JPH0739063Y2 - 磁気及び光センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の技術分野） この考案は、交流励磁形の磁気ヘッド及び光ファイバを
一列に整列した構造で、被検出体のライン状同一場所の
磁気パターン及び光学パターンを同時に読出可能とした
磁気及び光センサに関する。

（考案の技術的背景と解決すべき問題点） 磁気カードや磁気テープ等に記録されたデータを読取っ
たり、紙幣等に印刷された磁気インクを読取るのに磁気
ヘッドが使用される。従来より使用されている磁気ヘッ
ドには交流励磁型と直流励磁型があり、以下に述べるよ
うなものとなっている。

すなわち、第11図は交流励磁型磁気ヘッド100を示して
おり、ツインＥ字状形状の磁気コア101の中央連結アー
ム部102には１次コイル103が巻回されており、１次コイ
ル103には交流電源104が接続されている。また、磁気コ
ア101の側部上部には２次コイル105が、側部下部にはキ
ャンセルコイル106がそれぞれ巻回されており、磁気コ
ア101の上方を紙幣等の被検出体110が通過するようにな
っている。このような構成において、１次コイル103は
交流電源104によって励磁され、磁気コア101の上方のヘ
ッド面を磁性材を含んだ被検出体110が通過すると、磁
性材の量やパターンに応じた信号が２次コイル105より
出力される。この場合、交流電源104の変動や磁気コア1
01の温度特性の変化等に基づくノイズ成分並びにバイア
ス成分を除去するために、キャンセルコイル106の出力
との差をとり、その差信号を磁気信号とするようになっ
ている。

このような交流励磁型磁気ヘッドでは、１つの磁気コア
101に２次コイル105及びキャンセルコイル106が巻回さ
れているので、構造も大型化してしまい、被検出体110
の全体を同時に検出するような場合には、第12図に示す
ように複数の磁気ヘッド100を所定間隔に並べて検出し
なければならなかった。そのため、検出領域が離散的な
ものとなり、高精度の検出が不可能であり、これが要求
される紙幣等の識別では問題があった。

また、第13図は力流励磁型磁気ヘッド120を示してお
り、コの字状の磁気コア121の１アームには励磁コイル1
22が巻回されている。そして、励磁コイル122には直流
定電流Ｉが供給されるようになっており、検出ヘッド面
上を被検出体110が通過すると、コンデンサ123で直流分
がカットされた磁性材の時間変化に対応した微分信号が
検出信号Ｖとして得られる。

このような直流励磁型磁気ヘッド120では、検出信号Ｖ
が磁性材の時間的な変化分として得られるので、静止状
態では検出できないと共に、相対的な速度によって検出
信号レベルが異なってしまう欠点がある。この直流励磁
型磁気ヘッド120は小形であるために、一列状に並べて
広い範囲を同時に検出するようにしたものもあるが、上
述の如き致命的な欠点があり、紙幣等の磁気量や磁気パ
ターンの検出には適さなかった。

また、従来は光センサとして第14図に示すように、発光
素子130から出る光をレンズ131で集光して記録媒体132
に投射し、この記録媒体132からの反射光をレンズ133に
より受光素子134に集光して検出するものとか、第15図
に示すように受光素子135から出る光をレンズ136で集光
し、これを記録媒体132に投射して同媒体132を透過さ
せ、この透過光をレンズ137で集光して受光素子138に入
射させることにより、記録媒体132に描かれている光学
的濃淡パターンを読取るものなどがあった。

また、最近では印刷インクに磁性体粉末を混入すること
で記録媒体132に、磁気パターンと光学的濃淡パターン
とを同時に描くことが可能となったため、上記磁気セン
サ，光センサを１つの機器に組込んで、磁気パターンと
光学的パターンの読取りを行なうようにしたものもある
が、一体的ではなく、同一場所を同時に読取れるものは
なかった。

（考案の目的） この考案は上述のような事情よりなされたものであり、
この考案の目的は、被検出体の広い範囲を同時にかつ静
止状態で、又は被検出体と磁気ヘッドとの相対速度に依
存せずに磁気量及び磁気パターンを正確に検出でき、更
に同時に光学パターンを効率的に検出できる磁気及び光
センサを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この考案は磁気及び光センサの構造に関するもので、上
記考案の目的は、１次コイル及び２次コイルをそれぞれ
巻回されると共に、検出面に所定間隔のギャップ部を有
する複数の整列された磁気コアと、キャンセル用１次コ
イル及びキャンセル用２次コイルを巻回されたキャンセ
ルコアと、前記複数の磁気コア及び前記キャンセルコア
を一体的に結合する部材と、前記複数の磁気コアの各ギ
ャップ部に配列された光ファイバとを設け、前記各磁気
コアの検出面及び前記光ファイバの一端を被検出体に対
して一列に対向する構造とすることにより達成されるも
のである。

（考案の作用） この考案ではギャップ部を有する交流励磁型の複数の磁
気コアを一列に並べて構成すると共に、上記ギャップ部
に投光用及び受光用の光ファイバを配設すると共に、１
つのキャンセルコアを設けている。したがって、交流励
磁でライン状に磁気パターンを読取ることができると共
に、上記光ファイバを介して、上記磁気パターンと同一
位置の光学パターンをも同時に検出することができる。

（考案の実施例） 第１図はこの考案の一実施例を示す磁気及び光センサ10
の外観構成を示しており、長形状で断面が蒲鉾状のケー
ス１内の検出ヘッド面には、第２図（Ａ）にその構造を
示すような磁気ヘッド11〜19が一列に整列されて設けら
れている。また、ケース１の検出ヘッド面の端部には、
第２図（Ｂ）にその構造を示すようなキャンセルヘッド
20が設けられている。磁気ヘッド11〜19は同一構成であ
るので、ここでは第２図（Ａ）に磁気ヘッド11を示して
説明する。磁気ヘッド11はコの字状の磁気コア11（材質
はたとえばセンダスト）を有し、磁気コア111の両側ア
ーム部に１次コイル112及び２次コイル113がそれぞれ巻
回されており、磁気ヘッド11の頂部のギャップ部114が
第１図の磁気及び光センサ10の検出ヘッド面となるよう
に、ケース１内に配設される。第１図のＸ−Ｘ断面構造
は第３図（Ａ）に示され、Ｘ−Ｘに係る磁気コア11の平
面図及びその側面構造図は第４図（Ａ）及（Ｂ）に示さ
れる。

すなわち、磁気ヘッド11のギャップ部114には投光用の
光ファイバ３と受光用の光ファイバ４とがそれぞれ複数
本整列して配設されており、光ファイバ３の端部から光
が被検出体110に投光され、その反射光が光ファイバ４
の端部に入力されて受光されるようになっている。ま
た、一列に整列された磁気コア12〜19のギャップ部にも
同様に光ファイバ3,4が配列されており、第５図に示す
ように投光用ファイバ３はその端部が束ねられて光源５
（たとえば近赤外LED、ランプ）からの光をまとめて受
光するようになっている。光ファイバ3,4はたとえばプ
ラスチックファイバで良い。そして、ギャップ部114で
第６図に示す如く投光用及び受光用に整列された光ファ
イバ３及び４のうちの光ファイバ４は、第５図に示す如
く読取ヘッド部材８で一列に層状に整列されて固定され
ている。更に光ファイバ４は第７図に示す各光ファイバ
毎に光センサ（例えばフォトダイオード）６に対向され
るようになっており、各ファイバ毎に受光量が光センサ
６によって検出されるようになっている。

なお、ギャップ部114の光ファイバ3,4の端面との間には
硬質ガラス（たとえば硬質透明ガラス，サファイヤガラ
ス，光学ガラスBK7）がスペーサとして埋設されてい
る。スペースの高さは、光学パターンが十分に検出でき
るように設定される。

また、キャンセルヘッド20も第２図（Ｂ）に示すように
磁気ヘッド11〜19とほぼ同様の構造となっており、コの
字状の磁気コア21の両側アーム部に、キャンセル用１次
コイル22及びキャンセル用２次コイル23がそれぞれ巻回
されており、キャンセルヘッド20の検出面24が第１図の
磁気及び光センサヘッド10の検出ヘッド面と逆向きにな
るように、かつケース１内の端部に配設されている。第
１図のＹ−Ｙ断面構造は第３図（Ｂ）に示される。な
お、キャンセルヘッド20の２次コイル23の出力は、磁気
ヘッド11〜19の各出力よりも小さいことが望ましいの
で、同一電源で駆動した場合、キャンセルヘッド20の２
次コイル23の出力が各磁気ヘッドの２次コイルの出力よ
りも小さくなるように、コイル22及び23の巻数が調整さ
れている。また、キャンセルヘッド20には前述したよう
に光ファイバは配設されていない。

上述のように、９個の磁気ヘッド11〜19及び１個のキャ
ンセルヘッド20は一列に整列され、かつ光ファイバ３及
び４も磁気ヘッド11〜19のギャップ部114に配設されて
ケース１内に収容されて一体化されている。

上述のような磁気及び光センサ10は第８図に示すような
回路によって駆動され、検出ヘッド面上の被検出体の磁
性材に対応した磁気信号M1〜M9がマルチチャンネルで得
られる。すなわち、正弦波発振器２から出力された所定
周波数の正弦波SWは定電流ブースタ30〜39に入力され、
定電流ブースタ30〜39はキャンセルヘッド20及び磁気ヘ
ッド11〜19の１次コイルを励磁するようになっている。
キャンセルヘッド20の２次コイル23の出力はバッファ増
幅器３を経て差動増幅器41〜49に入力され、磁気ヘッド
11〜19の各２次コイルの検出信号S1〜S9はそれぞれ差動
増幅器41〜49に入力されている。差動増幅器41〜49で得
られる検出信号S1〜S9とキャンセル信号CSとの差信号は
それぞれ全波整流回路51〜59に入力され、全波整流され
た信号がそれぞれバンドパスフィルタ61〜69に入力さ
れ、更に増幅器71〜79を経て磁気信号M1〜M9が出力され
るようになっている。

このような構成において、その動作を磁気パターンの検
出について第９図（Ａ）〜（Ｆ）の波形図を参照して説
明する。なお、磁気ヘッド11〜19の動作は全く同一であ
るので、ここでは磁気ヘッド11について説明する。

磁気ヘッド11の１次コイル112には定電流ブースタ31よ
り所定周波数の定電流が供給され、磁気及び光センサ10
の検出ヘッド面に対向している紙幣等の被検出体の磁性
材に応じて、磁気ヘッド11の２次コイル113より第９図
（Ａ）に示すような検出信号S1が出力され、差動増幅器
41に入力される。また、キャンルヘッド20の２次コイル
23からは、被検出体の磁性材とは無関係なノズル成分に
対応した信号が出力され、バッファ増幅器３を経て第９
図（Ｂ）に示すようなキャンセル信号CSとして差動増幅
器41に入力される。差動増幅器41で得られる第９図
（Ｃ）に示すような差信号S1Aは、全波整流回路51で同
図（Ｄ）及び（Ｅ）に示す如く全波整流される。この全
波整流された信号は更にバンドパスフィルタ61を経てエ
ンベロープのみが抽出され、増幅器71より同図（Ｆ）に
示すような磁性材に応じた磁気信号M1が出力される。

上述では時間ｔに対して磁性材が変化、すなわち磁気及
び光センサ10に対して被検出体が相対的に移動している
例を説明しているが、静止している状態においても被検
出体の磁性特性を磁気信号として得ることができる。こ
の場合、各磁気ヘッド11〜19に対して１つのキャンセル
ヘッド20で、発振器２の変動や温度特性変化等に基づく
ノイズ成分を検出信号成分から除去するようにしている
ので、高い検出精度で磁気信号を得ることができる。

一方、光学パターンの検出は、上記磁気パターンの検出
と同時に平行して行なわれる。すなわち、光源５からの
光は光ファイバ３によってギャップ部114まで伝送さ
れ、検出ヘッド面に第４図（Ｂ）に示す如く対向してい
る被検出体110に対して第10図に示すように投光され
る。投光された光は被検出体110の表面で反射され、受
光用の光ファイバ４の端面部に入力されるので、被検出
体110では第10図の斜線部110Aが光学的に読取られるこ
とになる。こうして被検出体110の表面から反射され受
光された光は、光ファイバ４で伝送され他端側に配設さ
れている光センサ６に与えられ、光学パターンに応じた
電気信号に変換されて処理される。

（考案の効果） 上述の実施例では９個の磁気ヘッドを整列して磁気及び
光センサを構成しているが、磁気ヘッドの数は任意であ
る。また、上述では検出ヘッド面の端部に１個のキャン
セルヘッドを設けているが、キャンセルヘッドの個数や
配設位置は任意であり、被検出体の磁性材によってキャ
ンセル信号が変化しないようになっていれば良い。更
に、上述では磁気ヘッド及びキャンセルヘッドの各１次
コイルを正弦波で励磁しているが、必らずしも正弦波で
なくても良い（例えば矩形波）。更に又、上述ではギャ
ップ部に投光用光ファイバ及び受光用ファイバを２列に
整列して設けているが、第16図に示すように交互に一列
に整列しても良く、また第17図に示すように受光用光フ
ァイバを束ねて検出するようにしても良い。

（考案の効果） 以上のようにこの考案の磁気及び光センサによれば、複
数の交流励磁型磁気コア及び光ファイバが一列に整列さ
れると共に、ニイズ除去用のキャンセルコアが設けられ
ているので、被検出体の磁気特性を全体的に、かつ静止
状態又は磁性材と磁気ヘッドとの相対速度に依存せずに
検出することができ、同時に光学パターンをも検出で
き、ノイズ等の影響を受けることもない。又、ノイズ除
去用としてのキャンセルコイルを共通化して１つにした
ことにより、全体の構造が非常に簡単となり、従来の交
流励磁型磁気ヘッドを複数個並べるのに比べて、大幅に
コストダウンが達成される。更に、磁気ヘッドと光ファ
イバとを一体的に構成しているので、同一場所の磁気及
び光パターンを同時に平行して読取ることができる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す外観斜視図、第２図
（Ａ）及び（Ｂ）はこの考案に用いる磁気ヘッド及びキ
ャンセルヘッドの一例を示す構造図、第３図（Ａ）は第
１図のＸ−Ｘ断面構造図、同図（Ｂ）は第１図のＹ−Ｙ
断面構造図、第４図（Ａ）はこの考案に用いる磁気ヘッ
ドの平面図、同図（Ｂ）はその断面図、第５図〜第７図
はこの考案に用いる光ファイバの配設例を説明するため
の図、第８図は磁気パターン検出系の全体の構成例を示
すブロック図、第９図（Ａ）〜（Ｆ）はその動作例を示
す波形図、第10図はこの考案による光学パターンの検出
を説明するための図、第11図は従来の交流励磁型磁気ヘ
ッドの構造例を示す図、第12図はその利用例を示す図、
第13図は従来の直流励磁型磁気ヘッドの構造例を示す
図、第14図及び第15図は従来の光センサによる検出例を
示す図、第16図及び第17図はこの考案に用いる光ファイ
バの他の配設例を示す図である。 １……ケース、２……正弦波発振器、3,4……光ファイ
バ、10……磁気及び光センサ、11〜19……磁気ヘッド、
20……キャンセルヘッド、30〜39……定電流ブースタ、
41〜49……差動増幅器、51〜59……全波整流回路、61〜
69……バンドパスフィルタ、71〜79……増幅器、110…
…被検出体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】１次コイル及び２次コイルをそれぞれ巻回
   されると共に、検出面に所定間隔のギャップ部を有する
   複数の整列された磁気コアと、キャンセル用１次コイル
   及びキャンセル用２次コイルを巻回されたキャンセルコ
   アと、前記複数の磁気コア及び前記キャンセルコアを一
   体的に結合する部材と、前記複数の磁気コアの各ギャッ
   プ部に配列された光ファイバとで成り、前記各磁気コア
   の検出面及び前記光ファイバの一端が被検出体に対して
   一列に対向する構造となっていることを特徴とする磁気
   及び光センサ。