数字灰度投影光刻技术

随着MEMS和MOEMS技术的发展和器件制作对低成本、灵活、高效的需求,数字灰度无掩模光刻技术已成为人们研究的热点。介绍了一种基于数字微镜器件(DMD)的无掩模数字灰度投影光刻技术,结合电寻址数字微镜阵列的工作方式,分析了DMD的灰度调制机理和投影成像特性;阐述了DMD微镜结构与投影系统的倍数、数值孔径的关系;设计了投影光刻系统,并进行了分辨力和三维面形的曝光实验。实验结果表明,数字灰度投影光刻技术灵活、方便,尤其在三维浮雕微结构的制作方面,可实现光刻灰度的数字化调制,表面粗糙度可达0.1μm。     

数字微镜器件(DMD)

数字式光处理(DLP-Digital light processing)投影显示技术的核心是数字微镜器件(DMD-Digital micromirror device)，它是一种基于半导体制造技术，由高速数字式光反射开关阵列组成的器件，采用二进制脉宽调制技术能精确地控制光源。叙述了用于DLP投影系统的DMD的原理、制造、性能和特点。     

宽波段DMD动态红外景象仿真器投影光学系统设计

宽波段红外景象仿真器可用于内场评价和验证中波/长波红外双波段成像仪。详细介绍了基于数字微镜器件(DMD)的动态红外景象仿真器的组成和工作原理。重点介绍了覆盖中波和长波红外的宽波段红外投影光学系统的指标要求、设计思想和设计结果。基于离轴三反射镜系统设计的系统,具有无色差、适用波段宽、相对孔径大、结构较紧凑、成像质量好等优点。根据待测设备要求,设计了一款口径100、相对孔径F/2.84、全面视场角4.4°、成像质量接近于衍射极限的宽波段投影光学系统。     

数字微镜器件动态红外景象投影技术

动态红外景象投影技术是硬件闭环仿真(HWIL)和成像系统测试及评估的关键技术,随着数字微镜器件的研制成功,应用动态红外景象技术已备受关注。描述了动态红外景象投影技术在仿真和红外成像系统测试中的应用,具体介绍了数字微镜器件的工作原理,讨论了动态红外景象投影系统的关键技术和国内外研究现状。     

基于新型导光管的微型DLP 投影式光路设计

传统的数字光处理(DLP)技术无法收集利用数字微镜(DMD)芯片上微镜处于 OFF态时反射的光线,针对这种缺陷,提出一种基于新型导光管的微型DLP投影光学系统的设计方案,该系统包括LED、导光管、色轮、准直系统和投影透镜。提出在锥形导光管的基础上加上一根弯型的导光管和复合抛物面聚光器(CPC)用来收集被DMD反射的多余的光线。先用非成像光学的理论分析和计算出各部分的相关参数,再用ZEMAX软件对准直系统和投影透镜进行结构优化,最后用TracePro软件建立模型并仿真,仿真结果表明:随着OFF态微镜数量的增加,收集光管提高系统光能利用率的能力先增加后减小。相比没有收集光管的情况,当DMD芯片上处于OFF态微镜数量为50%时,导光管提高的光能利用率最多,为5.91%。     

基于DMD的红外场景仿真系统光学引擎设计

针对DMD(Digital Micromirror Device)器件是针对可见光波段设计,直接用于红外波段会遇到问题,提出了一种远心投影光学引擎架构,包括投影光学系统和照明光学系统.该光学引擎采用柯勒远心照明架构,并引入一片场镜来分离投影和照明光束.这种光学引擎结构紧凑、照明均匀、光能利用率高.     

数字式微镜器件（DMD）投影显示简介

简要介绍美国德州仪器公司发明的一种新型数字式微镜器件（ＤＭＤ）及其投影显示技术，指出它有可能是未来全数字式高清晰度电视极有竞争力的显示技术。     

用于三片式数字光处理投影显示的新型分色结构

针对三片式数字光处理投影机光学系统中分色合色结构复杂、重量大、后焦距长的问题,提出了一种利用一个分色棱镜和两个二向色性滤色片来实现分色合色的方法。数字光处理投影机所用的光调制元件是数字微镜器件DMD,它是利用转动微反射镜改变反射光束的出射方向来实现光阀作用的。基于这一特点,通过精心安排分色棱镜和合色片的空间位置来实现对照明光束的分色以及对调制光束的合色功能。系统光学元件重量仅36 g,通过软件模拟本系统具有良好的色彩还原能力,光利用率达60%,还具有结构简单,对比度高等优点。     

DLP投影显示系统的优势及发展前景

基于DLP技术的新投影系统已被开发出来,该系统的核心是DMD器件。采用二进制脉宽调制技术精确控制光的灰度等级,在大屏幕上可得到高亮度、高对比度、高分辨率的优质彩色投射图像。本文介绍DLP系统及DMD的基本工作原理,讨论DLP显示系统在技术上的优势,分析DLP显示的市场前景和技术发展趋势,     

High Dynamic Range Variable Fiber-Optical Attenuator Using Digital Micromirrors and Opto-Fluidics

To the best of the authors knowledge, proposed is the first variable fiber-optical attenuator (VFOA) using a digital micromirror device (DMD) and an opto-fluidic electronically controlled variable focus lens (ECVFL). The hybrid VFOA uses individually controllable two-state micromirrors of the DMD and the variable focal length capability of the ECVFL to control the amount of light coupled between two fiber ports leading to a high dynamic range VFOA. The demonstrated VFOA at 1545 nm has a 63.5-dB dynamic range, $≪$0.1-dB resolution, 0.2-dB polarization-dependent loss, 4.9-dB optical loss, and $≪$ 100-ms switching time. Applications for the proposed VFOA include use in test and measurement systems.      

数字光处理(DLP)投影系统

数字光处理(DLP)投影显示技术的核心是数字微镜器件(DMD)，这是一种基于半导体制造技术、由高速数字式光反射开关阵列组成的器件，采用二进制脉宽调制技术能精确地控制光源。DLP技术提供了全数字投影显示，在清晰度、亮度、对比度和色彩还原方面能提供高质量的图像。     

Novel VOA using in-plane reflective micromirror and off-axis light attenuation

A new off-axis light attenuation configuration combining with a movable reflective micromirror is proposed for variable optical attenuator (VOA) application. Comprehensive study of new comb drive actuators of a two-step structure is done to achieve large displacement of an actuated micromirror for VOA. The measured optical and electrical performances have proven this new design promising for practical applications.     

单DMD彩色视频显示系统的颜色控制

对单DMD彩色视频显示系统中的颜色控制方法及其实现进行了深入研究。在简要分析三种DMD投影系统及空间灰度调制法、时间灰度调制法优缺点的基础上,提出了一种单DMD彩色视频显示系统方案,并着重分析了基于脉冲选通灰度调制的颜色控制方法:将帧周期均分为R、G、B时间段,并将各时间段等比例划分为各个位时间段,依据相应颜色分量灰度值控制DMD微镜的状态。由于DMD接收的是视频图像各像素的位平面数据,对图像灰度值到位平面数据的格式转换进行了详细分析。最后,依据DMD工作特点,给出了DMD操作控制时序。整个方案切实可行,可为系统实现提供理论依据。     

激光投影显示系统薄型化设计

比较了目前超薄投影显示光学系统的特点,设计了使用于激光显示的超薄投影镜头组.系统的投影距离为100 mm,画面尺寸为157 cm(62 in),采用TI公司的20.3 mm(0.79 in)DMD芯片作为空间光调制器,系统由1个非球面反射镜和5 片透射镜片组成.从软件模拟结果看,系统成像质量良好.该设计对元件的加工、装调工艺要求较低,有利于降低投影系统的整体成本.     

基于LED光源的DLP光学引擎的光学设计

设计了一种基于LED光源照明系统的DLP背投电视光学引擎,样机以HD2+数字微镜(DMD),蝇眼透镜,X棱镜作为主要光学系统构件.介绍了基于光学扩展量etendue的光学系统设计方法,采用了蝇眼透镜阵列作为匀光方案来提高光能利用率和光源均匀度,分析了照明系统的工作原理和系统结构,并给出了仿真结果,样机在三组LED占空比为10:15:11的时序工作模式下白场输出光通量达到了112.3 lm,单色输出光通量分别为R.26.1 lm、G-51.4 lm、B-19.0 lm,光场均匀度小于±20%.     

一种用于激光屈光术的新型激光光斑调制系统

激光光调调制装置包括－高分辨率的微镜阵列,后者由许多独立编址并且可移动的微镜构成。微镜在打开位置反射部分光束到角膜,在关闭位置反射光束偏离角膜。针对一系列的预定模式进行编程后,计算机可控制某些微镜移动到打开位置,而其它的微镜处于关闭位置。每个消融模式叠加起来构成矫正角膜折射率偏差的形成。并且由于微镜阵列的高分辨率,此形线非常平滑,这对减轻激光屈光术后的角膜浑浊程度是有利的。     

Broadband All-Digital Variable Fiber-Optic Attenuator Using Digital Micromirror Device

To the best of our knowledge, we propose the first broadband variable fiber-optic attenuator (VFOA) using a digital micromirror device (DMD). The VFOA design is based on a unique double reflection geometry structure that counters the strong spectral attenuation inherent when implementing single-mode-fiber light coupling via a pixelated blazed grating device such as a DMD. The demonstrated VFOA features ~C-band 1530- to 1560-nm broadband attenuation operation with a plusmn0.17-dB in-band variation and a 25-dB attenuation dynamic range. This high repeatability all-digital VFOA can be useful in broadband optical source controls, test instrumentation, telecommunications, signal processing, and sensor systems.     

用数字微反射镜器件合成体视全息图拍摄系统

本文介绍了数字微反射镜器件（DMD）的工作原理和使用DMD的合成体视动态全息图拍摄系统。本系统采用计算机图形输入和处理技术,以在DMD上分别产生的数十幅分立时间序列的物体的不同角度图像制做出有体视效果的动态全息图。     

DMD结合图像传感器的高动态场景成像探测

微镜阵列DMD空间光调制器结合图像传感器能够解决高动态场景中强弱目标同时探测的问题,获得高动态图像数据,能使光电成像设备动态范围扩展到130 dB以上。为了实现快速的像素级光强控制以及获得高质量的实际场景高动态图像数据,根据实际场景成像其非边缘区域的相邻像素值变化缓慢的特点,提出了一种适合DMD驱动方式的像素级调光算法-自适应空间区域法,它具有较快的收敛速度,最坏的情况下,经过N/I次即可完成调光权值的搜索;在以FPGA为驱动核心的高动态场景成像探测实验系统平台上,对DMD的驱动时序进行了分析研究。并通过此实验平台验证了自适应空间区域法的有效性,该方法能够实现对高动态场景中强弱目标的同时探测,具有很好的光强控制质量,对场景光强局部变化的适应性较强。     

Demonstration of Pinhole Laser Beam Profiling Using a Digital Micromirror Device

Demonstrated for the first time, to the best of the authors' knowledge, is two-dimensional (2-D) pinhole laser beam profiling using a Texas Instruments visible band digital micromirror device (DMD). Software controlled micromirror digital tilt positions across the DMD plane create a moving pinhole for sampling an arbitrary distribution laser beam power profile. A 532-nm 0.5-W laser coupled to an optically addressed nematic liquid crystal spatial light modulator is used to generate a laser beam black-and-white high-resolution test line pattern having a 62.5-$mu$ m linewidth. The test pattern is successfully profiled using a DMD formed 27.36 $mu$ m$,times,$ 27.36 $mu$ m pinhole. Demonstrated for the first time is 2-D knife-edge DMD-based profiling of an ultraviolet 337-nm 4-ns pulsewidth 10-Hz pulsed laser beam.