シミュレーションによる半導体デバイスの解析・設計支援技術
[概要] コンピュータシミュレーションを用いて、半導体素子の特性を解析する研究を行っています。ナノ～マイクロメートルスケールにおける電子や原子、あるいは熱の挙動を独自開発した粒子シミュレータで高精度に予測し、より高性能で信頼性の高い半導体素子設計に役立てることを目指しています。
球面型没入ディスプレイ環境構築をサポートするシミュレータを開発した．球面ディスプレイを作る際には，ドームスクリーンへの特殊な歪み補正を考慮した投影系の光学設計を行う必要がある．しかし，実際に製作される光学系はシミュレーション通りの精度が保証されるわけではない．使用する際に改めて光学系の微調整が必要となる．本研究では，投影系の光学設計と同時に，光学系の微調整や歪み補正が実行可能な投影シミュレータを開発している．
球面ディスプレイの特徴
球面没入型ディスプレイは，映像でユーザを覆うことで臨場感を高め，あたかもその場にいるかのように感じさせるシステムである．
球面ディスプレイの問題点
- 光学設計が複雑かつ煩雑である
- 想定される歪みをあらかじめ適用する必要がある
- 設置するときに調整が必要である
容易に構築するには
- シミュレータなどにより，光学設計が容易にできること
- 想定される歪みをテーブル出力し，Unityなどにおいてコンテンツ作成を容易にすること
- 実際に表示される歪みを確認しながら，シミュレータのパラメータを調整できること
計算の難しさ
通常の光線追跡ではプロジェクタPから出力された光は，鏡Cに反射し，投影面Sに結像させるまでの光路を計算する．PやC，Sの位置や形状が決まれば，PIを与えることによりSが一意に決定する（順方向計算）．しかし，Sの位置から反射点Cを逆算することは難しく，Sを与えてもPIを決めること（逆方向計算）は難しい．したがって，投影画像面すべての画素において順方向計算しておき，特徴点に対応するSから近似点を選ぶことで，逆方向計算を回避している．
シミュレータと構築例
実際に設計した球面ディスプレイ環境とその試作結果：
- 曲率半径 :900(mm)
- サイズ :1500*1900*2060(mm)
- 水平画角 :±90(度)
- 垂直画角 :±60(度)
使用プロジェクタ： EPSON EMP-7900
輝度 ：:4000lm
解像度 ：1024*768
開発したシミュレータ，設計にも調整にも利用できる．調整の場合は，右下の画面をプロジェクタから表示させ，パラメータを微調整する．
シミュレータの調整結果によって得られた歪み補正テーブルに基づいてレンダリングをした球面ディスプレイ映像．
アクリルドームを用いた構築例
発泡スチロール製ドームを用いた構築例
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