ポートフォリオ

これまでに作った作品の代表作をまとめたページです。（2026年1月公開）

自作三進CPU Libra the Processor

  • 全体像
  • レジスタ基板
  • 加算器基板

〇製作期間
　2024年2月 ～ 2025年4月（一旦完成）～ 現在（修正・改良継続中）

〇アイデア
　自作CPU界隈には先駆者の個性的な作品が多くあり、FPGA、ロジックIC、NAND、トランジスタ、リレーなど様々なデバイスが用いられています。しかしそのどれもが二進数に基づいていました。そこで私は思いました、三進数に基づいたCPUを作ったら唯一無二の自作CPUになって面白いんじゃないかと。

〇技術
　以前に本で読み感激した平衡三進数をベースに設計を始めました。-1、0、1の3つの値を-5V、0V、5Vの3段階の電圧で表現します。回路素子にはNMOS、PMOSのチップ部品を使用しました。
　紙の上で三値真理値表を書き、製作中に考案した手法でNMOS、PMOSの回路図を書き、KiCadを用いてプリント基板を設計し、注文した基板に手作業でリフローやはんだ付けを行って組み立てます。
　ソフトウェアの方では、平衡三進数変換ツールや、自作CPU用のアセンブラ、シミュレータなどを作りました。

〇関連資料

アナログライフゲーム

  • 第2作
  • 第1作
  • ライフゲームの基板が画像からはみ出すほど並んでいる画像
    第1作

〇製作期間
　第1作：2021年9月 ～ 2022年2月
　第2作：2024年10月 ～ 2024年11月

〇アイデア
　ライフゲームとの出会いは中学生のときに遡り、それ以来複数のプログラミング言語で実装するほど好きなのですが、あるときアナログな電子回路でライフゲームを実装できるかもというアイデアが降ってきました。何の前触れもなく急にこのアイデアが湧いたあの瞬間は今でも忘れられません、お風呂に入っているときでした。
　ライフゲームは自分の生死と周囲の生きてるセルの数で次の状態が決まります。周囲の生きてるセルを数える部分を抵抗の分圧で、次の状態の計算をコンパレータで、アナログな電圧を用いて計算できるというアイデアです。

抵抗、コンパレータ、フリップフロップで構成された、ライフゲーム1セルの回路図
各セルに含まれる回路

〇技術
　セル1つを1枚の基板で作り、全く同じ基板を連結することで言わば超並列計算が可能になります。外部から供給するのは電源と同期用のクロックのみです。
　第1作は抵抗1000個以上を含む部品を全て自分の手ではんだ付けしたので、かなり大変でした。作品のクオリティを上げるために、3Dプリンターでセルを隔離する壁を作ったり、上下左右を繋いで境界のループ有り無しを切り替えられる基板を作ったりもしました。
　第2作はキットとして販売することも視野に入れ、使いやすさを高める改良をしました。基板を複数個連結して注文し最小限のコネクタで使えるようにしたり、外周の入力端子が浮いていても正しく計算できるようにして特別な処置を不要にしたり、表面実装部品を使ってはんだ付けも外注したりしています。

〇関連資料

QR時計

  • QRコードを表示している様子
    第2作
  • 第1作
  • 第3作

〇製作期間
　第1作：2022年7月 ～ 2022年8月
　第2作：2025年5月
　第3作：2025年11月

〇アイデア
　LEDをたくさん使った作品を考えていたとき、スマホでQRコードを読むと時間が分かる時計というアイデアが湧きました。スマホがあれば時間分かるじゃん！というツッコミ待ちです。
　第1作はLEDの数の都合でmicro QRコードで作りましたが、対応アプリが限られるという欠点を克服するために第2作は大型化。ただしLED制御にドライバICを多く使う上に制御周波数が低くてカメラ映りが悪いという欠点が生じたため、第3作ではドライバIC無しでマイコン1つだけで制御するようにしました。ただし今度は読み取り精度が低下してしまったため、まだ改善の余地があります。

〇技術
　第1作はPICマイコンで制御していて、マイクロQRコードを生成するプログラムをC言語で書きました。第2作はRaspberry Pi Picoを使用し、初めは手頃なMicroPythonで開発しようとしましたが、QRコード計算処理が1秒に間に合わなかったためC言語に移植。第3作も引き続きRaspberry Pi Picoを使用し、QRコード計算とLED制御でマイコンのデュアルコアを活用。配線を工夫することで、21 x 21のLEDを21本のGPIOで制御する方法を考案しました。

〇関連資料

イベント参加歴

展示や発表を行ったイベントの一覧です。

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