ISO 14880-4:2024
(Main)Optics and photonics — Microlens arrays — Part 4: Test methods for geometrical properties
Optics and photonics — Microlens arrays — Part 4: Test methods for geometrical properties
This document specifies methods for testing geometrical properties of microlenses in microlens arrays. It is applicable to microlens arrays with very small lenses formed on one or more surfaces of a common substrate and to graded-index microlenses.
Optique et photonique — Réseaux de microlentilles — Partie 4: Méthodes d'essai pour les propriétés géométriques
L'ISO 14880-4:2006 spécifie des méthodes d'essai pour les propriétés géométriques des microlentilles dans les réseaux de microlentilles. Elle s'applique aux réseaux de microlentilles avec de très petites lentilles qui composent une ou plusieurs surfaces d'un substrat commun et aux microlentilles à gradient d'indice.
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ISO 14880-4
Second edition
Optics and photonics — Microlens
2024-11
arrays —
Part 4:
Test methods for geometrical
properties
Optique et photonique — Réseaux de microlentilles —
Partie 4: Méthodes d'essai pour les propriétés géométriques
Reference number
© ISO 2024
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Coordinate system . 3
5 Test methods . 3
5.1 Pitch and surface modulation depth measurement .3
5.1.1 Use of stylus instrument .3
5.1.2 Use of confocal microscope .5
5.2 Physical thickness.8
5.2.1 Principle .8
5.2.2 Set-up and preparation .8
5.3 Radius of curvature.8
5.3.1 Principle .8
5.3.2 Measurement arrangement and test equipment .9
5.4 Surface preparation of microlens array for measurement .11
6 Procedure .11
6.1 Measurement of pitch and surface modulation depth (lens sag) .11
6.1.1 Preliminary measurements.11
6.2 Making measurements and interpreting the results .11
6.3 Measurement of physical thickness . 12
6.4 Measurement of radius of curvature . 12
7 Results and uncertainties .12
8 Test report .13
Annex A (informative) Measurement with a Fizeau interferometer system . 14
Annex B (informative) Uniformity of array spacing . 17
Bibliography .20
iii
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 document 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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
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, in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN)
Technical Committee CEN/TC 123, Lasers and photonics, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 14880-4:2006), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— Introduction revised;
— Updated the references to terms defined in 14880-1;
— Figure 8 replaced;
— References updated.
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
Introduction
Examples of applications for microlens arrays include three-dimensional displays, coupling optics associated
with arrayed light sources and photo-detectors, enhanced optics for liquid crystal displays, and optical
parallel processor elements.
The market in microlens arrays has generated a need for agreement on basic terminology and test methods.
Standard terminology and clear definitions are needed not only to promote applications but also to
encourage scientists and engineers to exchange ideas and new concepts based on common understanding.
This document contributes to the purpose of the series of ISO 14880 standards, which is to improve the
compatibility and interchangeability of lens arrays from different suppliers and to enhance development of
the technology using microlens arrays.
Characteristic parameters are defined and examples of applications given in ISO 14880-1. It has been
completed by a set of three other International Standards, i.e. ISO 14880-2, ISO 14880-3 and ISO 14880-4.
The measurement of physical characteristics of pitch and surface modulation depth can be made using
a stylus instrument and non-contact optical probe system. Physical thickness can be measured with a
micrometer. The measurement processes are described in the body of this document.
v
International Standard ISO 14880-4:2024(en)
Optics and photonics — Microlens arrays —
Part 4:
Test methods for geometrical properties
1 Scope
This document specifies methods for testing geometrical properties of microlenses in microlens arrays. It is
applicable to microlens arrays with very small lenses formed on one or more surfaces of a common substrate
and to graded-index microlenses.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 14880-1, Optics and photonics — Microlens arrays — Part 1: Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 14880-1 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
NOTE 1 The symbols adopted for this document are chosen for clarity in this application to microlens arrays but
some may not be those commonly used for surface texture measurement.
NOTE 2 The parameters P , P and h are used in this document to describe geometrical parameters encountered in
x y
the measurement of surface texture. P , P are spacing parameters and are defined as the average value of the length
x y
of the mean line section containing a profile peak and adjacent valley. An amplitude parameter, h, is defined as the
average difference between peak of the lens profile and the rim. Figure 1 illustrates the geometrical properties of
microlens arrays which are to be measured.
3.1
pitch
P , P
x y
distance between the centres of adjacent lenses which may vary across the array and will vary with direction
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: The pitch is expressed in millimetres.
[SOURCE: ISO 14880-1:2019, 3.4.1.5]
Note 3 to entry: For a stylus instrument this will generally equate to the mean width of the profile elements, Rsm,
calculated from the roughness profile (see ISO 21920-2:2021, 3.1.14.3).
3.2
surface modulation depth
h
peak-to-valley variation of the surface height
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: For a purely refractive microlens, this will be the same as the lens sag.
Note 3 to entry: The surface modulation depth is expressed in millimetres.
[SOURCE: ISO 14880-1:2019, 3.4.1.8]
Note 4 to entry: For stylus instruments this will generally equate to Rz (see ISO 21920-2:2021, 3.1.14.3).
3.3
physical thickness
T
c
maximum local thickness of the array
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: The physical thickness is expressed in millimetres.
[SOURCE: ISO 14880-1:2019, 3.4.1.9]
3.4
radius of curvature
R
c
distance from the vertex of the microlens to the centre of curvature of the lens surface
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: The radius of curvature is expressed in millimetres.
[SOURCE: ISO 14880-1:2019, 3.3.3]
Note 3 to entry: For rotationally invariant microlenses or cylindrical microlenses.
Key
1 substrate
T physical thickness
c
R radius of curvature
c
P , P pitch
x y
h surface modulation depth (lens sag)
Figure 1 — Geometrical parameters of microlens arrays
...
Norme
internationale
ISO 14880-4
Deuxième édition
Optique et photonique — Réseaux
2024-11
de microlentilles —
Partie 4:
Méthodes d'essai pour les
propriétés géométriques
Optics and photonics — Microlens arrays —
Part 4: Test methods for geometrical properties
Numéro de référence
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© ISO 2024
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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.
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Tél.: +41 22 749 01 11
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Système de coordonnées . 3
5 Méthodes d’essai . 4
5.1 Mesurage du pas et de la profondeur de modulation de surface .4
5.1.1 Utilisation d'un instrument à palpeur .4
5.1.2 Utilisation d'un microscope confocal .6
5.2 Épaisseur physique .8
5.2.1 Principe.8
5.2.2 Installation et préparation .8
5.3 Rayon de courbure .8
5.3.1 Principe.8
5.3.2 Disposition pour le mesurage et matériel d'essai .9
5.4 Préparation de la surface du réseau de microlentilles pour le mesurage .11
6 Mode opératoire .11
6.1 Mesurage du pas et de la profondeur de modulation de surface (point bas) .11
6.1.1 Mesurages préliminaires .11
6.2 Réalisation des mesurages et interprétation des résultats . 12
6.3 Mesurage de l'épaisseur physique . 12
6.4 Mesurage du rayon de courbure . 12
7 Résultats et incertitudes .12
8 Rapport d’essai .13
Annexe A (informative) Mesurage avec un système d'interféromètre de Fizeau .15
Annexe B (informative) Uniformité de l'espacement du réseau .18
Bibliographie .21
iii
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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
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 www.iso.org/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, en collaboration avec le comité technique CEN/TC 123, Lasers et
photonique, du Comité européen de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique
entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 14880-4:2006) qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— l’introduction a été révisée;
— les références aux termes définis dans le document 14880-1 ont été mis à jour;
— la Figure 8 a été remplacée;
— les références ont été mises à jour.
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/members.html
iv
Introduction
Parmi les exemples d'applications des réseaux de microlentilles figurent les affichages tridimensionnels,
l'optique de couplage associée aux sources lumineuses en réseau et aux photo-détecteurs, l'optique améliorée
pour les affichages à cristaux liquides et les éléments optiques des processeurs parallèles.
Le marché des réseaux de microlentilles a créé un besoin d'accord sur la terminologie de base et sur les
méthodes. Une terminologie normalisée et des définitions claires sont nécessaires non seulement pour
promouvoir les applications mais également pour encourager les scientifiques et les ingénieurs à échanger
des idées et de nouveaux concepts basés sur une compréhension commune.
Le présent document contribue à l'objectif de la série de normes ISO 14880 qui est d'améliorer la compatibilité
et l'interchangeabilité des réseaux de lentilles provenant de différents fournisseurs et de renforcer le
développement de la technologie utilisant des réseaux de microlentilles.
Les paramètres caractéristiques sont définis et des exemples d’applications sont donnés dans l’ISO 14880-1.
Il a été complété par un jeu de trois Normes internationales, c’est-à-dire l’ISO 14880-2, l’ISO 14880-3 et
l’ISO 14880-4.
La mesurage des caractéristiques physiques du pas et de la profondeur de modulation de la surface peut être
effectué à l'aide d'un instrument à stylet et d'un système de sonde optique sans contact. L'épaisseur physique
peut être mesurée à l'aide d'un micromètre. Les processus de mesure sont décrits dans le corps du présent
document.
v
Norme internationale ISO 14880-4:2024(fr)
Optique et photonique — Réseaux de microlentilles —
Partie 4:
Méthodes d'essai pour les propriétés géométriques
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des méthodes d'essai pour les propriétés géométriques des microlentilles
dans les réseaux de microlentilles. Il s'applique aux réseaux de microlentilles avec de très petites lentilles
qui composent une ou plusieurs surfaces d'un substrat commun et aux microlentilles à gradient d’indice.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 14880-1, Optique et photonique — Réseaux de microlentilles — Partie 1: Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 14880-1 et les 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 https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
NOTE 1 Les symboles adoptés pour le présent document ont été choisis pour garantir la clarté de l'application aux
réseaux de microlentilles, mais il se peut que certains ne soient pas habituellement utilisés pour le mesurage de l'état
de surface.
NOTE 2 Les paramètres P , P et h sont utilisés dans le présent document pour décrire les paramètres géométriques
x y
rencontrés lors du mesurage de l'état de surface. P , P sont des paramètres d'espacement et sont définis comme la
x y
valeur moyenne de la longueur de la section de ligne moyenne contenant un pic de profil et une vallée adjacente. Un
paramètre d'amplitude, h, est défini comme la différence moyenne entre le pic du profil d'une lentille et le bord. La
Figure 1 illustre les propriétés géométriques des réseaux de microlentilles à mesurer.
3.1
pas
P , P
x y
distance entre les centres des lentilles adjacentes, qui peut varier d'un bout à l'autre du réseau, et variera
avec la direction
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
Note 2 à l'article: Le pas est exprimé en millimètres.
[SOURCE: ISO 14880-1:2019, 3.4.1.5]
Note 3 à l'article: Pour un instrument à palpeur, cela est généralement comparable à la largeur moyenne des éléments
de profil, Rsm, calculés à partir du profil de rugosité (voir ISO 21920-2:2021, 3.1.14.3).
3.2
profondeur de modulation de surface
h
variation pic-vallée de la hauteur de la surface
Note
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.