Optics and photonics -- Microlens arrays

This document defines terms for microlens arrays. It applies to arrays of very small lenses formed inside or on one or more surfaces of a common substrate. This document also applies to systems of microlens arrays.

Optique et photonique -- Réseaux de microlentilles

Le présent document définit les termes relatifs aux réseaux de microlentilles. Il s'applique aux réseaux de trčs petites lentilles formées ŕ l'intérieur ou sur une ou plusieurs surfaces d'un substrat commun. Le présent document s'applique également aux systčmes de réseaux de microlentilles.

General Information

Status
Published
Publication Date
06-Jun-2019
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
10-May-2019
Completion Date
07-Jun-2019
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ISO 14880-1:2019 - Optics and photonics -- Microlens arrays
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ISO 14880-1:2019 - Optique et photonique -- Réseaux de microlentilles
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14880-1
Third edition
2019-06
Optics and photonics — Microlens
arrays —
Part 1:
Vocabulary
Optique et photonique — Réseaux de microlentilles —
Partie 1: Vocabulaire
Reference number
ISO 14880-1:2019(E)
ISO 2019
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 14880-1:2019(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2019

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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 14880-1:2019(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

3.1 Symbols and units of measure ................................................................................................................................................... 2

3.2 Basic definitions of microlens and microlens array ................................................................................................ 2

3.3 General terms and definitions ................................................................................................................................................... 3

3.4 Terms relating to properties of the microlens array .............................................................................................. 6

3.4.1 Geometrical properties .............................................................................................................................................. 6

3.4.2 Optical properties ........................................................................................................................................................... 7

4 Coordinate system .............................................................................................................................................................................................. 8

5 Properties of individual lenses .............................................................................................................................................................. 9

Annex A (informative) Microlens array applications (1) — Telecommunications ............................................11

Annex B (informative) Microlens array applications (2) — Image sensor arrays ..............................................12

Annex C (informative) Microlens array applications (3) — LCD projection panels .........................................13

Annex D (informative) Microlens array applications (4) — Wavefront sensors ..................................................14

Annex E (informative) Microlens array applications (5) — Stereo displays ............................................................17

Annex F (informative) Microlens array applications (6) — 3D imaging and light-field cameras ......18

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................20

© ISO 2019 – All rights reserved iii
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ISO 14880-1:2019(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso

.org/iso/foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and Photonics, Subcommittee

SC 9, Laser and electro-optical systems.

This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 14880-1:2016), which has been

technically revised.
A list of all parts in the ISO 14880 series can be found on the ISO website.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 14880-1:2019(E)
Introduction

The expanded market in microlens arrays has generated a need to agree on basic terms and definitions

for microlens arrays and systems and this document aims to satisfy that need.

This document aims to improve the compatibility and interchangeability of lens arrays from different

suppliers and to enhance the development of technology using microlens arrays.
[1]

Microoptics and microlens arrays are found in many modern optical devices . They are used as coupling

optics for detector arrays, the digital camera being an example of a mass market application. They are

used to enhance the optical performance of liquid crystal displays, to couple arrays of light sources

and to direct illumination for example in 2D and 3D television, mobile phone and portable computer

displays. Microlens arrays are used in wavefront sensors for optical metrology and astronomy, lightfield

sensors for three–dimensional photography and microscopy and in optical parallel processor elements.

Multiple arrays of microlenses can be assembled to form optical systems such as optical condensers,

[2][3]

controlled diffusers and superlenses . Furthermore, arrays of microoptical elements such as

[4][5]

micro-prisms and micro-mirrors are used .Examples of some of these applications are described in

Annexes A to F.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 14880-1:2019(E)
Optics and photonics — Microlens arrays —
Part 1:
Vocabulary
1 Scope

This document defines terms for microlens arrays. It applies to arrays of very small lenses formed

inside or on one or more surfaces of a common substrate. This document also applies to systems of

microlens arrays.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/

NOTE 1 The coordinate system used for the description of the microlenses can be found in Figure 1. The

description of the coordinate system and its application can be found in Clause 4.

Key
1 substrate
2 microlenses
Figure 1 — Microlens array with Cartesian coordinate system
© ISO 2019 – All rights reserved 1
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ISO 14880-1:2019(E)

NOTE 2 Five common types of microlenses are illustrated in Figure 5, and described in Clause 5.

NOTE 3 For common microlens array applications, see Annexes A to F.
3.1 Symbols and units of measure
Table 1 lists symbols and units which are used in this document.
Table 1 — Symbols and units of measure
Symbol Unit Term
A mm diffraction-limited optical aperture
A mm geometric aperture
a , a mm lens radius
1 2
2a , 2a mm lens width
1 2
D mm lens density
h mm surface modulation depth
L , L mm edge lengths of substrate
1 2
NA none numerical aperture
NA none diffraction-limited numerical aperture
NA none geometric numerical aperture
n(x, y, z) none refractive index
n none refractive index at the centre of the lens
P , P mm pitch
x y
f mm effective back focal length
E,b
f mm effective front focal length
E,f
R mm radius of curvature
S , S , S mm coordinates of focal spot position
x y z
ΔS , ΔS , ΔS mm focal spot position shift
x y z
T mm thickness of substrate
T mm physical thickness
w , w µm focal spot size
x y
x, y, z mm coordinates of lens aperture centre position
Θ degree acceptance angle
parts of
Φ wavefront aberration
rms
wavelength
λ nm wavelength
v none effective Abbe-number
eff
3.2 Basic definitions of microlens and microlens array
3.2.1
microlens

lens in an array with an aperture of less than a few millimetres including lenses which work by

refraction at the surface, refraction in the bulk of the substrate, diffraction or a combination of these

Note 1 to entry: The microlens can have a variety of aperture shapes: circular, hexagonal or rectangular for

example. The surface of the lens can be flat, convex or concave.
2 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 14880-1:2019(E)
3.2.2
microlens array
regular arrangement of microlenses on/in a single substrate

Note 1 to entry: Irregular or structured arrays are sometimes used, for example, in beam shaping, diffusion, and

homogenization.
3.3 General terms and definitions
3.3.1
effective front focal length
E,f

distance from the vertex of the microlens to the position of the focus given by finding the maximum of

the power density distribution when collimated radiation is incident from the back of the substrate

Note 1 to entry: The effective front focal length can differ from the paraxial front focal length in the case of

aberrated lenses.

Note 2 to entry: The effective front focal length is different from the classical effective focal length since it is

measured from the lens vertex.
3.3.2
effective back focal length
E,b

distance from the back surface of the substrate or the vertex of the microlens to the position of the focal

point, when collimated radiation is incident from the lens side of the substrate

Note 1 to entry: The effective back focal length can differ from the paraxial back focal length in the case of

aberrated lenses.

Note 2 to entry: In case the microlens or microlenses are formed on both sides of the substrate, “effective back

focal length” is defined from the vertex of the microlens to the position of the focal point.

3.3.3
radius of curvature

distance from the vertex of the microlens to the centre of curvature of the lens surface

Note 1 to entry: The radius of curvature is expressed in millimetres.
3.3.4
wavefront aberration
rms

root mean square of deviation of the wavefront from an ideal spherical or other wavefront

Note 1 to entry: The wavefront aberration is expressed in parts of the wavelength, λ.

3.3.5.1
chromatic aberration
change of the focal length with wavelength

Note 1 to entry: Chromatic aberration is characterized by the effective Abbe-number, which is given by:

f λ
v =
eff
ffλλ
() ()

where the values of λ , λ and λ are specified in order to correspond to current practice in optical lens design.

1 2 3
The effective Abbe-number is dimensionless.
© ISO 2019 – All rights reserved 3
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ISO 14880-1:2019(E)

Note 2 to entry: At optical wavelengths the C line (656,3 nm) as λ3, d line (587,56 nm) as λ2, F line (486,1 nm) as

λ1 are generally used. However, other wavelengths such as the infrared spectrum can be used where appropriate,

provided that λ < λ < λ .
1 2 3
3.3.5.2
achromatic microlens array
microlens array designed to limit the effects of chromatic aberration

Note 1 to entry: Achromatic microlens arrays are generally corrected to bring radiation of two wavelengths into

focus in the same plane, for example, red and blue light or infrared wavelengths where appropriate.

3.3.6.1
aperture shape

shape which is specified as square, circular, hexagonal, circular sector or other geometric shape

Note 1 to entry: For non-regular shapes, the vertices of the microlens aperture are to be defined by coordinates,

Xa , Ya , where j is the microlens number index and k is the vertex number index.

jk jk
3.3.6.2
geometric aperture

area in which the optical radiation passing through it is deviated towards the focused image and

contributes to it

Note 1 to entry: For graded index microlenses where no obvious boundary exists, the edge is the locus of points

at which the change of index is 10 % of the maximum value.
Note 2 to entry: The geometric aperture is expressed in square millimetres.
3.3.6.3
lens width
2a , 2a
1 2

width of the microlens on the substrate defined by the geometric aperture of the microlens

Note 1 to entry: The widths are determined by measuring the longest distance (2a ) and the shortest distance

(2a ) between the lens edges as shown in Figure 2. If the lens is circular symmetric, then the term diameter can

be used.
Note 2 to entry: Lens widths are expressed in millimetres.

Note 3 to entry: The geometric aperture of the microlens can be given by a variety of shapes such as circular,

rectangular, elliptical and so on.
3.3.6.4
diffraction-limited optical aperture

area within which the peak-to-valley wavefront aberrations are less than one quarter of the wavelength

of the radiation with which it is tested

Note 1 to entry: The diffraction-limited optical aperture is expressed in square millimetres.

3.3.6.5
geometrical numerical aperture
sine of half the angle subtended by the aperture of the lens at the focal point
3.3.6.6
diffraction-limited numerical aperture

sine of half the angle subtended by the diffraction limited optical aperture of the lens at the focal point

4 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 14880-1:2019(E)
3.3.7
focal ratio
ratio of the focal length to the lens width of the geometrical aperture
Note 1 to entry: The focal ratio is equivalent to the practical f-number.
3.3.8
imaging quality

quality of the microlens which is determined by Modulation Transfer Function (MTF) according to

ISO 15529 or the Strehl ratio

Note 1 to entry: The imaging quality should be measured in the conjugates in which the microlenses are to be

used and preferably for a range of angles of incidence.
3.3.9
focal spot size
w , w
x y

half width in the x direction and y direction, respectively, at which power density is decreased to the 1/

e irradiance levels at the practical focus point when the microlens is irradiated with a uniform plane

wavefront
Note 1 to entry: Focal spot sizes are expressed in micrometres.
3.3.10
lenticular microlens array
array of cylindrical microlenses

Note 1 to entry: Historically the term lenticular means lens-shaped, but in practice it is used to describe

cylindrical lenses.
3.3.11
beam homogenizer

one or more microlens arrays designed to shape the intensity distribution of an incident wavefront

3.3.12
structured microlens array

microlens array with regular or random geometry designed to shape an incident wavefront, often used

for applications with a broad range of wavelengths
3.3.13
condenser array

dual array of cylindrical or spherical microlenses designed to illuminate a large field at a relatively

short working distance

Note 1 to entry: For convenience, the dual arrays can be formed either side of a single substrate.

3.3.14
Gabor superlens

optical system formed from a pair of afocal microlens arrays which can have different periods and

focal lengths

Note 1 to entry: The Gabor superlens is able to produce “integral” images which are very different from those

produced by conventional lenses.
© ISO 2019 – All rights reserved 5
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ISO 14880-1:2019(E)
3.4 Terms relating to properties of the microlens array
3.4.1 Geometrical properties
3.4.1.1
structure of the microlens array

geometrical arrangement of the individual microlenses and feature of the substrate

Note 1 to entry: There are generally two types of arrangements: regular and irregular. Regular can be

rectangular, hexagonal or polar regardless of the overlapping of microlenses on the substrate. The specification

has to completely describe the arrangement for the microlens array. The lens array positions X , Y and aperture

j j

vertex coordinates are used to define this structure. For regular structures, only the spacing and geometry are

to be defined.
3.4.1.2
lens aperture centre position
x,y,z
coordinates of the location of the centre of a given lens in the array

Note 1 to entry: The index j may be added as needed to identify a particular lens number.

Note 2 to entry: The coordinates of the lens aperture centre position are expressed i

...

NORME ISO
INTERNATIONALE 14880-1
Troisième édition
2019-06
Optique et photonique — Réseaux de
microlentilles —
Partie 1:
Vocabulaire
Optics and photonics — Microlens arrays —
Part 1: Vocabulary
Numéro de référence
ISO 14880-1:2019(F)
ISO 2019
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 14880-1:2019(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2019

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
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Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO 14880-1:2019(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

3.1 Symboles et unités de mesure ................................................................................................................................................... 2

3.2 Définitions de base de la microlentille et du réseau de microlentilles ................................................... 3

3.3 Termes et définitions générales ............................................................................................................................................... 3

3.4 Termes relatifs aux propriétés du réseau de microlentilles ............................................................................ 6

3.4.1 Propriétés géométriques .......................................................................................................................................... 6

3.4.2 Propriétés optiques ....................................................................................................................................................... 8

4 Système de coordonnées .............................................................................................................................................................................. 8

5 Propriétés des lentilles individuelles ............................................................................................................................................. 9

Annexe A (informative) Applications d’un réseau de microlentilles (1) — Télécommunications ....11

Annexe B (informative) Applications d’un réseau de microlentilles (2) — Réseaux de

capteurs d’image ...............................................................................................................................................................................................12

Annexe C (informative) Applications d’un réseaux de microlentilles (3) — Panneau de

projection LCD ......................................................................................................................................................................................................13

Annexe D (informative) Applications d‘un réseau de microlentilles (4) — Capteurs de

front d’onde ............................................................................................................................................................................................................14

Annexe E (informative) Applications d’un réseau de microlentilles (5) — Écrans stéréo ........................17

Annexe F (informative) Applications d’un réseau de microlentilles (6) — Appareils photo

d’imagerie en 3D et à champs lumineux ...................................................................................................................................18

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................20

© ISO 2019 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 14880-1:2019(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.

L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/directives).

L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 172, Optique et photonique, Sous-

comité SC 9, Lasers et systèmes électro-optiques.

Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 14880-1:2016), qui a fait l'objet

d'une révision technique.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 14880 se trouve sur le site web de l’ISO.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 14880-1:2019(F)
Introduction

L'expansion du marché des réseaux de microlentilles a créé un besoin de convenir des termes de base et

des définitions se rapportant aux réseaux de microlentilles et aux systèmes et le présent document vise

à répondre à ce besoin.

Le présent document vise à améliorer la compatibilité et l'interchangeabilité des réseaux de lentilles de

différents fournisseurs et à favoriser le développement de la technologie des réseaux de microlentilles.

La micro-optique et les réseaux de microlentilles sont présents dans de nombreux dispositifs optiques

[1]

modernes . Ils sont utilisés comme optique de couplage dans les réseaux de détecteurs, l’appareil

photo numérique étant un exemple d’application sur le marché de masse. Ils servent à améliorer les

performances optiques des écrans à cristaux liquides, à coupler des réseaux de sources lumineuses et

à orienter l’éclairage, par exemple dans les écrans de télévisions en 2D et en 3D, de téléphones mobiles

et d’ordinateurs portables. Les réseaux de microlentilles sont utilisés dans les capteurs de front d’onde

en métrologie optique et en astronomie, dans les capteurs de champs lumineux dans le domaine de

la photographie et de la microscopie tridimensionnelles, ainsi que dans les éléments optiques des

processeurs parallèles.

Plusieurs réseaux de microlentilles peuvent être assemblés pour former des systèmes optiques, comme

[2][3]

les condenseurs optiques, les diffuseurs contrôlés et les superlentilles . Des réseaux d’éléments

[4][5]

de micro-optique, tels que les micro-prismes et les micro-miroirs, sont également utilisés . Des

exemples de certaines de ces applications sont décrits dans les Annexe A à F.
© ISO 2019 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 14880-1:2019(F)
Optique et photonique — Réseaux de microlentilles —
Partie 1:
Vocabulaire
1 Domaine d’application

Le présent document définit les termes relatifs aux réseaux de microlentilles. Il s'applique aux réseaux

de très petites lentilles formées à l'intérieur ou sur une ou plusieurs surfaces d'un substrat commun. Le

présent document s'applique également aux systèmes de réseaux de microlentilles.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse http: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/

NOTE 1 Le système de coordonnées utilisé pour la description des microlentilles est donné à la Figure 1. La

description du système de coordonnées et son application sont donnés à l’Article 4.

© ISO 2019 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 14880-1:2019(F)
Légende
1 substrat
2 microlentilles
Figure 1 — Réseau de microlentilles avec système de coordonnées cartésiennes

NOTE 2 Cinq types courants de microlentilles sont illustrées à la Figure 5 et décrites dans l'Article 5.

NOTE 3 Pour les applications courantes des réseaux de microlentilles, voir les Annexes A à F.

3.1 Symboles et unités de mesure
Le Tableau 1 énumère les symboles et unités utilisés dans le présent document.
Tableau 1 — Symboles et unités de mesure
Symbole Unité Terme
A mm ouverture optique limitée par la diffraction
A mm ouverture géométrique
, mm rayon de la lentille
a1 a2
, mm largeur de la lentille
2a1 2a2
D mm densité des lentilles
h mm profondeur de modulation de surface
L , L mm longueurs des bords du substrat
1 2
NA néant ouverture numérique
NA néant ouverture numérique limitée par la diffraction
NA néant ouverture numérique géométrique
n(x, y, z) néant indice de réfraction
n néant indice de réfraction au centre de la lentille
P , P mm Pas
x y
f mm longueur focale arrière pratique
E,b
f mm longueur focale frontale pratique
E,f
R mm rayon de courbure
2 © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO 14880-1:2019(F)
Tableau 1 (suite)
Symbole Unité Terme
S , S , S mm coordonnées de la position du point focal
x y z
ΔS , ΔS , ΔS mm décalage de la position du point focal
x y z
T mm épaisseur du substrat
T mm épaisseur physique
w , w µm taille du point focal
x y
coordonnées de la position du centre de l’ouverture de la
x, y, z mm
lentille
Θ degré angle d’acceptance
parties de lon-
Φ aberration du front d’onde
rms
gueur d’onde
λ nm longueur d’onde
v néant nombre d’Abbe effectif
eff
3.2 Définitions de base de la microlentille et du réseau de microlentilles
3.2.1
microlentille

lentille d’une ouverture inférieure à quelques millimètres, constituant un élément d’un réseau

comprenant des lentilles qui travaillent par réfraction à la surface, par réfraction dans la masse du

substrat, par diffraction, ou une combinaison de ces dernières

Note 1 à l'article: La microlentille peut présenter différentes formes d’ouverture: circulaire, hexagonale ou

rectangulaire par exemple. La surface de la lentille peut être plate, convexe ou concave.

3.2.2
réseau de microlentilles
disposition régulière de microlentilles sur un substrat unique

Note 1 à l'article: Des réseaux irréguliers ou structurés sont parfois utilisés, par exemple pour la mise en forme

de faisceau, la diffusion et l’homogénéisation.
3.3 Termes et définitions générales
3.3.1
longueur focale frontale pratique
E,f

distance séparant le vertex de la microlentille de la position du foyer, donnée par le biais de la

détermination du maximum de la distribution de la densité de puissance lorsque le rayonnement

collimaté est incident à partir de l’arrière du substrat

Note 1 à l'article: La longueur focale frontale pratique peut différer de la longueur focale frontale paraxiale dans

le cas des lentilles avec aberrations.

Note 2 à l'article: La longueur focale frontale pratique est différente de la longueur focale pratique classique étant

donné qu’elle est mesurée à partir du vertex de la lentille.
3.3.2
longueur focale arrière pratique
E,b

distance séparant la surface arrière du substrat ou le vertex des microlentilles de la position du point

focal, lorsque le rayonnement collimaté est incident à partir du côté lentille du substrat

Note 1 à l'article: La longueur focale arrière pratique peut différer de la longueur focale arrière paraxiale dans le

cas des lentilles avec aberrations.
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Note 2 à l'article: Dans le cas où la microlentille ou les microlentilles sont formées sur les deux côtés du substrat,

“la longueur focale arrière efficace” est définie du sommet de la microlentille à la position du point focal.

3.3.3
rayon de courbure

distance séparant le vertex de la microlentille du centre de courbure de la surface de la lentille

Note 1 à l'article: Le rayon de courbure est exprimé en millimètres.
3.3.4
aberration du front d’onde
rms

moyenne quadratique de l’écart du front d’onde par rapport à un front d’onde sphérique idéal ou autre

Note 1 à l'article: L’aberration du front d’onde est exprimée en parties de longueur d’onde, λ.

3.3.5.1
aberration chromatique
modification de la longueur focale avec la longueur d’onde

Note 1 à l'article: L’aberration chromatique est caractérisée par le nombre d’Abbe effectif, qui est donné par:

f λ
v =
eff
ffλλ
() ()

où les valeurs de λ , λ et λ sont spécifiées de façon à correspondre aux pratiques courantes dans la conception

1 2 3
de lentilles optiques Le nombre d'Abbe effectif est sans dimension.

Note 2 à l'article: Aux longueurs d’onde optiques, la ligne C (656,3 nm) en tant que λ , la ligne D (587,56 nm)

en tant que λ , la ligne F (486,1 nm) en tant que λ sont généralement utilisées. Cependant, d’autres longueurs

2 1

d’onde, telles que le spectre infrarouge, peuvent être utilisées le cas échéant, à condition que λ < λ < λ .

1 2 3
3.3.5.2
réseau de microlentilles achromatiques

réseau de microlentilles conçu pour limiter les effets de l’aberration chromatique

Note 1 à l'article: Les réseaux de microlentilles achromatiques sont généralement corrigés pour focaliser le

rayonnement de deux longueurs d’onde dans le même plan, par exemple la lumière rouge et la lumière bleue ou

les longueurs d’onde dans l’infrarouge, le cas échéant.
3.3.6.1
forme de l’ouverture

forme qui est spécifiée comme carrée, circulaire, hexagonale, à secteur circulaire ou toute autre forme

géométrique

Note 1 à l'article: Pour les formes non régulières, il convient que le vertex des ouvertures de microlentille soit défini

par les coordonnées, Xa , Ya , où j est l’indice numérique de la microlentille et k l’indice numérique du vertex.

jk jk
3.3.6.2
ouverture géométrique

zone dans laquelle le rayonnement optique qui la traverse est dévié vers l’image focalisée et y contribue

Note 1 à l'article: Pour les microlentilles à gradient d’indice, qui ne présentent aucune limite évidente, le bord est

le locus des points au niveau duquel le changement d’indice est de 10 % de la valeur maximale.

Note 2 à l'article: L’ouverture géométrique est exprimée en millimètres carrés.
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3.3.6.3
largeur de la lentille
2a , 2a
1 2

largeur des microlentilles sur le substrat définie par l’ouverture géométrique de la microlentille

Note 1 à l'article: Les largeurs sont déterminées en mesurant la distance la plus longue (2a ) et la distance la plus

courte (2a ) entre les bords de la lentille, comme indiqué à Figure 2. Si la lentille est à symétrie de révolution,

alors le terme diamètre peut être utilisé.
Note 2 à l'article: Les largeurs de lentille sont exprimées en millimètres.

Note 3 à l'article: L'ouverture géométrique de la microlentille peut être donnée par une variété de formes telles

que circulaire, rectangulaire, elliptique, etc.
3.3.6.4
ouverture optique limitée par la diffraction

zone à l’intérieur de laquelle les aberrations du front d’onde pic-vallée sont inférieures au quart de la

longueur d’onde du rayonnement avec lequel elle est soumise à l’essai

Note 1 à l'article: L’ouverture optique limitée par la diffraction est exprimée en millimètres carrés.

3.3.6.5
ouverture numérique géométrique

sinus de la moitié de l’angle sous-tendu par l’ouverture de la lentille, au niveau du point focal

3.3.6.6
ouverture numérique limitée par la diffraction

sinus de la moitié de l’angle sous-tendu par l’ouverture optique limitée par la diffraction de la lentille, au

niveau du point focal
3.3.7
rapport focal pratique
rapport de la longueur focale pratique à la largeur de l’ouverture géométrique

Note 1 à l'article: Le rapport focal pratique est l’équivalent de l’ouverture numérique pratique f.

3.3.8
qualité d’imagerie

qualité de la microlentille, déterminée par la fonction de transfert de modulation (MTF) selon

l’ISO 15529 ou par le rapport de Strehl

Note 1 à l'article: Il convient de mesurer la qualité d’imagerie dans les points conjugués au niveau desquels les

microlentilles sont utilisées et de préférence pour une gamme d’angles d’incidence.

3.3.9
taille du point focal
w , w
x y

demi-largeur, respectivement dans les directions x et y, où la densité de puissance est diminuée de 1/e

au point focal pratique lorsque la microlentille est irradiée avec un front d’onde plan uniforme

Note 1 à l'article: Les tailles du point focal sont exprimées en micromètres.
3.3.10
réseau de microlentilles lenticulaire
réseau de microlentilles cylindriques

Note 1 à l'article: Historiquement, le terme lenticulaire signifie une forme de lentille, mais en pratique il est utilisé

pour décrire des lentilles cylindriques.
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3.3.11
homogénéisateur de faisceau

un ou plusieurs réseaux de microlentilles conçus pour modeler la distribution de l’intensité d’un front

d’onde incident
3.3.12
réseau de microlentilles structuré

réseau de microlentilles de géométrie régulière ou aléatoire conçu pour modeler un front d’onde

incident, souvent utilisé pour des applications avec une gamme étendue de longueurs d’onde

3.3.13
matrice de condensateurs

double réseau de microlentilles cylindriques ou sphériques conçu pour éclairer un large champ à une

distance de travail relativement courte

Note 1 à l'article: Pour des raisons pratiques, les matrices doubles peuvent être formées sur les deux faces d’un

substrat unique.
3.3.14
superlentille de Gabor

système optique constitué d’une paire de réseaux de microlentilles afocales qui peuvent avoir des

périodes et longueurs focales différentes

Note 1 à l'article: La superlentille de Gabor permet de produire des images «intégrales» qui sont très différentes

de celles produites par les lentilles conventionnelles.
3.4 Termes relatifs aux propriétés du réseau de microlentilles
3.4.1 Propriétés géométriques
3.4.1.1
structure du réseau de microlentilles

disposition géométrique des microlentilles individuelles et caractéristiques du substrat

Note 1 à l'article: Il y a généralement deux types de disposition: régulière et irrégulière. La disposition régulière

peut être rectangulaire, hexagonale ou polaire, abstraction faite du chevauchement des microlentilles sur le

substrat. Il convient que la spécification soit suffisante pour décrire de façon globale la disposition du réseau de

microlentilles. Les positions X , Y du réseau de lentilles et les coordonnées du vertex de l’ouverture sont utilisées

j j

pour définir cette structure. Pour les structures régulières, seuls l’espacement et la géométrie doivent être

définis.
3.4.1.2
position du centre de l’ouverture de la lentille
x,y,z
coordonnées de la
...

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