は硬磁性体の少なくとも何れかを、例えば、既述の磁気インクに含む。この場合、例えば、検知対象Ｚは、軟磁性体又は硬磁性体の少なくとも何れかを含む磁気インクが印刷された紙幣である。

また、制御部ＣＯＮは、磁気検出装置１００を制御するとともに、磁気検出装置１００の磁気検出部Ｄ（図２の判別回路ＤＣ）が出力する判別結果信号Ｓｏｕｔに基づいて検知対象（紙葉類）Ｚの種類等を識別するようになっている。

この制御部ＣＯＮは、例えば、図１に示すように、紙葉類識別部１０と、搬送制御部２０と、磁気検出制御部３０と、処理部４０と、を備える。

例えば、紙葉類識別部１０は、検知対象（紙葉類）Ｚの検出された磁気特性（磁気量特性、残留磁気特性）に応じた判別結果信号Ｓｏｕｔと、予め検知対象となる検知対象（紙葉類）Ｚに関して記憶部Ｍに記憶されている基準値とを比較することにより、検知対象（紙葉類）Ｚの種類等を特定する機能を有する。

具体的には、例えば、検知対象Ｚが米国紙幣である場合には、記憶部Ｍには予め１ドル、２ドル、５ドル、１０ドル、２０ドル、５０ドル及び１００ドルの各紙幣の磁気特性の基準値が記憶されている。そして、処理中の検知対象（紙葉類）Ｚの検出された磁気特性に応じた判別結果信号Ｓｏｕｔが、各基準値と比較される。その比較結果に基づいて、この検知対象（紙葉類）Ｚを１００ドル紙幣であると判別する。

なお、例えば、紙葉類識別部１０は、検知対象（紙葉類）Ｚを撮像部（図示せず）により撮像した画像と、予め検知対象となる検知対象（紙葉類）Ｚに関して記憶部Ｍに記憶されている基準画像とを比較することにより、検知対象（紙葉類）Ｚの種類等を特定する機能をさらに有するようにしてもよい。

具体的には、例えば、検知対象Ｚが米国紙幣である場合には、記憶部Ｍには予め１ドル、２ドル、５ドル、１０ドル、２０ドル、５０ドル及び１００ドルの各紙幣の基準画像が記憶されている。そして、処理中の検知対象（紙葉類）Ｚを撮像した画像の特徴部分が、各基準画像と比較される。その結果、検知対象（紙葉類）Ｚを撮像した画像が、１００ドル紙幣の基準画像と所定範囲内で一致するとともに他の金種の基準画像と所定範囲を超えて異なる場合に、この検知対象（紙葉類）Ｚを１００ドル紙幣であると判別するようにしてもよい。

なお、検知対象とする検知対象（紙葉類）Ｚが紙幣である場合には、紙葉類識別部１０は、このように金種識別を行う他、紙幣が本物であるか否かを判別する真偽識別や、紙幣が所定基準を満たし再利用可能な紙幣であるか否かを判別する正損識別等の処理を行うこともできる。このような紙葉類の識別処理は、紙幣識別装置の分野において従来から利用されている技術であるため、詳細な説明は省略する。

この制御部ＣＯＮは、例えば、各種の処理を実現するためのソフトウェアプログラムと、当該ソフトウェアプログラムを実行するＣＰＵと、当該ＣＰＵによって制御される各種ハードウェア等によって構成されている。各部の動作に必要なソフトウェアプログラムやデータの保存には、記憶部Ｍや、別途専用に設けられたＲＡＭやＲＯＭ等のメモリやハードディスク等が利用される。

また、搬送制御部２０は、検知対象Ｚを搬送する、磁気検出装置１００の搬送部Ｆを、制御するようになっている。

また、磁気検出制御部３０は、検知対象Ｚの磁気を検出する、磁気検出装置１００の磁気検出部Ｄを、制御するようになっている。

また、処理部４０は、各部の動作に必要な各種の処理を実行するようになっている。

また、記憶部Ｍは、揮発性又は不揮発性のメモリやハードディスク等の記憶装置で構成され、紙葉類識別装置１０００で行われる処理に必要な各種のデータを記憶するために利用される。

この記憶部Ｍは、制御部ＣＯＮによる識別結果を記憶するようになっている。また、記憶部Ｍは、検知対象（紙葉類）Ｚの判別処理等を行うために利用される各種の基準値と、これらに関連する情報とを記憶している。また、記憶部Ｍは、検知対象（紙葉類）Ｚを撮像した各画像の全体又は特徴部の判別処理等を行うために利用される各種の基準画像と、これらに関連する情報とを記憶している。

また、通信部５０は、紙葉類識別装置１０００の外部からの信号を受信し、紙葉類識別装置１０００から外部へ信号を送信する機能を有する。

この通信部５０によって、例えば、外部からの信号を受信して、制御部ＣＯＮの動作設定を変更したり、記憶部Ｍに記憶されているソフトウェアプログラムやデータの更新、追加及び削除の処理を行ったり、紙葉類識別装置１０００による検知対象（紙葉類）Ｚの識別結果を外部へ出力することができる。

ここで、図１、図２に示すように、軟磁性体又は硬磁性体の少なくとも何れかを含む検知対象Ｚの磁気特性を検出して判別する磁気検出装置１００は、磁気検出部Ｄと、搬送部Ｆと、を備える。

磁気検出部Ｄは、例えば、図２に示すように、センサ部Ｙと、処理部Ｗと、を備える。なお、図２の例では、１組のセンサ部Ｙと処理部Ｗを例示的に示しているが、磁気検出部Ｄは、複数組のセンサ部Ｙと処理部Ｗを含むようにしてもよい（図３）。

ここで、センサ部Ｙは、検知対象Ｚの磁気特性を検出するようになっている。

このセンサ部Ｙは、例えば、図２に示すように、発振器２００と、交流電源１０１と、直流磁界印加部（着磁用磁石）１０２と、印加検出部Ｙ１と、キャンセル信号生成部Ｙ２と、配線１３０ａ、１３０ｂと、を含む。

直流磁界印加部（着磁用磁石）１０２は、検知対象Ｚに含まれる磁性体に一定の直流磁界を印加するようになっている。検知対象Ｚは、印加検出部Ｙ１により磁気特性を検出される前に、この直流磁界印加部１０２によって着磁される。

より詳しくは、この直流磁界印加部１０２は、例えば、検知対象Ｚに対して一定方向の着磁を実現するように配置されている。着磁された検知対象Ｚは、搬送部Ｆによって、印加検出部Ｙ１の近傍を通過するように搬送される。

なお、この直流磁界印加部１０２は、直流磁界印加部１０２の磁束がセンサ部Ｙの検出に影響を与えないような（直流磁界印加部１０２の磁束が印加検出部Ｙ１に達しないような）位置に配置され、又は、着時用磁石１０２の磁束がセンサ部Ｙの検出に影響を与えないように（着時用磁石１０２の磁束が印加検出部Ｙ１に達しないように）構成される。

また、印加検出部Ｙ１は、直流磁界印加部１０２が直流磁界を印加した後の検知対象Ｚに交流磁界を印加するとともに、当該交流磁界が印加された検知対象Ｚから、検知対象Ｚに含まれる磁性体の磁気特性を検出し、検出した磁気特性に応じた検出信号ＳＤを出力するようになっている。

この印加検出部Ｙ１は、例えば、図２に示すように、検出用励磁部１０４と、検出用コア部材Ｃａと、検出用コイル１０６と、検出用出力部１０８と、を含む。

検出用コア部材Ｃａは、検知対象Ｚの搬送方向Ｘ１と直交する方向Ｘ２に延びた検出用ギャップＧａが形成されている。この検出用コア部材Ｃａは、検出用ギャップＧａを介する閉磁路を形成している。

また、検出用励磁部１０４は、検出用ギャップＧａに埋設され、交流電圧又は交流電流が印加されて交流磁界を検出用ギャップＧａに生成するようになっている。

この検出用励磁部１０４は、例えば、図２に示すように、搬送方向Ｘ１と直交する方向Ｘ２に延びた板状の非磁性金属体である。なお、上記非磁性導電体は、例えば、銅、ＳＵＳ、又はアルミで構成されている。

また、検出用コイル１０６は、検出用コア部材Ｃａに巻回されている。この検出用コイル１０６は、検出用コア部材Ｃａの交流磁界に応答した電磁誘導によって検出用誘導電圧を出力するようになっている。すなわち、この検出用コイル１０６は、検出用ギャップＧａに加わる磁界（磁気特性）を検出するようになっている。より詳しくは、検出用コイル１０６は、検出用励磁部１０４に流れる交流電流により発生する交流磁界において、磁性を帯びた検知対象Ｚが搬送された際に、当該磁性による影響を受けた検出用誘導電圧を出力する。

なお、検知対象Ｚの残留磁気は、直流磁界印加部１０２による検知対象Ｚの着磁状態に依存する。

そして、検出用出力部１０８は、検出用コイル１０６が出力した検出用誘導電圧を検出信号ＳＤとして出力するようになっている。

このような印加検出部Ｙ１は、検出用励磁部１０４を用いて検出用ギャップＧａに交流磁界を発生させることで、検出用ギャップＧａのインピーダンスを検知対象Ｚの外部磁化（磁気量特性、残留磁気特性）に応じて変化させ、この変化量を、検出用コイル１０６を用いて検出するものである。

また、キャンセル信号生成部Ｙ２は、検知対象Ｚに含まれる磁性体の影響を受けていない交流磁界に応じたキャンセル信号ＳＣを出力するようになっている。このキャンセル信号生成部Ｙ２は、検知対象Ｚに含まれる磁性体の影響が及ばない位置に配置されている。

このキャンセル信号生成部Ｙ２は、例えば、図２に示すように、キャンセル用コア部材Ｃｂと、キャンセル用励磁部１０３と、キャンセル用コイル１０５と、キャンセル用出力部１０７と、を含む。

キャンセル用コア部材Ｃｂは、搬送方向Ｘ１と直交する方向に延びたキャンセル用ギャップＧｂが形成されている。このキャンセル用コア部材Ｃｂは、キャンセル用ギャップＧｂを介する閉磁路を形成している。

また、キャンセル用励磁部１０３は、キャンセル用ギャップＧｂに埋設され、交流電圧又は交流電流が印加されて交流磁界をキャンセル用ギャップＧｂに生成するようになっている。

このキャンセル用励磁部１０３は、例えば、図２に示すように、搬送方向Ｘ１と直交する方向Ｘ２に延びた板状の非磁性金属体である。なお、上記非磁性導電体は、例えば、銅、ＳＵＳ、又はアルミで構成されている。

また、キャンセル用コイル１０５は、キャンセル用コア部材Ｃｂに巻回されている。このキャンセル用コイル１０５は、キャンセル用コア部材Ｃｂの交流磁界に応答した電磁誘導によってキャンセル用誘導電圧を出力する。すなわち、このキャンセル用コイル１０５は、キャンセル用ギャップＧｂに加わる磁界（磁気特性）を検出するようになっている。なお、このキャンセル用ギャップＧｂには、検知対象Ｚの磁気特性の影響は無いように設定される。

また、キャンセル用出力部１０７は、キャンセル用コイル１０５が出力したキャンセル用誘導電圧をキャンセル信号ＳＣとして出力するようになっている。

なお、既述の検出用コア部材Ｃａとキャンセル用コア部材Ｃｂとは、例えば、図２に示すように、一体に形成されている。

ここで、交流電源１０１は、配線１３０ａを介して、同じ交流電圧又は交流電流を検出用励磁部１０４及びキャンセル用励磁部１０３に印加するようになっている。すなわち、交流電源１０１は、予め定められた一定の周波数（例えば、１９０ｋＨｚ）の正弦波の交流電圧又は交流電流を生成し、配線１３０ａを介して検出用ギャップＧａ、キャンセル用ギャップＧｂに印加する。

なお、配線１３０ｂは、検出用励磁部１０４とキャンセル用励磁部１０３とを電気的に接続するようになっている。これにより、検出用励磁部１０４とキャンセル用励磁部１０３が同電位になる。

また、発振器２００は、交流電源１０１に交流電圧又は交流電流を出力させるための周期的な発振信号を発生して出力するようになっている。

また、搬送部Ｆは、検知対象Ｚが検出用励磁部１０４の近傍を通過する（検出用励磁部１０４に対する検知対象Ｚの相対的な移動に伴って検出用ギャップＧａに加わる外部磁化が変化する）ように、検出用励磁部１０４に対する検知対象Ｚの位置を相対的に移動させるようになっている。

ここで、既述のように、磁気検出装置１００は、複数のセンサ部Ｙを備えるようにしてもよい（図３）。なお、この図３においては、発振器２００、着磁用磁石１０２、キャンセル用出力部１０７、及び検出用出力部１０８が省略されている。

この複数のセンサ部Ｙは、例えば、図３に示すように、検知対象Ｚの搬送方向Ｘ１と直交する方向Ｘ２に並んで配置されている。そして、複数の検出用コア部材Ｃａは、検出用ギャップＧａの位置が方向Ｘ２に揃えられている。すなわち、複数のセンサ部Ｙにおける、各々の検出用励磁部１０４は搬送方向Ｘ１と直交する方向に延びた１本の板状の非磁性金属体で構成される。

なお、隣接する２つのセンサ部Ｙの検出用コア部材Ｃａ間及びキャンセル用コア部材Ｃｂ間には、例えば、ガラス等の非磁性層が設けられている（図示せず）。

この図３に示すような複数のセンサ部Ｙの構成により、例えば、紙幣のように一定の幅を有する検知対象Ｚの検出対象領域を網羅して、磁性特性を検出することができる。

また、図２に示すように、処理部Ｗは、センサ部Ｙが検出した磁気特性に基づいた検出信号ＳＤを取得し、この検出信号ＳＤを信号処理するようになっている。

この処理部Ｗは、例えば、図２に示すように、キャンセル用増幅回路１０９と、検出用増幅回路１１０と、フィルタ部ＷＦと、ＬＰＦ用合成回路１１５と、ＨＰＦ用合成回路１１６と、判別回路ＤＣと、を備える。

検出用増幅回路１１０は、後述のフィルタ部ＷＦの検出用ＨＰＦ回路１１３及び検出用ＬＰＦ回路１１１に入力される検出信号ＳＤを増幅するようになっている。

なお、図２の例では、検出信号ＳＤは、この検出用増幅回路１１０により増幅されているが、この検出用増幅回路１１０は、必要に応じて省略されていてもよい。この場合、検出用出力部１０８から検出用ＨＰＦ回路１１３及び検出用ＬＰＦ回路１１１に検出信号ＳＤが直接入力されることとなる。

また、キャンセル用増幅回路１０９は、後述のフィルタ部ＷＦのキャンセル用ＨＰＦ回路１１４及びキャンセル用ＬＰＦ回路１１２に入力されるキャンセル信号ＳＣを増幅するようになっている。

なお、図２の例では、キャンセル信号ＳＣは、このキャンセル用増幅回路１０９により増幅されているが、このキャンセル用増幅回路１０９は、必要に応じて省略されていてもよい。この場合、キャンセル用出力部１０７からキャンセル用ＨＰＦ回路１１４及びキャンセル用ＬＰＦ回路１１２にキャンセル信号ＳＣが直接入力されることとなる。

そして、フィルタ部ＷＦは、磁気特性に応じた検出信号ＳＤを、磁気量特性に対応する検出信号ＳＤの高周波成分と、残留磁気特性に対応する検出信号ＳＤの低周波成分と、に分離するようになっている。

このフィルタ部ＷＦは、例えば、図２に示すように、検出用ＬＰＦ（低域通過フィルタ）回路１１１と、キャンセル用ＬＰＦ（低域通過フィルタ）回路１１２と、検出用ＨＰＦ（高域通過フィルタ）回路１１３と、キャンセル用ＨＰＦ（高域通過フィルタ）回路１１４と、ＬＰＦ用合成回路１１５と、ＨＰＦ用合成回路１１６と、を含む。

検出用ＨＰＦ回路１１３は、検出信号ＳＤをフィルタリングして、検出信号ＳＤの高周波成分を出力するようになっている。なお、この検出用ＨＰＦ回路１１３は、ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）回路であってもよい。

例えば、この検出用ＨＰＦ回路１１３は、検出信号ＳＤについて、予め規定された遮断周波数より高い周波数の成分をほぼ減衰させることなく、また、当該遮断周波数より低い周波数の成分を逓減させる。

また、検出用ＬＰＦ回路１１１は、検出信号ＳＤをフィルタリングして、検出信号ＳＤの低周波成分を出力するようになっている。

例えば、この検出用ＬＰＦ回路１１１は、検出信号ＳＤについて、予め規定された遮断周波数より低い周波数の成分をほぼ減衰させることなく、また、当該遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させる。

また、キャンセル用ＨＰＦ回路１１４は、キャンセル信号ＳＣをフィルタリングして、キャンセル信号ＳＣの高周波成分を出力するようになっている。なお、キャンセル用ＨＰＦ回路１１４は、ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）回路であってもよい。

例えば、このキャンセル用ＨＰＦ回路１１４は、キャンセル信号ＳＣについて、予め規定された遮断周波数より高い周波数の成分をほぼ減衰させることなく、また、当該遮断周波数より低い周波数の成分を逓減させる。

また、キャンセル用ＬＰＦ回路１１２は、キャンセル信号ＳＣをフィルタリングして、キャンセル信号ＳＣの低周波成分を出力するようになっている。

例えば、このキャンセル用ＬＰＦ回路１１２は、キャンセル信号ＳＣについて、予め規定された遮断周波数より低い周波数の成分をほぼ減衰させることなく、また、当該遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させる。

ここで、ＨＰＦ用合成回路１１６は、検出信号ＳＤの高周波成分とキャンセル信号ＳＣの高周波成分とを合成（検出信号ＳＤの高周波成分からキャンセル信号ＳＣの高周波成分を減算）して、高周波合成信号ＳＨを出力するようになっている。

すなわち、このＨＰＦ用合成回路１１６は、磁性体が検知対象Ｚに含まれているか否かを判別するための信号を生成する。この場合、検出用ＨＰＦ回路１１３からの出力とキャンセル用ＨＰＦ回路１１４からの出力とが合成され、ノイズおよびオフセットが取り除かれる。検知対象Ｚが軟磁性体を含んでいる場合には、ＨＰＦ用合成回路１１６の出力は磁気量出力となる。磁気量出力は、周波数特性に依存するものである。

なお、このＨＰＦ用合成回路１１６は、検出信号ＳＤの高周波成分とキャンセル信号ＳＣの高周波成分とを合成し且つ増幅した高周波合成信号ＳＨを出力するようにしてもよい。

また、ＬＰＦ用合成回路１１５は、検出信号ＳＤの低周波成分とキャンセル信号ＳＣの低周波成分とを合成（検出信号ＳＤの低周波成分からキャンセル信号ＳＣの低周波成分を減算）して、低周波合成信号ＳＬを出力するようになっている。

すなわち、ＬＰＦ用合成回路１１５は、硬磁性体が検知対象Ｚに含まれているか否かを判別するための信号を生成する。この場合、キャンセル用ＬＰＦ回路１１２からの出力信号の波形よりも検出用ＬＰＦ回路１１１からの出力信号の波形が、合成信号の波形を決定する。例えば、検知対象としての検知対象Ｚが硬磁性体を含んでいる場合には、微分出力を含むことになる。

なお、このＬＰＦ用合成回路１１５は、検出信号ＳＤの低周波成分とキャンセル信号ＳＣの低周波成分とを合成し且つ増幅した低周波合成信号ＳＬを出力するようにしてもよい。

ここで、図４は、検知対象Ｚの磁性体が硬磁性体又は軟磁性体である場合における、センサ部Ｙの残留磁気出力波形と磁気量出力波形との関係を示す図である。なお、検知対象Ｚの磁性体が軟磁性体である場合における、センサ部Ｙの残留磁気出力波形は基底レベルである（信号レベルが変化しない）。

図４に示すように、硬磁性体からは、材質の磁気量および着磁された方向に基づいて磁気量出力および残留磁気出力の両方が検出される。一方、軟磁性体からは、材質の磁気量に応じた磁気出力が検出される。したがって、残留磁気出力の有無（第２の閾値電圧Ｔｈ２との大小関係）に基づき、検知対象（例えば、紙幣）Ｚが硬磁性体を有するか否かが判別され得る。

また、図５は、着磁された検知対象Ｚの磁性体が搬送路を移動している場合における、センサ部Ｙの残留磁気出力波形と磁気量の出力波形を示す図である。

検知対象Ｚの磁性体が軟磁性体の場合、保磁力は小さくなる。したがって、着磁された検知対象Ｚが磁気検出装置１００を通る際には、磁気量に相当する出力のみが現れる。

一方、検知対象Ｚが硬磁性体の場合、保磁力が大きいため、残留磁気が出力される。残留磁気の出力状態は、検知対象Ｚにおける着磁の状態に依存する。

そこで、判別回路ＤＣは、高周波合成信号ＳＨと低周波合成信号ＳＬとに基づいて、検知対象Ｚの磁性体が硬磁性体であるか否か、および、検知対象Ｚの磁性体が軟磁性体であるか否かを判別するようになっている。

すなわち、判別回路ＤＣは、検知対象Ｚが検出用ギャップＧａ近傍を通過するとき（通過前から通過後）の、磁気量特性に対応する検出信号ＳＤの高周波成分と、残留磁気特性に対応する検出信号ＳＤの低周波成分とに基づいて、検知対象Ｚに含まれる磁性体が硬磁性体であるか否か、および、検知対象Ｚに含まれる磁性体が軟磁性体であるか否かを判別する。

例えば、判別回路ＤＣは、高周波合成信号ＳＨの振幅の変化が第１の閾値電圧Ｔｈ1以上であり、且つ、低周波合成信号ＳＬの振幅の変化が第２の閾値電圧Ｔｈ２以上である場合に、検知対象Ｚに含まれる磁性体が硬磁性体であると判別する。

すなわち、判別回路ＤＣは、検知対象Ｚが検出用ギャップＧａ近傍を通過するとき（通過前から通過後）において、検出信号ＳＤの高周波成分に対応する磁気量特性の変化量が予め設定された第１の閾値量以上であり、且つ、検出信号ＳＤの低周波成分に対応する残留磁気特性の変化量が予め設定された第２の閾値量以上である場合に、検知対象Ｚに含まれ磁性体が硬磁性体であると判別する。

一方、判別回路ＤＣは、高周波合成信号ＳＨの振幅の変化が第１の閾値電圧Ｔｈ1以上であり、且つ、低周波合成信号ＳＬの振幅の変化が第２の閾値電圧Ｔｈ２未満である場合に、検知対象Ｚに含まれる磁性体が軟磁性体であると判別する。

すなわち、判別回路ＤＣは、検知対象Ｚが検出用ギャップＧａ近傍を通過するとき（通過前から通過後）において、検出信号ＳＤの高周波成分に対応する磁気量特性の変化量が既述の第１の閾値量以上であり、且つ、検出信号ＳＤの低周波成分に対応する残留磁気特性の変化量が既述の第２の閾値量未満である場合に、検知対象Ｚに含まれる磁性体が軟磁性体であると判別する。

なお、判別回路ＤＣは、高周波合成信号ＳＨの振幅の変化が第１の閾値電圧Ｔｈ1未満であり、且つ、低周波合成信号ＳＬの振幅の変化が第２の閾値電圧Ｔｈ２未満である場合に、検知対象Ｚに硬磁性体及び軟磁性体が含まれていないと判別する。

すなわち、判別回路ＤＣは、検知対象Ｚが検出用ギャップＧａ近傍を通過するとき（通過前から通過後）において、検出信号ＳＤの高周波成分に対応する磁気量特性の変化量が既述の第１の閾値量未満であり、且つ、検出信号ＳＤの低周波成分に対応する残留磁気特性の変化量が既述の第２の閾値量未満である場合に、検知対象Ｚに硬磁性体及び軟磁性体が含まれていないと判別する。

そして、判別回路ＤＣは、検知対象Ｚの磁気特性のこれらの判別結果の情報を含む判別結果信号Ｓｏｕｔを出力するようになっている。

ここで、図６は、検知対象Ｚの磁性体が硬磁性体である場合における、ＬＰＦ用合成回路１１５が出力する低周波合成信号ＳＬと第２の閾値電圧Ｔｈ２、及び、ＨＰＦ用合成回路１１６が出力する高周波合成信号ＳＨと第１の閾値電圧Ｔｈ１の一例を示す図である。

既述のように、ＬＰＦ用合成回路１１５は、検出信号ＳＤの低周波成分とキャンセル信号ＳＣの低周波成分とを合成（検出信号ＳＤの低周波成分からキャンセル信号ＳＣの低周波成分を減算）して、低周波合成信号ＳＬを出力する。

また、既述のように、ＨＰＦ用合成回路１１６は、検出信号ＳＤの高周波成分とキャンセル信号ＳＣの高周波成分とを合成（検出信号ＳＤの高周波成分からキャンセル信号ＳＣの高周波成分を減算）して、高周波合成信号ＳＨを出力する。

そして、図６に示す例では、高周波合成信号ＳＨの振幅の変化が第１の閾値電圧Ｔｈ１以上であり、且つ、低周波合成信号ＳＬの振幅の変化が第２の閾値電圧Ｔｈ２以上である。

これにより、判別回路ＤＣは、高周波合成信号ＳＨの振幅の変化が第１の閾値電圧Ｔｈ１以上であり、且つ、低周波合成信号ＳＬの振幅の変化が第２の閾値電圧Ｔｈ２以上であるので、検知対象Ｚに含まれる磁性体が硬磁性体であると判別する。

そして、判別回路ＤＣは、検知対象Ｚに含まれる磁性体が硬磁性体であるとの判別結果の情報を含む判別結果信号Ｓｏｕｔを出力することとなる。

次に、以上のような構成、機特性を有する磁気検出装置１００の動作フローの一例について説明する。ここで、図７は、磁気検出装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。

図７に示すように、先ず、磁気検出装置１００は、検知対象Ｚに含まれる磁性体に一定の直流磁界を印加する（ステップＳ１）。

次に、磁気検出装置１００は、直流磁界を印加した後の検知対象Ｚに交流磁界を印加する（ステップＳ２）。

そして、磁気検出装置１００は、交流磁界が印加された検知対象Ｚから、検知対象Ｚに含まれる磁性体の磁気特性を検出し、検出した磁気特性に応じた検出信号を出力する（ステップＳ３）。

次に、磁気検出装置１００は、磁気特性に応じた検出信号を、磁気量特性に対応する検出信号の高周波成分と、残留磁気特性に対応する検出信号の低周波成分と、に分離する（ステップＳ４）。

次に、磁気量特性に対応する検出信号の高周波成分と、残留磁気特性に対応する検出信号の低周波成分とに基づいて、検知対象Ｚに含まれる磁性体が硬磁性体であるか否か、および、検知対象Ｚに含まれる磁性体が軟磁性体であるか否かを判別する（ステップＳ５）。

以上のようにして、本実施の形態に係る磁気検出装置は、一つのセンシング（検出）により検知対象が硬磁性体を含むか否かおよび軟磁性体を含むか否かを判別することができる。これにより、例えば、差動型センサと残留磁気検出型センサとを用いた場合における検出タイミングの差を低減することができ、この磁気検出装置によれば検出タイミングを合わせる処理が不要となる。これにより、例えば、偽造紙幣その他の検知対象の判別精度が向上し、偽造検知対象の排除能力が高まる。

また、複数のセンサを必要としないので、磁気検出装置の搬送方向における寸法が大きくならず、磁気検出装置の構成を小型化することができる。

また、一つのセンサを用いることで、磁気量出力と残留磁気出力とを同時に検出することが可能になるため、真偽の判別速度が向上し得る。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

２０１６年１月５日出願の特願２０１６－０００５７４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、全て本願に援用される。

１０００ 紙葉類識別装置
１００ 磁気検出装置
１０ 紙葉類識別部
２０ 搬送制御部
３０ 磁気検出制御部
４０ 処理部
５０ 通信部
Ｄ 磁気検出部
Ｆ 搬送部
ＣＯＮ 制御部
Ｍ 記憶部

Claims (14)

1. 検出対象の磁性体に直流磁界を印加する直流磁界印加部と、
   着磁された磁性体に交流磁界を印加する交流磁界印加部と、
   前記交流磁界が前記磁性体に印加された際の前記磁性体の磁気特性を示す信号を検出する検出部と、
   前記交流磁界印加部に供給されている交流電圧または交流電流を利用して、キャンセル交流磁界を生成する生成部と、
   前記キャンセル交流磁界に応じたキャンセル信号を検出するキャンセル信号検出部と、
   前記磁気特性を示す信号から、磁気量特性を示す信号と残留磁気特性を示す信号とを分離し、前記キャンセル信号を用いて前記磁気量特性を示す信号および前記残留磁気特性を示す信号から、前記交流磁界によって発生する交流成分をキャンセルし、前記交流成分がキャンセルされた前記磁気量特性を示す信号および前記残留磁気特性を示す信号に基づいて、前記磁性体が硬磁性体であるか、軟磁性体であるか、非磁性体であるかを判定する判定部と、
   を備える磁気検出装置。
2. 前記判定部は、前記磁気量特性を示す信号に、前記磁気量特性を示す信号の周波数を有する前記キャンセル信号が合成された信号、および、前記残留磁気特性を示す信号に、前記残留磁気特性を示す信号の周波数成分を有する前記キャンセル信号が合成された信号に基づいて、前記磁性体が硬磁性体であるか、軟磁性体であるか、非磁性体であるかを判定する、
   請求項１に記載の磁気検出装置。
3. 前記交流磁界印加部は、検出用コア部材のギャップに埋設され、前記交流磁界を前記検出用コア部材に生成し、
   前記検出部は、前記検出用コア部材に巻回され、前記検出用コア部材の前記交流磁界による電磁誘導によって、前記磁気特性を示す信号を検出する、
   請求項１または２に記載の磁気検出装置。
4. 前記生成部は、キャンセル用コア部材のギャップに埋設され、前記キャンセル交流磁界を前記キャンセル用コア部材に生成し、
   前記キャンセル信号検出部は、前記キャンセル用コア部材に巻回され、前記キャンセル用コア部材の前記キャンセル交流磁界による電磁誘導によって、前記キャンセル信号を検出する、
   請求項３に記載の磁気検出装置。
5. 前記キャンセル用コア部材は、前記磁性体に対し、前記検出用コア部材より離れて配置される、
   請求項４に記載の磁気検出装置。
6. 前記検出用コア部材と前記キャンセル用コア部材とは、一体に形成されている、
   請求項４または５に記載の磁気検出装置。
7. 前記検出用コア部材は、前記磁性体が搬送される搬送方向と直交する方向に複数配置される、
   請求項４乃至６のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
8. 前記キャンセル用コア部材は、前記磁性体が搬送される搬送方向と直交する方向に複数
   配置される、
   請求項４乃至７のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
9. 前記交流磁界印加部は、前記磁性体が搬送される搬送方向と直交する方向に延びた板状の非磁性金属体である、
   請求項４乃至８のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
10. 前記生成部は、前記磁性体が搬送される搬送方向と直交する方向に延びた板状の非磁性金属体である、
    請求項４乃至９のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
11. 検出対象の磁性体に直流磁界を印加する直流磁界印加部と、
    着磁された磁性体に交流磁界を印加する交流磁界印加部と、
    前記交流磁界が前記磁性体に印加された際の前記磁性体の磁気特性を示す信号を検出する検出部と、
    前記磁気特性を示す信号から、磁気量特性を示す信号と残留磁気特性を示す信号とを分離し、前記磁気量特性を示す信号および前記残留磁気特性を示す信号に基づいて、前記磁性体が硬磁性体であるか、軟磁性体であるか、非磁性体であるかを判定する判定部と、を備え、
    前記判定部は、
    前記磁気量特性を示す信号の変化量が第１の閾値以上であり、かつ、前記残留磁気特性を示す信号の変化量が第２の閾値以上である場合、前記磁性体が前記硬磁性体と判定し、
    前記磁気量特性を示す信号の変化量が前記第１の閾値以上であり、かつ、前記残留磁気特性を示す信号の変化量が前記第２の閾値未満である場合、前記磁性体が前記軟磁性体と判定する、
    磁気検出装置。
12. 前記磁性体を有する紙葉類を識別する紙葉類識別装置において、
    請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の磁気検出装置、
    を備える紙葉類識別装置。
13. 検出対象の磁性体に直流磁界を印加するステップと、
    着磁された磁性体に交流磁界を印加するステップと、
    前記交流磁界が前記磁性体に印加された際の前記磁性体の磁気特性を示す信号を検出するステップと、
    前記交流磁界の印加に用いられる交流電圧または交流電流を利用して、キャンセル交流磁界を生成するステップと、
    前記キャンセル交流磁界に応じたキャンセル信号を検出するステップと、
    前記磁気特性を示す信号から、磁気量特性を示す信号と残留磁気特性を示す信号とを分離し、前記キャンセル信号を用いて前記磁気量特性を示す信号および前記残留磁気特性を示す信号から、前記交流磁界によって発生する交流成分をキャンセルし、前記交流成分がキャンセルされた前記磁気量特性を示す信号および前記残留磁気特性を示す信号に基づいて、前記磁性体が硬磁性体であるか、軟磁性体であるか、非磁性体であるかを判定するステップと、
    を備える磁気検出方法。
14. 検出対象の磁性体に直流磁界を印加する直流磁界印加部と、
    着磁された磁性体に交流磁界を印加する交流磁界印加部と、
    前記交流磁界が前記磁性体に印加された際の前記磁性体の磁気特性を示す信号を検出する検出部と、
    前記磁気特性を示す信号から、磁気量特性に対応する高周波成分を示す信号と残留磁気特性に対応する低周波成分を示す信号とを分離し、前記高周波成分を示す信号および前記低周波成分を示す信号に基づいて、前記磁性体が硬磁性体であるか、軟磁性体であるかを判定する判定部と、
    を備える磁気検出装置。

Images