(57)【要約】【課題】紙葉類の磁気的な特性を簡単な回路構成で精度良く検出する。【解決手段】紙幣Ｓの磁気的な特性を磁気抵抗素子Ｒの抵抗値変化として検出する検出ヘッド２と、磁気抵抗素子Ｒの抵抗値変化に応じて発振波に位相ズレを生じさせる発振回路３と、発振波の位相ズレを検出する検出回路４とを備え、該検出回路４は、発振回路３から出力される発振波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する発振波カウント処理を行い、該発振波カウント処理に要した時間にもとづいて、蓄積された発振波の位相ズレを測定する。【選択図】図１
2009282866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙葉類の磁気的な特性を検出する紙葉類磁気特性検出装置であって、
紙葉類の磁気的な特性に応じて検出値が変化する磁気検出素子と、
磁気検出素子の検出値が変化することに応じて発振波に位相ズレを生じさせる発振回路と、
発振波の位相ズレを検出する検出回路とを備え、
検出回路は、
発振回路から出力される複数の発振波をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する発振波カウント処理を行い、該発振波カウント処理に要した時間にもとづいて、蓄積された発振波の位相ズレを検出する
ことを特徴とする紙葉類磁気特性検出装置。
【請求項２】
前記磁気検出素子は、紙葉類の磁気的な特性に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項１記載の紙葉類磁気特性検出装置。
【請求項３】
前記検出回路は、
紙葉類の基準領域で磁気的な特性を検出し、該検出値を基準値として記憶する基準値記憶手段と、
紙葉類の検出対象領域で磁気的な特性を検出する磁気特性検出手段と、
検出対象領域の検出値と基準値との差分を求める差分検出手段と
を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の紙葉類磁気特性検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙幣、有価証券、書類、郵便物などの紙葉類の磁気的な特性を検出する紙葉類磁気特性検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙葉類の磁気的な特性（磁気インクの濃淡や種類、メタルスレッドの有無や種類など）を検出する紙葉類磁気特性検出装置が知られている。この種の紙葉類磁気特性検出装置には、様々な検出方式があるが、特に、紙葉類を着磁しながら磁気抵抗素子などの磁気検出素子で紙葉類の磁気的な特性を検出する方式や（例えば、特許文献１参照）、紙葉類を着磁又は着磁することなく磁気ヘッドで紙葉類の磁気的な特性を検出する方式が広く用いられている。
【特許文献１】特許４０２４９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の紙葉類磁気特性検出装置では、磁気抵抗素子に生じる僅かな抵抗値変化や、磁気ヘッドの検出コイルに生じる僅かなインダクタンス変化をアンプで多段階に増幅しているため、ノイズの影響を受けやすく、高精度な検出が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作された本発明の紙葉類磁気特性検出装置は、紙葉類の磁気的な特性を検出する紙葉類磁気特性検出装置であって、紙葉類の磁気的な特性に応じて検出値が変化する磁気検出素子と、磁気検出素子の検出値が変化することに応じて発振波に位相ズレを生じさせる発振回路と、発振波の位相ズレを検出する検出回路とを備え、検出回路は、発振回路から出力される複数の発振波をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する発振波カウント処理を行い、該発振波カウント処理に要した時間にもとづいて、蓄積された発振波の位相ズレを検出することを特徴とする。このようにすると、紙葉類の磁気的な特性を高精度に検出することができる。すなわち、上記のような発振回路から出力される発振波においては、紙葉類の磁気的な特性が位相ズレとなって明確に現れ、しかも、発振波における位相ズレは、発振波の数だけ蓄積されるので、蓄積された位相ズレにもとづいて紙葉類の磁気的な特性を高精度に検出できる。また、発振回路から出力される発振波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する発振波カウント処理を行い、該発振波カウント処理に要した時間にもとづいて、蓄積された発振波の位相ズレを測定するので、発振波の位相ズレ成分を安価なデジタル回路を用いて高精度に測定することができる。しかも、その分解能は、時間測定用のカウンタ速度により決まり、発振回路の基準周波数に依存しないので、検出対象に応じて発振回路の基準周波数を最適化しつつ、高分解能の検出を行うことができる。
また、前記磁気検出素子は、紙葉類の磁気的な特性に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子であることを特徴とする。このようにすると、安価な磁気抵抗素子を用いて、紙葉類の磁気的な特性を高精度に検出することができる。
また、前記検出回路は、紙葉類の基準領域で磁気的な特性を検出し、該検出値を基準値として記憶する基準値記憶手段と、紙葉類の検出対象領域で磁気的な特性を検出する磁気特性検出手段と、検出対象領域の検出値と基準値との差分を求める差分検出手段とを備えることを特徴とする。このようにすると、検出値に含まれる温度誤差などを排除できるので、検出精度をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
次に、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【０００６】
図１は、本発明の実施形態に係る紙葉類磁気特性検出装置の構成を示すブロック図である。この図に示される紙葉類磁気特性検出装置１は、紙幣Ｓの磁気的な特性を検出するためのものであって、検出ヘッド２、発振回路３及び検出回路４を備えて構成されている。
【０００７】
検出ヘッド２は、紙幣Ｓの表面を相対的に走査されるのに伴い、紙幣Ｓの磁気的な特性に応じて検出値が変化する磁気検出素子を備えている。例えば、紙幣Ｓを着磁する永久磁石（図示せず）と、紙幣Ｓの磁気的な特性に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子（ＭＲ素子）Ｒとを備えて構成されている。尚、磁気検出素子としては、磁気抵抗素子Ｒに限定されず、その他の磁気検出素子（ホール素子、ＭＩ素子など）を用いてもよい。
【０００８】
発振回路３は、磁気抵抗素子Ｒの抵抗値変化に応じて発振波に位相ズレが生じるように構成される。例えば、シュミット発振回路の帰還回路３ａに磁気抵抗素子Ｒを配置すれば、磁気抵抗素子Ｒの抵抗値変化に応じて発振波に位相ズレが生じる発振回路３を構成することができる。
【０００９】
シュミット発振回路は、シュミットインバータＩＮＶなどが備えるシュミットトリガ回路のヒステリシス特性を利用した発振回路であり、シュミットインバータＩＮＶと、シュミットインバータＩＮＶの入力側に接続されるコンデンサＣと、シュミットインバータＩＮＶの出力をシュミットインバータＩＮＶの入力側に帰還させる帰還回路３ａと、この帰還回路３ａに介在する抵抗要素とを備えて構成されている。
【００１０】
初期状態のシュミット発振回路では、コンデンサＣに電荷が溜まっていないため、コンデンサＣの両端の電圧は０Ｖとなっている。このとき、シュミットインバータＩＮＶは、入力側電圧ＶｉｎがＶＬ以下なので、出力がＨレベル（５Ｖ）となる。シュミットインバータＩＮＶの出力側電圧Ｖｏｕｔが５Ｖのときは、帰還回路３ａを介してシュミットインバータＩＮＶの入力側に電流が流れるので、コンデンサＣに電荷が徐々に溜まり、その両端の電圧が上昇する。そして、シュミットインバータＩＮＶの入力側電圧ＶｉｎがＶＨに達すると、シュミットインバータＩＮＶの出力がＬレベル（０Ｖ）に切換わる。シュミットインバータＩＮＶの出力側電圧Ｖｏｕｔが０Ｖになると、コンデンサＣが放電し、シュミットインバータＩＮＶの入力側電圧Ｖｉｎが徐々に降下する。そして、シュミットインバータＩＮＶの入力側電圧ＶｉｎがＶＬまで降下すると、シュミットインバータＩＮＶの出力がＨレベルに切換わる。
【００１１】
以上の動作の繰り返しにより、シュミットインバータＩＮＶの出力側から所定周波数の矩形波が得られる。そして、シュミット発振回路の発振周波数ｆ（＝１／Ｔ）は、蓄電期間ＴＨと放電期間ＴＬにより決まり、蓄電期間ＴＨと放電期間ＴＬは、コンデンサＣ及び抵抗要素の定数により決まる。したがって、抵抗要素として帰還回路３ａに磁気抵抗素子Ｒを配置すれば、磁気抵抗素子Ｒの抵抗値変化に応じてシュミット発振回路の発振波に位相ズレを生じさせることができる。
【００１２】
なお、本発明の発振回路がシュミット発振回路に限定されないことは勿論であり、磁気検出素子の検出値変化に応じて発振波に位相ズレを生じさせる発振回路であれば、ＣＲ発振回路、ＬＣ発振回路、水晶発振回路などを用いてもよい。
【００１３】
検出回路４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどが内蔵された１チップマイコンを用いて構成され、ＲＯＭに書き込まれたプログラムに従い、後述する位相ズレ測定処理を行う。
【００１４】
検出回路４は、発振回路３から発振される発振波の位相ズレにもとづいて紙幣Ｓの磁気的な特性を検出するにあたり、発振波の位相ズレを蓄積させて測定するように構成される。具体的には、発振回路３から出力される発振波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する発振波カウント処理を行い、該発振波カウント処理に要した時間測定にもとづいて、蓄積された発振波の位相ズレを測定するようになっている。
【００１５】
このような検出方法によれば、発振波の位相ズレを蓄積させてから測定するので、回路構成が複雑な同期検波回路や、高速なカウンタを持たない安価なデジタル回路でも、紙幣Ｓの磁気的な特性に応じた発振波の位相ズレを高精度に検出することができる。しかも、その分解能は、時間測定用のカウンタ速度により決まり、発振回路３の基準周波数に依存しないので、検出対象に応じて発振回路３の基準周波数を最適化しつつ、高分解能の検出を行うことができる。
【００１６】
また、検出回路４は、紙幣Ｓの基準領域で磁気的な特性を検出し、該検出値を基準値として記憶する基準値記憶手段と、紙幣Ｓの検出対象領域で磁気的な特性を検出する磁気特性検出手段と、検出対象領域の検出値と基準値との差分を求める差分検出手段とを備えることが好ましい。このようにすると、検出値に含まれる温度誤差などを排除できるので、検出精度をさらに向上させることができる。
【００１７】
また、検出回路４は、一回の発振波カウント処理における発振波のカウント数Ｎを変更するカウント数変更手段を備えることが好ましい。このようにすると、使用条件に応じてカウント数Ｎを変更し、測定精度や応答性能を調整することができる。例えば、測定精度が優先される状況では、一回の検出処理におけるカウント数Ｎを増やし、また、応答性能が優先される状況では、一回の検出処理におけるカウント数Ｎを減らすことができる。なお、カウント数Ｎの変更は、検出回路４の内部判断で実行しても良いし、外部からの設定数変更信号にもとづいて実行するようにしても良い。
【００１８】
次に、本発明における発振波の位相ズレ蓄積作用について、図２及び図３を参照して説明する。
【００１９】
図２は、発振波の位相ズレ蓄積作用（検出波形始端部を拡大）を示す説明図、図３は、発振波の位相ズレ蓄積作用（検出波形終端部を拡大）を示す説明図である。これらの図に示す波形は、一回の検出処理における発振回路３の出力波形であって、発振回路３から出力される発振波の数をカウントし、カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する発振波カウント処理を行い、該発振波カウント処理に要した時間にもとづいて、蓄積された発振波の位相ズレを測定するにあたり、発振波カウント処理における発振波のカウント数Ｎを１００とした場合の波形であり、上側の波形は、紙幣Ｓが検出ヘッド２に接触していない場合を示し、下側の波形は、紙幣Ｓの磁気インク部分又はメタルスレッド部分が検出ヘッド２に接触している場合を示している。これらの図から明らかなように、検出波形の始端部、つまり発振波カウント処理における発振波のカウント数Ｎが少ない段階では、位相ズレがあまり蓄積されていないため、その差が明確ではないが（図２参照）、カウント数Ｎが多くなると、発振波の位相ズレが蓄積され、その差が明確になるので、位相ズレの測定が容易になることがわかる（図３参照）。
【００２０】
次に、検出回路４の具体的な検出処理手順について、図４〜図６を参照して説明する。
【００２１】
図４は、検出回路の全体的な処理手順を示すフローチャート、図５は、検出回路のカウント数設定処理手順を示すフローチャート、図６は、検出回路の磁気特性検出処理手順を示すフローチャートである。図４に示すように、検出回路４は、後述するカウント数変更処理（Ｓ１）を実行しながら、検出開始信号の入力を判断し（Ｓ２）、該判断結果がＹＥＳになったら、基準領域信号の入力を判断する（Ｓ３）。そして、この判断結果がＹＥＳになったら、後述する磁気特性検出処理（Ｓ４）を実行して、紙幣Ｓにおける基準領域の磁気的な特性を検出し、該検出値を基準値として記憶する（Ｓ５：基準値記憶手段）。つぎに、検出対象領域信号の入力を判断し（Ｓ６）、該判断結果がＹＥＳになったら、磁気特性検出処理（Ｓ７：磁気特性検出手段）を実行して、紙幣Ｓにおける検出対象領域の磁気的な特性を検出すると共に、該検出値と基準値の差分を演算し、所定形式の信号として出力する（Ｓ８：差分検出手段）。そして、紙幣Ｓにおける検出対象領域の磁気特性検出（Ｓ７、Ｓ８）は、検出対象領域信号がＯＦＦになるまで繰り返される（Ｓ９）。
【００２２】
図５に示すように、カウント数変更処理は、上位コントローラなどから入力されるカウント数変更信号に応じて（Ｓ１１）、発振波カウント数Ｎを変更する処理である（Ｓ１２）。また、図６に示すように、磁気特性検出処理は、カウンタクリア処理（Ｓ２１）と、発振波カウント処理（Ｓ２２、Ｓ２３）と、測定時間読み込み処理（Ｓ２４）とを行う。カウンタクリア処理は、発振波カウンタ及び時間計測カウンタをクリアする処理である（Ｓ２１）。また、発振波カウント処理は、発振回路３から出力される発振波の数をカウントし（Ｓ２２）、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する処理である（Ｓ２３）。また、SK右定時間読み込み処理は、発振波のカウント数がＮになったタイミングで、時間計測カウンタ値を読み込む処理である（Ｓ２４）。
【００２３】
叙述の如く構成された本実施形態によれば、紙幣Ｓなどの紙葉類の磁気的な特性を検出する紙葉類磁気特性検出装置１であって、紙葉類の磁気的な特性に応じて検出値が変化する磁気検出素子（磁気抵抗素子Ｒ）と、磁気検出素子の検出値が変化することに応じて発振波に位相ズレを生じさせる発振回路３と、発振波の位相ズレを検出する検出回路４とを備え、検出回路４は、発振回路３から出力される複数の発振波をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する発振波カウント処理を行い、該発振波カウント処理に要した時間にもとづいて、蓄積された発振波の位相ズレを検出するので、紙葉類の磁気的な特性を高精度に検出することができる。すなわち、上記のような発振回路３から出力される発振波においては、紙葉類の磁気的な特性が位相ズレとなって明確に現れ、しかも、発振波における位相ズレは、発振波の数だけ蓄積されるので、蓄積された位相ズレにもとづいて紙葉類の磁気的な特性を高精度に検出できる。また、発振回路３から出力される発振波の数をカウントし、該カウント数が所定数Ｎに達したか否かを判断する発振波カウント処理を行い、該発振波カウント処理に要した時間にもとづいて、蓄積された発振波の位相ズレを測定するので、発振波の位相ズレ成分を安価なデジタル回路を用いて高精度に測定することができる。しかも、その分解能は、時間測定用のカウンタ速度により決まり、発振回路３の基準周波数に依存しないので、検出対象に応じて発振回路３の基準周波数を最適化しつつ、高分解能の検出を行うことができる。
【００２４】
また、本実施形態の磁気検出素子は、紙葉類の磁気的な特性に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子Ｒとしたので、安価な磁気抵抗素子Ｒを用いて、紙葉類の磁気的な特性を高精度に検出することができる。
【００２５】
また、本実施形態の検出回路４は、紙葉類の基準領域で磁気的な特性を検出し、該検出値を基準値として記憶する基準値記憶手段と、紙葉類の検出対象領域で磁気的な特性を検出する磁気特性検出手段と、検出対象領域の検出値と基準値との差分を求める差分検出手段とを備えるので、検出値に含まれる温度誤差などを排除し、検出精度をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る紙葉類磁気特性検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】発振波の位相ズレ蓄積作用（検出波形始端部を拡大）を示す説明図である。
【図３】発振波の位相ズレ蓄積作用（検出波形終端部を拡大）を示す説明図である。
【図４】検出回路の全体的な検出処理手順を示すフローチャートである。
【図５】検出回路のカウント数設定処理手順を示すフローチャートである。
【図６】検出回路の磁気特性検出処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１  紙葉類磁気特性検出装置
２  検出ヘッド
３  発振回路
４  検出回路
Ｒ  磁気抵抗素子
Ｓ  紙幣
【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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