(57)【要約】変化する磁気及び／或いは導電性を持つ文書のセキュリティの特徴を検出する平面誘導センサー（１００）は、多層プリント回路板（１）の設計に基づく。該センサーは、プリント回路板の隣接する層にて渦巻き型一次コイル（８）、（９）と１回巻或いは数回巻の二次コイル（１０）を持つ平面変流器より成る。変流器の二次コイルは、動作コイル（１０４）に接続され、該動作コイルはセンサーの検出端に位置する。動作コイルは外部線により形成可能であり、或いは変流器の回路板に組み込み可能である。磁気或いは導電性材料より作られたセキュリティ素子が、センサーの検出端を通過すると、誘導センサーのインダクタンスに変化が起きる。好ましい実施例においては、電子回路と個々に連携する２個の誘導センサーが認証チャンネルの反対側に位置する。これらのセンサーからの両信号を分析すると、各センサーからのセキュリティ文書の距離を変えることに起因する変動を低減する、信号の補償が可能になる。
2006510877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層プリント回路と検出素子から成る誘導センサーにおいて、前記プリント回路は、層上に一次コイルを持つ第１層と層上に二次コイルを持つ第２層を含み、前記一次コイルは、前記二次コイルと重なり合う関係に位置して前記二次コイルに応答電流を誘起し、前記検出素子は、前記二次コイルと電気的に接続されて該二次コイルと閉ループを形成し、前記検出素子は、前記二次コイルの応答電流を集め、該検出素子に隣接する材料の磁気或いは誘導特性の変化によって引き起こされるインダクタンスと導電率の変化に応答するようにされる、誘導センサー。
【請求項２】
前記検出素子は、当該センサーの端部と隣接し、直列に接続された第１及び第２の重なり合って延長された導体部を含み、前記端部に隣接して発生するインダクタンスとキャパシタンスの変化を検出する前記第１及び第２の導体部間の測定ギャップを規定する、請求項１に記載の誘導センサー。
【請求項３】
前記検出素子は、前記プリント回路の一部である、請求項２に記載の誘導センサー。
【請求項４】
前記第１の延長された導体部は、前記プリント回路の一層上に備えられ、前記第２の延長された導体部は、前記プリント回路の別の層上に備えられる、請求項３に記載の誘導センサー。
【請求項５】
前記二次コイルは１回巻コイルである、請求項４に記載の誘導センサー。
【請求項６】
前記二次コイルの前記１回巻の線は、前記一次コイルとほぼ重なり合う広幅である、請求項５に記載の誘導センサー。
【請求項７】
前記センサーは、前記プリント回路の別の層に位置する２個の一次コイルを含む、請求項１に記載の誘導センサー。
【請求項８】
前記２個の一次コイルは、前記二次コイルを含む層によって分離されている、請求項７に記載の誘導センサー。
【請求項９】
前記検出素子は、前記二次コイルに接続されている外部導体によって規定されている、請求項１に記載の誘導センサー。
【請求項１０】
同じ構造の第２の誘導センサーと組み合わされ、該誘導センサーと前記第２の誘導センサーは、共通のプリント回路に備えられる、請求項１に記載の誘導センサー。
【請求項１１】
磁気及び導電性セキュリティ構造を検出する平面誘導センサーにおいて、該平面誘導センサーは、変流器と動作コイルを持つ多層プリント回路より成り、前記変流器は、プリント回路板の隣接する層中の連携する二次コイルと共に、前記プリント回路の一層上に備えられた平面渦巻き型一次コイルより成り、該一次コイルは、前記二次コイルと協働して該二次コイル中に応答集中電流を誘起させ、前記二次コイルは動作コイルに接続され、該動作コイルは、当該動作コイルを通過する時セキュリティ構造の磁気及び導電特性の変化に応答して検査磁界を形成する、平面誘導センサー。
【請求項１２】
前記変流器と動作コイルは同一の多層プリント回路板上に位置し、前記動作コイルは、前記多層プリント回路板上のプリントされた導体によって形成される、請求項１１に記載の平面誘導センサー。
【請求項１３】
前記変流器は、前記多層プリント板の隣接する層に位置する、１個の一次コイルと１個の二次コイルを含む、請求項１１に記載の平面誘導センサー。
【請求項１４】
前記変流器は、該変流器の前記二次コイルを含む層により分離された、前記回路板の別の層中に在る２個の直列接続一次コイルより成る、請求項１１に記載の平面誘導センサー。
【請求項１５】
前記変流器は、前記二次コイルを含む層により分離された、前記プリント回路の別の層中に在る２個の並列接続一次コイルより成る、請求項１１に記載の平面誘導センサー。
【請求項１６】
前記変流器は、巻線の幅が一定で、又巻線間の距離が一定である一次コイルを有する、請求項１１に記載の平面誘導センサー。
【請求項１７】
前記変流器は、巻線の幅が一定で、又巻線間の距離が可変である一次コイルを有し、前記距離は前記巻線の長さが伸びると増加する、請求項１１に記載の平面誘導センサー。
【請求項１８】
前記変流器は、巻線間の距離が一定で、又巻線の幅が可変である一次コイルを有し、前記幅は前記巻線の長さが伸びると増加する、請求項１１に記載の平面誘導センサー。
【請求項１９】
前記動作コイルは、異なった方向の電流が流れる２本或いはそれ以上の線を含む、請求項１１に記載の平面誘導センサー。
【請求項２０】
前記動作コイルの一点は、前記変流器の一次コイルの一端に接続される、請求項１１に記載の平面誘導センサー。
【請求項２１】
当該誘導センサーは数個の変流器を含み、各変流器は個々の動作コイルに接続される、請求項１１に記載の平面誘導センサー。
【請求項２２】
当該平面誘導センサーの多層プリント回路板上に搭載されて、該平面誘導センサーと連携する電子プロセッシング回路を含む、請求項１に記載の平面誘導センサー。
【請求項２３】
複数の電子回路と連携する複数の平面誘導センサーが、１個のプリント回路板の異なった場所に組み込まれる、請求項１に記載の平面誘導センサー。
【請求項２４】
平面誘導センサーの信号が、該平面誘導センサーと検査文書間の距離に左右されることを考慮する方法であって、該方法は２個の平面誘導センサーの配置を含み、該配置は、前記２個の平面誘導センサーのそれぞれが個々に電子プロセッシング回路と連携し、前記電子プロセッシング回路は連携した誘導センサーのインダクタンスのいかなる変化をも検出するようにされ、しかも前記２個の平面誘導センサーが実質的に互いに反対側である、認証チャンネルの反対側に配置されるものであり、該方法はまた、第２の誘導センサーと連携した電子プロセッシング回路からの信号強度を使用して、第１の平面誘導センサーと連携した電子プロセッシング回路からの信号を乗算するための補正係数を計算するようにプログラムされたマイクロコントローラーを含む方法。
【請求項２５】
各センサーと連携した各電子プロセッシング回路は、異なった個々の周波数にて動作する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
各センサーと連携した各電子回路は、等しい周波数と一定の位相ずれを持つ、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
紙幣認証チャンネルと、紙幣を前記認証チャンネルに通過させる搬送機構と、紙幣が少なくとも１個の誘導センサーを通過する時、該紙幣の磁気と誘導特性の変化を検出する、前記認証チャンネルの片側に配置された少なくとも１個の誘導センサーとを含む紙幣認証機において、前記少なくとも１個の誘導センサーは多層プリント回路と検出素子とを含み、前記プリント回路は、層上に一次コイルを持つ第１層と層上に二次コイルを持つ第２層を含み、前記一次コイルは、前記二次コイルと重なり合う関係で位置して前記二次コイルに応答電流を誘起させ、前記検出素子は、前記二次コイルと電気的に接続されて前記二次コイルとの閉ループを形成し、前記検出素子は、前記二次コイルの応答電流を集中させ、紙幣が前記検出素子を通過する時該紙幣の磁気或いは誘導特性の変化によって引き起こされるインダクタンスと誘導特性の変化に応答するようにされる、紙幣認証機。
【請求項２８】
少なくとも２個の誘導センサーを有し、一方の誘導センサーは、紙幣認証チャンネルの片側に位置し、第２の誘導センサーは、紙幣認証チャンネルの反対側に位置する、請求項２７に記載の紙幣認証機。
【請求項２９】
前記各誘導センサーは、信号を処理するための別個の電子回路を有する、請求項２８に記載の紙幣認証機。
【請求項３０】
磁気及び導電性セキュリティ機構を検出する平面誘導センサーにおいて、該平面誘導センサーは、多層プリント回路板技術によって製造された平面変流器と動作コイルを含み、前記変流器は、プリント回路板の最も近い層における平面二次コイルと連携する平面渦巻き型一次コイルを含み、該一次コイルは、前記二次コイル中に応答集中電流を誘起させ、前記二次コイルは、前記動作コイルに接続され、前記動作コイルは、前記磁気及び導電性セキュリティ機構上に検査磁界を形成する、平面誘導センサー。
【請求項３１】
前記変流器は、多層プリント回路板技術により製造され、前記動作コイルは外部線により形成される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項３２】
前記変流器と動作コイルは、同一の多層プリント回路板上に位置し、該動作コイルは、多層プリント回路板にプリントされた線により形成される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項３３】
前記変流器は、多層プリント回路板の最も近い層に位置する、１個の一次コイルと１個の二次コイルを含む、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項３４】
前記変流器は、異なった層中の２個の直列接続一次コイルを含み、該異なった層は変流器の二次コイルが位置する層によって分離される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項３５】
前記変流器は、異なった層中の２個の並列に導通された一次コイルを含み、該異なった層は変流器の二次コイルが位置する層によって分離される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項３６】
前記変流器は、異なった層中の２個を越える直列に導通された一次コイルを含み、該異なった層は変流器の二次コイルが位置する層によって分離される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項３７】
前記変流器は、異なった層中の２個を越える直列−並列に導通された一次コイルを含み、該異なった層は変流器の二次コイルが位置する層によって分離される、請求項１に記載の平面誘導センサー。
【請求項３８】
前記変流器は、異なった層中の２個を越える直列−並列に導通された一次コイルを含み、該異なった層は変流器の二次コイルが位置する層によって分離される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項３９】
前記変流器は、個々に出口ピンの付いた２個或いはそれ以上の一次コイルを含む、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項４０】
前記変流器は、前記プリント回路板の一層中に１回巻二次コイルを含む、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項４１】
前記変流器は、前記プリント回路板の一層中に２回巻或いはそれ以上の巻数による二次コイルを含む、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項４２】
前記変流器は、異なった層中の２個の直列に導通された二次コイルを含み、該異なった層は変流器の一次コイルが位置する層によって分離される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項４３】
前記変流器は、異なった層中の２個の並列に導通された二次コイルを含み、該異なった層は変流器の一次コイルが位置する層によって分離される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項４４】
前記変流器は、異なった層中の２個を越える直列−並列に導通された二次コイルを含み、該異なった層は変流器の一次コイルが位置する層によって分離される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項４５】
前記変流器は、巻線の幅が一定で巻線間の距離が一定である一次コイルを有する、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項４６】
前記変流器は、巻線の幅が一定で巻線間の距離が可変であり、前記距離は前記巻線の長さが増加するにつれて伸びる一次コイルを有する、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項４７】
前記変流器は、巻線間の距離が一定で巻線の幅が可変であり、前記幅は前記巻線の長さが増加するにつれて広くなる一次コイルを有する、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項４８】
前記動作コイルは、１本の線を含む、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項４９】
前記動作コイルは、電流が同一方向へ流れる数本の線を含む、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項５０】
前記動作コイルは、異なった方向に電流が流れる、２本或いはそれ以上の線を含む、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項５１】
前記動作コイルの一点が、前記変流器の一次コイルの一端に接続される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項５２】
前記動作コイルの一点が、前記変流器の一次コイルの一端に、キャパシターを通して接続される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項５３】
前記誘導センサーは、数個の変流器を含み、各変流器は個々の動作コイルに接続される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項５４】
平面誘導センサーと連携する電子プロセッシング回路は、当該平面誘導センサーの多層プリント回路板上に搭載される、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項５５】
数個の平面誘導センサーが、１個のプリント回路板上の異なった位置に組み込まれた、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項５６】
複数の電子回路とそれぞれ連携した複数の平面誘導センサーが、１個のプリント回路板に組み込まれた、請求項３０に記載の平面誘導センサー。
【請求項５７】
平面誘導センサーの信号が、該平面誘導センサーと検査文書間の距離に左右されることを考慮する方法であって、該方法は２個の平面誘導センサーの配置を含み、該配置は、前記２個の平面誘導センサーのそれぞれが個々に電子プロセッシング回路と連携し、前記電子プロセッシング回路は連携した誘導センサーのインダクタンスのいかなる変化をも検出するようにされ、しかも前記２個の平面誘導センサーが実質的に互いに反対側である、認証チャンネルの反対側に配置されるものであり、該方法はまた、第２の誘導センサーと連携した電子プロセッシング回路からの信号強度を使用して、第１の平面誘導センサーと連携した電子プロセッシング回路からの信号を乗算するための補正係数を計算するようにプログラムされたマイクロコントローラーを含む方法。
【請求項５８】
各センサーと連携した各電子プロセッシング回路は、異なった個々の周波数にて動作する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
各センサーと連携した各電子回路は、等しい周波数と一定の位相ずれを持つ、請求項５６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面誘導センサーの能動部に近接して通過する磁気及び導電性素子を検出するための、誘導センサーを指向するものである。該平面誘導センサーは、特に、磁気或いは導電性セキュリティ素子を持つ紙幣等、文書の真正さを検証するための検証装置に適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
紙幣等、多くのセキュリティ文書は、セキュリティ染料、セキュリティインク及びセキュリティ糸を含む、異なったセキュリティ素子を含む。これらセキュリティ素子は、一般的に検出可能な磁気、導電性の少なくとも一方を持っている。真正文書は何の磁気性を持たないのに、偽造文書は時としてその領域に磁気性を有し、したがってこれらの素子と位置を検出することは、紙幣が真正であるかどうかを決定するのに役立つ。
【０００３】
種々な形の誘導センサーが存在し、該センサーは文書の磁気及び導電性を検出することが可能である。磁気或いは導電性を有する文書が誘導センサーの前を移動通過すると、誘導センサーの誘導特性と増倍率にインダクタンスとしての変化を引き起こす。誘導センサーと連携する電子回路は、誘導センサーの特性変化を検出する。
【０００４】
大抵の誘導センサーは、検査される文書に強磁界を形成する、強磁性体コアを含む。そういったコアによる磁気特性は、外部磁界の強さに左右される。その強さが時間と共に変化する外部磁界中に、誘導センサーが位置した場合、センサーからの信号は、通過するセキュリティ文書と連携した信号と区別がつかない可能性がある。強磁性体コアの磁気透磁率の広いバラツキは、そういった種類の誘導センサーの初期インダクタンスの広いバラツキをもたらす。このバラツキの為に、複雑な電子回路或いは個々の調整素子が、たびたび必要となる。
【０００５】
多くの誘導センサーにおいて、励磁コイルは、特殊な巻枠への多数の巻線を持つ、線によるコイルより製造される。そういったコイルとか、この種誘導センサーの他の素子は、製造するのに費用が掛かる。そういった線によるコイルを持つ誘導センサーは、例えセンサーがフェライトコアを持っているにせよ、インダクタンスの広いバラツキが度々生じる。
【０００６】
多くの誘導センサーは、幾何学的に狭い近傍での検出となっている。その種の誘導センサーを使用した紙幣認証機において、誘導センサーに近接して、或いは直接接触して紙幣を保持するのに、特殊な機械的機構が使用されている。そういった機構は、紙幣の紙詰まりの高い可能性と誘導ヘッドの高い摩耗となる。
【０００７】
或る誘導センサーは、同じ誘導センサーの２個の誘導部を認証チャンネルの互いに反対側に配置することにより、文書と直接接触することなしに、文書検査を提供している。この取り組みの主たる問題は、２個の誘導部が、高周波信号を伝送する相対的に長い線により接続されていることである。これらの線は干渉の原因を増やしてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、先行技術において通常である、線によるコイルと強磁性体コアを使用する従来容認されていた取り組みを、変えるものである。本誘導センサーは、低コストの多層プリント回路板技術を使用して製造可能であり、又誘導センサーにおけるパラメーターのバラツキを狭くすることができる。本誘導センサーは、種々の分解能の検出領域パラメーターにて製造可能であり、特に、紙幣に直接接触することのない紙幣認証機に適用される。認証チャンネルの互いに反対側に配置され、電子回路と個々に連携する、２個のそういった誘導センサーからの信号を分析することによって、センサーと紙幣間の距離の関数として信号の変動を、減少させる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、セキュリティ文書中の磁気或いは導電性を検出する平面誘導センサーは、動作コイルに接続された二次コイル付きの平面変流器を含む。該平面変流器は、多層プリント回路板技術により製造され、渦巻き型一次コイルと、多層回路板の最も近い層中に１回巻或いは数回巻による二次コイルを含む。動作コイルは、変流器と共に、同一のプリント板内に組み込まれることが可能であり、完全な誘導センサーを形成する。他の構成において外部の線が、動作コイルを形成するのに使用されることも可能である。変流器の一次コイルの時間と共に変化する電流は、変流器の二次コイルにおいて時間と共に変化する集中電流を誘起させ、一次コイルの電流とは逆向きとなる。これらの電流は動作コイルを流れ、動作コイルは最も近い近傍に検査磁界を形成する。いかなる磁気或いは導電性セキュリティ素子が検査磁界を通過移動しても、インダクタンス及び増倍率等、誘導のセンサー・パラメーター中に変化を引き起こす。誘導センサーに連携した電子回路は、誘導センサー・パラメーター中の変化を測定することを可能にする。
【００１０】
他の形態によれば、センサー信号がセンサーと文書間の距離に左右されることの改善方法は、認証チャンネルの互いに反対側に配置された、連携する電子回路付きの２個の平面誘導センサーの機構を含む。一つのセンサーからの信号を分析することは、第２のセンサーからの信号を乗算するための補正係数を計算することを可能にする。それは、第２のセンサーと検査文書間の距離に対しての信号の依存性を改善する。
【００１１】
様々な実施態様は、以下の特徴の一つ或いはそれ以上を有する。平面誘導センサーは、数個の変流器を構成することが可能であり、各変流器は各自の動作コイルへ接続される。平面誘導センサーは、数個の変流器を含むことが可能であり、各変流器は共通の動作コイルへ接続されることも可能である。変流器の一次コイルは、二次巻線層の互いに反対側の最も近い２箇所に配置された、２個の渦巻き型コイルを含んでもよい。巻線間の距離が可変である、変流器の渦巻き型一次コイルという改善された幾何学的形状が使用される場合、該距離が大きければ大きい程、巻線長さは長くなる。巻線間の距離が一定であり、巻線の幅が可変である、もう一つのタイプの改善された渦巻き型一次コイルも使用可能であり、前記巻線幅が大きければ大きい程、巻線長さは長くなる。変流器の二次コイルは数回巻を含むことができる。動作コイルは、センサーの検出端近傍に位置する、１本或いは数本の線を含むことができ、該線への電流は、一方向に流れ、検査文書の平面と平行となるよう検査磁界の方向を形成する。動作コイルは、センサーの検出端近傍に位置する、２本或いは数本の線を含むことができ、該線への電流は、反対方向に流れ、検査文書の平面と垂直となるよう検査磁界の方向を形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に示す平面誘導センサー１００は、多層プリント板１と２線コネクター２より成る。このセンサーは、多層プリント板１の検出端３の近傍に位置する能動範囲を有している。多層プリント板１は４個の能動層（active layer）４、５、６及び７より成り、これらの能動層はグラスファイバー積層分離誘電層１９、２０及び２１により分離されている。図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示された全ての孔は、内部が金属被覆化され、対応する孔と連携し、能動層４、５、６及び７中の線間の接続を可能にしている。
【００１３】
能動層４、５及び６には、２個の直列接続渦巻き型一次コイル８と９、及び１回巻二次コイル１０により形成された変流器１０２が位置している。変流器の二次コイル１０は、２線１１及び１２により形成される動作コイル１０４に接続されている。動作コイルの線１１及び１２は、多層プリント板１の検出端３に最も近い近傍に位置している。
【００１４】
変流器の直列接続一次コイル８と９における交流の瞬間方向は、矢印１３及び１４によりそれぞれ示されている。一次コイルのこれらの電流による交番磁界は、変流器の１回巻二次コイルの両側に、矢印１５にて示される瞬間方向を持つ増幅された、直流のような電流を発生する。これは、二次コイル材の厚みが、誘導センサーの動作周波数での二次コイルの材料にとって、少なくとも一つのスキン層である場合である。スキン層の厚みは、周波数と材料の導電率の関数であり、スキン層が薄くなるほど動作周波数は、より高周波へと増加し、材料の導電率は減少する。プリント回路板技術で最も普遍的に使用されている材料である銅にとって、動作周波数１０ＭＨｚでのスキン層の厚みは約２５μｍである。この計算は、誘導センサーの動作周波数の下限を決定するのに斟酌されるべきである。薄い分離層３７及び３８は、変流器の効率を改善するのに使用されるべきである。１ｍｍ厚みの標準的な分離層がこの目的のために使用される。変流器の二次コイルは動作コイルに接続され、該動作コイルは２線、１１と１２にて形成される。該動作コイルは、二次コイル１０に接続される２線１１と１２を含み、図１中に矢印１６及び１７にて示される通り、電流は反対方向に流れるように準備されている。動作コイルの線１１及び１２は、誘導センサーの検出端３に最も近い近傍に位置している。線１１及び１２間の距離は、分離層２０及び２１の厚みの合計により決定される。動作コイルにより形成される、検査磁界の瞬間方向は、矢印１８により示される。検査磁界の方向は、プリント回路板１の平面に広がり、誘導センサーの検出端３と垂直を為している。
【００１５】
動作コイルの線１１と１２間の分離距離を選択する際に、幾つかの要素が考慮されるべきである。検査磁界の強さが強ければ強いほど、センサーのインダクタンスの相対的な変化は大きくなり、それは検査文書の磁気或いは導電性セキュリティ素子が検出端３の近傍を通過する時である。このインダクタンスの相対的変化は、誘導センサーの感度を特徴付けている。検出端３に最も近い近傍での検査磁界の強さは、動作コイルの線１１と１２間の距離が短くなるにつれて、増加する。一方、線１１及び１２間の距離が短くなるにつれて、検出端３の能動近傍（active vicinity）は減少し、又誘導センサーの検出端３と文書間の距離は短くなる。これは、セキュリティ素子の検出を改善する。検査文書の分離されたセキュリティ素子のセンサー分解能も又、線１１と１２間の距離に左右される。線１１と１２間の距離が短くなると、センサーの分解能は上昇する。又、もしセキュリティ素子が紙幣に僅かな間隔にて近接すると、線間も僅かな間隔にての接近が必要となる。したがって、線１１と１２間の距離は、特別な用途によるものである。特に、図１に示す、線１１と１２間の分離距離１．５ｍｍのセンサーは、もしセンサーの検出端３と検査される紙幣間の距離が１．５ｍｍ以下ならば、約２ｍｍの分解能にて米国ドル紙幣の磁気インキを検出可能である。このセンサーは紙幣と直接接触することなく紙幣認証機中に使用することができ、紙幣がよれよれであってもセキュリティ素子を検出可能である。
【００１６】
図１に示す通り、誘導センサーの動作コイルと変流器の二次コイルは、変流器の一次コイルの一端に接続されている。この接続は、誘導センサーのキャパシタンス型感度を下げるのに必要である。該センサー素子に高周波電圧が存在する時、そういった感度が、センサーの検出端の最近傍に発生する。この場合、紙幣とその導電性素子は、これらの素子と他のグループの素子間のキャパシタンスに影響を与えることができ、素子は、誘導センサーの素子と、誘導センサーと連携した電子回路の素子をも含む。その種の影響は、連携した回路からの信号が、紙幣の磁気セキュリティ素子と連携した信号と区別出来なくなってしまうことである。動作コイルと一次コイル端の接続は、誘導センサーのコネクター２の線Ａ及びＢを不等価にしてしまう。線Ａは、連携した電子回路の共通線に接続されるべきである。連携した電子回路設計において、より大きな能力を提供する他の可能性があり、それは動作コイルが、変流器の一次コイルと何等の接続をも持たないことである。動作コイルは共通線に個々に接続される。この場合、動作コイルと変流器の一次コイル間にいかなるＤＣ結合もあってはならない時には、キャパシターを通してのＡＣ接続が使用されるべきである。
【００１７】
図２は、図１に示す構成による誘導センサーの等価電子回路を示す。変流器の一次コイルは、誘導センサーのコネクター２に接続される、２個の直列接続コイル８と９より成る。変流器の二次コイル１０は、線１１及び１２にて形成される動作コイルに接続されている。これらの動作コイルは、変流器の一次コイルの一端と、センサーコネクター２のピンＡに接続されている。
【００１８】
コネクター２を含む平面誘導センサーの全ての素子は、非磁性材料より成り、センサー上で外部磁界の影響を回避する。いかなる強磁性体材料であっても、外部磁界の強さに磁気透磁率は左右される。そういった材料を誘導センサーの構造に適用すると、センサーのインダクタンスは外部磁界の強さに左右されることとなる。この外部磁界が時間と共に変化する場合、そういった影響は望ましくない。そういった磁界は、連携した回路から時間と共に変化する信号を誘起させることが可能であり、多くの場合文書のセキュリティ素子により誘起される信号と区別できない。
【００１９】
図１に示す、平面誘導センサーの動作周波数範囲は、数メガヘルツより数十メガヘルツである。下限は変流器の動作効率によって限定される。上限は正確には限定されないが、センサー形状から可能性ある共振周波数として予測可能である。
【００２０】
平面誘導センサーに使用される導電性材料は、可能な最低であり得る固有抵抗を持つべきである。この要求は、動作周波数の下限値を引き下げるのに役立ち、誘導センサーのインダクタンスの増倍率を改善する。同じ理由により、厚い金属層を持つプリント回路板材料が使用されるべきである。銅のごとき低い固有抵抗を持つそういった材料が、通常のプリント板技術に使用されると、この要求に容易に合致する。アルミニウム、銀等、低い固有抵抗を持つ他の材料が、誘導センサーの構成に使用可能である。渦巻き型コイル９を削除し渦巻き型コイル８のみを使用した、図１に示す平面誘導センサーの変形が可能である。そういった構成の変流器は高周波動作には最適ではないが、そういった変流器を持つセンサーは、低周波動作での下限を持つ。
【００２１】
図３は、図１に示すものと動作コイルの構成のみが異なる、誘導センサーの他の型式を示す。このセンサーは、動作コイルと検査磁界の方向を除いて、同様の方法で動作する。このセンサーは２線コネクター２３を持つ、多層プリント回路板２２より成る。多層プリント回路板は、３個の能動層２５、２６及び２７を持ち、これらの能動層は誘電基板３９上に取り付けられ、誘電層３７及び３８により分離されている。変流器は、２個の直列接続渦巻き型一次コイル２８と２２、及び１回巻二次コイル３０より成り、これらのコイルは能動層２５、２６及び２７中にそれぞれ位置している。変流器の各コイルにおける電流の瞬間方向は、矢印３２、３４及び３３により示されている。図１に示すセンサーから図３に示すセンサーへの主たる特徴は、１本の線３１によって形成される動作コイルに在る。この線は、誘導センサーの検出端２４の近傍に位置する。この線の瞬間電流方向は、矢印３５により示される。この電流は検査磁界を誘起し、センサーの検出端２４の最も近い近傍における該磁界の方向は、矢印３６にて示される。この検査磁界の方向は、センサーのプリント回路板２２の平面に対し垂直であり、検査される文書の面に平行になっている。そういったセンサーは、検出端から検査される文書までの距離に左右される感度を持つが、それ自体、図１のセンサーに比較して、より正確さを欠く。
【００２２】
図４は図３に示す構成の、誘導センサーの等価電子回路を示す。図４の全ての番号は図３に示すそれに対応する。変流器の一次コイルは、誘導センサーのコネクター２３に接続された、２個の直列接続コイル２８と２９より成る。変流器の二次コイル３０は、線３１により形成される動作コイルに接続される。動作コイルは、変流器の一端とセンサーコネクターのピンＡに接続される。
【００２３】
図５は、変流器のより複雑な構造による誘導センサーの他の型式を示す。センサーは多層プリント板４０及び２線コネクター４１より成る。図５に示す全ての孔は、対応する孔に連携した能動層４３、４４、４５、４６、４７及び４８における線間を接続するために内部が金属被覆化されている。このセンサーは、多層プリント板４０の検出端４２の近傍に位置する能動範囲を有している。このセンサーは、図１のセンサーに似ているが、変流器の構成が改良されているという点で異なっている。この場合の変流器は、異なった層４４、４６及び４８中に３個の一次コイル４９、５０及び５１を含んでいる。これらの全ての一次コイルは直列に接続されている。矢印５４、５５及び５６はこれらの一次コイルにおける瞬間電流方向を示している。変流器の二次コイルは、プリント回路板の層４５と４７中に位置し、直列に接続されている２個の巻線５２と５３を含む。このセンサーの動作コイルは、層４３と４８中の線５９と６０によりプリント回路板４０の検出端４２の近傍に形成されている。これらの線は、変流器に直列に接続されている。動作コイルの線における瞬間電流は、矢印６１と６２にて示されるように、反対方向を指している。動作コイルにより誘起された検査磁界の瞬間方向は、矢印６３により示され、プリント回路板４０の平面に平行して横たわり、検出端４２に垂直である。全ての能動層４３、４４、４５、４６、４７及び４８は、グラスファイバー積層分離誘電層６４、６５、６６、６７及び６８により分離されている。層６４、６５、６６及び６７の厚みは、変流器の効果的な動作のために薄いほど実際的に役立つ。線５９と６０間の距離は、分離層６４、６５、６６、６７及び６８の厚みの合計により決定される。
【００２４】
図６は、図５に示す構成を持つ誘導センサーの等価電子回路を示す。変流器の一次コイルは、３個の直列接続コイル４９、５０及び５１を持ち、これらのコイルは誘導センサーのコネクター４１に接続されている。変流器の二次コイルは、動作コイルに接続された２個の直列接続、１回巻コイル５２と５３より成る。動作コイルは２個の直列接続された、線６１と６２を含む。
【００２５】
図７は、図５に示したものと同様な、変流器付き誘導センサーの他の型式を示す。このセンサーは、多層プリント板６９と２線コネクター７０より成る。図７に示す全ての孔は、対応する孔に連携した能動層７２、７３、７４、７５、７６及び７７中の線間を接続するために内部が金属被覆化されている。このセンサーは、多層プリント板６９の端部７１の近傍に位置する能動範囲を有している。
【００２６】
このセンサーは、図３のセンサーに似ていると同時に、改良された構成の変流器と動作コイルを有している。変流器は、異なった層７３、７５及び７７中に３個の一次コイル７８、７９及び８０を含んでいる。全ての一次コイルは直列に接続されている。矢印８７、８８及び８９は一次コイルにおける電流の瞬間方向を示している。変流器の二次コイルは、プリント回路板の層７４と７６中に位置し、直列に接続されている２個の巻線８１と８２を含む。このセンサーの動作コイルは、層７３、７４、７５と７６中の線８３、８４、８５と８６によりプリント回路板６９の検出端７１の近傍に形成されている。これらの線は、変流器に並列に接続されている。動作コイルの線中の瞬間電流は、矢印９２、９３，９４と９５にて示される方向を指している。動作コイルにより誘起された検査磁界の瞬間方向は、矢印９６により示され、プリント回路板６９の平面に垂直に存在し、検知端７１に並行している。全ての能動層７２、７３、７４、７５、７６及び７７は、グラスファイバー分離誘電層９７、９８、９９、１００及び１０１により分離されている。層９７、９８、９９及び１００の厚みは、変流器の効果的な動作のために、薄いほど実際的に役立つ。層１０１の厚みは、重要でない。
【００２７】
図８は、図７に示す構成を持つ誘導センサーの等価電子回路を示す。変流器の一次コイルは、３個の直列接続コイル７８、７９と８０を有しており、誘導センサーのコネクター７０に接続されている。変流器の二次コイルは、動作コイルに接続される、少なくとも１個の直列接続一回巻きコイル８１と８２を有している。動作コイルは、並列接続された４本の線８３、８４、８５及び８６を含んでいる。
【００２８】
誘導センサー設計の主たる仕事は、誘導センサーの検出端近傍に磁界エネルギーを集中させることである。センサーの他の部分でのいかなる磁界も極小化されるべきである。この要求を、図１、図３、図５及び図６に示されるセンサーに適用することは、変流器の近傍磁界を極小化することを意味する。変流器の一次コイルと二次コイル中の電流は反対方向を向くことが、図１、図３、図５及び図６にて理解される。この事実は、変流器の近傍にてこれらの電流と連携して、磁界の補償に繋がる。変流器の効率は、分離層の厚み、線材特性とその太さ、及び選択した動作周波数に左右される。又、変流器の特性に影響する幾つかの幾何学的側面がある。全ての二次コイルは、一次コイルにより覆われるべきである。近傍に一次コイルによる励磁巻線がない、二次コイルのいかなる部分での電流も、その近傍に非補償磁界を誘起する。変流器は、変流器の一次コイルの幾何学的配置を正しくすることにより更に改善可能である。
【００２９】
図９は、変流器の一次コイルの３個の型を示す。渦巻き型コイル１０２は、巻線の幅が一定であり、巻線間の距離が一定である。この種のコイル中の電流により誘起される磁界の完全な補償のために、変流器の二次コイル中で電流密度は一様に分布することが必要である。二次コイルの内側端と外側端での電流によって引き起こされる、二次コイル端での異なった電圧強度を伴うので、そういった一様な電流分布は不可能である。このため、コイル１０２の補償は、コイルの中間部での巻線にてのみ達成可能である。そういったコイルへの適用は、内側巻線と外側巻線の長さが僅かに異なる変流器の構成である場合、正当化される。図９に示される渦巻き型コイル１０３と１０４の構成は、変流器の全ての近傍において完全な補償が可能となる。コイル１０３は、巻線の幅が一定で巻線間の距離が可変、つまり巻線の長さが増加するにつれて巻線と巻線の間の距離が大きくなる。コイル１０４は、巻線間の分離距離が一定で巻線の幅が可変、つまり巻線の長さが増加するにつれ巻線の幅が大きくなる。コイル１０３と１０４の変化するパラメーターは、したがって変流器の二次コイルの励磁電流分布が、このコイルに最適である。
【００３０】
誘導センサーからのプロセス信号のための電子回路が知られている。この電子回路は、例えば周波数による電圧或いは交番電圧中の変化に比例して、この変化に応じて誘導センサーのインダクタンスの変化を利用可能な信号に変換する。そういった回路は、誘導センサーのプリント回路板上に配置可能であり、完全に集積された磁気チャンネルを形成する。また、連携した電子回路をプリント回路板上に置くことも可能である。
【００３１】
図１０は、紙幣認証機中の平面誘導センサーの、片側への適用を示す。この適用において、誘導センサー１０５は、紙幣の移動平面の片側に配置されている。誘導センサープリント回路板の平面は、検査される紙幣１０８の平面に対し垂直である。誘導センサーの検出端は、紙幣１０８が進む通路に最も近い近傍に位置する。紙幣１０８の移動方向は矢印１０９にて示される。電子回路１０６は、誘導センサー１０５のインダクタンスの変化の関数として、信号を形成する。この信号の分析は、マイクロコントローラー１０７により完了される。図１０に示す片側への適用は、紙幣の１トラックのみを分析する。もし必要であれば、数個の誘導センサーが紙幣通路の近傍に設置されることが可能であり、紙幣の異なったトラックを分析する。平面誘導センサーへの応用の場合、複数のセンサーが１個のプリント回路板上に形成されることができる。全ての連携した電子回路も又、プリント板上に配置されることが可能であり、完全な多重チャンネル磁気センサーアセンブリーを形成する。
【００３２】
図１０に示す、片側への適用の主たる欠点は、信号の強さが紙幣から誘導センサー迄の距離に左右されるという点である。もし、紙幣をセンサーから一定距離にて保つ機械的機構が使用されないならば、セキュリティ素子の有無のみを検出し、磁気及び導電特性のようなセキュリティ素子の特徴は予想するのみである。
【００３３】
図１１は、平面誘導センサーの機構を示しており、該センサーは、認証チャンネル中の紙幣がよれよれであった場合には、信号がセンサーから紙幣迄の距離に左右されることを考慮に入れている。この機構は、それぞれ連携した電子回路１１２、１１３を持つ、２個の平面誘導センサー１１１、１１０より成り、認証チャンネルの反対側に互いに直接向き合って配置されている。両センサーからの信号は、マイクロコントローラー１１４により分析される。紙幣の移動方向は、矢印１１５にて示されている。もし、センサー１１０と１１１間の距離及び各センサーの個々の感度が判明しているならば、各センサーからの信号の強度間の瞬間比率は、同一時点におけるセンサー間の検査されるセキュリティ素子の位置を特徴付ける。信号はセンサーから検査されるセキュリティ素子迄の距離に左右されるという、知られた機能と共に、位置に関する情報が、認証機のチャンネル中のいかなるよれよれの紙幣に拘わらず、信号の真の振幅を計算することを可能にする。多くの条件がついたこの複雑な手順は簡略化され、その理由は、平面誘導センサーの主なパラメーターのプリント板技術の高度な再現性の故であり、例えば感度、及び、センサーから検査されるセキュリティ素子迄の距離に左右される感度の関数等である。
【００３４】
本発明の好ましい種々の実施形態を詳細に述べたが、本発明の精神或いは添付の特許請求の範囲から逸脱することなく変更が為され得ることは、当業者に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】平面誘導センサーの分解斜視図であって、該センサーは、異なった層に２個の直列接続一次コイルと１回巻の二次コイルを持つ変流器より成り、該変流器は２線型動作コイルに接続されている。
【図１Ｂ】誘導センサーの部分断面図である。
【図１Ｃ】誘導センサーの斜視図である。
【図２】図２は図１に示した平面誘導センサーの回路図である。
【図３Ａ】異なった層に２個の直列接続一次コイルを持つ、修正された平面誘導センサーの分解斜視図であって、該センサーは、異なった層に２個の直列接続一次コイルと、１回巻の二次コイルを持つ変流器より成り、該変流器は１線型動作コイルに接続されている。
【図３Ｂ】修正された平面誘導センサーの部分断面図である。
【図３Ｃ】修正された平面誘導センサーの斜視図である。
【図４】図４は図３に示した平面誘導センサーの回路図である。
【図５】図５は平面誘導センサーの好ましい構成を示す略図であり、該センサーは、異なった層に３個の直列接続一次コイルと、２個の巻線による二次コイルを持つ変流器より成り、該変流器は２線型動作コイルに接続されている。
【図６】図６は図５に示した平面誘導センサーの回路図である。
【図７】図７は平面誘導センサーの更なる構成を示す略図であり、該センサーは、異なった層に３個の直列接続一次コイルと２個の巻線による二次コイルを持つ変流器より成り、該変流器は、異なった層に４本の並列接続線を持つ、１線型動作コイルに接続されている。
【図８】図８は図７に示した平面誘導センサーの回路図である。
【図９】図９は変流器の一次コイルの３つの変形を示す略図である。
【図１０】図１０は平面誘導センサーの片側応用の斜視図である。
【図１１】図１１は平面誘導センサーと連携して、センサーと検査する文書間の距離に依存する、回路からの信号の大きさを改善するための、平面誘導センサーアセンブリーの斜視図である。
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【図２】
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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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【国際調査報告】
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