如何在OpticStudio中建模DMD呢？有哪些步驟？

數(shù)字鏡陣列 (DMD) 或微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS) 由一組小型矩形反射鏡組成。每個(gè)鏡子可以有不同的傾斜度。這些設(shè)備可用于許多應(yīng)用，包括光譜學(xué)（鏡子可以在不同位置發(fā)送不同波長(zhǎng)的光）和DLP投影技術(shù)-將圖像從監(jiān)視器投影到大屏幕上。OpticStudio可以使用DLL對(duì)它們進(jìn)行連續(xù)建模，或者使用MEMS對(duì)象對(duì)它們進(jìn)行非序列建模。

什么是DMD/ MEMS

下圖顯示了一個(gè)DMD設(shè)備，它單獨(dú)傾斜的微鏡組成。鏡子通常被稱為像素。

如何在OpticStudio中建模DMD

這些設(shè)備可以在序列或非序列模式下建模。

如何計(jì)算單個(gè)像素/鏡子的旋轉(zhuǎn)

本節(jié)將說(shuō)明如何設(shè)置單個(gè)像素的旋轉(zhuǎn)。像素可以按行（在這種情況下，一行鏡子將始終處于相同的狀態(tài)/傾斜）、按列（在這種情況下，一列鏡子將始終處于相同的狀態(tài)/傾斜）或按像素單獨(dú)設(shè)置。

在本節(jié)中，我們將解釋如何單獨(dú)設(shè)置像素，即當(dāng)P-Flag參數(shù)等于2時(shí)。

MEMS可以看作是一個(gè)網(wǎng)格，從左下角開(kāi)始，隨著您向右移動(dòng)，然后向上移動(dòng)一排，像素?cái)?shù)會(huì)增加。

如下這個(gè)例子，下面是一個(gè) 6x6 的網(wǎng)格。類似最多3750個(gè)元素的任何網(wǎng)格大小（有關(guān)更多信息，請(qǐng)參閱幫助文件）。

MEMS對(duì)象一次考慮15個(gè)像素/鏡子的組。

因此，如果MEMS是 6x6 網(wǎng)格，則意味著它總共有36個(gè)像素，所以共有3組：2組15像素和1組6像素：

這些組將由不同的參數(shù)設(shè)置：

由于每個(gè)分組都有一個(gè)基數(shù)為3的數(shù)字來(lái)告訴OpticStudio如何指向單個(gè)像素，像素的分組可以如下所示進(jìn)行歸一化，每個(gè)值對(duì)應(yīng)于您需要將基數(shù)3提高到的冪：

每個(gè)像素可以具有對(duì)應(yīng)于角度0、角度1和角度2的三個(gè)值（0、1、2）之一。

假設(shè)角度值定義為：

?角度 0 = 12°

?角度 1 = 0°

?角度 2 = -8°

下面的網(wǎng)格顯示了每個(gè)像素的狀態(tài)：

現(xiàn)在，要計(jì)算行/列/鏡像1-15的狀態(tài)值，您需要使用以下等式：

P = ∑∑(像素的角度狀態(tài)*3^(像素?cái)?shù)-1))

需要對(duì)像素 16-30 和像素 31-45 重復(fù)此過(guò)程。

Excel宏計(jì)算像素傾斜

附件中的 Excel 宏工作簿有助于計(jì)算這些值。

要運(yùn)行 Excel 宏：

?點(diǎn)擊Table

?然后單擊MEMS按鈕（確保已設(shè)置 Excel 安全性以運(yùn)行宏）。

將出現(xiàn)一個(gè)用戶表單，您可以在其中輸入X像素和Y像素

?然后單擊創(chuàng)建表。如果您之前有以前的數(shù)據(jù)，您應(yīng)該檢查Clear Previous Table

然后這將填充2個(gè)表格，其中一個(gè)位于頁(yè)面頂部，顯示行、列、像素?cái)?shù)和15個(gè)像素的分組，您可以將其用作指南。第二個(gè)表格，從我們的6x6示例的第13行開(kāi)始（該行將根據(jù)您選擇的X像素的數(shù)量而變化）是您應(yīng)該輸入0/1/2像素值狀態(tài)的地方。

輸入這些值后，單擊“計(jì)算P Val”按鈕。然后，宏將計(jì)算復(fù)制并粘貼到OpticStudio中所需的值：

序列模式下的MEMS

讓我們看一下 {Zemax}SamplesSequentialMiscellaneousMEMS DLL Sample.ZMX 下的Sequential Mode示例文件

該示例文件描述了一個(gè)4x4 MEMS反射鏡。

因此，該器件可以看作：

現(xiàn)在讓我們看看像素處于哪個(gè)狀態(tài)。P flag = 0表示鏡像按行尋址。

參數(shù)“第 1-15 行”的值 = 5

參數(shù)“第 1-15 行”的值 = Row1×30+Row2×31+Row3×32+Row4×33)

即參數(shù)“第1?15行”的值=Row1+3×Row2+9×Row3+27×Row4

此時(shí)因?yàn)閰?shù)“第1?15行”的值= 5，這意味著Row3 = 0 和 Row4 = 0

然后我們可以推導(dǎo)出 Row2 = 1和Row1 = 2

像素狀態(tài)定義如下：

這意味著我們有以下角度。旋轉(zhuǎn)角度為45度。初始尖端平面沿+X。然后這些角度圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)以使鏡子尖端。

所以布局顯示鏡子的不同部分有不同的角度：

非序列模式下的MEMS

讓我們看一下 {Zemax}SamplesNon-sequentialMiscellaneousMEMS device.zmx 下的Non-Sequential Mode示例文件

該示例文件描述了一個(gè) 1x15 MEMS反射鏡

因此，該器件可以看作：

現(xiàn)在讓我們看看像素處于哪個(gè)狀態(tài)（0,1,2）。P flag = 2，因此這意味著鏡像是單獨(dú)尋址的。

參數(shù)“像素 1-15”的值= 13245761。

我們可以推斷像素狀態(tài)定義如下：

這意味著我們有以下角度。

結(jié)論

MEMS可以在OpticStudio中輕松建模。

原文發(fā)布在Zemax知識(shí)庫(kù)

作者 Michael Humphreys and Sandrine Auriol

審核編輯：劉清