JP4025265B2 - 磁気パターン検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、紙幣等の磁気印刷物に形成された磁気パターンのエッジ部分の検出のみならず、その磁気パターンや磁気情報に含まれる磁性粉の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を忠実にかつ高精度に読み取ることが可能な、磁気パターン検出装置に関する。
従来、紙幣等に代表されるような磁気印刷物には、磁気インクを用いて磁気パターンが印刷されている。この印刷された磁気パターンは、基体の表面若しくは内部に形成された微小な磁性体微粒子（以下、磁性粉と略す）からなる平面構造をなしている。
従来の紙幣等に印刷された磁気パターンの検出原理を、図２９、図３０、図３１に基づいて説明する。これらの図において、１５は永久磁石、３２および３３は磁気抵抗素子（ＭＲ素子）、２１は磁性粉を含有する磁気インク、２０は磁気インクで磁気パターンを印刷した磁気印刷物である。
図２９に示すように、永久磁石等により形成される一様なバイアス磁界中に磁気抵抗素子３２、３３を近接して配置する。
図３０に示すように、磁気抵抗素子３２、３３は直列接続されていると共に、定電圧電源に接続されている。
磁性粉を含有した磁気インク２１等が接近した場合の検出信号について説明する。
磁気印刷物２０が走査されると、図２９の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように変化する。磁気印刷物２０の走査方向は図中左から右である。
図２９（ａ）の状態では、磁気抵抗素子３２の直下の磁束密度が増加し、磁気抵抗素子３２の抵抗値が増加する。そのため、出力端子３４の電位が高くなる。図中矢印は、磁力線を表している。
図２９（ｂ）の状態では、磁気抵抗素子３２および３３の直下の磁束密度は等しく、抵抗値も同じである。そのため、出力端子３４は中間状態となる。
図２９（ｃ）の状態では、磁気抵抗素子３３の直下の磁束密度が増加し、磁気抵抗素子３３の抵抗値が増加する。そのため、出力端子３４の電位は低くなる。このように、磁気印刷物が走査されることにより、図３１に示すような微分型の検出信号が得られる（以下、空間差分検出と略す）。
このような方式による磁気センサ回路の検出信号ｅは、磁気抵抗素子３２、３３のそれぞれの抵抗値をＲ３２、Ｒ３３とすれば、出力端子３４の電位ｅ＝（Ｒ３２／（Ｒ３２＋Ｒ３３））Ｖｉｎとなる。通常、この検出信号は微弱であるため、図３２に示すようにコンデンサ３５を介して変動分のみを増幅している。増幅率は、約１万倍程度である。
この従来の空間差分検出方法の長所は、特許文献１、特許文献２に開示されている。
各種のノイズに関しては、両磁気抵抗素子は空間的に極めて近接して配置されているので、両者の受ける温度的、磁気的、また機械的原因による変動分は等しいと考えることができ、ΔＲ３２＝ΔＲ３３である。従って、ノイズ成分に関してはΔｅ＝０となる。これは、磁気抵抗素子の抵抗値Ｒ３２とＲ３３が等しいことが条件となる。
一般的には磁気抵抗素子３２の抵抗値と磁気抵抗素子３３の抵抗値は異なる場合が多く、さらに磁気抵抗素子３２と磁気抵抗素子３３の抵抗値の温度係数が異なっていることが多い。Ｒ３２とＲ３３が等しい場合は、出力端子の電位はＶｉｎ／２となりかつノイズ成分も無くなる。
ただし、Ｒ３２とＲ３３が等しくない場合、あるいは抵抗値の温度係数が異なる場合は、ノイズ成分も出力され、また出力端子３４の電位はＶｉｎ／２からずれ、周囲の温度が変化すれば温度ドリフトも生じることになる。このような場合でも、コンデンサ３５を介して増幅すれば（交流増幅）、磁気抵抗素子の抵抗値の差異、温度係数の差異による直流成分は増幅されることなく、端子３７では比較的安定して信号を検出することができる。また、微分型の検出信号であれば、交流増幅の影響も受けにくい。
しかし、図３２のような従来の空間差分検出方法では、図３３に示すように、帯型の磁気パターン３８は、その帯の両端のみの信号が図３２の出力端子３４で検出されるが、その両端以外の磁束が変化しない帯の途中では信号は検出されない。図３３の検出信号３９の縦軸は電圧を意味し、横軸は時間を意味する。図中の動作点とは、基準の電圧を意味する。以下同様に、検出信号の図においては、縦軸は電圧を意味し、横軸は時間を意味する。
さらに、図３４に示すように、磁気抵抗素子３２と磁気抵抗素子３３の中心間距離４０と同じピッチを有するくし型の磁気パターン４１についても、磁気抵抗素子３２と磁気抵抗素子３３に同じ磁束がかかるために、連続したパターンの両端のみ信号が図３２の出力端子３４で検出される。
しかし、その途中の領域Ａに対応した信号は検出されない。このように、磁気パターンによる実際の磁束の変化に忠実に比例した信号を検出することはできなかった。
ここで、磁気パターンによる磁束の変化に忠実に対応した信号を検出できない例について説明する。
図３５は、磁気インクに含有されている磁性粉に濃淡のある磁気パターンを走査した場合の例である。
濃淡のある磁気パターンの例として、３つの磁気印刷物２０の磁気パターン４３,４４,４５を示し、色の濃淡で磁気インクに含まれる磁性粉の含有量の大小を表している。
図３５（ａ）において、磁気パターン４３は、磁性粉の含有量が大・中・小とステップ状に変化した場合の例である。磁気パターン４４,４５は、磁性粉の含有量に勾配があり、中心が最も大である場合の例である。磁気パターン４５は、磁気パターン４４に比べて勾配が緩やかである場合の例である。
図３５（ｂ）の波形４６は、図３２の検出回路における出力端子３４での検出信号である。磁性粉の含有量がステップ状に変化する変化点のみ信号は検出されるが、含有量が変化しない箇所は、信号は検出されない。勾配がある磁気パターン４４,４５に対しては微分型の信号が検出されるが、勾配の緩やかな磁気パターン４５に対する信号は、磁気パターン４４からの検出信号に比べて、信号振幅が小さくなる。
図３５（ｃ）の波形４７は、図３２におけるコンデンサ３５を通過した後の接続点３６における信号を表している。コンデンサ３５を通過することにより、変化の小さい信号は振幅が小さくなる（コンデンサはハイパスフィルタであるため）。そのため、勾配の小さい磁気パターン４５からの信号は殆ど振幅が無くなることになる。
このように、従来の空間差分検出方法では、磁性粉の含有量に大小がある磁気パターンでは、実際の磁気パターンが検出できないばかりでなく、磁性粉の含有量の勾配が緩やかな磁気パターン４４，４５では、信号はほとんど検出されなかった。
そこで、本発明の目的は、磁気パターンのエッジ部分の検出のみならず、紙幣等に印刷された磁気パターン内部に含まれる磁性粉の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を忠実にかつ高精度に検出することが可能な磁気パターン検出装置を提供することにある。
本発明は、基体の表面若しくは内部に形成された磁気パターンに含まれる磁性体微粒子の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を検出する磁気パターン検出装置であって、磁気抵抗素子からなる磁束変化検出手段と、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子に対して一定の外部磁界を印加する磁界印加手段と、前記磁束変化検出手段と直列接続された直列回路の接続点に現れる出力信号を検出する磁気抵抗素子からなる出力信号検出手段と、前記接続点に現れる出力信号を増幅する増幅手段とを具え、前記出力信号検出手段は、前記磁気パターンに含まれる磁性体微粒子と前記一定の外部磁界との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化の影響を受けることなく、かつ、
該磁気的相互作用に基づいた磁束の変化を、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化に比例した出力信号として検出し、前記磁気抵抗素子は、基板上に半導体結晶を成長させた薄膜層を感磁部の動作層とする薄膜磁気抵抗素子であり、該薄膜磁気抵抗素子の動作層には、キャリアを増加させるための不純物が添加されている半導体薄膜を動作層とすることを特徴とする。
該磁気的相互作用に基づいた磁束の変化を、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化に比例した出力信号として検出し、前記磁気抵抗素子は、基板上に半導体結晶を成長させた薄膜層を感磁部の動作層とする薄膜磁気抵抗素子であり、該薄膜磁気抵抗素子の動作層には、キャリアを増加させるための不純物が添加されている半導体薄膜を動作層とすることを特徴とする。
本発明は、基体の表面若しくは内部に形成された磁気パターンに含まれる磁性体微粒子の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を検出する磁気パターン検出装置であって、磁気抵抗素子からなる磁束変化検出手段と、前記磁束変化検出手段と直列接続された直列回路の接続点に現れる出力信号を検出する磁気抵抗素子からなる出力信号検出手段と、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子および前記出力信号検出手段の前記磁気抵抗素子に対して一定の外部磁界を印加する磁界印加手段と、前記接続点に現れる出力信号を増幅する増幅手段とを具え、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子および前記出力信号検出手段の前記磁気抵抗素子は、前記磁界印加手段の前記一定の外部磁界を発生する側の同一面内に配設され、前記出力信号検出手段は、前記磁気パターンに含まれる磁性体微粒子と前記一定の外部磁界との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化を、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化に比例した出力信号として検出し、
前記磁気抵抗素子は、基板上に半導体結晶を成長させた薄膜層を感磁部の動作層とする薄膜磁気抵抗素子であり、該薄膜磁気抵抗素子の動作層には、キャリアを増加させるための不純物が添加されている半導体薄膜を動作層とすることを特徴とする。
前記磁気抵抗素子は、基板上に半導体結晶を成長させた薄膜層を感磁部の動作層とする薄膜磁気抵抗素子であり、該薄膜磁気抵抗素子の動作層には、キャリアを増加させるための不純物が添加されている半導体薄膜を動作層とすることを特徴とする。
ここで、前記磁束変化検出手段を構成する前記磁気抵抗素子は、磁束密度の変化に対して磁気抵抗変化率が大きい特性を有し、前記出力信号検出手段を構成する前記磁気抵抗素子は、磁束密度の変化に対して磁気抵抗変化率が小さい特性を有してもよい。
前記磁束変化検出手段を構成する前記磁気抵抗素子、および、前記出力信号検出手段を構成する前記磁気抵抗素子において、素子長をＬとし、素子幅をＷとし、形状因子をＬ／Ｗと定義するとき、前記磁束変化検出手段を構成する前記磁気抵抗素子の前記形状因子Ｌ／Ｗを、磁気抵抗変化率が大きい範囲に対応した値に設定し、前記出力信号検出手段を構成する前記磁気抵抗素子の前記形状因子Ｌ／Ｗを、磁気抵抗変化率が小さい範囲に対応した値に設定してもよい。
前記磁束変化検出手段を構成する前記磁気抵抗素子の前記形状因子Ｌ／Ｗを、０．３以下の値に設定し、前記出力信号検出手段を構成する前記磁気抵抗素子の前記形状因子Ｌ／Ｗを、１０以上の値に設定してもよい。
本発明は、基体の表面若しくは内部に形成された磁気パターンに含まれる磁性体微粒子の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を検出する磁気パターン検出装置であって、磁気抵抗素子からなる磁束変化検出手段と、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子に対して一定の外部磁界を印加する磁界印加手段と、前記磁束変化検出手段と直列接続された直列回路の接続点に現れる出力信号を検出する固定抵抗からなる出力信号検出手段と、前記接続点に現れる出力信号を増幅する増幅手段とを具え、前記出力信号検出手段は、前記磁気パターンに含まれる磁性体微粒子と前記一定の外部磁界との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化の影響を受けることなく、かつ、該磁気的相互作用に基づいた磁束の変化を、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化に比例した出力信号として検出し、前記磁気抵抗素子は、基板上に半導体結晶を成長させた薄膜層を感磁部の動作層とする薄膜磁気抵抗素子であり、該薄膜磁気抵抗素子の動作層には、キャリアを増加させるための不純物が添加されている半導体薄膜を動作層とすることを特徴とする。
前記薄膜磁気抵抗素子の動作層の組成は、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓｙＳｂ１−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）であり、不純物は珪素、錫、セレン、テルル、或いは硫黄としてもよい。
前記キャリアの数は、４×１０１６／ｃｍ３以上１×１０１8／ｃｍ３以下としてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、出力信号検出手段を、磁束の変化の影響を受けない位置に配置したので、磁束変化検出手段に印加される一定な外部磁界と磁気パターンに含まれる磁性体微粒子との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化の影響を受けることがなくなり、磁束変化検出手段の抵抗値の変化分のみを磁束の変化に比例した出力信号として検出することが可能となり、これにより、磁気パターンのエッジ部分の検出のみならず、磁気パターンに含まれる磁性粉の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を忠実にかつ高精度に検出することができる。
また、本発明によれば、基板上に半導体結晶を成長させた薄膜層を感磁部の動作層とする薄膜磁電変換素子を複数個有し、動作層にはキャリアを増加させるための不純物が添加させているので、複数個の素子の特性を揃え、かつ、温度特性に優れた磁気パターン検出装置を作製することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図１６に基づいて説明する。
＜装置構成＞
図１〜図３は、本発明に係る実際の磁気パターンによる磁束の変化に比例した信号を得るため（以下、絶対磁気量検出と略す）の磁気パターン検出装置の概略構成を示す。
図１〜図３は、本発明に係る実際の磁気パターンによる磁束の変化に比例した信号を得るため（以下、絶対磁気量検出と略す）の磁気パターン検出装置の概略構成を示す。
(磁気パターン検出装置の概要)
磁気パターン検出装置の概略構成について説明する。
図１は、磁気パターン検出装置の磁束変化検出手段および出力信号検出手段として構成されたＭＲヘッド１００の構成を示す。
磁気パターン検出装置の概略構成について説明する。
図１は、磁気パターン検出装置の磁束変化検出手段および出力信号検出手段として構成されたＭＲヘッド１００の構成を示す。
磁気印刷物２０に対向配置された磁界印加手段としての磁石１５の一面(Ｎ極側)には、磁束変化検出手段としての磁気抵抗素子１３が取り付けられている。また、この磁石１５のＮ極側と反対側の面(Ｓ極側)には、出力信号検出手段としての磁気抵抗素子１４が取り付けられている。これら磁気抵抗素子１３,１４は、プリント基板１８上で配線され、直列接続された直列回路を構成している。
磁気抵抗素子１３は、磁気インク２１に含まれる磁性粉と磁石１５から印加される一定な磁界との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化を、抵抗値の変化として検出する。
磁気抵抗素子１４は、磁気インク２１に含まれる磁性粉と磁石１５から印加される一定な磁界との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化の影響を受けない位置(すなわち、磁石１５のＳ極側)に配設されている。
図２は、磁気抵抗素子１３と磁気抵抗素子１４とがプリント基板１８上で直列接続された信号測定回路を示す。このプリント基板１８からなる信号測定回路２００とＭＲヘッド１００とによって、磁気パターン検出装置が構成される。
磁気抵抗素子１４は、磁気的相互作用に基づいた磁束の変化の影響を受けることなく、直列接続された磁気抵抗素子１３の抵抗値の変化分のみを磁束の変化に比例した出力信号(すなわち、出力電圧１９)として検出する。この磁気抵抗素子１４により検出された出力電圧１９は、その後、後述するように直流増幅された出力信号として出力される。
(ＭＲヘッド)
図３は、実装されたＭＲヘッド１００の構成を示す。
実際には、このようにＣＡＮ１６で封止したものが使用される。すなわち、磁気抵抗素子１３を８ｍｍ×６ｍｍ×４．５ｍｍの希土類磁石１５に両側に（Ｎ側の磁気抵抗素子１３とＳ側の磁気抵抗素子１４）に貼り付ける。その後、これら素子１３,１４をＣＡＮ１６の中に挿入し、エポキシ樹脂１７をポッティングし、ＭＲヘッド１００として作製する。端子４は、それぞれの磁気抵抗素子１３,１４の電極パッド部にＡｕ線で接続されている。
図３は、実装されたＭＲヘッド１００の構成を示す。
実際には、このようにＣＡＮ１６で封止したものが使用される。すなわち、磁気抵抗素子１３を８ｍｍ×６ｍｍ×４．５ｍｍの希土類磁石１５に両側に（Ｎ側の磁気抵抗素子１３とＳ側の磁気抵抗素子１４）に貼り付ける。その後、これら素子１３,１４をＣＡＮ１６の中に挿入し、エポキシ樹脂１７をポッティングし、ＭＲヘッド１００として作製する。端子４は、それぞれの磁気抵抗素子１３,１４の電極パッド部にＡｕ線で接続されている。
ＭＲヘッド１００をプリント基板１８に固定し、図２に示すように、磁気抵抗素子１３と磁気抵抗素子１４とを直列に接続し、さらにＶｉｎの定電圧電源に接続する。
磁気印刷物２０は、図１に示す矢印方向に走査する。磁気印刷物２０が走査される場合、磁気抵抗素子１３は磁束密度の変化を感じるが、磁気抵抗素子１４は磁束密度の変化を感じない。
(磁気抵抗素子)
図４は、磁気抵抗素子１３,１４の基本構成を示す。
１は動作層、２は電極、３はモールド樹脂、４は電極２と接続された端子を示す。なお、磁気抵抗素子１３，１４の動作層１は、磁気抵抗素子の場合は高い磁気抵抗変化率を得るためにできるだけ高い電子移動度を有していることが好ましく、Ｓｉ，ＧａＡｓ、ＩｎＳｂやＩｎＡｓおよびこれらの混晶系であるＩｎＡｓＳｂなどが好ましい。
図４は、磁気抵抗素子１３,１４の基本構成を示す。
１は動作層、２は電極、３はモールド樹脂、４は電極２と接続された端子を示す。なお、磁気抵抗素子１３，１４の動作層１は、磁気抵抗素子の場合は高い磁気抵抗変化率を得るためにできるだけ高い電子移動度を有していることが好ましく、Ｓｉ，ＧａＡｓ、ＩｎＳｂやＩｎＡｓおよびこれらの混晶系であるＩｎＡｓＳｂなどが好ましい。
本発明に用いられる基板は、固体形状を示すものであればどんなものでもよく、例えば半導体でも誘電体でもセラミックでもガラス基板でも用いることができる。また、半導体基板の中でもＧａＡｓ、Ｓｉ、ＩｎＰ、ＧａＰなどの基板を用いると、特に動作層１の高い電子移動度が得られるようになり、特に好ましいものとなる。
動作層１中にキャリアを増加させるための不純物を添加する方法としては、動作層１を形成する際に同時に行ってもよいが、成膜後にイオン注入法を用いて打ち込んでもよい。用いられる不純物は、例えば、ＩｎＳｂやＩｎＡｓのようなIII−Ｖ族化合物半導体の場合は、Ｓｉ、ＳｎのようなIV族元素やＳｅ、Ｔｅ、Ｓに代表されるVI族元素を添加するとよい。その中でも特にＳｉ、Ｓｎが好ましい。
動作層１にキャリアを増加させるための不純物を添加することで、作製した磁気抵抗素子１３，１４の温度特性を改善する効果がある。しかし、あまりに多くの不純物を添加してしまうと、磁気抵抗素子１３，１４の感度を左右する電子移動度を低下させてしまうという問題があるため、添加するキャリアの数は、４×１０１６／ｃｍ３から１×１０１８／ｃｍ３とすることが好ましく、さらに好ましくは、５×１０１６／ｃｍ３から５×１０１７／ｃｍ３とするのがよい。
動作層１を形成する方法としては、真空蒸着法が一般的に用いられるが、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法は薄膜の膜厚や組成の制御性が高く特に好ましい方法である。このため、本発明における磁気パターン検出装置に配置される複数の素子の特性差はほとんど無い。
電極２に用いられる電極材料は、Ｃｕ単層やＴｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｃｕ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ／Ｎｉ、Ｃｒ／Ａｕ／Ｎｉ、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｎｉのような積層としてもよい。この電極材料は、作製した素子の使用される動作条件と環境条件に耐えられる材質であれば、どのような材料を用いてもかまわない。また、電極２を形成する方法としては、電子ビーム蒸着や抵抗化熱蒸着といった一般的な真空蒸着法や、スパッタ法やメッキ法によって形成してもよい。また、電極２を形成後に電極２と動作層１とのオーミック接触性を良好にするために、急昇温熱アニール（ＲＴＡ）法を用いて熱処理することも好ましい。
磁気抵抗素子１３，１４の動作原理を示す。
図５に示すように、メサエッチング後のＩｎＳｂ薄膜の幅（素子幅）１１をＷとし、短絡電極間の距離（素子長）１２をＬとすると、Ｌ／Ｗを形状因子と呼ぶ。本例では、Ｌ／Ｗ＝０．２とした。
図５に示すように、メサエッチング後のＩｎＳｂ薄膜の幅（素子幅）１１をＷとし、短絡電極間の距離（素子長）１２をＬとすると、Ｌ／Ｗを形状因子と呼ぶ。本例では、Ｌ／Ｗ＝０．２とした。
この磁気抵抗素子１３，１４に電磁石１５で一様な磁場をかけて、抵抗値と磁束密度との関係を測定した。
図６は、抵抗値と磁束密度との関係を示す測定結果を示す。図７は、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ０と磁束密度との関係を示す。
ここで、ΔＲ＝ＲＢ−Ｒ０であり、ＲＢは磁場中での抵抗値、Ｒ０は磁場無しでの抵抗値である。これらの図からわかるように、抵抗値と磁束密度とは比例関係があることがわかり、この線形領域で検出が行われる。
(増幅回路)
図８は、直流増幅回路（反転増幅器）の構成例を示す。
入力電圧１９をＶ１、抵抗２２をＲ１、抵抗２３をＲｆ、端子２４の電圧をＶａ、端子２５の電圧をＶｂ、出力電圧２６をＶｏｕｔとする。開ループ利得が十分大きいと、オペアンプの入力電圧Ｖａ＝Ｖｂとみなすことができる。磁気抵抗素子１３、１４のそれぞれの抵抗値をＲ１３、Ｒ１４とすれば、入力電圧はＶ１＝（Ｒ１４／（Ｒ１３＋Ｒ１４））Ｖｉｎ、出力電圧はＶｏｕｔ＝（１＋Ｒｆ／Ｒ１）Ｖｂ−（Ｒｆ／Ｒ１）Ｖ１となる。ポテンシオ２７でＶｂを変えることにより、Ｖｏｕｔを変えることができる。抵抗２８をＲ１’、抵抗２９をＲｆ’とすると、Ｖｂ＝（Ｒｆ’／（Ｒ１’＋Ｒｆ’））Ｖｄｄとなる。Ｖ１＝２．５Ｖ（Ｒ１４／Ｒ１３＝１の場合）、Ｒ１＝１ｋΩ、Ｒｆ＝１０ＭΩ、Ｒ１’／Ｒｆ’＝１．０００２とすると、Ｖｏｕｔ＝０Ｖとなる。
図８は、直流増幅回路（反転増幅器）の構成例を示す。
入力電圧１９をＶ１、抵抗２２をＲ１、抵抗２３をＲｆ、端子２４の電圧をＶａ、端子２５の電圧をＶｂ、出力電圧２６をＶｏｕｔとする。開ループ利得が十分大きいと、オペアンプの入力電圧Ｖａ＝Ｖｂとみなすことができる。磁気抵抗素子１３、１４のそれぞれの抵抗値をＲ１３、Ｒ１４とすれば、入力電圧はＶ１＝（Ｒ１４／（Ｒ１３＋Ｒ１４））Ｖｉｎ、出力電圧はＶｏｕｔ＝（１＋Ｒｆ／Ｒ１）Ｖｂ−（Ｒｆ／Ｒ１）Ｖ１となる。ポテンシオ２７でＶｂを変えることにより、Ｖｏｕｔを変えることができる。抵抗２８をＲ１’、抵抗２９をＲｆ’とすると、Ｖｂ＝（Ｒｆ’／（Ｒ１’＋Ｒｆ’））Ｖｄｄとなる。Ｖ１＝２．５Ｖ（Ｒ１４／Ｒ１３＝１の場合）、Ｒ１＝１ｋΩ、Ｒｆ＝１０ＭΩ、Ｒ１’／Ｒｆ’＝１．０００２とすると、Ｖｏｕｔ＝０Ｖとなる。
この状態で、Ｖ１が２．５Ｖから２．５００１Ｖと０．１ｍＶ変化するとＶｏｕｔ＝１Ｖとなる（１０，０００倍増幅）。オペアンプの電源電圧は、±５Ｖであるため、Ｖ１が０．５ｍＶ以上変化すると、Ｖｏｕｔ＝５Ｖとなり電源電圧で飽和してしまうことになる。抵抗値の温度係数等が若干でも異なり、抵抗比がＲ１４／Ｒ１３＝１．０００４以上になると、たちまち出力電圧Ｖｏｕｔは電源電圧で飽和してしまうことになる。本例では、図９に示すように、２段接続された増幅回路で直流増幅し、増幅率は１０，０００倍とした。
(磁気パターン)
図１０は、磁気印刷物２０の磁気パターンの構成例を示す。
磁気パターンを構成する磁気インク２０として、磁性粉の含有量(すなわち、磁気量)の異なる４種類（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）用意する。磁気インク２０の１本の大きさは幅０．８ｍｍ、長さ８．０ｍｍであり、これを１６本、４．５ｍｍの間隔でＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ順番に並べて磁気印刷物２０上に印刷することにより、磁気パターンを作成する。
図１０は、磁気印刷物２０の磁気パターンの構成例を示す。
磁気パターンを構成する磁気インク２０として、磁性粉の含有量(すなわち、磁気量)の異なる４種類（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）用意する。磁気インク２０の１本の大きさは幅０．８ｍｍ、長さ８．０ｍｍであり、これを１６本、４．５ｍｍの間隔でＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ順番に並べて磁気印刷物２０上に印刷することにより、磁気パターンを作成する。
磁気抵抗素子１３は、磁気インク２１に含まれる磁性粉と磁石１５から印加される一定な磁界との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化を、抵抗値の変化として検出する。
そして、このような磁気パターンが形成された磁気印刷物２０を、前述した本発明に係るＭＲヘッド１００に略接触させた状態で、図１０の矢印方向に走査して、信号検出を行う。
図１１は、ＭＲヘッド１００により検出された磁気パターンに対応した信号波形を示す。磁束パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの磁気量の大きさに比例して、信号が検出されていることがわかる。従って、磁気パターンすなわち磁気印刷物２０の磁性粉の含有量の違いを正確にかつ忠実に検出できることがわかる。
＜装置動作＞
以下、本装置の動作について説明する。
(磁気パターン検出原理)
図１２は、磁気パターンの信号検出原理を示す。
図１のＭＲヘッド１００を用いて、磁気印刷物２０に形成された磁性粉を含有した磁気インク２１からなる磁気パターンの信号を検出する原理について説明する。
以下、本装置の動作について説明する。
(磁気パターン検出原理)
図１２は、磁気パターンの信号検出原理を示す。
図１のＭＲヘッド１００を用いて、磁気印刷物２０に形成された磁性粉を含有した磁気インク２１からなる磁気パターンの信号を検出する原理について説明する。
図１２において、磁気印刷物２０は走査されると、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように左から右へ移動する。図中矢印は、磁石１５から印加される磁力線を表している。
図１２（ａ）では、磁気抵抗素子１３から磁気インク２１に含まれる磁性粉までの距離が、磁石１５の磁力線が及ぼす範囲に比べて遠いため、磁気抵抗素子１３の直下の磁束密度は磁気インク２１の影響を受けることがない。
図１２（ｂ）では、磁性粉の透磁率が空気に比べてかなり大きいため、磁石１５の磁力線が磁性粉に引き込まれる状態になるため、磁力線と磁性紛との磁気的相互作用によって磁気抵抗素子１３の直下の磁束密度が増加し、磁気抵抗素子１３の抵抗値が増加する。
図１２（ｃ）では、（ａ）と同様に、磁気抵抗素子１３の直下の磁束密度は磁気インク２１の影響を受けることがない。
以上説明したように、磁気抵抗素子１３は磁力線の影響を受けるが、磁気抵抗素子１４は、（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合も磁性粉との距離が離れており、磁気インク２１に含まれる磁性粉と磁力線との磁気的相互作用を受けないことから、磁気抵抗素子１４の直上の磁束密度は磁性粉によって乱されることがなく常に一定な磁界に保たれており、何ら影響を受けることはない。なお、図１２では、磁気抵抗素子１３側をＮ極、磁気抵抗素子１４側をＳ極としたが、これに限るものではなく、磁気抵抗素子１３側をＳ極、磁気抵抗素子１４側をＮ極として構成してもよい。
(出力信号測定原理)
図１３は、出力信号１５０の測定原理を示す。
図２の信号測定回路２００を用いて、磁気抵抗素子１３により検出された信号を、磁気抵抗素子１４により出力電圧１９(出力信号)として測定する原理について説明する。
図１３は、出力信号１５０の測定原理を示す。
図２の信号測定回路２００を用いて、磁気抵抗素子１３により検出された信号を、磁気抵抗素子１４により出力電圧１９(出力信号)として測定する原理について説明する。
図１３の位置Ａでは、磁気抵抗素子１３と磁気抵抗素子１４との抵抗値は等しいので、出力電圧１９はＶｉｎ／２である。なお、位置Ａは、図１２（ａ）の位置に対応する。
図１３の位置Ｂでは、磁気抵抗素子１３の抵抗値が増加し、磁気抵抗素子１４の抵抗値はそのままであるため、出力電圧１９はＶｉｎ／２よりも低くなる。なお、位置Ｂは、図１２（ｂ）の位置に対応する。
図１３の位置Ｃでは、磁気抵抗素子１３と磁気抵抗素子１４の抵抗値は等しいので、出力電圧１９はＶｉｎ／２である。なお、位置Ｃは、図１２（ｃ）の位置に対応する。
このように磁気印刷物２０が走査されることにより、図１３に示すような出力信号が得られる。この出力信号は、磁石１５からの一定な磁場が磁気パターンを構成する磁気インク２１の磁性粉が近づくことにより生じる磁気的相互作用によって磁気抵抗素子１３直下の磁束密度が変化し、この変化した磁束密度に比例して測定されるものである。しかし、この測定において、磁気抵抗素子１４自身はその磁気的相互作用に基づく磁束の変化の影響を受けない位置に配置されていることから、出力信号は、紙幣等に印刷された磁気パターンに含まれる磁性粉の濃淡の度合いに忠実に比例した高精度な信号として検出されることになる。
(検出例)
上記のような検出・測定原理により、検出された出力信号の波形について説明する。
上記のような検出・測定原理により、検出された出力信号の波形について説明する。
図１４は、図２６の帯型の磁気パターン３８を検出した場合の出力電圧１９の信号波形４８を示す。
図１５は、図２７のくし型の磁気パターン４１を検出した場合の出力電圧１９の信号波形４９を示す。
図１６は、図２８の濃淡のある磁気パターン４３，４４，４５を検出した場合の出力電圧１９の信号波形５０を示す。
以上の測定結果から、出力信号として、磁気パターンに含まれる磁性粉によって変化した磁束に比例した波形が得られる。すなわち、出力信号は、磁気パターンに含まれる磁性粉の濃淡の度合いに忠実に比例した高精度な信号として表されることがわかる。
(直流増幅)
上記のように検出された出力信号を直流増幅する物理的意味について説明する。
上記のように検出された出力信号を直流増幅する物理的意味について説明する。
紙幣等の磁気印刷物２０に形成された磁気パターンの検出を行う場合、磁気インク２１での磁束の変化は微弱ため、ＭＲヘッド１００の磁気抵抗素子１３(磁束変化検出手段）と磁気印刷物２０は接触した状態或いはできるだけ接近した状態で走査される。
このため、磁気抵抗素子１３と磁気印刷物２０との摩擦により、磁気抵抗素子１３は、磁気印刷物２０が走査される毎に素子温度が上昇することになる。
出力電圧１９は、磁気抵抗素子１３の抵抗値によって変化するが、抵抗値の変化は、素子温度変化のよるものと磁気インク２１の磁性粉による磁束の変化によるものとがある。磁気抵抗素子１３は、動作層１として電子移動度が大きいＩｎＳｂが使用されていることが多い。ＩｎＳｂは禁制帯が０．１７ｅＶと小さく、抵抗値の温度係数が約２％／℃とかなり大きい。このようなＩｎＳｂを用いた磁気抵抗素子１３の抵抗値変化は、磁気インク２１の磁性粉による磁束の変化によるものに比べて、素子温度変化によるものが大きいことが多い。
出力信号の直流増幅において、磁気抵抗素子１３の温度係数が大きいと、直流増幅後の図８又は図９の出力電圧２６は、オペアンプの電源電圧で容易に飽和してしまい、磁気インク２１による磁束密度の変化が検出できなくなってしまう。直流増幅回路の増幅率は約１万倍と高いため、磁気抵抗素子１３の抵抗が温度によって変化しやすいと、増幅された出力信号２６はたちまち飽和してしまうことになる。
本発明の磁気抵抗素子１３の動作層１は、キャリアを増加させるための不純物が添加されている半導体薄膜により形成されている。
この不純物が添加されていることにより、磁気抵抗素子１３の抵抗値の温度係数を０．２％／℃程度とかなり小さくすることが可能となる。そのため、磁気抵抗素子１３の抵抗値の変化は、ほぼ磁気インク２１の磁性粉による磁束の変化によるものだけになり、安定して出力電圧１９を直流増幅することが可能となる。
このように本発明に係る磁気パターン検出装置は、基板上に半導体結晶を成長させた薄膜層を感磁部の動作層とする薄膜磁電変換素子を複数個有し、さらに動作層にはキャリアを増加させるための不純物が添加させているため、複数個の素子の特性を揃え、温度特性に優れている。
以上説明したように、抵抗値の温度係数が小さい磁気抵抗素子１３を用いた直流増幅により、温度特性に優れ、かつ、磁気インク２１に含まれる磁性粉と磁石１５により印加される一定な磁界との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化に比例した出力信号を得ることができる。つまり、出力信号は、絶対磁束変化量の検出が可能となるため、磁気パターンに含まれる磁性粉の濃淡の度合いに忠実に比例した高精度な信号を得ることができる。
次に、本発明の第２の実施の形態を、図１７〜図１９に基づいて説明する。
前述した第１の例では、図３に示すようなＭＲヘッド１００も用いたが、本例では、ＭＲヘッド１００として、図１７に示すような、磁束変化検出手段としての磁気抵抗素子１３のみを希土類の磁石１５のＮ側に貼り付けた構造として構成した場合の例である。
前述した第１の例では、図３に示すようなＭＲヘッド１００も用いたが、本例では、ＭＲヘッド１００として、図１７に示すような、磁束変化検出手段としての磁気抵抗素子１３のみを希土類の磁石１５のＮ側に貼り付けた構造として構成した場合の例である。
図１８に示すように、出力信号検出手段としては、前述した磁気抵抗素子１４の代わりに、固定抵抗３０をプリント基板１８上に配置する。
そして、図１９に示すように、磁気抵抗素子１３と固定抵抗３０とを直列に接続し、さらに５Ｖの定電圧電源に接続した。
なお、その他の測定回路等の構成は、第１の例と同様であり、磁気印刷物２０を走査して出力信号の測定を行った。その結果、直流増幅された出力信号も、第１の例と同様に、磁性粉の含有量の違いを正確に検出することができ、これにより、出力信号は、絶対磁束変化量の検出が可能となり、磁気パターンに含まれる磁性粉の濃淡の度合いに忠実に比例した高精度な信号を得ることができる。
次に、本発明の第３の実施の形態を、図２０〜図２１に基づいて説明する。
本例では、出力信号検出手段として、図２０に示すように、固定抵抗３０の代わりに、磁気抵抗素子３１をプリント基板１８上に配置し、その上に希土類の磁石１５を貼り付けた。なお、ＭＲヘッド１００は、前述した第２の例と同じものを用いて構成した。
本例では、出力信号検出手段として、図２０に示すように、固定抵抗３０の代わりに、磁気抵抗素子３１をプリント基板１８上に配置し、その上に希土類の磁石１５を貼り付けた。なお、ＭＲヘッド１００は、前述した第２の例と同じものを用いて構成した。
そして、図２１に示すように、磁気抵抗素子１３と磁気抵抗素子３１とを直列に接続し、さらに５Ｖの定電圧電源に接続した。
磁気パターンの測定は、第２の例と同様にして、磁気印刷物２０を走査して行った。
その結果、直流増幅された出力信号は、第１の例および第２の例と同様に、磁性粉の含有量の違いを正確に検出することができる。従って、絶対磁束変化量の検出を行えるため、磁気パターンに含まれる磁性粉の濃淡の度合いに忠実に比例した高精度な信号を得ることができる。
次に、本発明の第４の実施の形態を、図２２〜図２８に基づいて説明する。
図２２は、図５に示す磁気抵抗素子１３の形状因子Ｌ／Ｗを０．１から２０まで変化させて、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ０と磁束密度との関係を測定した結果を示す。
図２３は、磁束密度２０００（Ｇ）における磁気抵抗変化率と形状因子Ｌ／Ｗをプロットし直したものを示す。形状因子Ｌ／Ｗが、０．３程度から磁気抵抗変化率は急激に低下することがわかる。
図２４は、１つのチップ上に３端子の磁気抵抗素子４８，４９を作製した構成例であり、作製プロセスは実施例１と同様である。磁気抵抗素子４８，４９は、直列に接続されている。５０，５１，５２は電極パッド部であり、図２５の番号の箇所に対応している。
本例では、図２５に示す磁束変化手段を磁気抵抗素子４８とし、出力信号検出手段を磁気抵抗素子４９として直列回路を構成したものをＭＲヘッド１００とした。
図２２および図２３の結果より、磁気抵抗素子４８の形状因子Ｌ／Ｗを０．２とし、磁気抵抗素子４９の形状因子Ｌ／Ｗを２５とした。
図２６は、磁気抵抗素子４８，４９の磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ０と、磁束密度との関係の測定結果を示す。
磁束密度５０００（Ｇ）における磁気抵抗素子４８の磁気抵抗変化率は約２５０％であったのに対して、磁気抵抗素子４９の磁気抵抗変化率は約１０％であった。
図２７は、３端子接続型の磁気抵抗素子４８，４９をエポキシ樹脂にてトランスファーモールドを行い、実施例２と同様にして作製したＭＲヘッド１００の構成例を示す。
磁気抵抗素子４８，４９は、ＭＲヘッド１００の外部磁界を発生する側の同一面上に取り付けられている。磁気抵抗素子４９は、実施例１の磁気抵抗素子１４に相当するものである。
磁気抵抗素子１４は、磁気パターンに含まれる磁性粉が生み出す磁束密度の変化の影響を受けない位置に配置されているのに対して、ここでの磁気抵抗素子４９は、磁束密度の変化の影響を受ける位置に配置されているが、磁束密度の変化を素子として殆ど感じないことになる。
図２８は、プリント基板１８に作製した図２７のＭＲヘッド１００を取り付け、磁気印刷物２０を走査して磁気インク２１とＭＲヘッド１００による一定磁界との磁気的相互作用を測定した。その結果、検出された出力信号は、実施例１と同様に、磁気インク２１の磁気パターンに含まれる磁性粉の微量な含有量の違いを正確に検出することができる。これにより、磁性粉の濃淡の度合いに忠実に比例した高精度な信号を得ることができる。
本発明は、例えば、紙幣等の磁気印刷物に形成された磁気パターンのエッジ部分の検出のみならず、その磁気パターンや磁気情報に含まれる磁性粉の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を忠実にかつ高精度に読み取ることが可能な、磁気パターン検出装置に関する。これにより、磁気パターンのエッジ部分の検出のみならず、紙幣等に印刷された磁気パターン内部に含まれる磁性粉の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を忠実にかつ高精度に検出することが可能となる。
１ 磁気抵抗素子の動作層
２ 電極
３ モールド樹脂
４ 端子
７ メサエッチングしたＩｎＳｂ薄膜
８ 短絡電極
１０ 電極パッド部
１１ 素子幅（Ｗ）
１２ 素子長（Ｌ）
１３ 磁気抵抗素子
１４ 磁気抵抗素子
１５ 希土類磁石
１６ ＣＡＮ
１７ エポキシ樹脂
１８ プリント基板
１９ 出力信号(出力電圧)
２０ 磁気印刷物
２１ 磁気インク
２２ 抵抗
２３ 抵抗
２４ オペアンプ（−）端子電圧
２５ オペアンプ（＋）端子電圧
２６ 出力電圧
２７ ポテンシオ
２８ 抵抗
２９ 抵抗
３０ 固定抵抗
３１ 磁気抵抗素子
３２ 磁気抵抗素子
３３ 磁気抵抗素子
３４ 出力端子
３５ コンデンサ
３６ 端子
３７ 端子
３８ 帯状の磁気パターン
３９ 検出信号
４０ 中心間距離
４１ 磁気パターン
４２ 検出信号
４３ 磁気パターン
４４ 磁気パターン
４５ 磁気パターン
４６ コンデンサ通過前の検出信号
４７ コンデンサ通過後の検出信号
４８ 磁気抵抗素子
４９ 磁気抵抗素子
５０ 電極パッド部
５１ 電極パッド部
５２ 電極パッド部
１００ ＭＲヘッド
１５０ 出力信号
２００ 信号測定回路
２ 電極
３ モールド樹脂
４ 端子
７ メサエッチングしたＩｎＳｂ薄膜
８ 短絡電極
１０ 電極パッド部
１１ 素子幅（Ｗ）
１２ 素子長（Ｌ）
１３ 磁気抵抗素子
１４ 磁気抵抗素子
１５ 希土類磁石
１６ ＣＡＮ
１７ エポキシ樹脂
１８ プリント基板
１９ 出力信号(出力電圧)
２０ 磁気印刷物
２１ 磁気インク
２２ 抵抗
２３ 抵抗
２４ オペアンプ（−）端子電圧
２５ オペアンプ（＋）端子電圧
２６ 出力電圧
２７ ポテンシオ
２８ 抵抗
２９ 抵抗
３０ 固定抵抗
３１ 磁気抵抗素子
３２ 磁気抵抗素子
３３ 磁気抵抗素子
３４ 出力端子
３５ コンデンサ
３６ 端子
３７ 端子
３８ 帯状の磁気パターン
３９ 検出信号
４０ 中心間距離
４１ 磁気パターン
４２ 検出信号
４３ 磁気パターン
４４ 磁気パターン
４５ 磁気パターン
４６ コンデンサ通過前の検出信号
４７ コンデンサ通過後の検出信号
４８ 磁気抵抗素子
４９ 磁気抵抗素子
５０ 電極パッド部
５１ 電極パッド部
５２ 電極パッド部
１００ ＭＲヘッド
１５０ 出力信号
２００ 信号測定回路
Claims (8)
- 基体の表面若しくは内部に形成された磁気パターンに含まれる磁性体微粒子の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を検出する磁気パターン検出装置であって、
磁気抵抗素子からなる磁束変化検出手段と、
前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子に対して一定の外部磁界を印加する磁界印加手段と、
前記磁束変化検出手段と直列接続された直列回路の接続点に現れる出力信号を検出する磁気抵抗素子からなる出力信号検出手段と、
前記接続点に現れる出力信号を増幅する増幅手段と
を具え、
前記出力信号検出手段は、
前記磁気パターンに含まれる磁性体微粒子と前記一定の外部磁界との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化の影響を受けることなく、かつ、
該磁気的相互作用に基づいた磁束の変化を、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化に比例した出力信号として検出し、
前記磁気抵抗素子は、基板上に半導体結晶を成長させた薄膜層を感磁部の動作層とする薄膜磁気抵抗素子であり、該薄膜磁気抵抗素子の動作層には、キャリアを増加させるための不純物が添加されている半導体薄膜を動作層とすることを特徴とする磁気パターン検出装置。 - 基体の表面若しくは内部に形成された磁気パターンに含まれる磁性体微粒子の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を検出する磁気パターン検出装置であって、
磁気抵抗素子からなる磁束変化検出手段と、
前記磁束変化検出手段と直列接続された直列回路の接続点に現れる出力信号を検出する磁気抵抗素子からなる出力信号検出手段と、
前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子および前記出力信号検出手段の前記磁気抵抗素子に対して一定の外部磁界を印加する磁界印加手段と、
前記接続点に現れる出力信号を増幅する増幅手段と
を具え、
前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子および前記出力信号検出手段の前記磁気抵抗素子は、前記磁界印加手段の前記一定の外部磁界を発生する側の同一面内に配設され、
前記出力信号検出手段は、
前記磁気パターンに含まれる磁性体微粒子と前記一定の外部磁界との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化を、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化に比例した出力信号として検出し、
前記磁気抵抗素子は、基板上に半導体結晶を成長させた薄膜層を感磁部の動作層とする薄膜磁気抵抗素子であり、該薄膜磁気抵抗素子の動作層には、キャリアを増加させるための不純物が添加されている半導体薄膜を動作層とすることを特徴とする磁気パターン検出装置。 - 前記磁束変化検出手段を構成する前記磁気抵抗素子は、磁束密度の変化に対して磁気抵抗変化率が大きい特性を有し、
前記出力信号検出手段を構成する前記磁気抵抗素子は、磁束密度の変化に対して磁気抵抗変化率が小さい特性を有することを特徴とする請求項２記載の磁気パターン検出装置。 - 前記磁束変化検出手段を構成する前記磁気抵抗素子、および、前記出力信号検出手段を構成する前記磁気抵抗素子において、素子長をＬとし、素子幅をＷとし、形状因子をＬ／Ｗと定義するとき、
前記磁束変化検出手段を構成する前記磁気抵抗素子の前記形状因子Ｌ／Ｗは、磁気抵抗変化率が大きい範囲に対応した値に設定され、
前記出力信号検出手段を構成する前記磁気抵抗素子の前記形状因子Ｌ／Ｗは、磁気抵抗変化率が小さい範囲に対応した値に設定されたことを特徴とする請求項２又は３記載の磁気パターン検出装置。 - 前記磁束変化検出手段を構成する前記磁気抵抗素子の前記形状因子Ｌ／Ｗは、０．３以下の値に設定され、
前記出力信号検出手段を構成する前記磁気抵抗素子の前記形状因子Ｌ／Ｗは、１０以上の値に設定されたことを特徴とする請求項４記載の磁気パターン検出装置。 - 基体の表面若しくは内部に形成された磁気パターンに含まれる磁性体微粒子の微弱な濃淡変化に対応した磁束の変化を検出する磁気パターン検出装置であって、
磁気抵抗素子からなる磁束変化検出手段と、
前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子に対して一定の外部磁界を印加する磁界印加手段と、
前記磁束変化検出手段と直列接続された直列回路の接続点に現れる出力信号を検出する固定抵抗からなる出力信号検出手段と、
前記接続点に現れる出力信号を増幅する増幅手段と
を具え、
前記出力信号検出手段は、
前記磁気パターンに含まれる磁性体微粒子と前記一定の外部磁界との磁気的相互作用に基づいた磁束の変化の影響を受けることなく、かつ、
該磁気的相互作用に基づいた磁束の変化を、前記磁束変化検出手段の前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化に比例した出力信号として検出し、
前記磁気抵抗素子は、基板上に半導体結晶を成長させた薄膜層を感磁部の動作層とする薄膜磁気抵抗素子であり、該薄膜磁気抵抗素子の動作層には、キャリアを増加させるための不純物が添加されている半導体薄膜を動作層とすることを特徴とする磁気パターン検出装置。 - 前記薄膜磁気抵抗素子の動作層の組成は、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓｙＳｂ１−ｙ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）であり、
不純物は珪素、錫、セレン、テルル、或いは硫黄であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気パターン検出装置。 - 前記キャリアの数は、４×１０ １６ ／ｃｍ ３ 以上１×１０ １8 ／ｃｍ ３ 以下であることを特徴とする請求項７記載の磁気パターン検出装置。
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