DE102012010960A1

DE102012010960A1 - Arrangement for the optical characterization of resonant lenses

Info

Publication number: DE102012010960A1
Application number: DE102012010960A
Authority: DE
Inventors: Meike Lawin; Frank Kühnlenz; Matthias Stier
Original assignee: Fresnel Optics GmbH
Current assignee: Orafol Fresnel Optics GmbH
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-05
Also published as: WO2013178611A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur optischen Charakterisierung von Fresnellinsen mittels Wellenflächensensorik unter Einsatz eines Shack-Hartmann-Sensors. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird elektromagnetische Strahlung einer Strahlungsquelle auf die Oberfläche einer Fresnellinse gerichtet und von dort an Wirkflanken der Fresnellinse gebrochene elektromagnetische Strahlung trifft auf ein Mikrolinsenarray auf. Von den einzelnen Mikrolinsen (A, B, C ...) wird elektromagnetische Strahlung auf ein optisches Detektorarray zur Bestimmung von Intensitätsschwerpunkten der mit den Mikrolinsen (A, B, C, ...) fokussierten Strahlung gerichtet, wodurch Positionen von Fokusspots bestimmbar sind, die mit vorgegebenen Postionen mittels einer Auswertung verglichen werden. Die Strahlungsquelle kann breitbandige elektromagnetische Strahlung emittieren. Allein oder zusätzlich kann ein Verhältnis der Größe der effektiven Flächen von Wirkflanken einer jeweiligen zu charakterisierenden Fresnellinse pFRE zur Größe der effektiven Flächen der eingesetzten Mikrolinsen (A, B, C, ...) pMLA von ≥ 1 eingehalten sein. Es ist aber auch allein oder zusätzlich möglich ein optisches Teleskop zur Anpassung des Strukturgrößenverhältnisses der effektiven Flächen Mikrolinsen (A, B, C ...) in Bezug zur Größe der effektiven Flächen der Wirkflanken im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung zwischen der Fresnellinse und dem Mikrolinsenarray anzuordnen. Das Mikrolinsenarray kann aber auch mit dem Detektorarray senkrecht zur optischen Achse translatorisch bewegt werden.The invention relates to an arrangement for the optical characterization of Fresnel lenses by means of wave surface sensors using a Shack-Hartmann sensor. In the arrangement according to the invention, electromagnetic radiation of a radiation source is directed onto the surface of a Fresnel lens and electromagnetic radiation which has refracted therefrom on active flanks of the Fresnel lens impinges on a microlens array. Of the individual microlenses (A, B, C...), Electromagnetic radiation is directed onto an optical detector array for determining intensities of intensity of the radiation focused with the microlenses (A, B, C,...), Whereby positions of focus spots can be determined , which are compared with predetermined positions by means of an evaluation. The radiation source can emit broadband electromagnetic radiation. Alone or in addition, a ratio of the size of the effective areas of active edges of a respective Fresnel lens pFRE to be characterized to the size of the effective areas of the microlenses used (A, B, C,...) PMLA of ≥ 1 can be maintained. But it is also alone or additionally possible to arrange an optical telescope for adjusting the structure size ratio of the effective areas of microlenses (A, B, C ...) with respect to the size of the effective areas of the active edges in the beam path of the electromagnetic radiation between the Fresnel lens and the microlens array , However, the microlens array can also be moved translationally with the detector array perpendicular to the optical axis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur optischen Charakterisierung von Fresnellinsen mittels Wellenflächensensorik unter Einsatz eines Shack-Hartmann-Sensors. Mit der Erfindung ist beispielsweise die Analyse globaler Formabweichungen im Hinblick auf eine stetige Weiterentwicklung, sowohl der Fresnellinsen, als auch der zur Fertigung der Fresnellinsen eingesetzten Verfahren möglich. Ein weiterer Aspekt ist die Anwendung im Rahmen einer kontinuierlichen Qualitätskontrolle in der Fertigung selbst.The invention relates to an arrangement for the optical characterization of Fresnel lenses by means of wave surface sensors using a Shack-Hartmann sensor. With the invention, for example, the analysis of global shape deviations in terms of a continuous development, both the Fresnel lenses, as well as the method used for the production of Fresnel lenses is possible. Another aspect is the application in the context of a continuous quality control in the manufacturing itself.

Die Qualität der in einem System eingesetzten optischen Komponenten ist von herausragender Bedeutung für die Funktionalität des Gesamtsystems. Dabei wird, in Bezug auf mikrostrukturierte optische Komponenten, die Funktionalität, sowohl von lokalen als auch von globalen Formabweichungen der optischen Oberflächen der jeweiligen optischen Komponente bestimmt und ist damit wesentlich für die Funktionalität des Gesamtsystems.The quality of the optical components used in a system is of paramount importance for the functionality of the overall system. In this case, with respect to microstructured optical components, the functionality of both local and global shape deviations of the optical surfaces of the respective optical component is determined and is thus essential for the functionality of the overall system.

Stand der Technik bzgl. der optischen Charakterisierung klassischer Optikkomponenten mit stetigen Oberflächen, ist die Bestimmung der Formabweichungen mittels Weisslichtinterferometrie. Bei diesem Verfahren wird die kurze Kohärenzlänge von spektral breitbandigem Licht im Bereich von einigen wenigen Mikrometern zur Bestimmung der Formabweichungen von optischen Oberflächen ausgenutzt. Das Licht des Teststrahles wird dabei von der Oberfläche der Optikkomponente reflektiert und interferiert anschließend mit dem Licht aus einem Referenzstrahl. Die bei der definierten Veränderung des optischen Weglängendifferenz zwischen Test- und Referenzstrahl entstehenden Interferenzmuster enthalten die zur Evaluierung der Oberflächenform erforderlichen Informationen.The state of the art with regard to the optical characterization of classical optical components with continuous surfaces is the determination of the shape deviations by means of white light interferometry. In this method, the short coherence length of spectral broadband light in the range of a few micrometers for determining the shape deviations of optical surfaces is exploited. The light of the test beam is reflected by the surface of the optical component and then interferes with the light from a reference beam. The resulting in the defined change in the optical path length difference between test and reference beam interference pattern contain the information required for the evaluation of the surface shape.

Ein maßgebliches Limit der Weisslichtinterferometrie ist durch die kurze Kohärenzlänge des verwendeten Lichtes gegeben. Diese ermöglicht zwar eine hohe longitudinale Auflösung limitiert aber den möglichen optischen Wegunterschied der erforderlich ist, damit das Licht aus dem Teststrahl mit dem Licht aus dem Referenzstrahl interferieren kann. Eine weitere Begrenzung ist durch die Krümmung der optischen Oberfläche bzw. daraus resultierend, die Steilheit der Anstiege der an die Oberfläche angelegten Tangenten gegeben. Übersteigt die Oberflächenkrümmung bzw. der Anstieg der angelegten Tangente eine bestimmte Grenze, trifft das von der optischen Oberfläche reflektierte Licht nicht mehr auf den Detektor.A significant limit of white light interferometry is given by the short coherence length of the light used. Although this allows a high longitudinal resolution limited but the possible optical path difference that is required so that the light from the test beam can interfere with the light from the reference beam. Another limitation is given by the curvature of the optical surface or, as a result, the steepness of the slopes of the surface-applied tangents. If the surface curvature or the increase of the applied tangent exceeds a certain limit, the light reflected from the optical surface no longer hits the detector.

Eine Fresnellinse besteht im Gegensatz zu optischen Elementen mit stetig spährisch gekrümmter Oberfläche, aus mikroprismatischen Strukturen mit alternierend angeordneten Wirkflanken und Störflanken. Die optische Funktion der jeweiligen Fresnellinse wird mittels optischer Brechung an den Wirkflanken realisiert. Die dabei erforderlichen Neigungen der Wirkflanken, die jeweils in einem bestimmten Abstand zur optischen Achse angeordnet und mit einem entsprechenden Winkel geneigt sind, können mit der bekannten Asphärengleichung Z = (1/r·h²)/(1 + √1 + (1 – cc)·h²/r² + A₂h² + A₄h⁴ + A₆h⁶... dargestellt werden.A Fresnel lens, in contrast to optical elements with a continuous spährisch curved surface, of microprismatic structures with alternating active edges and Störflanken. The optical function of the respective Fresnel lens is realized by means of optical refraction at the active edges. The required inclinations of the active edges, which are each arranged at a certain distance from the optical axis and inclined at a corresponding angle, can with the known Asphärengleichung Z = (1 / r.h ² ) / (1 + √1 + (1-cc) .h ² / r ² + A ₂ h ² + A ₄ h ⁴ + A ₆ h ⁶ ... being represented.

Nach diesem Prinzip entspricht einem definierten Abstand zur optischen Achse ein definierter Ablenkwinkel und damit ein definierter Auftreffpunkt der elektromagnetischen Strahlung auf einer zu beleuchtenden Fläche. Abhängig von der mit einer Fresnellinse zu realisierenden optischen Funktion, kann die jeweilige Fresnellinse Strukturtiefen bis hin zu einigen Millimetern und Wirkflankenneigungen von mehr als 70° aufweisen. Aus diesem Grund, ist aber die Weisslichtinterferometrie zur Ermittlung von globalen Formabweichungen an Fresnellinsen nur bedingt geeignet.According to this principle corresponds to a defined distance from the optical axis, a defined deflection angle and thus a defined impact point of the electromagnetic radiation on a surface to be illuminated. Depending on the optical function to be realized with a Fresnel lens, the respective Fresnel lens can have structure depths of up to a few millimeters and effective edge inclinations of more than 70 °. For this reason, however, the white light interferometry is only conditionally suitable for determining global shape deviations on Fresnel lenses.

Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Charakterisierung von optischen Komponenten ist die Wellenfrontanalyse mittels eines Shack-Hartmann-Sensors. Der Shack-Hartmann-Sensor ist ein optisches Meßmittel zur Ermittlung der durch die optischen Komponenten eines Systems hervorgerufenen Wellenfrontdeformation. Er besteht üblicherweise aus einem Mikrolinsenarray und einem CCD-Sensor. Als Strahlungsquellen an einem Meßplatz zur Bestimmung der Wellenfrontdeformation nach Shack-Hartmann werden standardmäßig schmalbandige, kohärente Laserlichtquellen eingesetzt. Fällt eine ebene Wellenfront auf das Mikrolinsenarray so fokussieren die Mikrolinsen die auf sie auftreffende Strahlung auf ihrer jeweiligen optischen Achse. Im Gegensatz dazu werden die Fokusspots beim Auftreffen einer, z. B. durch globale Formfehler der optischen Komponenten gekrümmten Wellenfront, lateral abgelenkt. Die Bestimmung der Positionen der Fokusspots erfolgt mittels Schwerpunktbestimmung aus den ortsaufgelöst detektierten Intensitäten des Lichts. Treten Abweichungen der Positionen dieser Fokusspots von durch die Anordnung der einzelnen jeweiligen Mikrolinsen vorgegebenen Positionen auf, kann dies als eine detektierte Fehlfunktion oder eines Fehlers, der jeweiligen zu prüfenden optischen Linse interpretiert werden.Another known option for characterizing optical components is wavefront analysis using a Shack-Hartmann sensor. The Shack-Hartmann sensor is an optical measuring device for determining the wavefront deformation caused by the optical components of a system. It usually consists of a microlens array and a CCD sensor. Narrow-band, coherent laser light sources are used by default as radiation sources at a measuring station for determining wavefront deformation according to Shack-Hartmann. If a plane wavefront falls on the microlens array, the microlenses focus the radiation incident on them on their respective optical axis. In contrast, the focus spots when hitting a, z. B. deflected by global shape errors of the optical components curved wavefront, laterally. The determination of the positions of the focus spots is carried out by means of gravity determination from the spatially resolved detected intensities of the light. If deviations of the positions of these focus spots occur from positions given by the arrangement of the individual respective microlenses, this can be interpreted as a detected malfunction or an error of the respective optical lens to be tested.

Aus dem Maß der Ablenkung der Fokusspots aus ihrer jeweiligen Nominalposition wird der lokale Anstieg der Wellenfront berechnet. Durch geeignete Verfahren kann daraus die Wellenfront rekonstruiert werden. Deren Abweichung von einer ebenen Wellenfront kann z. B. durch die RMS-Werte und pv-Werte angegeben werden. Aus einer so rekonstruierten Wellenfront kann schließlich mittels einer Polynomentwicklung, z. B. nach Zernike, auf die von den optischen Komponenten hervorgerufenen Aberrationen zurückgeschlossen werden.From the measure of the deflection of the focus spots from their respective nominal position, the local increase of the wavefront is calculated. By suitable methods, the wavefront can be reconstructed from this. Their deviation from a plane Wavefront can z. For example, by the RMS values and pv values. From such a reconstructed wavefront can finally by means of a polynomial winding, z. For example, according to Zernike, be deduced on the aberrations caused by the optical components.

Ein herkömmlicher optischer Aufbau ist in 1 gezeigt. Als Strahlungsquelle wird standardmäßig ein Diodenlaser 1, der elektromagnetische Strahlung mit einer geringen spektralen Bandbreite von nur einigen Nanometern (±5 nm) emittiert, eingesetzt. Über eine Lichtleitfaser 2 wird die Strahlung divergent in den Wellenfrontmeßaufbau eingekoppelt und anschließend mittels einer optischen Linse 3 kollimiert. Durch ein Mikroskopobjektiv 4 wird die Strahlung auf eine Lochblende 5 mit einer Blendenöffnung von 50 μm fokussiert. Durch Beugung an der kleinen Blendenöffnung wird eine Kugelwelle (divergentes Licht) erzeugt, wobei die Lochblende als eigentliche Strahlungsquelle für den nachfolgenden Analyseteil des Meßplatzes fungiert. Die mittels der Lochblende erzeugte divergente Strahlung wird durch die zu prüfende optische Linse 6 kollimiert. Anschließend wird der Pupillendurchmesser mittels eines Keplerteleskopes, bestehend aus zwei Sammellinsen 7 und 9, auf die Größe des Wellenflächensensors 10 verkleinert. Die zwischen den Teleskoplinsen 7 und 9 befindliche Lochblende 8 „reinigt” den Strahl von unerwünschten Effekten, wie z. B. Streulicht und Reflexionen.A conventional optical structure is in 1 shown. The radiation source is a diode laser as standard 1 , which emits electromagnetic radiation with a low spectral bandwidth of only a few nanometers (± 5 nm) used. Over an optical fiber 2 For example, the radiation is coupled divergently into the wavefront measurement structure and then by means of an optical lens 3 collimated. Through a microscope lens 4 the radiation is on a pinhole 5 focused with an aperture of 50 microns. By diffraction at the small aperture a spherical wave (divergent light) is generated, wherein the pinhole acts as the actual radiation source for the subsequent analysis part of the measuring station. The divergent radiation generated by the pinhole is through the optical lens to be tested 6 collimated. Subsequently, the pupil diameter by means of a Kepler telescope, consisting of two converging lenses 7 and 9 , on the size of the wave surface sensor 10 reduced. The between the telescope lenses 7 and 9 located pinhole 8th "Cleans" the beam of unwanted effects, such. B. scattered light and reflections.

Das Prinzip der Wellenfrontvermessung an Fresnellinsen soll im Folgenden anhand eines Beispiels erläutert werden. Die 2 zeigt ein von den Mikrolinsen eines Arrays des Sensors generiertes Muster der Fokusspots, das bei der Vermessung einer klassischen asphärischen optischen Linse mit stetiger Oberfläche detektiert worden ist. Deutlich ist eine regelmäßige Verteilung der Fokusspotpositionen zu erkennen, die jeweiligen Fokusspots weisen keinerlei Irregularitäten auf.The principle of wavefront measurement on Fresnel lenses will be explained below with reference to an example. The 2 shows a pattern of the focus spots generated by the microlenses of an array of the sensor, which has been detected in the measurement of a classic aspherical optical lens with a continuous surface. A regular distribution of focus positions can be clearly seen, the respective focus spots show no irregularities.

Um die Eignung der Wellenflächensensorik für die optische Charakterisierung nachzuweisen, wurde eine Fresnellinse, die die gleiche optische Funktionalität, wie die optische Linse mit der stetigen Asphäre aufweist, vermessen. Das von den Mikrolinsen des Sensors generierte Muster der resultierenden Fokusspotpositionen ist in 3 dargestellt. Im Gegensatz zur stetigen Asphäre ist dieses Spotmuster nicht mehr regelmäßig, sondern es weist eine deutliche Struktur auf.In order to prove the suitability of the wave surface sensor for the optical characterization, a Fresnel lens, which has the same optical functionality as the optical lens with the steady asphere, was measured. The pattern of resulting focus positions produced by the micro-lenses of the sensor is shown in FIG 3 shown. In contrast to the steady asphere, this spot pattern is no longer regular, but it has a clear structure.

Die Struktur im mit einem Detektorarray erfassten Spotmuster kann mit dem Alias-Effekt erklärt werden. Sowohl bei der Fresnellinse, als auch beim Mikrolinsenarray handelt es sich um regelmäßige Strukturen, deren Abbildungen sich auf dem Detektorarray überlagern. Bei einem entsprechend korrelierendem Verhältnis der Strukturgrößen der Fresnellinse und des Mikrolinsenarrays kommt es zur Unterabtastung der Fresnelstruktur durch das Mikrolinsenarray. Die sich dabei ergebenden Interferenzen sind als Struktur im Spotmuster zu erkennen. Eine Simulation der Überlagerung der Mikrostrukturen der Fresnellinse und des Mikrolinsenarrays ist in 4 gezeigt. Dies bestätigt den Alias-Effekt, als Ursache für die Struktur im Spotmuster. Die sowohl im Spotmuster, als auch in der Simulation zu erkennenden Unterschiede in der Struktur des Spotmusters in waagerechter bzw. senkrechter und diagonaler Richtung können damit erklärt werden, dass die Oberflächenstruktur der Fresnellinse eine zirkulare, die des Mikrolinsenarrays hingegen eine lineare Anordnung aufweisen.The structure in the spot pattern detected with a detector array can be explained by the aliasing effect. Both the Fresnel lens and the microlens array are regular structures whose images are superimposed on the detector array. With a correspondingly correlating ratio of the structure sizes of the Fresnel lens and the microlens array, the sub scanning of the Fresnel structure by the microlens array occurs. The resulting interference can be recognized as a structure in the spot pattern. A simulation of the superposition of the microstructures of the Fresnel lens and the microlens array is shown in FIG 4 shown. This confirms the aliasing effect as the cause of the structure in the spot pattern. The differences in the structure of the spot pattern in the horizontal or vertical and diagonal direction, which can be recognized both in the spot pattern and in the simulation, can be explained by the surface structure of the Fresnel lens having a circular arrangement, whereas the microlens array has a linear arrangement.

Zusätzlich dazu ist zu erkennen, dass anstelle von nur einem Fokusspot je Mikrolinse an bestimmten Positionen im Spotmuster mehrere Fokusspots generiert werden, es kommt so zu einer Spotaufspaltung in mehrere Fokusspots der von einer Mikrolinse fokussierten Strahlung, was in 3 rechts gezeigt ist. Die Ursache für die Aufspaltung einzelner Fokusspots ist ein Nebeneffekt der oben beschriebenen Unterabtastung der Fresnelstruktur durch das Mikrolinsenarray, wenn auf eine Mikrolinse Strahlung von mindestens zwei benachbarten Wirkflanken der Fresnellinse auftrifft.In addition to this, it can be seen that instead of just one focus spot per microlens, a plurality of focus spots are generated at certain positions in the spot pattern, so that spot splitting into a plurality of focus spots of the radiation focused by a microlens occurs 3 shown on the right. The cause for the splitting of individual focus spots is a side effect of the above-described undersampling of the Fresnel structure by the microlens array when radiation impinges on a microlens from at least two adjacent active edges of the Fresnel lens.

Das dieser Spotaufspaltung zugrunde liegende Prinzip wird mit 5 verdeutlicht. Ein Charakteristikum einer Fresnellinse ist, dass jede Wirkflanke der Fresnelstruktur der Ausgangspunkt einer separaten Wellenfront ist, wobei die Wellenfronten von zwei benachbarten Wirkflanken immer einen Phasenunterschied aufweisen, dessen Größe von der jeweiligen Struktur der Fresnellinse abhängig ist. Nimmt die Phasendifferenz dabei ganzzahlige Vielfache von λ/2 an, kommt es zur Interferenz zwischen den von benachbarten Wirkflanken ausgehenden Wellenfronten. Trifft nun auf eine Mikrolinse Strahlung von jeweils einer einzigen Wirkflanke der Fresnellinse auf, was in 5 bei den beiden Mikrolinsen A und B, der Fall ist, so wird auf dem Detektorarray nur ein einziger Fokusspot erzeugt. Im Gegensatz dazu werden, bedingt durch die auftretenden Interferenzeffekte, z. B. zwei Fokusspots abgebildet, wenn durch eine einzige Mikrolinse Strahlung von zwei benachbarten Wirkflanken der Fresnellinse fokussiert wird, was aus 5, bei der Mikrolinse C, der Fall ist. Die jeweilige Anzahl der Fokusspots ist dabei von der Anzahl der von einer einzelnen Mikrolinse erfassten Wirkflanken der Fresnellinse sowie von der Phasendifferenz, der von den abgetasteten Wirkflanken ausgehenden Wellenfronten abhängig. Der Effekt wird kritischer, je größer die Unterabtastung der Fresnelstruktur durch das Mikrolinsenarray der eingesetzten optischen Anordnung wird, d. h. je mehr Wirkflanken der Fresnellinse von einer einzigen Mikrolinse des Sensors abgetastet werden.The underlying principle of this spot split is with 5 clarified. A characteristic of a Fresnel lens is that each active edge of the Fresnel structure is the starting point of a separate wavefront, wherein the wavefronts of two adjacent active edges always have a phase difference whose size depends on the respective structure of the Fresnel lens. If the phase difference thereby assumes integer multiples of λ / 2, interference occurs between the wavefronts emanating from neighboring active edges. Now encounters a microlens radiation from each of a single active edge of the Fresnel lens, which in 5 in the case of the two microlenses A and B, which is the case, only a single focus spot is generated on the detector array. In contrast, due to the interference effects occurring, z. B. two focus spots shown when focused by a single microlens radiation from two adjacent active edges of the Fresnel lens, which is made 5 , where microlens C, is the case. The respective number of focus spots is dependent on the number of active flanks of the Fresnel lens detected by a single microlens as well as on the phase difference of the wavefronts emanating from the scanned active flanks. The effect becomes more critical the larger the subsampling of the Fresnel structure by the microlens array of the optical arrangement used, ie the more active edges of the Fresnel lens be scanned by a single microlens of the sensor.

Der Einfluss der durch den Alias-Effekt hervorgerufenen Muster im Spotbild bzw. der Aufspaltung von Fokusspots auf die Resultate der Wellenfrontanalyse ist unterschiedlich zu bewerten. Für das Prinzip der Wellenflächensensorik sind die durch den Alias-Effekt auftretenden Strukturen im erfassten Spotmuster nicht kritisch, da das Verfahren auf der Bestimmung von Spotpositionen und nicht von Spotintensitäten beruht. Selbst vollständig ausgefallene Fokusspots bzw. Fokusspotbereiche können durch die Verfahren der Rekonstruktion der Wellenfront entsprechend berücksichtigt werden. Im Gegensatz dazu, ist der Effekt der Spotaufspaltung wesentlich kritischer zu bewerten, da hierdurch die Resultate der Wellenfrontanalyse verfälscht werden. Der Grund hierfür ist die Ermittlung der Positionen der Fokusspots mittels Bestimmung des jeweiligen Intensitätsschwerpunktes, der von einzelne Mikrolinsen fokussierten Strahlung, wobei alle auf dem Detektorarray detektierbaren Fokusspots in die Auswertung mit einbezogen werden.The influence of the pattern caused by the aliasing effect in the spot image or the splitting of focus spots on the results of wavefront analysis must be assessed differently. For the principle of wave surface sensors, the structures occurring in the detected spot pattern due to the aliasing effect are not critical, since the method is based on the determination of spot positions and not of spot intensities. Even completely failed focus spots or focus spot areas can be taken into account by the methods of reconstruction of the wavefront accordingly. In contrast, the effect of spot splitting is much more critical, as it distorts the results of wavefront analysis. The reason for this is the determination of the positions of the focus spots by determining the respective intensity center of gravity, the radiation focused by individual microlenses, wherein all focus spots detectable on the detector array are included in the evaluation.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten vorzuschlagen, mit denen die Charakterisierung von optischen Elementen, die eine Fresnelstruktur aufweisen mittels Wellenflächensensorik unter Einsatz eines Shack-Hartmann-Sensors möglich machen.It is therefore an object of the invention to propose possibilities with which the characterization of optical elements which have a Fresnel structure by means of wave surface sensors using a Shack-Hartmann sensor possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer optischen Anordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst, Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten technischen Merkmalen erreicht werden.According to the invention, this object is achieved with an optical arrangement having the features of claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention can be achieved with technical features described in the subordinate claims.

Mit Einsatz der Erfindung können die oben beschriebenen Effekte der Aufspaltung der Fokusspots eliminiert und die tatsächlichen Positionen der von den einzelnen Mikrolinsen auf das Detektorarray fokussierten Fokusspots genau ermittelt werden.Using the invention, the above-described effects of splitting the focus spots can be eliminated and the actual positions of the focus spots focused on the detector array by the individual microlenses can be determined accurately.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur optischen Charakterisierung von Fresnellinsen wird elektromagnetische Strahlung einer Strahlungsquelle auf die Oberfläche einer Fresnellinse gerichtet. Von dort an Wirkflanken der Fresnellinse gebrochene elektromagnetische Strahlung trifft auf ein Mikrolinsenarray auf. Von den einzelnen Mikrolinsen A, B, C ... wird elektromagnetische Strahlung auf ein optisches Detektorarray fokussiert gerichtet. Mit den einzelnen Detektoren des Detektorarrays können Intensitätsschwerpunkte der fokussierten Strahlung bestimmt werden. Diese dienen wiederum dazu die Positionen von Fokusspots zu bestimmen. Die so bestimmten Positionen können mit vorgegebenen Postionen mittels einer Auswertung verglichen werden, um die Fresnellinse in ihrer Funktionalität charakterisieren bzw. beurteilen zu können.In the arrangement according to the invention for the optical characterization of Fresnel lenses, electromagnetic radiation of a radiation source is directed onto the surface of a Fresnel lens. Electromagnetic radiation refracted therefrom on active flanks of the Fresnel lens strikes a microlens array. Of the individual microlenses A, B, C ... electromagnetic radiation is focused on an optical detector array. Intensity centers of the focused radiation can be determined with the individual detectors of the detector array. These in turn serve to determine the positions of focus spots. The positions thus determined can be compared with predetermined positions by means of an evaluation in order to be able to characterize or evaluate the functionality of the Fresnel lens.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in einer Alternative durch den Einsatz einer breitbandigen Strahlungsquelle, anstelle der üblicherweise eingesetzten schmalbandigen Laserlichtquelle gelöst. Dabei kann beim Einsatz breitbandiger Strahlungsquellen der auftretende Effekt der Dispersion ausgenutzt werden. Die Dispersion ist die Abhängigkeit des optischen Brechungsindex eines Materials von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, wodurch Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen an der Grenzfläche einer optischen Linse zur Luft unterschiedlich stark gebrochen wird. Dabei ist die Lichtbrechung für kurzwelliges Licht größer als für langwelliges Licht. Als Folge ist die Brennweite der fokussierenden Linsen des Mikrolinsenarrays für kurzwelliges Licht kürzer als für langwelligere Strahlung. Dadurch kommt es beim Einsatz einer breitbandigen Strahlungsquelle zu einer Verbreiterung, der durch die Mikrolinsen erzeugten Fokusspots, Die eingesetzte Strahlungsquelle sollte elektromagnetische Strahlung innerhalb eines Wellenlängenintervalls um eine mittlere Wellenlänge λ von mindestens 50 nm (λ ± 25 nm), bevorzugt mindestens 60 nm (λ ± 30 nm) emittieren. Dadurch kann eine Aufspaltung der Fokusspots, die von einer Mikrolinse auf das Detektorarray abgebildet werden, wirksam vermieden werden.According to the invention, the object is achieved in an alternative by the use of a broadband radiation source, instead of the narrowband laser light source usually used. In this case, when using broadband radiation sources, the occurring effect of the dispersion can be exploited. The dispersion is the dependence of the optical refractive index of a material on the wavelength of the electromagnetic radiation, whereby radiation of different wavelengths at the interface of an optical lens to the air is refracted to different degrees. The refraction of light is greater for short-wave light than for long-wave light. As a consequence, the focal length of the focusing lenses of the microlens array is shorter for short wavelength light than for longer wavelength radiation. The radiation source used should have electromagnetic radiation within a wavelength interval about a mean wavelength λ of at least 50 nm (λ ± 25 nm), preferably at least 60 nm (λ ± 30 nm). As a result, a splitting of the focus spots, which are imaged by a microlens onto the detector array, can be effectively avoided.

Die Strahlungsquelle sollte elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich einer mittleren Wellenlänge λ emittieren, die mindestens einer Wellenlänge elektromagnetischer Strahlung entspricht, für die die jeweilige zu charakterisierende Fresnellinse berechnet worden ist.The radiation source should emit electromagnetic radiation in the wavelength range of a central wavelength λ which corresponds to at least one wavelength of electromagnetic radiation for which the respective Fresnel lens to be characterized has been calculated.

Dieses Prinzip ist in 6 gezeigt. Trifft dabei Strahlung eine Mikrolinse, die nur von einer einzige Wirkflanke der Fresnellinse beeinflusst wurde, was in 6 bei den Mikrolinsen A und B, der Fall ist, so wird auf dem Detektorarray von jeder Mikrolinse wiederum nur ein einziger Fokusspot abgebildet. Dieser Fokusspot ist im Gegensatz zu den Fokusspots beim Einsatz einer schmalbandigen Strahlungsquelle aufgrund der Dispersion der Strahlung verbreitert. Trifft auf eine Mikrolinse Strahlung auf, die von zwei benachbarten Wirkflanken der Fresnellinse beeinflusst worden ist, so entstehen werden wieder separate Fokusspots abgebildet, was in 6, bei der Mikrolinse C, der Fall ist. Bedingt durch die Dispersion der Strahlung kommt es auch hier zu einer Verbreiterung der beiden Fokusspots, die sich schließlich überlagern und vom Detektor nicht mehr getrennt wahrgenommen werden können. Es wird an dieser Position nur ein Fokusspot detektiert.This principle is in 6 shown. In this case, radiation strikes a microlens that has been influenced only by a single active flank of the Fresnel lens, what in 6 in the case of the microlenses A and B, the case is, in turn, only a single focus spot of each microlens is imaged on the detector array. In contrast to the focus spots, when using a narrow-band radiation source, this focus spot is broadened due to the dispersion of the radiation. If radiation hits a microlens that has been influenced by two adjacent active edges of the Fresnel lens, separate focus spots are again formed, which results in 6 , where microlens C, is the case. Due to the dispersion of the radiation, there is also a broadening of the two focus spots, which eventually overlap and can no longer be perceived separately by the detector. Only one focus spot is detected at this position.

Beispielhaft ist in 7 das von den Mikrolinsen der optischen Anordnung generierte Muster der abgebildeten Fokusspots bei der Vermessung einer Fresnellinse unter Einsatz einer breitbandigen Strahlungsquelle dargestellt. Es handelt sich um die gleiche Fresnellinse, die bereits mit einer schmalbandigen Strahlungsquelle vermessen wurde, wobei einerseits deutliche Muster im Spotbild und andererseits eine deutliche Aufspaltung der Fokusspots zu erkennen war (s. 3). Wie in 7 zu erkennen ist, haben sich die Muster im Spotbild bei Verwendung einer breitbandigen Strahlungsquelle deutlich reduziert. Des Weiteren sind nur noch eindeutige, nicht mehr aufgespaltene Fokusspots zu erkennen. Damit ist eine sichere Bestimmung der Spotpositionen durch Ermittlung des Intensitätsschwerpunktes der Fokusspots und damit eine Charakterisierung von Fresnellinsen mittels Wellenfrontsensorik nach Shack-Hartmann möglich.Exemplary is in 7 the pattern generated by the microlenses of the optical arrangement of the pictured focus spots in the measurement of a Fresnel lens using a broadband radiation source shown. It is the same Fresnel lens, which was already measured with a narrow-band radiation source, on the one hand clear patterns in the spot image and on the other hand a clear splitting of the focus spots could be seen (s. 3 ). As in 7 As can be seen, the patterns in the spot image have significantly reduced when using a broadband radiation source. Furthermore, only clear, no longer split focus spots can be recognized. Thus, a reliable determination of the spot positions by determining the intensity focus of the focus spots and thus a characterization of Fresnel lenses using wave front sensors according to Shack-Hartmann is possible.

Eine weitere Alternative der erfindungsgemäßen Anordnung verhindert den oben beschriebenen Effekt der Unterabtastung der Fresnelstruktur durch das eingesetzte Mikrolinsenarray. Dabei wird ein entsprechend angepasstes Verhältnis der Strukturgrößen der Fresnellinse und des Mikrolinsenarrays ausgenutzt. Die Größe der effektiv nutzbaren Fläche der Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays darf dabei nicht größer als der Wert der Strukturgröße der Wirkflanken der Fresnellinse sein. Es gilt p_FRE/p_MLA ≥ 1 mit p_FRE als Größe der effektiven Flächen der Wirkflanken der jeweiligen Fresnellinse und p_MLA als Größe der effektiven Fläche der Mikrolinsen, wobei dies bei einem größer werdenden Verhältnis p_FRE/p_MLA besser wird und zu einer immer deutlicheren Reduzierung der Spotaufspaltung bzw. zu einem eindeutig erfassbaren Spotmuster führt.A further alternative of the arrangement according to the invention prevents the above-described effect of subsampling the Fresnel structure by the microlens array used. In this case, a correspondingly adapted ratio of the structure sizes of the Fresnel lens and the microlens array is utilized. The size of the effective usable area of the microlenses of the microlens array may not be greater than the value of the structure size of the active edges of the Fresnel lens. P _FRE / p _MLA ≥ 1 with p _FRE as the size of the effective areas of the effective edges of the respective Fresnel lens and p _MLA as the size of the effective area of the microlenses, which becomes better as the ratio p _FRE / p _MLA increases increasingly clear reduction of the spot splitting or to a clearly detectable spot pattern leads.

Da die Strukturgrößen der Wirkflanken von Fresnellinsen im Bereich von etwa 0,1 mm bis hin zu einigen Millimetern variieren können, ist für die beschriebene Anpassung des Strukturgrößenverhältnisses eine entsprechend große Anzahl an Detektoren bzw. Mikrolinsenarrays mit analoger Strukturgrößenvariation erforderlich.Since the structure sizes of the active edges of Fresnel lenses in the range of about 0.1 mm can vary to a few millimeters, a correspondingly large number of detectors or microlens arrays with analog structure size variation is required for the described adaptation of the structure size ratio.

Durch ein vor dem Mikrolinsenarray der Optischen Anordnung angeordnetes optisches Teleskop, mit dem durch eine entsprechend angepasste Transformation des Abbildungsmaßstabes der Fresnelwirkflankenstruktur auf die Mikrolinsen erfolgt, kann ebenfalls eine Anpassung des Strukturgrößenverhältnisses der effektiven Flächen Mikrolinsen in Bezug zur Größe der effektiven Flächen der Wirkflanken erreicht werden. Dies kann durch den Einsatz von optischen Linsen mit entsprechend angepasster Brennweite im Teleskop erfolgen.By means of an optical telescope arranged in front of the microlens array of the optical arrangement, with which the Fresnel effective flank structure is correspondingly adapted to the transformation of the magnification of the Fresnel effective flank structure onto the microlenses, it is likewise possible to achieve an adaptation of the feature size ratio of the effective areas microlenses with respect to the size of the effective areas of the active flanks. This can be done by the use of optical lenses with appropriately adjusted focal length in the telescope.

Es kann zur Verkleinerung der Abbildung der Fresnellstruktur auf ein Mikrolinsenarray ein so genanntes Keplerteleskop eingesetzt werden. Dabei können zwei optische Linsen, wie sie in 1 mit 7 und 9 gekennzeichnet sind, eingesetzt werden. Die erreichbare Verkleinerung des Abbildungsmaßstabs kann aus dem Verhältnis der Brennweiten f₇/f₉ berechnet werden, wobei die Brennweite f₇ der optischen Linse 7 und die Brennweite f₉ der optischen Linse 9 sind. In einem angepassten Aufbau können mit einer Brennweite f₇ = 150 mm und einer Brennweite f₉ = 50 mm ein Abbildungsmaßstab von –3 der Fresnellstruktur auf dem Mikrolinsnenarray erreicht werden. Was bedeutet, dass die Größe der Fresnellstruktur um den Faktor 3 kleiner abgebildet wird. Bei einer solchen Verkleinerung des Abbildungsmaßstabes muss die Brennweite der optischen Linse, die im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung vor der zweiten optischen Linse angeordnet ist, größer als die Brennweite der zweiten optischen Linse sein.It can be used to reduce the image of Fresnellstruktur on a microlens array a so-called Kepler telescope. It can be two optical lenses, as in 1 With 7 and 9 are used. The achievable reduction of the magnification can be calculated from the ratio of the focal lengths f ₇ / f ₉ , wherein the focal length f _{7 of} the optical lens 7 and the focal length f _{9 of} the optical lens 9 are. In an adapted structure, with a focal length f ₇ = 150 mm and a focal length f ₉ = 50 mm, a magnification of -3 of the Fresnel structure on the microlens antenna array can be achieved. This means that the size of the Fresnel structure is reduced by a factor of 3. With such a reduction in magnification, the focal length of the optical lens disposed in the beam path of the electromagnetic radiation in front of the second optical lens must be larger than the focal length of the second optical lens.

Dies stellt eine weitere erfindungsgemäße Alternative dar, die allein oder mit mindestens einer der beiden vorab erläuterten Alternativen, bei einer erfindungsgemäßen Anordnung genutzt werden kann.This represents a further alternative according to the invention which can be used alone or with at least one of the two previously explained alternatives in an arrangement according to the invention.

Des Weiteren kann bei einer entsprechenden Auslegung des Teleskopes ein variabler, einstellbarer Abbildungsmaßstab, durch z. B. eine Änderung des Abstandes der Teleskoplinsen zueinander, realisiert werden, wodurch sich der Aufwand für die Anpassung der Strukturgrößenverhältnisse nochmals reduzieren lässt.Furthermore, with a corresponding design of the telescope, a variable, adjustable magnification, by z. As a change in the distance of the telescope lenses to each other, can be realized, whereby the cost of adjusting the structure size ratios can be further reduced.

Eine weitere alternative erfindungsgemäße Möglichkeit zur Charakterisierung von Fresnellinsen mittels Wellenfrontsensorik nach Shack-Hartmann, unter Eliminierung der Spotaufspaltung, besteht darin eine Mittelung über die aufgespaltenen Fokusspots durchzuführen. Hierfür werden das Detektorarray und das Mikrolinsenarray lateral senkrecht zur optischen Achse um den Betrag der Spotaufspaltung verschoben. Basis hierfür ist die vorherige Bestimmung der Größe der Spotaufspaltung, die abhängig von der Struktur der Fresnellinse unterschiedlich groß ausfällt. Das Mikrolinsenarray und das Detektorarray können anschließend innerhalb dieses ermittelten Betrags der Abstände der aufgespaltenen Fokuspunkte automatisch verfahren werden, wobei für jede Position des Mikrolinsenarrays und des Detektorarrays ein Spotbild aufgenommen wird. Durch Überlagerung der einzelnen Spotbilder mittels einer Auswertesoftware können daraus die Intensitätsschwerpunkte der überlagerten Fokusspots und daraus deren Postionen eindeutig bestimmt werden. Das Mikrolinsenarray und das Detektorarray können in einem Gehäuse angeordnet sein, so dass sie gemeinsam bewegt werden können. Für diese translatorische, bevorzugt einachsige Bewegung können Piezoelemente eingesetzt werden, da nur kleine Stellwege in der Größenordnung des Pitches (Abstand benachbarter Mikrolinsen zueinander) des Mikrolinsenarrays, im Bereich von ca. einigen Zehntelmillimetern erforderlich sind.Another alternative possibility according to the invention for characterizing Fresnel lenses by means of wavefront sensors according to Shack-Hartmann, with elimination of the spot splitting, is to carry out an averaging over the split focus spots. For this purpose, the detector array and the microlens array are displaced laterally perpendicular to the optical axis by the amount of the spot splitting. The basis for this is the prior determination of the size of the spot split, which varies depending on the structure of the Fresnel lens. The microlens array and the detector array can then be moved automatically within this determined amount of the distances of the split focus points, wherein a spot image is recorded for each position of the microlens array and the detector array. By superimposing the individual spot images by means of an evaluation software, the intensity focuses of the superimposed focus spots and their positions can be unambiguously determined therefrom. The microlens array and the detector array can be arranged in a housing so that they can be moved together. Piezo elements can be used for this translatory, preferably uniaxial movement, since only small travel paths in the order of the pitch (spacing of adjacent microlenses from one another) of the microlens array, in the range of about a few tenths of a millimeter, are required.

Auch diese Alternative kann allein oder in Kombination mit mindestens einer der drei vorab erläuterten Alternativen bei der Erfindung eingesetzt werden.This alternative can also be used alone or in combination with at least one of the three alternatives explained above in the invention.

Bei der Erfindung können bevorzugt zweidimensionale Mikrolinsen- und Detektorarrays eingesetzt werden, bei denen die Mikrolinsen und die optischen Detektoren (z. B. CCD-Arrays) in Reihen und Spalten möglichst regelmäßig, zumindest jedoch in bekannter Anordnung angeordnet sein sollten. Letztgenannte Aussage trifft auch auf andere geometrische Anordnungen von Mikrolinsen und Detektoren zu. Dies können beispielsweise auch Kreisringanordnungen sein, die an die Fresnellstruktur angepasst sein können.Two-dimensional microlens and detector arrays may preferably be used in the invention in which the microlenses and the optical detectors (eg CCD arrays) should be arranged in rows and columns as regularly as possible, but at least in a known arrangement. The latter statement also applies to other geometrical arrangements of microlenses and detectors. These can also be, for example, circular ring arrangements which can be adapted to the Fresnel structure.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by way of example in the following.

Dabei zeigen:Showing:

1 in schematischer Darstellung eine Anordnung eines herkömmlichen Shack-Hartmann-Sensoraufbaus; 1 a schematic representation of an arrangement of a conventional Shack-Hartmann sensor assembly;

2 ein detektiertes Spotmuster einer asphärischen optischen Linse mit stetiger Oberfläche unter Verwendung einer schmalbandigen Laserlichtquelle; 2 a detected spot pattern of a continuous surface aspheric optical lens using a narrow band laser light source;

3 ein detektiertes Spotmuster einer der stetigen Asphäre nach 2 entsprechenden Fresnellinse unter Verwendung einer schmalbandigen Laserlichtquelle; 3 a detected spot pattern of one of the steady asphere 2 corresponding Fresnel lens using a narrow-band laser light source;

4 Simulation der Überlagerung der Mikrostrukturen der Fresnellinse und des Mikrolinsenarrays als Bestätigung des Alias-Effektes als Ursache für die Struktur im Spotmuster; 4 Simulation of the superposition of the microstructures of the Fresnel lens and the microlens array as confirmation of the aliasing effect as the cause of the structure in the spot pattern;

5 Prinzip der Spotaufspaltung bei Verwendung einer schmalbandigen Laserlichtquelle; 5 Principle of spot splitting when using a narrow-band laser light source;

6 Prinzip der Vermeidung der Spotaufspaltung durch den Einsatz einer breitbandigen Strahlungsquelle und 6 Principle of avoiding the spot splitting by the use of a broadband radiation source and

7 ein detektiertes Spotmuster der Fresnellinse unter Einsatz einer breitbandigen Strahlungsquelle. 7 a detected spot pattern of the Fresnel lens using a broadband radiation source.

Bei einem konkreten Beispiel wurde eine Fresnellinse 6 mit einer Strukturgröße (Pitch – Abstand von zwei nebeneinander angeordneten Störflanken) von 0,23 mm untersucht. Die Fresnellinse 6 war auf eine mittlere Wellenlänge von 546 nm optimiert. Die Strukturgröße (Pitch – konstanter Abstand der nebeneinander angeordneten Mikrolinsen) betrug dabei 0,13 mm. Unter Berücksichtigung des Abbildungsmaßstabes des eingesetzten Keplerteleskops von –3 (f₇ = 150 mm und f₉ = 50 mm) ergab sich ein Abtastverhältnis von 0,59 Mikrolinsen je Wirkfläche der Fresnellinse 6, d. h. jede Mikrolinse kann mit von zwei Wirkflanken auf die jeweilige Mikrolinse gerichteter elektromagnetischer Strahlung bestrahlt werden.A concrete example was a Fresnel lens 6 with a structure size (pitch - distance of two juxtaposed Störflanken) of 0.23 mm examined. The Fresnel lens 6 was optimized to a mean wavelength of 546 nm. The structure size (pitch - constant distance of the adjacent microlenses) was 0.13 mm. Taking into account the imaging scale of the employed Kepler telescope of -3 (f ₇ = 150 mm and f ₉ = 50 mm), a scanning ratio of 0.59 microlenses per effective area of the Fresnel lens resulted 6 That is, each microlens can be irradiated with directed by two active edges on the respective microlens electromagnetic radiation.

Bei Einsatz einer schmalbandigen Strahlunsgquelle 1, die Strahlung mit der Wellenlänge von 635 nm bestrahlt wird, kommt es zu der unerwünschten Spotaufspaltung.When using a narrow-band Strahlunsgquelle 1 , irradiated with the wavelength of 635 nm, it comes to the unwanted spot splitting.

Bei Einsatz einer Strahlungsquelle 1, die breitbandige elektromagnetische Strahlung um eine mittlere Wellenlänge von 680 nm mit einer Bandbreite von 60 nm um diese mittlere Wellenlänge tritt dagegen keine Spotaufspaltung auf. Die aus der höheren Wellenlänge der eingesetzten elektromagnetischen Strahlung resultierende optische Brennweite der optischen Linse f = 51,38 mm wurde durch eine entsprechende Anpassung des Abstandes zwischen der Lochblende 5 und der optischen Linse kompensiert.When using a radiation source 1 However, the broadband electromagnetic radiation around a mean wavelength of 680 nm with a bandwidth of 60 nm around this mean wavelength, no spot splitting occurs. The resulting from the higher wavelength of the electromagnetic radiation used optical focal length of the optical lens f = 51.38 mm was by a corresponding adjustment of the distance between the pinhole 5 and the optical lens compensated.

Der eingesetzte Aufbau dieses Beispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung ist 1 zu entnehmen.The structure used this example of an inventive arrangement is 1 refer to.

In 1 ist außerdem die Ausbildung der kreisförmigen Wirk- und Störflanken der Fresnellinse 6 sowie die Ausbildung eines bei der Erfindung einsetzbaren zweidimensionalen Mikrolinsenarrays 10 erkennbar.In 1 is also the formation of the circular active and Störflanken the Fresnel lens 6 and the formation of a usable in the invention two-dimensional microlens array 10 recognizable.

Claims

Arrangement for the optical characterization of Fresnel lenses, in which electromagnetic radiation from a radiation source is applied to the surface of a Fresnel lens (US Pat. 6 ) and from there on active flanks of the Fresnel lens ( 6 ) broken electromagnetic radiation on a microlens array ( 10 ) and from the individual microlenses (A, B, C...) electromagnetic radiation is directed onto an optical detector array for determining intensities of intensity of the radiation focused with the microlenses (A, B, C, Fokusspots are determinable, which are compared with predetermined positions by means of an evaluation, characterized in that the radiation source emits broadband electromagnetic radiation and / or a ratio of the size of the effective areas of active edges of each to be characterized Fresnel lens p _FRE to the size of the effective areas of the inserted Microlenses (A, B, C, ...) p _MLA of ≥ 1 is complied with and / or an optical telescope for adapting the structure size ratio of the effective areas of microlenses (A, B, C...) with respect to the size of the effective areas of the active edges in the beam path of the electromagnetic radiation between the Fresnel lens (FIG. 6 ) and the microlens array ( 10 ) and / or the microlens array ( 10 ) is translationally movable with the detector array perpendicular to the optical axis.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the radiation source emits electromagnetic radiation having a bandwidth of at least 50 nm about a central wavelength λ.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the radiation source emits electromagnetic radiation having a bandwidth of at least 60 nm to a central wavelength λ.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation source emits electromagnetic radiation in the wavelength range of a central wavelength λ, for which the respective Fresnel lens to be characterized ( 6 ) has been calculated.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the microlens array ( 10 ) with the detector array between two reversal points, whose distance from one another the amount of a spot splitting caused by impingement of electromagnetic radiation, which on at least two effective surfaces of a Fresnel lens ( 6 ), caused by a microlens (C).