如何在OpticStudio中建模DMD(MEMS)
瀏覽次數:
數字鏡陣列 (DMD) 或微機電系統(tǒng) (MEMS) 由一組小型矩形反射鏡組成。每個鏡子可以有不同的傾斜度。這些設備可用于許多應用,包括光譜學(鏡子可以在不同位置發(fā)送不同波長的光)和DLP投影技術-將圖像從監(jiān)視器投影到大屏幕上。OpticStudio可以使用DLL對它們進行連續(xù)建模,或者使用MEMS對象對它們進行非序列建模。
什么是DMD/ MEMS
下圖顯示了一個DMD設備,它單獨傾斜的微鏡組成。鏡子通常被稱為像素。
如何在OpticStudio中建模DMD
這些設備可以在序列或非序列模式下建模。
模式 | 對象 | 示例文件 |
序列 | User Defined Surface called us_mems.dll | {Zemax}\Samples\Sequential\Miscellaneous \MEMS DLL Sample.ZMX |
非序列 | MEMS | {Zemax}\Samples\Non-sequential\Miscellaneous\MEMS device.zmx" |
如何計算單個像素/鏡子的旋轉
本節(jié)將說明如何設置單個像素的旋轉。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)或按像素單獨設置。
在本節(jié)中,我們將解釋如何單獨設置像素,即當P-Flag參數等于2時。
MEMS可以看作是一個網格,從左下角開始,隨著您向右移動,然后向上移動一排,像素數會增加。
如下這個例子,下面是一個 6x6 的網格。類似最多3750個元素的任何網格大小。
MEMS對象一次考慮15個像素/鏡子的組。
因此,如果MEMS是 6x6 網格,則意味著它總共有36個像素,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設置:
模式 | 行/列/鏡像狀態(tài) 1-15 | 行/列/鏡像狀態(tài) 16-30 | 行/列/鏡像狀態(tài) 1-15 |
組別 | 綠色 | 黃色 | 行/列/鏡像狀態(tài) 1-15 |
序列模式 | 參數14標記為“像素 1-15” | 參數15標記為“像素16-30” | 行/列/鏡像狀態(tài) 1-15 |
非序列模式 | 標有“像素1-15”的Par 10列 | 標有“像素16-30”的Par 11列 | 行/列/鏡像狀態(tài) 1-15 |
由于每個分組都有一個基數為3的數字來告訴OpticStudio如何指向單個像素,像素的分組可以如下所示進行歸一化,每個值對應于您需要將基數3提高到的冪:
每個像素可以具有對應于角度0、角度1和角度2的三個值(0、1、2)之一。
假設角度值定義為:
?角度 0 = 12°
?角度 1 = 0°
?角度 2 = -8°??
下面的網格顯示了每個像素的狀態(tài):
現在,要計算行/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^(像素數-1))
需要對像素 16-30 和像素 31-45 重復此過程。
Excel宏計算像素傾斜
附件中的 Excel 宏工作簿有助于計算這些值。
要運行 Excel 宏:
?點擊?Table
?然后單擊MEMS按鈕(確保已設置 Excel 安全性以運行宏)。
將出現一個用戶表單,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據,您應該檢查Clear Previous Table
然后這將填充2個表格,其中一個位于頁面頂部,顯示行、列、像素數和15個像素的分組,您可以將其用作指南。第二個表格,從我們的6x6示例的第13行開始(該行將根據您選擇的X像素的數量而變化)是您應該輸入0/1/2像素值狀態(tài)的地方。
輸入這些值后,單擊“計算P Val”按鈕。然后,宏將計算復制并粘貼到OpticStudio中所需的值:
序列模式下的MEMS
讓我們看一下 {Zemax}\Samples\Sequential\Miscellaneous\MEMS DLL Sample.ZMX 下的Sequential Mode示例文件
該示例文件描述了一個4x4 MEMS反射鏡。
因此,該器件可以看作:
現在讓我們看看像素處于哪個狀態(tài)。P flag = 0表示鏡像按行尋址。
參數“第 1-15 行”的值 = 5
參數“第 1-15 行”的值 = Row1×30+Row2×31+Row3×32+Row4×33)
即參數“第1?15行”的值=Row1+3×Row2+9×Row3+27×Row4
此時因為參數“第1?15行”的值= 5,這意味著Row3 = 0 和 Row4 = 0
然后我們可以推導出 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}\Samples\Non-sequential\Miscellaneous\MEMS device.zmx 下的Non-Sequential Mode示例文件
該示例文件描述了一個 1x15 MEMS反射鏡
因此,該器件可以看作:
現在讓我們看看像素處于哪個狀態(tài)(0,1,2)。P flag = 2,因此這意味著鏡像是單獨尋址的。
參數“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。
結論
MEMS可以在OpticStudio中輕松建模。
相關閱讀
Zemax手機鏡頭設計 | 第 2 部分:使用 OpticsBuilder 實現光機械封裝
Zemax手機鏡頭設計 | 第 3 部分:使用 STAR 模塊和 ZOS-API 進行 STOP 分析
相關推薦