confidential 第24回 磁気応用技術シンポジウム ウェアラブルコンピュータのモーションセンシングを支える 電子コンパスと磁気シールド技術 参考文献 ㈱ﾄﾘｹｯﾌﾟｽ “新しい磁気センサとその応用”毛利佳年雄監修 第3章 MIセンサによる電子ｺンパスおよびモーションセンサ(本蔵義信執筆） １章 2章 ３章 ４章 はじめに 電子コンパス技術の進化 電子コンパスの磁気シールド技術 今後の課題 2016年4月21日 本蔵義信 マグネデザイン(株)代表取締役社長 日本磁気学会 副会長 愛知製鋼㈱ 元専務取締役 confidential 2 confidential ビッグデータ時代を迎えて、センサが注目されています。精度向上・ノイズ対策が最大の課題 NHK マグネデザインのシリコンバレーへの挑戦が紹介されました 2015年11月19日 NHKおはよう日本で再放送されました NHK 小宮理沙記者 石井 本蔵 Dr. Brian Dr. Brian 0.9㎜ Dr. Brian MRI confidential 地磁気:500mG シールド後ノイズ磁界→誤差 80mG→10度 （携帯電話） 40mG→5度 （スマホ） 25mG→3度 （ウェアラブル） 8mG→1度 （船舶） 1mG →0.1度 （米軍） １章 はじめに (1)講演のポイント ●磁気シールド技術の捉え方 ・センサから見て、信号磁界と有害磁界を分離するテクニック ●地磁気計測（電子コンパス）の磁気シールド技術の特徴 ・信号の特質：測定対象が全地球規模スケールでかつ微弱 →磁気シールドの対象はセンサの周辺磁界とセンサ内部歪み ＊外部磁界を測定するので、シールドの意味に注意が必要 ●シールド技術の重要性（スマホの例） ・精度 センサ本体の誤差1度以内 → 有害磁界の影響でシステム誤差は５度以内 表１ 信号源 と センサ出力 との関係性 測定対象 信号源 ノイズ源と対策 外部環境（マクロ磁界） センサ周辺（ミクロ磁界） 計測装置本体内（非線形性） 非直線性・原点ドリフト ヒステリシス XYZ軸の干渉 温度依存性 振動・応力・周波数・電源変 動依存性ほか ＊熱雑音 生体磁気計 測 人体 磁気シールドルーム 差動方式 除去 地磁気 計測 地球 地磁気の歪 センサ姿勢（水平成分） 機器内の磁界 磁石、磁性材料、電流 磁力源変化 の計測 回転な ど 磁気シールドヨーク 差動方式 非磁性化 信号強度の調整 confidential (2) 電子コンパスとは？ 5 Y軸 N 磁石式を 電子化 Hy θ X軸 Hx 地磁気 2003年3月 メッカ Phone S 図26 電子コンパスの測定原理 地磁気の水平成分から方位を算出 tanθ= Hx Hy confidential 400 10 300 8 200 6 100 0 -400 -300 -200 -100 0 -100 100 200 300 400 -200 角度誤差（度） Y軸報告磁界Hy(mG)) (3)方位精度の測定方法と精度向上 6 方位分解能 ±1.0deg. 方位精度 ±1.2deg. 4 2 0 -2 -4 -6 -300 -400 Xj軸方向磁界HXmG) -8 -10 0 45 90 135 180 225 270 315 360 実際の方位角度（度) 直接の測定データ 図27 方位精度の測定方法 ・真円からのずれが方位誤差 360度回転で測定した時の方位誤差 ・理想的な地磁気環境で測定した 電子コンパス本体の誤差 主な要因は ・センサノイズ ・直線性 ・ヒステリシス ・温度ドリフト ・X軸Y軸の干渉・感度ずれ confidential (4)方位精度の誤差要因と対策 7 ●主な誤差 ・装置内の内部磁界→CPU内蔵プログラムによる補正 ・測定器の傾き→加速度センサ併用で、傾き補正 ・測定器の回転・運動→ジャイロ併用による回転速度補正 携帯電話を1回転した時の磁気データ X-axis Magnetic Spectrum Soft magnetic parts: make ellipsoidal Hard Magnet: shit origin Data Output Ideal Output 図28 基板上の磁界分布 （磁性材料の影響） ソフト磁性部品は楕円歪をつくり、磁石は原点オフセットを作る。 磁界校正プログラムは楕円形状に歪んだ測定値を原点中心の真円に変換する （5）電子コンパスの開発 FGセンサ活用 精度 ①自動車用電子 confidential 8 5度以下 携帯電話用コンパス 携帯電話用コンパス 2×２ｍｍ 3mm 25mm 60mm 25mm confidential (6)携帯電話用電子コンパス 2005年 方位精度10度以下 磁石コンパスの電子化 アウトドア愛好者向け イスラム教徒向けメッカホン maker LG （韓国） Pantech （韓国） Samsung （韓国） SHARP （日本） Nokia Siemens 型番 SV360 LP3000 PH-S6500 SCH-S310 V603SH Nokia3230 CX70Emoty 発売時期 05年２月 05年6月 05年2月 05年5月 05年2月 05年5月 05年5月 搭載 sensor 加速度 3軸加速度 3軸地磁気 3軸加速度 3軸地磁気 3軸加速度 地磁気 加速度 -加速度 gaame 振る入力 2軸加速度 3軸地磁気 用途 game navigation 電子 compass 歩数計 key操作 電子 compass gmae key操作 電子 compass gmae key操作 電子compass 磁気sensor、加速度sensorの搭載による新service提供 confidential (7)05年の電子コンパス（第1世代）2次元電子コンパスが主流 Product No. 10度保証 Aichi Steel Hitachi Metals Asahi kasei YAMAHA Honeywell Sensation AMI201 HM55B AK8970N YAS529 HCS01 AM-45P MI sensor AMR sensor Hall sensor GMR sensor AMR sensor FG sensor 2 2 3 3 3 2 2×2×1mm 6.5×6.5×1.2 mm 8.5×8.5×1.4 mm Appearance Principle No. of axis size 3.1×3.4×0.8 mm Magnetic resolution 2mG(5mG/bit) 10mG/bit 10mG/bit 6mG/LSB - 10mG Azimuth accuracy ±3° 32 direction （11.25°） 32 direction （11.25°） ±5° ±3° 32 direction （11.25°） 0.1msec (Analog) 30msec (Digital) 38msec (Digital) 10msec (Digital) (Digital) 30msec (Digital) Measuring time (output type) 5.3×4.6×0.85 5×5×1mm mm 10 (8)第2世代電子コンパス confidential スマホに標準装備されて市場拡大 年1２億個 ・電子コンパスと加速度センサとの融合 ・3次元方位計としてARサービス、歩行者ナビに使用 6軸Fusion 電子コンパス＋加速度センサ 3×3×１ｍｍ 三次元方位姿勢 動き（回転＋直進） Before correction After correction 250m confidential （9）電子コンパスの方位精度 Accuracy : ±1.1° resolution: ±0.8° 2章 confidential 電子コンパスの進化 (1)MIセンサを活用したタイプ 電子コンパス MIセンサ発明 80 85 90 00 95 Develop of MI Sensor Study of Amorphous WireMEMS type MI elemnt research of Amorphous Wire Prof. Masumoto invention of MI sensor amorphous wire 20μ 10 携帯電話用E-compass 1世代 ２世代 ３世代 ｺﾝﾊﾟｽ単体 G-ｾﾝｻ融合 Development of MEMS type MI element Prof. Mohri Fig.1Fe-Co base Amorphous wire MI sensor circuit human hair 150μm 05 MEMS type MI element Amorphous Wire 20μ 0.9mm×0.5mm Gyro融合 E-Compass, nT sensor Electronics compass 2×2×1㎜ confidential (2)MI （Magneto-Impedance）ｾﾝｻの原理 高周波電流の表皮効果の磁界依存性 ｱﾓﾙﾌｧｽ磁性ワイヤに高周波電流を通電すると、表面磁区とコア磁区間の90度磁壁が 移動（振動）して、円周方向に磁化回転が生じる。円周方向透磁率は外部磁界の大きさ に依存するので、透磁率と周波数に依存する表皮効果によって、表皮深さが外部磁界 によって浅くなり、その結果ワイヤのインピーダンスが著しく大きくなる現象。 ワイヤ抵抗測定方式と検出コイル電圧測定方式が開発されているが、 コイル方式の電圧と表皮効果との電磁関係については議論が解明が十分進んでいない 高周波 電流 パルス 電流 Circular aligned spin 10ns 10MHz 外部磁界 Hex 0.5 nm 100MHz ワイヤ抵抗（MagnetoImpedance）測定方式 検出コイル電圧測定方式 14 confidential (3)MI ｾﾝｻの進化 ⇒磁性ワイヤ抵抗測定からコイル検出方式へ ワイヤのインピーダンス測定方式 15 output voltage (V) 検出コイル電圧の測定方式 コイル方式 2 1 0 -1 ±3G 直線性出力 バイアス磁界不要 測定レンジの拡大 -2 -6 -4 -2 0 2 4 external magnetic field(G) ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽ変化は 10MHzが 最大 コイル方式 感度：1.2GHz で10倍 コイル巻き数 の増加で10倍 新知見：コイル出力はコイル巻き数 で増加し、表皮効果と関係がない Sensitivity (v/mT) 毛利教授発見当時 -1) Imaginable part of wire impedance (%/Am 新知見：虚部は1.2GHzで感度最高 10倍化→説明がつかない 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0 0.４ ２ １ Frequency (GHz) パルス周波数 ３ 6 Authorized by Prof. Uchiyam Coil numbers (turn) コイル巻き数 confidential (4)検出コイルの微細化⇒電磁結合、コイル巻き数増で感度向上 3mmφ Wire 16 30μmφ coil Pickup coil Pickup coil Amorphous wire 出力2倍 サイズ1/50 コイル断面積 1/10,000減少 3.0mm coil : 40 turn Feedback coil a) 機械式コイル巻き 0.3mm 3.0mm 0.2mm 出力4倍 サイズ1/5 0.2mm 0.6mm Coil terminal Source terminal coil : 15 turn Ｂ) MEMS coil type coil : 60 turn C) 微細 coil type confidential 17 外観、内部構造およびMI素子 0.3mm (5)Googleが採用したAMI30６ ASIC 0.6mm 0.6mm a)センサ外観 サイズ：2×2×１ｍｍ b)内部構造 0.7mm コイル巻き数：1６回 confidential (6)３軸電子コンパスAMI306の回路ブロック図 - NC 3ch switch 12bit ADC Low current consumption Mini-CPU＋hardlogic Temperature offset X-axis MI-Sensor NC NC Y-axis MI-Sensors MI-Sensor Data NC NC 4mA → 0.25mA 1.0µF Circuit for Dropout Regulator PGA 6bit DAC Thermal Sensor NC Vpp AVDD 12bit AD Converter MI-Sensor 256 Words For Factory Calibration OTP-ROM C1 0.47µF VDD AGND Z-axis NC 18 Hardware Logic Circuit C2 0.01µF DVDD VID DGND INT DRDY Serial I/F (I2C) SCL R1_3.3k SDA R2_3.3k confidential （7） 主な第2世代電子コンパス（第2世代） 19 表１．市販されている主な電子コンパス（第2世代） Sensor principle MI Hall MR GMR product AMI306 AKM8974 HMC5843 YS525 Specific item Target Spec. Aichi Steel Asahi Honywell Yamaha Hard Accuracy <2.5 ° 0.6 2° 2° 2° Total accuracy <10 ° <10 ° <10 ° <10 ° <10 ° Noise level (σ） <10mG 2 mG 11 mG ５ mG 2 mG Measuring range ±12G ±12G ±12G ±8G ±８G resolution <６mG 1.5 mG 6 mG 6 mG 6 mG 2 Measuring time <20ms 0.5 ms 7ms 7ms 10ms 3 Current consumption <1mA @50Hz 0.15mA 0.9mA 0.95mA 2mA 4 Size ×height 4×4×1.0mm 2×2×1 2×2×0.8 4×4×1.35 2×2×1 9 Temp. stabilty (-20 to 85℃) Offset <50mG 50mG Max3mG/℃ 150mG 100mG 200mG Magnet shock of 1KG Origin Offset <50mG <30mG 1000mG 100mG broken 1 10 （8） 6軸Fusion センサ AMI602 AMI306 と3軸加速度センサの一体化 Z 軸 MI 素子 Y 軸 MI 素子t ASIC 加速度素子r size: 3.0× 3.0 ×1.1mm X 軸 MI 素子 ■ 内部構造 confidential 20 （9） 6軸Fusion センサAMI602の回路図 confidential confidential (10)3次元方位計 全方位・姿勢がわかる 地球は２つのベクトルを有するので、その測定により3次元方位が測定可能 G G x , G y , Gz M M x , M y , M z 測定値 ' G M ( Ex , Ey , Ez ) （東） e x |G M | ' ' ' （北） e y e x e z ( Nx , Ny , Nz ) ' G （鉛直）e z (Ux , Uy , Uz ) |G | ex ey ez センサ座標系A と地球座標系E の関係 A=RE 1 A 0 0 0 0 1 0 0 1 e x' Ex E Ey Ez e y' e z' Nx Ux Ny Uy Nz Uz R ( , , ) : ( Roll : , Pitch : , Yaw : ) confidential (11)3軸の姿勢（方位、ロール、ピッチ角）を検知 精度2°（規格は3°以下） 1500 ROLL 規格：5以下 500 z 1500 ΔS： 球面画素 YAW 0 2 4 1000 6 8 10 12 規格：5以下 14 16 規格：5以下 方位誤差(deg.) y 500 1500 xx PITCH 0 0 2 4 6 1000 8 10 12 14 16 規格：5以下 方位誤差(deg.) 頻度(pcs) 0 頻度(pcs) 頻度(pcs) 1000 姿勢ベクトルの指示方位 方位、ロール、ピッチ 500 0 0 2 4 6 8 方位誤差(deg.) 10 12 14 16 球面画素数について →5軸3万 →6軸30万 →07年ﾓﾃﾞﾙ：100万画素 →14年ﾓﾃﾞﾙ：500万画素 confidential (12)9軸モーションFusionセンサとウェアラブルコンピュータ モーションセンサは３次元方位と回転速度を測定 （電子三半規管） ＝ 地磁気測定（磁気センサ）＋重力測定（加速度センサ）＋回転（ジャイロ） ・６軸Fusionは、電子コンパスと加速度センサを融合 ・９軸Fusionは、６軸Fusionセンサ＋MEMSジャイロ スマートウオッチ スマホ 第3世代電子コンパスの開発 ①方位精度 3倍（±10度⇒３度） ②磁気ジャイロ MEMSジャイロ省略 ③小型化 1/5 24 confidential (13) 磁気ジャイロの原理 306: current tye 307: ES sample (stop) 磁気ジャイロ: developing Hall sensor H２ θ O‘ ２θ H１ H0 Rotation angle θ Noise σ ΔH（mG） O Semiconducto Magnetomete 10 MI sensor AMI306 1 MR sensor AMI307 磁気ジャイロ Target 0.8ｍＧ 0.5ｍsec Sampling time 8ms 0.10.１ｍＧ 0.1ｍsec sampling time 1 ms 0.1 1 10 Measuring time ： Δt (ms) (14)フリーハンドでx軸回転 confidential 方位変化で性能確認 角速度 1000 800 MEMS_x[deg/sec] w4_x 600 400 200 0 1100 -200 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 -400 -600 -800 -1000 方位変化 ＭＥＭＳは静止タイミングが不安定 ジャイロから姿勢への変化 磁気ジャイロは計算途中で、融合を実施している 100 方位変化 50 0 1100 -50 -100 -150 pitch MEMS_pitch 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 confidential confidential 3章 電子コンパスの磁気シールド技術 (1)磁気ノイズの影響 AMI306 X-Y 0.4 0.0 -0.2 0.2 0.0 -0.4 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 -0.4 output Hx [G] 0 -0.2 -0.2 -0.4 -0.4 X-Y 0.4 0.2 output Hy [G] output Hy [G] X-Y 0.4 0.2 Hall Effect Sensor Asahi Kasei(AKM8974) Output Hｙ (G) Raw data AMI307 -0.2 0.0 output Hx [G] 0.2 0.4 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 Output Hx (G) 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 0 PC 60 120 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 0 60 120 Note) PC300means 360 “Power Consumption”. 180 240 Azimuth [degree] 0.15mA @ 20Hz azimuth error: ±1.89° resolution: ±2.11° azimuth error: ±0.42° resolution: ±0.10° 10 Amimuth error(deg.) Azimuth Error [degree] 10 Azimuth Error [degree] Azimuth error azimuth error: ±0.65° resolution: ±0.84° 180 240 Azimuth [degree] 0.15mA@ 20Hz 300 360 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 0 60 120 180 240 Azimuth(deg.) 0.9mA@ 20Hz 300 360 confidential (2)原点の温度依存性 AMI307 AMI306 Offset drift : ≦±8 mG/℃ Offset drift : ≦±4 mG/℃ No calibration 600 X 400 200 ±180mG 0 Z -200 0～60℃ -400 -600 -35 Y 400 0 ±180mG X -200 0～60℃ -400 -5 10 25 40 55 Temperature [deg.C] 70 85 -35 -20 100 ±180mG 10 25 40 55 Temp.[℃] 70 85 100 ±90mG Offset drift : ≦±2mG/℃ Z Y ±180mG X -200 0～60℃ ±25mg 精度3度 Offset Drift[mgauss] 400 200 N=9 600 N=5 600 -400 -5 After temperature calibration Offset drift : ≦±3 mG/℃ Offset Drift [mG] Y Z 200 -600 -20 After temperature calibration 0 N=9 600 Offset Drift[mgauss] Offset Drift [mG] No calibration N=5 400 Y Z 200 0 ±180mG X -200 0～60℃ -400 -600 -600 -35 -20 -5 10 25 40 55 Temperature [deg.C] 70 85 100 -35 -20 -5 10 25 40 55 Temp.[℃] 70 85 100 confidential (3)3軸素子間の方位ずれ 30 Y-axis base line (1)Defination ①misalignment (package) θｘ θy measured misalignment of MI element with microscope compare to package’s base line Package Y-axis Θy Θｘ X-axis X-axis base lime (２) Results ： ≦±1.1deg. (Fig11 a) ：≦±1.0deg. (Fig11 b) 35 35 25 20 15 10 20 15 10 5 0 0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 misalignment(deg.) a) X-axis(θx) 2.0 3.0 Ave 0.0deg. Max 1.0deg. Min. -1.1deg σ 0.5deg. 25 5 -3.0 n＝100pcs 30 Ave 0.0deg. Max 1.1deg. Min. -0.8deg σ 0.5deg. Frequency(pcs) n＝100pcs 30 Frequency(pcs) X-axis(θｘ) Y-axis (θy) Fig. misalignment (package) -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 misalignment(deg.) b) Y-axis(θx) Fig. Measuring result of mounting misalignment 2.0 3.0 (4) センサ近傍の磁石の影響 confidential Raw Data (Ellipsoid) Calibrated Data (Sphere) Z Z X Y X Calibration Program Is done. Sensitivity, Offset and Interference are collected. スピーカ 電子コンパス Y confidential (5)基板上の磁界分布 （磁性材料の影響） 32 X-axis Magnetic Spectrum Soft magnetic parts: make ellipsoidal Hard Magnet: shit origin Data Output Ideal Output ソフト磁性部品は楕円歪をつくり、磁石は原点オフセットを作る。 磁界校正プログラムは楕円形状に歪んだ測定値を原点中心の真円に変換する ( x A 2 yB 2 zC 2 ) ( ) ( ) 1 a b c ＊楕円の傾き補正も必要 confidential (6) 8 字モーションによる原点・感度校正 3回転方式 →8字モーション式 ( 33 x A 2 yB 2 zC 2 ) ( ) ( ) 1 a b c Magnetism(mGauss) 600 400 200 Hx Hy Hz 0 -200 -400 -600 0 a) 8 字モーション 1 2 3 Time(sec.) 4 b) XYZの3軸データ 5 6 confidential (7)地磁気の偏角分布 34 confidential (8)地磁気偏角の補正プログラム 35 S37 +90° S33 S29 S25 S21 0° S17 S13 S9 S1 73 69 65 61 57 53 49 45 41 37 33 29 25 21 17 13 9 5 -90° 1 S5 degree 5-6 4-5 3-4 2-3 1-2 0-1 -1-0 -2--1 -3--2 -4--3 -5--4 -6--5 confidential (9)方位精度の改善 ポイント 直線性 Diameter 20→10μm Annealing （Tension) Output Wire Output ヒス無し No hys Hysteresis (influenced by core ) Hardware sample accuracy 軸間角度ずれを ソフトで補正 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 pcs n=50pcs -3.0 pcs Accuracy below 1degree 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 ave 0.51deg. max 0.86deg. min 0.32deg.0.51 SD 0.13deg. 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 Z1 Y2 Z2 Y3 Z3 Y4 Z4 1 1 1 1 1 X 12 X 22 2 X3 X 2 4 Y1 2 Y2 Y3 2 2 Y4 2 2 Z1 2 Z2 2 Z3 2 Z 4 600 Magnetism(mGauss) Y1 0.90 ３σ ＝ 0.39 方位誤差（度） Easy rotational detection equation algorithm to compensate Spherical quotation 楕円方程式補正 2 2 2 2 が望ましい external ( x A) ( y B) ( z C ) R magnetic noise Calculation origin by 4point measurement A X1 B X2 C X 3 D X 4 補正無し2.5→補正後1.0deg 1deg. 角度ズレ(度) Sensor accuracy below 5deg No core 10 μ External magnetic field ＭＩ element misalignment±1.2deg Misalignment compensation 20 μ 13 Oe 2Oe External magnetic field Vortex spin structure No inner domain core 400 200 Hx Hy Hz 0 -200 -400 -600 0 1 2 3 Time(sec.) 4 5 6 confidential (10) 方位精度の向上 方位誤差10度から5度以下に向上 Accuracy (degree) 25 20 20 System 15 10 12 1 0 Map heading 10 Hardware 6 5 5 ３ 2 0.5 0 05 10 15 Year 10 Augmented reality Navigation service 5 2 １ ウェアラブルコンピュータ ２ 0.5 Mouse service 20 ４章 今後の課題 confidential ウェアラブル用モーションセンサ 3次元方位精度3度＋リアルタイム (1)マグネデザイン㈱ GSRセンサを発明 経産省の中小企業補助事業 超小型モーションセンサの開発 H27年から2年間 4000万円 日経産業新聞・科学技術面で報道 （2） GSR ｾﾝｻとは 原理と性能 confidential 特許取得：特許第5839527号→米国出願中 GSRセンサ原理紹介： コイル検出方式センサで GHZパルスによるアモルファスワイヤ表面 のスピン回転現象をマイクロコイルで検知する ｱﾓﾙﾌｧｽﾜｲﾔ 表面スピン配列 パルス電流波形 外部磁界 Hex GHｚパルス電流 コイル電流波形 10ns 0.5 nm マイクロコイル 電圧 GSR原理の特徴、GHzパルスの微細コイルにより MIセンサに比較して100倍の性能 MIセンサは10MHzが最適⇒ GSRセンサは1GHz が最適 図２基礎研究：高速波形観察 パルス周波数の影響は ｆ1/2に比例し理論と一致を確認した 18 17 16 14 感度（ｍＶ／Ｇ） 12 10 10 8 6 4 2 3 0 0 0.5 1 1.5 パルス周波数 図３ 2016/7/21 パルス周波数 10倍化 図４ コイル巻き数 N （ｺｲﾙﾋﾟｯﾁの微細化―10倍） 画期的な３D電子コンパスの開発のめどが立った confidential •世界に先駆けて次世代Apple仕様電子コンパスを開発を目指す 表２ Appleが公表している次世代電子コンパスの仕様 Parameter Request Specification Note Dynamic Range ± 2400μT Each axis. Vendor to provide schedule guidance. Alternative Dynamic Range ± 1200μT Each axis. Vendor to provide schedule guidance. Power Consumption At 200Hz ODR Minimum supply Voltage < 0.25mW＠２００Hz ＜1mW ＠５０Hz < 1.71V Noise < 0.1 μT At 200Hz ODR Output Data Rate ≥ 200Hz Wake-up Time ≤ 10ms From Standby to First Sample Compass Axial Measurement Delay Thermal Offset Coeff. ≤ 50 μsec Delay between X-, Y-, Z-, and temperature measurement ≤ 0.05 μT/°C ±25mG Strain Offset Coeff. ≤ 2.5nT/ μ-strain 4-pt bending test, strain applied parallel to sensor X- and Y- axis. Cross Axis Sensitivity Sensitivity Mismatch ExternalMagnetization Survivability ≤ 0.5% ≤ 1% ≥ 0.5T All axis. Maximum between all axis. *See Compass External Field Exposure for test method Self Test Yes Sensing axis functional test. Interface I2C + SPI Maximum Size ≤ 1.68mm x 1.68mm x 0.8mm ±1200µT １µT ２ ８ Nominally operating at 1.8V ±100ｍG 10 ４ 効果３）画期的な３D電子コンパスの開発のめどが立った •世界に先駆けて次世代Apple仕様電子コンパスを開発を目指す XVREG VD3_A 970um XV_TEMP PICKUP_C VCM_C DRV_C CM_B VSSMI KUP_B 図１ 製作した３D素子の構造とサイズ PL0515 ASICサイズ 1200×1200×H150 µm RV_B VSSMI VSSMI RV_A CM_A KUP_A VS_A VS_A VD_A VPP XCLK TESTJ DVDD_IO I2C_AOPT DGND INT DRDY VDD_D SCK SDA RSTJ GSR 素子 サイズ W 600×600× L 200 µm Coil unit N=36turns ASIC 1０00×H150 hight H450μｍ Cupost hight 200 Pearmalloy Diameter 60μｍ hight 200 μｍ 表１ 高性能電子コンパス 2016/7/21 2016/7/21 confidential 素子試作技術を基にナビ白金に試作センタを建設し事業化拠点を構築 confidential 名古屋産業振興公社名古屋ビジネスインキュベータ （問い合わせ先） マグネデザイン株式会社 総務部 原龍雄 TEL：052-872-6111 FAX：052-872-6123 Email：[email protected] 住所：〒466-0059 名古屋市昭和区福江二丁目9-33 ４F 160ｍ２ 2016/7/21 蒸着薄膜設備 confidential （3）今後の課題 MIセンサの100倍の高性能を有する 超高感度マイクロ磁気センサGSRセンサの発明 により 43 表１ 次世代高性能電子コンパス 1)次世代電子コンパスの誕生 ・ハード0.2度以下 システム3度以下 ・ミニサイズ化 ・高速測定 2KHz ・低消費電流 ・低価格 ・温度ドリフト ±25mG 60円 120円 2)磁気シールド技術の進化の方向 ・磁界校正 楕円補正、ジャイロ活用による高精度・簡便法→最終的には内部校正コイル ・磁界マッピング併用による 3次元方位 と 位置情報（ノイズ→信号） の同時計測 ・fusionモーションセンサによる（3次元方位、3次元移動距離、回転・リニア速度）同時計測 3)応用の拡大 ・スマホ・ウェアラブルコンピュータに標準装備化による、超低コスト化 （インドアナビ、モーション記録、エアマウス機能ほか） ・超マイクロ化による、 カテーテル、胃カメラなど生体内モーションセンサ ・超高感度化による、 電子ペン、エアマウスなど情報入力装置 ・超高速化による、ロボット、ドローンなど移動物体のモーションセンサ など → 本物のモーションセンサ開発の時代 30円 信号の特質 ノイズ源からシールド ・ハードシールド ・センサ内部固有
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