(57)【要約】【課題】分解能を高めて、磁気パターンをその存在を検出するだけではなく、磁気画像としての検出にも適用できる磁気ラインセンサを提供する。【課題の解決手段】磁気ラインセンサ１０は、磁性体の感磁方向が長手方向である磁気センサ素子２ａ，２ｂを用いた磁気センサ１を、磁気センサ素子２ａ，２ｂの長手方向に対してほぼ垂直に狭ピッチで多数配置してなるものである。この磁気ラインセンサ１０は、磁気パターンを設けた被検出媒体の搬送方向と磁気センサ素子２ａ，２ｂの長手方向が一致するように配置して、使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体の感磁方向が長手方向である磁気センサ素子を用いた磁気センサを、前記磁気センサ素子の長手方向に対してほぼ垂直に狭ピッチで多数配置してなることを特徴とする磁気ラインセンサ。
【請求項２】
前記磁気センサ素子を薄膜磁気センサ素子で構成したことを特徴とする前記請求項１記載の磁気ラインセンサ。
【請求項３】
前記磁気ラインセンサにおける各磁気センサのアナログ出力をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、このＡ／Ｄ変換部でデジタル変換された信号を処理して画像を生成する画像処理部と、この画像処理部で生成された画像を表示する画像表示部とを備え、前記画像処理部は、デジタル変換された信号を正規化する正規化部と、正規化された信号を最大値から最小値の間で量子化して階調データを生成する階調データ生成部と、生成された階調データに基づいて画像を生成する画像生成部とからなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の磁気ラインセンサを用いた画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体を検出する磁気センサを直線的に複数配置してなる磁気ラインセンサ及びこの磁気ラインセンサの出力を画像化する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、紙幣や有価証券等の紙葉類に磁気インクで印刷された磁気パターンを検出するために磁気センサを直線的に複数配置してなる磁気ラインセンサは、種々の構成のものが知られている。例えば、強磁性体薄膜磁気抵抗素子を用いた磁気センサをその長手方向にほぼ一線上に複数配置し、紙幣や有価証券等の被検出媒体上の幅方向の磁性体（例えば磁性インク）の分布を、一度の読み取りで検出可能にしたものがある（特許文献１）。また従来、磁気インク文字の読み取りを行う磁気インク文字読取装置も知られているが、磁気インク文字の認識率を高めるために、磁気的文字認識手段に加えて、磁気インク文字を光学的に読み取って画像データを取得し、この画像データから磁気インク文字を認識する光学的文字認識手段を備えているのが、一般的である（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４５３７９号公報
【特許文献２】特開２０１０−０７９７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の磁気ラインセンサは、磁性体の存在の検出が目的であって、被検出媒体の搬送ずれなどにより磁気パターンの位置が多少ずれた場合でも確実に検出できるように、各強磁性体薄膜磁気抵抗素子の長手方向が磁性体の搬送方向に対して垂直となるように、磁気センサをほぼ一線上に複数配置しており、各強磁性体薄膜磁気抵抗素子の長手方向と磁性体の感磁方向とは垂直である。そして、各強磁性体薄膜磁気抵抗素子は、磁気パターンの大小に関わりなく、同等の磁気反応を示してしまうので、従来の磁気ラインセンサは、分解能が低く、磁気パターンの大きさや形状を認識できないという不都合があった。
【０００５】
また、従来の磁気ラインセンサは、分解能が低いために、磁性体で描かれた模様や文字などの磁気パターンを磁気画像として認識することはできず、磁気パターンを画像として目視することはできなかった。このため、磁気パターンによる紙幣や有価証券類の真偽を、画像を目視して判断することはできないという不都合があった。
【０００６】
一方、従来の磁気インク文字読取装置では、磁気的文字認識手段は、読み取った磁気インク文字のサンプリング波形から所定のデータを作成し、このデータをあらかじめ用意しておいた各文字のデータと比較して、磁気インク文字の認識を行うとともに、必要に応じて光学的文字認識手段により、磁気インク文字の光学的文字認識を行うものである。したがって、読み取った磁気データから画像データを得ることはできず、また、磁気パターンが光学的に読み取れない構成の場合には、磁気パターンを画像データとすることはできないので、磁気パターンによる紙幣や有価証券類の真偽を、画像を目視して判断することができないという不都合は依然として存在する。
【０００７】
本発明は、このような不都合を解消し、分解能を高めて、磁気パターンをその存在を検出するだけではなく、磁気画像としての検出にも適用できる磁気ラインセンサを提供するとともに、この磁気ラインセンサを用いて検出した磁気パターンを画像として表示する画像化装置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】
【０００８】
前記目的を達成するために本発明の請求項１に係る磁気ラインセンサは、磁性体の感磁方向が長手方向である磁気センサ素子を用いた磁気センサを、前記磁気センサ素子の長手方向に対してほぼ垂直に狭ピッチで多数配置してなるものである。この磁気ラインセンサは、磁気パターンを設けた被検出媒体の搬送方向と前記磁気センサ素子の長手方向が一致するように配置して、使用するものである。
【０００９】
同じく前記目的を達成するために本発明の請求項２に係る磁気ラインセンサは、前記請求項１発明において、磁気センサ素子を薄膜磁気センサ素子で構成するものである。
【００１０】
同じく前記目的を達成するために本発明の請求項３に係る磁気ラインセンサを用いた画像化装置は、請求項１または請求項２の磁気ラインセンサにおける各磁気センサのアナログ出力をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、このＡ／Ｄ変換部でデジタル変換された信号を処理して画像を生成する画像処理部と、この画像処理部で生成された画像出力を表示する画像表示部とを備え、前記画像処理部は、デジタル変換された信号を正規化する正規化部と、正規化された信号を最大値から最小値の間で量子化して階調データを生成する階調データ生成部と、生成された階調データに基づいて画像を生成する画像生成部とからなるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に係る磁気ラインセンサによれば、感磁方向が長手方向である磁気センサ素子を有する磁気センサを、磁気パターンを設けた被検出媒体の搬送方向に対してほぼ垂直に狭ピッチで多数配置することで、第１に、磁気パターンの検出における分解能を高めることができ、また第２に、磁気パターンを高分解能で検出した検出信号を用いて、この検出信号を処理することにより磁気パターンの画像を得ることができるという効果を奏する。また、本発明の請求項２に係る磁気ラインセンサによれば、前記各効果に加えて、磁気ラインセンサをより小型化することができるという効果を奏する。さらに、本発明の請求項３に係る前記磁気ラインセンサを用いた画像化装置によれば、検出した磁気パターンを画像として表示することができ、磁気パターンが光学的に読み取り不能な構成であっても、目視で磁気パターンを確認できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示す磁気ラインセンサの概略的平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】同じく画像化装置のブロック図。
【図４】同じく磁気パターンの一例を示す平面図。
【図５】同じく磁気パターンにおけるバーの検出信号の各部の出力波形を示す波形図。
【図６】同じく磁気パターンにおける数字８の検出信号の階調データ生成部の出力波形を示す波形図。
【図７】同じく磁気パターンの画像表示部における表示画像を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、磁気ラインセンサ１０は、基板７の一面に、同一構成の磁気センサ１を多数、狭ピッチで一直線上に配置してなる。前記各磁気センサ１は、同一構成の磁気センサ素子２ａ，２ｂの長手方向の対向する各一端側には共通の出力端子３を設ける一方、前記磁気センサ素子２ａの長手方向の他端側には電源端子４を設け、前記磁気センサ素子２ｂの長手方向の他端側には接地端子５を設けて、各構成要素を各磁気センサ素子２ａ，２ｂの長手方向に直列配置してなる。
【００１４】
ここで、例えば、前記磁気センサ１の数は１２８個で、磁気ラインセンサ１０における各磁気センサ素子２ａ，２ｂの幅方向のピッチは０．５ｍｍ、各磁気センサ素子２ａ，２ｂのサイズは長手方向が０．２ｍｍ、幅方向が０．１ｍｍである。磁気ラインセンサ１０における各磁気センサ１をチャネル（ｃｈ）と称し、図１上、左側から右側に向けて、チャネル１からチャネル１２８まで並んでいるが、本明細書ではこれを１ｃｈ，２ｃｈ、３ｃｈ・・・１２８ｃｈと略記する場合がある。
【００１５】
各磁気センサ素子２ａ，２ｂは、ＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）型薄膜磁気センサ素子からなり、その長手方向が、磁性体（磁気インク）の感磁方向と一致する。また、６ａは出力端子３に接続された素子電極、６ｂは電源端子４に接続された素子電極、６ｃは接地端子５に接続された素子電極である。さらに、基板７の他面には、前記各磁気センサ素子２ａ，２ｂにバイアス磁界を加える永久磁石８が配置されている。この永久磁石８は、各磁気センサ１毎に設けてもよいし、すべての磁気センサ１に対して共通に設けてもよい。
【００１６】
次に、上述した磁気ラインセンサ１０を用いた画像化装置の構成を、図３に基づいて説明する。各磁気センサ１の各電源端子４には、それぞれ素子電極６ｂを介して電圧電源から電圧が供給される一方、各接地端子５はそれぞれ素子電極６ｃを介して接地されている。また、各磁気センサ１の出力端子３は、それぞれ素子電極６ａを介して増幅部１１の増幅器に接続されている。この増幅部１１で磁気ラインセンサ１０のアナログ出力は増幅される。
【００１７】
増幅部１１の各増幅器の出力は、それぞれＡ／Ｄ変換部１２の各Ａ／Ｄ変換器に入力されてデジタル変換される。Ａ／Ｄ変換部１２でデジタル変換されたデジタル信号は、画像処理部１３に入力して画像が生成され、生成された画像は画像表示部１７に表示される。前記画像処理部１３は、デジタル化された磁気センサ出力の各チャネル１〜１２８間のばらつきをなくすべく正規化する正規化部１４と、正規化したデジタル信号を最大値から最小値の間で量子化して階調データを生成する階調データ生成部１５と、各チャネルでの階調データに基づいて画像を生成する画像生成部１６とからなる。
【００１８】
続いて、図４の磁気パターンを検出して画像化する動作について説明する。この磁気パターンは、紙媒体上に黒の磁気インクで形成されたもので、９本の同一構成のバーと１〜９の数字からなる。この磁気パターンを、磁気センサ１が１ｃｈから１２８ｃｈまで１２８個が図１のように配置された磁気ラインセンサ１０に対して、各磁気センサ素子２ａ，２ｂの長手方向に搬送して検出するもので、磁気読み取りのサンプリングポイントは、例えば５１２に設定している。磁気パターンの搬送方向は、図４上では左方向であり、まず、最初のバーが検出され、次に数字の「１」が検出され、次に２番目のバーが検出され、次に数字の「２」が検出され、というようにして、数字の「９」まで順次検出されていく。
【００１９】
磁気パターンの最初のバーが検出されると、各磁気センサ１の磁気検出信号は、１ｃｈから１２８ｃｈまでそれぞれ電圧値Ｖ１〜Ｖ１２８として出力され、この出力が増幅部１１で、例えば１０００倍（６０ｄＢ）に増幅されて、アナログ出力ＶＡ１〜ＶＡ１２８（図５（ａ））としてＡ／Ｄ変換部１２に出力される。なお、図５における（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の波形は、それぞれ図３の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）における出力波形を示している。
【００２０】
前記図５（ａ）の波形で理解できるように、各チャネル１〜１２８で同一のバーを読み込んでも、増幅器自身のオフセットや各チャネル１〜１２８間の感度のばらつきなどの要因により、各チャネル１〜１２８の出力波形はそれぞれ、基準電圧ＶＤＤ／２からオフセットを持ち、出力振幅が異なった波形になる場合がある。
【００２１】
増幅された磁気検出信号ＶＡ１〜ＶＡ１２８は、それぞれＡ／Ｄ変換部１２の各Ａ／Ｄ変換器に入力されてデジタル変換され、デジタルデータ信号ＶＤ１〜ＶＤ１２８となる。各Ａ／Ｄ変換器は、例えば１２ｂｉｔで、０からＶＤＤまでのアナログ電圧値を４０９５階調のデジタル電圧値に変換し、増幅された磁気検出信号ＶＡ１〜ＶＡ１２８をそのままデジタル波形にする（図５（ｂ））。
【００２２】
デジタル電圧値に変換されたデジタルデータ信号ＶＤ１〜ＶＤ１２８は、画像処理部１３に入力されて画像化処理される。まず、前記デジタルデータ信号ＶＤ１〜ＶＤ１２８は正規化部１４に入力され、各チャネル１〜１２８間のばらつきをなくすように正規化される。具体的には、各チャネル１〜１２８での全サンプリングポイントにおける電圧値の平均値をとり、各サンプリングポイントの電圧値から平均値を引くことで、各チャネル１〜１２８のデジタルデータ信号ＶＤ１〜ＶＤ１２８である電圧値を基準電圧ＶＤＤ／２からの変化量、すなわち基準電圧からの差のみとする。このように正規化されたデジタル信号は、図５（ｃ）に示す波形となる。
【００２３】
正規化されたデジタル信号は、階調データ生成部１５に入力され、最大値から最小値の間で量子化し、例えば、８ｂｉｔ、２５５階調の階調データを作成する。この階調データ波形が図５（ｄ）に示す波形である。このように、正規化された各チャネル１〜１２８の波形について最大値から最小値の間で量子化することにより、各チャネル１〜１２８間に感度のばらつきがあり、各チャネル１〜１２８で出力振幅が異なったとしても、各チャネル１〜１２８の波形には、同じ階調データが割り当てられ、同一の磁気パターンを読み込んだものとみなすことができる。
【００２４】
階調データ生成部１５で得られた各チャネル１〜１２８の２５５階調の階調データは画像生成部１６に入力されて、２５５階調のグレースケールに割り当て、ビットマップフォーマットとしてファイルに書き込んで、画像データを生成する。この際、サンプリングポイント５１２に対して、チャネル数が１２８と少なく、横長のビットマップイメージとなるため、チャネル数を擬似的に２倍とし、２５６×５１２サイズとしている。
【００２５】
そして、画像生成部１６で得た画像データを、モニタ等の画像表示部１７に出力して、順次画像として表示する（図７）。
【００２６】
以上の動作を、磁気パターンを所定の搬送方向に搬送して検出することにより各バー及び各数字について順次行うのであるが、磁気パターンの各バーは同一構成であるから、検出信号の出力波形は同一になる。一方、数字の場合は、それぞれの検出信号の出力波形は異なったものとなる。例えば、縦７ｍｍ、横５ｍｍである数字の「８」を読み込んだ場合の階調データ生成部１５の階調データである出力波形は、図６に示すようになる。バーであれば全チャネル１〜１２８に対応して一様に検出されるが、「８」の場合はチャネル５６〜７３において検出され、各チャネル５６〜７３における検出状態も一様ではない。また、磁気パターン全体のサンプリングポイントは１〜５１２であるが、「８」に対応するサンプリングポイントは３９６〜４１５である。
【００２７】
このようにして、画像生成部１６で得た画像データを、モニタ等の画像表示部１７に出力して、順次画像として表示することによって、磁気パターン全体について、図７に示す画像が表示される。これによって、図４に示す磁気パターンが目視可能となる。
【００２８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、磁気センサ１の数は１２８個に限らないほか、磁気センサ素子２ａ，２ｂの数も２個に限らず、磁気パターンの構成に応じて種々変更可能である。また、サンプリングポイントは５１２に限らず、これも磁気パターンの構成に応じて種々変更可能である。さらに、磁気センサ素子２ａ，２ｂはＴＭＲ型薄膜磁気センサ素子に限らないものである。さらにまた、画像生成部１６で得た画像データを順次画像表示部１７に出力するのではなく、画像処理部１３に別途設けた記憶部に画像データを順次格納し、全ての画像データを得た後、画像表示部１７に出力するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１      磁気センサ
２ａ，２ｂ      磁気センサ素子
３      出力端子
４      電源端子
５      接地端子
６ａ，６ｂ，６ｃ      素子電極
７      基板
８      永久磁石
１０      磁気ラインセンサ
１１      増幅部
１２      Ａ／Ｄ変換部
１３      画像処理部
１４      正規化部
１５      階調データ生成部
１６      画像生成部
１７      画像表示部
【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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