エプソン、反射型のHTPS TFT-LCDパネルを開発

　

　セイコーエプソンは8月31日、3LCD方式プロジェクタ向けに反射型高温ポリシリコン(Reflective HTPS:Reflective High Temperature Poly-Silicon)TFT液晶(LCD)パネル「L3R07U-81K00」を開発、量産を開始したことを発表した。

　Reflective HTPS「L3R07U-81K00」

　同パネルは、同社の第7世代LCD製造プロセス「D7」を用い、HTPSと反射型の技術を融合させたもので、0.74型でフルHD(1920×1080画素)に対応している。

　透過型HTPSの構造をベースに、透明電極を反射電極に変更し信頼性を確保。また、従来の透過型HTPSで高コントラストを実現してきた液晶配向膜の無機化および垂直配向技術である同社独自の高画質化技術「C2FINE」をReflective HTPSに最適化、加えて反射電極層を独自技術を用いることで極限まで平坦化したことで、光の散乱を抑制、デバイスコントラスト比10万:1以上の性能を実現している。

　透過型HTPSとReflective HTPSの断面構造比較

　なお、同社では、同パネルを用いることで、コントラストを重視し、より高画質を求めるホームプロジェクターユーザーも満足できるハイエンド3LCD方式プロジェクタが実現可能になるとしている。

【NASAからのおくりもの】現役続行!のスピッツァーが捉えた緑のかすみ

　

　ハッブルやチャンドラとともに、NASAのグレートオブザバトリー計画で重要な役割を果たしているスピッツァー宇宙望遠鏡は、太陽軌道を回る赤外線宇宙望遠鏡である。打ち上げられたのは2003年8月で、高精度の赤外線撮影を行うために5.5ケルビン(マイナス267.65度)まで冷やすことができる冷却剤(液体ヘリウム)を積んでいた。この冷却剤が2009年5月に尽きてしまい、スピッツァーの観測温度は大きく上昇、最も長い赤外線波長は観測不能になってしまった。残念。

　とはいってもそこはやはり超高性能望遠鏡。投下している予算もハンパないため、ここであっさり観測を断念してもらっては困る。冷却剤が切れると、NASAはさっそくスピッツァーのウォームミッション、つまり温度が上昇した環境下でも観測を続行するというミッションを開始した。そして2010年の現在も残りの赤外線チャンネルが美しい画像を地球に届けてくれている。

　今回紹介する画像も、そのウォームミッション中のスピッツァーが捉えた幻想的な1枚だ。

　スピッツァーの”GLIMPSE360″プロジェクトの一環で撮影された一枚。スピッツァーの画像と全天観測プロジェクトの2MASSによる画像を合成している

　画像が緑がかっているのは、かすみのように見える部分を浮き上がらせるために着色加工しているからである。星々の間を埋める雲のように銀河に拡がっているかすみを、2つの明るい星が照らし出しているのがよくわかる。

　この”かすみ”の正体は多環芳香族炭化水素(PAH)と呼ばれる化合物で、地球上では石油や車の排気ガス、すすなどに含まれることで知られている。当然ながら人体には有害で、環境汚染の原因ともなるやっかいな物質である。ところがこのPAH、宇宙においては星間物質の重要な構成要素であり、恒星を生み出す”もと”のひとつでもあるのだ。つまり宇宙にとってはなくてはならない存在なのである。

　スピッツァーはこれからも当分、こんなふうに宇宙の一端を鮮やかに見せる画像を我々に届けてくれそうだ。

Actel、自社FPGA向けに小型Linux OS「Unison」の提供を開始

　

　Actelおよび米RoweBotsは、Actelのインテリジェント・ミクスドシグナルFPGA「SmartFusion」向けに小型Linux互換OS「Unison」の提供を開始したことを発表した。これにより、開発者はSmartFusionを用いる際に、Linuxベースの組み込み設計を選択できるようになる。

　Unisonは、一連のモジュール型ソフトウェア・コンポーネントで構成されており、Linuxと同様に、無料または市販のライセンス版で提供されている。Linuxの完全実装には、メモリー管理ユニット(MMU)を備えたCPUが必要で、組み込みLinuxではMMUは不要となるが、メモリ・フットプリントが大きくなるという課題があった。2社はこうした課題に対し、Unisonを用いることで、ハード・リアルタイム性能に関するPOSIXとLinuxの互換性、完全なI/Oモジュール、小さなメモリ・フットプリント、および容易に習得できるデバイス・ドライバのプログラミング環境を提供することが可能になると説明しているほか、FPGAおよびアナログ機能とのシームレスな統合が迅速かつ容易に行えるようになるとしている。

　他のLinuxに比べてサイズが小さいことをアピールするRoweBotsによる比較画像

　また、Unisonには、SoftConsoleを使用して、10分程度ですぐに動作するデモ用プログラムが30個以上含まれているほか、すべてのバージョンで標準のPOSIXテスト・スイートをはじめ、その他のテスト、開発、管理の方法で詳細なテストが行われており、高い信頼性と標準ベースの小型OSの使用を可能にしている。

　なお、商用利用のUnison 4は、ActelのWebサイトから無料ダウンロードが可能となっている。同OSには、基本的な機能、ドキュメント、シリアルI/Oパッケージ、およびファイル・システムが含まれており、ソース・コード、ドキュメント、およびネットワーキングのさまざまなアップグレードを利用することが可能。また、Unison 5はRoweBotsから購入する必用があるが、こちらは拡張機能セット、複数のアドオン・モジュール、ロイヤリティ不要なライセンス、ソース・コード、ドキュメント、メンテナンス、コンサルティング・サポート、10分程度ですぐに実行できる30以上のデモなどを含む、商用利用バージョンのフルサポートが提供される。

カーエレクトロニクスの進化と未来 (9) 電気自動車の実用化に向け、その問題点と解決策を探る

　活発化する電気自動車への取り組み

　電気自動車が急速に加速しそうな勢いになってきた。米国オバマ大統領は環境産業を起し、そこに膨大な雇用を生み出し、将来のエネルギーを創出する一大産業を”グリーンニューディール政策”と呼び、不況脱出の切り札として提案している。この1年に150億ドルを環境事業に組む。ハイブリッドカーを含む電気自動車に関しては総額24億ドルをエネルギー省の予算に組み込んでいる。このうちクルマ開発につぎ込む20億ドルのうち、15億ドルをバッテリと関連部品の開発に、5億ドルをモーターとその関連部品の開発に費やし、4億ドルに関しては、税金還付に組み込んでいる。すなわちプラグインハイブロリッドカーなどを購入すると最大7,500ドルの税金を還付されるというもの。

　電気自動車は米ベンチャー企業の「Tesla Motors」などが電気で走るスポーツカーを2009年中の販売開始、日本でも10年には開始したい、と述べている。ノートパソコン用のリチウムイオン電池を数千個も搭載したという。米国ワシントン州にある電気自動車メーカーの「Commuter Cars」は2人乗りの電気自動車「Tango」を売り出した。

　Teslaの提供するスポーツカー「Tesla Roadster」(出所:Tesla Motors Webサイト)

　Commuter Carsの電気自動車「Tango」(出所:Commuter Cars Webサイト)

　日本でも三菱自動車は、「i MiEV」を2009年中に米国のオレゴン州で自動車の走行実験を始めると発表した。富士重工業(スバル)は4月14日に、2009年夏の市場導入を予定している電気自動車「スバル プラグイン ステラ」のプロトタイプを開発、環境省に15台を提供することを明らかにした。またイタリアの電気自動車「ジラソーレ」も日本国内でリチウムイオン電池に積み替え、公道を走れるクルマとして認定、オートイーブィジャパンから提供されすでに走っている。

　三菱自動車の「i MiEV」(出所:三菱自動車Webサイト)

　富士重工業の新しい電気自動車「スバル プラグイン ステラ」(出所:富士重工業Webサイト)

　2009年1月28日～30日にかけて行われた「第1回 “国際” カーエレクトロニクス技術展(カーエレJAPAN)」で展示されていた電気自動車(左上:イタリアから輸入し、鉛蓄電池をリチウムイオン電池に交換し、政府の認可を得たオートイーブィジャパンの「ジラソーレ」、右上:ゼロスポーツの「ゼロEV エレクシードRS」、左下:タケオカ自動車工芸の「T10」、右下:トヨタ車体の「COMS」)

電気自動車のメリット

　電気自動車はなんといっても二酸化炭素を出さないという環境面で大きなメリットを持つ。内燃エンジンを使わないため、排気ガスを出さない。もちろん、それ自体は二酸化炭素ガスも出さない。燃料電池でさえ、出すのは水だけとなる。これからは二酸化炭素を出さない社会が世界的にも求められるようになる。

　内燃エンジンに代わって動力源となるのは電池とモーターだ。電気自動車、燃料電池車いずれも電池を電源とするモーターで走る。電気を溜め、電気を消費する充電可能な電池がこれからの電気自動車のカギを握る。水素と酸素を結合させることで電流を発生させる燃料電池は、初期トルクが小さく、始動にはリチウムイオンやニッケル水素などの充電池を併用しなくてはならない。

　今、充電池の中で最もエネルギー密度が高いのはリチウムイオン電池である。ニッケル水素電池の2.5倍、鉛蓄電池の7倍も高い。このため多くの電流を長時間流すことができる。現在のハイブリッドカーにはニッケル水素電池が使われているが、これをリチウムイオン電池に換えると、体積・重量とも半分以下になる。小型軽量になる。

　ただし、金属リチウムは空気中で発火しやすいという性質があり、外部へ漏れた時の危険性が指摘されている。事実、ノートパソコンを使っている時に発火事故が起きたという話は有名だ。このままでは、自動車には安心して使えない。ノートパソコンとは違い、自動車には数十アンペアという大電流を流し、48Vあるいは100Vを超える電圧をかけるため、電池の高温化による発火は決して許されない。発火を防ぐ技術開発が進行している。

　リチウムイオン電池1個の電圧は最大4.1V、ニッケル水素電池は1.2Vしかない。しかしモーターを駆動する電気自動車では電圧をできるだけ1200Vくらいまで上げたい。なぜか。配線を必要以上に太くしないためだ。電圧1200V、電流100Aを使うとその電力は12万Wになる。12万Wの電力で自動車を動かす。もし4Vで12万Wを発生させるとすると3万Aもの電流を消費することになる。この電流を流すために必要な銅線の太さは単純に150倍もの断面積が必要になる。銅線を細くするために電圧を上げるのである。これは送電線に数万Vもの電圧をかけるのと同じ原理だ。何万軒もの住宅に供給する電力は果てしなく大きいため、それを送るための銅線はできるだけ細くしたい。だから高電圧にする。

　電気自動車のエネルギーは電池ではあるが、それだけでは走らない。強力なモーターとそれを駆動するための3相駆動回路が必要だ。モーターを常に安定に1回転(360°)させるためには、1回転を1/3ずつに分けて120°ずつ回転させる方法が一般的である。いわゆる3相交流モーターと呼ばれる方式だ。そのように分割しなければどうなるだろう。回した時にもしちょうど半分の180°で止まったとすると次の回転では右にも左にも行けず止まってしまうことがありうる。これを防ぐため、120°の位置で止まるようにしておけばそのような不安定な状態にはならない。これが3相駆動の基本的な考え方である。

　では、これを駆動するための回路は120°だけ回転させて止め、その次の駆動回路に手渡すように順次0°→120°→240°→360°で1回転となるわけだが、回転を動かしたり止めたりするのにパワー半導体トランジスタを使う。トランジスタのような半導体デバイスなら、ゲートに5V程度の小さな電圧を入力するだけで100Aという大電流を流すことができる。つまりスイッチとして使う。こういったモーター駆動には、耐圧600V、電流100Aを駆動できるような大電流、高電圧のトランジスタが必要になる。

　次回は、このパワートランジスタについて議論したいと思う。

富士通研、携帯電話向けLSIを用いたシステムの評価シミュレーションを開発

　

　富士通研究所ならびに富士通は4月14日、携帯電話向けLSIにおいて、Symbian OSで動作するソフトウェアを用いたシステムの性能を、設計段階で短時間で繰り返し高精度な評価がシミュレーション環境を開発したことを発表した。

　携帯電話は、ハードウェア、ソフトウェアともに急速に進化、大規模化しており、設計の初期段階でシステム性能を総合的・定量的に見積もる要望が高まっていた。こうした要望に対応するため、従来から実機性能を見積もるためのLSI動作のシミュレーション環境(モデル)の開発が行われてきたが、実装設計のデータを必要とするものの、その実装設計方針の決定にはモデルによる評価が必要となるなど矛盾があり、新規機能開発にはモデル開発と実装開発向けの異なる手法での開発が行われてきた。

　また、性能を正確に見積もるには処理時間の精度が高いモデルが必要となるものの、最適な設計方針を探求するためには、部品の組み合わせや設定変更を短時間で繰り返し実験できる高速なモデルが必要とされ、この2つの両立が困難であったことも課題として存在していた。

　 大規模化するシステムに伴う課題と対策

　今回、富士通研らが開発したのは、Electronic System Level(ESL)技術をもとに、動作を自由に変更できる汎用動作部品を開発。部品の動作パターンを記述するプログラム領域を編集することで、利用者は対象部品の動作をモデルに組み込んだ状態で制御することが可能となる。モデルによる評価中でも動作状態の変更が可能であり、ソフトウェアと連動して動作する部品も、その都度、部品を開発することなく1つのモデルで評価可能となった。

　今回開発した技術で実現したモデル構成の例

　また、モデルを構成する部品の精度を決定するためには、各部品の精度がシステムの性能に及ぼす影響を見積もる必要があった。この見積もり工程において、精度の異なる部品を容易に組み替え、混載可能な仕組みも併せて開発。機能部分とインタフェース部分を分離し、必要最小限の操作でモデル構築が可能になるという。これにより、精度を下げてもシステム性能への影響が小さい部分は速度優先部品に、逆にシステム性能への影響が大きい部分は精度優先部品を組み込むことで、速度と精度の両立をはかるモデルを構築することが可能になるという。

　今回開発した技術で実現したモデルの性能

　富士通研らは、これらの技術をもとに実際の設計段階にある携帯電話LSIをモデル化、Symbian OS上で評価ソフトウェアを用いた評価環境を開発し、分析結果を設計にフィードバックしたという。

　これにより、実機完成を待たずにシステム全体の評価が可能になり、実機を用いたシステム評価工程の予定に対し、およそ1年の前倒しに相当する期間短縮が可能になるという。これは、同社の従来のモデル動作速度の数千倍の性能となり、モデルによる評価を短期間で繰り返し行うことにより、設計の初期段階でシステムレベルの性能見積もりが可能になったという。

　なお、同社では今後、富士通の次世代携帯電話システムの評価に適用し、基盤技術の強化を進めていくという。また、その他さまざまなシステムに応用展開することで、本技術開発を軸とした設計初期段階での評価手法を確立し、ビジネス化の検討も進めていくとしている。