WO2019172095A1 - 磁気情報読取装置および磁気情報読取装置の制御方法 - Google Patents

磁気情報読取装置および磁気情報読取装置の制御方法 Download PDF

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WO2019172095A1
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digital data
approximate expression
magnetic
sampling
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PCT/JP2019/007973
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English (en)
French (fr)
Inventor
史彦 二村
上村　吉治
Original Assignee
日本電産サンキョー株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10—Digital recording or reproducing
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/02—Recording, reproducing, or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B5/09—Digital recording

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic information reading device for reading magnetic information on a magnetic information recording medium such as a magnetic card recorded in a predetermined format (modulation method) and a method for controlling the magnetic information reading device.
  • a magnetic information reader which is a magnetic card reader, reads F and 2F signals for “0” and “1” signals magnetically recorded on a magnetic card or the like by a predetermined modulation method, for example, a frequency modulation method, with a magnetic head.
  • the magnetic head reads magnetic data (magnetic signal, magnetic information) recorded by the F2F modulation method as an analog magnetic waveform signal.
  • magnetic information reader an extreme value detection process is performed to detect the extreme values that are the peak and bottom of the magnetic waveform from the magnetic waveform signal, the output signal is inverted at the extreme value position, and the magnetic waveform is converted into a rectangular wave signal.
  • Waveform shaping This rectangular wave signal is a frequency-modulated (F2F modulated) signal and is demodulated by the F2F demodulator.
  • an analog magnetic waveform signal is converted into digital data by an analog-digital (A (Analog) / D (Digital)) converter, and extreme value detection processing and subsequent processing are performed (for example, see Patent Document 1).
  • A Analog
  • D Digital
  • a magnetic waveform signal that is a read analog signal of a magnetic head is input to an A / D converter via an amplifier circuit.
  • a / D converter a process of sampling an analog signal at a predetermined sampling frequency and converting it into digital data is performed.
  • the obtained digital data is temporarily stored in a storage device called a sampling data memory and then subjected to processing such as extreme value detection processing for obtaining the peak and bottom of the output signal.
  • the maximum value and the minimum value of the sampling data are detected, and the position is set as the extreme value (peak (peak), bottom (valley)) of the waveform.
  • the position becomes a discrete value, and the extreme value detection lacks accuracy, and it is difficult to increase the extreme value detection accuracy.
  • An object of the present invention is to provide a magnetic information reading apparatus that does not require high-performance hardware, a large-capacity memory, or the like, and that can increase the extreme value detection accuracy. It is another object of the present invention to provide a method for controlling a magnetic information reading apparatus that does not require high-performance hardware, a large-capacity memory, and the like, and that can increase extreme value detection accuracy.
  • a magnetic information reader of the present invention converts a magnetic head that reads magnetic data recorded on a magnetic information recording medium by a predetermined modulation method, and converts an output signal of the magnetic head into digital data.
  • a data processing unit that demodulates the data, and the data processing unit samples an analog signal output from the magnetic head at a predetermined period and converts the analog signal into digital data; and
  • a data storage unit for storing the sampled digital data, and the digital data obtained by sampling with the A / D converter is compared with the previously sampled digital data stored in the data storage unit, and the detected value Including digital data that has decreased from an increasing trend or digital data that has increased from a decreasing trend.
  • An approximate expression calculation unit that obtains an approximate expression using digital data of at least three points, an extreme value calculation part that calculates an extreme value position near the change point based on the obtained approximate expression, and the calculated extreme value position And a demodulator that demodulates data read by the magnetic head.
  • a method for controlling a magnetic information reading apparatus includes a reading step of reading magnetic data recorded on a magnetic information recording medium by a predetermined modulation method using a magnetic head, and the magnetic head.
  • digital data or detected values that have decreased due to an increasing trend
  • an approximate expression calculation step that obtains an approximate expression using at least three digital data including the change point, and an extremum near the change point based on the obtained approximate expression
  • the data processing unit that converts and processes the output signal of the magnetic head into digital data
  • the A / D converter samples the analog signal output from the magnetic head at a predetermined period and converts it into digital data
  • the sampled digital data is stored in the data storage unit, the digital data is compared with the previous digital data, and the digital data that has decreased from the increasing trend or the digital data that has increased from the decreasing trend is used as a change point, and at least including this change point
  • the approximate expression calculation unit obtains an approximate expression, and based on the obtained approximate expression, the extreme value calculation unit calculates the position of the extreme value near the change point, and the calculated extreme value position is calculated. Based on this, the data read by the magnetic head is demodulated, so the sampling period of the analog signal can be coarse and high-performance hardware can be used. And without including requiring a large amount of memory, yet it is possible to improve the extreme detection accuracy.
  • the approximate expression calculation unit obtains an approximate expression using at least three digital data before and after the change point for at least three digital data including the change point.
  • the approximate expression calculation unit obtains a quadratic function approximate expression using digital data of at least three points including the change point, obtains a coefficient of the quadratic function approximate expression, and the extreme value calculation part It is preferable to obtain the maximum value and the maximum value position, and the minimum value and the minimum value position using the coefficients of the function approximation formula.
  • the quadratic function approximate expression is obtained using digital data of at least three points before and after the change point, the approximate expression can be easily obtained and the coefficient of the polynomial can be easily obtained.
  • the position of the extreme value (maximum value, minimum value) of the sampling data can be detected more efficiently and with a smaller error.
  • the extreme value calculation unit obtains the maximum value and the maximum value position, or the minimum value and the minimum value position in the order of the sampling data, and then the minimum value and the minimum value position, or the maximum value and the maximum value. It is preferable to determine the position.
  • the local maximum value (or local minimum value) and local maximum value position (or local minimum position) are obtained in the order of the sampling data, and then the local minimum value (or local maximum value) and local minimum value position (or local maximum value position) are obtained. Therefore, it is possible to simply store the maximum value and the maximum value position, and the minimum value and the minimum value position in association with each other, thereby facilitating management of information.
  • the sampling period of the A / D converter is lower than the standard sampling period and the sampling interval is widened.
  • the sampling interval is widened.
  • the number of samplings may be small, so that the memory used can be reduced.
  • the accuracy of peak (peak) and bottom (valley) spacing is improved, the accuracy of interpolation processing and the like during subsequent demodulation processing is improved, and the influence of the amplitude of the waveform is reduced.
  • the signals read by the magnetic head are F and 2F signals
  • the data processing unit has a decoding unit that decodes the signal demodulated by the demodulation unit
  • the demodulation unit is an extreme value calculation unit. It is preferable that the F and 2F signals be demodulated based on the calculated extreme value positions. With this configuration, magnetic data recorded on the magnetic information recording medium by the F2F modulation method can be demodulated with high accuracy.
  • the magnetic information reading apparatus of the present invention it is possible to increase extreme value detection accuracy without requiring high-performance hardware or a large-capacity memory.
  • high-performance hardware, a large-capacity memory or the like is not required, and the extreme value detection accuracy can be increased.
  • FIG. 1 A is a figure which shows an example of the sampling performed by the A / D converter shown in FIG.
  • B is a figure which shows an example of the sampling performed by the conventional A / D converter. It is a flowchart of the process which specifies the peak (maximum value) and peak position of an output signal.
  • FIG. 5 It is a flowchart of the process which specifies the bottom (minimum value) and bottom position of an output signal.
  • A is a figure which shows the state which dropped the sampling period of the A / D converter of FIG. 5 to about 1/3 from the conventional system.
  • B is a figure for demonstrating the method of acquiring an approximate expression using the sampling data corresponding to (a).
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a magnetic information reading apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing signal processing waveforms of the main part of the magnetic information reading apparatus of FIG.
  • a magnetic information reader that can be applied to a magnetic card reader that reproduces information recorded on a magnetic card MC, which is a magnetic information recording medium, will be described as an example.
  • a magnetic card reader that reproduces information recorded on a magnetic card MC, which is a magnetic information recording medium
  • F and 2F signals corresponding to “0” and “1” signals magnetically recorded by the frequency modulation method are read and reproduced.
  • the present technology is not limited to the F2F method, and various methods such as the F3F method, the NRZI method, and the MFM method can be applied.
  • the magnetic information recording medium of the present embodiment is a magnetic card MC, and the magnetic card MC includes a magnetic stripe MP on which magnetic data is recorded.
  • the magnetic stripe MP is formed in an elongated strip shape.
  • the magnetic stripe MP is formed along the longitudinal direction of the magnetic card MC formed in a rectangular shape.
  • the magnetic card MC may contain an IC chip.
  • the magnetic information reader 10 includes a magnetic head 11, a card transport path 12, a card transport unit 13, a control unit 20, and a host device (host device) 40.
  • the magnetic head 11 reads, as an analog signal S11, magnetic recording information recorded on the magnetic card MC, which is a magnetic information recording medium, by the F2F modulation method, for example, as shown in FIG.
  • the magnetic head 11 can also write magnetic information to the magnetic stripe MP of the magnetic card MC.
  • the card transport path 12 includes the magnetic head 11 and the like, and the magnetic card MC is transported by the card transport unit 13 toward the position where the magnetic head 31 is disposed or away from the position where the magnetic head 11 is disposed.
  • the card transport unit 13 transports the magnetic card MC along the card transport path 12 by driving the motor (M) 131 through the motor drive circuit (driver) 24.
  • the motor (M) 131 is driven by the motor drive circuit 24 controlled by the control unit 20 and drives the card transport unit 13 to transport the magnetic card MC.
  • a control method of the motor (M) 131 for example, a PWM control method is adopted, and the motor (M) 131 is subjected to PWM control by the control unit 20.
  • the magnetic information reading device 10 of the present embodiment further includes a storage unit 21 and a calculation unit 22 as main components. Further, in the present embodiment, a clock generation unit 23, a motor drive circuit 24, an amplifier 25, a digital filter 26, an A / D converter 27, a data storage unit 28, and a data calculation processing unit 29. Among these components, the amplifier 25, the digital filter 26, the A / D converter 27, the data storage unit 28 of the storage unit 21, and the data calculation processing unit 29 of the calculation unit 22 constitute a data processing unit 30. ing.
  • the control unit 20 controls the overall operation of the magnetic information reading apparatus 10 and is connected to each component to exchange control signals and data. Specifically, the control unit 20 controls each unit of the magnetic information reading device 10 based on a control program and various data stored in the storage unit 21.
  • the control unit 20 is connected to the host device 40 via a communication interface (not shown).
  • the control unit 20 controls the entire magnetic information reading device 10 according to a command input from the host device 40 through a communication interface (not shown).
  • the storage unit 21 records programs and various data necessary for operation control of the entire apparatus. Further, in the present embodiment, a data storage unit 28 is provided.
  • the data storage unit 28 stores a digital signal obtained by sampling the output signal (analog signal) output from the magnetic head 11 by the A / D converter 27 as sampling data.
  • the calculation unit 22 performs various calculation processes based on the data stored in the data storage unit 28.
  • a data operation processing unit 29 is provided.
  • the data calculation processing unit 29 processes the sampling data A / D converted by the A / D converter 27 based on the output signal of the magnetic head 11.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a data operation processing unit that is a main part of the operation unit illustrated in FIG. 1.
  • the data calculation processing unit 29 includes a change point detection unit 291, an approximate expression calculation unit 292, an extreme value (peak) calculation unit 293, a demodulation unit 294, and a decoding unit 295. ing.
  • the change point detector 291 compares, for example, two consecutive points of data, detects data that has decreased from an increasing trend, and similarly detects data that has increased from a decreasing trend, and uses these points as changing points. Yes.
  • the approximate expression calculation unit 292 calculates an approximate expression using three points of data including the change point.
  • the approximate expression calculation unit 292 calculates an approximate expression coefficient to obtain an approximate expression.
  • the output signal S11 from the magnetic head 11 is regarded as a quadratic function waveform.
  • Various known methods can be used as a method for calculating the approximate expression of such a quadratic function waveform. In this embodiment, approximation by the least square method is used.
  • the approximation may be performed by higher-order function approximation of the second or higher order other than the method of least squares, approximation using a spline function, approximation by a sampling (sinc) function, and the like.
  • the extreme value calculation unit 293 calculates a peak (maximum value) and peak position, a bottom (minimum value), and a bottom position from a quadratic function approximation formula.
  • the peak indicates the maximum level of the output signal (F2F signal) of the magnetic head 11.
  • the bottom indicates the minimum level of the output signal (F2F signal) of the magnetic head 11.
  • the extreme value calculation unit 293 of the present embodiment obtains a quadratic function approximate expression using three points of data, and calculates a peak, a bottom, a peak position, and a bottom position from the quadratic function approximate expression.
  • the three points of data used for the calculation are data before and after the change point described above.
  • the peak (maximum value) and the peak position are obtained in the order of the sampling data, and then the bottom (minimum value) and the bottom position are obtained.
  • the obtained peak and peak position, and bottom and bottom position are related and stored in the storage unit 21.
  • the demodulator 294 demodulates the F2F signal, which is magnetic data read by the magnetic head 11, based on the position of the extreme value calculated by the extreme value calculator 293, as shown in FIG.
  • the decoding unit 295 decodes the F2F signal demodulated by the demodulation unit 294 and converts it into “0” and “1” data.
  • the decoding unit 295 converts “0” and “1” data into magnetic data (ASCII), and transmits the converted data to the host device 40 through the communication interface.
  • the clock generator 23 supplies a clock signal CLK that is a time reference in the magnetic information reader 10.
  • the clock generator 23 supplies a sampling clock signal SPCK serving as a sampling time reference input to the A / D converter 27. Further, a reference clock that serves as a drive pulse for the motor 131 is also supplied.
  • the motor drive circuit 24 inputs a drive pulse to the motor 131 based on the motor control pulse input from the control unit 20 and drives the motor 131.
  • the amplifier 25 amplifies the analog signal S11 read by the magnetic head 11 to an appropriate level and outputs the amplified analog signal S25 as shown in FIG. 2B to the A / D converter 27.
  • the amplifier 25 can also be configured to have an automatic gain control (AGC) function.
  • AGC automatic gain control
  • the A / D converter 27 samples the analog signal S25 read by the magnetic head 11 and amplified by the amplifier 25 at a predetermined frequency to convert it into a digital signal.
  • the digital signal is output to the data storage unit 28 via the digital filter 26.
  • the sampling interval (frequency) is not particularly limited. For example, about 3 pieces of sampling data are acquired between the peaks of the waveform of the 2F signal recorded on the magnetic card MC. It ’s fine. Note that the number of samplings is not limited to three, and it is sufficient that sampling is performed with a sampling interval wider than the standard sampling period.
  • the digital filter 26 performs noise removal processing on the digital signal converted by the A / D converter 27 and stores it as sampling data in the data storage unit 28 together with the position at the time of sampling.
  • An analog filter may be disposed between the magnetic head 11 and the A / D converter 27 instead of the digital filter 26.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the outline of the overall magnetic information reading operation of the magnetic information reading apparatus 10 shown in FIG.
  • the control unit 20 activates the motor 131 of the card conveyance path 13 through the motor drive circuit 24 (step ST1), and conveys (moves) the magnetic card MC with respect to the magnetic head 11, thereby magnetic stripes of the magnetic card MC.
  • Magnetic information recorded on the MP by the F2F modulation method is read (step ST2).
  • the conveyance of the magnetic card MC is completed (step ST3), and the control unit 20 stops the motor 131 of the card conveyance path 13 through the motor drive circuit 24 (step ST4).
  • the analog signal S11 read by the magnetic head 11 is amplified to an appropriate level by the amplifier 25 and input to the A / D converter 27.
  • the analog signal S25 read by the magnetic head 11 and amplified by the amplifier 25 is sampled at a predetermined frequency and converted into a digital signal, and this digital signal is transmitted through the digital filter 26 as data. It is stored in the storage unit 28.
  • the data calculation processing unit 29 of the calculation unit 22 calculates the peak, peak position, bottom, and bottom position based on the A / D conversion value acquired in step ST2 (step ST5). Based on the calculated peak and peak position (or bottom and bottom position), the data arithmetic processing unit 29 demodulates the F2F signal, which is magnetic data read by the demodulator 294 by the magnetic head 11 (step ST6). Then, the decoding unit 295 decodes the F2F signal demodulated by the demodulation unit 294 and converts it into “0” and “1” data (step ST7), and further transmits the converted magnetic data to the host device 40 (step ST7). Step ST8).
  • step ST5 the calculation method of the peak, the peak position, the bottom, and the bottom position in step ST5 will be specifically described.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating an example of sampling executed by the A / D converter.
  • FIG. 5A is a diagram showing an example of sampling executed by the A / D converter shown in FIG.
  • FIG. 5B is a diagram showing an example of sampling (standard sampling interval) executed by a conventional A / D converter.
  • FIG. 6 is a flowchart of processing for specifying the peak (maximum value) and peak position of the output signal.
  • FIG. 7 is a flowchart of processing for specifying the bottom (minimum value) and bottom position of the output signal.
  • FIG. 8A and 8B are diagrams for explaining a method of obtaining an approximate expression using sampling data.
  • FIG. 8A is a diagram showing a state in which the sampling period of the A / D converter in FIG.
  • FIG. 8B is a diagram for explaining a method of obtaining an approximate expression using sampling data corresponding to FIG. 5 and 8, the vertical axis y indicates the AD value, and the horizontal axis x indicates time. Further, the arrows shown in FIG. 5B are points where the conventional fine sampling interval (standard sampling interval) is used to make the peak (maximum value) and the bottom (minimum value).
  • the data calculation processing unit 29 performs processing for specifying the peak position Pv and the bottom position Bv based on the A / D conversion value obtained from the analog signal S11 read by the magnetic head 11, and specifies the specified peak position Pv and bottom position.
  • the F2F signal is demodulated based on Bv.
  • An output signal (F2F) signal of the magnetic head 11 is input to the A / D converter 27 via the amplifier 25.
  • the analog signal is converted into digital data in the set sampling period (step ST11). Specifically, one piece of digital data is obtained as sampling data for each time interval determined by the sampling period of the A / D converter 27 and stored in the data storage unit 28.
  • the converted digital signal is stored as sampling data in the data storage unit 28 together with the position at the time of sampling (step ST12).
  • the data calculation processing unit 29 calculates and processes the sampling data stored in the data storage unit 28. Specifically, the change point detection unit 291 compares the digital data obtained by sampling with the A / D converter 27 with the previously sampled digital data stored in the data storage unit 28, and performs sampling. If the data has increased, the next sampling data is read (NO in step ST13). If the sampling data is smaller than the previous sampling data, the sampling data is set as the changing point (YES in step ST13).
  • the coefficients a, b, and c of the quadratic function are obtained by using a Gaussian elimination method for the matrix (step ST14).
  • the extreme value calculation unit 293 obtains a peak (maximum value) and a peak position using the obtained coefficients a, b, and c.
  • the next peak position, x 336.2, is shown as shown in Expression (3).
  • a 43.778
  • b ⁇ 29301
  • the maximum value y 600.
  • the bottom (minimum value) and the bottom position Bv are obtained.
  • the data calculation processing unit 29 proceeds to the process of specifying the bottom (minimum value) and the bottom position Bv.
  • the peak position Pv and the bottom position Bv are alternately specified by repeating the processes shown in FIGS. 6 and 7.
  • An output signal (F2F) signal of the magnetic head 11 is input to the A / D converter 27 via the amplifier 25.
  • the analog signal is converted into digital data in the set sampling cycle (step ST21). Specifically, one piece of digital data is obtained as sampling data for each time interval determined by the sampling period of the A / D converter 27 and stored in the data storage unit 28.
  • the converted digital signal is stored as sampling data in the data storage unit 28 together with the position at the time of sampling (step ST22).
  • the data calculation processing unit 29 calculates and processes the sampling data stored in the data storage unit 28. Specifically, the change point detection unit 291 compares the digital data obtained by sampling with the A / D converter 27 with the previously sampled digital data stored in the data storage unit 28, and performs sampling. If the data has decreased, the next sampling data is read (NO in step ST23). If the sampling data has increased from the previous sampling data, the sampling data is set as the changing point (YES in step ST23).
  • the coefficients a, b, and c of the quadratic function are obtained by using a Gaussian elimination method for the matrix (step ST24).
  • the extreme value calculation unit 293 obtains a peak (maximum value) and a peak position using the obtained coefficients a, b, and c.
  • the bottom (minimum value) and the bottom position Bv are obtained.
  • the magnetic signal is demodulated from the obtained maximum value and peak position Pv, and the minimum value and bottom position Bv. Specifically, based on the number of peaks Pv and the number of bottom Bv of the output signal SG, the demodulation unit 294 demodulates the F2F signal that is magnetic data read by the magnetic head 11. Then, the decoding unit 295 decodes the F2F signal demodulated by the demodulation unit 294 and converts it into “0” and “1” data, and further transmits the converted magnetic data to the host device 40.
  • the data processing unit 30 that converts and processes the output analog signal (F2F signal) of the magnetic head 11 into digital data is output from the magnetic head 11 by the A / D converter 27.
  • the analog signal to be sampled is sampled at a predetermined cycle to be converted into digital data, the sampled digital data is stored in the data storage unit 28, and the digital data is decreased or decreased compared to the previous digital data.
  • the sampling interval can be set to about 3 times between the waveforms of the 2F signal, and sampling is performed when detecting the peak and bottom of the output signal (analog signal) output from the magnetic head 11. It is possible to perform processing efficiently in a short time without increasing the frequency.
  • the sampling period of the A / D converter 27 is lower than the standard sampling period and the sampling interval is widened, so that it is not necessary to shorten the sampling interval, so that the high-speed operation can be performed. Since it is not necessary to use an A / D converter and the number of samplings may be small, the memory used can be reduced. In addition, since the accuracy of peak (peak) and bottom (valley) spacing is improved, the accuracy of interpolation processing and the like during subsequent demodulation processing is improved, and the influence of the amplitude of the waveform is reduced.
  • the three points used for calculating the approximate expression are not necessarily the three points including the change point.
  • quadratic function approximation is possible even at three points during monotonic increase or monotonic decrease.
  • the extreme value calculation unit 293 obtains the local maximum value and the local maximum value position, or the local minimum value and the local minimum value position in the order of the sampling data, and then the local minimum value and the local minimum value position, or the local maximum value and It is preferable to obtain a local maximum position, whereby a local maximum value (or local minimum value) and a local maximum position (or local minimum position) are obtained in the order of sampling data, and then the local minimum value (or local maximum value) and local minimum position ( Or the maximum value position), the maximum value and the maximum value position, and the minimum value and the minimum value position can be simply stored in association with each other, and management of information is easy. It becomes.
  • the decoding unit 295 decodes the F2F signal demodulated by the demodulation unit 294 and converts it into “0” and “1” data, and converts the “0” and “1” data into magnetic data (ASCII). Is transmitted to the host device 40, but “0” and “1” data is transmitted to the host device 40, and the host device 40 transmits 0 and “1” data to magnetic data (ASCII). It is also possible to configure so as to convert to
  • the magnetic card reader that drives the motor 131 and transports the magnetic card MC via the card transport unit 13 has been described.
  • the present invention is not limited to this. It may be a magnetic card reader that conveys.
  • the magnetic card MC can be a rectangular vinyl chloride card having a thickness of about 0.7 to 0.8 mm, but the magnetic card MC has a thickness of 0.18 to A PET (polyethylene terephthalate) card of about 0.36 mm, a paper card with a predetermined thickness, or the like may be used.
  • the magnetic information recording medium to which the present invention is applied may be a medium other than a card.
  • MC magnetic card (magnetic information recording medium), 10: magnetic information reader, 11: magnetic head, 12: card transport path, 13: card transport unit, 131: motor , 20 ... control unit, 21 ... storage unit, 22 ... arithmetic unit, 23 ... clock generation unit, 24 ... motor drive circuit, 25 ... amplifier, 26 ... digital filter 27 ... A / D converter, 28 ... data storage unit, 29 ... data operation processing unit, 291 ... change point detection unit, 292 ... approximation calculation unit, 293 ... Extreme value calculation unit, 294... Demodulation unit, 295... Decoding unit, 30... Data processing unit, 40.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Digital Magnetic Recording (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Abstract

高性能なハードウェアや大容量のメモリなどを必要とせず、しかも極値検出精度を高めることが可能な磁気情報読取装置およびその制御方法を提供する。磁気記録情報読取装置のデータ処理部３０は、磁気ヘッド１１から出力されるアナログ信号を所定周期でサンプリングしてデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器２７と、サンプリングして得られたデジタルデータを一つ前にサンプリングされたデジタルデータと比較し、検出値が増加傾向から減少したデジタルデータまたは減少傾向から増加したデジタルデータを変化点として、この変化点を含む少なくとも三点のデジタルデータを用いて近似式を求める近似式算出部２９２と、求めた近似式に基づき、変化点近傍の極値の位置を算出する極値算出部２９３と、算出した極値の位置に基づき、磁気ヘッドにより読み取ったデータを復調する復調部２９４と、を含む。

Description

磁気情報読取装置および磁気情報読取装置の制御方法
　本発明は、所定のフォーマット（変調方式）で記録される磁気カード等の磁気情報記録媒体の磁気情報を読み取る磁気情報読取装置および磁気情報読取装置の制御方法に関するものである。
　磁気カードリーダである磁気情報読取装置は、磁気カード等に所定の変調方式、たとえば周波数変調方式で磁気記録された“０”および“１”信号に対するＦおよび２Ｆ信号を磁気ヘッドにより読み取る。
　磁気ヘッドは、Ｆ２Ｆ変調方式により記録された磁気データ（磁気信号、磁気情報）をアナログの磁気波形信号として読み出す。
　磁気情報読取装置においては、磁気波形信号により磁気波形のピークおよびボトムである極値を検出する極値検出処理を行って、極値位置で出力信号を反転して、磁気波形は矩形波信号に波形整形される。この矩形波信号は周波数変調（Ｆ２Ｆ変調）された信号でありＦ２Ｆ復調部で復調される。
　近年の磁気情報読取装置においては、アナログの磁気波形信号をアナログデジタル（Ａ（Analog）／Ｄ（Digital））変換器でデジタルデータに変換して極値検出処理およびそれ以降の処理が行われる（たとえば特許文献１参照）。
　特許文献１に記載されている磁気情報読取装置では、磁気ヘッドの読み取りアナログ信号である磁気波形信号が増幅回路を介してＡ／Ｄ変換器に入力される。Ａ／Ｄ変換器では、アナログ信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタルデータに変換する処理が行われる。そして、得られたデジタルデータはサンプリングデータメモリと呼ばれる記憶装置に一時的に記憶された後、出力信号のピークおよびボトムを求める極値検出処理などの処理が行われる。
特開２０１３－２１１０８３号公報
　特許文献１に示すようなＡ／Ｄ変換器による処理では、アナログ信号のレベル変化とは無関係にサンプリング周波数が決定されるため、サンプリングを行うタイミングがアナログ信号の極値であるピークまたはボトムに一致するとは限らない。
　このため、アナログ信号の極値（ピークまたはボトム）を小さい誤差で検出するために様々な工夫が施されてきた。
　たとえば、上記の例においてサンプリング周波数をより高速にし、単位時間あたりのサンプリングの回数を多くする方法が知られている。この場合、より細かくサンプリングが行われるので、アナログ信号のレベルのピーク（またはボトム）が検出されやすくなる。
　しかしながら、上記したピークおよびボトムを検出する極値検出方法では、サンプリング周波数を高速化するために、サンプリングの回数が飛躍的に大きくなり、サンプリングされたデジタルデータの量が増大する。
　このため、得られたデジタルデータをもとに各種処理を行う場合には、多量のデータを保持可能な大容量のサンプリングデータメモリが必要であり、サンプリングデータメモリにかかるコストが増大してしまう。さらに、この方法では、高速でサンプリングを行うＡ／Ｄ変換器が必要になり、その他の各部も高速なサンプリングに耐えうる構成にするため、コストの増大を招いていた。
　また、上記した極値検出方法では、サンプリングデータの極大値、極小値を検出して、その位置を波形の極値（ピーク（山）、ボトム（谷））の位置としているため、ピーク、ボトムの位置が離散値となり、極値検出に正確性を欠き、極値検出精度を高めることが困難であるという不利益がある。
　そこで、本発明の課題は、高性能なハードウェアや大容量のメモリなどを必要とせず、しかも極値検出精度を高めることが可能な磁気情報読取装置を提供することにある。
　また、本発明の課題は、高性能なハードウェアや大容量のメモリなどを必要とせず、しかも極値検出精度を高めることが可能な磁気情報読取装置の制御方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の磁気情報読取装置は、磁気情報記録媒体に所定の変調方式で記録された磁気データを読み取る磁気ヘッドと、この磁気ヘッドの出力信号をデジタルデータに変換してデータを復調するデータ処理部と、を有し、データ処理部は、磁気ヘッドから出力されるアナログ信号を所定周期でサンプリングしてデジタルデータに変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器と、サンプリングしたデジタルデータを記憶するデータ記憶部と、Ａ／Ｄ変換器でサンプリングして得られた前記デジタルデータをデータ記憶部に記憶された一つ前にサンプリングされたデジタルデータと比較し、検出値が増加傾向から減少したデジタルデータまたは減少傾向から増加したデジタルデータを変化点として、この変化点を含む少なくとも三点のデジタルデータを用いて近似式を求める近似式算出部と、求めた近似式に基づき、変化点近傍の極値の位置を算出する極値算出部と、算出した極値の位置に基づき、磁気ヘッドにより読み取ったデータを復調する復調部と、を含むことを特徴とする。
　また、上記課題を解決するために、本発明の磁気情報読取装置の制御方法は、磁気ヘッドにより、磁気情報記録媒体に所定の変調方式で記録された磁気データを読み取る読取ステップと、この磁気ヘッドの出力信号をデジタルデータに変換してデータを復調するデータ処理ステップと、を有し、データ処理ステップは、磁気ヘッドから出力されるアナログ信号を所定周期でサンプリングしてデジタルデータに変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換ステップと、サンプリングしたデジタルデータを記憶するデータ記憶ステップと、Ａ／Ｄ変換ステップでサンプリングして得られたデジタルデータをデータ記憶ステップで記憶された一つ前にサンプリングされたデジタルデータと比較し、検出値が増加傾向から減少したデジタルデータまたは減少傾向から増加したデジタルデータを変化点として、この変化点を含む少なくとも三点のデジタルデータを用いて近似式を求める近似式算出ステップと、求めた近似式に基づき、変化点近傍の極値の位置を算出する極値算出ステップと、算出した極値の位置に基づき、磁気ヘッドにより読み取ったデータを復調する復調ステップと、を含むことを特徴とする。
　本発明では、磁気ヘッドの出力信号をデジタルデータに変換して処理するデータ処理部は、Ａ／Ｄ変換器が磁気ヘッドから出力されるアナログ信号を所定周期でサンプリングしてデジタルデータに変換し、サンプリングしたデジタルデータをデータ記憶部に記憶し、デジタルデータを一つ前のデジタルデータと比較し増加傾向から減少したデジタルデータまたは減少傾向から増加したデジタルデータを変化点とし、この変化点を含む少なくとも三点のデジタルデータを用いて、近似式算出部が近似式を求め、求めた近似式に基づき、極値算出部が変化点近傍の極値の位置を算出し、算出した極値の位置に基づき、磁気ヘッドにより読み取ったデータを復調することから、アナログ信号のサンプリング周期は粗くてよく、高性能なハードウェアや大容量のメモリなどを必要とせず、しかも極値検出精度を高めることが可能になる。
　本発明において、近似式算出部は、変化点を含む少なくとも三点のデジタルデータは変化点の前後の少なくとも三点のデジタルデータを用いて近似式を求めることが好ましい。
　このように構成すると、変化点の前後の少なくとも三点のデジタルデータを用いて近似式を求めるので、サンプリングデータの極値（極大値、極小値）の位置を効率よく、小さい誤差で検出することが可能になる。
　本発明において、近似式算出部は、変化点を含む少なくとも三点のデジタルデータを用いて二次関数近似式を求め、この二次関数近似式の係数を求め、極値算出部は、二次関数近似式の係数を用いて極大値および極大値位置、並びに、極小値および極小値位置を求めることが好ましい。
　このように、変化点の前後の少なくとも三点のデジタルデータを用いて二次関数近似式を求めることから、近似式を容易に求めることができるとともに、その多項式の係数は容易に求めることができ、サンプリングデータの極値（極大値、極小値）の位置をより効率よく、より小さい誤差で検出することが可能になる。
　また、本発明において、極値算出部は、サンプリングデータ順に極大値および極大値位置、または、極小値および極小値位置を求め、次に、極小値および極小値位置、または、極大値および極大値位置を求めることが好ましい。
　このように構成することにより、サンプリングデータ順に極大値（または極小値）および極大値位置（または極小値位置）を求め、次に、極小値（または極大値）および極小値位置（または極大値位置）を求めていくことから、求めた極大値と極大値位置、極小値と極小値位置を、関連付けて単純に順番に保存していくことが可能となり、ひいては情報の管理が容易となる。
　また、本発明において、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期は、標準のサンプリング周期より落とし、サンプリング間隔を広くしてあることが好ましい。
　これにより、サンプリング間隔を短くする必要がないので高速のＡ／Ｄ変換器を使う必要がなく、また、サンプリング数が少なくても良いので、使用メモリが少なくできる。また、ピーク（山）、ボトム（谷）の間隔精度が向上するので、その後の復調処理時の補間処理等の精度も向上し、さらには、波形の振幅の大きさによる影響が少なくなる。
　また、本発明において、磁気ヘッドで読み取られる信号はＦおよび２Ｆ信号であり、データ処理部は、復調部で復調された信号を復号する復号部を有し、復調部は、極値算出部で算出された極値の位置に基づきＦおよび２Ｆ信号に復調するように構成することが好ましい。
　このように構成することにより、磁気情報記録媒体にＦ２Ｆ変調方式で記録された磁気データを高精度に復調することができる。
　以上のように、本発明の磁気情報読取装置によれば、高性能なハードウェアや大容量のメモリなどを必要とせず、しかも極値検出精度を高めることが可能になる。
　また、本発明の磁気情報読取装置の制御方法によれば、高性能なハードウェアや大容量のメモリなどを必要とせず、しかも極値検出精度を高めることが可能になる。
本発明の実施形態に係る磁気情報読取装置の構成例を示すブロック図である。 図１の磁気情報読取装置の要部の信号処理波形を示す図である。 図１に示す演算部の要部であるデータ演算処理部の構成例を示す図である。 図１に示す磁気情報読取装置の全体的な磁気情報読み取り動作の概要を説明するためのフローチャートである。 （ａ）は図１に示すＡ／Ｄ変換器により実行されるサンプリングの一例を示す図である。（ｂ）は従来のＡ／Ｄ変換器により実行されるサンプリングの一例を示す図である。 出力信号のピーク（極大値）およびピーク位置を特定する処理のフローチャートである。 出力信号のボトム（極小値）およびボトム位置を特定する処理のフローチャートである。 （ａ）は図５のＡ／Ｄ変換器のサンプリング周期を従来方式より１／３程度に落とした状態を示す図である。（ｂ）は（ａ）に対応するサンプリングデータを用いて近似式を取得する方法を説明するための図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
（磁気情報読取装置の構成）
　図１は、本発明の実施形態に係る磁気情報読取装置の構成例を示すブロック図である。
　図２は、図１の磁気情報読取装置の要部の信号処理波形を示す図である。
　本実施形態においては、磁気情報記録媒体である磁気カードＭＣ等に記録された情報を再生する磁気カードリーダに適用可能な磁気情報読取装置を例に説明する。
　また、本実施形態においては、周波数変調方式で磁気記録された“０”および“１”信号に対するＦおよび２Ｆ信号を読み取り再生する場合を例に説明する。
　ただし、本技術はＦ２Ｆ方式に限らず、Ｆ３Ｆ方式、ＮＲＺＩ方式、ＭＦＭ方式等、種々の方式が適用可能である。
　本実施形態の磁気情報記録媒体は磁気カードＭＣであり、磁気カードＭＣは、磁気データが記録される磁気ストライプＭＰを備えている。磁気ストライプＭＰは、細長い帯状に形成されている。この磁気ストライプＭＰは、長方形状に形成される磁気カードＭＣの長手方向に沿って形成されている。なお、磁気カードＭＣには、ＩＣチップが内蔵されていても良い。
　本磁気情報読取装置１０は、図１に示すように、磁気ヘッド１１、カード搬送路１２、カード搬送部１３、制御部２０、および上位装置（ホスト装置）４０を含んで構成されている。
　磁気ヘッド１１は、磁気情報記録媒体である磁気カードＭＣに、たとえば図２（ａ）に示すように、Ｆ２Ｆ変調方式により記録された磁気記録情報を、アナログ信号Ｓ１１として読み出す。
　また、磁気ヘッド１１は、磁気カードＭＣの磁気ストライプＭＰに対して磁気情報を書き込むことも可能である。
　カード搬送路１２は、磁気ヘッド１１等が配置され、磁気カードＭＣがカード搬送部１３により磁気ヘッド３１の配置位置に向かって、あるいは磁気ヘッド１１の配置位置から遠ざかる方向に向かって搬送される。
　カード搬送部１３は、モータ駆動回路（ドライバ）２４を通してのモータ（Ｍ）１３１の駆動により磁気カードＭＣをカード搬送路１２に沿って搬送させる。
　モータ（Ｍ）１３１は、制御部２０により制御されるモータ駆動回路２４により駆動され、カード搬送部１３を駆動して磁気カードＭＣを搬送させる。
　モータ（Ｍ）１３１の制御方式として、たとえばＰＷＭ制御方式が採用され、モータ（Ｍ）１３１は、制御部２０によりＰＷＭ制御を受ける。
　本実施形態の磁気情報読取装置１０は、さらに、記憶部２１、演算部２２を主な構成として有し、さらに、本実施形態では、クロック発生部２３、モータ駆動回路２４、増幅器２５、デジタルフィルタ２６、Ａ／Ｄ変換器２７、データ記憶部２８、およびデータ演算処理部２９を含んで構成されている。
　そして、これらの構成要素のうち、増幅器２５、デジタルフィルタ２６、Ａ／Ｄ変換器２７、記憶部２１のデータ記憶部２８、および演算部２２のデータ演算処理部２９によりデータ処理部３０が構成されている。
　制御部２０は、磁気情報読取装置１０全体の動作を制御し、各構成要素と接続され制御信号やデータをやりとりする。具体的には、制御部２０は、記憶部２１に格納されている制御プログラムや各種データに基づき、磁気情報読取装置１０の各部を制御する。
　また、制御部２０は、図示しない通信インタフェースを介して上位装置４０に接続されている。制御部２０は、図示しない通信インタフェースを通じて上位装置４０から入力される指令に従って、磁気情報読取装置１０の全体を制御する。
　記憶部２１は、装置全体の動作制御に必要なプログラムや各種のデータを記録する。さらに、本実施形態では、データ記憶部２８を有している。データ記憶部２８は、磁気ヘッド１１から出力された出力信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換器２７によってサンプリングしたデジタル信号をサンプリングデータとして格納している。
　演算部２２は、データ記憶部２８に記憶されたデータに基づき各種演算処理を行う。本実施形態では、データ演算処理部２９を有している。
　データ演算処理部２９は、磁気ヘッド１１の出力信号に基づきＡ／Ｄ変換器２７でＡ／Ｄ変換されたサンプリングデータを処理する。
　図３は、図１に示す演算部の要部であるデータ演算処理部の構成例を示す図である。
　本実施形態において、データ演算処理部２９は、図３に示すように、変化点検出部２９１、近似式算出部２９２、極値（ピーク）算出部２９３、復調部２９４、および復号部２９５を備えている。
　変化点検出部２９１は、サンプリングデータに基づき、たとえば連続する二点のデータを比較し、増加傾向から減少したデータ、同様に、減少傾向から増加したデータを検出し、これらの点を変化点としている。
　近似式算出部２９２は、変化点を含めた三点のデータを用いて近似式を算出する。近似式算出部２９２は、近似式の係数を算出し、近似式を求める。
　具体的には、磁気ヘッド１１からの出力信号Ｓ１１を、二次関数波形とみなす。このような二次関数波形の近似式の算出方法としては既知の各種の方法を利用することができ、本実施形態では、最小二乗法による近似を用いている。
　すなわち、三点を用いて二次関数近似式（ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ）の係数ａ、ｂ、ｃを求める。具体的には、各点での最小二乗法による連立一次方程式を作成する。三つの連立方程式を行列に変換して解を求める。
　本実施形態では、行列をガウスの消去法を用いて、二次関数の係数ａ、ｂ、ｃを求める。さらに、求めた二次関数近似式（ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ）の係数ａ、ｂ、ｃを用いて、ピークの位置ｘとピーク値ｙおよびボトムの位置ｘとボトム値ｙを求める。なお、近似は、最小二乗法以外の２次以上の高次関数近似、スプライン関数を用いた近似、標本化（sinc）関数による近似、などを用いてもよい。
　極値算出部２９３は、二次関数近似式からピーク（極大値）およびピーク位置、ボトム（極小値）およびボトム位置を算出する。
　ここで、ピークは磁気ヘッド１１の出力信号（Ｆ２Ｆ信号）の極大レベルを示している。また、ボトムは磁気ヘッド１１の出力信号（Ｆ２Ｆ信号）の極小レベルを示している。
　本実施形態の極値算出部２９３は、三点のデータを用いて二次関数近似式を求め、その二次関数近似式からピーク、ボトムおよびピーク位置、ボトム位置を算出する。算出に使用する三点のデータは、上述した変化点の前後のデータである。また、サンプリングデータ順にピーク（極大値）およびピーク位置を求め、つぎに、ボトム（極小値）およびボトム位置と求めていく。求めたピークとピーク位置、ボトムとボトム位置とを関係付けて記憶部２１に保存する。
　復調部２９４は、極値算出部２９３で算出した極値の位置に基づき、図２（ｄ）に示すように、磁気ヘッド１１により読み取った磁気データであるＦ２Ｆ信号を復調する。
　復号部２９５は、復調部２９４で復調されたＦ２Ｆ信号を復号して“０”および“１”データに変換する。復号部２９５は、“０”および“１”データを磁気データ（ＡＳＣＩＩ）に変換し、この変換データを通信インタフェースを通して上位装置40に送信する。
　クロック発生部２３は、磁気情報読取装置１０内の時間基準となるクロック信号ＣＬＫを供給する。本実施形態では、クロック発生部２３は、Ａ／Ｄ変換器２７に入力するサンプリング時間基準となるサンプリングクロック信号ＳＰＣＫを供給する。さらにモータ１３１の駆動パルスとなる基準クロックも供給する。
　モータ駆動回路２４は、制御部２０から入力されるモータ制御パルスに基づき駆動パルスをモータ１３１に入力して、モータ１３１を駆動する。
　増幅器２５は、磁気ヘッド１１により読み出されたアナログ信号Ｓ１１を適正なレベルに増幅して、図２（ｂ）に示すような増幅したアナログ信号Ｓ２５をＡ／Ｄ変換器２７に出力する。
　また、増幅器２５は、自動利得制御（ＡＧＣ）機能を持つように構成することも可能である。
　Ａ／Ｄ変換器２７は、図２（ｃ）に示すように、磁気ヘッド１１により読み出され、増幅器２５で増幅されたアナログ信号Ｓ２５を所定の周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換し、このデジタル信号をデジタルフィルタ２６を介してデータ記憶部２８に出力する。
　本実施形態において、サンプリング間隔（周波数）は、特に限定されるものではないが、たとえば、磁気カードＭＣに記録された２Ｆ信号の波形のピークからピークの間に３個程度のサンプリングデータを取得すれば良い。なお、サンプリングの個数は、３個に限定するものではなく、標準のサンプリング周期より落とし、サンプリング間隔を広くしてサンプリングされてあればよい。
　デジタルフィルタ２６は、Ａ／Ｄ変換器２７で変換されたデジタル信号のノイズ除去処理を行って、サンプリングデータとしてデータ記憶部２８にサンプリング時の位置とともに格納させる。
　なお、デジタルフィルタ２６の換わりにアナログフィルタを磁気ヘッド１１とＡ／Ｄ変換器２７の間に配置してもよい。
（磁気情報読取装置の制御フロー）
　図４は、図１に示す磁気情報読取装置１０の全体的な磁気情報読み取り動作の概要を説明するためのフローチャートである。
　まず、制御部２０がモータ駆動回路２４を通してカード搬送路１３のモータ１３１を起動し（ステップＳＴ１）、磁気カードＭＣを磁気ヘッド１１に対して搬送（移動）させることにより、磁気カードＭＣの磁気ストライプＭＰにＦ２Ｆ変調方式で記録されている磁気情報が読み出される（ステップＳＴ２）。これにより、磁気カードＭＣの搬送が完了し（ステップＳＴ３）、制御部２０がモータ駆動回路２４を通してカード搬送路１３のモータ１３１を停止させる（ステップＳＴ４）。
　ステップＳＴ２において、磁気ヘッド１１により読み出されたアナログ信号Ｓ１１は、増幅器２５で適正なレベルに増幅されてＡ／Ｄ変換器２７に入力される。Ａ／Ｄ変換器２７では、磁気ヘッド１１により読み出され、増幅器２５で増幅されたアナログ信号Ｓ２５が所定の周波数でサンプリングされてデジタル信号に変換され、このデジタル信号がデジタルフィルタ２６を介してデータ記憶部２８に記憶される。
　その後、演算部２２のデータ演算処理部２９は、ステップＳＴ２で取得したＡ／Ｄ変換値に基づいてピーク、ピーク位置およびボトム、ボトム位置を算出する（ステップＳＴ５）。データ演算処理部２９では、算出されたピーク、ピーク位置（またはボトム、ボトム位置）に基づいて、復調部２９４が磁気ヘッド１１により読み取った磁気データであるＦ２Ｆ信号を復調する（ステップＳＴ６）。そして、復号部２９５が、復調部２９４で復調されたＦ２Ｆ信号を復号して“０”および”１”データに変換し（ステップＳＴ７）、さらに変換された磁気データを上位装置４０に送信する（ステップＳＴ８）。
　以下、ステップＳＴ５におけるピーク、ピーク位置およびボトム、ボトム位置の算出方法を具体的に説明する。
（磁気ヘッド１１の出力信号のピーク位置Ｐｖよびボトム位置Ｂｖを特定する処理）
　図５（ａ）および（ｂ）は、Ａ／Ｄ変換器により実行されるサンプリングの一例を示す図である。図５（ａ）は、図１に示すＡ／Ｄ変換器により実行されるサンプリングの一例を示す図である。図５（ｂ）は、従来のＡ／Ｄ変換器により実行されるサンプリング（標準のサンプリング間隔）の一例を示す図である。
　図６は、出力信号のピーク（極大値）およびピーク位置を特定する処理のフローチャートである。図７は、出力信号のボトム（極小値）およびボトム位置を特定する処理のフローチャートである。
　図８（ａ）および（ｂ）、サンプリングデータを用いて近似式を取得する方法を説明するための図である。図８（ａ）は図５のＡ／Ｄ変換器のサンプリング周期を２Ｆ信号の波形のピークからピークの間に３個程度のサンプリングがされる周期に落とした状態を示す図である。図８（ｂ）は図８（ａ）に対応するサンプリングデータを用いて近似式を取得する方法を説明するための図である。
　なお、図５および図８において、縦軸ｙはＡＤ値を示し、横軸ｘは時間を示している。また、図５（ｂ）に示す矢印は従来の細かなサンプリング間隔（標準のサンプリング間隔）を使ってピーク（極大値）、ボトム（極小値）としていた個所である。
　データ演算処理部２９は、磁気ヘッド１１により読み取ったアナログ信号Ｓ１１から得られたＡ／Ｄ変換値に基づきピーク位置Ｐｖ、ボトム位置Ｂｖを特定する処理を行い、特定されたピーク位置Ｐｖ、ボトム位置Ｂｖに基づいてＦ２Ｆ信号を復調する。
（極大値を求める）
　磁気ヘッド１１の出力信号（Ｆ２Ｆ）信号が増幅器２５を介してＡ／Ｄ変換器２７に入力される。Ａ／Ｄ変換器２７においては設定されたサンプリング周期でアナログ信号がデジタルデータに変換される（ステップＳＴ１１）。
　具体的には、Ａ／Ｄ変換器２７のサンプリング周期で決まる時間間隔毎に１つずつデジタルデータがサンプリングデータとして得られ、データ記憶部２８に保存される。
　変換されたデジタル信号は、デジタルフィルタ２６を介して、ノイズが除去された後、サンプリングデータとしてデータ記憶部２８にサンプリング時の位置とともに格納される（ステップＳＴ１２）。
　データ演算処理部２９は、データ記憶部２８に格納されているサンプリングデータを演算し処理する。
　具体的には、変化点検出部２９１は、Ａ／Ｄ変換器２７でサンプリングして得られたデジタルデータをデータ記憶部２８に記憶された一つ前にサンプリングされたデジタルデータと比較し、サンプリングデータが増加している場合にはつぎのサンプリングデータを読み出す（ステップＳＴ１３のＮＯ）。
　もし、サンプリングデータが一つ前のサンプリングデータよりも減少している場合、サンプリングデータを変化点とする（ステップＳＴ１３のＹＥＳ）。
　近似式演算部２９２は、変化点としてのサンプリングデータとその変化点の前後のサンプリングデータの三点を用いて二次曲線関数近似式（ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ）の係数ａ、ｂ、ｃを求める。
　具体的には、近似式算出部２９２は、各点での最小二乗法による連立一次方程式を作成する。三つの連立方程式を行列に変換して解を求める。
　本実施形態では、行列をガウスの消去法を用いて、二次関数の係数ａ、ｂ、ｃを求める（ステップＳＴ１４）。
　極値算出部２９３は、求めた係数ａ、ｂ、ｃを用いて、ピーク（極大値）およびピーク位置を求める。二次関数近似式（ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ）において、ｙ’(微分 = 0)＝０の場合が極大値となる。すなわち、２ａｘ＋ｂ＝０であり、ｘ＝－ｂ／２ａとなる。
　たとえば、図８（ｂ）において、式（１）はａ＝－１６.２２２、ｂ＝１０６５３となる。この場合のピーク（極大値）のピーク位置ｘは、Ｘ＝３２８．３で極大値ｙは５８２となる（ステップＳＴ１５）。
　なお、図８（ｂ）には、式（３）で示すように、つぎのピーク位置、ｘ＝３３６．２が示されている。この場合、ａ＝４３．７７８、ｂ＝－２９３０１で、極大値ｙは６００となっている。
　つぎに、ボトム（極小値）およびボトム位置Ｂｖを求める。
　上述したように、データ演算処理部２９は、ピーク（極大値）およびピーク位置Ｐｖを特定すると、続いて、ボトム（極小値）およびボトム位置Ｂｖを特定する処理へ進む。以下、図６および図７に示す処理を繰り返すことにより、ピーク位置Ｐｖ、ボトム位置Ｂｖが交互に特定される。
（極小値を求める）
　磁気ヘッド１１の出力信号（Ｆ２Ｆ）信号が増幅器２５を介してＡ／Ｄ変換器２７に入力される。Ａ／Ｄ変換器２７においては設定されたサンプリング周期でアナログ信号がデジタルデータに変換される（ステップＳＴ２１）。
　具体的には、Ａ／Ｄ変換器２７のサンプリング周期で決まる時間間隔毎に１つずつデジタルデータがサンプリングデータとして得られ、データ記憶部２８に保存される。
　変換されたデジタル信号は、デジタルフィルタ２６を介して、ノイズが除去された後、サンプリングデータとしてデータ記憶部２８にサンプリング時の位置とともに格納される（ステップＳＴ２２）。
　データ演算処理部２９は、データ記憶部２８に格納されているサンプリングデータを演算し処理する。
　具体的には、変化点検出部２９１は、Ａ／Ｄ変換器２７でサンプリングして得られたデジタルデータをデータ記憶部２８に記憶された一つ前にサンプリングされたデジタルデータと比較し、サンプリングデータが減少している場合にはつぎのサンプリングデータを読み出す（ステップＳＴ２３のＮＯ）。
　もし、サンプリングデータが一つ前のサンプリングデータよりも増加している場合、サンプリングデータを変化点とする（ステップＳＴ２３のＹＥＳ）。
　近似式演算部２９２は、変化点としてのサンプリングデータとその変化点の前後のサンプリングデータの三点を用いて二次曲線関数近似式（ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ）の係数ａ、ｂ、ｃを求める。
　具体的には、近似式算出部２９２は、各点での最小二乗法による連立一次方程式を作成する。三つの連立方程式を行列に変換して解を求める。
　本実施形態では、行列をガウスの消去法を用いて、二次関数の係数ａ、ｂ、ｃを求める（ステップＳＴ２４）。
　極値算出部２９３は、求めた係数ａ、ｂ、ｃを用いて、ピーク（極大値）およびピーク位置を求める。二次関数近似式（ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ）において、ｙ’(微分 = 0)＝０の場合が極大値となる。すなわち、２ａｘ＋ｂ＝０であり、ｘ＝－ｂ／２ａとなる。
　たとえば、図８（ｂ）において、式（２）はａ＝－５５.３３３、ｂ＝３７２４０となる。この場合のピーク（極大値）のピーク位置ｘは、Ｘ＝３３４．１で極大値ｙは３８０となる（ステップＳＴ２５）。
　つぎに、ボトム（極小値）およびボトム位置Ｂｖを求める。
　以下、サンプリングデータを最後まで処理した後、求めた極大値とピーク位置Ｐｖ、極小値とボトム位置Ｂｖから磁気信号を復調する。具体的には、出力信号ＳＧのピークＰｖの数やボトムＢｖの数に基づいて、復調部２９４が磁気ヘッド１１により読み取った磁気データであるＦ２Ｆ信号を復調する。そして、復号部２９５が、復調部２９４で復調されたＦ２Ｆ信号を復号して“０”および”１”データに変換し、さらに変換された磁気データを上位装置４０に送信する。
（本実施形態の主な効果）
　以上説明したように、本実施形態では、磁気ヘッド１１の出力アナログ信号（Ｆ２Ｆ信号）をデジタルデータに変換して処理するデータ処理部３０は、Ａ／Ｄ変換器２７が磁気ヘッド１１から出力されるアナログ信号を所定周期でサンプリングしてデジタルデータに変換し、サンプリングしたデジタルデータをデータ記憶部２８に記憶し、デジタルデータが一つ前のデジタルデータと比較し増加傾向から減少したデジタルデータまたは減少傾向から増加したデジタルデータを変化点とし、この変化点を含むたとえば連続する少なくとも三点のデジタルデータを用いて、近似式算出部２９２が二次関数近似式（ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ）を求め、求めた二次関数近似式に基づき、極値算出部２９３が変化点近傍のピーク（またはボトム）を算出し、算出したピーク（またはボトム）に基づき、復調部２９４が、磁気ヘッド１１により読み取った磁気データであるＦ２Ｆ信号を復調する。
　その結果、本実施形態によれば、高性能なハードウェアや大容量のメモリなどを必要とせず、しかも極値検出精度を高めることが可能になる。また、本実施形態では、サンプリング間隔を２Ｆ信号の波形の間に3回程度にすることができ、磁気ヘッド１１から出力される出力信号（アナログ信号）のピークおよびボトムを検出する際に、サンプリング周波数を高速化することなく、短時間で効率よく、処理することが可能になる。
　また、本実施形態において、Ａ／Ｄ変換器２７のサンプリング周期は、標準のサンプリング周期より落とし、サンプリング間隔を広くしてあることが好ましく、これにより、サンプリング間隔を短くする必要がないので高速のＡ／Ｄ変換器を使う必要がなく、また、サンプリング数が少なくても良いので、使用メモリが少なくできる。また、ピーク（山）、ボトム（谷）の間隔精度が向上するので、その後の復調処理時の補間処理等の精度も向上し、さらには、波形の振幅の大きさによる影響が少なくなる。
　また、本実施形態では、近似式算出部２９２は、変化点の前後の少なくとも三点のデジタルデータを用いて二次関数近似式（ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ）を求めるので、サンプリングデータのピーク（極大値）およびピーク位置、ボトム（極小値）およびボトム位置を効率よく、より小さい誤差で検出することが可能になる。すなわち、これら三点間、変化点の近傍にピーク（ピーク位置）またはボトム（ボトム位置）が確実に存在するので、効率良く算出することが可能になる。
　また、変化点の前後の少なくとも三点のデジタルデータを用いて二次関数近似式を求めることから、近似式を容易に求めることができるとともに、その多項式の係数は容易に求めることができる。
　ただし近似式算出に使う三点は必ずしも変化点を含む三点である必要はない。理論的には単調増加中、または単調減少中の三点でも二次関数近似は可能である。
　また、本実施形態において、極値算出部２９３は、サンプリングデータ順に極大値および極大値位置、または、極小値および極小値位置を求め、次に、極小値および極小値位置、または、極大値および極大値位置を求めることが好ましく、これにより、サンプリングデータ順に極大値（または極小値）および極大値位置（または極小値位置）を求め、次に、極小値（または極大値）および極小値位置（または極大値位置）を求めていくことから、求めた極大値と極大値位置、極小値と極小値位置を、関連付けて単純に順番に保存していくことが可能となり、ひいては情報の管理が容易となる。
（他の実施の形態）
　上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
　上述した実施形態では、復号部２９５は、復調部２９４で復調されたＦ２Ｆ信号を復号して“０”および“１”データに変換し、“０”および“１”データを磁気データ（ＡＳＣＩＩ）に変換して上位装置４０に送信するように構成されているが、“０”および“１”データを上位装置４０に送信し、上位装置４０で０”および“１”データを磁気データ（ＡＳＣＩＩ）に変換するように構成することも可能である。
　上述した実施形態では、モータ１３１を駆動して、カード搬送部１３を介して磁気カードＭＣを搬送させる磁気カードリーダで説明したが、これに限定されるものではなく、たとえば、手動で磁気カードＭＣを搬送する磁気カードリーダであってもよい。
　上述した実施形態では、磁気カードＭＣは、厚さが０．７～０．８ｍｍ程度の矩形状の塩化ビニール製のカードが採用可能であるが、磁気カードＭＣは、厚さが０．１８～０．３６ｍｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）カードや、所定の厚さの紙カード等であっても良い。また、本発明が適用される磁気情報記録媒体は、カード以外の媒体であっても良い。
　ＭＣ・・・磁気カード（磁気情報記録媒体）、１０・・・磁気情報読取装置、１１・・・磁気ヘッド、１２・・・カード搬送路、１３・・・カード搬送部、１３１・・・モータ、２０・・・制御部、２１・・・記憶部、２２・・・演算部、２３・・・クロック発生部、２４・・・モータ駆動回路、２５・・・増幅器、２６・・・デジタルフィルタ、２７・・・Ａ／Ｄ変換器、２８・・・データ記憶部、２９・・・データ演算処理部、２９１・・・変化点検出部、２９２・・・近似式算出部、２９３・・・極値算出部、２９４・・・復調部、２９５・・・復号部、３０・・・データ処理部、４０・・・上位装置。

Claims (12)

  1. 　磁気情報記録媒体に所定の変調方式で記録された磁気データを読み取る磁気ヘッドと、
    　前記磁気ヘッドの出力信号をデジタルデータに変換してデータを復調するデータ処理部と、を有し、
    　前記データ処理部は、
    　　前記磁気ヘッドから出力されるアナログ信号を所定周期でサンプリングしてデジタルデータに変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器と、
    　　サンプリングしたデジタルデータを記憶するデータ記憶部と、
    　　前記Ａ／Ｄ変換器でサンプリングして得られた前記デジタルデータを前記データ記憶部に記憶された一つ前にサンプリングされたデジタルデータと比較し、検出値が増加傾向から減少したデジタルデータまたは減少傾向から増加したデジタルデータを変化点として、この変化点を含む少なくとも三点のデジタルデータを用いて近似式を求める近似式算出部と、
    　　求めた前記近似式に基づき、前記変化点近傍の極値の位置を算出する極値算出部と、
    　　算出した極値の位置に基づき、前記磁気ヘッドにより読み取ったデータを復調する復調部と、を含む
    　ことを特徴とする磁気情報読取装置。
  2. 　前記近似式算出部は、前記変化点の前後の少なくとも三点の前記デジタルデータを用いて近似式を求める
    　ことを特徴とする請求項１記載の磁気情報読取装置。
  3. 　前記近似式算出部は、
    　　前記変化点を含む少なくとも三点のデジタルデータを用いて二次関数近似式を求め、当該二次関数近似式の係数を求め、
    　前記極値算出部は、
    　　前記二次関数近似式の係数を用いて極大値および極大値位置、並びに、極小値および極小値位置を求める
    　ことを特徴とする請求項１または２記載の磁気情報読取装置。
  4. 　前記極値算出部は、
    　　サンプリングデータ順に極大値および極大値位置、または、極小値および極小値位置を求め、次に、極小値および極小値位置、または、極大値および極大値位置を求める
    　ことを特徴とする請求項３記載の磁気情報読取装置。
  5. 　前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周期は、標準のサンプリング周期より落とし、サンプリング間隔を広くしてある
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気情報読取装置。
  6. 　前記磁気ヘッドで読み取られる信号はＦおよび２Ｆ信号であり、
    　前記データ処理部は、
    　　前記復調部で復調された信号を復号する復号部を有し、
    　　前記復調部は、前記極値算出部で算出された極値の位置に基づきＦおよび２Ｆ信号に復調する
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の磁気情報読取装置。
  7. 　磁気ヘッドにより、磁気情報記録媒体に所定の変調方式で記録された磁気データを読み取る読取ステップと、
    　前記磁気ヘッドの出力信号をデジタルデータに変換してデータを復調する処理を行うデータ処理ステップと、を有し、
    　前記データ処理ステップは、
    　　前記磁気ヘッドから出力されるアナログ信号を所定周期でサンプリングしてデジタルデータに変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換ステップと、
    　　サンプリングしたデジタルデータを記憶するデータ記憶ステップと、
    　　前記Ａ／Ｄ変換ステップでサンプリングして得られた前記デジタルデータを前記データ記憶ステップで記憶された一つ前にサンプリングされたデジタルデータと比較し、検出値が増加傾向から減少したデジタルデータまたは減少傾向から増加したデジタルデータを変化点として、この変化点を含む少なくとも三点のデジタルデータを用いて近似式を求める近似式算出ステップと、
    　　求めた前記近似式に基づき、前記変化点近傍の極値の位置を算出する極値算出ステップと、
    　　算出した極値の位置に基づき、前記磁気ヘッドにより読み取ったデータを復調する復調ステップと、を含む
    　ことを特徴とする磁気情報読取装置の制御方法。
  8. 　前記近似式算出ステップでは、前記変化点の前後の少なくとも三点の前記デジタルデータを用いて近似式を求める
    　ことを特徴とする請求項７記載の磁気情報読取装置の制御方法。
  9. 　前記近似式算出ステップでは、
    　　前記変化点を含む少なくとも三点のデジタルデータを用いて二次関数近似式を求め、当該二次関数近似式の係数を求め、
    　前記極値算出ステップは、
    　　前記二次関数近似式の係数を用いて極大値および極大値位置、並びに、極小値および極小値位置を求める
    　ことを特徴とする請求項７または８記載の磁気情報読取装置の制御方法。
  10. 　前記極値算出ステップでは、
    　　サンプリングデータ順に極大値および極大値位置、または、極小値および極小値位置を求め、次に、極小値および極小値位置、または、極大値および極大値位置を求める
    　ことを特徴とする請求項９記載の磁気情報読取装置の制御方法。
  11. 　前記Ａ／Ｄ変換ステップのサンプリング周期は、標準のサンプリング周期より落とし、サンプリング間隔を広くしてある
    　ことを特徴とする請求項７から１０のいずれか1項に記載の磁気情報読取装置の制御方法。
  12. 　前記磁気ヘッドで読み取られる信号はＦおよび２Ｆ信号であり、
    　前記データ処理ステップは、
    　　前記復調ステップで復調された信号を復号する復号ステップを有し、
    　　前記復調ステップでは、前記極値算出ステップで算出された極値の位置に基づきＦおよび２Ｆ信号に復調する
    　ことを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の磁気情報読取装置の制御方法。
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