(57)【要約】【課題】単一チャンネルにて高周波数を含む複数の周波数で硬貨等の金属媒体の磁気特性を高速で検出可能な磁気センサ及び硬貨識別装置を提供する。【解決手段】発振コイルへ通電することで磁界を発生させ該磁界によって受信コイルに誘起された信号を検知する磁気センサであって、複数の特定周波数の正弦波信号を前記発振コイルに時分割で印加する正弦波信号印加部と、前記複数の特定周波数の正弦波信号が前記発振コイルに印加された場合における前記受信コイルからの出力信号のピーク値を前記複数の特定周波数毎に保持するピークホールド回路と、を備えることを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振コイルへ通電することで磁界を発生させ該磁界によって受信コイルに誘起された信号を検知する磁気センサであって、
複数の特定周波数の正弦波信号を前記発振コイルに時分割で印加する正弦波信号印加部と、
前記複数の特定周波数の正弦波信号が前記発振コイルに印加された場合における前記受信コイルからの出力信号のピーク値を前記複数の特定周波数毎に保持するピークホールド回路と、
を備えることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記ピークホールド回路からの出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記複数の特定周波数の正弦波信号のうちで最も低周波の正弦波信号の所定の位相に同期して前記ピークホールド回路からの出力信号をサンプリングするよう前記Ａ／Ｄ変換部を制御する制御部と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記制御部は、前記正弦波信号印加部が前記複数の特定周波数の正弦波信号を時分割するタイミングの制御と、前記ピークホールド回路がピークホールドするタイミングの制御とを行うことを特徴とする請求項２記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記正弦波信号印加部は、近似正弦波出力部を含み、
前記複数の特定周波数の正弦波信号のうちで最も低周波の正弦波信号は、前記近似正弦波出力部が出力した近似正弦波から生成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
搬送される硬貨の磁気特性を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
請求項５記載の磁気センサと、
前記磁気センサの検出結果に基づいて前記硬貨を識別する識別部と、
を備えることを特徴とする硬貨識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ及び硬貨識別装置に関する。より詳しくは、搬送される硬貨の磁気特性を検出するのに好適な磁気センサと、それを備える硬貨識別装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、硬貨の計数等の処理を行う硬貨処理機には、硬貨の金種識別を行うための硬貨識別装置が搭載されている。上記硬貨識別装置には、例えば、硬貨の磁気特性を検出する磁気センサ（磁気検出装置）が備えられている。
【０００３】
磁気センサでは、硬貨の識別能力を上げるため、各チャンネルの受信コイル（二次コイル）にて複数の周波数で硬貨の磁気特性レベルを測定することが有効である。
【０００４】
例えば、特許文献１には、複数の周波数の信号を重複した合成信号を磁気センサの一次コイルに印加し、その磁気センサの二次コイルの出力を増幅し、その信号をＡＤコンバータで高速サンプリングし、そのサンプリングしたデジタル信号をＦＦＴ処理（高速フーリエ変換処理）して前記複数の周波数にそれぞれ対応する信号を抽出する硬貨識別装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献１には、従来技術として、複数の周波数の信号を重複した合成信号を磁気センサの一次コイルに印加し、その磁気センサの二次コイルの出力を増幅し、その信号から前記複数の周波数にそれぞれ対応する信号をフィルタで分離（抽出）し、分離した信号を整流し、ＡＤコンバータに入力してサンプリングする硬貨識別方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、発振コイルを、少なくとも二つの周波数で時分割により、励磁する硬貨識別方法が開示されている。
【０００７】
なお、特許文献３には、単一チャンネルの励磁信号を、一定のタイミング及び一定の順次で切り替わる多チャンネルの時分割励磁信号に分割する信号時分割部と、励磁コイル及び検出コイルを備えた磁気センサ素子が前記多チャンネルに対応する個数分配置された多チャンネルの磁気検出部とを有する磁気パターン検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第５３０６３６７号
【特許文献２】特開２００８−８４２９０号公報
【特許文献３】特許第５６８０９５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示のＦＦＴ方式では、高周波数の信号を利用することが困難である。当該方式に利用できる現在の実用的なＡＤコンバータやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）では、略１３０ｋＨｚが限界である。
【００１０】
また、特許文献１に開示のフィルタ＋整流方式では、使用する周波数の数だけ、個別にフィルタ回路及び整流回路が必要となる。また、整流回路の出力の遅延が大きい。整流回路の後段に平滑回路を接続した場合は、遅延は更に大きくなり、例えば、４ｋＨｚの信号の場合、平滑回路での遅れが略１．５ｍｓ発生し得る。
【００１１】
特許文献２には、受信コイルの出力を硬貨信号として出力する硬貨検出回路が開示されているが、その回路構成の詳細は開示されていない。したがって、硬貨検出回路において、特許文献１に記載のように整流回路（及び平滑回路）を用いる場合は、出力遅延が同様に発生し得る。
【００１２】
また、特許文献３は、多チャンネルの励磁信号を時分割で切り替える方式を開示しており、同一チャンネルの励磁信号にて複数の周波数で媒体の磁気特性を検出する技術は開示していない。
【００１３】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、単一チャンネルにて高周波数を含む複数の周波数で硬貨等の金属媒体の磁気特性を高速で検出可能な磁気センサ及び硬貨識別装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、発振コイルへ通電することで磁界を発生させ該磁界によって受信コイルに誘起された信号を検知する磁気センサであって、複数の特定周波数の正弦波信号を前記発振コイルに時分割で印加する正弦波信号印加部と、前記複数の特定周波数の正弦波信号が前記発振コイルに印加された場合における前記受信コイルからの出力信号のピーク値を前記複数の特定周波数毎に保持するピークホールド回路と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記発明において、前記磁気センサは、前記ピークホールド回路からの出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記複数の特定周波数の正弦波信号のうちで最も低周波の正弦波信号の所定の位相に同期して前記ピークホールド回路からの出力信号をサンプリングするよう前記Ａ／Ｄ変換部を制御する制御部と、を更に備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記発明において、前記制御部は、前記正弦波信号印加部が前記複数の特定周波数の正弦波信号を時分割するタイミングの制御と、前記ピークホールド回路がピークホールドするタイミングの制御とを行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記発明において、前記正弦波信号印加部は、近似正弦波出力部を含み、前記複数の特定周波数の正弦波信号のうちで最も低周波の正弦波信号は、前記近似正弦波出力部が出力した近似正弦波から生成されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記発明において、前記磁気センサは、搬送される硬貨の磁気特性を検出することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、硬貨識別装置であって、前記磁気センサと、前記磁気センサの検出結果に基づいて前記硬貨を識別する識別部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の磁気センサ及び硬貨識別装置によれば、単一チャンネルにて高周波数を含む複数の周波数で硬貨等の金属媒体の磁気特性を高速で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１に係る硬貨識別装置の機能ブロック図である。
【図２】実施形態１に係る硬貨識別装置によって処理され得るバイメタル硬貨の例（バイカラー硬貨）を示す模式図であり、（ａ）は平面模式図を示し、（ｂ）は断面模式図を示す。
【図３】実施形態１に係る硬貨識別装置によって処理され得るバイメタル硬貨の例（クラッド硬貨）を示す模式図であり、（ａ）及び（ｃ）は、平面模式図を示し、（ｂ）及び（ｄ）は、断面模式図を示す。
【図４】実施形態１に係る硬貨識別装置によって処理され得るバイメタル硬貨の例（バイカラー・クラッド硬貨）を示す模式図であり、（ａ）は平面模式図を示し、（ｂ）は断面模式図を示す。
【図５】実施形態１に係る磁気センサの斜視模式図である。
【図６】実施形態１に係る磁気センサの回路ブロック図である。
【図７】実施形態１に係る磁気センサの近似正弦波出力部が出力する近似正弦波の一例を示すグラフである。
【図８】実施形態１に係る磁気センサにおける主要な処理及び信号のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る磁気センサ及び硬貨識別装置の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。本発明に係る磁気センサの用途は、特に限定されないが、検出された硬貨の磁気特性に基づいて当該硬貨の金種を識別する硬貨識別装置に利用されることが好ましい態様の一つである。硬貨識別装置は、硬貨の計数等の処理を行う硬貨処理装置に搭載される。
【００２３】
（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態に係る硬貨処理装置１０は、硬貨識別装置２０と、装置本体部３０と、を備える。硬貨識別装置２０は、磁気センサ（磁気検出装置）１００と、識別制御部２００と、を備える。
【００２４】
磁気センサ１００は、搬送路を搬送される硬貨に磁界を印加し、この磁界による誘起電圧（誘導起電力）に基づいた出力信号に基づいて硬貨の磁気特性を検出する。
【００２５】
磁気センサ１００は、磁気検出部１１０と、制御部１２０と、を備える。磁気検出部１１０は、一次側が１チャンネルで、二次側が多チャンネルの相互誘導型の複数のコイルを含んで構成される。制御部１２０は、磁気検出部１１０を制御するとともに、磁気検出部１１０の出力に基づいて硬貨の磁気特性を検出する。更に、制御部１２０は、検出した硬貨の磁気特性を識別制御部２００へ出力する。
【００２６】
識別制御部２００は、磁気センサ１００が検出した磁気特性に基づいて、検知対象である硬貨の種類（金種）等を識別するようになっている。
【００２７】
この識別制御部２００は、例えば、識別部２１０と、処理部２２０と、記憶部２３０と、通信部２４０と、を備える。
【００２８】
識別部２１０は、磁気センサ１００から検出された磁気特性と、予め検知対象となる硬貨に対して、記憶部２３０に記憶されている基準値等とを比較することにより、硬貨の種類等を特定する機能を有する。
【００２９】
なお、対象となる硬貨は、例えば、単一の材質から構成されたもの、すなわちモノメタル硬貨であるか、２以上の材質から構成されたもの、すなわちバイメタル硬貨等である。バイメタル硬貨には、図２（ａ）及び（ｂ）に示すようなバイカラー硬貨１と、図３（ａ）〜（ｄ）に示すようなクラッド硬貨２と、図４（ａ）及び（ｂ）に示すようなバイカラー・クラッド硬貨３とが含まれる。バイカラー硬貨１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、中心部のコア部分１ａと周辺部のリング部分１ｂとで異なる材料を用いて形成されたものである。クラッド硬貨２は、中心部の芯材２ａと、芯材２ａを覆う表面層２ｂとで異なる材料を用いて形成されたものである。クラッド硬貨２としては、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、円形の芯材（母材）２ａにメッキし、刻印したもの、図３（ｃ）及び（ｄ）に示すように、３層構造の板を円形に打ち抜き、刻印したもの等が挙げられる。バイカラー・クラッド硬貨３は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、クラッド硬貨の構造を有するコア部分３ａを、それと異なる材料でできたリング部３ｂの中に嵌め込んで形成されたものである。バイカラー・クラッド硬貨３におけるコア部分３ａは、中心部の芯材３ａ１と、芯材３ａ１を覆う表面層３ａ２とで異なる材料を用いて形成されている。
【００３０】
処理部２２０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。
【００３１】
記憶部２３０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、識別制御部２００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。
【００３２】
記憶部２３０は、識別部２１０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２３０は、硬貨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。
【００３３】
通信部２４０は、装置本体部３０からの信号を受信し、硬貨識別装置２０から装置本体部３０へ信号、特に識別部２１０による識別結果を送信する機能を有する。
【００３４】
装置本体部３０は、制御部３００と、処理部４００と、通信部５００と、搬送部６００と、を備える。
【００３５】
制御部３００は、各部の動作を制御するようになっている。
【００３６】
処理部４００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。
【００３７】
通信部５００は、硬貨処理装置１０の外部からの信号と、硬貨識別装置２０からの信号と、搬送部６００からの信号とを受信し、装置本体部３０から外部と硬貨識別装置２０と搬送部６００とへそれぞれ信号を送信する機能を有する。
【００３８】
搬送部６００は、搬送制御部６１０と、硬貨を搬送するための搬送機構６２０と、を備える。搬送機構６２０には、フィンや搬送ベルト等の搬送手段が含まれる。
【００３９】
搬送制御部６１０は、搬送機構６２０を制御するようになっている。また、搬送制御部６１０は、記憶部６１１と、通信部６１２と、を備える。
【００４０】
記憶部６１１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、搬送部６００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。
【００４１】
通信部６１２は、装置本体部３０からの信号を受信し、搬送部６００から装置本体部３０へ信号、特に硬貨の位置等の硬貨の搬送状態を送信する機能を有する。
【００４２】
通信部２４０、５００及び６１２によって、例えば、外部からの信号を受信して、制御部１２０、３００、識別制御部２００及び／又は搬送制御部６１０の動作設定を変更したり、記憶部２３０及び／又は６１１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／又は削除の処理を行ったりすることができる。
【００４３】
制御部１２０、３００、識別制御部２００及び搬送制御部６１０は、各々、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と、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等の論理デバイス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２３０及び／又は６１１や、別途設けられたＲＡＭやＲＯＭ等のメモリやハードディスクが利用される。
【００４４】
以下に、磁気センサ１００の詳細を説明する。図５に示すように、磁気センサ１００の磁気検出部１１０は、発振コイル（一次コイル）１１１と、複数の受信コイル（二次コイル）１１２と、を備える。
【００４５】
磁気センサ１００は、上部に搬送機構６２０の搬送手段（図示せず）の配置用隙間（以下、門構えとも言う。）１０１を有する形状になっており、その門構え１０１の下方の直方体状空間を貫通するように硬貨Ｃの搬送路１１が設けられている。硬貨Ｃは、搬送手段によって搬送路１１上を、一枚ずつ間隔を空けて搬送される。硬貨Ｃは、搬送路１１の一方端１１ａに片寄せられた状態で、搬送路１１の硬貨Ｃの下面を支える搬送面上を摺動する。硬貨Ｃは、図５の両矢印で示される何れの搬送方向に搬送されてもよい。
【００４６】
受信コイル１１２は、搬送路１１の上方及び下方にそれぞれ複数設けられており、搬送路１１の下方に配置された複数の反射コイル１１２ａと、搬送路１１の上方に配置された複数の透過コイル１１２ｂとを含んでいる。反射コイル１１２ａの出力信号は、硬貨Ｃの表面の材質に応じた出力となり、透過コイル１１２ｂの出力信号は、硬貨Ｃの材質全体に関する出力となる。したがって、反射コイル１１２ａの出力信号から硬貨Ｃの表面の材質を検出でき、透過コイル１１２ｂの出力信号から硬貨Ｃの材質全体を検出することができる。
【００４７】
複数の受信コイル１１２は、硬貨Ｃの搬送方向と交差する方向、好ましくは直交する方向に配置されている。反射コイル１１２ａ及び透過コイル１１２ｂは、それぞれ、搬送面と平行に１列又は複数列で配列されている。このように、複数の受信コイル１１２が、搬送路１１の上方及び下方の各々において、硬貨Ｃの搬送方向と交差する方向に配置されることにより、複数の受信コイル１１２は、搬送される硬貨Ｃの磁気特性に関する信号（磁気信号）を、複数のエリア毎に出力することができる。すなわち、硬貨Ｃの搬送方向と交差する方向における分解能を向上することができる。
【００４８】
硬貨Ｃが搬送路１１を搬送されると、発振コイル１１１が搬送路１１に生成した磁界により誘起された誘起電圧に基づいて、各受信コイル１１２は出力信号を出力する。
【００４９】
各受信コイル１１２は、巻線型チップインダクタであり、コア（図示せず）に巻回されている。発振コイル１１１は、複数の反射コイル１１２ａと、それらのコアとを囲むように巻回されており、各反射コイル１１２ａ用のコアが発振コイル１１１のコアとしても機能する。
【００５０】
次に、図６を用いて、磁気センサ１００の回路構成について説明する。磁気検出部１１０は、上述のように、搬送路１１の一側部に配置された発振コイル１１１と、搬送路１１に対して発振コイル１１１と同じ一側部又は他側部に各々配置された複数の受信コイル１１２とを備えるが、図６では、１つのみに簡略化して受信コイル１１２を記載している。
【００５１】
図６に示すように、発振コイル１１１は、発振コイル１１１を励磁する励磁信号を発振コイル１１１に印加する正弦波信号印加部１１３に接続されている。正弦波信号印加部１１３は、複数、例えば３つの特定周波数の正弦波信号を時分割で発振コイル１１１に印加する。正弦波信号印加部１１３は、図７に示すような低周波数（好ましくは１０ｋＨｚ以下、例えば４ｋＨｚ）の近似正弦波、すなわち正弦波に近似させた階段波を出力する近似正弦波発生回路（近似正弦波出力部）１１３ａと、高周波数（好ましくは１００ｋＨｚ以上、例えば３００ｋＨｚ）の方形波及びこれらの間の中程度の周波数（好ましくは１０ｋＨｚを超えて１００ｋＨｚ未満、例えば３０ｋＨｚ）の方形波を二系統で同時に出力する方形波発生回路１１３ｂとを備える。
【００５２】
なお、近似正弦波発生回路１１３ａの分解能と一周期の分割数は適宜設定可能であるが、例えば、分解能を６〜１２ビットとし、一周期を２０〜５０分割してもよい。
【００５３】
発生回路１１３ａ及び１１３ｂから出力された３つの信号は、それぞれ、ローパスフィルタ１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ及びスイッチ１１３ｆ、１１３ｇ、１１３ｈを経由して正弦波としてドライバ１１３ｉに入力され、そして、ドライバ１１３ｉによって発振コイル１１１に印加される。このとき、スイッチ１１３ｆ、１１３ｇ及び１１３ｈは、制御部１２０から出力される切り替え制御信号によって制御され、スイッチ１１３ｆ、１１３ｇ及び１１３ｈのオン／オフが順次切り替わることによって、低周波数の正弦波信号、中程度の周波数の正弦波信号、及び高周波数の正弦波信号が時分割で順次発振コイル１１１に印加されることとなる。
【００５４】
近似正弦波発生回路１１３ａは、ＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−Ａｎａｌｏｇ）コンバータ又はＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｏａｔｏｒ）を含んで構成され、制御部１２０によって制御される。これにより、生成される近似正弦波の位相の制御が可能である。例えば、初期位相が０の近似正弦波を近似正弦波発生回路１１３ａから発生させてもよい。なお、近似正弦波発生回路１１３ａで生成される近似正弦波は、相対的に周期が長いため、制御部１２０として処理スピードが遅いＩＣを用いた場合でも特に問題なく生成することができる。
【００５５】
図６では、周波数が大きくなる順で複数の正弦波信号が発振コイル１１１に印加される例が図示されているが、複数の特定周波数の正弦波信号の印加順序は、特に限定されず、適宜設定可能である。
【００５６】
また、各特定周波数の正弦波信号が印加される期間は、特に限定されず、適宜設定可能であるが、複数の特定周波数のうちで最も小さい周波数の正弦波信号については、初期位相は磁気センサ１００の応答時間を短くできる設定とし、少なくとも１つ（１つのみでもよい）のピークを含む正弦波信号であってもよい。
【００５７】
発振コイル１１１が励磁され、磁界（磁束）が生じると、その磁界によって各受信コイル１１２には誘起電圧が発生する。このように、発振コイル１１１と各受信コイル１１２は、電磁的に結合されている。各受信コイル１１２からは、発振コイル１１１に印加された信号の周波数と実質的に同じ周波数の信号が出力される。したがって、各受信コイル１１２からは、上記複数の特定周波数（低周波数、中程度の周波数及び高周波数）で周波数が時分割で順次切り替わる正弦波信号が出力される。
【００５８】
各受信コイル１１２で誘起された信号は、対応するアンプ１１４で増幅されたうえで、対応するピークホールド回路１１５に入力される。なお、図６では、アンプ１１４及びピークホールド回路１１５をそれぞれ１つのみに簡略化して記載しているが、アンプ１１４及びピークホールド回路１１５は、受信コイル１１２毎に設けられている。
【００５９】
各ピークホールド回路１１５には、対応する受信コイル１１２の出力信号の周波数の切り替わりに同期して、制御部１２０からホールドリセット信号が入力される。したがって、各ピークホールド回路１１５は、対応する受信コイル１１２の出力信号の周波数が切り替わる毎に、切り替わった後の周波数の出力信号のピーク値を出力する。そして、各ピークホールド回路１１５からは、対応する受信コイル１１２からの出力信号のピーク値が特定周波数毎に出力される。ピークホールド回路１１５による信号処理は、上述のフィルタ＋整流方式による信号処理に比べて速いため、磁気センサ１００の時間軸の高分解能化が可能である。検出速度向上の観点からは、各ピークホールド回路１１５は、正弦波信号印加部１１３からの出力信号の周波数のうちの最も低い周波数の少なくとも一周期でピーク値を正しくホールドできる回路であることが好ましい。
【００６０】
各ピークホールド回路１１５からの出力信号は、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ（Ａ／Ｄ変換部）１１６に入力される。ＡＤコンバータ１１６は、制御部１２０によって制御されており、複数のピークホールド回路１１５からの出力信号を順次サンプリングし、デジタルデータとして出力する。ＡＤコンバータ１１６によるサンプリングは、各ピークホールド回路１１５からの出力信号について、特定周波数毎に、ピーク値を示す期間の間に、全チャンネル１回ずつ行われる。なお、各チャンネルのサンプリングは、特定周波数毎に、２回以上行ってもよい。
【００６１】
また、ＡＤコンバータ１１６によるサンプリングのタイミングは、制御部１２０によって、近似正弦波発生回路１１３ａから出力される近似正弦波の所定の位相と同期が取られている。発振コイル１１１に入力される励磁信号と、ＡＤコンバータ１１６によるサンプリングのタイミングとの同期がとれていない場合、励磁信号の周波数を切り替える毎に、ＡＤコンバータ１１６への入力電圧が安定した電圧になるまでの安定時間が必要となるため、各周波数で一周期分余計に安定時間がかかる。特に励磁信号の周波数が低い場合は、処理速度への影響が大きく、例えば、４ｋＨｚでは２５０μｓも余計に安定時間がかかってしまう。また、励磁信号の周波数が低い場合は、励磁信号の位相とサンプリングのタイミングとの関係が変化すると、ＡＤコンバータ１１６への入力電圧がばらつき、サンプリングデータの安定度が低下する可能性がある。それに対して、上述のように、近似正弦波発生回路１１３ａからの近似正弦波の位相とＡＤコンバータ１１６によるサンプリングのタイミングとの同期を取ることによって、近似正弦波への切り替え後の安定時間を短くできる位相に近似正弦波の位相を設定することができ、磁気センサ１００の時間軸の更なる高分解能化が可能である。また、ＡＤコンバータ１１６によるサンプリングデータの安定度を向上することができる。
【００６２】
なお、方形波発生回路１１３ｂからの高周波数及び中程度の周波数の出力信号は、ＡＤコンバータ１１６によるサンプリングのタイミングと同期を取る必要はない。例え各周波数で一周期分余計に安定時間がかかったとしても、処理速度への影響は小さいためである。
【００６３】
ＡＤコンバータ１１６からの出力データは、識別部２１０に入力され、識別部２１０による識別処理が実施され、所定のタイミングで識別結果の送信処理が行われる。
【００６４】
ここで、磁気センサ１００が実行する処理の概要について図８を用いて説明する。図８に示すように、まず、搬送手段で搬送される硬貨Ｃが、磁気センサ１００の上流に設置されたタイミングセンサ（図示せず）の媒体検出エリアに到来すると、タイミングセンサからの信号が媒体無レベルから媒体有レベルに変化する（タイミングセンサ信号ＯＮ）。その後、正弦波信号印加部１１３による時分割発振を一定期間行わない間に、磁気無しレベルでのサンプリングをＡＤコンバータ１１６により各チャンネルについて１回以上行う。これにより、処理回路系のレベル変動のモニタを行う。その後、正弦波信号印加部１１３は、制御部１２０の指示及び制御のもと、３周波数の正弦波信号の時分割発振を行う。
【００６５】
同時に、各ピークホールド回路１１５には、正弦波信号の周波数が切り替わるタイミングに同期してホールドリセット信号が入力され、各ピークホールド回路１１５は、対応する受信コイル１１２からの正弦波信号の各周波数でのピーク値をＡＤコンバータ１１６に出力する。また、ＡＤコンバータ１１６は、各ピークホールド回路１１５からの入力信号について、周波数が切り替わった後の所定のタイミング、ただしピーク値を維持（ピーク値が安定）しているタイミングで、全チャンネル１回以上ピーク値をサンプリングする。
【００６６】
また、タイミングセンサ信号ＯＮから一定期間経過すると、磁気センサ１００の磁気検出エリア内へ硬貨Ｃが侵入したことを示す媒体侵入信号が変化する（媒体侵入信号ＯＮ）。このタイミングセンサ信号ＯＮから媒体侵入信号ＯＮまでの時間間隔は、タイミングセンサの媒体検出エリア及び磁気センサ１００の磁気検出エリアの間の距離と、硬貨Ｃの搬送速度とから決定される。
【００６７】
正弦波信号印加部１１３による時分割発振の開始後におけるＡＤコンバータ１１６によるサンプリングは、硬貨Ｃが磁気センサ１００を通過する前後を通じて行われ、まず、磁気センサ１００の磁気検出エリア内へ硬貨Ｃが侵入する前、すなわち時分割発振開始後から媒体侵入信号ＯＮまでの間に媒体無レベルでのサンプリングが行われる。これにより得られた各特定周波数のピーク値は、発振コイル１１１／受信コイル１１２の設置位置に硬貨Ｃがない場合の基準値として用いられる。媒体無レベルでのサンプリングは、各特定周波数について１回以上行う。そして、磁気センサ１００の磁気検出エリア内へ硬貨Ｃが侵入した後、すなわち媒体侵入信号がＯＮ状態となった後に媒体有レベルでのサンプリングが行われる。これにより得られた各特定周波数のピーク値は、発振コイル１１１／受信コイル１１２の設置位置に硬貨Ｃがある場合の計測値として用いられる。媒体有レベルでのサンプリングは、磁気センサ１００の磁気検出エリア内から硬貨Ｃが出るまで、すなわち媒体侵入信号がＯＦＦ状態となるまで繰り返される。各ピークホールド回路１１５の出力信号、すなわちＡＤコンバータ１１６の入力信号の振幅は、媒体無レベルでは大きく、媒体有レベルでは減少する。
【００６８】
なお、媒体有レベルでのサンプリングは、媒体侵入信号がＯＮ状態となった直後から行ってもよい。ただし、図８に示した例では、４ｋＨｚ→３０ｋＨｚ→３００ｋＨｚの順で発振切り替え及びサンプリングするため、１番目の４ｋＨｚから媒体有レベルをサンプリングするのが好ましいが、その４ｋＨｚの信号印加途中で媒体侵入信号がＯＮ状態になるため、４ｋＨｚの信号を正確にサンプリングできない可能性がある。そこで、このような場合は、媒体侵入信号の立ち上がり後、初めて１番目の４ｋＨｚの印加信号の立ち上がりから媒体有レベルのサンプリングを開始することとし、その間の媒体無／有が確定できない期間（不確定状態）にサンプリングされたピーク値は、以降の識別処理には用いないようにしている。
【００６９】
そして、制御部１２０は、ＡＤコンバータ１１６の出力データを識別制御部２００の識別部２１０に送信し、送信されたデータに基づいて識別部２１０による判定処理が実施され、所定のタイミングで通信部２４０による判定結果の送信処理が行われる。
【００７０】
上述のように、上記実施形態は、各受信コイル１１２からの出力信号のピーク値を複数の特定周波数毎に保持するピークホールド回路１１５を用いることから、上述のフィルタ＋整流方式を用いる場合に比べて、各受信コイル１１２による硬貨Ｃの磁気検出速度を向上でき、磁気センサ１００の時間軸の高分解能化が可能である。ピークホールド回路１１５による信号処理は、整流回路による信号処理に比べて高速であるためである。また、上述のＦＦＴ方式では一周期当り数十回（例えば略３０回）の高速サンプリングを行う必要があるが、上記実施形態では、各ピークホールド回路１１５の出力のサンプリングは、各特定周波数につき、１回でもよい。また、上記実施形態では、整流回路による遅延も発生しない。したがって、１３０ｋＨｚを超える高周波数での磁気検出が可能である。これらのことから、上記実施形態によれば、単一チャンネル（各受信コイル１１２）にて高周波数を含む複数の周波数で硬貨Ｃの磁気特性を高速で検出することができる。
【００７１】
また、上述のフィルタ＋整流方式では、励磁信号の周波数毎にフィルタ回路が必要であったが、上記実施形態では不要であるため、磁気センサ１００の回路を削減することができる。
【００７２】
また、上述のフィルタ＋整流方式では、二次側の１チャンネル当り、励磁信号の周波数の種類の数だけＡＤコンバータの入力が必要であるが、上記実施形態では、信号周波数の数に関係なく、二次側の１チャンネル当り、ＡＤコンバータの入力は１つでよい。各ピークホールド回路１１５によって、励磁信号の周波数の種類の数だけピーク値を順次出力することが可能であるためである。
【００７３】
また、上記実施形態では、励磁信号の周波数の種類を増やす場合、一次側に新たにスイッチを増設する必要はあるが、二次側に回路を追加する必要がないため、追加する回路を少なくすることができる。励磁信号の周波数の種類を増やしたとしても、各ピークホールド回路１１５によって、励磁信号の周波数の種類の数だけピーク値を順次出力することが可能であるためである。このような観点からも、一次側が１チャンネルで、二次側が多チャンネルの上記実施形態は好ましい。
【００７４】
また、上記実施形態において、制御部１２０は、複数の特定周波数の正弦波信号のうちで最も低周波の正弦波信号の所定の位相に同期して各ピークホールド回路１１５からの出力信号をサンプリングするようＡＤコンバータ１１６を制御することから、最も低周波の正弦波信号への切り替え後、ＡＤコンバータ１１６への入力電圧が安定した電圧になるまでの安定時間を短くすることができ、磁気センサ１００の時間軸の更なる高分解能化が可能である。また、ＡＤコンバータ１１６によるサンプリングデータの安定度を向上することができる。
【００７５】
また、上記実施形態において、制御部１２０は、正弦波信号印加部１１３で複数の特定周波数の正弦波信号を時分割するタイミングの制御と、各ピークホールド回路１１５のピークホールドするタイミングの制御とを行うことから、各受信コイル１１２からの出力信号について、各特定周波数でのピーク値を的確にホールドすることができる。
【００７６】
また、上記実施形態において、複数の特定周波数の正弦波信号のうちで最も低周波の正弦波信号は、近似正弦波発生回路１１３ａが出力した近似正弦波から生成されることから、ローパスフィルタ１１３ｃでカットする周波数を高く設定でき、ローパスフィルタ１１３ｃによる信号遅延を小さくすることができる。
【００７７】
（変形形態）
上記実施形態では、正弦波信号印加部１１３が３つの特定周波数の正弦波信号を発振コイル１１１に印加する場合について説明したが、正弦波信号印加部１１３から出力される正弦波信号の特定周波数の数は、複数であれば特に限定されず、例えば４以上であってもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、搬送路１１に対して発振コイル１１１と同じ一側部及び他側部にそれぞれ複数の受信コイル１１２を配置した場合について説明したが、受信コイル１１２の数は、少なくとも一つあれば特に限定されない。
【００７９】
また、上記実施形態では、最も小さい周波数の励磁信号のみを近似正弦波から生成したが、他の周波数の励磁信号も同様に近似正弦波から生成してもよい。その場合、ＤＡコンバータ又はＰＷＭが全ての周波数の近似正弦波を出力可能であれば、そのＤＡコンバータ又はＰＷＭを１チャンネルのみ使用して複数の特定周波数の近似正弦波を時分割で順次生成してもよい。これにより、スイッチ１１３ｆ、１１３ｇ及び１１３ｈを省略でき、磁気センサ１００の回路の更なる簡略化が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明は、硬貨等の金属媒体の磁気特性の検出に有用な技術である。
【符号の説明】
【００８１】
１：バイカラー硬貨
１ａ、３ａ：コア部分
１ｂ、３ｂ：リング部分
２：クラッド硬貨
２ａ、３ａ１：芯材
２ｂ、３ａ２：表面層
３：バイカラー・クラッド硬貨
１０：硬貨処理装置
２０：硬貨識別装置
３０：装置本体部
１１：搬送路
１１ａ：搬送路の一方端
１００：磁気センサ（磁気検出装置）
１０１：門構え
１１０：磁気検出部
１１１：発振コイル（一次コイル）
１１２：受信コイル（二次コイル）
１１２ａ：反射コイル
１１２ｂ：透過コイル
１１３：正弦波信号印加部
１１３ａ：近似正弦波発生回路（近似正弦波出力部）
１１３ｂ：方形波発生回路
１１３ｃ〜１１３ｅ：ローパスフィルタ
１１３ｆ〜１１３ｈ：スイッチ
１１３ｉ：ドライバ
１１４：アンプ
１１５：ピークホールド回路
１１６：ＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ変換部）
１２０、３００：制御部
２００：識別制御部
２１０：識別部
２２０、４００：処理部
２３０、６１１：記憶部
２４０、５００、６１２：通信部
６００：搬送部
６１０：搬送制御部
６２０：搬送機構
Ｃ：硬貨
【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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