
今回のCEATECでは,画像認識技術を利用したユーザー・インタフェースの実演や,携帯電話機およびゲーム機での採用によって注目が集まりつつある加速度センサなど,現在の家電で主流のボタンやスイッチだけでない,新たなユーザー・インタフェースの胎動を感じさせる展示が多く見られた。
ユーザー・インタフェース関連で最も来場者の耳目を集めたのが,東芝が見せたマイクロプロセサ「Cell」の実演である。カメラで撮影した画像から人物の姿勢をリアルタイムに判別し,3次元グラフィックス(CG)で描画したキャラクターをその姿勢に合わせて動かす,いわゆる「モーション・キャプチャ」を実現した(図16)。一般に画像認識によるモーション・キャプチャは,人物の各関節やつま先などに特定の色のマーカーを取り付けることで認識しやすくするのが通常だが,今回は同社が手掛けてきた画像認識技術に加え,Cellによる並列処理を工夫し,マーカーが不要なシステムを実現した。
今回のシステムでは,毎秒10フレームの認識が可能である。このために,次のような手法を用いる。まず,入力画像について,背景の色情報から人物領域のみを抽出した2値画像の「シルエット画像」を得る。このシルエット画像に最も近い姿勢を,約4万の姿勢を格納したデータベースから検索し,各関節の角度を推定する(図17)。会場では今回のシステムを用いて,簡単なアクション・ゲームを実演していたが,実際の人物とCGキャラクターの動きには約0.4秒程度の遅延があった。
検索処理の高速化は,Cellに搭載した7個の信号処理プロセサ「SPE」での分散・並列化に加え,シルエット画像のマッチングについて「Integral Image」と呼ぶ高速化手法を用いた。画像の行ごとに,左にあるすべての画素の画素値とその画素自体の画素値を足し合わせた画像を用意し,データベースに格納された人物領域の端点の座標間で画素値の減算を行うことで,データベース中のシルエット画像との重なり具合を高速に算出する。これにより「演算量を数百分の1に減らせた」(同社の説明員)という。
ユーザー・インタフェースを実現するセンサとしては,MEMS型3軸加速度センサやジャイロ・センサなど,機器の動きや姿勢を検出するセンサが数多く出品された。こうした部品は,ゲーム機や携帯電話機など出荷量の多い民生分野で使われ始めたことで急速なコスト低減が進んでおり,需要拡大が見込まれる。会場でも,伊仏合弁STMicroelectronics社(ST社)や北陸電気工業のように現在大きなシェアを獲得しているメーカーに追い付こうと,新規参入企業による自社の強みを生かした展示が多く見られた。
代表的なのが,モジュール技術に強みを持つミツミ電機である(図18)。同社は従来,センサ素子を外部から調達することでセンサ・モジュールなどを生産していたが,今回,ピエゾ抵抗式のMEMS型3軸加速度センサを自社開発し展示した。「単体のセンサではなく当社の強みを生かせるモジュール部品の一部に組み込む形で製品化したい」(同社 開発本部の永渡実氏)。このほか,民生機器向けのジャイロ・センサを手掛けるエプソントヨコムは,小型の車載向け品を展示した。また「QMEMS」と呼ぶ水晶の微細加工技術を応用し,加速度センサの開発を進めていることを明らかにした。
参入メーカーが増え競争が激しくなったことで,既存のセンサ・メーカーはより一層の特色を出す必要に迫られている(図19)。例えば,沖電気工業は,3軸加速度センサだけでなく,3軸地磁気センサや制御ICを1パッケージに収めた電子コンパスを開発した。目標価格は加速度センサの1.5倍とする。ロームやオムロンは,あえて機能を割り切ることで,傾き検出に向けた加速度センサより低価格ながら傾きを検出できるセンサに活路を求める。ロームのセンサは光素子によりセンサ内部の重りの位置を検出し,4方向の傾きを出力する。オムロンのセンサは磁気ホール素子により振り子の位置を検出し,垂直方向から左右に40度以上傾いたかどうかを出力する。
こうしたセンサ部品の低価格化により,その利用範囲は広がりそうだ。日立製作所は遠隔地から人間の歩行状態を把握する機器を展示した。加速度センサ,ジャイロ・センサ,地磁気センサ,気圧センサを搭載する(図20)。

会場でひときわ来場者を集めていた,村田製作所の自転車をこぐロボット「ムラタセイサク君」。2005年のCEATECで初登場したが,今回は坂道やS字状の平均台上での走行が可能となったほか,後退しながらの車庫入れや,携帯電話機による遠隔操作,音楽再生などの機能を付け加えた。このムラタセイサク君で注目すべきは,電源に自社製のラミネート型Liイオン2次電池を搭載したこと。ブースでは同電池をアピールすべく,昇降機を使った実演も見せた(図25)。
村田製作所は2006年9月に,エナックスおよび大研化学工業とLiイオン2次電池における開発・設計,製造,販売に関する包括的な業務提携を結び,高出力用途のLiイオン2次電池事業に参入することを表明していた。ラミネート型Liイオン2次電池を手掛けてきたベンチャーであるエナックスの電池設計および生産技術を導入し,大量生産する技術を構築したいという。開発した電池は,正極にLiMn2O4(マンガン酸リチウム)をベースとした複合材料を,負極に現在主流のカーボン系材料を採用する。
開発した試作品は,電流容量が2Ahと4Ahの2種類。外形寸法は両種類とも86mm×160mm×5mm。2Ah品は出力重視の設計で,質量当たりの出力密度は4000W/kgとなる。一方,4Ah品は容量重視のため,出力密度は2500W/kg。動作電圧は4.2V〜2.7V。村田製作所では2007年3月までにエナックスからの技術導入を完了し,2007年度にサンプル出荷を開始したいとしている。
村田製作所のようにここ最近,高出力用途の蓄電デバイスに参入する企業が相次いでいる。今回のCEATECの会場では,村田製作所やNECトーキンなどが高出力のLiイオン2次電池を展示したほか,アドバンスト・キャパシタ・テクノロジーズやFDK,TDK,パワーシステムなどが電気2重層キャパシタや非対称型キャパシタを展示していた。一見華やかに見える高出力用途市場だが,内情はかなり苦労しているようだ。
高出力用途はこれまで電池が苦手としていたため,市場がまだ十分に形成されていない。そのため機器設計者も,急速充電や急速放電といったことが可能な機器開発に関心はあるものの,製品設計は手探りの状況にあり,商品化には時間がかかるという。しかも,小型の民生機器や携帯機器向けに大電流をやりとりできる周辺部品も開発されていないことから,現状では機器の小型化が難しいようだ。
一方で,Liイオン2次電池やキャパシタなど高出力用途に向けた蓄電デバイスへ参入する企業はどんどん増えており,市場が十分に立ち上がっていないのに早くも低コスト化競争に巻き込まれそうな状況にあるという。各社とも他社との差異化技術を見つめ直し,きちんとした戦略を立てる必要があるようだ。
このほか,前回のCEATECで盛り上がりを見せた携帯電話機向け燃料電池は,今回はKDDIからの出品がなかったことや,NTTドコモが2006年7月に初出展した外付け充電器となる燃料電池を再展示するなど新鮮味に欠けた。
初披露品としては,東芝が動画プレーヤーやノート・パソコンに燃料電池を搭載した試作品を見せたが,現行機器に外付けした感が否めない(図26)。燃料電池を手掛けているはずのNECや三洋電機,富士通,日立製作所などからの出展はなく,2007年に実施される航空機搭載に関する規制緩和後の商品化に向けて,各社とも完全に水面下に潜った格好だ。
電源関連でこのほか,注目を集めていたのがロームである。SiC(炭化ケイ素)を利用したMOSFETやショットキ・バリア・ダイオードを用いたインバータ回路およびスイッチング電源回路を試作し,モータ駆動や,電磁石を高速でオン/オフして磁石を空中に浮かせる磁気浮上を披露した。
同社はこれまでも展示会にSiCを用いた素子を出展してきたが,電源回路に組み込んで実演するのは初めて。現在はSiCデバイスをサンプル出荷中で,量産の準備を進めている段階とする。しかも,MOSFETは電圧を印加していないときにオフ状態の,いわゆる「ノーマリー・オフ」の品種であり,実用性が高い。
モータ駆動の実演に使ったSiCを利用したMOSFETは,耐圧が600V以上で出力電流が5A。このデバイスを使ってインバータ回路を構成し,電圧200V,出力3.7kWのモータを駆動した。これに対して従来のモータ駆動回路はSiデバイスを使い,1.5kWのモータを駆動するものだった。
SiCは通常のSiデバイスに比べて効率が高く,電力損失を約50%低減できる。そのため,モジュールに組み込む放熱フィンを小型化できるという。実演で利用したインバータ回路は,放熱フィンを従来品に比べて1/4近くに小さくし,チップの外形寸法も約1/6と小さいことから,モジュール全体の大きさを半分近くに減らせたとしている(図27)。なお,モータ駆動回路の作製と評価は安川電機が協力した。
一方,磁気浮上に使ったスイッチング電源回路では,スイッチング時の電力損失を小さくできるSiCデバイスの特徴を生かし,動作周波数を高めた。従来のSiデバイスの場合,スイッチング周波数を高めると,電力損失による発熱の影響が大きく,50kHz動作が精いっぱいだった。これに対して,SiCデバイスでは約500kHzで動作させられるため,空中に浮いている磁石の挙動が非常に安定していた。