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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung
sowie ein mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren,
welche bei vergleichsweise geringem konstruktivem Aufwand eine flexible
und schnelle Änderung
bzw. Anpassung einer Lichteigenschaft wie z. B. der Polarisation
oder der Intensität
ermöglichen.
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Mikrolithographie
wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise
integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess
wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine
Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das
Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske
(= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein
mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes
und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat
(z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf
die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Im
Betrieb einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
besteht der Bedarf, definierte Beleuchtungssettings, d. h. Intensitätsverteilungen
in einer Pupillenebene der Beleuchtungs einrichtung, gezielt einzustellen.
Hierzu ist außer
der Verwendung diffraktiver optischer Elemente (sogenannter DOE's) auch der Einsatz
von Spiegelanordnungen, z. B. aus
WO 2005/026843 A2 bzw.
DE 103 43 333 A1 , bekannt.
Solche Spiegelanordnungen umfassen eine Vielzahl unabhängig voneinander
einstellbarer Mikrospiegel.
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Es
sind verschiedene weitere Ansätze
bekannt, zur Optimierung des Abbildungskontrastes gezielt bestimmte
Polarisationsverteilungen insbesondere in der Pupillenebene der
Beleuchtungseinrichtung oder in der Retikelebene einzustellen.
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Aus
WO 2005/069081 A2 ist
u. a. ein polarisationsbeeinflussendes optisches Element bekannt, welches
aus einem optisch aktiven Kristall besteht und ein in Richtung der
optischen Achse des Kristalls variierendes Dickenprofil aufweist.
Ein solches polarisationsbeeinflussendes optisches Element kann
in bekannter Weise z. B. dazu benutzt werden, eine am Eingang der
Beleuchtungseinrichtung vorhandene und gegebenenfalls über einen
Polarisator zur Auffrischung des Polarisationszustandes (auch „Clean-Up-Polarisator” bezeichnet)
eingestellte konstant lineare Polarisationsverteilung in eine tangentiale
Polarisationsverteilung (in
6a mit „
610” bezeichnet)
oder eine quasi-tangentiale
Polarisationsverteilung (in
6b mit „
620” bezeichnet)
umzuwandeln, bei denen jeweils die Polarisationsrichtung senkrecht
(bzw. zumindest näherungsweise
senkrecht) zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius
verläuft.
Alternativ kann z. B. auch eine radiale oder quasi-radiale Polarisationsverteilung eingestellt
werden, bei welchen die Polarisationsrichtung parallel (bzw. zumindest
näherungsweise
parallel) zu dem auf die optische Systemachse gerichteten Radius
verläuft.
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Aus
US 2008/0013065 A1 bzw.
DE 10 2006 032 810
A1 ist u. a. eine Beleuchtungsoptik für eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage
bekannt, in welcher zur Ermöglichung
eines schnellen Wechsels zwischen unterschiedlichen Beleuchtungssettings über einen
Auskoppel- und einen Einkoppelstrahlteiler optisch zwischen Lichtwegen
gewechselt wird, in denen voneinander verschiedene optische Baugruppen
jeweils zum Einstellen eines bestimmten Beleuchtungssettings vorgesehen
sind. Dabei kann das Auskoppelelement auch eine Mehrzahl von auf
einem drehantreibbaren Spiegelträger
angeordneten Einzelspiegeln aufweisen, wobei bei rotierendem Spiegelträger das
Beleuchtungslicht entweder von einem der Einzelspiegel reflektiert
oder zwischen den Einzelspiegeln durchgelassen wird. Der Wechsel zwischen
den Lichtwegen kann des Weiteren durch Änderung einer Lichteigenschaft
(z. B. Lichtpolarisation, Lichtwellenlänge, Richtung des Lichtbündels oder
Bündelgeometrie)
erfolgen, wobei das Beleuchtungslicht je nach der eingestellten
Lichteigenschaft z. B. durch eine erste oder eine zweite optische
Baugruppe geleitet wird.
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Aus
US 2007/0195305 A1 ist
u. a. eine Projektionsbelichtungsanlage bekannt, bei welcher in der
Beleuchtungseinrichtung eine Mehrzahl unabhängig voneinander verstellbarer
Spiegeleinheiten vorgesehen ist, wobei durch Einbringen zusätzlicher polarisierender
Elemente die Polarisationseigenschaften in der Pupillenebene manipuliert
werden können.
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Aus
WO 2006/040184 A2 ist
es u. a. bekannt, zur Anpassung der Polarisationsrichtung an unterschiedliche
Maskenstrukturen in der Beleuchtungseinrichtung einer Projektionsbelichtungsanlage eine
Vorrichtung zur Drehung der Polarisationsrichtung um einen beliebigen,
gewünschten
Winkel anzuordnen, wobei diese Vorrichtung z. B. eine Lambda/2-Platte
oder eine Anordnung aus zwei gekreuzten Lambda/2-Platten umfassen
kann.
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Über die
Einstellung der oben beschriebenen Polarisationsverteilungen hinaus
besteht häufig auch
der Bedarf, weitere unterschiedliche Verteilungen der Polarisation
und/oder Intensität
in der Beleuchtungseinrichtung (d. h. unterschiedliche Beleuchtungssettings)
einstellen zu können.
Ein Anwendungsbeispiel hierfür
ist etwa die Kompensation polarisationsabhängiger Reflexionseigenschaften der
auf den Spiegeln vorhandenen HR-Schichten bzw. auf den Linsen vorhandenen
AR-Schichten, welche ohne Kompensationsmaßnahmen dazu führen, dass
aus ursprünglich
linear polarisiertem Licht z. B. elliptisch polarisiertes Licht
erzeugt wird.
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Des
Weiteren besteht zunehmend auch ein Bedarf nach der Erzeugung weiterer
Beleuchtungssettings, welche zuweilen auch als „Freiform-Beleuchtungssettings” bezeichnet
werden und die z. B. eine Mehrzahl von Beleuchtungspolen derart
aufweisen können,
dass in einigen dieser Beleuchtungspole die Polarisationsrichtung
senkrecht (also tangential) und in anderen dieser Beleuchtungspole
die Polarisationsrichtung parallel (also radial) zu dem auf die optische
Systemachse gerichteten Radius orientiert ist. Derartige Beleuchtungssettings
werden z. B. bei der sogenannten „source-mask-Optimierung” in Verbindung
mit vergleichsweise exotischen Maskenstrukturen eingesetzt, um durch
geeignete Kombination des Maskendesigns mit dem Beleuchtungssetting
bei der Abbildung auf Waferebene die gewünschte Struktur zu erhalten.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung
einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein mikrolithographisches
Projektionsbelichtungsverfahren bereitzustellen, welche bei vergleichsweise
geringem konstruktivem Aufwand eine schnelle flexible und schnelle Änderung
bzw. Anpassung einer Lichteigenschaft wie z. B. der Polarisation
oder der Intensität
ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der
unabhängigen
Patentansprüche
gelöst.
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Eine
Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage
weist eine Umlenkeinrichtung auf, mittels welcher wenigstens zwei
auf die Umlenkeinrichtung auftreffende Lichtbündel unabhängig voneinander durch Variation des
Umlenkwinkels jeweils derart variabel umlenkbar sind, dass jedes
dieser Lichtbündel
auf wenigstens einen Ort in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung über wenigstens
zwei unterschiedliche Strahlwege lenkbar ist, wobei auf diesen Strahlwegen
wenigstens eine optische Eigenschaft des jeweiligen Lichtbündels unterschiedlich
beeinflusst wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, eine in der Beleuchtungseinrichtung vorhandene
Umlenkeinrichtung welche (etwa in Form einer Spiegelanordnung, kurz
als MMA = „Micro
Mirror Array” bezeichnet)
zur Variation des in der Pupillenebene erzeugten Beleuchtungssettings
in diversen Designs ohnehin vorhanden ist, dazu zu nutzen, dem Beleuchtungslicht
alternative Strahlwege innerhalb der Beleuchtungseinrichtung anzubieten, in
denen wiederum wenigstens eine weitere Lichteigenschaft (z. B. der
Polarisationszustand, die Intensität und/oder die Wellenlänge des
Lichtes) in unterschiedlicher Weise bezogen auf die jeweiligen Strahlwege
beeinflusst wird.
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Dabei
erfolgt – etwa
im Unterschied zu einer Aufteilung der Beleuchtungseinrichtung in
voneinander separate bzw. parallel geschaltete Module – die Bereitstellung
unterschiedlicher Strahlwege für
wenigstens zwei Lichtbündel
des Beleuchtungslichtes (vorzugsweise für sämtliche Lichtbündel) voneinander
unabhängig,
so dass hinsichtlich der erzielbaren Manipulation der betreffenden
Lichteigenschaft (z. B. Polarisation) bzw. des letztendlich in der
Pupillenebene erhaltenen Beleuchtungssettings ein Maximum an Flexibilität geschaffen
wird.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht hierbei darin, dass die
Manipulation der betreffenden Lichteigenschaft (z. B. Polarisation)
allein unter Ausnutzung der durch die Umlenkeinrichtung bereitgestellten
Freiheitsgrade erzielt wird, mit anderen Worten also keine zusätzlichen
schaltbaren Komponenten (wie z. B. eine Pockels-Zelle) erforderlich sind.
Die gemäß der Erfindung
ermöglichte
flexible Einstellung bzw. Variation des Beleuchtungssettings wird
also mit vergleichsweise geringem konstruktivem Aufwand realisiert.
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Zur
Realisierung der für
die voneinander verschiedenen Strahlwege unterschiedlichen Beeinflussung
der Lichteigenschaft (z. B. Polarisation) gemäß der Erfindung ist es lediglich
erforderlich, die durch die Umlenkeinrichtung erzeugbaren Umlenkwinkel an
die Anordnung von in den betreffenden Strahlwegen zur Manipulation
der betreffenden Lichteigenschaft genutzten optischen Elementen
anzupassen, dass die betreffende optische Eigenschaft des Strahlbündels für die Strahlwege
unterschiedlich beeinflusst werden kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist jeder Ort in der Pupillenebene (PP) von jeweils einem auf die Umlenkeinrichtung
auftreffenden Lichtbündel über wenigstens
zwei unterschiedliche Strahlwege ausleuchtbar.
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Gemäß einer
Ausführungsform
sind unterschiedliche Beleuchtungssettings in der Pupillenebene
durch alleinige Variation von durch die Umlenkeinrichtung erzeugten
Umlenkwinkeln einstellbar.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist in wenigstens einem dieser Strahlwege ein polarisationsmanipulierendes
optisches Element (z. B. ein optischer Retarder oder ein optischer
Rotator) angeordnet.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist eine auf diesen Strahlwegen unterschiedlich beeinflusste optische
Eigenschaft der Polarisationszustand des jeweiligen Lichtbündels.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist eine auf diesen Strahlwegen unterschiedlich beeinflusste optische
Eigenschaft die Intensität
des jeweiligen Lichtbündels.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist eine auf diesen Strahlwegen unterschiedlich beeinflusste optische
Eigenschaft die Wellenlänge
des jeweiligen Lichtbündels.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Umlenkeinrichtung als Spiegelanordnung ausgebildet, welche
eine Mehrzahl von Spiegelelementen aufweist, die zur Veränderung
einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung reflektierten
Lichtes unabhängig
voneinander verstellbar sind. Gemäß einer Ausführungsform
sind dabei die Spiegelelemente in einem Winkelbereich verstellbar,
welcher wenigstens den Bereich von –2° bis +2°, insbesondere wenigstens den
Bereich von –5° bis +5°, weiter
insbesondere wenigstens den Bereich von –10° bis +10° umfasst.
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Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausgestaltung der Umlenkeinrichtung
in Form einer Spiegeleinrichtung bzw. eines MMA be schränkt. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
kann anstelle eines MMA beispielsweise auch ein austauschbares diffraktives
optisches Element (DOE) zur Erzeugung alternativer Strahlwege vorgesehen
sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform
weist die Beleuchtungseinrichtung ferner eine Steuereinrichtung zur
Ansteuerung der Umlenkeinrichtung in Abhängigkeit von einem Betriebszustand
der Beleuchtungseinrichtung auf.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein mikrolithographisches Projektionsbelichtungsverfahren,
wobei mittels einer Beleuchtungseinrichtung eine Objektebene eines
Projektionsobjektivs beleuchtet wird und wobei die Objektebene mittels
des Projektionsobjektivs in eine Bildebene des Projektionsobjektivs
abgebildet wird,
- – wobei auf eine in der Beleuchtungseinrichtung vorgesehene
Umlenkeinrichtung auftreffende Lichtbündel um einen variabel einstellbaren
Umlenkwinkel umgelenkt werden; und
- – wobei
unterschiedliche Beleuchtungssettings in einer Pupillenebene der
Beleuchtungseinrichtung durch alleinige Variation von durch die
Umlenkeinrichtung erzeugten Umlenkwinkeln eingestellt werden.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage
sowie ein Verfahren zur mikrolithographischen Herstellung mikrostrukturierter
Bauelemente.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen
dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung des Aufbaus einer mikrolithographischen
Projektionsbelichtungsanlage gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus und der Wirkungsweise
einer erfindungsgemäß in der
Beleuchtungseinrichtung von 1 eingesetzten
Spiegelanordnung;
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3–5 schematische
Darstellungen zur Erläuterung
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung; und
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6a–b
Beispiele von gemäß dem Stand der
Technik in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung eingestellten
Beleuchtungssettings.
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Im
Weiteren wird zunächst
unter Bezugnahme auf 1 ein prinzipieller Aufbau einer
mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen optischen
System erläutert.
Die Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung 10 sowie
ein Projektionsobjektiv 20 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 10 dient
zur Beleuchtung einer Struktur tragenden Maske (Retikel) 30 mit
Licht von einer Lichtquelleneinheit 1, welche beispielsweise
einen ArF-Excimerlaser für
eine Arbeitswellenlänge
von 193 nm sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende Strahlformungsoptik
umfasst. Generell sind die Beleuchtungseinrichtung 10 sowie
das Projektionsobjektiv 20 bevorzugt für eine Arbeitswellenlänge von
weniger als 250 nm, wei ter insbesondere weniger als 200 nm, ausgelegt.
Die Lichtquelleneinheit 1 kann also alternativ z. B. auch einen
F2-Laser für eine Arbeitswellenlänge von
157 nm aufweisen.
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Die
Beleuchtungseinrichtung 10 weist eine optische Einheit 11 auf,
die insbesondere in für
sich bekannter Weise eine Umlenkeinrichtung in Form einer Spiegelanordnung
(MMA) 200 zur Variation des in einer Pupillenebene der
Beleuchtungseinrichtung erzeugten Beleuchtungssettings sowie im
dargestellten Beispiel einen Umlenkspiegel 12 umfasst.
In Lichtausbreitungsrichtung nach der optischen Einheit 11 befindet
sich im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung (nicht dargestellt),
welche z. B. in für
sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer Lichtmischung geeignete
Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen kann, sowie eine
Linsengruppe 14, hinter der sich eine Feldebene mit einem
Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch ein in
Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 15 auf
die Struktur tragende, in einer weiteren Feldebene angeordnete Maske
(Retikel) 30 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten
Bereich auf dem Retikel begrenzt. Die Struktur tra gende Maske 30 wird
mit dem Projektionsobjektiv 20 auf ein mit einer lichtempfindlichen
Schicht versehenes Substrat 40 bzw. einen Wafer abgebildet.
Das Projektionsobjektiv 20 kann insbesondere für den Immersionsbetrieb
ausgelegt sein. Ferner kann es eine numerische Apertur NA größer als
0.85, insbesondere größer als
1.1, aufweisen.
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Die
Spiegelanordnung 200 weist in dem in 2 schematisch
dargestellten Aufbau eine Mehrzahl von Spiegelelementen 200a, 200b, 200c,
... auf. Die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c,
... sind zur Veränderung
einer Winkelverteilung des von der Spiegelanordnung 200 reflektierten
Lichtes unabhängig
voneinander verstellbar, wobei gemäß 1 eine Ansteuerungseinheit 105 zur
Ansteuerung dieser Verstellung (z. B. über geeignete Aktuatoren) vorgesehen
sein kann.
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Gemäß 2 spannt
jedes der Spiegelelemente 200a, 200b, 200c,
... einen Lichtfleck mit Durchmesser d in der Pupillenebene PP auf,
wobei deren Positionen durch entsprechendes Verkippen der Spiegelelemente
variiert werden können.
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Gemäß der Erfindung
wird nun die durch die Spiegelanordnung 200 bereitgestellte
Flexibilität
hinsichtlich der für
die die Beleuchtungseinrichtung durchlaufenden Lichtbündel einstellbaren
Strahlwege dazu genutzt, zwischen unterschiedlichen Beleuchtungssettings
umzuschalten, wobei sich diese Beleuchtungssettings insbesondere
durch die in den an bestimmten Pupillenorten bzw. Beleuchtungspolen
erzielten Polarisationszuständen
voneinander unterscheiden können.
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Dabei
zeichnen sich sämtliche
Ausführungsformen
der Erfindung dadurch aus, dass für diese Variation der Beleuchtungssettings
keine zusätzlichen schaltbaren
Komponenten (wie z. B. eine Pockels-Zelle) zum Umschalten zwischen
verschiedenen Polarisati onszuständen
genutzt werden, sondern die bereits im System aufgrund einer zur
Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings vorhandenen Umlenkeinrichtung
wie z. B. einer Spiegelanordnung vorhandenen Freiheitsgrade genutzt werden,
um allein durch Variation der Einstellung der Umlenkeinrichtung
wenigstens eine weitere Lichteigenschaft zu manipulieren. Hierzu
wird, wie im Weiteren anhand von 3 und 4 detaillierter
erläutert,
die Beleuchtungseinrichtung derart ausgestaltet, dass ein auf die
Spiegelanordnung 200 auftreffendes Lichtbündel durch
Variation des Umlenkwinkels, d. h. Verstellung des oder der Spiegelelemente(s),
jeweils auf den gleichen Ort in der Pupillenebene PP über unterschiedliche
Strahlwege leitbar ist.
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Insbesondere
kann die Anordnung so gewählt
werden, dass jedes einzelne Spiegelelement 200a, 200b, 200c,
... der Spiegelanordnung 200 jeden Ort innerhalb des ausleuchtbaren
Bereichs der Pupillenebene PP auf mehreren unterschiedlichen und
voneinander getrennten Strahlwegen bzw. Pfaden erreichen kann. In
wenigstens einem dieser Pfade ist erfindungsgemäß ein optisches Element angeordnet,
welches wenigstens eine optische Eigenschaft des auf dieses optische
Element treffenden Lichtbündels
beeinflusst.
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Wenngleich
es sich bei dieser Lichteigenschaft bei den im Weiteren anhand von 3 und 4 beschriebenen
Ausführungsbeispielen
um den Polarisationszustand handelt, ist die Erfindung nicht hierauf
beschränkt.
Gemäß weiteren
Ausführungsformen
kann auch z. B. die Intensität
des jeweiligen Lichtbündels
auf dem betreffenden Strahlweg beeinflusst werden, in welchem Falle
beispielsweise ein Graufilter in dem jeweiligen Strahlweg eingesetzt werden
kann. Des Weiteren können
zur Variation der Intensität
auch die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c,
... der Spiegelanordnung 200 unterschiedlich stark ausgeleuchtet
werden (beispielsweise kann die Intensität des auf die Spiegelanordnung 200 auftreffenden
Lichtes in der Mitte der Spiegelanordnung 200 größer sein
als an deren Rand), oder die Spiegelelemente 200a, 200b, 200c,
... können
unterschiedliche Reflektivitäten
aufweisen. Gemäß weiteren
Ausführungsformen
kann auch die Wellenlänge des
jeweiligen Lichtbündels
auf dem betreffenden Strahlweg beeinflusst werden. 3 zeigt
in einem ersten Ausführungsbeispiel
eine in Lichtausbreitungsrichtung stromabwärts einer Spiegelanordnung 310 befindliche
Anordnung aus einem ersten Planspiegel 320 und einem parallel
hierzu angeordneten zweiten Planspiegel 330. Dabei ist
in 3 veranschaulicht, wie ein vom gleichen Ort bzw.
Spiegelelement der Spiegelanordnung 310 ausgehendes Lichtbündel auf
drei unterschiedlichen Strahlwegen jeweils den gleichen Ort innerhalb
der Pupillenebene PP erreichen kann, wobei diese Strahlwege in 3 mit
S31, S32 bzw. S33 bezeichnet und mit unterschiedlich gestrichelten
(S32 und S33) bzw. durchgezogenen (S31) Linien dargestellt sind.
Die Auswahl des jeweils von dem Lichtbündel gewählten Strahlweges kann durch
Variation des Kippwinkels des betreffenden Spiegelelementes der
Spiegelanordnung 310 erfolgen.
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Die
Ausführungsform
von 3 zeichnet sich somit dadurch aus, dass die Ausleuchtung
der Pupillenebene PP unter Ausnutzung von Mehrfachreflexion an einander
gegenüberliegenden
Reflexionsflächen
erfolgt. Zur Realisierung dieses Prinzips ist nicht notwendigerweise
die Anordnung von Planspiegeln wie in 3 gezeigt
erforderlich, sondern es können
auch anderweitige reflektierende Flächen, beispielsweise auch durch
Ausnutzung von Totalreflexion, vorgesehen sein.
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Mit 350a, 350b und 350c sind
optische Elemente bzw. Abschnitte auf dem ersten Planspiegel 320 bezeichnet,
welche den Polarisationszustand von jeweils auf diese Abschnitte
auftreffenden Lichtbündeln
in voneinander verschiedener Weise beeinflussen.
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Aus 3 wird
deutlich, dass durch entsprechende Einstellung des Kippwinkels z.
B. des in 3 auf der Spiegelanordnung 310 am
Weitesten links in Lichtausbreitungsrichtung angeordneten Spiegelelement
ein Lichtbündel
bis zu dem äußersten
linken Rand des beleuchteten Bereichs der Pupillenebene PP alternativ über die
Strahlwege S31, S32 oder S33 gelenkt werden kann, wobei das Lichtbündel je
nach Strahlweg entweder das Element 350a, das Element 350b oder
das Element 350c passiert. Je nachdem, welches Element 350a, 350b oder 350c von
dem Lichtbündel
durchlaufen wird, wird dem betreffenden Lichtbündel ein unterschiedlicher
Polarisationszustand aufgeprägt,
so dass ohne Verwendung weiterer schaltbarer Komponenten und durch alleinige
Variation der Einstellung der Umlenkeinrichtung bzw. der durch diese
erzeugten Umlenkwinkel die Einstellung von hinsichtlich des Polarisationszustandes
unterschiedlichen Beleuchtungssettings ermöglicht wird.
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Die
optischen Elemente bzw. Abschnitte 350a, 350b und 350c können z.
B. als Retarder ausgebildet sein, welche in Transmission eine Verzögerung für hindurchtretende
Lichtbündel
einstellen und je nach Position der Abschnitte zweifach (bei Anordnung
direkt auf der Spiegelfläche
und geeignetem Abstand der Abschnitte) oder auch nur einfach vom Beleuchtungslicht
durchquert werden (wobei im letzteren Falle z. B. der reflektierte
Strahl den jeweiligen Retarder nicht mehr durchläuft). Mit Verzögerung wird
die Differenz der optischen Wege zweier orthogonaler (senkrecht
zueinander stehender) Polarisationszustände bezeichnet.
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Die
Retarder können
in bekannter Weise aus optisch einachsigem Material wie z. B. Magnesiumfluorid
(MgF2) mit geeigneter Dicke hergestellt
sein. Gemäß weiteren
Ausführungsformen
können
die optischen Elemente 350a, 350b und 350c auch
als Rotatoren ausgebildet sein, welche durch zirkulare Doppelbrechung
eine Verdrehung der Polarisationsrichtung bewirken und aus optisch
aktivem Material, wie z. B. kristallinem Quarz mit für den gewünschten
Verdrehwinkel geeigneter Dicke und mit zur optischen Systemachse
parallel verlaufender Kristallachse, hergestellt sein können.
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Selbstverständlich ist
die im Beispiel von 3 vorhandene Anzahl von insgesamt
drei polarisationsoptischen Abschnitten lediglich beispielhaft, wobei
auch mehr oder weniger solcher unterschiedlicher optischen Elemente
bzw. Abschnitte (insbesondere auch nur ein einziges optisches Element)
vorgesehen sein können.
Des Weiteren können
diese Abschnitte bzw. optischen Elemente wie in 3 gezeigt
unmittelbar auf dem Planspiegel 320 oder auch mit Abstand
hierzu (d. h. zwischen den Planspiegeln 320 und 330)
angeordnet sein.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
in welchem wiederum – analog
zu 3 – ausgehend
vom gleichen Spiegelelement einer Spiegelanordnung 410 ein-
und derselbe Ort in der Pupillenebene PP über unterschiedliche Strahlwege
ausgeleuchtet werden kann. In diesen in 4 mit S41, S42
und S43 bezeichneten und unterschiedlich gestrichelt dargestellten
Strahlwegen befinden sich wiederum (insbesondere polarisations-)
optische Elemente 450a, 450b bzw. 450c,
wobei auf dem Strahlweg S41 nur das Element 450a, auf dem
Strahlweg S42 nur das Element 450b und auf dem Strahlweg S43
nur das Element 450c passiert wird.
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Somit
ist es analog zum Ausführungsbeispiel von 3 möglich, für jede Zuordnung
zwischen einem Spiegelelement der Spiegelanordnung 410 und einem
Ort in der Pupillenebene PP denjenigen Pfad bzw. Strahlweg auszuwählen, in
welchem sich das polarisationsoptische Element mit der gewünschten polarisationsoptischen
Wirkung befindet, um auf diese Weise dem betreffenden Lichtbündel variabel
einen gewünschten
Polarisationszustand aufzuprägen.
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Zwischen
der Spiegelanordnung 410 und der Pupillenebene PP befindet
sich eine positive Linse 420, durch deren Brechkraft das
von der Spiegelanordnung 410 ausgehende Licht auf die Pupillenebene
PP gelenkt wird. Zusätzlich
zu der positiven Linse 420 sind weitere strahlumlenkende
Elemente, in 4 in Form von keilförmigen Prismen 430 und 440,
vorgesehen, welche bewirken, dass Lichtbündel, welche vom gleichen Ort
auf der Spiegelanordnung 410 infolge Variation des Kippwinkels
des betreffenden Spiegelelementes unter unterschiedlichen Winkeln
bzw. auf unterschiedlichen Strahlwegen in Richtung der Linse 420 verlaufen
(also z. B. auf den Strahlwegen S41, S42 und S43), auf den gleichen Ort
in der Pupillenebene PP auftreffen. Diese strahlumlenkenden Elemente 430 und 440 sind
im Beispiel von 4 erforderlich, da allein durch
die positive Linse 420 die von der Spiegelanordnung 410 unter
voneinander verschiedenen Winkeln ausgehenden Lichtbündel nicht
auf dem gleichen Ort in der Pupillenebene PP auftreffen würden, so
dass für
den vorstehend erläuterten,
gewünschten
Effekt die strahlumlenkenden Elemente 430 und 440 mit
zur Bereitstellung der erforderlichen Ablenkwinkel in geeigneter
Weise gewählten
Keilwinkeln notwendig sind.
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Die
strahlumlenkenden Elemente 430 und 440 können ebenso
wie die positive Linse 420 aus geeignetem Linsenmaterial,
beispielsweise Quarzglas (SiO2) hergestellt
sein. Hinsichtlich der möglichen
Ausgestaltungen der (polarisations-) optischen Elemente 450a, 450b und 450c in 4 gelten
die vorstehenden Ausführungen
zu 3 entsprechend, wobei selbstverständlich die
im Ausführungsbeispiel gewählte Anzahl
von drei optischen Elementen lediglich beispielhaft und nicht einschränkend ist.
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Gemäß einer
weiteren, anhand von 5a–c erläuterten
Ausführungsform
können
die einzelnen Spiegelelemente der Spiegelanordnung auch so ausgestaltet
sein, dass die unterschiedlichen pola risationsoptischen Bereiche
bzw. Elemente in diese Spiegelelemente integriert sind.
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In
dem Ausführungsbeispiel
von 5 besitzt jedes der Spiegelelemente, von denen
lediglich ein Spiegelelement 511 schematisch dargestellt
ist, drei Planflächen 511a, 511b und 511c,
welche voneinander verschiedene polarisationsoptische Wirkungen
aufweisen (in 5 lediglich schematisch durch „A”, „B” bzw. „C” dargestellt).
Diese unterschiedlichen polarisationsoptischen Wirkungen können analog
zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wiederum durch
geeignete Retarder oder optische Rotatoren realisiert sein, welche
jeweils unmittelbar auf einer der Spiegelflächen 511a, 511b und 511c aufgebracht
(z. B. geklebt) sein können.
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Selbstverständlich ist
auch in dem Ausführungsbeispiel
von 5 die Anzahl der unterschiedlichen polarisationsoptischen
Bereiche bzw. die Anzahl der Planflächen jedes der Spiegelelemente
nicht auf drei begrenzt, sondern kann auch größer oder kleiner sein.
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Analog
zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
wird durch Erhöhung
des Kippwinkelbereiches in der Spiegelanordnung eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich
der Einstellung unterschiedlicher Polarisationszustände erreicht.
Im Unterschied zu den Ausführungsformen
von 3 und 4 bleiben bei dem Ausführungsbeispiel
von 5 jedoch die Strahlwege selbst unverändert, so
dass (anders als bei den Ausführungsformen
von 3 und 4) grundsätzlich keine weiteren Modifikationen im
Ausgangssystem von 2 erforderlich sind.
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Wenn
die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde,
erschließen sich
für den
Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen,
z. B. durch Kombi nation und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen.
Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige
Variationen und alternative Ausführungsformen
von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite
der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und
deren Äquivalente
beschränkt
ist.