ISO 14880-2:2024

Optics and photonics — Microlens arrays — Part 2: Test methods for wavefront aberrations

This document specifies methods for testing wavefront aberrations for microlenses within microlens arrays. It is applicable to microlens arrays with very small lenses formed inside or on one or more surfaces of a common substrate.

Optique et photonique — Réseaux de microlentilles — Partie 2: Méthodes d'essai pour les aberrations du front d'onde

Le présent document spécifie des méthodes d'essai des aberrations du front d'onde pour les microlentilles en réseaux. Il s'applique aux réseaux de très petites lentilles qui composent l'intérieur ou bien une ou plusieurs surfaces d'un substrat commun.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 12-Nov-2024
• ICS: 31.260 - Optoelectronics. Laser equipment
• Technical Committee: ISO/TC 172/SC 9 - Laser and electro-optical systems
• Drafting Committee: ISO/TC 172/SC 9 - Laser and electro-optical systems
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 13-Nov-2024
• Due Date: 13-Nov-2024
• Completion Date: 13-Nov-2024

Relations

• Revises: ISO 14880-2:2006 - Optics and photonics — Microlens arrays — Part 2: Test methods for wavefront aberrations
• Effective Date: 06-Jun-2022

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 14880-2
Second edition
Optics and photonics — Microlens
2024-11
arrays —
Part 2:
Test methods for wavefront
aberrations
Optique et photonique — Réseaux de microlentilles —
Partie 2: Méthodes d'essai pour les aberrations du front d'onde
Reference number
© ISO 2024
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the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms . 1
3.1 Terms and definitions .1
3.2 Symbols and abbreviated terms .1
4 Apparatus . 2
5 Test principle . 3
6 Measurement arrangements . 3
6.1 Measurement arrangement for single microlenses .3
6.2 Measurement arrangements for microlens arrays .3
6.3 Geometrical alignment of the sample .4
6.4 Preparation .4
7 Procedure . 4
8 Evaluation . 4
9 Uncertainty of measurement . 4
10 Test report . 5
Annex A (informative) Measurement requirements for test methods for microlenses . 6
Annex B (informative) Microlens test Methods 1 and 2 using Mach-Zehnder interferometer
systems . 8
Annex C (informative) Microlens test Methods 3 and 4 using a lateral shearing interferometer
system. 14
Annex D (informative) Microlens test Method 5 using a Shack-Hartmann sensor system .18
Annex E (informative) Microlens array test Method 1 using a Twyman-Green interferometer
system.20
Annex F (informative) Measurement of uniformity of microlens array using test Method 2 .22
Bibliography .25

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 14880-2:2006), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— text for Annex E was revised;
— Figure E.1 was replaced;
— references and numbering confirmed.
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 of microlens arrays include three-dimensional displays, coupling optics associated
with arrayed optical radiation 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
for defining microlens arrays. 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.
Microlenses are used as single lenses and also in arrays of two or more lenses. The characteristics of the
lenses are fundamentally evaluated with a single lens. Therefore, it is important that the basic characteristic
of a single lens can be evaluated. However, if a large number of lenses is formed on a single substrate, the
measurement of the whole array will incur a lot of time and cost. Furthermore, methods for measuring lens
shapes are essential as a production tool.
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.
This document specifies methods for measuring wavefront quality. Wavefront quality is the basic
performance characteristic of a microlens. Characteristics other than wavefront aberrations are specified in
ISO 14880-3, ISO 14880-4 .
ISO/TR 14880-5 guides the user in selecting the appropriate measurement method from the ISO 14880
series of standards.
v
International Standard ISO 14880-2:2024(en)
Optics and photonics — Microlens arrays —
Part 2:
Test methods for wavefront aberrations
1 Scope
This document specifies methods for testing wavefront aberrations for microlenses within microlens arrays.
It is applicable to microlens arrays with very small lenses formed inside or on one or more surfaces of a
common substrate.
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, definitions, symbols and abbreviated terms
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 14880-1 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/
3.2 Symbols and abbreviated terms
Table 1 lists associated symbols, abbreviated terms and units of measurement used in this document.
Table 1 — Symbols, abbreviated terms and units of measure
Symbol Unit Term
Φ µm wavefront aberration
Φ µm peak-to-valley value of wavefront aberration
P-V
Φ µm root-mean-square value of wavefront aberration
rms
λ µm wavelength
Θ degree (°) acceptance angle
NA none numerical aperture
NOTE The wavefront aberration, peak-to-valley values of wavefront aberration and root-mean-square values
of wavefront aberration are often expressed in units of ”λ” based on the results of interferometer measurements.
Wavefront aberration is expressed in multiples of ”λ” (wavelength (μm)) of the laser light source used in the
interferometer.
4 Apparatus
The test system consists of a source of optical radiation, a collimator lens, a method of limiting the
measurement aperture, a sample holding apparatus, imaging optics, an image sensor and a system for
[4][5][7][8][12][15][25]
analysing interference patterns .
4.1 Standard optical radiation source.
A source of optical radiation shall be used, which is suitable for the testing of wavefront aberrations of
microlenses. The aberrations of the wavefront incident on the test equipment shall have a rms deviation less
than or equal to λ/20, at the wavelength of operation, over an area corresponding to the effective aperture
of the microlens to be tested. For information on calculating rms values refer to ISO 14999-4:2015, 3.1.3.
Properties of the source to be specified include centre wavelength, half-width of the spectrum, the type
of optical radiation source, states of polarization (randomly polarized optical radiation, linearly polarized
optical radiation, circularly polarized optical radiation, etc.), radiance angle (in mrad), spot size or beam
waist parameters. Otherwise, the specification of the radiation source shall be described in the test report.
[11]
ISO 12005 deals with a method for determining the polarization state of a laser beam .
NOTE 1 He-Ne gas lasers are sometimes used.
...

Norme
internationale
ISO 14880-2
Deuxième édition
Optique et photonique — Réseaux
2024-11
de microlentilles —
Partie 2:
Méthodes d'essai pour les
aberrations du front d'onde
Optics and photonics — Microlens arrays —
Part 2: Test methods for wavefront aberrations
Numéro de référence
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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
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
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, définitions, symboles et termes abrégés . 1
3.1 Termes et définitions .1
3.2 Symboles et termes abrégés .1
4 Appareillage . 2
5 Principe de l’essai . 3
6 Configurations du mesurage . 3
6.1 Configuration du mesurage pour les microlentilles uniques .3
6.2 Configuration du mesurage pour les réseaux de microlentilles.4
6.3 Alignement géométrique de l'échantillon .4
6.4 Préparation .4
7 Mode opératoire . 4
8 Évaluation . 4
9 Incertitude de mesure. 5
10 Rapport d’essai . 5
Annexe A (informative) Exigences de mesurage pour les méthodes d'essai de microlentilles . 7
Annexe B (informative) Méthodes d'essai 1 et 2 de microlentilles en utilisant des interféromètres
de type Mach-Zehnder . 9
Annexe C (informative) Méthodes d'essai 3 et 4 de microlentilles en utilisant un interféromètre
à déplacement latéral.15
Annexe D (informative) Méthode d'essai 5 de microlentilles en utilisant un détecteur de Shack-
Hartmann .20
Annexe E (informative) Méthode d'essai 1 de réseau de microlentilles en utilisant un
interféromètre de Twyman-Green .22
Annexe F (informative) Mesurage de l'uniformité d'un réseau de microlentilles en utilisant la
Méthode d'essai 2 .24
Bibliographie .27

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 comité responsable du présent document est l’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 14880-2:2006) qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— le texte de l’Annexe E a été révisé;
— la Figure E.1 a été remplacée;
— les références et la numérotation ont été confirmées.
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 de rayonnement optique 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 d'essai afin de définir les réseaux de microlentilles. 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.
Les microlentilles sont utilisées sous forme de lentilles uniques ou en réseaux de deux lentilles ou plus. Les
caractéristiques des lentilles sont fondamentalement évaluées avec une seule lentille. Il est donc important
de pouvoir évaluer la caractéristique de base d'une lentille unique. Toutefois, si un grand nombre de lentilles
se composent d'un seul substrat, le mesurage de l'ensemble du réseau prendra beaucoup de temps et sera
onéreux. En outre, des méthodes de mesure des formes des lentilles sont indispensables en tant qu'outil de
production.
Les paramètres caractéristiques sont définis et des exemples d’applications sont donnés dans l’ISO 14880-1.
Elle a été complétée par un ensemble de trois autres Normes internationales, ISO 14880-2, ISO 14880-3 et
ISO 14880-4.
Le présent document spécifie les méthodes de mesure de la qualité du front d'onde. La qualité du front
d'onde est la caractéristique de base des performances d'une microlentille. Les caractéristiques autres que
les aberrations du front d'onde sont spécifiées dans l'ISO 14880-3, l'ISO 14880-4.
L’ISO/TR 14880-5 guide l’utilisateur dans le choix de la méthode de mesure appropriée parmi la série de
normes ISO 14880.
v
Norme internationale ISO 14880-2:2024(fr)
Optique et photonique — Réseaux de microlentilles —
Partie 2:
Méthodes d'essai pour les aberrations du front d'onde
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des méthodes d'essai des aberrations du front d'onde pour les microlentilles en
réseaux. Il s'applique aux réseaux de très petites lentilles qui composent l'intérieur ou bien une ou plusieurs
surfaces d'un substrat commun.
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, définitions, symboles et termes abrégés
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 14880-1 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/
3.2 Symboles et termes abrégés
Le Tableau 1 liste les symboles, les termes abrégés et les unités de mesure associés utilisés dans le présent
document.
Tableau 1 — Symboles, termes abrégés et unités de mesure
Symbole Unité Terme
Φ µm aberration du front d'onde
Φ µm valeur de l'aberration du front d'onde pic-vallée
P-V
Φ µm moyenne quadratique de l'aberration du front d'onde
rms
λ µm longueur d'onde
Θ degré (°) angle de réception
NA aucune ouverture numérique
NOTE L'aberration du front d'onde, les valeurs de l'aberration du front d'onde pic-vallée et les valeurs de la
moyenne quadratique de l'aberration du front d'onde sont souvent exprimées en unités ”λ” sur la base des résultats
des mesures d'interférométrie. L'aberration du front d'onde est exprimée en multiples d
...