專利名稱：磁性物質(zhì)檢測傳感器和磁性物質(zhì)檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種磁性物質(zhì)檢測傳感器以及ー種使用所述傳感器的磁性物質(zhì)檢測裝置，所述磁性物質(zhì)檢測傳感器用于檢測包括磁性材料等的介質(zhì)。
背景技術：
作為用于檢測被包括在介質(zhì)中的磁墨水或磁微粒等的傳感器，已知使用磁頭或磁阻元件的傳感器。由于這些傳感器被配置為檢測介質(zhì)的磁分布梯度，因此它們對于檢測磁力的存在或不存在(例如模式識別等)的使用目的是有效的。 反之，提出了一種傳感器，其使用高靈敏度磁場檢測元件(例如磁阻抗元件等)，因此不僅具有檢測磁力的存在或不存在的能力，而且還具有以定量方式檢測介質(zhì)的磁分布的能力(日本專利申請公開2000-105847)。這種傳感器包括如圖23和圖24所示的用于在檢測之前磁化介質(zhì)的單元，并且用于通過沿著磁場感測方向布置的兩個磁阻抗元件檢測從介質(zhì)的磁化部分的中心軸L對稱地產(chǎn)生的磁場。在圖23中，標號2301標明的部分是打印介質(zhì),標號2302標明的部分是磁場感測方向。標號2303標明的部分是磁感測兀件，標號2304標明的部分是相對移動方向，標號2305標明的部分是磁化方向，標號2314標明的部分是磁化部分，標號911標明的部分是磁體。在圖24中，標號2400表不磁傳感器。磁傳感器2400包括介質(zhì)感測表面2401、軟磁材料2402、磁屏蔽構件2403、非磁性襯底2404、固定器2410、磁化物質(zhì)2414、偏置磁體2493以及端子24。相同方向的偏置磁場被施加到兩個元件，以在它們之間執(zhí)行差分檢測，由此移除噪聲磁場，因而以良好精度感測來自介質(zhì)的磁場。這種傳感器可以提供現(xiàn)有技術中不存在的磁信息，并且尤其在票據(jù)的鑒別的安全性目的方面等展示出有效性。然而，由于這種傳感器被配置為感測磁化之后的剩磁量，因此在具有較少剩磁量的介質(zhì)(例如軟磁材料等)的檢測中，這種傳感器具有缺點。反之，提出了一種傳感器，其能夠定量檢測甚至軟磁材料(日本專利申請公開2006-184201)。這種傳感器具有如下配置，其中，元件被部署在穿過磁體NS軸中點的平面上，從而在磁場感測方向上沒有施加磁場。因此，可以在磁體的附近使用雖然具有高靈敏度但可用的磁場范圍較窄的磁場檢測元件，而不降低特性。為此，甚至在軟磁材料的情況下，也可以以高精度進行磁量檢測。此外，還可以實現(xiàn)緊致性。如圖25所示，在將磁阻抗元件用在該傳感器中的情況下，由偏置磁體93等將相同方向上的偏置磁場施加到兩個元件921、922。它們之間的差分檢測允許以良好的精度從介質(zhì)中移除噪聲磁場并且感測磁場。標號94標明的部分是磁體。在日本專利申請公開2006-184201中，提出了ー種線傳感器，其中，如圖26所示來布置這種傳感器。對于在零磁場處具有靈敏度并且無需偏置磁場的磁場檢測兀件(例如正交磁門兀件)，將磁場檢測元件布置在穿過磁體NS軸中點的平面上的配置是最優(yōu)的。另ー方面，在需要偏置磁場的磁場檢測元件的情況下，需要如圖25所示的偏置磁體93或偏置線圈等。這樣的磁場檢測元件就其大小和成本而言是不利的。此外，由于具有幾百奧斯特的磁場形成在磁體附近，因此當為了緊致而靠近地部署磁體時，可用磁場范圍窄的磁阻抗元件等變得難以設置合適的偏置磁場。具體地說，在線傳感器等的情況下，必須抑制各個傳感器的特性不均勻性。結果，需要這樣ー種傳感器，其能夠根據(jù)元件特性而容易地調(diào)整偏置磁場。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種磁性物質(zhì)檢測傳感器，即使在磁體的附近，其也允許高靈敏度磁場檢測元件有效地操作，因此允許定量檢測，而不依賴于介質(zhì)(例如軟磁性材料等)的磁特性，并且所述傳感器是緊致的，并且允許有減小的空間，并且所述傳感器具有高生產(chǎn)率。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供ー種緊致并且高性能的磁性物質(zhì)檢測裝置。具體地說，在包括產(chǎn)生磁場的磁體以及用于檢測磁場的變化的磁場檢測元件的磁 性物質(zhì)檢測傳感器中，所述磁場檢測元件被部署在如下平面上，所述平面在除了磁體的NS軸的中點之外的點處與所述磁體的NS軸相交，其中，所述磁體的NS方向作為法線，從而磁場檢測方向變?yōu)槠叫杏谒銎矫?，并且由所述磁體來形成偏置磁場。本發(fā)明針對ー種磁性物質(zhì)檢測傳感器，其包括磁體，其產(chǎn)生磁場；以及磁場檢測元件，其用于檢測所述磁場的變化，其中，所述磁場檢測元件被部署于在除了所述磁體的NS軸中點之外的點處與所述磁體的NS軸相交的平面上，從而所述磁體的NS方向是所述平面的法線，并且所述磁場檢測方向平行于所述平面，以及由所述磁體形成偏置磁場。所述磁場檢測元件可以具有磁性薄膜，并且所述磁場檢測方向與所述磁性薄膜的膜表面平行?？梢圆渴鹚龃艌鰴z測元件，從而所述磁場檢測方向從所述磁體NS軸的徑向傾斜。所述偏置磁場可以被部署于在所述磁場檢測元件的磁化飽和的區(qū)域內(nèi)所設置的位置處。所述磁場檢測元件可以被部署在如下平面上，所述平面位于如下磁極的相對側磁極處，其中所安裝的磁性物質(zhì)在所述磁極變得接近于所述磁體。所述磁場檢測元件可以被部署在與所述相對側的磁極的平面相同的平面上。所述磁體和所述磁場檢測元件可以被安裝在相同板上。所述磁場檢測元件可以是磁阻抗元件。在所述磁性物質(zhì)檢測傳感器中，可以存在至少兩個磁場檢測元件作為所述磁場檢測元件，所述兩個磁場檢測元件可以關于與所述平面上的法線相交的所述平面上的單條直線而被線性對稱地部署。本發(fā)明針對ー種磁性物質(zhì)檢測裝置，包括磁體，其產(chǎn)生磁場；以及兩個磁性物質(zhì)檢測傳感器，其被部署有共享的磁體。本發(fā)明針對ー種輸入設備，其包括所述磁性物質(zhì)檢測裝置；可移動構件，在所述可移動構件中，按預定間隔部署磁性物質(zhì)；用于基于預定閾值對所述兩個磁性物質(zhì)檢測傳感器的各個輸出進行脈動(pulsate)的電路；以及用于基于根據(jù)所述可移動構件的移動而輸出的兩個脈沖信號之間的相位差及其脈沖數(shù)量來檢測所述可移動構件的移動量和移動方向的電路。本發(fā)明針對ー種磁性物質(zhì)檢測裝置，其包括用于承載介質(zhì)的構件；以及幾個所述磁性物質(zhì)檢測傳感器。本發(fā)明針對ー種磁性物質(zhì)檢測裝置，其包括幾個所述磁性物質(zhì)檢測傳感器，其被部署有共享的磁體。在所述磁性物質(zhì)檢測傳感器中，所述兩個磁場檢測元件之一可以被部署在從所述磁體NS軸中點起的N極側，而另一磁場檢測元件可以被部署在從所述磁體NS軸中點起的S極側，使得所述兩個磁場檢測元件中的每ー個的磁場檢測方向與如下平面平行，在所述平面中，使所述磁體的NS方向成為法線。所述偏置磁場可以被部署于在所述磁場檢測元件的磁化飽和的區(qū)域內(nèi)所設置的位置處。
參照附圖，從以下示例性實施例的描述中，本發(fā)明的其它特征將變得清楚。


圖IA和圖IB是示出本發(fā)明示例性實施例的透視圖。圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E和圖2F是用于描述本發(fā)明操作原理的平面圖。圖3A、圖3B和圖3C是用于描述本發(fā)明操作原理的曲線圖。圖4A、圖4B、圖4C、圖4D、圖4E、圖4F、圖4G和圖4H是示出在將磁阻抗元件用作磁場檢測元件的情況下的偏置磁場的元件特性和設置范圍的示圖。圖5A、圖5B、圖5C、5E、圖5F、圖5G、圖5H和圖51是示出根據(jù)本發(fā)明的磁體和磁場檢測元件的布置的示例的平面圖。圖6A、圖6B、圖6C和圖6D是分別示出根據(jù)本發(fā)明的驅動電路的電路圖。圖7A、圖7B、圖7C、圖7D和圖7E是示出根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)的移動方向和輸出信號的示例的示圖。圖8A和8B是示出根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的示例的示圖。圖9A、圖9B、圖9C和圖9D是分別示出本發(fā)明示例中的磁體和磁場檢測元件的安裝示例的透視圖。圖10是示出作為根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置的一個示例的編碼器的框圖。圖IlA和圖IlB是分別示出作為根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的磁量檢測裝置的框圖。圖12是示出作為根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的位移檢測裝置的框圖。圖13是示出作為根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的磁微粒數(shù)量檢測裝置的框圖。圖14A和圖14B是分別示出作為根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的磁力鑒別裝置的框圖。圖15是示出圖14A和圖14B的裝置中所使用的磁性物質(zhì)檢測傳感器的示例的示圖。圖16是示出在作為根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的ニ維磁分布檢測裝置中使用的磁性物質(zhì)檢測傳感器的示例的示圖。圖17A和圖17B是分別示出作為根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的ニ維磁分布檢測裝置的示圖。圖18是示出圖17A和圖17B的裝置的磁場檢測元件和磁體的布置示例的透視圖。圖19是示出圖17A和圖17B的每ー裝置的傳感器配置的示例的示圖。圖20A、圖20B、圖20C和圖20D是分別示出圖21中的裝置中所使用的磁性物質(zhì)檢測傳感器的示例的示圖。圖21是示出作為根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的ニ維磁分布檢測裝置的另ー示例的示圖。圖22是示出圖21的信號處理的示例的框圖?！D23是示出根據(jù)現(xiàn)有技術的示例的平面圖。圖24是示出根據(jù)現(xiàn)有技術的示例的透視圖。圖25是示出根據(jù)現(xiàn)有技術的另一示例的透視圖。圖26是示出根據(jù)圖25的現(xiàn)有技術的線傳感器的透視圖。圖27A、圖27B和圖27C是分別示出本發(fā)明示例性實施例的透視圖。圖28A、圖28B和圖28C是用于描述本發(fā)明操作原理的平面示圖。圖29是示出根據(jù)本發(fā)明的元件特性的曲線圖。圖30A、圖30B、圖30C和圖30D是示出根據(jù)本發(fā)明的通過介質(zhì)的接近程度方法的磁場檢測元件的阻抗的差別的示圖。圖31A、圖31B、圖31C和圖31D是用于描述根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器和介質(zhì)的移動的示圖。圖32是示出根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的第二示例性實施例的透視圖。圖33A和圖33B是用于描述圖8A和圖8B的示例性實施例的操作原理的示圖。圖34A、圖34B和圖34C是用于描述圖8A和圖8B的示例性實施例的操作原理的曲線圖。圖35A和圖35B是示出根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的示例的示圖。圖36A和圖36B是分別示出根據(jù)本發(fā)明的磁體和磁場檢測元件的布置示例的透視圖。圖37是示出圖38的編碼器中所使用的磁性物質(zhì)檢測傳感器的透視圖。圖38是示出根據(jù)本發(fā)明的編碼器的另ー示例的框圖。圖39A和圖39B是不出關于圖38中的介質(zhì)的移動的輸出信號對于時間而言的偏移。圖40是示出適合于圖38中的介質(zhì)的磁量小并且噪聲磁場(例如地磁等)大的情況的磁性物質(zhì)檢測傳感器的示例的透視圖。圖41是示出根據(jù)本發(fā)明的輸入設備的示例的透視圖。圖42是示出根據(jù)本發(fā)明的輸入設備的另一示例的透視圖。圖43是示出本發(fā)明第三示例性實施例的透視圖。圖44A、圖44B、圖44C、圖44D和圖44E是用于描述圖43的示例性實施例操作原理的示圖。
圖45A和圖45B是用于描述圖43的示例性實施例的操作原理的曲線圖。圖46A、圖46B、圖46C和圖46D是分別示出根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的磁體和磁場檢測元件的布置示例的示圖。圖47A、圖47B、圖47C、圖47D和圖47E是分別示出在使用圖43的磁性物質(zhì)檢測傳感器的情況下的介質(zhì)的移動方向和輸出信號的示例的示圖。圖48A和圖48B是分別示出根據(jù)本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的磁體12和磁場檢測元件130的安裝示例的示圖。圖49A、圖49B、圖49C和圖49D是示出磁性物質(zhì)檢測傳感器的示例的示圖。
具體實施例方式(第一示例性實施例) 現(xiàn)將參照附圖詳細描述用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式。本發(fā)明針對ー種磁性物質(zhì)檢測傳感器，其包括磁體，其產(chǎn)生磁場；以及磁場檢測元件，其用于檢測所述磁場的變化。在本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器中，所述磁場檢測元件被部署于在除了所述磁體的NS軸中點之外的點處與所述磁體的NS軸相交的平面上，其中所述磁體的NS方向作為法線，從而所述磁場檢測方向變?yōu)槠叫杏谒銎矫?，以及從所述磁體形成偏置磁場。此外，所述磁場檢測元件具有磁性薄膜，并且使得所述磁場檢測方向平行于所述磁性薄膜的膜表面。以從NS軸的徑向傾斜的方式來部署其磁場檢測方向。當磁襯底變得接近于磁體的N極或S極時，所述磁場檢測元件檢測磁場變化。偏置磁場被部署于在所迷磁場檢測元件的磁化飽和的區(qū)域內(nèi)所設置的位置處。進ー步地，存在至少兩個磁場檢測元件。關于與平面上的法線相交的所述平面上的單條直線而線性對稱地部署所述兩個磁場檢測元件。所述磁性檢測元件輸出與所述兩個磁場檢測元件的輸出之和對應的信號。所述兩個磁場檢測元件串聯(lián)。檢測所連接的兩個磁場檢測元件的兩端上生成的電壓。因此輸出檢測到的信號。更進一歩地，本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置通過使用磁性物質(zhì)檢測傳感器或磁性物質(zhì)檢測線傳感器來執(zhí)行磁性物質(zhì)的檢測。本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置輸出如下信號，所述信號與在磁性物質(zhì)被檢測之前的輸出和在磁性物質(zhì)檢測傳感器中檢測磁性物質(zhì)時的輸出之間的差對應。圖IA示出本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的基本配置。圖IB示出用于高精度檢測的配置(包括兩個磁場檢測元件)。磁性物質(zhì)檢測傳感器I包括磁體12和磁場檢測元件13、14，其中，這些磁場檢測元件13、14被部署在如下平面上，所述平面在NS軸中點與N極之間的部分穿過，其中磁體12的NS軸作為法線。磁場檢測元件13包括磁性膜15，其形成在非磁性襯底21上；以及電極17、18 ；以及磁場檢測元件14包括磁性膜16，其形成在非磁性襯底22上；以及電極19、20。使得磁性膜的姆ー長度方向與磁場檢測方向對應。包含磁性材料的介質(zhì)23變?yōu)榻咏诖朋w12的N扱，以通過磁場檢測元件13、14在該情況下檢測磁場變化。最期望的是，磁場檢測元件13、14是磁阻抗元件。然而，可以使用可在偏置磁場下操作的任意磁場檢測元件。具體地說，沒有對磁場檢測元件13、14的限制。也可以采用例如GMR等的磁場檢測元件。磁場檢測元件13、14在磁體12的NS方向上經(jīng)受強磁場。在此情況下，最期望的是，通過具有較大反磁場的薄膜來形成這種元件，以抑制其影響。對于用于形成磁場檢測元件的非磁性襯底21、22，可以使用玻璃襯底、陶瓷襯底或硅襯底等?？善谕氖?，選擇具有接近于要形成的磁性膜的熱膨脹系數(shù)的襯底。雖然在圖IA和圖IB中以連接三個磁性圖案的Z字型形式來形成磁性膜15、16，但這種實現(xiàn)方式僅是ー個示例。如果采用在兩個磁場檢測元件中具有相同的磁場檢測方向的磁性膜圖案，并且獲得近似相同的靈敏度，則沒有具體限制。在關于電極17、18、19、20的布置或形狀方面也沒有具體限制?，F(xiàn)將參照圖2A至圖2F以及圖3A至圖3C描述本發(fā)明的檢測原理。雖然在以下描述中將把對于高精度檢測有效的圖IB的配置描述作為示例，但在圖IA的配置中，磁場檢測元件的操作也是相似的。在圖2A至圖2F中，磁場檢測元件13、14的y方向是磁場檢測方向，并且阻抗根據(jù)將要施加的磁場的y方向分量而變化。在此，圖2A是當從上方觀看圖IB時的視圖，圖2B示出當從側面觀看圖IB時的視圖，圖2C示出當從前面觀看圖IB時的視圖。
磁場檢測元件13、14在彼此相反的方向上經(jīng)受來自磁體12的偏置磁場Hb。進ー步地，通過在平行于磁體12的NS軸的方向(圖2B的z方向)以及垂直于NS軸的方向(圖2B的X方向)上移動磁場檢測元件，可以連續(xù)地并且緩和地變化偏置磁場的幅度，如圖2D和圖2E所示。此外，以相對于NS軸的徑向成角度的方式來部署磁場檢測方向，由此特定地允許通過z方向上的移動來緩和地變化偏置磁場。通過采用這種方法，可以有效地使用需要偏置設置的磁場檢測元件。在圖2C中，介質(zhì)23變得接近于磁體12的磁極表面。結果，介質(zhì)23相對于NS軸被對稱地磁化，從而磁場檢測元件13、14在彼此相反的方向上經(jīng)受磁場Hm。雖然最期望允許介質(zhì)23變得接近于磁極表面，但如圖2F所示，即使使得介質(zhì)23平行于NS軸而變得接近于磁極表面，也可以檢測與圖2C相似的磁場變化。圖3A是根據(jù)磁場檢測方向的位置的磁場分布。取決于介質(zhì)23的存在或不存在，執(zhí)行從實線的分布到虛線的分布的變化。磁場檢測元件13、14被布置在除了該磁場分布的中心附近部分之外的變化較小的位置處。圖3B示出元件特性的示例。該元件關于磁場的幅度具有偶函數(shù)所表示的特性，并且從而其輸出單調(diào)下降。在沒有介質(zhì)23的狀態(tài)下，磁場檢測元件13、14的偏置點位于-Hb和Hb的位置。由于介質(zhì)23的接近，這些偏置點分別偏移到-(Hb-Hm)和(Hb-Hm)。磁場檢測元件13和磁場檢測元件14此時的阻抗變化Λ Z是相同的。通過對這些阻抗變化求和，可以獲得2 Λ Z的變化。圖3C示出在施加了外部磁場Hex的情況下的變化。元件特性和偏置點與圖3B相似。磁場檢測元件13和14的偏置點分別偏移到-Hb+Hex和Hb+Hex。結果，產(chǎn)生阻抗輸出Δ Zb和Λ Za。如果相對于元件特性的線性，外部磁場足夠小，則Λ Zb+ Δ Za變?yōu)榈扔诹?。通過以該方式檢測磁場檢測元件13、14的阻抗值之和，消除外部磁場，從而可以檢測僅由介質(zhì)13引起的變化。即使在磁體的NS極相反的情況下，這種檢測原理也是相同的。圖4Α至4Η示出在將磁阻抗元件用作磁場檢測元件的情況下的偏置磁場的設置范圍和元件特性。此外，在曲線圖下面示出磁性膜的磁疇結構的模型示圖。圖4Β、圖4C和圖4D分別與圖4A中小于-He的范圍、從-He至+He的范圍以及大于+He的范圍對應。圖4F、圖4G和圖4H分別與圖4E中小于-He的范圍、從-He至+He的范圍以及大于+He的范圍對應。磁場檢測方向是磁性膜的圖案長度方向。圖4A的曲線圖表示當對圖案長度方向(圖4B至圖4D中的E方向)給出磁各向異性時所獲得的磁場阻抗特性。此時，在使得零磁場成為中心的土He的范圍內(nèi)，磁性膜采取這樣的磁疇結構沿著E方向在彼此相反的方向上具有磁化的區(qū)域被混合。在土He之外的區(qū)域內(nèi)，在所施加的磁場H的方向上，磁化區(qū)域增長，以采取這樣的結構磁化M彼此對準。圖4E的曲線圖是在對圖案寬度方向(圖4F至4H中的E’方向)給出磁各向異性的情況下所獲得的特性。同樣，在此情況下，在使得零磁場成為中心的土He的范圍內(nèi)，磁性膜相似地采取這樣的磁疇結構沿著E’方向在彼此相反的方向上具有磁化的區(qū)域被混合。在土He之外的區(qū)域內(nèi)，磁化朝著所施加的磁場H的方向旋轉，以采取這樣的結構磁化M彼此對準。通常，在圖4E的特性中使用磁阻抗元件，在陰影表示的磁場范圍B或B’內(nèi)設置偏置磁場Hb。 然而，在此情況下，設置范圍的寬度非常窄，并且最大取得大約20e至30e。反之，當在磁場范圍A或A’內(nèi)設置偏置磁場時，靈敏度降低，但大大地加大了可以獲得與B或B’相似的靈敏度不均勻性的范圍，從而設置范圍被加寬到IOOe至200e的寬度。此外，當在圖4A的特性中的A或A’的磁場范圍內(nèi)設置偏置磁場時，相似地發(fā)生這樣的現(xiàn)象。由于在圖2A至圖2F的配置中通過磁場檢測元件相對于磁體的布置來確定偏置點，因此可以在磁場范圍A或A’內(nèi)大大地放寬用于在合理的偏置點處設置偏置磁場的布置的位置精度。在圖IB的配置中，例如，磁場檢測元件13可以在磁場范圍A內(nèi)設置偏置磁場Hb，而磁場檢測元件14可以在磁場范圍A’內(nèi)設置偏置磁場Hb。由于在磁場范圍A或A’內(nèi)，磁性膜內(nèi)的磁場檢測方向上的磁化基本飽和，因此即使外部磁場變化，也難以發(fā)生之后跟隨有磁壁的移動的磁滯現(xiàn)象或噪聲。因此，雖然靈敏度降低，但沒有大大降低關于靈敏度/噪聲比的特性。圖5A至51示出磁體和磁場檢測元件的布置的示例。作為磁場檢測元件的布置，除了圖2A的布置之外，還可以采用圖5A所示的配置，在該配置中，磁場檢測元件13、14被部署在磁場12的兩側。此外，可以采用圖5B所示的使用磁場檢測元件130的布置，以通過傳導圖案800來將磁性膜15、16串聯(lián)，在磁場檢測兀件130中,磁性膜15、16形成在相同的襯底210上。注意，由于在圖5A的配置中，由磁場檢測兀件13、14關于磁場12的布置誤差而引起磁場很大地變化，因此期望圖2A和圖5B的配置，其關于磁場檢測元件的位置變化具有小的磁場梯度。此外，在制造的檢查過程中執(zhí)行特性檢驗等的情況下，期望圖5C的配置，其中，提供中點電極18，從而具有用于單獨地評估兩個磁場檢測元件13、14的能力。圖示出使用輔助磁體120、121的配置。圖5E示出使用輔助磁體120的配置。這兩種配置也是ー種用于將磁場施加到介質(zhì)的布置，以增強發(fā)生在介質(zhì)中的磁化的磁場檢測元件的磁場檢測方向分量，并且在檢測等之前，有效地作用于具有大量剩磁的介質(zhì)。在這種配置的情況下，由干與輔助磁體120或121不存在的情況相比，因元件的位置偏移而導致的磁場變化變得非常大，因此本發(fā)明非常有效，本發(fā)明可以放寬位置精度。同樣，在圖5F、圖5G的配置中，使用輔助磁體120。圖5F示出提供單個磁場檢測元件的配置。該配置是這樣的配置其適用于在允許磁場檢測方向具有與NS軸徑向的角度的同時，安全地磁化介質(zhì)，以允許穩(wěn)定的檢測。在檢測磁量的梯度的情況下，如圖5G所示，還可以采用如圖5G所示的配置，其中，磁場檢測元件13、14被部署在磁體12和輔助磁體120這兩個磁體之間。在這種配置中，由于在相同方向上關于兩個元件施加偏置磁場，因此執(zhí)行普通差分檢測。圖5H和圖51示出磁場檢測元件的配置的示例。圖5H示出如下示例傳導圖案800 (例如銅等)形成在襯底210上，在襯底210上形成磁性膜。當采用調(diào)整膜厚度等的方法，從而取得與磁性膜的阻值相同程度的阻值時，可以將該磁場檢測元件用作電阻器，用于消除由于靜電容而導致的噪聲。圖51示出示例磁性膜被傳導膜所覆蓋，其中，在磁性膜和傳導膜之間有絕緣膜(未示出)。當電極18接地時，這種配置的磁場檢測元件充當電子屏蔽。圖6A至圖6D示出在將磁阻抗元件用作磁場檢測元件的情況下的驅動電路。振蕩單元是使用CMOS的脈沖振蕩電路。這種電路配置是最期望的，但是并不特別限于這種電路 配置。通過AC耦合，使得脈沖電流在元件中流動，作為在正方向和負方向上交替翻轉的電流，以有利地減少磁性膜的磁滯現(xiàn)象。雖然檢測電路具有使用ニ極管的配置，但可以甚至以使用開關的方法來相似配置檢測電路?？梢詫D6A的驅動電路應用于圖2A至圖2F以及圖5A和圖5C的配置。兩個磁場檢測元件13、14的相應ー個電極接地。因此，在檢測之后，對與各個阻抗值對應的輸出相加。因此而獲得的相加后的輸出被輸出為Vout。在這種電路中，其后，通過執(zhí)行兩個磁場檢測元件的檢測來監(jiān)控輸出SI、S2，可以由所述兩個磁場檢測元件來単獨測試偏置磁場的平衡或靈敏度不均勻性、或不滿意的操作
坐寸ο圖6B的驅動電路是這樣的電路配置將偏移量的平衡調(diào)整功能和重置功能添加到圖6A的電路。在存在兩個磁場檢測元件的任意靈敏度不均勻性的情況下，由平衡調(diào)整功能來補償這種靈敏度不均勻性。重置功能用于根據(jù)ニ極管的溫度特性或與基準介質(zhì)相比的檢測來校正輸出電平變化。圖6C示出如下示例兩個磁場檢測元件串聯(lián)，以允許由與現(xiàn)有技術單個元件對應的電路來進行驅動操作。該電路是已經(jīng)最大程度地展示出本發(fā)明的配置的電路。與現(xiàn)有技術相比，電路規(guī)?？梢詼p小。圖6D是在有靜電容受纜線的牽引等的的影響的情況下有效的電路。當兩個磁場檢測元件的相同量級的阻值的電阻器50被部署在磁場檢測元件等的附近時，靜電容產(chǎn)生的噪聲被移除，從而可以進行高精度檢測?，F(xiàn)將描述檢測介質(zhì)的方法?？梢栽诮橘|(zhì)被停止的狀態(tài)下執(zhí)行介質(zhì)的檢測，并且可以在相對于傳感器移動介質(zhì)的同時連續(xù)執(zhí)行介質(zhì)的檢測。在采用平行于磁體的磁極表面移動介質(zhì)以連續(xù)檢測介質(zhì)的方法的情況下，可期望的是，在垂直于磁場檢測元件的磁場檢測方向的方向上移動介質(zhì)。圖7A至圖7E示出介質(zhì)的移動方向和輸出信號的例子。圖7A和圖7B示出在垂直于磁場檢測元件的磁場檢測方向的方向上移動條形介質(zhì)的情況下的輸出示例。在這個移動方向上，檢測與圖案的磁量對應的安裝。反之，在平行于磁場檢測方向移動所述介質(zhì)的情況下的輸出導致了如圖7C至圖7E所示的輸出。當圖案變得良好吋，將關于單個圖案出現(xiàn)兩個峰值。除了為了避免來自用于介質(zhì)的承載系統(tǒng)(例如電機等)的噪聲磁場而限制磁場檢測方向的情況之外，可期望的是，如圖7A和圖7B所示，在垂直于磁場檢測方向的方向上移動介質(zhì)?，F(xiàn)將描述第一示例性實施例的實際示例。圖8A和圖SB示出根據(jù)該示例的磁性物質(zhì)檢測傳感器。在圖8A和圖8B中分別示出當從上方觀看磁性物質(zhì)檢測傳感器I的內(nèi)部時的示圖以及當從側面觀看它時的示圖。磁體12、磁場檢測元件130和屏蔽24被集成地保持在固定器26內(nèi)，并被部署在殼體25內(nèi)。殼體的外觀具有大約6X6X3mm3的尺寸。與現(xiàn)有技術相比，可以實現(xiàn)更小型化的配置。作為磁體12,使用具有ImmX Imm磁極區(qū)以及I. 6mm高度的釹磁體。在與介質(zhì)23相對的殼體表面上，產(chǎn)生具有大約IKOe的磁場。磁體12和磁場檢測兀件130之間的間隔
是O. 3mmο磁場檢測元件130被部署在距與介質(zhì)23相対的磁極的平面的高度為O. 6mm的位置處，其中，誤差精度是O. 1mm。施加200e至400e的偏置磁場。磁場檢測元件130被調(diào)整，從而磁性膜15、16形成在襯底210上，并且兩個磁性膜串聯(lián)，從而電極17、20分別形成在其兩側。作為襯底210，使用具有O. 2mm厚度的鈦酯鈣陶瓷襯底。通過以下方式來形成磁性膜15、16 :通過濺射エ藝形成具有正磁致伸縮的基于Fe-Ta-C的磁性材料作為膜，其后，通過離子銑削對其執(zhí)行處理，從而取得Z字型形狀，從而連接如下圖案，所述圖案具有30 μ m寬度、Imm長度以及1800nm膜厚度。Cu被用于電極17、20與磁性膜15、16之間的連接，并且由剝離エ藝來形成。以覆蓋磁性膜的方式，通過旋轉涂敷エ藝和光刻エ藝，在除了電極之外的襯底上形成保護膜(未示出)。電極17、20通過端子27電連接到外部驅動電路板29。當通過端子27將高頻電流施加到磁場檢測元件130時,該磁場檢測元件操作為磁阻抗元件。屏蔽24由具有O. 25mm板厚度的78%的Ni坡莫合金板來形成，并且被部署以使得環(huán)繞磁場檢測元件130和磁體12。殼體25由具有O. 2mm厚度的磷青銅來形成，其中，對與介質(zhì)23相対的表面實現(xiàn)無電鍍鍍Ni。殼體25通過端子28電連接到外部驅動電路板29的接地。標號30所標明的部分是焊料。由于該示例中將磁阻抗元件用作磁場檢測元件，因此磁場檢測靈敏度是高的，而在磁場阻抗特性中可以獲得滿意的線性的范圍是窄的。當靈敏度大于該范圍時，在兩個磁場檢測元件處關于噪聲磁場的消除效果降低。為此，通過磁屏蔽24來減少噪聲磁場在改進介質(zhì)的檢測精度方面展現(xiàn)出很大優(yōu)勢。此外，由于使用了高頻電流，因此存在這樣的情況由于關于介質(zhì)的靜電容，可能在傳感器輸出中出現(xiàn)偏移。殼體25還具有作為電子屏蔽的功能，因此穩(wěn)定了磁場檢測元件的操作。圖9A至圖9D示出安裝磁體12和磁場檢測元件130的方法的另ー示例。在圖9A的示例中，通過焊料30將磁場檢測元件130安裝在印制電路板32上，焊料30在印制電路板32上進行橋接。磁場檢測元件130的兩端通過端子27連接到外部驅動電路。在通過使用夾具等執(zhí)行關于磁場檢測元件130的定位的狀態(tài)下，磁體12通過粘接劑等而固定在印制電路板32上。在圖9B的示例中，磁場檢測元件130被表面貼裝在印制電路板32上，而磁體12被部署在印制電路板32的孔處。在圖9C的示例中，通過粘接劑等將磁體12和磁場檢測元件130安裝在印制電路板32上，由磁場檢測元件130的板的厚度來確保高度方向上的位置精度。通過引線鍵合エ藝等來執(zhí)行電極的連接。在圖9A至圖9D中，標號31標明的部分是銅配線。在圖9D的示例中，用于消除基于靜電容的噪聲的電阻器50被安裝在板上，在所述板上安裝了磁場檢測元件130。圖10示出作為使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的編碼器。在圖10中，標號I標明的部分是磁性物質(zhì)檢測傳感器，標號2標明的部分是磁性物質(zhì)檢測裝置，標號33標明的部分是驅動電路。作為磁性物質(zhì)檢測傳感器1，例如，可以使用圖8A和圖8B的配置。作為驅動電路33，例如，可以使用圖6C的電路。介質(zhì)231被調(diào)整，從而以預定間隔來部署磁性材料。除了處理磁性材料的介質(zhì)之外，還可以采用通過印制(例如磁薄膜或磁墨水的圖案等)而形成的介質(zhì)。
當介質(zhì)231關于磁性物質(zhì)檢測傳感器I而相對移動時，輸出Vout變化，從而由比較器35以基準電壓Vref作為基準而對輸出變化進行脈動。此外，通過由計數(shù)器36對磁性物質(zhì)檢測裝置的脈沖信號進行計數(shù)，該磁性物質(zhì)檢測裝置運行為編碼器。本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器還關于打印介質(zhì)(例如磁墨水等)具有足夠的靈敏度，并且在介質(zhì)的選擇方面沒有限制。在打印介質(zhì)的情況下，可以容易地變化間距和形狀。因此，可以構成低成本并且可廣泛使用的編碼器。圖IlA和圖IlB示出作為使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器I的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的磁量檢測裝置。在這些圖中，標號I標明的部分是磁性物質(zhì)檢測傳感器，標號2標明的部分是磁性物質(zhì)檢測裝置，在標號33標明的電路組件是驅動電路。作為磁性物質(zhì)檢測傳感器1，例如，可以使用圖8A和圖8B的配置。作為驅動電路33，例如，可以使用圖6C的電路。以下將描述磁量檢測裝置的操作。首先，在基準介質(zhì)230如圖IlA所示而接近于傳感器驅動電路33的狀態(tài)下，或者在沒有介質(zhì)230的狀態(tài)下，使得存儲器38通過A/D轉換器37存儲傳感器驅動電路33的輸出Vtl作為數(shù)字信號。其后，如圖IlB所示，使得將要檢測的介質(zhì)23變得接近于磁性物質(zhì)檢測傳感器1，以計算此時的輸出與存儲在存儲器38中的Vtl之間的差，從而檢測磁量。在此情況下，CPU 39執(zhí)行算木處理。本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器輸出與兩個磁場檢測元件的阻抗值之和對應的信號。為此，當傳感器単元和驅動電路之間的連接纜線長等時，存在這樣的情況由于關于外圍的耦合電容的影響，可能出現(xiàn)輸出的偏移。在此意義上，關于Vtl的差的檢測變成有效手段。因此，可以實現(xiàn)緊致和高精度的磁量檢測裝置。如果例如使用了圖6B的驅動電路等，則甚至可以通過模擬電路執(zhí)行與圖IlA和圖IlB的相似的信號處理。圖12示出作為使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的位移檢測裝置。標號I標明的部分是磁性物質(zhì)檢測傳感器。標號2標明的部分是磁性物質(zhì)檢測裝置。標號33標明的部分是驅動電路。在標號1200標明的電路組件處對位置進行計算。作為磁性物質(zhì)檢測傳感器1，例如，可以使用圖8A和圖SB的配置。作為驅動電路33，例如，可以使用圖6C的電路。在圖12中，在介質(zhì)232上形成漸變圖案，在所述漸變圖案中，磁性材料的密度變化。
介質(zhì)232固定在相對于磁性物質(zhì)檢測傳感器移動的對象上，以由磁性物質(zhì)檢測傳感器來檢測磁量，由此具有檢測對象的移動量的能力。在圖12的配置中，當對象位于特定位置時有Vtl時，可以以該位置作為基準來檢測位移量?？梢酝ㄟ^印制(例如磁墨水等)形成漸變圖案，并且圖案的密度梯度或長度的變化也是容易的。因此，可以實現(xiàn)具有高自由度的低成本位移檢測裝置。圖13示出作為使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的磁微粒數(shù)量檢測裝置。標號I標明的部分是磁性物質(zhì)檢測傳感器。標號2標明的部分是磁性物質(zhì)檢測裝置。標號33標明的部分是驅動電路。在標號1300標明的電路組件處，計算微粒數(shù)量。作為磁性物質(zhì)檢測傳感器1，例如，可以使用圖8A和圖SB的配置。作為驅動電路33，例如，可以使用圖6C的電路。這種磁微粒數(shù)量檢測裝置適合于檢測在例如醫(yī)療診斷中使用的標記磁微粒等。由于來自磁微粒的磁場十分弱，因此可期望的是，在使得樣本233連續(xù)接近于磁性物質(zhì)檢測傳感器I的狀態(tài)下，檢測基準介質(zhì)230與磁微粒所附著的樣本233之間的差。通過使用已經(jīng)從輸出差以及輸出的校準數(shù)據(jù)而預先創(chuàng)建的微粒的數(shù)量，計算微粒的數(shù)量。由于本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器可以使用高靈敏度磁場檢測元件，因此可以進行非接觸狀態(tài)下的檢測。結果，可以減少基于微粒的吸附的檢測誤差。因此，可以實現(xiàn)緊致和高精度的磁微粒數(shù)量檢測裝置。圖14A和圖14B示出作為使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的磁力鑒別裝置。標號I標明的部分是磁性物質(zhì)檢測傳感器，標號2標明的部分是磁性物質(zhì)檢測裝置，標號33標明的部分是驅動電路。在標號1401標明的電路組件處，輸出真實性驗證結果。在標號1402標明的電路組件處，輸出類型確定結果。如圖14A所示，磁カ鑒別裝置對介質(zhì)的檢測波形與已經(jīng)預先存儲的正常波形數(shù)據(jù)進行比較，以驗證介質(zhì)的真實性。如圖14B所示，磁力鑒別裝置確定介質(zhì)的類型?？梢詫⑦@兩個示例用于對票據(jù)等的判斷或鑒別。具體地說，在圖14A的示例中，來自磁性物質(zhì)檢測傳感器I的輸出信號通過A/D轉換器37被放入CPU 39作為數(shù)字信號。在此情況下，在存儲器38中預先存儲正常波形數(shù)據(jù)。在CPU 39的比較單元43處，對檢測波形和正常波形彼此進行比較，由此執(zhí)行真實性驗證。在圖14B的示例中，在存儲器38中預先存儲每種介質(zhì)的正常波形數(shù)據(jù)。來自磁性物質(zhì)檢測傳感器I的輸出信號通過A/D轉換器37被相似地放入CPU 39中作為數(shù)字信號，從而在CPU 39的比較單元43處，比較檢測波形和存儲器38的每一介質(zhì)的波形，由此執(zhí)行介質(zhì)的類型確定。作為圖14A和圖14B的磁性物質(zhì)檢測傳感器1，可以使用圖15的配置。在圖15中，標號分別附屬于與圖8A和圖SB相同的部分。在圖15中，在上部和下部受約束的狀態(tài)下，介質(zhì)23在通道中行進。磁性物質(zhì)檢測傳感器I被部署在輸送路徑形成構件34和340內(nèi)，輸送路徑形成構件34和340形成上述通道。因此，可以實現(xiàn)高可靠性磁力鑒別裝置，其中，傳感器不占用空間，并且介質(zhì)不堵塞。因為本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器是緊致的，并且與現(xiàn)有技術MR元件相比，可以使用具有十分高的靈敏度的磁阻抗元件等，所以可以實現(xiàn)這種配置。圖16以及圖17A和圖17B中的每ー個示出作為使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的ニ維分布檢測裝置。圖17A和圖17B中的標號15、16標明的部分是磁性物質(zhì)檢測傳感器I的磁性膜。標號2標明的部分是磁性物質(zhì)檢測裝置。圖16示出傳感器単元的配置，其中，以垂直于介質(zhì)23的行進方向的方式以直線來布置磁性物質(zhì)檢測傳感器I。各個磁性物質(zhì)檢測傳感器具有例如與圖15相似的配置。關于各個磁性物質(zhì)檢測傳感器來布置屏蔽，因此防止磁性物質(zhì)檢測傳感器之間的干擾。圖17A和圖17B分別示出包括驅動電路的裝置配置。在圖17A中，振蕩電路是共用的，對于每個磁性物質(zhì)檢測傳感器布置有圖6C的驅動電路。通過開關40的切換來依次讀入磁性物質(zhì)檢測傳感器的輸出，并且磁性物質(zhì)檢測傳感器的輸出通過A/D轉換器37而被輸出到CPU 39。CPU 39通過使用傳感器信號來執(zhí)行算木處理。因此，可以獲得ニ維磁分布。在圖17B中，每ー磁性物質(zhì)檢測傳感器的開/關受控于AND電路41。通過依次切換均為開啟的傳感器，執(zhí)行與圖17A相似的檢測。與圖17A相似，標號37標明的電路組件是A/D轉換器，標號39標明的電路組件是CPU。在使用現(xiàn)有技術高靈敏度磁場檢測元件的磁性物質(zhì)檢測傳感器中，對于圖16所 示的傳感器單元的驅動操作，需要非常大規(guī)模的電路。另ー方面，使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器，從而可以減小空間。當安裝磁體和磁場檢測元件時，例如，可以采用這樣的安裝形式多個磁場檢測元件130和多個磁體12被部署在與圖18所示相同的印制電路板320上。作為傳感器單元的配置，除了圖16之外，還可以類似地采用圖19的配置等。在圖18和圖19中，相同的標號分別附屬于圖9A至圖9D的相同部分。圖20A至圖20D以及圖21示出作為使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的ニ維磁分布檢測裝置的另ー個示例。在圖21中，示出每個磁性物質(zhì)檢測傳感器I的磁場檢測元件150。圖20A示出這樣的配置以直線部署圖的配置，其中，按預定間隔來布置具有彼此相反的極性的磁體以及磁場檢測元件150，并且在其中彼此鄰近的兩個磁場檢測元件和這兩個磁場檢測元件之間的磁體構成單個磁性物質(zhì)檢測傳感器。此外，部署磁屏蔽242，從而環(huán)繞除了與介質(zhì)相對的平面之外的磁體2和磁場檢測元件150的整個布置。圖20B示出這樣的配置以直線部署圖IA的配置。按預定間隔部署具有相同極性的磁體2以及磁場檢測元件150。圖20C示出由延長的磁體2來替換圖20B的磁體的配置。圖20D示出這樣的配置以直線部署圖5F的配置。如圖20D的右邊曲線圖所示，元件的檢測靈敏度Sx和施加到介質(zhì)的磁場的檢測方向分量Hx關于直線方向交替増大或減小。為此，由產(chǎn)生的磁化的幅度來補償具有低檢測靈敏度的區(qū)域。因此，可以進行沒有不均勻性的檢測。在此，通過布置圖20A至圖20D所示的本發(fā)明的多個磁性物質(zhì)檢測傳感器，構成磁性物質(zhì)線傳感器。此外，本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置通過使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器或磁性物質(zhì)線傳感器來執(zhí)行磁性物質(zhì)的檢測。圖21示出包括所述驅動電路的裝置配置。振蕩電路是共用的，對每個相應磁場檢測元件布置驅動電路。在圖21中，相同的標號分別附屬于圖17A的相同部分。圖22示出在使用該配置的情況下的信號處理的示例。這種信號處理應用于磁性物質(zhì)檢測線傳感器的配置。通過由圖22所示的加法単元42將來自兩個(多個)磁場檢測元件的輸出相加，在移除噪聲磁場的影響的同時，可以自由設置檢測的位置和寬度。在圖22中，通過來自傳感器的布置的兩個傳感器(2的倍數(shù)的単元=偶數(shù)単元)的加法來執(zhí)行類似于差分檢測的處理。在該配置中，雖然驅動電路變得較大，但可以僅通過變化信號處理部分而不更換傳感器單元來實現(xiàn)與各種介質(zhì)的一致。因此，可以實現(xiàn)極度高性能的磁分布檢測裝置。(第二示例性實施例)現(xiàn)將描述用于實現(xiàn)本發(fā)明的另ー示例性實施例。磁場檢測元件被部署在如下平面上，所述平面位于如下磁極的相對磁極側上，且磁體的NS方向作為法線，其中磁性物質(zhì)從磁體的NS軸中點起接近于磁體的所述磁極，從而從所述磁體施加的偏置磁場被部署于在所述磁場檢測元件的磁化飽和的區(qū)域內(nèi)所設置的位置處。此外，磁場檢測元件被部署在與如下磁極的相對側磁極的平面相同的平面上，其 中磁性物質(zhì)變得接近于磁體的所述磁極。磁體和磁場檢測元件安裝在相同板上。此外，存在至少兩個磁場檢測元件，并且它們關于與所述平面上的法線相交的所述平面上的單條直線而被線性對稱地部署。輸出與所述兩個磁場檢測元件的輸出之和對應的信號。圖27A至圖27C示出第二示例性實施例的基本配置。圖27A至圖27C分別示出本發(fā)明示例性實施例，其中，磁場檢測元件13的布置彼此不同。在圖27A中，磁性物質(zhì)檢測傳感器I包括磁體12和磁場檢測元件13，其中，磁場檢測元件13被部署在與磁體12的N極的平面相同的平面上。磁場檢測元件13包括磁性膜15和電極17、18，磁性膜15和電極17、18形成在非磁性襯底21上，其中，磁性膜15的長度方向與磁場檢測方向對應。包含磁性材料的介質(zhì)23變得接近于磁體12的S扱，以由磁場檢測元件13在此情況下檢測磁場變化。在圖27B中，磁場檢測元件13被調(diào)整，從而非磁性襯底21的后表面被部署在與磁體12的N極的平面相同的平面上。其它組件與圖27A的組件相似。雖然磁場檢測元件13可以位于更加遠離介質(zhì)23的位置，如圖27C所示，但從安裝的簡易性的觀點來看，期望圖27A或圖27B的布置。圖27A的配置是適合于焊接安裝等的配置。圖27B示出適合于通過引線鍵合安裝等的配置。對于電極17、18，可以選擇符合于這些電極的諸如Cu或Al等的材料。雖然在圖27B的配置中必須使得非磁性襯底21的厚度是磁體12的NS軸的一半或更少，但在圖27A中可以確保等于NS軸的厚度。在為了實現(xiàn)磁性物質(zhì)檢測傳感器I的薄結構的目的而縮短磁體12的NS軸的情況下，從襯底21的強度的觀點來看，期望圖27A的配置?，F(xiàn)將參照圖28A至圖28C以及圖29來描述本發(fā)明的檢測原理。雖然在以下描述中將通過采用圖27A的配置作為示例來進行描述，但在圖27B的配置中，檢測原理也是完全相同的。圖28A是當從上方觀看圖27A的狀態(tài)時的示圖，圖28B是當從側面觀看圖27A的狀態(tài)時的示圖。在圖28A至圖28C中，磁場檢測元件13使得垂直于磁體12的NS軸的x方向與磁場檢測方向對應。在此情況下，磁場檢測兀件13經(jīng)受來自磁體12的偏置磁場Hb。偏置磁場Hb相對于平行于磁體12的NS軸的z方向上的位置而大大地變化。在此情況下，如果磁體12和磁場檢測元件13安裝在例如相同的板等上，則可以容易地獲得位置精度。此外，在磁性膜的膜厚度方向上，磁場檢測元件13經(jīng)受來自磁體12的較大的磁場Hz。然而，由于反磁場很大，因此對磁場檢測元件的特性沒有大的影響。
圖28C示出取決于z方向上的位置的偏置磁場Hb的分布，其根據(jù)介質(zhì)23的存在或不存在而從實線分布變化為虛線分布。如在圖28的布置的情況下那樣，在關于NS軸的中心接近于介質(zhì)23的一側偏置磁場減小的方向上，以及在遠離介質(zhì)23的一側偏置磁場增大的方向上，磁場變化。圖29示出元件特性的ー個示例。磁場檢測元件具有關于磁場的幅度的偶函數(shù)所表示的特性，從而其阻抗值單調(diào)減少。在沒有介質(zhì)23的情況下，磁場檢測元件13偏置點位于Hb的位置。由于介質(zhì)23的接近，偏置點偏移到(Hb + Hm)的點。此時的阻抗變化Λ Z取
得負值。圖30Α至圖30D示出由介質(zhì)的接近方法引起的磁場檢測元件的阻抗變化的差別。圖30Α和圖30Β示出在介質(zhì)23變得接近于相對于磁場檢測元件13較遠的磁極的情況下的變化，圖30C和圖30D示出介質(zhì)23變得接近于相對于磁場檢測元件13較近的磁極的情況下的變化。在圖30Α和圖30Β中，介質(zhì)23引起的磁場變化Hm發(fā)生在偏置磁場Hb增大的方向上。即使執(zhí)行從圖30Α和圖30Β的點O到點P和點Q的偏移，在磁場檢測元件的特性方·面也沒有問題。另ー方面，在圖30C和圖30D中，磁場變化Hm發(fā)生在偏置磁場Hb減小的方向上。當偏置磁場變化Hm從點O偏移到點P’、Q’吋，阻抗值從增大變化為減小。結果，變化將與介質(zhì)23的磁量不一致。在圖30Α至圖30D中，雖然參照圖4Ε的特性進行描述，但在特定磁場范圍內(nèi)，特性是不穩(wěn)定的，其中，零磁場也在圖4Α的特性的情況下作為中心。當操作點進入該區(qū)域時，結果是不滿意的操作。如上所述，在介質(zhì)的磁量較大的使用目的的情況下，期望圖30Α和圖30Β的接近方法?，F(xiàn)將描述根據(jù)本發(fā)明的檢測介質(zhì)的方法?？梢栽诮橘|(zhì)被停止的狀態(tài)下執(zhí)行介質(zhì)的檢測，或者，可以在相對于傳感器移動介質(zhì)的同時連續(xù)執(zhí)行介質(zhì)的檢測。圖31Α至圖31D示出在平行于磁體的磁極表面移動介質(zhì)的同時連續(xù)執(zhí)行檢測的情況下的介質(zhì)的移動方向和輸出信號的示例。圖31Α和圖31Β示出在垂直于磁場檢測元件的磁場檢測方向的方向上移動條形介質(zhì)的情況下的輸出示例。在這個移動方向上，在具有磁力的區(qū)域穿過磁極上的部分的時序處，檢測到與圖案的磁量對應的峰值。反之，圖31C和圖31D示出平行于磁場檢測方向而移動所述區(qū)域的情況下的輸出。結果，時序偏移到某種程度,過沖(overshoot)出現(xiàn)在與磁量對應的峰值的兩側。為此，在一般磁量檢測中，可期望的是，如圖31A和圖31B所示，在垂直于磁場檢測方向的方向上移動所述區(qū)域?，F(xiàn)將描述在以良好精度檢測非常小的磁量中有效的配置。圖32示出使用磁體12和兩個磁場檢測元件13、14的配置。與圖I類似，這些組件被布置在相同的平面上。在圖32中，相同的標號分別附屬于與圖I相同的部分。在該方向上所布置的狀態(tài)下，布置磁場檢測元件13、14，其中，磁場檢測被校準。將參照圖33A和圖33B以及圖34A和圖34C來描述該配置中的檢測原理。圖33A示出當從上方觀看圖32的配置時的示圖，圖33B是當從前面觀看圖32的配置時的示圖。在圖33A和圖33B中，磁場檢測元件13、14具有y方向上的磁場檢測方向，并且在彼此相反的方向上經(jīng)受來自磁體12的偏置磁場Hb。與圖27A至圖27C的情況相似，可以根據(jù)磁體12的NS之間的距離以及磁場檢測元件的位置來合適地設置偏置磁場的幅度。
介質(zhì)23關于磁體12的NS軸被對稱地磁化，從而磁場檢測元件13、14在彼此相反的方向上經(jīng)受磁場Hm。圖34A示出磁場檢測方向上根據(jù)位置的磁場分布，其取決于介質(zhì)23的存在或不存在而從實線的分布變化到虛線的分布。磁場檢測元件13、14被部署在除了磁場分布的中心附近的部分之外的變化較小的部分處。圖34B示出元件特性的示例。這些元件具有關于磁場的幅度的偶函數(shù)所表示的特性，從而阻抗值單調(diào)減少。在沒有介質(zhì)23的狀態(tài)下，磁場檢測元件13和14的偏置點位于-Hb和Hb的位置處。由于介質(zhì)23的接近，偏置點偏移到點-(Hb+Hm)和(Hb+Hm)。關于磁場檢測元件13、14，此時的阻抗變化Λ Z是相同的。通過對這些阻抗變化求和，可以獲得2 ΛΖ的變化。圖34C示出在施加了外部磁場Hex的情況下的變化。元件特性和偏置點與圖34B相似。磁場檢測元件13和14的偏置點偏移到-Hb+Hex和Hb+Hex。因此，產(chǎn)生阻抗變化Λ Zb和Λ Za。 如果外部磁場相對于元件特性的線性足夠小，則Λ Zb+ Δ Za變?yōu)榈扔诹?。通過以該方式檢測磁場檢測元件13、14的阻抗值之和，消除外部磁場。因此，可以檢測僅由介質(zhì)23引起的變化?，F(xiàn)將描述第二示例性實施例的實際示例。雖然在以下描述中通過采用假設執(zhí)行高精度檢測的情況的圖32的基本配置的示例進行描述，但即使在圖27Α至圖27C的配置的情況下，也可以相似地執(zhí)行實現(xiàn)方式。圖35Α和圖35Β示出根據(jù)該示例的磁性物質(zhì)檢測傳感器I。在圖35Α和圖35Β中，分別示出從上方觀看磁性物質(zhì)檢測傳感器I的內(nèi)部的示圖和從側面觀看它的示圖。磁體12和磁場檢測元件130被表面貼裝在驅動電路板29上，并且布置屏蔽24、固定器26和殼體25，從而環(huán)繞這些構件。磁體12和磁場檢測元件130之間的間隔是O. 5mm,殼體25的外部形狀具有6 X 6 X O. 7mm3的尺寸。因此，可以實現(xiàn)薄結構。作為磁體12,使用具有ImmX Imm磁極面積以及O. 6mm高度的釹磁體。與第一示例性實施例相似地來構造磁場檢測元件130。磁性膜15、16形成在襯底210上。這些膜串聯(lián)。在其兩端，形成電極17、20。作為襯底210，使用具有O. 2mm厚度的鈦酯鈣陶瓷板。圖36A和36B示出了磁體12和磁場檢測元件130的安裝示例。在圖36A的示例中，磁體12和磁場檢測元件130安裝在印制電路板32上，并且通過端子27連接到外部驅動電路。在圖36B的示例中，磁體12、磁場檢測元件130和驅動電路33安裝在印制電路板32的同一表面上。根據(jù)該示例，可以減少驅動電路的空間?？梢匀菀椎貥嫵蓤D36B中所示的便于在驅動電路集成類型中使用的磁性物質(zhì)檢測傳感器。在圖36A和圖36B中，標號30標明的部分是焊料，標號31標明的部分是銅配線。圖37和圖38示出作為使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器的磁性物質(zhì)檢測裝置的示例的編碼器的另ー示例。在圖38中，示出磁性物質(zhì)檢測傳感器的磁場檢測元件13、14。標號2標明的部分是磁性物質(zhì)檢測裝置。如圖37所示，磁場檢測元件13、14被布置在圖37所示的磁體12的兩側。介質(zhì)231在布置兩個磁場檢測元件的方向上移動。在圖38的裝置處，以基準電壓Vref作為基準分別對與磁場檢測元件13、14的阻抗值對應的輸出進行脈動，從而獲得輸出A和B。通過由計數(shù)器36對A和B的輸出進行計數(shù)，可以獲得編碼器輸出。
圖37的配置使得通過共享的磁體12來布置圖27A至圖27C的兩個配置。如圖31C和圖31D所示，各個輸出的時序關于時間而偏移。為此，如圖39A和圖39B所示，A和B的輸出信號導致關于介質(zhì)的移動的相移脈沖。有鑒于上述情況，通過由圖38所示的移動方向檢測電路37來檢測兩個脈沖輸出的上升的順序，還可以檢測介質(zhì)的移動方向。在介質(zhì)的磁量較小并且噪聲磁場(例如地磁等)的影響較大的情況下，還可以使用這樣的配置如圖40所示，在磁體12兩側布置圖32的兩個配置，其中，磁體12被共享。如上所述，本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測裝置可以采取這樣的配置布置兩個磁性物質(zhì)檢測傳感器，其中，磁體被共享。在介質(zhì)的磁量十分大的情況下，例如在通過處理磁板等獲得的介質(zhì)的情況下，當磁性物質(zhì)在磁極通過時，引力耗盡，從而在移動中產(chǎn)生抵擋カ。如果該磁性物質(zhì)被自由移動或者被旋轉地保持，則磁性物質(zhì)在磁極上被停止。通過使用上述現(xiàn)象檢測磁性物質(zhì)的數(shù)量以及已經(jīng)穿過磁極的磁性物質(zhì)的移動方向，可以構成輸入設備，其根據(jù)抵抗力生成操控的感覺。可以將這樣的輸入設備合適地用作例如在移動電話或AV設備等中使用的旋轉選擇器(撥盤)。 圖41和圖42示出其配置的示例。在圖41的情況下，通過旋轉管狀介質(zhì)233，上述配置充當輸入設備。在圖42的情況下，通過旋轉盤狀介質(zhì)234，上述配置充當輸入設備。當使用本發(fā)明的磁性物質(zhì)檢測傳感器時，可以構成非常薄的并且成本低的輸入設備，其具有更少的部分。本發(fā)明的輸入設備的配置包括磁性物質(zhì)檢測裝置，其中，布置兩個磁性物質(zhì)檢測傳感器，其中磁體被共享；以及可移動構件(管狀介質(zhì)233或盤狀介質(zhì)234)，其中，按預設間隔來部署磁性物質(zhì)。此外，配置輸入設備，從而包括用于根據(jù)預先確定的閾值對兩個磁性物質(zhì)檢測傳感器的各個輸出進行脈動的電路；以及用于根據(jù)兩個脈沖信號之間的相位差及其脈沖的數(shù)量來檢測所述可移動構件的移動量及其移動方向的電路，所述脈沖是根據(jù)所述可移動構件的移動而輸出的。(第三示例性實施例)現(xiàn)將參照附圖詳細描述用于實現(xiàn)本發(fā)明的另ー示例性實施例。兩個磁場檢測元件中的ー個被布置在從磁體NS軸中點的N極側，而另ー磁場檢測元件被部署在從磁體NS軸中點的S極側。部署所述兩個磁場檢測元件，從而使得它們的磁場檢測方向平行于使得磁體的NS方向成為法線的平面。圖43示出本發(fā)明第三示例性實施例。該配置使得以極性彼此相反而部署的兩個磁體12、120被用于在其上部和下部部署磁場檢測元件13、14。磁場檢測元件13被部署在介質(zhì)23從磁體12和120的中心變得接近的磁極側，磁場檢測元件14被部署在與其相対的磁極側。將參照圖44A至圖44E以及圖45A和圖45B描述該配置的操作。圖44A是從上方觀看圖43的配置的示圖，圖44B是從側面觀看圖43的配置的示圖，圖44C是從前面觀看圖43的配置的示圖。如圖44C所示,在彼此相反的方向上,磁場檢測元件13、14經(jīng)受來自磁體12和120的偏置磁場Hb。介質(zhì)23從磁體12的N極朝向磁體120的S極被磁化。結果，磁場檢測元件13、14在相同方向上分別經(jīng)受磁場。在此，根據(jù)距介質(zhì)23的距離之間的差保持。圖45A示出此時的操作。磁場檢測元件13和14的操作點從Hb和-Hb偏移到(Hb-Hm)和-(Hb+Hm’)，以產(chǎn)生Λ Za和Δ Zb的阻抗變化。因為I AZa|>| Λ Zb|，所以兩個磁場檢測元件的阻抗值之和也變化，從而AZa+AZb>0。對于外部磁場，與圖3C相似，Λ Za+Λ Zb變?yōu)榈扔诹?。在使得介質(zhì)23變?yōu)槠叫杏贜S軸接近于磁體12和120的情況下，如圖44Ε所示，在平行于磁體NS軸以及垂直于磁體NS軸的方向上發(fā)生磁化。因此，磁場檢測元件13、14在彼此相反的方向上經(jīng)受磁場Hm。圖45B示出此時的操作。該操作與圖3B的操作相似。同樣在圖43的配置中，檢測磁場檢測元件13、14的阻抗值之和，由此消除外部磁場。因此，可以檢測僅由介質(zhì)23引起的變化。圖46A至圖46D分別示出磁體和磁場檢測元件的布置示例。除了圖43的布置之
夕卜，還可以采用包括圖46A所示的單個磁體的配置。如圖46B所示，磁場檢測元件可以被部署在相同極性的兩個磁體之間。此外，如圖46C所示，兩個磁場檢測元件可以被部署在磁體之間。進ー步地，如果偏置磁場具有彼此相反的方向，并且具有相同的幅度，則如圖46D所不，可以米用磁場檢測兀件13、14相對于磁體NS軸的中心不對稱的布置。圖47A至圖47E示出在使用圖43的配置的情況下介質(zhì)的移動方向和輸出信號的示例。如圖47A和圖47B所示的在垂直于磁場檢測元件的磁場檢測方向的方向上移動介質(zhì)的情況下的輸出與圖7A和圖7B相同。如圖47C至圖47E所示，在平行于磁場檢測方向移動介質(zhì)的情況下，在輸出中可能發(fā)生下沖等的情況。此外，在圖43的配置中，相對地期望有圖47A和圖47B的配置?，F(xiàn)將描述第三示例性實施例的實際示例。圖48A和圖48B分別示出磁體12和磁場檢測元件130的安裝方法的示例。在圖48A的示例中，采用這樣的布置使得磁場檢測元件的后側彼此對應。這種安裝方法也可以用于在兩個表面上作為膜形成的磁場檢測元件。圖48B的示例是在磁場檢測元件130、131分別被部署在上部分和下部分的情況下的安裝方法。如此進行布置使得另ー磁場檢測元件的表面與一個磁場檢測元件的后側對應。在圖48A和圖48B中，標號27標明的部分是端子，標號31標明的部分是銅配線。圖49A示出這樣的配置以直線部署圖43的配置。沿著磁體的NS方向在上方向和下方向上部署兩個磁場檢測元件，以構成單個傳感器。這種配置具有在直線方向上高于圖20A的分辨率。此外，由于可以由上元件和下元件來抵消噪聲磁場，因此與圖20A的配置相比，這種配置更能容忍噪聲。圖49B示出這樣的配置以直線部署圖46A的配置。以預定間隔來部署具有相同極性的磁體和磁場檢測元件。圖49C示出這樣的配置由延長的磁體來代替圖49B的磁體。圖49D示出這樣的配置以直線部署圖46B的配置。如圖49D的右邊曲線圖所示，元件的檢測靈敏度Sx和施加到介質(zhì)的磁場的檢測方向分量Hx關于直線方向交替増大或減小。為此，由產(chǎn)生的磁化的幅度來補償具有低檢測靈敏度的區(qū)域，從而可以進行沒有不均勻性的檢測。雖然已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但應理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。所附權利要求的范圍將被給予最寬泛的解釋，從而包括所有這樣的修改以及等同結構 和功能。
權利要求
1.一種磁性物質(zhì)檢測傳感器，包括 偏置磁體，產(chǎn)生偏置磁場；以及 磁場檢測元件，用于檢測所述偏置磁場的變化， 其中所述磁場檢測元件被部署在平面上在所述偏置磁體的N極與S極之間的所述偏置磁體的側面，以及 其中所述平面在除了所述偏置磁體的NS軸的中點以外的點處與所述偏置磁體的NS軸相交，從而所述偏置磁體的NS方向是所述平面的法線，并且磁場檢測方向與所述平面平行。
2.如權利要求I所述的磁性物質(zhì)檢測傳感器，其中，所述磁場檢測元件具有磁性薄膜，并且所述磁場檢測方向平行于所述磁性薄膜的膜表面。
3.一種磁性物質(zhì)檢測線傳感器，包括 多個偏置磁體，產(chǎn)生偏置磁場并且按預定的間隔以直線方式被布置；以及 多個磁場檢測元件，用于檢測所述偏置磁場的變化并且按預定的間隔以直線方式被布置，使得所述多個磁場檢測元件與多個偏置磁體一一對應， 其中所述磁場檢測元件被部署在相同平面上在所述偏置磁體的N極與S極之間的所述偏置磁體的側面，以及 其中所述相同平面在除了所述偏置磁體的NS軸的中點以外的點處與所述偏置磁體的NS軸相交，從而所述偏置磁體的NS方向是所述平面的法線，并且磁場檢測方向與所述平面平行。
4.一種磁性物質(zhì)檢測裝置，包括 用于承載介質(zhì)的構件；以及 如權利要求3所述的磁性物質(zhì)檢測線傳感器。
5.一種磁性物質(zhì)檢測傳感器，包括 偏置磁體，產(chǎn)生偏置磁場；以及 單個磁場檢測元件，用于檢測所述偏置磁場的變化， 其中所述磁場檢測元件被部署在所述偏置磁體周圍并且在除了所述偏置磁體的N極與S極之間的中點以外的點處的所述偏置磁體的NS軸方向的旁邊。
全文摘要
本發(fā)明目的在于提供一種磁性物質(zhì)檢測傳感器和磁性物質(zhì)檢測裝置，即使在磁體的附近，其也允許高靈敏度磁場檢測元件有效地操作；其允許定量的檢測，而不依賴于介質(zhì)(例如軟磁材料等)的磁特性；其是緊湊的并且允許實現(xiàn)減小的空間；并且其具有高生產(chǎn)率。此外，本發(fā)明目的在于提供一種緊湊和高性能的磁性物質(zhì)檢測裝置。具體地說，在磁性物質(zhì)檢測傳感器中包括產(chǎn)生磁場的磁體；以及磁場檢測元件，其用于檢測所述磁場的變化，所述磁場檢測元件被部署于在除了所述磁體的NS軸中點之外的點處在與所述磁體NS軸相交的平面上，其中所述磁體的NS方向作為法線，從而所述磁場檢測方向變得平行于所述平面，以及由所述磁體形成偏置磁場。
文檔編號G01R33/12GK102819001SQ20121028143
公開日2012年12月12日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權日2007年3月29日
發(fā)明者鈴木成己 申請人:佳能電子株式會社