专利名称：磁性体检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对磁性墨水印刷物、磁性记录介质、磁性狭缝标尺等磁性体进行检测的磁性体检测装置。
背景技术：
作为以往的磁性体检测装置，一般已知如下技术组合磁阻元件与发生偏置磁场的永久磁铁,来检测纸币中包含的磁性墨水等磁性体。由于纸币中包含的磁性体的量是微量，所以一般在使纸币接触到组合磁阻元件和永久磁铁而成的磁性传感器头的状态下进行读取。另一方面，在专利文献I (图7、图8)中，通过将一对磁性传感器头进行相向配置，并使纸币等被检测物通过两个头的间隙，从而进行非接触读取。另外，在专利文献I中，作为对磁场的强度进行检测的磁阻元件，使用了半导体磁阻(SMR)元件。半导体磁阻元件感应磁场的方向(感磁方向)是相对于元件的检测面垂直的方向，所以在专利文献I中，将永久磁铁的磁化方向设为异极相向，在与元件的检测面垂直的方向上施加了偏置磁场。另外，在专利文献I中，2个半导体磁阻元件MR1、MR2构成半桥电路，将其中点电位作为输出信号来取出，从而消除温度变化所致的半导体磁阻元件的电阻值变化、即输出偏移变动。专利文献1:日本特开2001 - 21631号公报专利文献2 日本实公昭62 - 41266号公报专利文献3 日本特开昭58 - 2994号公报专利文献4 :日本特开平6 - 231336号公报专利文献5 日本特开平7 - 12908号公报专利文献6 :日本特开2005 - 129009号公报专利文献7 :日本特开平5 - 332703号公报专利文献8 :日本特开平8 - 178937号公报专利文献9 :日本特开平10 - 19601号公报专利文献10 :日本特开平8 - 249602号公报专利文献11 :日本特开平4 - 282481号公报专利文献12 :日本特开平9 - 152303号公报专利文献13 日本特开平6 - 167302号公报专利文献14 :日本特开平2 - 298802号公报专利文献15 :日本特开2006 — 317203号公报

发明内容
半导体磁阻元件具有如下特性根据所使用的材料以及工艺的制约，与温度上升相伴的电阻值以及电阻变化率的变动大，而且元件自身的电阻值小。
如果元件的电阻值小，则在恒压驱动的情况下元件的消耗电流变大，进而伴随着电流量的增大，由于焦耳热的自身发热而使元件温度上升，其结果，电阻变化率减少，输出降低。另外，在由于与传感器头框体的组装问题而引起散热不均匀的情况下，半桥上下的磁阻元件(专利文献I的MR1、MR2)的电阻值发生温度变化，产生传感器输出的偏移变动(中点电位变动)。本发明的目的在于提供一种能够高精度地检测磁性体的磁性体检测装置。为了达成上述目的，本发明的一个方式是一种磁性体检测装置，检测磁性体，具备磁阻传感器，配置于磁性体的移动路径的途中；以及偏置磁铁，沿磁性体的移动方向，排列了第I磁极以及极性与该第I磁极相反的第2磁极，其中，偏置磁铁对磁阻传感器施加沿磁性体的移动方向的偏置磁场。在本发明的一个方式中优选为具备第I偏置磁铁，沿磁性体的移动方向，排列了第I磁极以及极性与该第I磁极相反的第2磁极；以及第2偏置磁铁，沿磁性体的移动方向，排列了第2磁极以及第I磁极，其中，第I偏置磁铁以及第2偏置磁铁隔着磁性体的移动路径而被配置成使第I偏置磁铁的第I磁极与第2偏置磁铁的第2磁极以隔着磁阻传感器以及检测对象的磁性体的方式相向，并使第I偏置磁铁的第2磁极与第2偏置磁铁的第I磁极相向，第I偏置磁铁以及第2偏置磁铁对磁阻传感器施加沿磁性体的移动方向的偏置磁场。在本发明的一个方式中优选为磁阻传感器包括各向异性磁阻元件，并被定位到由偏置磁铁形成的偏置磁场分布的零点附近。在本发明的一个方式中优选为磁阻传感器包括各向异性磁阻元件，磁阻传感器相对于磁性体的移动方向而配置于第I磁极与第2磁极的中间附近，通过第I偏置磁铁或者第I偏置磁铁与第2偏置磁铁的组而对磁阻兀件施加的磁性体移动方向的偏置磁场由于磁性体的通过而增减，将其磁场变化通过磁阻传感器而变换为输出。在本发明的一个方式中优选为磁阻传感器包括各向异性磁阻元件，磁阻传感器相对于磁性体的移动方向而配置于第I磁极的跟前侧附近或者第2磁极的里侧附近，通过第I偏置磁铁或者第I偏置磁铁与第2偏置磁铁的组而对磁阻元件施加的偏置磁场的贯通方向分量由于磁性体的通过而旋转，将其磁场变化通过磁阻传感器而变换为输出。在本发明的一个方式中优选为磁阻传感器包括半桥电路，该半桥电路由具有与磁性体的移动方向平行的感磁方向的第I各向异性磁阻元件、以及具有与磁性体的移动方向垂直的感磁方向的第2各向异性磁阻元件构成。在本发明的一个方式中优选为在与磁性体的移动方向垂直的方向上配置多个磁阻传感器而构成为线传感器。在本发明的一个方式中优选为还具备磁性体磁轭，该磁性体磁轭设置于第I偏置磁铁以及第2偏置磁铁的磁性体移动方向的上游侧以及下游侧的侧面。在本发明的一个方式中优选为从第I偏置磁铁或者第2偏置磁铁的相向面向磁阻传感器侧突出地设置了磁性体磁轭。
在本发明的一个方式中优选为第I偏置磁铁以及第2偏置磁铁是两面4极磁化图案的棱柱状磁铁。在本发明的一个方式中优选为所述偏置磁铁沿磁阻传感器的排列方向而被分割为多个磁极。在本发明的一个方式中优选为还具备处理电路，用于处理来自各磁阻传感器的输出信号；以及补偿用的磁阻传感器，配置于磁性体的移动路径外，其中，处理电路使用来自补偿用的磁阻传感器的信号来补偿所述输出信号。在本发明的一个方式中优选为还具备处理电路，用于处理来自各磁阻传感器的输出信号；以及磁性体探测部，用于将表示在移动路径中有无磁性体的探测信号供给到该处理电路，其中，处理电路使用不存在磁性体时的输出信号,来补偿存在磁性体时的输出信号。在本发明的一个方式中优选为还具备磁性图像传感器，矩阵状地排列了多个磁阻传感器；以及磁场产生单兀,产生与磁阻传感器的排列方向平行的磁场分量，其中，各磁阻传感器由多个各向异性磁阻元件构成。在本发明的一个方式中优选为具备直线状或者矩阵状地排列的多个磁阻传感器，各磁阻传感器由在基板上形成为铁磁性体的薄膜图案的多个各向异性磁阻元件构成，各各向异性磁阻元件具有相对于基板主面平行、且相互平行或者垂直的感磁方向。在本发明的一个方式中优选为检测对象的磁性体具有沿移动方向以一定的间距形成的狭缝形状，还具备处理电路，该处理电路根据来自磁阻传感器的信号，运算磁性体的移动量以及移动方向。根据本发明，在各磁极的中间附近存在磁场成为零的点，在该零点的周围形成强的磁场梯度。因此，根据所使用的磁阻传感器的设置位置，能够将对传感器施加的偏置磁场设定为期望的值。其结果，能够高精度地检测与磁性体的移动相伴的磁场变化。


图1是示出本发明的实施方式I的立体图。图2是示出本发明的实施方式I的侧面图。图3是关于一般的SMR元件以及AMR元件示出针对外部施加磁场的电阻变化率的关系的曲线图。图4是示出磁阻传感器以及下侧磁铁的相向面的俯视图。图5是关于磁场的X分量Bx沿着通过磁场零点的Z轴方向进行了描绘的曲线图。图6是示出本发明的实施方式2的俯视图。图7是示出本发明的实施方式3的侧面图。
图8是示出本发明的实施方式I中的磁力线分布的侧面图。图9是示出本发明的实施方式3中的磁力线分布的侧面图。图10是关于磁场的X分量Bx沿着通过磁场零点的Z轴方向进行了描绘的曲线图。图11是关于磁场的X分量Bx沿着通过磁场零点的Z轴方向进行了描绘的曲线图。图12是示出本发明的实施方式3的立体图。图13是示出本发明的实施方式4的立体图。图14是示出本发明的实施方式4的侧面图。图15是关于磁场的X分量Bx沿着通过磁场零点的Z轴方向进行了描绘的曲线图。图16是示出本发明的实施方式5的立体图。图17是示出本发明的实施方式5的俯视图。图18是示出本发明的实施方式7的立体图。图19是示出本发明的实施方式7的侧面图。图20是示出对下侧磁铁粘贴了下侧磁轭的例子的侧面图。图21是示出磁性体的磁性图案的各种例子的俯视图，图21A示出横条纹磁性图案的一个例子，图21B示出纵条纹磁性图案的一个例子。图22是示出磁性图案的读取位置与磁阻传感器的中点电位输出的关系的说明图。图23是示出磁性图像传感器的配置的其他例子的侧面图。图24是示出在下侧磁铁的两侧面粘贴了下侧磁轭的其他例子的侧面图。图25是示出下侧磁铁的磁极配置的其他例子的立体图。图26是示出下侧磁铁的磁极配置的另外其他例子的立体图。图27是在图26所示的结构中在下侧磁铁的两侧面针对每个磁极粘贴了下侧磁轭时的俯视图。图28是示出下侧磁铁的磁极配置的另外其他例子的立体图。图29是在图28所示的结构中在下侧磁铁的两侧面针对每个磁极粘贴了下侧磁轭时的俯视图。图30是示出本发明的实施方式8的立体图。图31是示出磁阻传感器的其他结构的俯视图。图32A是磁性图像传感器的俯视图，图32B示出灰度级磁性图案的一个例子，图32C示出三角形形状磁性图案的一个例子。图33是示出磁性图案的读取位置与磁阻传感器的中点电位输出的关系的说明图。图34是示出本发明的实施方式9的立体图。图35是示出本发明的实施方式9的侧面图。图36是示出在图35所示的结构中在下侧磁铁以及上侧磁铁的两侧面分别粘贴了下侧磁轭以及上侧磁轭的例子的侧面图。图37是示出磁铁的磁化配置的其他例子的侧面图。图38是示出在图37所示的结构中在下侧磁铁以及上侧磁铁的两侧面分别粘贴了下侧磁轭以及上侧磁轭的例子的侧面图。
图39是示出本发明的实施方式10的俯视图。图40是示出本发明的实施方式11的结构图。图41是示出本发明的实施方式12的结构图。图42是示出本发明的实施方式13的立体图。图43是示出本发明的实施方式13的侧面图。图44是示出本发明的实施方式I中的磁力线分布的侧面图。图45是示出本发明的实施方式13中的磁力线分布的侧面图。
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图46是图45的A部的放大图，图46A示出无磁性体时的磁力线分布，图46B示出存在磁性体时的磁力线分布。(符号说明)1:磁性体；la :贯通孔；lla :下侧磁铁；llb :上侧磁铁；13 :隔板；14 :处理电路；15a :下侧磁轭15b :上侧磁轭；18 :磁性体探测部；20 :磁阻传感器;21a 21f、22a、22b AMR元件；23 :补偿用磁阻传感器；25 :磁性图像传感器；50 :处理电路；51 :差动放大器；52 :放大器；55 :微型计算机；MP :磁性图案；PA :横条纹磁性图案；PB :纵条纹磁性图案；PC :灰度级磁性图案；PD :三角形形状磁性图案。
具体实施例方式以下，参照附图，说明作为本发明的实施方式的磁性体检测装置。另外，在各图中对同一或者同样的结构部分附加相同的符号。实施方式1.图1是示出本发明的实施方式I的磁性体检测装置的立体图，图2是其侧面图。磁性体检测装置具备下侧磁铁11a、上侧磁铁lib、隔板13、以及磁阻传感器20等。此处为了易于理解，将作为被检测物的磁性体I的移动方向设为X方向，将从下侧磁铁IIa朝向上侧磁铁Ilb的方向设为Z方向,将与X方向以及Z方向垂直的方向设为Y方向。在维持一定的间隙G的间隔的同时，在磁性体I的移动路径的下侧以及上侧，相向配置了下侧磁铁Ila以及上侧磁铁lib。为了正确地维持下侧磁铁Ila以及上侧磁铁Ilb的位置以及间隙G而固定于外壳(未图示)等。磁阻传感器20在磁性体I的移动路径的途中，配置于下侧磁铁I Ia的相向面和上侦_铁Ilb的相向面的大致中间附近、即从下侧磁铁Ila起的距离为G/2+α的位置。为了正确地定位磁阻传感器20，在下侧磁铁Ila的相向面设置了板状的隔板13。隔板13由不会对磁场造成影响的非磁性材料形成，通过粘接等来固定下侧磁铁11、隔板13以及磁阻传感器20，从而使磁阻传感器20的位置稳定。关于磁铁的磁化方向，将下侧磁铁IIa磁化为使得在其相向面中沿着X方向按照S极、N极的顺序进行排列。另一方面，将上侧磁铁Ilb磁化为使得在其相向面中沿着X方向按照N极、S极的顺序进行排列。并且，下侧磁铁Ila的S极与上侧磁铁Ilb的N极相互相向，下侧磁铁Ila的N极与上侧磁铁Ilb的S极相互相向。另外，也可以是与上述配置极性相反的配置、即在下侧磁铁Ila中按照N极、S极的顺序排列、在上侧磁铁Ilb中按照S极、N极的顺序排列的配置。在这样的四重极配置中，形成具有从位于一方的对角的2个N极朝向位于另一方的对角的2个S极的磁力线的偏置磁场分布。此时，在4个磁极的中间附近存在磁场成为零的点，能够在该零点的周围形成强的磁场梯度。磁性体I通过公知的搬运机构(未图示)被搬运，通过在磁阻传感器20与上侧磁铁Ilb的相向面之间形成的空间。磁阻传感器20也可以由半导体磁阻(SMR)元件构成，更优选为由可进行高灵敏度的磁场检测的巨磁阻(GMR)元件、隧道磁阻(TMR)元件、各向异性磁阻(AMR)元件等构成。AMR元件一般被制作为铁磁性薄膜，能够增大元件的电阻值或者减小温度特性，能够提高作为传感器的可靠性。而且，AMR元件具有如下特性相比于半导体磁阻(SMR)元件，磁饱和电平低，但在非饱和区域中呈现更高的灵敏度。图3是关于一般的SMR元件以及AMR元件示出针对外部施加磁场的电阻变化率的关系的曲线图。虚线表示SMR元件,实线表示AMR元件。电阻变化率的变化量AR相对施加磁场的变化量ΛΒ的比率(AR/ΛΒ)越大，传感器输出变化越大，所以从灵敏度的点来看，优选电阻变化率曲线的斜率更大的一方。在观察曲线图时，在施加磁场小的区域中，AMR元件相比于SMR元件，电阻变化率曲线的斜率大，所以能够通过传感器的高输出化以及S/N比提闻来实现 目号稳定性的提闻。另一方面，在施加磁场大的区域中，在AMR元件的情况下，存在灵敏度的饱和区域，所以呈现如下特性如果施加一定以上的外部磁场，则电阻变化率、即传感器输出几乎不会变化。根据这样的饱和特性，如果在偏置磁铁的就近配置AMR元件，则偏置磁场过强而使传感器输出成为饱和状态，即使磁性体通过，传感器输出也不变化。另外，在以使AMR元件不会达到饱和区域的方式施加了弱的偏置磁场的情况下，对磁性体施加的磁场也变得极其小，与有无磁性体相伴的磁场变化变小，所以呈现传感器输出降低这样的特性。图4是示出磁阻传感器20以及下侧磁铁Ila的相向面的俯视图。此处，例示利用2个AMR元件2la、2Ib构成了 磁阻传感器20的情况。AMR元件2la、2Ib在基板上形成为铁磁性体的薄膜图案，在如图所示形成为细长的带状的情况下，相对于长度方向垂直、并且相对于基板主面平行的方向成为感磁方向。在本实施方式中，AMR元件21a、21b的感磁方向被设定为与磁性体I的移动方向(X方向)平行，元件的电阻值根据X方向的磁场Bx的变化而变化。AMR元件21a、21b在电源线Vcc与接地线GND之间被串联连接而构成了半桥电路。将其中点电位作为输出信号而供给到后级的处理电路14，进行放大以及各种信号处理。图5是关于磁场的X分量Bx沿着通过磁场零点的Z轴方向进行了描绘的曲线图。通过二维仿真来计算由磁铁IlaUlb形成的偏置磁场分布。横轴是从下侧磁铁Ila的相向面起的Z方向距离，纵轴表示发生磁场的X分量Bx。关于磁铁IlaUlb的尺寸，参照图2，设为A=10mm、B=5mm> G=5mm,作为材质使用一般的钕烧结磁铁。在观察曲线图时，可知在两个磁铁的中间点(Z=2.5mm)处磁场Bx成为O。关于磁阻元件，能够通过适当选择线宽、膜厚来变更灵敏度斜率、饱和磁场。例如，如图3的实线所示，在作为一般的值使用了饱和磁场为5mT的磁阻元件的情况下，在Z=2. 55mm附近，Bx成为5mT。即，优选将磁阻传感器20的偏移位置α设定为0〈 α〈O. 05mm,能够使磁阻兀件的输出不会饱和地施加适合的偏置磁场。更优选为施加磁阻元件的灵敏度斜率最大的Bx=2. 5mT左右的偏置磁场的状态，通过将磁阻传感器20定位到α =0. 025mm附近可得到最高的输出。
接下来说明动作。在对磁阻传感器20 (例如，图4的AMR元件21a、21b)始终施加偏置磁场Bx的状态下，在X方向上搬运磁性体I。如果磁性体I接近上游侧的AMR元件21a，则AMR元件21a附近的磁场Bx变化，但下游侧的AMR元件21b附近的磁场Bx不变化，所以仅AMR元件21a的电阻值变化，中点电位发生变化。接下来，如果磁性体I在X方向上进一步移动而接近下游侧的AMR元件21b，则AMR元件21b附近的磁场Bx也变化，各元件的电阻值都变化，中点电位返回到与无磁性体时相同的电位。接下来，如果磁性体I在X方向上进一步移动，则仅下游侧的AMR元件21b的电阻值变化，这一次中点电位在与刚才相反的方向上发生变化。接下来，如果磁性体I从AMR元件2Ib离开，则中点电位返回到与无磁性体时相同的电位。这样，中点电位如稳态值一向正侧(或者负侧)变化一稳态值一向负侧(或者正侧)变化一稳态值那样进行变化，所以作为动作相当于检测磁性体的边缘。磁性体I通过AMR元件时的磁场变化与磁性体I周边的磁场(即，磁性体I的施加磁场)成比例,通过AMR元件来检测其磁场变化，所以为了高输出化，需要对磁性体I施加更大的磁场。在本实施方式中，例如在磁性体I通过Z=3mm附近的情况下，根据图5的曲线图，磁性体I的施加磁场成为Bx=约77mT。另一方面,在磁性体I通过Z=4mm附近的情况下,磁性体I的施加磁场成为Bx=约240mT，Z=3mm的约3倍的磁场被施加到磁性体I。一般，磁性体在均匀磁场内通过，磁性体所致的磁场变化不依赖于磁性体的位置而恒定的情况下，磁性体越接近磁阻元件，磁性体所致的磁场变化与磁阻元件附近处的磁场变化成为越接近的值，可得到大的输出。相反地，磁性体越远离磁阻元件，相对于磁性体的磁场变化，磁阻元件附近处的磁场变化越小，输出降低。相对于此，在本实施方式中，在零点的周围形成了强的磁场梯度，所以磁性体I越远离磁阻传感器20，对磁性体I施加越大的磁场。因此，能够通过增大施加磁场来抑制由于磁性体I从磁阻传感器20离开而引起的输出降低。其结果，即使磁性体I与磁阻传感器20的距离变动，也能够得到稳定的输出信号。这样，根据本实施方式，通过在磁场零点的周围形成强的磁场梯度，能够调整向磁阻传感器20的施加磁场的强度。因此，能够根据所使用的磁阻传感器的特性，容易地设定期望的偏置磁场。例如，在作为磁阻传感器20使用了各向异性磁阻(AMR)元件的情况下，通过定位到零点附近，能够抑制灵敏度饱和并且实现高灵敏度的磁场检测。另外，在磁性体I在磁铁IlaUlb之间通过时，越远离零点，向磁性体I施加的磁场的强度越大，与磁性体的移动相伴的磁场变化量也增加。因此，即使磁性体I与磁阻传感器20之间的距离变动，磁场变化量也以补偿距离变动的方式变化。其结果，使磁阻传感器20的输出信号稳定，能够实现非接触且高灵敏度的磁性体检测。另外，在专利文献I中，为了进行非接触检测而需要使2个永久磁铁与2个磁阻元件相向，但根据本实施方式，能够进行使用了 I个磁阻传感器20的非接触检测。特别是能够减少比较昂贵的磁阻传感器的数量，所以能够实现装置整体的成本削减。实施方式2.图6是示出本发明的实施方式2的俯视图。装置整体的结构与实施方式I相同，磁性体检测装置如图1所示，具备下侧磁铁11a、上侧磁铁lib、隔板13、以及磁阻传感器20等。此处，与图4同样地，例示利用2个AMR元件21a、21b构成了磁阻传感器20的情况，但也可以利用半导体磁阻(SMR)元件、巨磁阻(GMR)元件、隧道磁阻(TMR)元件等来构成。在本实施方式中，关于AMR元件21a、21b的配置，与实施方式I不同。AMR元件21a、21b在作为形成在基板上的铁磁性体的薄膜图案而形成、并如图所示那样形成为细长的带状的情况下，相对于长度方向垂直、并且相对于基板主面平行的方向成为感磁方向。在本实施方式中，AMR元件21a的感磁方向被设定为与磁性体I的移动方向(X方向)平行，元件的电阻值根据X方向的磁场Bx的变化而变化。另一方面，AMR元件21b的感磁方向被设定为与磁性体I的移动方向垂直的方向(Y方向)，并被配置成使元件的电阻值相对于磁场Bx的变化而不会变化。AMR元件2la、2Ib在电源线Vcc与接地线GND之间串联连接而构成了半桥电路。将其中点电位作为输出信号而供给到后级的处理电路14，进行放大以及各种信号处理。通过这样的元件配置，在X方向上施加了偏置磁场的情况下，对于AMR元件2Ia施加偏置磁场Bx,但对于AMR兀件21b,由于与感磁方向垂直,所以不施加偏置磁场。在该状态下磁性体I在X方向上移动而接近了 AMR元件21a时，AMR元件21a附近的磁场Bx变化而使元件的电阻值变化。另一方面，在磁性体I接近AMR元件21b时，即使AMR元件21b附近的磁场Bx变化，也无法检测出其磁场变化，AMR元件21b的电阻值恒定。此时，中点电位在磁阻传感器20上有磁性体I的情况下变化，在磁阻传感器20上没有磁性体I的情况下不变化。即，作为动作，并非进行实施方式I那样的磁性体的边缘检测，而是检测磁性体的存在本身。在磁性体的边缘检测的情况下有如下可能性如果边缘形状不稳定，则边缘处的波形不会出现；如果由于电磁噪声等的影响而跳过边缘部分，则磁性体的判别变得困难。相对于此,在本实施方式中，并非检测磁性体的边缘,而是检测磁性体的存在本身，从而不依赖于磁性体的边缘形状而能够稳定地检测磁性体，能够得到抗外来噪声强的稳定的磁性体检测信号。另外，在本实施方式中，与实施方式I同样地，通过在磁场零点的周围形成强的磁场梯度，能够调整向磁阻传感器20的施加磁场的强度，能够根据所使用的磁阻传感器的特性，容易地设定期望的偏置磁场。而且，即使磁性体I与磁阻传感器20之间的距离变动，也能得到稳定的输出信号，所以能够实现非接触且高灵敏度的磁性体检测。实施方式3.图7是示出本发明的实施方式3的侧面图。装置整体的结构与实施方式I以及2大致相同，但磁性体检测装置除了下侧磁铁11a、上侧磁铁lib、隔板13、以及磁阻传感器20以外，还具备下侧磁轭15a、上侧磁轭15b。磁阻传感器20在实施方式1、实施方式2中的任意一个方式的情况下，本实施方式都有效。下侧磁轭15a由具有厚度P的板状的磁性体(例如铁等)形成,通过粘接、一体成形、利用磁力的吸引等方法而安装于下侧磁铁Ila的两侧面、即磁性体I移动的X方向的上游侧面以及下游侧面。下侧磁轭15a的上端优选以下侧磁铁Ila的上侧相向面为基准而向+Z方向突出规定的突出量Q。上侧磁轭15b也同样地由具有厚度P的板状的磁性体形成，通过粘接、一体成形、利用磁力的吸引等方法而安装于上侧磁铁Ilb的两侧面、即磁性体I移动的X方向的上游侧面以及下游侧面。上侧磁轭15b的下端优选以上侧磁铁Ilb的下侧相向面为基准而向一 Z方向突出规定的突出量Q。接下来，使用图8 图11来说明本实施方式中的效果。在如实施方式I以及2那样上下相向地配置了磁铁的情况下，如图8那样从磁铁的N极的整个磁铁面发生其磁力线，绘出朝向S极的整个面的环路。相对于此，在如本实施方式那样在上下磁铁中安装了磁轭的情况下，如图9那样从磁铁的N极侧磁轭端发生其磁力线，绘出朝向S极的磁轭端的环路。通过这样的磁轭的设置，能够使磁力线集中到检测对象的磁性体I所通过的区域，相比于仅使磁铁相向的情况，能够对磁性体I提供更大的施加磁场。其结果，磁性体I与磁阻传感器20之间的距离发生了变动时的输出信号进一步稳定，所以能够实现非接触且更高灵敏度的磁性体检测。图10是关于磁场的X分量Bx沿着通过磁场零点的Z轴方向进行了描绘的曲线图。通过二维仿真来计算由磁铁lla、llb以及磁轭15a、15b形成的偏置磁场分布。横轴是从下侦_轭15a的相向面起的Z方向距离,纵轴表不发生磁场的X分量Bx。关于磁铁lla、llb的尺寸，参照图7,设为A=10mm、B=3mm> G=7mm,磁轭的尺寸是P=lmm、Q=Imm,作为材质,磁铁使用一般的钕烧结磁铁，磁轭使用一般的铁材料。实线表示通过本实施方式的磁轭设置形成的磁场分布，为了比较，虚线示出通过实施方式I的磁铁配置形成的磁场分布(图5)。在观察实线以及虚线的曲线图时，可知共同点是在两个磁铁的中间点(Z=2. 5mm)处磁场Bx成为0，但实线有呈现S字曲线的倾向，磁场零点附近处的Bx分量在虚线和虚线中大致相等，但磁性体所通过的区域即从磁铁离开的地点处的Bx分量大幅增大。这是因为如先前所述那样磁力线集中到磁轭附 近。在本实施方式中，例如在磁性体I通过Z=3mm附近的情况下，根据图10的曲线图，磁性体I的施加磁场是Bx=约80mT,与实施方式I大致相等。另一方面，在磁性体I通过Z=4mm附近的情况下,磁性体I的施加磁场成为Bx=约420mT,能够对磁性体I施加比实施方式I大的磁场。另外，在本实施方式中，通过适合地选择磁铁所具有的磁力(残留磁通密度)等，能够制作图11所示那样的磁场分布。图11示出假设以与图10同样的形状使残留磁通密度降低了 40%的磁铁材质的仿真结果。在实施方式I的情况下，能够在0〈 α〈O. 05mm之间选取α，但反过来说这意味着需要将下侧磁铁Ila与磁阻传感器20之间的Z方向组装误差抑制为0.05_以下。如果α的值小，则需要严格地管理隔板13的厚度公差、磁阻传感器20的厚度、组装时的公差等，在作为产品的成品率、成本、品质的方面并不那么理想。另一方面，如果如图11那样减小磁场零点附近处的Bx的斜率，则即使在Z方向上具有某种程度的公差地配置磁阻传感器20，对磁阻传感器施加的偏置磁场的变化也少，相比于实施方式I能够较大地选取α的值。在图11中，在Z=2. 58mm附近，Bx成为5mT。S卩，能够将磁阻传感器20的偏移位置α设定为0〈α〈O. 08mm，相比于图10，通过组装精度的缓和可期待成本降低、品质提闻。另一方面，如果将磁性体所通过的区域设定为Z=4mm以上，则相比于实施方式1，能够对磁性体I施加更大的磁场，实现磁性体距离发生了变动时的输出信号的进一步的稳定，能够实现非接触且高灵敏度的磁性体检测。
实施方式4.图12是示出本发明的实施方式4的立体图。磁性体检测装置具备下侧磁铁11a、上侧磁铁lib、隔板13、以及磁阻传感器20等。在本实施方式中，磁铁IlaUlb的配置以及通过该配置而形成的磁场分布与实施方式I相同，但将磁阻传感器20构成为线传感器。此处，与图4同样地，例示利用许多AMR元件来构成了磁阻传感器20的情况，但也可以利用半导体磁阻(SMR)元件、巨磁阻(GMR)元件、隧道磁阻(TMR)元件等来构成。磁阻传感器20如图6所示，将以使2个AMR元件21a、21b具有相互垂直的感磁方向的方式配置的垂直图案配置作为I个阵列单元，直线状地排列多个阵列单元，从而构成线传感器。作为替代，磁阻传感器20也可以如图4所示，将以使2个AMR元件21a、21b具有相互平行的感磁方向的方式配置的平行图案配置作为I个阵列单元，直线状地排列多个阵列单元，从而构成线传感器。通过使用这样的线传感器化了的磁阻传感器20，能够线状地检测与磁性体I的移动相伴的磁场变化，所以能够实现高的空间分辨率且高速的磁性读取。另外，在本实施方式中，与实施方式I同样地，通过在磁场零点的周围形成强的磁场梯度，能够调整向磁阻传感器20的施加磁场的强度，能够根据所使用的磁阻传感器的特性，容易地设定期望的偏置磁场。而且，即使磁性体I与磁阻传感器20之间的距离发生变动，也可得到稳定的输出信号，所以能够实现非接触且高灵敏度的磁性体检测。另外，在本实施方式中，也能够与实施方式3同样地在上下磁铁IlaUlb的两侧面安装磁性体的磁轭。由此，实现磁性体距离发生了变动时的输出信号的进一步的稳定，能够实现非接触且高灵敏度的磁性体检测。而且，能够通过磁阻传感器20的偏移位置α的扩大所致的组装精度的缓和来实 现成本降低、品质提高。特别是在本实施方式中，上下的磁铁I la、I Ib在Y轴方向上成为细长的形状，所以难以确保磁铁的均匀性，每个输出端子有可能发生偏差，但通过在上下磁铁IlaUlb的两侧面安装磁性体磁轭，由此能够与磁铁的磁力偏差无关地形成稳定的磁场分布。其结果，能够通过磁铁的成品率提高来实现成本降低、品质的提高。实施方式5.图13是示出本发明的实施方式5的立体图，图14是其侧面图。磁性体检测装置具备下侧磁铁11a、上侧磁铁lib、隔板13、以及磁阻传感器20等。装置整体的结构与实施方式I相同，但在本实施方式中，磁铁lla、llb的磁化方向不同。在维持一定的间隙G的间隔的同时，在磁性体I的移动路径的下侧以及上侧，相向配置了下侧磁铁Ila以及上侧磁铁lib。下侧磁铁Ila具有被称为所谓两面4极磁化的磁化图案，以在其相向面中沿着X方向按照S极、N极的顺序进行排列、并在其背面沿着X方向按照N极、S极的顺序进行排列的方式被磁化。上侧磁铁Ilb也同样地具有被称为两面4极磁化的磁化图案，以在其相向面中沿着X方向按照N极、S极的顺序进行排列、并在其背面沿着X方向按照S极、N极的顺序进行排列的方式被磁化。并且，下侧磁铁Ila的相向面中的S极与上侧磁铁Ilb的相向面中的N极相互相向，下侧磁铁Ila的相向面中的N极与上侧磁铁IIb的相向面中的S极相互相向。在这样的磁极配置中，也与实施方式I同样地，在两个相向面中形成具有从位于一方的对角的2个N极朝向位于另一方的对角的2个S极的磁力线的偏置磁场分布。此时，在4个磁极的中间附近存在磁场成为零的点，能够在该零点的周围形成强的磁场梯度。图15是关于磁场的X分量Bx沿着通过磁场零点的Z轴方向进行了描绘的曲线图。通过二维仿真来计算由磁铁IlaUlb形成的偏置磁场分布。横轴是从下侧磁铁Ila的相向面起的Z方向距离，纵轴表示发生磁场的X分量Bx。实线表示通过本实施方式的磁极配置形成的磁场分布，为了比较，虚线表示通过实施方式I的磁极配置形成的磁场分布(图5)。磁铁lla、llb的尺寸与实施方式I同样地，是A=10mm、B=5mm> G=5mm,作为材质使用一般的钕烧结磁铁。在观察实线以及虚线的曲线图时，可知共同点是在两个磁铁的中间点(Z=2. 5mm)处磁场Bx成为0，但实线有呈现S字曲线的倾向，磁场零点附近处的磁场梯度大于虚线。这是因为由于磁铁的磁化方向不仅存在X方向的分量而且还存在Z方向的分量，所以磁力线环路在Z方向上延伸至远处。其结果，磁铁的相向面附近处的Bx分量比实施方式I小，与此相对，从磁铁离开的地点处的Bx分量比实施方式I大。在本实施方式中，例如在磁性体I通过Z=3mm附近的情况下，从图15的曲线图可知,磁性体I的施加磁场成为Bx=约100mT。另一方面，在磁性体I通过Z=4_附近的情况下,磁性体I的施加磁场成为Bx=约340mT，能够对磁性体I施加比实施方式I大的磁场。另外，在本实施方式中，相比于实施方式3，磁场零点附近处的磁场梯度更大，所以磁阻传感器20的组装精度稍微变得严格，但在将磁性体I的通过区域设定于磁阻传感器20的比较近处的情况下能够对磁性体施加更大的磁场的这点上是理想的。另外，在本实施方式中，与实施方式I同样地，通过在磁场零点的周围形成强的磁场梯度，能够调整向磁阻传感器20的施加磁场的强度，能够根据所使用的磁阻传感器的特性，容易地设定期望的偏置磁场。而且，即使磁性体I与磁阻传感器20之间的距离发生变动，也可得到稳定的输出信号，所以能够实现非接触且高灵敏度的磁性体检测。另外，在本实施方式中，也能够与实施方式3同样地在上下磁铁IlaUlb的两侧面安装磁性体的磁轭。由此，实现磁性体距离发生了变动时的输出信号的进一步的稳定，能够实现非接触且高灵敏度的磁性体检测。而且，能够通过磁阻传感器20的偏移位置α扩大所致的组装精度的缓和来实现成本降低、品质提高。实施方式6.图16是示出本发明的实施方式6的立体图，图17是从磁性体的移动路径向下方进行了观察时的俯视图。装置整体的结构与实施方式I相同，磁性体检测装置如图1所示，具备下侧磁铁11a、上侧磁铁lib、隔板13、以及磁阻传感器20等。在本实施方式中， 磁铁IlaUlb的配置以及通过该配置而形成的磁场分布与实施方式I相同，但作为检测对象的磁性体1，采用了在磁性体的板中以规定间距形成许多狭缝状的贯通孔Ia而成的磁性体标尺。磁性体标尺例如是安装于机床等线性运动装置的驱动部分而一体地进行移动的部件，磁性体标尺的全长由线性运动装置的行程(stroke)所规定。另外，贯通孔Ia以一定的间距P形成，使用磁阻传感器20来检测有无贯通孔Ia所致的磁场变化，通过对输出信号进行计数，能够测量磁性体标尺的移动量即线性运动装置的驱动量。此处，例示利用4个AMR元件21cT21f·构成磁阻传感器20的情况，但也可以利用半导体磁阻(SMR)元件、巨磁阻(GMR)元件、隧道磁阻(TMR)元件等来构成。另外，在图17中，为了说明元件21cT21f的配置，对于一部分贯通孔省略了图示。AMR元件21cT21f在作为形成在基板上的铁磁性体的薄膜图案而形成、并如图所示那样形成为细长的带状的情况下，相对于长度方向垂直、并且相对于基板主面平行的方向成为感磁方向。AMR元件21cT21f的感磁方向被设定为与磁性体I的移动方向(X方向)平行，元件的电阻值都根据X方向的磁场Bx的变化而变化。AMR元件21d、21f以P/2的间隔配置，在电源线Vcc与接地线GND之间进行串联连接而构成了第I半桥电路。同样地，AMR元件21e、21g以P/2的间隔配置，在电源线Vcc与接地线GND之间进行串联连接而构成了第2半桥电路。另外，为了判别磁性体I的移动方向，AMR元件21d与AMR元件21e的间隔被设定为P/4。将各半桥电路的中点电位作为输出信号而供给到后级的处理电路14，进行放大以及各种信号处理。利用夹具等来固定磁性体1，使得即使在X方向上前后移动，Z位置也恒定。在其Z位置接近磁阻传感器20的情况下，从中点电位起，输出信号伴随着磁性体I的移动而变化为矩形脉冲状，所以通过利用处理电路14对该脉冲输出进行计数，从而测量标尺的移动量以及移动方向。另一方面，在磁性体I的Z位置远离磁阻传感器20的情况下，从中点电位起，输出信号伴随着磁性体I的移动而变化为正弦波状。此时，第I半桥电路的输出信号成为正弦波输出，第2半桥电路的输出信号成为相位偏移了 90度的余弦波输出。因此，通过运算正弦波输出和余弦波输出的反正切，能够以高分辨率来测量标尺的移动量。另外，在本实施方式中，也能够与实施方式3同样地在上下磁铁IlaUlb的两侧面安装磁性体的磁轭。由此，实现磁性体距离发生了变动时的输出信号的进一步的稳定，能够实现非接触且高精度的磁性体检测。而且，能够通过磁阻传感器20的偏移位置α扩大所致的组装精度的缓和来实现成本降低、品质提高。在本实施方式中，例示了磁性体标尺与线性运动装置的驱动部一起移动的结构，但也可以构成为在磁性体标尺静止了的状态下磁性体检测装置能够与线性运动装置的驱动部一起在X方向上移动。另外，在本实施方式中，示出了磁铁IlaUlb的磁化方向与实施方式I同样的例子，但也可以是实施方式3那样的磁化方向。另外，构成磁阻传感器20的AMR元件21cT21f·的配置不限于此处说明的例子，只要能够检测由磁性体标尺的贯通孔的有无所致的磁场变化，就可以是任意的元件配置。另外，在本实施方式中， 例示了以规定间距排列许多贯通孔而成的递增型编码器，但也可以是具备用于对标尺的绝对位置进行检测的绝对值轨迹的绝对型编码器。另外，在本实施方式中，例示了磁性体标尺进行直线移动的线性编码器，但也可以是磁性体标尺进行旋转移位的旋转编码器。另外，在本实施方式中，例示了在磁性体的板中以规定的间距形成许多狭缝状的贯通孔Ia而成的磁性体标尺的例子，但本实施方式中的磁性体标尺不限于该结构，只要磁性体部与非磁性体部以规定的间距进行排列即可。例如，也可以是在非磁性体的板I中通过印刷、蒸镀、电镀等方法来设置磁性体的狭缝Ia的结构。实施方式7.图18是示出本发明的实施方式7的立体图，图19是其侧面图。磁性图像检测装置具备磁性图像传感器25、偏置用的下侧磁铁11a、以及处理电路50等。此处为了易于理解，将作为被检测物的磁性体I的移动方向设为X方向，将与磁性体I的移动方向垂直的方向设为Y方向，将与X方向以及Y方向垂直的方向设为Z方向。在磁性图像传感器25中，直线状地排列了多个磁阻传感器20。来自各磁阻传感器20的输出信号同时或者按时间序列被供给到处理电路50，并作为一维的图像信号而被保存到处理电路50。每当磁性体I以规定间距进行移动时进行这样的读取动作，从而能够取得磁性体I的磁性分布、即二维的磁性图案图像。此时，磁阻传感器20的排列方向成为主扫描方向(Y方向)，磁性体I的移动方向成为副扫描方向(X方向)。各磁阻传感器20由2个各向异性磁阻(AMR)元件21a、21b构成。AMR元件21a、21b在基板上形成为铁磁性体的薄膜图案，在如图所示那样形成为细长的带状的情况下，相对于长度方向垂直、并且相对于基板主面平行的方向成为感磁方向。在本实施方式中，AMR元件21a、21b的感磁方向被设定成与磁性体I的移动方向(X方向)平行，元件的电阻值根据X方向的磁场Bx的变化而变化。AMR元件21a、21b在电源线Vcc与接地线GND之间进行串联连接而构成了半桥电路。将其中点电位作为输出信号而供给到后级的处理电路50，进行放大以及各种信号处理。另外，作为磁阻元件，除了各向异性磁阻(AMR)元件以外，还能够使用巨磁阻(GMR)元件、隧道磁阻(TMR)元件等。在本实施方式中，例示了作为磁阻传感器20而在单一的基板中搭载由2个AMR元件21a、21b构成的半桥电路、并直线状地配置了多个基板的情况，但也可以在单一的基板中对多个半桥电路进行集成化，由此实现安装成本的削减。下侧磁铁Ila具有产生与磁性体I的移动方向平行的磁场分量的功能。下侧磁铁IIa构成为棱柱状磁铁，关于磁化方向，以在与磁性图像传感器25的相向面中沿着X方向按照S极、N极的顺序进行排列的方式被磁化。由此，形成具有从N极朝向S极的磁力线的偏置磁场分布,在通过下侧磁铁Ila的中心的垂直的YZ面中形成与X方向平行的磁场。通过将磁性图像传感器25定位到该YZ面，从而对磁阻传感器20施加X方向的偏置磁场。另夕卜，下侧磁铁Ila也可以是与上述配置极性相反的配置、即沿着X方向按照N极、S极的顺序进行排列。图20是示出对下侧磁铁Ila粘贴了下侧磁轭15a的例子的侧面图。这样，也可以将由软磁性体构成的下侧磁轭15a粘贴到下侧磁铁Ila的两侧面、即磁性体I所移动的X方向的上游侧面以及下游侧面来设置。在该情况下，通过调节下侧磁轭15a的尺寸(例如，磁轭厚度、从偏置磁铁起的突出量等)，能够更正确地设定与磁性体I的移动方向平行的磁场分量。另外，在本实施方式中，下侧磁铁Ila在Y轴方向上成为细长的形状，所以难以确保磁铁的均匀性，每个输出端子有可能发生偏差，但通过将下侧磁轭15a安装于下侧磁铁Ila的两侧面，从而能够与磁铁的磁力偏差无关地形成稳定的磁场分布。作为结果，能够通过磁铁的成品率提闻来实现成本降低、品质的提闻。磁性图像传感器25既可以直接设置于下侧磁铁Ila的上表面，或者也可以隔着由非磁性材料构成的板状的隔板而设置于下侧磁铁Ila的上表面。在该情况下，通过调整隔板厚度，能够正确地设定对磁阻传感器20施加的偏置磁场的大小。磁性体I通过公知的搬运机构(未图示)而被搬运，在与磁性图像传感器25的上表面接触的状态下、或者从上表面起保持了规定的距离的状态下在X方向上移动。图21是示出磁性体I的磁性图案的各种例子的俯视图，图2IA示出横条纹磁性图案的一个例子，图21B示出纵条纹磁性图案的一个例子。在图21A所示的横条纹磁性图案PA中，沿着X方向周期性地排列了在Y方向上细长的矩形形状的磁性图案MP。另一方面，在图21B所示的纵条纹磁性图案PB中，沿着Y方向周期性地排列了在X方向上细长的矩形形状的磁性图案MP。在磁性读取时，如果横条纹磁性图案PA在X方向上移动，特定的磁性图案MP接近上游侧的AMR元件21a，则AMR元件21a附近的磁场Bx变化，但下游侧的AMR元件21b附近的磁场Bx不变化，所以仅有AMR元件21a的电阻值变化，中点电位发生变化。接下来,如果磁性图案MP在X方向上进一步移动而接近下游侧的AMR元件21b，则AMR元件21b附近的磁场Bx也变化，各元件的电阻值都发生变化，中点电位返回到与没有磁性体时相同的电位。接下来，如果该磁性图案在X方向上进一步进行移动，则仅有下游侧的AMR元件21b的电阻值变化，这一次中点电位向与刚才相反的方向变化。接下来，如果磁性图案MP从AMR元件21b离开，则中点电位返回到与没有磁性体时相同的电位。图22是示出磁性图案的读取位置与磁阻传感器20的中点电位输出的关系的说明图。如图22的实线所不那样，半桥电路的中点电位如稳态值一负脉冲一稳态值一正脉冲一稳态值那样发生变化，所以作为动作相当于检测磁性图案MP的X方向边缘。另一方面，在读取图2IB所示的纵条纹磁性图案PB的情况下，位于磁性图案MP所通过的区域的磁阻传感器20输出图22的实线所示那样的信号，但位于磁性图案MP的通过区域外的磁阻传感器20只输出稳态值，未出现边缘检测脉冲。处理电路50对来自各磁阻传感器20的输出信号进行处理，解析边缘检测脉冲的有无以及脉冲位置，从而能够复原磁性图案MP的二维图像。图23是示出磁性图像传感器25的配置的其他例子的侧面图。此处，构成为使磁性图像传感器25的上下表面反转，在磁性图像传感器25与下侧磁铁Ila之间确保空间，使得磁性体I能够通过两者之间。即使是这样的结构，也能够与图19同样地进行磁性读取。另外，图24是示出在图23所示的结构中与图20同样地在下侧磁铁Ila的两侧面粘贴了下侧磁轭15a的例子的侧面图。通过这样的下侧磁轭15a的设置,能够形成稳定的磁场分布。图25是示出下侧磁铁Ila的磁极配置的其他例子的立体图。此处，下侧磁铁Ila构成为具有被称作所谓两面4极磁化的磁化图案的棱柱状磁铁，以在与磁性图像传感器25的相向面中沿着X方向按照S极、N极的顺序进行排列、并在其背面沿着X方向按照N极、S极的顺序进行排列的方式被磁化。在这样的磁极配置中，磁铁的磁化方向不仅存在X方向的分量而且还存在Z方向的分量，磁力线环路在Z方向上延伸至远处，能够扩大磁性图像传感器25的检测区域。图26是示出下侧磁铁Ila的磁极配置的另外其他例子的立体图。下侧磁铁Ila沿着磁阻传感器20的排列方向而被分割为多个磁极，例如，以使同极彼此邻接的方式排列了多个具有S极和N极的单位磁铁。在这样的结构中，能够减小各个磁铁尺寸，所以可实现磁铁整体的成本削减。图27是在图26所示的结构中在下侧磁铁Ila的两侧面针对每个磁极粘贴了下侧磁轭15a时的俯视图。在这样的结构中，通过准备多个下侧磁轭15a、或者针对每个磁极使下侧磁轭15a的安装位置错开，从而利用下侧磁轭15a来调整各磁极的偏差，能够正确地设定偏置磁场。作为替代，也可以不在邻接的各下侧磁轭15a之间空出隙间而是靠紧配置。另夕卜，也可以以与多个磁极连接的方式粘贴单一的下侧磁轭15a，在该情况下，可实现磁性体磁轭、组装的成本削减。图28是示出下侧磁铁Ila的磁极配置的另外其他例子的立体图。下侧磁铁Ila沿着磁阻传感器20的排列方向而被分割为多个磁极，例如，以使异极彼此邻接的方式排列了多个具有S极和N极的单位磁铁。在这样的结构中，能够减小各个磁铁尺寸，所以可实现磁铁整体的成本削减。图29是在图28所示的结构中在下侧磁铁Ila的两侧面针对每个磁极粘贴了下侧磁轭15a时的俯视图。在这样的结构中，通过准备多个下侧磁轭15a的尺寸、或者针对每个磁极使下侧磁轭15a的安装位置错开，从而利用磁性体磁轭来调整各磁极的偏差，能够正确地设定偏置磁场。如以上所说明那样，在本实施方式中，使用每单位长的电阻值大的AMR元件21a、21b作为磁阻传感器20，从而即使在使元件小型化了的情况下也能够减小元件自身的消耗电流。其结果，能够实现良好的温度特性且可靠性高的磁性图像传感器25。另外，通过使用这样的磁性图像传感器25，能够应用与针对可使用光学图像传感器取得的光学图像的图像处理同样的图像处理，能够实现更高精度的磁性图案读取。实施方式8.图30是示出本发明的实施方式8的立体图。图31是示出磁阻传感器20的其他结构的俯视图。磁性图像检测装置与实施方式7同样地，具备磁性图像传感器25、下侧磁铁11a、以及处理电路50等。在本实施方式中，关于AMR元件21a、21b的配置，与实施方式7不同。AMR元件21a、21b在作为形成在基板24上的铁磁性体的薄膜图案而形成、并如图所示那样形成为细长的带状的情况下，相对于长度方向垂直、并且相对于基板主面平行的方向成为感磁方向。如图31所示，AMR元件21a的感磁方向被设定成与磁性体I的移动方向(X方向)平行，元件的电阻值根据X方向的磁场Bx的变化而变化。另一方面，AMR元件21b的感磁方向被设定为与磁性体I的移动方向垂直的方向(Y方向)，并被配置成使元件的电阻值相对于磁场Bx的变化而不发生变化。另外，在图31中，示出了为了高灵敏度化而使AMR元件21a、21b分别形成为折叠形状的例子，但也可以形成为单一的带状。AMR元件21a、21b在电源线Vcc与接地线GND之间进行串联连接而构成了半桥电路。将其中点电位作为输出信号而供给到后级的处理电路50，进行放大以及各种信号处理。通过这样的元件配置，在X方向上施加了偏置磁场的情况下，对于AMR元件2Ia施加偏置磁场Bx,但对于AMR兀件21b,由于与感磁方向垂直,所以不施加偏置磁场。在该状态下磁性体I在X方向上移动，当磁性图案接近AMR元件21a时，AMR元件21a附近的磁场Bx发生变化，从而元件的电阻值发生变化。另一方面，在磁性图案接近了 AMR元件21b时，即使AMR元件21b附近的磁场Bx发生变化，也无法检测其磁场变化，AMR元件21b的电阻值是恒定的。此时，中点电位在磁阻传感器12上有磁性图案的情况下发生变化，在磁阻传感器12上没有磁性图案的情况下不发生变化。即，作为动作，并非进行实施方式7那样的磁性体的边缘检测，而是对磁性体的存在本身进行检测。例如，在对图22所示的磁性图案进行检测的情况下，可得到图22的虚线所示那样的信号。图32A是磁性图像传感器25的俯视图，图32B示出灰度级磁性图案的一个例子，图32C示出三角形形状磁性图案的一个例子。如图32A所示，直线状地排列了多个磁阻传感器20而成的磁性图像传感器25被定位于下侧磁铁Ila的上表面或者上方。此处，示出了如图18所示以使AMR元件21a、21b的感磁方向都成为X方向的方式配置了各磁阻传感器20的例子，但也可以如图31所示以AMR元件21a的感磁方向成为X方向、AMR元件21b的感磁方向成为Y方向的方式配置各磁阻传感器20。磁性体I在X方向上进行移动而通过磁性图像传感器25。在图32B所示的灰度级磁性图案PC中，沿着Y方向周期性地排列了在X方向上细长的矩形形状的磁性图案MP，在各磁性图案MP中磁化的强度在一 X方向上大致线性地增力口。另一方面，在图32C所示的三角形形状磁性图案H)中，沿着Y方向周期性地排列了在X方向上细长的三角形形状的磁性图案MP。图33是示出磁性图案的读取位置与磁阻传感器20的中点电位输出的关系的说明图。在灰度级磁性图案PC以及三角形形状磁性图案ro中，对磁阻传感器20施加的磁场的强度逐渐变化。因此，在通过图18所示的元件图案配置进行了磁性读取的情况下，如图33的实线所示，半桥电路的中点电位的变化变小，只是在磁性图案的后边缘得到脉冲状的信号。因此，磁性图案的前边缘处的检测灵敏度小，对外来噪声的抵抗力也弱，所以磁性图案像的检测变得比较不稳定。相对于此，在通过图31所示的元件图案配置进行了磁性读取的情况下，如图33的虚线所示，以与对磁阻传感器20施加的磁场的强度大致成比例的方式，半桥电路的中点电位连续地变化，在磁性图案的后边缘返回到稳态值。因此，能够将磁性图案的形状以及磁化的强度作为模拟信号来检测，所以对外来噪声的抵抗力强，能够稳定地检测磁性图案像。另外，关于磁性图像传感器25的配置、下侧磁铁Ila的磁极配置，此处说明了与图18同样的结构，但也能够采用图20、图23、图24、图25、图26、图27、图28、图29所示那样的结构。如以上所说明那样，在本实施方式中，作为磁阻传感器20，使用每单位长的电阻值大的AMR元件21a、21b，从而能够实现良好的温度特性且高可靠性的磁性图像传感器25。另外，并非是磁性体的边缘检测，而是采用对磁性体的存在本身进行检测的元件图案配置，从而对外来噪声的抵抗力强，能够稳定地检测磁性图案像。实施方式9.图34是示出本发明的实施方式9的立体图，图35是其侧面图。磁性图像检测装置与实施方式7同样地，具备磁性图像传感器25、下侧磁铁11a、以及处理电路50等，进而通过设置追加的偏置用上侧磁铁11b，能够增加向磁性体I的施加磁场。磁铁IlaUlb在磁性体I的移动路径的下侧以及上侧相向配置，为了维持一定的间隙而被固定到外壳(未图示)等。磁性图像传感器25在磁性体I的移动路径的途中，被定位到下侧磁铁Ila的相向面与偏置磁铁IIb的相向面的大致中间附近。为了使磁阻传感器20正确地定位，也可以使板状的隔板(未图示)介入到下侧磁铁Ila的相向面。另外，示出了与图30同样地以使AMR元件21a的感磁方向成为X方向、使AMR元件21b的感磁方向成为Y方向的方式配置了各磁阻传感器20的例子，但也可以如图18所示以使AMR元件21a、21b的感磁方向都成为X方向的方式配置各磁阻传感器20。关于磁铁的磁化方向，下侧磁铁Ila被磁化为使得在其相向面中沿着X方向按照S极、N极的顺序进行排列。另一方面，上侧磁铁Ilb被磁化为使得在其相向面中沿着X方向按照N极、S极的顺序进行排列。并且，下侧磁铁Ila的S极与偏置磁铁Ilb的N极相互相向，下侧磁铁Ila的N极与偏置磁铁Ilb的S极相互相向。另外，也可以是与上述配置极性相反的配置、即在下侧磁铁Ila中按照N极、S极的顺序进行排列、并在偏置磁铁Ilb中按照S极、N极的顺序进行排列的配置。在这样的四重极配置中，形成具有从位于一方的对角的2个N极朝向位于另一方的对角的2个S极的磁力线的偏置磁场分布，能够产生与磁性体I的移动方向平行的磁场分量。此时，在4个磁极的中间附近存在磁场成为零的点，能够在该零点的周围形成强的磁场梯度。因此，能够通过磁性图像传感器25的位置调整，以使AMR元件21a、21b不会磁饱和的方式容易地设定偏置磁场的大小。另外，在磁性体I在磁铁IlaUlb之间通过时，越远离零点，向磁性体I施加的磁场的强度越大。因此，即便磁性体I与磁性图像传感器25之间的距离发生变动，磁场变化量也会变化以补偿距离变动。其结果，使磁性图像传感器25的输出信号稳定，能够实现非接触且高灵敏度的磁性检测。图37是示出磁铁IlaUlb的磁化配置的其他例子的侧面图。下侧磁铁Ila被磁化为使得在其相向面中沿着X方向按照N极、S极的顺序进行排列。上侧磁铁IIb也被磁化为使得在其相向面中沿着X方向按照N极、S极的顺序进行排列。并且，下侧磁铁Ila的N极与上侧磁铁I Ib的N极相互相向，下侧磁铁I Ia的S极与上侧磁铁I Ib的S极相互相向。另外，也可以是与上述配置极性相反的配置、即在下侧磁铁Ila中按照S极、N极的顺序进行排列、并在上侧磁铁Ilb中按照S极、N极的顺序进行排列的配置。即使是这样的磁极配置，也能够在通过磁铁IlaUlb的中心的垂直的YZ面中形成与X方向平行的磁场。图36是示出在图35所示的结构中在下侧磁铁Ila以及上侧磁铁Ilb的两侧面分别粘贴了下侧磁轭15a以及上侧磁轭15b的例子的侧面图，图38是示出在图37所示的结构中在下侧磁铁Ila以及上侧磁铁Ilb的两侧面分别粘贴了下侧磁轭15a以及上侧磁轭15b的例子的侧面图。这样,通过将由软磁性体构成的磁轭15a、15b粘贴到磁铁IlaUlb的磁极面来设置,从而能够形成稳定的磁场分布。在该情况下，通过调节磁轭15a、15b的尺寸，能够更正确地设定与磁性体I的移动方向平行的磁场分量。实施方式10.图39是示出本发明的实施方式10的俯视图。磁性图像检测装置与实施方式7同样地，具备磁性图像传感器25、偏置磁铁(未图示)、以及处理电路(未图示)等。在磁性图像传感器25中，矩阵状地排列了多个磁阻传感器20。来自各磁阻传感器20的输出信号同时或者按照时间序列被供给到处理电路，并作为二维的图像信号而被保存到处理电路。各磁阻传感器20由2个各向异性磁阻(AMR)元件21a、21b构成。AMR元件21a、21b在基板上形成为铁磁性体的薄膜图案，在如图所示那样形成为细长的带状的情况下，相对于长度方向垂直、并且相对于基板主面平行的方向成为感磁方向。在本实施方式中，AMR元件21 a的感磁方向被设定为X方向，另一方面，AMR元件2 Ib的感磁方向被设定为Y方向。AMR元件21a、21b在电源线Vcc与接地线GND之间进行串联连接而构成了半桥电路。将其中点电位作为输出信号而供给到处理电路，进行放大以及各种信号处理。偏置磁铁与图18、图25、图26、图28、图34同样地，产生与X方向平行的磁场分量。另外，也可以与图20、图24、图27、图29、图38同样地，在该偏置磁铁的两侧面、即磁性体I所移动的X方向的上游侧面以及下游侧面粘贴磁性体磁轭。在本实施方式中，矩阵状地排列了多个磁阻传感器20，所以在磁性读取时，不用使作为被检测物的磁性体移动，而能够以高的分辨率高速地取得磁性图案的二维图像。因此，能够排除磁性体的速度变动所致的影响，能够实现磁性体的搬运机构的简化、低成本化。另外，磁性图像传感器25输出与光学区域传感器的输出信号同样的二维图像，所以能够应用与针对光学图像的图像处理同样的图像处理，能够实现更高精度的磁性图案读取。

实施方式11.图40是示出本发明的实施方式11的结构图。磁性图像检测装置与实施方式7同样地，具备磁性图像传感器25、偏置磁铁(未图示)、以及处理电路50等。在磁性图像传感器25中，直线状地排列了多个磁阻传感器20，进而在磁性体I的移动路径外，设置了补偿用的磁阻传感器23。各磁阻传感器20由2个各向异性磁阻(AMR)元件21a、21b构成。此处，示出了与图30同样地配置成使AMR元件21a的感磁方向成为X方向、使AMR元件21b的感磁方向成为Y方向的例子，但也可以如图18所示配置成使AMR元件2la、2Ib的感磁方向都成为X方向。AMR元件21a、21b在电源线Vcc与接地线GND之间进行串联连接而构成了半桥电路。将其中点电位作为输出信号而供给到后级的处理电路50，进行放大以及各种信号处理。补偿用的磁阻传感器23也与磁阻传感器20同样地，由2个各向异性磁阻(AMR)元件22a、22b构成，元件图案配置也与磁阻传感器20的配置一致。AMR元件22a、22b在电源线Vcc与接地线GND之间进行串联连接而构成了半桥电路，将其中点电位作为补偿信号而供给到处理电路50。偏置磁铁与图18、图25、图26、图28、图34同样地，产生与X方向平行的磁场分量。另外，也可以与图20、图24、图27、图29、图38同样地，在该偏置磁铁的两侧面、即磁性体I所移动的X方向的上游侧面以及下游侧面粘贴磁性体磁轭。处理电路50具备多个差动放大器51、以及具有Α/D变换器、运算器、存储器等的微型计算机55等。差动放大器51由运算放大器等构成，对于其非反转输入，输入来自各磁阻传感器20的输出信号，对于反转输入，输入来自补偿用的磁阻传感器23的补偿信号，对两个信号的差分进行放大。微型计算机55将该差分信号变换为数字值而保存到存储器中，并且执行各种信号处理。关于动作，当磁性体I在X方向上移动时,各磁阻传感器20读取磁性体I的磁性图案MP。此时，配置于磁性体I的移动路径外的补偿用的磁阻传感器23不读取磁性图案MP,但是输出由偏置磁铁、AMR元件、安装位置等的经时劣化、温度变化所引起的输出变动。这样的输出变动还被重叠到磁阻传感器20的输出信号中。因此，差动放大器51通过从来自各磁阻传感器20的输出信号减去这样的输出变动，能够补偿输出信号。其结果，能够取得高精度的磁性图案图像。实施方式12. 图41是示出本发明的实施方式12的结构图。磁性图像检测装置与实施方式7同样地，具备磁性图像传感器25、偏置磁铁(未图示)、以及处理电路50等。在本实施方式中，设置了对磁性体I的有无进行探测的磁性体探测部18。磁性体探测部18例如由光斩波器(photointerrupter)、光反射器、其他各种近似传感器等构成，磁性体I沿着移动路径进行移动，在向磁性图像传感器25进入的跟前处将探测信号输出到处理电路50。如果探测到存在磁性体则探测信号成为第I逻辑值(例如，高电平)，如果未探测到存在磁性体，则探测信号是第2逻辑值(例如，低电平)。在磁性图像传感器25中，直线状地排列了多个磁阻传感器20。各磁阻传感器20由2个各向异性磁阻(AMR)元件21a、21b构成。此处，示出了与图30同样地配置成使AMR元件21a的感磁方向成为X方向、使AMR元件21b的感磁方向成为Y方向的例子，但也可以如图18所示，配置成使AMR元件2la、2Ib的感磁方向都成为X方向。AMR元件21a、21b在电源线Vcc与接地线GND之间进行串联连接而构成了半桥电路。将其中点电位作为输出信号而供给到后级的处理电路50，进行放大以及各种信号处理。偏置磁铁与图18、图25、图26、图28、图34同样地，产生与X方向平行的磁场分量。另外，也可以与图20、图24、图27、图29、图38同样地，在该偏置磁铁的两侧面、即磁性体I所移动的X方向的上游侧面以及下游侧面粘贴磁性体磁轭。处理电路50具备多个放大器52、以及具有Α/D变换器、运算器、存储器等的微型计算机55等。放大器52具有对来自各磁阻传感器20的输出信号进行放大的功能，根据需要进行滤波处理、偏移处理等。微型计算机55将来自放大器52的信号变换为数字值而保存到存储器，并且执行各种信号处理。关于动作，如果磁性体I在X方向上进行移动，则最初由磁性体探测部18探测磁性体I。处理电路50如果检测到探测信号的反转，则将来自磁性图像传感器25的输出信号作为不存在磁性体I时的输出信号SO而保存到存储器。该输出信号SO包含由偏置磁铁、AMR元件、安装位置等的经时劣化、温度变化所引起的输出变动。接下来，磁性体I进行移动,磁性图像传感器25读取磁性体I的磁性图案MP。此时，处理电路50将来自磁性图像传感器25的输出信号作为存在磁性体I时的输出信号SI而保存到存储器。在该输出信号SI中也重叠有上述那样的输出变动。因此，通过在磁性读取结束了的时刻从输出信号SI减去输出信号S0，从而能够补偿输出信号Si。其结果，能够取得高精度的磁性图案图像。实施方式13.图42是示出本发明的实施方式13的立体图、图43是侧面图。装置整体的结构与实施方式I相同，磁性体检测装置如图42所示，具备下侧磁铁11a、上侧磁铁lib、隔板13、以及磁阻传感器20等。
在本实施方式中，磁阻传感器20的位置与实施方式I不同。在实施方式I中，在下侧磁铁Ila以及上侧磁铁Ilb的面内(XY面内)中央附近配置了磁阻传感器20，相对于此，在本实施方式中，磁阻传感器20配置于磁性体I的移动方向里侧(X方向)。此处，说明实施方式I与本实施方式的功能的不同。在实施方式I中，如图44所示，从磁场零点稍微向Z方向上方配置磁阻传感器，从而由磁阻传感器20上的AMR元件21a检测磁性体I在磁阻传感器20与上侧磁铁Ilb之间通过时的磁性体移动方向(X方向)的磁场的增减。在本实施方式中，如图45所示，磁阻传感器20配置于磁性体I的移动方向里侧(X方向)，由此，对磁阻传感器20施加了从贯通方向(Z方向)稍微向X方向进行了倾斜的磁场。图46A示出将图45的A部进行放大的图。在没有磁性体的情况下，对磁阻传感器20施加从贯通方向(Z方向)稍微向X方向进行了倾斜的磁场，对磁阻传感器20上的AMR兀件21a施加该磁性体移动方向(X方向)分量作为偏置磁场。此时，如果磁性体I在磁阻传感器20与上侧磁铁Ib之间通过，则在磁性体的端的部分处，如图46B所示发生磁力线的变形，与其相伴地，对磁阻传感器上的AMR元件21a施加的磁场的X方向分量发生变化。特别是磁性体I在磁阻传感器20的附近通过的情况下，对磁阻传感器20施加的磁力线的方向变化变大，X方向分量的变化变大。通过将从贯通方向(z方向)稍微向X方向进行了倾斜的磁场作为偏置磁场而施加到磁阻传感器20,从而在磁性体通过时，在X方向上具有感磁方向的AMR兀件21a的X方向磁场变化变大、即信号输出增大而能够变得稳定。此处，例示利用AMR元件来构成磁阻传感器20的情况，但也可以利用半导体磁阻(SMR)元件、巨磁阻(GMR)元件、隧道磁阻(TMR)元件等来构成。另外，作为对磁阻传感器20施加从贯通方向(Z方向)稍微向X方向进行了倾斜的磁场的方法，除了本实施方式的方法以外，还设想了相向地配置I个或者2个使S极/N极在Z方向上磁化了的磁铁的方式，但在使用使S极/N极在Z方向上磁化了的磁铁的情况下，在Z方向磁场比较一样地强的环境中搬运磁性体，相对于此，在本实施方式中，在下侧磁铁Ila以及上侧磁铁Ilb的面内(XY面内)中央附近，X方向磁场分量强，在移动方向里侧(X方向)的配置有磁阻传感器20的附近，Z方向磁场分量强，所以相对磁性体的搬运，磁阻传感器20的感磁方向(X方向)的磁场变化更大，能够实现更高输出且稳定的磁性体检测。在本实施方式中，说明了与实施方式I的不同，但本实施方式通过针对其他所有实施方式(实施方式1 12)将磁阻传感器20配置于磁性体I的移动方向里侧(X方向)，从而起到同样的效果。
权利要求
1.一种磁性体检测装置，检测磁性体，其特征在于，具备 磁阻传感器，配置于磁性体的移动路径的途中；以及 偏置磁铁，沿磁性体的移动方向，排列了第I磁极以及极性与该第I磁极相反的第2磁极，其中， 偏置磁铁对磁阻传感器施加沿磁性体的移动方向的偏置磁场。
2.根据权利要求1所述的磁性体检测装置，其特征在于，具备 第I偏置磁铁，沿磁性体的移动方向，排列了第I磁极以及极性与该第I磁极相反的第2磁极；以及 第2偏置磁铁，沿磁性体的移动方向，排列了第2磁极以及第I磁极，其中， 第I偏置磁铁以及第2偏置磁铁隔着磁性体的移动路径而被配置成使第I偏置磁铁的第I磁极与第2偏置磁铁的第2磁极以隔着磁阻传感器以及检测对象的磁性体的方式相向，并使第I偏置磁铁的第2磁极与第2偏置磁铁的第I磁极相向，第I偏置磁铁以及第2偏置磁铁对磁阻传感器施加沿磁性体的移动方向的偏置磁场。
3.根据权利要求1或者2所述的磁性体检测装置，其特征在于， 磁阻传感器包括各向异性磁阻元件，并被定位到由偏置磁铁形成的偏置磁场分布的零点附近。
4.根据权利要求广3中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于， 磁阻传感器包括各向异性磁阻元件，磁阻传感器相对于磁性体的移动方向而配置于第I磁极与第2磁极的中间附近，通过第I偏置磁铁或者第I偏置磁铁与第2偏置磁铁的组而对磁阻元件施加的磁性体移动方向的偏置磁场由于磁性体的通过而增减，将其磁场变化通过磁阻传感器而变换为输出。
5.根据权利要求广3中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于， 磁阻传感器包括各向异性磁阻元件，磁阻传感器相对于磁性体的移动方向而配置于第I磁极的跟前侧附近或者第2磁极的里侧附近，通过第I偏置磁铁或者第I偏置磁铁与第2偏置磁铁的组而对磁阻元件施加的偏置磁场的贯通方向分量由于磁性体的通过而旋转，将其磁场变化通过磁阻传感器而变换为输出。
6.根据权利要求广5中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于， 磁阻传感器包括半桥电路，该半桥电路由具有与磁性体的移动方向平行的感磁方向的第I各向异性磁阻元件、以及具有与磁性体的移动方向垂直的感磁方向的第2各向异性磁阻元件构成。
7.根据权利要求1飞中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于， 在与磁性体的移动方向垂直的方向上配置多个磁阻传感器而构成为线传感器。
8.根据权利要求广7中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于， 还具备磁性体磁轭，该磁性体磁轭设置于第I偏置磁铁以及第2偏置磁铁的磁性体移动方向的上游侧以及下游侧的侧面。
9.根据权利要求8所述的磁性体检测装置，其特征在于， 从第I偏置磁铁或者第2偏置磁铁的相向面向磁阻传感器侧突出地设置了磁性体磁轭。
10.根据权利要求1、中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于，第I偏置磁铁以及第2偏置磁铁是两面4极磁化图案的棱柱状磁铁。
11.根据权利要求广10中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于， 所述偏置磁铁沿磁阻传感器的排列方向而被分割为多个磁极。
12.根据权利要求f11中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于，还具备 处理电路，用于处理来自各磁阻传感器的输出信号；以及 补偿用的磁阻传感器，配置于磁性体的移动路径外，其中， 处理电路使用来自补偿用的磁阻传感器的信号来补偿所述输出信号。
13.根据权利要求f12中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于，还具备 处理电路，用于处理来自各磁阻传感器的输出信号；以及 磁性体探测部，用于将表示在移动路径中有无磁性体的探测信号供给到该处理电路，其中， 处理电路使用不存在磁性体时的输出信号，来补偿存在磁性体时的输出信号。
14.根据权利要求f13中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于，还具备 磁性图像传感器，矩阵状地排列了多个磁阻传感器；以及 磁场产生单兀，产生与磁阻传感器的排列方向平行的磁场分量，其中， 各磁阻传感器由多个各向异性磁阻元件构成。
15.根据权利要求f14中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于， 具备直线状或者矩阵状地排列的多个磁阻传感器， 各磁阻传感器由在基板上形成为铁磁性体的薄膜图案的多个各向异性磁阻元件构成， 各各向异性磁阻元件具有相对于基板主面平行、且相互平行或者垂直的感磁方向。
16.根据权利要求f15中的任意一项所述的磁性体检测装置，其特征在于， 检测对象的磁性体具有沿移动方向以一定的间距形成的狭缝形状， 所述磁性体检测装置还具备处理电路，该处理电路根据来自磁阻传感器的信号，运算磁性体的移动量以及移动方向。
全文摘要
本发明的磁性体检测装置具备配置于磁性体的移动路径的途中的磁阻传感器、沿磁性体的移动方向排列了S极以及N极的下侧磁铁、以及沿磁性体的移动方向排列了N极以及S极的上侧磁铁等。下侧磁铁以及上侧磁铁隔着磁性体的移动路径而被配置成使下侧磁铁的S极与上侧磁铁的N极相向，并使下侧磁铁的N极与上侧磁铁的S极相向。通过这样的结构，能够高精度地检测磁性体。
文档编号G01R33/09GK103038659SQ20118003739
公开日2013年4月10日 申请日期2011年5月12日 优先权日2010年7月30日
发明者武舍武史, 井上甚, 西泽博志, 仲岛一, 尾込智和 申请人:三菱电机株式会社