(57)【要約】情報担体（10）は、記憶区域配列（11）を構成する超常磁性体のパターンを有する情報面を有する。情報面での特定の超常磁性体（12Ｒ、12Ｇ、12Ｂ、12Ｙ）の存在で、記憶区域の値が表現される。超常磁性体は、例えば従来の減衰時間のような、変化磁場に対する固有の応答を示す。記憶ユニットは、情報面と協働するインターフェース面（32）と、変化磁場を発生するコイル（27）とを有する。インターフェース表面は、磁気センサ素子（24、25、26）の配列を有し、各磁気センサ素子は、読み出し信号を発生する検出領域を有する。処理ユニット（33）は、読み出し信号を処理して固有の応答を介して前記存在を検出する。
2006505929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報担体と記憶ユニットを有する記憶システムであって、
前記情報担体は情報面を有し、該情報面には記憶区域の配列を構成する超常磁性体のパターンが設置され、前記情報面での特定の超常磁性体の存在で記憶区域の値が表現され、前記特定の超常磁性体は変化磁場に対して所定の応答を示し、
前記記憶ユニットは、前記情報面と協働するインターフェース表面を有し、該インターフェース表面には、前記変化磁場を発生する磁場発生手段と、磁気センサ素子の配列とが設置され、各磁気センサ素子は、読み出し信号を発生する検出領域と、前記読み出し信号を処理して、前記所定の応答を介して前記存在を検出する処理ユニットとを有する、記憶システム。
【請求項２】
前記超常磁性体のパターンは、多数の異なる超常磁性体を有し、前記異なる超常磁性体は、前記変化磁場に対して各異なる所定の応答を示し、特に前記異なる所定の応答は、前記変化磁場の減少後に、前記異なる超常磁性体の緩和時間が異なるために生じる、異なる磁化減衰であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記超常磁性体のパターンは、所定のパターンで配置された異なる超常磁性体の領域を有することを特徴とする請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
前記超常磁性体のパターンは、前記記憶区域の少なくとも一つに前記異なる超常磁性体の組み合わせを有し、前記組み合わせで前記値が表現されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
【請求項５】
前記超常磁性体のパターンは、前記多数の異なる超常磁性体の各々の分離パターンを有し、前記分離パターンの各々は分離された記憶区域を有し、該分離された記憶区域は、相互にずれた位置に設置されることを特徴とする請求項2に記載のシステム。
【請求項６】
磁気センサ素子の前記検出領域は、多数の記憶区域の領域と対応することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項７】
前記超常磁性体のパターンは、多数の異なる超常磁性体を有し、前記異なる超常磁性体は、前記変化磁場に対して異なる所定の応答を示し、前記多数の記憶区域は、前記多数の異なる超常磁性体と対応することを特徴とする請求項6に記載のシステム。
【請求項８】
前記磁気センサ素子は、実質的に記憶区域の整数倍に一致しないピッチを配列内に有し、特に前記超常磁性体のパターンは、2×2の記憶領域の所定のパターンに従って配置された4の異なる超常磁性体の領域を有し、前記ピッチは、前記記憶区域のピッチの1.5倍であることを特徴とする請求項6に記載のシステム。
【請求項９】
前記読み出し信号を処理して、前記存在を検出する前記処理ユニットは、前記変化磁場の減少後の期間に前記読み出し信号内の応答を検出するように配置されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項１０】
前記読み出し信号を処理して、前記存在を検出する前記処理ユニットは、いくつかのセンサ素子の読み出し信号を組み合わせて応答を検出するように配置されることを特徴とする請求項9に記載のシステム。
【請求項１１】
前記読み出し信号を処理して、前記存在を検出する前記処理ユニットは、前記超常磁性体のパターン内の記憶区域に対するセンサ素子の前記位置を検出するように配置され、前記センサ素子のずれを示す位置エラー信号を発生させ、および／または前記検出位置に応じて隣接記憶区域の干渉を補正することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項１２】
前記超常磁性体のパターンには、前記センサ素子の配列に対する前記超常磁性体のパターンの前記位置を検出するマークパターンが設置され、該マークパターンは、超常磁性体の領域に固有の検出可能なパターンを提供することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項１３】
前記マークパターンは、超常磁性体の同期領域を有し、該同期領域は、前記記憶区域より広いことを特徴とする請求項12に記載のシステム。
【請求項１４】
前記読み出し信号を処理して、前記存在を検出する前記処理ユニットは、前記マークパターンを検出するように配置されることを特徴とする請求項12または13に記載のシステム。
【請求項１５】
前記変化磁場を発生する前記手段は、パルス磁場を発生するように配置され、該パルス磁場は、特に実質的に磁場のない期間を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項１６】
前記パルス磁場は、異なるパルス長のパルスを有し、特に、異なる超常磁性体の緩和時間が異なるため、磁化減衰の差異として生じる異なる所定の応答を検出することを特徴とする請求項15に記載のシステム。
【請求項１７】
前記変化磁場を発生する前記手段は、実質的に前記センサ素子の感度方向と垂直な方向に、前記磁場を発生させるように配置されることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項１８】
前記記憶ユニットは、前記情報面を局部的に加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項１９】
前記情報担体は、前記記憶ユニットと結合したり前記記憶ユニットから取り出したりすることができ、当該システムは位置決め手段を有し、前記記憶区域は、前記結合の間、記憶区域と前記対応するセンサ素子間の近接場作動距離の範囲であって、前記センサ素子の近傍の位置に合わされることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
【請求項２０】
情報を保管する情報担体であって、当該情報担体は情報面を有し、該情報面には記憶区域の配列を構成する超常磁性体のパターンが設置され、前記情報面での特定の超常磁性体の存在で記憶区域の値が表現され、前記特定の超常磁性体は、変化磁場に対して所定の応答を示す、情報担体。
【請求項２１】
基板は柔軟性のある材料で構成され、前記記憶区域は、記憶区域と前記対応するセンサ素子間の近接場作動距離の範囲であって、前記センサ素子の近傍の位置に合わされることを特徴とする請求項20に記載の情報担体。
【請求項２２】
当該情報担体はカートリッジを有し、該カートリッジは、当該情報担体が前記装置に結合される際には、前記情報面を露出させる開口を有し、当該情報担体が前記装置から取り出される際には、前記開口を閉じるカバーを有することを特徴とする請求項20に記載の情報担体。
【請求項２３】
請求項20に記載の情報担体を読み取る記憶装置であって、当該記憶装置は、前記情報面と協働するインターフェース表面を有し、該インターフェース表面には、前記変化磁場を発生する磁場発生手段と、磁気センサ素子の配列とが設置され、各磁気センサ素子は、読み出し信号を発生する検出領域と、前記読み出し信号を処理して、前記所定の応答を介して前記存在を検出する処理ユニットとを有することを特徴とする記憶装置。
【請求項２４】
前記読み出し信号を処理して、前記存在を検出する前記処理ユニットは、前記変化磁場の減少後の期間に前記読み出し信号内の応答を検出するように配置されることを特徴とする請求項23に記載の装置。
【請求項２５】
前記センサ素子の配列は、前記情報担体の記憶区域の全数よりも実質的に少ないセンサ素子を有し、当該装置は、前記配列または前記情報担体を異なる整列位置に合わせる位置決め手段を有し、前記整列位置を組み合わせることで、記憶区域の全数が網羅されることを特徴とする請求項23に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報担体および記憶ユニットを有する記憶システムに関する。
【０００２】
本発明はさらに、情報担体および情報を保管する装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
情報担体の磁性体を利用するデータ記憶システムは、良く知られており、例えばフレキシブルディスクのようなリムーバブル式磁気情報担体やハードディスクのような非リムーバブル式磁気情報担体がある。
【０００４】
記憶システム、情報担体および情報保管装置は、米国特許US5,956,216号に示されている。この明細書には、パターン化された種類の磁気情報担体が示されている。情報担体は、情報面を有し、この情報面には磁性層が設置され、磁性層は記録ヘッドからの適正な磁場によって磁化される。特に情報面には、非磁性基板および磁区素子が設置され、磁区素子は2通りの磁化の値を示す。磁区素子は、データの単ビットを保管する記憶区域を構成する。装置はヘッドと記録ユニットを有し、記録ユニットは、情報担体上の記憶区域によって構成されるトラックに情報を記録する。記憶区域の値は、例えばトラックを走査して、再生／記録ヘッドを記憶区域と対向する位置に合わせることで、設定されまたは取り出される。従来の磁気記憶システムの問題は、あらゆる記憶区域にランダムにアクセスする走査ができないことである。トラックの必要部分にヘッドをジャンプさせて位置を合わせる場合は、時間がかかってしまう。また消費者に頒布するソフトウェアの記憶区域にデータを記憶する処理は、煩雑である。
【特許文献１】米国特許第5,956,216号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、情報担体を有するシステム、および記憶区域に情報を有効に保管することができ、記憶区域に素早くアクセスすることの可能な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様では、最初に示したような記憶システムであって、
前記情報担体は情報面を有し、該情報面には記憶区域の配列を構成する超常磁性体のパターンが設置され、前記情報面での特定の超常磁性体の存在で記憶区域の値が表現され、前記特定の超常磁性体は変化磁場に対して所定の応答を示し、
前記記憶ユニットは、前記情報面と協働するインターフェース表面を有し、該インターフェース表面には、前記変化磁場を発生する磁場発生手段と、磁気センサ素子の配列とが設置され、各磁気センサ素子は、読み出し信号を発生する検出領域と、前記読み出し信号を処理して、前記所定の応答を介して前記存在を検出する処理ユニットとを有する、記憶システムが提供される。
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の第2の態様では、最初に示したような情報担体であって、
当該情報担体は情報面を有し、該情報面には記憶区域の配列を構成する超常磁性体のパターンが設置され、前記情報面での特定の超常磁性体の存在で記憶区域の値が表現され、前記特定の超常磁性体は、変化磁場に対して所定の応答を示す、情報担体が提供される。
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第3の態様では、最初に示したような記憶装置であって、
当該記憶装置は、前記情報面と協働するインターフェース表面を有し、該インターフェース表面には、前記変化磁場を発生する磁場発生手段と、磁気センサ素子の配列とが設置され、各磁気センサ素子は、読み出し信号を発生する検出領域と、前記読み出し信号を処理して、前記所定の応答を介して前記存在を検出する処理ユニットとを有することを特徴とする記憶装置が提供される。
【０００９】
例えばインプリント処理のような低コスト製造プロセスにより、情報担体に一定の材料パターンが提供される。記憶区域の値を読み出すセンサ素子によって、情報面での特定の超常磁性体の有無を検知することができる。情報面と協働する磁気センサ素子で配列を構成することにより、データを多数の記憶区域から同時に取り出せるという効果が得られる。これには、高密度かつ低コストでデータが保管されるという利点があり、読み出しとの平行処理によって高速でアクセスすることが可能となる。
【００１０】
また本発明は、以下の認識に基づくものである。既知の磁気記憶システムは、情報担体を提供するが、この情報担体は、記録装置において、層またはパターン内の材料を磁化することより記録される。また低コストでデータ頒布のできる従来の光ディスクは、比較的低速で大きく、また機械的衝撃に弱い走査機構を用いなければならない。EPROMおよびMRAMのような半導体メモリデバイスは、ビット当たりの単価が高い。発明者は、基板に特定の超常磁性体のパターンを有する情報担体によって、従来のシステムの持ついくつかの有意な特徴を組み合わせた新しい記憶方式が提供され得ることを見出した。そのような情報担体は、従来の製造プロセスで安価に製作することができる。その材料は超常磁性体と呼ばれる。超常磁性効果によって、磁場の変化に対して所定の応答、特に磁場の変化に呼応した特定の緩和時間を示すからである。超常磁性体の有無は、磁場の変化から検知することができる。記憶区域が表現する値の検出は、材料の磁性状態に依存しないが、材料自体の有無には依存することに留意する必要がある。磁気センサ素子は、記憶区域から所定の近接場作動距離の範囲にある磁場に対応した読み出し信号を発生する。この距離は実際には、記憶区域の最小寸法と同程度である。適当な磁性センサ素子は、例えばMRAM磁気記憶装置のような既知の半導体製造プロセスにより製作することができる。読み出し信号は処理されて、磁場の変化による超常磁性体の応答が検出される。
【００１１】
システムの実施例では、前記超常磁性体のパターンは、多数の異なる超常磁性体を有し、前記異なる超常磁性体は、前記変化磁場に対して各異なる所定の応答を示し、特に前記異なる所定の応答は、前記変化磁場の減少後に、前記異なる超常磁性体の緩和時間が異なるために生じる、異なる磁化減衰であることを特徴とする。これは、適切な変化磁場を印加し、読み出し信号処理を行うことにより、単一のセンサ素子の検出領域の範囲内にあるいくつかの異なる超常磁性体を検出することができる点で有意である。センサ素子の数および寸法を増加させる程、多くの値を情報担体から読み出すことができる。
【００１２】
本発明による情報担体および記憶装置の別の好適実施例は、従属項に示されている。
【００１３】
本発明のこれらのおよび他の態様は、以下に一例として記載された実施例と添付図面とを参照することにより、明確となろう。
【００１４】
図において一度示した素子に対応する素子には、同じ参照符号が付されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図1aには、情報担体部（上面図）を示す。情報担体部10は情報面を有し、この面には超常磁性体12のパターンが設置され、このパターンは記憶区域11の配列を構成している。情報面の材料12の有無は、記憶区域の値を表現する物理変数を提供する。情報面は、情報担体部10の上部表面13に設置されることに留意する必要がある。情報担体部の上部表面13は、読み出しユニットのインターフェース面と結合するように設計されている。情報面は、上部層から有効な距離の位置に機械的に設置される。例えば情報面を保護する薄膜被覆層で情報担体の外層を構成しても良い。前記読み出し部のセンサ素子は、情報面に近接して設置されるが、その間にコンタミネーションのようなある介在物が存在しても良い。ここで有効距離は、いかなる介在物があっても意図した読み出しセンサ素子によって定められ、これらのセンサ素子は情報面に向かってインターフェース面から外方に延びる近接場作動距離を持つ。情報面における材料の有無の物理的影響により情報を読み出す仕組みについては、図2bを参照して後述する。超常磁性体のパターンは、単一の超常磁性体を有しても良い。
【００１６】
図1に示す実施例は、緩和時間の異なる4種類の超常磁性粒子（それぞれ12R=赤、12G=緑、12B=青、12Y=黄色という）を基本とするものである。図1aの左側には、同じ値を持つ情報の状況が示されている（全記憶区域が材料を有する）。情報は、材料が有るか（色によって示される）無いか（12Nという）によって表現され、材料のない状態は図の右側部分に示されている。4種類の材料は、繰り返しパターンで配置され、記号の干渉を防ぐため、同じ材料を有する隣接区域に対して一定の距離で配置される。これにより、読み出しセンサ素子が4の記憶区域を網羅する検出領域、すなわち4倍の記憶区域サイズを有するようにすることが可能となる。従ってセンサ素子数が削減でき、単一センサ素子の製作寸法を大型化する必要性を低減できる。以下に示すように、センサ素子は、適当な変化磁場を印加することにより、センサ素子の検出領域内で各4種類の材料の有無を個々に検出することができる。実際の例では、粒子径は3乃至10nmの範囲であって、各記憶部は、少なくとも数百のそのような粒子で構成される。なお粒子数は、粒子体積全体に対する記憶面積比に依存する。記憶面積は、インプリント技術やセンサ製作技術の発展により、さらに（最終的には単一粒子にまで）低減することができる。
【００１７】
図1bには、階調コードを持つ超常磁性体のパターンを示す。いくつかの記憶区域には、12Rおよび12Bのような十分な量の材料が充填され、他の記憶区域には、14Y、14Rのような少ない量の材料が充填される。各区域の材料量は、各記憶区域において特定の材料の応答度合いを測定することにより検出される。ある実施例では、情報の階調コードにおいて、2直交方向で領域寸法が変化する。寸法は、適当な2Dチャンネルコードによって決定することができる。
【００１８】
情報担体のある実施例では、超常磁性体パターンは、以下のように組み合わされた材料の超常磁性体のパターンを有する。超常磁性体パターンは、記憶区域に前記異なる超常磁性体の組み合わせを有し、この組み合わせは、前記値を表現する。従って単一記憶区域の領域全体には、異なる超常磁性体のいずれかがある場合と無い（または階調コードに必要な量が無い）場合がある。例えば材料は、パターンのインプリントまたは重ね合わせによって設置することができる。組み合わされた材料には、以下のように読み出しセンサのずれの影響を緩和できるという利点がある。例えばパターンは4の異なる材料と、1×1μの記憶区域を有する。ヘッド（1×1μの検出領域を有する）は、実質的に回転のずれはなく、xまたはy方向に0.25μのずれがあると仮定した場合、少なくとも0.75×0.75μの領域を網羅し、いずれかの隣接記憶区域の最大0.25×0.75μの領域で、ある干渉を及ぼす。干渉は、センサ素子の検出領域をセンサ配列のピッチよりも小さくすること、および／またはセンサの中央部の感度を検出領域の端部より高くすることで、さらに低減することができる。図1aの実施例において同様のずれが生じると、センサは、4隣接記憶区域の0.25×0.25μ、すなわち最大の干渉を網羅することとなる。
【００１９】
上述の実施例では記憶領域のパターンおよびセンサの検出領域は正方形であるが、記憶領域およびセンサ素子形状は、例えば長方形等、いかなる形状にもすることができることに留意する必要がある。実際の設計では、配列内のセンサ素子の形状とピッチによって、情報担体上の記憶領域パターンの配置則が設定される。
【００２０】
図2aにはパターン化された情報担体の一部の断面図を示す。情報担体は基板21を有する。情報面28は、超常磁性体のパターンによって基板21の上側に構成される。このパターンは記憶区域の配列を構成する。第1の記憶区域22には材料があって、例えば論理値1を表し、第2の記憶区域23には材料は無く、例えば論理値0を表現する。材料は前記センサ素子によって検出される超常磁性特性を示す。情報面28の超常磁性体のパターンは、パターン化された磁気媒体の従来の製造方法で設置することができる。ただしいかなる永久磁石も不要であることに留意する必要がある。適当な方法は、スパッタリングと局部エッチング、イオンビームパターン化またはマスクを用いたインプリント法である。例えば、最初の加工製作段階において、電子ビーム転写技術によってレジストを無垢Siウェハにマスクし、これをマスターとして用いる。必要であれば、ホールをSiにエッチングして、2Dホールパターンに情報を記憶する。次にマスターを用いて薄膜にパターンをレプリカ複製する。あるいは射出成形、型押または2P法を用いても良い。次にレプリカに薄膜超常磁性体パターンを（例えばスパッタ法などで）成膜する。
【００２１】
情報担体の実際の加工にはインプリント技術を用い、例えばナノ粒子の直接転写によって、情報面28に超常磁性体を設置する。例えば、光学的に揃えられたいくつかのスタンプ、例えば透明スタンプを用いて、数種類の超常磁性粒子を設置しても良い。あるいは新しい技術を用いて、例えばナノインプリントによって基板に付着させた抗体と結合する性質の生物基を各粒子に付与することにより、所定の位置に各「色」の粒子を設けても良い。その場合、全ての色のビット成膜を液体中での単一の処理ステップで実施することができる。ナノ粒子の早い拡散は、処理時間を短縮するのに効果的である。
【００２２】
図2bには、情報担体および磁気センサ素子を示す。情報担体部は基板21に構成される。情報面28は、記憶区域の配列を構成する超常磁性体のパターン22によって基板21の上側に構成される。コイル27は、情報面28の近傍に設置され、変化磁場を生じさせる。ある実施例では、多数のまたは全センサ素子に対する変化磁場を生じるために単一のコイルが用いられる。読み出し時間の短縮化のため、コイルは変化磁場に迅速な変化を生じさせるように制御される。適当なコイルは、H. W. van KesterenらのJ. Magn. Soc. 日本、25巻、p334-338、2001年に示されている。反対側の情報面磁気センサ素子24、25、26は、以下に示すように、超常磁性体に影響される磁場の検出用に設置される。第1の磁性素子24と対向する第1の記憶区域では、材料は、例えば論理値1を表す第1の超常磁性応答を示し、第2の磁性素子25と対向する第2の記憶区域では、材料は、論理値0を表す超常磁性応答を示し、第3の磁性素子26と対向する第3の記憶区域では、論理値1を表す超常磁性応答を示す。例えば磁性素子24、25、26は、多層化スタックを有し、このスタックは図6に詳細が示されているように、磁場を検出する。多層化スタックのトップ層は、記憶区域の超常磁性体の応答による影響を受ける。超常磁性体は、磁場に対して所定の応答を示し、特に変化磁場が減少した後には固有の磁化減衰を示す。ある実施例では、パターンの有する異なる超常磁性体は、変化磁場に対して各々異なる所定の応答を示し、特に、異なる超常磁性体の緩和時間は異なるため、変化磁場の減少後の磁化減衰は異なることになる。単一材料は、いかなる磁場の発生によって検出されても良いことに留意する必要がある。例えば低周波数または直流場のような粒子による磁場成分を検出するため、粒子による磁場成分を検出するセンサを用いても良い。
【００２３】
図に示すようにセンサ素子配列は、パターンのような同じピッチを有する。代わりにセンサ素子のピッチは、xおよびy方向のパターンよりn*m倍大きくても良い。例えば図1aに示すパターンを読む場合、n=m=2とする。因数nとmは、超常磁性体の数およびシステムに用いられるパターンに応じて選択され、センサ素子はパターンと位置が合わされる。
【００２４】
記憶システムのある実施例では、センサ素子の配列は、パターンの上部にのみ設置されるが、非整列状態で、あるいはせいぜい実質的に同じ回転方向に向くように設置される。個々のセンサ素子は、パターン上部のxおよびy方向の任意位置にある。あるいは1方向、例えば図4に示すようにy方向、においてのみ位置合わせを行ってもよい。パターンは、そのような非整列読み出しができるように設計される。例えばパターンは、センサ素子のピッチよりも幾分小さなピッチ、例えば90％のピッチで形成される。記号の干渉のため、記憶面積の10乃至30%は、読み出すことができない。パターンの冗長化およびエラー補正技術を用いて、読み出し信号強度を補正することができる。特に独自の検出ができるマーク領域は、例えば単一の超常磁性体のみからなる記憶区域よりも大きな面積を有し得る。パターン認識および符号干渉抑制技術を用いて、センサ配列に対するパターン位置を検出し、記憶区域の値を検出することができる。ある実施例では、超常磁性体パターンは、異なる4種類の超常磁性体領域を有する。この領域は、図1aのような2×2記憶領域の所定のパターンで配置され、センサ素子配列は、非整列読み出しに適合される。例えば、センサ素子は、実質的に1.5×記憶区域のピッチで表される配列のピッチを有する。記憶区域のピッチとセンサのピッチ比により、xまたはy方向において、少なくとも各記憶区域の50%の上部には常にセンサが配置される。最悪の場合は50%の占有位置であるが、この場合も、次の隣接記憶区域（同じ超常磁性体を有する）との干渉は無い。記憶区域の50%を占める2隣接センサの読み出し信号を組み合わせることにより、読み出し精度はさらに改善される。いくつかのセンサ素子は、記憶区域の間に設置され、例えば、同じ材料の2の隣接記憶区域の25%を網羅する。隣のセンサ素子は75%の記憶区域を網羅するため、そのようなセンサ素子の読み出し信号は、スキップすることができる。従ってパターンに対するセンサ素子の位置を検出後に、読み出し信号を適切に処理することで、すなわち異なるセンサ素子の読み出し信号を組み合わせたり除去したりすることで、読み出しを行うことができる。
【００２５】
情報担体のある実施例では、超常磁性体パターンは、シフト位置に以下のようなサブパターンを有する。超常磁性体パターンは、多数の前記異なる超常磁性体の分離サブパターンを有し、各サブパターンは、記憶区域の同一配列を有する。各サブパターンは同じ情報を保管する。サブパターンは相互にずらした位置に設置され、任意位置（すなわち読み出しセンサの配列が超常磁性体のパターンと揃っていない位置）において、読み出しセンサが、常時サブパターンの少なくともいずれかと十分に揃うように設置される。サブパターンは重複していることに留意する必要がある。例えば、1×1μの記憶区域を有する4のサブパターンの場合、最初のものは通常の位置に設置され、第2のものはx方向（右方向）に0.5μずらされ、第3のものはy方向（下方向）に0.5μずらされ、第4のものはxおよびyの両方向に0.5μずらされて設置される。ヘッド（1×1μの検出領域を有し、実質的に回転のずれはないと仮定する）は、パターンのいずれかの少なくとも0.75×0.75μの領域であって、なんらかの干渉の生じるいずれかの隣接記憶区画の最大0.25×0.75μの領域を網羅する。干渉はさらに、センサ配列のピッチよりも小さな検出領域を形成すること、および／またはセンサの中央部での感度を検出領域の端部よりも高くすることで低減することができる。同じ情報を搬送するnのサブパターンの配置は、（当然）因数n分の記憶容量を低下させるが、精密な位置合わせの必要性およびリスクをなくすことができることに留意する必要がある。
【００２６】
図3には、読み出しユニットを示す。読み出し部30は、上述の情報担体と協働するようになっている。その上の読み出し部はインターフェース表面32を有する。インターフェース表面32には、センサ素子の配列31が設置される。配列は、磁気センサユニットの2次元配列であり、このユニットは、近接場作動距離では前記超常磁性体の有無に対する感度がある。超常磁性体およびセンサ素子として、いくつかの組み合わせが選定できることに留意する必要がある。ある実施例では、センサ素子には、変化磁場を発生させる回路が提供され、この回路は、超常磁性体特性を示す材料の有無によって影響される磁場を検出する。適当なセンサ素子は、磁気抵抗効果に基づくものである。一例を図6に示す。読み出し方法については図7を参照して説明する。
【００２７】
図4aには、記憶装置（上面図）および情報担体が示されている。記憶装置は、ハウジング35と、情報担体40を受ける開口36とを有する。情報担体40は、情報面を有する情報担体部10を有し、この情報面は、図1および2の説明に示したような記憶区域11の配列を有する。さらに情報担体は、位置決め素子41を有し、この素子は、装置側の補助位置決め素子38と協働して、前記結合の間、記憶区域と対応するセンサ素子との間の近接場作動距離内のセンサ素子近傍位置に記憶区域を定める。情報担体の読み出しは、以下に示すように読み出し装置に媒体を挿入してから、適切な位置合わせおよび位置精度を提供することにより実行される。ある実施例では、位置決め素子は、情報担体の一部の外壁に予め定形された精密形状部である。情報担体は、上述のように実質的に情報担体部のみであっても、あるいは情報担体部を構成する組立体であっても良いことに留意する必要がある。例えば情報面を支持する単一基板は、以下に示すような数種類の位置決め素子を備える別の形状である。
【００２８】
情報担体40を記憶装置35に結合する際、情報担体は開口36に設置される。開口36には図3の説明に示したように、読み出しユニット30上にインターフェース表面32が設けられており、さらに例えば突起ピンのような位置決め素子38が設置される。位置決め素子38、41は、インターフェース表面と平行な面方向において、読み出しユニット30のインターフェース表面の位置に対して情報担体の記憶区域の位置を定めるように配置される。
【００２９】
ある実施例では、開口36は、ハウジングの表面にある窪みであり、この窪みは、位置決め素子として精密に定形された壁を有し、情報担体40の外周部と協働して、情報担体部の位置を合わせる。
【００３０】
ある実施例では、記憶装置には処理回路が設置され、この回路は、センサ素子の読み出し信号を解析して、隣接する記憶区域の影響を解消する。いかなるセンサ素子でも、若干のずれは残るため、隣接記憶区域によって何らかの影響を受ける。しかしながら隣接センサ素子の読み出し信号を解析し、現読み出し信号からのその影響分を差し引くことにより、記憶区域の現検出値が改善される。すなわち相互記号干渉に対する電子補正が可能となる。解析は、残留する位置のずれに関する全体情報に基づいて行っても良く、例えば除去すべき隣接読み出し信号のずれおよびその程度を示示す情報によって制御される。
【００３１】
読み出し部におけるセンサ素子の記憶区域からの距離を近接場作動距離内とするため、インターフェース表面と垂直な方向の力が必要となる。この力は、ユーザーが記憶装置に情報担体を押し付けて提供しても良く、あるいは情報担体の上部の弾力蓋またはカバー（示されていない）によって提供しても良い。物理的密着を得る他の方法は、当業者には既知である。
【００３２】
情報担体のある実施例では、情報面は柔軟性のある基板に提供される。装置は圧力システムを備え、このシステムは、柔軟性基板をインターフェース表面に、例えば基板とインターフェース表面との間に低圧または真空を形成して密着させる。ある実施例では装置は、インターフェース表面に情報担体を引き付ける引力を発生する発生器を備える。引力の種類は、センサ素子に用いられる磁場とは別のものである。例えば静電場が生じて、情報担体が引き付けられる。
【００３３】
ある実施例では、装置上の位置決め素子38はアクチュエータに接続され、このアクチュエータは、インターフェース表面32に対して情報担体を移動させる。単一の記憶区域の寸法程度（すなわち数μmまたはそれ以下）の微小な動きのみで、十分にセンサ素子と記憶区域の位置を合わせることができる。アクチュエータとしていくつかの種類のものが用いられ、例えば音声コイル方式、圧電方式または静電方式がある。ある実施例では、アクチュエータは、記憶区域のずれを検出することによって制御される。ずれは、センサ素子の読み出し信号から判断することができる。例えば実質的にずれがある場合、センサ素子は隣接記憶区域を覆う。同じ値を有する隣接区域の読み出し信号は、異なる値を有する隣接区域の読み出し信号とは異なる。従ってそのような差異が生じた場合、すなわち、ある記憶区域の読み出し信号が、他の記憶区域の最大レベルと最小レベル間の中間のレベルを示す場合、ずれが検出される。無補正のデータでは、記憶区域の実質上50%において中間レベルの信号が生じることに留意する必要がある。各隣接区域は、同じまたは別の論理値を持つからである。ある実施例では、既知の隣接ビットを持つ所定の制御パターンで、ずれの検出が行われる。制御信号は、アクチュエータを活性化させ、制御信号が印加された後には、再度読み出し信号が解析される。ある実施例では、情報担体には、位置決め用の光学式マークが設置され、装置には別個の光センサが設けられ、ずれの信号を発生する光学式マークが検出される。
【００３４】
情報担体のある実施例では、情報面には情報担体の所定の領域の情報面に固有のパターンとして、位置マークパターンが設置される。超常磁性体のパターンには、そのようなマークパターンが設置され、センサ素子配列に対する超常磁性体パターンの位置が検出される。マークパターンは、超常磁性体領域に固有の検出パターンを提供する。例えば位置マークパターンは、いかなる初期の機械的ずれよりも大きな材料の領域を有する。大きな領域は、所定パターンの材料を含まない輪郭によって囲まれる。従ってあるセンサ素子は、初期には常に前記大領域に覆われることになる。周囲のセンサ素子の解析によって、ずれが容易に検出できる。記憶装置はプロセッサを備え、このプロセッサは、パターン認識技術を用いて、センサ素子から検出された信号を解析することにより、センサ素子配列に対する位置マークパターンの絶対位置を検出する。
【００３５】
ある実施例では、センサ素子の配列は、実質的に情報面よりも小さく、例えば10分の一である。装置はアクチュエータを備え、このアクチュエータは、いくつかの、例えば10の読み出し位置に情報担体またはセンサ素子配列の位置を合わせるために配置され、情報面の全面積の読み出しが可能となる。
【００３６】
ある実施例では、情報担体の位置決め素子は、長楕円形突起状ガイドバーによって構成され、装置側の補助ガイド素子は、スロットまたはグルーブとする。これらの素子による位置合わせは、ある平面では効果的である。記憶システムの特定の実施例は、上述のように位置合わせを必要としない。代わりに他の平面の位置合わせを、装置側の壁または突起状ストッパーピンによって行っても良い。あるいは第2の平面には固有の停止位置を設けず、情報を以下のように記憶区域から取り出しても良い。情報担体は、例えばユーザーが情報担体をガイドスロットを介して押し付けることで、第2の方向に沿って動かされる。そのような方法には、情報担体からデータを1度に読み出すことができるという利点がある。例えば、空港でのアクセス制御用の生物医学的またはDNA情報を示す個人パスポートのような利用である。
【００３７】
図4bには記憶装置（側面図）および情報担体を示す。記憶装置は、ハウジング45と、情報担体40を受ける開口43を有する。情報担体40が記憶装置45に結合されると、情報担体は開口43に設置される。２部分の密着は、読出器のスロットが閉じたとき、読み出し配列を情報担体に押し付けること（あるいは接触液を用いること）で可能となる。開口43には、図3の説明に示したような読み出しユニット30のインターフェース表面32が設けられる。さらに開口43のいずれかの側には、少なくとも1の変化磁場を発生させるコイル（図示されていない）が提供される。読み出しユニットからの読み出し信号は、例えばデジタル信号プロセッサおよびソフトウェアのようなプロセスユニット33において処理され、以下に示すように超常磁性体の応答が検出される。また開口43には、内端部に位置決め素子42が設置され、入口側には外部位置決め素子44が設置される。外部位置決め素子44は、情報担体を把持するように配置される。情報担体は、突起状位置決め素子41を有し、装置のクランプ外部位置決め素子44と協働して、前記結合の間、記憶区域と対応するセンサ素子間の近接場作動距離内で、センサ素子近傍の位置に記憶区域を設置する。クランプは、開口内に情報担体が挿入された状態でのユーザーの加える力によって、またはアクチュエータによって動かされる。
【００３８】
図4cには、カートリッジ内の情報担体を示す。情報担体は、情報担体部10を覆うカートリッジ47を有する。カートリッジ47は、可動式カバー48を有し、このカバーは、情報担体が記憶装置に結合されていない場合の情報面の（ダストおよび指紋による）コンタミネーションを効果的に防止する。記憶装置は、開口機構（図示されていない）を有し、前記結合の間、カバーを脇へ移動させる。スライド式カバーのいくつかの方式は、光学式または磁気記録式ディスクカートリッジおよび協働装置では良く知られている。
【００３９】
ある実施例では、カートリッジは、クリーニングパッド46を有する。クリーニングパッド46は、カバー48上に設置され、および／またはカバー48によって可動し、情報面および／またはカバーがずらされているときはインターフェース表面が清浄化される。代わりに、ブラシのようなパッドまたは他の清浄化ユニットをカートリッジ自体に設置しても良い。ある実施例では、カートリッジにはダスト吸着内層が設置され、カバー48で閉ざされたカートリッジに侵入したいかなるダスト粒子も、ダスト吸着内層に吸着される。
【００４０】
図5にはメモリ装置を示す。メモリ装置はハウジング51を有し、このハウジングは、情報担体10と読み出しユニット30とを収める。読み出しユニットは、例えば半導体読み出しユニットに積層されるコイル（図示されていない）のような、変化磁場を発生する手段を有することに留意する必要がある。導体52は、ハウジング51から延びて外部に導出され、記憶装置に接続される。図に示すように各部品は、ハウジング内部に固定して結合されている。両部品の製作中、実質的にビット区域と対応するセンサ素子の間が近接場作動距離となるように、センサ素子と対向してビット区域が配置される。部品は位置が揃えられた状態で、例えば接着剤塗布によって、あるいはハウジングを形成する包装処理によって、相互に結合される。メモリ層は最終ステップで付与され、読み出し装置は多数製作されるため、新しい装置の製造は、規模の経済効果を有することに留意する必要がある。メモリ層は、別個の生産ラインで所望の数だけレプリカ複製することができ、その後、例えばウェハボンディングプロセスを用いて、読み出しチップに接合することができる。あるいは、ハウジング51でユニットを覆う直前に、情報面を読み出しユニットのインターフェース表面に押印または転写することができる。
【００４１】
図6には、センサ素子の細部を示す。センサは、導電体のビットライン61と、トンネルバリア層63と、固定磁性層64とを有し、ビットライン61は、無磁性層62の多層化スタックに読み出し電流67を誘導する。スタックは別の導体65上に形成され、導体65は、選択ライン68を介して選択トランジスタ66に接続される。選択トランジスタ66は、前記読み出し電流67をアースに接続し、制御電圧がそのゲートに印加された際に、各ビットセルが読み出される。固定磁化層64（ピン止め層とも言う）には磁化方向69が存在し、無磁化層62は、MRAMメモリのビットセル素子のようにトンネルバリア63の抵抗を定める。無磁化層の磁化は、そのような材料が、矢印60で示される近接場作動距離内にある場合、上述の図2Bに示したセンサと対向する記憶区域にある材料によって定められる。
【００４２】
センサ素子の場合はMRAMとは異なる仕様が必要となるため、スピン-トンネル接合の構成および特徴は、MRAMに用いられるものとは別の方法で適合される。MRAMの場合、2の安定な磁化配置（すなわち平行および逆平行）が、記録の基本となる。提案されたセンサ素子の場合は、1の安定磁化層と1の無磁化層とで構成される。当然のことながら、例えばピン止めまたは交換バイアス化層内の照合磁化の方向は、不変である。従って検出層として作用する無磁化層の場合、低保持力の材料を選定する必要がある。ある実施例では、多数のセンサ素子が、同時に読み出される。ビットセルのアドレス処理は、交差ラインの配列によって行われる。
【００４３】
超常磁性体の応答による磁場の結果、センサ素子の検出層の磁化方向は異なることになる。多層化または単層スタックを有するセンサ素子の磁化方向は、磁気抵抗効果、例えばGMR、AMRまたはTMRによって、検出される。TMR方式のセンサは、本発明のセンサ素子と抵抗が整合する点で好ましい。変化磁場を発生するコイルまたは他の電線は、センサ素子と一体化することができる。当業者には明らかなように、バイアス場を発生させることに関して多くの変更が可能である。所与の例では、面内感度を有する磁気抵抗素子を用いているが、垂直場に感度のある素子を使用することも可能である。磁気抵抗効果を利用するセンサについての別の記載は、「多機能ナノシステムのフロンティア」内のK._M. H. Lenssenの「磁気抵抗センサおよびメモリ」、p431-452、ISBN1−4020−0560−1(HB)または1−4020−0561−X(PB)に示されている。
【００４４】
図7には、変化磁場と応答を示す。パルス矩形曲線71は、変化磁場を示す。応答曲線は、3種類の粒子の場合について示されている。すなわち、速い（赤）粒子曲線72R、目標の（緑）粒子曲線72Gおよび遅い粒子曲線72Bである。読み出し方法は、以下の通りである。情報担体は、ヘッド配列と電流コイル配列の間に設置され、これらの使用により、高い局部面内または垂直な磁場が生じる。これによる誘導磁化は、面内または垂直方向である。大抵の場合、異なる緩和時間の粒子を有する記憶区域からの信号の寄与は、外部磁場の印加によって誘導される磁化の減衰を測定することにより、分離することができる。ある実施例では、検出は印加磁場が遮断された際に行われるため、センサは印加磁場によってバイアス化されない。ただし、印加磁場がセンサの検出方向に対して垂直となる幾何形状を用いることも可能であり、この場合磁場をかけたまま測定ができる。変化磁場曲線は、超常磁性体の異なる種類（色という）の寄与を良好に区別することができるように選定される。直接的な方法は図7に示されている。コイルは変化磁場71を発生し、この磁場では正-オフ-負-オフが周期的に繰り返される。各フェーズの期間はTであり、周期は4Tである。センサは、オフ状態の間に平均信号を測定する。ある実施例では平均に代わる、より詳細な信号処理が行われ、全検出磁場に対する各超常磁性体の寄与が検出される。超常磁性粒子の時間応答をネール-アレニウス理論に基づき計算した。図9には、緩和時間τの粒子からの平均信号を示す。平均信号は、静的場において得られる定常状態の信号で規格化されている。パルス幅Tmax≒1.5τの場合に顕著なピークが得られる。10（100）倍大きくあるいは小さいパルス幅では、信号は約5（50）分の1に低下する。磁化の時間依存は図7に示されており、パルス時間は、「緑」の粒子の緩和時間に「調整」されている。十分に短い緩和時間を持つ（赤の）粒子と、十分に長い緩和時間を持つ（青の）粒子を有する、それぞれ、赤の粒子からの平均応答信号72Rおよび青の粒子からの信号72Bは小さい。
【００４５】
実際の例では各センサは、n種類の材料（「色」）を検出し、各センサの読み出しには、時間Ttotが利用される。Nを平行に読み出されるセンサ数とすると、全体のビット速度はb=nN/Ttotとなる。この考えは、多量の平行読み出しに、すなわちNが極めて大きい場合にも利用することができる。各種類に対して、応答（緩和時間）の最大の（狭小の）寄与が正確に把握される。上述の方法を利用するには、パルス幅Ti（i=1乃至n）を用いて、磁場オフの間にn回の平均磁化を測定する必要がある。これらの全測定期間が、全てのiで等しい場合、全ての種類に対して等しい信号対ノイズ比（SNR）が得られる。その場合、i=nで緩和時間が最大となるとき、実際の測定が行われる間の最小時間は、nTnに等しい。SNRが、より短い緩和時間の粒子種に対しても十分に高い場合、より短い時間をもちいることができることに留意する必要がある。しかしながら測定が始まる前にシステムは、いかなる初期状態の影響も最小限にするため、測定周波数では動的平衡になっている必要がある。なお最大緩和時間を持つ粒子種によって、初期状態の影響を排除するために必要な周期が定まる。期間3Tnで、実行できる最短の初期化シーケンスを用いると、妥当な精度が得られる。i=nの場合、これは図7に示すt0乃至t3間での磁場パターンの印加に相当する。他の周期で測定を行う前に、同じ時間インターバル3Tn内で多数の磁場サイクルが印加され、その後最終測定が行われる。その場合、Ttot=4nTn≒6nτnである。
【００４６】
数値の例を挙げると、b=1Gb／sでn=4である（図1aに示す場合）。超常磁性体の理論上は、最小緩和時間は0.1乃至1nsの範囲にある（以下参照）。しかしながら実際の最小緩和時間は、磁化コイルの最大パルス周波数によって定まり、例えば実際の設計では、3nsの最小パルス幅、すなわち2nsの最小緩和時間となる。現在の超常磁性体ナノ粒子では、その粒子の平均緩和時間が少なくとも10倍異なる場合、ほとんど重複しない緩和時間分布機能を有するように加工製作することができる。一例を挙げると、緩和時間は2、20、200および2000nsに等しい。Ttotが48μsの場合、N=12000である。粒子のより精密な加工またはより高度な検出方法によって、緩和時間の間をさらに短くすることができることに留意する必要がある。
【００４７】
以下に示す現象論の下では、（ゼロフィールドにおける）緩和時間はτ=（τ0／2）exp（KV／kT）で与えられる。変数τ0は、エネルギーバリアKVを超える磁化の熱誘起スイッチに対する目標周波数ν0の逆数であり、Kは粒子の有効一軸磁気異方性定数であり、Vは体積である。ここではτ0=0.67nsと仮定する。その場合4種類の粒子のKV／kT比は、約1.8、4.1、6.3、および8.7となる（図8も参照）。これらの値は、粒子のKV積が、ピーク値の15％よりも小さな半値幅の分布を持つことを示す。体積変動による変動が生じる場合、径は正確に5%以内に揃える必要がある。これは現在では、化学調製ナノ粒子を用いることで可能となる。一例はSunらによる文献「サイエンス287、p1989、1999年」にあり、これには高飽和磁化を有する超常磁性Fe-Pt粒子が示されている。これには3乃至10nm径の粒子の製作および特性が示されており、径の標準偏差は5%以下である。本願の場合、有効Kを予測することができ、粒子体積分布を既知の狭小幅で組み合わせることにより、必要な緩和時間の組み合わせを有する粒子を提供することができる。同様の単分散状態は他の合金でも得ることができる。
【００４８】
ある実施例では、読み出し方法は、別の読み出し信号処理ステップを有する。上述の読み出し方法は直接的であり、磁場オフの段階での平均磁束を基にした単純な数学解析で測定磁束が得られる。しかしながら、この方法は単位センサ当たりの総測定時間の観点からは十分ではない。より最適な方法はTtot≒Tn、すなわち時間をより最小値に近づけることである。この狙いは、磁場オフ段階で、平均信号の代わりに信号の時間依存性を測定することで達成される。これにより、それらの粒子の磁化のいかなる初期条件に対しても、各種類の粒子の寄与を定めることが可能となる。
【００４９】
熱誘起読み出し法と呼ばれるある実施例では、読み出し方法は、情報担体を例えばレーザーによって、局部的に加熱するステップを有する。透明基板を用いることにより、基板を介して、あるいは必要であれば磁界コイルを介して、媒体の局部加熱が可能となる。第1の実施例では、加熱は、迅速に所定の初期状態が得られるように行われ、磁場冷却またはゼロ磁場冷却の手順に従って行われる。次に第1の予備測定段階の期間においてのみ、昇温が行われる。第2の実施例では、加熱は、室温で極めて長い緩和時間を有する粒子の緩和時間を短縮して、この検出を可能とするために行われる。次に測定段階の一部の期間、または全測定期間において、昇温が行われる。別の実施例では、測定期間中、温度は所定のパターンに従って調整され、超常磁性粒子の数種類の応答が検出される。
【００５０】
読み出し方法の定量的な説明のため、まず印加磁場Hの変化に対する超常磁性体の熱活性応答の理論について説明する。いわゆるネール-アレニウスモデルでは、粒子は一軸磁気異方性を有し、磁場は容易軸に対して平行であると仮定する。磁気記録理論では、通常の位置決め補正は、対象となる物理的性質の定性的変化に影響を及ぼさないことが知られている。磁場が十分に大きい場合、磁場に対して平行または逆平行な磁化状態が、それぞれ安定または準安定である。静的または動的特性は、2の無次元変数によって特徴付けられる。
【００５１】
【数１】
2006505929.tif 000003
ここでMは飽和磁化、Kは（有効）一軸異方性定数、Vは粒子体積である。定常磁場において、一定温度Tでの平衡磁気モーメントは、変数xによって次式のように表される。
【００５２】
【数２】
2006505929.tif 000004
これはx≫1のとき、飽和モーメントMVに近づき、x≪1のとき、近似的に（x／3）MVに等しくなる。式（2）のカッコ内の因子は、ランジェバン（Langevin）関数L（x）である。磁場の急激な変化後の磁化応答は、時間の指数関数となり、緩和時間を用いて次式で表される。
【００５３】
【数３】
2006505929.tif 000005
ここで無次元エネルギー障壁e1およびe2は、次式で与えられる。
【００５４】
【数４】
2006505929.tif 000006
これらのエネルギー障壁はkTで規格化され、これらは、安定状態から準安定状態への、あるいはその逆の励起のエネルギー障壁である。y＜0.5xのとき、エネルギー障壁はなく、この理論は適用できない。
【００５５】
図8には比τ／τ0の等値線を示す。τ／τ0の等値線81は、変数xおよびyの関数として表され、変数xおよびyは上記式（A1）で定義される。斜線領域82には、エネルギー障壁はない。上述の例のようにτ／τ0=0.67nsの場合、これらの等値線は、τ=2、20、200および2000nsに対応する。等値線は、上述の定義のXおよびyの関数として与えられる。実験結果から、多くの磁性体の場合、変数τ0は通常1nsであることが知られている。その場合、図8に示す4本の等値線は、前述の例と一致する緩和時間2、20、200および2000nsに対応する。比較的磁場が小さい（x＜1の）ときに作動するシステムの仕組みを以下に示す。緩和時間は、印加磁場に対してわずかに影響される。
【００５６】
時間t1およびt2（図7参照）での粒子の（集合平均）磁気モーメントは次式で表される。
【００５７】
【数５】
2006505929.tif 000007
ここでmは、使用磁場および温度での定常状態における平均磁化モーメントである。
【００５８】
図9には、磁場オフ段階での平均中間磁化を示す。平均磁化曲線91は、比τ／τ0の関数として、同じ温度での磁場オンの定常状態における磁化に対して与えられる。Tはパルス幅（図7参照）で、τはx=0での緩和時間である。時間インターバル[t1、t2]における平均磁化は、次式で与えられる。
【００５９】
【数６】
2006505929.tif 000008
最大値はT=1.5τ近傍で得られる。最大値における時間平均磁化は、使用磁場および使用温度での想定される最大値の約0.38倍である。従ってパルス法の使用は、信号増幅器の約2.6倍のコスト高となる。しかしながらゲインについては、最大ではない緩和時間を持つ粒子からの信号に対する寄与が大きく低減される。相対減少量は、10（100）倍大きなまたは小さな緩和時間を持つ粒子の約5（50）倍である。
【００６０】
KまたはVを変化させることにより、ナノ粒子の緩和時間を変化させることができる。これにより、システム設計にある程度の自由度が得られる。一例として、等しい粒子体積で、等しい飽和磁化モーメントを持つ（等しいxおよび異なるK値のため、異なるyの）4種類の粒子を考える。ここでKV値は（本文に示すように）、1乃至10の範囲にある。xの値が等しいと仮定すると、測定磁束に対する各「色」の領域の定常状態での寄与は、等しくなる。Kの一般的な実験値は、103から107J／m3の範囲にあり、例えば鉄の場合K=4×104J／m3で、コバルトの場合K=4×105J／m3である。
【００６１】
図10には、超常磁性粒子の変数を示す。図10Aには、印加磁場の一連の値に対する粒子径の関数としての変数xの変化を示す。印加磁場Msat=1200kA／mとしている。図10Bには、磁気異方性エネルギー密度Kの一連の値に対する粒子径の関数としての変数yの変化を示す。T=300Kである。1組のシステム変数の一般例が、以下の通りハッチ部101、102で示されている。図10Bのハッチ部102には、径が5nmで、K値が1×104J／m3から1×105J／m3の範囲にある好ましい粒子の場合を示す。磁化を生じさせるには0.01T程度の磁場Bが必要であるが、これは飽和状態からそれ程離れておらず、すなわち図10Aのハッチ部101に示すように、x値は1に近い。x≫1の場合、磁場オン期間の緩和時間は、磁場オフ段階に比べて著しく小さくなり、磁場オフ期間中の平均磁化のT／τ依存性については、図9に示すよりも著しく広いピークが得られる。磁場オフ段階での平均磁化は、xの増大とともに大きくなり、特にT／τ＜1の場合に大きくなることに留意する必要がある。従って交流検出法の特異性は、x≫1の場合に目立たなくなる。しかしながら実際には、0.01Tよりも大きな交流B磁場を発生させることは難しい。従ってxは1に近づくか、より小さくなり、図9の曲線が良好な近似となる。
【００６２】
本発明のメモリ装置は、以下の用途に特に適する。最初の用途は、脱着可能メモリが必要な携帯用装置であって、例えばラップトップコンピュータまたは携帯型音楽プレーヤである。記憶装置は、低電力消費であり、データへのアクセスが速い。情報担体は、内容物を頒布する記憶媒体として用いても良い。別の用途は、十分に複製保護されたメモリである。追記型／書き込み可能型の情報担体は存在せず、消費者は、再生専用情報担体を安価に複製することができないことから、また（適正な）変化磁場がなければ情報担体を読み取ることができないことから、複製保護することには実益がある。例えば、この種類のメモリは、ゲームの頒布に適している。現存の対策に比べて、以下の特徴がある。容易にレプリカ化が可能で、複製保護でき、速やかに起動でき、短いアクセス時間で、可動部がなく、低消費電力である、等である。
【００６３】
本発明は主として、超常磁性体の減衰時間を用いた実施例によって説明されたが、磁場に対するいかなる種類の応答を用いることもできる。またセンサ素子の場合、実施例では磁気抵抗センサについて示したが、コイルなど、いかなる種類の磁気センサ用いても良い。本実施例では、「有する」という動詞およびその活用形は、示された素子またはステップ以外の存在を否定するものではなく、素子の前の「一つの」という言葉は、そのような素子が複数あることを否定するものではないことに留意する必要がある。いかなる参照符号も特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明はハードウェアとソフトウェアの両方で実施できる。またいくつかの「手段」または「ユニット」は、ハードウェアまたはソフトウェアの同じ物品によって体現されても良い。さらに本発明の範囲は、実施例には限定されず、本発明は、上述の各全ての新しい特徴または特徴の組み合わせにも及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１ａ】情報担体部（上面）を示す図である。
【図１ｂ】階調コードを有する超常磁性体のパターンを示す図である。
【図２ａ】パターン処理された情報担体部の断面図である。
【図２ｂ】情報担体と磁気センサ素子を示す図である。
【図３】読み出しユニットの図である。
【図４ａ】記憶装置（上面）および情報担体の図である。
【図４ｂ】記憶装置（側面）および情報担体の図である。
【図４ｃ】カートリッジに収められた情報担体の図である。
【図５】メモリ装置の図である。
【図６】センサ素子の詳細図である。
【図７】磁場の変化と応答を示す図である。
【図８】比τ／τ0の等値線を示す図である。
【図９】磁場＝オフ段階での平均中間磁化を示す図である。
【図１０】超常磁性体粒子の変数を示す図である。
2006505929.tif 000009
2006505929.tif 000010
【図３】
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2006505929.tif 000012
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2006505929.tif 000019
2006505929.tif 000020
2006505929.tif 000021