DIN EN ISO 14880-2-2007 Optics and photonics - Microlens arrays - Part 2 Test methods for wavefront aberrations (ISO 14880-2 2006) English version of DIN EN ISO 14880-2 2007-03《光学和.pdf

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1、Mrz 2007DEUTSCHE NORM Normenausschuss Feinmechanik und Optik (NAFuO) im DINPreisgruppe 15DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 31.260!,v6v“9831983www.din.deDDIN EN

2、ISO 14880-2Optik und Photonik Mikrolinsenarrays Teil 2: Prfverfahren fr Wellenfrontaberrationen (ISO 14880-2:2006);Deutsche Fassung EN ISO 14880-2:2006Optics and photonics Microlens arrays Part 2: Test methods for wavefront aberrations (ISO 14880-2:2006);German version EN ISO 14880-2:2006Optique et

3、photonique Rseaux de microlentilles Partie 2: Mthodes dessai pour les aberrations du front donde (ISO 14880-2:2006);Version allemande EN ISO 14880-2:2006Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 31 SeitenDIN EN ISO 14880-2:2007-03 2 Nationales Vorwort Di

4、eses Dokument wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 123 Laser und Photonik (Sekretariat: DIN, Deutschland) aus der Arbeit des ISO/TC 172/SC 9 Elektro-optische Systeme (Sekretariat: DIN, Deutschland) bernommen. Das zustndige deutsche Gremium ist der NA 027-01-21 AA Mikrooptik und integrierte Optik im

5、Normen-ausschuss Feinmechanik und Optik (NAFuO). Fr die im Abschnitt 2 zitierten Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechende Deutsche Norm hingewiesen: ISO 14880-1 siehe DIN EN ISO 14880-1 Nationaler Anhang NA (informativ) Literaturhinweise DIN EN ISO 14880-1, Mikrolinsenarrays Te

6、il 1: Begriffe (ISO 14880-1:2001 + Cor. 1:2004 + Cor. 2:2005); Deutsche Fassung EN ISO 14880-1:2005 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN ISO 14880-2 Dezember 2006 ICS 31.260 Deutsche Fassung Optik und Photonik Mikrolinsenarrays Teil 2: Prfverfahren fr Wellenfrontaberrationen (ISO 148

7、80-2:2006) Optics and photonics Microlens arrays Part 2: Test methods for wavefront aberrations (ISO 14880-2:2006) Optique et photonique Rseaux de microlentilles Partie 2: Mthodes dessai pour les aberrations du front donde (ISO 14880-2:2006) Diese Europische Norm wurde vom CEN am 12. November 2006 a

8、ngenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit

9、ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhltlich. Diese Europische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Franzsisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durc

10、h bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, It

11、alien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern.EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDAR

12、DIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B- 1050 Brssel 2006 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. EN ISO 14880-2:2006 DEN ISO 14880-2:2006 (D) 2 Inh

13、alt Seite Vorwort 3 Einleitung.4 1 Anwendungsbereich .5 2 Normative Verweisungen5 3 Begriffe .5 4 Symbole und Abkrzungen 5 5 Gerte5 5.1 Allgemeines5 5.2 Normquelle fr die optische Strahlung .5 5.3 Referenzobjektiv 6 5.4 Kollimator .6 5.5 Strahlreduzierendes optisches System 6 5.6 Aperturblende 6 6 K

14、urzbeschreibung des Verfahrens 7 7 Messanordnung .7 7.1 Messanordnung fr Einzelmikrolinsen .7 7.2 Messanordnung fr Mikrolinsenarrays .7 7.3 Geometrische Ausrichtung der Probe.8 7.4 Vorbereitung.8 8 Durchfhrung.8 9 Auswertung 8 10 Genauigkeit 9 11 Prfbericht9 Anhang A (normativ) Prfverfahren fr Mikro

15、linsen Messanforderungen 10 Anhang B (normativ) Prfverfahren 1 und 2 fr Mikrolinsen Mach-Zehnder-Interferometersystem12 Anhang C (normativ) Prfverfahren 3 und 4 fr Mikrolinsen Lateral-Shearing-Interferometersystem .17 Anhang D (normativ) Prfverfahren 5 fr Mikrolinsen Shack-Hartmann-Sensorsystem. 22

16、Anhang E (normativ) Prfverfahren 1 fr Mikrolinsenarrays Twyman-Green-Interferometersystem 24 Anhang F (normativ) Prfverfahren 2 fr Mikrolinsenarrays Messung der Gleichmigkeit 26 EN ISO 14880-2:2006 (D) 3 Vorwort Der Text von ISO 14880-2:2006 wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 172 Optics and photon

17、ics“ der Internationalen Organisation fr Normung (ISO) erarbeitet und als EN ISO 14880-2:2006 durch das Technische Komitee CEN/TC 123 Laser und Photonik“ bernommen, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffent

18、lichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis Juni 2007, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Juni 2007 zurckgezogen werden. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CEN ist nicht dafr verantwortlich, eini

19、ge oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Lnder gehalten, diese Europische Norm zu bernehmen: Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island,

20、 Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Anerkennungsnotiz Der Text von ISO 14880-2:2006 wurde vom CEN als EN ISO 14880-

21、2:2006 ohne irgendeine Abnderung genehmigt. ISO 14880 mit dem Haupttitel Optik und Photonik Mikrolinsenarrays“ besteht aus folgenden Teilen: Teil 1: Begriffe; Teil 2: Prfverfahren fr Wellenfrontaberrationen; Teil 3: Prfverfahren fr optische Eigenschaften auer Wellenfrontaberrationen; Teil 4: Prfverf

22、ahren fr geometrische Eigenschaften. EN ISO 14880-2:2006 (D) 4 Einleitung Dieser Teil der ISO 14880 legt Verfahren zum Prfen von Wellenfrontaberrationen fr Mikrolinsenarrays fest. Beispiele fr Anwendungen von Mikrolinsenarrays schlieen dreidimensionale Displays, Koppeloptiken fr Lichtquellen- und Ph

23、otoempfnger-Arrays, Optiken zur Steigerung der Lichtausbeute von Flssigkristall-displays und Elemente fr die optische Parallelverarbeitung ein. Der Markt fr Mikrolinsenarrays erzeugt einen dringenden Bedarf fr die Vereinbarung der grundlegenden Terminologie und Prfverfahren sowie der Definition fr d

24、en Begriff Mikrolinsenarray selbst. Eine genormte Terminologie und eine eindeutige Begriffsdefinition werden nicht nur fr die Frderung von Anwendungen bentigt, sondern auch um Wissenschaftler und Ingenieure zum Ideenaustausch und neuen Konzepten auf Grundlage eines gemeinsamen Verstndnisses anzurege

25、n. Mikrolinsen werden als Einzellinsen oder in Anordnungen (Arrays) von zwei oder mehr Linsen verwendet. Die Eigenschaften der Linsen werden im Wesentlichen mit denen einer Einzellinse bewertet. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass zuerst die Grundeigenschaften einer Einzellinse beurteilt werden kn

26、nen. Wenn sich eine groe Anzahl an Linsen auf einem einzigen Substrat befindet, wird die Messung der gesamten Anordnung jedoch sehr zeit- und kostenaufwndig sein. Des Weiteren sind Verfahren zum Messen der Linsenform wesentliche Hilfsmittel in der Produktion von Mikrolinsenarrays. Bewertungsmethoden

27、 fr die charakteristischen Parameter sind in ISO 14880-1, Begriffe, festgelegt. Sie wird durch drei weitere Teile vervollstndigt: Teil 2: Prfverfahren fr Wellenfrontaberrationen, Teil 3: Prfverfahren fr optische Eigenschaften auer Wellenfrontaberrationen und Teil 4: Prfverfahren fr geometrische Eige

28、nschaften. Dieser Teil der ISO 14880 legt die Verfahren zum Messen der Gte der Wellenfront fest. Die Gte der Wellenfront ist die grundlegende Kenngre zur Bewertung einer Mikrolinse. Andere Kenngren als die Wellenfrontaberrationen sind in ISO 14880-3 und ISO 14880-4 festgelegt. EN ISO 14880-2:2006 (D

29、) 5 1 Anwendungsbereich Dieser Teil der ISO 14880 legt die Verfahren zum Prfen der Wellenfrontaberrationen fr Mikrolinsen innerhalb von Mikrolinsenarrays fest. Er gilt fr Mikrolinsenarrays mit sehr kleinen Linsen in oder auf einer bzw. mehreren Oberflchen eines gemeinsamen Substrats. 2 Normative Ver

30、weisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). ISO 14880-1:200

31、1, Optics and photonics Microlens array Part 1: Vocabulary 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Europischen Norm gelten die in ISO 14880-1 angegebenen Begriffe. 4 Symbole und Abkrzungen Tabelle 1 Symbole und Maeinheiten Symbol Einheit Begriff Wellenfrontaberration P-V Differenz zwischen Maximum und Mi

32、nimum (peak-to-valley-Wert) der Wellenfrontaberration rms Wurzel aus dem quadratischen Mittelwert der Wellenfrontaberration m Wellenlnge Grad Akzeptanzwinkel NA ohne Numerische Apertur 5 Gerte 5.1 Allgemeines Das Prfsystem besteht aus einer optischen Strahlungsquelle, einer Kollimatorlinse, einem Ve

33、rfahren zur Begrenzung der Messapertur, einem Probenhalter, einer Abbildungsoptik, einem Bildsensor und einem System zur Analyse der Interferenzfiguren. 5.2 Normquelle fr die optische Strahlung Es muss eine optische Strahlungsquelle verwendet werden, die zum Prfen der Wellenfrontaberrationen von Mik

34、rolinsen geeignet ist. Die Aberrationen der zur Messung verwendeten Wellenfront mssen bei der Betriebswellenlnge eine Standardabweichung von /10 ber die effektive Apertur der zu prfenden Mikrolinse aufweisen. EN ISO 14880-2:2006 (D) 6 Zu den festzulegenden Eigenschaften der Strahlungsquelle gehren S

35、chwerpunktwellenlnge, Halbwerts-breite des Spektrums, Art der optischen Strahlungsquelle, Polarisationszustnde (optische Strahlung mit zufllig verteilter Polarisationsrichtung, linear polarisierte optische Strahlung, zirkular polarisierte optische Strahlung usw.), Bestrahlungswinkel (in mrad), Gre d

36、es Lichtpunktes oder Strahltaillenparameter. Andern-falls muss die Spezifikation der Strahlungsquelle im Prfbericht beschrieben werden. ANMERKUNG 1 blicherweise werden He-Ne-Gaslaser verwendet. Andere Gaslaser, Festkrperlaser, Halbleiterlaser (LD, Laserdioden) und lichtemittierende Dioden (LED) werd

37、en ebenfalls angewendet. ANMERKUNG 2 LD und LED werden zusammen mit einem geeigneten optischen System zur Kompensation von Wellenfrontaberration verwendet. 5.3 Referenzobjektiv Wenn ein Referenzobjektiv als Bezugslinse oder zum Erzeugen einer idealen Kugelwelle (Elementarwelle) verwendet wird, mssen

38、 die Wellenfrontaberrationen des Referenzobjektivs im Vergleich zur zu prfenden Linse um mindestens eine Grenordnung kleiner sein oder drfen hchstens einer Standardabweichung von /10 entsprechen. Das als Referenzobjektiv verwendete Mikroskopobjektiv muss durch seine effektive numerische Apertur spez

39、ifiziert werden. Folgendes muss angegeben werden: effektive Apertur; effektive Brennweite bei der Betriebswellenlnge. Die Prfgeometrie fr die Messung der Wellenfrontaberrationen ist auf den Fall /f fr die konjugierten Punkte (Ebenen) der Linse beschrnkt. 5.4 Kollimator Die Kollimatoroptik muss eine

40、hinreichend grere numerische Apertur aufweisen als die maximale numerische Apertur der Probe, um Effekte aufgrund von Beugung zu vermeiden. Die Wellenfrontaberrationen mssen bei der Messwellenlnge eine Standardabweichung kleiner als /20 aufweisen. Andernfalls sollte die verwendete Spezifikation im P

41、rfbericht beschrieben werden. 5.5 Strahlreduzierendes optisches System Fr die Anpassung des Strahlquerschnitts auf den Arrayempfnger wird ein teleskopisches System verwendet, das aus zwei Sammellinsen in einer afokalen Anordnung besteht. Das Verhltnis der Brennweiten ergibt den Reduktionsfaktor. ANM

42、ERKUNG Der Durchmesser der bewerteten Linsenflche kann mittels Software auf die effektive Apertur eingestellt werden, um zustzliche Beugung an einer physischen Apertur zu vermeiden. 5.6 Aperturblende Eine physische Blende wird in den Strahlengang des Messgertes eingebracht, um den Durchmesser des au

43、f die zu prfende Linse einfallenden Strahlenbndels zu beschrnken. Alternativ kann die Blende whrend der Auswertung durch eine (Beschneidungs-)Software realisiert werden, die die Beschneidung realisiert. EN ISO 14880-2:2006 (D) 7 6 Kurzbeschreibung des Verfahrens Die Wellenfrontaberrationen der Prfmi

44、krolinse mssen mit einem Interferometer oder einem anderen Wellen-frontprfgert, wie in den Anhngen beschrieben, bestimmt werden. Wenn Gausche Strahlen mit kleinem Durchmesser verwendet werden, muss vorsichtig vorgegangen werden, da die geometrische Optik fr die Ausbreitung derartiger Strahlenbndel n

45、icht gilt. Die Empfngeroberflche muss zur Eintritts- oder Austrittspupille der zu prfenden Mikrolinse konjugiert sein. Zum Analysieren der Daten fr die Wellen-aberrationen wird eine Apertur verwendet. Das Prfverfahren muss passend zur Anwendung gewhlt werden. Anwendungen mit einfachem Lichtdurchgang

46、 erfordern eine Prfung mit Interferometern mit einfachem Lichtdurchgang. ANMERKUNG Moderne Interferometer nutzen Laserquellen fr den Aufbau der interferometrischen Prfung, was jedoch schwerwiegende Probleme hinsichtlich reflektierter optischer Strahlung hervorruft, wenn eine Anordnung mit doppeltem

47、Lichtdurchgang gewhlt wird. Dies ist bei Verwendung von Fizeau- oder Twyman-Green-Interferometern der Fall. Alle dielektrischen Grenzen zwischen Linsen werden zu Geister-Interferenzstreifenbildern beitragen. Anordnungen mit einfachem optischen Strahldurchgang werden durch Geister-Interferenzstreifen

48、 weniger beeinflusst als Reflexionsinterferometer. Aus diesem Grund sind Interferometer vom Mach-Zehnder-Typ oder Lateral-Shearing-Typ bzw. Shack-Hartmann-Anordnungen im Durchlicht zu bevorzugen. Fr die Messung von Wellenfrontaberrationen wird daher eine Geometrie mit einfachem Lichtdurchgang im Dur

49、chlicht die erste Wahl sein. 7 Messanordnung 7.1 Messanordnung fr Einzelmikrolinsen Zum Messen der von den zu prfenden Mikrolinsen transmittierten Wellenfront mssen Interferometer oder Wellenfrontdetektoren verwendet werden. Interferometer mit einfachem Lichtdurchgang, wie Mach-Zehnder- und Lateral-Shearing-In