JP2004126477A - 磁気パターン表示素子並びにそれを用いたパターンマッチング装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンマッチング時間を短くし、画像解像度を向上させ、大量のデータや複雑なパターンにも対応することのできる磁気パターン表示素子並びにそれを用いたパターンマッチング装置及び方法を提供する。
【解決手段】光源と、該光源からの光を直線偏光に変換する偏光子と、磁気パターン表示素子と、該磁気パターン表示素子からの透過光を検光する検光子と、該検光子からの光を受光するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラからの信号を処理する信号処理手段とからなり、該磁気パターン表示素子は少なくとも２つ以上のマッチング素子からなり、これらマッチング素子上の２次元パターンのマッチングを行うことを特徴とするパターンマッチング装置。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報を２次元パターンとして表示する磁気パターン表示素子並びにそれを用いたパターンマッチング装置及び方法に関し、詳しくは、２次元磁気パターンに光を透過させ、その透過光に基づいて情報の類似性評価、比較、変換等を行う技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２次元パターンマッチング装置として、従来２種類の液晶パネルを用いてパターン認識を行う装置が知られている。これらの装置は両液晶パネルを挟むようにして、情報源としての光源と、ＣＣＤ等で構成される光検出器を設けて構成される（例えば特開平５−１１９２９６号公報（特許文献１））。この装置は、第１の液晶素子にレーザー光源から出射された、認識の対象となる画像を表示する。この画像のフーリエ変換像を第２の空間光変調素子上に形成した後に演算・認識して、結果を光検出器に出力するというものである。
【０００３】
しかしながら、上記従来の２次元パターンマッチング装置は、液晶パネルを用いており、大きな分子を移動させるため、応答スピードが遅く（１〜５００ｍ秒程度）、結果として表示に時間がかかりすぎてしまう。特にデータ数が多い場合には、応答スピードが遅いことは特に問題となる。また、液晶パネルを用いると、パターンにおける画素解像度が低く、複雑な画像情報を比較する場合には不向きであった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１１９２９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、パターンマッチング時間を短くし、画像解像度を向上させ、大量のデータや複雑なパターンにも対応することのできる磁気パターン表示素子並びにそれを用いたパターンマッチング装置及び方法を提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題は下記の技術的手段により解決される。
（１）磁気光学効果を有する透明磁性層及び該磁性層に磁界を印加する磁界発生層から構成されるマッチング素子を少なくとも２つ以上有し、情報をこれらマッチング素子上に２次元磁化パターンとして表示することを特徴とする磁気パターン表示素子。
（２）該磁界発生層が、透明マイクロ磁気ヘッドアレイからなることを特徴とする前記（１）に記載の磁気パターン表示素子。
（３）該マッチング素子の磁性層が下記一般式で表される希土類鉄ガーネットであることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の磁気パターン表示素子。
Ｒ_３−ｘＡ_ｘＦｅ_５−ｙＢ_ｙＯ_１２
（式中、０．２＜ｘ＜３、０≦ｙ＜５であり、
Ｒは希土類金属で、Ｙ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕのうちの少なくとも一種以上であり、
ＡはＢｉ、Ｃｅ、Ｐｂ、Ｃａ及びＰｔのうちの少なくとも一種以上であり、
ＢはＡｌ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ及びＴｉのうちの少なくとも一種以上である）
（４）光源と、該光源からの光を直線偏光に変換する偏光子と、前記（１）〜（３）のいずれかの磁気パターン表示素子と、該磁気パターン表示素子からの透過光を検光する検光子と、該検光子からの光を受光するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラからの信号を処理する信号処理手段とからなり、該少なくとも２つ以上のマッチング素子上の２次元パターンのマッチングを行うことを特徴とするパターンマッチング装置。
（５）該２次元磁化パターンを構成する各画素毎の透過光の旋光度を検出する手段を設けたことを特徴とする前記（４）に記載のパターンマッチング装置。
（６）該磁気パターン表示素子からの透過光の全強度を検出してパターンマッチングを行うことを特徴とする前記（４）に記載のパターンマッチング装置。
（７）該磁気パターン表示素子の各マッチング素子を複数の領域に分割し、該複数の領域からの透過光に基づきパターンマッチングを行うことを特徴とする前記（４）〜（６）のいずれかに記載のパターンマッチング装置。
（８）該２次元磁化パターンが強度の違いにより多値表示されることを特徴とする前記（４）〜（７）のいずれかに記載のパターンマッチング装置。
（９）情報の類似性評価、変換又は演算を行うことを特徴とする前記（４）〜（８）のいずれかに記載のパターンマッチング装置。
（１０）該光源からの光がレーザー光であることを特徴とする前記（４）〜（９）のいずれかに記載のパターンマッチング装置。
（１１）該光源からの光として複数のレーザー光を用いることを特徴とする前記（１０）に記載のパターンマッチング装置。
（１２）光源から光を偏光子により直線偏光に変換し、該直線偏光を前記（１）〜（３）のいずれかの磁気パターン表示素子に入力し、その透過光に基づいて該少なくとも２つ以上の光学素子上の２次元パターンのマッチングを行うことを特徴とするパターンマッチング方法。
（１３）該２次元磁化パターンを構成する各画素毎の透過光の旋光度を検出してパターンマッチングを行うことを特徴とする前記（１２）に記載のパターンマッチング方法。
（１４）該磁気パターン表示素子からの透過光の全強度を検出してパターンマッチングを行うことを特徴とする前記（１２）に記載のパターンマッチング方法。
（１５）該磁気パターン表示素子の各表示素子を複数の領域に分割し、該複数の領域からの透過光に基づきパターンマッチングを行うことを特徴とする前記（１２）〜（１４）のいずれかに記載のパターンマッチング方法。
（１６）情報の類似性評価、変換又は演算を行うことを特徴とする前記（１２）〜（１５）のいずれかに記載のパターンマッチング方法。
【０００７】
本発明の磁気パターン表示素子、パターンマッチング装置及び方法は、故障等各種診断、各種画像の自動修正（欠陥の補正、カラー調整、消去と追加、階調変更ほか）、各種画像の検索、複雑部品等の画像検索、被写体の精密な位置合わせ、各種認証など多くの用途に用いることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明による一構成例のパターンマッチング装置の構成を模式的に示す図である。このパターンマッチング装置は、２つのマッチング素子に情報を２次元パターンとして表示し、各マッチング素子における２次元磁化パターンに光を透過させ、その透過光を検出して、データ処理を行い、パターンのマッチングを行うものである。
図１において、１は光源、２は光学系、３は第１のマッチング素子４と第２のマッチング素子からなるパターンマッチング用パネル、６は偏光子、７は検光子、８はＣＣＤカメラ、９はデータ処理部である。
【０００９】
本パターンマッチング装置の特徴とするところは、パターンマッチング用パネル３として２次元の空間変調素子である、磁気光学効果を有する透明磁性層を設けた２つのマッチング素子４、５からなる磁気パターン表示素子を用いたことにある。
各マッチング素子４、５は、基本的には、図２に示すように、透明基板１１上に透明磁界発生層１２及び磁気光学効果を有する透明磁性層１３を設けて構成される。磁界発生層１２としては、透明マイクロ磁気ヘッドアレイが好ましく使用される。
各マッチング素子４、５はデジタル情報発信源である図示しない制御装置（パソコン等）に接続され、個別情報の照合が高速に行われるようになっている。
【００１０】
光源１は、パターンマッチング用パネル３に光を入射させるためのものであり、光源１からの光はレンズ等からなる光学系２及び偏光子６を介してパターンマッチング用パネル３の各マッチング素子４、５に順次入射する。なお、本発明で対象とする「光」は、可視光と赤外光であり、本明細書中で「透明」とはこれらの光に対して透明であることをいう。上記偏光子６は光源１からの光を直線偏光に変化し、マッチング素子４、５に入射させる。マッチング素子４、５では、図示しないパソコン等のデジタル情報発信源からの情報に従い、各の磁性層１３が２次元パターンにそれぞれ磁化される。偏光子６からの直線偏光はマッチング素子４、５の磁化状態に応じてその偏光面が回転する。マッチング素子４、５を通過した光は、検光子７を介してＣＣＤカメラ８で検出され、ＣＣＤカメラ８からの電気信号はデータ処理部９に送られ、マッチング素子４、５に表示された各２次元パターンが同じか、異なるかを判断する処理が行われる。
偏光子６、検光子７は、コントラストを与えるもので、コントラスト比が最大となるように、各偏光軸を回転させて設けられる。例えばマッチング素子４、５のファラデー回転角がある特定波長領域で６０度の場合は、約６０度偏光軸を回転させて設けられる。
【００１１】
マッチング素子４、５はそれぞれ多数の画素から構成される。その大きさ、個数は、用途に応じて適宜設定される。本発明によれば、画素面積が液晶を利用した表示パネルを利用した従来の装置よりも大幅に画素面積を小さくすることができ、高密度、高解像度の２次元磁化パターン形成が可能となる。例えば、膜面に垂直に磁気異方性を有する透明磁性膜を用いた場合、１画素の面積を最小で５０ｎｍ径と小さくできる。明瞭に記録するには１００ｎｍ径とすれば十分である。
【００１２】
２次元磁化パターンを構成する単位である各画素は規則的に配列されていた方が、パターンマッチングが容易かつ正確にできる。また、レーザー光をスキャンして、パターンマッチングする場合などは、規則的にスキャンした方が容易かつ正確であるし、デジタル入出力情報の処理も同様に規則的に配列されていた方が容易かつ正確である。
【００１３】
また、透過光の検出は、２次元パターンを構成する各領域ないし画素毎の旋光度を検出する方法と、全光強度を検出する方法の２通りの方法で行われる。いずれの方法を使用するかは、用途に応じて選択される。
具体例を挙げて述べると、個々の事象（例えばあるパソコン上のパターンや画像、例えば１又は０信号で表された８個の画素の組み合わせによって意味付けされた故障診断結果情報）を２つのマッチング素子４、５上にそれぞれ２次元磁化パターンとして表示し、その透過光を検出して、事象の類似性評価等を行うことができる。この場合、例えば上記した８個の画素を通過してきた光を画素毎にその旋光度を検出するか、あるいは全強度を１つの値として検出して、事象の類似性評価等を行うことができる。
【００１４】
上記のような構成とすると、１画素のオン・オフ変化は数ナノ秒となり、液晶パネルを用いた従来のパターンマッチング装置と比べ、約一万倍以上の高速化が可能となる。また画素サイズは１００ｎｍ径程度まで減少させることができ、やはり１０００倍程度の高密度化が可能であり、複雑なパターンのマッチングが小形の装置で行うことができる。
【００１５】
また、本発明の各マッチング素子における磁化パターンはエネルギーフリーで長期保存が可能であり、また書換え自在であり、静止画の他、動画を用いることが可能である。
【００１６】
さらに、本発明では、カラーフィルターを設けることによりカラー画像形成も対象として扱える。この場合、３原色の３種類の光を照射することにより、３原色に分解してパターンのマッチングを実施する構成とすることも可能である。
【００１７】
以下、本発明のパターンマッチング装置及び磁気パターン表示素子を構成する各要素について詳述する。
【００１８】
まず光源について述べる。
光源としては一般的に用いられるもの、例えば各種レーザー、各種ＬＥＤ、ＥＬ、通常の白色光源、強度の強いハロゲンランプ等を使用することができる。光源は可視光又は赤外光を出射し、光学系を用いて平行光線とした後、パターン面に均一に照射するものである。本発明では単一の光源を用いても、複数の光源を用いてもよく、用途に応じて選択する。
特にレーザーを光源として用いると、マッチング素子の透明磁性層の旋光特性の波長依存性に合わせることができ、最も効率的に利用でき、また小型で強度を大きく取ることができる。更に光の発散が少ないので、簡便な光学系で有効に光を利用することができる。１個のレーザーダイオードの光を走査させて用いることもできるし、複数個のレーザーダイオードをアレイ状に並べて用いることも可能で、その場合、単体で用いるよりも高速度にパターンをマッチングすることができる。透明磁性層に希土類鉄ガーネットを用いた場合には、１μｍ以上の長波長域で大きなファラデー回転角が得られるので、長波長レーザーを用いることは有利である。
【００１９】
次に、光学系について述べる。
光学系は上述したように、光源からの光を平行光とするもので従来からその目的で使用されている各種レンズ等を用いることができる。その種類、サイズも用途に応じて適宜選択できる。
【００２０】
次に、偏光子及び検光子について述べる。
偏光子及び検光子はコントラストを与えるために使用され、両者は同じタイプのものを用いてもよいし、異なるタイプのものを用いてもよい。偏光子及び検光子としては、各種の市販の偏光フィルム等が用いることができる。偏光フィルムには大別して多ハロゲン偏光フィルム、染料偏光フィルム、金属偏光フィルムなどがある。
また次のような偏光子も利用できるが、これらに制限されるものではない。
（１）強磁性体微粒子からなる多数の棒状素子を基板表面に一定方向に配列させて固着形成することにより、製造が容易でかつ光学的特性の優れた偏光板（特開平１−９３７０２号公報参照）。
（２）ワイヤグリッド偏光子
透明基板に微小な間隔で金やアルミニウムの線をひいた偏光子（東京農工大学佐藤勝昭著「現代人の物理−光と磁気」（朝倉書店）１９８８年出版、ページ１０３に記載）。この場合、線の間隔ｄ、波長をλとすると、λ≫ｄの波長の光に対して、透過光は線に垂直な振動面を持つほぼ完全な直線偏光になることを利用している。偏光度は９７％程度と言われている。
（３）ポーラコア（ダウコーニング社製）
長く延伸させた金属銀をガラス自身の中に一方向に配列させることにより、偏光特性を持たせたガラスで、従来の有機物偏光素子と異なり耐熱性、耐湿性、耐化学薬品性、レーザーに対する耐性に非常に優れている。赤外線用が主であるが、特殊仕様として可視光用がある。
（４）積層型偏光子
東北大学電気通信研究所の川上彰二郎教授が１９９１年頃に発表したもので、可視光用にはＲＦスパッタリング法で、６〜８ｎｍの厚みのＧｅ（ゲルマニウム）と、１μｍ厚みのＳｉＯ_２を交互に６０μｍ厚みになるまで積層して作製している。０．６μｍの波長で測定した性能指数α_ＴＥ／α_ＴＭ（ＴＥ波とＴＭ波に対する消衰定数の比）は４００近く、０．８μｍの波長で測定した消光比は３５ｄＢ、挿入損失は０．１８ｄＢであり、可視光に対して十分なものである。
（５）反射型偏光子
住友３Ｍ株式会社が販売している。屈折率の異なる薄膜を、何百層も重ねて積層し、層間で反射・透過を繰り返し、偏光を取り出す。ＳとＰ偏光の内一方を反射して、一方を通過させるために、反射型という。全厚みは１００μｍ程度である。吸収タイプに比較して、反射するので画像が明るく感じられる。また米国Ｍｏｘｔｅｋ社のアルミニウム細線を周期的に並べた、ワイヤグリッドタイプの反射型偏光子もある。
（６）偏光ビームスプリッター
光束を２本以上のビームに分割又は合成する光学素子をビームスプリッターという。その中でも分岐された２光波の偏光方向が異なるように分割するものを偏光ビームスプリッターという。２個の直角プリズムを接着した面に誘電体多層膜コートしたものが一般的であり、Ｐ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は９０度反射するようになっている。透過率、反射率ともに９８％以上のものが得られる。他には特殊なグレーティングを用いたようなものもある。
（７）偏光プリズム
１軸性結晶は、光学軸方向に垂直に振動する常光線と光学軸を含む主断面内に振動方向をもつ異常光線では異なった屈折率をもつので、１軸性結晶から切り出した２つのプリズムを組み合わせると、振動面の異なる光を分離する偏光子を作ることが出きる。ニコルプリズム、グラントムソンプリズム、グランフーコープリズム、グランテーラープリズム、ロションプリズム、ウォーラストンプリズムなどがある。
（８）回折格子
回折格子はピッチを小さくしていけば、ＴＥ波とＴＭ波の透過率が異なり、偏光子として機能する。偏光子とは呼ばないが偏光子機能を有するので、本発明に偏光子として用いることが可能である。
偏光子、検光子の厚みはそれぞれ１０〜２００μｍ程度である。
【００２１】
次に、パターンマッチング用パネルを構成するマッチング素子について述べる。本例では、パターンマッチング用パネルは２つのマッチング素子を光路に沿って配置する。もちろん、本発明はこれに限定されることなく、用途によっては３つ以上のマッチング素子を利用することもできる。本例の２つのマッチング素子は、通常、同じタイプのものを使用することができるが、場合によっては異なるタイプのものを使用してもよい。
【００２２】
マッチング素子は、図２に示したものが基本構造であるが、磁性層と磁界発生層の位置関係は逆となっていてもよく、磁性層の両側に磁界発生層をそれぞれ設けてもよく、また透明支持体の磁性層とは反対側の面に磁界発生層を設けるようにしてもよい。但し、磁界発生層と磁性層は近接した方が、磁界を有効に利用する点で有利である。
【００２３】
マッチング素子における透明支持体としては、シリコンウェハやガラス、セラミックス、石英などの他、次のようなプラスチックフィルムを用いることができる。
ＭＭＡ、ＰＭＭＡ、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリプロピレン、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、エポキシ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１、フッ素化ポリイミド、フッ素樹脂、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン樹脂
また、ポリイミドフィルムのように透明性は劣るが耐熱性が高いようなプラスチックフィルムも利用できる。
もちろん、本発明において用いることのできる透明支持体材料はこれらに限定されるものではなく、他にも例えば透明ガラス紙（例えば特許第２５３８５２７号掲載公報、特開平１１−２４７０９３号公報参照）を用いることができる。透明ガラス紙の作製に用いられるオルガノポリシロキサンは、アルコール可溶性で加水分解可能な有機金属化合物であり、Ｒ_３ＳｉＯ（Ｒ_２ＳｉＯ）ｎＳｉＲ_３、（Ｒ_２ＳｉＯ）ｎなどによって示される化合物の内、特に分子量の高いものをいう。
透明支持体の厚みは、通常１０μｍ〜１ｍｍ程度で、目的や材料に応じて任意に選択することができる。
【００２４】
次にマッチング素子における透明磁性層について述べる。
磁性層は大きな磁気光学効果（ファラデー効果）を発現できることが望ましく、そのファラデー回転角は、高い光透過率の状態と低い光透過率の状態を実現させるため、５度以上、より好ましくは１０〜９０度であることが望ましい。
【００２５】
磁性層に使用される磁性材料は制限されないが、特に磁気光学効果の大きな透明磁性材料が好ましい。このような透明磁性材料としては、一般的な透明磁気記録材料を用いてもよいが、例えば本発明者が提案している、複数の誘電体膜と磁性体膜との複合膜で構成される磁気光学効果の大きな透明磁性層も好ましく使用することができる。
磁性体膜と誘電体膜との積層構造は、使用する光源の波長と組み合わせて用いることができ、大きな磁気光学効果を得ることができる。この方法は誘電体膜で光を多重反射させ、磁性体膜内に閉じ込める目的でなされる。誘電体膜の反射率を大きくすると、回転角は増大するが、光透過率が減少するので、適当な反射率が選択される。誘電体膜は増大させたい波長や、得たい増大率、および透過率などを考慮して、層構成（層厚、層数、層対象性、層繰り替えし数、層材料など。詳細は再度以下で示す）が決められる。
【００２６】
ここで、本発明において好ましく用いられる、誘電体膜と磁性体膜の多層膜からなる透明磁性層によって、磁気光学効果が従来より大幅に増大されることを利用した例を以下に２つ示す。
【００２７】
まず、第１の複合透明磁性層は、誘電体膜をＧ、磁性体膜をＭとすると、｛（ＧＭ）_ｎ（ＭＧ）_ｎ｝_ｍの層構成を有するものである。誘電体膜Ｇと磁性体膜Ｍは、ＧＭの次はＭＧのように積層順が逆になる。即ち磁性体膜Ｍに関して対称となることが必要である。通常、ｎは１〜５０、ｍは１〜５０が適当である。光学膜厚（ｎ・ｄ）は１／４波長である。図３はｎ＝１、ｍ＝１の場合である。
第２の複合透明磁性層は、第１の複合透明磁性層において、上記Ｇの層を高屈折率膜と低屈折率膜の２層で構成したものである。
これらの場合において、誘電体膜と磁性体膜の材料としては後述するような各種材料を使用することができる。
【００２８】
本発明の磁気光学効果を有する層に誘電体膜を併せて用いる場合、その誘電体膜に用いられる材料は、透明でかつ熱的に安定な物質が適し、例えば金属や半金属の酸化物、窒化物、カルコゲン化物、フッ化物、炭化物、及びこれらの混合物であり、具体的にはＳｉＯ_２、ＳｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｅＯ_２、ＴｉＯ_２、ＭｏＯ_３、ＷＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＡｇＦ、ＰｂＦ_２、ＭｎＦ_２、ＮｉＦ_２、ＳｉＣなどの単体あるいはこれらの混合物である。これらの材料の中から透明磁性体膜と屈折率を異にする種類を選択すればよい。各膜厚は５〜２００ｎｍ、好ましくは５〜３０ｎｍの範囲にするのがよい。誘電体膜は複数の層構成としてもよい。膜は各種のＰＶＤ、ＣＶＤ法を用いて作製される。
上記のような構造とすることによって、強磁性体特有の波長依存性に応じた最大の磁気光学効果を有する波長（ピークを与える波長）で、直線偏光の偏光面回転角が増大するように設計できる。
【００２９】
また、透明磁性層に用いられる一般的な透明磁気記録材料としては、Ｃｏフェライト、Ｂａフェライトなどの酸化物、ＦｅＢＯ_３、ＦｅＦ_３、ＹＦｅＯ_３、ＮｄＦｅＯ_３などの複屈折が大きな材料、ＭｎＢｉ、ＭｎＣｕＢｉ、ＰｔＣｏなどが挙げられ、透明性が得られる程度に薄くして（誘電体膜と組み合わせてもよい）使用することが可能である。特に透明度が高い無機磁性材料としては、ｎ型Ｚｎ_１−ｘＶ_ｘＯやＣｏをドープしたＴｉＯ_２などがある。
【００３０】
また、できる限り可視光及び赤外光全体にわたって均一でかつ大きな性能指数を有する透明磁性材料としては、希土類鉄ガーネットが好ましい。このような磁性材料を用いるとスイッチ状態のオンオフ時の光透過率変化を大きくすることが可能となる。
具体的には、下記一般式で表される希土類鉄ガーネットを好ましく用いることができる。
Ｒ_３−ｘＡ_ｘＦｅ_５−ｙＢ_ｙＯ_１２
上記式中、０．２＜ｘ＜３、０≦ｙ＜５である。ｘが上記範囲であると、ファラデー効果を向上させ得るという利点がある。また、ｙが上記範囲であると、保磁力を最適化できるという利点がある。
Ｒは希土類金属で、Ｙ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕのうちの少なくとも一種以上であり、その中でも特にＧｄ、Ｄｙ、Ｙが好ましい。
ＡはＢｉ、Ｃｅ、Ｐｂ、Ｃａ及びＰｔのうちの少なくとも一種以上であり、その中でも特にＢｉ、Ｃｅ、Ｃａが好ましい。
ＢはＡｌ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ及びＴｉのうちの少なくとも一種以上であり、その中でも特にＡｌ、Ｇａ、Ｃｏが好ましい。Ｂを用いないでｙ＝０とする場合もある。
【００３１】
これらの希土類鉄ガーネットのうち、特に好ましいものの具体例を挙げると、下記のようなものが例示される。
Ｂｉ_２．２Ｄｙ_０．８Ｆｅ_３．５Ａｌ_１．５Ｏ_１２
Ｂｉ_２ＹＦｅ_４ＡｌＯ_１２
ＢｉＧａＹＦｅ_５Ｏ_１２
Ｂｉ_２Ｄｙ_１．４Ｇａ_０．６Ｆｅ_４Ｏ_１２
Ｂｉ_１．５Ｈｏ_１．５Ｆｅ_４．２Ｇａ_０．８Ｏ_１２
Ｃａ_２ＹＦｅ_４．５Ｒｈ_０．５Ｏ_１２
Ｃｅ_１．２Ｙ_１．８Ｆｅ_３．５Ｃｏ_１．５Ｏ_１２
Ｃｅ_２．２Ｄｙ_０．８Ｆｅ_３．８Ａｌ_１．２Ｏ_１２
【００３２】
また、本発明において、透明磁気記録材料として好ましく利用できる材料に、分子磁性材料がある。このような材料としては、例えば、バナジウムクロムヘキサシアノ錯体　Ｋ^Ｉ _０．６３Ｖ^ＩＩ［Ｃｒ^ＩＩＩ（ＣＮ）_６］_０．８８　７．５Ｈ_２Ｏ０．４ＥｔＯＨ　や　Ｋ^Ｉ［（Ｖ^ＩＩ _０．６Ｖ^ＩＩＩ _０．４）_ＸＣｒ^ＩＩ _１−Ｘ］［Ｃｒ^ＩＩＩ（ＣＮ）_６］などがある。また、有機磁性材料も使用することができる。
【００３３】
また、このような透明分子又は有機磁性材料と上記した無機透明磁性材料との積層構造を用いることもできる。このようにすると、両者の屈折率差が、従来の無機磁性体と無機磁性体や、無機磁性体と誘電体との組み合わせよりも大きいために、光の閉じ込め効果が大きくなり、より大きなファラデー回転角が得られるので好ましい。
【００３４】
さらには、磁性体膜の両側を誘電体多層膜で挟む構成も、磁気光学効果をより一層増大させることができるので好ましい。誘電体多層膜で増大する波長は必ずしも特定されず、可視光であれば４０〜５０層程度の多層構造で可視光全体のファラデー効果を増大させることができる。誘電体多層膜に使用する誘電体材料としては、前記した誘電体材料を適宜の組み合わせで用いることができる。
【００３５】
また、磁気光学効果は、光の進行方向とスピンの方向とが平行の場合に、最も大きな効果が得られるので、磁気光学効果を有する層に使用される材料は膜面に垂直に磁気異方性を有する膜が特に好ましい。
【００３６】
磁性層の保磁力は組成を調整して、１０００　Ｏｅ以下、好ましくは５０〜３００　Ｏｅにして用いられる。保磁力は一般的に小さいほど磁気的書き込みのためのエネルギーは小さくて済み、従って磁気ヘッドの作製が簡便となり好ましいが、あまり小さいと永久磁石などが近づいた場合に消去されてしまうなどの不具合が生ずる。この点５０〜３００　Ｏｅが好ましい。３００　Ｏｅ以下の場合は、巻き数の多いコイル状磁気ヘッドで無くても、直線状配線層によって形成された、格子形状にした矩形の磁気ヘッドでも、十分な磁界強度が得られて、磁性体を磁化できる。磁性層厚みは５０ｎｍ〜１０μｍ、強磁性体単独では５０ｎｍ〜２μｍの範囲で選択される。
【００３７】
これらの透明磁性材料からなる層は、一般的なスパッタ、真空蒸着、ＭＢＥ、イオンプレーティング、パルスレーザー蒸着、レーザーフラッシュ法などのＰＶＤ法やＣＶＤ法、メッキ法等によって形成される。共沈法によって作製した超微粒子を、塗布法やメッキ法及び溶射法によって支持体上に形成してもよい。
【００３８】
溶射法とは、金属などの表面に膜作製して、固くするなど、表面改質のために一般的に用いられている方法である。結晶化している微粒子を、プラズマなどの高温中を通過せしめて、溶融させて支持体上に高速度で噴射させ、薄層を形成する方法である。溶融させる方法によって、プラズマ溶射法、ジェットコート溶射法、ローカイド／スフェコード溶射法など多くの種類が開発されている。この方法の特徴は、支持体温度が低温（１００℃以下）で形成できる点である。微粒子は一度数千度以上の高温で加熱され、加圧によってマッハ２〜５に及ぶ超高速度で、収束ジェット流としてノズル端から支持体上に供給される。支持体上では低温となり、たとえばプラスチック支持体上にも膜を形成できることである。微粒子径を特に小さくすれば、ＰＶＤ法等で形成したと同様の性質（表面平滑性、膜厚均一性など）を有する薄膜を得ることができる。特に空気中で形成可能なので、高真空が必要なＰＶＤ法、ＣＶＤ法などに比較して、低コスト化も可能となる。
【００３９】
なお透明磁性層には、透明支持体上に周期的溝構造を作製し、上記した磁性材料を溝中に直線状に形成したもの（特開平１１−８１２０号公報）、あるいは磁性材料を周期的に配置したものを用いてもよい。
【００４０】
次に、磁界発生層について述べる。磁界発生層は、パソコンなどの情報元からのデジタル情報を２次元のパターンとして、磁気光学効果を有する磁性層に磁界を印加し、磁化することにより磁性層に磁気光学効果を発現させる手段である。磁界発生層の好ましい形態は、透明マイクロ磁気ヘッドアレイである。この透明マイクロ磁気ヘッドアレイは、複数のマイクロ磁気ヘッドを規則的にかつ２次元的に配列させたものである。このようにすると、機械的あるいは電気機械的な走査手段を設ける必要がなくなる。そして、従来の１個の磁気ヘッドを用いる場合のように画像表示部位と記録用磁気ヘッドアレイを相互に移動することなく、アレイへの励磁電流を逐次スイッチングしてデジタル画像を高速に形成することができる利点がある。また、多光源の可視光を同時に扱うこともできる。
【００４１】
マイクロ磁気ヘッドアレイは、図４のようにコイル型に形成して磁界発生をさせる形態や、図５や図６のように直線状配線を格子状にして用いる形態等とすることができる。直線状配線／透明絶縁体層／直線状配線の構成を取る場合は、配線の交叉は生じない（電流は上下別回路でタイミングをとって同時に流す）。これらの磁気ヘッドの構成は、用いる透明磁性層材料の保磁力との関係によって選択される。
【００４２】
図４はマイクロ磁気ヘッドアレイ中の平面コイル型磁気ヘッドの構造を平面図及び断面図で示したものである。
このマイクロ磁気ヘッドアレイは、磁気ヘッドとなるコイルを２次元的に複数個並べたものである。コイルの形状は特に限定されるものではなく、三角形、四角形、丸型、楕円型など目的に応じた形状とすることができ、サイズも使用目的、用途に応じて適宜設定されるが、高解像度の画像形成用のためには２００μｍ径以下とすることが望ましく、このようにすると１２７ＤＰＩ（ドットピッチは２００μｍ）以上の画像分解能を得ることができる。コイル巻き数も１から１０ターン程度に選択することができる。また、配線の形状は、磁気ヘッドに発生する熱を少なくするため、幅２μｍ〜１０μｍ程度が好ましい。また、厚みも配線層や絶縁体層の構成によって異なるが高々数μｍ程度である。
【００４３】
上記マイクロ磁気ヘッドアレイは、２次元的に複数のグループに分けて配置し、かつ各グループの各磁気ヘッドには、同時に通電されるようにすれば、パターン表示速度は向上する。たとえば磁気ヘッドが配置されている、有効パターン表示サイズ（この範囲で画像が見られる）が２００×１００ｍｍであれば、１００×５０ｍｍの４つの面積に分割して配線され、分割された部分の各磁気ヘッド単体には同時に通電される。従来は各磁気ヘッドには、数十ｍＡの電流が必要であったため、４分割された部分の全磁気ヘッドに同時には、電流値が大きくなるために、電流を流すことは困難であった。
【００４４】
本例では、磁気ヘッドは、電磁誘導コイルと、該コイルの中心に高透磁率コアを配して構成される。なお、所要強度の磁界が得られる場合あるいは低磁界強度で十分な場合には高透磁率コアを設けなくてもよい。
マイクロ磁気ヘッドアレイに柔軟性を付与する必要がある場合には、支持体としてプラスチックフィルムが好ましく使用される。
【００４５】
各磁気ヘッドでは、電磁誘導コイルの中心に高透磁率コアを形成するが、該コアは磁気ヘッド支持体上全面に設けられた高透磁率層によって、全マイクロ磁気ヘッドとつなげることもできる。
【００４６】
マイクロ磁気ヘッドアレイは、一斉に励磁してもよいが、その方法はとらず、１つずつ順番にスイッチによって通電・駆動する方法も用いることができる。この場合には、コイル下側の高透磁率層を共通化できる。これによってコイルの利用効率が向上するだけでなく、マイクロ磁気ヘッドアレイの製作が大幅に容易となる効果がある。またコイルに発生する熱を放熱する効果も有する。
【００４７】
マイクロ磁気ヘッドアレイでは、通常、磁気ヘッドは各ライン上に直線状に配設されるが、各ライン上の磁気ヘッドは中心位置が直線上からずれて、いわゆる千鳥状に２次元的に配設されてもよい。このようにすると、より高密度に磁気ヘッドを配列することができ、高解像度の画像が形成可能となる。
【００４８】
透明マイクロ磁気ヘッドアレイに用いられる導電材料は、透明性の点から透明導電膜が好ましい。透明導電膜とは可視光の透過率が高く、また導電性がある膜であり、酸化錫膜（ＳｎＯ_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）膜の系統が代表的な材料である。他には酸化亜鉛薄膜や有機透明導電膜を用いることができる。酸化インジウム膜には、比抵抗を下げるために微量添加元素（ドーパント）として、スズ（Ｔｉｎ）が用いられており、Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅの頭文字をとって、ＩＴＯ膜とよばれる。従って、本明細書ではＩＴＯ膜と記す。膜厚としては０．１〜２．０μｍとして用いられ、面抵抗（１ｃｍ角の抵抗値）は１０〜８００Ω／□程度で用いられる。
【００４９】
マイクロ磁気ヘッドアレイの製造方法としては、大別して、フォトリソグラフィー法、電気メッキ法が用いられる。配線のパターン形成用マスクには、各種レーザー光や軟Ｘ線、紫外線などが用いられる。
配線の加工においては、導線の断面積（線幅、線高さ）がより大きいことが、電気抵抗を低下させる点から重要であるが、コイル密度を高めるためにはコイル間ピッチには制限が生じてくるので、導線間の絶縁層体積がより少ない方法が選ばれる。コイル形成用導線の高さを５μｍ以上とすると、電気抵抗を下げて発熱や断線を防止できるため好ましい。
【００５０】
上記したようにマイクロ磁気ヘッドアレイは大きい面積で作製することが許されない。従ってコイル幅を細く作製せねばならないが、これも作製技術的な理由と共に、低電気抵抗が必要な点から限界がある。本発明ではコイルを複数段階に積み重ねて、この課題を解決した。コイルから発生する磁界強度は、［コイルの巻き数×電流値］の大きさに依存するので、コイルを複数層にして設けることで比較的低電流で、大きな磁界強度を得ることが可能となった。
【００５１】
本発明のパターンマッチング装置における光スイッチングはそのスピードが速いほど好ましい。支持体上の高透磁率層は、同時に電流を流して駆動する複数個の電磁誘導コイルの占める面積と同等の面積に加工して、切断されている。上記説明した本発明の基本使用法と異なり、複数個のコイルに同時に励磁電流が流されるので、より光スイッチングを高速化しやすくするものである。コイル数が３個ずつか５個ずつか等は適宜選択されるが、１０個以下が電流値の点から少なくて好ましい。
【００５２】
高透磁率コアに用いる軟磁性材料としては、従来より多用されている、純鉄、珪素鋼、鉄やニッケル及びコバルトとの各種合金（Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系）などが用いられる。特に本発明の目的には、これら鉄とニッケルで構成されるパーマロイが好適に用いられる。高透磁率コアの透磁率は１０００以上もしくは１００００以上がよい。透明な高透磁率コア材料としてはＦｅＦ_３のような無機磁性材料か、例えばバナジウムクロムヘキサシアノ錯体　Ｋ^Ｉ _{０ ．６３}Ｖ^ＩＩ［Ｃｒ^ＩＩＩ（ＣＮ）_６］_０．８８　７．５Ｈ_２Ｏ　０．４ＥｔＯＨ　や　Ｋ^Ｉ［（Ｖ^ＩＩ _０．６Ｖ^ＩＩＩ _０．４）_ｘＣｒ^ＩＩ _１−ｘ］［Ｃｒ^ＩＩＩ（ＣＮ）_６］などの分子磁性材料がある。有機磁性材料を用いることもできる。膜作製は電気化学的な合成方法を用いることができる。
【００５３】
本マイクロ磁気ヘッドアレイの電気的な駆動法は、ＦＥＴなどを用いてスイッチングによって単独又は複数個の磁気ヘッドに励磁電流を順次供給してなされる方法が任意に用いられる。なお更に高速度に画像形成したい場合は、数個ずつに同時に電流を流す方法の使用も、電源が大きくなるが可能である。
【００５４】
図５は高透磁率コアを用いない透明マイクロ磁気ヘッドアレイを、配線部分を含めて示した平面図であり、ハッチング部分が磁気ヘッド（磁界発生部）に相当する。層構成は、ＩＴＯ／絶縁膜／ＩＴＯである。配線は直線状にしてある。
図６は高透磁率コアを用いない透明マイクロ磁気ヘッドアレイの別例を示す図５と同様な図であり、実線と破線とで囲まれる矩形部分が磁気ヘッド（磁気ヘッド）に相当する。本例も、層構成は、ＩＴＯ／絶縁膜／ＩＴＯである。配線は直線状にしてある。
【００５５】
磁気ヘッド１個の寸法、配線の幅、マイクロ磁気ヘッドに用いられる導電材料、特性等は前記したものと同様である。
【００５６】
マイクロ磁気ヘッドアレイに用いられる透明絶縁材料としては、一般的な有機、無機絶縁材料を用いることができるが、透明でかつ耐熱性が必要なことから、有機絶縁材料としては、透明ポリイミド樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂、オクタキス・ヒドリドシルセスキオキサン分子とビスフェニルエチニル・ベンゼン分子を、触媒を使って共重合させた樹脂、珪素系液体、透明フッ素樹脂、オレフィン・マレイミド共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリカーボネート樹脂などが好ましく用いられる。
上記のうち、透明ポリイミド樹脂としては、例えば日産化学工業社製の商品名「サンエバー」が好ましく利用できる。この中でも電圧印加時の樹脂自身の分極をほとんど無くしたタイプのもの（サンエバーＲＮ８１２）は、可視光透明性が大幅に向上して９３％以上（１μｍ厚み）と高いだけでなく、成膜したＩＴＯ膜のフィルム基板への付着性も大きく向上しており、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性、低吸湿性、表面平滑性などにすぐれている。
また、フッ素化ポリイミド樹脂はＮＴＴによって開発され、光透過率は９０％程度と高い（従来のポリイミド樹脂は褐色に着色していたがこれとは異なる）。現在日立化成工業によって「ＯＰＩ」の商品名で市販されている。フッ素含有率は２０〜３０％で、熱線膨張係数は５×１０^−６／℃である。但し透明ポリイミド樹脂（フッ素化ポリイミド樹脂も含む）はコストが高いため、オレフィン・マレイミド共重合体フィルムとの積層や、従来使用されたポリエステル、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリカーボネートのフィルムとの積層としても用いることができる。
また、無機絶縁材料としては、前述した誘電体材料を使用することができる。
【００５７】
図４及び図５のマイクロ磁気ヘッドアレイの製造方法や駆動方法については前述と同様な方法を用いることができる。
【００５８】
ところで磁性体の磁化は、印加磁界の大きさによって制御することができる。この磁化の大きさに応じて、透過光のファラデー回転角は変化する。従って偏光子の偏光軸が固定されると、マイクロ磁気ヘッドアレイの電流値を変えることによって、回転角をゼロと最大の２値だけでなく、途中の回転角を用いて、多値例えば４値などとしてデジタル情報を表すことができる。この場合画像としては階調性を付与することができ、２値よりも詳細な比較、即ちパターンマッチングができる。
【００５９】
本発明では、またカラー画像を得るために、カラーフィルターを偏光子、検光子間に設けることができる。即ち３元色に分解してパターンのマッチングを実施する構成も可能である。この場合のレーザー波長は３原色の３種類となる。
画像をカラー化するためには、液晶ディスプレイに使用されているカラーフィルターを用いる。カラーフィルターはガラス基板にブラックマトリックスを形成し、その間に光透過性のよいＲＧＢ（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ）の各色のフィルター層を作る。フィルター層の厚みは１〜３μｍである。そのフィルター層の上に、色層の保護や平滑性を目的としたオーバーコート層を設ける場合がある。染色法、顔料分散法、印刷法、電着法が一般的な製造方法として用いられる。
【００６０】
本透明マイクロ磁気ヘッドアレイの配線上には、高透磁率層を設けてもよい。このようにすると、磁界発生効率が向上する。一般的なコイル形状の場合には、コイル中心部にコアとして、磁束を収束させる高透磁率材料を配置すると、磁束の発散を防いで磁気ヘッドとしての効率が向上する。直線状配線による磁界収束部（格子状配線間の中心部）でも、同様の効果が得られることがわかった。高透磁率層の膜厚は５０〜５００ｎｍが好ましい。
【００６１】
本発明のマイクロ磁気ヘッドアレイは、２次元的に複数のグループに分けて配置し、かつ各グループの各磁気ヘッドには、同時に通電されるようにすれば、パターン表示速度は向上する。たとえば磁気ヘッドが配置されている、有効パターン表示サイズ（この範囲で画像が見られる）が２００×１００ｍｍであれば、１００×５０ｍｍの４つの面積に分割して配線され、分割された部分の各磁気ヘッド単体には同時に通電される。従来は各磁気ヘッドには、数十ｍＡの電流が必要であったため、４分割された部分の全磁気ヘッドに同時には、電流値が大きくなるために、電流を流すことは困難であった。
【００６２】
マイクロ磁気ヘッドアレイによって形成される磁化パターンは、一般的な画像情報でなく、テキスト情報を表示すると、文章などを逐次的でなく、同時に一括してパターンマッチングできるので、高速度に処理できる。
【００６３】
パターン形成においては、本マイクロ磁気ヘッドアレイを用いて上書き（オーバーライト）される。永久磁石を用いるか、交流磁界消去法を用いて広い範囲を一括して消去してもよい。またマイクロ磁気ヘッドアレイの磁界センシング機能を用いて、磁気ペンで磁性層上にパターン上から修正することも可能である。
【００６４】
本パターンマッチング装置は上記で説明したように比較的小さい保磁力の透明磁性体を用いるために、外部からの磁界によるノイズが少ない方が好ましい。従ってパターンマッチング装置の中のパターンマッチング素子外部を磁気シールドすることが好ましい。磁気シールドに用いる材料は上記した軟磁性体を用いることができる。
【００６５】
【実施例】
以下に実施例によって詳しく説明する。
【００６６】
実施例１
透明耐熱支持体として、厚み１ｍｍ、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍの石英基板を用いた。該支持体の上に透明なマイクロ磁気ヘッドアレイを作製した。まず支持体上に直接、ＩＴＯ膜／絶縁膜／ＩＴＯ膜の層構成を作製した。各ＩＴＯ膜はスパッタ法を用い、厚みは０．５μｍとなるように作製した。絶縁層としてはＳｉＯ_２膜を用い、厚みは０．２μｍとした。この各ＩＴＯ膜にフォトリソグラフィー法を用いて、図６に示す形態の直線状配線を作製した。線幅は３μｍ、線間（Ａ−Ｂ−ＣとＧ−Ｈ−Ｉ）は３０μｍとなるように配列した。図６のコの字が重なった部分の辺の長さは、約３０μｍとした。
その後電池を用いて、縦（電極Ａを＋、Ｂを−）と横（電極Ｇを＋、Ｈを−）方向に電流を流した場合に、コの字が重なった場所の磁界強度は、４００ｍＡの通電時で約２４０ガウスであった。各コイルへの導線端はＩＮとＯＵＴに分離して集中させ、ＦＥＴを用いたスイッチを端部に配設して、マイクロ磁気ヘッドアレイとした。
【００６７】
次に、誘電体膜（Ｔａ_２Ｏ_５膜とＳｉＯ_２膜）を３ペアーの積層構造にして、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜を両面から挟んで磁性層とし、上記マイクロ磁気ヘッドアレイの上に作製配置した。誘電体膜と磁性膜は共にスパッタ法を用いて作製した。ガーネット膜作製時の基板温度は３００℃とした。投入電力２００Ｗ、ガス圧力は共に７．０Ｐａ（Ａｒ：Ｏ_２＝９：１）であった。製膜レイトはＴａ_２Ｏ_５膜の場合、２ｎｍ／秒、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜の場合０．５ｎｍ／秒であった。Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜は製膜後、ＸｅＣｌエキシマレーザー（波長３０８ｎｍ、エネルギー５００ｍＪ／ｃｍ^２）を照射して、加熱・結晶化した。誘電体膜の場合の基板温度は２００℃とした。各膜の膜厚分布は、最も厚いところと薄いところの差異が、全膜厚の３％であった。ガーネット膜の組成はＢｉ_２．２Ｄｙ_０．８Ｆｅ_３．５Ａｌ_１．５Ｏ_１２であった。磁気光学効果測定装置（日本分光株製Ｋ２５０、ビーム径２ｍｍ角）で測定したファラデー回転角の波長依存性から、ピーク（波長５２０ｎｍ）の半値幅を求めると１９ｎｍであった。ピークのファラデー回転角は４５度であった。ＶＳＭ（振動試料型磁力計）で磁界を膜面に垂直に印加測定した保磁力は１８０　Ｏｅであった。
以上のようにして、磁気光学効果を有する層（磁性層）／透明マイクロ磁気ヘッドアレイ（磁界発生層）／透明支持体の順に積層した構成を作製した。
【００６８】
ついで上記構成の上下に偏光子及び検光子を設け、偏光子層／磁気光学効果を有する層／マイクロ磁気ヘッドアレイ／透明支持体／検光子層の構成を有する表示素子を作製した。
更にこのマイクロ磁気ヘッドアレイを駆動するために、市販の電源を設け、マッチング素子とした。
【００６９】
マイクロ磁気ヘッドの１個ずつに、スイッチを用いて通電し、第一列が終わったところで、第二列に通電した。１コイル当たりの通電時間は約５マイクロ秒であり、同時に多くのコイルに電流を流す方法を取らなくても、高速度で各列の記録ができた。磁気光学効果を有する透明磁性層には約６０μｍ間隔でドット状磁気記録がなされ、偏光子、検光子を通してコントラストの高いデジタル画像を高密度に形成できることが確認できた。画像コントラストは１３．３であった
【００７０】
ついで上記で作製したマッチング素子から、偏光子及び検光子を各１枚ずつ取り外し、このマッチング素子２枚を分離して用いて、パターンマッチング装置を作製した。そして該パターンマッチング装置を用いて、故障診断を実施した。
症状が体系的にまとめられている人間の病気を例にとりあげ、症状から病名を特定することとした。
該パターンマッチング装置による故障診断システムの構成概要は図１に示したものと同様である。レーザー光源１から出た光は、光学系２で平行光となり、偏光子６で直線偏光となって第１のマッチング素子４に入射する。光の偏光方向は第１のマッチング素子４での印加電圧が零であれば回転しないが、印加電圧の上昇とともに回転角度は増加，最大印加電圧のとき偏光方向は約４５度変化する。第１のマッチング素子４で印加電圧に応じて回転した直線偏光は、次に第２のマッチング素子５に入射し、ここでも印加電圧に応じて偏光方向が回転する。したがって、検光子７を通過してＣＣＤカメラ８に達する光量は第１及び第２のマッチング素子４、５への印加電圧により制御されることになる。
【００７１】
第１のマッチング素子４への印加電圧を最大または零として固定して、第２のマッチング素子５への印加電圧を１６段階に変えたとき、透過光量は印加電圧の段階に比例して透過光量が変化する。階調０では画素が最も暗くなり、印加電圧は最大、そして階調１５では画面が最も明るくなり、印加電圧は最小となる。両マッチング素子４、５への印加電圧が近いほど、透過光量は少なくなっている。このことを利用することにより両マッチング素子からなるパターンマッチングパネル３で状態比較が行えた。
【００７２】
上記では両マッチング素子４、５の画面を８つの領域に分割し、それぞれの領域に「発熱」、「せき」、「吐き気」、「頭痛」「胸痛」「胃痛」「腹痛」「血圧」の８種の症状を割り当てた。まず第１のマッチング素子４は、患者にこれら８つの症状がある場合には階調１５、ない場合には階調０を表示させた。例えば、「発熱」、「せき」そして「胸痛」を訴えた患者の表示データは、（１５，１５，０，０，１５，０，０，０）とした。一方、第２のマッチング素子５には、病気ごとに症状の強さに応じて０から１２までの階調を各領域に表示させた。例えば、「肺炎」の表示データは（１２，１２，６，６，１２，２，２，６）とした。このようにして症状をパターン化し、第２のマッチング素子５で表現する症状パターンを順次取り替えて透過光量を観測することにより、患者の示す症状に最も近い症状パターンを第２のマッチング素子５が表示したときに透過光量は最小となることから病名を特定できるよういなった。すなわち、透過光量はそれぞれの領域での適合度を光学的に加算したものになり、パターンマッチングが一挙に行えることになった。
【００７３】
患者Ａさんの場合には「肺炎」のパターンを第２のマッチング素子５が表示したときに透過光量は最低となり、「肺炎」が診断結果となる。患者Ｂさんは「吐き気」、「胸痛」そして「高血圧」が症状で（表示データは（０，０，１５，０，１５，０，０，１５））、診断結果は「狭心症」（表示データは（０，２，５，２，１２，４，４，１２））となる。このようにほぼ常識的に正しい病名が選び出されることが確認された。
【００７４】
実施例２
実施例１で用いた１個のレーザー光源の代わりに、８つに分割した領域に対応させて、８個のレーザー光源を用いた。各領域の輝度が大幅に向上して、透過光量の線形性が向上して、実施例１の場合よりも、より正確に診断できるようになった。
【００７５】
実施例３
実施例１で作製したマッチング素子２個（素子数１００×１００）に、全く同一の単純な幾何学的パターンを（三角形、三角形の内部は透過光量ゼロ）表示した。この場合の全光量をＣＣＤにて測定した。この三角形内部の一部を少しづつ、マイクロ磁気ヘッドへの電流値を逆転させて変化させていくと、透過光量は徐々に減少していった。また三角形外部に相当する部位の電流地を変化させると、同様に透過光量は減少していった。
一致した場合に最も大きな透過光量が得られて、パターンのマッチングが可能であることがわかった。
【００７６】
比較例１
本発明によるマッチング素子の代わりに、高精細画像用として市販されている液晶ディスプレイを用いた以外は、全く実施例１と同様にして故障診断を実施した。液晶ディスプレイ市販品の１画素のサイズは、１５０ミクロン×７５ミクロンで、実施例１で作製したマッチング素子の画素サイズの３倍と大きかった。画素サイズが大きいと微細な画像のマッチングを行う場合の精度が低かった。また処理速度は３秒と磁気パターン表示素子の約２５０倍と長くかかった。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、前記構成、手法を採用したので、パターンマッチング時間を短くし、画像解像度を向上させ、大量のデータや複雑なパターンにも対応することのできる磁気パターン表示素子並びにそれを用いたパターンマッチング装置及び方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一構成例に係るパターンマッチング装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】マッチング素子の基本的な構成を模式的に示す断面図である。
【図３】磁気光学効果を増大させる構成の説明断面図である。
【図４】透明マイクロ磁気ヘッドアレイにおけるコイル型磁気ヘッドの構成を模式的に示す平面図及び断面図である。
【図５】透明マイクロ磁気ヘッドアレイの別の構成例を模式的に示す平面図である。
【図６】透明マイクロ磁気ヘッドアレイのさらに別の構成例を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
１　光源
２　光学系（レンズ系）
３　パターンマッチング用パネル
４　第１のマッチング素子
５　第２のマッチング素子
６　偏光子
７　検光子
８　ＣＣＤカメラ
９　処理系（データ処理部）
１１　透明支持体
１２　磁界発生層（透明マイクロ磁気ヘッドアレイ）
１３　磁気光学効果を有する層（磁性層）

Claims (16)

1. 磁気光学効果を有する透明磁性層及び該磁性層に磁界を印加する磁界発生層から構成されるマッチング素子を少なくとも２つ以上有し、情報をこれらマッチング素子上に２次元磁化パターンとして表示することを特徴とする磁気パターン表示素子。
2. 該磁界発生層が、透明マイクロ磁気ヘッドアレイからなることを特徴とする請求項１に記載の磁気パターン表示素子。
3. 該マッチング素子の磁性層が下記一般式で表される希土類鉄ガーネットであることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気パターン表示素子。
   Ｒ_３−ｘＡ_ｘＦｅ_５−ｙＢ_ｙＯ_１２
   （式中、０．２＜ｘ＜３、０≦ｙ＜５であり、
   Ｒは希土類金属で、Ｙ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕのうちの少なくとも一種以上であり、
   ＡはＢｉ、Ｃｅ、Ｐｂ、Ｃａ及びＰｔのうちの少なくとも一種以上であり、
   ＢはＡｌ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ及びＴｉのうちの少なくとも一種以上である）
4. 光源と、該光源からの光を直線偏光に変換する偏光子と、請求項１〜３のいずれかの磁気パターン表示素子と、該磁気パターン表示素子からの透過光を検光する検光子と、該検光子からの光を受光するＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラからの信号を処理する信号処理手段とからなり、該少なくとも２つ以上のマッチング素子上の２次元パターンのマッチングを行うことを特徴とするパターンマッチング装置。
5. 該２次元磁化パターンを構成する各画素毎の透過光の旋光度を検出する手段を設けたことを特徴とする請求項４に記載のパターンマッチング装置。
6. 該磁気パターン表示素子からの透過光の全強度を検出してパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項４に記載のパターンマッチング装置。
7. 該磁気パターン表示素子の各マッチング素子を複数の領域に分割し、該複数の領域からの透過光に基づきパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のパターンマッチング装置。
8. 該２次元磁化パターンが強度の違いにより多値表示されることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のパターンマッチング装置。
9. 情報の類似性評価、変換又は演算を行うことを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載のパターンマッチング装置。
10. 該光源からの光がレーザー光であることを特徴とする請求項４〜９のいずれかに記載のパターンマッチング装置。
11. 該光源からの光として複数のレーザー光を用いることを特徴とする請求項１０に記載のパターンマッチング装置。
12. 光源から光を偏光子により直線偏光に変換し、該直線偏光を請求項１〜３のいずれかの磁気パターン表示素子に入力し、その透過光に基づいて該少なくとも２つ以上の光学素子上の２次元パターンのマッチングを行うことを特徴とするパターンマッチング方法。
13. 該２次元磁化パターンを構成する各画素毎の透過光の旋光度を検出してパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項１２に記載のパターンマッチング方法。
14. 該磁気パターン表示素子からの透過光の全強度を検出してパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項１２に記載のパターンマッチング方法。
15. 該磁気パターン表示素子の各表示素子を複数の領域に分割し、該複数の領域からの透過光に基づきパターンマッチングを行うことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれかに記載のパターンマッチング方法。
16. 情報の類似性評価、変換又は演算を行うことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載のパターンマッチング方法。

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