DIN EN ISO 14880-4-2006 Optics and photonics - Microlens arrays - Part 4 Test methods for geometrical properties (ISO 14880-4 2006) English version of DIN EN ISO 14880-4 2006-08《光学.pdf

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1、August 2006DEUTSCHE NORM Normenausschuss Feinmechanik und Optik (NAFuO) im DINPreisgruppe 14DIN 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!,gH“9682937www.din.deDDIN E

2、N ISO 14880-4Optik und Photonik Mikrolinsenarrays Teil 4: Prfverfahren fr geometrische Eigenschaften(ISO 14880-4:2006);Deutsche Fassung EN ISO 14880-4:2006Optics and photonics Microlens arrays Part 4: Test methods for geometrical properties (ISO 14880-4:2006);German version EN ISO 14880-4:2006Optiqu

3、e et photonique Rseaux de microlentilles Partie 4: Mthodes dessai pour les proprits gomtriques (ISO 14880-4:2006);Version allemande EN ISO 14880-4:2006Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 27 SeitenDIN EN ISO 14880-4:2006-08 2 Nationales Vorwort Dies

4、es 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、 Normenausschuss 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 EUROPISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EN ISO 14880-4 Juni 2006 ICS 31.260 Deutsche Fassung Optik und Photonik Mikrolinsenarrays Teil 4: Prfverfahren fr geometrische Eigenschaften (ISO 14880-4:2006) Optics and photonics Microlens arrays Part 4: Test methods for geometrical

7、properties (ISO 14880-4:2006) Optique et photonique Rseaux de microlentilles Partie 4: Mthodes dessai pour les proprits gomtriques (ISO 14880-4:2006) Diese Europische Norm wurde vom CEN am 3. Mai 2006 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschftsordnung zu erfllen, in der di

8、e Bedingungen festgelegt sind, unter denendieser Europischen Norm ohne jede nderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listendieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage

9、 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 durch bersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management-Zentrum mitgeteilt worden ist, hat de

10、n gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland,Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, R

11、umnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern.EUROPISCHES KOMITEE FR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMIT EUROPEN DE NORMALISATIONManagement-Zentrum: rue de Stassart, 36 B-1050 Brssel 2006 CEN

12、 Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.Ref. Nr. EN ISO 14880-4:2006 DEN ISO 14880-4:2006 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung.4 1 Anwendungsbereich .5 2 Normative Verweisungen5 3 Begriffe und Forme

13、lzeichen .5 4 Koordinatensystem .7 5 Prfverfahren .7 5.1 Messung des Pitch und der Modulationstiefe der Oberflche7 5.1.1 Verwendung eines Tastschnittmessgerts.7 5.1.2 Verwendung eines konfokalen Mikroskops9 5.2 Physische Dicke 12 5.2.1 Kurzbeschreibung des Verfahrens . 12 5.2.2 Messaufbau und Vorber

14、eitung 12 5.3 Krmmungsradius 12 5.3.1 Kurzbeschreibung des Verfahrens . 12 5.3.2 Messanordnung und Prfgerte . 14 5.4 Oberflchenvorbereitung der Mikrolinsenarrays fr die Messung . 16 6 Durchfhrung 16 6.1 Messung von Pitch und Modulationstiefe der Oberflche . 16 6.1.1 Vorbereitende Messungen. 16 6.1.2

15、 Durchfhrung der Messung und Auswertung der Ergebnisse 16 6.2 Messung der physischen Dicke 17 6.3 Messung des Krmmungsradius 17 7 Ergebnisse und Messunsicherheiten . 17 8 Prfbericht. 18 Anhang A (normativ) Messungen mit einem Fizeau-Interferometersystem 19 A.1 Messanordnung und Prfgerte . 19 A.2 Mes

16、sung des Krmmungsradius 20 Anhang B (informativ) Gleichmigkeit des Abstandes im Array 22 B.1 Gleichmigkeit der Arraygeometrie 22 B.2 Theorie . 22 B.3 Gerte. 24 B.4 Durchfhrung 24 Literaturhinweise . 25 EN ISO 14880-4:2006 (D) 3 Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 14880-4:2006) wurde vom Technischen Komi

17、tee ISO/TC 172 Optik und Photonik“ in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee CEN/TC 123 Laser und Photonik“ erarbeitet, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird. Diese Europische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Verffentlichung eines identischen Textes oder dur

18、ch Anerkennung bis Dezember 2006, und etwaige entgegenstehende nationale Normen mssen bis Dezember 2006 zurckgezogen werden. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. CEN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Paten

19、trechte zu identifizieren. EN 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: Prfverfahren fr geome

20、trische Eigenschaften. 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, Italien, Lettland, Litauen, Luxembur

21、g, Malta, Niederlande, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Knigreich und Zypern. Anerkennungsnotiz Der Text von ISO 14880-4:2006 wurde vom CEN als EN ISO 14880-4:2006 ohne irgendeine Abnderung gene

22、hmigt. EN ISO 14880-4:2006 (D) 4 Einleitung Dieser Teil der ISO 14880 legt Verfahren zum Prfen der geometrischen Eigenschaften von Mikrolinsenarrays fest. Beispiele fr Anwendungen von Mikrolinsenarrays schlieen dreidimensionale Displays, Koppeloptiken fr Lichtquellen- und Photoempfnger-Arrays, Optik

23、en zur Steigerung der Lichtausbeute von Flssigkristall-displays und Elemente fr die optische Parallelverarbeitung ein. Der Markt fr Mikrolinsenarrays hat einen Bedarf fr die Vereinbarung der grundlegenden Terminologie und Prfverfahren erzeugt. Eine genormte Terminologie und eine eindeutige Begriffsd

24、efinition werden nicht nur fr die Frderung von Anwendungen bentigt, sondern auch, um Wissenschaftler und Ingenieure zum Austausch von Ideen und neuen Konzepten auf Grundlage eines gemeinsamen Verstndnisses anzuregen. Dieser Teil der ISO 14880 dient dem Zweck der ISO 14880-Normenreihe, die Vergleichb

25、arkeit und Austauschbarkeit von Linsenarrays von verschiedenen Herstellern zu verbessern und die Entwicklung von Technologien, die Mikrolinsenarrays nutzen, voranzutreiben. Die Messung der physikalischen Eigenschaften des Pitch und der Modulationstiefe der Oberflche kann mit einem Tastschnittmessger

26、t und einem kontaktlosen optischen Testsystem vorgenommen werden. Die physische Dicke kann mit einer Messschraube gemessen werden. Die Messvorgnge sind in diesem Teil der ISO 14880 beschrieben. EN ISO 14880-4:2006 (D) 5 1 Anwendungsbereich Dieser Teil der ISO 14880 legt Verfahren zum Prfen der geome

27、trischen Eigenschaften von Mikrolinsen in Mikrolinsenarrays fest. Die Norm gilt fr Mikrolinsenarrays mit sehr kleinen Linsen, die auf einer oder mehreren Oberflchen eines gemeinsamen Substrats angeordnet sind, und fr Gradientenindex-Mikrolinsen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokum

28、ente 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, Optics and photonics Microlens arrays Par

29、t 1: Vocabulary 3 Begriffe und Formelzeichen Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach ISO 14880-1 und die folgenden. ANMERKUNG 1 Die in diesem Teil der ISO 14880 verwendeten Symbole wurden fr die Anwendung auf Mikrolinsenarrays der Eindeutigkeit halber gewhlt, jedoch knnen einige d

30、avon von den fr die Messung der Oberflchentextur gebruchlichen Symbolen abweichen. ANMERKUNG 2 Die Parameter Px, Pyund h werden in diesem Teil der ISO 14880 zur Beschreibung der die Ober-flchenstruktur bestimmenden geometrischen Parameter verwendet. Px, Pysind Abstandsparameter und als Mittelwert de

31、r Lnge des mittleren Profilschnitts, der einen Profilscheitel und das benachbarte Profiltal einschliet, definiert. Der Amplitudenparameter h ist als die mittlere Differenz zwischen dem Scheitel des Linsenprofils und dem Rand definiert. Bild 1 zeigt die geometrischen Eigenschaften von Mikrolinsenarra

32、ys, die zu messen sind. 3.1 Pitch Px, PyAbstand zwischen den Mittelpunkten benachbarter Linsen, der ber das Array vernderlich sein kann und der richtungsabhngig sein wird Siehe Bild 1. ANMERKUNG 1 Der Pitch wird in Millimetern angegeben. ISO 14880-1:2001, Begriff 6.2.1.5 ANMERKUNG 2 Fr ein Tastschni

33、ttmessgert entspricht dies im Allgemeinen RSm, der mittleren Breite der Profil-elemente, berechnet aus Rauheitsprofil (siehe 3.2.2 und 4.3.1 in ISO 4287:1997). 3.2 Modulationstiefe der Oberflche h maximale Differenz (Peak-to-Valley) der Oberflchenhhe Siehe Bild 1. ANMERKUNG 1 Fr eine rein refraktive

34、 Mikrolinse ist dies dasselbe wie der Linsensag. ANMERKUNG 2 Die Modulationstiefe der Oberflche wird in Millimetern angegeben. ISO 14880-1:2001, Begriff 6.2.1.8 ANMERKUNG 3 Fr Tastschnittmessgerte ist dies im Allgemeinen gleich Rz (siehe 4.1.3 in ISO 4287:1997). EN ISO 14880-4:2006 (D) 6 3.3 physisc

35、he Dicke Tcmaximale lokale Dicke des Arrays Siehe Bild 1. ANMERKUNG Die physische Dicke wird in Millimetern angegeben. ISO 14880-1:2001, Begriff 6.2.1.9 3.4 Krmmungsradius RcAbstand vom Scheitelpunkt der Mikrolinse zum Krmmungsmittelpunkt der Linsenoberflche Siehe Bild 1. ANMERKUNG 1 Der Krmmungsrad

36、ius wird in Millimetern angegeben. ISO 14880-1:2001, Begriff 6.1.4 ANMERKUNG 2 Fr rotationssymmetrische Mikrolinsen oder zylindrische Mikrolinsen. Legende 1 Substrat TcPhysische Dicke RcKrmmungsradius PxPyPitch h Modulationstiefe der Oberflche (lens sag“) Bild 1 Geometrische Eigenschaften von Mikrol

37、insenarrays EN ISO 14880-4:2006 (D) 7 4 Koordinatensystem Bei der Messung der geometrischen Eigenschaften eines Mikrolinsenarrays wird ein kartesisches Koordinatensystem, wie in Bild 2 gezeigt, verwendet. In einem rechtshndigen kartesischen Koordinatensatz liegen die x- und die y-Achse in der Substr

38、atebene, und die x-Achse entspricht der Abtastrichtung. Die z-Achse entspricht der vom Material nach auen in das Umgebungsmedium fhrenden Richtung. Legende 1 Substrat 2 Mikrolinse 3 Lichtweg Bild 2 Mikrolinsenarray mit kartesischem Koordinatensystem 5 Prfverfahren 5.1 Messung des Pitch und der Modul

39、ationstiefe der Oberflche 5.1.1 Verwendung eines Tastschnittmessgerts 5.1.1.1 Kurzbeschreibung des Verfahrens Die Anwendung eines Tastschnittmessgerts dient der Bestimmung des Oberflchenprofils des Arrays. Es muss darauf geachtet werden, dass das Profil durch den Mittelpunkt einer jeden Linse verluf

40、t und der Taststift ber den gesamten Messvorgang in Kontakt mit der Oberflche verbleibt. Dies ermglicht die Bestimmung des Pitch und der Modulationstiefe der Oberflche. 5.1.1.2 Messaufbau und Vorbereitung Die Messung der geometrischen Kennwerte eines Mikrolinsenarrays ist im Prinzip hnlich jeglicher

41、 Oberflchenmessung mit einem Taststift. Ein typisches Tastschnittmessgert besteht aus einem Taststift, der in krperlichem Kontakt mit der Oberflche steht, und einem Messwandler (Sensor) zum Umwandeln der vertikalen Bewegung in ein elektrisches Signal. Weitere Komponenten, die in Bild 3 dargestellt s

42、ind, sind: Tastkopf, angetrieben von einem Motor und einem Getriebe, der den Taststift mit einer konstanten Geschwin-digkeit ber die Oberflche fhrt, ein elektronischer Verstrker zum Verstrken des Sensorsignals auf ein brauchbares Niveau, eine Einrichtung zum Aufzeichnen des verstrkten Signals oder e

43、in Rechner zur automatischen Datenerfassung. EN ISO 14880-4:2006 (D) 8 Der Teil des Taststiftes, der mit der Oberflche des Arrays in Berhrung kommt, ist blicherweise eine Diamantspitze mit sorgfltig hergestelltem Profil. Aufgrund ihrer endlichen Gre knnen manche Taststifte nicht in die Tler eindring

44、en und liefern somit eine verzerrte oder gefilterte Messung der Oberflche. Der Effekt der Taststiftkrfte kann einen wesentlichen Einfluss auf die Messergebnisse haben. Eine zu hohe Kraft kann eine Beschdigung der Oberflche verursachen. Ist die Kraft zu gering, verbleibt der Taststift nicht zuverlssi

45、g in Kontakt mit der Oberflche. Das Taststiftgert muss in einer Umgebung angewendet werden, die so frei wie mglich von Staub, Vibrationen und direktem Sonnenlicht ist, und an einem Ort, an dem die Umgebungstemperatur im Bereich von 20 C 5 C (mit einer kondensationsfreien Feuchte unterhalb 70 % relat

46、iver Feuchte) aufrechterhalten werden kann. Jegliche grobe Verunreinigung auf der Instrumentoberflche ist zu entfernen, vorzugsweise durch Anblasen der Oberflche mit gefilterter Luft. Jegliches l oder Fett kann mit einem geeigneten Lse-mittel entfernt werden. Fr das Prfen unter ungnstigeren Bedingun

47、gen mssen entsprechende berlegungen angestellt werden. Legende 1 Grundplatte 2 Befestigung 3 Prfling (Mikrolinse) 4 Taststift 5 Abtaster (Messwertgeber) 6 Messschleife 7 Stnder 8 Antriebseinheit Bild 3 Bauteile eines typischen Tastschnittmessgertes Die elektrische Einheit am Tastschnittmessgert muss

48、 mindestens eine Stunde vor Durchfhrung von Messungen eingeschaltet werden. Dadurch wird dem Messgert Zeit zum Stabilisieren gegeben (die Herstelleranweisungen geben blicherweise eine Mindestzeit fr die Stabilisierung eines bestimmten Messgerts an). Die Kalibrierung des Messgerts vor der Messung ist

49、 uerst wichtig. Vor Durchfhrung der Kalibrierung sollte der Taststift auf Anzeichen von Abnutzung oder Beschdigung untersucht werden. Eine beschdigte Taststiftspitze kann zu ernsthaften Fehlern fhren. EN ISO 14880-4:2006 (D) 9 Nach der Messung des Referenzkrpers muss der angezeigte Wert mit dem zum Prfobjekt gehrigen We