(57)【要約】【課題】  磁気情報を精度よく読み取ることができる磁気検出装置および磁気検出プログラムを提供する。【解決手段】  磁気検出装置は、磁気検出対象に磁界を印加する磁界印加手段と、前記磁気検出対象からの漏洩磁界によって前記磁気検出対象の磁気情報が転写される磁性膜と、磁気光学効果を利用して前記磁性膜の前記磁気情報を検出する検出部と、前記磁気検出対象と前記磁性膜との距離に応じた前記漏洩磁界の相対的な劣化度合いを用いて前記磁性膜の前記磁気情報を補正する補正部と、を備える。【選択図】  図６
2015194471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検出対象に磁界を印加する磁界印加手段と、
前記磁気検出対象からの漏洩磁界によって前記磁気検出対象の磁気情報が転写される磁性膜と、
磁気光学効果を利用して前記磁性膜の前記磁気情報を検出する検出部と、
前記磁気検出対象と前記磁性膜との距離に応じた前記漏洩磁界の相対的な劣化度合いを用いて前記磁性膜の前記磁気情報を補正する補正部と、を備えることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記劣化度合いとして、前記距離に応じて低下する磁束の相対的特徴から求まる劣化関数を用いることを特徴とする請求項１記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記劣化関数として、対称化指数関数で近似したものを用いることを特徴とする請求項２記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記劣化度合いに微分フィルタを反映させて、前記磁性膜の前記磁気情報を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記劣化度合いと微分フィルタとを畳み込むことによって得られる関数を用いて、前記磁性膜の前記磁気情報を補正することを特徴とする請求項４記載の磁気検出装置。
【請求項６】
前記磁界印加手段によって前記磁気検出対象に印加される磁界の向きと、前記微分フィルタの差分方向とが同じであることを特徴とする請求項４または５記載の磁気検出装置。
【請求項７】
前記磁性膜に対して前記磁気検出対象を相対的に移動させる移動手段を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項８】
磁気検出対象に磁界を印加し、
前記磁気検出対象からの漏洩磁界によって前記磁気検出対象の磁気情報が転写される磁性膜の前記磁気情報を、磁気光学効果を利用して検出し、
前記磁気検出対象と前記磁性膜との距離に応じた前記漏洩磁界の相対的な劣化度合いを用いて前記磁性膜の前記磁気情報を補正する、処理をコンピュータに実行させることを特徴とする磁気検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、磁気検出装置および磁気検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
肉眼ではわかりにくい表面上の小さな傷などを非接触で検出するニーズ、紙幣の磁気情報を非接触で検出するニーズなどがある。特に紙幣の場合は、非接触で磁気情報を読み取ることで偽札検知や、両替、ＡＴＭ、自動販売機など多くの適用範囲がある。磁気の検出にはＭＲ素子などの磁気センサがあるが、１次元的な検出であり、２次元で高い分解能を得る技術として、磁気の情報を光で読み取る技術が要望されている。磁気の情報を光で読み取るには磁気光学効果を利用する。
【０００３】
磁気光学効果を有するガーネット膜に磁気情報を磁気転写し、偏光を利用して２次元情報として観察する手法が開示されている（例えば、特許文献１）。このような磁気情報を観察する手法においては、永久磁石や電磁石などにより外部磁界を印加している（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９１７０７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６３９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２の技術では、磁気ヘッドと磁気検出対象との間に隙間が介在すると、磁気情報を精度よく読み取ることが困難である。
【０００６】
１つの側面では、本発明は、磁気情報を精度よく読み取ることができる磁気検出装置および磁気検出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様では、磁気検出装置は、磁気検出対象に磁界を印加する磁界印加手段と、前記磁気検出対象からの漏洩磁界によって前記磁気検出対象の磁気情報が転写される磁性膜と、磁気光学効果を利用して前記磁性膜の前記磁気情報を検出する検出部と、前記磁気検出対象と前記磁性膜との距離に応じた前記漏洩磁界の相対的な劣化度合いを用いて前記磁性膜の前記磁気情報を補正する補正部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
磁気情報を精度よく読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は磁気光学原理概念図を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）の漏洩磁束部位の拡大図である。
【図２】光源から受光素子にいたるまでの偏光の推移について例示する図である。
【図３】（ａ）は式（２）をグラフ化したものであり、（ｂ）はバイアス磁界の方向を表し、（ｃ）は見かけ上の漏洩磁束を表す。
【図４】（ａ）は磁性ガーネット膜と磁気インクとを側面から見た図であり、（ｂ）は磁性ガーネット膜を磁気インクと反対側から見た図であり、（ｃ）は受光素子で検出される結果を画像化したものである。
【図５】（ａ）は隙間が小さい場合の画像であり、（ｂ）は隙間が大きい場合の画像である。
【図６】実施例１に係る磁気検出装置の全体構成を例示するブロック図である。
【図７】（ａ）は隙間と漏洩磁束の低下との関係を例示する図であり、（ｂ）は隙間が小さく漏洩磁束が大きい場合の概念図であり、（ｃ）は隙間が大きく漏洩磁束が小さい場合の概念図である。
【図８】孤立波形の漏洩磁束の密度分布を例示する図である。
【図９】（ａ）は孤立波形を表し、（ｂ）は孤立波形を重ね合わせた図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は計算結果を表す図である。
【図１１】（ａ）は隙間が狭い状態と広い状態とで磁束を比較した結果例を例示する図であり、（ｂ）はフーリエ変換で劣化を算出した例を表す図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）はフーリエ変換で算出した劣化関数を対称化指数関数でフィッティングした図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は画像補正を表す図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は劣化関数算出部および画像補正部による画像補正の動作を表すフローチャートの一例である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）はエッジの検出について説明するための図である。
【図１６】漏洩磁束と磁気インクの実際の形状の１次元分布とを例示する図である。
【図１７】（ａ）〜（ｆ）は漏洩磁束の１次元分布と磁気インクの実際の形状の１次元分布とが異なる場合を例示する図である。
【図１８】（ａ）は第１劣化関数を用いた補正により得られた一方向の輝度分布を例示する図であり、（ｂ）は積分結果である。
【図１９】実施例２に係る磁気検出装置の全体構成を例示するブロック図である。
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は微分と隙間とによって生じる劣化について説明するため図である。
【図２１】（ａ）〜（ｃ）は観測画像と元の情報との関係を例示する。
【図２２】（ａ）および（ｂ）は劣化関数算出部および画像補正部による画像補正の動作を表すフローチャートの一例である。
【図２３】フィルタ処理装置および制御装置のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施例の説明に先立って、磁気検出装置の概要について説明する。
【００１１】
図１（ａ）は、磁気光学原理概念図を例示する図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の中で、漏洩磁束部位の拡大図である。図１（ａ）および図１（ｂ）の例では、磁気情報が磁気インク１０１として塗布された磁気検出対象（例えば紙幣）を、下面に磁性ガーネット膜１０２が設けられた基板１０３の下において移動させる例を表している。この例においては、磁性ガーネット膜１０２は、紙幣の磁気情報が転写される磁性膜である。
【００１２】
紙幣の磁気インク１０１に外部磁界を印加すると、漏洩磁束が生じる。具体的には、水平方向に配置された紙幣の磁気インク１０１に対して水平方向に外部磁界を印加することによって、磁気インク１０１が磁化される。それにより、磁性ガーネット膜１０２に対して垂直方向の少なくとも対向する２方向に、漏洩磁束が生じる。その結果、磁気インク１０１の磁気情報が磁性ガーネット膜１０２に転写される。
【００１３】
光源１０４は、偏光子１０５を介して光を基板１０３の上側から磁性ガーネット膜１０２に照射する。偏光子１０５を通過した直線偏光の光の偏波面は、磁気光学効果により、磁性ガーネット膜１０２に転写された磁界によって回転する。偏波面の回転角度は、磁界の大きさに依存する。偏波面が回転した光は、検光子１０６を介して受光素子１０７で受光される。検光子１０６を介して、偏波面が回転した光を受光することで、磁気情報を読み取ることができる。
【００１４】
図２は、光源１０４から受光素子１０７にいたるまでの偏光の推移について例示する図である。光源１０４が出射した光が偏光子１０５を透過することによって、当該光は、一方向に偏光した直線偏光となる。磁性ガーネット膜１０２において、磁気光学効果により直線偏光がファラデー回転によりθＦ回転する。偏光子１０５とは直交の関係に検光子１０６を配置すると、ファラデー回転で回転した成分を検出することができる。下記式（１）は、検出される成分を表す。なお、Ｉｉｎは、光源１０４の出射光の光強度であり、Ｉｏｕｔは、受光素子１０７で受光される光の光強度である。
【数１】
2015194471.tif 000003
【００１５】
ここで、ファラデー回転角は磁界Ｈの強さに比例しているため、受光素子１０７で受光される光強度は下記式（２）のようになる（磁界が大きく飽和している部分は除く）。
【数２】
2015194471.tif 000004
【００１６】
上記式（２）で得られる値のうち、線形に近い部分を用いることが好ましい。そこで、磁性ガーネット膜１０２にバイアス磁界を印加することが好ましい。線形に近い部分とは、磁界Ｈの強さの変化に対する光強度の変化の傾きの変化が所定値以下となる部分である。図３（ａ）は、上記式（２）をグラフ化したものである。線形に近い部分が得られるようにバイアス磁界を印加することによって、磁界の変化に対して光強度の変化が線形に近い部分を使うことができる。これにより、磁界の変化を光強度で精度良く検出することができる。なお磁界が高い部分では回転角が飽和するが、この図３（ａ）は便宜上そのままの式を表している。図３（ｂ）は、バイアス磁界の方向を表す。図３（ｃ）は、バイアス磁界を印加することによる見かけ上の漏洩磁束を表す。
【００１７】
図４（ａ）は、磁性ガーネット膜１０２と磁気インク１０１とを側面から見た図である。図４（ｂ）は、磁性ガーネット膜１０２を磁気インク１０１と反対側から見た図である。図４（ｃ）は、このような例において受光素子１０７で検出される結果を画像化したものである。磁気インク１０１に対して水平方向に外部磁界を印加すると、磁気インク１０１の形状のエッジ部分で逆の漏洩磁束が発生するため、受光素子１０７で検出する際には、濃淡が逆の方向となる。
【００１８】
このように、磁気検出装置において、紙幣の磁気情報を高速に読み出すには、紙幣を走査する（磁性ガーネット膜１０２に対して相対移動させる）必要がある。この場合、紙幣を相対移動させるための隙間があることが好ましい。本発明者は、この隙間の大小に応じて画像に鮮明・不鮮明が生じることを突き止めた。図５（ａ）は隙間が小さい場合の画像であり、図５（ｂ）は隙間が大きい場合の画像である。このように、本発明者は、隙間が小さいと鮮明な画像が得られ、隙間が大きくなると画像が不鮮明になることを突き止めた。
【００１９】
不鮮明な画像に対しては、ボケ補正を行うことによって画像を補正することができる。下記式（３）で表すように、ボケ画像ｙは、元画像ｘに対してＰＳＦ（Ｐｏｉｎｔ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）係数ｋを畳み込み、ノイズｎを含む画像となっている。ＰＳＦとは、点拡がり関数のことであり、ボケを表す関数に相当する。一例として、カメラで撮像した場合などにおいては、ボケがない場合は点が点に写像する。しかしながら、フォーカスずれなどでボケが生じた場合、点が拡がって写像する。この拡がりがＰＳＦに相当する。
【数３】
2015194471.tif 000005
【００２０】
光学系のボケを補正する場合においては、点の拡がりを表すＰＳＦが重要である。しかしながら、上記磁気検出装置における磁気情報の読み取りの場合には、光学的に点が拡がった情報というものが実在しないため、補正の手法が明瞭でない。そこで、以下の実施例では、磁性膜と磁気検出対象との間に隙間が介在しても、磁気を精度よく読み取ることができる磁気検出装置および磁気検出プログラムについて説明する。
【実施例１】
【００２１】
図６は、実施例１に係る磁気検出装置１００の全体構成を例示するブロック図である。図６で例示するように、磁気検出装置１００は、磁気光学系１０、磁界印加装置２０、移動装置３０、撮像部４０、アナログフロントエンド５０、フィルタ処理装置６０、制御装置７０、画像メモリ８１、後処理部８２、表示部８３などを備える。
【００２２】
磁気光学系１０は、図１の磁性ガーネット膜１０２、基板１０３、光源１０４、偏光子１０５、および検光子１０６を備える。磁界印加装置２０は、外部磁界印加装置２１およびバイアス磁界印加装置２２を備える。撮像部４０は、レンズ４１、レンズ４２、絞り４３、レンズ４４、撮像素子４５、駆動制御装置４６などを備える。アナログフロントエンド５０は、Ａ／Ｄコンバータ５１、タイミングジェネレータ５２などを備える。フィルタ処理装置６０は、メモリ６１、設定部６２、劣化関数算出部６３、画像補正部６４などを備える。
【００２３】
外部磁界印加装置２１は、永久磁石、電磁石などである。外部磁界印加装置２１は、図１の磁気インク１０１に外部磁界を印加する。外部磁界印加装置２１は、電磁石である場合、制御装置７０からの制御信号に基づいて、図１の磁気インク１０１に外部磁界を印加する。バイアス磁界印加装置２２は、永久磁石、電磁石などである。バイアス磁界印加装置２２は、磁性ガーネット膜１０２にバイアス磁界を印加する。バイアス磁界印加装置２２は、電磁石である場合、制御装置７０からの制御信号に基づいて、磁性ガーネット膜１０２にバイアス磁界を印加する。移動装置３０は、制御装置７０からの制御信号に基づいて、紙幣を磁性ガーネット膜１０２に対して相対的に移動させる。図１の検光子１０６を透過した光は、レンズ４１、レンズ４２、絞り４３、レンズ４４を介して撮像素子４５に入射される。撮像素子４５は、ＣＭＯＳカメラなどである。撮像素子４５が出力するアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ５１に入力される。駆動制御装置４６は、制御装置７０からの制御信号に基づいて、絞り４３および撮像素子４５を駆動し、レンズ４１，４２，４４の位置を制御することによってフォーカス制御を行う。
【００２４】
タイミングジェネレータ５２は、制御装置７０からの制御信号に基づいて、撮像素子４５の駆動に用いられるタイミングパルスを生成し、撮像素子４５及びＡ／Ｄコンバータ５１へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ５１は、入力されるタイミングパルスに応じてアナログ信号をデジタル信号に変換する。得られたデジタル信号は、メモリ６１に記憶される。
【００２５】
設定部６２は、制御装置７０からの制御信号に基づいて、劣化関数に係る設定を行う。劣化関数算出部６３は、メモリ６１に記憶されたデジタル信号および設定部６２による設定に従って、劣化関数を算出する。劣化関数については後述する。画像補正部６４は、劣化関数を用いて、メモリ６１に記憶されたデジタル信号から得られる画像を補正する。補正された画像は、画像メモリ８１に記憶されるとともに、後処理部８２に入力される。後処理部８２は、制御装置７０からの制御信号に基づいて、補正された画像に対して後処理を行い、表示部８３に入力する。表示部８３は、後処理がなされた画像データを出力する。以下、劣化関数算出部６３による劣化関数の算出の詳細について説明する。
【００２６】
磁気検出対象が移動するために磁気検出対象と磁性ガーネット膜１０２との間に隙間が必要となる場合、この隙間が大きくなると漏洩磁束が低下してしまう。前述のとおり、漏洩磁束の強さが光強度とほぼ線形であることから、磁束の劣化を分析することが重要である。図７（ａ）は、隙間と漏洩磁束の低下との関係を例示する図である。なお、図７（ｂ）は、隙間が小さく漏洩磁束が大きい場合の概念図である。図７（ｃ）は、隙間が大きく漏洩磁束が小さい場合の概念図である。
【００２７】
まず、漏洩磁束の低下をモデル化し、低下の相対的な情報を分析することによって、劣化関数を定義することができる。この劣化関数を用いて復元処理を行うことで、観察画像を補正することができる。図８は、孤立波形の漏洩磁束の密度分布を例示する図である。この密度分布は、下記式（４）のように定義することができる。なお、ｘは磁気インク１０１の移動方向（水平方向）の位置を表し、Ｂｓｍは漏洩磁束の大きさを表し、ａｓは磁束分布定数を表す。
【数４】
2015194471.tif 000006
【００２８】
図９（ａ）で例示するように、水平方向に外部磁界を印加したときの漏洩磁束は、逆向きの孤立波形に相当すると考えられる。逆向きの孤立波形が近づいた場合には、孤立波形の重ね合わせでモデル化できる。図９（ｂ）は、孤立波形を重ね合わせた図である。図９（ｂ）において、ｘは磁気インク１０１の移動方向における位置を表す。下記式（５）は、孤立波形関数を表す。なお、ｄｘは、孤立波形のピーク間距離の半分の値である。
【数５】
2015194471.tif 000007
【００２９】
逆向きの孤立波形の距離が近づいた場合は、紙幣の磁気インク１０１の文字の間隔が小さくなった場合に相当する。２つの逆向き孤立波形関数に対し、ｄｘを変えることで対応可能であることがわかる。磁束分布定数ａｓを変えることにより、磁束の劣化に対応することができる。磁束分布定数ａｓが大きくなるほど磁束が劣化する傾向にある。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）で例示するように、磁束のデータに対して計算結果とほぼ対応している。
【００３０】
図１１（ａ）は、隙間が狭い状態と広い状態とで磁束を比較した結果例を例示する図である。隙間が狭いとき（例えば５０μｍ）の条件をレファレンスとする。この場合は、ある程度漏洩磁束が大きいので、磁気光学効果で検出した結果が鮮明である。このときの磁束分布を取得しておく。これに対し、高速に走査するために隙間が必要な場合は、その隙間に応じた磁束分布を取得しておく。図１１（ａ）の例では３００μｍの隙間であるが、その隙間は一例である。高速に紙幣を走査したときに、動作できる程度の隙間を与えるが、この隙間は装置によって異なる。この広い隙間での磁束分布を取得しておく。
【００３１】
この狭い隙間のレファレンス条件と実際の運用上の隙間の２つに対し、前述のモデル化のデータを用いてそれぞれの磁束分布を取得する。広い隙間の場合がレファレンスとなる狭い条件に対して、相対的な劣化の度合いを分析することで、補正のための劣化関数を精度よく算出することを検討した。狭いギャップの磁束をｂ＿ｈｉｇｈとし、広いギャップの磁束をｂ＿ｌｏｗとしたときの磁束の相対的な劣化度合いをｋとすると、その逆関数により、相対的な劣化度合いを算出することができる。
【００３２】
逆関数を算出する一例として、下記式（６）のような畳み込みを用いることができる。下記式（６）からｋを算出することによって、磁束の相対的な劣化度合いを算出することができる。
【数６】
2015194471.tif 000008
【００３３】
ｋを算出する方法として、例えば、フーリエ変換を用いることができる。フーリエ変換を用いると、下記式（７）および下記式（８）が得られ、Ｋを求めることができる。高周波のノイズ増加も考慮するには、下記式（９）のように、重み係数λを入れることが好ましい。Ｋを逆フーリエ変換することによって、ｋを算出することができる。
【数７】
2015194471.tif 000009
【数８】
2015194471.tif 000010
【数９】
2015194471.tif 000011
【００３４】
上記の畳み込みのｋを算出する一例として、フーリエ変換を用いたが、別の手法を用いてもよい。例えば、下記式（１０）が最小になるようなｋを算出する方法を用いてもよい。
【数１０】
2015194471.tif 000012
【００３５】
あるいは、上記式（１０）を収束させるために、下記式（１１）のように正則化項を追加し、この評価関数が最小となるようにｋを求めてもよい。下記式（１１）においては、Ｅ（ｋ）が正則化関数である。
【数１１】
2015194471.tif 000013
【００３６】
あるいは、下記式（１２）のように、線形な関数がかけ合わさっていると考えて逆関数を求めてもよいが、畳み込みを適用することでノイズも考慮したほうが好ましい。
【数１２】
2015194471.tif 000014
【００３７】
図１１（ｂ）は、フーリエ変換で劣化を算出した例を表す図である。この算出した劣化関数を用いることによって、磁気光学画像を補正することができる。補正方法については、後述する。さらに、図１２（ａ）および図１２（ｂ）で例示するように、フーリエ変換で算出した劣化関数は、下記式（１３）で表す対称化指数関数でフィッティングできる。
【数１３】
2015194471.tif 000015
【００３８】
劣化関数を対称化指数関数として、磁気光学画像を補正することができる。また、装置の隙間に応じて劣化関数を設定してもよい。初等関数のフーリエ変換としては下記式（１４）が知られている。
【数１４】
2015194471.tif 000016
【００３９】
ローレンツ型関数のフーリエ変換は、対称化指数関数となっている。ただし、上記例の磁気特性では、前述したように上向きと下向きの磁束分布の重ね合わせになっており、一般的なローレンツ型関数単独ではないので、そのまま対称化関数を導きだしたわけではない。レファレンスとなる隙間の狭い磁束分布と隙間の広い磁束分布の相対的な劣化関数を求めた結果が対称化指数関数に近似できている。
【００４０】
図１３（ａ）は、算出したボケ関数を用いて、劣化した波形を補正した結果例を表す図である。磁束の劣化を考慮した劣化関数により、劣化をある程度補正することができる。光学系のボケの劣化として、図１３（ｂ）で例示するように、単純にはガウシアン分布を仮定する場合がある。しかしながら、ガウシアン分布を用いて磁気劣化を補正すると、図１３（ｃ）で例示するように、リンギングが発生する。これは、磁気の劣化のモデル化とは異なってしまうためと考えられる。
【００４１】
続いて、画像補正部６４によるボケ補正の詳細について説明する。上記式（３）のように、ボケ画像ｙは、元画像ｘに対しＰＳＦのｋを畳み込みした画像であり、さらにノイズｎが含まれている。本実施例に係る磁気補正では、相対的な劣化関数をｋとする。ｘを求めるには、例えば空間周波数で求める手法、逆フィルタで求める手法、最小化で求める手法などがある。
【００４２】
まず、空間周波数で劣化関数ｋを求める手法について説明する。下記式（１５）で表すように、ボケ画像ｙをフーリエ変換することによって、空間周波数ωの関数に変換することができる。例えば、下記式（１６）および下記式（１７）で表すように、逆数として逆フィルタＫｉｎｖを求めてから、元画像を算出してもよい。
【数１５】
2015194471.tif 000017
【数１６】
2015194471.tif 000018
【数１７】
2015194471.tif 000019
【００４３】
上記式（１７）を逆フーリエ変換することによって、元画像を求めることができる。ただし逆フィルタを求めるときに割り算を行うので、高周波が０に近いと、逆数が大きくなりすぎ、高周波が強調されてしまうおそれがある。そこで、下記式（１８）または下記式（１９）のように、割り算の分母に補正項を入れてもよい。なお、λは重みを表し、上にバーが付された項は共役複素数を表す。
【数１８】
2015194471.tif 000020
【数１９】
2015194471.tif 000021
【００４４】
次に、逆フィルタで劣化関数ｋを求める手法について説明する。Ｋｉｎｖを逆フーリエ変換することによって、逆フィルタｋｉｎｖを求めることができる。なお、必要個数分のフィルタを算出すればよい。下記式（２０）で表すように、この逆フィルタｋｉｎｖに対して畳み込み処理を行うことによって、ｘを求めることができる。
【数２０】
2015194471.tif 000022
【００４５】
次に、最小化で劣化関数ｋを求める手法について説明する。例えば、下記式（２１）の評価関数が最小となるようなｘを求めることができる。下記式（２１）を収束させるために、下記式（２２）のように、正則化項Ｅ（ｘ）を追加し、この評価関数が最小となるようにｘを求めてもよい。
【数２１】
2015194471.tif 000023
【数２２】
2015194471.tif 000024
【００４６】
図１４（ａ）は、劣化関数算出部６３および画像補正部６４による画像補正の動作を表すフローチャートの一例である。図１４（ａ）で例示するように、劣化関数算出部６３は、高ギャップ（大きい隙間）の磁束密度分布を取得する（ステップＳ１）。次に、劣化関数算出部６３は、低ギャップ（小さい隙間）の磁束密度分布を取得する（ステップＳ２）。次に、劣化関数算出部６３は、高ギャップと低ギャップの磁束密度分布から劣化関数を算出する（ステップＳ３）。高ギャップの磁束密度分布および低ギャップの磁束密度分布から劣化関数を算出する手法については、図１１（ａ）および図１１（ｂ）で例示されている。次に、画像補正部６４は、算出された劣化関数を用いて画像補正を行う（ステップＳ４）。劣化関数を用いた画像補正については図１３（ａ）〜図１３（ｃ）で例示されている。
【００４７】
図１４（ｂ）は、劣化関数算出部６３および画像補正部６４による画像補正の他の動作を表すフローチャートの一例である。図１４（ｂ）で例示するように、劣化関数算出部６３は、対称化指数関数により劣化関数を算出する（ステップＳ１１）。対称化指数関数により劣化関数を算出する手法については、図１２（ａ）および図１２（ｂ）で例示されている。次に、画像補正部６４は、算出された劣化関数を用いて画像補正を行う（ステップＳ１２）。劣化関数を用いた画像補正については図１３（ａ）〜図１３（ｃ）で例示されている。
【００４８】
本実施例によれば、磁気インク１０１と磁性ガーネット膜１０２との間の隙間に応じた漏洩磁界の劣化関数を用いて画像補正を行うことから、磁気情報を精度良く読み取ることができる。なお、上記実施例において、外部磁界印加装置２１が、磁気検出対象に磁界を印加する磁界印加手段として機能する。磁性ガーネット膜１０２が、磁気検出対象からの漏洩磁界によって磁気検出対象の磁気情報が転写される磁性膜として機能する。磁性ガーネット膜１０２、検光子１０６、および撮像素子４５が、磁気光学効果を利用して磁性膜の磁気情報を検出する検出部として機能する。劣化関数算出部６３および画像補正部６４が、磁気検出対象と磁性膜との距離に応じた漏洩磁界の相対的な劣化度合いを用いて磁性膜の磁気情報を補正する補正部として機能する。
【実施例２】
【００４９】
実施例１においては、外部磁界の印加によって生じる漏洩磁束を検出している。これは、エッジを検出していることに相当する。図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、エッジの検出について説明するための図である。図１５（ａ）で例示するように、磁気インク１０１に外部磁界を印加すると、印加方向の両端部に、それぞれＮ極とＳ極とが生じる。したがって、各端部における漏洩磁束の向きは、互いに逆向きとなる。
【００５０】
図１５（ａ）のＡの場合のように、磁気インク１０１の両端が互いに離れている場合（磁気インクの文字間隔が広い場合など）には、互いに逆向きの孤立波形が検出される。図１５（ａ）のＢの場合のように、磁気インク１０１の両端の距離が短くなると、孤立波形が互いに近づくことになる。図１５（ａ）のＣの場合のように、磁気インク１０１の両端の距離がさらに短くなると、孤立波形が互いに干渉するようになる。図１５（ｂ）は、Ａ〜Ｃの場合の孤立波形を表す。図１５（ｂ）で例示するように、Ｃの場合には孤立波形が互いに干渉している。
【００５１】
図１６は、漏洩磁束と磁気インク１０１の実際の形状の１次元分布とを例示する図である。図１６の上図は、図１５（ｂ）と同じ図である。図１６の下図は、Ａ〜Ｃの場合における磁気インク１０１の実際の形状の１次元分布である。図１６で例示するように、検出される漏洩磁束は磁気インク１０１のエッジ部分に相当する。したがって、漏洩磁束を検出することは、磁気インク１０１のエッジを検出することに相当する。
【００５２】
漏洩磁束の１次元分布と磁気インク１０１の実際の形状の１次元分布とは、異なる場合がある。図１７（ａ）〜図１７（ｆ）は、漏洩磁束の１次元分布と磁気インク１０１の実際の形状の１次元分布とが異なる場合を例示する図である。図１７（ａ）は、磁気インク１０１を磁気ではなく光学的に撮影した例である。すなわち、図１７（ａ）は、実際の形状に近い図である。図１７（ｂ）は、この画像の１次元の輝度値を表す。
【００５３】
これに対して、図１７（ｃ）は、磁性ガーネット膜１０２を用いて取得した磁気インク１０１の磁気画像の例である。図１７（ｄ）は、この磁気画像の１次元の輝度値を表す。図１７（ｃ）および図１７（ｄ）で例示するように、漏洩磁束が検出されるため、エッジが検出されることになる。磁気インク１０１と磁性ガーネット膜１０２との間の隙間が大きいと、画像が不鮮明になる。
【００５４】
実施例１では、磁束の相対的な劣化度合いを表す劣化関数（以下、本実施例においては第１劣化関数と称する。）を用いた補正により、この不鮮明さが改善されることになる。図１７（ｅ）は、図１７（ｃ）の磁気画像が補正された例である。図１７（ｆ）は、図１７（ｄ）の輝度値が補正された例である。図１７（ｅ）および図１７（ｆ）で例示するように、不鮮明さは改善されている。しかしながら、図１７（ａ）の形状と図１７（ｅ）の形状に差異が生じる。例えば、磁気インク１０１が文字であるような場合、認識率が低下するおそれがある。
【００５５】
漏洩磁束の検出がエッジの検出に相当するため、形状の差異は微分に起因していると考えられる。したがって、積分によって形状の差異を解消することができると考えられる。しかしながら、磁気情報の長さが異なる反転された磁区が続いているため、磁区の長さに応じて部分的にスライスレベルが揺動する。そのため、スライスのわずかな相違に起因して積分結果にバイアスがかかってズレが生じることが考えられる。図１８（ａ）は、第１劣化関数を用いた補正により得られた一方向（一次元）の輝度分布を例示する図である。この輝度分布に積分を行うと、図１８（ｂ）で例示するように、中心のスライスレベルが大きくずれることになる。
【００５６】
また、磁気インク１０１と磁性ガーネット膜１０２との間の隙間に起因する磁気劣化で信号が劣化していると、Ｓ／Ｎ比が悪くなる。そのため、積分結果にさらにズレが生じることが考えられる。また、全画素の積分を行うと、処理量が多くなる。そこで、実施例２では、容易な処理で磁気インク１０１の元の形状を復元する磁気検出装置について説明する。
【００５７】
図１９は、実施例２に係る磁気検出装置１００ａの全体構成を例示するブロック図である。図１９で例示するように、磁気検出装置１００ａが図６の磁気検出装置１００と異なる点は、劣化関数算出部６３の代わりに、第１劣化関数算出部６３ａと第２劣化関数算出部６３ｂとが設けられている点である。第１劣化関数算出部６３ａは、劣化関数算出部６３と同様の処理を行う。第２劣化関数算出部６３ｂは、第１劣化関数に微分フィルタを反映させることによって得られる劣化関数（以下、第２劣化関数）を算出する。
【００５８】
設定部６２は、制御装置７０からの制御信号に基づいて、第１劣化関数算出部６３ａおよび第２劣化関数算出部６３ｂの劣化関数に係る設定を行う。第１劣化関数算出部６３ａおよび第２劣化関数算出部６３ｂは、メモリ６１に記憶されたデジタル信号および設定部６２による設定に従って、それぞれ第１劣化関数および第２劣化関数を算出する。画像補正部６４は、第２劣化関数算出部６３ｂが算出した第２劣化関数を用いて、メモリ６１に記憶されたデジタル信号から得られる画像を補正する。補正された画像は、画像メモリ８１に記憶されるとともに、後処理部８２に入力される。以下、第２劣化関数算出部６３ｂが算出する第２劣化関数の詳細について説明する。
【００５９】
図２０（ａ）〜図２０（ｃ）は、微分と隙間とによって生じる劣化について説明するための図である。図２０（ａ）は、元の情報ｚを表す。この元の情報ｚに、一方向の微分として、微分フィルタｄｘを導入する。微分フィルタの差分方向は、磁気インク１０１に印加される外部磁界の印加方向と同じであり、例えば、ｄｘ＝[１  −１]である。この場合、図１７（ｂ）の微分情報ｘは、下記式（２３）で表すことができる。図１７（ｃ）で例示する観測画像ｙは、さらに微分情報ｘが隙間に起因する第１劣化関数ｋ（図１７（ｂ））で畳み込まれたものであると仮定することができる。したがって、観測画像ｙは、下記式（２４）で表すことができる。なお、「ｎ」はノイズである。
【数２３】
2015194471.tif 000025
【数２４】
2015194471.tif 000026
【００６０】
上記式（２３）および上記式（２４）をまとめると、下記式（２５）が得られる。
【数２５】
2015194471.tif 000027
【００６１】
ここで、微分フィルタと隙間に起因する磁束劣化とを、下記式（２７）のようにひとまとめにする。これにより、観測画像ｙと元の情報ｚとの関係は、下記式（２６）のように１つのフィルタとして畳み込みで表すことが可能となる。図２１（ａ）〜図２１（ｃ）は、観測画像ｙと元の情報ｚとｋｄｘ（フィルタ情報）との関係を例示する。
【数２６】
2015194471.tif 000028
【数２７】
2015194471.tif 000029
【００６２】
第１劣化関数算出部６３ａは、劣化関数ｋを第１劣化関数として算出する。第２劣化関数算出部６３ｂは、微分フィルタｄｘを第１劣化関数に反映させることによって得られるｋｄｘを第２劣化関数として算出する。画像補正部６４は、上記式（２６）を用いて、元の情報ｚを算出する。この処理によれば、積分処理を別途行わなくてもよい。また、微分フィルタとして全要素の和がゼロのフィルタとなるため、最終的なフィルタの全要素の和もゼロとなる。したがって、積分処理のようなバイアスのズレを抑制することができる。
【００６３】
図２２（ａ）は、第１劣化関数算出部６３ａ、第２劣化関数算出部６３ｂおよび画像補正部６４による画像補正の動作を表すフローチャートの一例である。図２２（ａ）で例示するように、第１劣化関数算出部６３ａは、高ギャップ（大きい隙間）の磁束密度分布を取得する（ステップＳ２１）。次に、第１劣化関数算出部６３ａは、低ギャップ（小さい隙間）の磁束密度分布を取得する（ステップＳ２２）。次に、第１劣化関数算出部６３ａは、高ギャップと低ギャップの磁束密度分布から第１劣化関数を算出する（ステップＳ２３）。次に、第２劣化関数算出部６３ｂは、第１劣化関数と、微分フィルタとから、第２劣化関数を算出する（ステップＳ２４）。第２劣化関数については、上記式（２３）〜（２７）に従って算出することができる。次に、画像補正部６４は、第２劣化関数算出部６３ｂによって算出された第２劣化関数を用いて画像補正を行う（ステップＳ２５）。
【００６４】
図２２（ｂ）は、第１劣化関数算出部６３ａ、第２劣化関数算出部６３ｂおよび画像補正部６４による画像補正の他の動作を表すフローチャートの一例である。図２２（ｂ）で例示するように、第１劣化関数算出部６３ａは、対称化指数関数により第１劣化関数を算出する（ステップＳ３１）。次に、第２劣化関数算出部６３ｂは、第１劣化関数と微分フィルタとから、第２劣化関数を算出する（ステップＳ３２）。次に、画像補正部６４は、算出された第２劣化関数を用いて画像補正を行う（ステップＳ３３）。
【００６５】
本実施例によれば、磁気インク１０１と磁性ガーネット膜１０２との間の隙間に応じた漏洩磁界の劣化関数に微分フィルタを反映させることから、磁気インク１０１の認識精度を向上させることができる。なお、本実施例においては、第１劣化関数算出部６３ａ、第２劣化関数算出部６３ｂおよび画像補正部６４が、磁気検出対象と磁性膜との距離に応じた漏洩磁界の相対的な劣化度合いを用いて磁性膜の磁気情報を補正する補正部として機能する。
【００６６】
（他の例）
図２３は、フィルタ処理装置６０および制御装置７０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図２３で例示するように、フィルタ処理装置６０および制御装置７０は、ＣＰＵ２０１、ＲＡＭ２０２、記憶装置２０３、インタフェース２０４などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２０１は、中央演算処理装置である。ＣＰＵ２０１は、１以上のコアを含む。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）２０２は、ＣＰＵ２０１が実行するプログラム、ＣＰＵ２０１が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置２０３は、不揮発性記憶装置である。記憶装置２０３として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。ＣＰＵ２０１が磁気検出プログラムを実行することによって、磁気検出装置１００内にフィルタ処理装置６０および制御装置７０が実現される。または、フィルタ処理装置６０および制御装置７０は、専用の回路などのハードウェアであってもよい。
【００６７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  磁気光学系
２０  磁界印加装置
２１  外部磁界印加装置
２２  バイアス磁界印加装置
３０  移動装置
４０  撮像部
５０  アナログフロントエンド
６０  フィルタ処理装置
６３  劣化関数算出部
６３ａ  第１劣化関数算出部
６３ｂ  第２劣化関数算出部
６４  画像補正部
７０  制御装置
１００  磁気検出装置
１０１  磁気インク
１０２  磁性ガーネット膜
１０４  光源
１０５  偏光子
１０６  検光子
１０７  受光素子
【図１】
2015194471.tif 000030
【図２】
2015194471.tif 000031
【図３】
2015194471.tif 000032
【図４】
2015194471.tif 000033
【図５】
2015194471.tif 000034
【図６】
2015194471.tif 000035
【図７】
2015194471.tif 000036
【図８】
2015194471.tif 000037
【図９】
2015194471.tif 000038
【図１０】
2015194471.tif 000039
【図１１】
2015194471.tif 000040
【図１２】
2015194471.tif 000041
【図１３】
2015194471.tif 000042
【図１４】
2015194471.tif 000043
【図１５】
2015194471.tif 000044
【図１６】
2015194471.tif 000045
【図１７】
2015194471.tif 000046
【図１８】
2015194471.tif 000047
【図１９】
2015194471.tif 000048
【図２０】
2015194471.tif 000049
【図２１】
2015194471.tif 000050
【図２２】
2015194471.tif 000051
【図２３】
2015194471.tif 000052