摘要：本範例將會示範如何在Zemax OpticStudio模擬微結構膜薄膜產生的圖案，包含以下部分：
* 背景簡介
* 範例1：柱狀透鏡陣列薄膜 (Lenticular Array Sheet) 交疊製造紋路
* 範例2：雙面微透鏡陣列結構塑膠片的紋路產生
作者：Michael Cheng
文章發布時間：February 14, 2017
背景簡介
隨著近代射出射出與滾輪押出技術的進步，許多產品開始可以在量產層面上，製造塑膠片或薄膜上微米級的週期性微結構。例如液晶螢幕中常見的增亮膜 (Brightness Enhancement Film，以下簡稱BEF)，就是一個很好的例子。
當這些微結構片 (或貼膜) 相互交疊時，若是在適當的角度下，則會產生各種條紋圖案 (Moiré)。這些條紋，根據不同的應用，有時候是必須去除的，例如當BEF與V-cut導光板交疊時，如果同方向擺置，則微小的角度差，便有可能發生螢幕亮案變化的狀況。而在另一些應用中，有時候這些圖案則是故意設計、產生以製造表面質感的。例如Rowlux
(ROWLAND公司的註冊商標) 便是一種塑膠片，利用雙面微結構陣列製造出能隨不同角度變化圖案的立體質感。
本文章將用兩個不同的範例，來說明如何模擬這些效應。
範例1：柱狀透鏡陣列 (Lenticular Array) 薄膜交疊製造紋路
本範例中，我們模擬兩片N-BK7玻璃平板，上面各自貼上一片柱狀透鏡陣列的PMMA薄膜。然後我們把這兩片平板錯開一個角度後，建立一個遠方來的光源，照射在此結構上，最後使用Paraxial Lens與一個探測器，模擬眼睛所看到的條紋。
首先結構的部分，我們使用Toroidal Lens來製作柱狀透鏡單元，然後透過Array物件把此單元複製成微陣列結構。玻璃平板則透過Rectangular Volume這個物件完成。設定如下：
注意我們給兩個Toroidal Lens都設定了 “Do Not Draw This Object” 以及 “Rays Ignore Object: Always”，這兩個設定都是經由Object Properties對話框完成的。
另外值得注意的是，物件5的Tilt About Z設定為5，表示兩個結構間相差5度，稍後我們會修改這個數值，觀察不同角度的變化。
此外，我們需要給物件1指定曲面部分反射光線，如下圖：
打開Shaded Model之後，確認結構如下：
接下來建立光源 (Source Rectangle)、理想透鏡 (Paraxial Len)、以及探測面 (Detector Rectangle)：
下面是模擬結果 (兩玻璃平板相差5度)：
下面分別是2度與10度的結果，可以看出隨角度增加，條紋會越來越密集。
此類結構透過兩片薄玻璃加上微結構薄膜，可產生隨觀測或光線角度不同變化的亮暗條紋結果。若能改變薄膜條紋，則可以產生直線以外的圖樣。OpticStudio支援讓使用者匯入設計好的CAD檔，以進一步模擬更複雜的結構。
範例2：雙面微透鏡陣列結構塑膠片的紋路產生
在這個範例中，讓我們想像使用押出的製程，製作0.5mm薄的塑膠薄板的過程中，透過滾輪，在塑膠板兩側印上分佈不規則的微透鏡陣列。
首先是結構：
注意我們給兩個Standard Lens都設定了 “Do Not Draw This Object” 以及 “Rays Ignore Object: Always”，這兩個設定都是經由Object Properties對話框完成的。
另外值得注意的是，物件4的Tilt About Z設定為4，表示兩個結構間相差4度，稍後我們會修改這個數值，觀察不同角度的變化。
此外還有Array物件上，注意後方的係數，這代表此陣列物件在X與Y方向上分佈不均勻，由多項式控制，如下：
關於Array的詳細使用，請參考Help說明文件中的更多說明。
打開Shaded Model後可以看到如下
接著加上光源、理想透鏡、以及探測器：
追跡光線後可以看到不同角度時，圖案會也會不規則變化：
此外如果我們試著改變多項式係數，也可以看到兩側微透鏡陣列分佈狀況改變後的結果：
總結
* 透過Array加上適當的微單元設置，我們可以在OpticStudio中輕易的模擬微結構陣列。
* Array允許透過多項式來產生不均勻分布，進而製造不規則亮暗紋。
* 透過準直光源，以及Paraxial Lens，我們可以模擬不同角度下眼睛看到的條紋圖案。
