(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身の周辺の磁気的な特性を測定する測定装置であって、
ラインセンサ（２）と、支援磁場装置（５）と、事前磁化装置と、を有しており、
前記ラインセンサ（２）は、ライン方向（ｘ）に延在している少なくとも１つの磁気抵抗性センサエレメント（１）を有しており、当該センサエレメント（１）は自身の周辺の磁気的な特性を測定することができ、ここで前記センサエレメント（１）は、ｙ方向の幅、ｘ方向の長さ、およびｚ方向の高さを有し、前記高さは前記幅および前記長さを下回り、前記ライン方向（ｘ）は、前記センサエレメント（１）の前記長さの方向を指し、
前記支援磁場装置（５）は、前記ラインセンサ（２）が延在している領域において、支援磁場を形成し、前記支援磁場は、前記ｘ方向および前記ｚ方向には正弦波状の位相がシフトされた磁場成分を有し、前記ｙ方向の磁場成分は、零であり、
前記事前磁化装置は、１つの事前磁化磁石（６）または複数の事前磁化磁石（６、７）を有しており、ここで少なくとも１つの事前磁化磁石（６、７）は、前記ライン方向（ｘ）に対して垂直な方向（ｙ、ｚ）で、前記ラインセンサ（２）から離れて配置されており、かつ、前記ライン方向（ｘ）に対して平行な方向で延在し、前記１つの事前磁化磁石（６）または前記複数の事前磁化磁石（６、７）は、前記ラインセンサ（２）の各箇所で、磁場を形成し、前記磁場は、前記ｚ方向において磁場強度を有し、前記磁場強度は、前記ｙ方向および前記ｘ方向において零である測定装置において、
・前記磁気抵抗性センサエレメント（１）は、実質的に、測定方向とする、直交座標系の方向においてのみ、または、実質的に、センサ測定面とする、直交座標系の２つの垂直な測定方向によって形成される面においてのみ、自身の周辺の磁気的な特性を測定することができ、
・事前磁化装置が１つの事前磁化磁石（６）のみから成る場合、当該事前磁化磁石によって形成された磁場に影響を与える、前記事前磁化磁石（６）の特性と、前記ラインセンサ（２）に対する事前磁化磁石の配置と、前記支援磁場装置（５）によって形成された支援磁場と、は次のように選択されている、すなわち、前記事前磁化装置によって形成された磁場と前記支援磁場の重畳から重畳磁場が生じ、当該重畳磁場の、前記ライン方向（ｘ）を指している磁場成分の強度が、前記ラインセンサ（２）上の少なくとも１つの箇所において、前記ｙ方向の磁場成分の強度よりも大きくなるように選択されている、または、
・事前磁化装置が複数の事前磁化磁石（６、７）から成る場合、当該事前磁化磁石によって形成された磁場に影響を与える、前記事前磁化磁石（６、７）の特性と、前記ラインセンサ（２）に対する前記事前磁化磁石（６、７）の配置と、前記支援磁場装置（５）によって形成された支援磁場と、は次のように選択されている、すなわち、事前磁化装置によって形成された磁場と前記支援磁場の重畳から重畳磁場が生じ、当該重畳磁場の、前記ライン方向（ｘ）を指している磁場成分の強度が、前記ラインセンサ（２）上の少なくとも１つの箇所において、前記ｙ方向の磁場成分の強度よりも大きくなるように選択されている、
ことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記事前磁化装置は、第１の事前磁化磁石（６）と第２の事前磁化磁石（７）とを有しており、
前記第２の事前磁化磁石（７）は、前記第１の事前磁化磁石（６）が前記ラインセンサ（２）に対して間隔を空けて配置されている方向とは反対の方向において、前記ラインセンサ（２）と間隔を空けて配置されている、
請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記ラインセンサ（２）と前記支援磁場装置（５）は、１つのプリント回路基板上に配置されている、
請求項１または２記載の測定装置。
【請求項４】
前記ラインセンサ（２）と、前記支援磁場装置（５）と、前記事前磁化装置の少なくとも１つの事前磁化磁石（６，７）は、１つのプリント回路基板上に配置されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項５】
前記支援磁場装置（５）は、永久磁石層を有しており、前記ｚ方向を指している厚さは、前記ｙ方向を指している幅を下回る、
請求項１から４までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項６】
前記支援磁場装置（５）は、周期的な磁化を有している、
請求項５記載の測定装置。
【請求項７】
前記支援磁場装置（５）は、共通の磁化方向を有している永久磁石のアレイを有している、
請求項１から６までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項８】
前記支援磁場装置（５）は、交番する磁化方向を有している永久磁石のアレイを有している、
請求項１から６までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項９】
前記ラインセンサ（２）は少なくとも２つのセンサエレメント（１）と少なくとも１つのマルチプレクサ（１２）とを有しており、
各センサエレメント（１）は少なくとも１つの信号線路を有しており、当該信号線路を介して前記センサエレメント（１）はセンサ信号を出力し、
前記マルチプレクサ（１２）に、前記センサエレメント（１）の信号線路の一部が案内され、自身に案内されている当該信号線路のセンサ信号を直接的に、または、事前増幅して処理し、
前記信号線路のセンサ信号に基づいて作成された１つの信号が前記マルチプレクサ（１２）の出力側信号線路に出力される、
請求項１から８までのいずれか１項記載の測定装置。
【請求項１０】
前記ラインセンサ（２）は少なくとも２つのセンサエレメント（１）を有しており、各センサエレメント（１）は少なくとも１つの信号線路を有しており、当該信号線路を介して前記センサエレメント（１）はセンサ信号を出力し、
少なくとも１つのマルチプレクサ（１２）が設けられており、前記マルチプレクサ（１２）に、前記センサエレメント（１）の信号線路の少なくとも一部が案内され、自身に案内されている当該信号線路のセンサ信号を直接的に、または、事前増幅して処理して、前記信号線路のセンサ信号に基づいて作成された１つの信号が前記マルチプレクサ（１２）の出力側信号線路に出力される、
請求項１記載の測定装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの信号線路に対して、前記センサ信号を増幅する増幅器（１３）が設けられている、
請求項９または１０記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自身の周辺の磁気的な特性を測定するための測定装置に関する。
【０００２】
本発明が使用される用途は、札または紙、殊に紙幣、小切手または別のペーパーシート、磁気的な特徴の存在に関する検査であり、殊に、札または紙が特に、事前に定められた磁気的な特性を有するか否かに関する検査である。
【０００３】
有価証券上に使用される磁気的な材料は通常、僅かである。従ってセキュリティ・スレッドの磁気的な散乱領域は、このセキュリティ・スレッドから数ｍｍ離れた場合、僅か数Ａ／ｍである。このような僅かな磁気散乱領域を検出するためには、非常に敏感なセンサが必要になる。従って、実際に使用されている測定装置は、１ｍｍを下回る有価証券とセンサとの間の間隔を必要とする。さらに、このような弱い、局部的に制限された散乱領域を識別するのに適している技術は少ない。知られているのは殊に、平坦な差動コイルの使用（ＤＥ３７３８４５５Ａ１号）、磁気抵抗式センサエレメント（ＧＢ１３６２１０５号）並びに、読み取りヘッドまたはフィールドプレートに使用される技術である。これは、例えばＤＥ３９２１４２０Ａ１号から公知である。実際に使用されている測定装置内で使用されているセンサはしばしば、マルチチャネルラインとして構成されている（ＤＥ３８５１０７８Ｔ２号、ＤＥ３９１６９７８Ａ１号およびＤＥ６９００６５２９Ｔ２号）または磁気抵抗式センサとして構成されている（ＤＥ６９２２３７２１Ｔ２号）。
【０００４】
有価証券は、軟磁性の偽造防止特徴および／または硬磁性の偽造防止特徴を有し得る。硬磁性の偽造防止特徴は、高い残留磁気と高い保持磁場強度を有する物質から製造される。軟磁性の偽造防止特徴は、高い残留磁気を有しているが、保持磁場強度が低い物質から製造される。永久磁石は殊に、硬磁性の物質から製造される。軟磁性の物質は、磁場において容易に磁化される強磁性の材料である。これに結び付く磁気的な極化（磁化）は、例えば、電流を通すコイル内での電流または永久磁石が存在することによって形成される。このようにして形成された極性によって、軟磁性の物質内で、外部から作用する、空中の磁場と比べて何倍も高い磁束密度が生じる。軟磁性の物質は、通常、１０００Ａ／ｍを下回る保磁磁場強度を有する。しかし軟磁性の物質は、完全に、硬磁性の物質に比較可能な磁気飽和値を有する。従って、これらは、硬磁性材料の飽和状態において、区別されない。
【０００５】
従って、有価証券内の軟磁性の偽造防止特徴を検出するためには、外部の磁場が存在していなければならない。この磁場は軟磁性の材料をできるだけ飽和させる。実際に知られている測定装置内には、大きい磁石が設けられている。これは、充分に強い磁場を軟磁性および硬磁性の偽造防止特徴の磁化のために形成するが、このような測定装置の構造を複雑にもしてしまう。ＤＥ６９６０８１３７Ｔ２号から、読み取りヘッドを提供することが知られている。これは磁化手段と少なくとも１つの磁気抵抗性部材を有している。ここでこの磁気抵抗性部材は、可変の抵抗を有している。この抵抗は、自身に加えられている磁束に依存する。ここに記載されている読み取りヘッドは次のように使用される。すなわち、識別されるべき各有価証券が、読み取りヘッドに対する有価証券の相対運動の間に、まずは、磁化手段を通過し、次に上述した磁気抵抗性部材を通過するように使用される。ここでこの磁化手段は、センサエレメントに磁束が常に印加されるように構成されている。
【０００６】
硬磁性材料が事前に完全に且つ明確に磁化されている限り、硬磁性の偽造防止特徴から自発的に、外部の磁場が存在しなくても、磁場が出る。この磁場は、長時間にわたっても存在し続けるが、時間を経ると、統計的なプロセスによって、硬磁性材料が消磁されることがある。例えば紙幣は、取り扱い時に、しばしば、衝撃を受ける、またはしわが付けられる。これは、硬磁性材料の消磁を生じさせ得る。従って、硬磁性の偽造防止特徴を測定するためには、有利には、事前磁化磁石によって、硬磁性の偽造防止特徴に新たな（明確かつ継続的な）磁化が加えられる。この新たに加えられた磁化を、硬磁性の偽造防止特徴は、長い期間、少なくとも測定時間にわたって、保持することができる。
【０００７】
紙幣上の特別な偽造防止特徴は、強磁性のセキュリティ・スレッドである（ＤＥ１６９６２４５Ａ１号を参照）。実際には、セキュリティ・スレッドの形成のために、例えば、強磁性材料が使用される。しかしこれは、僅かな保磁磁場強度も、大きい保磁磁場強度も有し得る。従って、このような紙幣を検査するための検査装置は、特に有利な実施形態では、低い保磁磁場強度を有する材料から成るセキュリティ・スレッドも、大きい保磁磁場強度を有するセキュリティ・スレッドも識別するように構成される。
【０００８】
ＷＯ２０１０／００６８０１Ａ１号から、自身の周辺の磁気的な特性を測定するための測定装置が既知である。これは、ライン方向に延在するラインに配置されている少なくとも２つの磁気抵抗性センサエレメントと、支援磁場装置とから成るラインセンサを有している。ここでこの支援磁場装置は、支援磁場を形成する。この支援磁場は、ライン方向を指している磁場成分を有し、その磁場強度はライン方向において変化する。ここでこの磁場強度経過特性は、ライン方向において、ラインセンサを形成するセンサエレメントの、ライン方向において隣接して配置されている少なくとも２つのセンサ縁部において、零通過および／または極大値または極小値を有していない。ここに記載された測定装置では、有利な実施形態において、事前磁化磁石が設けられる。この事前磁化磁石は、ラインセンサの前に配置されている。この事前磁化磁石によって、硬磁性パターンを有する測定対象物の磁化が行われる。測定対象物はまずはこの事前磁化磁石を通過する。次に、測定対象物はラインセンサ上に案内され、ラインセンサは、硬磁性パターンを識別することができる。
【０００９】
ＷＯ２０１０／００６８０１Ａ１号から既知の測定装置では、有利な実施形態では、測定されるべき対象物の読み取り方向において隣接して配置されている２つのラインセンサが設けられている。これらは、異なる特徴を求めるために使用される。ここでは、磁気的なパターンを識別するために、紙幣の事前磁化が必要であるという考えが基になっている。しかし、硬磁性のパターンのみを識別するラインセンサは、測定中に、事前磁化磁場を有することができず、軟磁性パターンを識別するためには、強い事前磁化磁場がラインセンサに対して、測定箇所で必要となる。ここに記載された実施形態では、硬磁性および軟磁性のパターンは、次のことによって識別される。すなわち、事前磁化磁場が、第１のラインセンサの領域において作用し、磁気的な特徴がほぼ完全に磁化され、軟磁性および硬磁性のパターンの識別を可能にし、同時に、硬磁性の構造の事前磁化に用いられることによって識別される。次に紙幣が第２のラインセンサ上に案内されると、この領域において、事前磁化磁場はもはや作用せず、この第２のラインセンサは別個に、単に硬磁性パターンを識別することができる。
【００１０】
これを背景にして、本発明の課題は、自身の周辺の磁気的な特性を測定する測定装置を提示することである。これは少なくとも、従来技術から公知の測定装置ないしは測定方法の欠点を有していない。
【００１１】
上述の課題は、請求項１の発明特定事項によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項および後続の説明に記載されている。
【００１２】
本発明の基本的な考えは、１つまたは複数の、ラインセンサを形成する磁気抵抗性センサエレメントを使用する、ということである。このセンサエレメントは、実質的に、測定方向とする直交座標系の方向においてのみ、または、センサ測定面とする、直交座標系の２つの垂直な測定方向によって形成される面においてのみ、自身の周辺の磁気的な特性を測定することができる。磁気抵抗式の作用に基づく、チップとして構成されるセンサエレメントは次のように構成される。すなわちこれが磁場成分を、チップ面の測定方向において検出するように構成されている。すなわち、このように、磁気抵抗性の作用に基づく、チップとして構成されているセンサエレメントは、センサエレメントに作用する磁場の、チップ面にある１つの磁場成分の磁場強度が変化したか否かのみを確認する、ないしは、実質的にこれを確認することがきる。これは例えば、いわゆる、理髪店の看板柱のデザインによって実現される。これは例えば、Ｄｉｂｂｅｒｎ，Ｕ著（２００８年）「Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｓｅｎｓｏｒｓ（ｉｎ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｓｅｔ）」：「Ａ  Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｓｕｒｖｅｙ（ｅｄｓ  Ｗ．Ｇｏｅｐｅｌ，Ｊ．ＨｅｓｓｅおよびＪ．Ｎ．Ｚｅｍｅｌ著）、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ、Ｗｅｉｎｈｅｉｍ、Ｇｅｒｍａｎｙ」に記載されている。複数のこれらのセンサエレメントが、ライン方向に配置される場合には、これらのセンサエレメントは、測定方向がライン方向に対して垂直に配向されるように構成される。平坦薄膜技術で製造される磁気抵抗性センサは、チップ面に対して垂直な磁場成分にほぼ反応しない。殊に、チップに作用する磁場の、チップ面に対して垂直な磁場成分の磁場強度の変化にほぼ反応しない。
【００１３】
このようなセンサエレメントにおいて、本発明は次のことを提案する、すなわち
・１つの事前磁化磁石のみから成る事前磁化装置では、これによって形成された磁場に影響を与える、事前磁化磁石の特性およびラインセンサに対するその配置並びに支援磁場装置によって形成された支援磁場は次のように選択される。すなわち、事前磁化装置によって形成された磁場と、支援磁場の重畳から重畳磁場が生じ、ライン方向を指している、この重畳磁場の磁場成分の強度が少なくともラインセンサ上の箇所で、ライン方向に対して垂直であり、かつ、センサエレメントの高さの方向を指していない磁場成分の強度よりも大きいように選択される、
または
・複数の事前磁化磁石から成る事前磁化装置では、これによって形成された磁場に影響を与える、事前磁化磁石の特性およびラインセンサに対する事前磁化磁石の配置並びに支援磁場装置によって形成された支援磁場は次のように選択される。すなわち、事前磁化装置によって形成された磁場と、支援磁場の重畳から重畳磁場が生じ、この重畳磁場の、ライン方向を指している磁場成分の強度が少なくともラインセンサ上の箇所で、ライン方向に対して垂直であり、かつ、センサエレメントの高さの方向を指していない磁場成分の強度よりも大きいように選択される。
【００１４】
この重畳磁場は、測定されるべき、ラインセンサの周辺の磁気的な特性に影響を与える措置、例えば紙幣がラインセンサを通過すること、がまだ行われていないときに、ラインセンサに作用する磁場であると理解されたい。従ってこの重畳磁場は、継続的に、ラインセンサに作用する、事前磁化装置によって形成された事前磁化磁場と、支援磁場装置によって形成された支援磁場との重畳から成る磁場である。重畳磁場は、有利な実施形態では、時間で変化しない。
【００１５】
本発明によって提案された、重畳磁場の選択によって、事前磁化磁場は、ラインセンサ上の支援磁場の影響に、悪影響を与えない。
【００１６】
本発明の測定装置は事前磁化装置を有している。ここでは少なくとも１つの事前磁化磁石が、ライン方向に対して垂直な方向で、ラインセンサと間隔を空けて配置されており、ライン方向に対して平行な方向で延在している。さらに、事前磁化磁石のＮ極とＳ極を結ぶ線は、ライン方向に対して垂直に配向されており、事前磁化磁石は、実質的に、センサエレメントの高さの方向を指している磁場を形成する。これによってｚ方向が意図されている。
【００１７】
本発明では、重畳磁場が形成されることが、必要とされている。ライン方向を指している、この重畳磁場の磁場成分の強度は、少なくとも、ラインセンサ上の箇所で、ライン方向に対して垂直であり、かつ、センサエレメントの高さの方向を指していない磁場成分の強度よりも大きい。ここで「強度」とは殊に、磁場成分の値であり、磁場成分がこの箇所で、磁場成分の正の方向を指しているか、または磁場成分の負の方向を指しているかに依存しない。
【００１８】
事前磁化磁石が１つの場合でも、事前磁化磁石が複数の場合でも、殊に、（事前磁化装置によって形成された磁場と支援磁場の重畳から生じる）重畳磁場の重畳からの磁場成分の強度は、ライン方向において、ラインセンサの少なくとも一箇所で、センサエレメントの高さの方向を指している磁場成分の強度よりも小さい。従って、事前磁化装置、自身によって形成された磁場に影響を与える、１つないしは複数の事前磁場磁石の特性および、ラインセンサに対する自身の配置ならびに支援磁場装置によって形成される支援磁場は次のように選択される。すなわち事前磁化装置によって形成された磁場と支援磁場の重畳から重畳磁場が生じ、ライン方向を向いている磁場成分のその強度が、少なくとも、ラインセンサ上の一箇所で、ライン方向に対して垂直に作用し、センサエレメントの高さの方向を指していない磁場成分の強度よりも大きく、ライン方向を指している磁場成分の強度が、少なくとも、ラインセンサの一箇所で、センサエレメントの高さの方向を指している磁場成分の強度よりも小さいように選択される。殊に、事前磁化装置と支援磁場装置を空間的に相互に分けて配置することができる。
【００１９】
磁場成分を機能的に「分ける」ことができる。ライン方向には、センサエレメント用の支援磁場が配向可能である。測定されるべき対象物（例えば紙幣または紙）の運動方向には、すなわちライン方向に対して垂直に、しかし、センサエレメントの高さの延在方向にではなく、測定磁場を配向することができる。センサエレメントの高さにおいて、事前磁化を配向することができる。ここで有利には、磁場成分は、ライン方向において小さい。ここで磁場成分は運動方向において、対象物が無い場合にはできるだけ零であり得る。対象物が存在する場合には、これは対象物に依存する。殊に有利には、磁場成分は、センサエレメントの高さの方向において、極めて大きく選択される。
【００２０】
有利な実施形態では、１つないしは複数の、ラインセンサを形成するセンサエレメントは次のように配置および形成されている。すなわち、実質的に、ライン方向においてのみ、周辺の磁気的な特性を測定することができる、ないしは、実質的に、センサ測定面とする、直交する座標系の２つの垂直な測定方向によって形成される面においてのみ、自身の周辺を測定することができるセンサエレメントでは、ライン方向がこの測定方向であるように、配置および形成されている。
【００２１】
択一的に、同様に、有利な実施形態では、１つないしは複数の、ラインセンサを形成するセンサエレメントは次のように配置および形成されている。すなわち、実質的に、ライン方向に対して垂直な方向においてのみ、周辺の磁気的な特性を測定することができるように配置および形成されている。上述のように、チップとして形成されている、磁気抵抗作用に基づく、複数のセンサエレメントを、ライン方向に配置することができる。従って、センサエレメントは、反応する測定方向がライン方向に対して垂直に（そしてここでは、センサエレメントの高さの方向ではない）配向されるように形成される。
【００２２】
有利な実施形態では、ラインセンサの箇所の少なくとも５０％、殊に有利には、少なくとも６０％、殊に有利には少なくとも７０％で、重畳磁場のライン方向を指している磁場成分の強度が、ライン方向に対して垂直であり、かつ、センサエレメントの高さの方向を指していない、重畳磁場の磁場成分の強度よりも大きい。
【００２３】
有利な実施形態では、上述した箇所で、重畳磁場のライン方向を指している磁場成分の強度は、１０倍、殊に有利には１００倍、ライン方向に対して垂直を指しており、かつ、センサエレメントの高さの方向を指している、重畳磁場の磁場成分の強度よりも小さい。
【００２４】
事前磁化装置のこのような設計では次のような利点が得られる。すなわち、支援磁場装置によって形成された支援磁場が、測定方向において、ないしは、センサエレメントによる磁気的な特性の測定がそこに制限されているセンサ測定面において、妨害されずに、事前磁化装置による別の磁場の重畳によって形成される、という利点が得られる。本発明のこの態様は殊に、次のような利点をもたらす。すなわち、事前磁化磁石によって、測定装置によって測定されるために、測定装置周辺の磁気的な特性に影響を与える対象物の所望の磁化が行われる、という利点をもたらす。しかも、センサエレメントの測定特性に著しい影響を与えることはない。
【００２５】
本発明の測定装置は次の利点をもたらす。すなわち、硬磁性材料の事前磁化のために必要な措置と、軟磁性材料の識別のために必要な措置とが、センサ動作に必要な支援磁場分布によって分けられる、という利点をもたらす。事前磁化磁石は、第１の磁気的な機能群として、少なくとも硬磁性材料と、所望されている限りでは、軟磁性材料を、測定中に磁化することができる。第２の磁化機能群としての支援磁場装置は、ライン方向を指している支援磁場―磁場成分の分布を供給することができる。これは磁気偽造防止特徴のできるだけ感度が良く、隙間の無い検出を可能にする。
【００２６】
本発明の測定装置はさらに、次のような利点をもたらす。すなわち、支援磁場装置を次のように構成することができ、殊に有利には１つまたは複数の、小さい支援磁場磁石によって構成することができ、支援磁場装置が、ライン方向を指している支援磁場−磁場成分の分布を供給する機能のみを満たす、という利点をもたらす。これは、磁気偽造防止特徴の、できるだけ感度が良く、かつ隙間の無い検出を可能にする。支援磁場装置を次のように構成する試みがなされた。すなわち、これによって形成された支援磁場が、測定中に軟磁性材料も磁化できるように構成する試みがなされた。このために、少なくとも１つの支援磁場磁石を有する支援磁場装置を使用することが必要である。ここでは、これによって形成された磁場は、センサエレメントの領域においてのみではなく、検査されるべき測定対象物が存在する、ないしは、検査されるべき測定対象物が動かされる領域においても作用を発揮する。殊に、その磁場が、検査されるべき測定対象物が存在する、ないしは、検査されるべき測定対象物が動かされる領域においても作用を発揮する支援磁場磁石が使用されなければならない。この作用は、軟磁性材料を、測定中に磁化するのに十分である。このために、比較的大きい支援磁場磁石を使用しなければならない、ということが判明している。本発明の測定装置はここで、磁気偽造防止特徴のできるだけ感度の良い、かつ隙間の無い検出を可能にする、ライン方向を指している支援磁場−磁場成分の分布を供給する機能のみを満たすように支援磁場装置を形成することを可能にするので、支援磁場装置を特に小型に形成することができる。
【００２７】
特に有利な実施形態では、まずは、磁化されていない支援磁場磁石が共通の作業工程において、センサとともに、担体プレート上にはんだ付けされる。有利には、支援磁場磁石は、このはんだ付け後に磁化される。
【００２８】
事前磁化磁石から成る事前磁化装置での有利な実施形態では、これによって形成された磁場に影響を与える、事前磁化磁石の特性およびラインセンサに対するその配置は次のように選択される。すなわち、ラインセンサのセンサエレメントのいずれの箇所でも、事前磁化磁石によって形成された磁場の磁場強度が、直交座標系の３つの方向のいずれにおいても、しかし、少なくとも殊に、直交座標系の２つの方向のいずれにおいても、直交座標系の各相応する方向において、支援磁場装置によって形成された磁場の磁場強度よりも強くないように選択される。これは、ライン方向が観察される場合である。複数の事前磁化磁石から成る事前磁化装置での、有利な実施形態では、これによって形成された磁場に影響を与える、事前磁化磁石の特性およびラインセンサに対する事前磁化磁石の配置は次のように選択される。すなわち、ラインセンサのセンサエレメントのいずれの箇所でも、事前磁化磁石によってそれぞれ個々に形成された磁場の重畳によって形成された磁場の磁場強度が、３つの方向のいずれにおいても、しかし、少なくとも殊に、直交座標系の２つの方向のいずれにおいても、測定方向において、支援磁場装置によって形成された磁場の磁場強度よりも強くないように選択される。これは、ライン方向が観察される場合である。
【００２９】
本発明の測定装置では、ラインセンサに、少なくとも１つの、ライン方向に延在している磁気抵抗性センサエレメントが設けられている。これは、自身の周辺における磁気的な特性を測定することができる。センサエレメントは、自身の周辺の磁気的な特性を測定するために、殊に、次のように形成されている。すなわち、これが、「異方向性」磁気抵抗効果（ＡＭＲ）または「巨大」磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を有するように形成されている。しかしセンサエレメントは、別の効果も有することができる。これは例えばジャイアントマグネットインピーダンス（ＧＭＩ）、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）またはホール効果である。
【００３０】
センサエレメントは殊に有利には４つまたはそれよりも多くの、接続されてホイートストンブリッジを成す個々のブリッジ抵抗、または、２つまたはそれより多くの、接続されてハーフホイートストンブリッジを成す個々のブリッジ抵抗を有している。
【００３１】
センサエレメントは、幅、長さ並びに高さを有しており、ここでこの高さは幅を下回り、高さは長さを下回り、ライン方向は、センサエレメントの幅方向またはセンサエレメントの長さ方向を指している。
【００３２】
有利な実施形態では、センサエレメントは複数の抵抗を有している。ここで、これらの抵抗によって全体的に占められている空間は、幅と長さと高さを有しており、ここで、高さは幅を下回り、高さは長さを下回り、ライン方向はセンサエレメントの幅方向または長さ方向を指している。複数の抵抗を有するセンサエレメントの場合は、別の構造群を、センサエレメントの部分として設けることが可能である。これは例えば、電圧を抵抗に印加するための、または電圧を測定するための電気的な線路である。これらの線路は高さの方向に設けられ、これによって、センサエレメントが比較的大きい高さを得ることができる。これは例えば、幅にも相応することができる。このような構造形態の場合には有利には、少なくとも、抵抗によって占められている空間が、上述した敷設規則を満たしていることが有利である。
【００３３】
センサエレメントをグループで、すなわちラインセンサを形成する複数の、線形の配置ないしは線形のグループに配置することも可能である。センサエレメントの配置ないしはグループは、ケーシング内に配置可能である。１つのグループないしは１つのケーシング内の隣接するセンサエレメントは、同じ間隔を有することができる。ラインを形成するためのケーシングは、殊に相互に次のように隣接される。すなわち、相互に隣接しているケーシングないしはグループの隣接しているセンサエレメントが、セルを形成するために、１つのケーシング内のセンサエレメントの間隔と同じ間隔を有するように隣接される。
【００３４】
本発明の利点は、既に、ライン方向に延在している磁気抵抗性センサエレメントによって実現される。ここで、ライン方向に延在している、４つ以上の、接続されてホイートストンブリッジを形成する個々のブリッジ抵抗を有するセンサエレメントの場合には、ライン方向での延在は次のようなものである。すなわち、これらの個別抵抗の少なくとも２つが、ライン方向において、隣接して配置されている。しかし特に有利には、ラインセンサは、少なくとも２つの磁気抵抗性センサエレメントを有している。これらは、ライン方向において相前後して配置されている。ラインセンサの長さ、ひいては使用されている磁気抵抗性センサエレメントの数は、実施されるべき測定に依存する。欧州紙幣を測定するためには、ラインセンサは例えば１０個以上、殊に有利には２０個以上、例えば３１個以上、有利には９０個のセンサエレメントを有する。これは殊にこの装置が、自身の短い側で、測定装置内で、測定装置に対して動かされる欧州紙幣を測定するために使用される場合である。
【００３５】
ラインセンサを形成するために、存在する限りでは、複数のセンサエレメントが１つのラインに配置される。殊に有利には、これらのセンサエレメントは１つの線の上に位置する。しかし、個々のラインのセンサエレメントが、ライン方向を指している軸に関して異なって配置されることも可能である。従って、個別センサの長手方向中央軸の全てが、線上に位置するのではない。しかし殊に有利には、このように配置されたセンサエレメントは次のように配置される。すなわち、これらが、ライン方向で見て、部分的に重畳しているように配置される。
【００３６】
有利な実施形態では、複数のセンサエレメントが１つの構造群にまとめられ、例えば、共通の担体構造上に配置されている。このような構造群を以下で、センサとする。センサは例えば２つ、３つ、４つまたはより多くのセンサエレメントを有している。しかし、１つのセンサが１つのセンサエレメントによって形成されていてもよい。
【００３７】
本発明の測定装置は、測定装置周辺の磁気的な特性を測定するのに適している。測定装置の周辺の磁気的な特性は、殊に、測定装置周辺の磁場の磁場強度、測定装置周辺の磁場の磁場方向または例えば測定装置周辺の磁場の磁場強度ないしは磁場方向の変化でもある。例えば、周辺の磁気的な特性として、測定装置を包囲している磁場の磁場強度および磁場方向の変化がある。これは、この磁場が、紙幣の磁気的なパターンによって形成された磁場の重畳によって変化する場合である。有利な実施形態では、ラインセンサは次のように設けられる。すなわち、これが測定装置周辺の磁気的な特性の空間的および／または時間的な変化のみを検出するように設けられる。
【００３８】
有利な実施形態では、センサエレメントは次のように形成されている。すなわち、定義的には磁場強度の変化も属している、測定装置周辺の磁気的な特性が、測定方向とする、直交座標系の１つの方向においてのみ測定可能であるように形成されている。ないしは、択一的な実施形態では、センサ測定面とする面に位置する、直交座標系の２つの方向でのみこれを測定するように形成されている。
【００３９】
有利な実施形態では、本発明の測定装置は、札または紙、殊に紙幣または小切手の磁気的な構造を測定するように構成されており、札または紙に、測定面における少なくともラインセンサに隣接する領域において、ラインセンサを通過させる適切な手段を有する。ここで、札ないしは紙が動く方向は、読み取り方向とする。殊に有利には、センサエレメントは次のように構成されている。すなわち、測定方向が読み取り方向に相当し、すなわちセンサエレメントが、読み取り方向における自身の周辺の磁気的な特性のみを、ないしは実質的に、読み取り方向における自身の周辺の磁気的な特性を測定することができるように構成されている。
【００４０】
本発明で使用されている支援磁場装置並びに事前磁化磁石は、１つまたは複数の構成部分、例えば永久磁石から成る。殊に有利には、本発明の支援磁場装置は、局部的に変化する磁化分布を備えた個別磁石によって形成され、殊に有利には、磁極条片によって形成される。有利な実施形態では、支援磁場装置および／または事前磁化磁石は、永久磁石を有している。しかしこの事前磁化磁石および／または支援磁場装置は、電気的なコイルも有し得る。これは所望の磁場を形成する。
【００４１】
有利な実施形態では、センサエレメントはライン方向において等間隔で配置されている。特に有利な実施形態では、最初のセンサエレメントと隣接するセンサエレメントとの間隔は、２つのセンサエレメントの中央点間の間隔に関して、１〜１０ｍｍの間であり、有利には２〜５ｍｍの間であり、殊に有利には３．５ｍｍである。特に有利な実施形態では、チップは、ライン方向において順次連続して配置された２つのセンサエレメントを有しており、ケーシングが無く、１．５〜９ｍｍの長さ、有利には２〜３ｍｍの長さ、殊に有利には２．５ｍｍの長さをライン方向において有している。有利な実施形態では、チップ縁部から隣接するチップの縁部までの間隔は１．５ｍｍを下回り、殊に有利には１．１ｍｍを下回る。
【００４２】
択一的な実施形態では、センサエレメントは次のように配置されている。すなわち、１つのチップ上に配置されている隣接する２つのセンサエレメントの２つの縁部の間の間隔が、１つのチップ上に配置されていない隣接するセンサエレメントの２つの縁部の間の間隔よりも小さいように配置されている。２つのチップの間の間隔は、通常、チップを担体プレート上に接続する技術によって決まる。この技術は、通常、２つの磁気抵抗性センサエレメントをチップ上に配置するのに必要な空間よりも大きな空間を必要とする。従って測定装置の感度は次のことによって上がる。すなわち、チップ上へのセンサエレメントの取り付けも、基板上へのチップの取り付けも、各使用されている技術によって可能であるように密に行われることによって上がる。
【００４３】
チップ上のセンサエレメントの製造は、有利には、平坦化技術、半導体技術またはマイクロシステム技術によって行われる。
【００４４】
有利な実施形態では、プリント回路基板内に、事前磁化磁石を収容するための陥没部が設けられる。これは有利には、フライス加工によって行われる。これによって、残りの構造空間が変わらない場合に、より大きな磁石を使用することが可能になり、ひいては、有価証券ないしはラインセンサの箇所での磁場強度を高めることができる。
【００４５】
測定精度の改善は既に、ライン方向に相互に隣接して配置されている少なくとも２つのセンサ縁部で磁場強度経過特性がライン方向において零通過および／または極大値または極小値を有していないことによって実現される。ここで、これらの、ライン方向において隣接して配置されるセンサ縁部は、相互に直に隣接して続く必要はない。利点は、次のことによっても得られる。すなわち、磁場強度経過特性がライン方向において、ラインセンサの任意の第１のセンサエレメントの任意の縁部において、および、ラインセンサの任意の第２のセンサエレメントの任意の縁部において、零通過および／または極大値または極小値を有していないことによっても得られる。これは、これが、ラインセンサの全体的な伸長にわたってライン方向において隣接して配置されている縁部である場合である。
【００４６】
本発明の測定装置の実施形態では、磁場強度経過特性は、ライン方向において、ラインセンサを形成するセンサエレメントのセンサ縁部で、零通過および／または極大値または極小値を有している。測定精度に関する利点は、この場合には、センサエレメント縁部においても得られる。本発明の測定装置の特に有利な実施形態では、支援磁場が形成される。ここでは磁場強度経過特性がライン方向において、ライン方向で隣接して配置された、ラインセンサを形成するセンサエレメントの全てのセンサ縁部で、零通過および／または極大値または極小値を有していない。例えば、支援磁場は、各磁石によって、センサエレメントごとに形成される。この磁石は、簡単な場合には、センサエレメントの製造中に、直接的に、センサ上に被着される。
【００４７】
支援磁場は、時間で変化し得る。例えば、パルス状に印加される。しかし有利な実施形態では、支援磁場は時間で変化せず、常に同様に印加される。これは殊に、測定装置の構造を容易にする。なぜなら、この支援磁場の形成には、永久磁石が使用可能だからである。
【００４８】
有利な実施形態では磁場強度経過特性は、ライン方向において周期的であり、特に有利な実施形態では、周期として、ラインセンサのセンサエレメント間の、有利には変化しない間隔の整数の倍数または整数の一部分を有している（間隔として、隣接する２つのセンサエレメントの中央点の間の間隔が解される）。特に有利な実施形態では、支援磁場装置はラインセンサの始まりおよび終端に、磁石のアレイを有している。これは、ラインの終端でも、実質的に周期的な磁場強度の経過特性を、ライン方向において、ラインセンサにわたって生じさせる。これは次のことによって実現される。すなわち、この磁石アレイが有利には少なくとも３つの、別の、ラインセンサの終端から突出する極を有することによって実現される。有利な実施形態では、全長を短くするために、縁部作用が、外部磁石の幾何学的形状の修正または磁化または配置によって低減される。ここでは例えば、ラインセンサの各終端部において、外部磁石の長さが、磁石周期の約３０％だけ長くされる。
【００４９】
有利な実施形態では、支援磁場装置は、隣接する、殊にセンサエレメントのライン方向において隣接して配置される磁石を有している。このラインの磁石の磁化は、交互であり得る。従って、磁石の磁化は、隣接する磁石の磁化に対して反対である。しかし、ラインにおいて隣接して配置された磁石が同じ磁化を有することもできる。この場合には磁石は得に有利には、ライン方向に相互に間隔を開けて配置されている。しかしラインにおいて隣接して配置された磁石は、変化する磁化を有することもできる。これはセンサエレメント側の磁場を強化し、背面側の磁場を弱める。
【００５０】
有利な実施形態では、殊に、磁石の磁化が隣接する磁石と交替する、ライン方向において、隣接して（次々に並んで）配置された磁石の場合には、磁石は直接的に相互に接して配置されている。これによって、支援磁場の均一な経過特性が得られる。有利な実施形態では、測定装置は、時間で変化する、不均一な磁場を形成する手段を含んでいる。択一的に、測定装置は、時間で変化する、均一な磁場を形成する手段を含むことができる。
【００５１】
支援磁場装置は殊に、プラスチックと結合されているハードフェライトまたは希土類磁石から成る。これは、吹き付けられる、または、プレスされる、または焼結された希土類磁石からまたは別の永久磁石物質から製造される。支援磁場装置は、永久磁石のアレイを有し得る。これは、磁化されていない状態で、担体プレート上に被着され、その後に初めて、共に磁化される。
【００５２】
有利な実施形態では、磁化が交替する、隣接して配置された磁石のラインを有する支援磁場装置は、ラインセンサに対して次のように配置される。すなわち、ある磁石から、隣の磁石への移行が、少なくとも１つのセンサエレメントの中央において、自身の伸長に関して、ライン方向で配置されるように配置されている。これによって容易に、磁場強度経過がライン方向において、ラインセンサを形成するセンサエレメントの、隣接して配置されたセンサ縁部で、零通過および／または極大値または極小値を有していないことが実現される。
【００５３】
本発明の測定装置は、事前磁化磁石を有している。これは、ライン方向に対して垂直な方向で、ラインセンサから間隔を空けて配置されており、ライン方向に対して並行な方向で延在している。ここで、本発明の利点を実現するためには既に、１つの事前磁化磁石を設ければ充分である。特に有利には、ラインセンサのライン方向に対して平行な方向における事前磁化磁石の延在は、ラインセンサの長さに合わせられる。殊に有利には、事前磁化磁石は、ライン方向に対して平行な方向において、ライン方向におけるラインセンサの長さよりも僅かに長い。これは、相応に成形された１つの磁石によって実現される。有利な実施形態では、複数の事前磁化磁石が設けられている。これは、ラインセンサのライン方向に対して平行な方向において、相互に隣接して配置されている。
【００５４】
特に有利な実施形態では、測定装置は、札または紙、殊に紙幣の磁気的な構造を識別するように形成されており、札または紙が、少なくとも、ラインセンサに隣接する領域において、測定面において、ラインセンサを通過するための適切な手段を有する。測定面は、それが検査される場合に、札または紙が存在する面である。これに対して、センサ測定面としては、相応に構成された磁気抵抗性センサエレメントが自身の周辺の特性を測定することができる面である。センサ測定面は、測定に対して有効な、センサエレメントの部材が位置しており、そこで、それに作用する磁場の特性を測定する面である。測定面は、センサ測定面に対して間隔を空けて位置している。しかし、測定面を通る、検査されるべき測定対象物の運動は、センサ測定面におけるセンサエレメントに作用する磁場の変化も生じさせる。従って、センサ測定面内で、センサエレメントに作用する磁場の特性の変化を観察することによって、状況、例えば測定面を通る磁気的ないしは磁化可能な材料の通過を推測することができる。札または紙を動かすのに適している手段は、殊にローラーである。これは、札または紙がその間に保持されるローラー間隙を間に形成する。このようなローラーの２つの群が使用され、各グループのこれらのローラーの間に形成されたローラー間隙が相応して相互に配向される場合には、札または紙は、２つのローラーグループ間で、１つの面において、ラインセンサを通過する。同様に、札または紙は、搬送ベルト、例えばゴム表面を有する搬送ベルトまたは運搬装置から成る搬送ベルト上に位置して、ラインセンサを通過することができる。
【００５５】
有利な実施形態では、測定装置は、札または紙を、少なくともラインセンサに隣接する領域内で測定面においてラインセンサを通過させるために手段を有する。この有利な実施形態では、これによって形成された磁場に影響を与える、事前磁化磁石の特性およびラインセンサに対する相対的なその配置は次のように選択される。すなわち、事前磁化磁石によって形成された磁場の磁場強度が、直交座標系の全ての方向において、測定面の箇所において、ラインセンサの箇所におけるよりも大きいように選択される。実質的に、センサ測定面とする面のみにおいて、自身の周辺の磁気的な特性を測定することができる、センサエレメントが使用されている実施形態では、この有利な実施形態では、事前磁化磁石によって形成された磁場の磁場強度は、直交座標系の全ての方向において、センサ測定面の箇所におけるよりも大きい。
【００５６】
特に有利な実施形態では、事前磁化磁石は、第１の事前磁化磁石を形成する。ここでは第２の事前磁化磁石が設けられている。これは、ラインセンサの方向において間隔を空けて配置されている。この方向は、第１の事前磁化磁石がラインセンサに対して間隔を空けて配置されている方向と反対の方向である。これによって、測定装置に対して相対的に動かされるべき札または紙を、読み取り方向に依存しないで検出することが可能になる。さらに、このような実施形態によって、支援磁場に対する事前磁化の影響が低減される。
【００５７】
有利な実施形態では、ラインセンサと事前磁化装置と支援磁場装置とが１つのケーシング内に組み込まれている。殊に有利には、ラインセンサと事前磁化装置と支援磁場装置は１つのプリント回路基板上に集積されている。しかし、事前磁化装置および／または支援磁場装置は、ケーシングの構成部分でもあり得る。有利な実施形態では、ケーシングは、保護板を固定するための装置を有している。この保護板は、ラインセンサおよび／または事前磁化装置を摩耗から保護する。
【００５８】
有利な実施形態では、ラインセンサは少なくとも２つのセンサエレメントを有している。各センサエレメントは少なくとも１つの信号線路を有しており、この信号線路を介してセンサエレメントはセンサ信号を出力する。この有利な実施形態では、少なくとも１つのマルチプレクサが設けられており、このマルチプレクサにはセンサエレメントの信号線路が案内される。このマルチプレクサは、信号線路のセンサ信号を処理して、１つの信号が、マルチプレクサの出力線路に出力される。これは、信号線路のセンサ信号に基づいて形成されたものである。有利な実施形態では、複数のマルチプレクサが設けられている。ここでは、第１のマルチプレクスに、センサエレメントの第１のグループの信号線路が案内され、第２のマルチプレクサに、センサエレメントの第２のグループの信号線路が案内される。
【００５９】
本発明の別の、独立した態様では、ライン方向に延在する少なくとも１つの磁気抵抗性センサエレメントを備えたラインセンサを有する、自身の周辺の磁気的な特性を測定する測定装置が提案される。ここでこのセンサエレメントは、自身の周辺の磁気的な特性を測定することができる。この測定装置はさらに、ラインセンサが延在している領域において磁場を形成する支援磁場装置、並びに、１つまたは複数の事前磁化磁石を有する事前磁化装置を有している。ここで少なくとも１つの事前磁化磁石は、ライン方向に垂直な方向において、ラインセンサから間隔を空けて配置されており、ライン方向に平行な方向に延在している。このような測定装置では、ラインセンサは少なくとも２つのセンサエレメントを有している。各センサエレメントは少なくとも１つの信号線路を有しており、この信号線路を介してセンサエレメントはセンサ信号を出力する。さらに、少なくとも１つのマルチプレクサが設けられており、このマルチプレクサにはセンサエレメントの信号線路の少なくとも一部が案内される。このマルチプレクサは、案内されたセンサ線路のセンサ信号を処理して、１つの信号が、マルチプレクサの出力信号線路に出力される。これは、信号線路のセンサ信号に基づいて形成されたものである。
【００６０】
有利な実施形態では測定装置は、信号処理および／または信号評価装置を有している。この信号処理および／または信号評価装置は、マイクロコントローラユニット内に配置可能である。有利な実施形態では、ノイズ影響を抑圧するアルゴリズムを使用するマイクロコントローラユニットが設けられている。このアルゴリズムは、殊に、測定対象物を識別する、または、符号を解読するように構成され得る。
【００６１】
有利な実施形態では、測定装置は、各信号線路および／または各出力線路に対して、信号処理および／または信号評価装置を有している。各信号線路および／または各出力線路は、少なくとも一段階の増幅器を有している。この増幅器は、温度補償され得る。この増幅器の増幅器係数は、個々に調整可能である。この増幅器は次のように構成可能である。すなわち、騒音影響およびノイズ影響を低減させるために、特定の帯域幅のみが増幅されるように構成可能である。この帯域幅は例えば、搬送される紙幣の速度および検出されるべき特徴の大きさにも合わせられる。信号を直接的に出力する、または、アナログ−デジタル変換器においてデジタル化し、マイクロコントローラユニット内で処理することができる。
【００６２】
有利な実施形態では、信号線路の増幅されたまたは増幅されていないセンサ信号は、マルチプレクサによって、時間的に連続して、出力信号線路にまとめられる。次に、出力信号線路の信号は増幅され、または、増幅されずに、デジタル化のためにアナログ−デジタル変換器に供給され、増幅され、または、増幅されずにマイクロコントローラユニット内で処理される。
【００６３】
測定結果は、種々の形態で、さらなる処理ユニットに転送される：このさらなる処理ユニット内では、測定された全ての特性（主に光学的な特性だが、機械的な特性、電気的な特性およびこの磁気的な特性も）の評価が行われる。
【００６４】
ここで、このさらなる処理ユニットの機能は、測定装置自体内でも、完全にまたは部分的に認められる。さらなる処理ユニットは、例えば、マイクロコントローラユニットの部分としても構成される。これはマイクロコントローラユニットが、評価を行う場合である。
【００６５】
有利な実施形態では、１つのマルチプレクサが使用されるこの実施形態に対して択一的に、ラインセンサは各信号線路を介してアナログ信号を出力する。
【００６６】
有利な実施形態では、マルチプレクサが使用されるまたはマルチプレクサが使用されないのに依存しないで、測定装置はデジタル信号をプロトコールに従って出力し、例えば、シリアルインタフェースのプロトコールまたはＵＳＢ接続のプロトコールに従って出力する。
【００６７】
有利な実施形態では、ラインセンサはケーシングによって包囲されている。殊に有利にはラインセンサは、その面が測定対象物に接触接続しているケーシングによって包囲されており、できるだけ小さい間隔を測定対象物に対して許容し、摩耗に対して耐性を有するように構成されている。有利な実施形態では、ラインセンサは、測定対象物に対して接触している壁部を除いた自身の壁部が磁気的なシールドであるケーシングによって包囲されている。有利な実施形態では、支援磁場装置はセンサケーシング内に組み込まれている。
【００６８】
有利な実施形態では、ラインセンサはプラグによって接触接続可能である。
【００６９】
有利な実施形態では、支援磁場装置の一部は、個々のブリッジ抵抗上の部材として形成されている。
【００７０】
殊に有利には、本発明の測定装置は、お札または紙、殊に紙幣、小切手または別のペーパーシートを、磁気的な特徴が存在しているかに関して検査するために使用され、殊に、札または紙が特別な事前に設定された磁気的な特徴を有しているか否かに関して検査するために使用される。別の可能な使用領域は、強磁性または可動の導電性対象物の、異常または材料欠損に関する検査である。
【００７１】
以下で、本発明を、本発明の実施例を表しているだけの図に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１の実施形態に即した、概略的に示された、測定装置周辺の磁気的な特性を測定する測定装置の斜視図
【図２】第２の実施形態に即した、概略的に示された、測定装置周辺の磁気的な特性を測定する測定装置の斜視図
【図３】ラインセンサに沿って支援磁場を形成する、第１の実施形態の支援磁場装置を備えた、図２の測定装置の、下からの斜視図
【図４】図３の測定装置の概略的な側面図
【図５】ラインセンサに沿って支援磁場を形成する、第２の実施形態の支援磁場装置を備えた、図２の測定装置の、下からの斜視図
【図６】ラインセンサに沿って支援磁場を形成する、第３の実施形態の支援磁場装置を備えた、図２の測定装置の、下からの斜視図
【図７】事前磁化装置によって形成された磁場の磁場線経過特性が示されている、図１の実施形態に即して、概略的に示された測定装置周辺の磁気的な特性を測定する測定装置の側面図
【図８】事前磁化装置によって形成された磁場の磁場線経過特性が示されている、図２の実施形態に即した、概略的に示された測定装置周辺の磁気的な特性を測定する測定装置の側面図
【図９】第３の実施形態に即した、概略的に示された、測定装置周辺の磁気的な特性を測定する測定装置の斜視図
【図１０】第４の実施形態に即した、概略的に示された、測定装置周辺の磁気的な特性を測定する測定装置の斜視図
【図１１】第５の実施形態に即した、概略的に示された、測定装置周辺の磁気的な特性を測定する測定装置の斜視図
【図１２】測定状況において、観察されているｙ−ｚ切断において作用する全体的な磁場の磁場線経過特性が示されている、図９の実施形態に即した、概略的に示された測定装置周辺の磁気的な特性を測定する測定装置の側面図
【図１３】測定装置のセンサエレメントの基本的な構造の斜視図
【図１４】１つのマルチプレクサと、複数の増幅器と、１つのアナログ−デジタル変換器と１つのマイクロコントローラユニットとを使用した信号処理の概略的な実施形態
【図１５】１つのマルチプレクサと、１つの増幅器と、１つのアナログ−デジタル変換器と１つのマイクロコントローラユニットとを使用した信号処理の概略的な実施形態
【図１６】平面図で概略的に示された、本発明の測定装置の一部
【図１７】支援磁場が形成される、本発明の測定装置の支援磁場装置の構造であり、横方向の概略図（図１７ａの上方領域）と縦方向の概略図（図１７ｂの上方領域）と、それぞれ属する、ｘ軸に沿った磁場分布（図１７ａの下方領域）およびｙ軸に沿った磁場分布（図１７ｂの下方領域）が示されている
【図１８】センサエレメントを局部的に制限する支援磁場が形成される、本発明の測定装置の支援磁場装置と事前磁化装置の構造であり、横方向の概略図（図１８ａの上方領域）と縦方向の概略図（図１８ｂの上方領域）、それぞれ属する、ｘ軸に沿った磁場分布（図１８ａの下方領域）およびｙ軸に沿った磁場分布（図１８ｂの下方領域）が示されている
【実施例】
【００７３】
図１〜１２には、自身の周辺の磁気的な特性を測定する測定装置の実施形態が示されている。すなわち、この測定装置は、札または紙、殊に紙幣、小切手または別のペーパーシートを、磁気的な特性の存在に関して検査する。殊に、札または紙が特別な、事前に設定された磁気的な特性を有しているか否かを検査する。
【００７４】
図１〜１２に示された測定装置は、それぞれ１つのラインセンサ２を有している。このラインセンサ２は複数のセンサエレメント１から成る。図１３に示されているように、センサエレメント１は、基板３上に配置された磁気抵抗性の複数のブリッジ抵抗４を有している。これらのブリッジ抵抗は、接続されて、ホイートストンブリッジを成す。外部抵抗が使用される場合には、１つのセンサエレメント１毎に、１つのブリッジ抵抗４を使用することも可能である。複数のセンサエレメント１をグループに、すなわちいわゆるセンサにまとめることが可能である。複数のブリッジ抵抗４は、ＡＭＲ効果を有している。このようなブリッジ接続によって、センサエレメント１は、自身の周辺で、磁気的な特性、殊に磁場成分の磁場強度の変化を測定することができる。図１〜１２に示されたラインセンサは、ライン方向に相互に隣接して配置された７個のセンサエレメント１を有している。
【００７５】
ここでは一般的な意味において、電圧分配器を有する装置もホイートストンブリッジとして解される。それらの個々のポテンシャルは、相互間でも、基準ハーフブリッジ電圧に対して相対的にも評価可能である。
【００７６】
図１〜１２に示された測定装置は、それぞれ１つの支援磁場装置５を有している。この支援磁場装置は、ラインセンサ２が延在している領域において、支援磁場を形成する。
【００７７】
図１〜１２にはさらに、偽造防止特徴９を有する有価証券８が示されている。
【００７８】
さらに、図１〜１２に示された測定装置はそれぞれ１つの事前磁化装置を有している。図１〜７に示された実施形態では、この事前磁化装置は、事前磁化磁石６を有している。この事前磁化磁石は、ライン方向に対して垂直な方向において、ラインセンサ２と間隔を空けて配置されており、ライン方向に対して平行な方向に延在している。図２〜６および図８〜１２に示された実施形態は、ライン方向に対して垂直な方向でラインセンサ２と間隔を空けて配置されており、ライン方向に対して平行に延在する第１の事前磁化磁石６を備えた事前磁化装置を有する。さらに、図２〜６および図８〜１２に示された実施形態は、第１の事前磁化磁石６がラインセンサ２に対して間隔を空けて配置されている方向とは反対の方向でラインセンサ２に対して間隔を空けて配置されている第２の事前磁化磁石７を備えた事前磁化装置を有している。
【００７９】
磁気抵抗性センサエレメント１は、自身の周辺の磁気的な特性を、図示されている直交座標系の測定方向ｘおよび測定方向ｙに拡がっている面において測定する。すなわち、センサエレメント１に作用する磁場の、測定方向ｙを向いている磁場成分の磁場強度の変化を測定する。図１〜１２に示されている直交座標系の方向ｘおよび方向ｚでは、磁気抵抗性センサエレメントは、自身の周辺の磁気的な特性を測定できない。
【００８０】
事前磁化装置の図１に示された事前磁化磁石６は、方向ｘの方向および方向ｙにおいて、ラインセンサ２のいずれの箇所においても、次のような磁場を形成しない。すなわちそのｘ方向ないしは測定方向ｙにおける磁場強度が、支援磁場装置５によって方向ｘないしは測定方向ｙにおいて形成された測定磁場の磁場強度よりも強い磁場を形成しない。有利には、測定方向ｙにおいて作用する、支援磁場装置５の成分および事前磁化装置に対する影響はできるだけ零である。これは殊に、ラインセンサ２に対する事前磁化磁石６の配置並びに、ライン方向Ｂにおいて（ｘ方向、図１６も参照）ラインセンサ２全体に沿って延在する事前磁化磁石の形状によって実現され。このように形成された事前磁化磁石６は、ラインセンサ２の各箇所で、磁場を形成する。この磁場は実質的にｚ方向を指しており、すなわち負のｚ方向において磁場強度を有しており、この磁場の磁場強度はｙ方向ないしはｘ方向においてほぼ零である。
【００８１】
図７、８および１２では、事前磁化磁石において、磁石の磁化方向が矢印１１によって示されている。ここでこの矢印は、Ｓ極からＮ極への磁化方向を各部材において表している。
【００８２】
図２〜６および図８では、事前磁化装置は、第１の事前磁化磁石６と第２の事前磁化磁石７とを有している。事前磁化磁石６および７の配置および幾何学的な延在に基づいて、事前磁化磁石６、７それぞれによって個々に形成された磁場の重畳によって形成された磁場は、ラインセンサ２の各箇所において、実質的に負のｚ方向を指している方向を有している。従ってこの重畳によって形成された磁場は、ラインセンサのいずれの箇所においても、ｘ方向またはｙ方向を指している定格の磁場強度を有していない。
【００８３】
図９、１０および１１の実施形態では、事前磁化磁石６および７は次のように配置されている。すなわち、結果として生じる磁場成分影響がセンサエレメントの箇所においてセンサエレメントに対して垂直に延在する、すなわちセンサエレメントの高さの方向において延在するように配置されている。
【００８４】
図１および７に示された実施形態では、これによって形成された磁場に影響を与える、事前磁化磁石６の特性およびラインセンサ２に対するその配置並びに支援磁場装置５によって形成される支援磁場は次のように選択される。すなわち、事前磁化装置によって形成された磁場と支援磁場の重畳から重畳磁場が生じ、その、ライン方向（座標系のｘ方向）を指している磁場成分の強度が、ラインセンサ２に沿った全ての箇所において、ライン方向に対して垂直に、座標系のｙ方向を指している、ひいてはセンサエレメントの高さの方向（座標系のｚ方向）を指していない磁場成分の強度よりも大きくなるように選択される。
【００８５】
図２〜６および図８〜１２に示された実施形態では、これによって形成された磁場に影響を与える、事前磁化磁石の特性およびラインセンサに対する配置並びに支援磁場装置によって形成される支援磁場は次のように選択される。すなわち、事前磁化装置によって形成された磁場とその支援磁場の重畳から重畳磁場が生じ、ライン方向（座標系のｘ方向）を指している磁場成分のその強度が、ラインセンサ２に沿った全ての箇所において、座標系のｙ方向の方向においてライン方向に対して垂直を指している、ひいてはセンサエレメントの高さの方向（座標系のｚ方向）を指していない磁場成分の強度よりも大きくなるように選択される。
【００８６】
図３に示された支援磁場装置では、支援磁場装置は、永久磁石の個別磁石の配置によって形成される。図５に示された支援磁場装置では、支援磁場装置は、極条片によって形成される。図６に示された支援磁場装置では、支援磁場装置は、１つの個別磁石によって形成される。
【００８７】
図１〜６および図９〜１２には、磁気による偽造防止特徴９を備えた紙幣８が示されている。紙幣は、ライン方向に対して垂直に、測定装置を通過する（図１〜８では、負のｙ方向、図９〜１２では負のｚ方向）。ここで紙幣ははじめに事前磁化磁石６を通過する。この事前磁化磁石は、まずは硬磁性の材料を完全に磁化する。その後、紙幣８と硬磁性材料９は、さらに動かされる。ここで磁化された硬磁性の材料は、自身の周辺において磁場を形成する。この磁場は、ラインセンサ２のセンサエレメント１の領域において、支援磁場装置５によって形成された磁場と、ラインセンサ内の、事前磁化装置によって形成された磁場と重なる。硬磁性材料によって形成された磁場と、支援磁場装置と事前磁化装置の継続的に生じている磁場とのこのような重畳によって、ラインセンサ２のセンサエレメント１内で磁場の変化が生じる。この変化は、磁気抵抗性のセンサエレメント１によって検出される。このようにして、測定装置は、紙幣８上の硬磁性構造９の存在を検出することができる。紙幣８が付加的に軟磁性構造を有している場合、この軟磁性構造は、１つの事前磁化磁石／複数の事前磁化磁石の磁場によって、理想的には、完全に飽和され、詳細には殊に測定装置の領域において完全に飽和される。これは、軟磁性構造がラインセンサ２の近傍に位置している場合である。このような場合には、この飽和された、軟磁性構造によって形成された磁場が付加的に、硬磁性材料によって形成された磁場、および支援磁場装置と事前磁化装置の継続的に生じている磁場と重なる。これによって、ラインセンサ２のセンサエレメント１内で磁場の変化が生じ、これは、磁気抵抗性のセンサエレメント１によって検出される。
【００８８】
図１４は、信号処理の概略的な実施形態を示している。各センサエレメント２はセンサ信号を供給し、このセンサ信号は信号線路１７を介して増幅器１３に供給される。増幅器の出力信号はマルチプレクサ１２に供給される。増幅されたセンサ信号は、マルチプレクサ１２によって、時間的なシーケンスにおいて、出力信号線路１６にまとめられる。出力信号線路の信号は次に、第２の増幅段１３において増幅され、または、増幅されずに、デジタル化のために、Ａ／Ｄ変換器１４に供給され、マイクロコントローラユニット１５内で処理される。マイクロコントローラユニット１５は、制御線路１８を介してマルチプレクサ１２を制御する。
【００８９】
図１５は、信号処理の別の実施形態を示している。各センサエレメント２のセンサ信号は、信号線路１７を介して、増幅されずに、マルチプレクサ１２に供給される。増幅されていないセンサ信号は、マルチプレクサ１２によって、時間的に連続して、出力信号線路１６にまとめられる。出力信号線路の信号は次に、増幅段１３において増幅され、デジタル化のために、Ａ／Ｄ変換器１４に供給され、マイクロコントローラユニット１５内で処理される。マイクロコントローラユニット１５は、制御線路１８を介してマルチプレクサ１２を制御する。
【００９０】
図１６には、センサエレメント１が示されている。これらのセンサエレメントは、ｘ軸に沿って配置されている。線Ｂは、ｘ軸に対して平行に延在し、センサ測定面を通っている。線Ａは、線Ｂに対して垂直に、ｙ方向に沿って、センサ測定面を通って延在している。
【００９１】
ラインセンサの長さ、ひいては、磁気抵抗性センサエレメント１の数は、実行されるべき測定に依存する。殊に、使用されているセンサエレメント１の数は、測定タスク、すなわち実質的に、測定されるべき対象物の幅に依存する。欧州紙幣を測定するためには、ラインセンサは、例えば１０個、殊に有利には２０個を越え、殊に２８個のセンサエレメント１を有し、殊に有利には１００個を超え、例えば１６８個のセンサエレメント１を有する。
【００９２】
測定装置用の磁場成分の経過はここで、図１７および１８に示されている。さらに、図１７および１８には、例えば図８にも示されている支援磁場装置５の可能な構造形態が示されている。支援磁場装置５によって、磁場が形成される。これは、ライン方向を指している磁場成分を有しており、この磁場成分の磁場強度は、ラインセンサ２においてライン方向において変化する。
【００９３】
図１８は、ラインセンサ２の有利な実施形態を示している。ここでは、図１７に示されている支援磁場装置５が、事前磁化磁石６と７を有している事前磁化装置とともに使用される。
【００９４】
図１７ａは、上方の領域において、線Ｂに沿って配置されたセンサエレメントを示している。これらは、左から右へと延在するラインセンサ２の一部を成している。図１７ｂは、上方の領域において、図１７ａの上方領域に相応する、対応する縦方向図を示している。
【００９５】
図１７における支援磁場装置５は、複数の（支援磁場）磁石１９を有している。これらは、センサエレメント１の下方に配置されている。これは次のことを意味している。すなわち、測定対象物、例えば有価証券８が、図１７に示されたラインセンサの上方に案内され、支援磁場装置の磁石１９が、反対側、すなわち、ラインセンサの下方に配置されていることを意味している。センサエレメント１は、少なくとも１つのブリッジ抵抗４を有している。
【００９６】
図１７に示された支援磁場装置５では、磁石１９が同じ配向をされている。磁石１９の各Ｎ極は右側を指している。これは、各磁石１９内の矢印によって示されている。
【００９７】
支援磁場磁石１９のアレイによって形成された磁場分布はそれぞれ、図１７ａおよび図１７ｂの各下方の領域に示されている。
【００９８】
図１７ａは、下方領域において、ｘ方向およびｚ方向に沿った支援磁場装置５の２つの磁場成分を示している。これらは正弦状の、位相がシフトされた経過を示している。支援磁場装置５の磁場成分は、ｙ方向において、零である。
【００９９】
図１７ｂは、線Ａに沿った、縦方向図での支援磁場装置５の磁場分布を示している。支援磁場成分Ｈｘは、ｙ方向に沿った依存性を示している。また、２つの別の成分は零である。
【０１００】
図１８では、図１７に示された支援磁場装置５に、図１〜８に記載されたように、事前磁化磁石６と７を有している事前磁化装置が加えられている。図１８ａは、上方の領域において、横方向図を示している。２つの事前磁化磁石６、７は、対称に、センサエレメント１の左側と右側に配置されている（図１８ｂも参照）。支援磁場磁石１９は、センサエレメント１の下方に配置されている。
【０１０１】
図１８ａの下方領域には、概略的に、磁場成分の対応する分布が示されている。支援磁場装置５の磁場と事前磁化装置の磁場の重畳磁場のＨｘおよびＨｙ成分の分布は、実質的に、単独で支援磁場装置５の磁場のＨｘ成分およびＨｙ成分の分布に相応する。また、支援磁場装置のＨｚ成分は、事前磁化磁石６、７の影響と重畳する。重畳磁場のＨｘ成分およびＨｙ成分の影響は僅かである、ないしは、影響はほとんどない。
【０１０２】
図１８ｂは、上方の領域において、図１８ａに対して対応する縦方向図を示している。図１８ｂの下方領域には、重畳磁場が示されている。この重畳磁場の磁場成分Ｈｚは線Ａに沿って、複雑な経過を示している。事前磁化磁石６、７上で、この値は極めて大きい（正）。センサエレメント１上で、大きい負の値が位置する。ｘ方向における磁場成分の経過は実質的に、事前磁化磁石６、７の付加的な磁場影響によって影響されず、図１７ａと近似的に同じ経過を示す。
【０１０３】
図１７と１８において、ライン方向Ｂにおける磁場強度経過がセンサエレメント１の縁部の領域において、零通過も極大値も極小値も有していないことが見てとれる。図１７および１８に示された実施形態では、磁場強度経過は、センサエレメント１の中央において、極大値ないしは極小値を有しており、２つのセンサエレメント１の間で、零通過を有している。
【０１０４】
図１７および１８の装置に対する磁場成分の経過特性から、図１のような事前磁化磁石６を有する測定装置に関する表明もされる。図１に示された事前磁化磁石６は、ラインセンサ２の各箇所で、磁場を形成する。この磁場は実質的にｚ方向を指しており、すなわち負のｚ方向において磁場強度を有している。また、ｙ方向ないしはｘ方向におけるこの磁場の磁場強度は、ほぼ零である。図１に示された事前磁化装置の構造を、図１７および１８に関連して記載された支援磁場装置と組み合わせると、ｘ方向（ライン方向）を指している磁場成分の磁場強度が、正の極大値と負の極大値との間で変動する磁場を支援磁場装置５が形成することが分かる。そこでも、支援磁場装置５でライン方向（ｘ方向）を指している磁場成分の値が零になる点において、ライン方向を指している磁場成分の値は、相応に、ライン方向を指している、事前磁化装置の磁場成分の値に相応する。すなわち、２つの成分の値は零である。しかし、図１７および図１８に示された経過からも、支援磁場装置５によって形成された磁場成分がライン方向において、零よりも大きい、ないしは、小さい値も有することが識別される。従って、重畳磁場の、ライン方向を指している磁場成分の磁場強度は、支援磁場装置によって形成された、この方向における磁場成分の磁場強度に相応する。事前磁化装置によって形成された磁場の影響は、この方向において零である。同様に、事前磁化装置の、ｙ方向を指している磁場強度の影響は、この方向において零である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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